(57)【要約】【課題】基板の仕様が変わっても、都度折り曲げ条件出しをすることなく、折曲げ装置を新規に制作することない加工方法、品質の良い折り曲げを実現する加工方法を提供する。【解決手段】ＣＯＦ基板を任意の角度に折り曲げるフレキシブル基板の加工方法であって、ＣＯＦ基板の基材断面積と基板の配線断面積との比を断面積比とし、断面積比とフレキシブル基板の折り曲げ角度との関係を調べるステップＳ１の折り曲げ性調査工程と、ＣＯＦ基板の断面積比を決定するステップＳ２の断面積比決定工程と、折り曲げ角度に対応する断面積比のＣＯＦ基板を設計するステップＳ３の設計工程と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線が設置されたフレキシブル基板を折り曲げるフレキシブル基板の加工方法であって、
前記フレキシブル基板の断面積と前記配線の断面積との比を断面積比とし、前記断面積比と前記フレキシブル基板の折り曲げ角度との関係を示す折り曲げ性を調べる折り曲げ性調査工程と、
所定の前記折り曲げ角度に対応する前記断面積比を決定する断面積比決定工程と、
決定した前記断面積比となる前記フレキシブル基板を設計する設計工程と、を有することを特徴とするフレキシブル基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル回路基板の加工方法にかかり、特にフレキシブル回路基板の折り曲げ加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル基板は、その特性を活かし、基板を任意の角度に折り曲げて電子機器の筐体等にコンパクトに内蔵して使用することがある。また電子機器では同じ筐体を用いながらも内部の回路基板等を変更することで性能向上を図ることがしばしば行われる。
【０００３】
フレキシブル基板を所望の角度に曲げる場合、基板毎に折り曲げ方法及び装置を検討し、条件を合わせ込むことで所望の折り曲げ角度を実現していた。従って、基板の仕様が変わるとき都度折り曲げ条件出しが必要となり、折曲げ装置を新規に制作しなければならないこともあった。
【０００４】
一方、フレキシブル基板の折り曲げ方法については特許文献１のように、フレキシブル基板を折り曲げた際の屈曲部に掛かる応力を緩和する方法が開示されている。これによれば、折り曲げる場所の内側の保護層を除去し、更にその屈曲部を接着剤で補強していた。これにより、高ストレス構造を提供していた。また、特許文献２にフレキシブル基板の折曲げ装置が開示されている。これによれば、装置は基板の折り曲げ部分を加熱しながら治具で折り曲げていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４０４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−９６４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のフレキシブル基板の折り曲げ方法ではフレキシブル基板の保護層の除去や接着剤の塗布等の工程が必要となる。さらに、追加部材も必要となる為、歩留まり低下やコスト増等の課題があった。また、特許文献２に記載のフレキシブル基板の折曲げ装置では、加工装置に加熱機構を加える必要があり、装置構成が複雑になるという課題があった。また、折り曲げ部分を加熱する為、基材や保護層の材質によっては加熱部分が溶けてパターンが露出する課題も内包していた。
【０００７】
そこで、基板の仕様が変わっても、都度折り曲げ条件出しをすることなく、且つ、折曲げ装置を新規に制作することない加工方法、品質の良い折り曲げを実現する加工方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例にかかるフレキシブル基板の加工方法は、配線が設置されたフレキシブル基板を折り曲げるフレキシブル基板の加工方法であって、前記フレキシブル基板の断面積と前記配線の断面積との比を断面積比とし、前記断面積比と前記フレキシブル基板の折り曲げ角度との関係を示す折り曲げ性を調べる折り曲げ性調査工程と、所定の前記折り曲げ角度に対応する前記断面積比を決定する断面積比決定工程と、決定した前記断面積比となる前記フレキシブル基板を設計する設計工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、折り曲げ性調査工程にて断面積比とフレキシブル基板の折り曲げ角度との関係を示す折り曲げ性を調べている。この工程ではフレキシブル基板の折り曲げ特性を評価する。評価結果より、基材、配線、折り曲げの各条件の時の断面積比と折り曲げ特性との関係が明らかになる。次に、断面積比決定工程では所定の折り曲げ角度に対応する断面積比を決定する。設計工程では断面積比決定工程にて決定した断面積比となるフレキシブル基板を設計する。
