JP2011258709A

JP2011258709A - 相互接続構造、及び相互接続方法

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Publication number: JP2011258709A
Application number: JP2010131307A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Maeda; 泰彦前田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】フレキシブルプリント基板と配線基板とを任意の角度で、かつ安価で信頼性の高い電気的な接続することができる相互接続構造、及び相互接続方法を提供する。
【解決手段】相互接続構造は、接続端子１６を備える配線パターン１４を有する配線基板１２と、接続端子２４を備える配線パターン２２を有し、屈曲部２６に接続端子２４を有するフレキシブルプリント基板２０と、対向配置された接続端子１６と接続端子２４とを電気的に接続する導電部材４０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は相互接続構造、及び相互接続方法に関して、特に、フレキシブルプリント基板と配線基板との相互接続構造、及び相互接続方法に関する。

従来、二つの配線基板同士を電気的に接続する方法として、以下が知られている。その一つは、一方の配線基板に機械接触式のコネクタを実装し、他方の配線基板をそのコネクタと接続する方法である。上述の方法によれば、配線基板にコネクタを接続するためのスペースがあり、配線間の間隔が広い場合（例えば、Ｌｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ（Ｌ／Ｓ）＝数１００μｍ程度）、複数の配線基板を簡便に電気的に相互接続することができる。また、コネクタの形状を変えることにより、二つの配線基板は垂直に、又は水平に接続される。

しかしながら、上述の方法では、微細配線（Ｌ／Ｓ＝数μｍ〜数１０μｍ程度）の場合、微細配線に対応するコネクタを作製することは非常に困難である。また、コネクタを実装するスペース（例えば、５ｍｍ×１５ｍｍ程度の実装エリア）が確保できない場合、適用が困難となる。

Ｌ／Ｓが数μｍ〜数１０μｍ程度の微細配線の接続に関して、微小な導電粒子を含有する異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）等を用いることによって、微細な配線を有する複数の配線基板を相互接続することができる。この方法を用いて配線基板同士を任意の角度（方向）で接続するため、一方の配線基板としてフレキシブルプリント基板が使用される。例えば、最初にフレキシブルプリント基板と配線基板とを平行にＡＣＦ又はＡＣＰを介して電気的に相互接続し、次にフレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、フレキシブルプリント基板と配線基板との角度を任意に規定することができる。

しかしながら、上述の方法において、電極間に金属粒子が捕捉される確率を上げるため、フレキシブルプリント基板と配線基板との接続部分として、少なくとも１〜２ｍｍの長さが必要となる。さらに、接続部分の長さに加えて、接続部分からのＡＣＦ又はＡＣＰのはみだし量とフレキシブルプリント基板の曲率半径分の長さとの合計した距離が相互接続に必要となる。その結果、配線基板上のデバイス搭載領域が狭くなる。

特許文献１は、フレキシブルプリント基板と配線基板との垂直方向の相互接続に関して、裏面に補強板を配してフレキシブルプリント基板を折り曲げ、フレキシブルプリント基板の屈曲部を配線基板の溝に差し込むことを開示する。フレキシブルプリント基板の端子部と配線基板の端子部とが半田により電気的に相互接続される。

特開平４−２７５４８７号公報

特許文献１の相互接続では、フレキシブルプリント基板の端子部と配線基板の端子部とが垂直の位置関係にある。そのため、半田が配線基板の端子部へ流れ出してフレキシブルプリント基板の端子部と配線基板の端子部との間に充分なフィレットを形成できない場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フレキシブルプリント基板と配線基板とを任意の角度で、かつ安価で信頼性の高い電気接続をすることができる相互接続構造、及び相互接続方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によると、配線基板とフレキシブルプリント基板の相互接続構造であって、接続端子を備える配線パターンを有する配線基板と、接続端子を備える配線パターンを有し、屈曲部に前記接続端子を有するフレキシブルプリント基板と、対向配置された前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子とを電気的に接続する導電部材と、を備える。

