JP3574308B2 - 積層基板およびこれを用いたデータ入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子製品に用いられて基板に形成されたスルーホールを介して、一方の基板の電極と他方の電極の配線パターンとが導通されている積層基板、およびこの積層基板を使用したコンピュータ等に使用されるパッドタイプのデータ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスあるいは家庭等において、小スペースを目的として、ノートタイプと呼ばれるコンピュータが多く使用され、これらコンピュータの画面上に表示されるカーソルなどを移動させる際の入力装置として、指で軽くなぞることによって操作することができるパッドタイプのものが多く採用され、実用化されている。
図５は、従来のパッドタイプのデータ入力装置４０の構造の断面図を示したものである。
【０００３】
前記タイプのデータ入力装置４０は、座標を検知するためのセンサシート１０と、配線パターンが印刷されたプリント配線基板（ＰＣＢ）２１と、指などが直接触れる部分であるフェイスシート３０とから構成されている。
前記センサシート１０は、指が接触している座標を検出するためのセンサ基板２を有し、前記センサ基板２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの材質からなるシートで形成され、その両面にＸ電極１２およびＹ電極１３が形成されている。さらに、前記センサ基板２の両面にはそれぞれレジスト膜６，７が形成され、下側のレジスト膜７は前記ＰＣＢ２１と接着層８により接着されて固定されている。
前記ＰＣＢ２１は、周縁に沿って複数のスルーホール２３が形成されており、さらに前記スルーホール２３を介して前記センサ基板２に形成されたＸ電極１２とＰＣＢ２１の配線パターンとを接合するためのランド２９が設けられている。
【０００４】
またセンサシート１０にも、上記ＰＣＢ２１のスルーホール２３に貫通するようにスルーホール３５が形成されており、スルーホール３５および２３内にセンサ基板２側から導電性樹脂などの導電材１１を充填することにより、前記センサ基板２側のＸ電極１２と前記ＰＣＢ２１側のランド２９とが導通されている。
さらに、前記センサシート１０側の上面には、上記したフェイスシート３０が接着剤等により固着され、また前記ＰＣＢ２１の配線パターン形成面（図示下面）には、データ入力処理に必要なＩＣなどの部品が実装されている。
【０００５】
上記のように構成されたデータ入力装置４０は、操作者がフェイスシート３０上を指で軽く擦るようにスライドさせることにより、前記センサ基板２に形成されたＸ電極１２およびＹ電極１３において、Ｘ電極１２からＹ電極１３へ向かう電気力線の一部が操作者の指に吸収され、それによってＹ電極１３に吸収される電気力線が減って静電容量が変化するという現象が起こり、この容量変化に応じて変化するセンサ基板２の電流出力値に基づいて、指を押し当てた座標位置を検出することができる。
【０００６】
図５に示すものでは、前記ＰＣＢ２１が、両面に配線パターンが形成された両面基板であり、基板の両面のランド２８と２９とがスルーホール２３内を通って導通されている。よって、前記センサ基板２のＸ電極１２と前記ＰＣＢ２１のランド２８とを接合させる際に、前記導電材１１を、下面のランド２８まで到達させる必要がなく、導電材１１をＰＣＢ２１の表面のランド２９に接続させれば、ＰＣＢ２１とセンサ基板２との導通が可能な構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のデータ入力装置４０では、以下の点において問題がある。
▲１▼ＰＣＢ２１は両面に配線パターンが印刷されたものであり、さらに基板両面のパターン間を接合させるためのスルーホール２３の内壁面に金属等の導電体を形成しなければならず、ＰＣＢ２１を製造する際のコストが高くなる。
そこで、片面のみに配線パターンが形成されたＰＣＢを使用することにより、上記した問題を解決することができる。
【０００８】
▲２▼ただし、上記ＰＣＢ２１に代えて、片面のみすなわち部品実装面側（図示下面側）のみに配線パターンが形成されたＰＣＢを使用した場合、センサ基板２側から供給される導電材１１をＰＣＢ２１の部品実装面側のランド２８まで到達させなければならない。
しかし、センサ基板２側からスルーホール３５内に導電材１１を充填した場合、図５の符号３１で示すようにスルーホール内の空気が外部に逃げずに留まって空間が形成され、この空気、さらには導電材１１に含有する溶剤ガスなどが抵抗となって、導電材１１がＰＣＢ２１の図示下面のランドに届かなかったり、前記空間３１が、乾燥、キュアー後に、熱膨張して導電材１１がスルーホール内で膨らみ、その結果、スルーホール内で導電材１１が途切れたり、さらに導電材１１がスルーホールを完全に通過しているか否かを外部から目視で検査できなくなるという問題が生じる。
また、センサ基板２側からスルーホール３５へ供給する導電材１１を、スルーホール２３内へ完全に通過させるために、センサ基板２側から導電材１１を供給し、ＰＣＢ２１の下面側から吸引する方法もある。しかし、この方法では吸引設備が必要になって、設備コストが高くなる欠点がある。
【０００９】
▲３▼この種のデータ入力装置では、フェイスシート３０に指を触れたときなどに発生する静電気を逃がすためのフェイスグランドが必要になる。図５に示すように両面配線のＰＣＢを使用した場合には、ＰＣＢ２１の表面の配線パターンを使用して、基板の縁部に露出するフェイスグランド３２を形成することが可能である。しかし、下面側にのみ配線パターンを有するＰＣＢを使用した場合には、ＰＣＢの表面にフェイスグランドを形成できなくなる。ＰＣＢの裏面に形成されたフェイスグランドでは、フェイスシート３０に帯電した静電気を逃がす効果を十分に発揮できない。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、スルーホールを介して基板間での導通を行う場合に、スルーホール内に導電材を確実に充填できるようにした積層基板を提供することを目的としている。
