JP2010153102A - 基板接続構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬質基板とフレキシブル基板との熱圧着時に、専用治具を用いることなく、はんだ接続の高さを規制すると共に、接続時の位置合わせを容易に行うことができる基板接続構造を提供する。
【解決手段】基板接続構造は、第１の接続端子７が形成されたフレキシブル基板６と、第２の接続端子３が形成された硬質基板４と、第１の接続端子７と第２の接続端子３とがはんだ接続されたはんだ接続部５とを有する。フレキシブル基板６は、はんだ接続部５に隣接する領域に第１の絶縁支持部材８を配置する。硬質基板４は、はんだ接続部５に隣接する領域に第２の絶縁支持部材１０を配置する。第１の絶縁支持部材８と第２の絶縁支持部材１０とを位置合わせの基準として、第１の接続端子７と第２の接続端子３とをはんだ接続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造及びこれら２つの基板を接続するための方法に関する。

近年、光モジュールは小型化、低価格化、さらには信頼性の向上などが同時に要求されており、このような要求に応えるべく、光モジュール内の硬質基板とフレキシブル基板との接続構造にも種々の改良が加えられている（例えば、特許文献１，２を参照）。

図５は、特許文献１に記載の硬質基板とフレキシブル基板との接続構造を説明するための図である。図５（Ａ）は平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ′断面図を示す。図中、１０１は硬質基板、１０２はフレキシブル基板、１０３は硬質基板１０１に形成された接続端子、１０４はフレキシブル基板１０２に形成された接続端子、１０５ははんだめっき、１０６ははんだフィレット（はんだ盛り）、１０７は加圧加熱ツール、１０８はソルダーレジスト（絶縁支持部材）を示す。

複数の接続端子１０３を有している硬質基板１０１に、これら接続端子１０３と同一形状の接続端子１０４を端部に有する導体パターンを絶縁性の可撓性樹脂１０２ａ，１０２ｂで挟み込んだフレキシブル基板１０２を重ね合わせ、加圧加熱ツール１０７を用いて熱圧着することによりはんだ接続される構造において、フレキシブル基板１０２上の可撓性樹脂上にソルダーレジスト（絶縁支持部材）１０８を設け、更に硬質基板１０１及びフレキシブル基板１０２の片方もしくは両方の電極上に吸蔵ガス量を制御して施した、はんだめっき１０５を用いてはんだ接続する。

このように、フレキシブル基板１０２の接続端子１０４に隣接する領域に、はんだ接続高さを規制する所定幅の帯状の絶縁支持部材１０８を配設することにより、所望のはんだ接続高さを確保でき、信頼性の高い接続強度を得ることができるようにしている。

また、図６は、特許文献２に記載の硬質基板とフレキシブル基板との接続構造を説明するための図である。図中、１１０はフレキシブル基板、１１２はスリット、１１４は接触部、１２０は硬質基板、１２２はランド、１３０は押圧治具、１４０は位置決め治具を示す。

フレキシブル基板１１０と硬質基板１２０とを接続する接続構造において、フレキシブル基板１１０の接触部１１４と硬質基板１２０のランド１２２とを合致させる位置決め治具１４０と、フレキシブル基板１１０を硬質基板１２０に押圧する押圧治具１３０とを用いて２つの基板の接続を行う。フレキシブル基板１１０の接触部１１４間にスリット１１２を設け、押圧治具１３０で押圧しながらフレキシブル基板１１０の接触部１１４と硬質基板１２０のランド１２２とをはんだ付けにより接続する。

このように、フレキシブル基板１１０と硬質基板１２０とを接続する際の位置合わせに、接続工程専用の治具（押圧治具１３０及び位置決め治具１４０）を用いることにより、左右に隣接する接触部１１４間の高さの違いの影響を受け難くし、より一層の低背位化を図ることができるようにしている。
特開２００５−２０３１０４号公報 特開２００５−７２２３２号公報

