JP2004247569A

JP2004247569A - 電子部品の接続構造

Info

Publication number: JP2004247569A
Application number: JP2003036621A
Authority: JP
Inventors: Shoji Iwasaki; 庄司岩崎; Naoshi Mizuguchi; 直志水口; Hiroto Watanabe; 博人渡邉; Toshio Kasai; 敏夫笠井; Tadaaki Suda; 忠明須田; Hiroyuki Umadokoro; 洋征馬所; Nobuyuki Hori; 伸幸堀
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】電子部品を接続する配線基板に対する加工を簡略化する一方で、リード電極の接続の信頼性を高めることを可能にした電子部品の接続構造を提供する。
【解決手段】板厚方向に曲げ弾性を有するフレキシブル配線基板２１の折り曲げ部２１ｂが板厚方向に曲げられた状態でレーザダイオード１１の複数のリード電極３４〜３６間に内挿され、フレキシブル配線基板２１の弾性復帰力によって接続ランド２４〜２６がリード電極３４〜３６に当接される構成とする。リード電極が各接続ランドに半田付けした状態を安定に保持して接続の信頼性を高める。フレキシブル配線基板２１にはリード電極を挿通させるためのスルーホールを開口する必要がなく、補強板を設ける必要もなく、フレキシブル配線基板に対する加工を簡略化する。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザダイオード等のように本体部から複数本のリード電極を突出させている電子部品を配線基板に接続するための構造に関し、特に配線基板への加工作業及び接続作業の簡略化を図るとともに、接続強度を高めた接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード等の電子部品を各種電子機器に実装する場合に、当該電子部品のリード電極を配線基板に接続することが行われる。配線基板として板厚が厚く剛性の高い配線基板、例えばプリント配線基板を用いる場合には、配線基板にリード電極を挿通可能なスルーホールを開口しておき、このスルーホールにリード電極を挿通した後、半田等の導電性材料によってろう付けする構造がとられる。なお、以降においてプリント配線基板と称するときには、このような剛性の高い配線基板のことを意味する。近年、電子機器の軽量化、薄型化、小型化等の要求により、配線基板として可撓性のあるフレキシブル配線基板を使用するものが多く、このようなフレキシブル配線基板に対して電子部品を接続することが必要となる。この場合においても、従来のプリント配線基板と同様な接続構造がとられている。例えば、図９に一例を示すように、フレキシブル配線基板１１１にスルーホール１１２，１１３を開口する一方、電子部品、例えばレーザダイオード１０１の複数本のリード電極１０２，１０３をスルーホール１１２，１１３に挿通させ、フレキシブル配線基板１１１に設けられている接続ランド１１４，１１５にリード電極１０２，１０３を半田１１６によって半田付けすることが行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、電子部品のリード電極を変形加工することなくプリント配線基板に接続するために、プリント配線基板に接続されるフレキシブル配線基板の一部を湾曲させ、このフレキシブル配線基板に開口したスルーホールを利用して電子部品のリード電極を半田付けする技術が提案されている。また、特許文献２においても、同様にフレキシブル配線基板に開口したスルーホールにレーザビーム出射ユニットのリード電極を挿通し、半田等によって接合する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４０６０１号公報
【特許文献２】特開２０００−２５２５７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような特許文献１，２に記載の電子部品の接続技術では、図９に示した例のように、薄いフレキシブル配線基板１１１に開口されたスルーホール１１２，１１３の深さはリード電極１０２，１０３の長さ方向に対して短いため、リード電極１０２，１０３がフレキシブル配線基板１１１に対して倒れ易く、半田付けした箇所に応力が集中して半田付け部分が破損され易い。これを防ぐために、例えば同図に示すように、フレキシブル配線基板１１１のスルーホール１１２，１１３を含む領域に厚さ寸法を増大させるための補強部材１１７を設けてリード電極１０２，１０３の倒れを防止することが提案されている。しかしながら、このような補強部材１１７を設けるためにはフレキシブル配線基板１１１に対する加工が必要であり、加工作業が面倒なものとなる。また、このように補強部材を設けることにより、フレキシブル配線基板の本来の可撓性が損なわれてしまうこともある。また、電子部品に設けられている複数本のリード電極が近接されていて相互の間隔が狭い場合には、フレキシブル配線基板に開口するスルーホール及び当該スルーホールに形成されるランドの間隔も小さくなり、これらスルーホールやランドの加工が困難なものになるとともに、電子部品を接続したときに半田がランドからはみ出て隣接するリード電極が短絡するという問題が生じている。