【００１１】
断面積比と折り曲げ特性との関係から所望の折り曲げ角度となる断面積比を決定している。そして、決定した断面積比のフレキシブル基板を設計する。設計した条件でフレキシブル基板を折り曲げることにより、所望の折り曲げ角度にて品質良く曲げられたフレキシブル基板を得ることができる。
【００１２】
フレキシブル基板の配線数、基板幅等の仕様が変わった場合でも、断面積比となるような基板設計をすることによって、折り曲げ条件を変えることなく所望の折り曲げ角度を品質良く実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インクジェットヘッドの構成を示す模式分解斜視図。
【図２】インクジェットヘッドの構造を示す模式側断面図。
【図３】ＣＯＦ基板の折り曲げを説明するための模式図。
【図４】フレキシブル基板の折曲げ装置の構成を示す模式正面図。
【図５】フレキシブル基板の折曲げ装置の構成を示す模式側面図。
【図６】フレキシブル基板を折り曲げる製造工程を示すフローチャート。
【図７】フレキシブル基板の加工方法を説明するための模式図。
【図８】フレキシブル基板の加工方法を説明するための図。
【図９】フレキシブル基板の加工方法を説明するための図。
【図１０】設計工程を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１５】
（実施形態１）
まず、フレキシブル基板及びフレキシブル基板の折り曲げ方法について説明する。この折り曲げ方法は、例えば印刷装置としてのインクジェットプリンターの製造において、圧電素子を駆動する為の駆動回路が実装されているＣＯＦ基板（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）を、板状部材の電極部に接着させる為に、ＣＯＦ基板を所定の角度（９０°）に折り曲げるものである。そこで、インクジェットヘッドの構成について簡単に説明する。
【００１６】
図１は、インクジェットヘッドの構成を示す模式分解斜視図である。図２は、インクジェットヘッドの構造を示す模式側断面図である。図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１はノズルプレート１１、流路形成基板１２、保護基板１３と、シール基板１４、ヘッドケース１５、を順に重ねて構成されている。インクジェットヘッド１には、ヘッドケース１５及び保護基板１３を貫通して流路形成基板１２上に立設するように、ヘッド基板２が組み込まれている。ヘッド基板２は、圧電素子１９を駆動させるための駆動回路２５が実装された一対のＣＯＦ基板２２を、ベースプレート２１の両側面に接着されて成り、一対のＣＯＦ基板２２の下部折曲げ部分の配線としての導通部２７が、流路形成基板１２上のリード電極１８に導通している。
【００１７】
ノズルプレート１１は、例えば、ステンレス等で形成され、流路形成基板１２の一方の面に接着剤等によって接着されている。また、ノズルプレート１１の一方の面であるノズル面には、複数の吐出ノズル１６が等ピッチで穿設されており、複数の吐出ノズル１６は、例えば、相互に平行に列設された２列のノズル列を構成している。
【００１８】
流路形成基板１２は、隔壁によって区画された複数の圧力室１１ａが、複数の吐出ノズル１６に対応するように幅方向に相互に平行に２列並設されている。流路形成基板１２の長手方向外側の領域には、図示しない機能液供給装置から供給された機能液を貯留する共通室１７が形成されている。そして、各圧力室１１ａと共通室１７とはそれぞれ供給路１１ｂを介して連通している。尚、共通室１７は保護基板１３を貫通して設置され、ヘッドケース１５に設けられた機能液導入口１４ａを介して機能液供給装置から機能液の供給を受ける。
【００１９】
