JP3849415B2

JP3849415B2 - 導電部材及びこれと基板の接続構造

Info

Publication number: JP3849415B2
Application number: JP2000245247A
Authority: JP
Inventors: 修一田中; 浩司白井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002057428A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板間の接続を行うＦＰＣ等の可撓性を有した導電部材に関し、より詳しくは効率的な半田付けが可能であり、さらに半田の接合状態を目視により迅速に確認できる構成の導電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
導体部を埋設し、可撓性を有するＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の導電部材（以下、単にＦＰＣと称す）は、スペースの狭い場所での基板間の接続や固定側の基板と可動体側の基板との接続等に便利であるので従来から広く利用されている。
【０００３】
図４は、従来の一般的な基板とＦＰＣの接続について説明する図である。基板１００側には接続端子１０２が複数（図４の場合４つ）設けられている。一方、ＦＰＣ１５０は樹脂性のフィルム部１５２内にリード部１５４が複数（ここでは接続端子１０２の数に応じて４本）埋設されている。
【０００４】
上記ＦＰＣ１５０は所定位置に基板１００の接続端子１０２と接合される接合領域ＣＯＮが定められている。この接合領域ＣＯＮでは、リード部１５４が下側に露出するようにフィルム部１５２が除かれている。即ち、接合領域ＣＯＮでは、その上面はフィルム部１５２が形成されているが、下面側は基板１００の接続端子１０２と接合が可能なようにリード部１５４が露出した状態となっている。接続端子１０２及び露出したリード部１５４には半田メッキ等が予め施されている。
【０００５】
そして、図４下段に示すように、接続端子１０２とＦＰＣ１５０の接合領域ＣＯＮが対応するように位置決めされ、この接合領域ＣＯＮに熱圧着ツールを当接することで半田を溶融し、基板１００にＦＰＣ１５０のリード部１５４を接合させる。
【０００６】
ところが前述のように接合を行った半田接合部は、フィルム部１５２の下側に形成されている。製品の信頼性確保のためには半田付け性の確認が必要であるが、このように半田接合部の上がフィルム部１５２による被覆状態にあると外側から半田の接合状態を判別することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、例えば特開平７−２１１３６８号公報に記載されるような提案がなされていた。この特開平７−２１１３６８号に示す技術では、半田接合部の状態が容易に確認できるように、接合領域ＣＯＮに相当する部分のフィルム部を除いたスルーホールにリード部を露出させている。そして、基板側の端子幅を広く形成し、ここに上記スルーホールを重ねリード部と基板側の端子とを半田接合し、その接合状態を観察できるようにしている。
【０００８】
しかしながら、前述した技術を採用するとスルーホール内のリード部上面に直接、熱圧着ツールを当接して半田の溶融を行うことになる。そのため、熱圧着ツールのヒータチップに半田やフラックス等の異物が付着し、この異物を定期的に除去するメンテナンス作業が必要となる。このような異物除去作業はヒータチップを磨耗させ、寿命を低下させる。さらに、熱圧着ツールの当接によりリード部に損傷が発生する場合もある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、効率的に半田付け工程を実施でき、さらに半田の接合状態を目視により迅速に確認できる構成の導電部材を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載される如く、可撓性フィルムに導体部が埋設されている導電部材であって、被接合部材が前記導体部と半田により接合される接合領域内に、前記可撓性フィルムが除去され、前記半田の接合状態が目視可能なフィルム除去部と、該フィルム除去部の近傍に前記導体部を加熱する加熱ツールを当接するツール当接部とを設けた、構成により達成される。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、可撓性フィルムを残してあるツール当接部に加熱ツールを当接することにより半田を溶融する熱が供給される。よって、加熱ツールに半田やフラックス等の異物が付着する等の不都合を生じず、導体部を損傷することもない。そして、前記接合領域内で、被接合部材と導電部材とが半田により接合される際は、ツール当接部がフィルム除去部の近傍に形成されているので、加熱ツールにより溶融された半田はフィルム除去部側にはみ出し、少し盛上ったような状態を呈して被接合部に導体部を接合する。よって、接合状態の目視による確認も容易となる。
