JP6863230B2 - 回路素子および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、屈曲部を有する基板構造の回路素子と、この回路素子を備える電子機器に関する。

例えば携帯電子機器において、局所的に屈曲部を有し、外部出力端子が形成されたフレキシブルな回路基板が特許文献１に示されている。

国際公開第２０１４／１０３５０９号

特許文献１に記載のフレキシブル回路基板は、このフレキシブル回路基板を他の回路基板の所定位置に電気的に接続するために、局所的な屈曲部が設けられている。

ところが、このように、局所的な屈曲部を有すると、実装先の回路基板に対するフレキシブル回路基板の接続部（フレキシブル回路の支持部）に応力が集中しやすく、接続部で変形や破損が生じやすい。

そこで、本発明の目的は、屈曲部を有しながらも、接続部の変形や破損が生じ難い回路素子、およびこの回路素子を備える電子機器を提供することにある。

（１）本発明の回路素子は、
回路が形成された第１基板部と、
第２基板部配線導体および外部接続電極が形成された第２基板部と、
前記第２基板部配線導体と前記回路との間を接続する屈曲部配線導体が形成され、前記第１基板部と前記第２基板部とに連続する屈曲部と、
で構成され、互いに対向する第１主面および第２主面を有する回路素子であって、
前記屈曲部は、前記第２主面側が内側になるよう屈曲されており、
前記屈曲部は、前記第２基板部に比べて前記屈曲部配線導体の延伸方向に直交する方向の幅が細く、
前記外部接続電極は、前記第２基板部の前記屈曲部からの延伸部に相当する支持部に形成されていて、
前記第２基板部は、前記延伸部を両側から挟む２つの領域である両側部を有し、
前記第２基板部は、当該第２基板部に形成され、前記第１基板部および前記屈曲部には形成されない、第２基板部導体パターンを有し、
前記第２基板部導体パターンは、前記延伸部から前記両側部に亘って形成されていて、
前記第２基板部導体パターンは、前記支持部において、前記外部接続電極よりも前記屈曲部側の位置にあって、且つ前記第２基板部配線導体よりも前記第２主面側に配置されている、
ことを特徴としている。

上記構成によれば、外部接続電極は、平面視で、屈曲部の、第２基板部側への延伸部に相当する支持部に形成されていて、この支持部において第２基板部導体パターンは外部接続電極よりも屈曲部側の位置にあるので、そして、更に、第２基板部導体パターンは配線導体よりも第２主面側に配置されているので、屈曲部の可撓性が損なわれることなく、外部接続電極付近の変形が抑制されて、接続不良が生じ難い構造となる。また、第２基板部配線導体が第２基板部導体パターンで補強されるので、第２基板部配線導体と屈曲部配線導体との境界部における断線等も抑制される。また、屈曲部での屈曲により発生する応力が小さくなって、接続部の変形や破損が生じ難い。

（２）前記第１基板部、前記第２基板部および前記屈曲部は、多層基板で構成されていて、前記第２基板部配線導体は前記第２主面よりも前記第１主面に近い層に形成されていることが好ましい。この構造によれば、第２基板部配線導体と外部接続電極との層間距離が短縮化されるので、曲げ応力に対する、第２基板部配線導体と外部接続電極との層間接続部の破損が生じ難くなる。

（３）前記屈曲部は、前記第１基板部または前記第２基板部の少なくとも一方よりも薄いことが好ましい。この構造によれば、屈曲部の屈曲により発生する応力が小さくなって、接続部の変形や破損が生じ難い。

（４）前記第２基板部は前記屈曲部より厚いことが好ましい。この構造によれば、支持部の剛性が高まり、接続部の変形や破損が生じ難い。

（５）前記第２基板部の基材は樹脂材料で構成されていて、前記第２基板部に、当該第２基板部の前記基材よりもヤング率の高い補強部材が配置されていることが好ましい。この構造により、支持部の剛性が高まり、接続部の変形や破損が生じ難くなる。

