JP2006100566A

JP2006100566A - プリント配線板構造および電子機器

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Publication number: JP2006100566A
Application number: JP2004284907A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Happoya; 明彦八甫谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】基板相互を無駄のない少量のはんだで強固に電気的および物理的に接合できる信頼性ならびに経済性に優れたプリント配線板構造を提供する。
【解決手段】リジッドプリント配線板１０に設けたスルーホール１１の径をフレキシブルプリント配線板２０に設けたスルーホール２１の径よりも小さくし、スルーホール１１の基板接合面のみにランド１１ａを設けて、このスルーホールランド１１ａとフレキシブルプリント配線板２０に設けたスルーホールランド２１ｂとをフレキシブルプリント配線板２０上からはんだ４０で溶着し、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数枚の基板を組み合わせたプリント配線板構造および同プリント配線板を実装した電子機器に関する。

携帯型電子機器に実装されるプリント配線板技術に於いて、リジッドプリント配線板にフレキシブルプリント配線板を電気的および物理的に接合する複合プリント配線板技術が種々提案されている。
特開平１１−１１２１４４号公報

リジッドプリント配線板にフレキシブルプリント配線板を電気的および物理的に接合する場合、その接合面に高い接合強度が要求される。また小型軽量化が要求される携帯型電子機器に適用されるこの種複合プリント配線板に於いては、上記接合面の強度に加え、接合部分の無駄なはんだ量を減らすための基板接合技術が要求される。

本発明は基板相互を無駄のない少量のはんだで強固に電気的および物理的に接合できるプリント配線板構造および同プリント配線板を実装した電子機器を提供することを目的とする。

本発明によれば、一方面のみにランドを有する複数のスルーホールを配置した第１の基板と、前記第１の基板に配置した複数のスルーホールに対応して、両面にランドを有するスルーホールを配置した第２の基板とを具備し、前記第１の基板に配置した複数のスルーホールランドと前記第２の基板に配置した複数のスルーホールランドとを相互にはんだ接合したプリント配線板構造が提供される。

また前記プリント配線板構造に於いて、前記第１の基板に配置したスルーホールを前記第２の基板に配置したスルーホールより小径にしたプリント配線板構造が提供される。

また本発明によれば、一方面のみにランドを有する複数のスルーホールを配置したリジッド基板と、前記リジッド基板に配置した複数のスルーホールに対応して両面にランドを有するスルーホールを配置したフレキシブル基板とを有し、前記リジッド基板のスルーホールランドと前記フレキシブル基板のスルーホールランドとを重ね合わせ、はんだ接合して、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板とを回路接続した回路基板を具備した電子機器が提供される。

基板相互を無駄のない少量のはんだで強固に電気的および物理的に接合できる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造の全体の構成を図１および図２に示す。図１は平面図、図２は断面図である。この実施形態では、第１の基板をリジッドプリント配線板（ＰＷＢ）１０、第２の基板をフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）２０として、そのリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の間を物理的および電気的に接合している。このリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の物理的および電気的接合は、上記各基板の基板接合面に格子状に配列して設けられたスルーホール１１，１１，…、２１，２１，…のはんだ接合により実現される。

図３は上記スルーホール１１，２１を用いて上記基板相互を物理的および電気的接合した本発明第１実施形態に於ける基板接続構造を示している。

この図３に示す第１実施形態の基板接続構造は、リジッドプリント配線板１０に、基板接合面ｓのみにランド１１ａを有する片面ランドレスのスルーホール１１を設け、フレキシブルプリント配線板２０に、基板接合面ｓおよびその対向面の両方にランド２１ａ，２１ｂを有する両面ランド付のスルーホール２１を設けている。なお、ここではリジッドプリント配線板１０およびフレキシブルプリント配線板２０の各基板接合面ｓを形成した面と対向する面をそれぞれ表面と称す。

