JPS6032387A - 電気回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器の小型、軽量化を目的とした新規な高
密度実装技術に適した電気回路基板に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 近年、電子機器の小型、軽量化の市場要望にともない、
必然的に派生する電気回路の合理的高密度化要求に対応
する電子機器回路基板実装技術の進展は著るしいものが
ある。特に、１ｏ〜１００μ厚さのポリイミド樹脂、ガ
ラス布含浸エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの耐熱
性に優れた合成樹脂フィルムを絶縁基材として１０〜１
００μ厚さの銅薄板を片面あるいは両面に合成樹脂接着
剤を用いてはり合せしかる後銅薄板を所望の１Ｌ気回路
パターンにエッチアウトしてなる可撓性（フレキシブル
性）に富んだ電気回路基板（以下、ＦＰＣと呼ぶ。Ｆ　
Ｐ　Ｃ＝　Ｆ　１ｅｘｉｂｌｅ　Ｐ　ｒ　ｉｎｔｅｃｌ
Ｃ１ｒｃｕｉｔ　）は任意な方向に自由度をもつ柔軟性
、すなわち、タテ、ヨコ、高さ軸の移動、各軸の回転お
よび捻りなどが自由にできるワイヤハーネス機能を具備
し、薄型、軽量性に富んでいることから、カメラ、腕時
計、電卓など、きわめて小型。

薄型、軽量性が要求される製品に供されている。

これらの顕著なＦＰＣの利用は比較的限定された容積に
電子化による従来以上の機能をもったシステムを、内蔵
する必要性とその実装コスト低減を目的とする理由から
であるが、さらに今後、ラジオ、テレビ、ビデオ、ビデ
オカメラなど音響。

映像機器をはじめとする民生機器の俗に軽薄短小で表現
されるポータプル化要望に対応するには、より面積の広
い、複雑な電気回路パターンが形成されたＦＰＣの所定
の位置に各種のＩＣ，ＬＳＩ。

トランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイルなどの小型化
された電気回路部品を精度よく装着し半田付などにより
ショート、断線現象のない信頼度の高い電気的接合がで
きるかどうかの実装技術レベルを高めて行く必要がある
。

これは、先に述べた如く、ＦＰＣが任意な方向に変位し
うるワイヤ・・−ネス機能で特徴づけられる様に各種の
電気回路部品を実装する際に、ＦＰＣのフレキシブルな
柔軟性が欠点となり、位置精度を定めにくく、量産、低
コスト化の手段である自動機による装着、半田付が困難
なこと、そして仮りに実装が上手く出来た様に見えても
、折り曲げ。

ねじり、振動、落下、押圧などの外部応力によって電気
回路部品とＦＰＣの接合部にヒズミが生じ電気的断線現
象が生じやすく信頼度の低いものとなる不安が大きいこ
とである。そこで、これらの問題を解決する手段として
通常プリント回路を形成しだＦＰＣの裏面に接着剤を用
いてフレキシブル性のない硬質の基板を補強板としては
り合せ、実用に供しているのが現状である。

すなわち、第１図にその従来例を示めす如く、電気回路
パターンが形成されたＦＰＣｌの裏面に（なおＦＰＣｌ
の構成において、２は銅薄板をエツチングにより形成し
電気回路パターン層、３はポリイミド樹脂フィルム層４
は２と３をはり合せた接着剤層である）あらかじめ接着
剤４．４’を用いて０．８〜１．６＋ＩＩｍ厚さのフェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、あるいはアルミ金属などの
硬質板５’、６’を選択的にはり合せ、その後、Ｉｃ６
．抵抗７゜コンデンサ８．コイル９などの電気回路部品
を装着し半田付１０を行ない、実装後のＦＰＣに応力が
加わっても硬質板がその応力に耐える補強板となる様に
構成せしめられる。そしてＦＰＣの−もつフレキノプル
なワイヤハーネスとしての機能は硬質板をはシ合せなか
った部分Ｐ１を任意な方向に変位させてその活用がはか
られる。

上記従来例で分る様に電気回路部品を装着した部分にお
いては、硬質板の裏打補強を行なっているところから全
体として電気回路を構成する主要な部分は、従来の０．
８〜２．０ｍｍ厚のエポキシ樹脂。

