JP3767346B2

JP3767346B2 - Connection method of printed wiring board

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Publication number: JP3767346B2
Application number: JP2000242784A
Authority: JP
Inventors: 眞戸谷; 敏広三宅; 雄史寺前; 智宏横地
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2002050863A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を使用したフレキシブルプリント配線基板を、リジッドプリント配線基板に端子接続する際には、はんだが用いられる。すなわち、両基板の接続面にそれぞれ形成した、導体パターンのランドが、はんだを介して電気的に接続され、これにより両基板が電気的に接続されることになる。このはんだ付けにおいては、両ランドの少くとも一方にはんだを塗布した後に両ランドを重ね、ついで熱圧着ツールにより、加熱・加圧してはんだを溶融する必要がある。
【０００３】
しかしながら、このように、はんだを使用し端子接続する場合、溶融した熱可塑性樹脂が端子ランド全体を覆ってしまい、接合に使用されない余剰はんだの逃げスペースが失われ、端子間はんだブリッジが発生する場合がある。すなわち、ランド同士を重ねて両基板が密着するように圧力を加えると、絶縁基板材料に対する濡れ性が非常に低いので、余剰なはんだは導体パターン上に沿って移動する。しかし、その導体パターンの端部が密閉されていると、余剰はんだの逃げ場がなくなり、絶縁基板上にはみ出すことになる。このはみ出したはんだが隣接する導体パターンに達したり、その導体パターンからはみ出したはんだと接触するとはんだブリッジが形成され、導体パターン同士が短絡されてしまう。
【０００４】
また、端子部の封止が必要でない場合、端子接合部全体を樹脂で覆ってしまうと、接合後のオープン（はんだの分離）発生有無の外観判断が困難になる場合がある。
このため、これらの課題を解決し、接続信頼性を向上させるために、種々の提案がなされている。しかしながら、プリント配線基板への急速な、さらなる高密度化、多様化の要請に一層の改善が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のブリッジ発生の抑制および、接合後のオープン発生有無の外観検査の容易化という課題を解決し、改善されたプリント配線基板の接続方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のプリント配線基板の接続方法は、絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用いた第１のプリント配線基板上に、複数の接続端子としてのランドを含む導体パターンを形成する工程と、
前記第１のプリント配線基板と接続される第２のプリント配線基板上に、複数の接続端子としてのランドを含む導体パターンを形成する工程と、
前記第２のプリント配線基板の導体パターン上に、前記第１のプリント配線基板の導体パターンとの接続箇所を除く領域において保護膜を形成する工程と、
前記第１のプリント配線基板の導体パターンのランドと、前記第２のプリント配線基板の導体パターンのランドとの少なくとも一方にはんだを塗布する工程と、
前記第１のプリント配線基板の導体パターンのランドと、前記第２のプリント配線基板の導体パターンのランドとが重なるように配置し、このとき、前記第１のプリント配線基板の端面と前記保護膜の端面との間に所定の間隙が設けられ、
この間隙より前記第２のプリント配線基板の導体パターンが露出する工程と、
前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板との接続箇所を前記絶縁基板材料としての前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上かつ前記はんだの融点以上に加熱し、かつ、当該箇所に前記プリント配線基板の端部側の端部をテーパー状、段付き形状、および凹部を形成した形状のいずれか１つの形状にした圧力付与部材によって圧力を加えて前記第１のプリント配線基板のランドと前記第２のプリント配線基板のランドとをはんだを介して電気的に接続するとともに、
前記第１のプリント配線基板を構成する前記絶縁基板材料としての前記熱可塑性樹脂を軟化変形させ、前記接続端子相互間に侵入させるとともに前記第２のプリント配線基板の接続面に密着させる工程とを備え、
第１のプリント配線基板の端面と前記保護膜の端面との間の間隙が、前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板との接続箇所に前記圧力付与部材によって圧力が加えられたときに余剰はんだが逃げるスペースとして利用されることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載のプリント配線基板の接続方法によれば、第１のプリント配線基板の端面と第２のプリント配線基板の導体パターン上に形成された保護膜の端面との間に所定の間隙が設けられる。従って、第１のプリント配線基板と第２のプリント配線基板との接続箇所に圧力が加えられたとき、余剰はんだが導体パターン上に沿って移動しても、この間隙がその余剰はんだの逃げスペースとなるので、隣接する導体パターン間においてはんだブリッジ等が発生することを効果的に防止できる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載のプリント配線基板の接続方法は、絶縁基板材料として熱可塑性樹脂を用いた第１のプリント配線基板上に、複数の接続端子としてのランドを含む導体パターンを形成する工程と、