【００１１】
また本発明は、一方の基板が基板対向側と逆側の面にのみ配線パターンが形成されている積層基板においても、両基板間で確実な導通を行なえるようにすることを目的としている。
【００１２】
さらに本発明は、基板間での導通が確実な積層基板を用い、またフェイスグランドの形成も容易にできるデータ入力装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層基板は、電極が形成され且つスルーホールを有する第１基板と、配線パターンが形成された第２基板とが、絶縁層を挟んで積層され、前記第１基板のスルーホールに導電材が充填されて、第１基板の前記電極と第２基板の前記配線パターンとが前記導電材を介して導通されており、前記絶縁層には、前記スルーホールと、基板の縁部の外側の空間とを連通させる空気抜き通路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記手段では、少なくとも第１の基板にスルーホールが形成されたものにおいて、このスルーホール内へ導電性樹脂などの導電材を充填したときに、スルーホール内の空気および導電材中に含有する溶剤ガスが基板間の空気抜き通路により基板の側方へ逃がされ、前記空気およびガスの抵抗を有することなく、スルーホール内に確実に導電材を充填して、第１基板の電極と第２基板の配線パターンとを導通させることができる。よって、導電性樹脂などを通常のスクリーン印刷方式にてスキージで塗り込むだけで、確実な導通が可能になる。
【００１５】
上記において、第２基板には、前記第１基板のスルーホールおよび前記空気抜き通路に連通するスルーホールが形成されており、前記第１基板のスルーホール内および前記第２基板のスルーホール内に充填された前記導電材が、第２基板における第１基板と逆側に向く裏面に形成された前記配線パターンに導通されているものとすることができる。
【００１６】
前記空気抜き通路から空気および溶剤ガスなどを確実に抜くことができるため、例えば第２基板の基板対向面と逆側の裏面にのみ配線パターンおよびランドが形成されているものであっても、スルーホール内に充填された導電材が、第２基板の裏面側へ通過し裏面のランドに確実に接続させることができる。よって第２基板として片面にのみ配線パターンが形成された基板を使用することが可能である。
【００１７】
前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、第１基板と第２基板とを接着する接着層である。
【００１８】
あるいは、前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、いずれかの基板表面を覆うレジスト層である。
【００１９】
また、上記絶縁層は、絶縁シートと接着層とからなり、これらの少なくとも一方に空気抜き通路を形成することもできる。
【００２０】
さらに、本発明では、基板の対向面において少なくとも一方の基板に、切欠きを形成して空気抜き通路を形成したり、または基板の対向側に形成されたダミー電極を削って空気抜き通路を形成することもできる。
【００２１】
本発明の積層基板は、各種電子製品に使用することができる。ただし、以下では、この積層基板を使用したデータ入力装置を例示している。
【００２２】
すなわち、本発明のデータ入力装置は、前記いずれかの積層基板を有し、前記第１基板には、互いに絶縁されたＸ電極とＹ電極とが形成されてＸ電極とＹ電極との間の静電容量の変化を検出することを特徴とするものである。
【００２３】
上記において、第１基板の表面に絶縁体を介してフェイスシートが積層されており、前記第１基板の縁部に形成されたグランドパターンが、前記空気抜き通路と重ならない位置で前記絶縁体から露出しているものとすることができる。
【００２４】
上記手段では、第１基板にグランドパターンを形成し、これをフェイスグランドとしている。よって第２基板は、片面にのみに配線パターンを有する片面基板であっても、フェイスシートに近い位置にフェイスグランドを形成することができる。
【００２５】
本発明では、前記のように基板の側方へ抜ける空気抜き通路を形成しているため、この空気抜き通路からはみ出した導電材が、基板の縁部から前記フェイスグランドに及んで接触し、各基板の電極および配線パターンが、導電材を介してフェイスグランドと短絡する心配があり、また導電材がフェイスグランドに接近して設けられ、銀系導電材を使用した場合にマイグレーションを発生させるおそれがある。そこで、フェイスグランドを、空気抜き通路と平面的に重ならない領域に設けることにより、前記の短絡が生じないようにしている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデータ入力装置を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のデータ入力装置１の基板の積層構造を示す斜視図、図２はそのＺ部分を示す平面図、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ線の断面図、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線の断面図である。
前記データ入力装置１は、電極パターンが形成された第１の基板としてのセンサ基板２の両面がレジスト膜６，７で被覆され、その下に、片面に配線パターンが施された第２の基板としてのプリント配線基板（以下、ＰＣＢで示す。）２０が接着層８を介して固着されている。
【００２７】
前記センサ基板２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂シートからなる。センサ基板２の表面には複数本のＸ電極１２が平行に形成され、裏面には複数本のＹ電極１３が平行に形成されて、Ｘ電極１２とＹ電極１３とがマトリックス状に配置されて交叉し、この交叉部分に入力点が形成されている。このデータ入力装置１は、この入力点においてＸ電極１２とＹ電極１３との間の静電容量が変化することにより、座標情報の入力が行なわれる。
