(57)【要約】【課題】  他の部材の金属製接続端子と溶接可能な構造を有するフレキシブルプリント配線板を提供すること。【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、上記可撓性絶縁層及び上記導体層を貫通する金属部とを備えており、上記金属部が溶接の母材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、
前記可撓性絶縁層及び前記導体層を貫通する金属部とを備えており、
前記金属部が溶接の母材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】
前記金属部が抵抗溶接の母材からなる請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
前記金属部の断面積が０．０５〜３．２ｍｍ２である請求項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】
前記金属部が銅ブロックである請求項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】
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の前記金属部と、他の部材の金属製接続端子とが直接接合されていることを特徴とする、フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイス。
【請求項６】
前記他の部材がリジッド基板であり、前記金属製接続端子はリジッド基板に形成された導体パターンである請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記他の部材がヒートシンクであり、前記金属製接続端子はヒートシンクの表面である請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項８】
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の前記金属部の一方の面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させ、前記金属部の他方の面を他の部材の金属製接合端子と抵抗溶接により直接接合する工程を含むことを特徴とする、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。
【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。この技術によれば、フレキシブル基板の導体パターンからリード線を引き出すことなく、フレキシブル基板と金属製接続端子との接合を行うことができる。
【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】
上記技術は、フレキシブル基板の導体パターンと接続する金属製接続端子に２つの電極を接触させて大電流を通電して抵抗溶接を行う技術である。そのため、フレキシブル基板と接続する他の部材の形状が電極を接触させることに適していない場合には使用することが難しい。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、他の部材の金属製接続端子と溶接可能な構造を有するフレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、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、
上記可撓性絶縁層及び上記導体層を貫通する金属部とを備えており、
上記金属部が溶接の母材からなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のフレキシブルプリント配線板を備える電子デバイスは、本発明のフレキシブルプリント配線板の上記金属部と、他の部材の金属製接続端子とが直接接合されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の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は、本発明のフレキシブルプリント配線板の上記金属部の一方の面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させ、上記金属部の他方の面を他の部材の金属製接合端子と抵抗溶接により直接接合する工程を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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、本発明の電子デバイスの一例を模式的に示す上面図である。
【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断面図であり、図２のＢ−Ｂ´線断面図である。
【図４】図４は、本発明の電子デバイスの他の一例を模式的に示す断面図である。
【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部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る。
【図７】図７は、フレキシブルプリント配線板の金属部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る。
【００１０】
（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。
【００１１】
以下、本発明の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、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備える可撓性絶縁層１０と、可撓性絶縁層１０の第１の主面１１に形成された第１導体層２１と、可撓性絶縁層１０の第２の主面１２に形成された第２導体層２２とを備えている。フレキシブルプリント配線板１は、第１導体層２１、可撓性絶縁層１０及び第２導体層２２を貫通する孔５０と、孔５０に挿し込まれた金属部としての金属ブロック６０とを備えている。
【００１２】
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、金属部を備える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。
【００１３】
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。
