JP2007318022A - 配線基板の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】リジット基板の端部以外の位置に接続端子部が配置される場合にあっても、アンダーフィル樹脂の浸透範囲を制限でき、浸透範囲が広がり過ぎることによる不具合を防止する。
【解決手段】リジット基板１とフレキシブル基板１０の各絶縁基板２，１１上に接続端子部４，１４がそれぞれ形成され、この双方の接続端子部４，１４同士が直接接合され、接合された双方の接続端子部４，１４の周辺にアンダーフィル樹脂２１が充填された配線基板の接続構造であって、リジット基板１の絶縁基板２には、接続端子部４の周辺に貫通穴５が設けられた。
【選択図】図３

Description

本発明は、２枚の配線基板の接続端子部同士を直接接続する配線基板の接続構造に関する。

従来より、フレキシブル基板とリジット基板間を接続する方法としてコネクタによる接続方法がある。しかし、コネクタによる接続方法では、コネクタという別部材を介在させるために部品コストが高くなる。その上、二次元的あるいは三次元的なスペースを占有することから実装の高密度化にとっては不利である。そこで、コネクタを介さずに２枚の配線基板の接続端子部同士を直接接続する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の配線基板の接続構造は、図９に示すように、リジット基板１００とフレキシブル基板１１０とを有する構造である。リジット基板１００は絶縁基板１０１とこの上に形成された配線パターン１０２とを有し、配線パターン１０２上には３層から成る接続端子部１０３が設けられている。フレキシブル基板１１０は、絶縁基板１１１とこの一面に形成された配線パターン（図示せず）とを備え、配線パターンの一端部によって複数の接続端子部１１２が形成されている。双方の基板１００，１１０が突き合わされ、互いに対応する接続端子部１０３，１１２同士が半田部１２０によって接合されている。接合された複数の接続端子部１０３，１１２の周辺には、アンダーフィル樹脂１２１が充填されている。

この従来の接続構造では、双方の基板１００，１１０の接合箇所がアンダーフィル樹脂１２１によって接合強度を向上させ、リフロー工程でも接続状態を保つ構造になる。
特開平７−１２２８３２号公報

ところで、アンダーフィル樹脂１２１は、毛細管現象により細かな隙間に浸透するように、０．５〜５０Ｐａ・Ｓ程度の低粘性の液体状態で接合箇所の周辺に塗布される。従って、塗布された流体状態のアンダーフィル樹脂１２１は、毛細管現象によって双方の絶縁基板１０１，１１１の隙間に浸透する。このような毛細管現象によってアンダーフィル樹脂１２１を接合箇所の全域に浸透させることができる。

ここで、上記従来構造のように、リジット基板１００の端部に接続端子部１０３が配置されている場合には、アンダーフィル樹脂１２１の浸透が絶縁基板１０１の端面１０１ａで停止されるが、リジット基板１０１の端部以外の位置に接続端子部１０３が配置される場合には、アンダーフィル樹脂１２１の浸透範囲が必要以上に広くなる。アンダーフィル樹脂１２１の浸透範囲が広いと、後述するような種々の不都合が発生する。

つまり、接合箇所の近傍に電子部品、コネクタ等の搭載部品が配置されている場合にはアンダーフィル樹脂１２１が搭載部品にまで達し、その特性や機能に悪影響を及ぼす恐れがある。そのため、電子部品やコネクタ等の搭載部品を端子接続部１０３より十分に離れた位置に設定しなければならず、接続端子部１０３と搭載部品の配置位置の自由度が狭まる。又、アンダーフィル樹脂１２の浸透範囲が広いと、アンダーフィル樹脂１２１の使用量が多くなる。更に、アンダーフィル樹脂１２１が充填されたフレキシブル基板１１０のエリアは撓み変形できない箇所となるため、フレキシブル基板１１０の撓み変形の自由度が小さくなる。

そこで、本発明は、一方の配線基板の端部以外の位置に接続端子部が配置される場合であっても、アンダーフィル樹脂の浸透範囲を制限でき、浸透範囲が広がり過ぎることによる不具合を防止できる配線基板の接続構造を提供することを目的とする。

本発明は、一対の配線基板の各絶縁基板上に接続端子部がそれぞれ形成され、これら一対の接続端子部同士が直接接合され、接合された両方の前記接続端子部の周辺にアンダーフィル樹脂が充填された配線基板の接続構造であって、いずれか一方の前記絶縁基板には、前記接続端子部の周辺に貫通穴な溝による段差が設けられたことを要旨とする。

