JP3054555B2 - フレキシブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造 - Google Patents

フレキシブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造

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  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フレキシブルプリント
基板と硬質基板との電極接合構造に関し、特にその高密
度の電極接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、一般的なフレキシブルプリント
基板と硬質基板との電極接合構造を示す断面図であり、
図11は、従来例を示す図であり、(a)は従来の硬質
基板の構成を示す平面図であり、(b)は従来のフレキ
シブルプリント基板の構成を示す平面図である。
【0003】従来の硬質基板(以下、「PWB」と称
す。)1は、材質が例えばガラス布基材エポキシ樹脂か
らなる銅張り積層板をエッチングすることによって不用
な銅箔を除去し、図11(a)に示すような回路パター
ンが形成されてなり、該回路パターンはPWB1の一端
部に電極パターン3を備えてなる。該電極パターン3
は、複数個の電極が一列に配置されてなる構成である。
図中、4はスルーホールであり、該スルーホール4は前
記回路パターンとPWB裏面側の回路パターンとを接続
するためのものである。
【0004】従来のフレキシブルプリント基板(以下、
「FPC」と称す。)2は、例えば銅張りポリイミドフ
イルムをエッチングすることによって不用な銅箔を除去
し、図11(b)に示すような回路パターンが形成され
てなり、該回路パターンはFPC2の一端部に電極パタ
ーン5を備え、該電極パターン5は複数個の電極が一列
に配置されてなる構成である。
【0005】前記PWB1とFPC2との電極接合は、
各電極パターン3,5に予備半田が行われ、互いの電極
パターン3,5を対向させて重ね合わせ、例えばFPC
2上方から半田ゴテやヒータブロックなどの加熱治具で
押し当てて加熱し半田を熔融させて接合してなる。
【0006】なお、図12にPWB1とFPC2との一
般的な接合方法を説明するための断面図である。図中、
6は加熱治具としてのパルスヒートツールである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極パターン
3,5は、それぞれ電極が一列に配置されている故に、
これらの接合部分は(電極幅+電極間隔)×(接続ポイ
ント数)の長さの接合部分が必要となる。したがって、
接合ポイント数が多くなればそれだけ長いヒータブロッ
ク6が必要となるばかりでなく、PWB1のソリの影響
を受け、ヒータブロック6の押し付け強度にムラが生
じ、接続不良を起こすといった不都合を生じる。
【0008】また、電極接合部分を短くするには電極幅
と電極間隔とを狭くする方法もあるが、これも0.5m
mピッチ(電極幅=0.25mm,電極間隔=0.25
mm)程度とするのが限度である。ところが、PWB1
及びFPC2ともに電極ピッチを0.5mmピッチとし
た場合には、エッチング強度、ソリ具合、熱による膨張
など寸法制度悪化要因に大きく影響され、安定した接合
を行うにはこれらを解消できるよう大掛かりな設備が必
要となる。
【0009】本発明は、上記課題に鑑み、電極接合部分
の小型化が図れるフレキシブルプリント基板と硬質基板
との電極接合構造の提供を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のフレキシブルプ
リント基板と硬質基板との電極接合構造は、それぞれ電
極パターンが形成され互いの電極パターンを重ね合わせ
て電極接続してなるフレキシブルプリント基板と硬質基
板との電極接合構造において、前記フレキシブルプリン
ト基板は、一端側に複数列の電極群を備え、該電極群は
基板端側に配置された端部側電極群とその他基板内側に
配置された内部側電極群とからなり、前記内部側電極群
は前記端部側電極群よりも広い電極ピッチにて構成され
てなり、前記硬質基板は、前記端部および内部側電極群
に対応する電極群を備え、該硬質基板の電極群における
前記フレキシブルプリント基板の内部側電極群に対応す
る電極群の各電極にはスルーホールが設けられ、該スル
ーホールを介して硬質基板の電極形成面とは反対側の面
に形成された回路パターンと各電極とが接続された構成
からなることを特徴とするものである。
【0011】
【0012】
【作用】上記構成によれば、本発明の請求項1記載のフ
レキシブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造