センサ基板２の前記Ｘ電極１２が形成された表面の縁部に、前記Ｙ電極１３の端部１７と対向するダミー電極１４が形成され、センサ基板２の裏面では、Ｘ電極１２の端部１６と対向するダミー電極１３ａが形成されている。そして、前記Ｙ電極１３の端部１７とダミー電極１４とが対向している領域内で、センサ基板２を貫通するスルーホール３５が形成されており、同じくＸ電極１２の端部１６とダミー電極１３ａとが対向している領域内で、センサ基板２を貫通するスルーホール３５が形成されている。
【００２８】
前記センサ基板２の表面の縁部よりもやや内側には、グランドパターン１８が形成されており、このグランドパターン１８には、センサ基板２の縁部に延びるフェイスグランド１５が一体に形成されている。このフェイスグランド１５は、Ｘ電極１２と１２との中間、およびＹ電極１３と１３との中間位置にて、センサ基板２の縁部まで延びている。このフェイスグランド１５は、静電気を接地部へ逃がすためのものである。
なお、分解能を高めるため、前記Ｙ電極１３のラインの幅は、Ｘ電極１２のラインの幅よりも太く形成されている。また、前記センサ基板（樹脂シート）２の厚さは、２５０〜８００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
前記センサ基板２の両面には、例えばポリイミド樹脂からなるレジスト膜６，７が積層されている。表面側の前記レジスト膜６には、上記フェイスグランド１５と対向する位置に切欠き部２４が形成され、前記Ｘ電極１２の端部１６およびＹ電極１３の端部１７と対向する位置に切欠き部（穴）２５が設けられている。裏面側の前記レジスト膜７には、センサ基板２のダミー電極１３ａと対向する位置、およびＹ電極１３の端部１７と対向する位置に、それぞれ鍵穴状の切欠き部２６が形成されている。この切欠き部２６は、センサ基板２のダミー電極１３ａおよびＹ電極１３の端部１７を露出させ且つセンサ基板２のスルーホール３５と対向する円形部２６ａと、この円形部２６ａから縁部に抜ける空気抜き通路２６ｂとが連続して形成されたものである。前記レジスト膜６と７は、図１に示す形状となるように、センサ基板２の表裏両面に印刷法で形成される。
【００３０】
前記レジスト膜７の下面に、Ｃｕ箔またはＡｇ系ペーストからなる低抵抗グランド層９が形成されている。このグランド層９は、図３（Ａ）に示すように、ＰＥＴなどの絶縁シート９ａに接着または印刷により形成されている。この場合、前記グランド層９は、前記レジスト膜７の切欠き部２６よりも内側の領域に形成されている。
さらに、前記グランド層９の下面には、前記レジスト膜７およびグランド層９と、ＰＣＢ２０とを接着するための接着層８が形成されている。前記接着層８には、上記レジスト膜７の切欠き部２６と同様な切欠き部２７が位置を同じくして形成されている。この切欠き部２７も、円形部２７ａと、これに連続する空気抜き通路２７ｂとが連続して形成されている。なお、前記接着層８の材質は、ホットメルト接着剤などであるが、この接着層８は図１に示す形状となるように、ＰＣＢ２０の表面に印刷法で形成される。あるいはこの接着層８は、センサ基板２側の前記グランド層９の表面（下面）に印刷法で形成される。
【００３１】
第２基板となる前記ＰＣＢ２０は、下面（裏面）にのみ配線パターンが形成された片面基板であり、上記したセンサ基板２に形成されたダミー電極１３ａおよびＹ電極１３の端部１７に対向する部分において、前記下面にランド２８が形成され、このランド部２８の部分にスルーホール２３が形成されている。
すなわち、前記センサ基板２のパターン（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）…と前記ＰＣＢ２０側のランド（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）…とがスルーホール３５および２３を介してそれぞれ対向し、且つセンサ基板２のパターン▲１▼，▲２▼…と前記ＰＣＢ２０側のランド▲１▼，▲２▼…とがスルーホール３５および２３を介してそれぞれ対向している。
【００３２】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、センサ基板２とＰＣＢ２０とが積層されて接着層８を介して接着固定された積層基板に対し、センサ基板２のスルーホール３５から導電材１１が充填される。この導電材１１は、導電性樹脂、例えばエポキシ系などの熱硬化性樹脂にＡｇなどの導電性フィラーが混入されたものを使用することができる。この導電材１１はスクリーン印刷法などにより、センサ基板２の表面にてスルーホール３５が形成されている位置にスキージで充填される。
【００３３】
この導電材１１により、センサ基板２のＸ電極１２の端部１６と、ＰＣＢ２０の裏面のランド２８が導通され、同様に、センサ基板２のＹ電極１３の端部１７と、ＰＣＢ２０の裏面のランド２８とが導通する。
ＰＣＢ２０の裏面には、前記ランド２８から延びる配線パターンが形成され、またＰＣＢ２０の裏面には、各配線パターンに導通するようにＩＣなどの電子部品が実装される。さらに、センサ基板２の表面の導電体となる前記レジスト膜６の上面に、指が直接接触して操作されるフェイスシート３０が接着剤などで固着される。
【００３４】
図２は、図１のエリアＺで示す部分拡大平面図であり、図３（Ａ）（Ｂ）は図２の断面図である。
図２と図３（Ａ）に示すように、センサ基板２のスルーホール３５から、ＰＣＢ２０のスルーホール２３にかけて、導電材１１が充填されているが、センサ基板２とＰＣＢ２０との間では、絶縁層となるレジスト膜７および接着層８に形成された前記空気抜き通路２６ｂおよび２７ｂが、同じ位置に重ねられて、この空気抜き通路２６ｂと２７ｂとがエアーベント３６となって、スルーホール３５および２３内の空間と、積層基板の縁部の外側の空間とを連通している。