フェノール樹脂に銅薄板を積層した硬質の電気回路基板
の実装と同様の状態にあり、厚さ１重さともそのだめに
増しＦＰＣのもつ薄型、軽量性を十分に発揮せしめた電
気回路基体になっていないのが実状である。

発明の目的 本発明はＦＰＣ本来の可撓性に富みワイヤハーネスとし
ての機能を効果的に発揮せしめると同時にＦＰＣに硬質
板の裏打補強を行なうことなく硬質電気回路基板として
実用に供することができる特徴を備えた、電子機器の小
型、軽量化にふされしい高密度実装用回路基板を提供し
ようとするものである。

発明の構成 本発明はポリイミド樹脂、エポキ／樹脂、ポリエステル
樹脂などの耐熱性に優れ、かつフンキンプル性に富んだ
フィルム状の合成樹脂基材にヤング率で表わされる弾性
係数が従来ＦＰＣの銅薄板のそれよりも太きい、銅Ｃｕ
を主成分として鉄ＦｅニッケルＮ１スｙ：　Ｓ　ｎ　亜
鉛Ｚ　ｎ　／ｌ）コンＳ１コバルトＣｏベリリウムＢｅ
リンＰの１種あるいは２種以上の元素を含んでなる銅合
金薄板を上記フィルム状合成樹脂基材の片面、もしくは
両面だ、あるいは片面に銅の薄板をそしてもう一方の面
には上記合金薄板を合成樹脂接着剤を用いてはり合せた
（ラミネート）ことを特徴とする電気回路基板　。

である。

これにより本発明の電気回路基板は従来のＦＰＣと異な
り、ヤング率の大きい合金薄板が基板構成の主要素とな
ることから、曲げ加工強度が大きく任意な方向への変位
に対して従来ＦＰＣのそれよりも大きい力を要するが、
ワイヤハーネスの機能を失なうことなく、また弾力性に
富んでいること　頚からフレキンプルであると同時に硬
質回路基板と同様の性状をもつ回路基板となる。　７第
１表尾本発明の回路基板構成祠料として用いられる代表
例の物理特性を示す。第１表に示す如　綜く本発明の構
成要素となる銅合金の薄板は、熱伝導率において従来の
銅薄板のそれよりも小さい値をもつことも実用上の効果
として後述する如く発揮せられるもう１つの特徴である
。

以　下　余　白 また本発明に用いる銅合金の熱膨張係数が本発明を構成
する合成樹脂フィルム材料などと近似していることも重
要な要素である。すなわち熱膨張係数がたとえば鉄−ニ
ッケル合金薄板の０．４３Ｘ１０℃の如く、大きく異な
る材料とはり合せた場合、温度変化によりバイメタルの
如き一方にそシが発生し基板としての平滑性が損なわれ
る。その点、本発明構成材料は第１表に示めす如く、こ
の様な欠点を生じせしめる材料ではない。

実施例の説明 以下本発明について３つの代表的実施例を図面を用いて
示めし詳細な説明を行なうものとする。

第２図は本発明の第１の実施例における電気回路基板の
構成断面図を示したものである。第２図において、２１
は５０〜７６μ厚さのポリイミド樹脂フィルムである。

そして２２は３５〜７０μ厚さを有するＣｕ−Ｎｉ−３
ｎ（組成ｗｔ％Ｃｕａａ、４Ｎｉ９．ｏ　Ｓｎ２．４）
からなる合金薄板である。２３はポリイミド樹脂フィル
ムとＣｕ−Ｎｉ−３ｎの合金薄板をはり合せるに用いた
約２０μ厚さのエポキシ樹脂液１著剤層である。全体の
厚さは１００〜１７０μである。この電気回路基板は従
来のＦＰＣの片面銅張り基板の構成と相似するものであ
る。

