JP2007266070A - プリント回路基板及びプリント回路基板接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フィレット形成面積を大きく取り、余剰はんだを溜めるスペースを設けてはんだ付け不良を低減するプリント回路基板を提供する。
【解決手段】第１基板１０と、第１基板１０の表面に設けられ、先端が先細り形状の第１接続端子２２ａを有する第１配線パターン２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント回路基板の接続に関し、特にはんだ付けにて接続するプリント回路基板及びプリント回路基板接続構造に関する。

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回路基板同士を電気的に接続する方法としては、一対のプリント回路基板の接続端子同士をはんだ付けする方法がある。具体的には、一対のプリント回路基板のうち少なくとも一方の接続端子の表面にはんだ層を設け、更にはんだ付けを助長するフラックスを塗布して、両方のプリント回路基板の接続端子同士を重ね合わせ、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、プリント回路基板の配線パターンの微細化及びファインピッチ化が進み、配線どうしがはんだブリッジを形成してしまうことがある。そこで、フレキシブル基板上の接続端子幅を、リジット基板上の接続端子幅より狭くすることで、はんだ付けの際のフィレットが形成される面積を広げて余剰はんだが溜まるスペースを設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

はんだ付けにおいて、フィレットを形成してはんだが溜まるのは、接続端子の側面または表面である。特許文献１では、フレキシブル基板上の接続端子側面と、幅広のリジット基板上の接続端子表面でフレキシブル基板上の接続端子に重ならない部分がフィレット形成部に相当する。ただし、接続端子のピッチが狭小化した場合、各接続端子幅自体も細くなり、接続端子幅に差を付けることによってフィレット形成面積を得ることが困難であり、接続端子間でのはんだブリッジの発生を防ぐことができなくなる。
特許２８００６９１号公報

本発明は、フィレット形成面積を大きく取り、余剰はんだを溜めるスペースを設けてはんだ付け不良を低減するプリント回路基板及びプリント回路基板接続構造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、基板と、基板の表面に設けられ、先端が先細り形状の接続端子を有する配線パターンとを備えるプリント回路基板であることを要旨とする。

本願発明の他の態様によれば、第１基板の表面に設けられた第１配線パターンが有する先端が先細り形状の第１接続端子と、第２基板の表面に第２配線パターンが設けられ、第１接続端子と対向して第２配線パターンの端部に有する第２接続端子と、第１接続端子及び第２接続端子の双方の表面にフィレットが形成されるフィレット形成部とを備えるプリント回路基板接続構造であることを要旨とする。

本発明によれば、フィレット形成面積を大きく取り、余剰はんだを溜めるスペースを設けてはんだ付け不良を低減するプリント回路基板及びプリント回路基板接続構造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回路基板としての第１プリント回路基板１は、図１（ａ）に示すように、第１基板１０と、第１基板１０の表面に設けられ、先端が先細り形状の第１接続端子２２ａを有する第１配線パターン２０とを備える。

また、本発明の第１の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造は、図１（ａ）に示した第１プリント回路基板１と、図１（ｂ）に示す、第２基板４０の表面に第２配線パターン５０が設けられ、第１接続端子２２ａ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５２ａを備える第２プリント回路基板２とを、図２及び図３に示すように接続する。第１プリント回路基板１と第２プリント回路基板２を接続した際には、図２に示すように、第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ａの接続部にフィレット形成部６２が設けられる。第１プリント回路基板１と第２プリント回路基板２は、図３に示すように、はんだ等を用いて接続層６０を形成することで接続される。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

第１基板１０及び第２基板４０は、共に絶縁性の基板であり、少なくとも一方がフレキシブル基板である。第１基板１０及び第２基板４０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、または、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。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のパターン幅は１０〜５００μｍとし、パターン間隔は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１接続端子２２ａは、図１（ａ）に示すように、テーパ状に先端に向かって細くなっていく先細り形状をしている。第２接続端子５２ａは、図１（ｂ）に示すように、先細り形状ではなく矩形の形状となっている。第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ａ以外の第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０上にはそれぞれ、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カバーレイやレジストの保護膜３０，３２を配置する。保護膜３０，３２で保護されていない第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ａ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の実施の形態に係るプリント回路基板によれば、第１接続端子２２ａの根本から先端に向かって細くなっていく先細りの先端が尖った形状となればよいので、接続端子の全長を所定の幅で一定にして仕上げるよりも容易に仕上げることができる。

