JP2008198840A - プリント配線基板の接続構造及び接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰はんだが接続端子部からはみ出ることによる不具合を防止しながらも、そのための構成を簡単に済ませる。
【解決手段】リジッド基板３４の表面に形成された配線パターン３７の端部部分が接続端子部３７ａとされ、ペースト状のはんだ３８がコーティングされる。フレキシブル配線基板３５の表面に形成された配線パターン４１の端部が接続端子４１ａとされ、ペースト状のはんだ４２がコーティングされる。リジッド基板３４にフレキシブル配線基板３５を接続するにあたっては、フレキシブル配線基板３５を下向きにして各接続端子部３７ａと接続端子４１ａとの位置合せ状態で重ね合わせ、ヒートツール２４を下降させて押当てることによりはんだ付けを行う。接続端子部３７ａ部分には、余剰はんだを吸収するための多数本の溝部４４を形成しておく。
【選択図】図１

Description

本発明は、リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とをはんだ付けにより接続するプリント配線基板の接続構造及び接続装置に関する。

電子機器における、リジッドなプリント配線基板とフレキシブル配線基板との接続技術としては、図７に示すものがある。ここで、図７（ａ）に示すように、リジッドなプリント配線基板１（以下、「リジッド基板１」という）は、例えばガラスエポキシからなる基材２上に、銅箔による配線パターン３が形成され、その配線パターン３のうち、フレキシブル基板６が接続される端部部分が接続端子部（ランド）３ａとされる。前記接続端子部３ａ上には、例えばペースト状のはんだ４がコーティングされている。尚、リジッド基板１の表面には、接続部分を除いてソルダレジスト層５が設けられる。

一方、フレキシブル配線基板６（以下、「フレキシブル基板６」という）は、樹脂フィルムからなるフレキシブルな基材７の表面に、やはり銅箔からなる配線パターン８が形成され、その端部が接続端子８ａとされる。接続端子８ａの表面部には、ペースト状のはんだ９がコーティングされ、接続部分を除いてソルダレジスト層１０が設けられる。

接続にあたっては、ヒートツール１１を有する接続装置（全体として図示せず）を用い、図７（ｂ）に示すように、リジッド基板１上に、下向きにしたフレキシブル基板６を、接続端子部３ａと接続端子８ａとの位置合せ状態で重ね合わせ、上方（フレキシブル基板６の裏面側）からヒートツール１１が押し当てられる。これにより、接続端子部３ａのはんだ４と接続端子８ａのはんだ９とが溶融し、はんだ接合層を介して、接続端子部３ａと接続端子８ａとが接続される。これと共に、フレキシブル基板６の基材７の一部が溶融し、リジッド基板１の樹脂部分に溶着（接着）されるようになる。

ところが、上記した接続構造にあっては、ヒートツール１１が押し当てられる際に、接続端子部３ａと接続端子８ａとの間で、溶融したはんだ４、９が押し潰されるような圧力を受けるため、図８に示すように、余剰のはんだＳが、接続部分（配線パターン３）からはみ出すように流れ出て、ひいては隣接する接続端子部３ａ同士間を接続してしまう（はんだブリッジが生ずる）虞があった。この場合、余剰のはんだＳが生ずることは避けられない。

そこで、上記のような問題点に対処するため、図９に示すように、リジッド基板１の接続端子部３ａ部分にスルーホール１２を設ける構造が考えられている（例えば特許文献１参照）。これによれば、接続時の余剰のはんだＳを、スルーホール１２内に逃がすことができ、上記の不具合を解消することができる。
特開２００３−８６９１３号公報