（６）本発明の電子機器は、
実装電極が形成された回路基板と、当該回路基板に接続される回路素子とを備え、
前記回路素子は、
回路が形成された第１基板部と、
第２基板部配線導体および外部接続電極が形成された第２基板部と、
前記第２基板部配線導体と前記回路との間を接続する屈曲部配線導体が形成され、前記第１基板部と前記第２基板部とに連続する屈曲部と、
で構成され、互いに対向する第１主面および第２主面を有する回路素子であって、
前記屈曲部は、前記第２主面側が内側になるよう屈曲されており、
前記屈曲部は、前記第２基板部に比べて前記屈曲部配線導体の延伸方向に直交する方向の幅が細く、
前記外部接続電極は、前記第２基板部の前記屈曲部からの延伸部に相当する支持部に形成されていて、
前記第２基板部は、前記延伸部を両側から挟む２つの領域である両側部を有し、
前記第２基板部は、当該第２基板部に形成され、前記第１基板部および前記屈曲部には形成されない、第２基板部導体パターンを有し、
前記第２基板部導体パターンは、前記延伸部から前記両側部に亘って形成されていて、
前記第２基板部導体パターンは、前記支持部において、前記外部接続電極よりも前記屈曲部側の位置にあって、且つ前記第２基板部配線導体よりも前記第２主面側に配置されている、
ことを特徴としている。

上記構成によれば、屈曲部の可撓性が損なわれることなく、支持部における外部接続電極付近の変形が抑制されて、接続不良が生じ難い電子機器が得られる。また、第２基板部配線導体と屈曲部配線導体との境界部における断線等が生じ難い電子機器が得られる。

本発明によれば、屈曲部の可撓性が損なわれることなく、支持部における外部接続電極付近の変形が抑制されて、接続不良が生じ難く、また、第２基板部配線導体と屈曲部配線導体との境界部における断線等も抑制された回路素子およびそれを備えた電子機器が得られる。

図１は第１の実施形態に係る回路素子３の斜視図である。 図２は第１の実施形態の回路素子３を備える電子機器１０１の縦断面図である。 図３は第１の実施形態の回路素子３の屈曲前の縦断面図である。 図４は第１の実施形態の回路素子３の各基材の積層前の平面図である。 図５は第２の実施形態に係る電子機器１０２の縦断面図である。 図６は第２の実施形態の回路素子３の屈曲前の縦断面図である。 図７は第２の実施形態の回路素子３の各基材の積層前の平面図である。 図８は第３の実施形態に係る電子機器１０３の縦断面図である。

以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る回路素子３の斜視図である。図２は回路素子３を備える電子機器の縦断面図である。この電子機器１０１は、第１部材１と、第２部材２と、第２部材２に接続されて第１部材１に対して所定の位置関係に配置された回路素子３と、を備える。

回路素子３は、第１基板部３１と、第２基板部３２と、屈曲部３３と、で構成される。

第１基板部３１には回路導体３１Ｃによる回路が形成されている。第２基板部３２には、第２基板部導体パターン３２Ｃ、第２基板部配線導体３２Ｗおよび外部接続電極３２Ｅが形成されている。屈曲部３３は第１基板部３１と第２基板部３２とに連続する。この屈曲部３３には、第２基板部配線導体３２Ｗと回路導体３１Ｃとの間を接続する屈曲部配線導体３３Ｗが形成されている。

回路素子３は、互いに対向する第１主面ＭＳ１および第２主面ＭＳ２を有する。屈曲部３３は、第１主面ＭＳ１側が内側になるよう屈曲されている。

第１基板部３１には、回路導体３１Ｃ等による回路が形成されている。屈曲部３３には、第１基板部３１と第２基板部３２との間を接続する屈曲部配線導体３３Ｗが形成されている。

図１に示すように、第２基板部３２には、屈曲部３３を支持する支持部ＳＰを備える。この支持部ＳＰは、平面視で（Ｚ軸方向に視て）、屈曲部３３の、第２基板部３２側への延伸部に相当する部分である。外部接続電極３２Ｅは支持部ＳＰに形成されている。

第２基板部導体パターン３２Ｃは、支持部ＳＰにおいて、外部接続電極３２Ｅよりも屈曲部３３側の位置にあって、且つ第２基板部配線導体３２Ｗよりも第２主面ＭＳ２側に配置されている。この構造により、第２基板部３２の第２基板部導体パターン３２Ｃ周囲の領域は補強領域ＲＡとして作用する。つまり、補強領域ＲＡは剛性が高いので、補強領域ＲＡから外部接続電極３２Ｅまでの間は変形しにくくなる。そのため、屈曲部３３の屈曲による応力が外部接続電極３２Ｅに掛かりにくくなる。

