JP7295373B2 - プリント回路板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、プリント回路板及びその製造方法に関する。

近年、プリント回路板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）において、電子機器の狭い空間や変形箇所等に収納されて搭載される、折り曲げ可能なシート状のフレキシブル回路板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）が開発されている。さらに、主にウェアラブルデバイス用として、伸縮自在なストレッチャブル回路板（ストレッチャブルＦＰＣ）が開発されている。これらの回路板には、可撓性、伸縮性を有する絶縁性のフィルムの表面に導電性ペーストで配線パターンを印刷したプリント配線板（ＰＷＢ：Printed Wiring Board）が用いられる。

前記の柔軟なプリント配線板に対して、実装される半導体素子（チップ、ダイ）やこれを樹脂で封止した半導体装置は剛性が高いので、プリント配線板の変形には追随しない。そのため、プリント配線板が変形すると、半導体装置の端子（アウターリード）との接合部に応力が集中して破損して導通不良が発生する虞がある。そこで、強固に接合することのできる導電性接着剤が開発されている（特許文献１）。また、プリント配線板に、半導体装置の実装領域を挟んだ近傍の２箇所に孔を開けて、実装領域に応力が集中し難い構成としたプリント回路板が開発されている（特許文献２）。

特開２０１７－１１２３１２号公報 特開２０１７－９８３１４号公報

特許文献１に記載の導電性接着剤は、接着力が強くても、導電性接着剤と接合したプリント配線板上の配線が、応力の集中による負荷で破損する虞がある。特許文献２に記載のプリント回路板では、孔に挟まれた実装領域への負荷を完全になくすことは困難であり、また、実装領域が変形しないように接合部材等で剛性を高くすると、プリント配線板が孔の縁から破れる虞がある。

本開示に係る実施形態は、可撓性、伸縮性を有し、信頼性の高いプリント回路板を提供することを課題とする。

本開示に係る実施形態に係るプリント回路板は、可撓性を有する絶縁性の基板の表面に配線が設けられたプリント配線板と、素子端子を介して前記プリント配線板の上面に実装される半導体素子と、を備え、前記プリント配線板は、前記素子端子毎に貫通孔を前記基板に有し、下面の前記貫通孔に対向する領域に前記配線が設けられ、前記素子端子が、前記貫通孔に充填された導電性部材を介在して、前記配線に接続する。

本開示に係る実施形態に係るプリント回路板の製造方法は、可撓性を有する絶縁性の基板に貫通孔を形成する穿孔工程と、前記貫通孔に導電性部材を充填する導電性部材充填工程と、前記貫通孔に対向する領域を含む前記基板の一面の一部に導電膜で配線を形成する配線形成工程と、半導体素子を、素子端子が前記貫通孔に充填された導電性部材及び導電性接合部材を介在して前記配線に接続するように、前記基板の他面側に実装する実装工程と、を含む。

本開示に係る別の実施形態に係るプリント回路板の製造方法は、可撓性を有する絶縁性の基板の一面上に、金属膜を所定の形状に形成する金属膜形成工程と、前記金属膜及び前記基板を連通する貫通孔を形成する穿孔工程と、前記貫通孔に導電性部材を充填する導電性部材充填工程と、前記基板の他面の前記貫通孔に対向する領域を含む一部に導電膜で配線を形成する配線形成工程と、半導体素子の素子端子を前記金属膜に導電性接合部材で接合する実装工程と、を含む。

本開示に係る実施形態によれば、可撓性、伸縮性を有し、信頼性の高いプリント回路板を提供することができる。

実施形態に係るプリント回路板の構成を拡大して模式的に示す斜視図である。 実施形態に係るプリント回路板の構成を拡大して模式的に示す底面図である。 図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線における断面図である。 実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板の構成を模式的に示す平面図である。 図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における金属膜形成工程を説明する図であり、基板の一面上に金属膜を設けた状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における金属膜形成工程を説明する図であり、基板上の金属膜を所定の形状に成形した状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における穿孔工程を説明する図であり、基板及び金属膜を連通するビアを形成した状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における導電性部材充填工程を説明する図であり、基板及び金属膜を連通するビアに導電性部材を充填した状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における配線形成工程を説明する図であり、基板の他面上に配線を形成した状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における実装工程を説明する図であり、プリント配線板に導電性接合部材を付着させた状態を示す拡大断面図である。 実施形態に係るプリント回路板の製造方法における実装工程を説明する図であり、プリント配線板に発光装置を載置した状態を示す拡大断面図である。 伸長した実施形態に係るプリント回路板の状態を拡大して模式的に示す底面図である。 図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線における断面図である。 実施形態に係るプリント回路板において第１の変形例の構成を模式的に示す底面図である。 実施形態に係るプリント回路板において第２の変形例の構成を模式的に示す底面図である。 実施形態に係るプリント回路板において第３の変形例の構成を模式的に示す斜視図である。 実施形態に係るプリント回路板において他の構成を拡大して模式的に示す底面図である。 図１０ＡのＸＢ－ＸＢ線における断面図である。

