JP2007317852A

JP2007317852A - プリント配線板及び基板間接続構造

Info

Publication number: JP2007317852A
Application number: JP2006145390A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takami; 良高見; Hiroki Maruo; 弘樹圓尾
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】接続端子間のはんだブリッジを防ぎ、優れた接続強度と微細な接続部を実現する基板間接続構造を提供する。
【解決手段】端部に底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭い第１接続端子１４ａを有する第１導通回路が第１絶縁層１３上に配置された第１プリント配線板１と、第２接続端子１７ａを有する第２導通回路が第２絶縁層１６上に配置された第２プリント配線板２と、第１接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成し、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａを接続する接続層１９とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリント基板間の接続技術に関し、特に基板間の接続強度を向上せしめるプリント配線板及び基板間接続構造に関する。

電子機器の小型化、軽量化、高機能化の要求に伴い、製品内部のわずかなスペースに複数の基板を三次元的に組み込む必要がある。そのためには基板間の電気信号の接続スペースは小さくしなければならないが、高機能化が進めば基板間の電気信号の種類も多くなり、接続スペースは大きくなってしまうので、小型化、軽量化の妨げとなる。基板間接続には、コネクタ部品を用いる方法が一般的であるが、嵌合機構を有するコネクタ部品の小型化は困難である。また、コネクタ部品は、端子を圧着して電気接合するので接合の信頼性が劣る。更に、コネクタ部品自体のコストがかかるので多信号の接続の場合にはコネクタ部品の費用が加算されてしまう。

近年、コネクタ部品よりも狭ピッチな配線の接続手段としてはんだ接続が採用されている。図５はリジッド配線基板１０１とフレキシブル配線基板１０２をはんだ接続により接続した場合の接続部の構造であり、図５（ａ）は接続部横断面、図５（ｂ）は接続部縦断面を示している。フレキシブル配線基板１０２は、可撓性絶縁層１０３、可撓性絶縁層１０３上に設けられた導通回路１０４、導通回路１０４のはんだ接続を施す箇所である接続端子１０４ａ、導通回路１０４を保護する可撓性絶縁保護層１０５を備える。リジッド配線基板１０１は、絶縁層１０６、絶縁層１０６上に設けられた導通回路１０７、導通回路１０７のはんだ接続を施す箇所である接続端子１０７ａ、導通回路１０７を保護する可撓性絶縁保護層１０８を備える。接続端子１０４ａ，１０７ａの間にはんだ１０９を供給する方法として、両方もしくはどちらか一方の接続端子１０４ａ，１０７ａの表面にはんだめっきを施す、もしくは接続端子１０７ａの表面上にクリームはんだを印刷する。接続端子１０４ａ，１０７ａの間にはんだ１０９を供給した状態で、図５（ｂ）に示すように、接続端子１０４ａ，１０７ａを向かい合わせて、リジッド配線基板１０１とフレキシブル配線基板１０２の位置合わせを行い重ねる。その状態でヒーターチップ等の加熱器によりはんだ１０９が溶解するまで接続部全体を加熱すると、接続端子１０４ａ，１０７ａが接続されて、リジッド配線基板１０１とフレキシブル配線基板１０２の間の電気導通が可能となる。

しかし、図５に示した接続構造では、はんだ１０９を用いて熱圧着で接続端子１０４ａ，１０７ａを接続すると、はんだ１０９が過剰に施されている場合、溶解したはんだ１０９が絶縁層１０６上にはみ出し、隣接する端子またはその端子からはみ出したはんだと接触し、はんだブリッジを形成する可能性がある。

この問題に対し、フレキシブル配線基板上の接続端子を対向する回路基板の接続端子幅よりも狭くして、フレキシブル配線基板上の接続端子を回路基板の接続端子の幅内に配置し、回路基板の接続端子上の長手方向に沿ってはんだフィレットを形成してはんだが隣り合った接続端子領域に流出することを防止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の提案では、接続端子と可撓性絶縁層の接続強度が問題になる。接続端子同士を半田接合した接続強度と、接続端子と可撓性絶縁層の接続強度を比較すると、接続端子同士を半田接合した接続強度の方が金属結合となるため強固である。したがって、接続強度としては、接続端子と可撓性絶縁層との接続が重要であり、接続端子幅が広い方が有利であるが、特許文献１の提案では一方を細くするために接続強度が弱くなってしまう。

更に、特許文献１の提案では、接続部の微細化に弊害を及ぼす。プリント配線板では、加工が可能な導体幅と導体ピッチ幅の最小値が制限される。特許文献１の提案では、少なくとも一方の接続端子幅を加工しうる最小の幅より広くする必要が生じるため、微細な接続部を実現する妨げとなる。
特開平８−２３１４７号公報

