JP2007123754A - 実装構造体および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】半田接続部の接続不良を防止する。
【解決手段】本発明の実装構造体１５は、第１のプリント配線板２１、第２のプリント配線板２２を具備する。第１のプリント配線板２１は、半田３４を充填したスルーホール２７と、このスルーホール２７の開口縁部３２に設けられる第１のランド３３とを有する。第２のプリント配線板２２は、基板本体４１、第２のランド４２、排気流路５１を有する。第２のランド４２は、第１のランド３３よりも大きい面積で設けられ、第１のランド３３が押し付けられた時に第１のランド３３よりも外側にスルーホール２７内の半田３４が展延される。第１のランド３３が第２のランド４２に押し付けられた時に第１のランド３３と第２のランド４２との半田接続部に残留する気体がこの排気流路５１に排気される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、第１のプリント配線板と第２のプリント配線板とを接続した実装構造体および実装構造体を備えた電子機器に関する。

フレキシブルプリント配線板をプリント配線板に接続した実装構造体が知られている。この実装構造体のフレキシブルプリント配線板は、下面にプリント配線板との接続部となる第１のランドを有し、上面に第３のランドを有している。一方プリント配線板は、上面にフレキシブルプリント配線板との接続部となる第２のランドを有している。フレキシブルプリント配線板には、第１のランドと第３のランドとを貫くようにスルーホールが設けられている。第１のランドと第２のランドには、あらかじめ半田ペーストが付されている。

これらのプリント配線板とフレキシブルプリント配線板との半田接続は、第１のランドと第２のランドとを密着させた状態で加熱することで行われる。加熱により半田の溶融がなされると、第１のランドと第２のランドとが半田接続されるとともに、溶融した半田がスルーホール内に満たされる。これによって、第１、第２、第３の各ランドの半田接続を１回の加熱処理で完了できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、フレキシブルプリント配線板をプリント配線板に接続した実装構造体として、フレキシブルプリント配線板にガス抜き用の小孔を設けたものが知られている。この小孔は、ランドの中央部とフレキシブルプリント配線板の上面とを連通するようにフレキシブルプリント配線板を貫通している。小孔により、半田接続部に残留する空気や半田の溶融に伴って発生するガスなどの気体を外部に排出し、半田接続部に接続不良が生ずるのを防いでいる（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２２１３４５号公報 特開平７−５０４６５号公報

特許文献１に記載された従来の実装構造体では、前記気体を排出することができないため、半田内部に空洞を生じて半田接続部に接続不良を生ずるおそれがあった。また、特許文献２に記載された実装構造体のようにフレキシブルプリント配線板に単に小孔を設けても、溶融した半田によって小孔が塞がれるため、半田接続部に残存する気体の排気が十分でない問題があった。

本発明の目的は、半田接続部の接続不良を防止しつつ、プリント配線板同士を強固に接続できる実装構造体を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る実装構造体は、半田を充填したスルーホールと、このスルーホールの開口縁部に設けられる第１のランドとを有する第１のプリント配線板と、基板本体と、前記第１のランドより大きい面積で該基板本体に設けられ、前記第１のランドが押し付けられた時に前記第１のランドよりも外側に前記スルーホール内の半田が展延される第２のランドと、前記第１のランドが前記第２のランドに押し付けられた時に前記第１のランドと前記第２のランドとの半田接続部に残留する気体が排気される排気流路と、を有する第２のプリント配線板とを具備する。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内部に収容される実装構造体とを具備し、前記実装構造体は、半田を充填したスルーホールと、このスルーホールの開口縁部に設けられる第１のランドとを有する第１のプリント配線板と、基板本体と、前記第１のランドより大きい面積で該基板本体に設けられ、第１のランドが押し付けられた時に前記第１のランドよりも外側に前記半田が展延される第２のランドと、前記第１のランドが前記第２のランドに押し付けられた時に前記第１のランドと第２のランドとの半田接続部に残留する気体が排気される排気流路と、を有する第２のプリント配線板とを備える。

本発明によれば、半田接続部の接続不良を防止できる。

以下に、図１から図８を参照して、本発明の実装構造体を適用した電子機器の実施形態について説明する。

図１に示すように、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ１１は、筐体１２、キーボード１３およびディスプレイ１４を備えている。筐体１２は、実装構造体１５を収容している。

