(57)【要約】    【課題】回路基板とこれに搭載する実装物との接続部の信頼性を向上させた基板と実装物との接続構造を提供する。    【解決手段】回路基板１上に、複数の接続部を介して、別の回路基板または電子部品２からなる実装物を接続する。接続部を、可撓性を有する樹脂製またはゴム製球体６ａの周囲を導体膜６ｂで被覆した導電球体６と、導電球体６を回路基板１上のパッド１０と、実装物上の電極１３〜２０にそれぞれ接続する接合剤２３、２４とにより構成する。振動や熱膨張差は、導電球体６の弾性変形で吸収される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に形成されたパッドと、該回路基板上に実装される別の回路基板に形成されたパッドまたは電子部品に形成された電極とを、可撓性を有する樹脂製またはゴム製球体の周囲を導体膜で被覆した導電球体と、該導電球体をそれぞれ前記パッドまたは電極に接続する接合剤とにより、電気的、機械的に接続したことを特徴とする基板と実装物との接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の基板と実装物との接続構造において、
前記球体が、シリコン系樹脂またはフッ素系樹脂からなることを特徴とする基板と実装物との接続構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板と実装物との接続構造において、
前記実装物が、角速度センサ振動体であることを特徴とする基板と実装物との接続構造。
【請求項４】
請求項３に記載の基板と実装物との接続構造において、
前記回路基板上に環状に複数のパッドを形成し、
前記角速度センサ振動体を構成する圧電性基板の前記回路基板との対向面におけるノード部に沿って前記パッドにそれぞれ対向する複数の電極を形成し、
前記各パッドと前記圧電性基板の各電極との間に、それぞれ前記導電球体を介在させ、該各導電球体をそれぞれ前記パッドと前記電極に接合剤を介して電気的、機械的に接続したことを特徴とする基板と実装物との接続構造。
【請求項５】
請求項４に記載の基板と実装物との接続構造において、
前記回路基板上に、前記角速度センサ振動体を覆うカバーを固定し、
前記角速度センサ振動体を振動板と圧電性基板とを接着して構成し、
前記カバーと、前記振動板のノード部との間に、押さえリングを設けたことを特徴とする基板と実装物との接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上に別の回路基板あるいは電子部品からなる実装物を、複数の接続部を介して接続する場合の接続構造に係り、特に実装物が角速度センサ振動体である場合や、回路基板と実装物の熱膨張係数が異なる場合に好適な接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板上に別の回路基板や電子部品が搭載され、これらが複数の接続部によって電気的、機械的に接続されることにより、全体として所定の機能を発揮させる電子部品を構成する場合がある。例えば特許文献１には、回路基板上に複数のパッドを形成し、電子部品には、前記パッドに対応してそれぞれ電極を設け、それぞれのパッドと電極との間に球状で高剛性の導電球体を配置して半田により接続した構造が開示されている。
【０００３】
また、前記電子部品が、ビデオカメラの手ぶれ防止や自動車のナビゲーション等に使用される角速度センサである場合、特許文献２に開示されているように、圧電性基板の電極と回路基板のパッドとの接続は、極細のリード線の両端を前記電極、パッドに半田付けすることにより行なっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６０７５９号公報
【特許文献２】特開平９−２２２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献２に記載のように、角速度センサ振動体を構成する圧電性基板とこれを搭載する回路基板との接続をリード線により行う場合、接続作業に困難を伴い、細心の注意を払う必要がある。この問題点を解決するため、特許文献１に記載のように導電球体により回路基板と角速度センサ振動体を接続するとすれば、導電球体とパッドおよび圧電性基板の電極との接続をそれぞれ半田により接続することになる。
【０００６】
しかし、このような剛性の高い導電球体を介在させた接続構造によれば、角速度センサ振動体を構成する振動板や圧電性基板の振動が接続部の剛性によって減衰され、効率が低下するという問題点がある。また、リフロー時や周囲温度の変化により回路基板と圧電性基板との熱膨張差の影響で接続部等にクラックが発生し、信頼性を低下させるという問題点がある。このような接続部の損傷の問題は、回路基板とこれに搭載する実装物が角速度センサ振動体以外の回路基板あるいは電子部品であっても、回路基板との間に熱膨張差が生じる場合にも生じる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、回路基板上に搭載する実装物が振動体である場合の効率低下や、実装物と回路基板との熱膨張差により生じる接続部の損傷を防止し得る構造の基板と実装物との接続構造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】
