(57)【要約】【解決課題】複数の基板を接合する際の工程が複雑にならず、さらに、基板間でのはんだによる接合強度も不足しない、複数の基板を接合する方法を提供する。【解決手段】  第１の基板の配線ランド上にはんだを盛り、次いではんだを第２の基板の開孔内に挿入しながら、第２の基板を前記第１の基板に位置合わせして重ね、第２の基板の開孔内のはんだを加熱して、第２の基板の開孔に臨む配線ランドと第１の基板の配線ランドとをはんだによって接合する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板に第２の基板が積層され、両者が導電接合材によって接合されてなる、複数の基板間の接合構造において、
前記第１基板は、その表面に形成された第１の配線ランドを、備え、
前記第２の基板は、
前記第１の配線ランドに臨む開孔と、
前記開孔の周囲に形成された第２の配線ランドと、
を備え、
前記開孔内に充填された前記導電接合材が、前記開孔から前記第２の配線ランドに回り込んで当該第２の配線ランドに接合し、さらに、前記第１の配線ランドの平面に接合することによって前記第１の基板と第２の基板とが接合されてなる、複数の基板間の接合構造。
【請求項２】
前記開孔の径が前記第１の配線ランドの径より大きい請求項１記載の複数の基板間の接合構造。
【請求項３】
前記接合材が前記第１の配線ランドの側面に接合してなる請求項２記載の複数の基板間の接合構造。
【請求項４】
前記接合材が前記第２の配線ランドの前記開孔に臨む側面と前記第２の配線ランドの平面とに接合する、請求項１記載の複数の基板間の接合構造。
【請求項５】
第１の基板に第２基板を積層し、さらに第３の基板を前記第２の基板に積層し、前記第１の基板と前記第２の基板と前記第３の基板とを導電性接合材で接合してなる、複数の基板の接合構造において、
前記第１の基板は、平坦状に形成された第１の配線ランドを複数備え、
前記第２の基板は、前記複数の第１の配線ランドのそれぞれに臨む第１の開孔を複数備え、
前記第３の基板は、前記１の開孔のそれぞれに臨む第２の開孔を複数備え、
前記第１の基板と前記第２の基板と前記第３の基板との接合の態様には、第１の態様乃至第３の態様の少なくとも一つの態様があり、
前記第１の態様は、前記第１の基板と前記第２の基板と前記第３の基板とが前記接合材で互いに接合されてなり、
前記第２の態様は、前記第１の基板に前記第３の基板が接合されることなく、前記第１の基板と前記第２の基板とが接合されてなり、
前記第３の態様は、前記第１の基板に前記第２の基板が接合されることなく、前記第１の基板と前記第３の基板とが接合されてなり、
前記第１の態様では、前記第１の開孔と前記第２の開孔とに充填された前記導電接合材が、前記第２の基板の前記第１の開孔の周囲に形成された第２の配線ランドと前記第３の基板の前記第２の開孔の周囲に形成された第３の配線ランドに接合し、さらに、前記第１の配線ランドの平面に接合することによって、前記第１の基板と第２の基板と前記第３の基板とが接合されてなり、
前記第２の態様では、前記第１の開孔と前記第２の開孔とに充填された前記導電接合材が、前記第２の配線ランドに接合し、さらに、前記第１の配線ランドの平面に接合することによって、前記第１の基板と第２の基板とが接合されてなり、
前記第３の態様では、前記第１の開孔と前記第２の開孔とに充填された前記導電接合材が、前記第３の配線ランドに回り込んで当該第３の配線ランドに接合し、さらに、前記第１の配線ランドの平面に接合することによって、前記第１の基板と第２の基板とが接合されてなる、複数の基板間の接合構造。
【請求項６】
第１の基板の配線ランド上にはんだを盛る工程と、
前記はんだを第２の基板の開孔内に挿入しながら、前記第２の基板を前記第１の基板に位置合わせして重ねる工程と、
前記第２の基板の開孔内のはんだを加熱する工程と、
を備え、前記第２の基板の開孔に臨む配線ランドと前記第１の基板の配線ランドとを前記はんだによって接合する複数の基板の接合方法。
【請求項７】