第１導体層及び第２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。
【００１４】
金属部は、可撓性絶縁層及び導体層を貫通しており、溶接の母材である。このことは、他の部材の金属製接続端子の形態に関わらず、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。
金属部の材料は、特に限定されないが、電気伝導率及び熱伝導率に優れる銅であることが好ましい。また、金属部は金属ブロックであることが好ましく、銅ブロックであることがより好ましい。金属部は、フレキシブルプリント配線板を貫通するように設けられた孔に挿し込まれていることが好ましい。孔に挿し込まれた金属ブロックは、可撓性絶縁層及び導体部を貫通する金属部となる。
金属ブロックは、大電流を流すことに適しており、金属部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金属製接続端子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、金属ブロック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、金属ブロックは、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、金属ブロックの形状は、特に限定されないが、底面（表面）が平坦な柱状であることが好ましい。このような形状としては、例えば、円柱、四角柱、六角柱、八角柱等が挙げられる。
【００１５】
金属部は、他の部材の金属製接続端子と溶接するための母材からなる。具体的には、金属部の表面がフレキシブルプリント配線板の主面上に露出しており、金属部の表面を溶接可能な溶接部として使用することができる。金属部の表面のうち、フレキシブルプリント配線板の２つの主面のうちの一方の主面に位置する表面のみが溶接部として使用できる態様でもよく、２つの主面に位置する表面のそれぞれを溶接部として使用できる態様であってもよい。
また、金属部が抵抗溶接の母材からなることが好ましい。
金属部を金属製接続端子と抵抗溶接するためには、金属部の一方の面に電極として抵抗溶接機の溶接ツールを接触させ、金属部の他方の面に他の部材の金属製接続端子を接触させる。
そして、金属部の一方の面に接触させた溶接ツールから電流を流すと、金属部の他方の面と他の部材の金属製接続端子との間で発熱するので抵抗溶接を行うことができる。
【００１６】
本発明のフレキシブルプリント配線板において、金属部の断面積は０．０５〜３．２ｍｍ２であることが好ましい。なお、金属部の断面積は、フレキシブルプリント配線板を上面視した際の金属部の表面の面積である。
金属部の断面積が０．０５ｍｍ２以上であると、金属部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部が溶損することが防止される。また、金属部の断面積として３．２ｍｍ２を超える大きな金属部は通常は必要とされない。
【００１７】
続いて、本発明の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。
本発明の電子デバイスは本発明のフレキシブルプリント配線板の金属部と、他の部材の金属製接続端子とが直接接合されてなる。
他の部材とは、金属製接続端子を備える部材であれば特に限定されるものではなく、リジッド基板、ヒートシンク、マザーボード、発光素子（ＬＥＤチップ等）が挙げられる。
以下、電子デバイスにおける他の部材がリジッド基板、ヒートシンクである例についてそれぞれ図面を用いて説明する。
【００１８】
図２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３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２のＢ−Ｂ´線断面図である。
図２及び図３に示す電子デバイス２００は、他の部材がリジッド基板であり、フレキシブルプリント配線板１の金属ブロック６０と、他の部材であるリジッド基板１７０に形成された導体パターン１７１が溶接により直接接合されてなる。導体パターン１７１が金属製接続端子に相当する。金属ブロック６０の表面６２がリジッド基板１７０の導体パターン１７１と抵抗溶接により溶接されて溶接部３０（図３において波線で示す部分）が形成されている。金属ブロック６０の表面６２の全体が溶接部３０となっている。
なお、リジッド基板１７０の導体パターン１７１のどの部分に金属ブロック６０の表面６２が溶接されるかは特に限定されるものではない。
【００１９】
図４は、本発明の電子デバイスの他の一例を模式的に示す断面図である。
図４に示す電子デバイス３００は、他の部材がヒートシンクであり、フレキシブルプリント配線板１の金属ブロック６０と、他の部材であるヒートシンク２７０の表面２７１が溶接により直接接合されてなる。ヒートシンクの表面２７１が金属製接続端子に相当する。
金属ブロック６０の表面６２がヒートシンクの表面２７１と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。金属ブロック６０の表面６２の全体が溶接部３０となっている。
なお、ヒートシンクの表面２７１のどの部分に金属ブロック６０の表面６２が溶接されるかは特に限定されるものではない。図４には複数（２つ）の金属ブロックがそれぞれヒートシンクに溶接されている態様を示している。
【００２０】
金属製接続端子の材質は、フレキシブルプリント配線板の金属部と溶接できる材料であれば特に限定されるものではなく、フレキシブルプリント配線板の金属部として好ましい材料である銅と溶接できる材料であることが好ましい。例えば銅、ステンレス、ニッケル等が挙げられる。
【００２１】
本発明の電子デバイスにおける直接接合とは、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部と、他の部材の金属製接続端子が接合されていることを意味している。具体的には、フレキシブルプリント配線板の金属部と他の部材の金属製接続端子が溶接されていることが好ましい。溶接としては抵抗溶接又はレーザー溶接が挙げられ、抵抗溶接であることがより好ましい。
抵抗溶接の場合は、フレキシブルプリント配線板の金属部と他の部材の金属製接続端子の境界面全体が溶接部となっており、溶接の強度が高くなる。一方、レーザー溶接の場合は、フレキシブルプリント配線板の金属部と他の部材の金属製接続端子の境界面のうち、レーザーの径に対応する部分のみが溶接部となるため、溶接の強度としては抵抗溶接に比べて低くなる。
