JP2008140941A

JP2008140941A - 実装構造

Info

Publication number: JP2008140941A
Application number: JP2006324930A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ohara; 聡大原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】補強用の接続部を新たに設けることなく、曲げ方向、捻り方向及び引張方向の負荷に対しての強度を十分に保つことができる実装構造を提供すること。
【解決手段】プリント配線基板１０１上のＦＰＣ接続用電極パッド１０５とプリント配線基板１０２上のＦＰＣ接続用電極パッド１０６との間にフレキシブル配線基板１０３を挟み込んで実装することにより、接合強度を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル配線基板とプリント配線基板のようなリジッドな基板との実装構造に関する。

プリント配線基板とフレキシブル配線基板とを接続する際に使用される、フレキシブル配線基板の固定方法に関して、例えば特許文献１には、フレキシブル配線基板上で電気的な接続が必要なリードとプリント配線基板上で電気的な接続が必要なランドとの接続部の他に、補強目的の接続部を設けることにより、接続部の強度を向上させている。
特開平８−１６２７７６号公報

上記特許文献１では、補強用に新たに接合部を設けているため、プリント配線基板とフレキシブル配線基板との接合部の小形化を保つことが困難であり、その一方で得られる接続強度では不十分な場合がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、補強用の接続部を新たに設けることなく、曲げ方向、捻り方向及び引張方向の負荷に対しての強度を十分に保つことができる実装構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の実装構造は、少なくとも１枚の基板が電気的な回路と外部との配線用電極とを有する複数の基板と、前記配線用電極と接続される電極を有する少なくとも１つの配線部材とを備える実装構造であって、前記複数の基板のうち、前記電気的な回路と外部との配線用電極とを有する基板を含む少なくとも２枚の基板を対向させ、該対向させた基板間に前記配線部材を挟み込んで実装し、前記配線用電極と前記配線部材の電極とを電気的に接続することを特徴とする。

本発明によれば、補強用の接続部を新たに設けることなく、曲げ方向、捻り方向及び引張方向の負荷に対しての強度を十分に保つことができる実装構造を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る実装構造を示す断面図である。また、図２は、第１の実施形態における各基板の実装前の斜視図である。

第１の実施形態における実装構造は、プリント配線基板１０１と、プリント配線基板１０２と、フレキシブル配線基板１０３とから構成されている。

リジッドな基板であるプリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２のそれぞれの表面及び裏面の少なくとも一方には、電気的な配線と、チップコンデンサ、抵抗器、ＩＣ等の機能部品１０４が実装されている。そして、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２とは、互いに対向するように配置され、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２との互いに対向する面には、フレキシブル配線基板１０３との電気的な接続を得るためのＦＰＣ接続用電極パッド１０５及びＦＰＣ接続用電極パッド１０６がそれぞれ設けられている。

更に、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２との互いに対向する面上において、ＦＰＣ接続用電極パッド１０５及びＦＰＣ接続用電極パッド１０６がそれぞれ設けられている部位と異なる部位には、ＰＣＢ接続用電極パッド１０７及びＰＣＢ接続用電極パッド１０８がそれぞれ設けられている。

配線部材の一例としてのフレキシブル配線基板１０３は、プリント配線基板１０１上のＦＰＣ接続用電極パッド１０５とプリント配線基板１０２上のＦＰＣ接続用電極パッド１０６との間に配される。このフレキシブル配線基板１０３は多層構造をしており、中心にベース層１０３ａが形成され、ベース層１０３ａの表裏に電極層１０３ｂが、電極層１０３ｂの表面に弾性層１０３ｃが積層されて構成されている。ここで、ベース層１０３ａは例えばポリイミド材から構成されている。また、電極層１０３ｂは例えばＣｕの表面にＮｉ/Ａｕの薄膜が積層されて構成されている。更に、弾性層１０３ｃはレジスト材により構成されている。また、フレキシブル配線基板１０３の端部は、プリント配線基板１０１及びプリント配線基板１０２との電気的な接続を得るために、電極層１０３ｂがむき出しになっており、ＦＰＣ電極パッド１０９及び１１０を構成している。

