JP2007208200A - プリント配線板の接合部構造及びプリント配線板の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰半田の半田ブリッジによるパターン間のショートを防ぎ、信頼性の高いプリント配線板の接合部構造を提供する。
【解決手段】ハード基板１００の銅箔パターン１０２を覆うように形成されているソルダーレジスト１０３に、複数の銅箔パターン１０２を跨ぐように開口部１０３ａを形成する。これによって、銅箔パターン１０２の一部が露出した銅箔露出パターン１０２ａが形成される。そして、ソルダーレジスト１０３の開口部１０３ａの、フレキシブルプリント基板１０４と重なる側の境界形状を、隣り合う銅箔パターン１０２の間の部分が基板先端部へ向けて凸形状（１０３ｃ）になるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線板上に形成した導電体露出パターン同士を、半田付けなどの導電性接合手段を用いて電気的に接続するプリント配線板の接合部構造及びプリント配線板の接合方法に関する。

プリント配線板上に形成した導電体露出パターン同士を、半田付けなどを用いて電気的に接続した接合部構造は、従来より種々提案されている（例えば特許文献１や特許文献２を参照）。以下、図４を参照して従来の一般的なプリント配線板の接合部構造について説明する。

図４（ａ），（ｂ）は、従来のプリント配線板の第１の接合部構造の一例を示す図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図である。

この接合部構造は、ハード基板上の導電体パターンとフレキシブルプリント基板上の導電体パターンとを半田付けにより接続した例を示している。

同図において、０はハード基板、１はハード基板０を構成するベース基材、２はベース基材１表面に形成された銅箔パターン、３はソルダーレジスト、４は両面フレキシブルプリント基板である。また、５はベースフィルム、６ａは表面銅箔パターン、６ｂは裏面銅箔パターン、７ａは表面カバーフィルム、７ｂは裏面カバーフィルム、８は端面スルーホール、９は半田付け部分である。

従来のプリント配線板の接合部構造は、図４（ａ）に示すように、ハード基板０の銅箔パターン２を覆っているソルダーレジスト３を開口させて銅箔露出パターンを形成する。また、両面フレキシブルプリント基板４の基板端部まで形成した表裏銅箔パターン６ａ、６ｂを覆っている表裏カバーフィルム７ａ、７ｂの基板端部を開口させることにより銅箔露出パターンを形成する。そして、ハード基板０側の銅箔露出パターンとフレキシブルプリント基板４の銅箔露出パターンとを図４（ａ），（ｂ）に示すように重ね合わせ、半田付けして銅箔露出パターン同士を電気的に接続している。

ここで、ハード基板０上の銅箔パターン２と、フレキシブルプリント基板４上の表裏銅箔パターン６ａ、６ｂは、全て同一で一定な幅でストレートな形状をしており、同一ピッチで複数配列するように形成されている。
特開昭６１−２２４４９４号公報 特開平１０−１７３３３５号公報

しかしながら、上記従来のプリント配線板の接合部構造では、以下のような問題点があった。

図５（ａ），（ｂ）は、図４に示したプリント配線板の接合部構造において、半田付け状態でのフレキシブルプリント基板４の状態を示す図であり、同図（ａ）は表側の平面面図、同図（ｂ）は裏側の平面図である。

図４に示した接合部構造では、ハード基板０とフレキシブルプリント基板４の銅箔露出パターンを半田付けする作業時に、プリント基板４の裏面銅箔パターン６ｂへ回り込む半田量が多すぎると、隣の銅箔パターン６ｂとショートする可能性があった。即ち、図５（ｂ）に示すように、余剰半田１０は、フレキシブルプリント基板４における裏面カバーフィルム７ｂの開口部の境界に沿って伝わり、隣の銅箔パターン６ｂまで達する。

また、半田量が適切でも、半田付け作業時に半田ごてでフレキシブルプリント基板４を押さえた場合や、自動半田付けロボットによりプリント基板４を押さえながら半田付けする場合に、裏面銅箔パターン側の半田が押されて銅箔パターンからはみ出すことがある。そして、はみ出した半田が裏面カバーフィルム７ｂの境界部を伝わって、隣の銅箔パターン６ｂとショートしてしまうという問題があった。