しかしながら、特許文献１には、フレキシブル基板の接続端子と硬質基板の接続端子との位置を合わせる方法について何ら開示されていない。特に、特許文献１に記載の技術では、フレキシブル基板上に絶縁支持部材を１つ設けただけであるため、図４（Ｂ）に示したＹ方向への位置合わせが難しいという問題がある。

また、特許文献２に記載の技術によれば、フレキシブル基板と硬質基板との接続工程専用の治具が必要となるため、基板製造時における自由度がなくなる上に、専用治具を製作する必要があるため、余計なコストがかかってしまう。

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、硬質基板とフレキシブル基板との熱圧着時に、専用治具を用いることなく、はんだ接続の高さを規制すると共に、接続時の位置合わせを容易に行うことができる基板接続構造及び方法を提供すること、を目的とする。

本発明による基板接続構造は、第１の接続端子が形成されたフレキシブル基板と、第２の接続端子が形成された硬質基板と、第１の接続端子と第２の接続端子とがはんだ接続されたはんだ接続部とを有する。フレキシブル基板は、はんだ接続部に隣接する領域に第１の絶縁支持部材を配置する。硬質基板は、はんだ接続部に隣接する領域に第２の絶縁支持部材を配置する。第１の絶縁支持部材と第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、第１の接続端子と第２の接続端子とをはんだ接続している。

また、本発明による基板接続方法は、フレキシブル基板に形成された第１の接続端子と、硬質基板に形成された第２の接続端子とをはんだ接続することにより、フレキシブル基板と硬質基板とを接続するための方法であって、フレキシブル基板のはんだ接続部に隣接する領域に第１の絶縁支持部材を配置し、硬質基板のはんだ接続部に隣接する領域に第２の絶縁支持部材を配置し、第１の絶縁支持部材と第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、第１の接続端子と第２の接続端子とをはんだ接続する。

本発明によれば、硬質基板とフレキシブル基板との熱圧着時に、専用治具を用いることなく、はんだ接続の高さを規制すると共に、接続時の位置合わせを容易に行うことができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造及びこれら２つの基板を接続するための基板接続方法に係る好適な実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の一例を示す図である。図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＺ−Ｚ′断面図を示す。図中、１ははんだめっき、２ははんだフィレット（はんだ盛り）、３は硬質基板側の接続端子（第２の接続端子）、４は硬質基板、５ははんだ接続部、６はフレキシブル基板、７はフレキシブル基板の導体パターンのうち絶縁層が除去されて形成された接続端子（第１の接続端子）、８はフレキシブル基板側の絶縁支持部材（第１の絶縁支持部材）、９は位置合わせ箇所、１０は硬質基板側の絶縁支持部材（第２の絶縁支持部材）を示す。また、Ｙの矢印は、硬質基板４とフレキシブル基板６とをはんだ接続する際に位置合わせする方向を示し、この方向は、第１の接続端子７と第２の接続端子３の長手方向と一致する。

図１において、第２の接続端子３が形成された硬質基板４に、第１の接続端子７を端部に有する導体パターンを絶縁性の可撓性樹脂６ａ，６ｂ（この６ｂは絶縁層ともいう）で挟み込んだフレキシブル基板６を重ね合わせ、図示しない加圧加熱ツールを用いて矢印の方向に熱圧着することにより、２つの基板をはんだ接続するものとする。なお、第１の接続端子７及び第２の接続端子３の数は複数あってもよいことは言うまでもない。

第１の接続端子７が形成されたフレキシブル基板６の端部領域については、絶縁層６ｂが除去されて、第１の接続端子７のはんだ接続に必要な部分が露出され、はんだめっき１により硬質基板４の第２の接続端子３に接続される。はんだめっき１は、予めフレキシブル基板６の第１の接続端子７に形成されており、加圧加熱ツールによる熱圧着によって溶融固化され、はんだフィレット２と共にはんだ接続部５を形成する。なお、はんだフィレット２は、上記熱圧着によりはんだめっき１が溶融固化されたときに、はんだめっき１がはみ出したものである。

