JP2009224034A - 配線板接続体の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多心ケーブルの中心導体を、接着フィルムを用いて、配線板上の電極に高い信頼性でコネクタレス接続しうる配線板接続体の形成方法を提供する。
【解決手段】ＰＷＢ１０の各信号用電極１２ａの上に、多心極細同軸線２０の各中心導体２２を載置してから、接着フィルム３２を、すべての中心導体２２の上に載置する。プレスヘッド３６を降下させて、接着フィルム３２を加熱しつつ、押圧する。中心導体２２と信号用電極１２ａとが接触した状態で、接着フィルム３２が溶融し、接着フィルム３２の溶融物が中心導体２２下方の隙間にも回り込んだ状態で、中心導体２２が信号用電極１２ａに固着される。中心導体２２が信号用電極１２ａから完全に浮き上がることはなく、中心導体２２と信号用電極１２ａとの接触が保たれるので、接続の信頼性が向上する。
【選択図】図４

Description

本発明は、接着フィルムを用いた配線板接続体の形成方法に関する。

従来より、多心ケーブルの信号線である中心導体を、リジッドプリント配線板（ＰＷＢ）等の配線板上の配線に接続した配線板接続体として、ツールを用いて中心導体を位置決めしたものを利用する技術が開示されている（特許文献１）。

この技術では、各ケーブル線の端部を露出して、ツールを用いてケーブル線を位置決めし、ケーブル線上にケーブル固定部材（絶縁ストリップ）を固定した後、ケーブル線の外皮シールドの一部を露出させる。さらに、導電ストリップを備えた絶縁板（絶縁ストリップ）を設置し、外皮シールド先端で露出された外側導体をこの導電ストリップに固定する一方、中心導体の先端の露出部分を絶縁板に固定した接続構造体を形成する。

そして、信号線となる中心導体を絶縁板上に安定して固定し、グランドラインとなる外側導体を導電ストリップに電気的に導通させた接続構造体を、配線板上のコネクタに挿入することで、配線板接続体を形成している（同公報の図５参照）。
特開平９−１８０７８７号公報 特開２００６−３３９６１３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、接続構造体を配線板上のコネクタに挿入して、信号接続する必要があり、ツールやコネクタなどの付随する部材のために、製造コストの増大を招くとともに、配線接続体の低背化の要請にも反する。

そこで、特許文献２のごとく、ＡＣＦフィルムをＦＰＣの配線と母基板の配線（電極）との間に介在させる（同公報の図２参照）技術を、多心ケーブルと配線板との接続に応用することが考えられる。

図９（ａ）〜（ｄ）は、特許文献２の技術を応用した配線板接続体の形成方法を示す断面図である。
図９（ａ）に示すように、ＰＷＢ（リジッドプリント配線板）などの母基板１１１の上に、複数の配線１１２（電極）を覆うＡＣＦフィルム１３２を載置した後、図９（ｂ）に示すように、多心ケーブルの中心導体１２２を、ＡＣＦフィルム１３２を挟んで、配線１１２に位置合わせして、図９（ｃ）に示すように、プレスヘッド１３６により、中心導体１２２を押圧して、ＡＣＦフィルム１３２を熱圧縮させる。その後、プレスヘッド１３６を除去すると、図９（ｄ）に示すように、ＡＣＦ層１３２ａを挟んで配線１１２と中心導体１２２とが電気的に導通して接続される。これにより、配線板接続体が形成される。

しかしながら、上記図９（ａ）〜（ｄ）に示す方法によって形成された配線板接続体においては、過酷な条件下で使用すると、中心導体１２２と配線１２２との導通状態が悪化するおそれがあることがわかった。その原因について調べたところ、ＡＣＦ層１３１のうち中心導体１２２の最下部と母基板１１１との間に介在する部分Ｒｂにおいて、直列につながっている導体粒子の周囲の樹脂が、熱膨張，収縮を繰り返すと、中心導体１２２とＡＣＦ層１３１との接触状態、あるいは、導体粒子同士の接触状態が悪化する方向に熱応力が作用すると考えられる。