そこで、例えば図６及び図７に示すような構造が提案されている。図６（ａ），（ｂ）は、従来のプリント配線板の第２の接合部構造におけるフレキシブルプリント基板の銅箔パターンの形状を示す図であり、同図（ａ）は表側の平面図、同図（ｂ）は裏側の平面図である。図７は、従来のプリント配線板の第３の接合部構造における半田付け前の状態を示す上面図である。

図６に示す第２の接合部構造では、フレキシブルプリント基板４の裏面銅箔パターン６ｂ、即ちハード基板０と対向する面の銅箔パターンを、基板端部の幅に対して裏面カバーフィルム７ｂによって覆われた境界部分の幅を細くしている。

また、図７に示す第３の接合部構造では、フレキシブルプリント基板４の裏面銅箔パターン６ｂと対向するハード基板０の銅箔露出パターン２の幅を、プリント基板４の基板端部に対応する部分の幅に対してプリント基板４に覆われる部分の幅を細くしている。

このような図６及び図７に示す接合部構造にすることにより、半田付け作業時に、ハード基板０とフレキシブルプリント基板４との間へ回り込む半田量が多すぎた場合でも、余剰半田がプリント基板４の基板端側へ流れる。そのため、半田が接合部の内側ではみ出すことがなく、銅箔露出パターンを形成するソルダーレジスト３の開口部の境界に沿って半田が伝わる。これにより、隣の銅箔パターンとの半田ブリッジの発生を回避しようとするものである。

しかし、上記図６及び図７の接合部構造であっても、半田量が適切でなかったり、フレキシブルプリント基板４が押さえられたりする場合には、半田ブリッジを発生させてしまうことがあり、十分な解決策ではなかった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、余剰半田の半田ブリッジによるパターン間のショートを防ぎ、信頼性の高いプリント配線板の接合部構造及びプリント配線板の接合方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、第１のプリント配線板上に所定のピッチで複数形成された第１の導電体露出パターンと、該第１の導電体露出パターンに対向する第２のプリント配線板上に形成された第２の導電体露出パターンとを、導電性接合手段によって電気的に接続したプリント配線板の接合部構造において、前記複数の第１の導電体露出パターンは、前記第１のプリント配線板上に並行して配設された複数の導電パターンを覆う絶縁層を、その各導電パターンの一部が露出するように開口することで形成し、前記複数の第１の導電体露出パターンが露出した前記絶縁層の開口部の形状は、前記各導電パターンの間の部分を該開口部の外側へ凸形状にしたことを特徴とする。

また、本発明は、第１のプリント配線板上に所定のピッチで複数形成した第１の導電体露出パターンと、該第１の導電体露出パターンに対向する第２のプリント配線板上に形成した第２の導電体露出パターンとを、導電性接合手段によって電気的に接続するプリント配線板の接合方法であって、前記複数の第１の導電体露出パターンは、前記第１のプリント配線板上に並行して配設された複数の導電パターンを覆う絶縁層を、その各導電パターンの一部が露出するように開口することで形成し、且つ前記複数の第１の導電体露出パターンが露出した前記絶縁層の開口部の形状は、前記各導電パターンの間の部分を該開口部の外側へ凸形状にしておき、前記第１と前記第２の導電体露出パターンとが対向するように前記第１と第２のプリント配線板の位置合わせを行った後、前記第１と第２の導電体露出パターンを、導電性接合手段によって接合することを特徴とする。

本発明によれば、第１または第２の導電体露出パターンを形成する絶縁層の開口形状は、各導電パターンの間の部分を基板先端部側へ向けて凸形状にしたので、第１と第２の導電体露出パターンを導電性接合手段によって電気的に接続する際に、パターン間のショートを確実に防止することが可能になる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜接合部構造＞
本実施の形態に係るプリント配線板の接合部構造は、フレキシブルプリント基板と、本実施の形態の特徴を成す構造を有するハード基板とを位置合わせをして重ね合わせ、半田付けにより電気的に接続することにより作製される。始めに、本実施の形態に係るプリント配線板の接合部構造の半田付け前の状態を説明し、続いてハード基板とフレキシブルプリント基板の接合方法を説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプリント配線板の接合部構造を示す図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図である。図２（ａ），（ｂ）は、図１のプリント配線板の接合前状態を示す図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図である。

図１及び図２において、１００はハード基板、１０１はハード基板１００を構成するベース基材、１０２はベース基材表面に形成された銅箔パターンである。１０３はソルダーレジスト、１０４は両面フレキシブルプリント基板、１０５はベースフィルムである。また、１０６ａは表面銅箔パターン、１０６ｂは裏面銅箔パターン、１０７ａは表面カバーフィルム、１０７ｂは裏面カバーフィルム、１０８は端面スルーホールである。