本発明によれば、フレキシブルプリント基板の屈曲部の接続端子と配線基板の接続端子を対向配置させて、導電部材により電気的に相互接続する。フレキシブルプリント基板と配線基板の接続端子により上下から導電部材を挟み込むので、導電部材の移動を防ぐことができる。接続端子間にフィレットを確実に形成できる。フレキシブルプリント基板と配線基板とを任意の角度で電気的に接続することができる。

本発明の他の態様によると、好ましくは、相互接続構造であって、前記配線基板の前記接続端子が前記配線基板の端部に配置される。配線基板の接続端子が端部に配置されると、配線基板の接続端子の接続領域が狭くなる場合がある。フレキシブルプリント基板と配線基板とを任意の角度で、かつ両方の接続端子を対向配置させて電気的に接続することにより、配線基板の接続端子の接続領域が狭い場合でもフレキシブルプリント基板と配線基板を確実に電気的に接続することができる。

本発明の他の態様によると、好ましくは、相互接続構造であって、前記導電部材が、半田ペースト及び半田バンプの少なくとも一方を含む。

本発明の他の態様によると、好ましくは、相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記屈曲部の前記接続端子が実質的に円弧形状に形成される。

本発明の他の態様によると、好ましくは、相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板は前記接続端子の形成面と反対面に溝を有し、前記溝に沿って前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記屈曲部の前記接続端子が実質的に平坦形状に形成される。

本発明の他の態様によると、好ましくは、相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板と前記配線基板との成す角度が実質的に９０°である。

本発明の別の態様によると、配線基板とフレキシブルプリント基板の相互接続方法であって、接続端子を備える配線パターンを有する配線基板を準備するステップと、接続端子を備える配線パターンを有するフレキシブルプリント基板を準備するステップと、前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記接続端子を屈曲部に形成するステップと、前記配線基板の前記接続端子、及び前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子の何れかに導電部材を形成するステップと、前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子と前記導電部材を介して対向配置するステップと、前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子とを電気的に接続するため前記導電部材を加熱するステップと、を含む。

本発明の他の態様によると、相互接続方法であって、好ましくは、前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子と対向配置するステップは、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板とを直交する位置に配置するステップを含む。

本発明の他の態様によると、相互接続方法であって、好ましくは、前記導電部材を形成するステップは、前記導電部材を前記配線基板の前記接続端子、及び前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子の何れかに塗布するステップを含む。

本発明の他の態様によると、相互接続方法であって、好ましくは、前記導電部材を加熱するステップは、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板とを固定しながら加熱することを含む。

本発明によれば、フレキシブルプリント基板と配線基板とを任意の角度で、かつ安価で信頼性の高い電気的な相互接続を実現することができる。

第１の実施形態の相互接続構造を示す概略図。第１の実施形態の相互接続構造を示す斜視図。第１の実施形態の他の相互接続構造を示す斜視図。第１の実施形態の他の相互接続構造を示す概略図。第２の実施形態の相互接続構造を示す概略図。第２の実施形態の相互接続構造に使用されるフレキシブルプリント基板の概略図。第２の実施形態の他の相互接続構造を示す概略図。第２の実施形態の他の相互接続構造に使用されるフレキシブルプリント基板の概略図。相互接続方法を示す概略図。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る相互接続構造の概略図である。相互接続構造１０は、配線基板１２、フレキシブルプリント基板２０を含む。配線基板１２は、その表面に導電性の配線パターン１４、配線パターン１４に電気的に接続する接続端子１６を有する。配線基板１２は、柔軟性の低いリジッドな絶縁性基板で構成され、例えば、ガラエポ、ガラス、シリコン、ＬＰＣ等の材料が使用される。接続端子１６の接続領域Lは、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍの狭い幅となる。

フレキシブルプリント基板２０はその表面に配線パターン２２を有する。フレキシブルプリント基板２０は、ポリイミド等のベースフィルム上に銅等の導体箔を形成し、その導体を絶縁性フィルムでカバーしたものである。フレキシブルプリント基板２０は数μｍ〜数１０μｍの厚さを有し、自由に折り曲げることができる。本実施の形態では、フレキシブルプリント基板２０は、配線基板１２との接続を行う接続端子２４の部分で１８０°折り曲げられる。フレキシブルプリント基板２０の配線パターン２２が形成されていない面（裏面）同士が隙間なく接着される。接続端子２４を有する屈曲部２６が形成される。