は、電極パターンの配置を複数列配置とし、硬質基板の
電極群における前記フレキシブルプリント基板の内部側
電極群に対応する電極群の各電極にはスルーホールが設
けられ、該スルーホールを介して前記接合面とは反対側
の面に引き出してなる構成なので、各配線が接触するこ
となしに電極接合部分の長さを低減することでき小型化
が可能である。また、前記スルーホールは、フレキシブ
ルプリント基板と硬質基板との半田接合において余分な
半田量を吸収することが可能であり、電極間にて短絡す
ることを防止することが可能である。また、フレキシブ
ルプリント基板の内部側電極群においてもスルーホール
を備える構成とすれば、より効果的に余分な半田量を吸
収でき、電極間の短絡を防止することができる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す平面図であ
り、(a)は硬質基板を示し、(b)はフレキシブルプ
リント基板を示す。図2は、一般的な硬質基板とフレキ
シブルプリント基板との電極接合構造を示す図である。
図3は硬質基板(PWB)の構成を示す平面図であり、
(a)は表面側を示し、(b)は裏面側を示す。図4は
フレキシブルプリント基板(FPC)の構成を示す平面
図であり、(a)は表面側を示し、(b)は裏面側示
す。
【0014】本実施例におけるPWB1は、図3(a)
に示すような表面側回路パターンが設けられ、前記PW
B1は一端側に電極パターン3が複数列配置(千鳥状配
置)されてなるものであり、具体的には基板内側に第一
電極群3a(従来例の電極パターン3に相当)が所定の
電極ピッチで設けられており、さらに基板端側、すなわ
ち前記第一電極群3aの外方には第二電極群3bが前記
第一電極群3aの電極ピッチの例えば2倍の電極ピッチ
で設けられている。該第二電極群3bの各電極それぞれ
にはスルーホール7が設けられており、また、スルーホ
ール7を介したPWB1の裏面側には裏面側回路パター
ン8が設けられており、前記第二電極群3bの各電極と
回路パターン8とはスルーホール7にメッキ処理を行う
ことによって電気的に接続されている。
【0015】また、本実施例におけるFPC2は、図4
に示すような回路パターンが設けられ、前記FPC2は
一端側に電極パターン5が上記電極パターン3に対応し
て複数列配置(千鳥状配置)されてなるものであり、具
体的には基板端側に前記第一電極群3a対応する第三電
極群(端部側電極群)5a(従来例の電極パターン5に
相当)が所定の電極ピッチで設けられており、さらに該
第三電極群5aの内側には前記第二電極群に対応する第
四電極群(内部側電極群)5bが前記第三電極群5aの
電極ピッチの例えば2倍の電極ピッチで設けられてい
る。前記第三電極群5aおよび第四電極群5bからFP
Cの他端側にかけては引き出し線が引き出されており、
該引き出し線は電極群5a,5bの電極幅よりも細く形
成され、前記第三電極群からの引き出し線は前記第四電
極群5b間を接触しないように引き出されている。
【0016】上記各電極群3a,3b,5a,5bの電
極に電極幅をもたせる理由としては、PWB1とFPC
2との電極接合の際に位置ずれが発生するため、その位
置ずれを許容するために電極に電極幅をもたせている。
このため、接合部以外の部分の線幅はそれほど幅をもた
せる必要はない。
【0017】前記第三電極群5aと第四電極群5bとの
電極間ピッチの関係は、第四電極群5bの電極間ピッチ
を第三電極群5aの電極間ピッチの2倍以上とする。こ
れは、前記第三電極群5aから引き出される引き出し線
の引き回しを容易とするものであり、これ以下であると
第四電極群5bの電極間ピッチが狭くなり、引き出し線
の形成が厳しくなるからである。
【0018】このようなPWB1とFPC2との電極接
合は、第一電極群3aと第三電極群5aおよび第二電極
群3bと第四電極群5bを重ね合わせて図2の如く接続
される。
【0019】以下に、上述したPWB1およびFPC2
の製造方法を図5にしたがって説明する。図5(a)
は、PWB1の製造工程図であり、図5(b)はFPC
2の製造工程図である。
【0020】PWB1は、図5(a)の如く、材質が例
えばガラス布基材エポキシ樹脂からなる両面銅張り積層
板に、まず穴明け加工を行いスルーホール形成部分に穴
を形成する。ここで形成するスルーホールは、スルーホ
ール4および7である。次に、スルーホール部に銅メッ
キを行い表裏面の導通をとる。次に、エッチングにて不
用な銅箔部分を除去し、回路パターン(電極パターンを
含む)を形成する。次に、例えばカバーレイ貼り合わせ
によるレジスト塗布にて形成した回路パターンの保護お
よび絶縁する。次に、予備半田を行い電極部分に半田メ
ッキを行う。その後、外形抜き加工にて各々の基板の形
状に金型を使用して打ち抜きを行いPWB1の完成品と
なる。
【0021】FPC2は、図5(b)の如く、上記PW