ここで、ソルダーレジスト１０３は、ハード基板１００の銅箔パターン１０２を覆うように形成されている。そして、このレジスト１０３は、複数の銅箔パターン１０２を跨ぐように開口部１０３ａを形成することにより、銅箔パターン１０２の一部が露出した銅箔露出パターン１０２ａを形成している。また、ソルダーレジスト１０３は、図２（ａ）に示すような波形状によって開口部１０３ａが形成されている。その開口部１０３ａの、フレキシブルプリント基板１０４と重なる側の境界形状は、隣り合う銅箔パターン１０２の間の部分が基板先端部へ向けて凸形状（図２（ａ）の１０３ｃ）になるようにしてある。

一方、両面フレキシブルプリント基板１０４の表裏に形成された銅箔パターン１０６ａ、１０６ｂは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板端部まで引き出されており、端面スルーホール１０８によって電気的に接続されている。そして、この表裏銅箔パターン１０６ａ、１０６ｂを覆っている表裏カバーフィルム１０７ａ、１０７ｂの基板端部を開口することにより、銅箔露出パターン１０６を形成している。

ここで、カバーフィルム１０７ａ、１０７ｂは、図２（ａ）に示すような波形状によって開口部を形成しており、銅箔パターン１０６ａ、１０６ｂと重なる部分が谷形状、隣り合う銅箔パターン１０６ａ、１０６ｂの間の部分が山形状になるようにしてある。さらに、表裏カバーフィルム１０７ａ、１０７ｂの開口部は、図２（ｂ）に示すように、開口部の境界が表裏で同位置とならないようにしている。即ち、表側カバーフィルム１０７ａの開口部の境界に対して、裏側カバーフィルム１０７ｂの開口部の境界をプリント基板１０４の基板端部側にずらすように形成している。このずれ量は、フレキシブルプリント基板の製造時の、カバーフィルム貼り付け誤差を考慮した際に、表裏のカバーフィルム１０７ａ、１０７ｂの開口部の境界が一致しないような設定が望ましい。

ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａは、図２（ａ）に示すように、ソルダーレジスト１０３との境界部分（接合時にフレキシブルプリント基板１０４に覆われる部分）でパターン幅が徐々に細くなるようにしてある。また、フレキシブルプリント基板１０４の裏側銅箔パターン１０６ｂは、その基板端部側のパターン幅が、対応するハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａ及びプリント基板１０４の表側銅箔露出パターン１０６の幅と同一になっている。さらに、裏側銅箔パターン１０６ｂは、その幅に対して、カバーフィルム１０７ｂによって覆われた境界部分の幅を細くしてある。

次に、ソルダーレジスト１０３の形成方法の一例を説明する。

図３は、本実施の形態の特徴を成す波形形状の開口部１０３ａを有するソルダーレジスト１０３の形成方法を示す工程図である。

まず、全表面上に銅箔１０２ｂが形成されたベース基材１０１を用意する（図３（ａ））。次に通常のウェットエッチング技術等を利用して、ベース基材１０１上の銅箔１０２ｂをパターン化して、銅箔パターン１０２を形成する（図３（ｂ））。

次に、上記のようにして銅箔パターン１０２形成されたベース基材１０１の全表面にフォトレジスト膜１０３ｂを塗布する（図３（ｃ））。そして、このフォトレジスト膜１０３ｂを露光して現像し、前記波形形状の開口部１０３ａを有するソルダーレジスト１０３に対応したレジストパターンを形成する。

その後、前記レジストパターンをマスクとして、ドライエッチング技術等を用いてエッチングを施すことにより、銅箔パターン１０２が形成されたベース基材１０１上に、前記波形形状の開口部１０３ａを有するソルダーレジスト１０３が形成される（図３（ｄ））。このとき、銅箔パターン１０２が開口部１０３ａにおいて露出して銅箔露出パターン１０２ａが現出する。

本実施の形態では、ソルダーレジスト１０３の形成方法として、フォトエッチング技術を用いて説明したが、これに限定されるものではない。

＜接合方法＞
次に、上記のハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４とを接合する接合方法について説明する。

