(57)【要約】【課題】  フレキシブル基板を回路装置に設けられたコネクタに接続したときに、フレキシブル基板がコネクタから脱離したり、フレキシブル基板とコネクタとの間にずれが生じることを抑制する。【解決手段】  フレキシブル基板１０は、支持膜２０、配線層３０、配線層３１、樹脂層４０、および樹脂層４１を備え、樹脂層４０および樹脂層４１にそれぞれ樹脂層４０および樹脂層４１の膜厚より平均粒径が大きい充填材５０および充填材５１が埋め込まれている。充填材５０および充填材５１は、フレキシブル基板１０の接続先のコネクタ用の樹脂より硬度が高い材料で形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層と、
前記配線層を被覆する樹脂層と
を備え、
前記樹脂層の膜厚より平均粒径が大きい充填材が前記樹脂層に充填されていることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項２】
前記充填材の硬度が、コネクタ接続時に前記樹脂層に圧着される部分より高いことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
【請求項３】
前記充填材が充填された前記樹脂層の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜１０μｍであ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基板。
【請求項４】
配線層と、
前記配線層を被覆する樹脂層と
を備え、
前記樹脂層の膜厚より平均粒径が小さく、コネクタ接続時に前記樹脂層に圧着される部分より硬度が高い充填材が前記樹脂層に充填されていることを特徴とするフレキシブル基板。
【請求項５】
前記充填材の平均粒径が前記樹脂層の膜厚の１／２以上であることを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル基板。
【請求項６】
前記充填材の平均粒径が前記樹脂層の膜厚の１／２より小さいことを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する配線基板として知られるフレキシブル基板に関する。より具体的には、本発明はコネクタとの固定性に優れたフレキシブル基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化にともなって、電子機器に使用される回路装置の小型化、高密度化および多機能化が進められている。また、電子機器の筐体内に多数の回路装置を配置するために、回路装置の配線用にフレキシブル基板と呼ばれる可撓性を有する配線基板が用いられている。フレキシブル基板を用いることにより、回路装置の配置に自由度が増加し、狭い筐体内により多くの回路装置を入れることができる。
【０００３】
フレキシブル基板は可撓性を有するため、屈曲させたり可動させたりするときの力により、回路装置に設けられたコネクタからフレキシブル基板が脱落したり、フレキシブル基板とコネクタとの間でずれが生じやすかった。このため、フレキシブル基板と回路装置のコネクタとを固定する技術として、配線に突起を設けることが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３５５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回路装置の小型化に伴い、回路装置の発熱量が増加する傾向にあるため、回路装置に搭載されたＩＣチップの近傍のみならず、フレキシブル基板が接続されるコネクタ部分でも温度が上昇する傾向にある。このため、フレキシブル基板とコネクタとの熱膨張率の差により、フレキシブル基板がコネクタからさらに脱離しやすくなることや、フレキシブル基板とコネクタとの間でずれが生じやすくなることへの対策が求められている。
【０００５】
また、特許文献１では、フレキシブル基板を”点”のみで固定しているため、柔軟性を有するフレキシブル基板を十分に固定することができなかった。また、フレキシブル基板に貫通孔や”かえし”を設けることで、フレキシブル基板の脱離やズレを抑制する方法もあるが、この方法では、フレキシブル基板の配線密度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路装置等に設けられたコネクタに接続したときに、コネクタからの脱離やずれが抑制されるフレキシブル基板の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、フレキシブル基板である。このフレキシブル基板は、配線層と、配線層を被覆する樹脂層とを備え、樹脂層の膜厚より平均粒径が大きい充填材が樹脂層に充填されていることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、樹脂層の表面に充填材によって凹凸が形成される。樹脂層の表面に凹凸を形成することにより、フレキシブル基板をコネクタに接続したときに、接触面積が増加するため、スパイク効果またはアンカー効果がより発揮される。この結果、フレキシブル基板がコネクタから脱離することや、フレキシブル基板とコネクタとのずれが抑制され、ひいてはフレキシブル基板によって配線が接続された回路装置の信頼性を高めることができる。
