JP5744716B2

JP5744716B2 - プリント配線板

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Publication number: JP5744716B2
Application number: JP2011289510A
Authority: JP
Inventors: 良高見
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013140830A

Description

本発明は、コネクタが実装されたプリント配線板に関するものである。

いわゆるＢｔｏＢ型（Board-to-Board型）コネクタを基板に実装して、平行に並べた基板同士を物理的及び電気的に接続する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２０６４０８号公報

電子部品を基板に実装する際、電子部品の端子と基板上のパッドの間に介在する溶融はんだの表面張力によって、電子部品が基板に対して相対的に位置決めされる（所謂セルフアライメント効果）。

しかしながら、上述のようなコネクタは比較的重くセルフアライメント効果が弱くなるため、コネクタが位置ズレしたままの状態で基板に実装されてしまう場合があるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、コネクタの位置ズレを抑制することが可能なプリント配線板を提供することである。

［１］本発明に係るプリント配線板は、複数の端子を有するコネクタが実装されたプリント配線板であって、はんだ付け部を介して前記端子がそれぞれ接続された複数のパッドを備え、複数の前記パッドは、第１のパッドと第２のパッドを含み、前記第１のパッドは、前記端子の長さと実質的に同一の長さ、及び、前記端子の幅と実質的に同一の幅、の少なくとも一方を有し、前記第２のパッドは、前記端子の長さよりも大きな長さと、前記端子の幅よりも大きな幅と、を有し、前記第１のパッドは、複数の前記パッドのうちの５０％以上を占めており、複数の前記パッドは整列することで一対のパッド列を形成しており、一方のパッド列は、前記第１のパッドから構成され、他方のパッド列は、前記第２のパッドから構成されていることを特徴とする。

本発明では、第１のパッドが、端子の長さと実質的に同一の長さ、及び、端子の幅と実質的に同一の幅、の少なくとも一方を有しているので、セルフアライメント効果を高めることができ、コネクタの位置ズレを抑制することが可能となる。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のIB方向矢視図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のIC方向矢視図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるプリント配線板の製造方法を示すフローチャートである。図４（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるリフロー前のプリント配線板を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVB方向矢視図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のIVC方向矢視図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるリフロー前のプリント配線板の他の例を示す平面図である。図６（ａ）は、本発明の第２実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のVIB方向矢視図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のVIC方向矢視図である。図７（ａ）は、本発明の第３実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のVIIB方向矢視図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のVIIC方向矢視図である。図８（ａ）は、本発明の第４実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第４実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。図９（ａ）は、本発明の第５実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図９（ｂ）は、本発明の第５実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。図１０（ａ）は、本発明の第６実施形態におけるプリント配線板の平面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第６実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１（ａ）〜図１（ｃ）は本発明の第１実施形態におけるプリント配線板を示す図、図２は本発明の第1実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図、図３は本発明の第１実施形態におけるプリント配線板の製造方法を示すフローチャート、図４（ａ）〜図４（ｃ）は本発明の第１実施形態におけるリフロー前のプリント配線板を示す図、図５は本発明の第１実施形態におけるリフロー前のプリント配線板の他の例を示す図である。

本実施形態におけるプリント配線板１は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、コネクタ１０と、当該コネクタ１０が実装された基板２０と、を備えたフレキシブルプリント配線板である。

コネクタ１０は、プリント配線板同士を接続するための表面実装型のＢｔｏＢ型コネクタである。プリント配線板１と他のプリント配線板を平行に並べた状態で、このコネクタ１０を当該他のプリント配線板に実装されたＢｔｏＢ型コネクタに嵌合させることで、プリント配線板１と他のプリント配線板が物理的及び電気的に接続される。

なお、このプリント配線板１に実装されたＢｔｏＢ型コネクタ１０は、レセプタクルコネクタであってもよいし、プラグコネクタであってもよい。また、プリント配線板１に実装されるコネクタ１０は、ＢｔｏＢ型コネクタに限定されず、例えばＺＩＦ（Zero Insertion Force）コネクタ等のＢｔｏＢ型コネクタ以外のコネクタであってもよい。