保護基板１３は、流路形成基板１２側から順に弾性膜１２ａ、絶縁体膜１２ｂを介して流路形成基板１２に連結されている。絶縁体膜１２ｂ上には、複数の圧力室１１ａに対応する数の圧電素子１９が形成されている。保護基板１３には厚さ方向に貫通する貫通孔１２ｃが形成されている。また、保護基板１３の内側には各圧電素子１９を収容するための機構部１２ｄが凹設されている。各圧電素子１９にはリード電極１８の一方の端部が接続されており、リード電極１８の他方の端部は貫通孔１２ｃ内に露出するように延設している。このリード電極１８の他方の端部には、上記したヘッド基板２に位置するＣＯＦ基板２２の導通部２７が接続されている。そして、圧電素子１９に電圧を印加して絶縁体膜１２ｂ及び弾性膜１２ａを変形させることで、圧力室１１ａの体積を変化させて共通室１７から機能液を導入すると共に、吐出ノズル１６から機能液を液滴にして吐出する。
【００２０】
ヘッドケース１５は、保護基板１３側から順に、封止膜１３ａ、固定板１３ｂからなるシール基板１４を介して保護基板１３に連結されている。この封止膜１３ａによってのみ共通室１７が封止されている。ヘッドケース１５には保護基板１３に設けられた貫通孔１２ｃと連通するヘッド基板保持孔１４ｂが設けられており、ヘッド基板２は、ヘッド基板保持孔１４ｂ内に挿通されて異方性導電ペーストである接着剤を介してリード電極１８と接続されている。
【００２１】
ヘッド基板２は、ステンレス製の板状部材であるベースプレート２１とベースプレート２１の両側面に両面粘着テープ２３により貼付された一対のＣＯＦ基板２２とから構成されている。各ＣＯＦ基板２２は、駆動回路２５、フレキシブル基材としての基板本体２６、導通部２７と、を備えている。基板本体２６は平板状であり駆動回路２５が実装されている。駆動回路２５は圧電素子１９を駆動させる回路である。そして、基板本体２６はベースプレート２１に接着されている。導通部２７は基板本体２６から「Ｌ」字状に屈曲して設置されている。
【００２２】
ベースプレート２１の両側面に貼付された一対のＣＯＦ基板２２は、導通部２７の先端部が内向きに対峙するように配置されている。そして、導通部２７の先端部がベースプレート２１の下端面に沿うように配置されている。ベースプレート２１は、各ＣＯＦ基板２２の先端部を下にして流路形成基板１２上に突き当てられており、この状態で一対のＣＯＦ基板２２が、異方性導電ペーストである接着剤を介してリード電極１８に接続されている。
【００２３】
図３はＣＯＦ基板の折り曲げを説明するための模式図である。図３（ａ）は、折り曲げ前のＣＯＦ基板を示す模式平面図である。図３（ｂ）は、折り曲げ前のＣＯＦ基板を示す模式側面図である。図３（ｃ）は、折り曲げ前のＣＯＦ基板を示す要部模式拡大図であり、導通部を拡大した図である。図３（ｄ）は、折り曲げ後のＣＯＦ基板を示す模式平面図であり、図３（ｅ）は、折り曲げ後のＣＯＦ基板を示す模式側面図である。図３（ｆ）は、折り曲げ後のＣＯＦ基板を示す要部模式拡大図であり、導通部を拡大した図である。
【００２４】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、折り曲げ前はＣＯＦ基板２２は平坦に形成されており、基板本体２６の一面に導通部２７が配列して配置されている。図３（ｄ）〜図３（ｅ）に示すように、折り曲げ後はＣＯＦ基板２２の基板本体２６と導通部２７とをその折曲部２２ａにおいてＬ字状に折曲げられている。例えば、本実施形態では、ＣＯＦ基板２２の先端部の約０．５ｍｍを９０°に精度良く塑性変形させている。
【００２５】
図４は、フレキシブル基板の折曲げ装置の構成を示す模式正面図である。図５は、フレキシブル基板の折曲げ装置の構成を示す模式側面図である。図４及び５に示すように、折曲げ装置３はＣＯＦ基板２２を把持する曲げ型３１を備えている。曲げ型３１は固定部３５及び押さえ部３６を備えている。そして、固定部３５と押さえ部３６との間にＣＯＦ基板２２を挟んで固定するようになっている。曲げ型３１は導通部２７を図中下側に突き出すようにＣＯＦ基板２２を配置する。そして、固定部３５の導通部２７側は鋭角に形成されている。
【００２６】
折曲げ装置３は曲げ型３１の図中下側に折曲げ機構部３２を備えている。折曲げ機構部３２はヘッドユニット３３とヘッドユニット３３を移動させる曲げ動作機構３４を備えている。ヘッドユニット３３は曲げローラー３７と曲げローラー３７を支持する支持部３８を備えている。曲げローラー３７は円筒形をしており曲げローラー３７の回転軸が支持部３８に支持されている。そして、曲げローラー３７の軸方向は折曲部２２ａが延在する方向でありこの方向をＸ方向する。
【００２７】
