特開 2023-31477 フレキシブル基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023031477

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】フレキシブル基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20230302BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 B

H05K1/03 670

H05K1/03 630H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021136979

(22)【出願日】2021-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】土谷 太一

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA02

5E338AA03

5E338AA12

5E338BB19

5E338BB51

5E338BB54

5E338BB61

5E338EE27

(57)【要約】

【課題】フレキシブル基板の曲げ部における断線や損傷を抑制することを目的とする。
【解決手段】フレキシブル基板１００は、曲げ部４を有する基板部１と、曲げ部４の少なくとも一方の面に設けられた曲げ抑制部５と、を備え、曲げ抑制部５は、曲げ部４が曲がる方向に間隔をあけて設けられた複数の凸部５１を有し、凸部５１の高さｈは、互いに隣接する凸部５１の間隔ｂよりも大きい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

曲げ部を有する基板部と、
前記曲げ部の少なくとも一方の面に設けられた曲げ抑制部と、を備え、
前記曲げ抑制部は、前記曲げ部が曲がる方向に間隔をあけて設けられた複数の凸部を有し、
前記凸部の高さは、互いに隣接する前記凸部の間隔よりも大きい、フレキシブル基板。

【請求項2】

前記曲げ抑制部は、前記凸部の両側に凹部を有し、
前記凹部の幅の合計は、前記凸部の高さと円周率との積よりも大きい、請求項１に記載のフレキシブル基板。

【請求項3】

前記曲げ抑制部は、前記凸部を３つ以上有する、請求項１または２に記載のフレキシブル基板。

【請求項4】

前記曲げ抑制部は、前記曲げ部の一方の面及び他方の面のそれぞれに設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。

【請求項5】

前記基板部は、導体層と絶縁層が交互に積層された多層基板であり、
前記曲げ部は、前記曲げ部以外の部分よりも層数が少なくなった薄肉部を有し、
前記薄肉部に、前記曲げ抑制部が設けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。

【請求項6】

前記凸部は、前記曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、方形である、請求項１～５のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。

【請求項7】

前記凸部は、前記曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、台形である、請求項１～５のいずれか一項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、フレキシブル基板に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、基板部が、柔軟性を有した折曲部を介して折り曲げ自在に連設されたフレキシブル基板が開示されている。このフレキシブル基板は、基板部の幅方向両側に、折れ曲がり過ぎを防止する規制部を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２１５９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フレキシブル基板においては、折曲部の曲率が一定以上になると、曲げ伸ばされた外周側の材料が破断してしまうことがある。
上記従来技術の規制部は、折り重なる基板部の間隔を保つものであり、屈曲部自体の折り曲げを抑制するものではなかった。このため、屈曲部に外力が加わった場合、屈曲部において断線や損傷が生じるおそれがあった。

【0005】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、フレキシブル基板の曲げ部における断線や損傷を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るフレキシブル基板は、曲げ部を有する基板部と、前記曲げ部の少なくとも一方の面に設けられた曲げ抑制部と、を備え、前記曲げ抑制部は、前記曲げ部が曲がる方向に間隔をあけて設けられた複数の凸部を有し、前記凸部の高さは、互いに隣接する前記凸部の間隔よりも大きい。

【0007】

この構成によれば、曲げ抑制部が設けられた曲げ部の一方の面側を内側になるように曲率を大きくしていくと、曲げ抑制部となる凸部同士が近接していく。ここで、凸部の高さは、互いに隣接する凸部の間隔よりも大きいため、曲げ部の曲率が一定以上になると、凸部同士が互いに接触する。このように凸部同士が接触すると、曲げ部におけるそれ以上の曲げが物理的に規制される。このため、曲げ部に外力が加わった場合であっても、断線や損傷を抑制できる。

【0008】

上記フレキシブル基板において、前記曲げ抑制部は、前記凸部の両側に凹部を有し、前記凹部の幅の合計は、前記凸部の高さと円周率との積よりも大きくてもよい。

【0009】

上記フレキシブル基板において、前記曲げ抑制部は、前記凸部を３つ以上有してもよい。

【0010】

上記フレキシブル基板において、前記曲げ抑制部は、前記曲げ部の一方の面及び他方の面のそれぞれに設けられていてもよい。

【0011】

上記フレキシブル基板において、前記基板部は、導体層と絶縁層が交互に積層された多層基板であり、前記曲げ部は、前記曲げ部以外の部分よりも層数が少なくなった薄肉部を有し、前記薄肉部に、前記曲げ抑制部が設けられていてもよい。

