JP2008182169A - 屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法及び屈曲装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱対策が施されたリジットプリント配線板の一定の硬さを有する屈曲部を正確に折り曲げる。
【解決手段】硬質の積層板１、２を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部を形成した屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法であって、屈曲部を挟んで両側に位置する積層板１、２のそれぞれの四隅に貫通孔を形成し、この貫通孔に挿通するボス６を表裏に備えるとともに、半田付けされた端子を逃がす中央部の大きな穴７を備えた枠体状のインシュレーションパネル５を一方の積層板１の貫通孔に表のボス６を挿通して取り付け、他方の積層板２を屈曲部から屈曲してインシュレーションパネル５に重ね合わせて貫通孔に裏のボス６を挿通して取り付けた。
【選択図】図２０

Description

本発明は、硬質のコア材の表面又は／及び裏面に耐熱性樹脂層を介して導体層を積層した積層板をエッチング処理して硬質の積層板の表面又は／及び裏面に回路を形成し、硬質のコア材表面の耐熱性樹脂層と導体層とを残すように、コア材中央部分を除去又は／及びコア材中央部分の裏面の耐熱性樹脂層及び導体層とともに当該部分のコア材も除去することによって、硬質の積層板を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部を形成した屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法及び屈曲装置に関する。

従来の屈曲式リジットプリント配線板としては、間隙を設けて一対のベース基材（リジット板）を配置し、ベース基材両面に導電層を形成し、上面の導電層間に亘って間隙をまたぐようにフレキシブル材を設け、間隙個所のフレキシブル材が屈曲部となり、フレキシブル材上に銅箔パターンを形成し、このパターンに電気部品を実装したものが知られている（特許文献１参照）。この従来例では、屈曲部を折り曲げて一対のベース基材同士を重ね、電気部品の高密度化を図っている。別の従来例としては、ベース基材（板体）の片面に屈曲可能な樹脂層が設けられ、ベース基材に樹脂層が露出するまで切欠を設け、切欠の位置でベース基材を折り曲げることができるようにしたものも知られている（特許文献２参照）。
実開昭５７−１９５８６２号公報（第１頁、図３） 特開昭６１−１３４２４６号公報（第６頁、第２図）

特許文献１に記載の屈曲部は、ベース基材に接着剤で接着したフレキシブル材の一部から成るものであり、フレキシブル材は樹脂シートで形成されるのが一般的である。また、特許文献２に記載の屈曲部となる樹脂層の樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂のいずれかであり、厚みが１０〜５００μｍのフィルム状のものである。また、これらの従来技術は、自動車の電源分配等を行うための電気接続箱に用いることを意図したものではなく、ここに使われる金属箔の厚さは、３５μｍあるいは１８μｍを好ましいとしている。このため、冶具を用いて屈曲部を折り曲げなくとも、屈曲部自体が柔軟であり、何度も折り曲げを繰り返すことができるものであった。

特に、電気接続箱に使っている基板の銅箔は、接続される電線の断面積（０．３〜５ｍｍ^２）に概略合わせることと、パターンの設計の成立性から回路幅を０．５〜３０ｍｍに設定する必要がある。この結果、厚さ２００〜４００μｍの銅箔が必要になる。２００〜４００μｍの銅箔を曲げる為に必要な力は、電子回路基板で使われる７０μｍ以下の銅箔と比べると桁違いに大きくなり、曲げ難いものであった。

また、折り曲げ冶具を用いて屈曲部を折り曲げる方法（本願出願人が先に出願したもの）は、冶具が横方向にズレたりすると（図３４、図３５参照）、図３６及び図３７に示すように、折り曲げ後もズレてしまい、ズレた状態のまま、ハウジングおよびベースに収納しようとすると、ハウジングに収まりきらず、収納できないといった問題や、端子のハウジングあるいはベースに空いた端子貫通穴と基板上の端子の位置が合わず収納できないといった問題が発生する（図３８参照）。特に表層に２００μｍ以上の厚い銅箔を貼り付けた積層板では、曲げた状態から正規の状態に直すには多大な力が必要になる上、屈曲部の導体に亀裂が入る可能性が高くなる。さらに、冶具が斜めにズレたりする（ねじれてしまう）と（図３９、図４０参照）、折り曲げ後も図４１に示すようにねじれてしまう。その結果、横方向にズレた場合と同様の問題が発生した。