本発明の目的は、多心ケーブルの中心導体を、接着フィルムを用いて、配線板上の配線に高い信頼性で接続しうる、配線板接続体の形成方法を提供することにある。

本発明の配線板接続体の形成方法は、配線板の配線の上に、ケーブル線の中心導体をそれぞれ載置する一方、中心導体の上に接着フィルムを載置して、中心導体を挟んで、接着フィルムを加熱しつつ基板に押圧する方法である。
接着フィルムとしては、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive film），ＮＣＦ（Non Conductive Film）などがある。ケーブル線としては、高周波ケーブルなどの多心ケーブルを適用することができる。配線の中心導体が載置される部位は、一般には、配線の先端に設けられたパッド状の電極であるが、これに限定されるものではない。

この方法により、中心導体と基板上の配線とが接触した状態で、接着フィルムが融解し、融解物が中心導体下方の隙間に回り込んでから、冷却時に収縮する。この収縮によって、中心導体が配線に強く固着され、中心導体と配線とが導通状態に保持される。このとき、接着フィルムの融解物が中心導体の下方における隙間に回り込むが、すでに接触している部分まで回り込むことはない。したがって、中心導体が配線から完全に浮き上がった状態になることはない。これにより、過酷な使用環境においても、中心導体と配線との導通状態が確実に保持されることになる。
したがって、高信頼性のコネクタレス接続が可能となり、低背化，低コスト化を図ることができる。

接着フィルムとして、熱硬化性樹脂を主材料として含む接着フィルムを用い、加熱しつつ押圧した後に、さらに、硬化させることにより、熱硬化性樹脂の強い接着力及び機械的強度を利用して、接続の信頼性がより向上することになる。

各配線の上に中心導体を載置する前に、中心導体の上に接着フィルムを載置しておくことにより、作業の容易，迅速化を図ることができる。

ケーブル線として多心極細同軸線を用いることにより、多心極細同軸線を各種配線板にコネクタレス接続することが可能となる。

本発明の配線板接続体の形成方法によると、ケーブル線の中心導体を、接着フィルムを用いて、配線板上の配線に高い信頼性で接続することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る配線板であるＰＷＢ（リジッドプリント配線板）１０の構造を示す平面図である。図２は、図１のII-II線に示す断面におけるＰＷＢ１０の縦断面図である。
本実施の形態のＰＷＢ１０は、リジッド基板１１と、リジッド基板１１の上面側に形成された信号用配線１２および接地用配線１５とを備えている。
信号用配線１２，接地用配線１５の先端には、それぞれパッド状の信号用電極１２ａ，接地用電極１５ａが形成されている。

信号用配線１２の幅は、１５０μｍ程度で、ピッチは３００μｍ程度であり、厚みは３０μｍ程度である。接地用配線１５の幅は、１５０μｍ程度であり、厚みは３０μｍ程度である。また、配線用電極１２ａの幅は１５０μｍ程度であり、接地用電極１５ａの幅は４５０μｍ程度である。

ＰＷＢ１０の基材となるリジッド基板１１としては、ガラスエポキシ板に限らず、紙フェノール板，紙エポキシ板，フッ素樹脂板，アルミナ板等が用いられる。信号用配線１２及び接地用配線１５の材料としては、銅合金を用いるのが一般的であるが、これに限定されるものではない。

図３〜図５は、本発明の実施の形態１に係る配線板接続体Ａの形成手順を示す図である。図３は、配線板接続体Ａの形成過程における平面図である。図４は、図３に示すIV-IV線に示す断面における配線板接続体Ａの縦断面図である。図５は、中心導体が固着された後の配線板接続体Ａの縦断面図である。

多心極細同軸線２０は、複数本の極細同軸線２１を並列に連結させたものである。各極細同軸線２１は、撚線からなる中心導体２２と、中間絶縁体（図示せず）を挟んで中心導体２２の周囲に形成され、接地となる外側導体２４と、これらの部材全体を被覆する外皮２３とによって構成されている。中心導体２２の先端部は露出されている。また、中間絶縁体，外側導体２４及び外皮２３も、順次段状に露出されている。

さらに、外側導体２４の各露出部分を共通に接続する接地部材２５（グランドバー）が設けられている。接地部材２５は、半田付けによって各外側導体２４に接合された上側接地部材と下側接地部材（図示せず）とを有しており、さらに上側接地部材から分岐して前方に延びる棹状導体２５ａを有している。

極細同軸線２１としては、たとえば極細径（ＡＷＧ（American Wire Gauge）４０−４６）のものが用いられる。したがって、極細同軸線２１の中心に配置される中心導体２２は、６本の銅線２２ａを撚り合わせた撚線である（図５の拡大断面図参照）。