図１及び図２に示すような構成において、プリント配線基板１０１上のＰＣＢ接続用電極パッド１０７とプリント配線基板１０２上のＰＣＢ接続用電極パッド１０８とを例えばハンダ１１１を用いて電気的に接合する。更に、プリント配線基板１０１上のＦＰＣ接続用電極パッド１０５とプリント配線基板１０２上のＦＰＣ接続用電極パッド１０６との間にフレキシブル配線基板１０３を配した状態で、プリント配線基板１０１上のＦＰＣ接続用電極パッド１０５とフレキシブル配線基板１０３上のＦＰＣ電極パッド１０９、及びプリント配線基板１０２上のＦＰＣ接続用電極パッド１０６とフレキシブル配線基板１０３上のＦＰＣ電極パッド１１０を例えばハンダ１１１を用いて電気的に接合する。

ここで、図１においては、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２の互いに対向する面に機能部品１０４を実装している。この場合、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２とが近接していると、機能部品１０４同士、或いは機能部品１０４とそれに対向するプリント配線基板とが干渉してしまうおそれがある。これを防止するために、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２とを十分な間隔を有して配置することが好ましい。このため、第１の実施形態においては、図１に示すように、プリント配線基板１０２に段差１０２ａ及び１０２ｂを形成することにより、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２との間隔を空けている。なお、段差はプリント配線基板１０１に形成しても良いし、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２の両方に形成しても良い。

図１に示すようにして、フレキシブル配線基板１０３をプリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２とで挟み込んで接合する構造にすることにより、（１）実装後も接合部に押圧がかかった状態でフレキシブル配線基板を固定することができる。また、（２）フレキシブル配線基板１０３の両面に電極パッドを設けることにより、接合面積を十分に確保することができる。更に、（３）フレキシブル配線基板１０３上の弾性層１０３ｃごとプリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２とで挟み込む構造にすることにより、特に曲げ方向、捻り方向の負荷に対して、フレキシブル配線基板１０３上のＦＰＣ電極パッド１０９及び１１０に直接負荷がかからないようにフレキシブル配線基板１０３を固定することができる。

第１の実施形態では、上記の３つの作用により、その効果として、通常のリジットな基板の片面にフレキシブル配線基板を実装する構造に比べて、高い強度を確保することができる。また、強度確保のための専用の部材も必要としない。

次に基板の実装方法について説明する。ここで、基板間の電気的な接続には例えばハンダを用いる。また、実装には、例えば、加熱及び加圧可能で、上下のステージに基板を保持することができ、且つ上下のステージに保持した試料の相対的な位置合わせが可能な実装機を用いる。

まず、プリント配線基板１０２上にあるＦＰＣ接続用電極パッド１０６にハンダ１１１のペーストを供給する。供給の方法は、スクリーン印刷又はディスペンサによる塗布等が考えられる。その状態で、実装機の下側ステージにプリント配線基板１０２を固定し、上側ステージにフレキシブル配線基板１０３を固定する。その後に、プリント配線基板１０２とフレキシブル配線基板１０３とを位置合わせした後、加圧及び加熱を行い、ハンダ１１１を溶融させてプリント配線基板１０２にフレキシブル配線基板１０３を実装する。その後、プリント配線基板１０１のＰＣＢ接続用電極パッド１０７及びＦＰＣ接続用電極パッド１０５にハンダ１１１のペーストを供給し、プリント配線基板１０２と同様の手順で、プリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２及びフレキシブル配線基板１０３との接合を行う。

ここで、上述した実装方法においては、まずプリント配線基板１０２とフレキシブル配線基板１０３とを接合し、次にプリント配線基板１０１とフレキシブル配線基板１０３及びプリント配線基板１０２とを接合するように説明したが、逆の順序で接合しても良いし、プリント配線基板１０１、プリント配線基板１０２、及びフレキシブル配線基板１０３を一括で接合するようにしても良い。

