(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１面および第２面を有し、かつ絶縁体よりなるベースフィルムと、
前記ベースフィルムの前記第１面に形成された複数の第１導体と、
前記ベースフィルムの前記第２面に形成された複数の第２導体と、
前記ベースフィルムを貫通し、かつ前記複数の第１導体のそれぞれの一部と前記複数の第２導体のそれぞれの一部とを電気的に接続する複数の接続導体とを備え、
前記複数の第２導体の各々の膜厚は前記複数の第１導体の各々の膜厚よりも厚く、
前記複数の第１導体および前記複数の第２導体は、高周波回路部と、電源回路部と、制御回路部とを構成し、
前記高周波回路部は、中心導体を含み、
前記電源回路部は、電源回路と、補助電源回路とを含み、
前記複数の第１導体は、前記中心導体と前記電源回路とを含み、
前記複数の第２導体は、前記補助電源回路を含む、フレキシブルプリント基板。
【請求項２】
互いに対向する第１面および第２面を有し、かつ絶縁体よりなるベースフィルムと、
前記ベースフィルムの前記第１面に形成された複数の第１導体と、
前記ベースフィルムの前記第２面に形成された複数の第２導体と、
前記ベースフィルムを貫通し、かつ前記複数の第１導体のそれぞれの一部と前記複数の第２導体のそれぞれの一部とを電気的に接続する複数の接続導体とを備え、
前記複数の第２導体の各々の膜厚は前記複数の第１導体の各々の膜厚よりも厚く、
前記複数の第１導体および前記複数の第２導体は、高周波回路部と、電源回路部と、制御回路部とを構成し、
前記高周波回路部における前記第１導体の膜厚、前記第２導体の膜厚および前記ベースフィルムの膜厚の合計の膜厚は、前記電源回路部における前記第１導体の膜厚、前記第２導体の膜厚および前記ベースフィルムの膜厚の合計の膜厚と等しく、かつ前記制御回路部における前記第１導体の膜厚、前記第２導体の膜厚および前記ベースフィルムの膜厚の合計の膜厚と等しい、フレキシブルプリント基板。
【請求項３】
前記複数の接続導体は、前記高周波回路部において互いに隣り合う２つの高周波回路用接続導体を含み、
前記２つの高周波回路用接続導体の最短距離は前記高周波回路部を伝送する電磁波の波長の４分の１以下である、請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項４】
前記複数の接続導体は、前記電源回路部において前記電源回路と前記補助電源回路とを電気的に接続する電源回路用接続導体を含み、
前記電源回路用接続導体の断面積は、前記補助電源回路の断面積以上である、請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項５】
前記制御回路部は、制御信号回路を含み、
前記複数の第１導体は、前記制御信号回路と、前記電源回路とを含み、
前記複数の第２導体は、前記補助電源回路を含み、
前記補助電源回路は、前記電源回路および前記制御信号回路の双方と対向している、請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項６】
前記電源回路の長手方向と前記制御信号回路の長手方向とが互いに並走するように前記電源回路と前記制御信号回路とが並んでいる、請求項５に記載のフレキシブルプリント基板。
【請求項７】
前記電源回路は、前記制御信号回路の長手方向の延長線上に位置している、請求項５に記載のフレキシブルプリント基板。
【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基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空中線を介して電波を発信または受信する無線通信機器は、大別して、アンテナと、高周波回路と、制御回路と、電源回路とにより構成される。アンテナは、高周波の電気信号を電波に変換する。高周波回路は、高周波電気信号の増幅および変調・復調を担う。制御回路は、上記高周波回路を制御するための電気信号を供給する。電源回路は、上記高周波回路を駆動する。【０００３】
一般にこれらの電子回路は、プリント基板に搭載されて使用に供される。プリント基板は、ＩＣ（Integrated  Circuit）、個別の電子部品、それらを接続する金属導体などで構成される。上記高周波回路、制御回路および電源回路が単一のプリント基板上に共通で実装される事例もある。しかし、これらの回路は、回路のノイズ対策などの観点から、それぞれ別個のプリント基板上に実装されて用いられることが多い。【０００４】
後者の場合、これらの回路を実装したプリント基板間を電気的に接続する接続配線が必要である。上記接続配線には、一般に、ワイヤーハーネスと呼ばれる複数の電線を束にした配線部品と、ワイヤーハーネス用のコネクタとが用いられる。【０００５】
近年、高品位な情報通信を広く普及させるために、通信機器の小型化、薄型化が求められている。しかし、上記ワイヤーハーネスとワイヤーハーネス用コネクタとの併用には、通信機器自体の大型化および重量の増加といった問題がある。そこで通信機器の小型化、薄型化の要求を満たすために、上記接続配線にフレキシブルプリント基板を用いることが考えられる。【０００６】
フレキシブルプリント基板は、柔軟性をもった絶縁体と金属導体から成る基板である。フレキシブルプリント基板は、薄型で嵩張らず、軽量で折り曲げ可能といった性質を有する。このためフレキシブルプリント基板は、フラットパネルディスプレイまたは小型の電子デバイスに広く採用されている。【０００７】
このようなフレキシブルプリント基板は、たとえば特開２００３−１３３６６０号公報（特許文献１）に開示されている。この公報には、信号回路部分を構成する複数の信号線が形成された絶縁層の一部を切り抜き、その切り抜いた箇所に電源回路部分を張り合わせることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記公報に記載のフレキシブルプリント基板においては、別個に用意した回路を貼り合わせる工程で、貼り合わせる回路同士での位置ずれが少なからず発生する。回路同士の位置がずれると接続不具合が発生するため、回路を高密度にできないという問題がある。【００１０】
