(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1電気導体パッドは0.28ミリメートル(mm)以下の直径を有し、前記第2電気導体パッドは0.28mm以下の直径を有する、請求項1に記載の回路インタコネクト。
前記第1PCBは第3電気導体パッドをさらに備え、前記第1電気導体パッドの中心と前記第3電気導体パッドの中心とからの距離は0.7ミリメートル以下である、請求項1に記載の回路インタコネクト。
前記第1の複数の電気導体パッドのうちの第1電気導体パッドの中心と、前記第1の複数の電気導体パッドのうちの第2電気導体パッドの中心とからの距離は0.7ミリメートル以下である、請求項7に記載のリジッド−フレックス回路。
【背景技術】
【0002】
プリント回路基板(PCB)は、リジッド部及びフレキシブル部の両方を備え得る。このようなPCBは、通常、「リジッド−フレックス」PCB又はリジッド−フレックス回路と記載される。リジッド−フレックスPCBは、フレキシブルPCBの電気導体パッドをリジッドPCBの電気導体パッドへ導通するように結合させることによって形成され得る。
【0003】
従来のリジッド−フレックスPCBは、フレキシブルPCBとリジッドPCBとの境界面においてフレキシブルPCBをリジッドPCBへ導通しないようにさらに結合させるための、誘電体支持部を備え得る。誘電体支持部は、フレキシブルPCBとリジッドPCBとの間の電気導体結合を機械的に支持することができる。
【0004】
一部の用途では、フレキシブルPCB及び/又はリジッドPCB上にファインピッチ導体パッドを使用し得る。熱圧着などの従来のファインピッチ結合処理は、リジッドPCB及びフレキシブルPCBの境界面に対して誘電体支持部が導入されることを可能としないような、リジッドPCBとフレキシブルPCBとの間の接続(リジッド−フレックス・インタコネクトとして本明細書に記載される)を生じる場合がある。誘電体支持部の欠如によって、機械的に誘導される故障の影響を受けやすい、このようなリジッド−フレックス・インタコネクトを使用する回路が残る場合がある。
【0005】
ファインピッチ結合を行うために異方性導電フィルム(ACF)を使用することにより、結果として生じるリジッド−フレックス・インタコネクトの機械的支持を向上することができる。しかし、ACFは、特に高速信号がACFを通過する際に、そのACF中の電気導体粒子上に表皮効果(例えば、電流集中)を生じ得る。ACFの使用によって、フレキシブルPCBの導体パッドとリジッドPCBの導体パッドとの間にACFの誘電性エポキシが挟まれると、回路に寄生容量が導入される場合がある。さらに、ACFは、計算が困難なインダクタンスを回路に導入し得る。
【0006】
これに加えて、ACF結合部の接触抵抗についての導通機構は、複雑で十分に理解されていない場合がある。一部の例では、接触抵抗は、結合部の接触表面の性質や結合部における温度ストレスや、結合部の変形の度合などの要因によって影響される場合がある。さらに、ACF結合部のインピーダンスは、圧力に敏感であり得る。これに加えて、生産中にACF結合部の品質を制御することが難しい場合がある。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本概要では、「発明を実施するための形態」に詳細を後述する着想の一部を簡単に紹介する。本概要は、本発明の主題に関する重要な特徴や本質的特性を特定することを意図したものでもなく、本発明の特許請求の範囲を決定する際の補助として用いられることを意図したものでもない。
【0009】
一例の実施形態では、回路インタコネクトは第1プリントPCB、第2PCB、スペーサ及び電気導体はんだジョイントを備える。第1PCBは、第1電気導体パッドを備える。第2PCBは、第2電気導体パッドを備える。スペーサは、はんだ付け処理により第1電気導体パッドと第2電気導体パッドとが導通するように接続された後に第1PCBと第2PCBとの間に空間が残るべく、第2PCBに対して第1PCBを配置するように構成されている。電気導体はんだジョイントは、第1電気導体パッドと第2電気導体パッドとを導通するように接続する。
【0010】