しかし、上述の如く構成した本発明の回路基板はＣｕ　
−Ｎ　ｉ　−３ｎの合金薄板のもつ、ヤング率が約１４
５ｏＯＫ２ｆ／／Ｉ！４　と従来（７）ＦＰＣ（７）銅
薄板ノヤング率約１２０００ＫＰｆ／ｍＡ　より大きく
、弾力性に富み上記合金薄板部分を所望する電気回路パ
ターンをエツチングにより形成（エッチアウト）シた後
においても、この高強度な性状が形成せられたパターン
で維持されるため実用上このＦＰＣに電気回路部品を装
着し、半田伺する部分の裏面に従来ＦＰＣの如き硬質板
をはり合せる必要がない。そして全体の厚さは１００〜
２００μである。一方、上記合金薄板の如くヤング率が
大きいものの、合金層が薄く、ワイヤノ・−ネス機能を
要望する場合にはその部分にヤング率以上の力を加えて
折り曲げ、ねじりなど任意な方向に変位加工せしめるこ
とが出来る、すなわち従来ＦＰＣの如き柔軟性は減じら
れるが、ＦＰＣとして要望せられるフレキシブル性は損
なわれることがない。

第３図に第２の実施例を示めす。第３図において３１は
５Ｑ〜７０μ厚さのガラス布含浸エポキシ樹脂フィルム
である。３２および３３は３０〜７０μ厚さを有するＣ
ｕ−Ｎｉ−３１−Ｚｎ　（組成ｗｔ％Ｃｕ９５．８　Ｎ
ｉ３．２　Ｓｉ０．７　Ｚｎ０．３　）からなる合金薄
板である。３４および３５は上記Ｃｕ−Ｎｉ−３ｉ−Ｚ
ｎの合金薄板をはり合せるに用いた耐熱性。

フレキシブル性に優れた約２０μ厚さのエポキシ樹脂接
着剤層である。全体の厚さは、１６０〜２５０μである
。この電気回路基板は従来のＦＰＣの両面銅張り基板の
構成と相似するものである。

しかし上述の如く構成した本発明の回路基板はＣｕ−Ｎ
ｉ−３１−Ｚｎの合金薄板のもつヤング率が約１２７０
０　Ｋｙ　ｆ　／ｍＡ　と実施例１で記述したと同様に
従来のＦＰＣの銅薄板のそれより大きく弾力性に富み、
かつ両面にその合金薄板がはり合せられているだめ、よ
り強靭で所望する電気回路パターンにエッチアウトしだ
後においてもより、高強度な剛性が維持され実施例１で
述べた同様のフレキンプルな性状をもつと同時に実用上
は硬質基板と同様の取り扱いができる特徴をもつ。すな
わちこの回路基板は、その加工強度が大きいことから第
４図の如く折シ曲げ加工（Ｐ′２．Ｐ／／２）を行ない
筐体化した回路基板４１を作ることが出来る。

第５図に第３の実施例を示す。第５図において５１は、
２５〜５０μ厚さのポリイミド樹脂フィルムである。そ
して５２は３０〜７０μ厚さの銅薄板である。さらに５
３は実施例１に用いたと同じ組成からなるＣｕ−Ｎｉ−
３ｎの７０〜１５０μ厚さの合金薄板である。５４およ
び５５はポリイミド樹脂フィルムと銅およびＣｕ−Ｎｉ
−３ｎの合金薄板をは）・合せるに用いた耐熱性とフレ
キシブル性に優れた約２ｏμ厚エポキシ樹脂接着剤層で
ある。全体の厚さは１６０′ｙ３００μであるこの電気
回路基板は第２の実施例と同じ〈従来のＦＰＣの両面銅
張り基板の構成と相似するものである。

しかし上述の如く、構成した本発明の回路基板は一方の
面に従来一般に用いられて来た銅薄板を、はり合せては
いるがもう一方の面に、銅の薄板よりもヤング率が大き
くかつ、第１表に示す様に熱伝導率において、銅薄板（
１，ｏ　６ｃ　ａ　ｇ　／４／−／℃）のそれよシも１
桁小さい値を有するＣｕ−Ｎｉ−３ｎ合金薄板（ｏ、１
１４ｃａｌ／ｃｍ／ｎ／℃）をはシ合せたところに大き
な特徴をもつこの実施例だおける回路基板は実用上、次
の様な効果を発揮する。効果の第１は上記異種の金属薄
板をはり合せ所望の電気回路パターンを両面にエッチア
ウトしてなる回路基板に各種の電気回路部品をその回路
基板の両面に実装する場合において見出せる。捷ず合金
薄板からなる回路パターンの面に電気回路部品を所定位
置に装着し続いて、半田浸漬などにより合金薄板パター
ンに半田付を行なう。この時一般に用いる半田は約１８
３℃の共晶点をもつ鉛−錫半田であり、溶融温度約２５
０℃に保持した半田を噴流面に回路基板面を数秒間接触
させて半田付を行なう、この時、半田と接融する基板面
は瞬間的ではある共晶点以上の温度となる一方、半田と
接触した基板の裏面も同様に温度が上昇する。