また貼り合わせによって別個の部品を一体化しようとすると、接着剤のはみ出し、接着工程中に発生するフレキシブルプリント基板の歪みまたは変形などの懸念も増大する。【００１１】
また、適用する回路毎に別個に絶縁体を用意して回路を形成し、さらにそれらを貼り合わせる工程が必要となる。そのため、製造工程数と製造コストが増大するという問題がある。【００１２】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、互いに異なる仕様の複数の電気回路を有し、かつ高密度、高精度および低コストなフレキシブルプリント基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のフレキシブルプリント基板は、ベースフィルムと、複数の第１導体と、複数の第２導体と、複数の接続導体とを備えている。ベースフィルムは、互いに対向する第１面および第２面を有し、かつ絶縁体よりなっている。複数の第１導体は、ベースフィルムの第１面に形成されている。複数の第２導体は、ベースフィルムの第２面に形成されている。複数の接続導体は、ベースフィルムを貫通し、かつ複数の第１導体の一部と複数の第２導体の一部とを電気的に接続している。複数の第２導体の各々の膜厚は複数の第１導体の各々の膜厚よりも厚い。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、複数の第２導体の各々の膜厚は複数の第１導体の各々の膜厚よりも厚い。このため薄い膜厚が必要な電気回路は第１導体で形成し、かつ厚い膜厚が必要な電気回路は第２導体で形成することができる。これにより、互いに異なる仕様を必要とする複数の電気回路を混在させた一枚のフレキシブルプリント基板を製作する場合に、異なる仕様を必要とする回路を別個に製作して貼り合わせる工程が必要なくなる。よって、高密度で高精度かつ製造コストを低く抑えたフレキシブルプリント基板を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す断面図であり、図２、図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す背面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す断面図であり、図５、図６のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す背面図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す断面図であり、図９、図１０のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す断面図であり、図９、図１０のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３におけるフレキシブルプリント基板の構成を示す背面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３におけるフレキシブルプリント基板が接続される相手方のプリント基板の構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板とプリント基板とを、異方導電性接着フイルムを用いて接続した形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板に保護層を追加した構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板に保護層を追加した構成を示す断面図であり、電源配線および補助電源回路の長手方向の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
実施の形態１．
本発明の実施の形態１におけるフレキシブルプリント基板１００の構成について図１〜図３を用いて説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本実施の形態のフレキシブルプリント基板１００は、ベースフィルム１と、複数の第１導体２、４、６、８と、複数の第２導体３、７、９と、接続導体５とを主に有している。
【００１８】
ベースフィルム１は、互いに対向する主面（第１面）１ａおよび背面（第２面）１ｂを有しており、絶縁体よりなっている。ベースフィルム１は、互いに異なる仕様の複数の電気回路の形成領域を有している。複数の電気回路形成領域は、たとえば高周波回路部２０と、電源回路部３０と、制御回路部４０とを有している。
【００１９】
複数の第１導体２、４、６、８の各々は、ベースフィルム１の主面１ａに形成されている。複数の第１導体２、４、６、８は、たとえば中心導体２と、接地導体４と、電源回路６と、制御信号回路８とを有している。
【００２０】
複数の第２導体３、７、９の各々は、ベースフィルム１の背面１ｂに形成されている。複数の第２導体３、７、９は、たとえば背面接地導体３と、補助電源回路７と、ダミー回路９とを有している。
【００２１】
複数の接続導体５の各々は、ベースフィルム１を貫通し、かつ複数の第１導体２、４、６、８の一部と複数の第２導体３、７、９の一部とを電気的に接続している。ベースフィルム１にはスルーホール５ａが形成されており、このスルーホール５ａ内に接続導体５が埋め込まれている。
【００２２】
スルーホール５ａは、ベースフィルム１だけでなく、第１導体および第２導体の各々も貫通していてもよい。この場合、スルーホール５ａ内に埋め込まれる接続導体５も、第１導体および第２導体を貫通している。
【００２３】
複数の接続導体５は、高周波回路部２０に形成された高周波回路用接続導体５と、電源回路部３０に形成された電源回路用接続導体５とを有している。
【００２４】
複数の第２導体３、７、９の各々の膜厚Ｔ１は、複数の第１導体２、４、６、８の各々の膜厚Ｔ２よりも厚く設定されている。
【００２５】
以下、本実施の形態のフレキシブルプリント基板１００の構成について、より具体的に説明する。
【００２６】
ベースフィルム１には、たとえば厚さ１２．５μｍ以上５０μｍ以下のポリイミドフイルムなどの可撓性、耐熱性に優れた誘電損失の低い高分子フィルムを用いることができる。
【００２７】
