JP2005216915A - 実装構造体、実装構造体の製造方法、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

実装構造体、実装構造体の製造方法、電気光学装置および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】半田の頂部の高さの低い実装構造体およびその製造方法を得ること。
【解決手段】穴5hを設けた第1のランド5gが形成された第1の配線基板5と、一端部2mの先が除去されて空間となり、該端部2mには切り欠き部2pを設けた第2のランド2kが形成され、該切り欠き部2pと前記第1のランド5gの穴5hの一部とが重なるように前記第1の配線基板5上に重ねられた第2の配線基板2と、前記第1および第2のランド5g、2kに固着し、かつ、一部分9aが前記第1のランド5gの穴5h内に沈み込んで固まった半田9と、から成る。
【選択図】 図6

Description

本発明は、電気光学装置等の配線基板の半田接続構造(以下、「実装構造体」という。)、その製造方法、実装構造体を備えた電気光学装置および電気光学装置を搭載した電子機器に関するものである。
従来の実装構造体、例えば、携帯電話機に搭載される液晶表示装置の配線基板の半田接続構造は、第1のランドが形成された第1の配線基板と、一端部の先が除去されて空間となり、該端部には切り欠き部を設けた第2のランドが形成され、この第2のランドで第1のランドの一部を覆うように第1の配線基板上に重ねられた第2の配線基板と、第1および第2のランドに固着し山状に盛り上がった半田とから構成されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−151823号公報(第4〜5頁、図7、8、9)
上記特許文献1に記載された実装構造体は、溶融した半田の表面張力により、半田が半球状に盛り上がって固化するので、第2の配線基板の表面から半田の頂部までの高さは、通常1mm以上の高さとなる。液晶表示装置等の電気光学装置は、電子機器に搭載されるとき、電磁シールドの必要性から金属ケースに収められて搭載されるが、近年、電子機器の薄型化が要求され、それに伴い、第2の配線基板の表面と金属ケースとの間の隙間を1mm程度に抑えなければならなくなってきている。
従来の実装構造体では、第2の配線基板の表面から半田の頂部までの高さが1mm以上の高さとなってしまうので、第2の配線基板の表面と金属ケースとの間の隙間を1mm程度にすると、半田の頂部が金属ケースに接触して短絡してしまうという問題点がある。
また、短絡を避けるために半田の頂部に絶縁テープ等を貼る方法も考えられるが、この場合は、絶縁テープの厚さ分だけ半田の頂部の高さがさらに高くなり、金属ケースに押されて配線基板の反対側の反射板や導光板等を変形させ、光学性能に悪影響を与えてしまうという別の問題が発生する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半田の頂部の高さの低い実装構造体、その製造方法、実装構造体を備えた電気光学装置および電気光学装置を搭載した電子機器を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の実装構造体は、穴を設けた第1のランドが形成された第1の配線基板と、一端部の先が除去されて空間となり、該端部には切り欠き部を設けた第2のランドが形成され、該切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とが重なるように前記第1の配線基板上に重ねられた第2の配線基板と、前記第1および第2のランドに固着し、かつ、一部分が前記第1のランドの穴内に沈み込んで固まった半田と、から成ることを特徴とする。