本実施形態の基板接続構造は、第１の接続端子７が形成されたフレキシブル基板６と、第２の接続端子３が形成された硬質基板４と、第１の接続端子７と第２の接続端子３とがはんだ接続されたはんだ接続部５とを有する。フレキシブル基板６は、はんだ接続部５に隣接する領域の第１の接続端子７の長手方向（図中、Ｙ方向）に対して垂直な方向に、第１の絶縁支持部材８を配置する。また、硬質基板４は、はんだ接続部５に隣接する領域の第２の接続端子３の長手方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向に、第２の絶縁支持部材１０を配置する。

そして、第１の絶縁支持部材８と第２の絶縁支持部材１０とを位置合わせの基準として、位置合わせ箇所９で位置合わせを行った後に、第１の接続端子７と第２の接続端子３とがはんだ接続される。本実施形態では、第１の絶縁支持部材８と第２の絶縁支持部材１０とは、同じ高さで、第１の接続端子７と第２の接続端子３とのはんだ接続時に互いに平行になるように形成されている。

フレキシブル基板６と硬質基板４とをはんだ接続させたときに、各々の絶縁支持部材８，１０は、位置合わせ箇所９にて接する位置関係にある。ただし、配置の順序は問わないものとし、位置合わせ箇所９にて接していれば、いずれの絶縁支持部材がはんだ接続側にあってもよい。

絶縁支持部材８，１０の形状や材質については、突き合わせることで位置合わせを可能にする程度の硬度を有する補強板のようなものが望ましい。例えば、ガラスエポキシ板やポリイミド板で形成された厚み３００μｍ程度のものが好適である。通常、これらの補強板の貼り付け精度は１００μｍ程度であり、位置合わせの精度もこれに準ずることになるが、半田接続時の精度としては十分である。

ここで、第１の絶縁支持部材８の高さをｔ１、第２の絶縁支持部材１０の高さをｔ２、はんだめっき１の高さ（厚み）をｔ０、フレキシブル基板６の絶縁層６ｂの高さをｔ３とした場合に、これらの関係は、ｔ１＝ｔ２、ｔ１（ｔ２）＋ｔ３≧ｔ０となる。

図２は、図１に示した基板接続構造を硬質基板とフレキシブル基板とに分離した状態の一例を示す図である。このように、フレキシブル基板６は、第１の絶縁支持部材８が第１の接続端子７の長手方向に対して垂直な方向に配置されている。また、硬質基板４は、第２の絶縁支持部材１０が第２の接続端子３の長手方向に対して垂直な方向に配置されている。このような状態にあるフレキシブル基板６と硬質基板４とを接続する際に、第１の絶縁支持部材８と第２の絶縁支持部材１０とを位置合わせの基準として、図１に示したように、第１の接続端子７と第２の接続端子３とがはんだ接続される。

（第２の実施形態）
図３は、本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の一例を示す図である。図中、１１はフレキシブル基板６に形成された第１の絶縁支持部材、１２は位置合わせ箇所、１３は硬質基板４に形成された第２の絶縁支持部材を示す。なお、上述の第１の実施形態（図１）で示した構成部材と同じものには同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。本実施形態と第１の実施形態とでは、フレキシブル基板６及び硬質基板４に形成される各絶縁支持部材の構造が異なる。

すなわち、第１の絶縁支持部材１１と第２の絶縁支持部材１３とは、第１の接続端子７と第２の接続端子３とのはんだ接続時に互いに嵌合可能に形成されている。そして、フレキシブル基板６と硬質基板４とをはんだ接続させたときに、各々の絶縁支持部材１１，１３は、位置合わせ箇所１２にて接する位置関係にあるものとする。

ここで、第１の絶縁支持部材１１の高さをｔ１、第２の絶縁支持部材１３の高さをｔ２、はんだめっき１の高さ（厚み）をｔ０、フレキシブル基板６の絶縁層６ｂの高さをｔ３とした場合に、これらの関係は、ｔ２＞ｔ１、ｔ２＋ｔ３≧ｔ０となる。