薄い複数の第１導体２、４、６、８の各々は、たとえば銅の薄膜（銅箔）と、ニッケルの薄膜と、金の薄膜とにより構成されている。銅箔は、ベースフィルム１の主面１ａ上に形成されており、たとえば６μｍ以上１８μｍ以下の膜厚を有している。ニッケルの薄膜は、銅箔の表面上に形成されており、たとえば３μｍ以上５μｍ以下の膜厚を有している。金の薄膜は、ニッケルの薄膜の表面上に形成されており、たとえば約０．０１μｍの膜厚を有している。銅箔の表面上のニッケルの薄膜および金の薄膜は、薄い導体層の酸化防止およびはんだ濡れ性向上を目的として形成されている。
【００２８】
厚い複数の第２導体３、７、９の各々は、たとえば銅箔と、ニッケルの薄膜と、金の薄膜とにより構成されている。銅箔は、ベースフィルム１の背面１ｂ上に形成されており、たとえば１８μｍ以上７０μｍ以下の膜厚を有している。ニッケルの薄膜は、銅箔の表面上に形成されており、たとえば３μｍ以上５μｍ以下の膜厚を有している。金の薄膜は、ニッケルの薄膜の表面上に形成されており、たとえば約０．０１μｍの膜厚を有している。銅箔の表面上のニッケルの薄膜および金の薄膜は、第１導体２、４、６、８と同様、薄い導体層の酸化防止およびはんだ濡れ性向上を目的として形成されている。
【００２９】
第１導体２、４、６、８および第２導体３、７、９の各々の銅箔とベースフィルム１のポリイミドフイルム基材とは、図示しないエポキシ樹脂系接着剤またはアクリル樹脂系接着剤により接着されている。
【００３０】
上記銅箔とポリイミド基材とは、高周波特性などの電気特性を重視して、接着剤を用いずに互いに接続されていてもよい。具体的には、銅箔がポリイミドワニスをコーティングされた後に焼成される方法、またはポリイミドフィルム基材にスパッタリングとめっきを用いて金属導体層を形成する方法によって、上記銅箔とポリイミドフィルム基材とが接続されてもよい。
【００３１】
なお、一般のフレキシブルプリント基板１００には上記以外の構成部材、たとえばソルダーレジスト、カバーレイなどの保護膜が設けられることも多い。しかし、これらの保護膜は本発明には関連しない部材なので説明を省略する。
【００３２】
次に、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００の各構成部材を図１〜図３を用いて電気回路面から説明する。
【００３３】
図１〜図３に示されるように、ベースフィルム１は、互いに異なる仕様の異なる複数の電気回路の形成領域として、たとえば高周波回路部２０と、電源回路部３０と、制御回路部４０とを有している。これらの電気回路部２０、３０、４０の各々は、ベースフィルム１の主面１ａに形成された第１導体２、４、６、８と、背面１ｂに形成された第２導体３、７、９とが一体的に機能することで回路機能を発揮する構成となっている。
【００３４】
まず高周波回路部２０について説明する。
図１に示されるように、高周波回路部２０において、ベースフィルム１の主面１ａ上には２種類の導体から成る伝送線路が形成されている。すなわちフレキシブルプリント基板１００の主面１ａ上には、中心導体２と、その中心導体２の両隣に位置する１対の接地導体４とが形成されている。中心導体２および１対の接地導体４の各々は、図２に示されるように直線状の伝送線路である。中心導体２の長手方向と１対の接地導体４の各々の長手方向とが互いに並走するように中心導体２と１対の接地導体４の各々とが並んでいる。
【００３５】
高周波回路部２０において、ベースフィルム１の背面１ｂ上には背面接地導体３が形成されている。１対の接地導体４の各々は、スルーホール５ａ内を埋め込む高周波回路用接続導体５によって１つの背面接地導体３に電気的に接続されている。
【００３６】
以上述べた高周波回路部２０において、最低限の伝送線路の構成は中心導体２と接地導体４との組み合わせであり、この組み合わせによりコプレーナ構造が得られる。また他の最低限の伝送線路の構成は中心導体２と背面接地導体３との組み合わせであり、この組み合わせによりマイクロストリップ構造が得られる。
【００３７】
ただし中心導体２、接地導体４および背面接地導体３の組合せとすることで、コプレーナ構造とマイクロストリップ構造とを併用する構造が得られる。この併用構造により、高周波の伝送損失をより低減できるという効果が得られる。
【００３８】
中心導体２の導体寸法、形状および配置は、高周波信号を最も効率よく伝送できるように設計される。具体的には、中心導体２の導体寸法、形状および配置は、信号を伝送する中心導体２の導電率と、中心導体２（および接地導体４）と背面接地導体３とを隔てるベースフィルム１の厚さと、ベースフィルム１の誘電率とをもとに電磁界シミュレーションを行なうことによって求められればよい。
【００３９】
また中心導体２の導体厚さは、製造上および使用上において問題無い程度まで薄くされてもよい。すなわち中心導体２の導体厚さは、中心導体２において回路の抵抗増大を招く現象として知られる表皮効果の影響を受けない程度までであれば可能な限り薄くされてもよい。結果として、中心導体２のパターニング時のエッチングにおいて中心導体２の断面形状が台形になるという、サイドエッチング現象が最小限になる。これにより、上記の電磁界シミュレーションで求めた導体の形状を高精度に再現した基板が製造可能である。具体的には導体厚さは６μｍ以上１８μｍ以下の範囲であることが望ましい。
【００４０】
一方、背面接地導体３に関しては導体厚さの薄膜化は不要である。その理由は、背面接地導体３に求められる特性が接地導体としての機能だけであることによる。すなわち背面接地導体３は、ベースフィルム１の背面１ｂ側と接している部分だけが接地導体として機能すればよいのであって、その導体厚さは薄くても厚くても同じように接地導体として作用する。具体的には背面接地導体３の導体厚さは、中心導体２より厚く、かつ７０μｍ以下程度であれば問題は無い。
【００４１】
図２および図３に示されるように、高周波回路部２０において、高周波回路用接続導体５はフレキシブルプリント基板１００の長さ方向（接地導体４の延在方向）に沿い、接地導体４の中心線付近に点列状に配置されている。高周波回路用接続導体５は電磁気的には接地導体（シールド壁）として機能している。隣り合う２つの高周波回路用接続導体５同士の最短距離Ｓ１は、高周波回路部２０を伝送する電磁波の波長をλとすればＳ１＝λ／４の関係を満たすことが好ましい。上記最短距離Ｓ１は、可能であればＳ１≦λ／８の関係を満たすことがより好ましい。高周波回路用接続導体５の直径は５０μｍ以上３００μｍ以下であることが望ましい。
