JP2012150872A - 配線板の接続構造、その形成方法およびhdd - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 接続パッド部Kを有する主フレキシブル配線板20と、フライングリード11を有するフレキシブル配線板10と、ACF5と、フライングリードおよび端子21を覆うように位置する樹脂7とを備え、ACFの導電接続部の周りに開口5hがあり、該開口を通って、導電接続部の露出リードおよび端子を覆う樹脂は連続して接続パッド部の底部をなす基材22に接着していることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
ヘッド側のフレキシブル配線板は、ヘッドと、主フレキシブル配線板である実装配線体とを電気的に接続する。ヘッドとの間の信号は、この主フレキシブル配線板および筐体のボードに固定されたコネクタを経て、電子回路へと伝えられる。
ヘッド側のフレキシブル配線板と、筐体側の主フレキシブル配線板とは、ピボット軸の外側面部において端子(電極)同士が導電接続される。ヘッド側のフレキシブル配線板の端子(電極)を構成する導体パターンは剥き出しにされ、フライングリードまたは露出リードなどと呼ばれる。また、主フレキシブル配線板の端子は、筐体側のフレキシブル配線板の絶縁層(カバーレイ)を部分的に除去された凹部または狭間部をなす接続パッド部の底の基材上に位置する配線である。一般に、この導電接続には、半田接合、超音波接合などが用いられる。半田接合は、これまで多用されてきたが、溶剤の蒸発などの問題があり、超音波接合の使用が増える傾向にある。超音波接合において能率良く確実な接合を可能にする方法が開示されている(特許文献2)。
また、HDDにおけるAPFAに限定されず、他の多くの電子機器にも、絶縁層で囲まれた凹部に形成される接続パッド部は普通にあり、凹部の底に位置する端子に露出リードを確実に接続させて耐久性のある導電接続部を形成する技術は汎用性が高く、重要である。なお、上記の説明および以後の説明において、「接続」の語はACF等に用い、「接合」の語は超音波接合等に用いるが、厳密な区別はなく、両者の間で混用してもよい。
上記の構成によれば、導電接続部は、樹脂で被覆された上で、その樹脂が接続パッド部の基材にまで届いて接着されるので、導電接続部が補強されて、確実に接続状態が維持される。
経済性を重視する場合など、仕様に応じて上記の選択肢(r1)〜(r3)から適切な形態を選ぶことができる。いずれの選択肢においても、導電接続部の補強をより強固にすることができる。
これによって開口部の寸法、位置などによらず、ACFを含んで強固な補強となる樹脂を形成することができる。
これによって、この配線板の接続構造が用いられる装置に適合した配置を選択することができる。
これによって、配線板(主フレキシブル配線板)と、フレキシブル配線板(フレキシャ)との導電接続部が、高レベルの耐久性、信頼性をもつようにでき、当該HDDの信頼性および耐久性を確保することにつながる。
この方法によって、露出リードと端子との導電接続を強固に補強して耐久性を高める樹脂を、容易かつ確実に設けることができる。
上記の方法によれば、簡単な工程で、また高価なACFの使用量を少なくして、耐久性の高い導電接続部を形成することができる。
図1(a)は、本発明の実施の形態1の配線板の接続構造Jを含むアクチュエータピボットフレックスアセンブリ(APFA)50を備えるHDD100を示す図である。また図1(b)はフレキシブル配線板またはフレキシャ10を示す図である。HDD100は、データを記録する磁気ディスク90と、磁気ディスクとの間で、データの書き込みおよび読み出しを行うヘッド(図1には図示せず)を備えている。ヘッドは、ヘッド支持体(ロードビーム、マウントプレートなど)31に取り付けられて磁気ディスク90に対面している。ヘッド、ヘッド支持体31などは、アーム32の先に取り付けられている。アーム32は、1枚の磁気ディスクを対象にするものもあるが、多くは、複数の磁気ディスクを対象にする。複数のアームが間隔をあけて重なっており、フレキシャまたはフレキシブル配線板10は、アームの間または側面を伝って、ピボット軸39の外側面にまで到達する。APFA50の中で、フレキシャまたはフレキシブル配線板10は、ヘッドからの信号を主フレキシブル配線板または筐体側フレキシブル配線板20にまで伝送する重要な部分を構成する。