【０００９】
上記態様において、充填材の硬度が、コネクタ接続時に樹脂層に圧着される部分より高くてもよい。これによれば、充填材がコネクタに食い込むため、スパイク効果またはアンカー効果がより発揮される。
【００１０】
また、上記態様において、充填材が充填された樹脂層の表面粗さ（Ｒａ）が０．２〜１０μｍであってもよい。樹脂層の表面粗さを０．２〜１０μｍの範囲内とすることにより、所望のスパイク効果またはアンカー効果を得ることができる。
【００１１】
本発明の他の態様も、フレキシブル基板である。このフレキシブル基板は、配線層と、配線層を被覆する樹脂層とを備え、樹脂層の膜厚より平均粒径が小さく、コネクタ接続時に樹脂層に圧着される部分より硬度が高い充填材が樹脂層に充填されていることを特徴とする。
【００１２】
この態様によれば、コネクタ接続時に、樹脂層が圧縮し、樹脂層に埋め込まれた充填材のうち、表面近傍の充填材が凸部となって突出する。この突出した充填材がコネクタに食い込むことにより、スパイク効果またはアンカー効果を高めることができる。
【００１３】
なお、上記態様において、充填材の平均粒径が樹脂層の膜厚の１／２以上であってもよい。これによれば、膜厚方向に積み重ならずに充填材が樹脂層に埋め込まれるため、コネクタ接続時に個々の充填材がそれぞれ凸部となってコネクタに食い込む。このため、充填材の密度を調節することにより、樹脂層とコネクタとの接触面積をより確実に制御することができる。また、上記態様において、充填材の平均粒径が樹脂層の膜厚の１／２より小さくてもよい。これによれば、複数の充填材が膜厚方向に積み重なった状態で充填材が樹脂層に埋め込まれるため、コネクタ接続時に充填材がより密な状態でコネクタに食い込む。
【００１４】
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フレキシブル基板を回路装置に設けられたコネクタに接続したときに、フレキシブル基板がコネクタから脱離したり、フレキシブル基板とコネクタとの間にずれが生じることが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るフレキシブル基板１０の構造を示す断面図である。フレキシブル基板１０は、支持膜２０、配線層３０、配線層３１、樹脂層４０、および樹脂層４１を備える。
【００１８】
支持膜２０は、可撓性を有する絶縁性の樹脂により形成される。たとえば、支持膜２０は、ポリイミド、液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルケトン類、ポリフェニレンサルファイド、シンジオタクチックポリスチレンなどから、耐熱性などの特性に関する条件に応じて選ばれる。
【００１９】
配線層３０および配線層３１は、支持膜２０の表面および裏面にそれぞれ形成されている。配線層３０および配線層３１は、支持膜２０の表面および裏面にスパッタやメッキなどによりそれぞれ銅箔を形成した後、フォトリソグラフィ法とエッチング法を組み合わせて、配線パターンに合わせてそれぞれパターニングすることにより形成される。なお、配線層３０および配線層３１は、支持膜２０を貫通するスルーホールに埋め込まれた銅などの金属によって電気的に接続されていてもよい。
【００２０】
配線層３０の端部には、リード部３３が設けられている。リード部３３は、樹脂層４０により被覆されず、露出している。このリード部３３に、回路基板等に設けられたコネクタの電極端子が接続される。
【００２１】
配線層３０および配線層３１は、それぞれ絶縁材からなる樹脂層４０および樹脂層４１で被覆されている。樹脂層４０および樹脂層４１は、フレキシブル基板１０の最外層に位置し、一方の面が空気と接している。樹脂層４０および樹脂層４１は、ポリイミド、液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルケトン類、ポリフェニレンサルファイド、シンジオタクチックポリスチレンなどから、耐熱性などの特性に関する条件に応じて選ばれる。
【００２２】
