(57)【要約】【課題】２枚の回路基板の相対的位置精度を向上するとともに、両回路基板を強固に固定する事が可能な接続型回路基板およびその製造方法を提供する事。【解決手段】第一の回路基板１と第二の回路基板２とを接着剤４によって補助板３に固定する事で、接着面積を回路基板の側端部において接着する場合に比較して大幅に拡大する。【選択図】図１
2004146540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の回路基板と、
第二の回路基板と、
前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを所定位置に固定する補助板と、
前記補助板上において所定位置に固定された前記第一の回路基板と前記第二の回路基板との間を跨ぐように、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに実装された部品とを備える事を特徴とする接続型回路基板。
【請求項２】
前記第一の回路基板および前記第二の回路基板と前記補助板とは、その間に、前記第一の回路基板および前記第二の回路基板と同等の熱膨張係数を有する板を介在した状態で、接着により固定される事を特徴とする請求項１に記載の接続型回路基板。
【請求項３】
前記第一の回路基板および前記第二の回路基板と前記補助板との間に介在される板は、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板との基板材料と同じ材料から形成される事を特徴とする請求項２に記載の接続型回路基板。
【請求項４】
前記第一の回路基板および前記第二の回路基板との間を跨ぐように、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに実装される部品の熱膨張係数は、前記補助板の熱膨張係数と同等である事を特徴とする請求項１に記載の接続型回路基板。
【請求項５】
前記部品は、保護樹脂によって封止される事を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の接続型回路基板。
【請求項６】
前記部品は、回路部品、例えば半導体（ＩＣ）、受動素子（抵抗、コンデンサ、コイル）、コネクタ、ジャンパ、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂からなる基板に接続線としての導体パターンが形成されたフレキシブルプリント基板のいずれかである事を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の接続型回路基板。
【請求項７】
第一の回路基板を用意する工程と、
第二の回路基板を用意する工程と、
前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを、補助板上の所定位置に固定する工程と、
前記第一の回路基板と前記第二の回路基板との間を跨ぐように、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに部品を実装する工程とを備える事を特徴とする接続型回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記部品を実装する工程は、はんだ付けによって前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに接続されるものであり、前記第一の回路基板上に実装される回路部品、及び第二の回路基板上に実装される回路部品の実装工程と同時に行われる事を特徴とする請求項７に記載の接続型回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記部品を実装する工程は、はんだ付けによって前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに接続されるものであり、前記第一の回路基板上に実装される回路部品、及び第二の回路基板上に実装される回路部品の実装工程の後に行われる事を特徴とする請求項７に記載の接続型回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記部品を実装する工程の前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに接続する際の接合温度は、前記第一、第二の両回路基板上に回路部品を実装する工程の接合温度より低い温度で接合される事を特徴とする請求項９に記載の接続型回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続型回路基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２枚の回路基板を接続する方法として、例えば特許文献１に開示される方法が知られている。この方法によれば、主たる回路基板と従たる回路基板とを同一平面上に並べて、互いに隣接する側端に跨って接着剤を塗布して、両基板を仮接着する。そして、両基板の側端において互いに隣接するパッド上に導通用チップの電極が位置するように、導通用チップを両基板に跨ぐように配置する。この状態で、導通用チップの電極と両基板のパッドとをハンダ付けする事により、主たる回路基板と従たる回路基板とを電気的、機械的に接続する。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２１６８９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の接続方法では、主たる回路基板と従たる回路基板とは、その側端部に設けられた接着剤によって固定されるだけであるため、両基板の接着強度が弱くなる傾向にあり、その取り扱いが困難になる。また、両基板の位置関係も、接着剤の量によって決まるため、導通用チップの電極と基板のパッドの位置ズレが生じ易い。
