JP2007188979A - 基板間接続構造及びプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板同士の接続強度を強くし、プリント配線板同士の接続をする際の画像処理による位置合わせを行う機能も備える基板間接続構造を提供する。
【解決手段】第１基板１０の表面に第１配線パターン２０が配置され、第１配線パターン２０の端部に有する第１接続端子部２２を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第１認識兼補強パターン３ａと、第２基板４０の表面に第２配線パターン５０が配置され、第１接続端子部２２と対向して第２配線パターン５０の端部に有する第２接続端子部５２を挟むように両脇に設けられ、第１認識兼補強パターン３ａと同形状であり、且つ第１認識兼補強パターン３ａに対向し、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第２認識兼補強パターン６ａを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板の接続に関し、特に接続するプリント配線板間の位置合わせと接続強度の補強を同時に行える基板間接続構造及びプリント配線板に関する。

硬質であるリジット基板及び可撓性であるフレキシブル基板等のプリント配線板同士を電気的に接続する方法としては、一対のプリント配線板の接続端子部同士を半田付けする方法がある。具体的には、一対のプリント配線板のうち少なくとも一方の接続端子部の表面に半田層を設け、更に半田付けを助長するフラックスを塗布して、両方のプリント配線板の接続端子部同士を重ね合わせ、所定の温度で加熱しながら加圧することで接続する。

近年、プリント配線板の配線パターンの微細化及びファインピッチ化が進むことで、プリント配線板の導体層と絶縁層の接合面積が小さくなり、接続端子部の接続強度が弱くなってきている。接続強度が弱くなると、接続端子部が引っぱりによる張力を受けた場合に、導体層である接続端子部と絶縁層との接続部が剥離することで断線してしまうことがある。そこで、接続端子部と絶縁層が剥離してしまわないように、接続端子部を挟むように両脇に補強用のパターンを設けることで、接続強度を補強する提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に記載の補強用のパターンは、プリント配線板同士の接続をする際の画像処理による位置合わせをする適切な形状になっていない。そのために、プリント配線板同士の位置合わせをするために、別のパターンを設ける等の別の準備をする必要がある。
特許３６２３０５１号公報

本発明は、プリント配線板同士の接続強度を強くし、プリント配線板同士の接続をする際の画像処理による位置合わせを行う機能も備える基板間接続構造及びプリント配線板を提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、第１基板の表面に第１配線パターンが配置され、第１配線パターンの端部に有する第１接続端子部を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第１認識兼補強パターンと、第２基板の表面に第２配線パターンが配置され、第１接続端子部と対向して第２配線パターンの端部に有する第２接続端子部を挟むように両脇に設けられ、第１認識兼補強パターンと同形状であり、且つ第１認識兼補強パターンに対向し、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第２認識兼補強パターンとを備え、第１接続端子部と第２接続端子部が接続され、且つ第１認識兼補強パターンと第２認識兼補強パターンが接続される基板間接続構造であることを要旨とする。

本願発明の他の態様によれば、基板の表面に配線パターンが配置され、配線パターンの端部に有する接続端子部を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する認識兼補強パターンを備えるプリント配線板であることを要旨とする。

本発明によれば、プリント配線板同士の接続強度を強くし、プリント配線板同士の接続をする際の画像処理による位置合わせを行う機能も備える基板間接続構造及びプリント配線板を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板としての第１プリント配線板１は、図１に示すように、第１基板１０の表面に第１配線パターン２０が配置され、第１配線パターン２０の端部に有する第１接続端子部２２を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第１認識兼補強パターン３ａとを備える。また、第１の実施の形態に係るプリント配線板としては、以下に示す第２配線パターン５０と、第２認識兼補強パターン６ａとを備える第２基板４０であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る基板間接続構造は、図１に示すように、第１プリント配線板１の第１認識兼補強パターン３ａと、第２基板４０の表面に第２配線パターン５０が配置され、第１接続端子部２２と対向して第２配線パターン５０の端部に有する第２接続端子部５２を挟むように両脇に設けられ、第１認識兼補強パターン３ａと同形状であり、且つ第１認識兼補強パターン３ａに対向し、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第２認識兼補強パターン６ａとを備え、第１接続端子部２２と第２接続端子部５２が接続され、且つ第１認識兼補強パターン３ａと第２認識兼補強パターン６ａが接続される。