これにより、第1のランドと第2のランドとを接続するための半田の一部が第1の配線基板に設けられた穴に沈み込んで固まるので、その体積分だけ半田の頂部の高さが低くなる。その結果、頂部が金属ケースと接触して短絡するようなことがなくなる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第2のランドの切り欠き部は前記第1のランドの穴の一部と同一形状であり、該切り欠き部を該穴の一部と一致させて前記第1、第2の配線基板が重ねられていることを特徴とする。これにより、半田の一部が第1のランドの穴に沈み込むのを第2のランドが邪魔することがなく、確実に穴の全域に半田が沈み込む。その結果、半田の頂部の高さを確実に低くすることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1のランドの穴は長穴であり、前記第2のランドの切り欠き部は半長穴状であることを特徴とする。これにより、半田の沈み込み容積を確保した上で、幅の狭いランドを形成することができる。その結果、ランド部分が幅広となって配線基板の他の配線スペースの邪魔になることがない。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1および第2の配線基板には、前記第2のランドの切り欠き部を前記第1のランドの穴の一部と一致させるための位置合わせ孔が設けられていることを特徴とする。これにより、2つの位置合わせ孔に棒状の治具を通すことにより、簡単に切り欠き部と穴の一部を一致させることができ、半田の一部が第1のランドの穴に沈み込むのを第2のランドが邪魔することがなく、穴の全域に半田が沈み込む。その結果、半田の頂部の高さを確実に低くすることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第1および第2の配線基板は、フレキシブル配線基板であることを特徴とする。これにより、配線基板自体を薄くすることができる。その結果、半田の頂部から第1の基板の裏面までの実装構造体全体の厚さが薄くなるので、半田の頂部が金属ケースと接触して短絡するようなことを確実に防止できる。
また、本発明の実装構造体の製造方法は、穴を設けた第1のランドが形成された第1の配線基板を準備する第1のステップと、一端部の先が除去されて空間となり、該端部には切り欠き部を設けた第2のランドが形成された第2の配線基板を、該切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とが重なるように前記第1の配線基板上に重ねる第2のステップと、半田を溶融させて前記第1および第2のランドに溶着させ、かつ、その一部分を前記穴内に沈み込ませてから固化させる第3のステップと、を含むことを特徴とする。
これにより、第1のランドと第2のランドとを接続するための半田の一部を第1の配線基板に設けられた穴に沈み込ませてから固化させるので、その沈み込ませた半田の体積分だけ半田の頂部の高さを低くすることができる。その結果、半田の頂部が金属ケースと接触して短絡することのない実装構造体が得られる。
また、本発明の実装構造体の製造方法の好ましい態様によれば、前記第2のランドの切り欠き部は前記第1のランドの穴の一部と同一形状であり、前記第2のステップは、該切り欠き部を該穴の一部と一致させて前記第1、第2の配線基板を重ねるステップであることを特徴とする。これにより、第3のステップにおいて、半田の一部が第1のランドの穴に沈み込むのを第2のランドが邪魔することがなく、穴の全域に半田が沈み込む。その結果、半田の頂部の高さを確実に低くした実装構造体が得られる。
また、本発明の実装構造体の製造方法の好ましい態様によれば、前記第2のステップは、前記位置合せ孔に棒状の治具を通すことにより、前記第2のランドの切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とを一致させるステップであることを特徴とする。これにより、容易に切り欠き部と穴の一部を一致させることができ、半田の一部が第1のランドの穴に沈み込むのを第2のランドが邪魔することがなく、穴の全域に半田が沈み込む。その結果、半田の頂部の高さを確実に低くした実装構造体が得られる。
また、本発明の実装構造体の製造方法の好ましい態様によれば、前記第3のステップは、前記溶融半田が前記穴から流れ落ちないように、前記第1の配線基板の裏側に半田非固着性の台を当てるステップを含むことを特徴とする。これにより、溶融半田の一部を穴に沈み込ませる際に穴から溶融半田が流れ落ちるのを確実に防止することができる。その結果、周囲を損傷させたり汚したりすることがない。