【００４２】
以上より高周波回路部２０の設計に際し使用周波数に応じて最適化された伝送回路を設計することにより、フレキシブルプリント基板１００においても高品位な高周波信号の伝送が可能となる。
【００４３】
次に電源回路部３０について説明する。
図１〜図３に示されるように、電源回路部３０において、ベースフィルム１の主面１ａ上には電源回路６が設けられている。電源回路部３０において、ベースフィルム１の背面１ｂ上には補助電源回路７が設けられている。補助電源回路７は、ベースフィルム１を介在して電源回路６と対向する位置に配置されている。補助電源回路７は、大電流を送るために電源回路６に付随して設けられるバイパス回路を指す。すなわち、補助電源回路７の金属導体の厚さは、少なくとも電源回路６以上に厚く設計されており、電源回路６と補助電源回路７の合計の電流容量でもって、大電流の送電が可能となる。
【００４４】
複数の電源回路６の各々の長手方向が互いに並走するように複数の電源回路６の各々が並んでいる。中心導体２の長手方向と複数の電源回路６の各々の長手方向とが互いに並走するように中心導体２と複数の電源回路６の各々とが並んでいる。また複数の補助電源回路７の各々の長手方向が互いに並走するように複数の補助電源回路７の各々が並んでいる。
【００４５】
電源回路６と補助電源回路７とは、互いに電源回路用接続導体５によって電気的に接続されている。後述する電流容量確保のため電源回路用接続導体５を複数個設けることができる。電源回路部３０には、負荷として接続される回路の消費電力が大きな場合に備えて大電流を通電可能な構造を有していることが求められる。
【００４６】
回路の電流容量を増すには導体の断面積を大きくする必要がある。しかし、電源回路６の導体厚さは、主面１ａに形成される第１導体の厚さ、すなわち中心導体２が最も効率よく高周波を伝送できる導体厚さと同じ厚さに設計されている。このため、電流容量を大きくするために電源回路６の導体厚さを増すことはできない。また電源回路６の幅を広くするという方法は、フレキシブルプリント基板１００に求められる小型化、省スペース化の観点から採用できない。
【００４７】
そこで、実施の形態１においては、主面１ａに形成された電源回路６に対向するように背面１ｂに補助電源回路７が設けられ、電源回路６と補助電源回路７とが電源回路用接続導体５により電気的に接続されている。このように補助電源回路７がベースフィルム１を挟んで電源回路６と対向する位置に配置されているため、補助電源回路７の導体幅は電源回路６の導体幅と等しくなる。このため補助電源回路７が設けられても電源回路部３０の幅が広くなることはない。
【００４８】
また補助電源回路７は、ベースフィルム１の背面１ｂに形成されているため、主面１ａに形成された中心導体２と同じ厚さにしなければならないという、製造プロセス的な制約を受けない。このため補助電源回路７は、製造プロセス的な制約を受けずに背面接地導体３と同じ厚い導体厚さで形成することができる。
【００４９】
この構造により大電流の通電に必要な導体の断面積は電源回路６と補助電源回路７とを合わせた断面積で確保できることになる。これにより、前述した導体の断面積が不足するという課題を解消できるため、設計上の自由度を大きく向上させることができる。
【００５０】
電源回路部３０における電源回路用接続導体５の数は、補助電源回路７の断面積に基づいて設定されればよい。すなわち電源回路用接続導体５を輪切りした時の断面積と電源回路用接続導体５の数の積算値が、補助電源回路７の断面積に等しいかそれより大きくなるように設計されればよい。
【００５１】
上記のような構造により、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００の電源回路部３０において大電流の伝送が可能となる。
【００５２】
次に制御回路部４０について説明する。
図１〜図３に示されるように、制御回路部４０において、ベースフィルム１の主面１ａ上には制御信号回路８が設けられている。制御回路部４０において、ベースフィルム１の背面１ｂ上にはダミー回路９が設けられている。
【００５３】
複数の制御信号回路８の各々の長手方向が互いに並走するように複数の制御信号回路８の各々が並んでいる。また複数の制御信号回路８の各々の長手方向と複数の電源回路６の各々の長手方向とが互いに並走するように複数の制御信号回路８の各々と複数の電源回路６の各々とが並んでいる。
【００５４】
制御信号回路８はデジタル回路である。このため制御信号回路８は、ノイズの影響を受けやすいアナログ回路の高周波回路部２０または発熱の問題を検討せねばならない電源回路部３０と異なり、電気回路的には特段の配慮をしなくても作動させることができる。よって制御信号回路８を製造面で可能なかぎり高密度に配置することができる。
【００５５】
このような高密度な配線はラインアンドスペースで表現される。ラインアンドスペースは、配線の導体幅をラインと呼び、隣り合う配線同士の間隔（または配線と導体パッドとの距離）をスペースと呼ぶものである。
【００５６】
本実施の形態では制御信号回路８の導体厚さは、中心導体２の導体厚さと等しく形成される。そのため制御信号回路８の導体厚さは、製造上および使用上において限界近くまで薄くした中心導体２の設計指針である６μｍ以上１８μｍ以下の範囲で設計されている。これにより制御信号回路８においても、サイドエッチング現象は最小限になる。
【００５７】
したがって、ラインアンドスペース的には十分に高密度な回路配線の形成が可能である。具体的には実施の形態１における制御信号回路８のラインアンドスペースは５０μｍ（ライン）／５０μｍ（スペース）〜１５０μｍ（ライン）／１５０μｍ（スペース）である。
【００５８】