別例の実施形態では、リジッド−フレックス回路は、リジッド−フレックス・インタコネクトを備える。リジッド−フレックス・インタコネクトは、フレキシブルPCB、リジッドPCB、複数の電気導体はんだジョイントを備える。フレキシブルPCBは、第1の複数の電気導体パッドを備える。フレキシブルPCBは、また、そのフレキシブルPCB上に複数の第1スペーサが形成されるように第1誘電体層により覆われている複数の第1電気導体板を備える。リジッドPCBは、第2の複数の電気導体パッドを備える。リジッドPCBは、また、該リジッドPCB上に複数の第2スペーサが形成されるように第2誘電体層により覆われている複数の第2電気導体板を備える。複数の電気導体はんだジョイントは、第1の複数の電気導体パッドと第2の複数の電気導体パッドとを導通するように接続する。複数の第1スペーサは、はんだ付け処理の結果として第1の複数の電気導体パッドと第2の複数の電気導体パッドとが導通するように接続された後に、フレキシブルPCBとリジッドPCBとの間に空間が残るべく、はんだ付け処理中に第1の複数の電気導体パッドと第2の複数の電気導体パッドとが導通するように接続されるときに、複数の第2スペーサに当接するように配置される。
【0011】
別例の実施形態では、回路インタコネクトは、第1PCB、第2PCB及びはんだ層を備える。第1PCBは、第1基板と、第1導体トレースであって、第1基板の第1隣接縁部から第1導体トレースの第1端部が後退しているように第1基板上に配置されている第1導体トレースとを備える。第2PCBは、第2基板と、第2導体トレースであって、第2基板の第2隣接縁部から第2導体トレースの第2端部が後退しているように第2基板上に配置されている第2導体トレースとを備える。はんだ層は、はんだ付け処理の後に第1基板と第2導体トレースとの間に空間が残るべく、第1導体トレースの第1端部と第2導体トレースの第2端部とを導通するように接続する。
【0012】
追加の特徴及び利点は後述の説明に示されており、ある程度は本明細書の記載から明らかであるが、実施形態を実施することにより確認することもできる。本実施形態の特徴及び利点は、特許請求の範囲において特に示される手段や組み合わせによって実現及び達成される。前述の及び他の特徴は、後述の説明及び特許請求の範囲からより完全に明らかとなるが、後述の実施形態を実施することによって確認することもできる。
【0013】
添付の図面に示された本発明の具体的な実施形態を参照することによって、本発明についてより詳細に説明する。これらの図面は本発明の典型的な実施形態を示したものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされない。添付の図面によって、本発明をさらに具体的にかつ詳細に説明する。
【0014】
実施形態は、リジッドPCBとフレキシブルPCBとの間における、ファインピッチの、はんだ付けによる、冶金的な電気導体接続を可能とするとともに、リジッド−フレックス・インタコネクトに誘電体支持部が導入されるようにリジッドPCBとフレキシブルPCBとの間の空間を維持する、リジッド−フレックス・インタコネクトに関する。
【0015】
ここで、類似の構造を類似の参照符号と共に提供する図を参照する。図面は例示の実施形態の概略を表現しているものであって特許を請求する主題の範囲を限定するものではなく、図面は必ずしも縮尺に応じて示されていない。
【0016】
図1Aは、一例のPCB100の平面図である。
図1Bは、PCB100の側断面図である。PCB100は、リジッドPCB又はフレキシブルPCBであってよい。
図1Aと1Bとを合わせて参照すると、PCB100は回路層110(
図1B)を備え、回路層110は、電気導体トレース105(
図1A)、電気導体グランド層107(
図1B)、及び基板109(
図1B)などを備え得る。回路層110は、1つ以上の電気導体パッド104に導通するように接続され得る。パッド104は、PCB100を他の回路素子に導通するように接続させることができる。特に、一部の例では、パッド104はPCB100を別のPCBに導通するように接続させてよい。
【0017】
パッド104は、ファインピッチ・パッドであってよい。例えば、パッド104は約0.28ミリメートル(mm)以下の直径を有することができ、約0.7mm以下のピッチ(隣接するパッド104同士の間の中心間距離など)を有することができる。しかし、本明細書に記載の実施形態では、0.28mm超の他の直径、0.7mm超の他のピッチ、又はその両方を有するパッド104が使用されてよい。
【0018】
PCB100は、1つ以上の板106を備える。板106は、電気導体材料から形成されてよく、パッド104のように回路層110に対して導通するように接続され得る。したがって、板106は、同程度の正確性と精度、及び/又はパッド104と同一の処理と共に形成され得る。
【0019】
PCB100は、誘電体層102を備える。一部の実施形態では、誘電体層102は、はんだマスク又はポリイミド・カバーレイを備え得る。
パッド104は、そのパッド104がPCB100の外へ導通接続を形成できるように、誘電体層102により露出される。一部の実施形態では、パッド104と誘電体層102とは、NSMD(non−solder mask defined)パッド104を形成してよい。
【0020】