また、本発明の好ましい態様によれば、本発明の実装構造体を電気光学装置に実装したので、実装構造体が金属ケースと接触して短絡するようなことのない薄型の電気光学装置を簡便に実現することができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、本発明の電気光学装置を電子機器に搭載したので、電気光学装置が金属ケースと接触して短絡するようなことのない薄型の電子機器を簡便に実現することができる。
以下に、本発明に係る実装構造体、その製造方法、実装構造体を備えた電気光学装置の一例としての液晶表示装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、EL(Electro Luminescence)装置、プラズマディスプレイ、電子放出素子(Field Emission Display及びSurface-Conduction Electron-Emitter Display)等の電気光学装置にも適用できる。
図1は、本発明に係る実装構造体の一実施例およびそれを実装した液晶表示装置を実装構造体側(底部側)から見た平面図、図2は液晶表示装置の横断面図、図3は図1のA−A線に沿う拡大断面図、図4は第1のフレキシブル配線基板の平面図、図5−1は図1のB部拡大図、図5−2は図5−1に示す部分のうち第2のフレキシブル配線基板のみを示す図、図5−3は図5−1に示す部分のうち第1のフレキシブル配線基板のみを示す図、図6は図5−1のC−C線に沿う拡大断面図であり、構造を解りやすくするためにフレキシブル配線基板の厚さ寸法をさらに拡大してある。
液晶表示パネル1は、矩形の透明ガラスに電極が形成された第1の基板1aと、第1の基板1aよりも長く、第1の基板1aの辺部から張り出した張り出し部1bを有し、第1の基板1aの電極と交差する方向の電極が形成された第2の基板1cとを所定の間隙をあけてシール材によって貼り合わせた構造のものである。2枚の基板間には液晶が封入されていて、電極により電界を与えて文字や画像を表示する。第1の基板1aの外側表面には偏光板1dが貼られ、第2の基板1cの外側表面には偏光板1eが貼られている。第2の基板1cの張り出し部1bの裏面1fには、外部との接続端子1gが形成され、この接続端子に第2のフレキシブル配線基板2が接続される。
保持部材3は、樹脂製で図1および図2に示すように矩形の額縁状に形成されていて、液晶表示パネル1の外周を囲む縁部3aと、縁部3aの内周に設けられて液晶表示パネル1の周縁部が遮光両面粘着テープ(図示せず)により接着されて保持される段部3bを有している。保持部材3の底部には、液晶表示パネル1を照明する照明装置の一部である反射板4aおよび導光板4bが積層されて取り付けられ、導光板4bと液晶表示パネル1の間には、光拡散シート4cおよび2枚のプリズムシート4dが挿入されている(図3参照)。
導光板4bの光入射端4e側の保持部材3には、図3の面に垂直方向(図1の上下方向)に延在する発光素子取付台3cと、フレキシブル配線基板の折返しガイド3dが形成され、発光素子取付台3cと折返しガイド3dとの間には、スリット3eが形成されている。
実装構造体の構成要素である第1のフレキシブル配線基板5は、図3、図4、図5−3および図6に示すように、ポリイミド製のベースフィルム5aと、ベースフィルム5a上に形成された銅箔の配線5bと、その上を接着層(図示せず)を介して被覆するポリイミド製のカバーフィルム5cとで構成され、3層積層された基板厚さは100〜120μmとなっている。第1のフレキシブル配線基板5を平面形状でみると、発光素子としての4個のLED4fが一列に並んで実装される細長いLED実装部5dと、折返し部5eと、長さ9mm、幅6mmの矩形のランド部5fとから成っている。
LED実装部5dに実装されたLED4fのカソードとアノードとにそれぞれ接続されている2つの第1のランド5gは、ランド部5fの長さ3mm、幅2mmの矩形領域のカバーフィルム5cを除去し、銅箔5bを露出させることにより形成されている。さらに、第1のランド5gの中央部には、銅箔5bおよびベースフィルム5aを貫通する長さ1.5mm、幅0.5mmの長穴5hが設けられている。また、ランド部5fの端部寄りには、カバーフィルム5cおよびベースフィルム5aを貫通する径1φの位置合わせ孔5jが設けられている。