曲げ動作機構３４は第１直動機構４９及び第２直動機構５１を備えている。ＣＯＦ基板２２の厚み方向をＹ方向とするとき、第２直動機構５１はヘッドユニット３３をＹ方向に移動させる機構である。Ｘ方向とＹ方向と直交する方向をＺ方向とするとき、Ｚ方向は導通部２７の長手方向となる。そして、第１直動機構４９はヘッドユニット３３をＺ方向に移動させる機構である。曲げ動作機構３４は押圧ばね５６を備えている。そして、押圧ばね５６はヘッドユニット３３をＺ方向において曲げ型３１に接近する方向に付勢する。
【００２８】
導通部２７を曲げるとき、折曲げ装置３は第１直動機構４９を駆動してヘッドユニット３３を曲げ型３１から離すとともに、第２直動機構５１を駆動してヘッドユニット３３を導通部２７に対して押さえ部３６側に移動させる。次に、折曲げ装置３は第１直動機構４９を駆動してヘッドユニット３３を押さえ部３６に接近させる。続いて、折曲げ装置３はヘッドユニット３３を導通部２７に対して固定部３５側に移動させる。
【００２９】
このとき、押圧ばね５６によって曲げローラー３７が基板本体２６を押圧しながら移動する。これにより、基板本体２６の導通部２７が固定部３５に押圧される為、基板本体２６が固定部３５に沿って押し曲げられる。次に、折曲げ装置３は第１直動機構４９を駆動してヘッドユニット３３をＣＯＦ基板２２から離す。その結果、ＣＯＦ基板２２は折曲部２２ａにて曲げられる。
【００３０】
ここから、フレキシブル基板の加工方法について説明する。図６は、フレキシブル基板を折り曲げる製造工程を示すフローチャートである。ステップＳ１は、折り曲げ性調査工程に相当し、基材と配線との断面積比と折り曲げ性との関係を調査する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、断面積比決定工程に相当し、フレキシブル基板の断面積比を決定する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、設計工程に相当し、決定した断面積比のフレキシブル基板を設計する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、折り曲げ工程に相当し、フレキシブル基板を曲げる工程である。以上の工程によりフレキシブル基板を折り曲げる製造工程を終了する。
【００３１】
図７〜図１０はフレキシブル基板の加工方法を説明するための図である。次に、図７〜図１０を用いて、図６に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。図７及び図８はステップＳ１の折り曲げ性調査工程に対応する図である。図７に示すように、ステップＳ１において、ＣＯＦ基板２２において導通部２７が配列する方向、つまり、折曲部２２ａが延在する予定の方向の断面積を基材断面積１０２とする。次に、折曲部２２ａが延在する予定の方向の導通部２７の断面積を配線断面積１０１とする。次に、基材断面積１０２と配線断面積１０１との比を断面積比とする。
【００３２】
事前に、ＣＯＦ基板２２の基材材料と配線材料を決める。基板本体２６は、可撓性を有する材料であれば良く、特に限定されないが、本実施形態では例えばポリイミド樹脂を用いている。導通部２７の材料としては電気伝導性が良く、腐食し難い材料であれば良く、特に限定されない。本実施形態では例えばＣｕにＡｕメッキを施したものを導通部２７の配線材料として用いている。
【００３３】
基板本体２６及び配線材料にて、断面積比の異なるフレキシブル基板を、少なくとも２水準以上準備する。折曲げ装置３を使ってこれらのフレキシブル基板を折り曲げ、断面積比１００と折り曲げ角度１０３との関係を調査する。図８に示すように横軸を断面積比１００とする。断面積比１００は図中右側が左側より大きな比率となっている。縦軸はフレキシブル基板の折り曲げ角度１０３を示し、図中上側が下側より大きな角度となっている。そして、断面積比１００の異なるフレキシブル基板について折り曲げ角度１０３を測定する。次に、断面積比１００と折り曲げ角度１０３との測定データをプロットして、フレキシブル基板の断面積比１００と折り曲げ角度１０３との関係を示す相関線１０４を算出する。尚、相関線１０４が既に算出されているフレキシブル基板についてはステップＳ１を省略してステップＳ２から行っても良い。
【００３４】
図９はステップＳ２の断面積比決定工程に対応する図である。図９に示すように、ステップＳ２おいて、目標折り曲げ角度１０３ａを設定する。次に、相関線１０４を用いて目標折り曲げ角度１０３ａに対応する断面積比設定値１００ａを算出する。