図２に示すように、本実施形態の実装構造体１５は、第１のプリント回路基板１９と、第２のプリント回路基板２０とを備えている。第１のプリント回路基板１９は、透光性を有する第１のプリント配線板２１と、回路部品２３とを備えている。第１のプリント配線板２１は、例えばフレキシブルプリント配線板で構成される。第２のプリント回路基板２０は、剛性を有する第２のプリント配線板２２と、回路部品２４とを備えている。第１のプリント配線板２１と、第２のプリント配線板２２とは、本発明にいう実装構造体に相当する。

図２と図３に示すように、第１のプリント配線板２１は、透光性を有するフィルム基板２６と、フィルム基板２６に形成された複数のスルーホール２７（図３では、１つのみ示す）とを有している。スルーホール２７は、スルーホールメッキ２８と、フィルム基板２６の表面に連通する開口３１とを含んでいる。スルーホール２７のスルーホールメッキ２８の内側に、半田３４が充填されている。

第１のプリント配線板２１は、前記開口３１を規定するフィルム基板２６の縁部３２に隣接して、第１のランド３３を有している。第１のランド３３は、環形状をなして縁部３２を覆うとともに、スルーホールメッキ２８と電気的に接続される。第１のプリント配線板２１は、スルーホール２７と回路部品２３とを接続する配線２９とを有している。配線２９は、銅箔をエッチング処理して所定のパターンで形成され、フィルム基板２６に固定されている。

第２のプリント配線板２２は、例えば、基材としてガラスクロスを通した樹脂製の絶縁層と銅製の配線層とを交互に積層した銅張積層板である。第２のプリント配線板２２は、基板本体４１と、基板本体４１の表面に設けられた第２のランド４２と、第２のランド４２と回路部品２４とを接続する配線４３とを有している。基板本体４１の表面は、例えば、ソルダーレジスト等の耐熱性被覆材料でコーティングされている。

図３に示すように、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２との間に、熱硬化性の接着剤４４が充填されている。この接着剤４４により、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２とが接着した状態で保持されている。

図３と図４に示すように、第２のランド４２は、左右均等に２分割された円盤形状を有している。第２のランド４２は、第１のランド３３よりも大きい面積を有している。すなわち、第２のランド４２の直径ｄ２は、第１のランド３３の直径ｄ１よりも大きくなっている。

第２のプリント配線板２２は、第１のランド３３と第２のランド４２との間で発生した気体を排出するための排気流路５１を有している。この気体には、半田接続部に残留する空気や半田３４の溶融に伴ってフラックスから発生するガスなどが含まれる。排気流路５１は、第２のランド４２の中心部４２Ａを通る一本の溝形状を有している。言い換えると、この排気流路５１は、第２のランド４２の中心部４２Ａからそれぞれ反対方向に延びて第２のランド４２の外周部４２Ｂに至っている。

排気流路５１は、底面部５１Ａと側面部５１Ｂとを有している。排気流路５１は、底面部５１Ａが基板本体４１で規定され、側面部５１Ｂが第２のランド４２で規定されている。底面部５１Ａを規定する基板本体４１は、前記耐熱性被覆材料で覆われており、半田３４との間でぬれ性を発揮しないようになっている。一方、側面部５１Ｂを規定する第２のランド４２は、例えば銅材料で形成され、半田３４との間で良好なぬれ性を発揮するようになっている。

図５と図６を参照して、実装構造体１５の製造工程について説明する。この製造工程では、まず、第１のプリント配線板２１を第２のプリント配線板２２に位置合わせして搭載するところから開始する。図５に示すように、第１のプリント配線板２１のスルーホール２７とその周辺には、予め十分な量の半田３４が供給されている。半田３４は、例えば一般的な融点をもつものが用いられているが、低温融点のものを用いるようにしてもよい。また、第２のプリント配線板２２の基板本体４１の上面には、接着剤４４が塗布されている。