前記第１のプリント配線基板と接続される第２のプリント配線基板上に、複数の接続端子としてのランドを含む導体パターンを形成する工程と、
前記第１のプリント配線基板の導体パターンのランドと、前記第２のプリント配線基板の導体パターンのランドとの少なくとも一方にはんだを塗布する工程と、
前記第１のプリント配線基板の導体パターンのランドと、前記第２のプリント配線基板の導体パターンのランドとが重なるように配置する工程と、
前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板との接続箇所を前記絶縁基板材料としての前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上かつ前記はんだの融点以上に加熱し、かつ、当該箇所に前記プリント配線基板の端部側の端部をテーパー状、段付き形状、および凹部を形成した形状のいずれか１つの形状にした圧力付与部材によって圧力を加えて前記第１のプリント配線基板のランドと前記第２のプリント配線基板のランドとをはんだを介して電気的に接続するとともに、前記第１のプリント配線基板を構成する前記絶縁基板材料としての前記熱可塑性樹脂を軟化変形させ、前記接続端子相互間に侵入させるとともに前記第２のプリント配線基板の接続面に密着させる工程とを備え、
前記圧力付与の際に、前記圧力付与部材を前記第１のプリント配線基板に当接させ、この圧力付与部材が、前記第１のプリント配線基板に形成された導体パターンの端部よりも中央側部分に対応する部位に大きな圧力を付与することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載のプリント配線基板の接続方法によれば、圧力付与部材が第１のプリント配線基板に圧力を付与する際に、第１のプリント配線基板に形成された導体パターンの端部よりも中央側部分に対応する部位に大きな圧力を付与する。このため、第１のプリント配線基板と第２のプリント配線基板との接続時に、導体パターンの中央側から端部へ向けて余剰はんだが移動しても、その導体パターンの端部に対応する部位では、第１のプリント配線基板へ付与される圧力が小さいので、導体パターンから絶縁基板上にはみ出すはんだの量を低減することが可能になる。従って、隣接する導体パターン間でのはんだブリッジ等の発生を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態における第１のプリント配線基板と第２のプリント配線基板との接続構造を説明する。
図１において、第１のプリント配線基板であるフレキシブルプリント配線基板１は、絶縁基板材料として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を６５〜３５重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂を３５〜６５重量％含む熱可塑性樹脂（＠ＰＥＥＫ）が使用されている。この熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度以上の温度において軟化する樹脂である。フレキシブルプリント配線基板１には、導体パターンであるＣｕパターン２が形成され、このＣｕパターン２の端部には接続端子としてのランド２ａが形成される。
【００１１】
図２は、フレキシブルプリント配線基板１を図１の下方から見た場合の平面図を示す。図２に示すように、Ｃｕパターン２は、フレキシブルプリント配線基板１の長手方向に並行に延びる複数の配線を有し、その複数の配線のそれぞれの端部がランド２ａとして機能する。このランド２ａを除いて、導体パターン２は保護膜としての熱可塑性樹脂５によって被覆されている。この熱可塑性樹脂５は、フレキシブルプリント配線基板１の絶縁基板材料と同じものである。
【００１２】
一方、第２のプリント配線基板であるリジッドプリント配線基板３は、その絶縁基板材料としてガラス布基材エポキシ樹脂が用いられている。このリジッドプリント配線基板３の上面にも、導体パターンとしてのＣｕパターン４がフレキシブルプリント配線基板１のＣｕパターン２に対応して複数形成されている。このＣｕパターン４は、基板端部から所定距離離れた位置において終端するパターンを有し、その端部がランド４ａとして機能する。このランド４ａを除いて、導体パターン４は保護膜としてのソルダーレジスト６によって被覆されている。
【００１３】
ランド２ａには、はんだメッキ７が施されており、一方ランド４ａにははんだレベラー８が形成されている。これらはんだメッキ７及びはんだレベラー８を介してランド２ａとランド４ａとを接続することにより、Ｃｕパターン２とＣｕパターン４とが電気的に導通される。なお、はんだ（錫−鉛共晶はんだ：融点１８３℃）は、ランド２ａとランド４ａとの少なくとも一方に形成されれば良い。
【００１４】
次に、第１のプリント配線基板であるフレキシブルプリント配線基板１と第２のプリント配線基板であるリジッドプリント配線基板３の接続方法を説明する。
まず、リジッドプリント配線基板３上にＣｕパターン４を形成する。このとき、Ｃｕパターン４は、リジッドプリント配線基板２の接続面先端部には形成されず、リジッドプリント配線基板２はその先端部においてガラスエポキシ樹脂が露出される。その後、リジッドプリント配線基板２のＣｕパターン４の形成されていない端部、Ｃｕパターン４のランド４ａ部分、及びランド４ａ間を除いて、ソルダーレジスト６を形成し、導体パターン４をソルダーレジスト６によって被覆する。さらに、導体パターン４のランド４ａ部分には、はんだレベラー８が形成される。
【００１５】
そして、フレキシブルプリント配線基板１に、リジッドプリント配線基板３上のＣｕパターン４に対応するように、Ｃｕパターン２を形成する。そして、Ｃｕパターン２のランド２ａ部分及びランド２ａ間を除いて、＠ＰＥＥＫからなる保護膜５を形成する。その後、Ｃｕパターン２ａ上にはんだメッキ７を施す。