ダミー回路９は、制御回路部４０以外の背面１ｂの回路、すなわち背面接地導体３および補助電源回路７と等しい導体厚さを有する回路である。ダミー回路９により、制御回路部４０における厚さ（ベースフィルム１の厚さと制御信号回路８の厚さとダミー回路９の厚さとの総和）を、高周波回路部２０の厚さ（ベースフィルム１の厚さと中心導体２の厚さと背面接地導体３の厚さとの総和）および電源回路部３０における厚さ（ベースフィルム１の厚さと電源回路６の厚さと補助電源回路７の厚さとの総和）と等しくすることができる。ダミー回路９は、フレキシブルプリント基板１００全体の剛性、厚さ、取扱い上から検討することによって設ける必要がないと判断されれば省略することもできる。フレキシブルプリント基板１００におけるダミー回路９は、フローティングであるが、制御信号回路８がノイズに影響されやすい場合などは、必要に応じて接地導体と電気的に接続することができる。
【００５９】
次に本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００を用いた場合の接続形態について説明する。
【００６０】
たとえばプリント基板間をフレキシブルプリント基板を用いて電気的に接続する形態（プリント基板−フレキシブルプリント基板−プリント基板）には次に述べるような接続形態がある。
【００６１】
まず、コネクタによる接続について述べる。ワイヤーハーネス用コネクタとは異なり、フレキシブルプリント基板用コネクタでは、樹脂製の扁平なコネクタの内部に金属端子が設けられている。このコネクタの内部にフレキシブルプリント基板が挿入された後に、樹脂製のカバーが閉じられる。これにより、フレキシブルプリント基板の端子がコネクタ内部の端子に機械的に押し付けられることで両者が電気的に接続される。
【００６２】
このような接続方法の場合、フレキシブルプリント基板の面内で厚さが異なると、コネクタのカバーを閉じる際にフレキシブルプリント基板にかかる荷重が不均一になる。これにより、フレキシブルプリント基板の端子とコネクタ内部の端子との間で導通不良を生じる懸念がある。
【００６３】
これに対して本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００では、上記のとおり、制御回路部４０における厚さを、高周波回路部２０の厚さおよび電源回路部３０における厚さと等しくすることができる。このため上記コネクタによる接続では、フレキシブルプリント基板１００の端子とコネクタ内部の端子との間で荷重が不均一になることが抑制される。よって、フレキシブルプリント基板１００の端子とコネクタ内部の端子との間で導通不良が生じにくくなり、高信頼性のコネクタ接続が可能となる。
【００６４】
次に、異方導電性接着フィルム（以下、ＡＣＦとも呼ぶ）による接続について述べる。
図１２に示されるように、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００とプリント基板２００とは、たとえばＡＣＦを用いて接続される。ＡＣＦは、バインダーとなる樹脂１１中に、直径数μｍ〜数十μｍの導電粒子１２を含んでいる。導電粒子１２には、ニッケル粒子または金属のめっきが施された樹脂粒子がよく用いられる。
【００６５】
ＡＣＦによる接続では、プリント基板２００における基板２０１上のパッド電極２０２、２０４、２０６、２０８とフレキシブルプリント基板１００の端子２、４、６、８との間にＡＣＦの導電粒子１２が挟み込まれた状態で適正な荷重が印加される。これによってプリント基板２００のパッド電極２０２、２０４、２０６、２０８とフレキシブルプリント基板１００の端子２、４、６、８との間に電気的導通が得られる。
【００６６】
このような接続方法の場合、仮にフレキシブルプリント基板１００の面内で厚さが異なると、導電粒子１２を捕捉するための荷重がフレキシブルプリント基板１００の面内で不均一に加わる。これにより、ＡＣＦの導電粒子１２が十分に捕捉されない端子２、４、６、８が生じることで導通不良が起こる懸念がある。
【００６７】
これに対して本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００では、上記のとおり、制御回路部４０における厚さを、高周波回路部２０の厚さおよび電源回路部３０における厚さと等しくすることができる。このため、ＡＣＦの導電粒子１２を捕捉するために必要な荷重がフレキシブルプリント基板１００の面内で均等に加わる。これにより、フレキシブルプリント基板１００のすべての端子２、４、６、８で導電粒子１２を均等に挟みこむことが可能になるため、信頼性の高い導通を得ることができる。
【００６８】
次に、はんだを用いた接続について述べる。フレキシブルプリント基板の面内で導体表面に段差が生じるとはんだ付けの際に、溶融したはんだに接触する導体と、接触しない導体とが出てくる可能性があるため、導通不良が生じる懸念がある。
【００６９】
これに対して本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００では、上記のとおり、制御回路部４０における厚さを、高周波回路部２０の厚さおよび電源回路部３０における厚さと等しくすることができる。このため、はんだにおいても問題なく信頼性の高い導通を得ることができる。
【００７０】
次に、本実施の形態の作用効果について、各回路部の課題を説明したうえで、それとの対比で説明する。
【００７１】
まず高周波回路特有の課題について説明する。高周波信号を伝送する場合、高周波を伝送する回路の特性インピーダンスと、伝送される先にある負荷または回路のインピーダンスとが異なると、高周波信号がうまく伝わらず伝送効率が低下する。このような効率の低下は反射損失と呼ばれ、低い周波数の信号では無視できることが多いが、周波数を高くすることによって顕在化する。反射損失を低下させて効率よく高周波信号を伝送するためには、高周波回路の特性インピーダンスを、伝送される先にある負荷または回路のインピーダンスと整合させる必要がある。
【００７２】
フレキシブルプリント基板の特性インピーダンスは、基板材料の厚さと、基板材料の誘電率と、金属導体の厚さと、金属導体の幅とで決定される。このため、これらを適正に設計し、高精度に基板を製造することで特性インピーダンスの整合が可能となる。
【００７３】