前記第２の基板の開孔に臨む配線ランドが当該第２の基板の表面において露出しており、この露出した前記配線ランドの表面に前記加熱されて溶解したはんだが回り込んで固化してなる請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第２の基板の開孔内のはんだが、第３の基板の開孔内に入り込む様に、当該第３の基板を前記第２の基板に重ねる請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の基板を接合した構造と、その構造の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器を薄型化することが近年必要とされている。例えば、光ディスク装置の分野においては、１２．７ｍｍ厚が一般的であったノートパソコン向けスリムドライブが、９．５ｍｍ厚、更には７ｍｍ厚へと薄型化されている。光ディスク装置の薄型化を実現するために、例えば、ディスクモータ等の各部品に接続されるフレキシブル配線を回路基板に接続するコネクタの高さを厳しく制限しなければならない。
【０００３】
二つの基板をコネクタに依ることなく厚さ方向に重ねて接合する、プリント基板配線構造が特開２００６−１００５６６号公報に記載されている。この構造は、リジッドプリント配線板に設けた開孔の径をフレキシブルプリント配線板に設けた開孔の径よりも小さくし、開孔の基板接合面のみにランドを設けて、この開孔ランドとフレキシブルプリント配線板に設けた開孔ランドとをフレキシブルプリント配線板上からはんだで溶着し、リジッドプリント配線板とフレキシブルプリント配線板を物理的および電気的に接合することを特徴とするものである。
【０００４】
なお、特開２００２−９４２０６号公報には、フレキシブルプリント配線板の層間接続孔部に充填されたはんだペーストを固化して二つの配線間で層間接続部を構成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１００５６６号公報
【特許文献２】特開２００２−９４２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００６−１００５６６号公報に開示されたプリント基板配線構造では、リジッドプリント配線板にも開孔を形成しなければならないこと、そして、リジットプリント配線基板に形成した開孔とフレキシブルプリント配線板に設けた開孔とを正しく整合させて開孔内にはんだを充填しなければならないという困難さや手間があり、さらには、フレキシブルプリント配線基板のストレージ内のはんだ量が不足して基板同士の接合強度が不足するおそれもある。また、特開２００２−９４２０６号公報には二つの基板を接合することは記載されていない。
【０００６】
本発明は、複数の基板を接合する際の工程が複雑にならず、さらに、基板間でのはんだによる接合強度も不足しない、複数の基板を接合する方法を提供することを目的とするものである。本発明の他の目的は、開孔にはんだを充填しても、複数の基板間の接合強度に優れた構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る複数の基板間の接合構造は、第１の基板に第２の基板が積層され、両者が導電接合材によって接合されてなる、複数の基板間の接合構造において、前記第１基板は、当該第２の基板から前記開孔に臨み、その表面に平坦状に形成された第１の配線ランドを、備え、前記第２の基板は、前記第１の配線ランドに臨む開孔と、前記開孔の周囲に形成された第２の配線ランドと、を備え、前記開孔内に充填された前記導電接合材が、前記開孔から前記第２の配線ランドに回り込んで当該第２の配線ランドに接合し、さらに、前記第１の配線ランドの平面に接合することによって前記第１の基板と第２の基板とが接合されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明に係る複数の基板間の接合方法は、第１の基板の配線ランド上にはんだを盛る工程と、前記はんだを第２の基板の開孔内に挿入しながら、前記第２の基板を前記第１の基板に位置合わせして重ねる工程と、前記第２の基板の開孔内のはんだを加熱する工程と、を備え、前記第２の基板の開孔に臨む配線ランドと前記第１の基板の配線ランドとを前記はんだによって接合することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、複数の基板を接合する際の工程が複雑にならず、さらに、基板間でのはんだによる接合強度も不足しない、複数の基板を接合する方法を提供し、開孔にはんだを充填しても、複数の基板間の接合強度に優れた構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。以下に説明する複数の基板を接合する方法、そして複数の基板が接合された構造は、スリムタイプの光ディスクドライブに対して適用されるものを例とする。