【００３５】
したがって、スルーホール３５からスルーホール２３にかけて導電材１１を充填する際に、スルーホール３５および２３内の空気および、前記各スルーホールと同じ位置にあるレジスト膜７の円形部２６ａ内の空気、接着層８の円形部２７ａ内の空気および導電材に含有される溶剤ガス等が、前記エアーベント３６から基板側方へ逃げる。その結果、導電材１１を充填する際に、空気が抵抗にならず、またスルーホール３５と２３内で導電材１１が十分に広がり、表面張力による膜を形成することなく、スルーホール２３の下端へ抜ける。さらに乾燥工程において、内部の空気が膨らむことがなくなる。したがって、導電材１１は、ＰＣＢ２０の下面に形成されたランド２８に確実に接触し、Ｘ電極１２またはＹ電極１３と、ランド２８とが確実に導通するようになる。
なお、エアーベント３６は、レジスト膜７及び接着層８の空気抜き通路２６ｂ，２７ｂに限定されるものではなく、空気抜き通路２６ｂ又は２７ｂの一方のみでもよく、またＰＣＢ２０に溝を形成したものでもよい。
【００３６】
図４は他の実施の形態を示す断面図である。
図４に示されるデータ入力装置５０は、センサ基板２に、グランド層９を印刷した絶縁シート４６が粘着剤４７で固着され、絶縁シート４６とＰＣＢ２０とが粘着剤４８で固着される積層構造となっている。絶縁シート４６は、積層体の端部まで延びており、粘着剤４８および絶縁シート４６に、基板の側方へと抜ける空気抜き通路４８ａおよび４６ａが形成されている。なお、空気抜き通路４６ａ，４８ａは、前述の空気抜き通路２６ｂ，２７ｂと同様な形状及び配置になる。上記した構成により、前述のレジスト層７の形成工程が不要となり、工程の削減につながる。また、空気抜き通路４８ａ，４６ａは、少なくとも一方のみでよく、あるいはＰＣＢ２０に溝を形成するようにしてもよい。
【００３７】
また、図２および図３（Ｂ）に示すように、センサ基板２の上面の絶縁体となるレジスト膜６に形成された切欠き部２４からフェイスグランド１５が露出する。このフェイスグランド１５はセンサ基板２の上面に形成されてフェイスシート３０のすぐ下に接近しているので、フェイスシート３０に帯電する静電気が、フェイスグランド１５に放電されやすくなっている。
【００３８】
また、図２に示すように、フェイスグランド１５が露出している部分は、エアーベント３６と重ならない領域である。よって、エアーベント３６から積層基板の側方へ抜け出た導電材１１がセンサ基板２の縁部まで流れ出たとしても、この導電材１１が、フェイスグランド１５に接触することがなく、導電材１１とフェイスグランド１５との短絡が生じなくなる。また、導電材１１が銀系導電材であっても、導電材１１とフェイスグランド１５との接近によるマイグレーションの発生も防止できる。
なお、上記のエアーベントは、Ｙ電極１３と、ＰＣＢ２０のランド２８とを接続するスルーホールにおいても同様に形成される。またＹ電極１３と１３の中間に位置するフェイスグランド１５とエアーベントとの関係も、図２に示したのと同様に互いに重なることがない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積層基板およびこれを使用したデータ入力装置では、基板間の絶縁層に、スルーホールから外部へ抜ける空気抜き通路が形成されているため、スルーホール内に導電材が確実に充填され、基板間の導通が確実になる。また第２基板として裏面側にのみ配線パターンを設けた片面基板を使用することができ、部品コストを低減できる。また空気抜き通路を絶縁層に形成していると、絶縁層のパターン形成の際に空気抜き通路を簡単に形成できる。
【００４０】
さらに、第１基板にフェイスグランドを形成すると、フェイスシートに帯電した静電気を逃がしやすくなる。また第２基板を片面基板にしても、フェイスシートのすぐ下にフェイスグランドを形成することができる。また、空気抜き通路とフェイスグランドとが重ならない位置に設けることにより、空気抜き通路からはみ出た導電材がフェイスグランドに短絡することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ入力装置に用いられる積層基板を示す斜視図、
【図２】図１のＺ領域の平面図、
【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ線で切断した部分の断面図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線で切断した部分の断面図、
【図４】本発明の積層基板の他の実施の形態を示す部分断面図
【図５】従来のデータ入力装置の層構造を示す断面図、
【符号の説明】
１ データ入力装置
２ センサ基板
６，７ レジスト膜
８ 接着層
１１ 導電材
１２ Ｘ電極
１３ Ｙ電極
１３ａ，１４ ダミー電極
１５ フェイスグランド
１８ グランドパターン
２０ プリント配線基板（ＰＣＢ）
２３ スルーホール
２４，２５ 切欠き部
２６ｂ，２７ｂ 空気抜き通路
２８ ランド
３５ スルーホール
３６ エアーベント
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子製品に用いられて基板に形成されたスルーホールを介して、一方の基板の電極と他方の電極の配線パターンとが導通されている積層基板、およびこの積層基板を使用したコンピュータ等に使用されるパッドタイプのデータ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスあるいは家庭等において、小スペースを目的として、ノートタイプと呼ばれるコンピュータが多く使用され、これらコンピュータの画面上に表示されるカーソルなどを移動させる際の入力装置として、指で軽くなぞることによって操作することができるパッドタイプのものが多く採用され、実用化されている。
図５は、従来のパッドタイプのデータ入力装置４０の構造の断面図を示したものである。
【０００３】