上記のように形成され、LED4fが実装された第1のフレキシブル基板5は、導光板4bの光入射端4eに沿って4個のLED4fが並ぶようにして発光素子取付台3cに取り付けられ、そのランド部5fおよび折返し部5eは、発光素子取付台3cと折返しガイド3dとの間に設けられたスリット3eを通して保持部材3の外へ導出される。
実装構造体のもう一つの構成要素である第2のフレキシブル配線基板2は、図1、図3、図5−2および図6に示すように、ポリイミド製のベースフィルム2aと、ベースフィルム2a上に形成された銅箔の配線2bと、その上を接着層(図示せず)を介して被覆するポリイミド製のカバーフィルム2cとで構成され、平面形状でみると、液晶表示パネル1とほぼ同じ大きさの矩形に形成され、液晶表示パネル駆動回路2d、2eが設けられた回路部2fと、外部との接続端子2gが設けられた端子部2hと、液晶表示パネル1と接続する幅の狭いパネル接続部2jとから成っている。パネル接続部2jの先端部には、接続端子2rが形成されている。
回路部2fとパネル接続部2jの境目付近には、図5−2および図6に示すように、それぞれ第1のランド5gに半田付けされる2つの第2のランド2kが形成されている。第2のランド2kは、第1のランド5gの長さ方向の寸法を半分にした形状であり、長さ1.5mm、幅2mmの矩形領域のカバーフィルム2cおよびベースフィルム2aを除去し銅箔2bを表裏とも露出させることにより形成されている。
第2のランド2kの端部2mの先は、ベースフィルム2a、銅配線2bおよびカバーフィルム2cの全てが除去され、2つのランド2k分の面積に相当する大きさの矩形の基板貫通穴2n(空間)となっている。また、第2のランド2kの端部2mの幅方向中央部には、第1のランド5gの長穴5hの半分の大きさの切り欠き部2pが形成されている。さらに、図5−2に示すように、第2のランド2kの左方には、径1φの位置合わせ孔2qが設けられている。第2のランド2kは電源側に接続されている。
上記のように形成された第2のフレキシブル基板2は、その接続端子2rで液晶表示パネル1の接続端子1gと接続されている。
次に、図5−1〜図7−2を参照して、本発明の実装構造体の製造方法の一実施例としての第1のフレキシブル配線基板と第2のフレキシブル配線基板の半田付け方法、および実装構造体の一実施例としての半田付け構造について説明する。図7−1は、保持部材に取り付けられた第1のフレキシブル配線基板と液晶表示パネルに接続された第2のフレキシブル配線基板を重ねた状態で作業台に置いた状態を示す平面図、図7−2は、その側面図である。
まず、保持部材3のスリット3eから導出された第1のフレキシブル配線基板5の第1のランド5gが形成されたランド部5fを保持部材3とともに作業台6上に載置して半田付けの準備をする。このとき、作業台6のランド部5fが当たる場所は、カーボン等の半田非固着性の材質の台6aとしておく。
次に、液晶表示パネル1に接続され、第2のランド2kが形成された第2のフレキシブル配線基板2を、第2のランド2kで第1のランド5gの一部(例えば、半分)を覆うようにして第1のフレキシブル配線基板5上に重ねて、作業台6上に載置する。
このとき、棒状の治具7を、第2のフレキシブル配線基板2の位置合わせ孔2qおよび第1のフレキシブル配線基板5の位置合わせ孔5jに通すようにすれば、第1のランド5gの長穴5hの半分と第2のランド2kの切り欠き部2pとを一致させて第1、第2のフレキシブル配線基板5、2を重ねることが容易になる。
上記のように第1、第2のフレキシブル配線基板5、2を重ねた状態で、半田鏝8を用いて半田9を溶融させ、第2のランド2k上から第1のランド5g上に亘って溶着させる。そして、半田鏝8で導いて、溶融した半田の一部分9aを第1のランド5gの長穴5hに沈み込ませる。第1のランド5gの裏側には、半田非固着性の材質の台6aが当たっているので、長穴5hから半田9が流れ落ちることはない。その結果、周囲を損傷させたり汚したりすることはない。
このとき、第2のランド2kには、切り欠き部2pが形成されていて、この切り欠き部2pの位置を長穴5hの位置と一致させているので、溶融半田9は、第2のランド2kに邪魔されることなく、スムーズに切り欠き部2pを通って長穴5hの全域に沈み込む。
この状態で、半田鏝8を半田9から離すと、一部分9aが長穴5hに沈み込んだ状態で半田9が固化し、沈み込んだ体積分だけ半田9の頂部9bのカバーフィルム2c表面からの高さHは低くなり、H<1mmとすることができる。
