JP4770504B2 - プリント基板およびプリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

フレキシブル基板とリジッド基板との接続構造に関し、より詳細にはリジッド基板に貫通穴を形成して貫通穴の内壁に露出した導体回路とフレキシブル基板の導体上に形成した半田のマイクロバンプを溶融し接続したプリント基板およびプリント基板の製造方法に関する。

携帯電話やノートＰＣ（Personal Computer）などの携帯情報端末では高密度実装を実現するため、フレキシブル基板（フレキシブルプリント基板、ＦＰＣとも称される）が一般的に使用されている。一方、微細ピッチの電子部品を高密度に搭載するするためビルドアップ基板等のリジッド基板（リジッドプリント基板、硬質プリント基板とも称される）の使用は必須である。従って、携帯情報端末ではフレキシブル基板とリジッド基板との両者を接続して用いられる場合が多い。

従来のフレキシブル基板とリジッド基板とを接続する方法として、コネクタを用いる方法と異方性導体フィルムを用いる方法とがあり、これらについて説明する。図４（ａ）は、コネクタを用いる方法を示したもので、コネクタ３００はリジッド基板２００に搭載され、そのコネクタ３００の端子はリジッド基板２００に形成された電極を介して図示しない導体回路と接続している。フレキシブル基板１００はコネクタ３００に挿入され、フレキシブル基板１００の導体とコネクタ３００内部の接触端子（コンタクト）を介してリジッド基板２００の導体回路と接続される。

図４（ｂ）は異方性導体フィルムを用いる方法を示すもので、フレキシブル基板１００に形成された導体とリジッド基板基板２００に形成された導体回路とを対向させ、その間に異方性導体フィルム４００を置く。そして、フレキシブル基板１００の上面から熱と圧力を加えることにより異方性導体フィルム４００を溶融して熱圧着する。これにより、フレキシブル基板１００の導体とリジッド基板基板２００の導体回路とは接合部４０１の異方性導体フィルム４００を介して電気的接続が図られると共に、熱圧着により溶融した異方性導体フィルム４００はフレキシブル基板１００とリジッド基板基板２００とを固着する。

上記の従来の技術に関連してフレキシブル基板とリジッド基板との接続方法の提案がなされている。この提案は、リジッド基板に貫通穴を設けてその貫通穴の内面にリジッド基板に形成した導体回路と接続する導体部を形成し、フレキシブル基板の導体と貫通穴の導体部とを対向させてフレキシブル基板を貫通穴に挿入し、固定部材を圧入して固定するとともにフレキシブル基板の導体とリジッド基板の導体回路の接続を行うものである（例えば特許文献１）。
特開２００２−２０８７７３号公報

上記に述べたように、フレキシブル基板とリジッド基板の接続方法にはコネクタや異方性導体フィルムを用いる方法が行われている。コネクタを用いる方法はリジッド基板にコネクタを搭載するエリアが必要となり、高密度実装を阻害している。また、小型で微細ピッチのコネクタが必要となり、フレキシブル基板との嵌合部が小さいことから接触不良が起き易く、特に携帯情報端末のように持ち運びされる際の振動の影響による信頼性の低下に心配がある。さらに、コネクタのコスト分はコストアップの要因となる。

異方性導体フィルムを用いる方法は、圧着部の裏面に部品の搭載ができず、コネクタを用いる方法と同様に高密度実装の点から問題がある。

特許文献１で提案された方法は、高密度実装には有効と考える。しかしながら、固定部材の圧入によりフレキシブル基板とリジッド基板の導体間を接触により接続を得る方法はコネクタによる接続方法と同一であり、接触不良等の信頼性の面から不安が残る。

近年では、フレキシブル基板とリジッド基板とを一体化したリジッドフレキ基板が開発されているが基板コストが高いという問題がある。

本発明は、低コストでありながら接続の信頼性が高く、高密度実装に適したフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造、および接続方法を提供することを目的とする。

本発明のフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造および接続方法は、以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明は、フレキシブル基板とリジッド基板とから構成し、フレキシブル基板は基板上に形成した導体の接合面に半田のマイクロバンプを形成したものである。リジッド基板は、フレキシブル基板を挿入する貫通穴を形成し、その貫通穴の内壁は基板に形成された導体回路が露出している。導体回路はリジッド基板の外層および内層に形成された導体回路であり、貫通穴にはその導体回路の断面が露出している。