前記タイプのデータ入力装置４０は、座標を検知するためのセンサシート１０と、配線パターンが印刷されたプリント配線基板（ＰＣＢ）２１と、指などが直接触れる部分であるフェイスシート３０とから構成されている。
前記センサシート１０は、指が接触している座標を検出するためのセンサ基板２を有し、前記センサ基板２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの材質からなるシートで形成され、その両面にＸ電極１２およびＹ電極１３が形成されている。さらに、前記センサ基板２の両面にはそれぞれレジスト膜６，７が形成され、下側のレジスト膜７は前記ＰＣＢ２１と接着層８により接着されて固定されている。
前記ＰＣＢ２１は、周縁に沿って複数のスルーホール２３が形成されており、さらに前記スルーホール２３を介して前記センサ基板２に形成されたＸ電極１２とＰＣＢ２１の配線パターンとを接合するためのランド２９が設けられている。
【０００４】
またセンサシート１０にも、上記ＰＣＢ２１のスルーホール２３に貫通するようにスルーホール３５が形成されており、スルーホール３５および２３内にセンサ基板２側から導電性樹脂などの導電材１１を充填することにより、前記センサ基板２側のＸ電極１２と前記ＰＣＢ２１側のランド２９とが導通されている。
さらに、前記センサシート１０側の上面には、上記したフェイスシート３０が接着剤等により固着され、また前記ＰＣＢ２１の配線パターン形成面（図示下面）には、データ入力処理に必要なＩＣなどの部品が実装されている。
【０００５】
上記のように構成されたデータ入力装置４０は、操作者がフェイスシート３０上を指で軽く擦るようにスライドさせることにより、前記センサ基板２に形成されたＸ電極１２およびＹ電極１３において、Ｘ電極１２からＹ電極１３へ向かう電気力線の一部が操作者の指に吸収され、それによってＹ電極１３に吸収される電気力線が減って静電容量が変化するという現象が起こり、この容量変化に応じて変化するセンサ基板２の電流出力値に基づいて、指を押し当てた座標位置を検出することができる。
【０００６】
図５に示すものでは、前記ＰＣＢ２１が、両面に配線パターンが形成された両面基板であり、基板の両面のランド２８と２９とがスルーホール２３内を通って導通されている。よって、前記センサ基板２のＸ電極１２と前記ＰＣＢ２１のランド２８とを接合させる際に、前記導電材１１を、下面のランド２８まで到達させる必要がなく、導電材１１をＰＣＢ２１の表面のランド２９に接続させれば、ＰＣＢ２１とセンサ基板２との導通が可能な構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のデータ入力装置４０では、以下の点において問題がある。
▲１▼ＰＣＢ２１は両面に配線パターンが印刷されたものであり、さらに基板両面のパターン間を接合させるためのスルーホール２３の内壁面に金属等の導電体を形成しなければならず、ＰＣＢ２１を製造する際のコストが高くなる。
そこで、片面のみに配線パターンが形成されたＰＣＢを使用することにより、上記した問題を解決することができる。
【０００８】
▲２▼ただし、上記ＰＣＢ２１に代えて、片面のみすなわち部品実装面側（図示下面側）のみに配線パターンが形成されたＰＣＢを使用した場合、センサ基板２側から供給される導電材１１をＰＣＢ２１の部品実装面側のランド２８まで到達させなければならない。
しかし、センサ基板２側からスルーホール３５内に導電材１１を充填した場合、図５の符号３１で示すようにスルーホール内の空気が外部に逃げずに留まって空間が形成され、この空気、さらには導電材１１に含有する溶剤ガスなどが抵抗となって、導電材１１がＰＣＢ２１の図示下面のランドに届かなかったり、前記空間３１が、乾燥、キュアー後に、熱膨張して導電材１１がスルーホール内で膨らみ、その結果、スルーホール内で導電材１１が途切れたり、さらに導電材１１がスルーホールを完全に通過しているか否かを外部から目視で検査できなくなるという問題が生じる。
また、センサ基板２側からスルーホール３５へ供給する導電材１１を、スルーホール２３内へ完全に通過させるために、センサ基板２側から導電材１１を供給し、ＰＣＢ２１の下面側から吸引する方法もある。しかし、この方法では吸引設備が必要になって、設備コストが高くなる欠点がある。
【０００９】
▲３▼この種のデータ入力装置では、フェイスシート３０に指を触れたときなどに発生する静電気を逃がすためのフェイスグランドが必要になる。図５に示すように両面配線のＰＣＢを使用した場合には、ＰＣＢ２１の表面の配線パターンを使用して、基板の縁部に露出するフェイスグランド３２を形成することが可能である。しかし、下面側にのみ配線パターンを有するＰＣＢを使用した場合には、ＰＣＢの表面にフェイスグランドを形成できなくなる。ＰＣＢの裏面に形成されたフェイスグランドでは、フェイスシート３０に帯電した静電気を逃がす効果を十分に発揮できない。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、スルーホールを介して基板間での導通を行う場合に、スルーホール内に導電材を確実に充填できるようにした積層基板を提供することを目的としている。
【００１１】
また本発明は、一方の基板が基板対向側と逆側の面にのみ配線パターンが形成されている積層基板においても、両基板間で確実な導通を行なえるようにすることを目的としている。
【００１２】
さらに本発明は、基板間での導通が確実な積層基板を用い、またフェイスグランドの形成も容易にできるデータ入力装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層基板は、電極が形成され且つスルーホールを有する第１基板と、配線パターンが形成された第２基板とが、絶縁層を挟んで積層され、前記第１基板のスルーホールに導電材が充填されて、第１基板の前記電極と第２基板の前記配線パターンとが前記導電材を介して導通されており、前記絶縁層には、前記スルーホールと、基板の縁部の外側の空間とを連通させる空気抜き通路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