本発明は、接続端子間のはんだブリッジを防ぎ、優れた接続強度と微細な接続部を実現するプリント配線板及び基板間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、絶縁層と、絶縁層上に配置され、端部に底面幅より上面幅が狭い接続端子を有する導通回路とを備えるプリント配線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、端部に底面幅より上面幅が狭い第１接続端子を有する第１導通回路が第１絶縁層上に配置された第１プリント配線板と、第２接続端子を有する第２導通回路が第２絶縁層上に配置された第２プリント配線板と、第１接続端子の長手方向の側面に沿ってフィレットを形成し、第１接続端子及び第２接続端子を接続する接続層とを備える基板間接続構造であることを要旨とする。

本発明によれば、接続端子間のはんだブリッジを防ぎ、優れた接続強度と微細な接続部を実現するプリント配線板及び基板間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）
（プリント配線板）
本発明の第１の実施の形態に係るプリント配線板は、図１に示すように、絶縁層１３と、絶縁層１３上に配置され、端部に底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭い第１接続端子１４ａを有する導通回路１４とを備える。図２は図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。

絶縁層１３としては、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ができる。あるいは、絶縁層１３として、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ド基板を用いることもできる。絶縁層１３は、はんだの融点以上の耐熱性を有することが好ましい。絶縁層１３としてリジッド基板を用いる場合、厚さは２．４ｍｍ、２．０ｍｍ、１．６ｍｍ、１．２ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ等を採用することができる。また、絶縁層１３として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。

導通回路１４は、絶縁層１３上に設計された導体の回路パターンである。導通回路１４は、絶縁層１３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。導通回路１４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。導通回路１４の導体ピッチ幅は１０〜５００μｍとし、導体幅は１０〜５００μｍとする。導通回路１４の厚さは、３５μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。導通回路１４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カバーレイフィルム等をカバー層（図示せず）として配置する。

接続端子１４ａは、サブトラクティブ法により形成することにより、底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁を小さく形成することができる。接続端子１４ａは、絶縁層１３がフレキシブル基板である場合、絶縁層１３の端部まで延伸するように配置することができる。一方、絶縁層１３がリジッド基板である場合、接続端子１４ａは、絶縁層１３の端部から少しスペースを取るように配置することが好ましい。接続端子１４ａ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が施される。

第１の実施の形態に係るプリント配線板によれば、絶縁層１３と接続端子１４ａとの接続面積が小さくなることがないので、絶縁層１３と接続端子１４ａとの接続強度が低下することがない。また、接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭いことで、接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成することができるので、はんだブリッジの形成及び接続不良を防ぐことができる。

更に、第１の実施の形態に係るプリント配線板によれば、接続端子１４ａの幅を加工しうる最小の幅で形成してもよいので、微細な接続部を実現することができる。

更に、接続端子１４ａは、サブトラクティブ法により形成することができるので、導通回路１４をサブトラクティブ法で加工する場合は工程数を増やすことなく形成することができる。

（基板間接続構造）
本発明の第１の実施の形態に係る基板間接続構造は、図３に示すように、第１の実施の形態に係るプリント配線板としての、端部に底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭い第１接続端子１４ａを有する第１導通回路が第１絶縁層１３上に配置された第１プリント配線板１と、第２接続端子１７ａを有する第２導通回路が第２絶縁層１６上に配置された第２プリント配線板２と、第１接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成し、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａを接続する接続層１９とを備える。

第２絶縁層１６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ド基板を用いることができる。また、第２絶縁層１６は、フレキシブル基板を用いることもできる。第２絶縁層１６は、はんだの融点以上の耐熱性を有することが好ましい。リジッド基板を用いる場合、厚さは２．４ｍｍ、２．０ｍｍ、１．６ｍｍ、１．２ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ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２導通回路は、第２絶縁層１６上に設計された導体の回路パターンである。第２導通回路は、第２絶縁層１６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２導通回路には、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２導通回路の導体ピッチ幅は１０〜５００μｍとし、導体幅は１０〜５００μｍとする。第２導通回路の厚さは、３５μｍ、１８μｍ、１２μｍ、９μｍ等を採用することができる。第２導通回路上には、リジッド基板を用いる場合はソルダレジスト、フレキシブル基板を用いる場合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カバーレイフィルム等をカバー層（図示せず）として配置する。

第２接続端子１７ａの幅は、第１接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂と実質的に同じ幅とする。第２接続端子１７ａの厚さは、例えば１５μｍとすることができる。第２接続端子１７ａは、第２絶縁層１６がフレキシブル基板である場合、第２絶縁層１６の端部まで延伸するように配置することができる。一方、第２絶縁層１６がリジッド基板である場合、第２接続端子１７ａは、第２絶縁層１６の端部から少しスペースを取るように配置することが好ましい。第２接続端子１７ａ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が施される。

