JP4318554B2 - フレキシブル配線回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル配線回路基板に関し、詳しくは、携帯電話などのヒンジ部に用いられるフレキシブル配線回路基板に関する。

折畳式携帯電話の筐体は、通常、表示部を備える受話部と、キーパッド部を備える送話部と、これらを回動自在に支持するヒンジ部とを備えており、受話部と送話部とがヒンジ部を介して開閉自在に連結されている。

また、筐体の内部には、受話部と送話部との間において、電気信号を送信し、または、電源を供給するためのフレキシブル配線回路基板が、受話部からヒンジ部を通過して送話部に至るように設置されている。

このように設置されるフレキシブル配線回路基板としては、例えば、送話部に位置する下部と、ヒンジ部に位置する中央部と、受話部に位置する上部とを備え、クランク形状に形成されてなるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−３００２４７号公報（図６）

しかし、上記したクランク形状のフレキシブル配線回路基板は、下部および中央部の間と、上部および中央部の間とに、それぞれ直角方向に屈曲する屈曲部があり、受話部および送話部のヒンジ部を介する開閉動作の繰り返しによって、それら屈曲部に大きな曲げ応力が断続的に加わって、それら屈曲部において、フレキシブル配線回路基板の内部に配置されている信号線や電源線などの導体パターンが、疲労断線するという不具合を生じる。

本発明の目的は、屈曲動作の繰り返しによっても、疲労断線などの損傷を低減することができ、屈曲寿命を大幅に延ばすことのできるフレキシブル配線回路基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のフレキシブル配線回路基板は、帯状の中央部と、前記中央部の両端部から前記中央部の長手方向と実質的に直交する方向であって、かつ、前記中央部に対して互いに反対方向に延びる帯状の接続部とを一体的に備えるフレキシブル配線回路基板であって、前記中央部と各前記接続部とが連続する各屈曲部のうち、少なくともいずれかの屈曲部には、前記中央部の幅方向端部と前記接続部の幅方向端部とが、前記中央部の長手方向に対して前記接続部が延びる方向に向かって傾斜する方向において対向する内側において、前記中央部の幅方向端部と前記接続部の幅方向端部とが連続するように膨出する補強部が設けられており、前記補強部は、平面視において、実質的に二等辺三角形に形成されており、前記補強部における、実質的に等しい辺の長さを、前記中央部の幅方向長さで割り算した値の百分率が、２０〜９０％であることを特徴としている。
また、本発明のフレキシブル配線回路基板では、前記補強部における、実質的に等しい辺の長さを、前記中央部の幅方向長さで割り算した値の百分率が、４５〜７０％である
ことが好適である。

また、本発明のフレキシブル配線回路基板では、前記補強部は、各前記屈曲部の両方に設けられていることが好適である。

本発明のフレキシブル配線回路基板によれば、屈曲部の内側に、中央部の幅方向端部と接続部の幅方向端部とが連続するように膨出する補強部が設けられている。そのため、屈曲動作により屈曲部に生じる曲げ応力を、補強部によって減少させることができる。その結果、屈曲動作の繰り返しによっても、疲労断線などの損傷を低減することができ、屈曲寿命を大幅に延ばすことができる。

図１は、本発明のフレキシブル配線回路基板の一実施形態を示す平面図である。

図１において、このフレキシブル配線回路基板は、例えば、折畳式携帯電話など、ヒンジ部を介して回動自在に支持される２部材の間を電気的に接続するために用いられる。

このフレキシブル配線回路基板は、可撓性を有する平板帯状をなし、直角方向に屈曲する屈曲部を２箇所有する平面視クランク形状に形成されている。

より具体的には、このフレキシブル配線回路基板は、帯状の中央部１と、中央部１の長手方向一端部から、中央部１の長手方向と直交する方向に延びる帯状の第１接続部２と、中央部１の長手方向他端部から、中央部１の長手方向と直交する方向であって、第１接続部２が延びる方向と反対側の方向に延びる帯状の第２接続部３とを一体的に備えている。

中央部１は、平面視略矩形状をなし、その長手方向長さＬ１が、例えば、５〜３０ｍｍ、好ましくは、１０〜２５ｍｍに形成され、その幅方向（長手方向に直交する方向、以下同じ。）長さＷ１が、２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍに形成されている。

第１接続部２は、平面視略矩形状をなし、中央部１の長手方向一端部から連続して、中央部１の長手方向に対して直角方向に延び、その長手方向長さＬ２が、例えば、１０〜５０ｍｍ、好ましくは、２０〜３０ｍｍに形成され、その幅方向長さＷ２が、２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍに形成されている。