しかしながら、上記したような、リジッド基板１に、余剰はんだＳを逃がすためのスルーホール１２を設ける構成では、接続端子部３ａ部分の大きさが大形化し、リジッド基板１の構造がその分複雑となる。このため、スルーホール１２を設ける余分な工程が増えてコスト高となると共に、リジッド基板１に、スルーホール１２形成分の面積を確保しなければならず、実装密度の低下（基板１の大形化）を招いてしまうことになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、リジッドなプリント配線基板とフレキシブル配線基板とをはんだ付け接続するものにあって、余剰はんだが接続端子部からはみ出ることによる不具合を防止することができ、しかも、そのための構成を簡単に済ませることができるプリント配線基板の接続構造及び接続装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１のプリント配線基板の接続構造は、リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とを、はんだを介在させた状態で重ね合わせ、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することによりはんだ付けする構造にあって、前記リジッドなプリント配線基板の少なくとも接続端子部の表面に、前記はんだ付け時における余剰はんだを吸収するための溝部を形成したところに特徴を有する（請求項１の発明）。

これによれば、ヒートツールが押当てられる際に、接続端子部と接続端子との間で、溶融したはんだが押し潰されるような圧力を受けるため、余剰のはんだが、フレキシブル基板との重なり部分からはみ出る虞があるが、接続端子部の表面に形成された溝部に余剰のはんだをある程度収容し、吸収することができる。従って、余剰のはんだが接続端子部上からはみ出すことを抑えることができ、はんだブリッジが生ずることを防止することができる。この場合、接続端子部の表面に溝部を形成するだけで良いので、リジッド基板にスルーホールを形成するものと異なり、簡単な構成で済ませることができ、リジッド基板の大形化あるいは実装密度の低下を未然に防止することができる。

このとき、前記溝部を、リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンの全体に形成するように構成しても良く（請求項２の発明）、これによれば、表面配線パターンのうち余剰はんだの吸収の必要がない部位においても、溝部が形成されていることによって、表面配線パターンと金属メッキとの接着性、或いはプリント配線基板とソルダレジストとの接着性等が向上するようになり、効果的となる。

本発明の第２のプリント配線基板の接続構造は、リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とを、前記接続端子部の表面にフラックスを塗布し前記接続端子の表面にはんだを塗布した状態で重ね合わせ、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することによりはんだ付けする構造にあって、前記リジッドなプリント配線基板の少なくとも接続端子部の表面に、前記フラックスが侵入する溝部を形成したところに特徴を有する（請求項３の発明）。

これによれば、接続端子部の表面に形成された溝部に、フラックスが貯えられるようになるので、接続端子部の表面部に対するはんだの濡れ性を大幅に高めることができる。従って、ヒートツールが押当てられた際に、余剰のはんだがフレキシブル基板との重なり部分から流れ出ても、その余剰のはんだは、接続端子部の表面に沿ってその延びる方向に広がっていくようになり、接続端子部上からはみ出すことを防止することができる。この場合も、接続端子部の表面に溝部を形成するだけで済むので、リジッド基板にスルーホールを形成するものと異なり、簡単な構成で済ませることができ、リジッド基板の大形化あるいは実装密度の低下を未然に防止することができる。

本発明のプリント配線基板の接続装置は、リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とが、はんだを介在させて重ね合わせられた状態で、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することにより、はんだ付けするようにしたものにあって、前記ヒートツールの近傍に、耐熱繊維材料からメッシュ状に構成され、前記はんだ付け時において、先端が前記はんだ付け部分に配置されて余剰はんだを吸取る吸取部材を設けたところに特徴を有する（請求項４の発明）。

これによれば、ヒートツールが押当てられる際に、接続端子部と接続端子との間で、溶融したはんだが押し潰されるような圧力を受けるため、余剰のはんだが、フレキシブル基板との重なり部分からはみ出る虞があるが、はみ出た余剰のはんだを、吸取部材の先端部に接するようにさせることによって、吸取部材の毛細管現象によって吸取ることができる。従って、余剰のはんだが、接続端子部上からはみ出してはんだブリッジが生ずることを未然に防止することができる。この場合、吸取部材を設けるだけの簡単な構成で済ませることができる。