そこで、本発明は、熱対策が施されたリジットプリント配線板の一定の硬さを有する屈曲部を正確に折り曲げることのできる方法と装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、硬質のコア材の表面又は／及び裏面に耐熱性樹脂層を介して導体層を積層した積層板をエッチング処理して硬質の積層板の表面又は／及び裏面に回路を形成し、硬質のコア材表面の耐熱性樹脂層と導体層とを残すようにコア材中央部分を除去又は／及びコア材中央部分の裏面の耐熱性樹脂層及び導体層とともに当該部分のコア材も除去することによって、硬質の積層板を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部を形成した屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法であって、屈曲部を挟んで両側に位置する積層板のそれぞれの四隅に貫通孔を形成し、この貫通孔に挿通するボスを表裏に備えるとともに、半田付けされた端子を逃がす中央部の大きな穴を備えた枠体状のインシュレーションパネルを一方の積層板の貫通孔に表のボスを挿通して取り付け、他方の積層板を屈曲部から屈曲してインシュレーションパネルに重ね合わせて貫通孔に裏のボスを挿通して取り付けたものである。

本発明に係る装置は、屈曲式リジットプリント配線基板の屈曲部を折り曲げるための屈曲装置であって、請求項１記載のインシュレーションパネルの屈曲部側の側面に回転軸を設け、一方の積層板をインシュレーションパネルに固着した状態で両方の積層板を下にして作業台の上に載置し、この作業台に前記インシュレーションパネルの回転軸を受け入れる軸受けが形成された折曲用冶具を取り付け、インシュレーションパネルを回転軸を回転中心として折曲用冶具の軸受け内で回転させて屈曲部を折り曲げるように構成したものである。

本発明に係る屈曲方法によれば、硬質のコア材の表面又は／及び裏面に耐熱性樹脂層を介して導体層を積層した積層板をエッチング処理して硬質の積層板の表面又は／及び裏面に回路を形成し、硬質のコア材表面の耐熱性樹脂層と導体層とを残すようにコア竿中央部分を除去又は／及びコア材中央部分の裏面の耐熱性樹脂層及び導体層とともに当該部分のコア材も除去することによって、硬質の積層板を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部を形成した屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法であって、屈曲部を挟んで両側に位置する積層板のそれぞれの四隅に貫通孔を形成し、この貫通孔に挿通するボスを表裏に備えるとともに、半田付けされた端子を逃がす中央部の大きな穴を備えた枠体状のインシュレーションパネルを一方の積層板の貫通孔に表のボスを挿通して取り付け、他方の積層板を屈曲部から屈曲してインシュレーションパネルに重ね合わせて貫通孔に裏のボスを挿通して取り付けることを特徴とする方法であるため、ボスと貫通孔とを合わせれば、屈曲部は正しい位置で折り曲げられ、折り曲げ後の屈曲式リジットプリント配線板をハウジングやベースに正確に収めることができる。

本発明に係る屈曲装置によれば、屈曲式リジットプリント配線基板の屈曲部を折り曲げるための屈曲装置であって、請求項１記載のインシュレーションパネルの屈曲部側の側面に回転軸を設け、一方の積層板をインシュレーションパネルに固着した状態で両方の積層板を下にして作業台の上に載置し、この作業台に前記インシュレーションパネルの回転軸を受け入れる軸受けが形成された折曲用冶具を取り付け、インシュレーションパネルを回転軸を回転中心として折曲用冶具の軸受け内で回転させて屈曲部を折り曲げるように構成したので、屈曲部を正確な位置で折り曲げるための装置としては簡単な構造となり、操作性にも優れる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照にして説明する。

図１は、一対の積層板１、２の表面及び裏面に回路を形成し、これら積層板１、２を屈曲部３で連結してある。そして、積層板１、２の四隅には貫通孔４をそれぞれ形成してある。一方の積層板１の貫通孔４にインシュレーションパネル５のボス６を挿通し、挿置されたボス６の端部を圧潰して（圧潰された頭部を符号６Ａで示す）インシュレーションパネル５に積層板１を固着してある。

図１に示す状態からインシュレーションパネル５を反転させて、作業台１０上に載置した状態を図２に示す。インシュレーションパネル５の中央部分には半田付けされた端子９を逃がす大きな穴７を形成し、全体が枠体状になっている。また、インシュレーションパネル５の屈曲部３側の側面に回転軸８を突出形成してある。前記作業台１０の側面に取付孔１１を形成してあり、後述する折曲用冶具２０を取り付けるようになっている（図１９、図２０参照）。