この状態において、第１のプリント配線板２１を第２のプリント配線板２２の上側に載置する。この第１のプリント配線板２１の搭載作業は、第１のプリント配線板２１の第１のランド３３を第２のプリント配線板２２の第２のランド４２に突き当てるようにして行う。

図６に示すように、第１のプリント配線板２１が第２のプリント配線板２２に搭載された状態で、高温圧着機６１により上側から第１のプリント配線板２１を第２のプリント配線板２２に押し付ける。この高温圧着機６１は、プレス装置６２と、プレス装置６２に接続した図示しない加温装置とを有している。

高温圧着機６１が高温状態のプレス装置６２を第１のプリント配線板２１に押し付けると、第１のランド３３が第２のランド４２に押し付けられるとともに、半田３４の溶融がなされる。そして、溶融した半田３４が第２のランド４２の上側で第１のランド３３よりも外側、すなわち基板本体４１と平行な方向に第２のランド４２の外周部４２Ｂに向かって展延される。これによって、第１のランド３３の外側には、展延した半田３４により展延部４５が形成される。

この半田３４の展延の際には、第１のランド３３が排気流路５１の上面に押し付けられる。半田３４の溶融によって発生するガスおよび半田接続部に残留する空気等の気体は、前記第１のランド３３の押し付けにより、排気流路５１に押し出され大気に排気される。

なお、第１のランド３３の押し付けによって半田３４自身も排気流路５１に向かって張り出すことになるが、半田３４と基板本体４１との間のぬれ性の低さおよび半田３４の自身の表面張力により、半田３４が底面部５１Ａの基板本体４１に密着することが防止されている。このため、半田３４を溶融した際も、排気流路５１は大気と連通した状態を維持することが可能である。

高温圧着機６１がプレス装置６２の温度を低下させると、半田３４と接着剤４４の硬化が促進される。半田３４と接着剤４４とが硬化をもって、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２とが強固に固定され、実装構造体の製造工程が終了する。

以上が、本発明の実装構造体１５を適用したポータブルコンピュータ１１の実施形態である。本実施形態によれば、第１のランド３３の押し付けによって第２のランド４２の上面で且つ第１のランド３３の外側に半田３４を展延できる。このため、展延部４５の保持力と、第１のランド３３と第２のランド４２と間に位置する半田３４の保持力とによって、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２とを強固に固定できる。また、展延部４５が形成されていれば、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２とが電気的に接続されていると判断できるため、半田接続部の接続不良の有無を簡単に確認できる。

また、第１のランド３３を第２のランド４２に押し付けることによって、排気流路５１から半田接続部に残留する気体を排出できる。これにより、前記気体に起因する半田接続部の接続不良を極力防ぐことができる。

また、第１のプリント配線板２１のスルーホール２７には、予め半田３４が供給されている。これにより、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２とを重ね合わせた状態で半田を供給する場合に比して、半田の供給量をコントロールすることができる。すなわち、スルーホール２７に充填された半田３４の供給量を予め確認でき、半田供給量が不適当なもの、あるいはスルーホール２７内部に隙間を残して半田３４が充填されているものについては、製造ラインから除去することができる。

排気流路５１は、第２のランド４２の中心部４２Ａから外周部４２Ｂに向けて延びる溝形状を有し、底面部５１Ａは基板本体４１で規定され、側面部５１Ｂは第２のランド４２で規定されている。このため、第２のランド４２の中心部４２Ａから外周部４２Ｂにかけて溝の開放部のすべてが半田３４に面するようになる。これにより、中心部４２Ａから外周部４２Ｂにわたる範囲で半田接続部に発生した気体のすべてを、排気流路５１を経由して大気に排気できる。また、排気流路５１は、半田３４の表面張力および半田３４と基板本体４１とのぬれ性の低さによって半田３４で密封されることがない。このため、最後まで気体交換が可能となり、半田接続部に残留する気体を極力排気することができる。

第１のプリント配線板２１は、透光性を有する基板の一例として、フレキシブルプリント配線板で構成されている。このため、第２のランド４２の上面に形成された展延部４５を第１のプリント配線板２１の上側から、目視で簡単に確認することができる。また、第１のプリント配線板２１と第２のプリント配線板２２との間に接着剤４４が充填されるため、両配線板２１、２２を互いに強固に固定して、半田接続部の耐衝撃性を向上させることができる。

