JP2012134215A - フレキシブル基板およびそれを備える電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入端子を持った電子部品を片面フレキシブル基板にリフロー実装したとしても、両面フレキシブル基板の際と同等の安定した半田接合を実現する。
【解決手段】片面フレキシブル基板に挿入端子を有する電子部品を実装する際に、片面フレキシブル基板に挿入端子１ａより小さいスリットを設けることにより、部品を実装する時に挿入端子はフレキシブル基板を押しのけながら挿入する。フレキと挿入端子が接するようになり、挿入端子１ａをもつ電子部品１をリフロー実装する場合でも安定した半田接続状態を実現する事ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、挿入端子を有する電子部品が半田付けされるフレキシブル基板およびそれを備える電子機器に関する。

可撓性を有するフレキシブル基板は電子機器の内部に回路をレイアウトする上で自由度が高く、回路を効率的に形成できたり、機械的に動作する箇所にでも回路を形成できるといったメリットがある。このようなメリットから例えばデジタルカメラや携帯電話など、多くの電子機器に採用されている。フレキシブル基板にはポリイミドのベースに銅箔パターンを設けたものや、ポリエステルのベースに銀ペーストされたものなど、様々な種類がある。

フレキシブル基板に電子部品を実装する時にフレキシブル基板はポリイミド層、銅箔層から構成されており、銅箔層と電子部品との間を半田を介在させて電気的かつ機械的に接続させる。従来から半田を使った接続は作業者が半田コテといったコテ先が高温になった工具を手作業で半田に接触させて一度半田を溶かしてから自然冷却により固化させる方法であった。しかし半田コテを使ったやりかたでは電子部品の端子部付近に半田コテが入るように他の電子部品を遠ざける必要があり、高密度が求められる回路基板には不向きな方法である。また作業者のスキルによって品質が安定しない、人件費がかかるといったデメリットがあった。

そこで近年はリフロー実装と呼ばれる手法を取るようになっている。フレキシブル基板上に半田ペーストを印刷する。その後に部品をマウントし、リフロー炉と呼ばれる高温炉にフレキシブル基板を投入して半田を溶かして部品とフレキシブル基板の接続をおこなう方法である。この手法は半田コテを用いないので、コテ先を入りこませるスペースが必要なく、高密度実装ができたり、全て機械で自動で行なわれるので半田接続の仕上がりが安定し、機械による自動化が可能なため、不良率を低減できる。

特開２００１−１４８５５４号公報

挿入端子を含んだ部品に対して、リフロー実装する場合は両面フレキシブル基板を用いる。図７（ａ）のようにフレキシブル基板穴には表面と裏面のパターンを電気的に接続するスルーホール部２ｆ´を設けている。図７（ｂ）のように部品実装側に半田３´を印刷後、図７（ｃ）のように部品マウントの際に挿入端子１ａ´がスルーホール部２ｆ´に挿入される。リフロー炉投入すると半田３´が溶融し、スルーホール部２ｆ´に溶融した半田３´が流れ込み、図７（ｄ）のように挿入端子１ａ´と半田３´が密着した状態で接続される。両面フレキシブル基板を使用することで非常に安定した接続状態を実現する事ができる。

ところが両面フレキシブル基板は非常に高額である。近年益々製品に対するコストダウンが要求される事情がある。そこで両面フレキシブル基板から片面フレキシブル基板に変更できれば非常に大きなコストダウンができる。しかしながら、片面フレキシブル基板は両面フレキシブル基板の時のようにスルーホール部を設ける事が出来ない。したがって、図８に示すように片面フレキシブル基板を用いて両面フレキシブル基板の時と同様にリフロー炉に投入して挿入端子１ａ´を持った電子部品１´を実装すると、挿入端子１ａ´につく半田３´の量が不十分で強度不足になるといった問題があった。

本発明は挿入端子を持った電子部品を片面フレキシブル基板にリフロー実装したとしても、両面フレキシブル基板の際と同等の安定した半田接合を実現できるフレキシブル基板を提供する事を目的とする。

本発明の一側面としてのフレキシブル基板は、部品の接続端子を挿入して半田付けを行うフレキシブル基板であって、前記フレキシブル基板には、前記接続端子の幅より小さい幅を有するスリットが形成され、前記スリットに前記接続端子を挿入する際に、変形して前記接続端子と接触する舌部にパターンを形成することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、片面フレキシブル基板を使用して、挿入端子をもつ部品をリフロー実装する場合でも安定した半田接続状態を実現する事ができるようになる。そして、挿入端子をもつ電子部品をリフロー実装する場合でも片面フレキシブル基板を採用が可能となるので、電子機器をコストダウンすることができる。

