JP6094415B2 - 配線基板および基板モジュール - Google Patents

Description

本発明は配線基板および基板モジュールに係り、詳しくは、導電性基板を備えた配線基板と、その配線基板を備えた基板モジュールとに関するものである。

特許文献１の背景技術には、基板に素子を実装し、この基板を電線用のコネクタの付いたフラットケーブルで接続する技術が記載されている。

特許文献２には、少なくとも表面側が絶縁性を有する基板と、この基板の表面側に形成された給電導体層と給電端子層とを有する配線パターンと、この配線パターンに電気的に接続されて前記基板に実装された発光素子とを備え、前記給電端子層には弾性的接触圧力によって電気的接続手段（接圧式の給電コネクタ）が接続された発明が開示されている。

特開２００９−７６２３９号公報 特開２０１２−１５２２６号公報

従来より、導電性基板の表面上に絶縁層を介して配線パターンが形成された配線基板と、その配線基板に実装・搭載されて前記配線パターンにハンダ付けされた固定側コネクタおよび回路素子とを備えた基板モジュールが使用されている。
この基板モジュールを電子製品に組み込む際には、固定側コネクタに対して着脱側コネクタを接続し、着脱側コネクタから伸びる接続ケーブルを電子製品の内部の他の電子機器に接続することにより、電子製品のアセンブリの容易化を図っている。

ところで、前記基板モジュールでは、何らかの原因で着脱側コネクタに荷重が印加されて着脱側コネクタが傾き、着脱側コネクタの一部が絶縁層を剥がして突き抜けてしまい、着脱側コネクタの一部が導電性基板の表面に接触した場合に、導電性基板に絶縁不良が生じて、導電性基板と着脱側コネクタおよび固定側コネクタとが短絡故障を起こすという問題があった。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）絶縁不良の発生を防止可能で、実装されたコネクタと短絡故障を起こさない配線基板を提供する。
（２）前記（１）の配線基板を備えた基板モジュールを提供する。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
導電性基板の表面上に絶縁層を介して形成された配線パターンと、
配線パターンから延長された延長部と
を備えた配線基板であって、
延長部は、着脱側コネクタの直下に位置する部分に敷設形成され、
着脱側コネクタは固定側コネクタに接続され、
固定側コネクタは、配線基板に実装されて配線パターンに接続固定される配線基板。

従って、第１の局面では、何らかの原因で着脱側コネクタに荷重が印加されて着脱側コネクタが傾いた場合でも、着脱側コネクタは自身の直下に延在されている配線パターンの延長部に当接した状態で留められるため、着脱側コネクタがそれ以上に傾くことはない。
よって、着脱側コネクタの一部が絶縁層を剥がして突き抜けることにより導電性基板の表面に接触することもなく、導電性基板に絶縁不良が生じるのを防止可能であるため、導電性基板と着脱側コネクタおよび固定側コネクタとが短絡故障を起こすのを回避できる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、
絶縁層および配線パターンを被覆する被覆層と、
配線パターンにて被覆層から露出した部分から成るランド部とを備え、
固定側コネクタはランド部に接続固定される。

従って、第２の局面では、着脱側コネクタが傾き、着脱側コネクタの一部が被覆層を剥がして突き抜けた場合でも、着脱側コネクタは配線パターンの延長部に当接した状態で留められるため、第１の局面の前記作用・効果が得られる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第２の局面において、被覆層はソルダーレジスト層であり、ランド部と固定側コネクタとをハンダ付けするためのハンダ層を備えている。
従って、第２の局面では、配線パターンと固定側コネクタとを低コストに接続固定できる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜第３の局面の配線基板と、配線基板に実装された固定側コネクタと、配線基板に実装された半導体発光素子とを備えた基板モジュールである。
従って、第４の局面によれば、第１〜第３の局面の前記作用・効果が得られる発光基板モジュールを提供できる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第４の局面において、前記配線基板は前記半導体発光素子が複数個配置された発光領域を備え、前記固定側コネクタは前記配線基板の表面上にて前記発光領域の外部に実装されている、
従って、第５の局面によれば、発光領域からの光の放射が固定側コネクタおよび着脱側コネクタによって妨害されないことから、発光効率の高い発光基板モジュールを提供できる。

