JP2013214734A - Method of manufacturing multiconductor cable equipped with substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、極細の絶縁電線や同軸電線の端部を、絶縁基板の電極パッドに電気的に接続した基板付き多心ケーブルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multicore cable with a substrate in which ends of extremely fine insulated wires and coaxial wires are electrically connected to electrode pads of an insulated substrate.
小型電子情報機器や、超音波診断装置や内視鏡などの医療電子機器では、機器の小型化と共に高機能化を実現するために、機器内配線に使用する導体の細径化と導体本数が増加している。使用する導体本数も数百本で、これらの電線は、通常、多心のフラットケーブルの端部の導体が絶縁基板上の電極パッドに半田で接続されて、基板付きの多心ケーブルとされる。 In small electronic information devices and medical electronic devices such as ultrasonic diagnostic equipment and endoscopes, in order to realize high functionality as well as downsizing of devices, the diameter of the conductor used for wiring in the device and the number of conductors are reduced. It has increased. The number of conductors used is several hundred, and these wires are usually multi-core cables with a substrate, with the conductor at the end of the multi-core flat cable connected to the electrode pads on the insulating substrate by soldering. .
特許文献1には、プリント基板の電極部の接続部位に半田等の接続部材を予め形成した後、同軸ケーブルの中心導体(信号線)を重ね合わせ、レーザ光照射により加熱して上記の接続部材を溶融し、電気的接続を行うことが開示されている。
また、特許文献2には、同軸線の中心導体(信号線)の端部にペースト半田の所定量を予め付与して、パルスヒートによりコネクタの端子に半田接続することが開示されている。
In Patent Document 1, a connection member such as solder is formed in advance on a connection portion of an electrode portion of a printed circuit board, and then a central conductor (signal line) of a coaxial cable is overlapped and heated by laser light irradiation to connect the above connection member. It is disclosed that an electrical connection is made.
Patent Document 2 discloses that a predetermined amount of paste solder is applied in advance to the end portion of the central conductor (signal line) of the coaxial line, and solder connection is made to the connector terminal by pulse heat.
例えば、超音波技術を用いた内視鏡は、収納される信号線の本数(例えば、370芯)が多く、また人体内に挿入するという性質上、信号線の太さは極細で電気接続する回路基板の大きさも限られているので高密度実装が要求される。手作業による半田接続は、かなりのスキルを要し、現実的でない。したがって、極細の信号線を一括接続するには、特許文献2に開示のように回路基板の電極パッドに押えながら電流を流すパルスヒートによる半田接続が効果的であり、接続する導体太さに違いがあるような場合には、特許文献1に開示のようにレーザ光照射による半田接続が効果的である。 For example, an endoscope using ultrasonic technology has a large number of signal lines (for example, 370 cores) to be accommodated and is inserted into the human body, so that the thickness of the signal lines is extremely thin and is electrically connected. Since the size of the circuit board is also limited, high-density mounting is required. Manual soldering requires considerable skill and is not practical. Therefore, in order to connect extremely fine signal lines at once, solder connection by pulse heat that allows current to flow while being pressed against an electrode pad of a circuit board as disclosed in Patent Document 2 is effective, and the thickness of the conductor to be connected differs. In such a case, solder connection by laser light irradiation is effective as disclosed in Patent Document 1.
しかしながら、信号線の数が多く、絶縁基板の電極に接続される隣合う導体間のピッチが小さくなる。例えば、導体間のピッチが0.16mm位(AWG49の同軸電線に相当)になると、隣接する電極パッド間の絶縁間隙は0.07mm以下となる。このため、電極パッド上に予め付与する半田(半田プリコート)の付与量により、電極間を電気的に短絡する半田ブリッジが生じやすくなるので、電極上に付与する半田プリコートを精度よく形成する必要がある。 However, the number of signal lines is large, and the pitch between adjacent conductors connected to the electrodes of the insulating substrate is reduced. For example, when the pitch between conductors is about 0.16 mm (corresponding to the coaxial wire of AWG49), the insulation gap between adjacent electrode pads is 0.07 mm or less. For this reason, the amount of solder (solder precoat) applied in advance on the electrode pad tends to cause a solder bridge that electrically shorts the electrodes, so it is necessary to accurately form the solder precoat applied on the electrodes. is there.