APFA50は、アーム32、ピボット軸39、ボイスコイル33等によって駆動されるアクチュエータを備え、ヘッドを磁気ディスク90の所定の位置へと回転移動させる。フレキシャ10および主フレキシブル配線板20もAPFA50に含まれる。
図1(b)において、フレキシブル配線板またはフレキシャ10は、サスペンション板15の先にヘッドスライダ19を備えており、ヘッドで読み込んだ信号は導体パターン18を経て、その導体パターンが剥き出しにされた露出リードまたはフライングリード11にまで伝送される。フレキシャ10の端子部Tに位置する露出リードまたはフライングリード11は、主フレキシブル配線板20の接続パッド部Kにおいて端子21と導電接続される。
主フレキシブル配線板20の接続パッド部Kでは、絶縁層またはカバーレイ23を除去され、基材22上の端子21は、開口側および側面で露出している。端子21は、絶縁層23の狭間の底において、基材22上に位置する。すなわち端子21は、絶縁層23で囲まれた凹部の底に位置する。
なお、ここで凹部とは、四方が絶縁層で囲まれていなくてもよく、たとえば対向する二方面に絶縁層が位置しており、いわゆる狭間であってもよい。
(1)フライングリード11と端子21との導電接続は、ACF5を間に介在させることで実現されている。
(2)ACF5には、フライングリード11と端子21との間に挟まれて圧縮圧着された部分5aの周囲に、開口5hが配置された開口パターンが設けられている。
(3)フライングリード11および端子21を覆って補強するために配置した樹脂7は、ACF5の開口5hを通って、接続パッド部Kの基材22にまで届いて基材22に接着している。ACF5は、圧着された部分5a、開口5h、および非圧縮部5cを含んでいる。
上記の特徴の結果、樹脂7による強固な補強が形成されて、フライングリード11と端子21とが離間するおそれは無くなり、高い耐久性で導電接続が保持される。さらに、ACF5を用いることで簡単に信頼性の高い導電接続を得ることができる。
なお、上記の開口5hは、導電接続部の周りに配置されるものがあれば、他の開口5hが、熱圧着部にあってもよい。すなわち開口5hの加工精度はそれほど必要なく、少なくとも導電接続部の周りにあれば問題ない。
図2では、補強用の樹脂7は接続パッド部Kの全体に配置してあるが、接続パッド部Kの全体ではなく、所定の領域のフライングリード11/端子21に限定して補強用の樹脂7を配置してもよい。また、図2では、補強用の樹脂7は、接続パッド部Kの全体に連続しているが、導電接続された1対のフライングリード11/端子21ごとに分かれていてもよい。実施の形態2において、そのような例を示す。
導体パターンまたはフライングリード11、もしくは端子21には、銅箔などの金属を用いることができる。超音波接続する場合には、金めっき層を形成するのがよい。金めっき層の下地に銅、ニッケルめっき層を形成することができる。端子21の厚みは、10μm〜30μmの範囲、たとえば18μmとするのがよい。また、フライングリード25の厚みは、10μm〜25μmの範囲、たとえば20μmとするのがよい。
一方、ACF5については、予め、圧着される領域5aの周りに開口5hが設けられた開口パターンを形成しておく。ACF5は、導電性粒子を含有した異方導電性を有する異方導電性接着剤であって、熱硬化性接着樹脂を用いる場合は、エポキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂、硬化剤、及び導電性粒子を必須成分とする熱硬化性の接着剤である。ACF5としては、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂およびフェノキシ樹脂を主成分とし、ニッケル、銅、銀、金等の導電性粒子が分散されたものが使用できる。エポキシ樹脂を使用することにより、ACF5のフィルム形成性、耐熱性、および接着力を向上させることが可能となる。ACF5の厚みは、30μm〜45μmの範囲、たとえば35μmとするのがよい。