さらに上記リジッドプリント配線板１０に設けたスルーホール１１の径を、フレキシブルプリント配線板２０に設けたスルーホール２１の径よりも小さくしている。この例ではスルーホール１１の径をスルーホール２１の径の１／２以下としている。なお、スルーホール１１のランド（スルーホールランド）１１ａと、スルーホール２１のランド（スルーホールランド）２１ｂとはその外径を同一若しくはほぼ同一にしている。

上記リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０との基板接合面ｓは、リジッドプリント配線板１０に設けられたスルーホールランド１１ａ，１１ａ，…と、フレキシブルプリント配線板２０に設けられたスルーホールランド２１ｂ，２１ｂ，…とを位置合わせした状態で、上記各スルーホールランド部分を除き接着シート（または接着剤）３０により接着される。

この状態でリジッドプリント配線板１０に設けられたスルーホールランド１１ａ，１１ａ，…と、フレキシブルプリント配線板２０に設けられたスルーホールランド２１ｂ，２１ｂ，…とをフレキシブルプリント配線板２０上からはんだ４０で溶着することにより、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０が物理的および電気的に接合される。

このような基板接合構造により、溶解したはんだ４０はスルーホール２１を介してスルーホールランド２１ｂとスルーホールランド１１ａとの接合面には至るが、スルーホール１１の径が小さいことからスルーホール１１を貫通するまでには至らない。従ってごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、はんだの無駄な付着を省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。またスルーホール２１から、はんだ４０が盛り上がりることがなく、フレキシブルプリント配線板２０の表面を平坦に保つことができる。またリジッドプリント配線板１０の表面にランドが存在せず、かつスルーホール径が小さいことからリジッドプリント配線板１０の配線密度を上げることができる。さらにリジッドプリント配線板１０に設けられたスルーホールランド１１ａ，１１ａ，…と、フレキシブルプリント配線板２０に設けられたスルーホールランド２１ｂ，２１ｂ，…とが位置決めされた状態でリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面ｓが接着シート３０により接着されているため、はんだ接合時に於ける位置ずれ等の不具合を招くことなく、精度の高いスルーホール接合が容易に可能であるとともに、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面を接着シート３０で強固に固着した信頼性の高い複合プリント配線板を得ることができる。

図４は本発明の第２実施形態に於ける基板接続構造を示したもので、この実施形態では、リジッドプリント配線板１０に、基板接合面ｓのみにランド１１−２ａを設けた片面ランドレスのスルーホール１１−２を設け、フレキシブルプリント配線板２０に、基板接合面ｓおよびその対向面の両方にランド２１ａ，２１ｂを設けたスルーホール２１を設けている。この第２実施形態のスルーホール１１−２は、ランド１１−２ａを形成した側の径がスルーホール２１の径よりも小さく、かつランドを形成しない側の径がランド１１−２ａを形成した側の径がよりも小径となるテーパー状に形成されている。

従ってこの第２実施形態に於ける基板接合構造に於いても、溶解したはんだ４０はスルーホール２１を介してスルーホールランド２１ｂとスルーホールランド１１−２ａとの接合面には至るが、スルーホール１１−２ａの径が先細になる（徐々に細くなる）ことから、スルーホール１１−２を貫通するまでには至らない。従ってごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、無駄なはんだを省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。またスルーホール２１から、はんだ４０が盛り上がりることがなく、フレキシブルプリント配線板２０の表面を平坦に保つことができる。またリジッドプリント配線板１０の表面にランドが存在せず、かつスルーホール径が小さいことからリジッドプリント配線板１０の配線密度を上げることができる。さらにリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０が接着シート３０により位置決めされた状態で接着されているため、はんだ接合時に於ける位置ずれ等の不具合を招くことなく、精度の高いスルーホール接合が容易に可能であるとともに、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面を接着シート３０で強固に固着した信頼性の高い複合プリント配線板を提供できる。