このコネクタ１０は、他のプリント配線板に実装されたＢｔｏＢ型コネクタと嵌合するコネクタ本体１１と、コネクタ本体１１から外側に向かって導出する複数の端子１２と、を備えている。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、コネクタ本体１１の一方の側面から５本の端子１２が図中左方向に導出していると共に、コネクタ本体１１の他方の側面からも５本の端子１２が図中右方向に導出している。なお、端子１２の本数や配置等は特にこれに限定されない。

基板２０は、絶縁性基材２１と、その絶縁性基材２１上に形成された複数のパッド２２１ａと、を備えた片面フレキシブル基板である。

なお、基板２０が、カバーレイやソルダレジスト層等を備えてもよい。また、基板２０を両面フレキシブル基板や多層フレキシブル基板で構成してもよい。或いは、基板２０を、例えば、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス、ガラス等の硬質な材料から構成されるリジッド基板としてもよい。

絶縁性基材２１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の電気絶縁性を有する材料から構成されたフレキシブルなフィルムである。

パッド２２１ａは、例えば銅（Ｃｕ）等の導電性を有する材料から構成されている。このパッド２２１ａは、例えば、絶縁性基材２１に積層された銅箔を所定形状にエッチング等することで形成されている。なお、絶縁性基材２１上に導電性ペーストを印刷することでパッド２２１ａを形成してもよい。特に図示しないが、このパッド２２１ａは、基板２０に形成された配線パターンに接続されている。

図１（ａ）〜図１（ｃ）及び図２に示すように、パッド２２１ａは、コネクタ１０の端子１２に対応するように配置されており、図２中の左側５つのパッド２２１ａが第１のパッド列２３Ａを構成しており、同図中の右側の５つのパッド２２１ａが第２のパッド列２３Ｂを構成している。これらのパッド２２１ａは、はんだ付け部２４を介して、コネクタ１０の端子１２にそれぞれ接続されている。なお、パッド２２１ａの数や配置は、端子１２に対応していれば特にこれに限定されない。

本実施形態では、全てのパッド２２１ａが、コネクタ１０の端子１２の長さＬ_ｔと実質的に同一の長さＬ_ｐａを有しており（Ｌ_ｐａ＝Ｌ_ｔ）、且つ、全てのパッド２２１ａが、当該端子１２の幅Ｗ_ｔと実質的に同一の幅Ｗ_ｐａを有している（Ｗ_ｐａ＝Ｗ_ｔ）。本実施形態におけるパッド２２１ａが、本発明における第１のパッドの一例に相当する。

本実施形態では、以下の手順でコネクタ１０を基板２０上に実装する。

すなわち、図３に示すように、先ず、第１のパッド２２１ａが形成された基板２０を準備する（図３のステップＳ１０）。

次いで、パッド２２１ａ上にはんだペーストをスクリーン印刷によって塗布する（ステップＳ２０）。

次いで、マウンタによって当該はんだペーストの上にコネクタ１０の端子１２を載せる（ステップＳ３０）。

次いで、リフロー工程において、はんだペーストを溶融させた後にはんだを固化させて、端子１２とパッド２２１ａとの間にはんだ付け部２４を形成することで、端子１２とパッド２２１ａを接合する（ステップＳ４０）。

この際、本実施形態では、上述のように、パッド２２１ａの長さＬ_ｐａ及び幅Ｗ_ｐａが端子１２の長さＬ_ｔ及び幅Ｗ_ｔと実質的に同一となっており（Ｌ_ｐａ＝Ｌ_ｔ、Ｗ_ｐａ＝Ｗ_ｔ）、はんだ接合可能な範囲が限定されている。このため、例えば、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、端子１２がパッド２２１ａに対してＸ方向及びＹ方向にズレて載置されていても、溶融はんだによって端子１２をパッド２２１ａ側（図４（ａ）〜図４（ｃ）における矢印の方向）に引き寄せることができる。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）における符号２５は、リフロー前のはんだペースト２５である。

このように、本実施形態では、セルフアライメント効果を高めることができるので、比較的重量のあるコネクタ１０であっても位置ズレを抑制することができる。

例えば、長さＬ_ｐａが３００［μｍ］であり、幅Ｗ_ｐａが１２０［μｍ］のパッドの上に長さ３００［μｍ］、幅１２０［μｍ］のはんだペーストをスクリーン印刷により形成し、さらにその上に、長さＬ_ｔが３００［μｍ］、幅Ｗ_ｔが１２０［μｍ］の端子を載せた場合に、端子がパッドに対して長手方向に１５０［μｍ］、幅方向に６０［μｍ］位置ズレしていても、セルフアライメント効果によってコネクタの端子をパッドに正常な位置ではんだ付けすることができる。