図３及び図４には、インシュレーションパネル５と作業台１０とをそれぞれ示し、インシュレーションパネル５は、中央部の穴７と、表裏のボス６と、回転軸８とを備え、回転軸８側の側面が丸みを帯び、この曲面部１２に沿って屈曲部３が折り曲げられる。また、作業台１０にも端子９を逃がすための大きな穴１３が形成され、全体として枠体状に形成されている。

図５ないし図７は、ボス６の端部をプッシャー１４で加熱・加圧して圧潰する工程を示す。インシュレーションパネル５やボス６は、熱可塑性樹脂材料で形成した場合、ボス６をプッシャー１４で加熱・加圧することで容易に圧潰することができ、図７に示すような頭部６Ａを形成し、積層板１、２をインシュレーションパネル５に固着することができる。

図８ないし図１５は、積層板１、２と屈曲部３の製造例を説明するためのものである。前記屈曲部３に相当する箇所を除去した硬質のコア材５０を使用し、当該間隙部分（硬質のコア材が除去された部分）５１に耐熱性樹脂材５２を埋設する。そして、間隙部分５１に耐熱性樹脂材５２が埋設された硬質のコア材５０の表面及び裏面に、耐熱性樹脂層５３を介して導体層５４を積層し、加熱プレスすることによって、硬質のベース基材５５の両面に導体層５４を貼り合わせた積層板１、２（図１１参照）を作成する。前記コア材５０は、ガラスエポキシ樹脂から形成され、層厚を０．４ｍｍとしたものを用いた。前記間隙部分５１に層厚０．４ｍｍのテフロン（登録商標）シートやシリコンゴム等の耐熱性樹脂材５２を埋設し、屈曲部に相当する箇所に耐熱性樹脂材５２が埋設された硬質のコア材５０を作成する。このような耐熱性樹脂材５２を間隙部分５１に埋設することによって、後工程において（導体層５４を貼り合わせて積層板１、２を作成する際）、加熱プレス時の圧力を均一化することができる。前記導体層５４は、層厚３５〜５０μｍの銅箔の層とし、耐熱性樹脂層５３としては、層厚０．１ｍｍのボンディングシート（図面で上の層）と、層厚０．１ｍｍのガラスエポキシ樹脂シート（プリプレグ状態のシート）（図面で下の層）とを併用した。コア材５０の両面ともガラスエポキシ樹脂シートで耐熱性樹脂層５３を形成することもできる。

加熱プレスすることによって、耐熱性樹脂層５３（ボンディングシートやガラスエポキシ樹脂シート（プリプレグ））が熱硬化し、硬質のコア材５０に前記耐熱性樹脂層５３が接着(一体化)し、層厚０．６ｍｍの硬質のベース基材５５が形成されるとともに、前記耐熱性樹脂層５３を介して銅層すなわち導体層５４が接着し、硬質のベース基材５５の両面に銅層５４を貼り合わせた積層板１、２を取得することができる。なおガラスエポキシ樹脂層からなる硬質のコア材５０にガラスエポキシ樹脂シート（プリプレグ）を積層して加熱プレスすると、硬質のコア材５０とガラスエポキシ樹脂シート（プリプレグ）とが一体化する。

間隙部分５１に耐熱性樹脂材５２を埋設した硬質コア材５０の両面に、前記耐熱性樹脂層５３を介して銅層すなわち導体層５４を積層し、加熱プレスすることによって、硬質のコア材５０に形成した間隙部分５１の形状を保持した状態で、且つ前記間隙部分５１において凹みを発生させることなく、硬質のベース基材５５の銅層５４を貼り合わせた積層板１、２を作成することができる。そしてこの実施例では、図１２以下に示すように、前記積層板１、２に回路５６やスルーホール５７（バイヤースルーホールや実装用スルーホール）を形成した後、当該積層板１、２の周縁部分を切断するとともに、間隙部分５１に埋設されている耐熱性樹脂材５２を除去することによって、屈曲部３が基板中央を横断するように配置された屈曲式リジットプリント配線板を取得した。なお周縁部分切断前に、間隙部分５１から耐熱性樹脂材５２を除去してもよい。この耐熱性樹脂材５２の除去によって、硬質のベース基材５５の一部に、層厚０．１ｍｍの耐熱性樹脂層５３（ボンディングシート）の一層のみからなる薄肉部が形成され、当該薄肉部においてリジットプリント配線板を屈曲させることができる（屈曲部３）。またこの実施例によるリジットプリント配線板では、一層の耐熱性樹脂層５３（ボンディングシート）のみからなる薄肉部の表面には、層厚３５μｍ〜５０μｍの銅層５４をエッチング処理してなる回路５６が形成されており、屈曲部３を挟んで左右に配置される硬質のベース基材５５の表面に形成された回路５６同士の接続が確保されている。