以下、プリント回路板及びその製造方法について、図面を参照して説明する。以下の説明において参照する図面は、本開示の実施形態を概略的に示しているため、図面に示す部材は、大きさや位置関係等を誇張していることがあり、また、形状を単純化していることがある。また、一部の図面において、説明の便宜上、ＸＹＺ座標軸を用いて観察方向を示す。詳しくは、Ｘ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸と、Ｘ軸とＹ軸との両方に直交するＺ軸と、を有する。例えば、Ｘ軸とＹ軸とを通る平面を、Ｘ軸Ｙ軸平面と呼称し、Ｘ軸Ｙ軸平面がプリント回路板の板面に相当する。特に断りのない限り、平面とは、Ｘ軸Ｙ軸平面のことを指す。また、以下の説明において、同一の名称、符号は、原則として同一の又は同質の部材を示すものであり、詳細な説明を適宜省略する。

〔プリント回路板〕
プリント回路板の構成について、図１、図２Ａ，２Ｂ、及び図３Ａ，３Ｂを参照して説明する。図１は、実施形態に係るプリント回路板の構成を拡大して模式的に示す斜視図である。図２Ａは、実施形態に係るプリント回路板の構成を拡大して模式的に示す底面図である。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ線における断面図である。図３Ａは、実施形態に係るプリント回路板のプリント配線板の構成を模式的に示す平面図である。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における断面図である。

プリント回路板１０は、生体センサのようなウェアラブルデバイス等に適用されるストレッチャブル回路である。そして、プリント回路板１０は、実装した電子部品の一部に半導体発光素子を有する発光装置６０を設置して構成されている。プリント回路板１０は、可撓性を有する絶縁性の基板１１の表面に配線２が設けられたプリント配線板１と、接合部材５を用いて素子端子であるリード７ａ，７ｃを介してプリント配線板１上に実装される半導体素子である発光装置６０と、を備える。プリント配線板１は、発光装置６０のリード７ａ，７ｃのそれぞれに対応した貫通孔であるビア１１ｖを基板１１に有している。そして、プリント配線板１は、下面のビア１１ｖに対向する領域に配線２が設けられ、リード７ａ，７ｃが、ビア１１ｖに充填された導電性部材３を介在して、配線２に接続している。さらに、プリント回路板１０は、プリント配線板１が、上面のリード７ａ，７ｃのそれぞれの直下の領域に、金属膜であるパッド４を備え、リード７ａ，７ｃとパッド４とが接合部材５で接合されている。なお、図２Ａにおいて、基板１１が透明であるとして、その上側（図面の奥側）に設けられたパッド４及び発光装置６０を表すように記載している。プリント回路板１０は、ここでは１個の発光装置６０を搭載した部分を示すが、この他に、複数の発光装置や、発光装置６０を点灯、点滅させるためのＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）等の電子部品を搭載していてもよい。以下、各部材の構成について、詳細に説明する。

（発光装置）
発光装置６０は、半導体発光素子（以下、発光素子）６を内蔵して、リード７ａ（アノード電極）とリード７ｃ（カソード電極）を下面に備える表面実装型発光装置である。発光装置６０は、薄型の直方体形状に形成されている。発光装置６０は、リード７ａ，７ｃ及び凹部を有する樹脂成型体８１からなるパッケージ部材に、発光素子６を搭載し、発光素子６を封止するように透光性部材８２が樹脂成型体８１の凹部に形成されている。

発光素子６は、プリント回路板１０における発光装置６０の用途に応じて、任意の発光色の発光ダイオード（ＬＥＤ）等を選択することができる。発光素子６は、例えば、波長４３０～４７０ｎｍに発光ピークを有する青色発光の発光素子として、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等のＩｎＧａＮ系の窒化物半導体が挙げられる。

リード７ａ，７ｃは、銅合金等の金属の板材又はめっき膜で形成され、樹脂成型体８１で支持されてパッケージ部材の内側と外側の下面とに露出し、パッケージ部材の内側に露出した領域（インナーリード）で発光素子６の一対の電極に接続する。そして、リード７ａ，７ｃは、パッケージ部材の外側すなわち発光装置６０の下面に露出した領域（アウターリード）が、プリント配線板１のパッド４及び導電性部材３に接合する。そのために、リード７ａ，７ｃは、一例として、発光装置６０の下面において、互いに離間してＸ方向に並んで設けられている。そして、リード７ａ，７ｃは、発光装置６０の下面において、十分な接続面積を有するように、それぞれＹ方向に長い長方形状に形成され、さらにその４隅を斜めに切欠いた形状に形成されている。

樹脂成型体８１は、発光装置６０の外装を構成して発光素子６及びリード７ａ，７ｃを支持する基台である。樹脂成型体８１は、リード７ａ，７ｃ間を絶縁するために、絶縁部材で形成されている。樹脂成型体８１はさらに、光を効率的に上方へ発するための光反射材で形成されている。樹脂成型体８１は、発光素子６を収容するために、上方に広がって開口した凹部が形成されている。樹脂成型体８１は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光反射性物質を添加したもので形成することができる。

透光性部材８２は、パッケージ部材（樹脂成型体８１）の凹部に充填されて設けられ、発光素子６を封止して外部環境から保護する封止部材である。透光性部材８２は、絶縁性で光を透過する材料で形成され、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等で形成される。また、透光性部材８２は、蛍光体を含有していてもよい。なお、透光性部材８２は、透明であるとして、図２Ｂでは輪郭線のみを示している。

（プリント配線板）
プリント配線板１は、可撓性及び伸縮性を有するフィルム状のプリント配線板であり、基板１１と、その下面にパターン形成された導電膜からなる配線２と、上面の発光素子の実装領域に形成された金属膜からなるパッド４と、パッド４及び基板１１を連通するビア１１ｖに充填されて下端で配線２に接続する導電性部材３と、下側表面全体を被覆する保護膜１２と、を備える。なお、保護膜１２は、図２Ｂ及びその他後記の断面図に示し、それ以外では省略する。プリント配線板１は、プリント回路板１０の用途に応じた伸び率を有し、例えばウェアラブルデバイスに適用される場合には、伸び率１０％（初期長さの１．１倍）以上とし、２０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。