【００３５】
尚、所望の折り曲げ角度１０３が相関線１０４の範囲にない場合は、あらためて断面積比１００の異なる値のフレキシブル基板を準備して、断面積比１００と折り曲げ角度１０３との関係を調査する。もしくは、前記折曲げ装置の、折り曲げ条件を変更して、調査した断面積の範囲内で所望の折り曲げ角度１０３となるよう条件を調査する。
【００３６】
図１０はステップＳ３の設計工程を示すフローチャートである。図１０に従って、フレキシブル基板の設計工程について説明する。
ステップＳ１１は、制約条件設定工程に相当する。この工程は、フレキシブル基板設計の制約条件を決める工程である。例えば折り曲げ部に掛る配線の数や基板の幅を決める。次にステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２は、配線ピッチ演算工程に相当する。この工程は、フレキシブル基板設計の制約条件より、配線のピッチを演算する工程である。次にステップＳ１３に移行する。
【００３７】
ステップＳ１３は、配線Ｌ／Ｓ仮設定工程に相当する。この工程は、配線のＬ／Ｓ（ライン／スペース）を仮設定する工程である。”Ｌ”のラインは配線の幅を示し、”Ｓ”のスペースは隣り合う配線間の幅である。つまり、演算したピッチにおける配線の幅と配線間の幅とを仮に設定する。次にステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４は、配線厚み設定工程に相当する。この工程は、仮設定したＬ／Ｓで加工可能な配線の厚さを設定する工程である。次にステップＳ１５に移行する。
【００３８】
ステップＳ１５は、加工性判断工程に相当し、配線の加工が可能かを判断する工程である。加工できないと判断するとき、ステップＳ１３に移行する。そして、Ｌ／Ｓをあらためて決め直し、配線厚を決める。加工できると判断するとき、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６は、基板厚み設定工程に相当する。この工程は、ステップＳ２にて設定した断面積比１００と設定したＬ／Ｓ及び配線厚とを用いて基板本体２６の基材厚を決める工程である。以上の工程によりステップＳ３の設計工程を終了する。
【００３９】
ステップＳ４の折り曲げ工程では、折曲げ装置３を用いてＣＯＦ基板２２を折り曲げる。このとき予め加工条件が設定されているため、精度良くＣＯＦ基板２２を折り曲げることができる。以上の工程により、フレキシブル基板を折り曲げる製造工程を終了する。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態にかかるフレキシブル基板の折り曲げ方法によれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、フレキシブル基板の保護層除去や接着剤の塗布等が不要となる。これにより、工程を複雑にせずにＣＯＦ基板２２を加工できる。さらに、追加部材が不要となる為、高い製造歩留まりで生産性良く製造できる。また、加工装置に加熱機構を加える必要がないので装置が高価になるという課題を防ぐことが出来る。更には、折り曲げ部分の加熱による基材や保護層の溶融しパターンが露出する内包課題も解決することが出来る。
【００４１】
本実施形態では基板の仕様が変わっても都度折り曲げ条件出しをする必要がない。また、折曲げ装置を新規に製作することなく、同等の折り曲げを容易に実現する方法を提供することができる。
【００４２】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、相関線１０４を用いて、折り曲げ角度１０３に対応する断面積比１００を算出した。相関線１０４の代わりに、折り曲げ角度１０３と断面積比１００との関係をしめすテーブルを用いても良い。相関線１０４が非線形の関係となるときにも折り曲げ角度１０３と断面積比１００との関係を精度良く示すことができる。従って、断面積比１００を精度良く算出することができる。
【符号の説明】
【００４３】
２６…フレキシブル基材としての基板本体、２７…配線としての導通部、１００…断面積比、１０３…折り曲げ角度。
【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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