JP2004534394A - 少なくとも１つの電子部品を備えた回路基板 - Google Patents

Abstract

回路基板（１）が開示されており、この回路基板とその上の部品との間には、機械的かつ電気的に大きな負荷にさらされ得る機械的かつ電気的な接続を備えており、少なくとも１つの内部導体路（３）と、回路基板（１）の第１の表面上に配置された第１の絶縁層（５）と、回路基板（１）の第２の表面上に配置された第２の絶縁層（７）と、接触導体路（３）がアクセスする第１の接触箇所（９、３１）と、回路基板（１）を貫通する孔（１５）を通して接触導体路（３）がアクセスする第２の接触箇所（１３）と、第１の表面上に配置された電子部品（１７）とを備えている。この部品（１７）は、はんだあるいは導電性接着剤によって第１の接触箇所（９、３１）に接続された第１の接触面（１９）と、はんだあるいは接着剤によって第２の接触箇所（１３）に接続された第２の接触面（２１）とを有する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電子部品を備えた回路基板、及び回路基板と部品との間を接続する方法に関する。この接続は、回路基板上の電子部品を機械的に固定し、かつ電気的に接続させる。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、特に測定計器は、通常少なくとも１つの回路基板を搭載しており、回路基板上には、電子部品が配置されている。これら部品は、回路基板上で機械的に固定され、かつ、回路基板上に広がる導体路あるいは導体線と、その中またはその上で、電気的に接続されていなければならない。
【０００３】
とりわけ測定計器の場合、例えば測定箇所で動作する機械からの連続的な振動のようにかなりの物理的負荷を経験し得るため、部品と回路基板との間の電気的接続及び機械的接続が大きい負荷を支える能力を有していることが、特に重要である。
【０００４】
今日、例えば、省スペースのために電子デバイス、特に測定計器の内部に包まれて取り付けられるフレキシブル回路基板がますます頻繁に用いられるようになってきている。剛性を有する回路基板であっても、回路基板と回路基板上に配置された部品との間の接続には、機械的な負荷がかかり得ると仮定することが重要である。当然にこれは、回路基板の非定形性によって接続に余分な負荷がかかるようなフレキシブル回路基板の場合であれば、なおさらである。回路基板を巻き上げている間及び巻き上げた後の両方において、信頼性のある物理的かつ電気的な、大きい負荷をかけることのできる接続が維持されねばならない。
【０００５】
欧州特許公開第１０６９８１０号公報は、少なくとも１つの電子部品が配置された回路基板について開示している。部品は、少なくとも２箇所で電気的に接触しており、第１の接点はボンディングにより導電性接着剤にて回路基板上で第１の端子に接続され、第２の接点ははんだにより回路基板上で第２の端子に接続されている。
【０００６】
はんだと接着剤は、回路基板の表面上に、平らで相互に間隔を取った接触面上に配置されている。このとき接触面を有する部品は、該部品の接触面が回路基板の接触面を覆うような面上に配置される。この処理により、非常に効率的に接続を作ることが可能とされる。しかし、とりわけこの種のはんだ接続は、剥離負荷（peel loading）に弱い。
【発明の開示】
【０００７】
大きい負荷をかけることのできる電気的かつ機械的接続が回路基板と電子部品との間に存在するような、少なくとも１つの電子部品を備えた回路基板を提供することが、本発明の目的である。
【０００８】
この目的のために、本発明における回路基板は、
内部に位置する少なくとも一つの導体路と、
回路基板の第１の表面上に配置された第１の絶縁層と、
回路基板の第２の表面上に配置された第２の絶縁層と、
導体路がアクセス可能な第１の接触箇所と、
導体路が回路基板を貫通した孔を通じてアクセス可能な第２の接触箇所と、
第１の表面上に配置された電子部品と
を備え、該電子部品が、
第１の接触箇所にはんだあるいは導電性接着剤によって接続された第１の接触面を有し、かつ、
第２の接触箇所にはんだあるいは接着剤によって接続された第２の接触面を有する
ことを特徴とする。
【０００９】
加えて、本発明における回路基板は、
相互に分離し、相互に平行で、内部に位置する２つの導体路と、