【００１１】
図１は、本発明に係る接合構造が適用された光ディスクドライブを、その背面から斜めに拡大して描いた斜視図である。図１において、符号１4はフレキシブルプリント（配線）基板である。このフレキシブルプリント基板１4は、スピンドルモータなどの各電子部品と電子部品を制御するための制御回路が実装された回路基板２２とを接続する。フレキシブルプリント基板１４の回路基板側の端部は、複数のコンタクト１６を有し、各コンタクト１６の配線ランドにおいて回路基板２２側の配線ランドと接続される。
【００１２】
図２はフレキシブルプリント基板１４の平面図である。フレキシブルプリント基板には配線の各導体にそれぞれ接続する金属パターンが存在し、この金属パターンの端部にコンタクト１６が存在する。コンタクト１６の中心には、フレキシブルプリント基板を厚さ方向に貫通する開孔１８が形成されている。開孔１８の周りの絶縁膜は剥離されて、フレキシブルプリント基板の表面にドーナツ状の平面形状の導体からなる配線ランド２０が露出している。
【００１３】
図３は回路基板２２の平面図である。回路基板はフレキシブルプリント基板の各開孔１８に合うように形成された複数の配線ランド２４と、この配線ランドに繋がる銅箔などの金属パターン２６とを備えている。金属パターン上には絶縁材が被覆され、配線ランド２４が回路基板から露出している。各配線ランド上にはんだが予め山状に盛られている。配線ランド２４は回路基板２２の表面上で円形の形状を持って形成されている。はんだは配線ランドの径以下の大きさで配線ランドの枠内に設けられている。
【００１４】
図４は回路基板２２にフレキシブルプリント基板１４を重ねた状態を示す断面図である。図４において、２２Ａは回路基板本体であり、２４はフレキシブルプリント基板１４と接合される既述の配線ランドであり、この配線ランド２４には金属パターン２６が接続されている。金属パターン２６と基板本体２２Ａとは絶縁性のレジスト２２Ｂによって被覆されている。
【００１５】
回路基板の配線ランド２４上にははんだ３０が山状に盛られている。フレキシブルプリント基板１４を回路基板２２に重ねる際に、配線ランド２４上のはんだ３０がフレキシブルプリント基板の開孔１８に入り込むことにより、フレキシブルプリント基板１４と回路基板２２との位置合わせが容易に行なえる。フレキシブルプリント基板１４を回路基板２２上に正しく整合させると、各開孔１８が配線ランド２４に一致するようになっている。
【００１６】
図４に示すように、フレキシブルプリント基板１４は金属からなる導体２１をポリイミド等の絶縁層２３で挟んでなる可撓性構造を備えており、開孔１８の周囲の表面側の絶縁層が円形に剥離されて既述の配線ランド２０の形態が形成されている。
【００１７】
山状になったはんだ３０は、回路基板２２上に置かれフレキシブルプリント基板１４の上端にほぼ等しいかこれから僅かに突出する高さを持って形成されている。回路基板側２２の配線ランド２４の径は、フレキシブルプリント基板１４の開孔１８の径とほぼ等しい。
【００１８】
次いで、フレキシブルプリント基板１４の表面からはんだごて３２をはんだ３０に当てると、図５に示すように、はんだ３０が溶解してフレキシブルプリント基板１４の開孔１８に臨む配線ランドの側面２０Ａと配線ランドの表面２０Ｂに行き渡る。
【００１９】
次いで、はんだごて３２をフレキシブルプリント基板１４から離すと、はんだが固化して回路基板の配線ランド２４とフレキシブルプリント基板の配線ランド２０に固着する。これにより、回路基板２２とフレキシブルプリント基板１４とが接合される。
【００２０】