対照的に、板106は、その板106がPCB100の外へ導通接続を形成できないように、誘電体層102により覆われている。板106と板106を覆う誘電体層102とは、スペーサ108として本明細書に記載される、PCB上の1つ以上の突起部を形成する。
【0021】
図1Cは、PCBを備える一例のインタコネクト112の側断面図である。インタコネクト112は、第2PCB114も備える。そのPCB114は、一般にPCB100に対応し得る。PCB100がリジッドPCBである場合、PCB114はフレキシブルP
CBであってよい。PCB100がフレキシブルPCBである場合、PCB114はリジッドPCBであってよい。一部の実施形態では、PCB100とPCB114との両方がフレキシブルPCBであってもよく、リジッドPCBであってもよい。
【0022】
PCB114は、一般にPCB100のパッド104に対応する1つ以上の電気導体パッド116を備える。さらに、PCB114は、一般にPCB100のスペーサ108に対応する1つ以上のスペーサ118を備える。
【0023】
PCB100とPCB114とは、PCB100のパッド104がPCB114のパッド116に対して少なくとも部分的に位置合わせされ、はんだ付けされることができるように、構成され得る。パッド104は、はんだジョイント120によりパッド116にはんだ付けされる(例えば、導通するように接続される)ことができる。
【0024】
一部の実施形態では、パッド104は、パッド104及び/又はパッド116に取り付けられるBGA(ball grid array)はんだボールを介して、パッド116にはんだ付けされ得る。これに代えて、又はこれに加えて、パッド104及び/又はパッド116は、はんだにより予めスズ化されてよい。スズ、銀、銅、インジウム、ビスマス、金及び/又は他の適切な構成要素を有するはんだを含む、任意の適切なはんだが使用されてよい。
【0025】
はんだ付け処理は、熱圧着又はホットバー接合などを含み得る。PCB100とPCB114とは、パッド104及び/又はパッド116に塗布されるはんだが溶融し、パッド104の各々をパッド116のうちの対応するものに導通するように接続するべく、位置合わせされ、適切な荷重及び適切な熱により合わせられる。パッド104とパッド116とが溶融したはんだにより導通するように接続された後、はんだが凝固してはんだジョイントを形成するように熱が取り除かれ得る。
【0026】
PCB100とPCB114とは、はんだ付け処理によりパッド104とパッド116とがはんだ付けされて合わせられる間、スペーサ108がスペーサ118に少なくとも部分的に当接するように構成され得る。PCB100とPCB114とが合わせられてはんだが溶融される間にスペーサ108とスペーサ118とが当接し、インタコネクト112のPCB100とPCB114との間に空間が残るようにPCB114に対してPCB100を配置する。図示される実施形態では、スペーサ108とスペーサ118とは、各々、PCB100とPCB114との間に残る空間の高さの半分にほぼ等しい高さを有する。一部の形態では、スペーサ108とスペーサ118とは、PCB100とPCB114との間に残る空間の高さのうちの異なる部分を埋める、異なる高さを有してよい。
【0027】
結果として生じる空間は、誘電体支持部122により満たされ得る。誘電体支持部122は、アンダーフィル、液晶ポリマー(LCP)及びエポキシなどを含み得る。誘電体支持部122は、キャピラリ処理を通してPCB100とPCB114との間の空間に導入され得る。誘電体支持部122は、インタコネクト112に機械的支持を加えることができる。
【0028】
図2Aは、別例のPCB200の平面図である。
図2Bは、PCB200の側断面図である。PCB200は、リジッドPCB又はフレキシブルPCBであってよい。PCB200は、誘電体層102、パッド104、導体トレース105、導体グランド層107、基板109及び回路層110などの、
図1A〜1CのPCB100の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0029】
図2Aと
図2Bとを組み合わせて参照すると、PCB200は板202を備える。板2
02は、LCPなどの誘電体材料を含み得る。一部の実施形態では、板202は、LCPなどの誘電体材料により覆われている
図1A〜1Cの板106と類似の、又は同一の電気導体板などの導体フィーチャ(図示せず)を備えてよい。
【0030】
誘電体層102と板202とは、スペーサ204及び/又はスペーサ205として本明細書に記載される、PCB200上の1つ以上の突起部を形成し得る。
一部の実施形態では、スペーサ205は、誘電体層102の最上面に板202を形成することにより作成され得る。これに代えて、又はこれに加えて、スペーサ204は、回路層110上に板202を形成し、その板202を誘電体層102により覆うことにより作成されてよい。