はんだメッキ７とはんだレベラー８との少なくとも一方に、その濡れ性を確保するため、フラックスや、アルカンのような炭化水素化合物が塗布される。特に、アルカン等の炭化水素化合物を塗布する場合には、はんだメッキ７もしくははんだレベラー８のみでなく、両基板の重ね合わせ面全体にも塗布することが好ましい。この場合、リジッドプリント配線基板３とフレキシブルプリント配線基板１との間にアルカンを介在させた状態でアルカンの沸点以上に加熱を行うと、アルカンがフレキシブルプリント配線基板１の基板材料である＠ＰＥＥＫの表面に入り込む。この結果、＠ＰＥＥＫの表面には、アルカンが分散した分散層が形成される。この分散層は、＠ＰＥＥＫが本来有する弾性率よりも低い弾性率を有する。すなわち、分散層をその表面に形成することにより、被接着層（ガラス布基材エポキシ樹脂）への密着性が強まり、＠ＰＥＥＫの接着性を向上することができる。
【００１６】
このようにして形成されたフレキシブルプリント配線基板１をリジッドプリント配線基板３に対して位置合わせして重ねる。このとき、フレキシブルプリント配線基板１の端面とソルダーレジスト６の端面との間に所定の間隙が設けられるように、両基板１，３が位置合わせされる。この結果、その間隙からリジッドプリント配線基板３のＣｕパターン４の一部が露出することになる。
【００１７】
次に、リジッドプリント配線基板３とフレキシブルプリント配線基板１とを重ねた接続箇所を圧力付与部材としての熱圧着ツール９によって押圧しつつ、加熱する。このとき、フレキシブルプリント配線基板１の基板材料及び保護膜５の材料である＠ＰＥＥＫのガラス転移温度は、１５０℃〜２３０℃であり、熱圧着ツール９は、接続箇所が、はんだ７の溶融温度以上でかつ＠ＰＥＥＫのガラス転移温度以上の温度となるように加熱を行いつつ、当該部位に圧力を加える。例えば、加熱温度は２４０℃〜４００℃であり、５秒〜１５秒間加熱及び加圧を継続する。なお、本例では、パルスヒート方式の熱圧着ツール９を用いている。
【００１８】
ここで、熱圧着ツール９について説明する。
図１に示されるように、熱圧着ツール９は、フレキシブルプリント配線基板１の先端側の端部がテーパー状に形成されている。これにより、熱圧着ツール９がフレキシブルプリント配線基板１に圧力を付与する際に、フレキシブルプリント配線基板１に形成されたＣｕパターン２の端部よりも中央側部分に対応する基板部位に大きな圧力が付与される。このため、フレキシブルプリント配線基板１とリジッドプリント配線基板３との接続時に、Ｃｕパターン２の中央側から端部へ向けて余剰はんだが移動しても、そのＣｕパターン２の端部に対応する部位では、フレキシブルプリント配線基板１へ付与される圧力が小さく、基板１の端部は熱圧着ツール９の形状に合わせて変形されるので、Ｃｕパターン２から基板上にはみ出すはんだの量を低減することが可能になる。従って、隣接する導体パターン間でのはんだブリッジ等の発生を抑制することができる。
【００１９】
熱圧着ツール９による熱圧着により、はんだ７及びはんだレベラー８を溶融させてＣｕパターン２，４のランド２ａ，４ａ間の接続を行いながら、フレキシブルプリント配線基板１の絶縁基板及び保護膜５を構成する＠ＰＥＥＫを軟化変形させ、リジッド配線基板３の接続面に密着させる。
ここで、本例では、保護膜５として＠ＰＥＥＫを使用しているので、この保護膜５が、リジッドプリント配線基板３の先端部に強固に密着するので、リジッドプリント配線基板３の先端側における絶縁性を確保するとともに両基板の接着強度を向上することができる。つまり、この保護膜５と、フレキシブルプリント配線基板１が変形してランド４ａ間に侵入する部分とがリジッドプリント配線基板２に密着するので、両基板の接着面積が増加して接着強度が向上するのである。
【００２０】
また、本実施形態では、フレキシブルプリント配線基板１の端面とソルダーレジスト６の端面との間に所定の間隙が設けられるように、両基板１，３が位置合わせされていたので、ランド２ａ，４ａ上のはんだの量が余剰である場合、この間隙を余剰はんだの逃げるスペースとして利用することができる。このため、熱圧着ツール９によるフレキシブルプリント配線基板１の端部へ付与する圧力を低減していることと相まって、はんだブリッジの発生を確実に防止することが可能になる。
【００２１】
さらに、熱圧着によってこの間隙に形成されるはんだフィレットの形状の外観から、両ランド間がはんだを介して接続されたか否かを検査することができる。以下、その理由を説明する。
基板１，３同士を電気的に接続するためには、両ランド２ａ，４ａの一方もしくは両方にはんだを塗布した後、その両ランド２ａ，４ａを重ねて熱圧着ツール９により加熱・加圧してはんだを溶融する。このとき、一方のランドに塗布されたはんだが他方のランドあるいはそのランド上のはんだに付着する（濡れる）と、はんだを介した接続が良好に行われることになる。
【００２２】
しかし、ランドに塗布されたはんだが、そのはんだ表面の酸化膜によって他方のランドあるいはそのランド上のはんだに付着し（濡れ）ない場合がある。この場合、はんだは、熱圧着ツール９による加圧により、上記の隙間に向けて流動する。そして、はんだは他方のランドあるいはそのランド上のはんだに対して濡れないので、その隙間においても分離した状態を維持する。従って、この隙間におけるはんだフィレットの形状から、はんだを介した接続が良好に行われたか否かを判別することができる。すなわち、隙間に形成されたはんだフィレットが分離することなく、上下のランド２ａ，４ａに溶着されていれば、良好に接続されていると判断でき、一方、はんだが他方のランドあるいはそのランド上のはんだと分離されていれば、接続不良と判断できる。
【００２３】
その後、はんだフィレットが形成された隙間は、絶縁樹脂等で封止する。これにより、両基板の電気的接続部の絶縁性を確保することができる。なお、特に電気的接続部の絶縁性を要しない場合（絶縁性が確保されたハウジング等に収納される場合等）には、この封止工程は省略しても良い。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