【００１２】
なお、可撓性フィルムに埋設された導体部は、導体部が完全に被覆されている場合の他、その片側が露出している態様でもよい。
【００１３】
また、請求項２に記載される如く、請求項１記載の導電部材において、前記フィルム除去部は、前記導体部が延びる方向と交叉する方向に設けられている、構成とすることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、前記フィルム除去部は、所定幅をもって前記導体部が延びる方向と交叉する方向に形成されて前記導電部材を露出させる。ここでの導体部は被接合部材と接する側が少なくとも露出状態となっていればよい。また、このフィルム除去部は両側部に可撓性フィルムを残す状態に形成することが接合領域の強度維持の点から好ましい。
【００１５】
なお、ここで言う交叉する方向は、一般には導体部が延びる方向と略直交する方向であるが、これに限らず加工効率等から斜めに交叉する状態に形成してもよい。
【００１６】
また、請求項３に記載の如く、請求項２記載の導電部材において、前記フィルム除去部が複数形成され、前記ツール当接部は該フィルム除去部の間に位置する、構成とすることが好ましい。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、ツール当接部がフィルム除去部の間で、しかもフィルム除去部の近傍に形成されるので、加熱ツールにより溶融された半田は両側のフィルム除去部側にはみ出し、少し盛上ったような状態を呈して被接合部材側に導体部を接合する。この場合、接合領域内にある導電部材と被接合部材との接合状態を少なくとも２箇所で確認できるようになる。
【００１８】
なお、前記フィルム除去部は少なくとも１箇所形成されていればよいが２箇所として、半田が両側にはみ出す構成とすることが好ましい。フィルム除去部を増やし３箇所以上としてもよい。
【００１９】
また、請求項４に記載の如く、請求項１から３のいずれかに記載された導電部材において、前記ツール当接部にある前記導体部は幅広に設定されている、構成とすることが好ましい。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、ツール当接部の導体部が広く設定されているので加熱ツールにより供給される熱伝導効率を向上させて半田接合を実行できる。よって、従来と比較して加熱ツールの温度を低く抑え、短時間で接合作業を行うことができるので作業効率を向上させ、消費電力の低減を図ることができる。さらに、過熱により発生するフィルム側の焦げ等を抑制すると共に、実装済部品への熱的ダメージを抑制することもできる。
【００２１】
また、本発明の範疇には請求項５に記載の如く、請求項１から４のいずれかに記載された導電部材と、前記被接合部材としての基板とを半田を用いて前記接合領域で接合し、前記フィルム除去部から前記半田の接合状態を目視可能とした、導電部材と基板との接続構造も含まれる。
【００２２】
請求項５記載の発明によれば、フィルム除去部から目視により半田の接合状態を短時間で確認できる。このような接続構造であれば不良品の流出を防止でき、製品の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下には本発明実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の第１実施例について示す図である。なお、図１で基板１００とこれに形成された被接合部材としての接続端子１０２は、図４により示した従来のものと同様である。
【００２４】
図１において、導電部材としてのＦＰＣ１０は樹脂性のフィルム部１２内にリード部１４が接続端子１０２の数に応じて、本例では４本埋設されている。フィルム部１２は例えばポリイミド等の透明性と可撓性を備えた素材を用いて形成されている。フィルム部１２に埋設されるリード部１４は片面を露出させた状態とされていてもよいが、リード部１４の保護、短絡防止等の観点から後述する接合領域を除いて被覆状態であることが好ましい。
【００２５】