図１（Ａ）は、本発明を具体化した一実施形態のＬＥＤ基板モジュール１０の平面図。図１（Ｂ）は、ＬＥＤ基板モジュール１０に各コネクタ４０，５０を実装した状態を示す平面図。 ＬＥＤ基板モジュール１０の概略構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）に示すＸ−Ｘ矢示断面図。 従来のＬＥＤ基板モジュール１００の概略構成を示す縦断面図。

図１および図２に示すように、本実施形態のＬＥＤ基板モジュール１０は、配線基板２０（導電性基板２１、絶縁層２２、配線パターン２３、延長部２３ａ、ソルダーレジスト層２４、ハンダ層２５）、発光領域３０、封止枠３１、封止体３２、ＬＥＤチップ３３、外部電極３４（ランド部３４ａ，３４ｂ）、固定側コネクタ（レセプタクル、内部コネクタ、雌側コネクタ）４０、着脱側コネクタ（プラグ、外部コネクタ、雄側コネクタ）５０、接続ケーブル６０を備える。
尚、図１および図２では、説明を分かり易くするために、ＬＥＤ基板モジュール１０の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは異なっている。

図１に示すように、配線基板２０は矩形略平板状であり、発光領域（発光部）３０は円形扁平状であり、配線基板２０の表面上には発光領域３０が配置形成されており、発光領域３０の表面がＬＥＤ基板モジュール１０の発光面となる。
封止枠３１は円形枠状（ドーナツ状）であり、封止枠３１に囲まれた内側部分には封止体３２が注入充填された封止部（封止領域）が形成され、その封止部が発光領域３０となる。
封止枠３１は合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）によって形成され、封止体３２は蛍光体を含有した合成樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂など）よって形成されている。

図１に示すように、発光領域３０には、複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ３３が間隙を空けて碁盤目状に並べられている。尚、図１では、３個のＬＥＤチップ３３のみを図示してある。
ベアチップであるＬＥＤチップ３３は、ＣＯＢ（Chip on Board）方式によって配線基板２０の表面上に実装・搭載されており、透明な封止体３２に封止されることにより封止体３２内に埋設されている。
換言すれば、発光領域３０の外周縁には封止枠３１が配置形成されており、封止枠３１は配線基板２０の表面上にて複数個のＬＥＤチップ３３を取り囲むように形成されている。

図１（Ａ）に示すように、配線基板２０の表面上の対角部分近傍にて封止枠３１の外部（外側の領域）にはそれぞれ、同一寸法形状の２個の外部電極３４が配置形成されている。
外部電極３４は、平行に配置された２個の矩形状のランド部３４ａ，３４ｂから成る。

各ＬＥＤチップ３３は配線基板２０の表面上に形成された配線パターン２３（図２参照）を介して接続さることによりＬＥＤの直並列回路を構成し（図示略）、そのＬＥＤの直並列回路は配線パターン２３を介して外部電極３４に接続されている。

図１（Ｂ）に示すように、配線基板２０の表面上において、２個の外部電極３４上にはそれぞれ、略直方体状の固定側コネクタ４０が実装・搭載されている。
各固定側コネクタ４０には、略直方体状の着脱側コネクタ５０の先端側が挿入接続されている。
各着脱側コネクタ５０の後端側には、接続ケーブル６０が接続されている。
配線基板２０の表面上において、着脱側コネクタ５０の直下に位置する部分には、配線パターン２３から延長された延長部２３ａが敷設形成されている。
配線基板２０の平面視にて、延長部２３ａの寸法は、着脱側コネクタ５０の寸法と同じか又はそれ以上の大きさに形成されている。
そのため、配線基板２０において、着脱側コネクタ５０の直下に位置する部分は延長部２３ａで全て覆われている。

図２に示すように、配線基板２０は、導電性基板２１、絶縁層２２、配線パターン２３、ソルダーレジスト層２４、ハンダ層２５を備える。
導電性基板２１は、熱伝導率が高く電気抵抗が低い金属材料（例えば、アルミニウム合金、純銅、銅系合金など）の板材によって形成されている。
絶縁層２２は合成樹脂材料（例えば、エポキシ樹脂など）によって形成され、配線パターン２３は金属材料（例えば、純銅など）の薄膜層によって形成され、ソルダーレジスト層２４は合成樹脂材料（例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂など）によって形成されている。