【０００６】
本発明の目的は、フレキシブル配線基板に対する加工を簡略化する一方で、リード電極の接続の信頼性を高めることを可能にした電子部品の接続構造を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の接続構造は、所要の間隔をおいて本体部から突出される複数本のリード電極を備える電子部品と、リード電極を接続するための接続ランドを備える配線基板とで構成されており、配線基板は板厚方向に曲げ弾性を有する基板で形成されるとともに、その一部に板厚方向に折り曲げ可能な折り曲げ部が設けられ、当該折り曲げ部が折り曲げられた状態でリード電極間に内挿されたときに、自身の弾性復帰力によって接続ランドがリード電極に当接されるように構成されていることを特徴とする。具体的には、配線基板はフレキシブル絶縁基板に所要の導電パターンが形成されたフレキシブル配線基板であり、折り曲げ部は当該フレキシブル配線基板の一部において導電パターンが外側に向くように折り曲げ可能とされ、当該折り曲げ部がリード電極間に内挿され、導電パターンの一部で形成された接続ランドがリード電極に当接される構成とする。
【０００８】
本発明においては、接続ランドと、当該接続ランドに当接されるリード電極がろう材によってろう付けされる。また、折り曲げ部は細片状に形成され、折り曲げ部の両側辺には折り曲げ部の幅寸法を低減するための曲げ用窪みが形成されることが好ましい。さらに、本発明においては、リード電極は電子部品の本体部に対して三角配置された３本のリード電極として構成され、いずれか１本のリード電極と、他の２本のリード電極との間に形成された間隙内に配線基板の折り曲げ部が内挿される構成とされる。
【０００９】
本発明によれば、配線基板の弾力性による復元力によって接続ランドはリード電極に押圧状態で当接されるため、リード電極を各接続ランドにろう付けする作業を容易に行うことができるとともに、ろう付けした状態を安定に保持することができ、接続の信頼性を高めることが可能になる。また、配線基板にはリード電極を挿通させるためのスルーホールを開口する必要がなく、補強板を設ける必要もなく、配線基板に対する加工を簡略化することができる。特に、複数本のリード電極を配線基板の折り曲げ部で分離でき、ろう付けしたろう材が接続ランドから溢れでた場合でもリード電極間における短絡を防止して接続の信頼性を高めることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の接続構造をレーザダイオードの接続構造に適用したレーザ走査装置の斜視構成図である。このレーザ走査装置は、レーザ光源としてのレーザダイオード１１を備えており、このレーザダイオード１１から出射されたレーザ光ＬＢは六角形をした多面反射鏡であるポリゴンミラー２に投射され、このポリゴンミラー２が回転軸２ａの回りに水平方向に高速回転されることによってレーザ光ＬＢは主走査方向に偏向される。この偏向されたレーザ光ＬＢはｆθレンズ３によって偏向が調整され、等速状態で感光ドラム４の回転軸４ａと平行な方向に走査され、その感光面に対して主走査される。また、感光ドラム４が回転軸４ａの回りに回転されることで感光面に対して副走査方向の走査が行われる。また、偏向されたレーザ光ＬＢが感光ドラムに対して主走査される領域以外の偏向位置に反射ミラー５が配設されており、レーザ光ＬＢはこの反射ミラー５により反射され、受光素子としてのフォトダイオード１２で受光され、主走査方向の走査タイミング信号を得るようになっている。
【００１１】
前記レーザダイオード１１とフォトダイオード１２は同一の基板上に組み付けられて一つの光源ユニット１として構成されている。図２はこの光源ユニット１の外観斜視図である。前記光源ユニット１は回路基板１０に構築されており、この回路基板１０は所要の配線パターンが形成された水平方向に長い長方形の配線回路基板として構成され、レーザ走査装置のベース部材１６に設けられた支持片１６ａによって垂直状態に保持されている。そして、前記回路基板１０の一側領域において後述するフレキシブル配線基板２１によって前記レーザダイオード１１が電気接続され、他側領域には前記フォトダイオード１２が搭載されている。また、前記回路基板１０には信号処理回路２０が形成されており、前記レーザダイオード１１及びフォトダイオード１２に電気接続されている。
【００１２】