上記は、ACF5に熱硬化性接着剤を用いた場合について詳しく説明したが、熱可塑性樹脂を用いてもよいことは、上記のとおりである。
この状態のままでは、上述のようにフライングリード11の復元力によって、時間の経過につれて当該フライングリード11と端子21との離間が生じるおそれがある。この離間を防止するために、上記のように補強用の樹脂7を配置する。
粘度の調整は、接続パッド部K全体に連続して樹脂を配置する場合は粘度は小さく、また、特定の領域に限定して補強用の樹脂を配置する場合は基材22に濡れて広がらないように粘度は高めに調整するのがよい。
図4の状態の接続パッド部K(実際は、カバーレイ23で囲まれている)に位置するフライングリード11を覆うように樹脂を流す。接続パッド部Kを適当に傾けて樹脂の流れを適正にする。その後、加熱処理して溶媒を放散して硬化させる。これによって、基材22に接着された導電接続部(端子21/ACF5a/フライングリード11)を被覆する補強用の樹脂7が形成される。
図5は、本発明の実施の形態2の配線板の接続構造Jを示す図である。図5(a)は平面図、また図5(b)はVB−VB線に沿う断面図である。実施の形態1(図2参照)では、補強用の樹脂7は、接続パッド部Kの全体に連続する形態をとった。本実施の形態では、接続パッド部Kの所定の領域に限定して、その領域の導電接続されたフライングリード11/端子21を被覆する、補強用の樹脂7を配置する点に特徴がある。
図5(a)に示すように、樹脂7は、限定された領域の(フライングリード11/ACF5a/端子21)を被覆して、その領域内でACF5の開口5hを通って主フレキシブル配線板20の基材22にまで届き、その基材22に接着している。
これによって、たとえばフライングリード11/ACF5a/端子21において、最も離間が生じやすい領域を狙いうちにして、強力な補強用の樹脂7を配置することができる。
図6は、本発明の実施の形態3の配線板の接続構造Jを示す図である。本実施の形態では、次の点に特徴を有する。
(1)ACF5の面積を接続パッド部Kの面積より大きく縮小して、フライングリード11の中央部を含む領域に限定した。フライングリード11の端(すなわち絶縁層13に覆われる部分に続く部分)では、元来、端子21から基材(図示せず)の厚み分だけ離れているので、導電接続に寄与しにくい。ACF5は高価であり、経済性を高めるために、使用する面積は小さいほうが望ましい。これらのことを考慮すると、図6に示すように、フライングリードの端に対応する領域にACF5を配置しないで、中央部を含む領域に限定してACF5を配置することは合理性にかなっている。
(2)補強用の樹脂7は、フライングリード11の復元力に対して効果的に対抗できる位置、たとえばフライングリード11の中央部分に限定して配置した。フライングリード11の中央部分に、強力な補強用の樹脂7を配置する。この補強用の樹脂7は、ACF5の開口5hを通って基材22にまで届き当該基材22に接着した上で、端子21/ACF5a/フライングリード11、を被覆している。
本実施の形態により、経済性を高めた上で、耐久性に優れた配線板の接続構造Jを得ることができる。上記の導電接続は、ACF5を介在させて行うため、非常に簡単に遂行することができる。
図7は、本発明の実施の形態4の配線板の接続構造Jを示す図である。本実施の形態では、次の点に特徴を有する。
(1)ACF5の巾をフライングリード11の長手方向の長さよりも狭くして、1本だけ、配置している。ACF5の巾が狭いため、接続パッド部K内において、そのACF5とカバーレイ13,23との間に側部スペースSpを生じている。
(2)補強用の樹脂7は、導電接続部のフライングリード11の上から被覆するように配置され、側部スペースSpから接続パッド部Kの底部の基材22に到達してその基材22に接着する。
(3)ACF5は、フライングリード11の中央付近でのみ、そのフライングリード11と端子21との間に介在する。このフライングリード11の中央付近は、フライングリード11が最も端子21の側に張り出しやすい箇所である。すなわち中央付近で、フライングリード11と端子21との導電接続を確保しやすい。この部分において確実な導電接続を実現した上で、樹脂7による補強をすることで耐久性にある導電接続を簡単に実現することができる。