上記手段では、少なくとも第１の基板にスルーホールが形成されたものにおいて、このスルーホール内へ導電性樹脂などの導電材を充填したときに、スルーホール内の空気および導電材中に含有する溶剤ガスが基板間の空気抜き通路により基板の側方へ逃がされ、前記空気およびガスの抵抗を有することなく、スルーホール内に確実に導電材を充填して、第１基板の電極と第２基板の配線パターンとを導通させることができる。よって、導電性樹脂などを通常のスクリーン印刷方式にてスキージで塗り込むだけで、確実な導通が可能になる。
【００１５】
上記において、第２基板には、前記第１基板のスルーホールおよび前記空気抜き通路に連通するスルーホールが形成されており、前記第１基板のスルーホール内および前記第２基板のスルーホール内に充填された前記導電材が、第２基板における第１基板と逆側に向く裏面に形成された前記配線パターンに導通されているものとすることができる。
【００１６】
前記空気抜き通路から空気および溶剤ガスなどを確実に抜くことができるため、例えば第２基板の基板対向面と逆側の裏面にのみ配線パターンおよびランドが形成されているものであっても、スルーホール内に充填された導電材が、第２基板の裏面側へ通過し裏面のランドに確実に接続させることができる。よって第２基板として片面にのみ配線パターンが形成された基板を使用することが可能である。
【００１７】
前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、第１基板と第２基板とを接着する接着層である。
【００１８】
あるいは、前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、いずれかの基板表面を覆うレジスト層である。
【００１９】
また、上記絶縁層は、絶縁シートと接着層とからなり、これらの少なくとも一方に空気抜き通路を形成することもできる。
【００２０】
さらに、本発明では、基板の対向面において少なくとも一方の基板に、切欠きを形成して空気抜き通路を形成したり、または基板の対向側に形成されたダミー電極を削って空気抜き通路を形成することもできる。
【００２１】
本発明の積層基板は、各種電子製品に使用することができる。ただし、以下では、この積層基板を使用したデータ入力装置を例示している。
【００２２】
すなわち、本発明のデータ入力装置は、前記いずれかの積層基板を有し、前記第１基板には、互いに絶縁されたＸ電極とＹ電極とが形成されてＸ電極とＹ電極との間の静電容量の変化を検出することを特徴とするものである。
【００２３】
上記において、第１基板の表面に絶縁体を介してフェイスシートが積層されており、前記第１基板の縁部に形成されたグランドパターンが、前記空気抜き通路と重ならない位置で前記絶縁体から露出しているものとすることができる。
【００２４】
上記手段では、第１基板にグランドパターンを形成し、これをフェイスグランドとしている。よって第２基板は、片面にのみに配線パターンを有する片面基板であっても、フェイスシートに近い位置にフェイスグランドを形成することができる。
【００２５】
本発明では、前記のように基板の側方へ抜ける空気抜き通路を形成しているため、この空気抜き通路からはみ出した導電材が、基板の縁部から前記フェイスグランドに及んで接触し、各基板の電極および配線パターンが、導電材を介してフェイスグランドと短絡する心配があり、また導電材がフェイスグランドに接近して設けられ、銀系導電材を使用した場合にマイグレーションを発生させるおそれがある。そこで、フェイスグランドを、空気抜き通路と平面的に重ならない領域に設けることにより、前記の短絡が生じないようにしている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデータ入力装置を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のデータ入力装置１の基板の積層構造を示す斜視図、図２はそのＺ部分を示す平面図、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ線の断面図、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線の断面図である。
前記データ入力装置１は、電極パターンが形成された第１の基板としてのセンサ基板２の両面がレジスト膜６，７で被覆され、その下に、片面に配線パターンが施された第２の基板としてのプリント配線基板（以下、ＰＣＢで示す。）２０が接着層８を介して固着されている。
【００２７】
前記センサ基板２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂シートからなる。センサ基板２の表面には複数本のＸ電極１２が平行に形成され、裏面には複数本のＹ電極１３が平行に形成されて、Ｘ電極１２とＹ電極１３とがマトリックス状に配置されて交叉し、この交叉部分に入力点が形成されている。このデータ入力装置１は、この入力点においてＸ電極１２とＹ電極１３との間の静電容量が変化することにより、座標情報の入力が行なわれる。
センサ基板２の前記Ｘ電極１２が形成された表面の縁部に、前記Ｙ電極１３の端部１７と対向するダミー電極１４が形成され、センサ基板２の裏面では、Ｘ電極１２の端部１６と対向するダミー電極１３ａが形成されている。そして、前記Ｙ電極１３の端部１７とダミー電極１４とが対向している領域内で、センサ基板２を貫通するスルーホール３５が形成されており、同じくＸ電極１２の端部１６とダミー電極１３ａとが対向している領域内で、センサ基板２を貫通するスルーホール３５が形成されている。
【００２８】
前記センサ基板２の表面の縁部よりもやや内側には、グランドパターン１８が形成されており、このグランドパターン１８には、センサ基板２の縁部に延びるフェイスグランド１５が一体に形成されている。このフェイスグランド１５は、Ｘ電極１２と１２との中間、およびＹ電極１３と１３との中間位置にて、センサ基板２の縁部まで延びている。このフェイスグランド１５は、静電気を接地部へ逃がすためのものである。