しかしながら、一般的なプリント基板またはフレキシブルプリント基板において導体の回路形成に用いられているエッチング法（サブトラクティブ法）の場合、エッチング工程で薬液が基板の面内方向に進行することによって生じるサイドエッチング現象により、導体の断面形状は台形になる。そのため、設計と実際の出来栄えに差異が生じ、特性インピーダンスの違いとなって回路の特性に影響を与える。このようなサイドエッチング現象による設計値との差異をできる限り小さくするためには、導体厚さを薄くし、導体断面の台形の上底と下底の差を小さくする方法が効果的である。
【００７４】
以上より、効率のよい高周波回路を形成するためには、信号線の導体厚さを薄くすることが求められる。
【００７５】
次に電源回路特有の課題について説明する。電源回路においては、多様な回路負荷に対応するために、余裕をもった電流容量を確保することが求められる。この要求を満たすためには金属導体の断面積を大きくすることが必要である。金属導体の断面積を大きくするためには、たとえば金属導体の厚さを厚くするか、金属導体の幅を広くする必要がある。
【００７６】
次に制御回路特有の課題について説明する。制御回路においては、近年デジタル信号の伝送が基本であり、取扱われるパルス信号が必要とする電流容量は非常に小さい。このため、金属導体の断面積に対して特段の配慮は不要である。
【００７７】
しかし、多機能化した機器を小型化するためには狭小な空間に多くの制御信号を配置する必要があるため、金属導体を高密度に配することが必要である。金属導体を高密度に配するためには、前述のサイドエッチング現象を最小限に抑え、後述するラインアンドスペースを最大限に狭めることが効果的である。
【００７８】
次に上記の高周波回路、電源回路および制御回路を混載した時の課題について説明する。上記に述べたように、効率よく高周波信号を伝送するためには、金属導体の厚さを薄くすることが求められる。しかし、金属導体の厚さを薄くすると断面積が小さくなり、同じ金属導体で大電流を流すことはできない。金属導体の幅を広くすることで断面積を大きくして電流容量を確保する方法もある。しかし、この方法では多数の配線を必要とする制御回路を設ける空間がなくなるばかりでなく、小型機器の内部での狭小な空間にはこの方法を適用することができない。
【００７９】
以上のように、高周波を効率よく伝送する高周波回路と、大電流を送る電源回路と、高密度配線を必要とする制御回路とは、それぞれの回路に求められる金属導体の特徴が相反する。このため、それぞれの回路をコンパクトに一体化することは困難であった。
【００８０】
これに対して本実施の形態においては、図１に示されるように、複数の第２導体３、７、９の各々の膜厚は複数の第１導体２、４、６、８の各々の膜厚よりも厚い。このため薄い膜厚が必要な電気回路は第１導体で形成し、かつ厚い膜厚が必要な電気回路は第２導体で形成することができる。
【００８１】
具体的には高周波回路部２０において中心導体２の導体厚さは、製造上および使用上において問題無い程度まで薄くすることができる。これにより、中心導体２のパターニング時のエッチングにおいて中心導体２の断面形状が台形になるという、サイドエッチング現象が最小限になる。これにより、上記の電磁界シミュレーションで求めた導体の形状を高精度に再現した基板を製造することができる。
【００８２】
また電源回路部３０において補助電源回路７は背面１ｂに形成されているため、主面１ａに形成された中心導体２と同じ厚さにしなければならないという、製造プロセス的な制約を受けない。このため補助電源回路７は、製造プロセス的な制約を受けずに背面接地導体３と同じ厚い導体厚さで形成することができる。これにより大電流の通電に必要な導体の断面積を補助電源回路７の断面積で稼ぐことができる。これにより、前述した導体の断面積が不足するという課題を解消できるため、設計上の自由度を大きく向上させることができる。
【００８３】
また制御回路部４０において制御信号回路８の導体厚さは、中心導体２と同様、製造上および使用上において問題無い程度まで薄くすることができる。これにより、制御信号回路８のパターニング時のエッチングにおいて制御信号回路８の断面形状が台形になるという、サイドエッチング現象が最小限になる。これにより、制御信号回路８を高密度に配することが可能となる。
【００８４】
以上により、複数の電気回路部２０、３０、４０の互いに異なる仕様を満たしながら、一枚のフレキシブルプリント基板１００に異なる仕様を必要とする複数の電気回路部２０、３０、４０を形成することができる。これにより異なる仕様を必要とする複数の電気回路を別個に製作して貼り合わせる工程が必要なくなる。よって、高密度で高精度かつ製造コストを低く抑えたフレキシブルプリント基板を実現することができる。
【００８５】
また図１３および図１４に示されるように、フレキシブルプリント基板１００の主面１ａに保護層１３ａが、背面１ｂに保護層１３ｂが設けられてもよい。保護層１３ａ、１３ｂの各々には、ポリイミドなどの可撓性フイルム、またはソルダーレジストなどの感光性樹脂を用いることができる。保護層１３ａ、１３ｂの各々は、フレキシブルプリント基板１００の主面１ａおよび背面１ｂの各々に図示しない接着剤によって接着固定され、導体表面を腐食および酸化から保護する。これにより耐環境性能を高めることができる。
【００８６】
保護層１３ａ、１３ｂが設けられる場合は、主面１ａおよび背面１ｂにおいて、プリント基板２００との電気的接続に影響を及ぼさないように保護層１３ａ、１３ｂを設計する必要がある。たとえばＡＣＦのように、直径数μｍ〜数十μｍの導電粒子を配線間に挟み込んで電気的導通を得る場合、配線間における導電粒子の捕捉を妨げないように保護層１３ａを設計する必要がある。
【００８７】
実施の形態２．
図４〜図６に示されるように、実施の形態２におけるフレキシブルプリント基板１００は、実施の形態１における電源回路部３０および制御回路部４０に代えて、電源回路部３０と制御回路部４０とが複合された複合回路部５０を有する点において実施の形態１の構成と異なっている。
【００８８】
複合回路部５０は、電源回路部３０と制御回路部４０とが複合された回路部であり、電源回路６と、補助電源回路７と、制御信号回路８と、電源回路用接続導体５とを有している。
【００８９】
補助電源回路７は電源回路６だけではなく、制御信号回路８にも対向するように背面１ｂに形成されている。すなわち、実施の形態１におけるダミー回路９が省略され、補助電源回路７の導体幅が制御信号回路８の背面側まで広げられている。