なお、本実施形態では、第２の絶縁支持部材１３が断面Ｌ字状に形成され、第２の絶縁支持部材１３の切り欠き部分に、第１の絶縁支持部材１１が嵌め合うように形成されているが、第１の絶縁支持部材１１と第２の絶縁支持部材１３とが互いに嵌合可能なように形成されていればよく、図２の例に限定されるものではない。例えば、第２の絶縁支持部材１３の上記の切り欠き部分をはんだ接続部５側に形成してもよい。また、第２の絶縁支持部材１３を断面凹の字状に形成してもよい。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁支持部材１１と第２の絶縁支持部材１３との配置の順序は問わないものとし、位置合わせ箇所１２にて接していれば、いずれの絶縁支持部材がはんだ接続側にあってもよい。

（第３の実施形態）
図４は、本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の他の例を示す図である。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＺ−Ｚ′断面図を示す。図中、１４はフレキシブル基板６に形成された第１の絶縁支持部材、１５は位置合わせ箇所、１６は硬質基板４に形成された第２の絶縁支持部材を示す。なお、上述の第１，第２の実施形態で示した構成部材と同じものには同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。本実施形態と第１，第２の実施形態とでは、フレキシブル基板６及び硬質基板４に形成される各絶縁支持部材の構造が異なる。

すなわち、フレキシブル基板６は、はんだ接続部５に隣接する領域の第１の接続端子７の長手方向（図中、Ｙ方向）に対して平行な方向に、はんだ接続部５を挟んで第１の絶縁支持部材１４を配置し、硬質基板４は、はんだ接続部５に隣接する領域の第２の接続端子３の長手方向に対して平行な方向に、はんだ接続部５を挟んで第２の絶縁支持部材１６を配置する。そして、フレキシブル基板６と硬質基板４とをはんだ接続させたときに、各々の絶縁支持部材１４，１６は、位置合わせ箇所１５にて接する位置関係にあるものとする。

ここで、第１の絶縁支持部材１４の高さをｔ１、第２の絶縁支持部材１６の高さをｔ２、はんだめっき１の高さ（厚み）をｔ０、フレキシブル基板６の絶縁層６ｂの高さをｔ３とした場合に、これらの関係は、ｔ１＝ｔ２、ｔ１（ｔ２）＋ｔ３≧ｔ０となる。

なお、第１の絶縁支持部材１４と第２の絶縁支持部材１６との配置の順序は問わないものとし、位置合わせ箇所１５にて接していれば、いずれの絶縁支持部材がはんだ接続側にあってもよい。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁支持部材１４と第２の絶縁支持部材１６の高さを等しくしているが、これに限定されず、第２の実施形態（図３）に示したような構造、すなわち、第１の絶縁支持部材１４と第２の絶縁支持部材１６とが、第１の接続端子７と第２の接続端子３とのはんだ接続時に互いに嵌合可能に形成されるようにしてもよい。

以上の各実施形態で説明したように、本発明によれば、硬質基板及びフレキシブル基板のそれぞれに絶縁支持部材を備えるだけの簡単な構造で、専用の治具を用いることなく、基板の熱圧着時に、はんだ接続の高さを規制すると共に、接続時の位置合わせを容易に行うことができる。

また、これまで基板接続構造の実施形態について説明したが、本発明は、フレキシブル基板６に形成された第１の接続端子７と、硬質基板４に形成された第２の接続端子３とをはんだ接続することにより、フレキシブル基板６と硬質基板４とを接続するための基板接続方法としても実施することができる。すなわち、この方法は、フレキシブル基板６のはんだ接続部５に隣接する領域の第１の接続端子７の長手方向に対して垂直な方向に、第１の絶縁支持部材を配置し、硬質基板４のはんだ接続部５に隣接する領域の第２の接続端子３の長手方向に対して垂直な方向に、第２の絶縁支持部材を配置し、第１の絶縁支持部材と第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、第１の接続端子７と第２の接続端子３とをはんだ接続するものである。