また、上述した実装方法においては基板間の接合にハンダペーストを使用した実装方法を説明したが、他の手法で実装するようにしても良い。例えば、プリント配線基板１０１及びプリント配線基板１０２の電極パッド上に予めハンダを供給しておく方法や、接合材としてハンダの代わりにＡＣＰ、ＡＣＦを用いる方法、スタッドバンプを各基板に製作し金属接合により接合する方法等を用いても良い。

更に、第１の実施形態では、フレキシブル配線基板１０３を１枚のみ実装する例について説明しているが、フレキシブル配線基板１０３をプリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２との間に複数枚実装するようにしても良い。例えば、図１の例ではプリント配線基板１０１とプリント配線基板１０２の右側面側からフレキシブル配線基板１０３を挟み込んで実装する構造であるが、左側面側からもフレキシブル配線基板１０３を挟み込んで実装するようにしても良い。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る実装構造を示す断面図である。また、図４は、第１の実施形態における各基板の実装前の斜視図である。

第２の実施形態における実装構造は、ＭＥＭＳ基板２０１と、配線基板２０２と、フレキシブル配線基板２０３とから構成されている。

ＭＥＭＳ基板２０１は、例えばＳｉから構成されている。そして、ＭＥＭＳ基板２０１の一部分にＭＥＭＳミラー２１２と、ＦＰＣ接続用電極パッド２０５と、接着剤接合部２０７とが設けられている。ＭＥＭＳミラー２１２は、半導体加工プロセスにより製作されている。また、ＦＰＣ接続用電極パッド２０５は例えばハンダでの接合が可能な構造となっており、例えばスパッタリングによりＭＥＭＳ基板２０１上にＣｒ/Ｎｉ/Ａｕの薄膜を成膜することにより製作される。更に、接着剤接合部２０７は、接着剤での接合が可能な表面となっている。

配線基板２０２は、例えばガラスから構成されている。そして、配線基板２０２の表面には、電気的な配線と、チップコンデンサや抵抗器、ＩＣなどの機能部品２０４とが実装されている。更に、配線基板２０２の、ＭＥＭＳミラー２１２に対応する位置にＭＥＭＳミラー駆動電極２１３が設けられている。また、配線基板２０２の、ＦＰＣ接続用電極パッド２０５に対応する位置にはＦＰＣ接続用電極パッド２０６が設けられ、接着剤接合部２０７に対応する位置には接着剤接合部２０８が設けられている。ここで、ＦＰＣ接続用電極パッド２０６は例えばハンダでの接合が可能な構造となっており、また、接着剤接合部２０８は、接着剤での接合が可能な表面となっている。

フレキシブル配線基板２０３は多層構造になっており、中心にベース層２０３ａが、ベース層２０３ａの表裏に電極層２０３ｂが、更に電極層２０３ｂの表面に弾性層２０３ｃが配置されて構成されている。ここで、ベース層２０３ａは例えばポリイミド材で構成されている。また、電極層２０３ｂはＣｕの表面にＮｉ/Ａｕの薄膜を積層することにより構成されている。更に、弾性層２０３ｃはレジスト材により構成される。また、フレキシブル配線基板２０３の端部は、ＭＥＭＳ基板２０１及び配線基板２０２との電気的な接続を得るために、電極層２０３ｂがむき出しになっており、ＦＰＣ電極パッド２０９及び２１０を構成している。

図３及び図４に示すような構成において、ＭＥＭＳ基板２０１上の接着剤接合部２０７と配線基板２０２上の接着剤接合部２０８との間を、スペーサ２１４を混合した接着剤２１５により、所望の基板間距離を保ち接合する。また、ＭＥＭＳ基板２０１上のＦＰＣ接続用電極パッド２０５とフレキシブル配線基板２０３上のＦＰＣ電極パッド２０９、及び配線基板２０２上のＦＰＣ接続用電極パッド２０６とフレキシブル配線基板２０３上のＦＰＣ電極パッド２１０を、例えばハンダを用いて電気的に接合する。この際、フレキシブル配線基板２０３の厚みを適切に設定する、具体的にはＦＰＣ接続用電極パッド２０５及び２０６を含むフレキシブル配線基板２０３の厚みをスペーサ２１４の厚みと一致させることにより、フレキシブル配線基板２０３をスペーサ２１４と同様のものとみなすことができ、ＭＥＭＳ基板２０１と配線基板２０２との間隔を所望の値に制御することができる。

