JP4979598B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタと接続するための嵌合部を備えた配線基板に関する。

従来、配線基板を他の装置のコネクタと接続するための嵌合部は、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、基板の一面に形成した導電回路の一部を露呈させ、コネクタ側の接点をこの導電回路の露呈部と接触させ、電気的に接続する構造を構成する。こうした配線基板の嵌合部では、装置の小型化、薄型化によるコネクタの小径化に伴い、ますます導電回路のファインピッチ化（ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈｉｎｇ）が進む傾向にある。

しかし、導電回路の配線間隔を狭め、導電回路のファインピッチ化を行っても、隣接する導電回路どうしの間で電気的な不具合を生じやすくなる虞がある。

また、仮にコネクタの接点と接触する部分の導電回路の大きさを小さくし、導電回路のファインピッチ化を行うと、図９に示すように、コネクタ８６が僅かに配線幅方向Ｗに動くズレが生じただけでも、コネクタ８６が導電回路８３の露呈面８３ａから外れてしまい、コネクタ８６と導電回路８３との電気的な接続が出来なくなってしまうという不具合が起こり易くなる。
また、図８Ａの構成の場合には、耐マイグレーションを抑制するため、図１０に示すように、配線基板１０１の上面に形成された印刷回路部１０２の外周域に耐マイグレーション性樹脂（ペースト材）を塗布して成る被覆層１０５を備えたものが知られている。この基板構造の場合、ファインピッチ化すると印刷の精度などにより、十分な被覆層が形成できず、印刷回路の側面部が露呈する虞がある。印刷回路が露呈するとマイグレーションが発生し易くなり、ファインピッチ化の阻害要因ともなる。
特開平６−１３２０５７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コネクタとの嵌合性を損なうことなく、導電回路どうしの電気的な不具合を防止できる、ファインピッチ化構造に対応した嵌合部を備える配線基板を提供することを目的とする。

本発明の一の態様（ａｓｐｅｃｔ）に係る配線基板は、コネクタと接続するための嵌合部を備えた配線基板であって、基板と、基板の一方面に並列配置された複数の導電回路と、導電回路を覆う絶縁層と、嵌合部における絶縁層に設けられ、導電回路の少なくとも一部を露呈させる開口部と、開口部を通して露呈される導電回路上に配置され、導電性の部材から構成される複数の電極と、を含み、電極のうちの少なくとも１つは、導電回路の配線幅方向において、導電回路の露呈部および絶縁層の一部も覆うように配置され、該絶縁層部分の表面がテーパー形状を有し、該電極の前記コネクタと接するための上面が窪みを有することを特徴とする。
好ましくは、電極は、耐マイグレーション性を有する部材を含むことを特徴とする。
また、好ましくは、各電極は、対応する開口部の全体を覆うことを特徴とする。
他に、好ましくは、電極の上面の前記窪みは、絶縁層の上面と同じか又は其れよりも高いことを特徴とする。
更に他に、電極は、基板平面視で、略一列に配置されることを特徴とする。
別に、好ましくは、電極は、基板平面視で、千鳥状に配置されることを特徴とする。

本発明の配線基板によれば、コネクタとの嵌合を十分維持することが可能になる。また、導電回路間には絶縁層が設けられているので、隣接する導電回路どうしの電気的な不具合を抑制することができ、ファインピッチ化構造の嵌合部を形成することができる。

本発明の一実施形態の配線基板を示す斜視図である。 図１に示す配線基板の２Ａ−２Ａ線における断面図である。 配線基板の横断面図である。 本発明の一実施形態の配線基板の平面図である。 図３Ａに示す配線基板の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。 本発明に係る配線基板の他の例を示す断面図である。 本発明に係る配線基板の別の例を示す断面図である。 本発明に係る配線基板の更に別の例を示す断面図である。 本発明に係る配線基板の更に他の例を示す断面図である。 比較例の配線基板を示す平面図である。 本発明の実施例の配線基板を示す平面図である。 本発明の実施例の配線基板を示す平面図である。 従来の配線基板の一例を示す要部平面図である。 従来の配線基板の他の例を示す要部平面図である。 従来の配線基板の別の例を示す断面図である。 従来の配線基板の更に別の例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 配線基板
１１ 基板
１２ 導電回路
１３ 絶縁層
１４ 嵌合部
１５ 電極層
１８ 開口部

以下、本発明に係る配線基板の複数の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の一実施形態の配線基板における嵌合部付近の斜視図である。また、図２Ａは、図１のＡ−Ａ線における断面図である。本実施形態の配線基板１０は、基板１１と、この基板１１の一面１１ａに形成された導電回路１２と、この導電回路１２を覆う絶縁層１３を備えている。こうした配線基板１０には、例えば、他の装置などのコネクタ２１と嵌合する嵌合部１４が形成されている。