本発明は、上述した実状に鑑みてなされてもので、高密度に配設された絶縁基板上の電極パッドに、極細電線がスキルを要することなく効果的に半田接続された基板付き多心ケーブルの製造方法を提供することを目的とする。 Although the present invention has been made in view of the above-described actual situation, a multi-core cable with a substrate in which extra fine wires are effectively solder-connected to electrode pads on an insulating substrate arranged at high density without requiring skills. It aims at providing the manufacturing method of.
本発明による基板付き多心ケーブルの製造方法は、複数本の極細電線を、配線基板上の高密度に配列された複数の電極パッドに半田接続した基板付き多心ケーブルの製造方法で、配線基板上の複数の電極パッド上に所定量の半田粉末を付与しリフローすることで半田プリコートを形成する工程を備える。そして、上記の複数本の極細電線の中心導体を、半田プリコートが形成された複数の電極パッド上に配置して、極細電線の中心導体を電極パッドに半田接続する。また、複数本の極細電線の中心導体の接続端に半田プリコートを形成する工程を備えるようにしてもよい。 A method of manufacturing a multicore cable with a substrate according to the present invention is a method of manufacturing a multicore cable with a substrate in which a plurality of ultrafine wires are solder-connected to a plurality of electrode pads arranged at high density on the wiring substrate. A step of forming a solder precoat by applying a predetermined amount of solder powder on the plurality of upper electrode pads and performing reflow is provided. Then, the center conductors of the plurality of extra fine wires are arranged on the electrode pads on which the solder precoat is formed, and the center conductors of the extra fine wires are soldered to the electrode pads. Moreover, you may make it provide the process of forming a solder precoat in the connection end of the center conductor of a several extra fine wire.
なお、上記の半田接続には、パルスヒートを用いて中心導体を一括接続するか、または、レーザ光照射を用いて接続することができる。
また、上記のレーザ光照射を用いて半田接続するに際しては、メタルマスクを用いて半田接続の領域以外を覆って、レーザ光を照射し、配線基板に対するレーザ照射のダメージを小さくする。なお、前記のレーザ光を照射する領域を、電極パッドの幅の50〜90%とするのが好ましい。
The solder connection can be performed by connecting the central conductors in a batch using pulse heat or by using laser light irradiation.
Further, when solder connection is performed using the laser beam irradiation described above, a metal mask is used to cover a region other than the solder connection region and laser beam irradiation is performed to reduce damage to the wiring substrate due to laser irradiation. In addition, it is preferable that the region irradiated with the laser light is 50 to 90% of the width of the electrode pad.
本発明によれば、高密度に配置された電極パッド(配列ピッチ0.2mm以下、電極パッド間の絶縁間隙が0.1mm以下)に、極細の電線を確実に且つ容易に半田接続することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably and easily solder and connect an extremely thin electric wire to electrode pads (arrangement pitch of 0.2 mm or less and an insulation gap between electrode pads of 0.1 mm or less) arranged at high density. it can.
図により本発明の実施の形態を説明する。図において、10は同軸電線、11は中心導体、12は絶縁体、13は外部導体、14は外被、15は電線側の半田プリコート、16は共通被覆、17はグランドバー、20は配線基板、21は絶縁基板、22は電極パッド、23は半田レジスト層、24は電極側の半田プリコート、25は半田接続部、29はパルスヒート装置、30はレーザ照射装置、31はレーザ光、32はメタルマスク、33はマスク開口を示す。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, 10 is a coaxial wire, 11 is a central conductor, 12 is an insulator, 13 is an external conductor, 14 is a jacket, 15 is a solder precoat on the wire side, 16 is a common coating, 17 is a ground bar, and 20 is a wiring board. , 21 is an insulating substrate, 22 is an electrode pad, 23 is a solder resist layer, 24 is a solder precoat on the electrode side, 25 is a solder connection part, 29 is a pulse heat device, 30 is a laser irradiation device, 31 is a laser beam, and 32 is a laser beam. A