このような第２の実施形態の実装構造は、第１の実施形態で説明した実装構造と同様に、高い強度及び信頼性を得ることができると共に、フレキシブル配線基板を挟み込む２枚の基板間の距離を所望の値に制御することができる。この作用により、電極とＭＥＭＳミラーとの間隔に高い精度を必要とするＭＥＭＳデバイスにも適用することができる。
なお、実装方法については、第１の実施形態で説明した手法とほぼ同様であるため、説明を省略する。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態では、配線部材としてフレキシブル配線基板を用いたが、リード線等を用いても同様の効果を得ることができる。また、各基板の材質も限定されるものではなく、ガラスエポキシやＳｉ、ガラス等、種々のものを用いることができる。

さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出される。

本発明の第１の実施形態に係る実装構造を示す断面図である。第１の実施形態における各基板の実装前の斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る実装構造を示す断面図である。第２の実施形態における各基板の実装前の斜視図である。

符号の説明

１０１…プリント配線基板、１０２…プリント配線基板、１０３…フレキシブル配線基板、１０３ａ…ベース層、１０３ｂ…電極層、１０３ｃ…弾性層、１０４…機能部品、１０５，１０６…ＦＰＣ接続用電極パッド、１０７，１０８…ＰＣＢ接続用電極パッド、１０９，１１０…ＦＰＣ電極パッド、１１１…ハンダ、２０１…ＭＥＭＳ基板、２０２…配線基板、２０３…フレキシブル配線基板、２０３ａ…ベース層、２０３ｂ…電極層、２０３ｃ…弾性層、２０４…機能部品、２０５，２０６…ＦＰＣ接続用電極パッド、２０７，２０８…接着剤接合部、２０９，２１０…ＦＰＣ電極パッド、２１２…ＭＥＭＳミラー、２１３…ＭＥＭＳミラー駆動電極、２１４…スペーサ、２１５…接着剤

Claims

少なくとも１枚の基板が電気的な回路と外部との配線用電極とを有する複数の基板と、
前記配線用電極と接続される電極を有する少なくとも１つの配線部材と、
を備える実装構造であって、
前記複数の基板のうち、前記電気的な回路と外部との配線用電極とを有する基板を含む少なくとも２枚の基板を対向させ、該対向させた基板間に前記配線部材を挟み込んで実装し、前記配線用電極と前記配線部材の電極とを電気的に接続することを特徴とする実装構造。
前記対向する基板はそれぞれ前記配線用電極を有し、
前記配線部材は、前記対向して配置される基板のそれぞれの配線用電極と接続される複数の電極を有することを特徴とする請求項１に記載の実装構造。
前記配線部材は前記配線用電極以外の一部分が弾性層で覆われており、前記弾性層ごと前記対向する基板間に実装されることを特徴とする請求項１に記載の実装構造。
前記対向する基板間は、前記配線部材が挟み込まれる部位とは異なる部位で更に接続がなされていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の実装構造。
前記異なる部位での接続は、電気的及び機械的な接続がなされていることを特徴とする請求項４に記載の実装構造。
前記異なる部位での接続は、機械的な接続がなされていることを特徴とする請求項４に記載の実装構造。
前記複数の基板はそれぞれ表面及び裏面の少なくとも何れか一方に機能部品が実装されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の実装構造。
前記対向する基板の少なくとも何れか一方には、前記配線部材の実装時に前記機能部品と前記対向する基板とが干渉しないように段差が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の実装構造。
前記対向する基板の少なくとも１枚はＭＥＭＳ基板であることを特徴とする請求項１に記載の実装構造。
前記配線部材は、前記対向する基板間の間隔を所望の値にするだけの厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載の実装構造。