以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図６を参照しながら説明する。
（１）第１の実施例
図１ないし図３を参照して，本発明の第１の実施例について述べる。まず、図３は、本実施例において使用されるプリント配線基板の接続装置２１の構成を概略的に示しており、この接続装置２１について簡単に述べておく。この接続装置２１は、後述するリジッドなプリント配線基板３４及びフレキシブル配線基板３５が載置される載置台部２２の上方に、ヒートツール機構部２３を有して構成されている。

前記ヒートツール機構部２３は、後述するはんだ付け部分を加圧、加熱するためのヒートツール２４、このヒートツール２４に対する通電用の一対の電極部２５，２５、前記ヒートツール２４の先端部（下部）の左右部に配置された例えば銅製のヒートシンク２６，２６、前記ヒートツール２４の先端部（下端部）において前記ヒートシンク２６，２６間をつなぐように設けられたステンレス製の薄板部材２７を備えている。そして、このヒートツール機構部２３は、図示しない駆動機構により、上下方向に移動されるようになっている。

前記載置台部２２は、複数本の脚部２８上に弾性部材２９を介して載置状に設けられた吸着台３０と、その吸着台３０の下面側の空間部に配置された加熱台３１及びヒータ３２等からなる予備加熱装置３３とを備えている。後述するように、リジッドなプリント配線基板３４は、前記吸着台３０上に載置され、図示しない吸着機構により吸着保持されるようになっていると共に、予備加熱装置３３により予備加熱される。そして、吸着台３０上に載置されたリジッドなプリント配線基板３４上に、フレキシブル配線基板３５が位置合せ状態で重ね合わせられ、上記ヒートツール２４が下降することにより、接続部分が加圧，加熱され、はんだ接続がなされるようになっている。

次に、本実施例における、リジッドなプリント配線基板３４（以下、「リジッド基板３４」という）及びフレキシブル配線基板３５の構成について、図１及び図２も参照して述べる。前記リジッド基板３４は、例えばガラスエポキシからなる基材３６上に、銅箔による配線パターン３７が形成され、その配線パターン３７のうち、フレキシブル配線基板３５が接続される端部部分（図で右端部部分）が接続端子部３７ａとされる。

この場合、図２に示すように、接続端子部３７ａ（配線パターン３７）は複数本例えば４本が設けられている。前記配線パターン３７上の必要部位（接続端子部３７ａ）には、例えばペースト状のはんだ３８がコーティングされている。さらに、このリジッド基板３４の表面には、接続部分を除いた領域（接続端子部３７ａよりも図で左方の領域）に、ソルダレジスト層３９が設けられる。

一方、フレキシブル配線基板３５は、図１（ａ）等に上下反転状態で示すように、樹脂フィルムからなるフレキシブルな基材４０の表面に、やはり銅箔からなる配線パターン４１が形成され、その端部（図で左端部）が接続端子４１ａとされる。詳しく図示はしないが、この接続端子４１ａは、前記接続端子部３７ａに対応して４本が設けられている。各接続端子４１ａの表面部の必要部位には、ペースト状のはんだ４２がコーティングされ、接続部分を除いてソルダレジスト層４３が設けられる。

後の作用説明で述べるように、前記リジッド基板３４にフレキシブル配線基板３５を接続するにあたっては、リジッド基板３４に対し、フレキシブル配線基板３５が、下向きにされて各接続端子部３７ａの先端側部分と接続端子４１ａとの位置合せ状態で重ね合わせられ、はんだ付けがなされる。このとき、図２にも示すように、フレキシブル配線基板３５の左端辺部が、前記リジッド基板３４のソルダレジスト層３９の右端縁部から、若干だけ右方に位置するように位置合せがなされるようになっている。

さて、本実施例では、図１及び図２に示すように、前記リジッド基板３４の配線パターン３７のうち接続端子部３７ａ部分（少なくともソルダレジスト層３９から露出している部分）には、余剰はんだを吸収するための多数本の溝部４４が形成されている。このとき、この溝部４４は、前後方向（配線パターン３７の延びる方向と直交する方向）に延びて、断面Ｖ字状に形成されている。