【０００５】
さらに、導通用チップと接着剤との熱膨張係数に差があり、かつ接続型回路基板が温度変化の大きい環境にて使用された場合には、導通用チップの電極と基板のパッドとの接続部にストレスが加わる。この為、導通用チップにおける断線などの故障が生じやすくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、２枚の回路基板の相対的位置精度を向上するとともに、両基板を強固に固定する事が可能な接続型回路基板およびその製造方法を提供する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の接続型回路基板は、第一の回路基板と、第二の回路基板と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを所定位置に固定する補助板と、前記補助板上において所定位置に固定された前記第一の回路基板と前記第二の回路基板との間を跨ぐように、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とに実装された部品とを備える事を特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の接続型回路基板によれば、第一の回路基板と第二の回路基板とが、例えば接着剤によって補助板に固定される。この為、その接着面積は回路基板の側端部において接着する場合に比較して大幅に拡大する事が出来る。従って、第一の回路基板と第二の回路基板とは補助板を介して強固に固定される。また、補助板を利用する事によって、第一の回路基板と第二の回路基板との相対的な位置が所望の間隔を有するように高精度に配置する事が出来る。このため、部品を第一の回路基板と第二の回路基板とに跨るように実装する場合に、電極とパッドの位置ズレ等が生じる事を防止出来る。
【０００９】
請求項２に記載したように、第一の回路基板及び第二の回路基板と補助板とは、その間に、第一の回路基板及び第二の回路基板と同等の熱膨張係数を有する板を介在した状態で、接着により固定される事が好ましい。
【００１０】
第一の回路基板及び第二の回路基板と補助板との熱膨張係数に差がある場合には、温度変化に晒された場合に、第一の回路基板と第二の回路基板との間隔が大きく変化する事になる。この場合、第一の回路基板と第二の回路基板とを跨ぐように実装された部品の、両基板との接続部に大きなストレスが加わり、接続信頼性を低下させてしまう。
【００１１】
このような問題に対して請求項２に記載したように、第一の回路基板及び第二の回路基板と補助板との間に第一の回路基板及び第二の回路基板と同等の熱膨張係数を有する板を設ける事により、温度変化に晒された場合であっても第一及び第二の回路基板間の間隔の変動を低減する事が可能になる。
【００１２】
請求項３に記載したように、第一の回路及び第二の回路基板と補助板の間に介在される板は、第一の回路基板と第二の回路基板との基板材料と同じ材料から形成される事が好ましい。これにより介在板と第一及び第二の回路基板の熱膨張係数を同一にする事が出来る為である。
【００１３】
請求項４に記載したように、両基板間を跨ぐように実装される部品と、補助板とは同等の熱膨張係数を有する事がより好ましい。これにより温度変化に晒された際、部品と基板側との膨張とが同等になるので、部品と両基板との接続部にストレスが掛かる事を最小限に抑える事が出来るとともに、前述の介在板が不要となる。
【００１４】
請求項５に記載されるように、部品は、保護樹脂によって封止される事が好ましい。これにより、万一、部品と両基板との接続部にストレスが加わるような状況が生じた場合であっても、そのストレスを緩和する事が出来る。更に、防湿、絶縁性確保の点からも部品を保護樹脂によって封止する事が好ましい。
【００１５】
請求項６に記載したように、回路部品は半導体（ＩＣ）、受動素子（抵抗、コンデンサ、コイル）、コネクタ、ジャンパ、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂からなる基板に接続線としての導体パターンが形成されたフレキシブルプリント基板のいずれかである事が好ましい。このような回路部品によって第一の回路基板と第二の回路基板とを接続する事により、第一の回路基板と第二の回路基板とを電気的な一体性を高めた状態で扱う事が出来るようになる。
【００１６】
請求項７には、請求項１に記載した接続型回路基板を製造する為の方法が記載されている。この製造方法による作用効果は、上述した作用効果と共通するため説明を省略する。
【００１７】
請求項８に記載した接続型回路基板の製造方法では、回路部品は、ハンダ付けによって第一の回路基板と第二の回路基板とに接続されるのであり、当該ハンダ付けは第一の回路基板上に実装される回路部品のハンダ付け、および第二の回路基板上に実装される回路部品のハンダ付けと同時に行われる事を特徴とする。
【００１８】
ハンダ付け方法として、例えばリフローハンダ付け方法を採用し、第一の回路基板及び第二の回路基板にそれぞれ必要な回路部品を配置し、かつ両基板を跨ぐように回路部品を配置した状態で、一括してハンダ付けを行う事により、その製造工程を簡略化する事が出来る。