第１の実施の形態に係る基板間接続構造の接続方法を説明する。

まず、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａの少なくとも一方にはんだペーストを塗布する、又ははんだめっきを施すことで、例えば厚さ３μｍ程度のはんだを配置する。そして、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａが向き合わせて配置され、ヒーターチップ等の加熱器で２００℃以上に加熱することにより接続層１９が形成され接合される。はんだが溶解して接続層１９を形成するとき、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａの間隙である第１接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってはんだが溜まり、フィレットを形成する。接続層１９の周囲に毛細管現象を利用して、エポキシ系のアンダーフィル樹脂等を充填する。アンダーフィル樹脂を充填することで、接続層１９の接続強度を補強することができ、隣の接続端子へのはんだの流入防止をすることができる。以上の工程により、図３に示した第１の実施の形態に係る基板間接続構造が形成される。接続層１９に使用され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。

第１の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、第１絶縁層１３と第１接続端子１４ａとの接続面積が小さくなることがないので、第１絶縁層１３と第１接続端子１４ａとの接続強度が低下することがない。また、第１接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭いことで、第１接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成することができるので、接続層１９のはんだブリッジの形成及び接続不良を防ぐことができる。

更に、第１の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ａの両方の幅を加工しうる最小の幅で形成してもよいので、微細な接続部を実現することができる。

更に、第１接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂と第２接続端子１７ａの幅を実質的に同じにすることによって、それぞれ第１絶縁層１３と第２絶縁層１６との接続強度を低下させることがない。

（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３で示したように、第１プリント配線板１だけが底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭い第１接続端子１４ａとするのではなく、図４に示すように、第２プリント配線板２ａの接続端子１７ｂも底面幅Ｗ₄より上面幅Ｗ₃を狭くする点が異なる。他は図３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の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、第１絶縁層１３と第１接続端子１４ａ、及び第２絶縁層１６と第２接続端子１７ｂとの接続面積が小さくなることがないので、第１絶縁層１３と第１接続端子１４ａ、及び第２絶縁層１６と第２接続端子１７ｂとの接続強度が低下することがない。また、第１接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂より上面幅Ｗ₁が狭いことで、第１接続端子１４ａの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成することができるので、はんだブリッジの形成及び接続不良を防ぐことができる。同様に、第２接続端子１７ｂの底面幅Ｗ₄より上面幅Ｗ₃が狭いことで、第２接続端子１７ｂの長手方向の側面に沿ってフィレットを形成することができるので、接続層１９ａのはんだブリッジの形成及び接続不良を防ぐことができる。

更に、第２の実施の形態に係る基板間接続構造によれば、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ｂの両方の幅を加工しうる最小の幅で形成してもよいので、微細な接続部を実現することができる。

更に、第１接続端子１４ａの底面幅Ｗ₂と第２接続端子１７ｂの底面幅Ｗ₄を実質的に同じにすることによって、それぞれ第１絶縁層１３と第２絶縁層１６との接続強度を低下させることがない。

（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、第１及び第２の実施の形態において、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ｂの断面は、側面が直線の台形であるが、側面が弧状に曲がっていてもよい。側面が弧状に曲がっていることで、第１接続端子１４ａ及び第２接続端子１７ｂの側面の表面積が増えれば、はんだとの接続面積が大きくなり、接続強度を向上させることができる。

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配線板の平面図である。図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。本発明の第１実施の形態に係る基板間接続構造の断面図である。本発明の第２実施の形態に係る基板間接続構造の断面図である。図５（ａ）は従来の基板間接続構造の接続部横断面図、図５（ｂ）は従来の基板間接続構造の接続部縦断面図である。

符号の説明

１…第１プリント配線板
２，２ａ…第２プリント配線板
１３…絶縁層、第１絶縁層
１４…導通回路
１４ａ…接続端子、第１接続端子
１６…第２絶縁層
１７ａ…第２接続端子
１７ｂ…接続端子、第２接続端子
１９，１９ａ…接続層
１０１…リジッド配線基板
１０２…フレキシブル配線基板
１０３…可撓性絶縁層
１０４…導通回路
１０４ａ…接続端子
１０５…可撓性絶縁保護層
１０６…絶縁層
１０７…導通回路
１０７ａ…接続端子
１０８…可撓性絶縁保護層

Claims

絶縁層と、
前記絶縁層上に配置され、端部に底面幅より上面幅が狭い接続端子を有する導通回路
とを備えることを特徴とするプリント配線板。
端部に底面幅より上面幅が狭い第１接続端子を有する第１導通回路が第１絶縁層上に配置された第１プリント配線板と、
第２接続端子を有する第２導通回路が第２絶縁層上に配置された第２プリント配線板と、
前記第１接続端子の長手方向の側面に沿ってフィレットを形成し、前記第１接続端子及び前記第２接続端子を接続する接続層
とを備えることを特徴とする基板間接続構造。
前記第２接続端子は、底面幅より上面幅が狭いことを特徴とする請求項２に記載の基板間接続構造。
前記第１接続端子及び前記第２接続端子は、サブトラクティブ法により形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の基板間接続構造。
前記第１接続端子の底面幅は、前記第２接続端子の幅と実質的に同じにすることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の基板間接続構造。
前記接続層の周囲には、アンダーフィルを充填することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の基板間接続構造。