図３（ａ），（ｂ）に正面図と水平断面図を併せて示すように、前記レーザダイオード１１は、円筒状をしたレーザダイオードケーシング１３内にコリメートレンズ１４と共に内装されており、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光がコリメートレンズ１４で平行光束のレーザ光に整形された上で前記レーザダイオードケーシング１３の頂面に設けられた出射窓１３ａから出射されるようになっている。前記レーザダイオードケーシング１３は、レーザ走査装置の前記ベース部材１６に設けられている支持ブロック１７に固定支持されている。ここでは、支持ブロック１７の上面に設けられた半円筒状の凹部１７ａ上にレーザダイオードケーシング１３の外周面を当接させた状態で載置されるとともに、前記レーザダイオードケーシング１３の両側面に一体に設けられた一対のフランジ１３ｂにおいてネジ１８により前記支持ブロック１７に固定されている。
【００１３】
また、前記レーザダイオード１１は、図４に外観斜視図を示すように、カバーガラス３３で内部が封止された小型の円形容器３１内にレーザダイオードチップ３２を内装したほぼ円形の本体部３０と、この本体部３０の底面から突出された３本のリード電極３４，３５，３６とを備えており、図３（ｂ）に示したように、前記本体部３０を前記レーザダイオードケーシング１３の底板１３ｃの内面に接着するとともに、前記３本のリード電極３４，３５，３６をこの底板１３ｃに貫通した挿通穴１３ｄを通してレーザダイオードケーシング１３の外部に導出させている。なお、前記レーザダイオード１１の本体部３０内には図には示さないモニタ用フォトダイオードが一体的に内装されており、このモニタ用フォトダイオードは前記レーザダイオードチップ３２から出射されるレーザ光の一部を受光し、この受光により当該レーザ光の光強度を検出してレーザダイオードチップ３２の発光出力を制御するためのものであるが、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１４】
前記３本のリード電極３４，３５，３６は前記本体部３０の底面において三角配置されており、１本はレーザダイオードチップ３２への給電用リード電極３４、他の１本は図示を省略したモニタ用ダイオードへの給電用リード電極３５、さらに他の１本は両者の共通リード電極３６となっている。ここでは２本の給電用リード電極３４，３５は本体部３０の底面の１つの直径線上に配置され、共通リード電極３６は当該直径線と直交する直径線上に配置されている。そして、前記レーザダイオードケーシング１３の挿通穴１３ｄを貫通して突出されている前記レーザダイオードの３本のリード電極３４，３５，３６は前記回路基板１０に対してフレキシブル配線基板２１を介して電気接続されている。すなわち、フレキシブル配線基板２１は一端部において前記３本のリード電極３４，３５，３６がろう付けされ、他端部において前記回路基板１０にろう付け、あるいはコネクタを介して接続されている。
【００１５】
図４ないし図６は前記フレキシブル配線基板２１と３本のリード電極３４，３５，３６との接続構造を説明するための斜視図であり、図７（ａ），（ｂ）は当該接続構造をレーザダイオード１１の底面側からみた断面図と側面方向からみた断面図である。前記フレキシブル配線基板２１は少なくとも一端部が細長い形状に形成されており、可撓性かつ若干の弾力性のあるフレキシブル絶縁板２２の表面に銅箔等からなる導電パターン２３が形成されている。そして、図４に示すように、前記フレキシブル配線基板２１の一端部の両側辺には、当該一端部の幅寸法を小さくするために対称位置に曲げ用窪み２１ａが形成されており、この曲げ用窪み２１ａを利用することで当該フレキシブル配線基板２１の一端部を板厚方向にほぼ１８０度折り曲げることが可能な折り曲げ部２１ｂとして構成している。また、折り曲げ部２１ｂには前記導電パターン２３の一部として３本の配線パターン２３ａ，２３ｂ，２３ｃが延設されており、これらの配線パターンの各端部には前記曲げ用窪み２１ａを結ぶ仮想の折り曲げ線２１ｃを挟んで、先端側に２つの接続ランド２４，２５が、反対側に１つの接続ランド２６がそれぞれ形成されている。なお、これらの接続ランド２４，２５，２６の幅方向の間隔は前記レーザダイオード１１の１つの直径線に沿った３本のリード電極３４，３５，３６の間隔に等しい寸法に形成されている。
【００１６】