第１基板１０としては、例えばガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、紙エポキシ基板等の硬質のリジット基板を用いることができる。また、第１基板１０として、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板等の可撓性を有するフレキシブル基板を用いることもできる。第２基板４０としては、フレキシブル基板を用いる。第１基板１０及び第２基板４０は、共に絶縁性の基板である。リジット基板を用いる場合、厚さは２．４ｍｍ、２．０ｍｍ、１．６ｍｍ、１．２ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ等を採用することができる。また、フレキシブル基板を用いる場合、厚さは２５μｍ、１２．５μｍ、８μｍ、６μｍ等を採用することができる。

第１配線パターン２０は、第１基板１０上に形成された導体の回路パターンである。同様に、第２配線パターン５０は、第２基板４０上に形成された導体の回路パターンである。第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０は、第１基板１０及び第２基板４０上に圧延銅箔または電解銅箔等によりパターン加工して形成される。第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０には、銅箔以外の金属箔を導体として使うことも可能である。第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０のピッチ幅は１０〜５００μｍとし、パターン幅は１０〜５００μｍとする。第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０の厚さは、３５μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。

第２配線パターン５０上には、接着後も優れた柔軟性を有する絶縁性のポリイミドフィルム等を基材にした保護膜（カバーレイ）４２を配置する。保護膜４２で保護されていない第２接続端子部５２及び第２認識兼補強パターン６ａ等の露出している導体には、プリフラックス処理、ホットエアレベラ（ＨＡＬ）、電解半田めっき、及び無電解半田めっき等で表面処理を行う。第１基板１０上の第１接続端子部２２及び第１認識兼補強パターン３ａも同様に表面処理が行われる。

第１認識兼補強パターン３ａは、長方形の補強パターン３０ａ、３０ｃと、円形の認識パターン３０ｂとの組み合わせによって形成される。図１に示す第１認識兼補強パターン３ａは、第１基板１０の端部から補強パターン３０ａ、認識パターン３０ｂ、補強パターン３０ｃの順、つまり長方形−円形−長方形の順に組み合わせて配置されている。

円形の認識パターン３０ｂは、図２に示すように、第１基板１０と第２基板４０を接合する際に、画像処理による第１基板１０と第２基板４０の位置合わせに用いる認識用のマークとして機能する。更に認識パターン３０ｂは、第１基板１０と第２基板４０の接続強度の補強をする。長方形の補強パターン３０ａ、３０ｃは、認識用の認識パターン３０ｂによる補強に加えて接続強度を更に強化する機能を有する。位置合わせの認識用のマークとして円形の認識パターン３０ｂを採用するのは、画像認識の際に、第１基板１０と第２基板４０の角度がずれていても円形として認識されて、認識の判定が容易且つ正確であるためである。また、認識パターン３０ｂが２箇所に配置されているために、第１基板１０と第２基板４０の角度がずれていても、２箇所の円形パターンで位置合わせすることで角度のずれを修正することも可能である。

第２認識兼補強パターン６ａは、長方形の補強パターン６０ａ、６０ｃと、円形の認識パターン６０ｂとの組み合わせによって形成される。第２認識兼補強パターン６ａは、第１認識兼補強パターン３ａと実質的に同じなので重複する記載を省略する。

次に、第１基板１０と第２基板４０の基板間接続について、図２〜図４を用いて説明する。基板間接続をする方法は多数あるが、本実施の形態においては、半田融着法を示す。図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。

まず、第１基板１０に設けられている第１接続端子部２２及び第１認識兼補強パターン３ａと、第２基板４０に設けられている第２接続端子部５２及び第２認識兼補強パターン６ａの少なくとも一方に半田を付着させる。半田を付着させる方法としては、半田をあらかじめめっきしておく方法や融着前にクリーム半田をスクリーン印刷する方法等がある。接続に使用する接合材料としては、鉛入り半田ペースト、鉛フリー半田ペースト、半田めっき、及び錫めっき等を用いることができる。

そして、図２に示すように、第１接続端子部２２及び第１認識兼補強パターン３ａのそれぞれと同形状の第２接続端子部５２及び第２認識兼補強パターン６ａが対向するように重ね合わせる。その後、融着装置（図示せず）によって加熱することで、図３に示すように、第１認識兼補強パターン３ａの補強パターン３０ａ、認識パターン３０ｂ、補強パターン３０ｃと、第２認識兼補強パターン６ａの補強パターン６０ａ、認識パターン６０ｂ、補強パターン６０ｃのそれぞれ間にある半田を溶融させて接着層７０ａ〜７０ｃを形成して物理的に接続する。また、融着装置によって加熱することで、図４に示すように、第１配線パターン２０の第１接続端子部２２と、第２配線パターン５０の第２接続端子部５２の間にある半田を溶融させて接着層７２を形成して物理的に接続する。