B1とほぼ同様の製造工程で作製され、相違する点のみ
説明すると、材質が例えばポリイミドフイルムからなる
銅張りフイルムからなり、また、電極部分の半田メッキ
が電解メッキにて行われる。本製造工程における穴明け
加工および銅スルーホールメッキは、FPC2の表裏面
回路パターンを接続するためのものである。ここで、第
四電極群5bにスルーホール7を形成する場合には、上
記穴明け加工において同時に形成することとする。 次に、PWB1とFPC2との接合工程を説明する。
【0022】該接合工程は、図6の如く、まずPWB1
の電極群3a,3bの各電極に半田印刷が行われ、次い
で該PWB1をリフローし、その後FPC2と半田付接
合される。 前記半田印刷工程における使用材料は、半田ペースト粒
径0.01〜0.04mmφ,粘度180pa・sec
の共晶半田ペーストを使用し、使用治具として0.1m
m厚のメタルマスクでその開口部は80%のものを使用
し、以下の印刷条件で厚さ0.07±0.02mmの予
備半田が得られる。前記印刷条件は、ステージ硬度:8
0〜85°,ステージ圧力:3kg/cm,メタル版
−基板間隔:0mm,ステージ速度:35mm/sec
とする。このようにして印刷されたPWB1の半田ペー
スト印刷後の状態を図7に示す。図中、9は半田ペース
トである。
【0023】前記リフロー工程では、例えば予熱時温
度:150±10℃,時間:60±10秒、ピーク時温
度:230±10℃,時間:3±1秒とし、遠赤外線過
熱方式炉を使用する。
【0024】前記半田付工程では、図12に示すような
パルスヒートツール6を使用し、FPC2の半田付部温
度:250±10℃,時間:4±1秒,圧着荷重:3±
0.5kgにて半田付接合を行う。
【0025】ここで、パルスヒートツール6の寸法は、
例えば半田付部の電極幅0.4mm,電極間幅0.4m
m,接続ポイント数45箇所,電極長さ1.5mmであ
る場合には、従来例のような一列配置では36mm要す
るのに対し、本実施例の二列配置は25mmとすること
が可能である。
【0026】このように本実施例のフレキシブルプリン
ト基板と硬質基板との電極接合構造によれば、電極配置
を従来一列配置としていたものを複数列配置とすること
により、電極接続部分の長さ方向の短小化が可能とな
り、小型化が図れる。これによって、パルスヒートツー
ル6の長さ寸法を低減することができるとともに、PW
B1のソリを低減することができ、ソリの影響による接
触不良が低減される。
【0027】しかしながら、単に電極配置を複数列配置
とするのみであれば、奥に配置された電極同士の半田付
接合時には次の問題を生じる。すなわち、電極の予備半
田量にバラツキがあった場合である。例えば予備半田量
が少ないとPWB1のソリの影響でFPC上方から加熱
治具6で圧着するとき、ソリの分だけ基板が窪んだ状態
となり、半田ペースト9が加熱治具6に押されず熔融不
良となり接合されない。これに対し、多すぎると、図8
の如く外側に配置された電極同士の半田付接合は余分な
半田がFPC2の端面に球状に押し出され短絡は起こし
難いが、もし短絡しても半田ゴテで修正可能である。一
方、奥に配置された電極同士の半田付接合は、図9の如
く加熱治具6で押された半田が隣接する導体と短絡した
とき、半田ゴテを直接その部分に当てることができず修
正ができない。このように奥に配置された電極同士の電
極は予備半田量に影響を受け易い。
【0028】そこで、本実施例のように、第二電極群3
bの各電極内にスルーホール7を設けることによって、
予備半田量を多い目にしておけば、余分な半田を前記ス
ルーホール7にて毛細管現象によって確実に吸収するこ
とができ、短絡することなく安定した接合が行える。
【0029】また、FPC2の第四電極群の各電極内に
おいてもスルーホールを設けることによって、より効果
的に余分な半田量を吸収でき、電極間の短絡を防止する
ことが可能となる。
【0030】上記実施例においては、電極の配置を2列
配置とした実施例について説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、例えば図10に示すよ
うな3列配置としてなるものであっても良い。図10
(a)は硬質基板の電極パターンの構造を示す平面図で
あり、(b)はフレキシブルプリント基板の電極パター
ンの構造を示す平面図である。
【0031】該構成は、上記実施例において、さらにP
WB1に第五電極群3c,FPC2に第六電極群5cを
上記第二電極群3bおよび第四電極群5bと同ピッチで
あって、上記第二電極群3bおよび第四電極群5bの電
極間の中心に対応する位置に電極の中心が位置するよう
配置してなるものである。前記第六電極群5cには、ス
ルーホール7が設けられてなる構成である。
【0032】該構成によれば、電極接合部分の長さをさ
らに低減する。
【0033】上述した実施例において、互いの電極群の