【００９０】
補助電源回路７は、スルーホール５ａ内を埋め込む電源回路用接続導体５により電源回路６と電気的に接続されている。
【００９１】
なお上記以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００９２】
本実施の形態においては、ダミー回路９が省略され、補助電源回路７の導体幅が制御信号回路８の背面側まで広げられている。このような構造とした結果、補助電源回路７の断面積を実施の形態１よりも大きく確保することができる。これにより、放熱特性をより向上させたフレキシブルプリント基板１００を実現することができる。
【００９３】
一般に電源回路に関わる配線の温度上昇は、回路の電流値と抵抗値とに起因するジュール熱による発熱が原因となる。しかし、回路を構成している部材の温度は、部材が置かれている環境、すなわち部材周辺の外気温や放熱性に左右されるため、部位によって異なる。回路の放熱性がよい部位は速やかに熱が逃げるため温度は低く抑えられる。一方、回路の放熱性が悪い部位は熱が蓄積するため温度が高くなる。
【００９４】
フレキシブルプリント基板のようにプリント基板間を接続する目的で空中配線されるような場合にあっては、プリント基板と直接つながっているフレキシブルプリント基板の両端付近と、空中に架かっている部分では放熱性が異なるため通電中の温度も異なる。プリント基板と接続されるフレキシブルプリント基板の両端付近にあっては温度が低く、空中に架かっている部分では温度が高くなる。
【００９５】
プリント基板と接続される部分では、フレキシブルプリント基板の発熱はプリント基板のパッド電極やスルーホールなどの金属部分を通じて基板外のたとえば金属筺体などに速やかに放熱される。一方、空中に架かっている部分では、フレキシブルプリント基板の周辺は熱の絶縁体である空気である。またフレキシブルプリント基板を構成する部材自体も金属配線部以外は前述したようなポリイミドフィルム基材およびエポキシ樹脂系接着剤またはアクリル樹脂系接着剤で構成されているため熱伝導率が大幅に低い（両者とも０．２Ｗ/ｍＫ程度）。このため、放熱経路としてはフレキシブルプリント基板上の金属導体を伝わってプリント基板に放熱することになる。しかし、この場合、伝熱距離が長くなるため熱抵抗が大きくなって放熱性が不十分となる場合が少なくない。
【００９６】
そこで本実施の形態では、補助電源回路７の断面積が増加されることにより、ジュール熱の発生が抑えられている。また補助電源回路７の表面積を増加させて補助電源回路７を放熱板として機能させることにより空中への熱放散が容易とされている。これにより、フレキシブルプリント基板１００全体の温度上昇が低減される。
【００９７】
なお電源回路６の導体幅は、電源回路用接続導体５を接続するのに必要な最低限の幅を有していればよい。また電源回路６は、必要であればプリント基板との接続面積を電源回路６の長手方向に増すこともできるため、制御信号回路８の高密度配線の配線エリアを阻害することはない。
【００９８】
本実施の形態に示すような構造により、温度上昇を低く抑えることで高い信頼性を維持しながら大電流容量を確保できるフレキシブルプリント基板１００を実現することができる。
【００９９】
また、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００は、図１に示すフレキシブルプリント基板１００の断面構造と同じようにフレキシブルプリント基板１００の面内での厚さが均一である。したがって、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、コネクタ、ＡＣＦまたははんだを用いた接続において、高信頼性の接続を得ることができる。
【０１００】
実施の形態３．
図７〜図１０に示されるように、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００は、実施の形態１における制御回路部４０に代えて、電源回路部３０と制御回路部４０とが複合された複合回路部６０を有する点において実施の形態１の構成と異なっている。
【０１０１】
複合回路部６０においては、ベースフィルム１の主面１ａに、複数の制御信号回路８と、複数の電源回路端子１０とが形成されている。また複合回路部６０においては、ベースフィルム１の背面１ｂに、補助電源回路７が形成されている。
【０１０２】
複数の制御信号回路８は、主面１ａ上において複数の制御信号回路８の長手方向が互いに並走するように直線状に延在している。複数の電源回路端子１０は、主面１ａ上において制御信号回路８の長手方向の延長線上に位置しており、制御信号回路８の長手方向の一方側と他方側との双方に配置されている。複合回路部６０における複数の補助電源回路７は、背面１ｂ上において互いに並走するように直線状に延在している。複数の電源回路６の各々は、電源回路用接続導体５により補助電源回路７に電気的に接続されている。
【０１０３】
複数の電源回路用接続導体５の各々は、ベースフィルム１に形成されたスルーホール５ａを埋め込むように形成されている。
【０１０４】
なお上記以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１０５】
複合回路部６０は、電源回路部３０の電流容量がフレキシブルプリント基板１００に求められる電流容量に対して不足する場合に設けられる。本実施の形態においてもフレキシブルプリント基板１００の電流容量の大半を担うのは電源回路部３０である。しかし、複合回路部６０に設けられた増設構造により電源回路部３０の電流容量を補助的に増大させることができる。
【０１０６】
本実施の形態の構成は、実施の形態２で述べた補助電源回路７の機能とは異なり、純粋に接続部の接触面積を増すことを目的にした構造である。
【０１０７】
このような構造を必要とする接続形態は、たとえばＡＣＦを用いて回路間を接続する場合において接続部の抵抗が数Ω程度まで上昇してしまい大電流を通電した時に接続部で生じるジュール熱による発熱が無視できない場合において効果を発揮する。また、このような構造を必要とする接続形態は、たとえば接続部を低インピーダンスで接続しないと回路的に問題が生じるようなアナログ回路においても効果を発揮する。
【０１０８】