本実施形態では、第１部材１は永久磁石であり、第２部材２は回路基板である。第１基板部３１の回路導体３１Ｃは電磁石として作用する。この回路導体３１Ｃによる電磁石と第１部材（永久磁石）１との相互作用により、両者間に電磁力が働く。この例では、第１基板部３１は固定されているので、上記電磁力により第１部材（永久磁石）１が図中の矢印方向（Ｘ軸方向）に移動する。

回路素子３の第２基板部３２の第１主面ＭＳ１には外部接続電極３２Ｅが形成されている。第２部材２は、回路素子３の外部接続電極３２Ｅが接続される実装電極２Ｅを備えている。回路素子３の第２基板部３２の外部接続電極３２Ｅは、はんだ等の接合材を介して、第２部材２の実装電極２Ｅに接合されている。

屈曲部配線導体３３Ｗは、第２主面ＭＳ２よりも第１主面ＭＳ１寄りの層に形成されている。

回路素子３の屈曲部３３は屈曲部３２ＢＳを有する。この屈曲部３２ＢＳは、第２主面ＭＳ２側が曲げの内側になり、且つ第１主面ＭＳ１が第２主面ＭＳ２より第１部材１から遠ざかるように曲げられた部分である。

図３は上記回路素子３の、屈曲前の縦断面図である。この回路素子３は、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を主材料とする熱可塑性樹脂基材を積層形成した多層基板である。回路導体３１Ｃ、屈曲部配線導体３３Ｗ、第２基板部配線導体３２Ｗ、外部接続電極３２Ｅのうち、基材の層方向に延びる導体パターンは銅箔をパターン化したものである。異なる層に形成された導体パターン同士は、層間接続導体で接続されている。この層間接続導体は、例えば、上記基材にレーザー等で孔を形成した後、Ｃｕ，Ｓｎまたはこれらの合金等の導電性粒子を含む導電性ペーストを配設し、後の加熱プレス処理で硬化させることによって設けられる。

図４は、回路素子３の各基材の積層前の平面図である。なお、図４では、説明の都合上一つの個片に切り出した状態での平面図である。実際の多層基板の製造工程は集合基板状態で行われる。

図４において、基材Ｓ２，Ｓ３に回路導体３１Ｃが形成されていて、基材Ｓ３に屈曲部配線導体３３Ｗおよび第２基板部配線導体３２Ｗが形成されている。また、基材Ｓ２に第２基板部導体パターン３２Ｃが形成されている。さらに、基材Ｓ４に外部接続電極３２Ｅが形成されている。図４中の破線の丸は層間接続導体を表している。基材Ｓ１には導体パターンは形成されていない。回路導体３１Ｃは約２ターンのコイルを形成している。

屈曲部３３は、屈曲部配線導体３３Ｗの延伸方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）の幅（図４中の“Ｗ”）が第１基板部３１および第２基板部３２の幅より細い。

このように、支持部ＳＰは、平面視で（Ｚ軸方向に視て）、屈曲部３３の、第２基板部３２側への延伸部に相当する部分であり、この支持部ＳＰ内に外部接続電極３２Ｅが形成されている。

この回路素子３を第２部材２に実装する際、図２に示したように、第２基板部３２の外部接続電極３２Ｅを第２部材２の実装電極２Ｅに接続し、回路素子３の屈曲部３３の所定箇所をＹ軸に平行な軸の回りに沿って、断面Ｌ字状に屈曲させ、第１基板部３１を第１部材１に対面するように起立させる。

本実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。

（ａ）屈曲部３３の可撓性が損なわれることなく、外部接続電極３２Ｅ付近の変形が抑制されて、接続不良が生じ難い構造となる。また、第２基板部配線導体３２Ｗが第２基板部導体パターン３２Ｃで補強されるので、第２基板部配線導体３２Ｗと屈曲部配線導体３３Ｗとの境界部における断線等も抑制される。

（ｂ）第２基板部３２の変形に伴う第２基板部３２と第１部材１との不要な結合に伴う特性変化を抑制できる。

（ｃ）第２基板部配線導体３２Ｗは第２主面ＭＳ２よりも第１主面ＭＳ１に近い層に形成されているので、第２基板部配線導体３２Ｗと外部接続電極３２Ｅとの層間距離が短縮化され、曲げ応力に対する、第２基板部配線導体３２Ｗと外部接続電極３２Ｅとの層間接続部の破損が生じ難くなる。