図５は本発明の第３実施形態に於ける基板接続構造を示したもので、この実施形態では、リジッドプリント配線板１０に、基板接合面ｓのみにランド１１−３ａを設けた片面ランドレスのスルーホール１１−３を設け、フレキシブルプリント配線板２０に、基板接合面ｓおよびその対向面の両方にランド２１ａ，２１ｂを設けたスルーホール２１を設けている。この第３実施形態のスルーホール１１−３は、ランド１１−３ａを形成した側の径がスルーホール２１の径とほぼ同径で、かつランドを形成しない側の径がランド１１−３ａを形成した側の径より小径となるテーパー状に形成されている。

従ってこの第３実施形態に於ける基板接合構造に於いても、溶解したはんだ４０はスルーホール２１を介してスルーホールランド２１ｂとスルーホールランド１１−３ａとの接合面には至るが、スルーホール１１−３ａの径が先細になることから、スルーホール１１−３を貫通するまでには至らない。従ってごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、無駄なはんだを省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。またスルーホール２１から、はんだ４０が盛り上がりることがなく、フレキシブルプリント配線板２０の表面を平坦に保つことができる。またリジッドプリント配線板１０の表面にランドが存在せず、かつスルーホール径が小さいことからリジッドプリント配線板１０の配線密度を上げることができる。さらにリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０が接着シート３０により位置決めされた状態で接着されているため、はんだ接合時に於ける位置ずれ等の不具合を招くことなく、精度の高いスルーホール接合が容易に可能であるとともに、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面を接着シート３０で強固に固着した信頼性の高い複合プリント配線板が提供できる。

図６は本発明の第４実施形態に於ける基板接続構造を示したもので、この実施形態では、リジッドプリント配線板１０に、基板接合面ｓのみにランド１１−４ａを設けた片面ランドレスのスルーホール１１−４を設け、フレキシブルプリント配線板２０に、基板接合面ｓおよびその対向面の両方にランド２１ａ，２１ｂを設けたスルーホール２１を設けている。この第４実施形態のスルーホール１１−４は、ランド１１−４ａを形成した側の径をスルーホール２１の径とほぼ同径にし、途中に段差を形成して孔径を絞り込み、これによってランドを形成しない側の径をランド１１−４ａを形成した側の径よりも小径にしている。

従ってこの第４実施形態に於ける基板接合構造に於いても、溶解したはんだ４０はスルーホール２１を介してスルーホールランド２１ｂとスルーホールランド１１−４ａとの接合面には至るが、スルーホール１１−４ａの径が先細になることから、スルーホール１１−４を貫通するまでには至らない。従ってごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、無駄なはんだを省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。またスルーホール２１からはんだ４０が盛り上がりることがなく、フレキシブルプリント配線板２０の表面を平坦に保つことができる。またリジッドプリント配線板１０の表面にランドが存在せず、かつスルーホール径が小さいことからリジッドプリント配線板１０の配線密度を上げることができる。さらにリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０が接着シート３０により位置決めされた状態で接着されているため、はんだ接合時に於ける位置ずれ等の不具合を招くことなく、精度の高いスルーホール接合が容易に可能であるとともに、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面を接着シート３０で強固に固着した信頼性の高い複合プリント配線板が提供できる。

図７は本発明の第５実施形態に於ける基板接続構造を示したもので、この実施形態では、リジッドプリント配線板１０に、基板接合面側にのみランド１１−５ａを有する片面ランドレスのスルーホール１１−５を設け、フレキシブルプリント配線板２０に、基板接合面ｓおよびその対向面の両方にランド２１ａ，２１ｂを設けたスルーホール２１を設けている。この第５実施形態のスルーホール１１−５は、ランド１１−５ａを形成した側の径をスルーホール２１の径とほぼ同径にし、孔の途中に段差を形成して孔径を絞り込み、その先にスルーホールメッキを施さない細孔（空気抜きの孔）を連通して形成される。従ってリジッドプリント配線板１０の表面には上記基板接合のためのスルーホール１１−５が一切露出しない。この第５実施形態に於ける基板接合構造に於いても、溶解したはんだ４０はスルーホール２１を介してスルーホールランド２１ｂとスルーホールランド１１−５ａとの接合面には至るが、スルーホール１１−５ａが基板途中までしか形成されていない（スルーホールメッキが基板途中までしか形成されていない）ことから、ごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、無駄なはんだを省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。またスルーホール２１から、はんだ４０が盛り上がりることがなく、フレキシブルプリント配線板２０の表面を平坦に保つことができる。またリジッドプリント配線板１０の表面にランドが存在せず、かつスルーホール径が小さいことからリジッドプリント配線板１０の配線密度を上げることができる。さらにリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０が接着シート３０により位置決めされた状態で接着されているため、はんだ接合時に於ける位置ずれ等の不具合を招くことなく、精度の高いスルーホール接合が容易に可能であるとともに、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接合面を接着シート３０で強固に固着した信頼性の高い複合プリント配線板を提供できる。