抵抗溶接とレーザー溶接では、形成される溶接部の態様が異なるため、フレキシブルプリント配線板の金属部と他の部材の金属製接続端子との直接接合が抵抗溶接によって行われたか、レーザー溶接によって行われたかを区別することは可能である。
【００２２】
以下、本発明のフレキシブルプリント配線板の製造方法及び本発明の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。
【００２３】
［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。
【００２４】
（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。導体層は、第１導体層及び／又は第２導体層となる。
図５（ａ）には、絶縁樹脂からなり、第１の主面１１及び第１の主面１１と反対側の第２の主面１２を備えた可撓性絶縁層１０の第１の主面１１に第１導体層２１が形成され、第２の主面１２に第２導体層２２が形成された両面導体基板５を準備する工程を示している。
可撓性絶縁層１０、第１導体層２１、第２導体層２２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。
【００２５】
（２）孔形成工程
次に、第１導体層２１、可撓性絶縁層１０、第２導体層２２を貫通する孔５０を形成する。
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導体層２１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。
【００２６】
（３）金属ブロック挿し込み工程
次に、金属ブロックを孔に挿し込むことによって、可撓性絶縁層及び導体層を貫通する金属部を形成する。金属ブロックの挿し込みは、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導体層２２側から金属ブロック６０を孔５０に挿し込む例を示している。
さらに、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。また、金属ブロックの表面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）に示すような本発明のフレキシブルプリント配線板を製造することができる。
【００２７】
［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は、本発明のフレキシブルプリント配線板の上記金属部の一方の面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させ、上記金属部の他方の面を他の部材の金属製接合端子と抵抗溶接により直接接合する工程を含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明のフレキシブルプリント配線板の上記金属部は、可撓性絶縁層及び導体層を貫通しているため、金属部の一方の面に抵抗溶接機の溶接ツールを接触させて、金属部の他方の面に向けて電流を流すことができる。金属部の他方の面を他の部材の金属製接合端子と接触させておくと、金属部の他方の面と他の部材の金属製接合端子の表面の間で界面抵抗によって発熱し金属部及び金属製接合端子を構成する金属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、金属部の他方の面が他の部材の金属製接合端子と抵抗溶接により直接結合されることになる。
【００２９】
ここで、金属部と溶接ツールが接触する面において、金属部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部の表面からはみ出すことなく、金属部の表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部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。通常は他の部材の一部に接触させることが好ましい。
【００３０】
本発明の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及び図７は、フレキシブルプリント配線板の金属部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る。それぞれ、図３及び図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の金属部である金属ブロック６０の一方の表面６１に抵抗溶接機の溶接ツール９１が接触しており、金属ブロック６０の他方の表面６２がリジッド基板１７０の導体パターン１７１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はリジッド基板１７０の導体パターン１７１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。
図７では、フレキシブルプリント配線板１の金属部である金属ブロック６０の一方の表面６１に抵抗溶接機の溶接ツール９１が接触しており、金属ブロック６０の他方の表面６２がヒートシンクの表面２７１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はヒートシンクの表面２７１と接触しており、図７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。
溶接ツール間で電流を流すと、金属ブロック６０の他方の表面６２と金属製接続端子（リジッド基板１７０の導体パターン１７１又はヒートシンクの表面２７１）との間の界面抵抗により発熱が生じ、金属ブロック６０の他方の表面６２と金属製接続端子の間で抵抗溶接が行われる。その結果、他の部材（リジッド基板１７０又はヒートシンク２７０）がフレキシブルプリント配線板１に直接接合されてなる電子デバイスが製造される。
【符号の説明】
【００３１】
１  フレキシブルプリント配線板
５  両面導体基板
１０  可撓性絶縁層
１１  第１の主面
１２  第２の主面
２１  第１導体層
２２  第２導体層
３０  溶接部
５０  孔
６０  金属ブロック
６１  一方の表面
６２  他方の表面
８０  パンチ
９１、９２  溶接ツール
２００、３００  フレキシブルプリント配線板を備える電子デバイス
１７０  リジッド基板
１７１  導体パターン
２７０  ヒートシンク
２７１  ヒートシンクの表面
【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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