JP2017147379A

JP2017147379A - 表面実装ジャンパー基板

Info

Publication number: JP2017147379A
Application number: JP2016029408A
Authority: JP
Inventors: 幸男小谷; Yukio Kotani
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】プリント基板上にて交錯する電気配線部をクロスオーバーさせ、電子回路を片面プリント基板上に高信頼でかつ小型薄型で安価に構成可能とする表面実装ジャンパー基板を実現する。
【解決手段】耐熱応力性、耐反り変形性を有する絶縁材料で構成されたコア材１の少なくとも一面に、導電性の高い銅張りシート３を形成することによりジャンパー接続部を構成したものであり、断線する可能性が低く高信頼で、小型薄型で安価な表面実装ジャンパー基板を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路を片面プリント基板上に実現させる為に、プリント基板設計において交錯する電気配線部をクロスオーバーさせる表面実装ジャンパー基板に関するものである。

あらゆる電気製品には、必ず電子部品実装をされたプリント配線基板が必要となる。プリント基板材料には、紙フェノール（ＦＲ１、２）、ガラスコンポジット（ＣＥＭ３）、ガラスエポキシ（ＦＲ４）等の材料が用いられ、多種の板厚のプリント基板材料で製造され、片面銅張り、両面銅張り、多層銅張り材料がある。材料価格も幅が広く、同一面積比でＦＲ１を“１”とするなら“２０倍”以上となる基板も特別ではなく、商品の目的に合わせた組合せで使用されている。コストを重視した場合には、ＦＲ１の片面基板を使用することがベストではあるが、片面基板上に規模が大きな回路配線を形成するには、電気配線が交錯する為、基板上に配線するパターンをクロスオーバーさせる為に回路構成電子部品以外にジャンパー部品（アキシャルジャンパー、チップジャンパー）を配置して回路の接続をする必要がある。

商品の構成にもよるが、プリント基板上に配置する電子部品も、フローディップ工法、リフロー実装工法があり、工法によって選択する電子部品の形状も変わり、電子部品の価格に大きな影響を与えている。現在は、リフロー実装工法を選択することで、電子部品の価格も安価で、電子部品の実装を行った際の安定した実装品質が得られることが知られている。

従来、電子回路を片面プリント基板上に実現させる際には、プリント基板設計時に、電気配線部をクロスオーバーさせる為に配置をするジャンパー部品としては、電子部品の端子を挿入するアキシャルジャンパーや０Ω表面実装抵抗部品が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

アキシャルジャンパーは、自動挿入機を使用する場合は、５ｍｍ〜２０ｍｍまでの２．５ｍｍ刻みの部品があり、ピッチが大きいと、交差する電気配線を多くクロスオーバーすることができる為、片面プリント基板設計では多く使用されている。同様に、表面実装で使用するチップ０Ω抵抗も、チップサイズが大きくなれば、多くの電気配線をクロスオーバーすることができる。しかし、抵抗のチップサイズは限られているので、アキシャルジャンパーと比較すると、クロスオーバーできる配線数は少ない。

実開平０５−５０６７２号公報

片面プリント基板でリフロー工法での部品実装を実現しようとした場合、プリント基板設計時に、電気配線が交錯する箇所にアキシャルワイヤージャンパーを使用する場合、冶具を使用したフローディップ、もしくは、手作業でのはんだ付けをしなくてはいけないので、費用面、作業工数を考えると、量産性に欠けるという課題があった。

そのため、チップジャンパーのみで回路パターンを構成するほうが現実的である。しか
しながら、チップジャンパーは、サイズも限られており、一度に交錯する回路パターンをクロスオーバーできる本数も少なく、アキシャルジャンパーに比べると、プリント基板上に配置するチップジャンパーの部品点数が増えてしまうので、コストアップとなり、最悪の場合、基板面積不足となってプリント基板上に回路パターンが構成できないことも発生するという課題があった。

また、チップジャンパー部品も大型品もあるが、電子部品コストが高いことや、構造的にアルミナやセラミック基板上に抵抗薄膜の積層という構成なので、プリント基板に実装後、基板の膨張収縮や、プリント基板の反りによる応力がかかると、アルミナ、セラミック、抵抗薄膜部が割れて断線が発生し易いといった大きな課題が有った。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、性能、信頼性の高い同張り表面実装ジャンパー基盤を提供することを目的とする。

本発明は、上記従来の課題を解決するため、表面実装ジャンパー基板は、耐熱応力性、耐反り変形性を有する絶縁材料で構成されたコア材の少なくとも一面に、導電性の高い銅張りパターンを形成することによりジャンパー接続部を構成したことにより、基板の膨張収縮や、プリント基板の反りによる応力が本ジャンパー基板にかかっても銅張りパターンが断線する可能性は低く、性能および信頼性の高い小型なジャンパー基板を安価に実現することができる。

本発明の表面実装ジャンパー基板を使用することで、安価な片面プリント基板を使用しての高密度プリント基板設計が可能となり、プリント基板の小型化、表面実装部品に変えることでの他の電子部品のコストダウン、アセンブリ工程における工程削減、完全自動化実装となり品質の向上が実現可能となる。