（ｄ）屈曲部３３は、屈曲部配線導体３３Ｗの延伸方向に直交する方向の幅Ｗが第２基板部３２より細いので、屈曲部３３での屈曲により発生する応力が小さくなって、接続部の変形や破損が生じ難い。

（ｅ）第１基板部３１、第２基板部３２、および屈曲部３３は、複数の基材層が積層されてなる単一の多層基板で構成されたものであるので、第１基板部３１、第２基板部３２、および屈曲部３３は一体物として容易に製造できる。

（ｆ）第１基板部３１と屈曲部３３との境界、第２基板部３２と屈曲部３３との境界がいずれも連続した構造体となるので、曲げ応力による破損が抑制される。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、第１の実施形態とは形状が異なる回路素子３および、それを備えた電子機器の例を示す。

図５は第２の実施形態に係る電子機器１０２の縦断面図である。図６は、上記回路素子３の、屈曲前の縦断面図である。この電子機器１０２は、第１部材１と、第２部材２と、第２部材２に接続されて第１部材１に対して所定の位置関係に配置された回路素子３と、を備える。

回路素子３は、互いに対向する第１主面ＭＳ１および第２主面ＭＳ２を有する。回路素子３は、第１基板部３１と、第２部材２に電気的に接続される第２基板部３２と、第１基板部３１と第２基板部３２とに連続する屈曲部３３と、で構成されている。

図７は、回路素子３の各基材の積層前の平面図である。図７において、基材Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に回路導体３１Ｃが形成されていて、基材Ｓ３に屈曲部配線導体３３Ｗおよび第２基板部配線導体３２Ｗが形成されている。また、基材Ｓ２に第２基板部導体パターン３２Ｃが形成されている。さらに、基材Ｓ４に外部接続電極３２Ｅが形成されている。図７中の破線の丸は層間接続導体を表している。回路導体３１Ｃは約３ターンのコイルを形成している。

回路素子３の基本的な構成は第１の実施形態で示したものと同じであるが、本実施形態では、屈曲部３３は、第１基板部３１および第２基板部３２よりも薄い。この構造によれば、屈曲部３３での屈曲により発生する応力が小さくなって、第２基板部３２の変形や破損が生じ難い。

また、第２基板部３２は屈曲部３３より厚い。この構造によれば、支持部（図１中の支持部ＳＰ参照）の剛性が高まり、接続部の変形や破損が生じ難い。

《第３の実施形態》
第３の実施形態では、回路素子の第２基板部の構造が第２の実施形態とは異なる例を示す。

図８は第３の実施形態に係る電子機器１０３の縦断面図である。この電子機器１０３は、第１部材１と、第２部材２と、第２部材２に接続されて第１部材１に対して所定の位置関係に配置された回路素子３と、を備える。第１部材１、第２部材２の構成は第１・第２の実施形態で示したものと同じである。

図８に表れているように、回路素子３の第２基板部３２の外部接続電極３２Ｅの形成面に、はんだレジスト膜等のレジスト膜３２Ｌが形成されている。

本実施形態によれば、第２基板部３２の基材が樹脂材料で構成されていて、第２基板部３２に、当該第２基板部３２の基材よりもヤング率の高い補強部材が配置された構造となる。この構造により、第２基板部３２および支持部（図１に示す支持部ＳＰ）の剛性が高まり、接続部の変形や破損が生じ難くなる。

レジスト膜３２Ｌは例えばエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂のヤング率は2.4GPaであり、液晶ポリマー（ＬＣＰ）のヤング率1GPaより高い。

上記レジスト膜３２Ｌの代わりに、例えばポリイミド（ＰＩ）製のカバーフィルムを貼付してもよい。ポリイミドのヤング率は5GPaであり、液晶ポリマー（ＬＣＰ）のヤング率１GPaより高い。

また、上記レジスト膜３２Ｌや上記カバーフィルムは、第２基板部３２の外部接続電極３２Ｅの形成面とは反対面に形成してもよい。

《他の実施形態》
図２、図５、図８等では、回路素子３の屈曲部３３の略全体が屈曲部である例を示したが、屈曲部３３の一部に比較的小さな曲率半径の屈曲部を形成してもよい。