上記各実施形態による基板接合構造を実現する基板接合方法について、その一例を図８に示し、他の例を図９に示す。
図８に示す方法は、同図（ａ）に示す工程１に於いて、リジッドプリント配線板１０のスルーホール１１と、フレキシブルプリント配線板２０のスルーホール２１を同じ位置になるよう重ね、接着シート（または接着剤）３０で固定する。

図８（ｂ）に示す工程２に於いて、重ね合わせたスルーホール上に、スキージ５等でクリームはんだ４Ｐを印刷し、同図（ｃ）に示す工程３に於いてリフロー加熱する。

図８（ｄ）に示す工程４に於いて、上記リフロー加熱により、スルーホール１１−２１間がはんだ接合される。これによりごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合した複合プリント配線板を製造することができる。

図９に示す方法は、同図（ａ）に示す工程１に於いて、リジッドプリント配線板１０のスルーホール１１と、フレキシブルプリント配線板２０のスルーホール２１を同じ位置になるよう重ね、接着シート（または接着剤）３０で固定する。

図９（ｂ）に示す工程２に於いて、フレキシブルプリント配線板２０を下にして、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０をフローはんだ槽６０に送る。

図９（ｃ）に示す工程３に於いて、上記フローはんだ槽６０の供給はんだにより上記スルーホール２１−１１間がはんだ接合される。これによりごく少量のはんだ４０で、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０を物理的および電気的に強固に接合した複合プリント配線板を製造することができる。

図１０は上記した実施形態の基板接合構造による複合プリント配線板を用いた電子機器を示している。

この図１０に示す電子機器は、ハードディスク装置を構成する、ディスクドライブユニット５０と、ディスクドライブユニット５０を動作制御する制御回路基板６０およびリード基板６１とを備える。制御回路基板６０はリジッドプリント配線板を用いて構成される。リード基板６１はフレキシブルプリント配線板を用いて構成される。ディスクドライブユニット５０は、外筐体となるシェル５０ａ，５０ｂに、回転記録媒体となるディスク５２、当該ディスク５２にデータをリード／ライトするヘッドを具備したキャリッジ５３、キャリッジ５３を駆動するボイスコイルモータ５５等が内蔵され一体化される。制御回路基板１０Ａはディスクドライブユニット５０のシェル５０ａの形状に合わせた板面形状をなし、上記ディスクドライブユニット５０を動作制御する回路部品１５が実装される。