本発明は、図1に示すように、複数本の絶縁電線または同軸電線10を、配線基板20に半田接続部25で電気的に接続した基板付きの多心ケーブルの製造方法である。配線基板20に半田接続する電線は、絶縁電線または同軸電線、若しくは、これらが混在する複合ケーブルであってもよいが、説明を簡略にするために、同軸電線10を使用する例で説明する。なお、絶縁電線は導体に絶縁体が被覆されたものであるが、以下の説明で中心導体と呼ぶ箇所は絶縁電線での導体に相当する。
As shown in FIG. 1, the present invention is a method of manufacturing a multi-core cable with a substrate in which a plurality of insulated wires or
同軸電線10は、信号線となる中心導体11、絶縁体12、外部導体13を同軸状に配し、その外周を外被14で覆ったものである。
中心導体11には、銅または銀もしくは錫メッキ銅合金線からなる単心線または撚線が用いられ、AWG40(導体直径0.079mm)〜AWG49(導体直径0.028mm)位の太さのものが使用される。なお、中心導体11は、例えば、前記の範囲で異なる太さのものが混在する形態であってもよい。
The coaxial
The
複数本の同軸電線10は、その端部分で中心導体11、絶縁体12、外部導体13がそれぞれ所定の範囲で段階的に露出するように、端部処理が行われる。なお、複数本の同軸電線10は、共通被覆16で一括して、フラットケーブル状にしてもよい。また、外部導体13はグランドバー17等で共通接地すると共に、同軸電線の配列の保持が行われるようにしてもよい。
The plurality of
配線基板20は、可撓性または硬質の絶縁体からなる絶縁基板21に、多数の電極パッド22を狭小のピッチで高密度に形成してなる。例えば、絶縁基板21を4mm角として、これに20〜25芯の同軸電線を接続するには、電極パッド22の中心間隔(ピッチ)Pは0.2mm以下とする必要がある。この場合、電極パッド22の絶縁間隙Sは、電極パッドの幅にもよるが、0.07mm以下程度とする必要がある。このような、狭小のピッチで配された電極パッド22のそれぞれに、同軸電線10を精度よく確実に半田接続するのは容易ではない。
The
図2は、本発明による半田接続の一例を説明する図である。まず、同軸電線10の端部の外被14を除去して、外部導体13を所定長さ露出させ、次いで露出された外部導体13を所定長さ除去して絶縁体12を露出させる。そして、露出された絶縁体12の先端部を所定長さ除去して中心導体11の接続端を露出させる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of solder connection according to the present invention. First, the
次いで、図2(B)に示すように、露出された中心導体11の接続端に、フラックスを塗布して予め半田を付着した半田層(以下、半田プリコート15という)を形成しておくのが好ましい。中心導体11は、半田プリコート15を付与しなくても良いが、中心導体に撚線が用いられる場合は、半田プリコート15を付与しておくことにより撚線がバラけるのを防止することができる。なお、中心導体11に対する半田プリコートの形成には、例えば、後述する半田粉末を用いる方法を用いることで、付与量を適切にすることができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a solder layer (hereinafter referred to as a solder precoat 15) in which solder is applied in advance by applying flux is formed on the exposed end of the
上記の同軸電線10の端部処理と平行して、配線基板20の電極パッド22に予め半田粉末を付着し、リフローする処理(プリコート)を行う。配線基板20は、図2(C)に示すような、絶縁基板21上にプリント回路技術により、電極パッド22と配線導体(図示省略)並びに半田レジスト層23が形成されているものが用いられる。
配線基板20の電極パッド22の表面には、図2(D)に示すように、予め所定量の半田粉末を付与し、リフローさせた半田層(以下、半田プリコート24という)が形成される。
In parallel with the end processing of the
On the surface of the
数十μm(例えば、70μm以下)オーダの狭小な絶縁間隙で配列された電極パッド22に、半田プリコート24を形成するには、種々の方法が考えられるが、本発明においては、例えば、以下のような、電極パッド上に所定量の半田粉末を付与し、これをリフローして半田プリコートとする方法を用いる。
(1)スーパージャフィット(SJ)法「電極パッド面に粘着剤塗布→表面に半田粉末を付着→基板全面にフラックス塗布→リフロー後洗浄」
(2)Precoat by Powder Sheet(PPS)法「配線基板上に粘着性フラックス塗布→半田粉末を粘着保持したPPSシートを電極パッド上に重ねプレス加熱→PPSシートを剥離→フラックス塗布→リフロー後洗浄」
Various methods are conceivable for forming the solder precoat 24 on the
(1) Super Just (SJ) method “Applying adhesive to electrode pad surface → Attaching solder powder to surface → Applying flux to entire surface of substrate → Cleaning after reflow”
(2) Precoat by Powder Sheet (PPS) method “Applying adhesive flux on wiring board → PPS sheet with solder powder adhered and held on electrode pad, press heating → PPS sheet peeling → Flux application → Washing after reflow”
上記の方法によれば、電極パッド上には、所定量の半田粉末を均一に精度よく付与することができる。この結果、電極パッドの表面に形成される半田プリコートの半田量を適切にすることができ、接続導体との接続不良や、隣接する電極パッドとの間の絶縁間隙を短絡する半田ブリッジの発生を低減することができる。
また、半田接続前に極細電線の導体が電極パッド上で位置ズレを起こすと、狭ピッチの接続の場合、半田ブリッジが生じやすい。このようなことがないように導体を電極パッド上に精度よく配置するためには、電極パッド上の半田を平面状とすることが有効であり、半田厚さは5〜40μmが適している。
According to the above method, a predetermined amount of solder powder can be uniformly and accurately applied on the electrode pad. As a result, the solder amount of the solder precoat formed on the surface of the electrode pad can be made appropriate, resulting in poor connection with the connection conductor and generation of a solder bridge that short-circuits the insulation gap between adjacent electrode pads. Can be reduced.
