JP2012098141A

JP2012098141A - フレキシブル配線板の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置

Info

Publication number: JP2012098141A
Application number: JP2010245919A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamaji; 達也山路
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性評価方法の提供を目的とする。
【解決手段】
フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させるフレキシブル配線板の曲げ性評価方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル配線板（FPC：Flexible Printed Circuit）の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置に関する。

フレキシブル配線板（FPC）は、樹脂層の片面又は両面に銅箔を積層した銅張積層板（CCL）の銅箔部分に回路を形成したものである。FPCは折り曲げることができるので、機器内の折り畳み部等に配置されて繰り返し曲げの力を受ける。
そこで、このようなFPCの曲げ性評価方法として、FPCの試験片を特定の曲げ半径Ｒの付いた一対のブロックに固定し、他端をブロックに沿って90度ずつ順逆方向に交互に繰返し曲げを行い、破断までの繰返し回数や最小曲げ半径を評価する方法（180度曲げ試験）と、片側90度の繰返し曲げを行い破断までの繰返し回数調べる方法（90度曲げ試験）がある。
装置を用いて自動で行うFPCの繰り返し曲げ試験として、IPC(アメリカプリント回路工業会)摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験が知られている。この試験は、試験片を一定の変位で繰り返し撓ませて、破断するまでの回数を評価する。
図４は、それぞれ１８０度曲げ（図４（ａ））、９０度曲げ（図４（ｂ））、屈曲試験（形振りの繰返し曲げ（図４（ｃ））の方法及び装置を示す図である。

ところで、例えばFPCに雄コネクタを取付け、この雄コネクタを基板の雌コネクタに差し込む場合、基板のスペースが狭いために雄コネクタをスムーズに雌コネクタに差し込めない場合がある。そのため、実際の組み付け作業では、例えば雌コネクタに水平方向に雄コネクタを挿入する際、雄コネクタを手で上下に繰り返し動かしながら雌コネクタに挿入することとなり、この際の上下の繰り返し曲げ（以下、適宜「コネクタの挿入作業時曲げ」という）によってFPCの回路が破断するという問題がある。
しかしながら従来の繰り返し曲げ方法では、このような上下の繰り返し曲げによるFPCの破断を再現することが難しく、精度のよい評価が行えなかった。つまり、コネクタの挿入作業時曲げは変位量が小さいので、変位量が大きい180度曲げ試験又は90度曲げ試験では正確な評価が出来ない。又、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する方法では、コネクタを手で挿入する状態（試料の端が緩く固定される）を再現しているとはいえない。通常、雄コネクタが雌コネクタに挿入された際、コンタクト性を高めるため、雌コネクタのうち雄コネクタに接する部分は板ばね状になっている。この状態は、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する状態とは大きく異なる。さらに、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かしながら挿入する状態は、負荷のかからない状態から一方向に変位を与える摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験では再現できているとは言えない。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置の提供を目的とする。

本発明者らは種々検討した結果、フレキシブル配線板の試験片の一端を保持しつつ、他端を振幅させて繰返し曲げを行う際、試験片の一端を緩く保持すると共に、他端を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態から両方向（たとえば上下方向）に変位を与えることで、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現できることを見出した。
上記の目的を達成するために、本発明のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法は、フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させる。

前記試験片の一端側を保持する際の締め付けトルクを、2〜6ｃＮ・ｍとすることが好ましい。
前記試験片の一端側を固定端とし、当該固定端と、前記試験片の他端側の保持部分との曲げ長が５ｍｍ以上であることが好ましい。
前記試験片に設けられた配線部の導通の有無により曲げ性の評価を行うことが好ましい。

本発明の繰返し曲げ試験装置は、ロードセルに接続したコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される１対の保持ブレードを有し、試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けて前記１対の保持ブレードで保持しつつ、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に前記ロードセルで両方向振幅させる。

本発明によれば、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性を評価することができる。

フレキシブル配線板の曲げ性評価方法に用いる繰返し曲げ試験装置の構成を示す図である。試験片の構造を示す断面図である。試験片を用いた曲げ性評価を行う方法を示す図である。従来の繰り返し測定方法（１８０度曲げ、９０度曲げ、形振りの繰返し曲げ）を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、フレキシブル配線板の曲げ性評価方法に用いる繰返し曲げ試験装置１００の構成を示す。
図１において、繰返し曲げ試験装置１００は、ロードセル１１を取り付けて上下方向に変位する引張り試験機１０と、フレキシブル配線板の試験片５０の一端５０ａ側を緩く保持するバイス（チャック）３１、３２と、試験片５０の他端５０ｂ側を厚み方向に隙間を開けつつ保持する保持具２０とを備えている。保持具２０は、より詳しくはコ字状の本体２３と、本体２３のコ字の開口部を横にした時にコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される１対の保持ブレード２１、２２と、本体２３の上方に取り付けられてロードセル１１を装着するロードセル装着部２５とを備えている。
又、バイス３１、３２は試験片５０の一端５０ａを上下から挟むように配置され、ネジ３３によってバイス３１、３２の間隔を調整可能になっている。なお、保持ブレード２１、２２の幅は試験片５０の幅以上になっている。