【0012】

上記フレキシブル基板において、前記凸部は、前記曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、方形であってもよい。

【0013】

上記フレキシブル基板において、前記凸部は、前記曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、台形であってもよい。

【発明の効果】

【0014】

上記本発明の一態様によれば、フレキシブル基板の曲げ部における断線や損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係るフレキシブル基板を示す断面図である。

【図2】一実施形態に係るフレキシブル基板を軽く曲げた状態を示す図である。

【図3】一実施形態に係るフレキシブル基板をきつく曲げた状態を示す図である。

【図4】一実施形態に係る曲げ抑制部の第１条件を示す図である。

【図5】一実施形態に係る曲げ抑制部の第２条件を示す図である。

【図6】一実施形態に係る曲げ抑制部の第３条件を示す図である。

【図7】一実施形態に係る曲げ抑制部が凸部を１つだけ有する場合を示す図である。

【図8】一実施形態に係る曲げ抑制部を備えるフレキシブル基板をアンテナボックスに収容する様子を示す図である。

【図9】比較例として曲げ抑制部を備えない従来のフレキシブル基板をアンテナボックスに収容する様子を示す図である。

【図10】一実施形態に係る曲げ抑制部を備えるフレキシブル基板の製造方法の一例を示す斜視図である。

【図11】図１０に示す製造方法で製造されたフレキシブル基板を示す斜視図である。

【図12】一実施形態に係るフレキシブル基板の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0017】

図１は、一実施形態に係るフレキシブル基板１００を示す断面図である。
図１に示すフレキシブル基板１００は、曲げ部４が設けられた可撓性を有する基板部１を備えている。この基板部１は、絶縁層１１と導体層１２とが交互に積層された多層基板である。

【0018】

本実施形態の基板部１は、接着層２０を介して積層された３層の積層体１０を備えている。基板部１の中央の積層体１０は、絶縁層１１の両面側に導体層１２を備えている。中央の積層体１０を挟む上下の積層体１０は、それぞれ絶縁層１１の片面側（中央の積層体１０と反対側の面）に導体層１２を備えている。

【0019】

基板部１は、厚肉部２と、薄肉部３と、を備えている。厚肉部２は、上述した３層の積層体１０によって形成されている。薄肉部３は、上述した上下の積層体１０の少なくとも一部が除去されることにより、厚肉部２よりも相対的に厚みが小さくなった部分である。本実施形態では、薄肉部３において、上下の積層体１０は、絶縁層１１の一部と、導体層１２が除去されている。

【0020】

基板部１の曲げ部４は、薄肉部３に形成されている。基板部１は、厚肉部２において４層以上の導体層１２を含む多層基板であって、薄肉部３（曲げ部４）の導体層１２の層数は、少なくとも２層であり、且つ、厚肉部２（非曲げ部）に比べて少ない。この基板部１は、薄肉部３（曲げ部４）を介して複数の厚肉部２（非曲げ部）が折り重ね可能に連結されている。

【0021】

曲げ部４には、曲げ抑制部５が設けられている。本実施形態の曲げ抑制部５は、曲げ部４における第１面４ａ、及び、第１面４ａと反対側を向く第２面４ｂのそれぞれに設けられている。なお、曲げ抑制部５は、曲げ部４において曲がる方向が予め決まっている場合は、曲げ部４を曲げたときに内側（谷側）になる一方の面（例えば後述する図２及び図３に示す場合は第２面４ｂ）にのみ設けてもよい。

【0022】

曲げ抑制部５は、曲げ部４が曲がる方向に間隔をあけて設けられた複数の凸部５１を備えている。なお、曲げ部４が曲がる方向とは、曲げ部４を曲げたときに形成される谷の溝が延びる方向（図２及び図３の例では基板部１の幅方向）と直交する方向（図２及び図３の例では基板部１の長さ方向）である。複数の凸部５１は、上下の積層体１０の絶縁層１１によって形成されている。この凸部５１（絶縁層１１）は、例えば、結晶ポリマーから形成されている。凸部５１は、基板部１の幅方向から視た側面視で、方形に形成されている。