本発明によれば、双方の配線基板の絶縁基板によって形成される隙間は、段差の位置で毛細管現象によってアンダーフィルが浸透する隙間を形成しなくなる。そのため、接合箇所の周辺に塗布されたアンダーフィル樹脂は、段差の位置で毛細管現象による浸透を停止する。このため、一方の配線基板の端部以外の位置に接続端子部が配置される場合にあっても、アンダーフィル樹脂の浸透範囲を制限でき、浸透範囲が広がり過ぎることによる不具合を防止できる。具体的には、接続端子部と搭載部品との間に貫通穴を形成すれば、接続端子部の近傍に搭載部品を配置できるため、接続端子部と搭載部品の配置位置の自由度が広がる。また、アンダーフィル樹脂の浸透範囲を規制できるため、基板の端部ではない任意の箇所の接続においてもアンダーフィルが浸透して広がりすぎる問題を解決でき、更にアンダーフィル樹脂の使用量を節約できる。他方の配線基板がフレキシブル基板である場合には、アンダーフィル樹脂によって撓み変形できなくなる範囲を段差によって規制できるため、フレキシブル基板の撓み変形の自由度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る配線基板の接続構造の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。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。

（第１の実施の形態）
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は配線基板の接続構造の平面図、図２は図１のＸ１−Ｘ１線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図である。

図１〜図３に示すように、配線基板の接続構造は、一方の配線基板であるリジット基板１と、他方の配線基板であるフレキシブル基板１０とから成り、これらが直接接合されている。

リジット基板１は、ガラス材からなる絶縁基板２と、この一面に形成された複数の配線パターン３とを備えている。絶縁基板４の端部ではない位置には、配線パターン３の一部によって複数の接続端子部４が形成されている。複数の接続端子部４同士は、一定の間隔を置いて並設されている。

絶縁基板２には、複数の接続端子部４の周辺に貫通穴５が形成されている。この貫通穴５は、複数の端子接続部４が並設された端子並設方向（Ｘ方向）に沿って、複数の端子接続部４の全体幅以上の範囲に設けられている。貫通穴５の両側の開口端部は、テーパ面５ａ（図３参照）に形成されている。

また、接続端子部４の周辺の配線パターン３上には、搭載部品である電子部品６が搭載されている。電子部品６は、貫通穴５を挟んで接続端子部４の周辺に配置されている。

フレキシブル基板１０は、絶縁基板１１と、この一面に形成された複数の配線パターン１２と、この複数の配線パターン１２が形成された絶縁基板１１の面に設けられた保護層であるカバーレイ１３とを備えている。

絶縁基板１１の一端部の表面には、カバーレイ１３が存在しない接続領域が形成されている。この接続領域には、配線パターン１２の端部によって複数の接続端子部１４が形成されている。複数の接続端子部１４同士は、所定の間隔を置いて並設されている。

そして、リジット基板１とフレキシブル基板１０は、双方の接続端子部４，１４の箇所が互いに突き合わされ、互いに対応する接続端子部４，１４同士が半田付け部２０によって接合されている。接合された双方の接続端子部４，１４の周辺には、アンダーフィル樹脂２１が充填されている。アンダーフィル樹脂２１は、対向配置された絶縁基板２，１１間の隙間を毛細管現象によって浸透することで充填されるため、双方の絶縁基板２，１１の対向範囲及びその周辺を充填範囲とするが、絶縁基板２，１１の対向範囲であっても下記する理由によって貫通穴５より外側には充填されていない。

次に、リジット基板１とフレキシブル基板１０間の接続作業の概略を説明する。先ず、リジット基板１とフレキシブル基板１０の双方の接続箇所を突き合わせ、互いに対応する接続端子部４．１４同士を当接される、次に、双方の接続端子部４，１４間を半田付けによって接合する。次に、接合された双方の接続端子部４，１４の周辺に流体状態のアンダーフィル樹脂２１を塗布する。すると、流体状態のアンダーフィル樹脂２１が双方の絶縁基板２，１１の隙間に毛細管現象によって浸透する。ここで、双方の絶縁基板２，１１の隙間は、貫通穴５の位置で隙間を形成しなくなる。そのため、接合箇所の周辺に塗布されたアンダーフィル樹脂２１は、貫通穴５の位置で毛細管現象による浸透を停止する。

以上より、リジット基板１の端部以外の位置に接続端子部４が配置される場合にあって、アンダーフィル樹脂２１の浸透範囲を貫通穴５の位置で制限でき、浸透範囲が広がり過ぎることによる不具合を防止できる。