ＦＰＣ１０は所定位置に基板１００の接続端子１０２と接合される接合領域ＣＯＮが定められている。この接合領域ＣＯＮは厳密に定められるものではなく、リード部１４が基板１００の電極端子１０２に接合される領域を少なくとも含む広い概念である。本実施例のＦＰＣ１０は、この接合領域ＣＯＮでフィルム部１２が２箇所で打抜かれたように除去された打抜き部１６−１と１６−２が形成されている。この打抜き部１６−１、１６−２は、所定間隔をもってリード部１４が延びる方向と略直角に形成されている。このようなＦＰＣ１０はフィルム部１２に予め打抜き部１６−１と１６−２を形成し、銅箔等を接着剤で張り合わせエッチング処理等によりリード部１４を形成させることにより作製できる。
【００２６】
上記リード部１４は、接合領域ＣＯＮにおいては、その下側が露出するようにフィルム部１２が除かれている。即ち、接合領域ＣＯＮでは、その上面側にはフィルム部１２が形成されているが、下面側は基板１００の接続端子１０２と接合が可能なようにリード部１４が露出した状態となっている。さらに、上記打抜き部１６−１、１６−２では、フィルム部１２が除かれているので、リード部１４のみが切欠き空間（打抜き部１６−１、１６−２）に掛け渡された状態となっている。
【００２７】
上記打抜き部１６−１と打抜き部１６−２との間でフィルム部１２が残された部分は加熱ツールが当接されるツール当接部１８となる。この部分に熱圧着ツールが押し当てられる。前述したように、このツール当接部１８におけるリード部１４は、その上面はフィルム部１２で被覆されているが、電極端子１０２と接触する下面は露出した状態である。なお、接続端子１０２及びこれと接するリード部１４には半田メッキ等が予め施されている。
【００２８】
そして、図１下段に示すように、接続端子１０２とＦＰＣ１０の接合領域ＣＯＮが対応するように位置決めして、図示せぬ熱圧着ツールをツール当接部１８に当接すると半田が溶融する。ツール当接部１８から供給される熱は接合領域全体に伝達されて半田が融解するので、接続端子１０２とこれに接するリード部１４とを半田接合することができる。
【００２９】
この半田接合の際、ツール当接部１８の下にあった半田は押圧力を受けるので両側の打抜き部１６−１と打抜き部１６−２側にはみ出す傾向を示す。両側に、はみ出した半田は拘束の無い打抜き部１６−１と打抜き部１６−２側に出ると、幾分盛上った状態となって接続端子１０２とこれに接するリード部１４との接合に寄与することになる。
【００３０】
このように形成される基板１００とＦＰＣ１０との接続構造は、打抜き部１６−１と打抜き部１６−２内に形成される半田の盛り上がり状態（三次元状態）は、その接合状態を確認する作業を容易化する。そして、本実施例の場合には、打抜き部が２つ形成され、１つの電極端子１０２に対して２つの半田の盛り上がり状態が形成されるので、２つ共に適正な盛り上がり状態が形成されていた場合には確実に適性品であるとの判断を迅速に行うことができる。
【００３１】
さらに、熱圧着ツールは半田と直接に接することがないので、従来のように定期的なメンテナンスの必要や、リード部１４を損傷させる虞もなくなるので、作業性の向上及び製造コストの低減が図られることになる。
【００３２】
さらに、図２及び図３に基づき本発明の第２実施例を説明する。本第２実施例は前記リード部１４の幅を前記ツール当接部１８の下にある部分で幅広に拡大させた例について示している。前述した第１実施例と同一の部位については、同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３３】
図２は、前記図１と同様に表した本発明の第２実施例について示す図である。図３は熱圧着ツール２０をツール当接部１８に当接した状態で示す図２のＡ−Ａ矢視図である。
【００３４】
本実施例では、ツール当接部１８の下に形成されるリード部１４は、他の部分よりも幅広に設定されたリード拡大部１４ＢＲとなっている。よって、図３に示すように熱圧着ツール２０により、ツール当接部１８を加熱するとこの部分でのリード部１４側の熱伝導率が増し、熱圧着ツール２０から供給される熱がより効率的に半田の溶融に供される。よって、従来と比較して熱圧着ツール２０の温度を低く抑え、より短時間で半田による接合を実行することが可能となる。
【００３５】
本実施例では、ツール当接部１８下のリード部１４ＢＲのみを幅広に設定するので半田の溶融に必要な接合領域内で熱を効率的に用い、接合領域外へ逃げる熱を抑制できる構成となっている。
【００３６】