こうした配線基板１０の嵌合部１４では、絶縁層１３に個別の導電回路１２を区画するように導電回路１２の一部を露呈させる開口部１８が形成されている。この開口部１８で導電回路１２の一部が露呈面１２ａとして絶縁層１３から露呈される。

さらに、この導電回路１２の露呈面１２ａの上には、導電性の部材からなる電極層１５が形成されている。この電極層１５は、下面で導電回路１２と接し、上面では導電回路１２の配線幅方向Ｗにおいて、絶縁層１３の一部も覆うように広げられている。これにより、電極層１５の上面の配線幅方向Ｗにおける電極幅Ｌ２は、導電回路１２の配線幅Ｌ１よりも大きくなる。

導電回路の配線幅（コネクタと接触する部分の大きさ）を極めて狭めてファインピッチ化を行うと、コネクタとの嵌合位置が僅かにズレただけで、コネクタが絶縁層に乗り上げてしまい、導電回路との電気的接触ができずに導通不良となってしまう。ファインピッチ化によって嵌合部でのコネクタに対する嵌合精度を高める必要が生じ、製造コストが増加する虞もある。

しかしながら、上述したような本発明の構成をとることによって、導電回路１２の配線幅Ｌ１が狭くなっても、導電回路１２の上に導電性の部材からなる電極層１５が絶縁層１３の一部も覆うように広がることにより、コネクタとの接点を十分に確保できるので、コネクタ２１との嵌合が配線幅Ｗの方向に多少ズレても、この電極層１５を介してコネクタ２１と導電回路１２との導通を十分に保つことができる。よって、隣接する導電回路１２どうしの絶縁性を十分に確保しつつ、コネクタ２１と導電回路１２との嵌合位置のズレによる導通不良を確実に防止できるため、配線基板１０の嵌合部１４の導電回路１２をファインピッチ化することが可能になる。また、図２Ｂに示すように、基板２４に複数の導電回路２３が個別に露呈するように開口され、絶縁層２２が互いに隣接する導電回路２３，２３の開口部の間の絶縁壁をなすことによって、ファインピッチ化によって導電回路２３の形成間隔が小さくなっても、導電回路２３，２３の間における電気的な不具合をなくすことができる。

なお、電極層１５は、開口部１８の全体を覆っていても、一部だけを覆う構造であっても良い。また、電極層１５に一部が覆われている部分の絶縁層１３の表面１３ａは、テーパー形状を成していることが好ましい。絶縁層１３の表面１３ａをテーパー形状にすれば、電極層１５として導電ペーストを用いて塗布した際に、導電ペーストが隣接する絶縁層１３どうしの間に流れ込んで電極層１５上面の平坦化を図ることができ、コネクタとの接合性を高められる。

また、前記電極層１５の上面は、前記絶縁層１３の上面と同じ高さか、それよりも高くなるように形成されることが好ましい。これにより、コネクタの嵌合部への着脱の際に、コネクタが絶縁層１３の表面に当たって、樹脂などの柔軟な材料で形成された絶縁層１３が削られるなどして絶縁層１３が損傷し、絶縁性が低下することを防止できる。また、電極層１５の上面の高さを絶縁層１３の上面と同じ高さにすれば、コネクタとの嵌合性を高め、より確実にコネクタとの導通を図ることができる。また、電極層１５の上面の高さを絶縁層１３の上面の高さよりも高くすれば、嵌合部１４へのコネクタ２１の挿脱の際に、柔らかい絶縁層１３にコネクタが当たることがなくなり、絶縁層１３を保護して絶縁性を維持するのに役立つ。

基板１０は、例えば、樹脂からなる絶縁性の基板であることが好ましい。こうした基板１０は、例えば、フレキシブル基板に接続されたコネクタとの接続配線基板を構成する。
導電回路１２は、材料の低コスト化と低抵抗化の点で、ＡｇやＣｕを含む導電体であることが好ましい。こうした導電回路１２は、例えばＡｇやＣｕを含む導電ペーストを基板１０に所定のパターンで塗布して形成することが好ましい。こうした導電ペーストの塗布にあたっては、低コスト化の観点から、例えば、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの手法を用いればよい。絶縁層１３は、絶縁性の樹脂、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などから形成されることが好ましい。
こうした絶縁性の樹脂は、溶剤を含む絶縁ペーストとして、スクリーン印刷法などの手法で印刷されるのが好ましいが、これに限定されるものではない。