樹脂層４０および樹脂層４１を配線層３０および配線層３１にそれぞれ被覆させる方法としては、樹脂層４０および樹脂層４１の材料となるポリイミドなどの前駆体を塗布、乾燥、硬化するキャスティング法、熱可塑性のポリイミドなどを熱圧着するラミネート法などがある。
【００２３】
樹脂層４０および樹脂層４１には、それぞれ充填材５０および充填材５１が埋め込まれている。充填材５０および充填材５１は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などの熱伝導率が良好で、かつ高硬度な（ヤング率が大きい）材料から選ばれることが好ましい。これに加えて、充填材５０および充填材５１は、後述するコネクタ５００の保持部５１０および保持部５２０に比べて、それぞれ硬度が高い（ヤング率が大きい）ことが好ましい。充填材５０および充填材５１に熱伝導率の高い材料を使用することにより、配線層３０および配線層３１から外部に熱が伝導しやすくなるため、フレキシブル基板１０の放熱性が向上する。
【００２４】
本実施形態の充填材５０および充填材５１の平均粒径は、それぞれ樹脂層４０および樹脂層４１の膜厚よりも大きい。ここで、樹脂層４０の膜厚は、充填材５０が埋め込まれていない領域での平均膜厚で規定される。同様に、樹脂層４１の膜厚は、充填材５１が埋め込まれていない領域での平均膜厚で規定される。すなわち、樹脂層４０および樹脂層４１の凸部分は、充填材５０および充填材５１によってそれぞれ形成されている。
【００２５】
たとえば、樹脂層４０および樹脂層４１の膜厚が２０μｍの場合に、充填材５０および充填材５１の平均粒径は３０μｍ程度であることが望ましい。このとき、充填材５０および充填材５１の充填率は、５〜３０％であることが好ましい。充填材５０および充填材５１の充填率が５％未満だと後述するコネクタとのスパイク効果またはアンカー効果が不十分となり、充填材５０および充填材５１の充填率が３０％より大きいと、樹脂層の柔軟性または可撓性が不十分となる。
【００２６】
また、充填材５０および充填材５１によってそれぞれ形成される樹脂層４０および樹脂層４１の表面形状の粗さ（Ｒａ）は、０．２〜１０μｍであることが好ましい。樹脂層４０および樹脂層４１の表面形状のＲａが０．２μｍ未満だと、スパイク効果またはアンカー効果が不十分となる。一方、樹脂層４０および樹脂層４１の表面形状のＲａが１０μｍより大きいと、樹脂層４０および樹脂層４１のコネクタとの密着性が低下する。
【００２７】
樹脂層４０および樹脂層４１をキャスティング法により形成する場合には、樹脂層４０および樹脂層４１が乾燥する前に、充填材５０および充填材５１を樹脂層４０および樹脂層４１にそれぞれ吹き付けることにより、樹脂層４０および樹脂層４１に充填材５０および充填材５１がそれぞれ埋め込まれる。
【００２８】
また、樹脂層４０および樹脂層４１をラミネート法により形成する場合には、充填材５０および充填材５１がそれぞれ予め埋め込まれた樹脂層４０および樹脂層４１を用いることができる。
【００２９】
なお、充填材５０および充填材５１の表面は、樹脂層４０および樹脂層４１の皮膜によってそれぞれ被覆されていてもよい。充填材５０および充填材５１が樹脂層４０および樹脂層４１によってそれぞれ被覆されていることにより、充填材５０および充填材５１が脱落しにくくなるため、フレキシブル基板１０の耐久性が向上する。
【００３０】
あるいは、充填材５０および充填材５１の表面は、樹脂層４０および樹脂層４１からそれぞれ露出していてもよい。充填材５０および充填材５１が、樹脂層４０および樹脂層４１からそれぞれ露出していることにより、コネクタとのスパイク効果またはアンカー効果がより高まるため、フレキシブル基板１０がコネクタから、より一層、脱離しにくくなる。さらには、フレキシブル基板１０によって配線が接続された回路装置の信頼性を高めることができる。
【００３１】
図２は、実施形態１に係るフレキシブル基板１０をコネクタ５００に接続したときの状態を示す図である。
【００３２】
コネクタ５００は、樹脂層４０と接する樹脂性の保持部５１０と、保持部５１０と対向し、樹脂層４１と接する樹脂性の保持部５２０と、保持部５１０に設けられた電極端子５３０とを含む。
【００３３】
保持部５１０および保持部５２０は、それぞれ充填材５０および充填材５１よりヤング率が小さい樹脂で形成されることが好ましい。保持部５１０および保持部５２０に使用される材料として、たとえば、液晶ポリマー、フェノール樹脂を用いることができる。
【００３４】
保持部５１０および保持部５２０をそれぞれ樹脂層４０および樹脂層４１に圧着することにより、電極端子５３０がリード部３３と機械的および電気的に接続される。
【００３５】