以下に、第１プリント回路基板１と第２プリント回路基板２の基板間接続方法について説明する。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。

まず、第１基板１０に設けられている第１接続端子２２ａと、第２基板４０に設けられている第２接続端子５２ａ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２２ａと第２接続端子５２ａ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接続端子２２ａと第２接続端子５２ａの間にある半田を溶融させて接続層６０を形成して物理的に接続する。

第１プリント回路基板１と第２プリント回路基板２の接続部に形成されるフィレット形成部６２の面積は、図２に示すように、第１配線パターン２０及び第２配線パターン５０のパターン幅Ｗと接続部長さＬにより求められる。フィレット形成部６２の面積が最大となるのは、第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ａの一ずれを考慮しない場合でＬＷ／２である。

第１の実施の形態に係るプリント回路基板を用いたプリント回路基板接続構造によれば、第１接続端子２２ａが先細り形状をしていることによって、接続端子のピッチが狭小化しても、フィレット形成部６２の面積を大きく取ることができ、余剰はんだを溜めるスペースを設けることができる。余剰はんだを溜めるスペースが設けられることで、接続端子間のはんだブリッジの発生を防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るプリント回路基板２の第２接続端子５２ｂは、図４（ｂ）に示すように、図１（ｂ）に示した第２接続端子５２ａと比して、テーパ状に先端に向かって細くなっていく先細り形状をしている点が異なる。他は図１（ｂ）に示したプリント回路基板２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の実施の形態に係る第１プリント回路基板１と第２プリント回路基板２は、図５（ａ）に示すように、接続される。図５（ｂ）は、図５（ａ）の接続部を拡大して表示した図である。第１接続端子２２ａと第２接続端子５２ｂの双方の表面でフィレットが形成されるフィレット形成部６２ａ，６２ｂの面積は、ＬＷ／２である。つまり、図２に示したフィレット形成部６２と同等の面積である。更に、第２の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造では、第１接続端子２２ａと第２接続端子５２ｂの側面にフィレットが形成されるフィレット形成部６２ｃを有する。

フィレット形成部６２ｃに形成されるフィレットは、はんだの表面張力により、図５（ｂ）に示す第１接続端子２２ａ輪郭と保護膜３０開口の交点ａと、第２接続端子５２ｂ輪郭と保護膜３２開口の交点ｂと、テーパ状に細らせた第１接続端子２２ａと第２接続端子５２ｂの外形の交点ｃとによりなる三角形の内側に収まる。

第２の実施の形態に係るプリント回路基板を用いたプリント回路基板接続構造によれば、第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ｂが先細り形状をしていることによって、接続端子のピッチが狭小化しても、フィレット形成部６２ａ，６２ｂ，６２ｃの面積を大きく取ることができ、余剰はんだを溜めるスペースを設けることができる。余剰はんだを溜めるスペースが設けられることで、接続端子間のはんだブリッジの発生を防ぐことができる。

更に、交点ａ，ｂ，ｃによりなる三角形の内側にフィレットが収まることから、供給はんだが過剰であっても、隣接端子間のはんだブリッジをを防ぐことができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造は、図６に示すように、図５（ａ）に示したプリント回路基板接続構造と比して、第１プリント回路基板１の第１接続端子２２ａ及び第２プリント回路基板２の第２接続端子５２ｂの長さ方向全体をテーパ状としていない点が異なる。他は図５（ａ）に示したプリント回路基板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１配線パターン２０の第１基板直線部及び第２配線パターン５０の第２基板直線部は、図６に示すように、それぞれテーパ状になっていない配線パターンである。第１基板直線部及び第２基板直線部において、保護膜３０，３２からはみ出した部分は、接続端子として用いられる。接続端子として用いられる第１基板直線部及び第２基板直線部の長さは、適宜選択することができる。同様に、第１配線パターン２０の第１基板テーパ部及び第２配線パターン５０の第２基板テーパ部の長さも、適宜選択することができる。