なお、山状になったはんだ３０にはんだごて３２を当てる際に、開孔１８及び配線ランド２０にはんだを追加してもよい。このようにすることにより、フレキシブルプリント基板１４の配線ランド２０に回りこむはんだ量が増えて配線ランド２０に対するはんだの密着性がより向上する。
【００２１】
図６及び図７は図４及図５に対する変形例である。この変形例では、フレキシブルプリント基板の開孔１８の径（Ｈ１）が回路基板の配線ランド２４の径（Ｈ２）よりも若干大きく形成されている。
【００２２】
回路基板２２にフレキシブルプリント基板１４を重ねて両者をはんだ付けする際に、回路基板２２の配線ランド２４の開孔１８側端部とフレキシブルプリント基板１４の背面側開孔１８の端部との間に出来た微小隙間（Ｔ）から、はんだが溶解し固化する過程で発生するガスを排出できること、はんだが回路基板２２のランド２４の側面２４Ａにまで回り込む事により、回路基板とフレキシブルプリント基板とを接合するはんだの強度が向上する。
【００２３】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態が先の実施形態と異なる点は、回路基板２２に対して第１のフレキシブルプリント基板と第２のフレキシブルプリント基板とを重ねて、これら基板をはんだで接合した事にある。
【００２４】
回路基板と、第１のフレキシブルプリント基板と、第２のフレキシブルプリント基板との接合形態には、次の３つがある。
【００２５】
その第１が回路基板、第１のフレキシブルプリント基板と、第２のフレキシブルプリント基板とが互いに接合されていること、その第２が、回路基板と第１のフレキシブルプリント基板とが接合されるものの、回路基板と第２のフレキシブルプリント基板とが接合さないこと、その第３が、回路基板と第２のフレキシブルプリント基板とが接合されるものの、回路基板と第１のフレキシブルプリント基板とが接合されないこと、である。
【００２６】
図８（１）は第２の実施形態に用いられる回路基板２２の平面図である。回路基板２２には、第１の実施形態で説明した回路基板（図３）と同様に、複数の配線ランド２４と金属パターン２６が形成されている。
【００２７】
図８（２）は第１のフレキシブルプリント基板１４−１の平面図である。第１のフレキシブルプリントプリント基板には、回路基板２２の配線ランド２４に整合するように、複数の開孔１８と配線ランド２０とが形成されている。
【００２８】
図８（３）は第２のフレキシブルプリント基板１４−２の平面図である。第２のフレキシブルプリント基板には、回路基板２２の配線ランド２４と第１のフレキシブルプリント基板１４−１の開孔１８とに整合するように複数の開孔１８Ｘ及び配線ランド２０Ｘが形成されている。
【００２９】
図８に示すように、第１のフレキシブルプリント基板１４−１及び第２のフレキシブルプリント基板１４−１の同一の符号Ａが付されている領域は、既述の第１の形態に従って、第１のフレキシブルプリント基板１４−１と第２のフレキシブルプリント基板１４−２が回路基板２２に接合される領域であり、同一の符号Ｂが付されている領域は、既述の第２の形態にしたがって、第１のフレキシブルプリント基板１４−１と回路基板２２との間のみで接合が行なわれる領域であり、同一の符号Ｃが付されている領域は、既述の第３の形態にしたがって、第２のフレキシブルプリント基板１４−２と回路基板２２との間のみで接合が行なわれる領域である。
【００３０】
回路基板２２に対して正しく、第１のフレキシブルプリント基板１４−１と第２のフレキシブルプリント基板１４−２とが重ねられると、第１及び第２のフレキシブルプリント基板の既述のＡ、Ｂ、及びＣの領域が既述の形態に従って回路基板２２に接合される。
【００３１】
図９は既述の第１の接合形態を得る過程を示す回路基板２２、第１のフレキシブルプリント基板１４−１、及び第２のフレキシブルプリント基板１４−２の断面図である。図９（１）及び（２）に示すように、回路基板２２の円形の銅箔配線ランド２４上に予めはんだ３０を盛っておき、次に、回路基板２２に第１のフレキシブルプリント基板１４−１を重ねると、図９の（３）に示すように、第１のフレキシブルプリント基板の開孔１８内にはんだが進入する。
【００３２】