【０００８】
（１）本発明の基板と実装物との接続構造は、回路基板に形成されたパッドと、該回路基板上に実装される別の回路基板に形成されたパッドまたは電子部品に形成された電極とを、可撓性を有する樹脂製またはゴム製球体の周囲を導体膜で被覆した導電球体と、該導電球体をそれぞれ前記パッドまたは電極に接続する接合剤とにより電気的、機械的に接続したことを特徴とする。
【０００９】
（２）また、本発明の基板と実装物との接続構造は、前記（１）において、
前記球体が、シリコン系樹脂またはフッ素系樹脂からなることを特徴とする。
【００１０】
（３）また、本発明の基板と実装物との接続構造は、前記（１）または（２）において、
前記実装物が、角速度センサ振動体であることを特徴とする。
【００１１】
（４）また、本発明の基板と実装物との接続構造は、前記（３）において、
前記回路基板上に環状に複数のパッドを形成し、
前記角速度センサ振動体を構成する圧電性基板の前記回路基板との対向面におけるノード部に沿って前記パッドにそれぞれ対向する複数の電極を形成し、
前記各パッドと前記圧電性基板の各電極との間に、それぞれ前記導電球体を介在させ、該各導電球体をそれぞれ前記パッドと前記電極に接合剤を介して電気的、機械的に接続したことを特徴とする。
【００１２】
（５）また、本発明の基板と実装物との接続構造は、前記（４）または（５）において、
前記回路基板上に、前記角速度センサ振動体を覆うカバーを固定し、
前記角速度センサ振動体を振動板と圧電性基板とを接着して構成し、
前記カバーと、前記振動板のノード部との間に、押さえリングを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
実装物が角速度センサ振動体等の振動体である場合、本発明において接続部を構成する導電球体は可撓性を有するため、振動体の振動が接続部で減衰する度合が減少し、効率が向上する。また、前記接合剤が半田の場合に部材を接続するためにリフロー炉に通す時、または導電性接着剤による接合するために加熱する場合、周囲温度の変化、あるいは高温、低温の繰り返しにおける回路基板と実装物との間の熱膨張差が導電球体の弾性変形により吸収される。このため、接続部にクラックが生じる等の不具合を解消し、接続部の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明による基板と実装物との接続構造の一実施の形態を、角速度センサに例をとって示す断面図、図２はその分解斜視図である。本実施の形態は全体として角速度センサを構成する例について示しており、１は回路基板、２は角速度センサ振動体、３は角速度センサ振動体２を覆うカバーである。前記角速度センサ振動体２は、エリンバのような恒弾性金属材料からなる振動板４にＰＺＴ等でなる圧電性基板５を貼り合わせたものである。
【００１５】
６は回路基板１上の圧電性基板５との接続部に設けた導電球体、７はカバー３と角速度センサ振動体２の振動板４のノード部との間に介在させた押さえリングである。該押さえリングは、その一方の端面をカバー３に接着し、他方の面を振動板４のノード部に接着して取付けられる。９は角速度センサ振動体２の駆動信号と検出信号を作成するための回路を構成するための半導体素子、コンデンサ、インダクタあるいは抵抗等からなる電子部品である。
【００１６】
図２において、１０は回路基板１に形成された配線パターン１１の端部に、後述の圧電性基板５の電極に対応して環状に配置して形成されたパッドである。
【００１７】
導電球体６は、図３に示すように、可撓性を有する樹脂製またはゴム製球体６ａの周囲に、スパッタリング等の膜形成技術により金属等でなる導体膜６ｂを一体に形成被覆して導電性を持たせてものである。球体６ａを構成する材質としては、シリコン系樹脂あるいはフッ素系樹脂が、弾性率として１５Ｎ／ｃｍ２以下（より好ましくは１０Ｎ／ｃｍ２以下）の値が得られ、かつリフロー等に対応できる耐熱性を有する点において好ましい。また、導体膜６ｂとしては、半田を接合剤に用いる場合、半田付けが可能な錫、銅、ニッケルもしくは銀あるいはこれらの多層に形成したものを用いることができる。
【００１８】
図２に示すように、前記振動板４の中心にはコリオリ力を発生させるための錘４ａが一体に形成される。該振動板４の周囲の凸状に形成された部分４ｂは自励振動周波数を調整するためのものである。
【００１９】