図２に示すように、絶縁層２２は導電性基板２１の略全面に形成され、絶縁層２２上には配線パターン２３が形成されている。
絶縁層２２および配線パターン２３の上にはソルダーレジスト層２４が形成され、ソルダーレジスト層２４によって絶縁層２２および配線パターン２３が被覆されている。
配線パターン２３において、ソルダーレジスト層２４から露出した表面部分が、外部電極３４の各ランド部３４ａ，３４ｂになる。
外部電極３４の各ランド部３４ａ，３４ｂと、固定側コネクタ４０の下面側とは、ハンダ層２５によってハンダ付けされている。

図２に示すように、配線パターン２３の延長部２３ａは、外部電極３４のランド部３４ｂと接続一体化されており、着脱側コネクタ５０に対応する部分に延在されている。
延長部２３ａ上にはソルダーレジスト層２４が形成され、ソルダーレジスト層２４によって延長部２３ａが被覆されている。
すなわち、配線パターン２３において、配線基板２０の表面から露出しているのは各ランド部３４ａ，３４ｂだけであり、延長部２３ａは配線基板２０の表面から露出していない。

このように構成されたＬＥＤ基板モジュール１０を電子製品（図示略）に組み込む際には、固定側コネクタ４０に対して着脱側コネクタ５０を接続し、着脱側コネクタ５０から伸びる接続ケーブル６０を電子製品の内部の他の電子機器（図示略）に接続することにより、電子製品のアセンブリの容易化を図ることができる。

［実施形態の作用・効果］
本実施形態のＬＥＤ基板モジュール１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］配線基板２０は、導電性基板２１の表面上に絶縁層２２を介して形成された配線パターン２３と、配線パターン２３から延長された延長部２３ａとを備える。
配線パターン２３の延長部２３ａは、着脱側コネクタ５０の直下に位置する部分に敷設形成されている。
着脱側コネクタ５０は固定側コネクタ４０に接続される。
固定側コネクタ４０は、配線基板２０に実装され、配線パターン２３に接続固定される。
ソルダーレジスト層２４（被覆層）は、絶縁層２２および配線パターン２３を被覆する。
外部電極３４の各ランド部３４ａ，３４ｂは、配線パターン２３にてソルダーレジスト層２４から露出した部分からなる。
固定側コネクタ４０は各ランド部３４ａ，３４ｂに接続固定される。

従って、図２に示すように、着脱側コネクタ５０に対して、何らかの原因で配線基板２０の方向（矢印α方向）に荷重が印加されて着脱側コネクタ５０が傾き、着脱側コネクタ５０の一部がソルダーレジスト層２４を剥がして突き抜けた場合でも、着脱側コネクタ５０は自身の直下に延在されている配線パターン２３の延長部２３ａに当接した状態で留められるため、着脱側コネクタ５０がそれ以上に傾くことはない。

よって、配線基板２０によれば、着脱側コネクタ５０の一部が絶縁層２２を剥がして突き抜けることにより導電性基板２１の表面に接触することもなく、導電性基板２１に絶縁不良が生じるのを防止可能であるため、導電性基板２１と各コネクタ４０，５０とが短絡故障を起こすのを回避できる。
尚、着脱側コネクタ５０に荷重が印加される原因には、例えば、ＬＥＤ基板モジュール１０を電子製品に組み付ける際に、作業者が着脱側コネクタ５０に触れたり、接続ケーブル６０が引っ張られることや、電子機器が振動すること等がある。

それに対して、図３に示すように、従来のＬＥＤ基板モジュール１００では、図２に示す配線パターン２３の延長部２３ａが設けられていないため、着脱側コネクタ５０に対して配線基板２０の方向（矢印α方向）に荷重が印加されて着脱側コネクタ５０が傾いた場合に、着脱側コネクタ５０の一部がソルダーレジスト層２４および絶縁層２２を剥がして突き抜けてしまうおそれがある。
その結果、着脱側コネクタ５０の一部が導電性基板２１の表面に接触し、導電性基板２１に絶縁不良が生じて、導電性基板２１と各コネクタ４０，５０とが短絡故障を起こすという問題があった。
本実施形態によれば、従来のＬＥＤ基板モジュール１００における前記問題を確実に解決できる。