本発明の実施例に係わるフレキシブル基板の構成を説明する模式図である。 本発明の実施例に係わる基板接続構造の構成を説明する模式図である。 本発明の実施例に係わる基板接続構造の構成を説明する模式図である。 本発明の実施例に係わるフレキシブル基板の固定方法を説明する模式図である。 本発明の実施例に係わるフレキシブル基板の固定方法を説明する模式図である。 本発明のデジタルカメラの構成メカ図である。 従来例に係る両面フレキシブル基板で、ディップ部品を実装する際を説明する簡略図である。 従来例に係る片面フレキシブル基板で、ディップ部品を実装する際の問題点を説明する簡略図である。

次に本発明の実施例としてのフレキシブル基板およびフレキシブル基板を備える電子機器を図面を参照して説明する。以下、この発明の実施の形態について図１乃至図６によって説明する。図６は、本発明を実施したフレキシブル基板を備えた電子機器の一例であるデジタルカメラの構造の概略を示している。図６において（ａ）はデジタルカメラ１００の正面図、（ｂ）はデジタルカメラ１００の背面図、（ｃ）はデジタルカメラ１００を底面から見たときの内部の構造を透視した図である。

図６（ａ）に示すように、デジタルカメラ１００の筐体正面におけるやや右寄りの中央部には鏡筒１０１が設けられており、鏡筒１０１はレンズを保持している。その他、デジタルカメラ１００の筐体上面にはシャッターボタン１０７が筐体正面から見て左端に設けられており、更に、夜間撮影のために使用されるフラッシュ光が放射されるフラッシュ窓１０８が筐体正面の上部に設けられている。

また、図６（ｂ）に示すように、デジタルカメラ１００の筐体背面には、画像表示部１０６として機能するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が設けられている。

また、図６（ｃ）に示すように、デジタルカメラ１００の筐体内部の左端にはデジタルカメラ１００の電源である電池を収納する電池収納部１０５と、映像信号を処理する映像エンジンが実装されたメイン基板１０３が設けられている。また、デジタルカメラ１００の筐体内部の左端には、夜間撮影用のフラッシュの動作に必要な高い電圧を得るための昇圧回路に使用される大容量のメインコンデンサ１０２が配置されている。また、鏡筒１０１によって保持されているレンズが被写体像を結像させる位置に撮像素子の受光面が位置するように撮像素子が実装されている撮像部１０４が配置されている。また、デジタルカメラ１００の筐体からは信号入出力部品１が露出して、外部機器とデータのやり取りや電力供給などを行なう。図１（ａ）および（ｃ）に示すように信号入出力部品１はフレキシブル基板２に実装されている。信号入出力部品１はフレキシブル基板２を介してメイン基板１０３と電気的につながっている。

図１（ａ）は信号入出力部品１が実装される前のフレキシブル基板２を上面から見た図である。図１（ｂ）は信号入出力部品１が実装される前のフレキシブル基板２の断面図である。フレキシブル基板２は図１（ａ）および（ｂ）に示すようにポリイミドからなる絶縁層２ａ、銅からなるパターン２ｂおよびスリット２ｃが形成されている。スリット２ｃは上面から見るとＨ形状を有し、三方をスリット２ｃで囲まれる舌部２ｄにパターン２ｂが形成されている。図１（ｂ）から（ｅ）を用いて、信号入出力部品１をフレキシブル基板２に半田で接続する工程を説明する。図１（ｃ）に図示するように半田３をパターン２ｂに印刷する。次に、図１（ｄ）に図示するように、信号入出力部品１の挿入端子１ａを、フレキシブル基板２のパターン２ｂが形成される面側からスリット２ｃに挿入する。ここで、挿入端子１ａは接続端子に相当する。スリット２ｃのスリット幅ｔ１は信号入出力部品１の挿入端子１ａの幅ｔ２よりも小さくなるように設けられている。したがって、信号入出力部品１の挿入端子１ａをフレキシブル基板２のスリット２ｃに挿入すると、図１（ｄ）に図示するように、舌部２ｄが挿入端子１ａの挿入方向に押し込まれる状態となる。そして、パターン２ｂに印刷した半田３が信号入出力部品１の挿入端子１ａに接触する状態になる。すなわち、信号入出力部品１の挿入端子１ａが挿入されることで舌部２ｄが弾性変形し、舌部２ｄの復元力によって、半田３が挿入端子１ａに押し付けられる状態となる。この状態でリフロー炉に投入して半田３を溶融、固化させると、図１（ｅ）に示すように信号入出力部品１の挿入端子１ａとフレキシブル基板２のパターン２ｂとが半田付けされる。半田３はリフロー炉に投入する前から信号入出力部品１の挿入端子１ａに押し付けられている事で片面フレキシブル基板でも非常に良好な接合状態を実現できる。

