(57)【要約】【課題】本発明は、鉛フリー半田を用いても、電極間の接触などの不具合を解消可能な配線接合方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１の部材と第２の部材間を結線手段にて電気的に接続させる配線接合方法であって、結線手段は第１の部材と第２の部材の少なくとも一方との接合部分において鉛フリーの接合材を有しており、前記接合材に熱処理を加えた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させた。この構成により接合材に圧力を加えてコネクタに接続してもウイスカの、発生を抑制でき、隣接する接合材同志の接触を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材間を結線手段にて電気的に接続させる配線接合方法であって、結線手段は第１の部材と第２の部材の少なくとも一方との接合部分において鉛フリーの接合材を有しており、前記接合材に熱処理を加えた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする配線接合方法。
【請求項２】
熱処理は接合材の融点以上で行い、前記接合材を溶融させて固体化させた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法。
【請求項３】
熱処理は接合材の融点よりも低い温度で所定時間行い、その熱処理の後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法。
【請求項４】
結線手段として、フレキシブルプリント基板を用いることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法。
【請求項５】
第１の部材もしくは第２の部材の少なくとも一方に結線手段が接続されるコネクタを設け、前記コネクタは前記結線手段の接合部分を挟み込んで前記結線手段と電気的に接合されることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法。
【請求項６】
コネクタは、本体部と、前記本体部の挿抜可能に設けられた可動部と、前記本体部に設けられた端子と、前記端子に一体に設けられ結線手段の接合部分と接続される接続部分とを備え、前記本体部に結線手段を挿入し、前記可動片を挿入することで可動片によって前記結線手段が前記接続部分に押しつけられて前記端子と前記結線手段を電気的に接続することを特徴とする請求項５記載の配線接合方法。
【請求項７】
回路を構成する第１及び第２の部材間を結線手段にて電気的に接合した電気・電子機器であって、請求項１〜請求項６いずれか１記載の配線接合方法を用いて前記結線手段と前記第１及び第２の部材間を接続したことを特徴とする電気・電子機器。
【請求項８】
回路を構成する第１の部材が取り付けられた筐体と、媒体を回転させる駆動手段，光学系部材を搭載した光ピックアップモジュールとを少なくとも搭載し前記筐体の開口から出没自在に前記筐体に設けられ回路を構成する第２の部材を搭載した保持部と、前記第１の部材と前記第２の部材を電気的に接合する結線手段とを備えた光ディスク装置であって、請求項１〜請求項６いずれか１記載の配線接合方法を用いて前記結線手段と前記第１及び第２の部材間を接続したことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛フリー半田（実質的に鉛を含まない接合材）を用いて例えば部材間を電気的に接続する配線接合方法及びその接合方法を用いた電子機器、特にパーソナルコンピュータなどの電子機器に搭載され、更に好ましくは、モバイル型の電子機器に搭載されるのに好ましい光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の配線を示す平面図である。図５において、１は回路基板で、回路基板１は図示していないが、ＩＣや各種チップ部品が実装されている。２は回路基板１上に実装されたコネクタで、コネクタ２には回路基板１と接合する端子群３が設けられている。５はプリント基板で、プリント基板５の一端はコネクタ２に電気的に接続され、他端は他の回路基板や電子機器などに接続される。４はプリント基板５に実装され電力供給や信号の出入り口となる外部コネクタである。
【０００３】
コネクタ２について、図６，図７，図８を用いて説明する。図６，図７，図８はそれぞれ従来のコネクタを示す裏面図，正面図，断面図である。コネクタ２は回路基板１に対向する実装面２ａと表面２ｂを有している。コネクタ２は袋状の本体部２ｃと本体部２ｃに挿抜自在に設けられた可動片２ｆとを有している。端子群３は本体部２ｃに取り付けられている。本体部２ｃの表面２ｂ側の両側部には、本体部２ｃから突出した突出片２ｄがそれぞれ設けられており、更には、本体部２ｃの実装面２ａ側の両端部には、金属などの良導体で構成された取付片２ｅがそれぞれ設けられている。取付片２ｅはコネクタ２を回路基板１に機械的に接合する様に設けられており、この取付片２ｅは回路基板１に設けられ、しかも回路を構成する部材とは独立した電極などに半田などで接合されている。可動片２ｆは本体部２ｃの袋状部分に挿抜される（図６のＡ方向）挿抜部２ｈが一体に設けられるとともに、可動片２ｆの両端部には、可動片２ｆと一体構成のガイド部２ｇが設けられ、このガイド部２ｇは突出片２ｄと取付片２ｅで形成されるガイド溝に挿入される。端子群３は実装面２ａ側に折り曲げられており、実装面２ａを回路基板１上に配置することで、端子群３は回路基板１上の電極パターンなどに接触或いは近接する。