なお、図５に示すように、コネクタ１０がＺ方向を中心として回転して端子１２がパッド２２１ａに対して位置ズレしている場合であっても、本実施形態では、パッド２２１ａの長さＬ_ｐａ及び幅Ｗ_ｐａが端子１２の長さＬ_ｔ及び幅Ｗ_ｔと実質的に同一となっているので（Ｌ_ｐａ＝Ｌ_ｔ、Ｗ_ｐａ＝Ｗ_ｔ）、コネクタ１０の位置ズレを抑制することができる。

<<第２実施形態>>
図６（ａ）〜図６（ｃ）は本発明の第２実施形態におけるプリント配線板を示す図である。

本実施形態では、パッドの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態におけるプリント配線板について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、全てのパッド２２１ｂが、コネクタ１０の端子１２の長さＬ_ｔと実質的に同一の長さＬ_ｐｂを有しているが（Ｌ_ｐｂ＝Ｌ_ｔ）、全てのパッド２２１ｂが、当該端子１２の幅Ｗ_ｔよりも大きな幅Ｗ_ｐｂを有している（Ｗ_ｐｂ＞Ｗ_ｔ）。本実施形態におけるパッド２２１ｂが、本発明における第１のパッドの一例に相当する。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、コネクタ１０を基板２０の上に実装する際に、パッド２２１ｂ上にはんだペーストを印刷して、当該はんだペーストの上にコネクタ１０の端子１２を載せる。次いで、リフロー工程においてはんだペーストを溶融させた後にはんだを固化させて、端子１２とパッド２２１ｂとの間にはんだ付け部２４を形成する。

この際、本実施形態では、パッド２２１ｂの長さＬ_ｐｂが端子１２の長さＬ_ｔと実質的に同一となっているので（Ｌ_ｐｂ＝Ｌ_ｔ）、端子１２がパッド２２１ｂに対してＸ方向にズレて載置されていても、溶融はんだによって端子１２をパッド２２１ｂ側に引き寄せることができる。

また、本実施形態では、パッド２２１ｂの幅Ｗ_ｐｂが端子１２の幅Ｗ_ｔよりも大きくなっているので（Ｗ_ｐｂ＞Ｗ_ｔ）、パッド２２１ｂと端子１２を接続するはんだ付け部２４にフィレットを形成して接合強度を向上させることができる。

<<第３実施形態>>
図７（ａ）〜図７（ｃ）は本発明の第３実施形態におけるプリント配線板を示す図である。

本実施形態では、パッドの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態におけるプリント配線板について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、全てのパッド２２１ｃが、コネクタ１０の端子１２の幅Ｗ_ｔと実質的に同一の幅Ｗ_ｐｃを有しているが（Ｗ_ｐｃ＝Ｗ_ｔ）、全てのパッド２２１ｃが、当該端子１２の長さＬ_ｔよりも大きな長さＬ_ｐｃを有している（Ｌ_ｐｃ＞Ｌ_ｔ）。本実施形態におけるパッド２２１ｃが、本発明における第１のパッドの一例に相当する。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、コネクタ１０を基板２０の上に実装する際に、パッド２２１ｃ上にはんだペーストを印刷して、当該はんだペーストの上にコネクタ１０の端子１２を載せる。次いで、リフロー工程においてはんだペーストを溶融させた後にはんだを固化させて、端子１２とパッド２２１ｃとの間にはんだ付け部２４を形成する。

この際、本実施形態では、パッド２２１ｃの幅Ｗ_ｐｃが端子１２の幅Ｗ_ｔと実質的に同一となっているので（Ｗ_ｐｃ＝Ｗ_ｔ）、端子１２がパッド２２１ｂに対してＹ方向にズレて載置されていても、溶融はんだによって端子１２をパッド２２１ｃ側に引き寄せることができる。