基板１１は、配線２、パッド４、及びプリント配線板１のその他のすべての部材を支持するフィルム状の絶縁性部材である。基板１１は、発光素子６から発生する熱に対する耐熱性、及び配線２の形成時等の温度に対する耐熱性を有し、伸縮性を有する絶縁材料からなる。配線２の形成時等の温度とは、配線２が例えば導電性ペーストで形成されるのであれば焼成温度であり、その他、発光素子６を接合する接合部材５の硬化温度である。基板１１の材料として、伸縮性の高い樹脂が適用され、例えば、ポリジメチルシロキサンのようなシリコーン系ポリマーやウレタン系ポリマー等のエラストマーが挙げられる。基板１１は、その材料に応じて、必要な強度と可撓性等を有する厚さに形成され、具体的には０．０１～１ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。基板１１は、伸び率２０％（初期長さの１．２倍）以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。一方、基板１１は、伸縮性が過剰に高いと、配線２等の他の部材が追随しないで破断や剥離等を生じる場合があるので、伸び率９００％（初期長さの１０倍）以下であることが好ましく、４００％以下であることがより好ましく、２００％以下であることがさらに好ましい。

基板１１は、プリント配線板１における発光装置６０の直下の４箇所に、ビア１１ｖが形成されている。ビア１１ｖは、その内部に導電性部材３が充填される。ビア１１ｖは、発光装置６０のリード７ａ，７ｃのそれぞれに対応して少なくとも１箇所ずつ設けられ、複数箇所ずつ設けられることが好ましい。さらに、ビア１１ｖは、リード７ａ，７ｃのそれぞれの直下に配置されていることが好ましい。プリント配線板１では、ビア１１ｖが２箇所ずつ計４箇所に設けられている。プリント配線板１が伸長したときに、基板１１がビア１１ｖの縁を起点に破れないように、ビア１１ｖは、平面視形状が円、楕円、長円、角丸四角形等であることが好ましい。ビア１１ｖの径は、導電性部材３を充填し易くし、また、導電性部材３の信頼性を確保するために、プリント配線板１における最小配線幅以上であることが好ましく、かつ、基板１１とパッド４の合計厚さ以上であることが好ましい。また、基板１１が破れないように、ビア１１ｖ，１１ｖ間の間隙は、基板１１の厚さ以上であることが好ましい。さらに、平面視において、ビア１１ｖが、発光装置６０の外形の重心を対称点として点対称に配置されていることが好ましい。

配線２は、基板１１の表面の一部を被覆する導電膜であり、基板１１に追随して変形、伸縮可能な構成とする。配線２は、プリント配線板１の下面（発光装置６０の実装面の反対側の面）に形成される。そのために、配線２は、銀や銅等の金属やカーボンの導電性粒子を、基板１１に適用されるような伸縮性の高い樹脂材料に混合した伸縮性の導電性ペースト、又はポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸のような導電性ポリマーで形成される。これらの材料が、印刷や塗布によって基板１１上にパターン形成される。配線２は、発光装置６０のリード７ａ，７ｃのそれぞれに電気的に接続するために、基板１１の下面のビア１１ｖを内包する領域に形成される。

導電性部材３は、基板１１のビア１１ｖに充填された柱状の部材であり、基板１１の下面を被覆する配線２と、上面側に実装される発光装置６０のリード７ａ，７ｃとを電気的に接続する。導電性部材３は、電子部品をプリント配線板に実装する際に使用される導電性接着剤であり、基板１１等の耐熱温度以下で硬化させることのできるものが適用される。具体的には、銀や銅等の金属粒子を樹脂材料に混合した低温硬化型の導電性ペーストが挙げられる。

パッド４は、発光装置６０の実装面であるプリント配線板１の上面に設けられる金属膜である。パッド４は、表面に接合部材５を付着させるための導体からなる領域（ランド）であり、また、プリント配線板１を導電性部材３近傍で変形し難くするために設けられる。パッド４は、発光装置６０のリード７ａ，７ｃの配置及び形状に合わせて設けられ、リード７ａ，７ｃと同程度の大きさの長方形に形成される。また、パッド４は、基板１１のビア１１ｖが連通して形成され、基板１１と同様に導電性部材３が充填されている。パッド４は、銅箔等の金属箔で形成されることが好ましい。
保護膜１２は、配線２を保護するカバーレイであり、必要に応じて設けられる。保護膜１２は、基板１１と同様に伸縮性を有する構成であり、基板１１と同じ絶縁材料を適用することができる。

（接合部材）
接合部材５は、発光装置６０をプリント配線板１に実装するための導電性接着剤であり、導電性部材３及び発光装置６０のリード７ａ，７ｃのそれぞれとの密着性の高い、前記の導電性部材３と同様の導電性ペーストや低融点のクリームはんだが適用される。接合部材５は、発光装置６０のリード７ａ，７ｃとプリント配線板１のパッド４との間で、より広い面積に設けられることが好ましい。