【０００４】
また、図７に示すように、可動片２ｆの正面は断面略コ字型状に構成されており、本体部２ｃの袋上部が目視可能な開口部２ｉが設けられている。この開口部２ｉにプリント基板５の端部が挿入される。
【０００５】
図７に示す様に、端子群３は複数の端子３ａが所定間隔で本体部２に固定されており、端子３ａは略コ字型に構成され、樹脂やセラミックなどの絶縁材料で構成された本体部２ｃにインサート成型などで固定されている。すなわち、端子３ａには実装面２ａ側に配置され本体部２ｃに固定される固定部３ｂと、実装面２ａ側に設けられた弾性片３ｃと、この固定部３ｂと弾性部３ｃをそれぞれ一体に連結する連結部３ｄ及びこの連結部３ｄに一体に設けられた外部端子部３ｅで構成され、外部端子部３ｅが回路基板１と直接或いは半田などを介して接合される。また、弾性部３ｃの先端部分には、突起部３ｆが設けられている。
【０００６】
開口部２ｉから挿入されたプリント基板５の先端部分は本体部２ｃに設けられた当接部２ｊに接触して、所定量以上本体部２ｃの中に挿入できないようになっている。すなわち、プリント基板５を所定量以上挿入しようとすると、プリント基板５の先端部分が当接部２ｊに当接し、挿入量を規制する。次に、可動片２ｆを図８に示す矢印Ｂ方向に挿入することで、プリント基板５が本体部２ｃの内部で弾性部３ｃ方向に押し上げられ、プリント
基板５の電極部５ｂが突起部３ｆに押し当てられ、外部端子部３ｅとプリント基板５の電気的接続が行われる。
【０００７】
プリント基板５は図９に示すように、絶縁性を有するベースフィルム５ｅの上に銅などの良導体の金属材料で構成された導電部５ｄがストライプ状に複数設けられており、その導電部５ｄをベースフィルム５ｅとともに挟み込むようにカバーフィルム５ｃが設けられる。また、カバーフィルム５ｃはプリント基板５の両端部には非配置とされており、その非配置部分には電極部５ｂが設けられる。この電極部５ｂは導電部５ｄ上に単層或いは複数層の鉛フリー半田をメッキなどで設けて構成されている。
【０００８】
先行例としては、（特許文献１）がある。
【特許文献１】特開２００２−３７４０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら前記従来の構成では、電極部５ｂを鉛フリー半田で構成したとき、正確な原因は不明であるが、電極部５ｂに突起部３ｆが押し当てられることによって、電極部５ｂは突起部３ｆから応力が加えられることにより、その応力を緩和する方向になまりフリー半田の成分であるＳｎの結晶が伸びる（ウイスカ）と考えられる。従って電極部５ｂの側部や突起部３ｆを押し当てた近傍部分にウイスカ７が発生し、そのウイスカ７のために、隣接する電極部５ｂ同士が導通したり、あるいはウイスカ７が屑となって不具合を生じることがあった。具体的に説明すると、図１０に示すように、プリント基板５をコネクタ２に装着した時に、電極部５ｂには弾性片３ｃの先端に設けられた突起部３ｆが食い込み、その痕跡６が形成され、比較的長時間経過の後に、この痕跡６の側方や突起部３ｆ当接部近傍において、鉛フリー半田で構成された電極部５ｂからウイスカ７が形成される（なお、図１０においては速報に形成されるウイスカ７しか記載していない）。この電極部５ｂから伸びたウイスカ７が、隣接する電極部５ｂに接触して不具合が生じたりするなどの問題点があった。従来の様に鉛を含む材料で電極部５ｂを形成した場合には、前述のようなウイスカ７は起こりにくかった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、鉛フリー半田を用いても、電極間の接触などの不具合を解消可能な配線接合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】
【００１１】
本発明は、第１の部材と第２の部材間を結線手段にて電気的に接続させる配線接合方法であって、結線手段は第１の部材と第２の部材の少なくとも一方との接合部分において鉛フリーの接合材を有しており、前記接合材に熱処理を加えた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させた。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記構成により、メッキや薄膜形成技術で形成された接合材の残留応力を緩和できると考えられ、接合材部分に発生するウイスカの発生を抑制でき、更に結線不良を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１記載の発明は、第１の部材と第２の部材間を結線手段にて電気的に接続させる配線接合方法であって、結線手段は第１の部材と第２の部材の少なくとも一方との接合部分において鉛フリーの接合材を有しており、前記接合材に熱処理を加えた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする配線接合方法であり、メッ