尚、詳しく図示はしないが、この溝部４４を形成する方法としては、基材３６の表面全体に銅箔が貼られた状態で、多数本の爪状の針を有する工具を用いて、銅箔表面の必要部位を引っ掻くようにして削ることによってその部分全体に溝部を形成し、その後、例えばエッチング等による配線パターン３７のパターニングを行うようにすることができる。或いは、銅箔が貼られた基材３６に対し、溝形成用の型を有したプレス装置を用いて銅箔表面に溝部を形成し、その後、やはり例えばエッチング等による配線パターン３７のパターニングを行うようにすれば良い。溝部４４を、銅箔の全面（ひいては配線パターン３７全体）に渡って形成しても良い。

次に、上記構成の作用について述べる。前記接続装置２１を用いて、前記リジッド基板３４にフレキシブル配線基板３５を接続するにあたっては、図１（ａ）及び図３に示すように、まず、吸着台３０上にリジッド基板３４が位置決め状態に載置される。次いで、フレキシブル配線基板３５が、下向きにされて、リジッド基板３４の各接続端子部３７ａの先端部と各接続端子４１ａとの位置合せ状態で重ね合わせられる。

そして、この状態から、ヒートツール２４が下降され、フレキシブル配線基板３５の裏面側から薄板部材２７を介して押当てられる。これにより、接続端子部３７ａのはんだ３８と接続端子４１ａのはんだ４２とが溶融し、はんだ接合層を介して、各接続端子部３７ａと各接続端子４１ａとが接続される。これと共に、フレキシブル基板３５の基材４０の一部が溶融し、リジッド基板３４の樹脂部分に溶着（接着）されるようになる。

しかして、上記したヒートツール２４が押当てられる際に、接続端子部３７ａと接続端子４１ａとの間で、溶融したはんだ３８、４２が押し潰されるような圧力を受けるため、図１（ｂ）に示すように、余剰のはんだが、フレキシブル基板３５との重なり部分から図で左方に流れ出る事情がある。このとき、もし、余剰のはんだが、接続端子部３７ａ上から図で前後方向にはみ出すようになると、隣接する接続端子部３７ａ同士間を接続してしまう（はんだブリッジが生ずる）虞がある。

ところが、本実施例では、接続端子部３７ａの表面に多数本の溝部４４が形成されているので、図１（ｂ）に示すように、その溝部４４内に、余剰のはんだをある程度収容し、吸収することができる。従って、余剰のはんだが、接続端子部３７ａ上からはみ出すことを抑えることができ、はんだブリッジが生ずることを防止することができる。この場合、接続端子部３７ａの表面に多数本の溝部４４を形成するだけで済むので、従来例（図９）で述べたような、リジッド基板１にスルーホール１２を形成するものと異なり、簡単な構成で済ませることができ、リジッド基板３４の大形化あるいは実装密度の低下を未然に防止することができるものである。

このように本実施例によれば、リジッド基板３４とフレキシブル配線基板３５とをはんだ付け接続するものにあって、リジッド基板３４の接続端子部３７ａの表面にはんだ付け時における余剰はんだを吸収するための溝部４４を形成したので、余剰のはんだが接続端子部３７ａからはみ出ることによる不具合を防止することができ、しかも、そのための構成を簡単に済ませることができるという優れた効果を得ることができる。

尚、上記した第１の実施例では、溝部４４を、配線パターン３７の延びる方向と直交する方向に延びるように形成したが、図４に示す変形例のように形成することもできる。即ち、図４（ａ）に示すように、多数本の溝部４５を、配線パターン３７（接続端子部３７ａ）の延びる方向に対して斜め（４５度の）方向に延びるように形成しても良い。また、図４（ｂ）に示すように、多数本の溝部４６を、斜め方向に網目状に延びるように形成しても良い。さらに、図４（ｃ）に示すように、多数本の溝部４７を、配線パターン３７の延びる方向に平行に延びるように形成しても良い。

（２）第２の実施例
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。尚、この第２の実施例においては、接続装置２１の構成や、フレキシブル配線基板３５の構成等については、上記第１の実施例と共通するので、共通部分については、新たな図示や詳しい説明を省略すると共に符号も共通して使用し、以下、異なる点についてのみ述べることとする。