なお、分解能を高めるため、前記Ｙ電極１３のラインの幅は、Ｘ電極１２のラインの幅よりも太く形成されている。また、前記センサ基板（樹脂シート）２の厚さは、２５０〜８００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
前記センサ基板２の両面には、例えばポリイミド樹脂からなるレジスト膜６，７が積層されている。表面側の前記レジスト膜６には、上記フェイスグランド１５と対向する位置に切欠き部２４が形成され、前記Ｘ電極１２の端部１６およびＹ電極１３の端部１７と対向する位置に切欠き部（穴）２５が設けられている。裏面側の前記レジスト膜７には、センサ基板２のダミー電極１３ａと対向する位置、およびＹ電極１３の端部１７と対向する位置に、それぞれ鍵穴状の切欠き部２６が形成されている。この切欠き部２６は、センサ基板２のダミー電極１３ａおよびＹ電極１３の端部１７を露出させ且つセンサ基板２のスルーホール３５と対向する円形部２６ａと、この円形部２６ａから縁部に抜ける空気抜き通路２６ｂとが連続して形成されたものである。前記レジスト膜６と７は、図１に示す形状となるように、センサ基板２の表裏両面に印刷法で形成される。
【００３０】
前記レジスト膜７の下面に、Ｃｕ箔またはＡｇ系ペーストからなる低抵抗グランド層９が形成されている。このグランド層９は、図３（Ａ）に示すように、ＰＥＴなどの絶縁シート９ａに接着または印刷により形成されている。この場合、前記グランド層９は、前記レジスト膜７の切欠き部２６よりも内側の領域に形成されている。
さらに、前記グランド層９の下面には、前記レジスト膜７およびグランド層９と、ＰＣＢ２０とを接着するための接着層８が形成されている。前記接着層８には、上記レジスト膜７の切欠き部２６と同様な切欠き部２７が位置を同じくして形成されている。この切欠き部２７も、円形部２７ａと、これに連続する空気抜き通路２７ｂとが連続して形成されている。なお、前記接着層８の材質は、ホットメルト接着剤などであるが、この接着層８は図１に示す形状となるように、ＰＣＢ２０の表面に印刷法で形成される。あるいはこの接着層８は、センサ基板２側の前記グランド層９の表面（下面）に印刷法で形成される。
【００３１】
第２基板となる前記ＰＣＢ２０は、下面（裏面）にのみ配線パターンが形成された片面基板であり、上記したセンサ基板２に形成されたダミー電極１３ａおよびＹ電極１３の端部１７に対向する部分において、前記下面にランド２８が形成され、このランド部２８の部分にスルーホール２３が形成されている。
すなわち、前記センサ基板２のパターン（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）…と前記ＰＣＢ２０側のランド（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）…とがスルーホール３５および２３を介してそれぞれ対向し、且つセンサ基板２のパターン▲１▼，▲２▼…と前記ＰＣＢ２０側のランド▲１▼，▲２▼…とがスルーホール３５および２３を介してそれぞれ対向している。
【００３２】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、センサ基板２とＰＣＢ２０とが積層されて接着層８を介して接着固定された積層基板に対し、センサ基板２のスルーホール３５から導電材１１が充填される。この導電材１１は、導電性樹脂、例えばエポキシ系などの熱硬化性樹脂にＡｇなどの導電性フィラーが混入されたものを使用することができる。この導電材１１はスクリーン印刷法などにより、センサ基板２の表面にてスルーホール３５が形成されている位置にスキージで充填される。
【００３３】
この導電材１１により、センサ基板２のＸ電極１２の端部１６と、ＰＣＢ２０の裏面のランド２８が導通され、同様に、センサ基板２のＹ電極１３の端部１７と、ＰＣＢ２０の裏面のランド２８とが導通する。
ＰＣＢ２０の裏面には、前記ランド２８から延びる配線パターンが形成され、またＰＣＢ２０の裏面には、各配線パターンに導通するようにＩＣなどの電子部品が実装される。さらに、センサ基板２の表面の導電体となる前記レジスト膜６の上面に、指が直接接触して操作されるフェイスシート３０が接着剤などで固着される。
【００３４】
図２は、図１のエリアＺで示す部分拡大平面図であり、図３（Ａ）（Ｂ）は図２の断面図である。
図２と図３（Ａ）に示すように、センサ基板２のスルーホール３５から、ＰＣＢ２０のスルーホール２３にかけて、導電材１１が充填されているが、センサ基板２とＰＣＢ２０との間では、絶縁層となるレジスト膜７および接着層８に形成された前記空気抜き通路２６ｂおよび２７ｂが、同じ位置に重ねられて、この空気抜き通路２６ｂと２７ｂとがエアーベント３６となって、スルーホール３５および２３内の空間と、積層基板の縁部の外側の空間とを連通している。
【００３５】
したがって、スルーホール３５からスルーホール２３にかけて導電材１１を充填する際に、スルーホール３５および２３内の空気および、前記各スルーホールと同じ位置にあるレジスト膜７の円形部２６ａ内の空気、接着層８の円形部２７ａ内の空気および導電材に含有される溶剤ガス等が、前記エアーベント３６から基板側方へ逃げる。その結果、導電材１１を充填する際に、空気が抵抗にならず、またスルーホール３５と２３内で導電材１１が十分に広がり、表面張力による膜を形成することなく、スルーホール２３の下端へ抜ける。さらに乾燥工程において、内部の空気が膨らむことがなくなる。したがって、導電材１１は、ＰＣＢ２０の下面に形成されたランド２８に確実に接触し、Ｘ電極１２またはＹ電極１３と、ランド２８とが確実に導通するようになる。
なお、エアーベント３６は、レジスト膜７及び接着層８の空気抜き通路２６ｂ，２７ｂに限定されるものではなく、空気抜き通路２６ｂ又は２７ｂの一方のみでもよく、またＰＣＢ２０に溝を形成したものでもよい。