図２に示すように、試験片５０は、ＦＰＣ６０に試験用の補強板等を貼付した構造をなしている。ＦＰＣ６０は、銅箔６１の下面に接着剤（例えばエポキシ系熱硬化接着剤）６２を介してベースフィルム６３を積層してなり、銅箔６１の上面には雄コネクタの端子部に電気的に接続するためのＮｉ下地Ａｕめっき層６１ａが形成されている。
そして、ＦＰＣ６０のベースフィルム６３の右端部を除く下面には、粘着剤（例えばアクリル系熱硬化接着剤）５１を介してポリイミド等からなる第１補強板５２が接着されている。さらに、ポリイミド補強板５２の右端の下面には、粘着剤（両面テープ）５３を介してエポキシ樹脂等からなる第２補強板５４が接着されている。一方、ＦＰＣ６０の銅箔６１の右端部の上面には、接着剤（例えばエポキシ系熱硬化接着剤）５５を介してカバーフィルム５６が接着されている。なお、ＦＰＣ６０の右側が試験片５０の他端５０ｂ側に対応する。
ベースフィルム６３及びカバーフィルム５６としては、例えばポリイミドが用いられる。又、ＦＰＣ６０、粘着剤５１、及びポリイミド補強板５２の合計厚みｔは、たとえば０．３ｍｍ程度である。

次に、図３を参照し、試験片５０を用いた曲げ性評価方法について説明する。まず、試験片５０の一端５０ａ側をバイス（チャック）３１、３２で掴んで保持する。このとき、バイス３１、３２の締付け力が強くなり過ぎると、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かしながら挿入した時に、雌コネクタが雄コネクタを緩く締め付けている状態が再現できず、さらにＮｉ下地Ａｕめっき層６１ａが凹み、試験片５０の他端５０ｂ側を振幅させたときに当該凹部が割れの起点になってしまい、正確な評価ができなくなる。そこで、測定においてはバイス３１、３２の締付け力を適度に緩くすることで再現され、例えば、バイス３１、３２の締付け力（締め付けトルク）を、2〜6ｃＮ・ｍとすると好ましい。

一方、試験片５０の他端５０ｂ側においては、第２補強板５４より中央側で、かつカバーフィルム５６が形成されている位置（図２の位置Ｈ参照）で、保持ブレード２１、２２により他端５０ｂを上下から保持する。このとき、保持ブレード２１、２２と他端５０ｂ表面との間にそれぞれ隙間Ｇを設けるようにする。
保持ブレード２１に加えて保持ブレード２２を設けることで上下に繰返し曲げ（振幅）することができ、これにより、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かす動きを再現することができる。これに対して、通常の繰返し曲げ試験機では保持ブレード２１のみが設けられ、負荷の掛からない水平状態から下への振幅のみとなり、コネクタ挿入時の上下に繰り返し動かす動きは再現されない。
また、このように、隙間Ｇを設けることで、他端５０ｂ側を上下に繰返し曲げ（振幅）する際、他端５０ｂに張力がかかり難くなり、作業員の手で行われるコネクタの挿入作業時曲げを再現することができる。隙間Ｇは例えば０．５ｍｍ程度とすることができる。
なお、保持ブレード２１、２２の先端の厚みは薄くなっていてナイフエッジを形成し、試験片５０の幅方向に線接触するようになっている。
又、試験片５０の一端５０ａ側は雄コネクタが取り付けられる側であり、他端５０ｂ側はコネクタの挿入作業時に作業員が手で持つ部分に対応する。又、第２補強板５４は、繰返し曲げの際の振幅を増大させてコネクタの挿入作業時曲げをさらに再現するものであるが、省略してもよい。

なお、試験片５０の一端５０ａ側を固定端とし、当該固定端と、試験片５０の他端側５０ｂの保持部分（保持ブレード２１、２２の先端と試験片５０との接触部）との曲げ長Ｌが５ｍｍ以上であれば、他端５０ｂ側を上下に繰返し曲げすることができ、曲げ性の評価が行える。
又、本体２３への保持ブレード２１、２２の取付け位置を変更可能にすれば、異なる厚みや幅を有する試験片５０を試験することができる。さらに、保持ブレード２１、２２を交換可能としても、同様に異なる厚みや幅を有する試験片５０を試験することができる。

このようにして試験片５０をバイス３１、３２及び保持ブレード２１、２２に保持した後、引張り試験機１０に取り付けられたロードセル１１を上下方向に変位させることで、試験片５０の他端５０ｂ側を上下に繰返し曲げする。このとき、ロードセル１１に掛かる応力を一定にすると共に、ロードセル１１の上下方向の変位速度及び変位量を所定の値に制御するとよい。例えば、ロードセル１１の上下方向の変位速度を５ｍｍ／分程度とし、変位量（振幅）を２〜２．５ｍｍ程度とすることができ、この場合、１つの上又は下への変位が３０秒程度かかることになる。
又、試験片５０を構成するＦＰＣ６０の銅箔６１に所定の配線部（電気回路）を形成しておき、繰返し曲げ（振幅）試験中に該配線部の導通（電気抵抗）を測定すれば、試験片５０の断線（破断）をリアルタイムで検知することができ、このときの断線時のロードセル１１の変位量を見積もることで、曲げ性を定量的に評価することができる。なお、通常、２〜３回の振幅で試験片が破断することが多い。

１１ロードセル
２１、２２保持ブレード
５０試験片
５０ａ試験片の一端側
５０ｂ試験片の他端側
６０フレキシブル配線板（ＦＰＣ）
１００繰返し曲げ試験装置
ｔ試験片の厚み方向
Ｇ隙間

Claims

フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させるフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
前記試験片の一端側を保持する際の締め付けトルクを、2〜6ｃＮ・ｍとする請求項１に記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
前記試験片の一端側を固定端とし、当該固定端と、前記試験片の他端側の保持部分との曲げ長が５ｍｍ以上である請求項1又は２に記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
前記試験片に設けられた配線部の導通の有無により曲げ性の評価を行う請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
ロードセルに接続したコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される１対の保持ブレードを有し、試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けて前記１対の保持ブレードで保持しつつ、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に前記ロードセルで両方向振幅させる繰返し曲げ試験装置。