【0023】

本実施形態のフレキシブル基板１００は、後述するアンテナボックス２００（図８参照）に収容される場合がある。このため、絶縁層１１を成す樹脂の誘電正接は、１～１００ＧＨｚにおいて、０．０１以下であるとよい。また、曲げ部４に設けられた導体層１２の一部は、グランドになっていてもよい。また、曲げ部４に設けられた導体層１２の少なくとも一つは、線幅３５０μｍ以下のパターンであってもよい。

【0024】

図１に示すように、凸部５１の高さｈは、互いに隣接する凸部５１の間隔ｂよりも大きくなっている。凸部５１の高さｈとは、曲げ部４の厚みの薄い部分から凸部５１の先端までの長さである。なお、凸部５１の高さｈは、絶縁層１１の厚みに比べて小さくてもよい。一例として、凸部５１の高さｈは、１００μｍ以上、且つ、１２５μｍ以下である。つまり、凸部５１の間隔ｂは、凸部５１の高さｈが１００μｍの場合は１００μｍ未満、凸部５１の高さｈが１２５μｍの場合は１２５μｍ未満となる。

【0025】

図２は、一実施形態に係るフレキシブル基板１００を軽く曲げた状態を示す図である。図３は、一実施形態に係るフレキシブル基板１００をきつく曲げた状態を示す図である。
上記構成のフレキシブル基板１００によれば、図２に示すように、曲げ抑制部５が設けられた曲げ部４の一方の面（例えば第２面４ｂ）側を内側になるように曲率を大きくしていくと、曲げ抑制部５の凸部５１同士が近接していく。

【0026】

さらに、曲げ部４の曲率を大きくすると、図３に示すように、凸部５１同士が互いに接触する。つまり、凸部５１の高さｈは、互いに隣接する凸部５１の間隔ｂよりも大きいため、曲げ部４の曲率が一定以上になると、凸部５１同士が互いに接触する。このように凸部５１同士が接触すると、曲げ部４におけるそれ以上の曲げが物理的に規制される。このため、曲げ部４に外力が加わった場合であっても、断線や損傷を抑制できる。

【0027】

次に、曲げ抑制部５の各種条件について、図４～図７を参照して説明する。なお、以下説明する各種条件のうち、図４に示す第１条件は、必須条件であり、その他の図に示す条件は、任意条件である。

【0028】

図４は、一実施形態に係る曲げ抑制部５の第１条件を示す図である。図４に示すように、曲げ抑制部５は、凸部５１の両側に凹部５２を有している。なお、図４中の符号Ｌは、厚肉部２からもう一つの厚肉部２までの長さを示している。
曲げ抑制部５の第１条件は、凸部５１の高さｈが、凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４よりも大きいというものである。凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４が、仮に凸部５１の高さｈよりも大きいと、凸部５１は、隣接する凸部５１に接触しないことがある。なお、この第１条件は、凸部５１とその凸部５１に隣接する凹部５２の個々に必要である。また、凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４は、第１条件を満たしていれば、等間隔である必要はない。

【0029】

図５は、一実施形態に係る曲げ抑制部５の第２条件を示す図である。
図５に示す曲げ抑制部５の第２条件は、凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４の合計は、凸部５１の高さｈと円周率との積よりも大きいというものである。つまり、凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４の合計をＢとしたとき、Ｂ＞πｈの関係を満たす。この第２条件を満たすことで、曲げ部４を１８０°折り返し、厚肉部２（多層部）を折り重ねることができる。凹部５２は、円弧状に曲がるため、凹部５２の幅ｂ_１～ｂ_４の合計は、曲げ後の円弧の長さとみなすことができる。なお、第２条件の前提として、接触による凸部５１同士の変形量を無視している。また、第２条件の前提として、凸部５１が反ることで生じる曲げ角度を無視している。

【0030】

図６は、一実施形態に係る曲げ抑制部５の第３条件を示す図である。図７は、一実施形態に係る曲げ抑制部５が凸部５１を１つだけ有する場合を示す図である。
図６に示す曲げ抑制部５の第３条件は、凸部５１を２つ以上有するというものである。基板部１の厚肉部２（多層部）のなす角度は、凸部５１は厚く曲がりにくい前提で、複数の凹部５２の曲げ角度（凸部５１同士が接触した状態）の合計と一致する。したがって、凸部５１の数が多いほど、凸部５１の間隔、つまり凹部５２の１つにおける曲げ角度は小さくできる。なお、凹部５２の１つにおける曲げ角度が９０°を超えると、その曲げ歪に対し曲げ部４の材料が追従できなくなり、断線や損傷が生じるおそれがある。