そして、リジッド基板の貫通穴に挿入されたフレキシブル基板のマイクロバンプと、リジッド基板の貫通穴に露出した導体回路とをマイクロバンプの半田を溶融することによって接続したことを特徴とするプリント基板である。

第１の発明によれば、リジッド基板の断面部分でフレキシブル基板との接続を行うため、接続に必要なエリアは少なく済む。また、コネクタや異方性導体フィルムを不要とすることから、低コストの接続構造のプリント基板を提供できる。
（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明の貫通穴において、フレキシブル基板のマイクロバンプが形成された面の裏面と、リジッド基板の貫通穴の内壁との間を所定の固定材で固着したものである。即ち、フレキシブル基板の接続箇所の裏面と貫通穴との間を例えば半田または樹脂等の固定材で固着するものである。

第２の発明によれば、リジッド基板とフレキシブル基板の接続箇所が堅固となるため、携帯情報端末のように持ち運びによる振動に対して強い接続構造にできる。
（３）第３の発明
第３の発明は、第１および第２の発明の貫通穴が台形形状を成してリジッド基板の上面から下面に貫通しており、台形形状の底辺に当たる貫通穴の内壁には導体回路が露出し、その底辺の長さはフレキシブル基板の全幅となるように形成されたものである。そして、フレキシブル基板はリジッド基板に挿入する側の幅の形状はテーパ形状に形成されたものである。

第３の発明によれば、フレキシブル基板をリジッド基板の貫通穴に挿入すると、フレキシブル基板のテーパ形状と貫通穴の台形形状の傾斜した面とによりフレキシブル基板はリジッド基板の導体回路が露出した方向に押しつけられることになる。これにより、マイクロバンプの半田を溶融する際に治具等を用いてフレキシブル基板を導体のある側に押しつける必要がなくなる。
（５）第４の発明
第１の発明におけるプリント基板の製造である。

第１の発明により、リジッド基板の断面部分でフレキシブル基板との接続を行うようにしたので、高密度実装に適した接続構造を持つプリント基板を提供できる。また、コネクタあるいは異方性導体フィルムを用いないためコストが低減する。

第２の発明により、第１の発明の接続構造における接続箇所をフレキシブル基板の裏面から固着するので堅固な接続構造にできる。

第３の発明により、貫通穴を台形にしフレキシブル基板をテーパ形状としたので、マイクロバンプの半田溶融による接続を確実にできる。

第４の発明により、第１の発明と同様の効果のある高密度実装のプリント基板の製造方法を提供できる。

本発明の実施例を図１から図３を用いて説明する。

図１は、第１の発明の実施形態を説明する図であり、図１（ａ）は、接続前のフレキシブル基板１００とリジッド基板２００とを示している。フレキシブル基板１００には導体１１０を形成しており、リジッド基板２００との接合箇所の導体１１０にはマイクロバンプ１２０を形成している。マイクロバンプ１２０の材料は半田である。

リジッド基板２００にはフレキシブル基板１００を挿入する貫通穴２３０を形成し、その貫通穴２３０の断面にはリジッド基板２００に形成した導体回路２１０の断面が露出している。図１（ａ）の導体回路２１０の断面はリジッド基板２００の内層面に形成されたものを示しているが、外層面に形成された導体回路２１０を含んでいてもかまわない。

図１（ｂ）は、フレキシブル基板１００を貫通穴２３０に挿入し、マイクロバンプ１２０とリジッド基板２００の導体回路２１０の断面とを対向させ、マイクロバンプ１２０である半田を溶融して接続した状態を示している。

図１（ａ）および図１（ｂ）で示されるように、貫通穴２３０はフレキシブル基板１００を挿入するために貫通穴２３０の長さはフレキシブル基板１００の略全幅の長さがある。また、マイクロバンプ１２０を形成する位置は、導体回路２１０の断面と対応する位置に形成したものである。

マイクロバンプ１２０の溶融は、フレキシブル基板１００のマイクロバンプ１２０を形成した面の裏面から熱板６００を貫通穴に差し込んで行う。

続いて、図２により第２の発明の実施形態を説明する。第２の発明は、第１の発明によりフレキシブル基板１００とリジッド基板２００とを接続した状態で、半田や接着樹脂を用いてフレキシブル基板１００をリジッド基板２００に固着する発明である。図２は、図１で示したフレキシブル基板１００をリジッド基板２００に接続した状態にあり、フレキシブル基板１００のマイクロバンプ１２０を形成した面の裏面とリジッド基板１００の貫通穴２３０の断面の間に接着樹脂７００を注入し、固着した例を示している。このようにすることで、フレキシブル基板１００の接続部の強度は堅固のものとなる。接着樹脂７００に替えて、半田であってもよい。この場合は、フレキシブル基板１００のマイクロバンプ１２０形成面の裏面は半田を付けるための金属バンプを形成しておく必要がある。また、貫通穴２３０の導体回路２１０が露出した断面と対向する断面は半田を付けるために金属メッキを施しておく必要がある。