【００３６】
図４は他の実施の形態を示す断面図である。
図４に示されるデータ入力装置５０は、センサ基板２に、グランド層９を印刷した絶縁シート４６が粘着剤４７で固着され、絶縁シート４６とＰＣＢ２０とが粘着剤４８で固着される積層構造となっている。絶縁シート４６は、積層体の端部まで延びており、粘着剤４８および絶縁シート４６に、基板の側方へと抜ける空気抜き通路４８ａおよび４６ａが形成されている。なお、空気抜き通路４６ａ，４８ａは、前述の空気抜き通路２６ｂ，２７ｂと同様な形状及び配置になる。上記した構成により、前述のレジスト層７の形成工程が不要となり、工程の削減につながる。また、空気抜き通路４８ａ，４６ａは、少なくとも一方のみでよく、あるいはＰＣＢ２０に溝を形成するようにしてもよい。
【００３７】
また、図２および図３（Ｂ）に示すように、センサ基板２の上面の絶縁体となるレジスト膜６に形成された切欠き部２４からフェイスグランド１５が露出する。このフェイスグランド１５はセンサ基板２の上面に形成されてフェイスシート３０のすぐ下に接近しているので、フェイスシート３０に帯電する静電気が、フェイスグランド１５に放電されやすくなっている。
【００３８】
また、図２に示すように、フェイスグランド１５が露出している部分は、エアーベント３６と重ならない領域である。よって、エアーベント３６から積層基板の側方へ抜け出た導電材１１がセンサ基板２の縁部まで流れ出たとしても、この導電材１１が、フェイスグランド１５に接触することがなく、導電材１１とフェイスグランド１５との短絡が生じなくなる。また、導電材１１が銀系導電材であっても、導電材１１とフェイスグランド１５との接近によるマイグレーションの発生も防止できる。
なお、上記のエアーベントは、Ｙ電極１３と、ＰＣＢ２０のランド２８とを接続するスルーホールにおいても同様に形成される。またＹ電極１３と１３の中間に位置するフェイスグランド１５とエアーベントとの関係も、図２に示したのと同様に互いに重なることがない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積層基板およびこれを使用したデータ入力装置では、基板間の絶縁層に、スルーホールから外部へ抜ける空気抜き通路が形成されているため、スルーホール内に導電材が確実に充填され、基板間の導通が確実になる。また第２基板として裏面側にのみ配線パターンを設けた片面基板を使用することができ、部品コストを低減できる。また空気抜き通路を絶縁層に形成していると、絶縁層のパターン形成の際に空気抜き通路を簡単に形成できる。
【００４０】
さらに、第１基板にフェイスグランドを形成すると、フェイスシートに帯電した静電気を逃がしやすくなる。また第２基板を片面基板にしても、フェイスシートのすぐ下にフェイスグランドを形成することができる。また、空気抜き通路とフェイスグランドとが重ならない位置に設けることにより、空気抜き通路からはみ出た導電材がフェイスグランドに短絡することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ入力装置に用いられる積層基板を示す斜視図、
【図２】図１のＺ領域の平面図、
【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ線で切断した部分の断面図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線で切断した部分の断面図、
【図４】本発明の積層基板の他の実施の形態を示す部分断面図
【図５】従来のデータ入力装置の層構造を示す断面図、
【符号の説明】
１ データ入力装置
２ センサ基板
６，７ レジスト膜
８ 接着層
１１ 導電材
１２ Ｘ電極
１３ Ｙ電極
１３ａ，１４ ダミー電極
１５ フェイスグランド
１８ グランドパターン
２０ プリント配線基板（ＰＣＢ）
２３ スルーホール
２４，２５ 切欠き部
２６ｂ，２７ｂ 空気抜き通路
２８ ランド
３５ スルーホール
３６ エアーベント
Claims (7)
- 電極が形成され且つスルーホールを有する第１基板と、配線パターンが形成された第２基板とが、絶縁層を挟んで積層され、前記第１基板のスルーホールに導電材が充填されて、第１基板の前記電極と第２基板の前記配線パターンとが前記導電材を介して導通されており、前記絶縁層には、前記スルーホールと、基板の縁部の外側の空間とを連通させる空気抜き通路が形成されていることを特徴とする積層基板。
- 第２基板には、前記第１基板のスルーホールおよび前記空気抜き通路に連通するスルーホールが形成されており、前記第１基板のスルーホール内および前記第２基板のスルーホール内に充填された前記導電材が、第２基板における第１基板と逆側に向く裏面に形成された前記配線パターンに導通されている請求項１記載の積層基板。
- 前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、第１基板と第２基板とを接着する接着層である請求項１または２記載の積層基板。
- 前記空気抜き通路が形成されている絶縁層は、いずれかの基板表面を覆うレジスト層である請求項１または２記載の積層基板。
- 前記絶縁層は、絶縁シートと接着層とからなり、絶縁シートと接着層の少なくとも一方に空気抜き通路が形成されている請求項１または２記載の積層基板。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の積層基板を有し、前記第１基板には、互いに絶縁されたＸ電極とＹ電極とが形成されて、Ｘ電極とＹ電極との間の静電容量の変化を検出可能とされていることを特徴とするデータ入力装置。
- 第１基板の表面に絶縁体を介してフェイスシートが積層されており、前記第１基板の縁部に形成されたグランドパターンが、前記空気抜き通路と重ならない位置で前記絶縁体から露出している請求項６記載のデータ入力装置。
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