具体的には、本実施の形態のように、接続端子部４と電子部品６との間に貫通穴６を形成すれば、接続端子部４の近傍に電子部品６を配置できるため、接続端子部４と電子部品６の配置位置の自由度が広がる。アンダーフィル樹脂２１の浸透範囲を規制できるため、アンダーフィル樹脂２１の使用量を節約できる。本実施の形態のように他方の配線基板がフレキシブル基板１０である場合には、アンダーフィル樹脂２１によって撓み変形できなくなる範囲を貫通穴５によって規制できるため、フレキシブル基板１０の撓み変形の自由度を向上させることができる。

本実施の形態では、貫通穴５は、複数の端子接続部４が並設された端子並設方向（Ｘ方向）に沿って、複数の端子接続部４の全体幅以上の範囲に設けられている。従って、端子並設方向（Ｘ方向）の直交方向（Ｙ方向）へのアンダーフィル樹脂２１の浸透範囲を制限できる。

（第２の実施の形態）
図４及び図５は本発明の第２の実施の形態を示し、図４は配線基板の接続構造の平面図、図５は図４のＸ２−Ｘ２線断面図である。

図５及び図６に示すように、配線基板の接続構造は、前記第１の実施の形態に係る配線基板の接続構造と比較するに、貫通穴７の配置位置が相違する。つまり、本実施の形態に係る貫通穴７は、複数の端子接続部４が並設された端子並設方向（Ｘ方向）に沿って、複数の端子接続部４の全体幅以上の範囲に設けられた先端規制孔７Ａと、複数の端子接続部４の両側位置で端子並設方向（Ｘ方向）の直交方向（Ｙ方向）に沿って、端子接続部４の範囲以上の範囲に設けられた一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂとから構成されている。つまり、貫通穴７は、複数の接続端子部４の周囲をコ字状に囲むように形成されている。

他の構成は、前記第１の実施の形態と同様であるため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態においては、端子並設方向（Ｘ方向）の直交方向（Ｙ方向）へのアンダーフィル樹脂２１の浸透範囲を貫通穴７の先端規制孔７Ａによって規制できると共に、端子並設方向（Ｘ方向）へのアンダーフィル樹脂２１の浸透範囲を貫通穴７の一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂによって規制できる。

（第３の実施の形態）
図６及び図７は本発明の第３の実施の形態を示し、図６は配線基板の接続構造の平面図、図７は図６のＸ３−Ｘ３線断面図である。

図７及び図８に示すように、配線基板の接続構造は、前記第２の実施の形態に係る配線基板の接続構造と比較するに、フレキシブル基板１０Ａの幅寸法とリジット基板１の貫通穴７の一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂ間の間隔寸法との関係が相違する。つまり、前記第２の実施の形態では、一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂの間隔寸法Ｄ１は、フレキシブル基板１０の幅寸法Ｄ２に対して狭く設定されていた。これに対し、本実施の形態では、フレキシブル基板１０の幅寸法Ｄ３は、一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂの間隔寸法Ｄ４に対して狭く設定されている。これにより、貫通穴７の一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂは、フレキシブル基板１０の絶縁基板１１の左右の側面よりも外側位置に配置されている。

他の構成は、前記第２の実施の形態と同様であるため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態においては、双方の絶縁基板２，１１間に充填されるアンダーフィル樹脂２１がフレキシブル基板１０の絶縁基板１１の側面１１ａ，１１ａを被うような状態で充填されるため、リジット基板１とフレキシブル基板１０間の接合強度が向上する。また、アンダーフィル樹脂２１がフレキシブル基板１０の絶縁基板１１の側面１１ａ，１１ａを被うような状態で充填されるため、接合端部での応力集中を防止できる。

（第１の実施の形態の変形例）
図８は第１の実施の形態の変形例に係る接続箇所の断面図である。第１の実施の形態に係る貫通穴５は、開口端にテーパ面５ａを有する形態であったが、図８に示すように、変形例に係る貫通穴５Ａはストレート形状であり、この点のみが相違する。

他の構成は、前記第１の実施の形態と同様であるため、同一構成箇所に同一符号を付してその説明を省略する。

ストレート形状の貫通穴５Ａは、テーパ面５ａを有する貫通穴５に較べて、アンダーフィル樹脂２１の浸透を停止する効果に優れている。但し、テーパ面５ａを有する貫通穴５は、アンダーフィル樹脂２１がテーパ面５ａに広く充填されるため、接続端子部４，１４の強度アップには優れている。