〔プリント回路板の製造方法〕
プリント回路板の製造方法について、図４、図５Ａ～５Ｇ、及び図３Ａ，３Ｂを参照して説明する。図４は、実施形態に係るプリント回路板の製造方法の流れを示すフローチャートである。図５Ａは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における金属膜形成工程を説明する図であり、基板の一面上に金属膜を設けた状態を示す拡大断面図である。図５Ｂは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における金属膜形成工程を説明する図であり、基板上の金属膜を所定の形状に成形した状態を示す拡大断面図である。図５Ｃは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における穿孔工程を説明する図であり、基板及び金属膜を連通するビアを形成した状態を示す拡大断面図である。図５Ｄは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における導電性部材充填工程を説明する図であり、基板及び金属膜を連通するビアに導電性部材を充填した状態を示す拡大断面図である。図５Ｅは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における配線形成工程を説明する図であり、基板の他面上に配線を形成した状態を示す拡大断面図である。図５Ｆは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における実装工程を説明する図であり、プリント配線板に導電性接合部材を付着させた状態を示す拡大断面図である。図５Ｇは、実施形態に係るプリント回路板の製造方法における実装工程を説明する図であり、プリント配線板に発光装置を載置した状態を示す拡大断面図である。

プリント回路板の製造方法は、基板１１の一面上に、金属膜で所定の形状のパッド４を形成する金属膜形成工程Ｓ１１，Ｓ１２と、パッド４及び基板１１を連通する貫通孔であるビア１１ｖを形成する穿孔工程Ｓ１３と、ビア１１ｖに導電性部材３を充填する導電性部材充填工程Ｓ１４と、基板１１の他面のビア１１ｖに対向する領域を含む一部に導電膜で配線２を形成する配線形成工程Ｓ１６と、発光装置６０の素子端子であるリード７ａ，７ｃをパッド４に接合部材５で接合する実装工程Ｓ２０と、を含む。さらにここでは、導電性部材充填工程Ｓ１４の後かつ配線形成工程Ｓ１６の前に、支持フィルム剥離工程Ｓ１５を行う。また、配線形成工程Ｓ１６の後に、基板１１の他面上に保護膜１２を形成する保護膜形成工程Ｓ１７を行う。各工程Ｓ１１～Ｓ１７は、プリント配線板１を製造するプリント配線板製造工程Ｓ１０である。以下、各工程について詳細に説明する。

（金属膜積層基板準備工程、パッド成形工程）
金属膜積層基板準備工程Ｓ１１及びパッド成形工程Ｓ１２は、基板１１の一面上にパッド４を形成する一連の工程である。金属膜積層基板準備工程Ｓ１１は、片面に銅箔等の金属膜を積層された基板１１を準備する工程である。銅箔は、接着剤や熱圧着等によって基板１１に貼り合わされている。また、この基板１１は、作業し易くするために、図５Ａに示すように、銅箔（図中、符号「４」を付して表す）を積層した側（同図の上側）とは反対側の面に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる非伸縮性の（伸縮性の低い）支持フィルム１４が、剥離可能な状態で貼り合わされている。パッド成形工程Ｓ１２は、銅箔をパッド４の形状に成形する工程である（図５Ｂ参照）。パッド成形工程Ｓ１２は、例えば、銅箔からなる配線を有するフレキシブルプリント配線板の製造における配線形成方法を適用することができる。具体的には、パッド４を形成する領域を覆うレジストマスク（図示せず）を銅箔上に形成し、エッチングでパッド４以外の銅箔を除去する。その後、レジストマスクを除去する。

（穿孔工程）
穿孔工程Ｓ１３は、図５Ｃに示すように、パッド４及び基板１１に孔を開けて、これらを連通するビア１１ｖを形成する工程である。穿孔工程Ｓ１３は、例えば、フレキシブルプリント配線板の製造におけるビア形成と同様に、ＮＣ（Numerical Control）ドリルやレーザを使用して、パッド４及び基板１１、又はさらに支持フィルム１４を連通するように孔を開ける。

（導電性部材充填工程）
導電性部材充填工程Ｓ１４は、図５Ｄに示すように、パッド４及び基板１１を連通するビア１１ｖに、導電性ペーストを充填して導電性部材３を形成する工程である。導電性ペーストを、スクリーン印刷やディスペンサ等の導電性ペーストに対応した方法によってパッド４上のビア１１ｖを形成された領域に付着させて、一面側からビア１１ｖに埋め込む。そして、炉等で導電性ペーストに応じた所定の温度及び時間で加熱して、ビア１１ｖ内の導電性ペーストを硬化させて導電性部材３とする。

（支持フィルム剥離工程、配線形成工程）
支持フィルム剥離工程Ｓ１５は、基板１１の他面側に貼り合わされている支持フィルム１４を剥がして、基板１１の他面を露出させる工程である。配線形成工程Ｓ１６は、図５Ｅに示すように、基板１１の他面上に伸縮性の導電性ペーストで配線２を形成する工程である。配線２は、例えばスクリーン印刷等でパターン形成される。

（保護膜形成工程）
保護膜形成工程Ｓ１７は、配線２を被覆するように基板１１の他面上に保護膜１２を形成する工程である。保護膜形成工程Ｓ１７は、予めフィルム状とした保護膜１２に伸縮性を有する接着剤で基板１１と貼り合わせてもよいし、保護膜１２を構成する塗料を基板１１に塗布して乾燥させてもよい。これらの工程によって、図３Ａ，３Ｂに示すプリント配線板１が得られる。