このことは、裏面に形成された回路パターンに同様の手
段で電気回路部品を半田付する際、先に半田付を行なっ
た面の接合面に再度半田が溶融する程の温度が付加され
ることになり再溶融した半田層はポーラスな物理的強度
の低い半田接合層を形成せしめ信頼度の低い回路基板を
作る恐れのあることを意味する。

しかるに本発明の回路基板では熱伝導の小さい合金薄板
で形成せられた回路パターン面にまず半田付けを行ない
、次に裏面の銅薄板で形成した回路パターンに半田付を
行なうことが出来るため銅合金の薄板層が熱の伝導を防
げ裏面の半田付を行なう際半田が再溶融することなく非
常に安定した順序で信頼度の高い半田付による電気的接
合を行なうことが出来る。

すなわち熱伝導率の大きく異なる異種金属薄板をＦＰＣ
の両面基板構成体として用いることによって、一方の面
から加えられた熱によってもう一方の面に実装された電
気回路部品に電気性能を損なうダメージが加えられるの
を抑制することが可能となる。

もう１つの効果は、実施例２の第４図で述べたと同じく
、一方の面にヤング率の大きい弾性に富んだ合金薄板を
用いていることから、任意の所望する部分を通、常の金
属板を塑性変形せしめることが出来ると同様に、機械プ
レス装置等によって折り曲げ加工を行ない、回路基板で
あると同時に電子機器への組込みに際して筐体の一部と
しての機能を付加することが出来るが、さらにもう１つ
の効果は、次の様な加工を行なうことによってヤング率
の大きいバネ弾性を活用してＦＰＣのとしてのワイヤハ
ーネスの機能を効果たらしめる。

第６図にその構成断面図を示す。捷ずあらかじめ第５図
に示したと同様のはり合せ基板を作る。６１は２５〜６
０μ厚さのポリイミド樹脂フィルムである。そして６２
は３０μ厚さの銅薄板である。

さらに６３はヤング率の大きい実施例１で用いたと同じ
Ｃｕ−Ｎｉ−８ｎの１５０μ　厚さの合金薄板である。

６４および６６はポリイミド樹脂フィルムと銅およびＣ
ｕ−Ｎｉ−３ｎの合金薄板をはり合せるに用いた耐熱性
とフレキシブル性に優れた約２゜μ厚さのエポキシ樹脂
接着剤層である。

次いで両薄板を所望する電気回路パターンをエツチング
により形成する際、合金薄板層の一部分を第６図Ｐ３で
示す様にその厚さ分ｔが元の厚さの約１／２〜１／３と
なる様にエツチングを終わる。

すなわちこの部分の厚さは５ｏ〜１００μ　となる。

そして銅ならび合金薄板の両回路パターンに各種電気回
路部品を装着半田付を行なう。この時Ｐ３で水子範囲に
は銅薄板１合金薄板上のパターン面に電気回路部品を装
着、半田付を行なわない。

以上の手順で完成した回路基板はＰ３の部分をちょうつ
がいにして反復して小さな力で折り曲げかつ元に戻すこ
とが出来る。

すなわち反復繰り返して用いる様な駆動装置に組込む回
路基板として、銅薄板の柔軟性と合金薄板の弾力性から
高強度なワイヤノ・−ネス機能を有するものとなる。こ
の場合従来の片面銅張りＦＰＣに硬質板を部分的にはり
合せた第１図に示した従来例と類似しているが、基本的
に異なるのは、合金薄板が単なる硬質補強板としてでな
く回路パターンとしての機能を有するとともに、その基
板のトータル厚みが従来のそれと比しはるかに薄型。

軽量化出来ると云うところに大きな差異がある。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、耐熱性に優れ
かつ、フレキシブル性に富んだフィルム状の合成樹脂フ
ィルム状基材洸ヤング率が大きいＣｕを主成分として少
なくともＦｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ。