キや薄膜形成技術で形成された接合材の残留応力を緩和できると考えられ、接合材部分に発生するウイスカの発生を抑制でき、更に結線不良を防止できる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、熱処理は接合材の融点以上で行い、前記接合材を溶融させて固体化させた後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法であり、電解メッキや薄膜形成技術によって形成された接合材を一度溶融し、冷却して固形化させたことで、おそらく残留応力緩和や結晶状態などが良くなり、ウイスカの発生を抑制できる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、熱処理は接合材の融点よりも低い温度で所定時間行い、その熱処理の後に第１の部材か第２の部材の少なくとも一方に接合させることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法により、接合材を融解させずにメッキや薄膜形成手段等にて形成された接合材の応力の緩和や結晶状態を良好にできるので、取り扱い性などを向上させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、結線手段として、フレキシブルプリント基板を用いることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法であり、各部材間の接合を容易に行うことができ、しかも、第１の部材と第２の部材が相対的に移動可能な場合においても、確実な結線を行うことができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、第１の部材もしくは第２の部材の少なくとも一方に結線手段が接続されるコネクタを設け、前記コネクタは前記結線手段の接合部分を挟み込んで前記結線手段と電気的に接合されることを特徴とする請求項１記載の配線接合方法であり、結線手段と各部材間の接合を容易に実現できる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、コネクタは、本体部と、前記本体部の挿抜可能に設けられた可動部と、前記本体部に設けられた端子と、前記端子に一体に設けられ結線手段の接合部分と接続される接続部分とを備え、前記本体部に結線手段を挿入し、前記可動片を挿入することで可動片によって前記結線手段が前記接続部分に押しつけられて前記端子と前記結線手段を電気的に接続することを特徴とする請求項５記載の配線接合方法であり、簡単な方法で結線手段と部材間を接合できる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、回路を構成する第１及び第２の部材間を結線手段にて電気的に接合した電気・電子機器であって、請求項１〜請求項６いずれか１記載の配線接合方法を用いて前記結線手段と前記第１及び第２の部材間を接続したことを特徴とする電気・電子機器であり、導電部が高密度で配置された結線手段を設けることができ、結線手段を減らすことができる。また、それに伴って、装置の小型化・薄型化が可能となる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、回路を構成する第１の部材が取り付けられた筐体と、媒体を回転させる駆動手段，光学系部材を搭載した光ピックアップモジュールとを少なくとも搭載し前記筐体の開口から出没自在に前記筐体に設けられ回路を構成する第２の部材を搭載した保持部と、前記第１の部材と前記第２の部材を電気的に接合する結線手段とを備えた光ディスク装置であって、請求項１〜請求項６いずれか１記載の配線接合方法を用いて前記結線手段と前記第１及び第２の部材間を接続したことを特徴とする光ディスク装置であり、装置の小型化や薄型化を実現できる。また、結線不良を大幅に減らすことができ、生産性を向上させることができる。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明における光ディスク装置の実施例１について説明する。
【００２２】
