(57)【要約】【課題】  電池の電極との溶接部の接合強度を充分に高くすることができるフレキシブルプリント配線板を提供する。【解決手段】  可撓性絶縁層と、上記可撓性絶縁層の少なくとも一方の面に形成された導体層とからなり、第１主面と、上記第１主面と反対側の第２主面とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、上記フレキシブルプリント配線板には、上記第１主面から上記第２主面までを貫通する孔が形成されており、上記孔には、２つの底面を有する柱状の金属体が嵌め込まれており、上記金属体のいずれかの底面は、電池の電極に溶接により接続されることになり、上記溶接の際に、上記金属体は、溶接母材となり、上記金属体は、上記電池の電極と同じ材料からなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性絶縁層と、前記可撓性絶縁層の少なくとも一方の面に形成された導体層とからなり、第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、
前記フレキシブルプリント配線板には、前記第１主面から前記第２主面までを貫通する孔が形成されており、
前記孔には、柱状の金属体が嵌め込まれており、
前記第２主面側の前記金属体の端部は、電池の電極に溶接により接続されることになり、
前記溶接の際に、前記金属体は、溶接母材となり、
前記金属体は、前記電池の電極と同じ材料からなることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
前記金属体の断面積が０．０５〜３．２ｍｍ２である請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
前記金属体は、ステンレス鋼からなる請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項４】
前記第１主面には、前記第１主面側の前記金属体の端部を覆うように金属めっき層が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項５】
前記第２主面には、前記第２主面側の前記金属体の端部を覆うように金属めっき層が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項６】
前記金属めっき層は、ニッケルめっき層である請求項４又は５に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項７】
電極を備える電池と、フレキシブルプリント配線板とを備える電子デバイスであって、
前記フレキシブルプリント配線板は、請求項１〜６のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板であり、
前記フレキシブルプリント配線板の金属体と、前記電池の電極とは同じ材料からなり、
前記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の前記金属体の端部は、前記電池の電極と溶接により接合されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
前記フレキシブルプリント配線板の金属体は、ステンレス鋼からなり、
前記電池の電極は、ステンレス鋼からなる請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
電極を備える電池と、フレキシブルプリント配線板とを接続する電子デバイスの製造方法であって、
前記フレキシブルプリント配線板は、請求項１〜６のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板であり、
前記フレキシブルプリント配線板の金属体と、前記電池の電極とは同じ材料からなり、
前記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部と、前記電池の電極とを、溶接により接合する溶接工程を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント配線板の金属体は、ステンレス鋼からなり、
前記電池の電極は、ステンレス鋼からなる請求項９に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルプリント配線板、フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイス、及び、フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フレキシブル基板の導体パターン上に、接合端部を有する金属製の接続端子の端部を配置して、接続端子の端部とフレキシブル基板の導体パターンの間に抵抗溶接を施すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、接続端子の端部とフレキシブル基板の導体パターンを溶接により接合しているが、溶接部の材料が異なるので、溶接部の接合強度が弱くなるという懸念があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のフレキシブルプリント配線板は、可撓性絶縁層と、上記可撓性絶縁層の少なくとも一方の面に形成された導体層とからなり、第１主面と、上記第１主面と反対側の第２主面とを備えるフレキシブルプリント配線板であって、上記フレキシブルプリント配線板には、上記第１主面から上記第２主面までを貫通する孔が形成されており、上記孔には、柱状の金属体が嵌め込まれており、上記第２主面側の上記金属体の端部は、電池の電極に溶接により接続されることになり、上記溶接の際に、上記金属体は、溶接母材となり、上記金属体は、上記電池の電極と同じ材料からなることを特徴とする。