以上のようにして半田付けされて製造された第1、第2のフレキシブル配線基板5、2および半田9から成る実装構造体10は、図7−1、7−2に示す保持部材3の前方へ延びた状態から、保持部材3の折返しガイド3dで折返されて反射板4aに重ねられ、第2のフレキシブル配線基板2の端部の両側に設けられたピン孔2sに、保持部材3の後端の両側に設けられたピン3fが挿しこまれて位置決めされる。この状態で実装構造体10を実装した液晶表示装置11は完成し、実装構造体10は、図2に示すように、反射板4aと金属ケース面を示す一点鎖線10aの間のスペースに収納されるかたちとなり、半田9の頂部9bの高さが低いので、頂部9bが金属ケース面10aに接触して短絡することはない。
図8に示すように、第2のフレキシブル配線基板2の銅箔の配線2bがベースフィルム2aを挟んで2重構造になっている場合は、上下2つの配線2bの第2のランド2kおよび切り欠き部2pの形状を上記で説明した形状と同じにすればよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態を説明したが、本発明はこの形態に限定されず、例えば、実装構造体全体の厚さを薄くして短絡を防止するために、配線基板5、2は、フレキシブル配線基板を採用することが好ましいが、必ずしもフレキシブル配線基板である必要はなく、折返し部を除きリジッドな配線基板であってもよい。
また、長穴5hと切り欠き部2pの重ね位置は、目視でも合わせられるので、位置合わせ孔2q、5jは無くてもよい。
また、穴5hおよび切り欠き部2pを、第2のフレキシブル配線基板2の幅方向(図1の上下方向)に幅の狭い長孔および半長孔状に形成しているのは、穴5hおよび切り欠き部2pの幅を狭くすることによって第1、第2のランド5g、2kの幅を狭くし、図1に示すように、第2のフレキシブル配線基板2に形成される液晶表示パネル1への多数の配線2tのための配線スペースを確保するためであるが、第2のフレキシブル配線基板2の配線スペースに余裕があれば、穴5hおよび切り欠き部2pは長穴および半長穴状である必要はなく、円形穴および半円形状であってもよい。
また、穴5hおよび切り欠き部2pの形状は重なり合って一致する同一形状である必要はなく、異なる形状、大きさであってもよい。また、半田9は、図6に示されるように、ベースフィルム2aおよびカバーフィルム5cの厚さによる隙間を通って穴5hに沈み込むこともできるので、第2のランド2kの切り欠き部2pも必ずしも必要ではない。さらに、半田非固着性の材質の台6aが当たっていなくても、振動でも加えないかぎり、通常は半田の表面張力により、穴5hから半田9が流れ落ちることはないので、必ずしも台を当てる必要はない。この場合、第1、第2のフレキシブル配線基板5、2を、保持部材3の折返しガイド3dで折返して反射板4aに重ねた状態にしてから半田付け作業を行ってもよい。半田付け作業は、手作業でもロボット作業でもよい。
図9−1、9−2、9−3は、それぞれ、本発明に係る電気光学装置を搭載する電子機器の例である。図9−1は、携帯電話の例を示す斜視図である。図中1000は携帯電話本体を示し、本発明を適用した電気光学装置1001を搭載している。
図9−2は、腕時計型電子機器の例を示す斜視図である。1100は時計本体を示し、本発明を適用した電気光学装置1101を搭載している。
また、図9−3は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置の例を示す斜視図である。図中1200は情報処理装置を示し、1202はキーボード等の入力部、1204は情報処理装置本体、1206は本発明を適用した電気光学装置である。
以上に説明したように、これらの電子機器に本発明に係る電気光学装置を使用すれば、電気光学装置の実装構造体が金属ケースと接触してショートするようなことのない、信頼性の高い高品質な電子機器を簡便に実現することができる。なお、電子機器は、電気光学装置を搭載可能であれば、これらに限らない。
以上のように、本発明に係る電気光学装置は、電気光学装置を搭載する電子機器に有用であり、特に、電気光学装置を金属ケースで覆って使用する電子機器に適している。
