(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ランドを有する第一基板と、
第二ランドを有する第二基板と、
前記第一基板及び前記第二基板の各板厚方向が互いに一致し前記第一ランドと前記第二ランドとが互いに向き合った状態で前記第一ランド及び前記第二ランドを接合する半田からなる半田層と、
前記板厚方向から見たときに前記第一ランドと前記第二ランドとが重なる領域の外側において前記第一基板と前記第二基板との少なくともいずれかに形成され、導体によって内面が被覆された貫通孔と、
を有し、
前記半田層の半田が前記貫通孔内に充填され、
前記貫通孔は、前記板厚方向から見たときに前記第一ランドと前記第二ランドとが重なる領域を挟むように互いに離間して２つ設けられていることを特徴とする基板接続構造。
【請求項２】
前記板厚方向から見たときに前記第二ランドの輪郭は前記第一ランドの輪郭の内側にあり、
前記貫通孔は、前記板厚方向から見たときの第二ランドの輪郭の外側且つ前記第一ランドの輪郭の内側の領域内において前記第二基板に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記板厚方向から見たときに前記第一ランドと前記第二ランドとが重なる領域を囲むように３つ以上設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板接続構造。
【請求項４】
前記貫通孔の内面の前記導体は前記第一ランド又は前記第二ランドに繋がっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板接続構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板接続構造の製造方法であって、
前記第一ランドと前記第二ランドとの間に半田を配する配置工程と、
前記半田を溶かすリフロー工程と、
を有する
ことを特徴とする基板接続構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板接続構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板同士を接続することが知られている。たとえば、特許文献１には、回路基板同士を接続するための接続コネクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０２９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術では、回路基板同士の接続のために接続コネクタを用いることで回路基板同士を容易に接続することができるが、接続コネクタを必要とするので小型化が難しい。
接続コネクタを排して小型化する手段として、回路基板のランド同士を直接半田により接合することにより回路基板同士を接続することも考えられる。しかしながら、ランド同士を接合する場合には、２つの回路基板の隙間で半田が十分に濡れ広がっているか否かを接合後に判断することができないので、ランド同士の接合不良の発見が困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ランド同士の接合不良の発見が容易な基板接続構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、第一ランドを有する第一基板と、第二ランドを有する第二基板と、前記第一基板及び前記第二基板の各板厚方向が互いに一致し前記第一ランドと前記第二ランドとが互いに向き合った状態で前記第一ランド及び前記第二ランドを接合する半田からなる半田層と、前記板厚方向から見たときに前記第一ランドと前記第二ランドとが重なる領域の外側において前記第一基板と前記第二基板との少なくともいずれかに形成され、導体によって内面が被覆された貫通孔とを有し、前記半田層の半田が前記貫通孔内に充填され、前記貫通孔は、前記板厚方向から見たときに前記第一ランドと前記第二ランドとが重なる領域を挟むように互いに離間して２つ設けられていることを特徴とする基板接続構造である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の基板接続構造において、貫通孔に半田が充填されている状態は、第一基板の板厚方向から見たときに第一ランドと第二ランドとが重なる領域内において半田が十分に濡れ広がっていることを意味する。貫通孔に半田が充填されているか否かは、外部から目視で容易に確認できる。したがって、本発明によれば、貫通孔内の半田の有無を外部から目視で確認するだけで、半田が十分に濡れ広がっているか否かを容易に判断することができる。すなわち、ランド同士の接合不良を容易に発見することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の基板接続構造の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】同基板接続構造における第二基板の別の構成例を示す平面図である。