第２の実施の形態によるリジッドプリント配線基板３とフレキシブルプリント配線基板１の接続方法及び接続構造は、第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
第２の実施の形態における、フレキシブルプリント配線基板１の構造として、図３に示すように保護膜１０５を＠ＰＥＥＫではなくソルダーレジストによって形成したことが、第１の実施の形態におけるフレキシブルプリント配線基板１に対して異なる点である。
【００２５】
そして、第１の実施形態と同様に、ソルダーレジスト６の端面とＣｕパターン２の端面との間に間隙が形成され、さらに、フレキシブルプリント配線基板１のＣｕパターン２上に形成されたソルダーレジスト１０５の端面と、リジッドプリント配線基板３のＣｕパターン４の端面との間にも間隙が形成されるように、両基板１，３が位置合わせされ、熱圧着ツール９によって接続される。
【００２６】
これにより、余剰はんだの逃げスペースが、ソルダーレジスト６とＣｕパターン２との間の間隙と、ソルダーレジスト１０５の端面とＣｕパターン４の端面との間の間隙の２カ所になり、より確実に余剰はんだによる隣接する配線間の短絡を防止できる。
なお、ソルダーレジスト１０５は、例えば、変性エポキシ樹脂を主成分として、さらにフィラー、有機溶剤、硬化剤等を添加して構成されるものである。このソルダーレジスト１０５をフレキシブルプリント配線基板１上に設けた後に、加圧・加熱によりリジッドプリント配線基板３の絶縁基板材料であるガラスエポキシ樹脂と接着しようとしても、両者とも熱硬化性の性質を有しているので、その接合強度は十分なものではない。しかし、両基板１，３の接続部に過大な応力がかからない場合は、第２実施形態のように、フレキシブルプリント配線基板１のＣｕパターン２の保護膜としてソルダーレジスト１０５を使用することができる。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、リジッドプリント配線基板とフレキシブルプリント配線基板との電気的接続において、フレキシブルプリント配線基板の基板材料の熱可塑性特性を利用して、端子間のはんだによる接続と同時に基板同士の接着を同時に行うようにした。しかし、第１のプリント配線基板と第２のプリント配線基板との接続において、両方または、どちらか一方が熱可塑性樹脂を用いたフレキシブルプリント配線基板であれば良い。
【００２８】
また、リジッドプリント配線基板を用いる場合には、その絶縁基板として、樹脂基板以外にもセラミック基板やメタルベース基板を用いても良い。
また、フレキシブルプリント配線基板の絶縁樹脂材料としては、上述の＠ＰＥＥＫ以外にも、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）もしくはポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を単独で使用することも可能であり、さらにはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００２９】
また、導体パターンにおけるランドの形状は、角ランド、丸ランド、異形ランドのいずれでも良い。
また、熱圧着の際に、導体パターンの中央側部分に対応する基板の部位に大きな圧力を不要するためには、上記のように熱圧着ツールの端部をテーパー状とする以外に、段付き形状に形成したものであったり、凹部を形成したものであっても良い。
【００３０】
さらに、第２実施形態において、余剰はんだの逃げスペースを、ソルダーレジスト６とＣｕパターン２との間の間隙と、ソルダーレジスト１０５の端面とＣｕパターン４の端面との間の間隙の２カ所に設けたが、第１の実施形態においても同様に、２カ所の余剰はんだの逃げスペースを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様における接続構造を示す断面図である。
【図２】フレキシブルプリント配線基板の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施態様における接続構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１…フレキシブルプリント配線基板
２…Ｃｕパターン
３…リジッドプリント配線基板
４…Ｃｕパターン
５…保護膜
６…保護膜
７…はんだメッキ
９…熱圧着ツール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for connecting printed wiring boards.
[0002]
[Prior art]
When a flexible printed wiring board using a thermoplastic resin as an insulating board material is terminal-connected to the rigid printed wiring board, solder is used. That is, the conductor pattern lands formed on the connection surfaces of the two substrates are electrically connected via the solder, whereby the two substrates are electrically connected. In this soldering, it is necessary to apply the solder to at least one of both lands and then overlap the lands, and then heat and press with a thermocompression bonding tool to melt the solder.