（実装工程）
実装工程Ｓ２０は、まず、図５Ｆに示すように、プリント配線板１のパッド４の表面に、導電性部材充填工程Ｓ１４と同様に、スクリーン印刷やディスペンサ等の導電性ペーストに対応した方法によって、接合部材５を構成する導電性ペーストを付着させる（Ｓ２１）。次に、図５Ｇに示すように、発光装置６０を、下面のリード７ａ，７ｃとパッド４との位置を合わせて載置し、導電性ペーストを硬化させる（Ｓ２２）。

〔プリント回路板の変形〕
プリント回路板の変形時の状態について、図６Ａ，６Ｂ、及び図２Ａ，２Ｂを参照して説明する。図６Ａは、伸長した実施形態に係るプリント回路板の状態を拡大して模式的に示す底面図である。図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線における断面図である。

プリント回路板１０は、発光装置６０のリード７ａ，７ｃのそれぞれに接合する接合部材５が形成された領域と、２つの接合部材５に挟まれた領域とが固定されている。この固定された領域を発光装置６０の実装領域と称する。プリント回路板１０が実装領域の近傍で曲げられると、実装領域の縁の一辺に沿って屈曲し、この一辺の上面に応力が集中する。しかし、配線２は、下面側に形成されているので、間の基板１１がクッションとなって破損し難い。また、前記一辺から近傍の導電性部材３へ応力が伝播するものの、導電性部材３は、Ｘ方向、Ｙ方向に、それぞれ２箇所設けられているので、応力の集中が分散して、導電性部材３の１つあたりの負荷が小さく、また、周囲を基板１１に囲まれている。さらに、導電性部材３は、リード７ａ，７ｃの直下に配置されているので強度が高い。したがって、導電性部材３は、ほとんど変位せず、かつ破損せず、下端に接合している配線２や上端に接合している接合部材５が剥離し難い。その結果、リード７ａ，７ｃと配線２との接続が保持される。

また、プリント回路板１０が引っ張られる等により伸長したとき、プリント配線板１は、固定された実装領域においては伸長せず、その分、実装領域外が伸長する。ただし、さらに強く引っ張られて、基板１１と非伸縮性の導電性部材３やパッド４との接合強度を超えた場合には、図６Ａ，６Ｂに示すように一部が剥離して、プリント配線板１が実装領域においても伸長することになる。図６Ａ，６Ｂには、Ｘ方向に伸張したときのプリント回路板１０を示し、また、保護膜１２は省略する。プリント配線板１の伸縮性部材である基板１１は、伸長方向（Ｘ方向）に２箇所に設けられた導電性部材３によって、その内側が固定されている。そのため、基板１１は、ビア１１ｖの周面のＸ方向外側の半分が導電性部材３から剥離し、ビア１１ｖが外側へ伸長するように変形する。すなわち、基板１１は、導電性部材３，３に挟まれた内側は変形しない。また、基板１１と同じく伸縮性部材である配線２は、基板１１と接合を維持しようとする。そのため、配線２は、ビア１１ｖ（導電性部材３）の周のＸ方向外側の半分に沿って破れ、破れた外側が基板１１と共に伸長する。一方、配線２の破れた内側は、導電性部材３との接合を保持し、また、この導電性部材３，３に挟まれた内側を介して実装領域外と連続しているので、導電性部材３、さらに接合部材５、リード７ａ，７ｃとの接続が保持される。すなわち、配線２が前記内側と外側とで完全に分断されない限り、接続が保持される。なお、図６Ａ，６Ｂの左側（リード７ｃの側）のパッド４は、基板１１から剥離している。一方、同図の右側（リード７ａの側）のパッド４は、接合部材５から剥離し、伸長した基板１１によって、ビア１１ｖで破断してＸ方向に分割されている。ただし、いずれも導電性部材３と接合部材５との接合には影響しないので、配線２とリード７ａ，７ｃとの接続は同様に保持される。

（変形例）
プリント回路板は、前記した構成に限らず、以下のような構成であってもよい。
パッド４は、導電性部材３や接合部材５と同様に、導電性ペーストで形成することもでき、この場合には、スクリーン印刷でパターン形成することが好ましい。あるいは、パッド４は、スクリーン印刷やインクジェット法によって導電性ペーストを付着させた後、銅めっきで厚膜化してもよい。

導電性部材３は、配線２と同様に、伸縮性の導電性ペーストで形成することもできる。したがって、穿孔工程Ｓ１３の後、導電性部材充填工程Ｓ１４を行わずに配線形成工程Ｓ１６を行って、配線２の形成と同時に導電性ペーストを基板１１の他面側からビア１１ｖに充填して、導電性部材３を形成することができる。このような導電性部材３は、形状（径、厚さ）等から配線２よりも伸縮性が低い傾向があるが、プリント配線板１の屈曲時には、基板１１の変形にある程度追随しつつ、基板１１をクッションとするので、いっそう破損し難く、また、配線２や接合部材５との接合を保持することができる。

保護膜１２は、配線２を完全に被覆していればよく、したがって、配線２の形成されていないある程度広い領域には設けない構成とすることができる。このような保護膜１２は、配線２等と同様、印刷によって形成することができる。このような構成によれば、プリント回路板１０は、保護膜１２のない領域すなわち基板１１のみの領域が相対的に変形、伸長し易いので、配線２の変形が抑制されて破損し難くなり、また、保護膜１２が設けられている実装領域及びその近傍も変形し難くなって、発光装置６０の接続がいっそう保持される。