【図４】同基板接続構造における第二基板のさらに別の構成例を示す平面図である。
【図５】同実施形態の変形例の構成を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の基板接続構造の平面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の基板接続構造１は、第一基板２と、第二基板４と、半田層７とを有している。第一基板２及び第二基板４は、半田層７によって接合されていることにより、互いの板厚方向が一致している。
【００１０】
第一基板２は、配線及びランドがパターン形成された基板である。配線及びランドは、たとえば銅箔（導体）からなる。
第一基板２に形成されたランドは、第二基板４側に向けられた第一ランド３を含む。なお、第一基板２は、第一ランド３以外のランドを有していてもよい。本実施形態において、第一ランド３の形状は、第一基板２の板厚方向から見たときに矩形状である。
【００１１】
第二基板４は、配線及びランドがパターン形成された基板である。配線及びランドは、たとえば銅箔（導体）からなる。
第二基板４に形成されたランドは、第一基板２側に向けられた第二ランド５を含む。なお、第二基板４は、第二ランド５以外のランドを有していてもよい。本実施形態において、第二ランド５の形状は、第二基板４の板厚方向から見たときに矩形状である。
第二基板４には、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３と第二ランド５とが重なる領域の外側に形成された貫通孔６を有している。貫通孔６には、半田層７を構成する半田の一部が充填されている。
【００１２】
第二基板４に形成された貫通孔６の内面は、半田が這い上がりやすいように加工されている。本実施形態において、貫通孔６の内面は銅箔（導体）により被覆されている。たとえば、第二基板４に形成された貫通孔６の内面は銅メッキされている。本実施形態では、貫通孔６の内面は導体によって構成されている。
【００１３】
第二基板４における貫通孔６の位置は、第一ランド３及び第二ランド５の全面に半田層７が構成されるように半田が濡れ広がった後に半田が貫通孔６に進入するような位置である。また、貫通孔６は、第一ランド３及び第二ランド５の全体に半田が濡れ広がり、且つ、その他のランドや配線等にこの半田が接触しないような範囲内に設けられる。
【００１４】
たとえば、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに、貫通孔６は、第二ランド５の輪郭に接する位置に配置されている。なお、貫通孔６の内面の銅箔（導体）と第二ランド５とが繋がっていることが好ましい。これにより、第二ランド５から貫通孔６の内部へと半田が進入しやすくなる。
【００１５】
また、貫通孔６が２つ設けられる場合、２つの貫通孔６は、図３に示すように、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３と第二ランド５とが重なる領域を挟むように互いに離間して配されている。
また、貫通孔６は、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３と第二ランド５とが重なる領域を囲むように３つ以上設けられていてもよい。たとえば、図４に示すように、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３及び第二ランド５の輪郭に接する位置に４つの貫通孔６が形成されていてもよい。貫通孔６は、矩形状の第一ランド３及び第二ランド５における角部に隣り合うように配されているとよい。
【００１６】
本実施形態における第一基板２及び第二基板４は、例えば、ガラスエポキシ基板やセラミックス基板などであってよい。
【００１７】
図２に示す半田層７は、第一ランド３と第二ランド５とを電気的に接続するために、半田からなる層である。半田層７を構成する半田の一部は、第二基板４の貫通孔６に充填されている。
【００１８】
半田層７は、第一ランド３及び第二ランド５に密着し、さらに貫通孔６の内部に入り込むように広がって形成されている。さらに、半田層７は、貫通孔６へ入り込んで棒状をなしている。貫通孔６内の半田は、貫通孔６の内面を構成する導体に密着している。