[0003]
However, when connecting terminals using solder in this way, the molten thermoplastic resin covers the entire terminal land, and the escape space for excess solder that is not used for bonding is lost, resulting in a solder bridge between terminals. There is. That is, when pressure is applied so that the lands are overlapped and the two substrates are in close contact with each other, the wettability with respect to the insulating substrate material is very low, so that excess solder moves along the conductor pattern. However, if the end portion of the conductor pattern is sealed, there will be no escape space for excess solder and it will protrude onto the insulating substrate. When the protruding solder reaches an adjacent conductor pattern or comes into contact with the solder protruding from the conductor pattern, a solder bridge is formed and the conductor patterns are short-circuited.
[0004]
In addition, when sealing of the terminal portion is not necessary, if the entire terminal joint portion is covered with resin, it may be difficult to determine the appearance of occurrence of open (solder separation) after joining.
For this reason, various proposals have been made in order to solve these problems and improve connection reliability. However, further improvement is desired in response to the rapid demand for higher density and diversification of printed wiring boards.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems of suppressing the occurrence of bridging and facilitating the appearance inspection for the presence / absence of open after bonding, and provides an improved method for connecting a printed wiring board.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for connecting a printed wiring board according to claim 1 includes a step of forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a first printed wiring board using a thermoplastic resin as an insulating substrate material;
Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a second printed wiring board connected to the first printed wiring board;
Forming a protective film on a conductor pattern of the second printed wiring board in a region excluding a connection portion with the conductor pattern of the first printed wiring board;
Applying solder to at least one of the land of the conductor pattern of the first printed wiring board and the land of the conductor pattern of the second printed wiring board;
The conductor pattern land of the first printed wiring board and the conductor pattern land of the second printed wiring board are arranged so as to overlap each other, and at this time, the end face of the first printed wiring board and the protective film A predetermined gap is provided between the end face of
A step of exposing the conductor pattern of the second printed wiring board from the gap;
Heating the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic resin as the insulating substrate material and above the melting point of the solder; and The land of the first printed wiring board is formed by applying pressure with a pressure applying member in which the end portion on the end side of the printed wiring board is tapered, stepped, or formed with a recess . And electrically connecting the land of the second printed wiring board via solder,
Softening and deforming the thermoplastic resin as the insulating substrate material constituting the first printed wiring board and allowing the thermoplastic resin to enter between the connection terminals and closely contacting the connection surface of the second printed wiring board; Prepared,
The gap between the end face of the first printed wiring board and the end face of the protective film is applied by the pressure- applying member to the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board. It is used as a space for surplus solder to escape.
[0007]
According to the printed wiring board connection method of claim 1, there is a predetermined gap between the end face of the first printed wiring board and the end face of the protective film formed on the conductor pattern of the second printed wiring board. Provided. Therefore, when pressure is applied to the connection portion between the first printed wiring board and the second printed wiring board, even if the excess solder moves along the conductor pattern, this gap is a clearance space for the excess solder. Therefore, it is possible to effectively prevent a solder bridge or the like from occurring between adjacent conductor patterns.
[0008]
Furthermore, the connection method of the printed wiring board according to claim 2, the first printed wiring board using the thermoplastic resin as the insulating substrate material, forming a conductive pattern including a land as a plurality of connection terminals When,
Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a second printed wiring board connected to the first printed wiring board;
Applying solder to at least one of the land of the conductor pattern of the first printed wiring board and the land of the conductor pattern of the second printed wiring board;
Arranging the conductor pattern land of the first printed wiring board and the conductor pattern land of the second printed wiring board so as to overlap each other;
Heating the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic resin as the insulating substrate material and above the melting point of the solder; and The land of the first printed wiring board is formed by applying pressure with a pressure applying member in which the end portion on the end side of the printed wiring board is tapered, stepped, or formed with a recess . And the land of the second printed wiring board are electrically connected via solder, and the thermoplastic resin as the insulating substrate material constituting the first printed wiring board is softened and deformed, and the connection A step of intruding between the terminals and closely contacting the connection surface of the second printed wiring board,
During the pressure applying said pressure applying member is brought into contact with the first printed circuit board, the pressure applying member, the center side than the end of the conductor pattern formed on said first printed circuit board A large pressure is applied to a portion corresponding to the portion.
[0009]
According to the connection method of the printed wiring board according to claim 2, when the pressure applying member applies pressure to the first printed wiring board, it is more than the end portion of the conductor pattern formed on the first printed wiring board. A large pressure is applied to a portion corresponding to the central portion. Therefore, when the first printed wiring board and the second printed wiring board are connected, even if excess solder moves from the center side to the end of the conductor pattern, the portion corresponding to the end of the conductor pattern Then, since the pressure applied to the first printed wiring board is small, it is possible to reduce the amount of solder protruding from the conductor pattern onto the insulating board. Therefore, generation | occurrence | production of the solder bridge etc. between adjacent conductor patterns can be suppressed.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a connection structure between the first printed wiring board and the second printed wiring board in the first embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 1, a flexible printed wiring board 1 which is a first printed wiring board includes 65 to 35% by weight of polyetheretherketone (PEEK) resin and 35 to 65% of polyetherimide (PEI) resin as insulating substrate materials. A thermoplastic resin (@PEEK) containing% by weight is used. This thermoplastic resin is a resin that softens at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature. A Cu pattern 2 that is a conductor pattern is formed on the flexible printed wiring board 1, and a land 2 a as a connection terminal is formed at an end of the Cu pattern 2.