（ａ）本発明の実施の形態１の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の斜視図、（ｂ）同薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の側断面図本発明の実施の形態２の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の側断面図本発明の実施の形態３の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の斜視図本発明の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板をプリント基板に実装した状態を示す斜視図

第１の発明は、耐熱応力性、耐反り変形性を有する絶縁材料で構成されたコア材の少なくとも一面に、導電性の高い銅張りパターンを形成することによりジャンパー接続部を構成したことにより、基板の膨張収縮や、プリント基板の反りによる応力が本ジャンパー基板にかかっても銅張りパターンが断線する可能性は低く、性能および信頼性の高い小型薄型なジャンパー基板を安価に実現することができる。

そして、本発明の表面実装ジャンパー基板を使用することで安価な片面プリント基板を使用しての高密度プリント基板設計が可能となり、プリント基板の小型化、表面実装部品に変える事での他の電子部品のコストダウン、アセンブリ工程における工程削減、完全自動化実装となり品質の向上が実現可能となる。

これにより、本発明の表面実装ジャンパー基板は、プリント基板のエッチングを利用した技術で有り、コア材にガラスクロス等の弾性の有る薄い絶縁体を使用し、その表面に銅
張りをして薄型化した構造を特徴とした部品であり、従来の０Ω表面実装抵抗部品と同じように実装可能で有り、片面プリント基板設計時に回路パターンのクロスオーバー箇所に使用をすることができる。

また、導通部は銅張りなので、基板の膨張収縮や、プリント基板の反りによる応力が本ジャンパー基板にかかっても銅張りパターンが断線する可能性は低く、部品としての性能、信頼性を高めることができる。

さらに、サイズ、パターン構造もプリント基板パターン加工同様、パターンエッチングで自由に変えることが可能で、簡単に部品供給が可能で且つ、安価な加工が可能となることで、上記の課題を解決できる表面実装ジャンパー基板である。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記コア材の両面に導電性の高い銅張りパターンを形成することで、前記両面の銅張りパターンをそれぞれ独立したジャンパー接続部としてプリント基板上への実装を可能な構成としたことにより、１部品で複数個のジャンパーを構成する事も可能となり、電子回路の更なる高密度化を実現できる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記銅張りパターンを回路パターン形成することで、プリント基板上に実装した後、前記回路パターン形成部に表面実装電子部品の実装を行うことが出来るよう構成したことにより、ジャンパー基板上に電子回路構成に必要な部品をスタックすることができ、電子回路のなお一層の高密度化を実現できる。さらに、サイズ、パターン構造もプリント基板パターン加工同様、パターンエッチングで自由に変えることが可能で、簡単に部品供給が可能で且つ、安価な加工が可能となる。

第４の発明は、上記第１〜第３のいずれかの発明において、前記銅張りパターンと電気的に接続された複数個の端子電極を備え、前記端子電極を前記コア材の上下両面に跨がらせて形成することにより、前記コア材下方にジャンパー絶縁部を構成したことにより、平易で安価な加工でジャンパーを構成することができる。

第５の発明は、上記第４の発明において、前記ジャンパー絶縁部に絶縁保護膜を形成したことにより、表面実装ジャンパー基板とクロスオーバーする電気配線部との間の絶縁性をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の斜視図および側断面図である。

図１（ａ）、図１（ｂ）において、コア材１は、紙フェノール、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ等のプリント基板作成時にも使用する絶縁材で平板状に構成されており、耐熱応力性と反り変形に強い機械的弾性があり、応力によるクラックがないものが用いられる。

コア材１の両端部の上下面を跨がせるように一対の端子電極２が形成されており、一対の端子電極２は、金属メッキをされて構成されている。端子電極２は、銅メッキによる銅電極２１の上に酸化防止のためすずメッキを施し、すず電極２２を形成して構成されている。

コア材１上に銅張りシート３が貼られて銅張りパターンとして構成され、前記一対の端子電極２と電気的に接続されている。銅張りシート３は、コア材１と同様に弾性があり、応力による断線、クラックには強いものが用いられる。銅張りシート３と、銅張りシート３に電気的に接続された一対の端子電極２とによりジャンパー接続部を構成している。ジャンパー接続部が、片面プリント基板上のクロスオーバーする電気配線部の上を跨いで片面プリント基板上の必要な部分間を電気的に接続する。銅張りシート３をコートするためにレジスト４（絶縁保護膜）を施している。

一対の端子電極２をコア材１の上下面を跨がせるように形成することにより、コア材１の下面の下方に空間を構成し、ジャンパー絶縁部を形成している。このジャンパー絶縁部が、薄型銅張り表面実装ジャンパー基板を片面プリント基板上に実装した時に、交錯する電気配線部をクロスオーバーさせる。このジャンパー絶縁部にレジスト４（絶縁保護膜）を施すと、クロスオーバーする電気配線部との間の絶縁性をさらに向上させることができる。