（変形例）
プリント回路板は、実装領域及びその近傍においてプリント配線板を相対的に変形し難い構造とすることによって、発光装置の接続がより保持され易くなり、信頼性がいっそう向上する。以下、プリント回路板の他の構成について、図７、図８、及び図９を参照して説明する。図７は、実施形態に係るプリント回路板において第１の変形例の構成を模式的に示す底面図である。図８は、実施形態に係るプリント回路板において第２の変形例の構成を模式的に示す底面図である。図９は、実施形態に係るプリント回路板において第３の変形例の構成を模式的に示す斜視図である。

（第１の変形例）
プリント回路板１０Ａは、図７に示すように、プリント配線板１Ａと、プリント配線板１Ａに実装された発光装置６０と、接合部材５と、を備える。プリント配線板１Ａは、前記のプリント配線板１の配線２に代えて配線２Ａを備える。配線２Ａは、平面視（底面視）形状の導電性部材３に接合する部分が、発光装置６０の外周の外側まで大きく形成されている。このような構成によれば、プリント回路板１０Ａは、プリント配線板１Ａの実装領域とその近傍が配線２Ａによって厚膜化、幅広化されて、配線２を備えるプリント配線板１に比べて変形、伸縮し難く、また、配線２Ａが幅広化されて、さらに分断され難くなって、発光装置６０の接続がいっそう保持される。配線２Ａは、プリント配線板１ＡのＹ方向両端までの範囲で大きく形成されていてもよい。

（第２の変形例）
次に、プリント回路板１０Ｂは、図８に示すように、プリント配線板１Ｂと、プリント配線板１Ｂに実装された発光装置６０と、接合部材５と、を備える。プリント配線板１Ｂは、前記のプリント配線板１に、さらに低伸縮性部材１３を備える。低伸縮性部材１３は、平面視で、発光装置６０を挟んでＹ方向に対向する２箇所に、互いに平行に設けられている。そして、低伸縮性部材１３は、Ｘ方向に発光装置６０の両外側に突出するように細長い形状に形成されている。低伸縮性部材１３は、基板１１及び配線２よりも伸縮性の低い部材であればよい。また、低伸縮性部材１３は、基板１１や配線２と同じ材料で厚く形成されてもよい。このような構成によれば、プリント回路板１０Ｂは、プリント配線板１Ｂの実装領域とその近傍においてＸ方向への伸張が抑制されるので、発光装置６０の接続がいっそう保持される。なお、低伸縮性部材１３は、プリント配線板１Ｂの一面側、他面側のいずれに設けられてもよい。したがって、低伸縮性部材１３は、例えば、プリント配線板１Ｂの他面側に、配線２と同じ導電性ペーストで同時に形成することもできるし、一面側に、接合部材５と同時に形成することもできる。

（第３の変形例）
プリント回路板１０Ｃは、図９に示すように、プリント配線板１Ｃと、プリント配線板１Ｃに実装された発光装置６０と、を備える。プリント配線板１Ｃは、平面視で、半導体発光素子６又は半導体素子である発光素子６を有する発光装置６０を挟んで対向する２箇所以外に、互いに平行なスリット孔１ｓが形成されている。すなわち、プリント配線板１Ｃは、互いに平行なスリット孔１ｓが、発光装置６０を間に挟まない領域に形成されている。プリント配線板１Ｃは、プリント配線板１にスリット孔１ｓが形成されたものである。なお、接合部材５、プリント配線板１Ｃの導電性部材３及びパッド４は省略する（図２Ａ，２Ｂ参照）。スリット孔１ｓは、１つ又は２つ以上設けることもでき、互いに平行な１組又は２組以上であることが好ましい。プリント配線板１Ｃは、発光装置６０を挟んで対向する２箇所以外が、発光装置６０を挟んでＹ方向に対向する２箇所よりもＸ方向の伸縮性が高いものである。プリント配線板１Ｃにスリット孔を形成することで、スリット孔１ｓを形成していない部分よりも伸縮性を持たせることができる。スリット孔１ｓは、Ｘ方向に細長い形状に形成され、平面視で、発光装置６０よりも外側、かつ、配線２を挟んでＹ方向に対向する計４箇所に、２箇所ずつ互いに平行に配置されている。プリント配線板１Ｃは、スリット孔１ｓが発光装置６０のない領域に形成されていることが好ましく、したがって、スリット孔１ｓは基板１１Ａ及び保護膜１２（図２Ｂ参照）を貫通して形成されている。また、スリット孔１ｓは、一方向に細長い形状に限られず、円形、矩形、楕円形等の孔を波線状に並べてもよい。このような構成によれば、プリント回路板１０Ｃは、スリット孔１ｓ，１ｓに挟まれた領域が相対的に変形、伸長し易く、これに対して発光装置６０近傍での変形、伸長が抑制されて、発光装置６０の接続がいっそう保持される。

プリント回路板は、プリント配線板１Ａ，１Ｂ，１Ｃの構成を組み合わせたプリント配線板を備えてもよい。例えば、プリント配線板１Ａとプリント配線板１Ｂの構成を組み合わせて、平面視で配線２Ａを挟んだ両外側に低伸縮性部材１３を備える。また、プリント配線板１Ａ又はプリント配線板１Ｂとプリント配線板１Ｃの構成を組み合わせて、平面視で、発光装置６０と共に配線２Ａや低伸縮性部材１３を挟んで対向する２箇所以外にスリット孔１ｓを形成する。