[0011]
FIG. 2 is a plan view of the flexible printed wiring board 1 as viewed from below in FIG. As shown in FIG. 2, the Cu pattern 2 has a plurality of wirings extending in parallel with the longitudinal direction of the flexible printed wiring board 1, and each end of the plurality of wirings functions as a land 2a. Except for the land 2a, the conductor pattern 2 is covered with a thermoplastic resin 5 as a protective film. This thermoplastic resin 5 is the same as the insulating substrate material of the flexible printed wiring board 1.
[0012]
On the other hand, the rigid printed wiring board 3 as the second printed wiring board uses a glass cloth base epoxy resin as an insulating substrate material. Also on the upper surface of the rigid printed wiring board 3, a plurality of Cu patterns 4 as conductor patterns are formed corresponding to the Cu pattern 2 of the flexible printed wiring board 1. The Cu pattern 4 has a pattern that terminates at a predetermined distance from the end of the substrate, and the end functions as a land 4a. Except for the land 4a, the conductor pattern 4 is covered with a solder resist 6 as a protective film.
[0013]
A solder plating 7 is applied to the land 2a, and a solder leveler 8 is formed on the land 4a. By connecting the land 2a and the land 4a via the solder plating 7 and the solder leveler 8, the Cu pattern 2 and the Cu pattern 4 are electrically connected. The solder (tin-lead eutectic solder: melting point 183 ° C.) may be formed on at least one of the land 2a and the land 4a.
[0014]
Next, a method of connecting the flexible printed wiring board 1 that is the first printed wiring board and the rigid printed wiring board 3 that is the second printed wiring board will be described.
First, the Cu pattern 4 is formed on the rigid printed wiring board 3. At this time, the Cu pattern 4 is not formed at the front end portion of the connection surface of the rigid printed wiring board 2, and the glass epoxy resin is exposed at the front end portion of the rigid printed wiring board 2. Thereafter, the solder resist 6 is formed except for the end of the rigid printed wiring board 2 where the Cu pattern 4 is not formed, the land 4a portion of the Cu pattern 4, and the land 4a, and the conductor pattern 4 is formed by the solder resist 6. Cover. Further, a solder leveler 8 is formed on the land 4 a portion of the conductor pattern 4.
[0015]
Then, the Cu pattern 2 is formed on the flexible printed wiring board 1 so as to correspond to the Cu pattern 4 on the rigid printed wiring board 3. Then, a protective film 5 made of @PEEK is formed except for the land 2a portion of the Cu pattern 2 and between the lands 2a. Thereafter, solder plating 7 is applied on the Cu pattern 2a.
In order to ensure wettability, at least one of the solder plating 7 and the solder leveler 8 is coated with a hydrocarbon compound such as flux or alkane. In particular, when a hydrocarbon compound such as alkane is applied, it is preferably applied not only to the solder plating 7 or the solder leveler 8 but also to the entire overlapping surface of both substrates. In this case, if the alkane is heated above the boiling point of the alkane while the alkane is interposed between the rigid printed wiring board 3 and the flexible printed wiring board 1, the alkane is the substrate material of the flexible printed wiring board 1. Get into the surface. As a result, a dispersion layer in which alkane is dispersed is formed on the surface of @PEEK. This dispersion layer has an elastic modulus lower than that inherent in @PEEK. That is, by forming the dispersion layer on the surface, the adhesion to the adherend layer (glass cloth base epoxy resin) is enhanced, and the adhesion of @PEEK can be improved.
[0016]
The flexible printed wiring board 1 formed in this way is aligned and overlapped with the rigid printed wiring board 3. At this time, both the boards 1 and 3 are aligned so that a predetermined gap is provided between the end face of the flexible printed wiring board 1 and the end face of the solder resist 6. As a result, a part of the Cu pattern 4 of the rigid printed wiring board 3 is exposed from the gap.
[0017]
Next, it heats, pressing the connection location which accumulated the rigid printed wiring board 3 and the flexible printed wiring board 1 with the thermocompression-bonding tool 9 as a pressure provision member. At this time, the glass transition temperature of @PEEK, which is the substrate material of the flexible printed wiring board 1 and the material of the protective film 5, is 150 ° C. to 230 ° C., and the thermocompression bonding tool 9 is connected to the melting temperature of the solder 7. The pressure is applied to the part while heating to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of @PEEK. For example, the heating temperature is 240 ° C. to 400 ° C., and heating and pressurization are continued for 5 seconds to 15 seconds. In this example, a pulse heat type thermocompression bonding tool 9 is used.
[0018]
Here, the thermocompression bonding tool 9 will be described.