［２］配線基板２０は、外部電極３４の各ランド部３４ａ，３４ｂと固定側コネクタ４０とをハンダ付けするためのハンダ層２５を備えている。
そのため、配線パターン２３と固定側コネクタ５０とを低コストに接続固定できる。

［３］配線基板２０はＬＥＤチップ３３が複数個配置された発光領域３０を備え、固定側コネクタ４０は配線基板２０の表面上にて発光領域３０の外部に実装されている、
そのため、発光領域３０からの光の放射が各コネクタ４０，５０によって妨害されないことから、発光効率の高いＬＥＤ基板モジュール１０を提供できる。

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［Ａ］ＬＥＤチップ３３は、どのような半導体発光素子（例えば、有機ＥＬチップなど）に置き換えてもよい。

［Ｂ］ハンダ層２５は、どのような接合材層に置き換えてもよく、例えば、導電性樹脂層や、金属微粒子接合材（金、銀、パラジウム、銅など）の層に置き換えてもよい。
また、ハンダ層２５を省き、固定側コネクタ４０と外部電極３４の各ランド部３４ａ，３４ｂとを直接接触させて電気的接続を図ってもよい。
この場合、配線基板２０に対する固定側コネクタ４０の固定には、何らかの固定手段（例えば、ネジ止め等）を用いればよい。

［Ｃ］導電性基板２１は、金属材料に限らずどのような導電性材料（例えば、導電性合成樹脂など）の板材によって形成してもよい。

［Ｄ］ソルダーレジスト層２４を省いてもよい。
また、ハンダ層２５を他の接合材層に置き換えた場合や、ハンダ層２５を省いた場合には、ソルダーレジスト層２４を、絶縁性を有するどのような被覆層に置き換えてもよい。

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…ＬＥＤ基板モジュール（発光基板モジュール）
２０…配線基板
２１…導電性基板
２２…絶縁層
２３…配線パターン
２３ａ…延長部
２４…ソルダーレジスト層（被覆層）
２５…ハンダ層
３０…発光領域
３３…ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
３４…外部電極
３４ａ，３４ｂ…ランド部
４０…固定側コネクタ
５０…着脱側コネクタ

Claims (6)

1. 導電性基板の表面上に絶縁層を介して形成された配線パターンと、
   前記配線パターンから延長された延長部と
   を備えた配線基板であって、
   前記延長部は、着脱側コネクタの直下に位置する部分に敷設形成され、
   前記着脱側コネクタは固定側コネクタに接続され、
   前記固定側コネクタは、前記配線基板に実装されて前記配線パターンに接続固定され、
   前記配線基板の平面視にて、前記延長部の寸法は、前記着脱側コネクタの寸法と同じか又はそれ以上の大きさである、配線基板。
2. 前記延長部は、前記固定側コネクタの前記配線パターンを延長した部分であり、
   前記固定側コネクタの前記配線パターンは、前記着脱側コネクタに対応する部分に延在する、
   請求項１に記載の配線基板。
3. 前記絶縁層および前記配線パターンを被覆する被覆層と、
   前記配線パターンにて前記被覆層から露出した部分から成るランド部とを備え、
   前記固定側コネクタは前記ランド部に接続固定される、
   請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 前記被覆層はソルダーレジスト層であり、
   前記ランド部と前記固定側コネクタとをハンダ付けするためのハンダ層を備えた、
   請求項３に記載の配線基板。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板と、
   前記配線基板に実装された前記固定側コネクタと、
   前記配線基板に実装された半導体発光素子と
   を備えた基板モジュール。
6. 前記配線基板は、前記半導体発光素子が複数個配置された発光領域を備え、
   前記固定側コネクタは、前記配線基板の表面上にて前記発光領域の外部に実装されている、
   請求項５に記載の基板モジュール。

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