なお、本実施形態では第１のプリント配線板２１がフレキシブルプリント配線板で構成されているが、第１のプリント配線板２１を剛性を有する基板で構成しても良い。また、本実施形態では、半田接続部の強度の観点から排気流路５１を一本の溝として構成しているが、例えば図７に示すように、排気流路５１を十字状の溝部７１で構成しても良い。さらに、排気流路５１を格子状に延びる複数の溝として構成してもよい。すなわち、排気流路５１は、第２のランド４２の中心部４２Ａから外周部４２Ｂに至って、気体を大気に排出できる形状であればどのような形状であっても良い。

本実施形態では、排気流路を第２のプリント配線板に設けているが、第１のプリント配線板２１において第１のランド３３の一部を切り欠いてフィルム基板２６と平行な方向に延びる溝を形成し、その溝を排気流路にしても良い。

同様に、第２のランド４２は、第１のランド３３よりも大きい面積で構成されれば、どのような形状であっても良い。例えば、図８に示すように、第１のランド３３よりも若干大きい面積で、外周部４２Ｂの一部が基板本体４１と平行に延びた突出部７２を有するように第２のランドを形成してもよい。このようにすれば、この突出部７２に半田３４が展延され、半田接続部に接続不良が有るかないかを確認することができる。

本発明に係る実装構造体は、上記実施形態に示したポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯情報端末のようなその他の電子機器に対しても実施可能である。

本発明の実施形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。 図１に示す、ポータブルコンピュータの筐体内部に収容される実装構造体を示す斜視図。 図２に示す実装構造体の半田接続部周りの断面図。 図３に示す実装構造体の第２のランドを示す上面図。 図２に示す実装構造体の製造工程を示す断面図。 図５に示す製造工程の次の工程を示す断面図。 図４に示す実装構造体の排気流路について他の実施形態を示す上面図。 図４に示す第２のランドについて他の実施形態を示す上面図。

符号の説明

１１…ポータブルコンピュータ、１２…筐体、１５…実装構造体、２１…第１のプリント配線板、２２…第２のプリント配線板、２７…スルーホール、３２…縁部、３３…第１のランド、３４…半田、４１…基板本体、４２…第２のランド、４２Ａ…中心部、４２Ｂ…外周部、４４…接着剤、５１…排気流路、５１Ａ…底面部、５１Ｂ…側面部

Claims (5)

1. 半田を充填したスルーホールと、このスルーホールの開口縁部に設けられる第１のランドとを有する第１のプリント配線板と、
   基板本体と、前記第１のランドより大きい面積で該基板本体に設けられ、前記第１のランドが押し付けられた時に前記第１のランドよりも外側に前記スルーホール内の半田が展延される第２のランドと、前記第１のランドが前記第２のランドに押し付けられた時に前記第１のランドと前記第２のランドとの半田接続部に残留する気体が排気される排気流路と、を有する第２のプリント配線板と、
   を具備したことを特徴とする実装構造体。
2. 前記排気流路は、前記第２のランドの中心部から外周部に向けて延びるとともに、底面部および側面部を有する溝形状をなしており、前記排気流路の底面部は前記基板本体で規定されるとともに、前記排気流路の側面部は前記第２のランドで規定され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のプリント配線板は、透光性を有することを特徴とする請求項１に記載の実装構造体。
4. 前記第１のプリント配線板と前記第２のプリント配線板との間には、接着剤が充填さ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。
5. 筐体と、
   前記筐体内部に収容される実装構造体とを具備する電子機器であって、
   前記実装構造体は、
   半田を充填したスルーホールと、このスルーホールの開口縁部に設けられる第１のランドとを有する第１のプリント配線板と、
   基板本体と、前記第１のランドより大きい面積で該基板本体に設けられ、前記第１のランドが押し付けられた時に前記第１のランドよりも外側に前記スルーホール内の半田が展延される第２のランドと、前記第１のランドが前記第２のランドに押し付けられた時に前記第１のランドと前記第２のランドとの半田接続部に残留する気体が排気される排気流路と、を有する第２のプリント配線板と、
   を備えることを特徴とする電子機器。

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