ここではフレキシブルプリント基板１００（図７〜図１０）とプリント基板２００（図１１）とをＡＣＦを用いて接続する場合を例にとって、図９および図１１を参照しながら説明する。図１１の点線は、フレキシブルプリント基板１００とプリント基板２００とを接続した際に、前記フレキシブルプリント基板１００がプリント基板２００に重なる部分を表している。
【０１０９】
図１１に示されるように、プリント基板２００は、基板２０１と、中心導体２０２と、接地導体２０４と、電源回路２０６と、制御回路端子２０８と、電源回路端子２１０と、下層配線２１５と、接続導体２０５とを主に有している。
【０１１０】
基板２０１は、互いに異なる仕様の複数の電気回路の形成領域を有している。複数の電気回路形成領域は、たとえば高周波回路部２２０と、電源回路部２３０と、複合回路部２６０とを有している。
【０１１１】
高周波回路部２２０においては、基板２０１の表面に中心導体２０２と、接地導体２０４とが形成されている。たとえば２つの接地導体２０４が１つの中心導体２０２を挟み込んでいる。また中心導体２０２と２つの接地導体２０４とは互いに並走するように直線状に延びている。
【０１１２】
電源回路部２３０においては、基板２０１の表面に複数の電源回路２０６が形成されている。複数の電源回路２０６の各々は、互いに並走するように直線状に延びている。また複数の電源回路２０６の各々は、中心導体２０２および接地導体２０４と並走している。
【０１１３】
複合回路部２６０においては、基板２０１の表面に複数の制御回路端子２０８と、複数の電源回路端子２１０とが形成されている。複数の制御回路端子２０８は、複数の電源回路２０６が並ぶ方向と同じ方向に、互いに並んで配置されている。また複数の電源回路端子２１０は、複数の電源回路２０６が並ぶ方向と同じ方向に、互いに並んで配置されている。
【０１１４】
複数の電源回路端子２１０の各々は、電源回路２０６の各々に下層配線２１５により電気的に接続されている。複数の下層配線２１５の各々は、基板２０１の裏面において電源回路部２３０から複合回路部２６０へ延びている。下層配線２１５は、接続導体２０５により電源回路２０６に電気的に接続されている。また下層配線２１５は、接続導体２０５により電源回路端子２１０に電気的に接続されている。
【０１１５】
制御回路端子２０８は接続導体２０５により、基板２０１の裏面に形成された下層配線（図示せず）に電気的に接続されている。
【０１１６】
なお接続導体２０５は、基板２０１に設けられたスルーホール２０５ａ内を埋め込むように形成されている。
【０１１７】
電源回路６（図９）は、対向する電源回路２０６（図１１）との間にＡＣＦの導電粒子を挟み込むことで電気的に導通する。対向する回路間の接続面積を拡大するには、その対向する回路それぞれの導体幅を拡大する方法がある。しかし、この場合、フレキシブルプリント基板１００およびプリント基板２００の幅が大きくなり、製品全体の小型化を妨げる要因となる。
【０１１８】
そこで図７〜図１０に示されるようにフレキシブルプリント基板１００には複合回路部６０が設けられ、図１１に示されるようにプリント基板２００には複合回路部６０の主面１ａのパターンに対応した制御回路端子２０８と電源回路端子２１０とが設けられている。電源回路端子２１０は接続導体２０５によって下層配線２１５に電気的に接続され、下層配線２１５は接続導体２０５によって電源回路２０６に電気的に接続されている。これにより電源回路端子２１０は電源回路２０６に電気的に接続されている。制御回路端子２０８も同じく接続導体２０５および図示しない下層配線によってプリント基板２００の面内に配線されている。
【０１１９】
上記の構造により、プリント基板２００の電源回路２０６を通電する電流は、以下の２つの経路に分かれる。すなわち、接続導体２０５、下層配線２１５および電源回路端子２１０を通じてフレキシブルプリント基板１００の複合回路部６０に通電する経路と、プリント基板２００の電源回路２０６およびフレキシブルプリント基板１００の電源回路部３０に通電する経路である。
【０１２０】
この結果、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００はＡＣＦ接続部の面積を増加させることができるため、接続部の抵抗を下げることができる。
【０１２１】
また、電流が通じる経路を分散させることで、主面１ａの電源回路部３０の電源回路６が何らかの原因で導通不良となった場合においても冗長回路として使用することもできる。したがって、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、コネクタ、ＡＣＦまたははんだを用いた接続において、高信頼性の接続を得ることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態におけるフレキシブルプリント基板１００は、図１に示すフレキシブルプリント基板１００の断面構造と同じようにフレキシブルプリント基板面内での厚さが均一である。したがって、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、コネクタ、ＡＣＦまたははんだを用いた接続において、高信頼性の接続を得ることができる。
【０１２３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２４】
１  ベースフィルム、１ａ  主面、１ｂ  背面、２，２０２  中心導体、３  背面接地導体、４，２０４  接地導体、５，２０５  接続導体、５ａ  スルーホール、６，２０６  電源回路、７  補助電源回路、８  制御信号回路、９  ダミー回路、１０，２１０  電源回路端子、１１  樹脂、１２導電粒子、１３ａ，１３ｂ保護層、２０，２２０  高周波回路部、３０，２３０  電源回路部、４０  制御回路部、５０，６０，２６０  複合回路部、１００  フレキシブルプリント基板、２００  プリント基板、２０１  基板、２０８  制御回路端子、２１５  下層配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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