フレキシブルプリント基板２０と配線基板１２とが直交する位置に配置される。一方、フレキシブルプリント基板２０の接続端子２４と配線基板１２の接続端子１６は対向する位置に配置される。接続端子２４と接続端子１６が導電部材４０、例えば半田ペーストにより電気的に相互接続される。

フレキシブルプリント基板２０と配線基板１２とが直交する位置に配置されるので、接続端子１６の接続領域の幅Lが数１０μｍ〜数１００μｍであっても、フレキシブルプリント基板２０と配線基板１２とを電気的に相互接続することができる。接続端子２４と接続端子１６とが対向配置されるので、接続端子２４と接続端子１６により導電部材４０を上下方向から挟み込むことができる。接続端子２４と接続端子１６間に相互接続に必要なフィレットを形成できる。

本実施の形態では、フレキシブルプリント基板２０の端部を折り曲げることによって、円弧状の接続端子２４が形成される。接続端子２４は１８０°全方位に露出した状態とされる。これにより、接続端子２４と導電部材４０との接触面積が増えて、確実な電気的な相互接続を達成できる。

図２は、本実施の形態に係る相互接続構造の斜視図である。２つのフレキシブルプリント基板２０が配線基板１２と直交する位置に配置される。それぞれのフレキシブルプリント基板２０の屈曲部２６にある接続端子と配線基板１２の両端に形成された接続端子１６とが電気的に相互接続される。図２では２つのフレキシブルプリント基板２０と配線基板１２との相互接続構造を示しているが、これに限定されない。デバイス３０の周囲を囲むように４つフレキシブルプリント基板をデバイス３０の周囲に配置し、電気的に相互接続することができる。

図３は、本実施の形態に係る他の相互接続構造の斜視図である。３つのフレキシブルプリント基板２０が配線基板１２と直交する位置に配置される。２つのフレキシブルプリント基板２０は配線基板１２の端部に配置される。他の一つのフレキシブルプリント基板２０は、配線基板１２に実装された２つのデバイス３０の間に配置される。フレキシブルプリント基板と配線基板の相互接続は、配線基板の端部の接続端子だけでなく、配線基板の実装領域内にある接続端子でも実現される。

第１の実施形態では、導電部材４０として半田ペーストを例に説明した。しかしこれに限定されず、導電部材４０として半田バンプ、導電性ペースト等を使用することができる。

図４は、導電部材４２として半田バンプを使用した一例を示す。図に示すように、接続端子２４と接続端子１６間に導電部材４２として半田バンプが配置される。半田バンプが接続端子２４と接続端子１６により上下から挟み込まれる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る相互接続構造の概略図である。相互接続構造１０は、配線基板１２、フレキシブルプリント基板２０を含む。第１の実施形態に示した相互接続構造と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する場合がある。第２の実施形態の相互接続構造１０は、フレキシブルプリント基板２０の屈曲部２６の構造の点で、第１の実施形態の相互接続構造と異なる。

図６に示すように、フレキシブルプリント基板２０の裏面に２箇所の折り曲げ溝２８が形成される。折り曲げ溝２８は、例えば、ダイシング技術等を使用することにより、フレキシブルプリント基板２０に形成される。折り曲げ溝２８に沿ってフレキシブルプリント基板２０が折り曲げられることによって、屈曲部２６が形成される（図４）。本実施の形態では、フレキシブルプリント基板２０の接続端子２４は実質的に平坦形状となる。フレキシブルプリント基板２０の接続端子２４と配線基板１２の接続端子１６は平行の位置関係になる。接続端子２４と接続端子１６とにより導電部材４０が挟み込まれる。

図７は、導電部材４２として半田バンプを使用した一例を示す。図に示すように、接続端子２４と接続端子１６間に導電部材４２として半田バンプが配置される。半田バンプが接続端子２４と接続端子１６により上下から挟み込まれる。