そして、前記フレキシブル配線基板２１は、図５に示すように、曲げ用窪み２１ａを利用し、これらを結ぶ仮想の折り曲げ線２１ｃに沿って折り曲げ部２１ｂをフレキシブル配線基板２１の表面側が外側になるように、すなわち導電パターンが形成されている側の面が外側になるように板厚方向にほぼ１８０度折り曲げる。この折り曲げにより接続ランド２４，２５と２６はそれぞれ背反された状態に位置されることになる。次いで、図６に示すように、この折り曲げた状態を保持したまま、折り曲げ部２１ｂをレーザダイオード１１の３つのリード電極の間、ここでは１本の共通リード電極３６と、２本の給電用リード電極３４，３５との間に挿入する。そして、折り曲げた状態の保持を開放すると、フレキシブル配線基板２１が有する弾力性によって折り曲げ部２１ｂには元に戻ろうとする復元力が作用し、フレキシブル配線基板２１の表面が各リード電極３４，３５，３６に押圧状態に当接される。このとき、各接続ランド２４，２５，２６は各リード電極３４，３５，３６に対応する間隔寸法で形成されているので、いずれか１つの接続ランドを対応するリード電極に合わせることにより、各接続ランド２４，２５，２６はそれぞれ対応するリード電極３４，３５，３６に当接されることになる。しかる上で、各リード電極３４，３５，３６をそれぞれ当接されている各接続ランド２４，２５，２６に半田２７で半田付けし、図７に示すようなレーザダイオード１１の接続構造が得られる。
【００１７】
このようにして各リード電極３４，３５，３６を各接続ランド２４，２５，２６に半田付けした状態では、フレキシブル配線基板２１の弾力性による折り曲げ部２１ｂでの復元力によって接続ランド２４，２５，２６はリード電極３４，３５，３６にそれぞれ押圧状態で当接されることになるため、各リード電極３４，３５，３６を各接続ランド２４，２５，２６に半田付けする作業を容易に行うことができるとともに、半田２７による接続状態を安定に保持することができ、接続の信頼性を高めることが可能になる。また、このようにすることで、フレキシブル配線基板２１には、図９に示したような各リード電極３４，３５，３６を挿通させるためのスルーホールを開口する必要がなく、かつまた補強板を設ける必要もなく、フレキシブル配線基板２１に対する加工を簡略化するとともに、フレキシブル配線基板２１の機械的な強度の低下を防止する上でも有利になる。さらに、２本の給電用リード電極３４，３５と、これに近接されている１本の共通リード電極３６は、これらの間に内挿されるフレキシブル配線基板２１によって隔離されるため、半田２７が各接続ランド２４，２５，２６から溢れ出るようなことがあった場合でも各リード電極間における電気的な短絡を防止することが可能になる。
【００１８】
因みに、以上のように構成されたレーザ走査装置では、図１を参照すると、回路基板１０からフレキシブル配線基板２１を介して給電されるレーザダイオードケーシング１３内のレーザダイオード１１は給電によってレーザ光を出射し、このレーザ光ＬＢはコリメータレンズ１４により平行光束とされた上で出射窓１３ａから出射され、ポリゴンミラー２に投射される。投射されたレーザ光ＬＢはポリゴンミラー２によって偏向され、ｆθレンズ３を透過して感光ドラム４の感光面に主走査され、同時に感光ドラム４の軸回り方向の回転により副走査されることになり、所望の画像が描画されることになる。また、ｆθレンズ３を透過したレーザ光は、感光ドラム４に走査される直前のタイミングにおいて反射ミラー５によって反射され、フォトダイオード１２で受光される。フォトダイオード１２ではレーザ光ＬＢを受光したときの受光信号を信号処理回路２０に出力し、この信号処理回路２０において受光タイミング信号を生成する。
【００１９】
なお、前記受光タイミング信号はレーザ走査装置に入力されるビデオ信号との同期をとるための同期信号として生成されるもので、この同期信号によって同期がとられたビデオ信号に基づいてレーザダイオード１１からのレーザ光ＬＢを感光ドラム４に主走査する際の走査タイミングを取っている。この受光タイミング信号のタイミング調整については、ここでは詳細な説明は省略するが、従来の技術を利用するのであれば、反射ミラー５の角度を調整することによってフォトダイオード１２でのレーザ光ＬＢの受光タイミングを変化させ、レーザダイオード１１からのレーザ光ＬＢを感光ドラム４に主走査する際の走査タイミングを取ることが可能である。あるいは、フォトダイオード１２を搭載している回路基板１０を水平方向に位置調整可能に構成しておき、この水平方向の位置調整によってフォトダイオード１２での受光タイミングを変化させるようにしてもよい。この場合、回路基板１０はフレキシブル配線基板２１を介してレーザダイオード１１に接続されているので、レーザダイオードケーシング１３を支持ブロック１７に固定的に支持していても回路基板１０を位置調整することは可能である。
【００２０】
ここで、前記実施形態では、３本のリード電極を備えるレーザダイオードに本発明の接続構造を適用した例を示したが、２本以上のリード電極を備えるダイオード、トランジスタ等の半導体装置、あるいは抵抗やコンデンサ等の受動部品等についても本発明を同様に適用することが可能である。例えば、図８はアノード、カソードの２本のリード電極４１，４２を有するダイオード４０の例であり、これら２本のリード電極４１，４２間にフレキシブル配線基板２１Ａの一端部を折り曲げて内挿し、当該フレキシブル配線基板２１Ａに設けた接続ランド２８，２９に半田付けを行なうようにしてもよい。あるいは、図示は省略するが、リード電極が４本以上の電子部品の場合には、リード電極間に生じる間隙を利用してフレキシブル配線基板の折り曲げ部分を内挿するようにすればよい。