As shown in FIG. 1, the thermocompression bonding tool 9 is formed such that the end portion on the front end side of the flexible printed wiring board 1 is tapered. As a result, when the thermocompression bonding tool 9 applies pressure to the flexible printed wiring board 1, a large pressure is applied to the substrate portion corresponding to the central side portion of the Cu pattern 2 formed on the flexible printed wiring board 1. Is granted. For this reason, even when the excess solder moves from the center side of the Cu pattern 2 toward the end when the flexible printed circuit board 1 and the rigid printed circuit board 3 are connected, the portion corresponding to the end of the Cu pattern 2 Then, since the pressure applied to the flexible printed wiring board 1 is small and the end of the board 1 is deformed in accordance with the shape of the thermocompression bonding tool 9, the amount of solder protruding from the Cu pattern 2 onto the board is reduced. Is possible. Therefore, generation | occurrence | production of the solder bridge etc. between adjacent conductor patterns can be suppressed.
[0019]
The insulating substrate and the protective film 5 of the flexible printed wiring board 1 are formed while the solder 7 and the solder leveler 8 are melted by the thermocompression bonding tool 9 and the lands 2a and 4a of the Cu patterns 2 and 4 are connected. @PEEK is softened and deformed and brought into close contact with the connection surface of the rigid wiring board 3.
In this example, since @PEEK is used as the protective film 5, the protective film 5 is firmly attached to the leading end portion of the rigid printed wiring board 3. Insulating properties can be ensured and the adhesive strength between the two substrates can be improved. That is, since the protective film 5 and the portion of the flexible printed wiring board 1 which is deformed and enters between the lands 4a are in close contact with the rigid printed wiring board 2, the bonding area of both the substrates is increased and the bonding strength is improved. It is.
[0020]
In the present embodiment, since both the boards 1 and 3 are aligned so that a predetermined gap is provided between the end face of the flexible printed wiring board 1 and the end face of the solder resist 6, the lands 2a and 4a are aligned. When the amount of the upper solder is excessive, this gap can be used as a space for the excess solder to escape. For this reason, it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of a solder bridge reliably combined with reducing the pressure given to the edge part of the flexible printed wiring board 1 by the thermocompression-bonding tool 9. FIG.
[0021]
Furthermore, from the appearance of the shape of the solder fillet formed in this gap by thermocompression bonding, it is possible to inspect whether or not both lands are connected via solder. The reason will be described below.
In order to electrically connect the substrates 1 and 3, solder is applied to one or both of the lands 2 a and 4 a, and then the lands 2 a and 4 a are stacked and heated and pressed by the thermocompression bonding tool 9. Melt the solder. At this time, if the solder applied to one land adheres (wet) to the other land or the solder on the land, the connection through the solder is performed well.
[0022]
However, the solder applied to the land may not adhere (wet) to the other land or the solder on the land due to the oxide film on the solder surface. In this case, the solder flows toward the gap by pressurization by the thermocompression bonding tool 9. Since the solder does not get wet with respect to the other land or the solder on the land, the separated state is maintained even in the gap. Therefore, it can be determined from the shape of the solder fillet in this gap whether or not the connection via the solder has been successfully performed. That is, if the solder fillets formed in the gap are welded to the upper and lower lands 2a and 4a without being separated, it can be determined that the solder is connected well, while the solder is on the other land or on the land. If it is separated from the solder, it can be determined that the connection is poor.
[0023]
Thereafter, the gap in which the solder fillet is formed is sealed with an insulating resin or the like. Thereby, the insulation of the electrical connection part of both board | substrates is securable. Note that this sealing step may be omitted particularly when the insulating property of the electrical connection portion is not required (such as when it is housed in a housing or the like in which insulation is ensured).
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
Since the connection method and connection structure between the rigid printed wiring board 3 and the flexible printed wiring board 1 according to the second embodiment are often the same as those according to the first embodiment, a detailed description of the common parts will be given below. Omitted and focused on the differences.
As the structure of the flexible printed wiring board 1 in the second embodiment, as shown in FIG. 3, the protective film 105 is formed by a solder resist instead of @PEEK. The flexible printed wiring board in the first embodiment 1 is different.
[0025]
As in the first embodiment, a gap is formed between the end face of the solder resist 6 and the end face of the Cu pattern 2, and the solder resist 105 formed on the Cu pattern 2 of the flexible printed wiring board 1. The substrates 1 and 3 are aligned and connected by a thermocompression bonding tool 9 so that a gap is also formed between the end surface of the substrate and the end surface of the Cu pattern 4 of the rigid printed wiring board 3.
[0026]
As a result, the surplus solder escape space becomes two places: the gap between the solder resist 6 and the Cu pattern 2 and the gap between the end face of the solder resist 105 and the end face of the Cu pattern 4. A short circuit between adjacent wirings due to solder can be prevented.
Note that the solder resist 105 is constituted by, for example, a modified epoxy resin as a main component and further adding a filler, an organic solvent, a curing agent, and the like. After the solder resist 105 is provided on the flexible printed circuit board 1, both of them have thermosetting properties even if they are bonded to the glass epoxy resin that is an insulating substrate material of the rigid printed circuit board 3 by pressing and heating. Therefore, the bonding strength is not sufficient. However, when an excessive stress is not applied to the connecting portions of the substrates 1 and 3, the solder resist 105 can be used as a protective film for the Cu pattern 2 of the flexible printed wiring board 1 as in the second embodiment.
[0027]
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, It can implement in various changes.