【0031】

具体的に、凸部５１が無い場合（従来の構造の場合）、凹部５２は１つとなり、凹部５２の１つにおける曲げ角度が９０°を超える（例えば１８０°になる）。この場合、曲げ部４に断線や損傷が生じるおそれがある。凸部５１が１つの場合、凹部５２の１つにおける曲げ角度が９０°以下になる。しかしながら、この場合では、接触した凸部５１と厚肉部２は９０度を成していて、厚肉部２同士を近づけようとする向きの外力と凸部５１は垂直になって、接触部分で十分に力を受けきれない。例えば図７において矢印で示すような外力が一定以上加わった場合には、凸部５１と厚肉部２の接触がずれて、図７のように曲げ部４が必要以上に曲がり、断線や損傷が生じてしまうおそれがある。

【0032】

一方、図６に示すように、凸部５１が２つの場合、凹部５２の１つにおける曲げ角度が６０°以下となる。凸部５１が２つの場合、曲げ部４を曲げる力（図７において矢印で示す向きの外力）を受けても、凸部５１同士の接触がずれる可能性は少なくなる。また、凸部５１が３つの場合、凹部５２の１つにおける曲げ角度が４５°以下となる。凸部５１が３つの場合、曲げ部４を曲げる力（図７において矢印で示す向きの外力）を受けても、凸部５１同士の接触がずれる可能性はさらに少なくなる。このため、曲げ抑制部５は、凸部５１を２つ以上有するとよい。

【0033】

なお、基板部１を１８０°折り曲げる（このとき、厚肉部２（多層部）が平行になる）ことを前提とし、上述した第１条件（凸部５１間の間隔ｂより凸部５１の高さｈが大きい）を満たす場合、１つの凹部５２（凸部５１の間）では、約５７°曲がったところで接触して曲がらなくなる場合がある。このため、基板部１を１８０°折り曲げるためには、凹部は４つ以上あるとよい。すなわち、曲げ抑制部５は、凸部５１を３つ以上有するとよい。なお、基板部１を１８０°未満の角度で折り曲げる場合は、この限りではない。

【0034】

また、凸部５１の幅は、曲げ後の厚肉部２（多層部）同士の隙間寸法に影響する。凸部５１の幅が広い（狭い）と、曲げ後の厚肉部２同士の隙間も広（狭）くなる。
また、凹部５２の幅は、凸部５１同士が物理的に接触するときの曲げ角度に影響する。すなわち、凹部５２の幅を調整することによって、曲げ部４の曲率を制御できる。

【0035】

図８は、一実施形態に係る曲げ抑制部５を備えるフレキシブル基板１００をアンテナボックス２００に収容する様子を示す図である。図９は、比較例として曲げ抑制部５を備えない従来のフレキシブル基板１００Ａをアンテナボックス２００に収容する様子を示す図である。
図８に示すように、折り畳んだフレキシブル基板１００を手で持ってアンテナボックス２００に収容する場合、手で掴まれる部分に外力が加わる。

【0036】

つまり、折り畳まれたフレキシブル基板１００の隙間は、理想的には均一であるが、実際には、フレキシブル基板１００の手で掴まれる部分の隙間は、手で掴まれない部分よりも狭くなる。このような場合、図９に示す従来のフレキシブル基板１００Ａには、手で掴まれる部分側の曲げ部４に過剰に曲げが加わり、曲げ部４において断線や損傷が生じるおそれがある。一方、図８に示す本実施形態のフレキシブル基板１００には、曲げ抑制部５が設けられているため、手で掴まれる部分側の曲げ部４の過剰な曲げを抑制できる。また、曲げ抑制部５が設けられた曲げ部４は、外力を受けても問題ないため、アンテナボックス２００から露出していても構わない。

【0037】

図１０は、一実施形態に係る曲げ抑制部５を備えるフレキシブル基板１００の製造方法の一例を示す斜視図である。図１１は、図１０に示す製造方法で製造されたフレキシブル基板１００を示す斜視図である。
図１０に示す製造方法では、中央の積層体１０に貼り合わせる上下の積層体１０に予め凹部５２となるスリット１３を形成しておく。

【0038】

次に、中央の積層体１０に、スリット１３を形成した上下の積層体１０を貼り合わせる。そして、スリット１３の両端よりも僅かに幅方向内側を通るカットラインＣに沿って基板部１の幅方向両端部を切り落とす。これにより、図１１に示す凸部５１及び凹部５２を有する曲げ抑制部５を形成することができる。
なお、他の製造方法として、３つの積層体１０を貼り合わせた後、上下の積層体１０をレーザー加工やルーター加工によって、適切な幅及び深さの凹部５２を形成してもよい。