【0031】
図2Cは、PCB200を備える一例のインタコネクト206の側断面図である。インタコネクト206は、誘電体支持部122などの、
図1Cのインタコネクト112の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0032】
インタコネクト206は、第2PCB208も備える。PCB200がリジッドPCBである場合、PCB208はフレキシブルPCBであってよい。PCB200がフレキシブルPCBである場合、PCB208はリジッドPCBであってよい。一部の実施形態では、PCB200とPCB208との両方がフレキシブルPCBであってもよく、リジッドPCBであってもよい。
【0033】
インタコネクト206は、
図1Cを参照して記載されるインタコネクト112に一般に対応するはんだ付け処理を介して形成され得る。
PCB200とPCB208とが合わせられてはんだが溶融される間、スペーサ204及び/又はスペーサ205とPCB208の面210とが当接し、インタコネクト206のPCB200とPCB208との間に空間が残るようにPCB208に対してPCB200を配置する。一部の実施形態では、スペーサ204及び/又はスペーサ205は、PCB200とPCB208との間に残る空間の高さにおよそ等しい高さを有し得る。
【0034】
スペーサ204とスペーサ205とは一方のPCB(例えば、PCB200)上のみに位置するように示されるが、一部の実施形態では、スペーサ204及び/又はスペーサ205は、両方のPCB(例えば、PCB200及びPCB208)上に位置してよい。これに代えて、又はこれに加えて、一方のPCB上のスペーサ204及び/又はスペーサ205は、
図1Cを参照して記載されるスペーサ108とスペーサ118とに類似して、他方のPCB上に位置する対となるスペーサ(図示せず)に少なくとも部分的に当接してよい。
【0035】
結果として生じる空間は、
図1Cのインタコネクト112を参照して記載されるものに一般に対応するように、誘電体支持部122により満たされ得る。
図3Aは、別例のPCB300の平面図である。
図3Bは、PCB300の側断面図である。PCB300は、リジッドPCB又はフレキシブルPCBであってよい。PCB300は、誘電体層102、パッド104、導体トレース105、導体グランド層107、基板109及び回路層110などの、
図1A〜1CのPCB100の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0036】
電気導体スタッド302は、パッド104上に形成され得る。一部の実施形態では、導体スタッド302は、金、銅又は銀などから形成され得る。導体スタッド302は、基部303と突起部305とを備え得る。
【0037】
図3Cは、PCB300を備える一例のインタコネクト304の側断面図である。インタコネクト304は、パッド116及び誘電体支持部122などの、
図1Cのインタコネクト112の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0038】
インタコネクト304は、はんだ308によりコーティングされるパッド116を備える第2PCB306も備える。PCB300がリジッドPCB300である場合、PCB306はフレキシブルPCB306であってよい。PCB300がフレキシブルPCB300である場合、PCB306はリジッドPCB306であってよい。一部の実施形態では、PCB300とPCB306との両方がフレキシブルPCBであってもよく、リジッドPCBであってもよい。
【0039】
インタコネクト304は、熱圧着又はホットバー結合などのはんだ付け処理を介して、形成され得る。PCB300とPCB306とは、位置合わせされ、適切な荷重及び適切な熱により合わせられることにより、パッド116と導体スタッド302の突起部305とに塗布されるはんだ308が少なくとも部分的に溶融し、パッド104の各々をパッド116のうちの対応するものに導通するように接続する。パッド104とパッド116とが溶融したはんだ308及び/又は導体スタッド302によって導通するように接続された後、はんだ308及び/又は導体スタッド302が凝固するように熱が取り除かれ得る。
【0040】
導体スタッド302は、PCB300とPCB306とが適切な熱のもとで合わせられるとき、そのPCB300とPCB306との間の空間を維持する。導体スタッド302は、はんだ付け処理中に部分的に溶融、軟化及び/又は変形をすることができ、突起部305は平坦化されるか、溶融されるか、基部303及び/又は、はんだ308の中に圧縮されるか、それらのうちの1つ以上が行われる。基部303(突起部305より大きい)は、はんだ付け処理中の溶融、軟化及び/又は変形に十分に耐えることができ、その基部303はスペーサとして機能し、はんだ付け処理の後にPCB300とPCB306との間に空間が残るように、PCB306に対してPCB300を配置する。