なお、本発明の配線接合方法は、各種電気・電子機器等に適応可能であるが、本実施例１では、薄型の光ディスクドライブ装置を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１，図２，図３はそれぞれ本発明の一実施例における光ディスク装置を示す斜視図で、図１，図２において、２１は筐体で、筐体２１は上部筐体部２１ａと下部筐体部２１ｂを組み合わせて構成されている。なお、上部筐体部２１ａと下部筐体部２１ｂとは好ましくは螺旋などを用いて、互いに強固に固着されている。筐体２１の構成材料としては鉄，鉄合金，アルミ，アルミ合金，マグネシウム合金などの金属材料や樹脂材料などによって構成される。また、上部筐体部２１ａ及び下部筐体部２１ｂそれぞれ同種の材料で構成しても良いし、異種の材料で構成しても良い。また、上部筐体部２１ａ及び下部筐体部２１ｂそれぞれの主平面部の平均肉厚は０．３ｍｍ〜１．６ｍｍの間であり、この平均肉厚の比較的薄い場合には上部筐体部２１ａ及び下部筐体部２１ｂは金属材料で構成され、例えば、金属板をプレス加工などによって形成される。また、平均肉厚の比較的厚い場合には上部筐体部２１ａ及び下部筐体部２１ｂは樹脂材料やダイカスト（アルミ，マグネシウム合金など）で構成される。筐体１を樹脂材料で構成した場合には、光ディスク装置の軽量化を実現できる。
【００２４】
２２は筐体に出没自在に設けられたトレイで、トレイ２２は樹脂性のフレームで構成され、後述する各部が取り付けられている。２３はトレイ２２に設けられたスピンドルモータ、２４は光ピックで、光ピック２４は少なくとも図示していない光源や各光学部材を搭載し、光ディスクに光を照射することで、光ディスクに情報を書き込むか或いは情報を読み出す動作の少なくとも一方を行う。２５はトレイ２２の前端面に設けられたベゼルで、ベゼル２５はトレイ２２が筐体２１内に収納された時に、トレイ２２の出没口を塞ぐように構成されており、樹脂材料や金属材料で構成されている。２６，２７はそれぞれトレイ２２及び筐体２１の双方に摺動自在に取り付けられたレールで、トレイ２２の両側部にこのレール２６，２７は設けられており、このレール２６，２７にて図１で示す矢印Ａ方向に筐体２１からトレイ２２が出没自在に取り付けられている。また、上部筐体部２１ａにおいて、トレイ２２を筐体２１内に収納したときにスピンドルモータ２３と対向する部分には貫通孔２１ｃが設けられている。
【００２５】
図３において、１は筐体２１の奥部に固定して設けられた回路基板で、回路基板１は図示していないが信号処理系のＩＣや電源回路及び各種チップ部品などが搭載されている。５はトレイ２２に設けられた図示していない回路基板と回路基板１とを電気的に接続するフレキシブルなプリント基板で、プリント基板５は略Ｕ字型に形成され、筐体２１の内壁に貼り付けられた固定部５ｆと、固定部５ｆに一体に接続された可動部５ｇとで構成され、固定部５ｆの端部はコネクタ２に接続され、可動部５ｇの端部はトレイ２２に設けられた回路基板に搭載されたコネクタ（図示せず）に電気的に接続される。可動部５ｇは下部筐体部２１ｂに対して非固定であるので、一旦屈曲させて、トレイ２２に接続させており、トレイ２２が筐体２１から出没する際に、プリント基板５が筐体２１内で引っ掛かったりすることを防止できる。なお、固定部５ｆは下部筐体部２１ｂに対して、両側に粘着層を有したテープ状体で固定したり、或いは接着剤などで固定される。また、片側に粘着層を有するテープを用いて、プリント基板５をテープと下部筐体部２１ｂではさみ込む様な固定方法でも良い。なお、回路基板１，プリント基板５，コネクタ２及びこれら部材に関係する構成は、図５〜図９に示す構成と同様の構成を有している。
【００２６】
４は外部コネクタで、外部コネクタ４はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、この外部コネクタ４を介して光ディスク装置内に電力を供給したり、或いは外部からの電気信号を光ディスク装置内に導いたり、あるいは光ディスク装置で生成された電気信号を電子機器などに送出する。
【００２７】
以下、本発明の特徴部分について説明する。
【００２８】
光ディスク装置の小型化薄型化に伴い、プリント基板５のストライプ上の導電部５ｄの間隔も狭くなってきており、その結果背景技術に示されるように、プリント基板５の電極部５ｂにおいて、ウイスカなどが発生すると、近接した電極部５ｂ間が導通したりするなどの不具合が発生しやすくなり、その結果、光ディスク装置に限らず、各種電子・電気機器の小型化薄型化が困難である。また、装置の薄型化小型化に限らず、プリント基板５においては、導電部５ｄの狭幅化及び導電部５ｄの高密度化が進められており、上記電極部５ｂのウイスカの発生は問題となる。
【００２９】
そこで、本実施例１では、少なくともプリント基板５の電極部５ｂ部分に所定の熱処理を施した後に、コネクタ２に装着することで、電極部５ｂを端子３ａの突起部３ｆで挟み込んでもウイスカが抑制されることに着目した。原理的には不明であるが、鉛フリー半田で構成された電極部５ｂに所定の熱処理を加えることで、特にメッキや薄膜形成手段（蒸着，スパッタリング等）で形成された電極部５ｂを構成する材料の残留応力緩和や結晶状態等が改善され、ウイスカの発生を抑制されていると考えられる。
【００３０】