この実施例では、リジッドなプリント配線基板５１（以下、リジッド基板５１という）とフレキシブル配線基板３５との接続を、鉛フリー化のために、いわゆるプリフラックス法により行うようなっている。前記リジッド基板５１は、上記第１の実施例と同様に、基材５２上に、銅箔による配線パターン５３が複数本形成され、フレキシブル配線基板３５が接続される図で右端部部分が接続端子部５３ａとされる。尚、このリジッド基板５１の表面には、接続部分を除いた領域（接続端子部５３ａよりも左方の領域）に、ソルダレジスト層（図示せず）が設けられる。

そして、前記接続端子部５３ａの表面にフラックス５４が塗布されるようになっており、その状態でフレキシブル配線基板３５の接続端子４１ａと重ね合わせられ、フレキシブル配線基板３５の裏面側からヒートツール２４を押当てて加熱することによりはんだ付けされるようになっている。この場合には、フレキシブル配線基板３５の接続端子４１ａに予め塗布されているはんだ４２のみではんだ付け接続がなされるようになる。

このとき、本実施例では、リジッド基板５１の少なくとも接続端子部５３ａの表面には、前記フラックス５４が侵入する多数本の溝部５５が形成されている。この溝部５５も、前後方向（配線パターン５３の延びる方向と直交する方向）に延びて、断面Ｖ字状をなし、上記第１の実施例と同様にして形成されている。

これによれば、接続端子部５３ａの表面に形成された溝部５５に、フラックス５４が貯えられるようになるので、接続端子部５３ａの表面部に対するはんだ４２の濡れ性が大幅に高まる。従って、ヒートツール２４が押当てられた際に、余剰のはんだ４２がフレキシブル基板３５との重なり部分から図で左方に流れ出ても、図５に矢印で示すように、その余剰のはんだ４２は、接続端子部５３ａの表面に沿って図で左方に広がっていくようになり、接続端子部５３ａ上から図で前後方向にはみ出すことを防止することができる。

この結果、この第２の実施例によっても、上記第１の実施例と同様に、リジッド基板５１とフレキシブル配線基板３５とを、いわゆるプリフラックス法によりはんだ付け接続するものにあって、リジッド基板５１の接続端子部５３ａの表面にフラックス５４が侵入する溝部５５を形成したので、余剰のはんだが接続端子部５３ａからはみ出ることによる不具合を防止することができ、しかも、そのための構成を簡単に済ませることができるという優れた効果を得ることができる。

（３）第３の実施例
図６は、本発明の第３の実施例に係るプリント配線基板の接続装置６１を示している。この接続装置６１が、上記第１の実施例で説明した接続装置２１と異なる点は、ヒートツール２４の近傍に、毛細管現象を利用して余剰はんだを吸取るための吸取部材６２を設けた構成にある。

この吸取部材６２は、耐熱繊維状材料例えば金属線材を編込んだ（或いは金属繊維を集合させた）メッシュ状に構成され、小形のブロック状をなしている。この吸取部材６２は、前記薄板部材２７の一方（図で左側）の傾斜面部分の外面に、着脱（交換）可能に装着されている。このとき、図６（ｂ）に示すように、ヒートツール２４が下降した状態では、吸取部材６２の先端が、はんだ接続部分から流れ出た余剰はんだＳに接触する位置に設けられている。

上記構成の接続装置６１においては、例えば、従来例で説明したリジッド基板１及びフレキシブル配線基板６をはんだ付けすることができる。即ち、図６（ａ）に示すように、まず、吸着台３０上に位置決め状態に載置されたリジッド基板１に対し、フレキシブル配線基板６が、下向きにされて、リジッド基板１の各接続端子部３ａの先端部と各接続端子８ａとの位置合せ状態で重ね合わせられる。そして、この状態から、ヒートツール２４が下降され、フレキシブル配線基板６の裏面側から押当てられる。