また、他の方法として、フレキシブル基板６のはんだ接続部５に隣接する領域の第１の接続端子７の長手方向に対して平行な方向に、はんだ接続部５を挟んで第１の絶縁支持部材を配置し、硬質基板４のはんだ接続部５に隣接する領域の第２の接続端子３の長手方向に対して平行な方向に、はんだ接続部５を挟んで第２の絶縁支持部材を配置し、第１の絶縁支持部材と第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、第１の接続端子７と第２の接続端子３とをはんだ接続するようにしてもよい。

本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の一例を示す図である。 図１に示した基板接続構造を硬質基板とフレキシブル基板とに分離した状態の一例を示す図である。 本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の他の例を示す図である。 本発明による硬質基板とフレキシブル基板との基板接続構造の他の例を示す図である。 特許文献１に記載の硬質基板とフレキシブル基板との接続構造を説明するための図である。 特許文献２に記載の硬質基板とフレキシブル基板との接続構造を説明するための図である。

符号の説明

１，１０５…はんだめっき、２，１０６…はんだフィレット、３…第２の接続端子、４，１０１，１２０…硬質基板、５…はんだ接続部、６，１０２，１１０…フレキシブル基板、７…第１の接続端子、８，１１，１４…第１の絶縁支持部材、９，１２，１５…位置合わせ箇所、１０，１３，１６…第２の絶縁支持部材、１０３…硬質基板に形成された接続端子、１０４…フレキシブル基板に形成された接続端子、１０７…加圧加熱ツール、１０８…ソルダーレジスト（絶縁支持部材）、１１２…スリット、１１４…接触部、１２２…ランド、１３０…押圧治具、１４０…位置決め治具。

Claims (7)

1. 第１の接続端子が形成されたフレキシブル基板と、第２の接続端子が形成された硬質基板と、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とがはんだ接続されたはんだ接続部とを有する基板接続構造であって、
   前記フレキシブル基板は、前記はんだ接続部に隣接する領域に第１の絶縁支持部材を配置し、
   前記硬質基板は、前記はんだ接続部に隣接する領域に第２の絶縁支持部材を配置し、
   前記第１の絶縁支持部材と前記第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とをはんだ接続したことを特徴とする基板接続構造。
2. 前記第１の絶縁支持部材は、前記はんだ接続部に隣接する領域の前記第１の接続端子の長手方向に対して垂直な方向に配置され、
   前記第２の絶縁支持部材は、前記はんだ接続部に隣接する領域の前記第２の接続端子の長手方向に対して垂直な方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
3. 前記第１の絶縁支持部材は、前記はんだ接続部に隣接する領域の前記第１の接続端子の長手方向に対して平行な方向に配置され、
   前記第２の絶縁支持部材は、前記はんだ接続部に隣接する領域の前記第２の接続端子の長手方向に対して平行な方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
4. 前記第１の絶縁支持部材と前記第２の絶縁支持部材とは、同じ高さで、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とのはんだ接続時に互いに平行になるように形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の基板接続構造。
5. 前記第１の絶縁支持部材と前記第２の絶縁支持部材とは、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とのはんだ接続時に互いに嵌合可能に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の基板接続構造。
6. 前記第１絶縁支持部材と前記第２の絶縁支持部材とは、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とのはんだ接続時に互いに接する位置関係にあることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板接続構造。
7. フレキシブル基板に形成された第１の接続端子と、硬質基板に形成された第２の接続端子とをはんだ接続することにより、前記フレキシブル基板と前記硬質基板とを接続する基板接続方法であって、
   前記フレキシブル基板のはんだ接続部に隣接する領域に第１の絶縁支持部材を配置し、
   前記硬質基板のはんだ接続部に隣接する領域に第２の絶縁支持部材を配置し、
   前記第１の絶縁支持部材と前記第２の絶縁支持部材とを位置合わせの基準として、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とをはんだ接続することを特徴とする基板接続方法。