本発明の第１の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、位置合わせの認識用のマークを有するを第１認識兼補強パターン３ａと第２認識兼補強パターン６ａを設けることで、第１基板１０と第２基板４０の接続の位置合わせの精度を上げることができる。

更に、第１接続端子部２２及び第２接続端子部５２以外の第１認識兼補強パターン３ａと第２認識兼補強パターン６ａを接続することで、第１基板１０と第２基板４０の接続強度を補強することができる。

第１認識兼補強パターン３ａと第２認識兼補強パターン６ａは、接続部の接続強度の補強と、接続の際の位置合わせを同時に実現することが可能なので、接続に使用するスペースを小さくすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る基板間接続構造は、図５に示すように、図１に示した第２基板４０と比して、第２認識兼補強パターン６ｂの両端の長方形の補強パターン６１ａ、６１ｃは、第２接続端子部５２と平行をなす方向に沿って延びる長方形の補強パターン６１ａ、６１ｃより幅の狭い凸部６５ａ、６５ｃを更に備える点が異なる。他は図１に示した基板間接続構造と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

第２認識兼補強パターン６ｂに設けられた凸部６５ａ、６５ｃは、第１基板１０と第２基板４０の接続時に半田が溶融した際に、余剰の半田が逃げて半田溜まりとして機能する。半田溜まりとして機能を持つためには、凸部６５ａ、６５ｃに半田ペースト又は半田めっきは施さない方が好ましい。

本発明の第２の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、余剰の半田の逃げ方向が第２接続端子部５２と平行をなす方向になるので、第２接続端子部５２とのショートが発生する可能性を低減することができる。これは、基板の接続部のスペースが狭い場合に有効である。円形の認識パターン６１ｂと長方形の補強パターン６１ａ、６１ｃと融合してしまう場合はあるが、画像認識時に認識パターン６１ｂが認識可能であれば、接続時に溶融した半田でショートしても電気的機能は有していないため問題はない。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る基板間接続構造は、図６に示すように、図１に示した第２基板４０と比して、第２認識兼補強パターン６ｃは全体が長方形の補強パターン６２ａであり、補強パターン６２ａの領域内部に円形の開口部を形成してなる認識パターン６２ｂである点が異なる。認識パターン６２ｂは、開口部であるために画像認識の際は非反射マークとして用いる。他は図１に示した基板間接続構造と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

第２認識兼補強パターン６ｃの認識パターン６２ｂは、半田ペーストを塗布したり、半田めっきを施したりすると、埋没してしまい正確な画像認識が行えない場合がある。しかし、認識パターン６２ｂは１個に限定されるものではないので、複数の異なる直径の認識パターン６２ｂを設けて、いずれかの直径の認識パターン６２ｂで位置合わせの画像認識を行うことができる。

本発明の第３の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、認識パターン６２ｂの直径が小さくしても認識できる場合は、強度補強用の面積を大きく取ることができるので、強い補強をすることが可能になる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る基板間接続構造は、図７に示すように、図１に示した第２基板４０と比して、第２認識兼補強パターン６ｄが３個の直径の異なる円形の認識パターン６３ａ〜６３ｃの組み合わせによって形成されている点が異なる。認識パターン６３ａ〜６３ｃは、位置合わせの画像認識に用いられ、第１基板１０と第２基板４０の接続強度の補強にも用いられる。他は図１に示した基板間接続構造と実質的に同様であるので、重複した記載を省略する。

第２認識兼補強パターン６ｄの画像処理による認識は、通常、カメラによって撮影する対象の表面で反射される反射光を撮影し、反射光の光強度パターンを解析して行われる。第２認識兼補強パターン６ｄは、直径の異なる円形の認識パターン６３ａ〜６３ｃからなるので、認識パターン６３ａ〜６３ｃからはそれぞれ異なる光強度パターンが検出される。したがって、本発明の第４の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、画像認識に使用したパターンが認識パターン６３ａ〜６３ｃのいずれかであることが識別可能であるので、３箇所で位置合わせの認識が可能となり、第１基板１０と第２基板４０の接続の位置合わせの精度を上げることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、本発明はリジット基板とフレキシブル基板の接続、フレキシブル基板同士の接続の両方に適用可能であり、図１に示した基板間接続構造は、第１基板１０がリジット基板で、第２基板４０がフレキシブル基板である場合を示した。しかし、第１基板１０と第２基板４０がフレキシブル基板である場合、図８に示すように、第１接続端子部２２と第２接続端子部５２の配置位置は、それぞれ第１認識兼補強パターン３ａと第２認識兼補強パターン６ｃの第１接続端子部２２及び第２接続端子部５２と平行をなす方向における範囲の内側に配置されることが好ましい。なぜなら、図１においてフレキシブル基板である第２基板４０が上方に引っぱりによる張力を受けた場合、最初に力が加わるのは補強パターン６０ａとなり、電気的回路の第２接続端子部５２に力が加わるのを防ぐことができる。一方、第１基板１０と第２基板４０の両方がフレキシブル基板である場合は、図８に示すように第１接続端子部２２と第２接続端子部５２を配置することで、引っぱりによる張力を受けた場合に、補強パターン３０ａ，３０ｃ，６０ａ，６０ｃが最初に力が加えられることになるので、第１接続端子部２２と第２接続端子部５２に力が加わるのを防ぐことができるようになる。