最後に、第３の発明の実施形態を図３を用いて説明する。図３（ａ）は、接続前のフレキシブル基板１００とリジッド基板２００とを示している。

フレキシブル基板１００は第１の発明と同様にフレキシブル基板１００に形成した導体１１０に半田によるマイクロバンプ１２０を形成している。第２の発明と異なる点は、図３（ａ）に示すようにリジッド基板２００に挿入する部分のフレキシブル基板１００をテーパ形状に加工している点である。

一方、リジッド基板２００の貫通穴２４０は図３（ａ）に示すように台形形状の穴を貫通して明けている。このとき、台形形状の底辺にあたる貫通穴２４０の部分にリジッド基板２００に形成した導体回路２１０が露出している。また、この底辺の長さは略フレキシブル基板２００の全幅と等しい長さである。

この貫通穴２４０の底辺側にフレキシブル基板１００のマイクロバンプ１２０を形成した面を向けて挿入すると、フレキシブル基板１００は貫通穴２４０の底辺側に寄せられることになる。マイクロバンプ１２０の半田を溶融するとき、マイクロバンプ１２０と貫通穴２４０に露出した導体回路２１０が接していることが必要であるが、上記に述べた方法で容易に両者が接するようにすることができる。

図３（ｂ）はこのようにして台形形状の貫通穴２４０にフレキシブル基板１００を挿入し、マイクロバンプ１２０を溶融して接続した状態を示している。

第１の発明におけるフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造である。 第２の発明におけるフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造である。 第３の発明におけるフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造である。 従来のフレキシブル基板とリジッド基板との接続構造である。

符号の説明

１００ フレキシブル基板
１１０ 導体
１２０ マイクロバンプ
２００ リジッド基板
２１０ 導体回路
２３０ 貫通穴
２４０ 台形形状の貫通穴
３００ コネクタ
４００ 異方性導体フィルム
４０１ 接続部
７００ 接着樹脂

Claims (4)

1. 基板上に導体が形成されたフレキシブル基板と、該フレキシブル基板を挿入する貫通穴が形成されたリジッド基板とが接続されたプリント基板であって、
   前記リジッド基板の貫通穴の内壁から、該リジッド基板の内層に形成された導体回路が露出し、
   前記フレキシブル基板の導体には、前記リジッド基板の内壁に露出した導体回路の位置に合わせて半田のマイクロバンプが形成され、
   前記貫通穴に挿入された前記フレキシブル基板のマイクロバンプと、前記リジッド基板の導体回路とが該マイクロバンプの半田の溶融によって接続されている
   ことを特徴とするプリント基板。
2. 前記フレキシブル基板のマイクロバンプ形成面の裏面と、前記リジッド基板の貫通穴内壁との間を固定材で固着した、
   ことを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
3. 前記貫通穴は台形形状が前記リジッド基板の表面から裏面まで貫通しており、該台形形状の底辺に当たる貫通穴の内壁は前記導体回路が露出し、該底辺の長さが前記フレキシブル基板の全幅となるよう形成され、
   前記貫通穴に挿入される側の前記フレキシブルプリント基板の幅の形状は、先端がテーパ形状に形成されものである、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のプリント基板。
4. 基板上に導体が形成されたフレキシブル基板と、該フレキシブル基板を挿入する貫通穴が形成されたリジッド基板とが接続されるプリント基板の製造方法であって、
   前記リジッド基板の貫通穴を形成して該貫通穴の内壁から、該リジッド基板の内層に形成された導体回路を露出させ、
   前記導体上に、前記リジッド基板の内壁に露出した導体回路の位置に合わせて半田のマイクロバンプが形成された前記フレキシブル基板を用意し、
   前記貫通穴に前記フレキシブル基板を挿入し、前記マイクロバンプと該貫通穴に露出した導体回路とを該マイクロバンプの半田の溶融によって接続する、
   ことを特徴とするプリント基板の製造方法。

Images