【００１９】
請求項９に記載した接続型回路基板の製造方法では、第一、第二の両回路基板の間を跨ぐように実装される回路部品のハンダ付けは、第一、第二の両回路基板上に実装される回路部品のハンダ付けの後で行われる事を特徴とする。
【００２０】
この製造方法により、第一、第二回路基板上の回路部品と、両回路基板間を跨ぐように実装する回路部品とを同時にハンダ付けする事が精度的に困難な場合、先に第一、第二回路基板上の回路部品をハンダ付けし、その後両回路基板間を跨ぐ回路部品をハンダ付けする事で、両回路基板の相対的な位置決めを行う際、その精度を所定以上に高めなくても良くなるので、その製造工程を簡易化する事が出来る。
【００２１】
請求項１０に記載したように第一、第二回路基板間を跨ぐように実装される回路部品の接合温度は、両回路基板上に実装される回路部品の接合温度よりも低くする。例えば両回路基板上の回路部品をリフロー方法によりハンダ付けし、その後、両回路基板間を跨ぐ回路部品の電極が接触するランド部にハンダより接合温度が低いＡｇまたはＣｕペースト等を塗布し、当該ペーストに適合した温度にて再度リフロー処理を行う。これにより全製造工程を通してリフロー処理を２度行っても、ＡｇまたはＣｕペーストの接合温度の方がハンダの接合温度よりも低いため、両回路基板上に実装される回路部品のハンダ付け部が再び融解する温度に達する事なく、両回路基板間を跨ぐ回路部品を実装する事が出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における接続型回路基板１０の構成に関して図１を用いて説明する。
【００２３】
図１は、接続型回路基板１０の概略構成を示す構成図である。図１において、第一の回路基板１及び第二の回路基板２上には、回路部品５ａが実装されている。これら第一の回路基板１及び第二の回路基板２には、接着剤４を介して例えばセラミックからなる補助板３に固定されている。
【００２４】
補助板３上に固定された第一の回路基板１及び第二の回路基板２の、互いに隣接する端部にはランドが形成されている。そして、回路部品５ｂが、第一の回路基板１と第二の回路基板２とを跨ぐように配置され、当該回路部品５ｂの電極がそれぞれの回路基板１、２のランドとハンダ付けによって接続されている。
【００２５】
第一回路基板１と第二回路基板２とは、ともに電気的絶縁性が高く、かつ曲がり等の変形が少ないガラスエポキシ樹脂やセラミックなどによって形成される。
【００２６】
補助板３は、接着剤４を介して、第一の回路基板１と第二の回路基板２とを固定する。この為、第一の回路基板１及び第二の回路基板２と補助板３との接着面積が、両回路基板１、２の側端部同士を接着する場合に比較して大幅に拡大する事が出来る。従って、第一の回路基板１と第二の回路基板２とは補助板３を介して強固に接続されるので、その取り扱いを容易にする事が出来る。更に、第一の回路基板１と第二の回路基板２とをそれぞれ補助板３の所定位置に固定する事により第一の回路基板１と第二の回路基板２との間隔を任意の間隔に高精度に設定出来る。このため、上述した回路部品５ｂを第一の回路基板１と第二の回路基板２とを跨ぐように配置する際に、回路部品５ｂの電極と、両基板１、２上のランドとの位置合わせを容易に行う事が可能になる。
【００２７】
なお補助板３としては、各回路基板１、２との短絡防止の為、絶縁性材料であり、かつ強度の高いセラミック板を用いる事が好ましいが、それ以外に例えば金属板や樹脂板を用いる事も可能である。
【００２８】
接着剤４は、エポキシ系接着剤、エマルジョン系接着剤、あるいは変形アクリレート系接着剤などを用いる事が出来る。ただし、第一の回路基板１及び第二回路基板２と補助板３とは、接着剤４以外の固定手段を用いて固定しても良い。例えば、両面テープを用いて固定したり、ネジ締めや第一の回路基板１及び第二の回路基板２と補助板３とを重ねた状態でかしめを行ったり、機械的な固定法を採用する事も可能である。
【００２９】
次に上述した構成を備える接続型回路基板１０の製造方法（請求項８に示す接続型回路基板１０の製造方法）を図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による接続型回路基板１０の製造方法を説明する為の工程別断面図である。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示すように、補助板３の所定位置に接着剤４を塗布する。そして、図２（ｂ）に示すように、部品実装面にランドなどのパターンが形成された第一の回路基板１、及び第二の回路基板２を接着剤４を介して補助板３に搭載する。この際、第一の回路基板１と第二の回路基板２との間隔が、所定の間隔を有するように位置合わせされて補助板３に搭載される。
【００３１】
次に熱等を加える事により接着剤４を硬化させ、複数の基板（第一の回路基板１と第二の回路基板２）を１枚の基板として扱える状態にする。その後、第一及び第二の回路基板１、２上に形成したランド上にハンダペーストを印刷してから、各回路基板１、２に実装すべき回路部品５ａを、それぞれの回路基板１、２の所定の位置に載置する。更に、第一の回路基板１と第二の回路基板２とを接続する回路部品５ｂも同時に載置する。この状態で、補助板３に固定された第一及び第二の回路基板１、２をリフロー炉に通す事によって、各ランドに印刷されたハンダペーストをリフローさせる。これにより、第一及び第二の回路基板１、２の回路部品５ａ、さらには、両回路基板１、２を接続する回路基板５ｂが実装され、この結果、第一及び第二の回路基板１、２が回路部品５ｂを介して電気的にも接続される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態による接続型回路基板１０によれば、第一の回路基板１と第二の回路基板２とが補助板３を介して強固に接続されるので、機械的強度が高く、その取り扱いが容易になる。また、第一及び第二回路基板１、２間の間隔、すなわち相対的な位置関係を高精度に設定する事ができるので、特に両基板１、２を接続する回路部品５ｂを容易に配置する事が出来る。