フィルム部１２は樹脂製であるので一般に熱伝導性が極めて低く、熱圧着ツール２０から供給される熱は主に熱伝導率の高いリード部１４を介して半田側に伝達される。その一方で、リード部１４は本来的には電気的接続のために配設されるものであるから０．３ｍｍ程度の細い配線である。このようにリード部１４の幅が狭い状態であると熱の伝達が劣るので半田全体的が溶融するまでに時間を要し、熱圧着ツール２０下では過熱状態となる場合がある。しかし、本実施ではツール当接部１８下は幅広のリード部１４ＢＲとしているので、係る事態を抑制でき、電力を効率的に利用して半田接合の工程を実行できる。さらに、ツール当接部１８周辺が過度に高温となることも予防されるので基板１００上に既に実装される部品がある場合には、熱的なダメージを受けることことを防止でき、またツール当接部１８でフィルム部１２とリード拡大部１４ＢＲの接触面積が増加するのでＦＰＣ１０としての耐剥がれ強度を向上させる点からも好ましい構成となる。
【００３７】
上記第１及び第２実施例では、打抜き部を１６−１及び１６−２として、２つ形成する例を示したが１つとしてもよいし、その逆に３つ以上形成してもよい。打抜き部を３つ以上形成したときにはそれらの間がツール当接部となる。
【００３８】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３９】
なお、特許請求範囲の可撓性フィルムはフィルム部１２に、導体部はリード部１４に、導電部材はＦＰＣ１０に、フィルム除去部は打抜き部１６−１、１６−２に、加熱ツールは加熱圧着ツール２０に、被接合部材は電極端子１０２に、それぞれ対応している。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１及び２記載の発明によれば、フィルム部があるツール当接部に加熱ツールを当接することにより半田を溶融する熱が供給される。よって、加熱ツールに半田やフラックス等の異物が付着する等の不都合を生じず、導体部を損傷することもない。加熱ツールにより溶融された半田はフィルム除去部側にはみ出し、少し盛上ったような状態を呈して被接合部に導体部を接合する。よって、接合状態の目視による確認が容易となる。
【００４１】
また、請求項３記載の発明によれば、ツール当接部がフィルム除去部の間で、しかもフィルム除去部の近傍に形成されるので、加熱ツールにより溶融された半田は両側のフィルム除去部側にはみ出し、少し盛上ったような状態を呈して被接合部材側に導体部を接合する。この場合、接合領域内で導電部材と被接合部材との接合状態を少なくとも２箇所で確認できるようになるので、適正品の判断を短時間で容易に行える。
【００４２】
また、請求項４記載の発明によれば、ツール当接部の導体部が広く形成されているので加熱ツールにより供給される熱伝導効率を向上させて半田による接合を実行できる。よって、従来と比較して加熱ツールの温度を低く抑え、短時間で接合作業を行うことができるので作業効率を向上さ、消費電力の低減を図ることができる。さらに、フィルム側の焦げ等を抑制すると共に実装部品への熱的ダメージを抑制することもできる。
【００４３】
また、請求項５記載の発明によれば、フィルム除去部から目視により半田の接合状態を短時間で確認できる。このような接続構造であれば不良品の流出を防止でき、製品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例について示す図である。
【図２】本発明の第２実施例について示す図である。
【図３】熱圧着ツールをツール当接部に当接した状態で示す図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】従来の一般的な基板とＦＰＣの接続について説明する図である。
【符号の説明】
１０ＦＰＣ（導電部材）
１２フィルム部（可撓性フィルム）
１４リード部（導体部）
１６−１打抜き部（フィルム除去部）
１６−２打抜き部（フィルム除去部）
１８ツール当接部
１００基板
１０２電極端子（被接合部材）

Claims

可撓性フィルムに導体部が埋設されている導電部材であって、被接合部材が前記導体部と半田により接合される接合領域内に、前記可撓性フィルムが除去され、前記半田の接合状態が目視可能なフィルム除去部と、該フィルム除去部の近傍に前記導体部を加熱する加熱ツールを当接するツール当接部とを設けた、ことを特徴とする導電部材。
請求項１記載の導電部材において、前記フィルム除去部は、前記導体部が延びる方向と交叉する方向に設けられている、ことを特徴とする導電部材。
請求項２記載の導電部材において、前記フィルム除去部が複数形成され、前記ツール当接部は該フィルム除去部の間に位置する、ことを特徴とする導電部材。
請求項１から３のいずれかに記載された導電部材において、前記ツール当接部にある前記導体部は幅広に設定されている、ことを特徴とする導電部材。
請求項１から４のいずれかに記載された導電部材と、前記被接合部材としての基板とを半田を用いて前記接合領域で接合し、前記フィルム除去部から前記半田の接合状態を目視可能とした、導電部材と基板との接続構造。