(57)【要約】【課題】  絶縁性基材に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板において、はんだ融点（２００〜２６０℃）に温度設定されたリフロー炉を通すことが可能な回路基板の提供。【解決手段】  絶縁性基材１と、該絶縁性基材１の少なくとも一方の面に形成された電極配線２に水晶振動子３を実装する回路基板であって、前記絶縁性基材１から前記電極配線２の一部が延出したランド２ａと、前記水晶振動子３が有する端子４とが溶接されている。【選択図】  図１
2006210505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材と、
前記絶縁性基材の面上に形成された電極配線と、
前記絶縁性基材の厚み方向と直交する方向かつ、前記絶縁性基材を有しない領域に前記電極配線から延設されたランド部と、
前記ランド部と溶接された端子を有する水晶振動子と
を有する回路基板。
【請求項２】
前記絶縁性基材が、前記絶縁性基材の厚み方向に貫通する開口部を有し、
前記ランド部が前記開口部の領域内に延設され、
前記水晶振動子を前記開口部の領域内に配置する請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記絶縁性基材が、前記絶縁性基材の厚み方向に貫通する開口部と、前記開口部と前記絶縁性基材の厚み方向の端面をつなぐ切り欠き部を有し、
前記ランド部が前記切り欠き部の領域内に延設され、
前記水晶振動子を前記開口部の領域内に配置する請求項１に記載の回路基板。
【請求項４】
前記絶縁性基材がポリイミドまたはポリエステルまたはポリフェニレンサルファイドまたは全芳香族ポリエステルからなるシート材料であり、
前記電極配線が銅またはアルミニウムからなる金属箔であり、
前記水晶振動子が有する端子が鉄−ニッケル合金または鉄−ニッケル−コバルト合金の棒材である請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項５】
前記絶縁性基材と前記電極配線とが接着剤で接合されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記電極配線にニッケル、金の順にメッキが被覆され、前記端子に錫のメッキが被覆されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
絶縁性基材の面上に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板の製造方法であって、
前記絶縁性基材の厚み方向と直交する方向にかつ、前記絶縁性基材を有しない領域に前記電極配線から延設されたランド部を熱吸収体に載置する工程と、
前記ランド部が前記熱吸収体と接する面と反対の面上に前記水晶振動子が有する端子を設置する工程と、
前記端子にレーザ光を照射し、前記端子を溶融して前記ランド部と接合する工程と、
を有する回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記レーザ光の波長が０．５μｍ以上１１μｍ以下である請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記熱吸収体に一つ以上の吸気孔を設け、前記ランド部を吸着する請求項７または８に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
絶縁性基材の面上に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板の製造方法であって、
前記絶縁性基材の厚み方向と直交する方向にかつ、前記絶縁性基材を有しない領域に前記電極配線から延設されたランド部を熱吸収体に載置する工程と、
前記ランド部が前記熱吸収体と接する面と反対の面上に前記水晶振動子が有する端子を設置する工程と、
前記端子が前記ランド部と接する面と反対の面に接するようにカバープレートを重ね合わせて前記熱吸収体の方向に加圧する工程と、
前記カバープレートを透過して前記端子にレーザ光を照射し、前記端子を溶融して前記ランド部と接合する工程と、
を有する回路基板の製造方法。
【請求項１１】
前記カバープレートが前記レーザ光を９０〜１００％透過するガラスもしくは樹脂である請求項１０に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記熱吸収体に一つ以上の吸気孔を設け、前記回路基板を吸着する請求項１０または１１記載の回路基板の製造方法。
【請求項１３】