貫通孔６に充填された半田層７は、例えば貫通孔６内を完全に満たした状態となっている。貫通孔６に充填された半田は、第一基板２及び第二基板４の板厚方向において第二基板４側から第一基板２側へ向かって見たときに、容易に視認可能である。
【００１９】
本実施形態の基板接続構造１の製造方法について説明する。
基板接続構造１の製造時には、まず、第一ランド３又は第二ランド５に、半田層７の材料となる半田ペーストを塗布し（配置工程）、続いて、第一ランド３と第二ランド５とが互いに向き合うように第一基板２と第二基板４とを重ねる。これにより、第一基板２、第二基板４、及び半田ペーストは、第一ランド３と第二ランド５との間に半田ペーストが挟まれた層状となる。
【００２０】
第一基板２と第二基板４とが上記のように重ねられた後、第一基板２と第二基板４とを固定してリフローにより半田ペーストを溶かす（リフロー工程）。リフロー工程では、まず、半田ペーストが塗布された状態の上記の第一基板２および第二基板４をリフロー炉に入れて加熱する。リフロー工程において半田ペーストは溶解し、溶けた半田は、第一ランド３及び第二ランド５の全体に濡れ広がる。さらに、溶けた半田は、第二ランド５から貫通孔６へと濡れ広がる。なお、半田の濡れ広がりが不十分な場合は、貫通孔６まで半田が到達しない。
本実施形態では、貫通孔６の内面が導体によって被覆されているので、リフロー工程において半田が貫通孔６まで濡れ広がると、貫通孔６内に半田が進入し、半田によって貫通孔６が満たされる。
【００２１】
半田ペーストを溶解させた後に、第一基板２、第二基板４、及び溶けた半田を冷却する。冷却された半田は硬化して半田層７となる。これにより、第一ランド３及び第二ランド５は半田によって接合される。また、第一ランド３及び第二ランド５の全体に半田が濡れ広がっていれば、第二基板４に形成された貫通孔６に半田が入り込んでいる。
【００２２】
本実施形態の基板接続構造１において、貫通孔６に半田が充填されている状態は、第一基板２の板厚方向から見たときに第一ランド３と第二ランド５とが重なる領域内において半田が十分に濡れ広がっていることを意味する。貫通孔６に半田が充填されているか否かは、外部から目視で容易に確認できる。したがって、本実施形態の基板接続構造１によれば、貫通孔６内の半田の有無を外部から目視で確認するだけで、半田が十分に濡れ広がっているか否かを容易に判断することができる。すなわち、第一ランド３と第二ランド５との接合不良を容易に発見することが可能となる。
【００２３】
第一ランド３及び第二ランド５の角部は第一ランド３及び第二ランド５の中心からの距離が最も長いので、第一ランド３及び第二ランド５の角部に隣り合うように貫通孔６が配されていると、半田の濡れ広がりをより的確に判断することができる。
【００２４】
第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３と第二ランド５とが重なる領域を挟むように互いに離間して貫通孔６が２つ設けられている場合には、半田の濡れ広がり方にばらつきがある場合にも接合不良を容易に判断できる。
また、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに第一ランド３と前記第二ランド５とが重なる領域を囲むように貫通孔６が３つ以上設けられている場合には、半田の濡れ広がり方にばらつきがある場合にも接合不良をさらに容易に判断できる。
【００２５】
貫通孔６内に充填された半田は、第一基板２と第二基板４との隙間から貫通孔６内へ入り込んで棒状をなしている。このため、貫通孔６内に充填された半田は、第一基板２及び第二基板４の面方向における第一基板２と第二基板４とのずれが起こらないように第一基板２及び第二基板４を保持することができる。
また、貫通孔６内に充填された半田は、貫通孔６の内面を構成する導体に密着している。このため、貫通孔６内に充填された半田は、第一基板２及び第二基板４の板厚方向における第一基板２と第二基板４との離間が起こらないように第一基板２及び第二基板４を保持することができる。
【００２６】
（変形例１）
上記第１実施形態の変形例について説明する。図５は、本変形例の構成を示す平面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
貫通孔６は、第一基板２及び第二基板４の板厚方向から見たときに、第一ランド３及び第二ランド５から離れた位置に形成されている。さらに、本変形例では、第二ランド５と貫通孔６とが導体により接続されている。すなわち、図５に示すように、第二ランド５を構成する銅箔（導体）は、貫通孔６の内面を被覆する銅箔（導体）と繋がっている。この場合、リフロー工程において第二ランド５に接して濡れ広がる半田は、銅箔を伝って貫通孔６に達し、貫通孔６内に進入する。このため、本変形例では、リフロー工程において半田が貫通孔６近傍まで濡れ広がっていれば半田が容易に貫通孔６に入り込む。その結果、本変形例の構成によれば、第一ランド３と第二ランド５とが適切に接合されているのに貫通孔６内に半田が入らずに接合不良と誤認される可能性を低く抑えることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本実施形態の基板接続構造の平面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線における断面図である。