【０００６】
本発明の電子デバイスは、電極を備える電池と、上記本発明のフレキシブルプリント配線板とを備える電子デバイスであって、上記フレキシブルプリント配線板の金属体と、上記電池の電極とは同じ材料からなり、上記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の上記金属体の端部は、上記電池の電極と溶接により接合されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の電子デバイスの製造方法は、電極を備える電池と、上記本発明のフレキシブルプリント配線板とを接続する電子デバイスの製造方法であって、上記フレキシブルプリント配線板の金属体と、上記電池の電極とは同じ材料からなり、上記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部と、上記電池の電極とを、溶接により接合する溶接工程を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の電子デバイスの一例を模式的に示す上面図である。
【図４】図４は、本発明の電子デバイスの一例を模式的に示す断面図であり、図３のＡ−Ａ´線断面図である。
【図５】図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、本発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
【図６】図６は、フレキシブルプリント配線板の金属体の一方の底面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させて抵抗溶接を行う様子を模式的に示す断面図である。
【０００９】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００１０】
以下、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板の構成について、さらに詳述する。
図１は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すフレキシブルプリント配線板１は、可撓性絶縁層１０と、可撓性絶縁層１０の両面に形成された導体層２０とからなり、第１主面２と、第１主面２と反対側の第２主面３とを備える。
フレキシブルプリント配線板１には、第１主面２から第２主面３までを貫通する孔５０が形成されている。
さらに、孔５０には、柱状の金属体６０が嵌め込まれている。金属体６０は、第１主面２側の端部６１ａと、第２主面３側の端部６１ｂを有する。
【００１１】
可撓性絶縁層は絶縁樹脂からなることが好ましく、絶縁樹脂の構成材料は、ポリイミド、ガラスエポキシ等が挙げられ、これらの中ではポリイミドであることが好ましい。絶縁樹脂がポリイミドであると、その絶縁樹脂は柔軟性と絶縁性との双方を兼ね備える。従って、充分な絶縁性を確保しつつ用途に応じて形状を変形させることができる。
可撓性絶縁層の厚さは特に限定されないが、３０〜７０μｍであることが好ましい。３０μｍよりも小さいと曲がりやすく、さらに屈曲しやすい基板となるため、配線や他の部材との接合が破壊されやすくなる。また、７０μｍよりも大きいと、金属体を嵌め込むためにパンチングを行って孔を形成した場合に孔の周辺にクラックが生じやすくなり、信頼性を低下させることがある。
【００１２】
可撓性絶縁層の少なくとも一方の面には導体層が形成されている。図１には可撓性絶縁層の両面に導体層が掲載されている例を示している。
導体層の構成材料は、特に限定されないが、銅、ニッケル等であることが好ましい。
これら構成材料は、電気伝導率が良好であり導体として適している。
導体層の厚さは特に限定されないが、可撓性絶縁層よりも厚いことが好ましい。また、１０〜３００μｍであることが好ましい。１０μｍよりも小さいと、ハンドリングの際に導体層が破壊され易くなり、不良率が増加してしまう。また、３００μｍよりも大きいと、フレキシブルプリント配線板を曲げて使用する際に、曲げることで可撓性絶縁層への導体層からの圧縮応力が大きくかかるため、可撓性絶縁層が破壊されやすくなる。
【００１３】
金属体は、フレキシブルプリント配線板の第１主面から第２主面までを貫通する孔に嵌め込まれており溶接母材である。このことは、電池の形態に関わらず、フレキシブルプリント配線板自体が溶接可能な構造を有していることを意味している。