次に、（４）に示すように、はんだごてで第１のフレキシブルプリント基板１４−１上からはんだ３０を加熱すると、はんだが溶解し第１の実施形態で説明したように、はんだが第１のフレキシブルプリント基板１４−１の配線ランド２０の表面に回りこんで固化する。この時、はんだ３０が開孔１８に追加されて、山状になったはんだが第１のフレキシブルプリント基板１４−１の表面から突出する。
【００３３】
次に、(５)に示すように、第１のフレキシブルプリント基板１４−１に対して第２のフレキシブルプリント基板１４−２を重ねると、山状になったはんだ３０が第２のフレキシブルプリント基板１４−２の開孔１８Ｘ内に入り込む。
【００３４】
第２のフレキシブルプリント基板１４−２の開孔１８Ｘの径は第１のフレキシブルプリント基板１４−１の開孔１８の径よりも大きいために、（４）から（５）の間、第１のフレキシブルプリント基板１４−１の配線ランド２０に回り込んで径が拡大したはんだ３０の山を第２のフレキシブルプリント基板１４−２の開孔１８に収容できる。開孔１８Ｘの径は配線ランド２０の径とほぼ同じにすることがより望ましい。
【００３５】
山状のはんだ３０の先端は、第２のフレキシブルプリント基板１４−２の表面から僅かに突出する位置にあり、次いで、（６）に示すように、はんだごてがはんだ３０を加熱するとはんだの先端側領域が溶け、溶けたはんだが第２のフレキシブルプリント基板１４−２の配線ランド２０Ｘに回りこんで固化する。
【００３６】
以上によって、回路基板２２の配線ランド２４と、第１のフレキシブルプリント基板１４−１の配線ランド２０と、第２のフレキシブルプリント基板１４−２の配線ランド２０Ｘとが固化したはんだ３０によって互いに接合され、かつこれら配線間での電気的な接続も実現される。
【００３７】
次に、接合の第２の形態について図１０に基づいて説明する。図１０（１）乃至（４）は、接合の第１の形態である図９と同一である。（５）は山状のはんだ３０が第２のフレキシブルプリント基板１４−２の開孔１８Ｘ内に入り込んでいる状態を示している。
【００３８】
第２のフレキシブルプリント基板１４−２と回路基板２２との間で電気的な接続が要求されないために、第２のフレキシブルプリント基板１４−２の導体の開孔１８Ｘの導体側の開孔端２０Ａは、基板の表裏面にある絶縁層の開孔１８Ｘの絶縁層側の開孔端２３Ａよりも開孔１８Ｘの径の外側に向けて後退している。
【００３９】
なお、（４）、（５）に示す山状のはんだ３０は、第２のフレキシブルプリント基板１４−２を第１のフレキシブルプリント基板１４−１及び回路基板２２に接合する役割を持っていないために、はんだ３０の高さは第２のフレキシブルプリント基板１４−２に進入可能な程度でよい。なお、構造的にはんだ３０の高さが邪魔にならないならば、フレキシブルプリント基板１４−２の絶縁層２３の高さよりもはんだ３０が突出していてもかまわない。
【００４０】
第２の接合の形態は、第２のフレキシブルプリント基板１４−２を第１のフレキシブルプリント基板１４−１に重ねた時点で完成される。この時、接合の第１の形態、そして、接合の第３の形態は、第２のフレキシブルプリント基板１４−２に進入したはんだ３０を加熱しこれが固化した時点で完成される。
【００４１】
次に、接合の第３の形態を図１１に基づいて説明する。（１）に示すように、回路基板２２に第１のフレキシブルプリント基板１４−１を重ね、次いで、回路基板２２の配線ランド２４上に第１のフレキシブルプリント基板１４−１の開孔１８を越えて第２のフレキシブルプリント基板１４−２の表面を超える程度の高さではんだ３０を盛る。
【００４２】
第１のフレキシブルプリント基板１４−１は回路基板２２と接合されないので、図１０の（５）の第２のフレキシブルプリント基板１４−２と同様に配線ランドを備えていない。
【００４３】
山状になったはんだ３０が、第２のフレキシブルプリント基板１４−２の開孔１８Ｘに入るように、第２のフレキシブルプリント基板１４−２を第１のフレキシブルプリント基板１４−１に重ねる。
【００４４】
次いで、（３）に示すように、はんだごてではんだ３０を加熱するとはんだが溶解して第２のフレキシブルプリント基板１４−２の配線ランド２０Ｘに回りこんで、はんだが回路基板２２の配線ランド２４と第２のフレキシブルプリント基板１４−２の配線ランド２０Ｘとを接合する。なお、フレキシブルプリント基板１４−１は１枚ではなく複数枚を使用しても良い。