また、第２、第３の実施の形態に係る貫通穴７もストレート形状に形成しても良いことはもちろんである。

（具体例）
以下、リジット基板１、フレキシブル基板１０の具体的な材料、寸法例等を以下に説明する。リジッド基板１の絶縁基板２の厚さは、例えば、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、２．４ｍｍ等を採用することができる。絶縁基板２は、各実施形態ではガラス材であったが、ガラスエポキシ、ＳＥＭ−３等の材料であって良い。

フレキシブル基板１０の絶縁基板１１の厚さは、２５μｍを基本にして、その１／２、１／３、１／４を用いることができる。絶縁基板１１は、主にポリイミドであるが、ＰＥＮ（ポリエチレナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）であっても良い。

配線パターン３，１２の厚さは、３５μｍを基本に、その１／２、１／３、１／４等を採用することができる。配線パターン３，１２の幅は、１０〜５００μｍであり、その間隔は１０〜５００μｍである。

また、配線パターン３，１２は、圧延銅箔、電解銅箔を用いることができる。

双方の接続端子部４，１４間の接合方法は、加熱による半田付けである。より具体的には、半田付けに際しては、接続用端子部のうち少なくともどちらか一方の表面に、はんだめっき層を形成し、リジット基板１およびフレキシブル基板１０の両端部を図示しないヒータチップ（加熱加圧ヘッド）で熱と圧力を加えればよい。本実施の形態では、半田めっきを用いて接合させたが、半田めっきの他に、鉛入り半田ペースト、鉛フリー半田ペースト、錫めっき等を用いて接合させたり、超音波を用いた金属接合を行ってもよい。

貫通穴５，７，５Ａの幅は、流体状のアンダーフィル樹脂２１が乗り越えることができない寸法（１〜３ｍｍ）に設定されるが、その具体的な幅寸法は、アンダーフィル樹脂２１の粘性によって適宜決定される。

アンダーフィル充填樹脂２１としては、エポキシ系樹脂等の他にフリップチップ実装用に市販されているものも使用可能である。

（その他）
前記各本実施の形態では、一方の配線基板がリジット基板１で、他方の配線基板がフレキシブル基板１０であるが、双方の配線基板が共にリジット基板、または、共にフレキシブル基板であっても良い。

第２、第３の実施の形態では、貫通穴７は先端規制孔７Ａと一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂから構成されているが、一対の横規制孔７Ｂ，７Ｂ、若しくは、一方の横規制孔７Ｂのみから構成しても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の接続構造の平面図である。 図１のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図１のＹ−Ｙ線断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る配線基板の接続構造の平面図である。 図４のＸ２−Ｘ２線断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る配線基板の接続構造の平面図である。 図６のＸ３−Ｘ３線断面図である。 第１の実施の形態の変形例における接続箇所の断面図である。 従来例の配線基板の接続構造の断面図である。

符号の説明

１ リジット基板（配線基板）
２，１１ 絶縁基板
３，１２ 配線パターン
４，１４ 接続端子部
５，７，５Ａ 貫通穴
７Ａ 先端規制孔
７Ｂ 横規制孔
１０ フレキシブル基板
１３ カバーレイ

Claims (6)

1. 一対の配線基板の各絶縁基板上に接続端子部がそれぞれ形成され、これら一対の接続端子部同士が直接接合され、接合された両方の前記接続端子部の周辺にアンダーフィル樹脂が充填された配線基板の接続構造であって、
   いずれか一方の前記絶縁基板には、前記接続端子部の周辺に貫通穴や溝などによる段差が設けられたことを特徴とする配線基板の接続構造。
2. 前記段差肩部にテーパ面を形成したことを特徴とする請求項１記載の配線基板の接続構造。
3. 前記段差は、複数の前記端子接続部が並設された端子並設方向に沿って、複数の前記端子接続部の全体を配置した領域の幅以上の範囲に設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された配線基板の接続構造。
4. 前記段差は、複数の前記端子接続部の両側位置で端子並設方向の直交方向に沿って、前記端子接続部の範囲以上の範囲に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された配線基板の接続構造。
5. 前記段差は、他方の前記絶縁基板の左右の側面よりも外側位置に配置されたことを特徴とする請求項４記載の配線基板の接続構造。
6. 一対の前記配線基板は、一方がリジット基板で、他方がフレキシブル基板であり、前記リジット基板の前記絶縁基板に前記貫通穴が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された配線基板の接続構造。

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