このように、間隙部分５１を挟んで配設され、この間隙部分５１に耐熱性樹脂材５２を埋設した硬質のコア材５０の表面及び裏面に耐熱性樹脂層５３を介して導体層５４を積層した積層板１、２をエッチング処理して硬質の積層板１、２の表面及び裏面に回路５６を形成し、硬質のコア材５０の間隙部分５１に埋設させた耐熱性樹脂材５２を、その裏面の耐熱性樹脂層５３及び導体層５４とともに除去することによって、硬質の積層板１、２を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部３を形成した屈曲式リジットプリント配線板を屈曲部３から屈曲させる。この屈曲されたものを図１６に示す。スルーホール５７には接続用の端子９が圧入され、圧入された端子９の先端部９Ａを半田付けしてある。また、回路５６の裏面は絶縁材５８で被覆されている。なお屈曲部３の表面に絶縁材５８を被覆した基板を前記屈曲部３にて屈曲させると、屈曲時にかかる応力によって、屈曲部３に被覆した絶縁材５８にひび割れ等が発生するおそれがある場合には、屈曲部３の表面には絶縁材５８を被覆しないようにする。

図１６に示すように屈曲部３で折り曲げられた配線板は、図１７及び図１８に示すように、ハウジング１００とベース１０１に収容されて、電気接続箱を構成する。ハウジング１００とベース１０１には、端子９を挿通させる挿通孔１００Ａと１０１Ａとが形成され、正確に屈曲部３から折り曲げられた配線板でないと、図３９に示すように挿通孔１００Ａと１０１Ａに挿通することができない。

図１９は、折曲用冶具２０を示し、作業台１０の取付孔１１に挿入される突起２１を備えるとともにインシュレーションパネル５の回転軸９が挿入されてこの回転を許容する軸受け２２を形成してある。図２０は、作業台１０にこの折曲用冶具２０を取付けた状態を示す。前記インシュレーションパネル５の表裏のボス６の軸心間の回転軌道の長さＬ１と、屈曲部３を挟んだ積層板１、２の各貫通孔４、４間の距離Ｌ２とを、Ｌ１≒Ｌ２とし、軸受け２２に案内されて回転軸８を回転させてインシュレーションパネル５を積層板２に重ね合わせるように回転させたときにボス６が積層板２の貫通孔４に正しく挿通されるようにした（図２１、図２２参照）。

図２３ないし図２５は、インシュレーションパネル５を作業台１０上で折曲用冶具２０を用いて回転させ、積層板２の貫通孔４にボス６を挿通させるまでの工程を示す。図２６は、折曲用冶具２０を作業台１０から取り外した状態を示す。その後、積層板２側のボス６も圧潰して、積層板２をインシュレーションパネル５に固着する。完成されたものを図２７に示す。このように屈曲部３から折り曲げられた屈曲式リジットプリント配線板は、図１７、図１８に示すように収容され、電気接続箱を構成する。

図２８は、作業台１０の中央に屈曲部３と同一幅に形成されたストッパ１０Ａを設けたものを示す。このストッパ１０Ａの個所に一対の積層板１、２を連結する屈曲部３が載るように積層板１、２を作業台１０にセットする。次いで、図２９に示すようにインシュレーションパネル５を積層板１上にセットする。このインシュレーションパネル５は、上述したものと同様のものである。

図３０は、作業台１０に折曲用冶具２０を、取付穴１１に突起２１を挿入して取付けた状態を示す。この折曲用冶具２０に円状の軸受け２２の替りに長孔２２Ａ（軸受けとなる）を形成してあり、インシュレーションパネル５の回転軸８を挿入してある。

図３１ないし図３３は、インシュレーションパネル５を作業台１０上で折曲用冶具２０を用いて回転させ、積層板２の貫通孔４にボス６を挿通させるまでの工程、すなわち屈曲部３を完全に屈曲させるまでの工程を示す。インシュレーションパネル５の積層板１に挿通されたボス６は、作業台１０にセットする前に、図５ないし図７に示すようにして頭部６Ａを形成しておく。このようなボス６を用いる替りに、インシュレーションパネル５に穴を設け、積層板１、２に貫通孔を設け、これらの孔にネジあるいはセルフタッピングネジを用いて位置決めを図ることもできる。一方の積層板１とインシュレーションパネル５とを位置決め固定してしまうことにより、ストッパ１０Ａと長孔２２Ａとの作用により、屈曲部３を容易かつ正確に屈曲でき、積層板２もインシュレーションパネル５に正確に位置決め固定される。