For example, in the above-described embodiment, in the electrical connection between the rigid printed wiring board and the flexible printed wiring board, using the thermoplastic characteristics of the substrate material of the flexible printed wiring board, the boards are simultaneously connected with each other by soldering. Were adhered at the same time. However, in the connection between the first printed wiring board and the second printed wiring board, both or one of them may be a flexible printed wiring board using a thermoplastic resin.
[0028]
When using a rigid printed circuit board, a ceramic substrate or a metal base substrate may be used as the insulating substrate in addition to the resin substrate.
In addition to the above-mentioned @PEEK, it is also possible to use polyetherimide (PEI) or polyetherketone (PEEK) alone as the insulating resin material for the flexible printed wiring board. Furthermore, polyethylene naphthalate Thermoplastic resins such as (PEN) and polyethylene terephthalate (PET) can also be used.
[0029]
The land shape of the conductor pattern may be any of a square land, a round land, and a deformed land.
In addition, in order to eliminate the need for large pressure on the portion of the substrate corresponding to the central portion of the conductor pattern during thermocompression bonding, a step is provided in addition to tapering the end of the thermocompression bonding tool as described above. It may be formed in a shape or formed with a recess.
[0030]
Further, in the second embodiment, surplus solder escape spaces are provided in two places, a gap between the solder resist 6 and the Cu pattern 2 and a gap between the end face of the solder resist 105 and the end face of the Cu pattern 4. However, similarly in the first embodiment, two surplus solder relief spaces may be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a connection structure according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a flexible printed wiring board.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection structure according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flexible printed wiring board 2 ... Cu pattern 3 ... Rigid printed wiring board 4 ... Cu pattern 5 ... Protective film 6 ... Protective film 7 ... Solder plating 9 ... Thermocompression-bonding tool

Claims

Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a first printed wiring board using a thermoplastic resin as an insulating substrate material;
Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a second printed wiring board connected to the first printed wiring board;
Forming a protective film on a conductor pattern of the second printed wiring board in a region excluding a connection portion with the conductor pattern of the first printed wiring board;
Applying solder to at least one of the land of the conductor pattern of the first printed wiring board and the land of the conductor pattern of the second printed wiring board;
The conductor pattern land of the first printed wiring board and the conductor pattern land of the second printed wiring board are arranged so as to overlap each other, and at this time, the end face of the first printed wiring board and the protective film A predetermined gap is provided between the end face of
A step of exposing the conductor pattern of the second printed wiring board from the gap;
Heating the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic resin as the insulating substrate material and above the melting point of the solder; and The land of the first printed wiring board is formed by applying pressure with a pressure applying member in which the end portion on the end side of the printed wiring board is tapered, stepped, or formed with a recess . And electrically connecting the land of the second printed wiring board via solder,
Softening and deforming the thermoplastic resin as the insulating substrate material constituting the first printed wiring board and allowing the thermoplastic resin to enter between the connection terminals and closely contacting the connection surface of the second printed wiring board; Prepared,
The gap between the end face of the first printed wiring board and the end face of the protective film is applied by the pressure- applying member to the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board. A method for connecting a printed wiring board, wherein the printed wiring board is used as a space for surplus solder to escape.

Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a first printed wiring board using a thermoplastic resin as an insulating substrate material;
Forming a conductor pattern including lands as a plurality of connection terminals on a second printed wiring board connected to the first printed wiring board;
Applying solder to at least one of the land of the conductor pattern of the first printed wiring board and the land of the conductor pattern of the second printed wiring board;
Arranging the conductor pattern land of the first printed wiring board and the conductor pattern land of the second printed wiring board so as to overlap each other;
Heating the connection location between the first printed wiring board and the second printed wiring board to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic resin as the insulating substrate material and above the melting point of the solder; and The land of the first printed wiring board is formed by applying pressure with a pressure applying member in which the end portion on the end side of the printed wiring board is tapered, stepped, or formed with a recess . And the land of the second printed wiring board are electrically connected via solder, and the thermoplastic resin as the insulating substrate material constituting the first printed wiring board is softened and deformed, and the connection A step of intruding between the terminals and closely contacting the connection surface of the second printed wiring board,
During the pressure applying said pressure applying member is brought into contact with the first printed circuit board, the pressure applying member, the center side than the end of the conductor pattern formed on said first printed circuit board A printed wiring board connecting method, wherein a large pressure is applied to a portion corresponding to a portion.

The end portion of the conductor pattern is formed at an end portion of the first printed wiring board, and the pressure applying member applies a larger pressure to a central side portion than the end portion of the first printed wiring board. The printed wiring board connection method described.

A protective film made of a thermoplastic resin is formed so as to cover the conductor pattern of the first printed wiring board, and a part of the protective film is in close contact with the connection surface of the second printed wiring board. The printed wiring board connection method described.

The method for connecting printed wiring boards according to claim 1, further comprising a step of sealing a gap between an end face of the first printed wiring board and an end face of the protective film.

3. The electrical connection between the lands of the first and second printed wiring boards and the close contact of the first printed wiring board to the second substrate are simultaneously performed by the contacting step. How to connect printed wiring boards.