図３および図４に示すように、ＰＷＢ１０の各信号用電極１２ａの上に、多心極細同軸線２０の各中心導体２２を載置し、接地用電極１５ａの上に棹状導体２５ａを載置する。このとき、接地部材２５の棹状導体２５ａと、接地用電極１５ａとは、半田３０によって接合される。

次に、接着フィルム３２（図３では破線で表示）および接着フィルム支持板３４を、すべての中心導体２２の上に載置する。そして、接着フィルム支持板３４の上方からプレスヘッド３６を降下させて、接着フィルム３２を加熱しつつ、接着フィルム３２と中心導体２２とを押圧する。

これにより、中心導体２２と信号用電極１２ａとが接触した状態で、接着フィルム３２が溶融し、図５に示すように、接着フィルム溶融層３２ａが中心導体２２下方の隙間にも回り込む。その後、接着フィルム溶融層３２ａが冷却時に収縮し、この収縮によって、中心導体２２が信号用電極１２ａに強く固着されて、中心導体２２と信号用配線１２ａとの導通状態が保持される。
図５の拡大断面図に示すように、中心導体２２は、６本の銅線２２ａを撚り合わせた撚線であるが、中心導体２２が信号用電極１２ａと接触する領域Ｒｂが必ず存在しており、中心導体２２と信号用電極１２ａとが、領域Ｒｂにおいて導通している。

本実施の形態に係る配線板接続体Ａの形成方法によると、接着フィルム３２を中心導体２２の下方ではなく上方に載置してから、加熱，押圧を行っているので、接着フィルム融解層３２ａが中心導体２２の下方における隙間に回り込むが、領域Ｒｂまでは回り込むことがない。したがって、図９（ｄ）に示す従来の技術を応用した場合のように、領域Ｒｂにおいて、中心導体２２が信号用電極１２ａから完全に浮き上がった状態になることはない。よって、過酷な使用環境においても、中心導体２２と信号用電極１２ａ（配線）との導通状態が確実に保持されることになる。

上記実施の形態１において、接着フィルム３２としては、ＡＣＦまたはＮＣＦを用いることができる。
その場合、ＡＣＦを用いた場合には、中心導体２２と信号用電極１２ａとの領域Ｒｂに加えて、中心導体２２下方の狭い隙間に入り込んだＡＣＦ中の導体粒子を介しても、中心導体２２と信号用電極１２ａとが導通することになる。

一方、ＮＣＦは、ＡＣＦのような導体粒子をほとんど含まないので、溶融時の粘性を低く調整することができるので、ＡＣＦよりも中心導体２２下方の狭い隙間に容易に入り込むことができる。そして、隙間に入り込んだＮＣＦが収縮して中心導体２２を信号用電極１２ａに強く固着することで、中心導体２２と信号用電極１２ａとの接触状態が良好に保たれ、中心導体２２と信号用電極１２ａとが確実に導通する。よって、接着フィルム３２としては、ＮＣＦを用いることが好ましい。

また、ＡＣＦ，ＮＣＦのいずれを用いる場合でも、接着力や機械的強度の観点から、接着フィルム３２として、熱硬化性樹脂（たとえばエポキシ樹脂）を主成分とする樹脂を用いることが好ましい。その場合、熱可塑性樹脂を用いた場合とは異なり、接着フィルム溶融層３２ａを硬化させる処理が必要である。たとえば、エポキシ樹脂を用いる場合には、加熱により硬化するタイプや、紫外線照射により硬化するタイプがあり、いずれを用いてもよい。

実施の形態１においては、棹状導体２５ａと接地用電極１５ａとは、半田を用いて接合したが、後述する実施の形態２と同様に、接着フィルムを用いて、棹状導体２５ａを接地用電極１５ａに導通するように固着してもよい。

（実施の形態２）
図６〜図８は、本発明の実施の形態２に係る配線板接続体Ａの形成手順を示す図である。図６は、実施の形態２における接着フィルム配置状態を示す縦断面図である。図７は、実施の形態２における加熱押圧状態を示す縦断面図である。図８は、中心導体が固着された後の配線板接続体Ａの縦断面図である。