図７及び図８に示すように、本実施形態の基板接続構造１１は、第１実施形態と同様に第一基板１２、第二基板１４、及び半田層１７を有しているが、第二基板１４の構成が第１実施形態と異なっている。
本実施形態の第二基板１４は、第一基板１２及び第二基板１４の板厚方向から見たときに、第一ランド１３の輪郭１３ａの内側に第二ランド１５の輪郭１５ａが位置している。さらに、第二基板１４の貫通孔１６は、第一基板１２及び第二基板１４の板厚方向から見たときに、第二ランド１５の輪郭１５ａの外側且つ第一ランド１３の輪郭１３ａの内側の領域内に形成されている。図７及び図８には貫通孔１６が第二基板１４に１つ形成されている状態が示されているが、本実施形態において、貫通孔１６の数は、１つには限られず、第１実施形態と同様に２つ以上であってもよい。
【００２８】
本実施形態の基板接続構造１１の製造方法は、第１実施形態と同様のリフロー工程を含んでいる。リフロー工程において第一ランド１３と第二ランド１５との隙間の半田が溶けると、第一ランド１３及び第二ランド１５に接する半田が第一ランド１３及び第二ランド１５の全面に濡れ広がる。半田が第一ランド１３の全面に濡れ広がった状態では、半田は、第二ランド１５からはみ出した状態となり、貫通孔１６に達する。第二ランド１５と貫通孔１６とが導体により繋がっていなくても、半田が第一ランド１３に接して濡れ広がることで、半田は容易に貫通孔１６に達する。
【００２９】
貫通孔１６に半田が充填される程度に半田が第一ランド１３の全面に濡れ広がっている状態では、第一ランド１３よりも小さな第二ランド１５の全面にも半田が濡れ広がっている。すなわち、貫通孔１６に半田が充填されている状態は、第一ランド１３及び第二ランド１５の全面に半田が濡れ広がっていることを意味する。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、貫通孔１６内の半田の有無を外部から目視で確認するだけで、半田が十分に濡れ広がっているか否かを容易に判断することができる。すなわち、ランド同士の接合不良を容易に発見することが可能となる。
なお、第二基板１４の主面におけるランド以外の表面状態によっては、半田が貫通孔１６の下まで第一ランド１３に沿って濡れ広がっても半田が貫通孔１６の内部に進入しない場合もあり得る。この場合であっても、第一ランド１３上の半田を貫通孔１６を介して視認可能な場合には半田が十分に濡れ広がっているとして上記の第１実施形態と同様の判断をすることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、第二基板における貫通孔の位置は、第一基板または第二基板における半田の濡れ広がりやすさを考慮して任意に設定されてよい。
また、ランドの形状は、矩形状以外の多角形状や、円形、Ｃ字状、リング状などの任意の形状であってよい。
また、半田がランドから貫通孔へ濡れ広がることが可能な程度にランドと貫通孔とが近接していれば、ランドと貫通孔とが導体によって繋がっていなくてもよい。
また、第二基板に貫通孔が形成されていることに加えて、第一基板に貫通孔が形成されていてもよい。第一基板に形成された貫通孔は、第一基板の板厚方向から見たときに、第一ランドの輪郭上に位置していることが好ましい。この場合、第一ランドと第二ランドとの間に配された半田は、リフロー工程後、第一基板の貫通孔及び第二基板の貫通孔に入り込んだ状態で棒状をなすので、基板接続構造の両主面のどちら側から見ても接合不良を容易に判断できる。
【符号の説明】
【００３１】
１，１１  基板接続構造
２，１２  第一基板
３，１３  第一ランド
４，１４  第二基板
５，１５  第二ランド
６，１６  貫通孔
７，１７  半田層
【図１】
0006568784.tif 000002
【図２】
0006568784.tif 000003
【図３】
0006568784.tif 000004
【図４】
0006568784.tif 000005
【図５】
0006568784.tif 000006
【図６】
0006568784.tif 000007
【図７】
0006568784.tif 000008
【図８】
0006568784.tif 000009