本発明に係る実装構造体および液晶表示装置の底部側から見た平面図。 液晶表示装置の横断面図。 図1のA−A線に沿う拡大断面図。 第1のフレキシブル配線基板の平面図。 図1のB部拡大図。 図5−1の第2のフレキシブル配線基板のみを示す図。 図5−1の第1のフレキシブル配線基板のみを示す図。 図5−1のC−C線に沿う拡大断面図。 実装構造体の製造工程を示す平面図。 実装構造体の製造工程を示す側面図。 第2のフレキシブル配線基板の変形例を示す拡大断面図。 本発明に係る電気光学装置を搭載する携帯電話の斜視図。 本発明に係る電気光学装置を搭載する腕時計型電子機器の斜視図。 本発明に係る電気光学装置を搭載する携帯型情報処理装置の斜視図。
符号の説明
1 液晶表示パネル、2 第2のフレキシブル配線基板、2k 第2のランド、2p 切り欠き部、2q、5j 位置合わせ孔、3 保持部材、4a 反射板、4b 導光板、 4c 光拡散シート、4d プリズムシート、4f LED、5 第1のフレキシブル基板、5g 第1のランド、5h 長穴、6 作業台、7 棒状の治具、8 半田鏝、9 半田、10 実装構造体、11 液晶表示装置、1000 携帯電話本体、1100 時計本体、1200 情報処理装置、1001,1101,1206 電気光学装置

Claims (11)

  1. 穴を設けた第1のランドが形成された第1の配線基板と、
    一端部の先が除去されて空間となり、該端部には切り欠き部を設けた第2のランドが形成され、該切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とが重なるように前記第1の配線基板上に重ねられた第2の配線基板と、
    前記第1および第2のランドに固着し、かつ、一部分が前記第1のランドの穴内に沈み込んで固まった半田と、
    から成る実装構造体。
  2. 前記第2のランドの切り欠き部は前記第1のランドの穴の一部と同一形状であり、該切り欠き部を該穴の一部と一致させて前記第1、第2の配線基板が重ねられていることを特徴とする請求項1に記載の実装構造体。
  3. 前記第1のランドの穴は長穴であり、前記第2のランドの切り欠き部は半長穴状であることを特徴とする請求項2に記載の実装構造体。
  4. 前記第1および第2の配線基板には、前記第2のランドの切り欠き部を前記第1のランドの穴の一部と一致させるための位置合わせ孔が設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の実装構造体。
  5. 前記第1および第2の配線基板は、フレキシブル配線基板であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の実装構造体。
  6. 穴を設けた第1のランドが形成された第1の配線基板を準備する第1のステップと、
    一端部の先が除去されて空間となり、該端部には切り欠き部を設けた第2のランドが形成された第2の配線基板を、該切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とが重なるように前記第1の配線基板上に重ねる第2のステップと、
    半田を溶融させて前記第1および第2のランドに溶着させ、かつ、その一部分を前記穴内に沈み込ませてから固化させる第3のステップと、
    を含む実装構造体の製造方法。
  7. 前記第2のランドの切り欠き部は前記第1のランドの穴の一部と同一形状であり、前記第2のステップは、該切り欠き部を該穴の一部と一致させて前記第1、第2の配線基板を重ねるステップであることを特徴とする請求項6に記載の実装構造体の製造方法。
  8. 前記第2のステップは、前記位置合せ孔に棒状の治具を通すことにより、前記第2のランドの切り欠き部と前記第1のランドの穴の一部とを一致させるステップであることを特徴とする請求項7に記載の実装構造体の製造方法。
  9. 前記第3のステップは、前記溶融半田が前記穴から流れ落ちないように、前記第1の配線基板の裏側に半田非固着性の台を当てるステップを含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の実装構造体の製造方法。
  10. 請求項1〜5のいずれか一つに記載の実装構造体を実装した電気光学装置。
  11. 請求項10に記載の電気光学装置を搭載した電子機器。
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