（Ａ）位置決め工程
フレキシブルプリント基板１０４の裏面銅箔露出パターン１０６ｂ側が、ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａの表面に対向するように図１（ａ）、（ｂ）に示すような位置で、プリント基板１０４がハード基板１００に対して位置決めされる。この状態で露出しているハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａの長さは、フレキシブルプリント基板１０４の表側銅箔露出パターン１０６とほぼ同じ長さになるようにしてある。お互いをほぼ同じ長さにすることで、ハード基板１００側の銅箔露出パターン１０２ａに載る半田量とフレキシブルプリント基板１０４側の銅箔露出パターン１０６に載る半田量が均等になるため、半田付け作業が容易になる。

ハード基板１００に対するフレキシブルプリント基板１０４の位置決め方法としては、次のような方法が挙げられる。例えば、まず、ハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４の半田接合部の近傍２箇所に位置決め用の穴を設け、ハード基板１００が固定される部材にボスを２本形成しておく。そして、ボスに対してハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４を位置決めするようにすれば良い。この時、フレキシブルプリント基板の柔軟性を利用し、フレキシブルプリント基板１０４側の位置決め穴の大きさをボスの径に対して小さく設定し、圧入するようにしておく。これにより、フレキシブルプリント基板１０４の穴をボスに差し込むだけで仮固定ができ、半田付けの際に手で押さえる必要がない。また、ハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４の相対位置を位置決め用の冶工具を用いて位置決めするようにしても良い。

このようにしてハード基板１００に対してフレキシブルプリント基板１０４が位置決めされる。その後、半田付け作業により、ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａとフレキシブルプリント基板１０４の銅箔露出パターン１０６とを電気的に接続すれば、図１（ａ），（ｂ）に示すような状態となる。

次に、前記半田付け作業時において、本実施の形態の利点について説明する。

半田付け作業時に供給する半田量が多すぎると、ハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４との間に挟まれた余剰半田が、ハード基板１００のソルダーレジスト１０３の開口部１０３ａの境界を伝わって拡がろうとする。しかし、前述の通り、ソルダーレジスト１０３の開口部１０３ａは、フレキシブルプリント基板１０４と重なる側の境界形状が、隣り合う銅箔パターン１０２の間の部分を基板先端部側へ向けて凸形状（図２（ａ）の１０３ｃ）になるようにしてある。これにより、半田が伝わっていこうとするソルダーレジスト１０３の開口部１０３ａの境界の長さを十分に確保できるため、余剰半田が隣の銅箔パターン１０２まで達することがなく、半田ブリッジの発生によるパターン間のショートを確実に防止することができる。

また、半田付け作業時において、フレキシブルプリント基板１０４の基板端面に半田が付かないと、ハード基板１００とフレキシブルプリント基板１０４の境界部分に半田の境界が生ずる。その結果、半田接合面へ半田が十分に回らずに接続が不十分になってしまったり、接続強度が十分取れなくなってしまい、半田が剥がれてしまう可能性がある。しかし本実施の形態では、フレキシブルプリント基板１０４の基板端部に、表裏銅箔パターン１０６ａ、１０６ｂを接続する端面スルーホール１０８が形成されている。基板端面にはスルーホールメッキが施されているため、基板端面にも半田が付き、同時にプリント基板１０４の裏面銅箔露出パターン１０６ｂとハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａとの間にも半田が回り込む。その結果、良好な半田付け状態が確保できるようになっている。

また、前述したように、ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａは、ソルダーレジスト１０３の境界部分でパターン幅が徐々に細くなるようにしてある。さらに、フレキシブルプリント基板１０４の裏側銅箔パターン１０６ｂは、基板端部のパターン幅を表側銅箔露出パターン１０６ａの幅と同一にし、その幅に対してカバーフィルム１０７ｂによって覆われた境界部分の幅を細くしてある。これにより、半田付け作業時に、ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａとフレキシブルプリント基板１０４の裏面銅箔露出パターン１０６ｂとの間に入り込む半田量が多すぎた場合でも、余剰半田がフレキシブルプリント基板１０４の基板端側へ流れる。そのため、カバーフィルム１０７ｂの開口部の境界に沿って伝わる半田量を低減できる。