回路基板の第１の表面上に配置された第１の絶縁層と、
回路基板の第２の表面上に配置された第２の絶縁層と、
第１の表面に最近接の導体路がアクセス可能な第１の接触箇所と、
導体路が回路基板を貫通した孔を通じてアクセス可能な第２の接触箇所と、
第１の表面上に配置された電子部品と
を備え、該電子部品が、
第１の接触箇所にはんだあるいは導電性接着剤によって接続された第１の接触面を有し、かつ、
第２の接触箇所にはんだあるいは接着剤によって接続された第２の接触面を有する
ことを特徴とする。
【００１０】
更に発展させ、孔は２つの導体路の領域において金属被覆されていることとしてもよい。
第１の実施例においては、第１の接触箇所における導体路は、第１の絶縁層内で空洞を通してアクセス可能としてもよい。
【００１１】
第２の実施例においては、導体路は、回路基板を貫通する孔を通して第１の接触箇所とアクセス可能としてもよい。
ある実施形態においては、電子部品は、少なくとも一の埋め込み型の印加電極を有する圧電性素子であり、接触面は電極の一部であることとしてもよい。
【００１２】
最後に、ある実施形態においては、第１の接触面と第２の接触面とが電気的に一のユニットを形成することとしてもよい。
本発明は、部品と回路基板との間の機械的接続に作用する剥離負荷（peel loading）が、少なくとも一部、孔中において、接続物質に作用する引っ張り負荷（tensile loading）に変換される、という利点を有する。通常の接続物質、特にはんだは引っ張り負荷に対してはるかに大きい抵抗力を有するので、少なくともそのような接続が１つ存在することにより、接続の負荷の伝達能力を大いに高めている。
【００１３】
孔は、品質管理の機会をも提供する。部品が配置されていない側から単に観察することで、はんだあるいは接着剤のような接続物質が、十分に正しい位置に配置されているかどうかを確認することができる。
【００１４】
加えて、第１および２の接続箇所における余剰分により、更なる信頼性が得られる。
本発明の接続技術は、機械によりなされ得るという点で更に利点を備えている。正にこれは表面実装部品の回路基板への配置の際になされ、接続物質、すなわちはんだ及び／あるいは接着剤が、機械、例えばスクリーン印刷あるいはディスペンサーによって、付けられる。これにより、回路基板の機械による生産が実現される。将来、実際のはんだ付け工程及び接着剤を硬化させる工程は、１ステップで行われるようになり得る。はんだ接続及び接着剤接続の同時加工は、欧州特許公開第１０６９８１０号公報に開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明および他の利点については、３つの実施例を示した図面に基づいて、以下により詳細に説明する。なお、図中、同じ構成要素については同一の参照番号がふられている。
図１は、内部に配置された導体路３を備えた回路基板１を概略的に示す。回路基板１の第１の表面上には絶縁層５が配置され、他方、第２の絶縁層７が回路基板１の第２の表面上に配置されている。
【００１６】
回路基板１は、例えば銅の導体路３を備えたフレキシブル回路基板である。絶縁層５、７は、例えばポリイミドフィルムである。代わりに、回路基板１は、例えばエポキシ樹脂ベースの絶縁物質からなる、剛性を有する市販の回路基板であってもよい。
【００１７】
回路基板１は、導体路３が第１の絶縁層５内の空洞１１を通じてアクセス可能な第１の接触箇所９を有している。加えて、回路基板１は、導体路３が回路基板を貫通した孔１５を通じてアクセス可能な第２の接触箇所１３を有している。
【００１８】
回路基板１の第１の表面上には、電子部品１７が配置されている。部品１７は第１の接触面１９を有し、第１の接触面１９は、はんだあるいは導電性接着剤によって第１の接触箇所９に接続されている。この目的のため、ここでは少量のはんだあるいは接着剤である接続物質２０は、接触面１９上に配置されている。部品１７が取り付けられる際、接続物質２０が空洞１１の中に入り、空洞箇所に、導体路３の空洞１１によりさらされた部分と接触面１９との間に導電性を有する接続を形成する。はんだ付けあるいは接着剤によるボンディングにより、回路基板１と部品との間に機械的に強固な接続がつくられる。接続物質２０は空洞１１内に封入され、接続を形成する間漏れることはない。このような接続により、結果として、すぐれた電気的接続への信頼性が得られる。