具体的には、電極部５ｂの構成材料の融点以上の温度で、電極部５ｂを融解させるか、或いはプリント基板５の少なくとも電極部５ｂの部分を電極部５ｂを構成する鉛フリー半田の構成材料の融点よりも低い温度（１００℃以上で融点以下：なお、鉛フリー半田として用いられるＳｎ単体の融点は約２３２℃で融点が比較的低いＳｎ−Ａｇ合金は２２１℃であるので、好ましくは１００℃〜２３２℃の温度範囲で適宜温度を選択する必要がある）で所定時間以上熱処理することが好ましい。なお、電極部５ｂを融解させるような温度で熱処理する場合には、確実にウイスカの発生を抑制させることができる。この時に、熱処理温度としては、電極部５ｂの構成材料や電極部５ｂと隣接する電極部５ｂの間隔などによって適宜選択する必要はある。また、電極部５ｂの融点より引く温度で熱処理する時間は、電極部５ｂを構成する鉛フリー半田の材質や熱処理温度によって適宜選択する必要がある。例えば、鉛フリー半田としてＳｎ−Ｃｕ合金を用いた場合には、２時間以上熱処理を行うことが好ましい。２時間より短い時間ではあまり効果が得られず、１２時間より長いと、製造工程において熱処理時間が多くかかってしまい生産性の低下が懸念される。従って、熱処理の時間としては、電極部５ｂの構成材料や加熱温度及び電極部５ｂにコネクタ２から加えられる押圧力などによって、多少異なるが、０．５時間以上２４時間以下とすることが生産性やウイスカの抑制に対して好ましい。
【００３１】
熱処理方法としては、例えば、プリント基板５全体を所定の温度に保持可能な熱処理槽の中に複数個投入し、所定時間熱処理する方法や、あるいは、少なくとも電極部５ｂの部分を電熱部材で挟み込んで局所的に熱処理したり、更には、赤外線を電極部５ｂに局所的に照射して熱処理するなどの方法が考えられる。
【００３２】
図４は、少なくとも電極部５ｂを熱処理したときと熱処理を施さない時のウイスカの発生度合いを示したグラフである。
【００３３】
図４に示すＣ１は電極部５ｂを融解したりあるいは、熱処理を施していない従来の構成であり、Ｃ２は１２０℃の温度で４時間少なくとも電極部５ｂを熱処理した構成、Ｃ３は１４０℃の温度で２時間少なくとも電極部５ｂ熱処理した構成、Ｃ４は１４０℃の温度で４時間少なくとも電極部５ｂを熱処理した構成である。
【００３４】
図４に示すように、図１０に示す、ウイスカの成長長さｔ１は熱処理を施さない従来の構成よりも、所定の熱処理を施し方が好ましい事が分かる。特に熱処理の温度が高いほど、あるいは熱処理時間が長いほどウイスカの成長長さｔ１が経過時間にともない、熱処理
を施さない従来の構成よりも低く抑えられることがわかる。
【００３５】
また、本実施例１では、電極部５ｂをＳｎ−Ｃｕ合金で構成したが、Ｓｎ単体もしくはＳｎにＡｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｉｎの少なくとも一つを含ませた鉛フリー半田を用いても良く、更に、本実施例１では銅などの良導体で構成された導電部５ｄ上に直接電極部５ｂを形成したが、導電部５ｄ上にニッケルやニッケル合金などの中間膜を設けてその上に電極部５ｂを設けても良い。
【００３６】
また、本実施例１では、回路基板間をフレキシブルなプリント基板５で構成したが、回路基板間を結ぶ配線としては、ガラスエポキシ樹脂やセラミック基板等も用いることができる。また、本実施例１では、電極部５ｂを押さえ込んで接合するタイプの配線において特に有効である。
【００３７】
この様に、本実施例１では、極めて狭ピッチでストライプ状に設けられた導電部５ｄを有するプリント基板５を光ディスクドライブ装置に用いることが可能になるので、環境に優しく、しかも薄型化・小型化を実現させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の配線接合方法は、接合材部分に発生するウイスカの発生を抑制でき、更に結線不良を防止できるという効果を有し、鉛フリー半田（実質的に鉛を含まない接合材）を用いた電子機器等に適応できる。また、特にパーソナルコンピュータなどの電子機器やモバイル型の電子機器に搭載されるのに好ましい光ディスク装置等に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例における光ディスク装置を示す斜視図
【図２】本発明の一実施例における光ディスク装置を示す斜視図
【図３】本発明の一実施例における光ディスク装置を示す斜視図
【図４】熱処理した構成と熱処理しない構成のウイスカ長さと経過時間の関係を示すグラフ
【図５】配線を示す平面図
【図６】コネクタを示す裏面図
【図７】コネクタを示す正面図
【図８】コネクタを示す断面図
【図９】プリント基板を示す断面図
【図１０】従来の不具合を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１    回路基板
２    コネクタ
３    端子群
５    プリント基板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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