本実施形態では、充填材５０および充填材５１が、保持部５１０および保持部５２０に比べてそれぞれ硬度が高いため、フレキシブル基板１０をコネクタ５００に接続し、保持部５１０および保持部５２０を、それぞれ樹脂層４０および樹脂層４１に圧着させると、充填材５０および充填材５１がそれぞれ保持部５１０および保持部５２０に食い込む。これにより、樹脂層４０と保持部５１０との間、および樹脂層４１と保持部５２０との間の接触面積が増加する。この結果、樹脂層４０と保持部５１０との間、および樹脂層４１と保持部５２０との間で、スパイク効果またはアンカー効果がより発揮されるため、密着性が向上し、フレキシブル基板１０がコネクタ５００からずれて外れることが抑制される。また、フレキシブル基板１０のずれ防止用のストッパーなどの部材をコネクタ５００に設ける必要がなくなるため、コネクタ５００ひいては回路基板の製造コストを低減することができる。
【００３６】
表１は、本実施形態に用いることができる材料の一覧である。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
本実施形態のフレキシブル基板１０は、表１に示した材料を適宜組み合わせることにより形成されうる。
【００３９】
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係るフレキシブル基板１１の構造を示す断面図である。また、図４は、実施形態２に係るフレキシブル基板１１をコネクタに接続したときの状態を示す図である。実施形態２のフレキシブル基板１１の説明において、実施形態１のフレキシブル基板１０と同様な構成については適宜省略する。
【００４０】
図３に示すように、実施形態２のフレキシブル基板１１では、充填材１５０および充填材１５１の平均粒径は、それぞれ樹脂層１４０および樹脂層１４１の膜厚の１／２以上であり、かつ、それぞれ樹脂層１４０および樹脂層１４１の膜厚と同等かそれ以下である。このため、充填材１５０および充填材１５１は、それぞれ樹脂層１４０および樹脂層１４１に積み重ならずに埋没しており、樹脂層１４０および樹脂層１４１の表面形状は、充填材１５０および充填材１５１の外形の影響をほとんど受けておらず、実施形態１に比べて平滑な面になっている。
【００４１】
たとえば、樹脂層１４０および樹脂層１４１の膜厚が３０μｍの場合に、充填材１５０および充填材１５１の平均粒径は２０μｍ程度であることが望ましい。このとき、充填材１５０および充填材１５１の充填率は、５〜３０％であることが好ましい。樹脂層１４０および樹脂層１４１にそれぞれ充填される充填材１５０および充填材１５１の平均粒径に応じて、充填材１５０および充填材１５１の充填率を変えることにより、所望のスパイク効果またはアンカー効果を得ることができる。充填材１５０および充填材１５１の充填率が５％未満だと後述するコネクタとのスパイク効果が不十分となり、充填材１５０および充填材１５１の充填率が３０％より大きいと、樹脂層の柔軟性または可撓性が不十分となる。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態のフレキシブル基板１１をコネクタ５００に接続し、保持部５１０および保持部５２０を、それぞれ樹脂層１４０および樹脂層１４１に圧着させると、樹脂層１４０および樹脂層１４１が圧縮され、表面の充填材１５０および充填材１５１が凸部となって突出する。突出した充填材１５０および充填材１５１がそれぞれ保持部５１０および保持部５２０に食い込む。これにより、樹脂層１４０と保持部５１０との間、および樹脂層１４１と保持部５２０との間の接触面積が増加する。この結果、樹脂層１４０と保持部５１０との間、および樹脂層１４１と保持部５２０との間で、スパイク効果またはアンカー効果がより発揮されるため、密着性が向上し、フレキシブル基板１１がコネクタ５００からずれて外れることが抑制される。また、フレキシブル基板１１のずれ防止用のストッパーなどの部材をコネクタ５００に設ける必要がなくなるため、コネクタ５００ひいては回路基板の製造コストを低減することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、膜厚方向に積み重ならずに充填材１５０および充填材１５１が樹脂層１４０および樹脂層１４１にそれぞれ埋め込まれるため、コネクタ５００への接続時に個々の充填材１５０および充填材１５１がそれぞれ凸部となってコネクタに食い込んでいる。このため、充填材の密度を調節することにより、樹脂層とコネクタとの接触面積をより確実に制御することができる。
【００４４】
（実施形態３）
図５は、実施形態３に係るフレキシブル基板１２の構造を示す断面図である。また、図６は、実施形態３に係るフレキシブル基板１２をコネクタに接続したときの状態を示す図である。実施形態３のフレキシブル基板１２の説明において、実施形態１のフレキシブル基板１０と同様な構成については適宜省略する。
【００４５】