【００１９】
加えて、部品１７は第２の接触面２１を有しており、第２の接触面２１は、はんだあるいは接着剤によるボンディングによって第２の接触箇所１３と接続されている。この場合もまた、ここでは少量のはんだあるいは接着剤である接続物質２３は、接触面２１上に配置されている。部品１７が取り付けられる際、接続物質２３は孔１５に入り込み、導体路３の孔１５によりさらされた部分と接触面２１との間に導電性を有する接続を形成する。余分な接続物質２３が、孔１５を通り抜けて存在している。はんだ付けあるいは接着剤によるボンディングにより、回路基板１と部品との間に機械的に強固な接続が作られる。接続物質２３が表面の多くに塗布されていることにより、この接続は非常に大きい負荷を支える能力を有する。
【００２０】
接続物質の選択は、ここでは様々な要因による。例えばはんだがよく付着しないニッケル−銅のような物質で接触面１９、２１が作られているとすれば、導電性接着剤が常に用いられる。一方、例えば両方の接続物質を付着させる銀のような物質で接触面１９、２１が作られているとすれば、接続物質は、温度抵抗およびその機械的強度に基づいて選択される。調査によれば、接続について高い信頼性を得るには、空洞１１には導電性接着剤が好ましく、高い機械的強度を得るには、孔１５にははんだが好ましい。
【００２１】
とりわけはんだ接続は、剥離負荷に弱い。しかし、第２の接続箇所１３に存在するように、実際に接続する場合、回路基板１に作用する剥離負荷は、その一部が孔１５内に位置するはんだにかかる引っ張り負荷となる。しかし、引っ張り負荷に対しては、はんだ接続がはるかにより抵抗力を有する。結果として、この接続技術により、非常に高い機械的強度が確保される。
【００２２】
加えて、この接続形態により、製造過程において品質管理が容易になる、という利点がある。すなわち、十分な量の接続物質が付着しているかどうかを判断するため、接続物質２３が孔１５からはみ出しているかどうか、あるいは少なくとも孔１５を通して第２の表面から見えるかどうかを確認することができる。
【００２３】
図２は、本発明にかかる回路基板２５における他の実施例を示す。以下の実施例においては多くが上記実施例と同様であるので、以下の議論においては、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２４】
回路基板２５は、両側に部品を備えることが可能である。回路基板２５は、相互に分離し相互に平行で、内部に配置された２つの導体路２７を備えている。２つの外側の絶縁層５、７に沿って、回路基板２５は２つの導体路２７の間に内部の絶縁層２８を更に備えている。
【００２５】
先の実施例の状況と同様に、回路基板２５は、第１の絶縁層５に最近接の導体路２７が第１の絶縁層５内の空洞１１を通してアクセスすることのできる場所に位置する、第１の接触箇所９を備えている。
【００２６】
先の実施例の状況と同様、回路基板２５は第２の接触箇所２３を有しており、第２の接触箇所２３においては、導体路２７は、回路基板２５を貫通した孔１５を通してアクセスすることができる。孔１５は、導体路２７の存在する箇所には金属被膜２９が施されており、この箇所を経由して、導体路が互いに導通している。
【００２７】
電子部品１７が第１の表面上に配置されており、第１の接触面１９がはんだあるいは導電性接着剤によって第１の接触箇所９で接続されている。第２の接触面２１ははんだあるいは接着剤によって第２の接触箇所１３で接続されている。金属被膜により、広い面が接触領域として適宜用いられるという利点がある。
【００２８】
図３は、他の実施例を示す。大略は図１に示す実施例と同様であるので、以下の議論においては異なる部分についてのみ詳細に説明する。
図３の実施例では、回路基板１は、導体路３が回路基板１を貫通した孔１５を通してアクセス可能とされる第１の接触箇所３１と、導体路３が同様に回路基板１を貫通した孔１５を通してアクセス可能とされる第２の接触箇所１３とを備えている。部品１７の、第１および第２の接触箇所３１、１３との接触面１９、２１における接続は、この場合もはんだあるいは接着剤によってなされる。孔１５を備えた２つの接触箇所３１、１３を備えることによって、特に、機械的負荷に対する大きな耐性を得、極めて大きな機械的負荷が予想されるときは、常に用いられるのが好ましい。
【００２９】