また、図１、図２等に示した例では、回路素子３は、屈曲前の状態でＸ−Ｙ面にあって、それをＹ軸に平行な軸の回りにのみ屈曲させる例を示したが、複数の屈曲部があってもよい。それらの屈曲部のうち、一つは上記Ｙ軸に平行な軸の回りとは別の軸回りに屈曲させる屈曲部であってもよい。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

ＭＳ１…第１主面
ＭＳ２…第２主面
Ｓ１〜Ｓ４…基材
ＳＰ…支持部
１…第１部材
２…第２部材
２Ｅ…実装電極
３…回路素子
３１…第１基板部
３１Ｃ…回路導体
３２…第２基板部
３２ＢＳ…屈曲部
３２Ｃ…第２基板部導体パターン
３２Ｅ…外部接続電極
３２Ｌ…レジスト膜
３２Ｗ…第２基板部配線導体
３３…屈曲部
３３Ｗ…屈曲部配線導体
１０１〜１０３…電子機器

Claims (6)

1. 回路が形成された第１基板部と、
   第２基板部配線導体および外部接続電極が形成された第２基板部と、
   前記第２基板部配線導体と前記回路との間を接続する屈曲部配線導体が形成され、前記第１基板部と前記第２基板部とに連続する屈曲部と、
   で構成され、互いに対向する第１主面および第２主面を有する回路素子であって、
   前記屈曲部は、前記第２主面側が内側になるよう屈曲されており、
   前記屈曲部は、前記第２基板部に比べて前記屈曲部配線導体の延伸方向に直交する方向の幅が細く、
   前記外部接続電極は、前記第２基板部の前記屈曲部からの延伸部に相当する支持部に形成されていて、
   前記第２基板部は、前記延伸部を両側から挟む２つの領域である両側部を有し、
   前記第２基板部は、当該第２基板部に形成され、前記第１基板部および前記屈曲部には形成されない、第２基板部導体パターンを有し、
   前記第２基板部導体パターンは、前記延伸部から前記両側部に亘って形成されていて、
   前記第２基板部導体パターンは、前記支持部において、前記外部接続電極よりも前記屈曲部側の位置にあって、且つ前記第２基板部配線導体よりも前記第２主面側に配置されており、
   前記第２基板部導体パターンは、前記第２主面側に露出していない、
   回路素子。
2. 前記第１基板部、前記第２基板部および前記屈曲部は、多層基板で構成されていて、
   前記第２基板部配線導体は前記第２主面よりも前記第１主面に近い層に形成されている、
   請求項１に記載の回路素子。
3. 前記屈曲部は、前記第１基板部または前記第２基板部の少なくとも一方よりも薄い、
   請求項１または２に記載の回路素子。
4. 前記第２基板部は前記屈曲部より厚い、
   請求項３に記載の回路素子。
5. 前記第２基板部の基材は樹脂材料で構成されていて、前記第２基板部に、当該第２基板部の前記基材よりもヤング率の高い補強部材が配置されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の回路素子。
6. 実装電極が形成された回路基板と、当該回路基板に接続される回路素子とを備える電子機器であって、
   前記回路素子は、
   回路が形成された第１基板部と、
   第２基板部配線導体および外部接続電極が形成された第２基板部と、
   前記第２基板部配線導体と前記回路との間を接続する屈曲部配線導体が形成され、前記第１基板部と前記第２基板部とに連続する屈曲部と、
   で構成され、互いに対向する第１主面および第２主面を有する回路素子であって、
   前記屈曲部は、前記第２主面側が内側になるよう屈曲されており、
   前記屈曲部は、前記第２基板部に比べて前記屈曲部配線導体の延伸方向に直交する方向の幅が細く、
   前記外部接続電極は、前記第２基板部の前記屈曲部からの延伸部に相当する支持部に形成されていて、
   前記第２基板部は、前記延伸部を両側から挟む２つの領域である両側部を有し、
   前記第２基板部は、当該第２基板部に形成され、前記第１基板部および前記屈曲部には形成されない、第２基板部導体パターンを有し、
   前記第２基板部導体パターンは、前記延伸部から前記両側部に亘って形成されていて、
   前記第２基板部導体パターンは、前記支持部において、前記外部接続電極よりも前記屈曲部側の位置にあって、且つ前記第２基板部配線導体よりも前記第２主面側に配置されており、
   前記第２基板部導体パターンは、前記第２主面側に露出していない、
   電子機器。

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