図５に示すように、実施形態３のフレキシブル基板１２では、充填材２５０および充填材２５１の平均粒径は、それぞれ樹脂層２４０および樹脂層２４１の膜厚の１／２より小さい。このため、充填材２５０および充填材２５１は、それぞれ樹脂層２４０および樹脂層２４１に積み重なった状態で埋没しており、樹脂層２４０および樹脂層２４１の表面形状は、充填材２５０および充填材２５１の外形の影響をほとんど受けておらず、実施形態１に比べて平滑な面になっている。
【００４６】
たとえば、樹脂層２４０および樹脂層２４１の膜厚が３０μｍの場合に、充填材２５０および充填材２５１の平均粒径は５μｍ程度であることが望ましい。このとき、充填材２５０および充填材２５１の充填率は、１０〜５０％であることが好ましい。樹脂層２４０および樹脂層２４１にそれぞれ充填される充填材２５０および充填材２５１の平均粒径に応じて、充填材２５０および充填材２５１の充填率を変えることにより、所望のスパイク効果またはアンカー効果を得ることができる。充填材２５０および充填材２５１の充填率が１０％未満だと後述するコネクタとのスパイク効果が不十分となり、充填材２５０および充填材２５１の充填率が５０％より大きいと、樹脂層の柔軟性または可撓性が不十分となる。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態のフレキシブル基板１２をコネクタ５００に接続し、保持部５１０および保持部５２０を、それぞれ樹脂層２４０および樹脂層２４１に圧着させると、樹脂層２４０および樹脂層２４１が圧縮され、表面の充填材２５０および充填材２５１が凸部となって突出する。突出した充填材２５０および充填材２５１がそれぞれ保持部５１０および保持部５２０に食い込む。これにより、樹脂層２４０と保持部５１０との間、および樹脂層２４１と保持部５２０との間の接触面積が増加する。この結果、樹脂層２４０と保持部５１０との間、および樹脂層２４１と保持部５２０との間で、スパイク効果またはアンカー効果がより発揮されるため、密着性が向上し、フレキシブル基板１２がコネクタ５００からずれて外れることが抑制される。また、フレキシブル基板１２のずれ防止用のストッパーなどの部材をコネクタ５００に設ける必要がなくなるため、コネクタ５００ひいては回路基板の製造コストを低減することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、複数の充填材２５０、充填材２５１がそれぞれ膜厚方向に積み重なった状態で充填材が樹脂層に埋め込まれるため、コネクタ５００への接続時に、充填材２５０および充填材２５１をより密な状態で保持部５１０および保持部５２０にそれぞれ食い込ませることができる。
【００４９】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００５０】
たとえば、上述の各実施形態において、サンドブラスト技術、ウェットブラスト技術、ウェットエッチング技術またはプレス技術などを用いて、樹脂層の表面に凹凸を形成してもよい。これによれば、樹脂層とコネクタとの間に働くアンカー効果をより高めることができる。
【００５１】
また、上述の各実施形態では、充填材が両面の樹脂層に充填されているが、所望のスパイク効果またはアンカー効果が得られさえすれば、一方の面の樹脂層のみ充填材を充填してもよい。また、上述の各実施形態では、樹脂層全体に充填材が充填されているが、コネクタ周辺部の樹脂層にのみ充填材を充填してもよい。
【００５２】
また、上述の各実施形態では、可撓性を有する支持膜の両面に配線層が形成されているが、配線層の構造はこれに限られない。たとえば、配線層は支持膜の片面のみに設けられていてよい。また、複数の支持膜を介して複数の配線層が積層されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１に係るフレキシブル基板の構造を示す断面図である。
【図２】実施形態１に係るフレキシブル基板をコネクタに接続したときの状態を示す図である。
【図３】実施形態２に係るフレキシブル基板の構造を示す断面図である。
【図４】実施形態２に係るフレキシブル基板をコネクタに接続したときの状態を示す図である。
【図５】実施形態３に係るフレキシブル基板の構造を示す断面図である。
【図６】実施形態３に係るフレキシブル基板をコネクタに接続したときの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  フレキシブル基板、２０  支持膜、３０，３１  配線層、４０，４１  樹脂層、５０，５１  充填材。
【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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