インシュレーションパネルに一方の積層板を固着した斜視図 図１のものを反転して作業台に載置した斜視図 インシュレーションパネルの斜視図 作業台の斜視図 ボスを圧潰する第１工程図 ボスの圧潰時の第２工程図 ボスの圧潰後の第３工程図 コア材に間隙部分を形成した図 間隙部分に耐熱性樹脂材を挿入した図 コア材の表裏に耐熱性樹脂層と導体層を積層する図 ベース基材の表裏に導体層を形成した図 ベース基材にスルーホールを形成した図 ベース基材に回路を形成した図 耐熱性樹脂材と裏面の耐熱性樹脂層を除去した図 屈曲部を形成した図 端子を半田付けした積層板を折り曲げた図 図１６のものをハウジングに収容する前の図 図１６のものをハウジングに収容して電気接続箱を構成した図 折曲用冶具の斜視図 作業台に折曲用冶具を取付けた斜視図 インシュレーションパネルの回転軌道を示す図 屈曲部に隣接する貫通孔間の距離を示す図 作業台での第１工程図 作業台での第２工程図 作業台での第３工程図 作業台での第４工程図 屈曲部折り曲げ後の製品の斜視図 作業台にストッパを取付けた斜視図 インシュレーションパネルに一方の積層板を固着した斜視図 図２９の作業台に折曲用冶具を取付けた斜視図 作業台でのセット状態の斜視図 作業台で屈曲部を半分屈曲した状態の斜視図 作業台で屈曲部を完全に屈曲した状態の斜視図 冶具を用いた折り曲げ時の正面図（冶具が横方向にズレた場合） 図３４の平面図 不正確に折り曲げた状態の正面図 図３６の平面図 図３６のものをハウジングへ収容しようとした図 冶具を用いた別の折り曲げ時の正面図（冶具が斜めにズレた場合） 図３９の平面図 折り曲げ後の平面図

符号の説明

１、２ 積層板
３ 屈曲部
４ 貫通孔
５ インシュレーションパネル
６ ボス
７ 穴
８ 回転軸
９ 端子
１０ 作業台
２０ 折曲用冶具
２２ 軸受け

Claims (3)

1. 硬質のコア材の表面又は／及び裏面に耐熱性樹脂層を介して導体層を積層した積層板をエッチング処理して硬質の積層板の表面又は／及び裏面に回路を形成し、硬質のコア材表面の耐熱性樹脂層と導体層とを残すようにコア材中央部分を除去又は／及びコア材表面の裏面の耐熱性樹脂層及び導体層とともに当該部分のコア材も除去することによって、硬質の積層板を部分的に薄層化せしめてなる屈曲部を形成した屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法であって、
   屈曲部を挟んで両側に位置する積層板のそれぞれの四隅に貫通孔を形成し、この貫通孔に挿通するボスを表裏に備えるとともに、半田付けされた端子を逃がす中央部の大きな穴を備えた枠体上のインシュレーションパネルを一方の積層板の貫通孔に表のボスを挿通して取り付け、
   他方の積層板を屈曲部から屈曲してインシュレーションパネルに重ね合わせて貫通孔に裏のボスを挿通して取り付けることを特徴とする屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法。
2. 前記インシュレーションパネルの表のボスを一方の積層板の貫通孔に挿通し、挿通されたボスの端部を圧潰してインシュレーションパネルに積層板を固着し、屈曲部折り曲げ後、他方の積層板の貫通孔に挿通された裏のボスを圧潰してインシュレーションパネルに積層板を固着することを特徴とする請求項１に記載の屈曲式リジットプリント配線板の屈曲方法。
3. 屈曲式リジットプリント配線基板の屈曲部を折り曲げるための屈曲装置であって、
   請求項１記載のインシュレーションパネルの屈曲部側の側面に回転軸を設け、
   一方の積層板をインシュレーションパネルに固着した状態で両方の積層板を下にして作業台の上に載置し、
   この作業台に前記インシュレーションパネルの回転軸を受け入れる軸受けが形成された折曲用冶具を取り付け、
   インシュレーションパネルを回転軸を回転中心として折曲用冶具の軸受け内で回転させて屈曲部を折り曲げるように構成したことを特徴とする屈曲式リジットプリント配線板の屈曲装置。

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