また、本実施形態では、パッド２２１ｃの長さＬ_ｐｃが端子１２の長さＬ_ｔよりも大きくなっているので（Ｌ_ｐｃ＞Ｌ_ｔ）、パッド２２１ｃと端子１２を接続するはんだ付け部２４にフィレットを形成して接合強度を向上させることができる。

<<第４実施形態>>
図８（ａ）は本発明の第４実施形態におけるプリント配線板の平面図、図８（ｂ）は本発明の第４実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。

本実施形態では、パッドの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第４実施形態におけるプリント配線板について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、絶縁性基材２１の表面に２種類のパッド２２１ａ，パッド２２２が形成されている。

第１のパッド２２１ａは、第１実施形態で説明した第１のパッド２２１ａと同様のものであり、コネクタ１０の端子１２の長さＬ_ｔと実質的に同一の長さＬ_ｐａを有すると共に（Ｌ_ｐａ＝Ｌ_ｔ）、当該端子１２の幅Ｗ_ｔと実質的に同一の幅Ｗ_ｐａを有している（Ｗ_ｐａ＝Ｗ_ｔ）。

一方、第２のパッド２２２は、第１のパッド２２１ａとは異なり、コネクタ１０の端子１２の長さＬ_ｔよりも大きな長さＬ_ｐ２を有すると共に（Ｌ_ｐ２＞Ｌ_ｔ）、当該端子１２の幅Ｗ_ｔよりも大きな幅Ｗ_ｐ２を有している（Ｗ_ｐ２＞Ｗ_ｔ）。

本実施形態では、絶縁性基材２１上に１０個のパッド２２１ａ，２２２が形成されているが、そのうちの８個が第１のパッド２２１ａであるのに対し、第２のパッド２２２は２個だけである。このように、全パッド中の半分以上（５０％以上）を第１のパッド２２１ａが占めることで、十分なセルフアライメント効果を確保することができる。

第１実施形態と同様に、これらのパッド２２１ａ，２２２は、コネクタ１０の端子１２に対応するように配置されており、図８（ｂ）中の左側５つのパッド２２１ａ、２２２が第１のパッド列２３Ａを構成しており、同図中の右側の５つのパッド２２１ａ、２２２が第２のパッド列２３Ｂを構成している。

本実施形態では、第１のパッド列２３Ａにおいて、第１のパッド２２１ａが第２のパッド２２２よりも列方向において外側に位置している。同様に、第２のパッド列２３Ｂにおいても、第１のパッド２２１ａが第２のパッド２２２よりも列方向において外側に位置している。このような配置を採用することで、特にコネクタ１０が基板２０に対して回転している場合（図５参照）に、セルフアライメント効果を効果的に高めることができる。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、コネクタ１０を基板２０の上に実装する際に、パッド２２１ａ，２２２上にはんだペーストを印刷して、当該はんだペーストの上にコネクタ１０の端子１２を載せる。次いで、リフロー工程においてはんだペーストを溶融させた後にはんだを固化させて、端子１２とパッド２２１ａ，２２２との間にはんだ付け部２４を形成する。

この際、本実施形態では、第１のパッド２２１ａの長さＬ_ｐａ及び幅Ｗ_ｐａが端子１２の長さＬ_ｔ及び幅Ｗ_ｔと実質的に同一となっているので（Ｌ_ｐａ＝Ｌ_ｔ、Ｗ_ｐａ＝Ｗ_ｔ）、端子１２が第１のパッド２２１ａに対してＸ方向及びＹ方向にズレて載置されていても、溶融はんだによって端子１２を第１のパッド２２１ａ側に引き寄せることができる。

さらに、本実施形態では、第２のパッド２２２の長さＬ_ｐ２及び幅Ｗ_ｐ２が端子１２の長さＬ_ｔ及び幅Ｗ_ｔよりも大きくなっているので（Ｌ_ｐ２＞Ｌ_ｔ、Ｗ_ｐ２＞Ｗ_ｔ）、第２のパッド２２２と端子１２を接続するはんだ付け部２４にフィレットを形成して接合強度を向上させることができる。

<<第５実施形態>>
図９（ａ）は本発明の第５実施形態におけるプリント配線板の平面図、図９（ｂ）は本発明の第５実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。