また、接続端子の形状を双方の基板で必ず対象にする必要はない。例えば、図７に示すように、第１接続端子２２ａは直線部とテーパ部からなり、第２接続端子５２ｃはテーパ部のみからなるように、非対称形状であっても構わない。

第３の実施の形態に係るプリント回路基板を用いたプリント回路基板接続構造によれば、第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ｂ，５２ｃの表面でのフィレット形成と、側面でのフィレット形成によって得られるそれぞれの効果について最適化を図ることができる。更に、第１接続端子２２ａ及び第２接続端子５２ｂ，５２ｃの形状は対称でなくてもよく、設計の自由度が向上する。

（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、図１及び図４に示した第１接続端子２２ａは、先端に向かって細くなっていく先細りの先端が尖った形状であったが、図８（ａ）に示すように、先端に向かって細くなっていく先細りの先端が平らな形状であってもよい。また、第１接続端子２２ａは、図８（ｂ）に示すように、先端に向かって細くなっていく先細りの先端が丸くなっている形状でもよく、図８（ｃ）に示すように、先端に向かって細くなっていく先細りの先端が複数に割れていても構わない。図８（ｃ）では、先端が２つに割れているが、２つに限られずいくつであっても構わない。このように、図８（ａ）〜（ｃ）に示したように、先端に向かって細くなっていく先細りの先端が尖った形状に限られないことで、設計の自由度が向上する。

更に、上記したような第１接続端子２２ａの形状は、第２接続端子５２ａ，５２ｂ，５２ｃにも用いることができる。また、上記したような第１接続端子２２ａの形状を組み合わせて、例えば、先端が複数で、先端が平らな先細り形状の第１接続端子２２ａを備えるプリント回路基板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プリント回路基板を示すための模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造を示すための模式図である。 図２のＡ−Ａ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プリント回路基板を示すための模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプリント回路基板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プリント回路基板接続構造を示すための模式図（その１）である。 本発明の第３の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造を示すための模式図（その２）である。 本発明のその他の実施の形態に係るプリント回路基板接続構造の接続端子の形状を示すための模式図である。

符号の説明

１…第１プリント回路基板
２…第２プリント回路基板
１０…第１基板
２０…第１配線パターン
２２ａ…第１接続端子
３０，３２…保護膜
４０…第２基板
５０…第２配線パターン
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…第２接続端子
６０…接続層
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…フィレット形成部

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板の表面に設けられ、先端が先細り形状の接続端子を有する配線パターン
   とを備えることを特徴とするプリント回路基板。
2. 前記接続端子は、先細りの先端が平らな形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記接続端子は、先細りの先端が丸くなっている形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
4. 前記接続端子は、先細りの先端が複数に割れている形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
5. 第１基板の表面に設けられた第１配線パターンが有する先端が先細り形状の第１接続端子と、
   第２基板の表面に第２配線パターンが設けられ、前記第１接続端子と対向して前記第２配線パターンの端部に有する第２接続端子と、
   前記第１接続端子及び前記第２接続端子の双方の表面にフィレットが形成されるフィレット形成部
   とを備えることを特徴とするプリント回路基板接続構造。
6. 前記第２接続端子は、先端が先細り形状であることを特徴とする請求項５に記載のプリント回路基板接続構造。
7. 前記フィレット形成部は、更に前記第１接続端子及び前記第２接続端子の側面に設けられることを特徴とする請求項５又は６に記載のプリント回路基板接続構造。
8. 前記第１接続端子及び前記第２接続端子の少なくともいずれか一方は、全体が先細り形状ではなく直線部を有することを特徴とする請求項６又は７に記載のプリント回路基板接続構造。

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