Ｓｉ、Ｃｏ、Ｂｅ、Ｐ　の１種あるいは２種以上の元素
を含む合金薄板を合成樹脂フィルム基材の片面もしくは
両面に、あるいは片面に銅の薄板をそしてもう一方の面
に上記合金薄板を耐熱性、フレキシブルに優れた合成樹
脂接着剤を用いてラミネートした構成体である。そして
本発明は上記合金薄板は曲げ加工強度の大きい金属であ
ることから、従来ＦＰＣの如き柔軟性は小さくなるが、
ＦＰＣとして要求されるタテ、ヨコ、高さ軸の移動、各
軸の回転および捻りなど任意の自由度を有した機能は失
なわれることなく、むしろそうした加工変形を行なった
後は、その形状を維持し、振動、落下。

押圧などの予期しない外部応力に対しては本発明の回路
基板が有する弾力性が作用してそれらのヒズミを吸収し
うる効果を発揮する。

そして実施例３で述べた如く、上記合金薄板は熱伝導率
が小さいことから不必要な外部からの熱伝導を抑制する
ことが出来る効果をもつまた構成材料の熱膨張係数がき
わめて近似した特徴をもつことから回路基板を加熱した
り冷却してもすなわち温度変化が生じてもそりのない基
板を提供する。

すなわち、本発明による電気回路基板は従来のＦＰＣの
如く、ワイヤハーネスの機能を有し、かつ弾力性に優れ
た機械的強度をもつことから従来ＦＰＣの場合電気回路
部品を実装した裏面に硬質基板を裏打する必要がなくさ
らにはその曲げ加工強度の大きいことを活用してワイヤ
ノ・−ネス機能を有する回路基板であると同時に電子機
器の筐体（シャーシ、ケース）の一部を構成することを
可能ならしめ電子回路部品を実装する際、およびその後
においても不必要な熱伝導を抑制することが出来ると同
時に熱変化に対して安定であるなど薄型、軽量化に富ん
だ電子機器のポータプル化、高密度化実装要求に応える
新規な電気回路基板を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気回路基板の断面図、第２図は銅合金
薄板を片面にはり合せた本発明の実施例の電気回路基板
の断面図、第３図は銅合金薄板を両面にはり合せた本発
明の他の実施例の電気回路基板の断面図、第４図は第３
図に示しだ電気回路基板を塑性加工を行なった状態を示
す断面図、第５図は片面に銅金属の薄板をもう一方の面
に銅合金の薄板をはシ合せた本発明のさら圧他の実施例
の電気回路基板の断面図、第６図は第６図の銅合金の薄
板の一部を厚み方向に元の厚さの１／２〜１／３　残る
様にエツチングを行ない、その部分をちょうつがい状に
反復して折り曲げやすい様にしだ回路基板の断面図であ
る。 １　・・・フレキシブルプリント回路、２・・・・・電
気回路パターン層、３・・・ポリイミド樹脂フィルム層
、４．４’、４“−・・−・・接着剤層、５′、５”・
・・・・硬質板、６・・・・・ＩＣ，７・・・・・抵抗
、８・・・・・コンデンサ、９・・・−・・コイル、１
ｏ中・・半田付層、２１・・川・ポリイミド樹脂フィル
ム層軟性・・・・ｃｕ−Ｎ　ｉ　−Ｓ　ｎ　合金Ｗｔ板
、２３・・・・・接着剤層、３１・・・・ガラス布含浸
王ボキシ樹脂フィルム、３２．３３・・・・・Ｃｕ−Ｎ
ｉ−３ｉ−Ｚｎ合金薄板、３４　、３５　面接着剤。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性に優れた合成樹脂フィルム状基材に銅金属
   薄板のヤング率よりも大きい銅を主成分とする銅合金薄
   板を上記合成樹脂フィルム状基材の片面もしくは両面に
   合成樹脂接着剤を用いてはり合せたことを特徴とする電
   気回路基板。
2. （２）片面に銅金属薄板をもう一方の面に銅合金薄板を
   はり合せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電気回路基板。
3. （３）銅合金薄板が銅−二ノケル−スズ、銅−ニッケル
   ーシリコン−亜鉛、銅−スズー鉄−リン。 銅−コバルト−ベリリウム、の合金薄板のいずれかであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の電気回路基板。
4. （４）銅合金薄板の一部を厚み方向に元の厚さの１／２
   〜１／３残る様にしてエツチングを行ないその部分を、
   ちょうつがい状に反復して折）曲げやすい様にしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   電気回路基板。