第２接続部３は、平面視略矩形状をなし、中央部１の長手方向他端部から連続して、中央部１の長手方向に対して第１接続部２が延びる方向と反対側の直角方向に延び、その長手方向長さＬ３が、例えば、１０〜５０ｍｍ、好ましくは、２０〜３０ｍｍに形成され、その幅方向長さＷ３が、２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍに形成されている。

なお、第１接続部２の幅方向長さＷ２と、第２接続部３の幅方向長さＷ３とは、実質的に等しく、また、中央部１の幅方向長さＷ１は、第１接続部２の幅方向長さＷ２および第２接続部３の幅方向長さＷ３と、実質的に等しいか、あるいは、それよりやや短く形成されていることが好適である。

そして、このフレキシブル配線回路基板には、中央部１と第１接続部２とが連続する第１屈曲部４に、第１補強部５が形成されており、中央部１と第２接続部３とが連続する第２屈曲部６に、第２補強部７が形成されている。

第１補強部５は、第１屈曲部４の内側１０、つまり、中央部１の幅方向一端部の側面８と第１接続部２の幅方向一端部の側面９とが、中央部１の長手方向に対して第１接続部２が延びる方向に向かって傾斜する傾斜方向Ｄ１において対向する内側１０（なお、図１においては、第１屈曲部４の外側１１も示されている。）に設けられている。

この第１補強部５は、中央部１の幅方向一端部の側面８と第１接続部２の幅方向一端部の側面９とが連続するように、第１屈曲部４から膨出形成されており、平面視において、実質的に二等辺三角形に形成されている。

より具体的には、第１補強部５が連続する中央部１の幅方向一端部の側面８の長さＬ４と、第１補強部５が連続する第１接続部２の幅方向一端部の側面９の長さＬ５とは、実質的に等しく、つまり、第１補強部５は、平面視において、長さＬ４およびＬ５が実質的に等しい二等辺三角形、すなわち、直角二等辺三角形に形成されている。

第１補強部５を、平面視において、二等辺三角形状として形成すれば、確実な補強を図りつつ、フレキシブル配線回路基板を効率よく製造することができる。

なお、長さＬ４およびＬ５が、実質的に等しいとは、例えば、Ｌ４とＬ５との差を、Ｌ４またはＬ５で割り算した値の百分率が２０％以内、つまり、（Ｌ４−Ｌ５）／Ｌ４（またはＬ５）×１００＝±２０％の差を含んでいる。

また、長さＬ４は、中央部１の幅方向長さＷ１で割り算した値の百分率が２０〜９０％、好ましくは、４５〜７０％の範囲、つまり、Ｌ４／Ｗ１×１００＝２０〜９０％、または、４５〜７０％であることが好適である。２０％未満または９０％超過の場合には、十分な屈曲寿命の延命を図れない場合がある。

また、長さＬ５も、上記と同様に、第１接続部２の幅方向長さＷ２で割り算した値の百分率が２０〜９０％、好ましくは、４５〜７０％の範囲、つまり、Ｌ５／Ｗ２×１００＝２０〜９０％、または、４５〜７０％であることが好適である。２０％未満または９０％超過の場合には、上記と同様に、十分な屈曲寿命の延命を図れない場合がある。

また、この第１補強部５は、第１屈曲部４と反対側の端面１２が、平面視において直線状に形成されている。第１補強部５の端面１２を、平面視において直線状に形成することにより、生産効率の向上および補強性の向上を図ることができる。

第２補強部７は、第２屈曲部６の内側１５、つまり、中央部１の幅方向他端部の側面１３と第２接続部３の幅方向他端部の側面１４とが、中央部１の長手方向に対して第２接続部３が延びる方向に向かって傾斜する傾斜方向Ｄ２において対向する内側１５（なお、図１においては、第２屈曲部６の外側１６も示されている。）に設けられている。

この第２補強部７は、中央部１の幅方向他端部の側面１３と第２接続部３の幅方向他端部の側面１４とが連続するように、第２屈曲部６から膨出形成されており、平面視において、実質的に二等辺三角形に形成されている。

より具体的には、第２補強部７が連続する中央部１の幅方向他端部の側面１３の長さＬ６と、第２補強部７が連続する第２接続部３の幅方向他端部の側面１４の長さＬ７とは、実質的に等しく、つまり、第２補強部７は、平面視において、長さＬ６およびＬ７が実質的に等しい二等辺三角形、すなわち、直角二等辺三角形に形成されている。