【0041】
例として、基部303をスペーサとして機能させるように、基部303の大きさ、突起部305の大きさ、突起部305に対する基部303の比率、導体スタッド302の組成、はんだ付け処理中に付与される熱、及び/又は、はんだ付け処理中に付与される負荷を変えてもよく、インタコネクト304がPCB300とPCB306との間に残る空間と共に形成される。
【0042】
結果として生じる空間は、
図1Cのインタコネクト112を参照して記載されるものに一般に対応するように、誘電体支持部122により満たされ得る。
図4Aは、別例のPCB400の平面図である。
図4Bは、PCB400の側断面図である。PCB400は、リジッドPCB又はフレキシブルPCBであってよい。PCB400は、誘電体層102などの、
図1A〜1CのPCB100の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0043】
図4Aと
図4Bとを組み合わせて参照すると、PCB400はグランド・トレース402と信号トレース404とを備え得る。グランド・トレース402と信号トレース404とは、コプレーナ導波路の伝送線路を形成し得る。これに代えて、又はこれに加えて、PCB400は伝送線路の他の構成を含んでよい。グランド・トレース402と信号トレース404とは、基板406上に形成され得る。
【0044】
誘電体層102は、グランド・トレース402と信号トレース404との複数の部分を
覆い、グランド・トレース402と信号トレース404との末端を露出されたままにする。例えば、
図4Aで、グランド・トレース402と信号トレース404との覆われている部分は破線によって示され、その一方で、グランド・トレース402と信号トレース404との露出する末端は実線によって示される。グランド・トレース402と信号トレース404との露出する末端は、基板406の隣接縁部407から後退し得る。はんだ層408が、グランド・トレース402と信号トレース404との露出する末端に付与され得る。
【0045】
図4Cは、PCB400を備える一例のインタコネクトの側断面図である。インタコネクト410は、誘電体支持部122などの、
図1Cのインタコネクト112の構成要素と類似する、又は同一である一部の構成要素を含み、そのより詳細な記述はすでに前述されている。
【0046】
インタコネクト410は、第2PCB412も備える。そのPCB412は、一般にPCB400に対応し得る。PCB400がリジッドPCBである場合、PCB412はフレキシブルPCBであってよい。PCB400がフレキシブルPCBである場合、PCB412はリジッドPCBであってよい。一部の実施形態では、PCB400とPCB412との両方がフレキシブルPCBであってもよく、リジッドPCBであってもよい。
【0047】
インタコネクト410は、
図4Cを参照して開示されるインタコネクト112に一般に対応するはんだ付け処理を介して、形成され得る。PCB400とPCB412とがはんだ付けされて合わせられたとき、グランド・トレース402、信号トレース404及びはんだ層408の大きさと形状とが、PCB400とPCB412との間の空間を形成する。結果として生じる空間は、
図1Cのインタコネクト112を参照して記載されるものに一般に対応するように、誘電体支持部122により満たされ得る。
【0048】
一部の実施形態では、
図4Cに開示されるように、グランド・トレース402と信号トレース404とのより多くを露出するために、
図4Bに示される誘電体層102の複数の部分が取り除かれ得る。誘電体層102の残りの部分は、誘電体層414として本明細書で言及され得る。インタコネクト410がPCB412と誘電体層414との間の空間を備えて、誘電体支持部122がインタコネクト410に導入され得るように、残る誘電体層414は配置され得る。
【0049】
本発明は、本発明の本質又は主要な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態によって具体化されてもよい。本明細書に記載の実施形態は、説明の目的においてのみ示されるものであり、本発明の実施形態に限定することを意図するものではない。そのため、本発明の主題は、前述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示されるものである。特許請求の範囲と同等の意味及び範囲におけるいかなる変更も、本明細書に記載の発明の本質から逸脱しない。