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発明の名称 回路基板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−186364
公開日 平成8年(1996)7月16日
出願番号 特願平6−329068
出願日 平成6年(1994)12月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 俊輔 (外1名)
発明者 岩田 征憲 / 北嶋 拓実
要約 目的
基板の表面粗さを小さくすることにより、狭ピッチに形成された回路パターンであっても、接続媒体を用いて外部端子と良好に電気的に接続し得る回路基板を提供すること【構成】 回路基板1aの表面の中心粗さが150オングストローム以下に形成されていることを特徴としている。

構成
回路基板1aの表面の中心粗さが150オングストローム以下に形成されていることを特徴としている。
特許請求の範囲
【請求項1】 外部端子と接続媒体を介して電気的に接続される回路パターンが表面に形成されている回路基板であって、その表面の中心粗さが150オングストローム以下に形成されていることを特徴とする回路基板。
【請求項2】 前記回路基板が単結晶シリコン基板からなることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
【請求項3】 前記回路基板が表面に平滑な膜を形成したアルミナ基板からなることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に回路パターンが形成されている回路基板に関し、特に狭ピッチで形成された回路パターンが外部端子と半田等の接続媒体を介して良好に接続される回路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、サーマルプリンタに搭載されるサーマルヘッド等においては、記録素子の解像度をあげ、印字品質を高めることが求められている。この解像度を高めるために、限られたスペースの回路基板上には多数の記録素子とこれらの各記録素子に電力を供給する電極が形成されており、各電極間のピッチ間隔は極めて狭くなっている。したがって、半田等を用いて前記電極と外部端子とを接続する場合に、半田が所定の接続領域からはみ出ると隣接する電極に接触してしまい、ショートを起こしてしまうという問題があった。そこで、狭ピッチ回路であっても前記電極と前記外部端子とを良好に接続するためには、より少ない半田量で確実な半田付けを行うことが要求される。
【0003】ここで、図4において従来の半田付けについて説明すると、図4の(a)は半田付け前の電極表面に形成した半田メッキ3の状態を示す図であり、同図(b)は半田付け前の電極2の表面に形成した半田メッキ3の上面に外部端子4を接触させた状態を示す図であり、同図(c)は半田付け後の電極2と外部端子4とを接続した半田メッキ3の状態を示している。また、同図(d)は半田メッキ3の量が多過ぎて、余分な半田が電極2の側面に形成された状態を示す図である。なお、同図(c)において、点線で示した部分は、半田付け前の半田メッキ3が形成されていた範囲を示している。
【0004】従来の半田付けにおいては、回路基板1として表面の平均中心粗さが400オングストローム程度のアルミナ基板11を使用しており、このアルミナ基板11上に図示しない記録素子を形成し、この記録素子に電力を供給するAl等の電極2が形成されており、さらに、この電極2の端部表面には外部端子4と半田付けにより接続するためのSn等を原料とする半田メッキ3が形成されている(図4の(a))。
【0005】一方、前記各電極2と接続される各外部端子4はポリイミド樹脂等のフレキシブルなフィルム基板5上に台形状に形成されている。そして、前記外部端子4が、それぞれ対応する前記電極2の端部に形成された半田メッキ3の上面に接触されると(同図(b))、これら電極2や外部端子4および半田メッキ3等が加熱され、前記外部端子4の表面に形成された前記半田メッキ3が溶融し、この溶融した半田メッキ3が表面張力により前記外部端子4側に引き寄せられて前記外部端子4の表面に半田のフィレットが形成される(同図(c))。したがって、前記電極2と前記外部端子4とは半田を介して電気的に接続されることとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半田付けにおいては、電極2側の基板であるアルミナ基板11の表面は機械的に表面研磨した状態のままであり、その表面粗さは平均中心粗さで400オングストローム程度である。前記基板11の表面がこの程度の粗さを有していると、前記電極2と前記外部端子4とを半田付けするために半田メッキ3を加熱して溶融しても、前記電極2の側面に形成された半田メッキ3は前記外部端子4側に引き寄せられる力よりも、前記アルミナ基板11の凹凸面側に引き寄せられる力が勝ってしまい、図4の(c)に示すように、前記半田メッキ3が外部端子4側に十分流れていかず、前記外部端子4の表面には薄いフィレットしか形成されないことがあった。
【0007】このように、前記半田メッキ3が外部端子4側に十分流れず、外部端子4の表面におけるフィレットの形成が不十分であると、半田付け強度が極めて小さくなってしまう。そして、もし、この半田付け強度を確保するために前記半田メッキ3の量を増加させてしまうと、電極2の側面に形成される半田メッキ3が側方に突出してしまい、半田メッキ3の形成時や半田付け時において、隣接する電極2の半田が接触してしまいショートを起こしてしまうおそれがあった(同図(d))。
【0008】本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、基板の表面粗さを小さくすることにより、狭ピッチに形成された回路パターンであっても、接続媒体を用いて外部端子と良好に電気的に接続し得る回路基板を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の回路基板は、外部端子と接続媒体を介して電気的に接続される回路パターンが表面に形成されている回路基板であって、その表面の中心粗さが150オングストローム以下に形成されていることを特徴としている。
【0010】また、請求項2に記載の本発明の回路基板は、請求項1において、回路基板が単結晶シリコン基板からなることを特徴としている。