配線２は、比較的導電性の高い、パッド４の金属箔や接合部材５の導電性ペーストのような伸縮性の低い材料を適用することもでき、この場合には、プリント配線板１の伸長に対応するように、ミアンダ（蛇行）配線パターン等に形成する。

プリント回路板１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）は、伸縮性を要しないフレキシブル回路板とする場合、基板１１を、低伸縮性のフィルム状の基材とする。基板１１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラスエポキシ樹脂、紙が挙げられる。また、配線２は、前記の伸縮性の低い材料を適用する。

プリント回路板１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）は、プリント配線板１が、一面側の実装領域とその近傍を除いた領域に配線２を備えた両面配線構造であってもよく、この場合、プリント配線板１は、一面側にも保護膜１２を備えることが好ましい。

〔プリント回路板〕
前記した各プリント回路板は、発光装置の実装のために、プリント配線板上に金属膜でパッドを備えているが、パッドのない構造とすることもできる。以下、プリント回路板の他の構成について、図１０Ａ，１０Ｂを参照して説明する。図１０Ａは、実施形態に係るプリント回路板において他の構成を拡大して模式的に示す底面図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ－ＸＢ線における断面図である。

プリント回路板１０Ｄは、可撓性及び伸縮性を有する絶縁性の基板１１の表面に配線２が設けられたプリント配線板１Ｄと、素子端子であるリード７ａ，７ｃを介してプリント配線板１Ｄ上に実装される半導体素子である発光装置６０と、接合部材５と、を備える。プリント配線板１Ｄは、前記のプリント配線板１からパッド４を除いた構成であり、したがって、接合部材５が、基板１１のビア１１ｖに充填された導電性部材３と基板１１の一面とに接合する。そのため、プリント配線板１Ｄでは、接合部材５について、特に広い面積で設けられることが好ましく、また、基板１１とも密着性の高い材料を選択する。なお、図１０Ａにおいて、基板１１が透明であるとして、その上側（図面の奥側）に設けられた発光装置６０を示す。

〔プリント回路板の製造方法〕
プリント回路板１０Ｄの製造方法は、プリント回路板１０の製造方法において、金属膜積層基板準備工程Ｓ１１及びパッド成形工程Ｓ１２以外を行う（図４参照）。
また、プリント回路板１０Ｄの製造方法は、プリント回路板１０の金属膜積層基板準備工程Ｓ１１で説明したように、片面に非伸縮性の支持フィルム１４が剥離可能な状態で貼り合わされた基板１１を用いることができる。ここでは、支持フィルム１４が貼り合わされている側を発光装置６０の実装面とする。したがって、穿孔工程Ｓ１３においては、基板１１と共に支持フィルム１４に孔を開けて、これらを連通するビア１１ｖを形成する。また、導電性部材充填工程Ｓ１４においては、導電性ペーストをビア１１ｖに埋め込んで導電性部材３を形成する。そして、実装工程Ｓ２０の前に支持フィルム剥離工程Ｓ１５を行って、支持フィルム１４を剥がして基板１１を露出させる。実装工程Ｓ２０においては、導電性ペーストを、プリント配線板１Ｄの、配線２と反対側の表面の導電性部材３及びその周囲の基板１１に、発光装置６０のリード７ａ，７ｃの配置及び形状に合わせて付着させる（Ｓ２１）。そして、発光装置６０を、下面のリード７ａ，７ｃと導電性ペーストとの位置を合わせて載置し、導電性ペーストを硬化させる（Ｓ２２）。

〔プリント回路板の伸長時の変化〕
プリント回路板１０Ｄは、実装領域の近傍で曲げられたとき、プリント回路板１０と同様に、導電性部材３が、その周囲の基板１１がクッションとなって、破損せず、また、配線２や接合部材５と剥離し難い。したがって、リード７ａ，７ｃと配線２との接続が保持される。また、プリント回路板１０Ｄは、強く引っ張られて伸長したとき、図６Ａ，６Ｂに示すプリント回路板１０と同様に、基板１１が、ビア１１ｖの周面のＸ方向外側の半分で導電性部材３から剥離し、ビア１１ｖが外側へ伸長するように変形し、配線２がビア１１ｖの周のＸ方向外側の半分に沿って破断する。このとき、接合部材５と基板１１が剥離するが、接合部材５と導電性部材３の接合が保持されているので、配線２とリード７ａ，７ｃとの接続は同様に保持される。

（変形例）
プリント回路板１０Ｄは、前記の変形例に係るプリント回路板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと同様に、プリント配線板１Ｄについて、大きく形成した配線２Ａを備え、低伸縮性部材１３を設け、あるいはスリット孔１ｓが形成されていてもよい。また、配線２に伸縮性の低い材料を適用して、ミアンダ配線パターンに形成することもでき、さらに、伸縮性を要しないフレキシブル回路板とすることもできる。

以上、本開示の実施形態に係るプリント回路板は、基板を貫通するビアに設けた柱状の導電性部材を介在して、発光装置等の半導体装置を実装することにより、変形、伸縮しても、半導体装置の接続を保持することができる。

本開示に係るプリント回路板は、ウェアラブルデバイス等の変形、伸縮するデバイスに利用することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ プリント回路板
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ プリント配線板
１１，１１Ａ 基板
１１ｖ ビア（貫通孔）
１２ 保護膜
１３ 低伸縮性部材
１ｓ スリット孔
２，２Ａ 配線
３ 導電性部材
４ パッド（金属膜）
５ 接合部材（導電性接合部材）
６０ 発光装置
６ 発光素子（半導体素子）
７ａ，７ｃ リード（素子端子）
Ｓ１０，Ｓ１０Ａ プリント配線板製造工程
Ｓ１１ 金属膜積層基板準備工程（金属膜形成工程）
Ｓ１２ パッド成形工程（金属膜形成工程）
Ｓ１３ 穿孔工程
Ｓ１４ 導電性部材充填工程
Ｓ１６ 配線形成工程
Ｓ２０ 実装工程