本実施形態では、パッドの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。以下に、第５実施形態におけるプリント配線板について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、本実施形態では、絶縁性基材２１の表面に２種類のパッド２２１ａ，２２２が形成されている。

一方、第２のパッド２２２は、第４実施形態で説明した第２のパッド２２２と同様のものであり、コネクタ１０の端子１２の長さＬ_ｔよりも大きな長さＬ_ｐ２を有すると共に（Ｌ_ｐ２＞Ｌ_ｔ）、当該端子１２の幅Ｗ_ｔよりも大きな幅Ｗ_ｐ２を有している（Ｗ_ｐ２＞Ｗ_ｔ）。

本実施形態では、絶縁性基材２１上に１０個のパッド２２１ａ，２２２が形成されているが、そのうちの５個が第１のパッド２２１ａであり、残りの５個が第２のパッド２２２である。このように、全パッド中の半分以上（５０％以上）を第１のパッド２２１ａが占めることで、十分なセルフアライメント効果を確保することができる。

第１実施形態と同様に、これらのパッド２２１ａ，２２２は、コネクタ１０の端子１２に対応するように配置されており、図９（ｂ）中の左側５つのパッド２２１ａ、２２２が第１のパッド列２３Ａを構成しており、同図中の右側の５つのパッド２２１ａ、２２２が第２のパッド列２３Ｂを構成している。

本実施形態では、第１のパッド列２３Ａにおいて、第１のパッド２２１ａと第２のパッド２２２とが交互に配置されている。同様に、第２のパッド列２３Ｂにおいても、第１のパッド２２１ａと第２のパッド２２２とが交互に配置されている。

<<第６実施形態>>
図１０（ａ）は本発明の第６実施形態におけるプリント配線板の平面図、図１０（ｂ）は本発明の第６実施形態におけるコネクタ実装前の基板の平面図である。

本実施形態では、パッドの構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。以下に、第６実施形態におけるプリント配線板について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、本実施形態では、絶縁性基材２１の表面に２種類のパッド２２１ａ，２２２が形成されている。

第１実施形態と同様に、これらのパッド２２１ａ，２２２は、コネクタ１０の端子１２に対応するように配置されており、図１０（ｂ）中の左側５つのパッド２２２が第１のパッド列２３Ａを構成しており、同図中の右側の５つのパッド２２１ａが第２のパッド列２３Ｂを構成している。

本実施形態では、第１のパッド列２３Ａが第２のパッド２２２のみから構成されているのに対し、第２のパッド列２３Ｂが第１のパッド２２１ａのみから構成されている。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、第１実施形態ではパッドを第１のパッド２２１ａのみで構成し、第２実施形態ではパッドを第１のパッド２２１ｂのみで構成し、第３実施形態ではパッドを第１のパッド２２１ｃのみで構成したが、これらのパッド２２１ａ〜２２１ｃを混在させてもよい。

また、上述の第４〜第６実施形態において、第１のパッド２２１ａに代えて、第１のパッド２２１ｂ又は第１のパッド２２１ｃを採用してもよいし、これらのパッド２２１ａ〜２２１ｃを混在させてもよい。

１…フレキシブルプリント配線板
１０…コネクタ
１１…コネクタ本体
１２…端子
２０…基板
２１…絶縁性基材
２２１ａ〜２２１ｃ…第１のパッド
２２２…第２のパッド
２３Ａ，２３Ｂ…パッド列
２４…はんだ付け部
２５…はんだペースト

Claims

複数の端子を有するコネクタが実装されたプリント配線板であって、
はんだ付け部を介して前記端子がそれぞれ接続された複数のパッドを備え、
複数の前記パッドは、第１のパッドと第２のパッドを含み、
前記第１のパッドは、前記端子の長さと実質的に同一の長さ、及び、前記端子の幅と実質的に同一の幅、の少なくとも一方を有し、
前記第２のパッドは、前記端子の長さよりも大きな長さと、前記端子の幅よりも大きな幅と、を有し、
前記第１のパッドは、複数の前記パッドのうちの５０％以上を占めており、
複数の前記パッドは整列することで一対のパッド列を形成しており、
一方のパッド列は、前記第１のパッドから構成され、
他方のパッド列は、前記第２のパッドから構成されていることを特徴とするプリント配線板。