金属体は、大電流を流すことに適しており、金属体の構成として他に考えられるスルーホールや有底フィルドビアといった構成である場合に比べて電池の電極との溶接に適している。
また、めっき等のケミカルプロセスを経てスルーホール内に形成されるフィルドビアとは異なり、内部にボイドが形成されたり、表面に陥没や盛り上がり等が生じたりすることがない。内部にボイドが形成されることがないため、金属体の伝熱効率が小さくなることもなく、放熱性を確保することができる。また、金属体は、フィルドビアと比べて容易に導体体積を大きくすることができる点でも好ましい。
また、金属体の形状は、柱状であれば特に限定されないが、例えば、円柱、四角柱、六角柱、八角柱等であってもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板において、金属体の断面積は０．０５〜３．２ｍｍ２であることが好ましい。なお、本明細書において、「金属体の断面積」とは、金属体の高さ方向に垂直な方向の金属体の断面の面積のことを意味する。
金属体の断面積が０．０５ｍｍ２以上であると、金属体自体の抵抗が充分に小さくなるので抵抗溶接のために流した電流により金属体が溶損することが防止される。
金属体の断面積として３．２ｍｍ２を超える大きな金属体は、フレキシブルプリント配線板から抜け落ちやすくなる。
【００１５】
後述するように、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板は、電極を有する電池に接続されることになる。この際、第２主面側の金属体の端部は、電池の電極に溶接により接続されることになり、溶接の際に、金属体は、溶接母材となる。
また、金属体は、電池の電極と同じ材料からなる。そのため、金属体と電池の電極とが溶接により接合されると、金属体と電池の電極との溶接部の接合強度が充分に強くなる。
【００１６】
金属体の材料は、電池の電極と同じ材料であれば特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが好ましい。
電池の電極がステンレス鋼からなると、電池の強度や耐腐食性が向上する。
また、フレキシブルプリント配線板の金属体が、ステンレス鋼からなると、ステンレス鋼からなる電極との接合強度が充分に強くなる。
【００１７】
また、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板の第１主面には、第１主面側の金属体の端部を覆うように金属めっき層が形成されていることが好ましい。また、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板の第２主面には、第２主面側の上記金属体の端部を覆うように金属めっき層が形成されていることが好ましい。さらに、金属めっき層は、フレキシブルプリント配線板の第１主面及び第２主面の両方に形成されていてもよい。
このような金属めっき層が形成されていると、金属体が、フレキシブルプリント配線板の第１主面側及び／又は第２主面側から抜け落ちることを防止することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板では、金属めっき層は、ニッケルめっき層であることが好ましい。
【００１９】
このような金属めっき層が形成された本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板について図面を用いて説明する。
図２は、本発明のフレキシブルプリント配線板の一例を模式的に示す断面図である。
【００２０】
図２に示すフレキシブルプリント配線板１ａは、可撓性絶縁層１０と、可撓性絶縁層１０の両面に形成された導体層２０とからなり、第１主面２と、第１主面２と反対側の第２主面３とを備える。
フレキシブルプリント配線板１には、第１主面２から第２主面３までを貫通する孔５０が形成されている。
さらに、孔５０には、柱状の金属体６０が嵌め込まれている。金属体６０は、第１主面２側の端部６１ａと、第２主面３側の端部６１ｂを有する。
そして、フレキシブルプリント配線板１ａでは、第１主面２及び第２主面３には、金属体６０の端部６１ａ及び６１ｂを覆うように金属めっき層６５が形成されている。
【００２１】
続いて、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板を備える電子デバイス（以下、本発明の一実施形態である電子デバイス又は電子デバイスともいう）について説明する。
本発明の一実施形態である電子デバイスは、電極を備える電池と、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板とを備える電子デバイスであって、上記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部は、電池の電極と溶接により接合されている。
また、フレキシブルプリント配線板の金属体と、電池の電極とは同じ材料からなる。
そのため、金属体と電池の電極との溶接部の接合強度が充分に強くなる。