被覆するとき溶媒に希釈された樹脂7の粘度は、実施の形態1等の開口パターンから基材22に到達させる場合よりも、より高く(硬めに)するのがよい。
実施の形態1〜4は、HDD用のフレキシブル配線板および接続構造について説明した。しかし、本発明の配線板の接続構造は、HDD用に限定されず、その他の汎用および特殊用途のものに用いることができる。
Claims (7)
- 絶縁層が除かれた底部の基材上に端子が配置されている接続パッド部を有する配線板と、
絶縁層が抜かれた端子部において導体パターンが露出された露出リードを有するフレキシブル配線板と、
前記露出リードと前記基材上の端子との間に介在して導電接続する異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)と、
前記導電接続された部分の前記露出リードおよび端子を覆うように位置する樹脂とを備え、
前記異方性導電フィルムの前記導電接続部の周りに開口があり、該開口を通って、前記導電接続部の前記露出リードおよび端子を覆う樹脂は連続して前記接続パッド部の底部をなす基材に接着していることを特徴とする、配線板の接続構造。 - 前記異方性導電フィルムにおける開口は、(r1)該異方性導電フィルムに設けられた開口パターン、(r2)前記露出リードの長手方向と交差する方向に延びる複数本の帯状の異方性導電フィルムの間、および、(r3)前記露出リードの長手方向と交差する方向に延びる一本の帯状の異方性導電フィルムと側部スペース、の(r1)〜(r3)のうちのいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載の配線板の接続構造。
- 前記樹脂は、前記開口の周囲で前記異方性導電フィルムを上下から挟むように位置することを特徴とする、請求項1または2に記載の配線板の接続構造。
- 前記樹脂は、(s1)端子ごとに分離して配置されている、(s2)接続パッド部を一つの単位に、端子すべてに連続して樹脂が配置されている、および(s3)接続パッド部の領域内で、一つまたは複数の所定の範囲に樹脂が配置されている、の(s1)〜(s3)のうちのいずれか一つの配置であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の配線板の接続構造。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の配線板の接続構造が用いられていることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
- 露出リードを有するフレキシブル配線板および接続パッド部底部の基材上に端子を有する配線板、を準備する工程と、
前記接続パッド部の寸法に合った寸法、またはそれより小さい寸法、をもつ異方性導電フィルムに対して、前記接続パッド部の端子に対応する領域の周囲に開口を設ける工程と、
前記配線板の接続パッド部の上に、前記異方性導電フィルムを、前記端子に対応する領域をその端子に重ねるように位置合わせして配置し、その異方性導電フィルムの上に、前記フレキシブル配線板を、前記露出リードが前記端子に重なるように位置合わせして配置して、熱圧着ツールによって加熱加圧して圧着する工程と、
前記熱圧着によって導電接続された部分の露出リードを覆うように、溶媒に希釈された樹脂を配置しつつ、該希釈された樹脂を前記異方性導電フィルムの前記開口を通して前記接続パッドの底部に届かせ、その後、溶媒を放散させて固化する加熱処理を行うことを特徴とする、配線板の接続構造。 - 前記異方性導電フィルムに開口を設けて位置合わせする工程では、1本または複数本の前記異方導電性フィルムを前記露出リードの長手方向の長さよりも小さい巾を持つように寸法を整えたあと、1本の該異方性導電フィルムを前記側部スペースができるように、または複数本の異方性導電フィルムを前記間ができるように並行させて、配置し、前記開口を通して前記樹脂を前記接続パッド部の底部に届かせるときは前記異方性導電フィルムの側部スペースまたは間を通して前記樹脂を前記底部に届かせることを特徴とする、請求項6に記載の配線板の接続構造。
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