電極ピッチの関係は、例えばFPC2を用いて説明する
と端部側電極群5aと内部側電極群5b,5cとの電極
ピッチの比を1:2としているが、本発明としてはこれ
以上の比を設けても良い。この比は、安定した接合が行
える電極幅をもたせ、且つ引き出し線が安定して引き出
すことのできる程度であれば良く、限定されるものでは
ない。また、内部側電極群5b,5cにおいても、例え
ば第四電極群5bと第六電極群5cとを異なる電極ピッ
チとしても良い。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載のフレキシブルプリント基板と硬質基板との電極接
合構造によれば、電極パターンの配置を複数列配置とし
ているので、電極接合部分の長さを低減することがで
き、硬質基板のソリによる接合不良、加熱治具等の長さ
が低減される。また、スルーホールにて余分な半田量は
吸収されるので、電極間の短絡が防止される。
【0035】また、フレキシブルプリント基板の内部側
電極群においてもスルーホールを備える構成とすれば
より効果的に余分な半田量を吸収でき、電極間の短絡を
防止することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図であり、(a)
は硬質基板を示し、(b)はフレキシブルプリント基板
を示す。
【図2】一般的な硬質基板とフレキシブルプリント基板
との電極接合構造を示す図である。
【図3】硬質基板の構成を示す平面図であり、(a)は
表面側を示し、(b)は裏面側を示す。
【図4】フレキシブルプリント基板の構成を示す平面図
であり、(a)は表面側を示し、(b)は裏面側示す。
【図5】(a)は硬質基板の製造工程を示す図であり、
(b)はフレキシブルプリント基板の製造工程を示す図
である。
【図6】硬質基板とフレキシブルプリント基板との電極
接合工程を示す図である。
【図7】硬質基板の半田ペースト印刷後の状態を示す平
面図である。
【図8】電極間の短絡状態を示す平面図である。
【図9】他の電極間の短絡状態を示す平面図である。
【図10】本発明の他の実施例を示す平面図であり、
(a)は硬質基板の電極パターンの構造を示し、(b)
はフレキシブルプリント基板の電極パターンの構造を示
す。
【図11】従来例を示す平面図であり、(a)は硬質基
板を示し、(b)はフレキシブルプリント基板を示す。
【図12】硬質基板とフレキシブルプリント基板との一
般的な電極接合方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 硬質基板(PWB) 2 フレキシブルプリント(FPC) 3,5 電極パターン 3a 第一電極群 3b 第二電極群 3c 第五電極群 5a 第三電極群(端部側電極群) 5b 第四電極群(内部側電極群) 5c 第六電極群(内部側電極群) 7 スルーホール 8 裏面側回路パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−46589(JP,A) 特開 平1−319993(JP,A) 実開 昭63−136374(JP,U) 特表 平4−502126(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ電極パターンが形成され互いの
    電極パターンを重ね合わせて電極接続してなるフレキシ
    ブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造におい
    て、 前記フレキシブルプリント基板は、一端側に複数列の電
    極群を備え、該電極群は基板端側に配置された端部側電
    極群とその他基板内側に配置された内部側電極群とから
    なり、前記内部側電極群は前記端部側電極群よりも広い
    電極ピッチにて構成されてなり、前記硬質基板は、前記
    端部および内部側電極群に対応する電極群を備え、該硬
    質基板の電極群における前記フレキシブルプリント基板
    の内部側電極群に対応する電極群の各電極にはスルーホ
    ールが設けられ、該スルーホールを介して硬質基板の電
    極形成面とは反対側の面に形成された回路パターンと各
    電極とが接続された構成からなることを特徴とするフレ
    キシブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造。
  2. 【請求項2】 前記硬質基板の電極群における前記フレ
    キシブルプリント基板の端部側電極群に対応する電極群
    の各電極は、該電極形成面に形成された回路パターンと
    接続されてなることを特徴とする請求項1記載のフレキ
    シブルプリント基板と硬質基板との電極接合構造。
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