第２補強部７を、平面視において、二等辺三角形状として形成すれば、確実な補強を図りつつ、フレキシブル配線回路基板を効率よく製造することができる。

なお、長さＬ６およびＬ７が、実質的に等しいとは、例えば、Ｌ６とＬ７との差を、Ｌ６またはＬ７で割り算した値の百分率が２０％以内、つまり、（Ｌ６−Ｌ７）／Ｌ６（またはＬ７）×１００＝±２０％の差を含んでいる。

また、長さＬ６は、中央部１の幅方向長さＷ１で割り算した値の百分率が２０〜９０％、好ましくは、４５〜７０％の範囲、つまり、Ｌ６／Ｗ１×１００＝２０〜９０％、または、４５〜７０％であることが好適である。２０％未満または９０％超過の場合には、十分な屈曲寿命の延命を図れない場合がある。

また、長さＬ７も、上記と同様に、第２接続部３の幅方向長さＷ３で割り算した値の百分率が２０〜９０％、好ましくは、４５〜７０％の範囲、つまり、Ｌ７／Ｗ３×１００＝２０〜９０％、または、４５〜７０％であることが好適である。２０％未満または９０％超過の場合には、上記と同様に、十分な屈曲寿命の延命を図れない場合がある。

また、この第２補強部７は、第２屈曲部６と反対側の端面１７が、平面視において直線状に形成されている。第２補強部７の端面１７を、平面視において直線状に形成することにより、生産効率の向上および補強性の向上を図ることができる。

次に、このようなフレキシブル配線回路基板の製造方法について、図２を参照して、簡単に説明する。

図２において、この方法では、まず、図２（ａ）に示すように、ベース絶縁層２１を用意する。ベース絶縁層２１は、絶縁性および可撓性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などの樹脂フィルムなどからなる。好ましくは、ポリイミド樹脂フィルムからなる。また、ベース絶縁層２１の厚みは、例えば、５〜３０μｍである。

次いで、この方法では、図２（ｂ）に示すように、ベース絶縁層２１の上に、導体層２２を配線回路パターンとして形成する。導体層２２は、導電性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、銅、クロム、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、銅−ベリリウム、リン青銅、鉄−ニッケル、および、それらの合金などの金属箔から形成される。好ましくは、銅箔から形成される。また、導体層２２の厚みは、例えば、３〜２５μｍである。

また、導体層２２を配線回路パターンとして形成するには、アディティブ法、サブトラクティブ法などの公知のパターンニング法が用いられる。

次いで、この方法では、図２（ｃ）に示すように、配線回路パターンとして形成された導体層２２を被覆するように、ベース絶縁層２１の上に、カバー絶縁層２３を形成する。カバー絶縁層２３は、上記と同様の樹脂フィルムからなり、好ましくは、ポリイミド樹脂フィルムからなる。カバー絶縁層２３の形成は、例えば、樹脂溶液を塗布または印刷して、乾燥および硬化させるか、あるいは、樹脂フィルムを貼着する。さらには、感光性樹脂溶液を塗布した後、露光および現像により、パターンニングと同時に形成することもできる。また、カバー絶縁層２３の厚みは、例えば、２〜１５μｍである。

なお、このカバー絶縁層２３の形成においては、フレキシブル配線回路基板における第１接続部２の遊端部および第２接続部３の遊端部において、配線回路パターンとして形成された導体層２２を露出させて、接続端子部２４および２５を、それぞれ形成するようにする（図１参照）。接続端子部２４および２５の形成は、例えば、樹脂溶液の印刷や感光性樹脂のパターンニングによる場合には、カバー絶縁層２３の形成と同時に形成すればよく、また、樹脂溶液を全面塗布する場合や樹脂フィルムを貼着する場合には、例えば、ドリル加工、パンチング加工、レーザ加工、エッチングなどの公知の方法によって、開口形成する。

そして、この方法では、図２（ｄ）に示すように、上記したような、平面視クランク形状に形成する。平面視クランク形状に形成するには、特に制限されないが、例えば、打ち抜き加工などの公知の加工方法が用いられる。

このようにして形成されたフレキシブル配線回路基板は、第１屈曲部４の内側に、中央部１の幅方向一端部の側面８と第１接続部２の幅方向一端部の側面９とが連続するように膨出する第１補強部５が形成されており、また、第２屈曲部６の内側１５に、中央部１の幅方向他端部の側面１３と第２接続部３の幅方向他端部の側面１４とが連続するように膨出する第２補強部７が形成されている。そのため、屈曲動作により第１屈曲部４および第２屈曲部６に生じる曲げ応力を、これら第１補強部５および第２補強部７によって減少させることができる。その結果、屈曲動作の繰り返しによっても、配線回路パターンとして形成される導体層２２の疲労断線などの損傷を低減することができ、屈曲寿命を大幅に延ばすことができる。