電極層１５は、極力導電率の低い材料を用いるのが好ましい。このような部材のものから構成すれば、コネクタ２１のズレによって、導電回路１２とコネクタ２１との距離が離れてしまっても、電極層１５を介した電気抵抗を低く抑えることができる。
電極層１５の形成方法としては、スパッタ法や蒸着法などの真空プロセスや、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの湿式プロセスの両者が可能である。
電極層１５に用いることが出来る材料に関しては、真空プロセスにおける形成に関しては、金属材料全般を用いることが可能である。しかし、印刷法などの手法で塗布する場合においては、低抵抗な材料に限られ、例えば、銅ペーストや銀ペーストなどが挙げられる。低コスト大面積化に関しては、後者の印刷法の方が有利である。

また、電極層１５の構成部材として、マイグレーションを抑制する効果のある耐マイグレーション材料を利用することも好ましい。耐マイグレーション性の材料としては、銅や銀成分が少ない、もしくは含まない材料を用いることが望ましい。さらには、低コスト化のためには印刷可能な材料が望ましく、例えば、Ｎｉ微粒子と樹脂成分からなる導電ペーストや、金メッキされた微粒子と樹脂成分を含む導電ペースト、およびカーボンペーストやはんだペーストなどが挙げられる。このような耐マイグレーション性の材料で電極層１５を構成することによって、導電回路１２としてＡｇやＣｕなどの導電性に優れつつもマイグレーションが発生しやすい材料を用いても、マイグレーションの発生を抑制することができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の配線基板の第１の実施形態を示す図である。この実施形態では、互いに隣接する導電回路どうしの開口部をずらして、千鳥配列にすることで、嵌合部における導電回路のファインピッチ化を図ったものである。配線基板３０を構成する基板３１の一面３１ａに複数並列して形成された導電回路３２は、絶縁層３３に覆われる。そして、絶縁層３３には、それぞれの導電回路３２を露呈させる開口部３４が千鳥配列になるように形成されている。この開口部３４から露呈される導電回路３２の上には、導電性の部材からなる電極層３５が形成されている。こうした電極層３５は、絶縁層３３の一部も覆うように広がっている。

このような構成によれば、隣接する電極層３５どうしが千鳥配列になり、互いにずらして形成されるので、導電回路３２の配線間隔を一層狭めて配列しても、互いに隣接する電極層３５どうしが干渉しあうことがなくなるので、配線基板３０の嵌合部３６における導電回路３２のより一層のファインピッチ化を達成することができ、かつコネクタとの嵌合位置が配線幅方向にズレが生じても、導通不良を防止して確実に電気的な接続を得ることができる。

図４Ａは、本発明の配線基板のさらに別の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、隣接する電極４２どうしの位置をずらして配列されるような配線基板を示すものである。電極４２が形成される部分の導電回路４１（４１ａ）は、絶縁層４３で覆われた隣接する導電回路４１（４１ｂ）の間で絶縁層４３に覆われずに、表面が電極４２で覆われる構成を成す。このような構成であっても、コネクタとの嵌合位置が配線幅方向にズレが生じても、導通不良を防止して確実に電気的な接続を得ることができる。
なお、図４Ｂに示すように、開口部を千鳥状に配置せずに、略一列に配置するような構造も可能である。
また、図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、導電回路５１の各々の上には、左右にオーバーハングするように電極５２が形成され、導電回路５１の間には其の回路間すべてを埋めるように絶縁層５３が形成される構造も可能である。

配線基板のファインピッチ化による絶縁性に関する効果を検証した。検証にあたっては、本発明の実施例１として、図６に示すように、互いに隣接する導電回路の露呈面が千鳥配列を成し、一方の導電回路だけ絶縁層を延ばし、電極層を設けない構成の配線基板を用意した。また、配線間隔Ｄは、配線幅Ｗを変えることにより、２水準のものを作成し、間隔が狭くなった場合の優位性を比較した。
一方、比較例として、図５に示すように、互いに隣接する導電回路の露呈面が千鳥配列を成し、かつ、導電回路の端部全体を露呈させ絶縁層を嵌合部に形成せず、電極層を設けない配線基板を用意した。このうち、導電回路の配線間隔Ｄを５０〜７０μｍとしたものを比較例１とし、配線間隔を１００μｍとしたものを比較例２とした。また、実施例１、比較例１、比較例２のいずれも、導電層に銀ペーストを用いた。銀ペーストとしては、ＸＡ３０６０（商品名：藤倉化成）を用いた。