前記レーザ光が０．５μｍ以上１１μｍ以下である請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材料の絶縁性基材と金属箔の電極配線で構成されるフレキシブルな回路基材に、水晶振動子を実装した回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルな回路基材に水晶振動子を実装した回路基板は、腕時計や時計機能を有する電子装置、受信や発振機能を有する無線装置に使用され、さらには省スペース化が要求される携帯機器に用いられている。
【０００３】
近年の回路基板は、小型薄型化の要求と合わせて、高温環境における電気的接合の信頼性が求められている。たとえば、多機能の電子時計では、実装基板にＩＣと水晶振動子とを実装して時計機能を調整、検査した後に、時計機能以外のＩＣや電子部品をはんだ融点（２００〜２６０℃）に温度設定されたリフロー炉で実装する必要がある。
【０００４】
従来より、回路基板にワイヤーボンディングされるＩＣは、ワイヤーボンディングの金線と回路基板の電極配線上の金メッキがＡｕ−Ａｕ金属接合されるため、リフロー炉をとおしてもＡｕ−Ａｕ金属接合が切れる不具合が生じなかった。
【０００５】
しかし、水晶振動子は回路基板にはんだ接合され、高耐熱が必要であれば鉛の比率を高めた鉛−錫はんだ（鉛90〜95%、錫10〜5%、融点314〜320℃）が用いられていた。この鉛−錫はんだで水晶振動子を電極配線と接合する際に、電極配線の洗浄が不十分である場合や鉛−錫はんだの加熱が不均一である場合など、260℃に温度設定されたリフロー炉に繰り返して通過させた際に、水晶振動子と回路基板の断線が稀に生じていた。
【０００６】
したがって、高温環境における水晶振動子と電極配線との電気的接合の信頼性が低いものであった。
【０００７】
また、リードフレームに水晶振動子を接合する方法が提案されているが、赤外線ビームでリードフレームの広い範囲を予熱する必要がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００８】
赤外線ビームの予熱はリードフレームの融点の３０％の加熱が必要とされており、約１１００℃融点の銅合金のリードフレームで、およそ３３０℃で加熱される。フレキシブルな回路基材に水晶振動子を実装した回路基板では、シート材料の絶縁基材と金属箔の電極配線との線膨張の違いで赤外線ビーム加熱から室温にもどった後に歪がのこり変形が著しいものであった。
【特許文献１】特開平６−２５４６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上に述べた従来の回路基板および製造方法では、高温環境における電気的接合の信頼性を確保することが困難であった。
【００１０】
本発明は、フレキシブルな回路基材における電極配線と水晶振動子の電気的接合を改良し、回路基板の高温環境における信頼性を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、
絶縁性基材と、絶縁性基材の面上に形成された電極配線と、絶縁性基材の厚み方向と直交する方向かつ、絶縁性基材を有しない領域に電極配線から延設されたランド部と、ランド部と溶接された端子を有する水晶振動子とを有する。
【００１２】
また、絶縁性基材が、絶縁性基材の厚み方向に貫通する開口部を有し、ランド部が開口部の領域内に延設され、水晶振動子を開口部の領域内に配置する。
【００１３】
また、絶縁性基材が、絶縁性基材の厚み方向に貫通する開口部と、開口部と絶縁性基材の厚み方向の端面をつなぐ切り欠き部を有し、ランド部が切り欠き部の領域内に延設され、水晶振動子を開口部の領域内に配置する。
【００１４】
また、絶縁性基材がポリイミドまたはポリエステルポリフェニレンサルファイド、全芳香族ポリエステルからなるシート材料であり、電極配線が銅またはアルミニウムからなる金属箔であり、水晶振動子が有する端子が鉄−ニッケル合金、もしくは、鉄−ニッケル−コバルト合金の棒材である。
【００１５】
また、絶縁性基材と電極配線とが接着剤で接合されている。
【００１６】
また、電極配線にニッケル、金の順にメッキが被覆され、端子に錫のメッキが被覆されている。
【００１７】
また、絶縁性基材の面上に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板の製造方法であって、絶縁性基材の厚み方向と直交する方向にかつ、絶縁性基材を有しない領域に電極配線から延設されたランド部を熱吸収体に載置する工程と、ランド部が熱吸収体と接する面と反対の面上に水晶振動子が有する端子を設置する工程と、端子にレーザ光を照射し、端子を溶融してランド部と接合する工程とを有する。
【００１８】
また、レーザ光の波長が０．５μｍ以上１１μｍ以下である。
【００１９】
また、熱吸収体に一つ以上の吸気孔を設け、ランド部を吸着する。
【００２０】