【００３３】
また、上述した製造方法によれば、第一及び第二の回路基板１、２に接続される回路部品５ｂは、それぞれの回路基板１、２に実装される回路部品５ａと同時にリフローハンダ付けによって実装される。従って、回路部品５ａならびに５ｂを一括してハンダ付けを行う事が可能となり、その製造工程を簡略化する事が出来る。
（変形例）
また、上述の製造方法の変形例（請求項９に示す当該接続型回路基板の製造方法）を図３を用いて説明する。図３は、上述した実施形態での製造方法の変形例を説明する為の工程別断面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、第一、第二回路基板に回路部品５ａを各々ハンダ付けする。この時のハンダ付け方法は特に問わないが、リフロー炉によるハンダ付けが好ましい。
【００３５】
次に図３（ｂ）に示すように補助板３の所定位置に接着剤４を塗布する。この工程は前述の実施形態の最初の工程と同じである。そして図３（ｃ）に示すように、既に回路部品５ａを各々ハンダ実装した第一、第二の回路基板１、２を接着剤４を介して補助板３に搭載する。この時も第一の回路基板１と第二の回路基板２との間隔が、所定の間隔を有するように位置合わせされて補助板３に搭載される。
【００３６】
最後に、第一の回路基板１と第二の回路基板２との間を跨ぐように回路部品５ｂを載置し、ハンダ付けする。この時のハンダ付け方法はレーザーハンダ付け方法を初めとするピンポイント型のハンダ付け方法である事が望ましい。その理由としては、回路部品５ｂをハンダ付けする為に再度リフロー炉処理を行えば、実装する回路部品５ａのハンダが融解する可能性がある為である。
【００３７】
しかし、請求項１０に示す通り、回路部品５ｂの電気的接合方法がハンダの接合温度（２００℃〜２４０℃）より低い温度にて電気的接合出来うるもの、例えばＡｇ、またはＣｕペースト（接合温度：１５０℃前後）などを採用しているのであるならば、回路部品５ｂの電気的接合には、その接合材料に適した温度にてリフロー炉処理を行う事も出来る。
【００３８】
第一の回路基板１及び第二の回路基板２と補助板３との熱膨張係数に差がある場合に、温度変化に晒されると、第一の回路基板１と第二の回路基板２との間隔が大きく変化する事になる。この場合、第一の回路基板１と第二の回路基板２とを跨ぐように実装された回路部品５ｂの両基板１、２との接続部に大きなストレスが加わり、接続信頼性が低下する。
【００３９】
このような問題に対して、請求項２に示すように、上述したような第一及び第二の回路基板１、２と同等の熱膨張係数を有する板６を介在させる事により、温度変化に晒された場合であっても、第一及び第二の回路基板１、２の間隔の変動を低減する事が可能になる。
【００４０】
この場合、請求項３に示すとおり、第一及び第二の回路基板１、２の基板材料と同じ材料から介在板６を形成する事が好ましい。これにより、介在板６と第一及び第二の回路基板１、２の熱膨張係数を同一にする事が出来る。
【００４１】
若しくは、請求項４に示すように、回路部品５ｂと同等の熱膨張係数を備える補助板３を用いる事でも、回路部品５ｂと両基板１、２との接続部に加わるストレスを低減する事が出来る。この方法だと前述の介在板６が不要となり、当該接続型回路基板１０をコンパクトに製造する必要がある場合には有効である。
【００４２】
更に請求項５に示すように（図５参照）接続型回路基板１０の各回路基板１、２に実装された回路部品５ａ並びに５ｂを保護樹脂７によって封止しても良い。これにより、万一回路部品５ｂと両基板１、２との接続部にストレスが加わるような状況が生じた場合であっても、そのストレスを緩和する事が出来る。更に防湿、絶縁性確保の点からも各回路部品５ａ、５ｂを保護樹脂７によって封止する事が好ましい。なお、保護樹脂としては、エポキシ、ウレタン、シリコン、ナイロンなど所定の強度を持つ樹脂材料であれば使用する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】は両回路基板１、２の間を回路部品５ｂが跨いで実装された構成を示した構成図である。
【図２】は接続型回路基板１０の製造方法を説明する為の工程別断面図である。
【図３】は接続型回路基板１０の製造方法の変形例を説明する為の工程別断面図である。
【図４】は介在板６を挟み込んだ接続型回路基板１０の構成を示した構成図である。
【図５】は実装面に保護樹脂７を封止した接続型回路基板１０の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
１　　　第一回路基板
２　　　第二回路基板
３　　　補助板
４　　　接着剤
５ａ、５ｂ　回路部品
６　　　介在板
７　　　保護樹脂
１０　　接続型回路基板
【図１】
2004146540.tif 000003
【図２】
2004146540.tif 000004
【図３】
2004146540.tif 000005
【図４】
2004146540.tif 000006
【図５】
2004146540.tif 000007