【００２１】
また、１つのフレキシブル配線基板に複数の電子部品を接続する場合には、前記実施形態で示したような折り曲げ部を複数箇所に形成し、各折り曲げ部にそれぞれ前記実施形態と同様にして電子部品を接続するようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、板厚方向に曲げ弾性を有する配線基板に設けた折り曲げ部が板厚方向に曲げられた状態で電子部品の複数のリード電極間に内挿され、配線基板の弾性復帰力によって配線基板に設けた接続ランドがリード電極に当接される構成としているので、リード電極を各接続ランドにろう付けする作業を容易に行うことができるとともに、各接続ランドにろう付けした状態を安定に保持することができ、接続の信頼性を高めることが可能になる。また、配線基板にはリード電極を挿通させるためのスルーホールを開口する必要がなく、補強板を設ける必要もなく、配線基板に対する加工を簡略化することができる。特に、複数本のリード電極を配線基板の折り曲げ部で分離でき、ろう付けしたろう材が接続ランドから溢れでた場合でもリード電極間における短絡を防止して接続の信頼性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ走査装置の概略斜視構成図である。
【図２】光源ユニットの外観斜視図である。
【図３】光源ザニットをレーザ走査装置に組み付けた状態の要部の正面図と水平断面図である。
【図４】レーザダイオードとフレキシブル配線基板の接続構造の組み立て前の状態を示す斜視図である。
【図５】フレキシブル配線基板を折り曲げた状態を示す斜視図である。
【図６】フレキシブル配線基板をリード電極に半田付けした状態を示す斜視図である。
【図７】レーザダイオードとフレキシブル配線基板の接続構造の背面方向の断面図と側面断面図である。
【図８】本発明をダイオードに適用した実施形態の側面断面図である。
【図９】従来の接続構造の断面図である。
【符号の説明】
１光源ユニット
２ポリゴンミラー
３ｆθレンズ
４感光ドラム
５反射ミラー
１０回路基板
１１レーザダイオード
１２フォトダイオード
１３レーザダイオードケーシング
２０信号処理回路
２１，２１Ａフレキシブル配線基板
２１ａ曲げ用窪み
２１ｂ折り曲げ部
２１ｃ折り曲げ線
２２フレキシブル絶縁板
２３導電パターン
２４，２５，２６接続ランド
２７半田
３０レーザダイオードの本体部
３２レーザダイオードチップ
３４，３５，３６リード電極
ＬＢレーザ光

Claims

所要の間隔をおいて本体部から突出される複数本のリード電極を備える電子部品と、前記リード電極を接続するための接続ランドを備える配線基板とで構成され、前記配線基板は板厚方向に曲げ弾性を有する基板で形成されるとともに、その一部に板厚方向に折り曲げ可能な折り曲げ部が設けられ、当該折り曲げ部が折り曲げられた状態で前記リード電極間に内挿されたときに、自身の弾性復帰力によって前記接続ランドが前記リード電極に当接されるように構成されていることを特徴とする電子部品の接続構造。
前記配線基板はフレキシブル絶縁基板に所要の導電パターンが形成されたフレキシブル配線基板であり、前記折り曲げ部は前記フレキシブル配線基板の一部において前記導電パターンが外側に向くように折り曲げ可能とされ、当該折り曲げ部が前記リード電極間に内挿され、前記導電パターンの一部で形成された前記接続ランドが前記リード電極に当接されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の接続構造。
前記接続ランドと、当該接続ランドに当接されるリード電極がろう材によってろう付けされていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の接続構造。
前記折り曲げ部は細片状に形成され、前記折り曲げ部の両側辺には前記折り曲げ部の幅寸法を低減するための曲げ用窪みが形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品の接続構造。
前記リード電極は前記本体部に対して三角配置された３本のリード電極として構成され、いずれか１本のリード電極と、他の２本のリード電極との間に形成された間隙内に前記配線基板の折り曲げ部が内挿されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の接続構造。
前記電子部品はレーザダイオードであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品の接続構造。