【００２２】
本発明の一実施形態である電子デバイスにおける接合とは、半田等の部材を介することなく、フレキシブルプリント配線板の金属体と、電池の電極が溶接により接合されていることを意味している。溶接としては抵抗溶接又はレーザー溶接が挙げられる。
【００２３】
本発明の一実施形態である電子デバイスにおいて、フレキシブルプリント配線板の金属体の材料及び電池の電極の材料は、同じ材料であれば特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが好ましい。また、この場合、電池の電極には、金属めっき層が形成されていることがより好ましい。
電池の電極がステンレス鋼からなると、電池の強度や耐腐食性が向上する。
【００２４】
また、本発明の一実施形態である電子デバイスにおいて、フレキシブルプリント配線板の金属体の材料及び電池の電極の材料がステンレス鋼である場合、フレキシブルプリント配線板の金属体と、電池の電極とはニッケルを介して溶接されていることが好ましい。
フレキシブルプリント配線板の金属体と電池の電極とを、ニッケルを介して溶接する場合、ニッケルとステンレス鋼とが合金を形成することになる。このような合金が形成されると、溶接部の接合強度が向上する。
すなわち、本発明の一実施形態である電子デバイスでは、フレキシブルプリント配線板の金属体と、電池の電極との間にステンレス鋼−ニッケル合金層が形成されていることが好ましい。
このようなステンレス鋼−ニッケル合金層を形成するための方法としては、フレキシブルプリント配線板の金属体の端部に金属めっき層を形成したり、電池の電極の表面に金属めっき層を形成したりしてからフレキシブルプリント配線板の金属体と、電池の電極とを溶接する方法が挙げられる。
【００２５】
本発明の一実施形態である電子デバイスにおいて、フレキシブルプリント配線板の金属体の材料及び電池の電極の材料が同じ材料であれば、どのような種類の電池であってもよい。
【００２６】
以下、本発明の一実施形態である電子デバイスの例を図面を用いて説明する。
【００２７】
図３は、本発明の電子デバイスの一例を模式的に示す上面図であり、図４は、本発明の電子デバイスの一例を模式的に示す断面図であり、図３のＡ−Ａ´線断面図である。
図３及び図４に示す電子デバイス１００は、電極７１を備える電池７０と、フレキシブルプリント配線板１とを備える。
また、フレキシブルプリント配線板１の金属体６０の端部６１ｂと、電池７０の電極７１とは抵抗溶接により溶接されて溶接部３０（図４において波線で示す部分）が形成されている。
なお、図４では、金属体６０の端部６１ｂの全体が溶接部３０となっている場合を示している。
また、電池７０の電極７１のどの部分に金属体６０の端部６１ｂが溶接されるかは特に限定されるものではない。
【００２８】
以下、本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板の製造方法及び本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板を備える電子デバイスの製造方法について説明する。
【００２９】
［フレキシブルプリント配線板の製造方法］
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、本発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
【００３０】
（１）導体基板準備工程
まず、導体基板準備工程として、可撓性絶縁層の少なくとも一方の面に導体層が形成されてなる導体基板を準備する。
図５（ａ）には、絶縁樹脂からなる可撓性絶縁層１０の両面に形成された導体層２０からなり、第１主面２と、第１主面２と反対側の第２主面３とを備える両面導体基板５を準備する工程を示している。
可撓性絶縁層１０及び導体層２０を構成する材料としてはフレキシブルプリント配線板の説明で述べたものと同様であるためその説明は省略する。
【００３１】
（２）孔形成工程
次に、第１主面２から第２主面３までを貫通する孔５０を形成する。孔５０は、可撓性絶縁層１０及び導体層２０を貫通することにもなる。
孔はパンチングにより形成することが好ましく、図５（ａ）にはパンチングに用いるパンチ８０が第１主面２側に配置された様子を示している。
図５（ｂ）には、孔５０が形成された両面導体基板を示している。
【００３２】
（３）金属体挿し込み工程
次に、金属体を孔に挿し込むことによって、孔に金属体を嵌め込む。金属体の挿し込みは、パンチングを行った側の面とは逆側の面から行うことが好ましい。
図５（ｃ）には、第２主面３側から金属体６０を孔５０に挿し込む例を示している。
必要に応じて、導体層に対してパターン形成を行って必要な配線を形成することが好ましい。
さらに、必要に応じて、導体層に対してパターン形成を行う前に、フレキシブルプリント配線板の主面に、金属体の端部を覆うように金属めっき層を形成することが好ましい。
また、金属体の端部の平面度を向上させるためのコイニングを行うことも好ましい。
上記工程によって、図５（ｄ）に示すようなフレキシブルプリント配線板を製造することができる。
【００３３】
［フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイスの製造方法］
本発明の一実施形態である電子デバイスの製造方法は、電極を備える電池と、上記本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板とを接続する電子デバイスの製造方法であって、上記フレキシブルプリント配線板の金属体と、上記電池の電極とは同じ材料からなり、上記フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部と、上記電池の電極とを、溶接により接合する溶接工程を含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の一実施形態である電子デバイスの製造方法では、金属体と、電池の電極とは同じ材料である。
そのため、製造される電子デバイスにおいて、金属体と電池の電極との溶接部の接合強度が充分に強くなる。
【００３５】
本発明の一実施形態である電子デバイスの製造方法において、溶接の方法は特に限定されないず、例えば、抵抗溶接、レーザー溶接等の溶接方法を採用することができる。
【００３６】
以下に抵抗溶接により電子デバイスを製造する方法を説明する。
【００３７】
抵抗溶接により本発明の一実施形態である電子デバイスを製造する場合、まず、フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属部の端部と、電池の電極とを接触させる。
そして、フレキシブルプリント配線板の第１主面側の金属部の端部、及び、電池の電極にそれぞれ抵抗溶接機の溶接ツールを配置する。
フレキシブルプリント配線板の金属体は、可撓性絶縁層及び導体層を貫通しているため、フレキシブルプリント配線板の第１主面側の金属体の端部に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させて、第２主面側の端部に向けて電流を流すことができる。フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部を、電池の電極と接触させておくと、フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部の底面と電池の電極との接触面において、界面抵抗によって熱が生じ、金属体及び電池の電極がそれぞれ熱によって溶解して抵抗溶接が行われる。その結果、フレキシブルプリント配線板の第２主面側の金属体の端部が電池の電極と抵抗溶接により結合されることになる。
また、抵抗溶接により溶接される部分は同じ材料からなるので、溶接部の接合強度が充分に強くなる。
【００３８】
ここで、金属部と溶接ツールが接触する面において、金属体の径が溶接ツールの径よりも大きいことが好ましく、溶接ツールの接触面が金属体の底面からはみ出すことなく、金属体の底面に溶接ツールの接触面の全体が入るようになっていることが好ましい。
また、抵抗溶接機の溶接ツールのうち、一つの溶接ツールは金属体の一方の面に接触することになるが、もう一つの溶接ツールが接触する位置は抵抗溶接を行うことができる位置である限り特に限定されるものではない。通常は他の部品の一部に接触させることが好ましい。
【００３９】
本発明の一実施形態であるフレキシブルプリント配線板を備える電子デバイスの製造方法について図面を用いて詳述する。
図６は、フレキシブルプリント配線板の金属体の一方の面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させて抵抗溶接を行う様子を模式的に示す断面図であり、図４に示す形態において示す電子デバイスを製造する際に抵抗溶接を行う様子を模式的に示している。
図６では、フレキシブルプリント配線板１の第１主面２側の金属体６０の端部６１ａに抵抗溶接機の溶接ツール９１が接触しており、金属体６０の第２主面３側の端部６１ｂが電池７０の電極７１と接触している。また、抵抗溶接機のもう１つの溶接ツールである溶接ツール９２は電池７０の電極７１と接触しており、図６中で矢印で示す向きに電流が流れることができるようになっている。
【符号の説明】
【００４０】
１、１ａ  フレキシブルプリント配線板
２  第１主面
３  第２主面
５  両面導体基板
１０  可撓性絶縁層
２０  導体層
３０  溶接部
５０  孔
６０  金属体
６１ａ、６１ｂ  金属体の端部
６５  金属めっき層
７０  電池
７１  電極
８０  パンチ
９１、９２  溶接ツール
１００  フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイス
【図１】
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【図２】
2019029535.tif 000004
【図３】
2019029535.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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