また、絶縁性基材の面上に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板の製造方法であって、絶縁性基材の厚み方向と直交する方向にかつ、絶縁性基材を有しない領域に電極配線から延設されたランド部を熱吸収体に載置する工程と、ランド部が熱吸収体と接する面と反対の面上に水晶振動子が有する端子を設置する工程と、端子がランド部と接する面と反対の面に接するようにカバープレートを重ね合わせて熱吸収体の方向に加圧する工程と、カバープレートを透過して端子にレーザ光を照射し、端子を溶融してランド部と接合する工程とを有する。
【００２１】
また、カバープレートがレーザ光を９０〜１００％透過するガラスもしくは樹脂である。
【００２２】
また、熱吸収体に一つ以上の吸気孔を設け、回路基板を吸着する。
【００２３】
また、レーザ光が０．５μｍ以上１１μｍ以下である。
【００２４】
ここで、絶縁性基材の厚さは数μｍから８０μｍ程度、電極配線の厚さは数μｍから４０μｍ程度であることが含まれる。また、水晶振動子が有する端子の形状は、丸棒、角棒であり、その直径や対角長が４０μｍから２００μｍ程度であることが含まれる。
【００２５】
また、接着剤はエポキシなどの耐熱性を有する樹脂であり、厚さは数μｍから３０μｍ程度であることが含まれる。
【００２６】
上記の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、絶縁性基材から電極配線の一部が延出したランドと、水晶振動子が有する端子とを溶接することで、回路基板の高温環境における信頼性が高まる。
【発明の効果】
【００２７】
上述したように本発明は、回路基板の高温環境における信頼性が高められるため、実装基板に水晶振動子が有する端子を溶接した後に、はんだ融点（２００〜２６０℃）に温度設定されたリフロー炉を通すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例を図１〜６に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１、および図２は、絶縁性基材と、片面に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板を示す概略図である。図３は、水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランド部を溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【００３０】
絶縁性基材１０は開口部１０ａと、開口部１０ａと絶縁性基材１０の厚み方向の端面をつなぐ切り欠き部１０ｂを有している。この絶縁性基材１０の表面に電極配線２０を形成し、電極配線２０は切り欠き部１０ａ部分に延設してランド部２０ａを有する。また、水晶振動子３は、水晶カン３ａ、ステム３ｂ、絶縁碍子３ｃと端子４で構成されている。水晶振動子３は絶縁性基材１０の開口部１０ｂ内に収容され、端子４とランド部２０ａとを溶接することで電気的接合がなされる。
【００３１】
ここで、絶縁性基材１０は、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを用い、電極配線２０は、厚さ３５μｍの銅箔を用い、絶縁性基材１０と電極配線２０との接着は、エポキシ接着剤を用いた。また、水晶振動子３が有する端子４は鉄・ニッケル・コバルト合金を用いた。また、ランド２０ａの作製方法を次に説明する。予めプレスで穴あけをした絶縁性基材１０となるポリイミドフィルムと、電極配線２０となる銅箔とを接着する。この後に、銅箔にレジスト塗布、パターニング、エッチングをおこない、ランド２ａを有する電極配線２を形成する。このほかの作製方法としては、ランド２ａと貼り合わされた絶縁性基材１を薬品で溶解する方法やレーザで昇華する方法で、絶縁性基材を有しない領域に電極配線から延設されたランド部が形成できる。また、ランド部２０ａと端子４との溶接は、波長1.06μｍのＹＡＧレーザを用い、端子４の表面に焦点を合わせて照射した。この結果、端子４がレーザを吸収して溶け込み溶接部４aとランド部２ａとが接合した。
【００３２】
以上の構成で作製した回路基板に、図２で示す電極配線２０の表面に検査プローブを接触させ、水晶振動子３が正常に発振していることを確認した。さらに、この回路基板を第１ゾーンが１６０℃・２分、第２ゾーンが２００℃以上・１分（ピーク温度が２６０℃）のリフロー炉に通した後、特性に変化がないことを確認した。
【実施例２】
【００３３】