上記リジッドプリント配線板を用いて構成された制御回路基板６０と、フレキシブルプリント配線板を用いて構成されたリード基板６１は、その基板接合面６２が、例えば図３に示す基板接合構造により物理的および電気的に接合される。上記図３に示す基板接合構造により、制御回路基板６０とリード基板６１の基板接合面６２を接合したことにより、制御回路基板６０とリード基板６１を物理的および電気的に強固に接合することができるとともに、無駄なはんだを省いて軽量化ならびにローコスト化を図ることができる。さらに制御回路基板６０の配線密度を上げることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形しまたは組み合わせて具体化できる。例えば上記各実施形態に於いては、フレキシブルプリント配線板２０に設けたスルーホール２１の基板接合面と対向する面（表面）にスルーホールランド２１ａを設けているが、このランドを省いた片面ランドレス構造であってもよい。また、上記実施形態では基板接合のための複数のスルーホールを基板接合面ｓに格子（グリット）状に配しているが、これに限らず、例えば千鳥状に配した構造であってもよい。また、上記実施形態ではリジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板２０の基板接続構造のみを示したが、これに限るものではなく、例えばリジッドプリント配線板１０相互の間に、当該基板相互を回路接続するフレキシブルプリント配線板２０が介挿される基板接続構造であってもよい。また、スルーホール１１の形状も上記した実施形態のものに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造を示す平面図。上記第１実施形態に係るプリント配線板構造を示す断面図。上記第１実施形態に係るプリント配線板構造に於ける基板接合構造を示す断面図。本発明の第２実施形態に係るプリント配線板構造に於ける基板接合構造を示す断面図。本発明の第３実施形態に係るプリント配線板構造に於ける基板接合構造を示す断面図。本発明の第４実施形態に係るプリント配線板構造に於ける基板接合構造を示す断面図。本発明の第５実施形態に係るプリント配線板構造に於ける基板接合構造を示す断面図。本発明の実施形態に適用される基板接合方法の一例を示す図。本発明の実施形態に適用される基板接合方法を他の例を示す図。本発明の実施形態に係る電子機器構成を示す斜視図。

符号の説明

１０…リジッドプリント配線板（ＰＷＢ）、１１…スルーホール、１１ａ，１１−２ａ，１１−３ａ，１１−４ａ，１１−５ａ…スルーホールランド、２０…フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、２１…スルーホール、２１ａ，２１ｂ，…スルーホールランド、３０…接着シート（または接着剤）、４０…はんだ、６０…制御回路基板、６１…リード基板、ｓ，６２…基板接合面。

Claims

一方面のみにランドを有する複数のスルーホールを配置した第１の基板と、
前記第１の基板に配置した複数のスルーホールに対応して、両面にランドを有するスルーホールを配置した第２の基板とを具備し、
前記第１の基板に配置した複数のスルーホールランドと前記第２の基板に配置した複数のスルーホールランドとを相互にはんだ接合したことを特徴とするプリント配線板構造。
前記第１の基板に配置したスルーホールを前記第２の基板に配置したスルーホールより小径にした請求項１記載のプリント配線板構造。
前記第１の基板に配置したスルーホールはランドを有しない側の径がランドを有する側の径より小さい形状をなす請求項２記載のプリント配線板構造。
前記第１の基板に配置したスルーホールはテーパー状に形成される請求項３記載のプリント配線板構造。
前記第１の基板に配置したスルーホールは段付部を有する請求項３記載のプリント配線板構造。
前記第１の基板に配置したスルーホールは前記ランドに接するメッキを施した径大孔部と当該孔部に連通したメッキを施さない径小孔部とを有する請求項３記載のプリント配線板構造。
前記第１の基板と前記第２の基板の接合面は接着部材により接着され、前記接合面に接着部材が介在した状態で前記第１の基板に配置した複数のスルーホールランドと前記第２の基板に配置した複数のスルーホールランドがはんだ接合される請求項１記載のプリント配線板構造。
前記第２の基板は剛性を有し、前記第２の基板は可撓性を有する請求項７記載のプリント配線板構造。
前記複数のスルーホールランドは前記第１の基板および前記第２の基板の接合面に格子状に配列して設けられる請求項１記載のプリント配線板構造。
一方面のみにランドを有する複数のスルーホールを配置したリジッド基板と、前記リジッド基板に配置した複数のスルーホールに対応して両面にランドを有するスルーホールを配置したフレキシブル基板とを有し、前記リジッド基板のスルーホールランドと前記フレキシブル基板のスルーホールランドとを重ね合わせ、はんだ接合して、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板とを回路接続した回路基板を具備したことを特徴とする電子機器。