Further, if the conductor of the ultrafine wire is displaced on the electrode pad before the solder connection, a solder bridge is likely to occur in the case of a narrow pitch connection. In order to accurately arrange the conductor on the electrode pad so as not to cause such a situation, it is effective to make the solder on the electrode pad flat, and the solder thickness is suitably 5 to 40 μm.
配線基板20、もしくは、同軸電線10と配線基板20の双方に、半田プリコートが形成された後、図2(E)に示すように、配線基板20の半田プリコート24上に、半田プリコート15が施された中心導体11を位置決めして載置する。
次いで、接続する複数の中心導体11の外径が揃っている場合は、図2(F)に示すように、パルスヒート装置29を用いて、複数の中心導体11を一括して半田接続することができる。
After the solder precoat is formed on the
Next, when the outer diameters of the plurality of
この場合、パルスヒート装置29の電極部を中心導体11に押し当てて加熱し、半田接続する。例えば、第1ステップとして、接続部の温度を1秒で230℃に昇温させた後、この温度を1秒間保持する。次いで、第2ステップとして1秒で300℃に昇温させた後、この温度を1.5秒間保持する。なお、接続する極細電線の本数が、例えば64本以下である場合、パルスヒート装置29の電極部を押し当てる押圧力は、4.5N以下である。
In this case, the electrode portion of the
また、図3(A)に示すように、上記のパルスヒート装置に変えてレーザ照射装置30を用いて複数の中心導体11を半田接続することができる。この場合、レーザ光31よる照射で半田プリコート15,24を加熱溶融し、これによる半田接続部25で、同軸電線10の中心導体11を電極パッド22に半田接続する。
As shown in FIG. 3A, a plurality of
図3(B)は、レーザ光を照射する他の例を示す方法である。この方法は、メタルマスク32に所定の大きさのマスク開口33を設けて、所定の領域のみをレーザ光31で照射するようにした例である。メタルマスク32を用いることにより、加熱領域を特定することができ、電極パッド以外の電気的に絶縁される領域の損傷を少なくすることができる。
上記のレーザ光31の照射範囲は、電極パッド22の横幅(配列方向)の50〜90%程度とするのが好ましい。なお、レーザ光の照射範囲が50%未満では、半田溶融の範囲が少なく、中心導体との接続が不十分となる虞がある。また、レーザ光の照射範囲が90%を超えると、わずかのずれで基板の絶縁面を照射して損傷する虞がある。
FIG. 3B is a method illustrating another example of laser light irradiation. This method is an example in which a
The irradiation range of the
10…同軸電線、11…中心導体、12…絶縁体、13…外部導体、14…外被、15…半田プリコート、16…共通被覆、17…グランドバー、20…配線基板、21…絶縁基板、22…電極パッド、23…半田レジスト層、24…半田プリコート、25…半田接続部、29…パルスヒート装置、30…レーザ照射装置、31…レーザ光、32…メタルマスク、33…マスク開口。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記配線基板上の複数の電極パッド上に所定量の半田粉末を付与しリフローすることで半田プリコートを形成する工程を備え、
前記複数本の極細電線の中心導体を、前記半田プリコートが形成された前記複数の電極パッド上に配置して、前記極細電線の中心導体を前記電極パッドに半田接続する基板付き多心ケーブルの製造方法。 A method of manufacturing a multi-core cable with a substrate in which a plurality of extra fine wires are soldered to a plurality of electrode pads arranged at high density on a wiring substrate,
Including a step of forming a solder precoat by applying a predetermined amount of solder powder on a plurality of electrode pads on the wiring board and reflowing,
Manufacture of a multi-core cable with a substrate in which center conductors of the plurality of extra fine wires are disposed on the plurality of electrode pads on which the solder precoat is formed, and the center conductors of the extra fine wires are soldered to the electrode pads. Method.
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