従って、このフレキシブル配線回路基板は、例えば、折畳式携帯電話のヒンジ部など、屈曲動作が繰り返される部材に配置しても、疲労断線などの損傷が低減され、長期にわたって良好な接続信頼性を維持することができる。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。

フレキシブル配線回路基板の作製
厚み１３μｍのポリイミドからなるベース絶縁層を用意して（図２（ａ）参照）、そのベース絶縁層の上に、厚み１０μｍの銅箔からなる導体層を、アディティブ法によって、配線回路パターンとして形成した（図２（ｂ）参照）。

その後、配線回路パターンとして形成された導体層を被覆するように、ベース絶縁層の上に、厚み１３μｍのポリイミドからなるカバー絶縁層を形成した。なお、カバー絶縁層の形成においては、打ち抜き後のフレキシブル配線回路基板における第１接続部の遊端部および第２接続部の遊端部に対応する位置には、カバー絶縁層を形成しないようにし、配線回路パターンとして形成された導体層を露出させて、接続端子部を形成した（図２（ｃ）参照）。

その後、図１に示す平面視クランク形状と実質的に同一形状であって、中央部、第１接続部および第２接続部の幅方向長さＷ１、Ｗ２、Ｗ３をすべて５ｍｍとし、かつ、
１）第１補強部が連続する中央部の幅方向一端部の側面の長さＬ４、
２）第１補強部が連続する第１接続部の幅方向一端部の側面の長さＬ５、
３）第２補強部が連続する中央部の幅方向他端部の側面の長さＬ６、
４）第２補強部が連続する第２接続部の幅方向他端部の側面の長さＬ７
を、表１に示す各種の長さに設定して、打ち抜くことにより、実施例１〜５および比較例２のフレキシブル配線回路基板を得た（図２（ｄ）参照）。

なお、比較例１のフレキシブル配線回路基板は、この打ち抜きにおいて、第１補強部および第２補強部が形成されないようにした。

評価（屈曲特性）
有限要素法により、１８０°屈曲時に発生する第１屈曲部内および第２屈曲部内に配置されている導体層にかかる応力を計算した。

第１補強部および第２補強部が形成されていない比較例を、１００としたときの相対的な応力の大きさ（％）を求め、評価の基準とした。その結果を表１に示す。

図１は、本発明のフレキシブル配線回路基板の一実施形態を示す平面図である。 図１に示すフレキシブル配線回路基板の製造方法を示す製造工程図であって、（ａ）は、ベース絶縁層を用意する工程、（ｂ）は、ベース絶縁層の上に、導体層を配線回路パターンとして形成する工程、（ｃ）は、配線回路パターンとして形成された導体層を被覆するように、ベース絶縁層の上に、カバー絶縁層を形成する工程、（ｄ）は、平面視クランク形状に形成する工程を示す。

符号の説明

１ 中央部
２ 第１接続部
３ 第２接続部
４ 第１屈曲部
５ 第１補強部
６ 第２屈曲部
７ 第２補強部
１０ 第１屈曲部の内側
１５ 第２屈曲部の内側

Claims (3)

1. 帯状の中央部と、前記中央部の両端部から前記中央部の長手方向と実質的に直交する方向であって、かつ、前記中央部に対して互いに反対方向に延びる帯状の接続部とを一体的に備えるフレキシブル配線回路基板であって、
   前記中央部と各前記接続部とが連続する各屈曲部のうち、少なくともいずれかの屈曲部には、前記中央部の幅方向端部と前記接続部の幅方向端部とが、前記中央部の長手方向に対して前記接続部が延びる方向に向かって傾斜する方向において対向する内側において、前記中央部の幅方向端部と前記接続部の幅方向端部とが連続するように膨出する補強部が設けられており、
   前記補強部は、平面視において、実質的に二等辺三角形に形成されており、
   前記補強部における、実質的に等しい辺の長さを、前記中央部の幅方向長さで割り算した値の百分率が、２０〜９０％である
   ことを特徴とする、フレキシブル配線回路基板。
2. 前記補強部における、実質的に等しい辺の長さを、前記中央部の幅方向長さで割り算した値の百分率が、４５〜７０％である
   ことを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル配線回路基板。
3. 前記補強部は、各前記屈曲部の両方に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブル配線回路基板。

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