これにより、接続端子部３ａのはんだ４と接続端子８ａのはんだ９とが溶融し、はんだ接合層を介して、各接続端子部３ａと各接続端子８ａとが接続されると共に、フレキシブル基板６の基材７の一部が溶融し、リジッド基板１の樹脂部分に溶着（接着）されるようになる。このとき、ヒートツール２４が押当てられる際に、接続端子部３ａと接続端子８ａとの間で、溶融したはんだ４、９が押し潰されるような圧力を受けるため、余剰のはんだＳが、フレキシブル基板６との重なり部分から図で左方に流れ出る事情がある。

ところが、図６（ｂ）に示すように、流れ出た余剰のはんだＳが、吸取部材６２の先端部に接し、吸取部材６２の毛細管現象によって、余剰のはんだＳが吸取られ、接続端子部３ａから除去されるようになる。従って、余剰のはんだＳが、接続端子部３ａ上からはみ出すことを抑えることができ、はんだブリッジが生ずることを防止することができるのである。尚、使用に伴い、吸取部材６２の吸取り機能が低下したときには、取外して清掃される或いは新たなものに交換されるようになっている。

このような第３の実施例に係る接続装置６１によれば、従来例で説明したリジッド基板１及びフレキシブル配線基板６をはんだ付けする際であっても、流れ出た余剰はんだを、吸取部材６２によって吸取ることができ、余剰のはんだＳが接続端子部３ａからはみ出ることによる不具合を防止することができる。しかも、吸取部材６２を設けるだけの簡単な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。

本発明の第１の実施例を示すもので、リジッド基板とフレキシブル基板との接続前（ａ）及び接続後（ｂ）の様子を示す要部の縦断面図 リジッド基板とフレキシブル基板との接続後の要部の平面図 接続装置の構成を概略的に示す正面図 接続端子部に形成される溝部の３種類の変形例を示す図 本発明の第２の実施例を示す図１（ｂ）相当図 本発明の第３の実施例を示す図３相当図 従来例を示すもので、図１相当図 図２相当図 他の従来例を示す図１（ｂ）相当図

符号の説明

図面中、２１，６１は接続装置、２４はヒートツール、３４，５１はリジッド基板（リジッドなプリント配線基板）、３５はフレキシブル配線基板、３７、５３は配線パターン、３７ａ，５３ａは接続端子部、３８，４２ははんだ、４１は配線パターン、４１ａは接続端子、４４，４５，４６，４７は溝部、５４はフラックス、５５は溝部、６２は吸取部材を示す。

Claims (4)

1. リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とを、はんだを介在させた状態で重ね合わせ、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することによりはんだ付けするようにしたプリント配線基板の接続構造において、
   前記リジッドなプリント配線基板の少なくとも接続端子部の表面に、前記はんだ付け時における余剰はんだを吸収するための溝部を形成したことを特徴とするプリント配線基板の接続構造。
2. 前記溝部は、前記リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンの全体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板の接続構造。
3. リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とを、前記接続端子部の表面にフラックスを塗布し前記接続端子の表面にはんだを塗布した状態で重ね合わせ、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することによりはんだ付けするようにしたプリント配線基板の接続構造において、
   前記リジッドなプリント配線基板の少なくとも接続端子部の表面に、前記フラックスが侵入する溝部を形成したことを特徴とするプリント配線基板の接続構造。
4. リジッドなプリント配線基板の表面配線パターンに設けられた接続端子部と、フレキシブル配線基板の表面に設けられた接続端子とが、はんだを介在させて重ね合わせられた状態で、前記フレキシブル配線基板の裏面側からヒートツールを押当てて加熱することにより、はんだ付けするようにしたプリント配線基板の接続装置において、
   前記ヒートツールの近傍に、耐熱繊維材料からメッシュ状に構成され、前記はんだ付け時において、先端が前記はんだ付け部分に配置されて余剰はんだを吸取る吸取部材を設けたことを特徴とするプリント配線基板の接続装置。

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