さらに、半田付け作業時に半田ごてでフレキシブルプリント基板１０４を押さえた場合や、自動半田付けロボットによりフレキシブルプリント基板１０４を押さえながら半田付けする場合には、次のような利点がある。即ち、このような場合には、ハード基板１００の銅箔露出パターン１０２ａとフレキシブルプリント基板１０４の裏面銅箔露出パターン１０６ｂとの間の半田が押されて銅箔パターンからはみ出そうとする。しかし、余剰半田はフレキシブルプリント基板１０４の基板端側へ流れようとするため、接合部の内側へはみ出し、カバーフィルム１０７ｂの開口部の境界に沿って伝わる半田量を低減できる。

また、表裏カバーフィルム１０７ａ、１０７ｂは前述の通り、開口部の境界が表裏で同位置にならないようにしている。即ち、表側カバーフィルム１０７ａの開口部の境界に対して、裏側カバーフィルム１０７ｂの開口部の境界をプリント基板１０４の基板端部側にずらすように形成している。そのため、次のような不具合を回避することができる。即ち、例えば、半田付け後にフレキシブルプリント基板１０４の半田付け部の他端に対して繰り返し屈曲させるような力が加わり、半田部とカバーフィルム開口との境界部に応力がかかるような場合がある。このような場合にも、本実施の形態では、表裏で同じ位置に応力がかかることがないので、銅箔パターンが断線したり、フレキシブルプリント基板１０４自体が切れてしまうことがない。

なお、本実施形態では、ハード基板とフレキシブルプリント基板との接合を行う構成について説明したが、ハード基板同士や、フレキシブルプリント基板同士の接続を行う構成でも、同様の効果が得られることは明らかである。

また、本発明に係るプリント配線板の接合部構造は、隣接パターンとの半田ブリッジを防止することができるので、あらゆる電子機器内のプリント配線板同士の接続に適している。特にデジタルカメラやビデオカムコーダーなどの小型機器内で、フレキシブルプリント基板の狭ピッチの端子を半田付けによって接続するのに適している。

実施形態に係るプリント配線板の接合部構造を示す図である。 図１のプリント配線板の接合前状態を示す図である。 ソルダーレジストの形成方法を示す工程図である。 従来のプリント配線板の第１の接合部構造の一例を示す図である。 半田付け状態でのフレキシブルプリント基板の状態を示す図である。 従来のプリント配線板の第２の接合部構造におけるフレキシブルプリント基板の銅箔パターンの形状を示す図である。 従来のプリント配線板の第３の接合部構造における半田付け前の状態を示す上面図である。

符号の説明

１００ ハード基板
１０１ ベース基材
１０２ 銅箔パターン
１０３ ソルダーレジスト
１０４ フレキシブルプリント基板
１０５ ベースフィルム
１０６ａ 表面銅箔パターン
１０６ｂ 裏面銅箔パターン
１０７ａ 表面カバーフィルム
１０７ｂ 裏面カバーフィルム
１０８ 端面スルーホール
１０９ 半田

Claims (2)

1. 第１のプリント配線板上に所定のピッチで複数形成された第１の導電体露出パターンと、該第１の導電体露出パターンに対向する第２のプリント配線板上に形成された第２の導電体露出パターンとを、導電性接合手段によって電気的に接続したプリント配線板の接合部構造において、
   前記複数の第１の導電体露出パターンは、前記第１のプリント配線板上に並行して配設された複数の導電パターンを覆う絶縁層を、その各導電パターンの一部が露出するように開口することで形成し、
   前記複数の第１の導電体露出パターンが露出した前記絶縁層の開口部の形状は、前記各導電パターンの間の部分を該開口部の外側へ凸形状にしたことを特徴とするプリント配線板の接合部構造。
2. 第１のプリント配線板上に所定のピッチで複数形成した第１の導電体露出パターンと、該第１の導電体露出パターンに対向する第２のプリント配線板上に形成した第２の導電体露出パターンとを、導電性接合手段によって電気的に接続するプリント配線板の接合方法であって、
   前記複数の第１の導電体露出パターンは、前記第１のプリント配線板上に並行して配設された複数の導電パターンを覆う絶縁層を、その各導電パターンの一部が露出するように開口することで形成し、且つ前記複数の第１の導電体露出パターンが露出した前記絶縁層の開口部の形状は、前記各導電パターンの間の部分を該開口部の外側へ凸形状にしておき、
   前記第１と前記第２の導電体露出パターンとが対向するように前記第１と前記第２のプリント配線板の位置合わせを行った後、
   前記第１と第２の導電体露出パターンを、導電性接合手段によって接合することを特徴とするプリント配線板の接合方法。

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