次に、フレキシブルプリント基板と配線基板との相互接続方法について、図９を参照して説明する。接続端子１６を備える配線パターン（不図示）が形成された配線基板１２が準備される。配線パターンにデバイス３０が実装され、配線パターンとデバイス３０が電気的に接続される。配線基板１２の実装領域がデバイス３０により覆われる。配線基板１２の端部の接続端子１６の領域が露出される。接続端子１６は配線基板１２から数１０μｍ〜数１００μｍの幅Lを有する（図９（Ａ））。

次に、配線基板１２の接続端子１６上に半田ペースト４４がディスペンサー等により塗布される（図９（Ｂ））。

配線パターン２２が形成されたフレキシブルプリント基板２０が準備される。フレキシブルプリント基板２０が折り曲げられることにより屈曲部２６が形成される。屈曲部２６に接続端子１６と電気的に接続される接続端子（不図示）が形成される。

屈曲部２６が形成されたフレキシブルプリント基板２０と配線基板１２が直交する位置に配置される。接続端子１６と屈曲部２６の接続端子とが半田ペーストを介して接触する位置に位置決めされ。フレキシブルプリント基板２０と配線基板１２とはジグで固定されながら、リフロー工程を経る。最終的にフレキシブルプリント基板２０の接続端子と配線基板１２の接続端子１６が電気的に相互接続される（図９（Ｃ））。

１０…相互接続構造、１２…配線基板、１４…配線パターン、１６…接続端子、２０…フレキシブルプリント基板、２２…配線パターン、２４…接続端子、２６…屈曲部、２８…折り曲げ溝、３０…デバイス、４０、４２…導電部材、４４…半田ペースト

Claims

配線基板とフレキシブルプリント基板の相互接続構造であって、
接続端子を備える配線パターンを有する配線基板と、
接続端子を備える配線パターンを有し、屈曲部に前記接続端子を有するフレキシブルプリント基板と、
対向配置された前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子とを電気的に接続する導電部材と、
を備える相互接続構造。
請求項１記載の相互接続構造であって、前記配線基板の前記接続端子が前記配線基板の端部に配置される相互接続構造。
請求項１又は２記載の相互接続構造であって、前記導電部材が、半田ペースト及び半田バンプの少なくとも一方を含む相互接続構造。
請求項１〜３の何れか記載の相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記屈曲部の前記接続端子が実質的に円弧形状に形成される相互接続構造。
請求項１〜３の何れか記載の相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板は前記接続端子の形成面と反対面に溝を有し、前記溝に沿って前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記屈曲部の前記接続端子が実質的に平坦形状に形成される相互接続構造。
請求項１〜５の何れか記載の相互接続構造であって、前記フレキシブルプリント基板と前記配線基板との成す角度が実質的に９０°である相互接続構造。
配線基板とフレキシブルプリント基板の相互接続方法であって、
接続端子を備える配線パターンを有する配線基板を準備するステップと、
接続端子を備える配線パターンを有するフレキシブルプリント基板を準備するステップと、
前記フレキシブルプリント基板を折り曲げることによって、前記接続端子を屈曲部に形成するステップと、
前記配線基板の前記接続端子、及び前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子の何れかに導電部材を形成するステップと、
前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子と前記導電部材を介して対向配置するステップと、
前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子とを電気的に接続するため前記導電部材を加熱するステップと、
を含む相互接続方法。
請求項７記載の相互接続方法であって、前記配線基板の前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子と対向配置するステップは、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板とを直交する位置に配置するステップを含む相互接続方法。
請求項７又は８記載の相互接続方法であって、前記導電部材を形成するステップは、前記導電部材を前記配線基板の前記接続端子、及び前記フレキシブルプリント基板の前記接続端子の何れかに塗布するステップを含む相互接続方法。
請求項７〜９の何れか記載の相互接続方法であって、前記導電部材を加熱するステップは、前記配線基板と前記フレキシブルプリント基板と固定しながら加熱する相互接続方法。