【００４５】
図８（１）に示す回路基板の配線ランド２４の形成パターンは、図３とは異なり均等になっていない。すなわち、複数の配線ランド２４の各々の配置は、相互の相対的な間隔や位置も不均一或いは不規則になっている。これは、図３では回路基板に対するフレキシブルプリント基板の重ね方に複数あるが、図８（１）の回路基板２２に対するフレキシブルプリント基板１４−１の重ね方が唯一一つの態様に限定できる利点があるからである。
【００４６】
既述の実施形態によれば、フレキシブルプリント基板の回路基板に対する接合部を、コネクタを用いることなく形成できるために、接合部の高さを、コネクタを用いた場合よりも明らかに小さくすることができる。
【００４７】
また、開孔内のはんだがフレキシブルプリント基板の配線ランドに回りこんで、はんだが配線ランドの側面及び平面と結合するので、回路基板上に平坦状に形成された配線ランドとフレキシブルプリント基板の配線ランドとを電気的かつ物理的に結合しながら、回路基板とフレキシブルプリント基板との間の接合強度が優れたものになる。
【００４８】
なお、フレキシブルプリント基板との接合部を回路基板に形成させるために、回路基板のフレキシブルプリント基板側端部にフレキシブルプリント基板が接合される領域を形成すればよい。
【００４９】
以上説明した実施形態では固定基板にフレキシブルプリント基板を接合する例について説明したが、本発明が適用される基板はこれらに限られるものではない。また、フレキシブルプリント基板としてフレキシブル配線を例にして説明したが、これに限られるものではない。
【００５０】
さらにまた、配線ランド２０,２４を円形の形状を持つものとして説明したが、配線ランドの形状は円形以外の例えば四角形でも三角形などの多角状のものでもよく、上下の基板で配線ランドの形状がほぼ一致していることが望ましい。
【００５１】
さらにまた、既述の実施形態においては、回路基板の配線ランド上に予めはんだを盛っておいた上でフレキシブルプリント基板を回路基板に積層させることとしたが、配線ランド上に予めはんだを盛っておくことなくフレキシブルプリント基板を回路基板に重ね、次いでフレキシブルプリント基板の開口１８内にはんだを入れ込むようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る接合構造が適用された光ディスクドライブを、その背面から斜めに拡大して描いた斜視図である。
【図２】フレキシブルプリント基板の平面図である。
【図３】回路基板の平面図である。
【図４】回路基板にフレキシブルプリント基板を重ねた状態を示す断面図である。
【図５】はんだ付け終了後における、回路基板にフレキシブルプリント基板が重なった状態の断面図である。
【図６】図４の変形例を示す断面図である。
【図７】図５の変形例を示す断面図である。
【図８】（１）は第２の実施形態に用いられる回路基板２２の平面図であり、（２）は第１のフレキシブルプリント基板の平面図であり、（３）は第２のフレキシブルプリント基板の平面図である。
【図９】第１の接合形態を得る過程を示す回路基板、第１のフレキシブルプリント基板及び第２のフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図１０】第２の接合形態を得る過程を示す回路基板、第１のフレキシブルプリント基板及び第２のフレキシブルプリント基板の断面図である。
【図１１】第３の接合形態を得る過程を示す回路基板、第１のフレキシブルプリント基板及び第２のフレキシブルプリント基板の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１４  フレキシブルプリント基板、２０,２４  配線ランド、１８  開孔、２２  回路基板、３０  はんだ。
【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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【図１１】
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