このように本発明によれば、実施例に基づいて説明したように、第１の接触面１９と接続された第１の接触箇所９、３１を経由し、かつ第２の接触面２１と接続された第２の接触箇所１３を経由することにより、また、少なくとも１つの接触箇所１３が回路基板１あるいは２５を貫通し、場合によっては導体路３あるいは２７に対するアクセスを可能とする孔１５を含むことにより、回路基板１は電気的にかつ機械的に部品１７と接続される。
【００３０】
図面が示す実施例においては、部品１７は圧電性素子であり、埋め込み型の印加電極を少なくとも１つ備えている。接触面１９、２１は、電極３３の一部である。かくして、第１および第２の接触面１９、２１は、電気的にひとつのユニットを形成する。結果、安全性を高めあるいは信頼性を高める冗長な部分が存在することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、内部に配置された導体路および基板上に配置された部品を備えた回路基板を概略的に示す。
【図２】図２は、回路基板の内部で、一の導体路が他の導体路に重なっている２つの導体路及び基板上に配置された部品を備えた回路基板を概略的に示す。
【図３】図３は、非常に大きな負荷伝達能力を備え、内部に導体路及び回路基板に接続された部品とを備える回路基板を概略的に示す。

Claims (7)

1. 回路基板（１）であって、
   内部に位置する少なくとも一つの導体路（３）と、
   前記回路基板（１）の第１の表面上に配置された第１の絶縁層（５）と、
   前記回路基板（１）の第２の表面上に配置された第２の絶縁層（７）と、
   前記導体路（３）がアクセス可能な第１の接触箇所（９、３１）と、
   前記導体路（３）が前記回路基板を貫通した孔（１５）を通じてアクセス可能な第２の接触箇所（１３）と、
   前記第１の表面上に配置された電子部品（１７）と
   を備え、該電子部品が、
   前記第１の接触箇所（９、３１）にはんだあるいは導電性接着剤によって接続された第１の接触面（１９）を有し、かつ、
   前記第２の接触箇所にはんだあるいは接着剤によって接続された第２の接触面（２１）を有する
   ことを特徴とする回路基板（１）。
2. 回路基板（２５）であって、
   相互に分離し、相互に平行で、内部に位置する２つの導体路（２７）と、
   前記回路基板（２５）の第１の表面上に配置された第１の絶縁層（５）と、
   前記回路基板（２５）の第２の表面上に配置された第２の絶縁層（７）と、
   前記第１の表面に最近接の前記導体路（２７）がアクセス可能な第１の接触箇所（９）と、
   前記導体路（２７）が前記回路基板（２５）を貫通した孔（１５）を通じてアクセス可能な第２の接触箇所（１３）と、
   前記第１の表面上に配置された電子部品（１７）と
   を備え、該電子部品が、
   前記第１の接触箇所（９）にはんだあるいは導電性接着剤によって接続された第１の接触面（１９）を有し、かつ、
   前記第２の接触箇所（１３）にはんだあるいは接着剤によって接続された第２の接触面（２１）を有する
   ことを特徴とする回路基板（２５）。
3. 前記孔（１５）が前記２つの導体路２７の領域において金属被膜されていることを特徴とする請求項２に記載の回路基板（２５）。
4. 前記導体路（３、２７）は、前記第１の絶縁層（５）内の空洞（１１）を通じて前記第１の接触箇所においてアクセス可能であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の回路基板（１、２５）。
5. 前記導体路（３）は、前記回路基板（１）を貫通した孔（１５）を通じて前記第１の接触箇所（３１）でアクセス可能であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の回路基板（１）。
6. 前記部品（１７）は、少なくとも一の埋め込み型の印加電極（３３）を有する圧電性素子であり、前記接触面（１９、２１）は前記電極（３３）の一部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路基板（１、２５）。
7. 前記第１の接触面と前記第２の接触面とが電気的に一のユニットを形成していることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回路基板（１、２５）。