本実施の形態においては、図６に示すように、接着フィルム支持板３４に取り付けられた接着フィルム３２に、予め中心導体２２及び棹状導体２５ａを粘着させておく。そして、図７に示すように、そして、接着フィルム支持板３４の上方からプレスヘッド３６を降下させて、接着フィルム３２を加熱しつつ、接着フィルム３２と中心導体２２及び棹状導体２５ａとを押圧する。

これにより、中心導体２２と信号用電極１２ａとが接触し、棹状導体２５ａと接地用電極１５ａとが接触した状態で、接着フィルム３２が溶融し、図８に示すように、接着フィルム溶融層３２ａが中心導体２２や棹状導体２５ａ下方の隙間にも回り込む。その後、接着フィルム溶融層３２ａが冷却時に収縮し、この収縮によって、中心導体２２が信号用電極１２ａに、棹状導体２５ａが接地用電極２５ａに、それぞれ強く固着され、中心導体２２と信号用電極１２ａとの導通状態、および、棹状導体２５ａと接地用電極２５ａとの導通状態が保持される。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、接着フィルム３２を中心導体２２や棹状導体２５ａの下方ではなく上方に載置してから、加熱，押圧を行っているので、接着フィルム融解層３２ａが、中心導体２２や棹状導体２５ａの下方における隙間に回り込むが、直接領域までは回り込むことがない。したがって、中心導体２２，棹状導体２５ａが信号用電極１２ａ，接地用電極１５ａから完全に浮き上がった状態になることはなく、過酷な使用環境においても、中心導体２２，棹状導体２５ａと、信号用電極１２ａ，接地用電極１５ａとの導通状態がそれぞれ確実に保持されることになる。

なお、実施の形態２においては、接着フィルム３２を用いて、棹状導体２５ａを接地用電極１５ａに導通するように固着したが、実施の形態１と同様に、棹状導体２５ａと接地用電極１５ａとは、半田を用いて接合してもよい。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、携帯電話機の他、デジタルカメラ，ビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤ、ポータブルＤＶＤプレーヤ、ポータブルノートパソコンなどの電子機器に組み込まれる配線板接続体の形成工程に利用することができる。

実施の形態１に係るＰＷＢの構造を示す平面図である。 図１のII-II線に示す断面におけるＰＷＢの縦断面図である。 実施の形態１における配線板接続体Ａの形成過程における平面図である。 図３に示すIV-IV線に示す断面における配線板接続体の縦断面図である。 中心導体が固着された後の配線板接続体Ａの縦断面図である。 実施の形態２における接着フィルム配置状態を示す縦断面図である。 実施の形態２における加熱押圧状態を示す縦断面図である。 実施の形態２における中心導体が固着された後の配線板接続体の縦断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、特許文献２の技術を応用した配線板接続体の形成方法を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 配線板接続体
Ｒｂ 領域
１０ ＰＷＢ（リジッドプリント配線板）
１１ リジッド基板
１２ 信号用配線
１２ａ 信号用電極
１５ 接地用配線
１５ａ 接地用電極
２０ 多心極細同軸線
２１ 極細同軸線
２２ 中心導体
２３ 外皮
２４ 外側導体
２５ 接地部材
２５ａ 棹状導体
３０ 半田
３２ 接着フィルム
３４ 接着フィルム支持板
３６ プレスヘッド

Claims (4)

1. 基板上に配線が形成された配線板に、中心導体を有するケーブル線を接続する配線板接続体の形成方法であって、
   前記配線板の各配線の上に、前記ケーブル線の各中心導体をそれぞれ載置するステップ（ａ）と、
   前記複数の中心導体の上に、接着フィルムを載置するステップ（ｂ）と、
   前記複数の中心導体を挟んで、前記接着フィルムを加熱しつつ前記基板に押圧するステップ（ｃ）と、
   を含む配線板接続体の形成方法。
2. 請求項１記載の配線板接続体の形成方法において、
   前記ステップ（ｂ）では、前記接着フィルムとして、熱硬化性樹脂を主材料として含む接着フィルムを用い、
   前記ステップ（ｃ）の後で、前記接着フィルムを硬化させるステップをさらに含む、配線板接続体の形成方法。
3. 請求項１または２記載の配線板接続体の形成方法において、
   前記ステップ（ｂ）は、前記ステップ（ａ）の前に行なう、配線板接続体の形成方法。
4. 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の配線板接続体の形成方法において、
   前記ステップ（ａ）では、前記ケーブル線として多心極細同軸線を用いる、配線板接続体の形成方法。

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