図２に示すように、前記圧電性基板５の振動板４側の面には参照電極１２が設けられる。圧電性基板５は板厚方向に分極されたもので、回路基板１との対向面には、図４に示すように、弧状の駆動電極１３、１４と、フィードバック電極１５、１６とがノード部２１に沿って形成される。また、これらの電極１３〜１６の内側に、４個の扇形のＸ軸回りの角速度検出用の検出電極１７、１８およびＹ軸回りの角速度検出用の検出電極１９、２０が形成される。図４において、符号１０を付した二点鎖線の円はパッド１０の対向部を示す。
【００２０】
図５は前記各部材の接続構造を示す断面図である。前記導電球体６の図面上の下面は、前記パッド１０に対して半田や導電性接着剤からなる接合剤２３により接続される。また、導電球体６の上面は、電極２０で代表して示すように、前記電極１３〜２０にそれぞれ接合剤２４により接続される。また、前記圧電性基板５と振動板４とは接合剤２５により固着されている。
【００２１】
なお、電極１２と回路基板1上の素子との接続をリード線により行なってもよいが、前記押さえリング７およびカバー３とこれらの接合する接合剤に導通材を用いるか、あるいは導通回路を形成することにより、前記接続を行なうようにしてもよく、このような構成とすれば、リード線による前記接続を皆無とすることができる。
【００２２】
この角速度センサ振動体２を図１のように組立てた状態において、前記参照電極１２と駆動電極１３、１４との間に電圧をかけると、振動板４は上または下に変形する。これに伴い、フィードバック電極１５、１６には参照電極１２に対して正または負の方向に電位が発生し、前記回路基板１上で前記電子部品９等により構成される発振回路に自励発振を持続させるための信号を帰還させる。
【００２３】
ここで、例えばＸ軸の回り（図４参照）に振動板４が回転すると、振動板４の中心の錘４ａに、角速度と振動速度と質量に比例する大きさで、角速度と振動速度と両ベクトルに直交する方向のコリオリ力が作用し、錘４ａを基本振動に同期してＹ方向に動かす。これにより、電極１７、１８には逆方向の電圧が発生する。この信号を同期検波し、増幅することにより、前記Ｘ軸回りの角速度が検出できる。Ｙ軸の回りの振動板４の回転が生じた場合も同様に検出電極１９、２０からＹ軸回りの角速度の検出信号が得られる。
【００２４】
前記角速度センサの作動において、導電球体６は可撓性を有するため、角速度センサの作動により生じる振動板４や圧電性基板５の振動が導電球体６からなる接続部で減衰される度合が減少する。このため、角速度センサ振動体２の効率を向上させることができる。
【００２５】
また、前記接合剤が半田の場合に、リフロー炉に通す時、または導電性接着剤によって接続部等の接合を行うために加熱する場合、あるいは作動、停止に伴う高温、低温の繰り返しにおいて、回路基板１と角速度センサ振動体２との間の熱膨張差が生じた際には、その膨張差が導電球体６の弾性変形により吸収される。このため、接続部にクラックが生じる等の不具合を解消され、接続部の信頼性を高めることができる。
【００２６】
図６は本発明の他の実施の形態であり、前記回路基板１のパッド１０と、別の回路基板３１のパッド３２（３３は回路基板３１上の搭載部品である。）を前記導電球体６により接続して回路基板３１を搭載したものである。
【００２７】
本実施の形態によれば、前記実施の形態と同様に、リフロー時等の加熱時、あるいは作動、停止に伴う高温、低温の繰り返しにおける回路基板１と回路基板３１との間の熱膨張差が導電球体６の変形により吸収されるため、接続部にクラックが生じる等の不具合を解消し、接続部の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による接続構造の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の一部部材の分解斜視図である。
【図３】本発明において用いる導電球体の構造を示す断面図である。
【図４】本実施の形態において、圧電性基板における電極配置を示す図である。
【図５】本実施の形態の接続部の構造を示す断面図である。
【図６】本発明による接続構造の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：回路基板、２：角速度センサ振動体、３：カバー、４：振動板、４ａ：錘、５：圧電性基板、６：導電球体、６ａ：可撓性を有する球体、６ｂ：導体膜、７：押さえリング、９：電子部品、１０：パッド、１１：配線パターン、１２：参照電極、１３、１４：駆動電極、１５、１６：フィードバック電極、１７、１８、１９、２０：検出電極、２１：ノード部、２３〜２５：接合剤、３１：回路基板、３２：パッド、３３：搭載部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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