図１にて説明した実施例ではスリット２ｃをＨ形状に形成し、１つのスリット２ｃに対して２つの舌部２ｄを形成する構成とした。図１（ｄ）に図示する状態では、舌部２ｄの復元力に抗して、信号入出力部品１の挿入端子１ａをスリット２ｃに挿入している。したがって、舌部２ｄの復元力が強い場合には、リフロー炉に投入して半田３が溶融、固化する前に、信号入出力部品１の挿入端子１ａがスリット２ｃから抜けてしまう可能性がある。

これに対して、図２に示す変形例では、スリット２ｃ’をコの字形状として、スリット２ｃ’の一方側にのみ舌部２ｄ’を形成している。図２（ａ）は信号入出力部品１が実装される前のフレキシブル基板２’を上面から見た図である。図２（ｂ）は信号入出力部品１が実装された後のフレキシブル基板２’の断面図である。このように、スリット２ｃ’をコの字形状とすることで、信号入出力部品１の挿入端子１ａをスリット２ｃに挿入したときに、弾性変形する舌部２ｄ’は１つのスリット２ｃ’に対して１つになる。したがって、舌部２ｄ’の復元力が強い場合であっても、信号入出力部品１の挿入端子１ａがスリット２ｃ’から抜けてしまう可能性は低くなる。この変形例においても、リフロー炉に投入して半田３が溶融、固化する前には、舌部２ｄ’の復元力によって、半田３が挿入端子１ａに押し付けられる状態となるので、片面フレキシブル基板でも非常に良好な接合状態を実現できる。

また、フレキシブル基板２は可撓性を持つものであるので、比較的たわんだり、変形しやすい。部品マウント時にフレキシブル基板２がたわんでマウントを失敗したり、半田３が固化した後もフレキシブル基板２にかかった外力によって半田３にクラックが入ったりといった不良が発生する事が有る。それらを防ぐ為に部品実装部に図３のようにフレキシブル基板２の部品実装面の裏面に補強板４を接着することがある。図３に図示するように、補強板４には貫通穴４ａの幅ｔ３が舌部２ｄの変形領域の幅ｔ４よりも十分大きな寸法となるように、貫通穴４ａを形成している。そして、補強板４は、スリット２ｃに挿入した挿入端子１ａが突出しないように、挿入端子１ａのフレキシブル基板２からの突出する量よりも補強板４の厚みを大きくしている。このように構成することで、図３に図示するように、フレキシブル基板２を部品実装の際に使用する受け治具５に載置して、フレキシブル基板２に信号入出力部品１を実装する際にも、挿入端子１ａおよび舌部２ｄの変形領域から逃がす必要がない。したがって、実装作業時に受け治具５とフレキシブル基板２の位置あわせを行なう必要が無くなる。

図４は、信号入出力部品１を実装したフレキシブル基板２を、デジタルカメラ１００の筐体内部の金属シャーシ（金属板）１０９にビス１１０で固定した状態を示している。このとき、金属シャーシ１０９には、挿入端子１ａおよび舌部２ｄの変形領域を逃げるため、穴１０９ａが形成されている。金属シャーシ１０９に穴をあけると、金属シャーシ１０９の機械強度が劣化してしまう。しかし、本実施例では、補強板４を接着することで、金属シャーシ１０９に穴１０９ａをあける必要は無く、機械強度が劣化するのを防ぐことができる。

本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１‥‥信号入出力部品
１ａ‥‥挿入端子
２‥‥フレキシブル基板
２ｂ‥‥パターン
２ｃ‥‥スリット

Claims (6)

1. 部品の接続端子を挿入して半田付けを行うフレキシブル基板であって、
   前記フレキシブル基板には、前記接続端子の幅より小さい幅を有するスリットが形成され、
   前記スリットに前記接続端子を挿入する際に、変形して前記接続端子と接触する舌部にパターンを形成することを特徴とするフレキシブル基板。
2. 前記スリットはＨ形状に形成され、三方を前記スリットで囲まれる舌部に前記パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
3. 前記スリットはコの字形状に形成され、三方を前記スリットで囲まれる舌部に前記パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
4. 前記フレキシブル基板は、部品実装面の裏面に補強板が接着され、
   前記補強板には、前記スリットの変形領域の幅よりも大きい穴が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル基板。
5. 前記補強板の厚みは、前記接続端子が前記フレキシブル基板からの突出する量よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル基板。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフレキシブル基板を備えた電子機器。