また他には、第１の実施の形態では、認識パターン３０ｂ、６０ｂを１個で記載してあるが、第４の実施の形態で記載したように直径の異なる複数の認識パターンを設けても構わない。

更に、第２の実施の形態では、凸部６５ａ、６５ｃは補強パターン６１ａ、６１ｃにそれぞれ１個ずつ備えられているが、複数であっても構わない。

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の第１の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図（その２）である。 図２のＡ−Ａ方向から見た断面図である。 図２のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図である。 本発明のその他の実施の形態に係る基板間接続構造を示すための模式図である。

符号の説明

１…第１プリント配線板
２…第２プリント配線板
３ａ…第１認識兼補強パターン
６ａ〜６ｄ…第２認識兼補強パターン
１０…第１基板
２０…第１配線パターン
２２…第１接続端子部
３０ａ，３０ｃ，６０ａ，６０ｃ，６１ａ，６２ａ…補強パターン
３０ｂ，６０ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６３ａ〜６３ｃ…認識パターン
４０…第２基板
４２…保護膜
５０…第２配線パターン
５２…第２接続端子部
６５ａ，６５ｃ…凸部
７０ａ〜７０ｃ…接着層
７２…接着層

Claims (10)

1. 第１基板の表面に第１配線パターンが配置され、前記第１配線パターンの端部に有する第１接続端子部を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第１認識兼補強パターンと、
   第２基板の表面に第２配線パターンが配置され、前記第１接続端子部と対向して前記第２配線パターンの端部に有する第２接続端子部を挟むように両脇に設けられ、前記第１認識兼補強パターンと同形状であり、且つ前記第１認識兼補強パターンに対向し、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する第２認識兼補強パターン
   とを備え、前記第１接続端子部と前記第２接続端子部が接続され、且つ前記第１認識兼補強パターンと前記第２認識兼補強パターンが接続されることを特徴とする基板間接続構造。
2. 前記第１認識兼補強パターン及び前記第２認識兼補強パターンは、長方形の補強パターンと円形の認識パターンの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の基板間接続構造。
3. 前記第１認識兼補強パターン及び前記第２認識兼補強パターンは、前記第１基板及び前記第２基板の端部から順次、前記補強パターン、前記認識パターン、前記補強パターンが配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板間接続構造。
4. 前記補強パターンは、前記第１接続端子部と前記第２接続端子部と平行をなす方向に沿って延びる、前記補強パターンより幅の狭い凸部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の基板間接続構造。
5. 前記第１認識兼補強パターン及び前記第２認識兼補強パターンは、長方形の補強パターンの領域内部に円形の開口部を形成してなる認識パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の基板間接続構造。
6. 前記認識パターンは複数であることを特徴とする請求項５に記載の基板間接続構造。
7. 前記第１認識兼補強パターン及び前記第２認識兼補強パターンは、直径の異なる複数の円形の認識パターンであることを特徴とする請求項１に記載の基板間接続構造。
8. 前記第１基板及び前記第２基板は、可撓性を有する基板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板間接続構造。
9. 前記第１接続端子部と前記第２接続端子部の配置位置は、それぞれ前記第１認識兼補強パターンと前記第２認識兼補強パターンの前記第１接続端子部及び前記第２接続端子部と平行をなす方向における範囲の内側であることを特徴とする請求項８に記載の基板間接続構造。
10. 基板の表面に配線パターンが配置され、前記配線パターンの端部に有する接続端子部を挟むように両脇に設けられた、位置合わせ機能及び接続補強機能を有する認識兼補強パターンを備えることを特徴とするプリント配線板。

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