【0039】

図１２は、一実施形態に係るフレキシブル基板１００の変形例を示す断面図である。
図１２に示すフレキシブル基板１００は、曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で台形の凸部５１を有する曲げ抑制部５を備えている。この凸部５１（凹部５２）は、例えば、上述したレーザー加工やルーター加工によって形成することができる。なお、図１２では、凹部５２が鋭角な三角形の溝になっているが、丸みを帯びていてもよい。なお、凸部５１の間隔（凹部５２の幅）は、方形の凸部５１であれば高さ方向の中点でとればよいが、凹部５２がＶ字溝やＵ字溝であれば、開口部付近（凸部５１の上端部付近）でとってもよい。

【0040】

以上説明したように、本実施形態に係るフレキシブル基板１００は、曲げ部４を有する基板部１と、曲げ部４の少なくとも一方の面（第２面４ｂ）に設けられた曲げ抑制部５と、を備え、曲げ抑制部５は、曲げ部４が曲がる方向に間隔をあけて設けられた複数の凸部５１を有し、凸部５１の高さｈは、互いに隣接する凸部５１の間隔ｂよりも大きい。この構成によれば、曲げ抑制部５が設けられた曲げ部４の一方の面側を内側になるように曲率を大きくしていくと、曲げ抑制部５となる凸部５１同士が近接していく。ここで、凸部５１の高さｈは、互いに隣接する凸部５１の間隔ｂよりも大きいため、曲げ部４の曲率が一定以上になると、凸部５１同士が互いに接触する。このように凸部５１同士が接触すると、曲げ部４におけるそれ以上の曲げが物理的に規制される。このため、曲げ部４に外力が加わった場合であっても、断線や損傷を抑制できる。

【0041】

また、本実施形態において、曲げ抑制部５は、凸部５１の両側に凹部５２を有し、凹部５２の幅の合計は、凸部５１の高さｈと円周率との積よりも大きい。この構成によれば、曲げ部４を１８０°折り返し、厚肉部２（多層部）を折り重ねることができる。

【0042】

また、本実施形態において、曲げ抑制部５は、凸部５１を３つ以上有する。この構成によれば、基板部１を１８０°折り曲げることを前提として、曲げ部４に対し厚肉部２同士を閉じる方向に力が加わった場合であっても、凸部５１同士の接触のずれを抑制することができる。

【0043】

また、本実施形態において、曲げ抑制部５は、曲げ部４の一方の面（第２面４ｂ）及び他方の面（第１面４ａ）のそれぞれに設けられている。この構成によれば、曲げ部４が曲がる方向が予め決まっていない場合であっても、曲げ部４における断線や損傷を抑制できる。

【0044】

また、本実施形態において、基板部１は、絶縁層１１と導体層１２が交互に積層された多層基板であり、曲げ部４は、曲げ部４以外の部分よりも層数が少なくなった薄肉部３を有し、薄肉部３に、曲げ抑制部５が設けられている。この構成によれば、積層体１０の一部を除去することで曲げ抑制部５を形成することができる。

【0045】

また、本実施形態において、凸部５１は、図４等に示すように、曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、方形である。この構成によれば、計算・設計が容易になり、曲げ抑制部５の各種条件を設定し易くなる。

【0046】

また、本実施形態において、凸部５１が、図１２に示すように、曲がる方向と直交する幅方向から視た側面視で、台形である。この構成によれば、曲げ部４が曲げられた際に、凸部５１の側面同士が面で接触するため、凸部５１同士の接触のずれが生じ難くなる。

【0047】

このように、上述した本実施形態によれば、フレキシブル基板１００の曲げ部４における断線や損傷を抑制することができる。

【0048】

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

【符号の説明】

【0049】

１…基板部、２…厚肉部、３…薄肉部、４…曲げ部、４ａ…第１面（他方の面）、４ｂ…第２面（一方の面）、５…曲げ抑制部、１０…積層体、１１…絶縁層、１２…導体層、１３…スリット、２０…接着層、５１…凸部、５２…凹部、１００…フレキシブル基板、２００…アンテナボックス、ｂ…互いに隣接する凸部の間隔、Ｃ…カットライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】