Claims (10)

1. 可撓性を有する絶縁性の基板の表面に配線が設けられたプリント配線板と、
   素子端子を介して前記プリント配線板の上面に実装される半導体素子と、を備え、
   前記プリント配線板は、前記素子端子毎に貫通孔を前記基板に有し、下面の前記貫通孔に対向する領域に前記配線が設けられ、
   前記素子端子が、前記貫通孔に充填された導電性部材を介在して、前記配線に接続しており、
   前記基板が、伸び率２０％以上である伸縮性を有し、
   前記配線が、導電性粒子を樹脂材料に混合した伸縮性の導電性ペースト、又は導電性ポリマーであり、
   前記貫通孔が、前記素子端子の１個に対して２以上形成されており、
   前記プリント配線板は、平面視で、前記半導体素子又は前記半導体素子が載置された発光装置を挟んで対向する領域を除き、互いに平行なスリット孔が、前記半導体素子を間に挟まない領域に形成されており、
   前記プリント配線板は、上面の前記素子端子の直下の領域に、前記貫通孔が前記基板と連通した金属膜を備え、
   前記素子端子と前記金属膜とが導電性接合部材で接合されているプリント回路板。
2. 前記基板が、伸び率９００％以下である請求項１に記載のプリント回路板。
3. 前記素子端子と前記導電性部材とが導電性接合部材で接合されている請求項１又は請求項２に記載のプリント回路板。
4. 前記導電性部材が導電性粒子を樹脂材料に混合した伸縮性の導電性ペーストである請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のプリント回路板。
5. 前記配線は、前記半導体素子の直下において互いに対向する端部が、平面視で前記半導体素子の外周よりも大きく形成されている請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のプリント回路板。
6. 前記プリント配線板は、平面視で前記半導体素子を挟んで対向する２箇所に、互いに平行な、細長い形状で前記基板及び前記配線よりも伸縮性の低い部材が設けられている請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のプリント回路板。
7. 前記半導体素子は発光素子である請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のプリント回路板。
8. 可撓性を有する絶縁性の基板に、貫通孔を形成する穿孔工程と、
   前記貫通孔に導電性部材を充填する導電性部材充填工程と、
   前記貫通孔に対向する領域を含む前記基板の一面の一部に、導電膜で配線を形成する配線形成工程と、
   半導体素子を、素子端子が前記貫通孔に充填された導電性部材及び導電性接合部材を介在して前記配線に接続するように、前記基板の他面側に実装する実装工程と、を含み、
   可撓性を有する絶縁性の前記基板の表面に前記配線が設けられたプリント配線板と、
   前記素子端子を介して前記プリント配線板の上面に実装される前記半導体素子と、を備えるプリント回路板の製造方法であって、
   前記基板が、伸び率２０％以上である伸縮性を有し、
   前記導電膜が、導電性粒子を樹脂材料に混合した伸縮性の導電性ペースト、又は導電性ポリマーであり、
   前記貫通孔が、前記素子端子の１個に対して２以上形成されており、
   前記プリント配線板は、平面視で、前記半導体素子又は前記半導体素子が載置された発光装置を挟んで対向する領域を除き、互いに平行なスリット孔が、前記半導体素子を間に挟まない領域に形成されており、
   前記プリント配線板は、上面の前記素子端子の直下の領域に、前記貫通孔が前記基板と連通した金属膜を備え、
   前記素子端子と前記金属膜とが導電性接合部材で接合されているプリント回路板の製造方法。
9. 可撓性を有する絶縁性の基板の一面上に、金属膜を所定の形状に形成する金属膜形成工程と、
   前記金属膜及び前記基板を連通する貫通孔を形成する穿孔工程と、
   前記貫通孔に導電性部材を充填する導電性部材充填工程と、
   前記基板の他面の前記貫通孔に対向する領域を含む一部に、導電膜で配線を形成する配線形成工程と、
   半導体素子の素子端子を前記金属膜に導電性接合部材で接合する実装工程と、を含み、
   可撓性を有する絶縁性の前記基板の表面に前記配線が設けられたプリント配線板と、
   前記素子端子を介して前記プリント配線板の上面に実装される前記半導体素子と、を備えるプリント回路板の製造方法であって、
   前記基板が、伸び率２０％以上である伸縮性を有し、
   前記導電膜が、導電性粒子を樹脂材料に混合した伸縮性の導電性ペースト、又は導電性ポリマーであり、
   前記貫通孔が、前記素子端子の１個に対して２以上形成されており、
   前記プリント配線板は、平面視で、前記半導体素子又は前記半導体素子が載置された発光装置を挟んで対向する領域を除き、互いに平行なスリット孔が、前記半導体素子を間に挟まない領域に形成されており、
   前記プリント配線板は、上面の前記素子端子の直下の領域に、前記貫通孔が前記基板と連通した金属膜を備え、
   前記素子端子と前記金属膜とが導電性接合部材で接合されているプリント回路板の製造方法。
10. 前記基板がエストラマーである請求項８又は請求項９に記載のプリント回路板の製造方法。

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