図４は、本発明の絶縁性基材と、片面に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板の製法を示す概略図である。また、図５は、本発明の水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランド部を溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【００３４】
絶縁性基材１０は厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを用い、電極配線２０は厚さ３５μｍの銅箔を用い、図４に示すように絶縁性基材１０より突出して、ランド部２０ａを形成した。また、水晶振動子３０は、水晶カン３０ａ、ステム３０ｂ、絶縁碍子３０ｃと端子４０で構成され、端子４０とランド２０ａとを接合することで通電発振が可能となる。この端子４０とランド２０ａの関係をＡ−Ａ位置の断面図で図５に示した。また、端子４０とランド２０ａが溶接される面と反対面に接するように熱吸収体７０を配置した。ここで、熱吸収体７０にはランド２０ａを吸着する小さい穴を設けておいた。
【００３５】
はじめに、電極配線２０が有するランド２０ａをアルミ合金製の熱吸収体７０に載置し、ランド２０ａと水晶振動子３０が有する端子４０とを位置決めして重ね合わせ、端子４０に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ光を照射し、端子４０を溶融して電極配線２０と接合した。ここで、絶縁性基材１０のポリイミドフィルムを観察したところ、熱による溶融、変形など絶縁性や電極配線２０から剥離するなどの実装基板としての機能を損なうことがなかった。
【００３６】
以上の、構成で作製した回路基板において水晶振動子３が正常に発振していることを確認した。さらに、この回路基板を第１ゾーンが１６０℃・２分、第２ゾーンが２００℃以上・１分（ピーク温度が２６０℃）のリフロー炉に通した後、特性に変化がないことを確認した。
【実施例３】
【００３７】
図６は、水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランドを溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【００３８】
電極配線２０が有するランド２０ａをアルミ合金製の熱吸収体７０に載置し、ランド２０ａと水晶振動子３０が有する端子４０とを位置決めして重ね合わせ、端子４０に石英製のカバープレート８０を重ね合わせてランド２０ａの方向に加圧した。その後、カバープレート８０を透過して端子４０にＹＡＧレーザ光を照射し、端子４０を溶融してランド２０ａと溶接した。ここで、透明アクリル製のカバープレートを用いた場合も、ＹＡＧレーザ光は透過し、端子４０とランド２０ａの溶接ができた。
【００３９】
以上の、構成で作製した回路基板において水晶振動子３が正常に発振していることを確認した。さらに、この時計用回路を第１ゾーンが１６０℃・２分、第２ゾーンが２００℃以上の時間が１分でピーク温度が２６０℃のリフロー炉に通した後、特性に変化がないことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】絶縁性基材に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板を示す概略図である。
【図２】絶縁性基材に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板を示す概略図である。
【図３】水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランドを溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【図４】絶縁性基材に形成された電極配線に水晶振動子を実装する回路基板を示す概略図である。
【図５】水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランドを溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【図６】水晶振動子が有する端子と電極配線が有するランドを溶接する部位の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１０      絶縁性基材
２、２０      電極配線
２ａ、２０ａ  ランド
３、３０      水晶振動子
４、４０      端子
【図１】
2006210505.tif 000003
【図２】
2006210505.tif 000004
【図３】
2006210505.tif 000005
【図４】
2006210505.tif 000006
【図５】
2006210505.tif 000007
【図６】
2006210505.tif 000008