図５〜７中の導電回路の各部の形成寸法は以下の通りである。
Ｓ１＝３００μｍ
Ｓ２（配線間隔Ｄ）＝５０〜７０μｍ（実施例１〜５、比較例１），１００μｍ（比較例２）
Ｓ３＝３００μｍ
Ｓ４（配線幅Ｗ）＝Ｓ１−Ｓ２×２μｍ
配線厚さＨ＝２００μｍ

そして、実施例１の配線基板と、比較例１、比較例２の配線基板のそれぞれを、温度６０℃、湿度９５％の環境下で各図中に示した極性の５Ｖの電圧を印加した。そして、２４０時間後、および１０００時間後に、それぞれのサンプル１０個中で、隣接する配線基板どうしが電気的に短絡した個数を調べた。こうした検証結果を表１に示す。

表１に示す検証結果から理解されるように、配線間隔を１００μｍとした比較例２では、２４０時間経過時点で１０個中３個が短絡し、１０００時間経過時点では１０個すべてが短絡した。また、配線間隔を５０〜７０μｍとした比較例１では、２４０時間経過時点で１０個すべてが短絡した。
他方、実施例１の配線基板では、配線間隔を５０〜７０μｍとしても、２４０時間経過時点で１０個全て短絡することなく絶縁性を維持した。また、１０００時間経過時点においても、１０個中５個が短絡したに留まり、半数以上が絶縁性を維持した。よって、コネクタとの嵌合部においては、本構成のように隣接する導体回路間に絶縁層を配設し、かつ、露呈する導電回路上に電極層を形成すれば、コネクタとの嵌合をも十分に維持することができ、隣接する導電回路間の不具合を抑制することができるので、ファインピッチ化構造の嵌合部を形成することができる。

また、本発明の別な実施例として、図７に示すように、導電回路全体を絶縁層で覆うとともに、互いに隣接する導電回路の露呈面が千鳥配列を成すように、絶縁層に開口部を形成し、露呈した導電回路上には電極層を設けた配線基板を用意した。そして、導電層の材料を銀ペースト（ＸＡ３０６０（商品名：藤倉化成））とし、電極層にも銀ペースト（ＸＡ３０６０（商品名：藤倉化成））を用いたものを実施例２、銅ペースト（ＮＦ２０００（商品名：タツタシステムエレクトロニクス））を用いたものを実施例３、Ｎｉペースト（ナミックス）を用いたものを実施例４、ＡｕめっきＮｉペーストを用いたものを実施例５とした。このうち、ＡｕめっきＮｉペーストは、Ｎｉ微粒子の周囲に薄い金メッキをした導電粒子８５部と、フェノールエポキシ系樹脂１５部とを、カルビトールアセテート溶液を用いてペースト化したものである。また、図７の各部の形成寸法は段落「００２２」と同様である。なお、図７においては、開口部の寸法を分かり易くするために電極層の図示を省略してある。

これら実施例２〜５についても、表１に示す検証結果によれば、どの材料で電極層を形成した場合でも、２４０時間経過時点で１０個全て短絡することなく絶縁性を維持した。
また、１０００時間経過時点においても、最も多いものでも１０個中３個が短絡したに留まった。また、電極層に耐マイグレーション性に優れるＮｉペーストやＡｕめっきＮｉペーストを用いたものは、１０個全て短絡することがなかった。
本発明の配線基板によれば、導電回路の間隔が狭くなっても絶縁性が十分あるため、導電回路のファインピッチ化が可能であることがわかる。絶縁性が大幅に向上していることが確認された。なお、本発明の効果は、図６および図７に示すような形状の配線基板に限定されるものではない。

Claims (6)

1. コネクタと接続するための嵌合部を備えた配線基板であって、
   基板と、
   基板の一方面に並列配置された複数の導電回路と、
   導電回路を覆う絶縁層と、
   嵌合部における絶縁層に設けられ、導電回路の少なくとも一部を露呈させる開口部と、
   開口部を通して露呈される導電回路上に配置され、導電性の部材から構成される複数の電極と、
   を含み、
   電極のうちの少なくとも１つは、導電回路の配線幅方向において、導電回路の露呈部および絶縁層の一部も覆うように配置され、
   該絶縁層部分の表面がテーパー形状を有し、該電極の前記コネクタと接するための上面が窪みを有することを特徴とする配線基板。
2. 電極は、耐マイグレーション性を有する部材を含むことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 各電極は、対応する開口部の全体を覆うことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
4. 電極の上面の前記窪みは、絶縁層の上面と同じか又は其れよりも高いことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
5. 電極は、基板平面視で、略一列に配置されることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
6. 電極は、基板平面視で、千鳥状に配置されることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

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