【0011】また、請求項3に記載の本発明の回路基板は、請求項1において、回路基板が表面に平滑な膜を形成したアルミナ基板からなること特徴としている。
【0012】
【作用】前述した構成からなる本発明の回路基板によれば、表面粗さを平均中心粗さで150オングストローム以下として、表面の凹凸が極めて小さいため、この回路基板の表面粗さによっては、接続媒体による電気的接続を阻害するような悪影響をほとんど受けることがなく、回路基板上に形成された回路パターンと外部端子とを良好に電気的に接続することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。なお、前述した従来のものと同一の構成については、図面中に同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0014】図1は、本発明の回路基板1aについての実施例を示しており、図1の(a)は半田付け前の電極2の表面に形成された半田メッキ3の状態を示しており、同図(b)は半田付け前の電極2の表面に形成した半田メッキ3の上面に外部端子4を接触させた状態を示す図であり、同図(c)は半田付け後の電極2と外部端子4とを接続した半田メッキ3の状態を示している。なお、同図(c)において、点線で示した部分は、半田付け前の半田メッキ3が形成されていた範囲を示している。
【0015】本発明の回路基板1aの1実施例においては、回路が形成される基板として表面の平均中心粗さが150オングストローム以下である単結晶シリコン基板11aおよび表面にスパッタリング等の手法によりアルミナ等からなる平滑な膜を形成したアルミナ基板11b等を用いており、これらの基板11a、11bの上面には、図示しない記録素子が形成されているとともに、この記録素子に電力を供給するAl等の電極2がパターニングされている。そして、この電極2の表面には前記電極2と外部端子4とを半田付けするためのSn等を原料とする半田メッキ3が形成されている。
【0016】一方、前記各電極2と接続されるCu等の外部端子4はポリイミド樹脂等のフレキシブルなフィルム基板5上に台形状に形成されている。そして、この外部端子4と前記各電極2とを半田付けにより接続するために、前記各外部端子4がそれぞれ対応する前記各電極2の端部上面の半田メッキ3が形成された部分に接するように配置され、その後、これらの電極2、外部端子4および半田メッキ3等が加熱されると、前記電極2の表面に形成された半田メッキ3が溶融する。そして、主に前記電極2の側面に形成されている半田メッキ3が表面張力により前記外部端子4側に引き寄せられるように流れて行き、前記外部端子4の側面を覆うようにフィレットが形成されて、前記電極2と前記外部端子4とが電気的に接続される。
【0017】このとき、従来の表面の粗いアルミナ基板11を使用している場合には、アルミナ基板11の凹凸面の方へ溶融した前記半田メッキ3が引き寄せられるように流れてしまうが、本発明の回路基板1aの場合は、その表面を平均中心粗さが150オングストローム以下として表面粗さが極めて小さく凹凸がほとんどないため、溶融した前記半田メッキ3を回路基板1aの上面側に引き寄せる力がほとんど働かず、前記半田メッキ3は前記外部端子4側にスムーズに流れていくことができる。したがって、前記外部端子4の表面には十分な量の半田のフィレットが形成される。
【0018】ここで、図2に本発明の回路基板1aの1実施例であるシリコン基板11aに関する表面粗さを測定した結果を示し、また、本実施例と比較するために図3に、従来の回路基板1である表面加工が機械研磨のみのアルミナ基板11に関する表面粗さを測定した結果を示す。図中の縦軸は凹凸面の変化を示しており単位はオングストロームであり、横軸は測定距離を示しており、単位はμmである。
【0019】図2に示すように、本発明の1実施例のシリコン基板11aは、測定範囲内においてほとんど上下動することなく、その平均中心粗さ(Ra)は104オングストロームであり、極めて平滑な面を呈していることがわかる。
【0020】これに対して、図3に示すように、従来のアルミナ基板11は本実施例に比べて上下動は大きく、その平均中心粗さ(Ra)は382オングストロームである。
【0021】このような本実施例の回路基板1aは、その表面の平均中心粗さが150オングストローム以下と極めて平滑で凹凸の少ない表面とされているため、前記電極2の表面に形成された半田メッキ3が溶融されても、前記回路基板1a側には引き寄せられることはなく、前記外部端子4側に十分流れて行き、前記外部端子4の表面を覆うように半田のフィレットが形成されて、前記電極2と前記外部端子4とを確実に電気的に接続させることができる。
【0022】したがって、本実施例の回路基板1aによれば、最小限の半田メッキ3の量で半田付け強度を確保することができるため、余分な量の半田メッキ3を形成する必要はなくなり、半田メッキ3の形成時や半田付け後におけるショート発生を減少させることができる。
【0023】また、半田メッキ量が少ないため、半田メッキ3の形成に要する時間を短縮できるし、回路基板1a上の電極2パターンに対して外部端子4のパターンの位置合わせが容易にできる。
【0024】以上のように、本発明の回路基板1aの実施例は電極2の側面に形成される半田メッキ3が必要以上に突出することがないため、ショート発生を減少させることができ、回路パターンの狭ピッチ化にも十分対応することができる。
【0025】なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【0026】たとえば、本発明の回路基板1aをシリコン基板11a上に保温層を形成し、その上に、さらにアルミナ等の膜をスパッタリングにより形成した表面を有する基板としてもよい。
【0027】また、接続媒体となる半田メッキ3の材料もSn以外の素材を使用してもよい。
【0028】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、回路基板上に形成された回路パターンと外部端子とを接続媒体を用いて、効率的でかつ確実に電気的に接続することができ、隣接する電極間におけるショートの発生を極めて低減させることができ、回路パターンの狭ピッチ化にも十分対応することができる等の効果を奏する。




 

 


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