端子電極２は、ここでは一対としたが、ジャンパー接続したい形態に応じて３個以上、必要数設けてよい。

なお、図１（ｂ）において、左側は、コア材１の片面に銅張りシート３を構成した例、右側は、コア材１の両面に銅張りシート３を構成し、下面の銅張りシート３下方のジャンパー絶縁部にレジスト（絶縁保護膜）４を施した例を示している。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の側断面図である。本実施の形態２の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板は、複合型の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板である。本実施の形態２の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の特徴は、ひとつの基板でありながら、上面の銅張り３ａと、下部の銅張り３ｂを独立させ、それぞれの銅張りに対して電極２ａ、２ｂを設け、複数のジャンパーとして機能させることを可能としている。下部の銅張り３ｂは、コア材１の下面に銅張りシートを貼り付けた後、分断したい部分を切除し、切除部分にレジスト４ａを施すことにより形成する。一対の電極２ｂ間には、レジスト（絶縁保護膜）４ｂを施し、レジスト（絶縁保護膜）４ｂにより下部の銅張り３ｂをコートするとともにクロスオーバーする電気配線部との間の絶縁性を向上させている。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板の斜視図である。本実施の形態３は、スタック型の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板である。銅張りシート３上に部品実装用電極５を設けることで、本実施の形態３の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板をプリント基板上に実装後、部品実装用電極５間に必要な電気部品を実装して薄型銅張り表面実装ジャンパー基板上にスタックすることができる。

次に、上記の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板をプリント基板に実装した例を示す。図４は、本発明の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板をプリント基板に実装した状態を示す斜視図である。

実際に本発明の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板をプリント基板６上に実装をして、はんだ７によりプリント基板銅箔８に半田付けを行った際の状態を示している。図４中、上方は実施の形態１の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板を実装した例を示し、下方は実施の形態２の複合型の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板を実装した例を示している。

以上のように、本発明の薄型銅張り表面実装ジャンパー基板によれば、プリント基板のエッチングを利用した技術で有り、コア材にガラスクロス等の弾性の有る薄い絶縁体を使用し、その表面に銅張りをして薄型化した構造を特徴とした部品であることから、従来の０Ω表面実装抵抗部品と同じように実装可能で有り、片面プリント基板設計時に回路パターンのクロスオーバー箇所に使用することができる。

また、導通部は銅張りなので、基板の膨張収縮や、プリント基板の反りによる応力が本部品にかかっても銅張りパターンが断線する可能性は低く、部品としての性能、信頼性を高めることがでる。

また、片面プリント基板上に回路形成することが可能となりコストダウンを図れる。同時にアセンブリ業務も表面実装のみとなるので部品実装工数削減、リフロー実装により実装品質が格段に向上する。

また、アキシャルジャンパー実装の際に発生するような部品デッドスペースもなくなるので、高密度実装が可能となり、基板面積も従来より小型化が可能となる。

また、薄型銅張り表面実装ジャンパー基板内に複数回路（パターンエッチングにより）を設ける事もできるので、１部品で複数個のジャンパーを構成する事も可能となり、更なる高密度化も実現できる。

さらに、部品のサイズ、パターン構造もプリント基板パターン加工同様、パターンエッチングで自由に変えることが可能で、簡単に部品供給が可能で且つ、安価な加工が可能となることで、小型薄型で耐応力性に優れたジャンパー部品を安価に提供することができる。

本発明にかかる表面実装ジャンパー基板を使用することで、安価な片面プリント基板に表面実装電子部品のみで回路形成ができ、リフロー工法のみでの実装が可能となるので、小型薄型で高信頼性を必要とされる各種電気機器に搭載される電子回路等として有用である。

１コア材
２端子電極
２ａ、２ｂ電極
３銅張りシート（銅張りパターン）
３ａ、３ｂ銅張り
４、４ａ、４ｂレジスト（絶縁保護膜）
５部品実装用電極
６プリント基板
７はんだ
８プリント基板銅箔

Claims

耐熱応力性、耐反り変形性を有する絶縁材料で構成されたコア材の少なくとも一面に、導電性の高い銅張りパターンを形成することによりジャンパー接続部を構成したことを特徴とした表面実装ジャンパー基板。
前記コア材の両面に導電性の高い銅張りパターンを形成することで、前記両面の銅張りパターンをそれぞれ独立したジャンパー接続部としてプリント基板上への実装を可能な構成とした請求項１記載の表面実装ジャンパー基板。
前記銅張りパターンを回路パターン形成することで、プリント基板上に実装した後、前記回路パターン形成部に表面実装電子部品の実装を行うことが出来るよう構成したことを特徴とした請求項１または２記載の表面実装ジャンパー基板。
前記銅張りパターンと電気的に接続された複数個の端子電極を備え、前記端子電極を前記コア材の上下両面に跨がらせて形成することにより、前記コア材下方にジャンパー絶縁部を構成した請求項１〜３のいずれか１項記載の表面実装ジャンパー基板。
前記ジャンパー絶縁部に絶縁保護膜を形成した請求項４記載の表面実装ジャンパー基板。