(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の基板が積層されて電子部品の端子ピンを挿入するためのスルーホールが多数
形成されたプリント基板であって、
前記積層された基板のうち最上層の基板と最下層の基板のそれぞれの表面の前記多数の
スルーホールのうちの第１のスルーホールの周りと第２のスルーホールの周りにはそれぞ
れ導体材料によるランドが形成され、前記最上層の基板の側に形成された第１のスルーホ
ールの周りの第１のランドと第２のスルーホールの周りの第２のランドとは、前記最下層
の基板の側に形成された第１のスルーホールの周りのランドと第２のスルーホールの周り
のランドとそれぞれ前記第１のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材または前記
第２のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材で電気的に接続されており、
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板には、前記第１のスルーホールの内
部壁面に形成された導体部材と接続する第１の導体膜と、前記第２のスルーホールの内部
壁面に形成された導体部材と接続する第２の導体膜と、前記第１の導体膜と前記第２の導
体膜との間に挟まれて前記第１の導体膜及び前記第２の導体膜と電気的には接続されてい
ない第３の導体膜がそれぞれ形成されており、
前記プリント基板を上面から見たときに、前記第１のスルーホールから前記第２のスル
ーホールに亘る領域には、前記第１のランドと前記第２のランド、前記第１の導電膜と前
記第２の導電膜、及び前記第３の導電膜のいずれかが前記第１のスルーホールと前記第２
のスルーホール直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在していることを特徴とするプ
リント基板。
【請求項２】
前記プリント基板は４層以上の基板が積層されて形成されており、前記プリント基板を
上面から見たときに、前記第１のスルーホールから前記第２のスルーホールに亘る領域に
は、前記第１のランドと前記第２のランド、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜、及び
前記第３の導電膜のいずれかが前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホール直径と
同じかそれよりも広い幅に亘って複数の層存在していることを特徴とする請求項１記載の
プリント基板。
【請求項３】
３層以上の基板が積層されて電子部品のプレスフィット端子を挿入するためのスルーホ
ールが多数形成されたプリント基板であって、
前記プリント基板の表面と裏面の前記スルーホールの周囲にはそれぞれ導体材料による
ランドが形成され、かつ、前記表面の側のランドと前記裏面側のランドとは前記スルーホ
ールの内壁面に形成された導体膜により電気的に接続されており、
前記３層以上の積層された基板のうち最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に
は、前記スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜と前記スルーホール
の内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜とを含む複数の導体膜が形成さ
れており、
前記プリント基板を上面から見たときに、前記多数のスルーホールのうち隣接するスル
ーホール間で前記プレスフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホール間
に、前記ランド又は前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記
スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜または前記スルーホールの内
壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかが前記スルーホールの直
径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在していることを特徴とするプリント基板。
【請求項４】
前記プリント基板は４層以上の基板が積層されて形成されており、前記プリント基板を
上面から見たときに、前記多数のスルーホールのうち隣接するスルーホール間で前記プレ
スフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホール間に、前記ランド又は前
記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内壁面
に形成された導体膜に接続する導体膜または前記スルーホールの内壁面に形成された導体
膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかが前記スルーホールの直径と同じかそれよりも
広い幅に亘って存在していることを特徴とする請求項３記載のプリント基板。
【請求項５】
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内
壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜は、前記挟まれた基板の矩形状の領
域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のプリント基板。
【請求項６】
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内
壁面に形成された導体膜に接続する導体膜及び前記スルーホールの内壁面に形成された導
体膜に電気的に接続しない導体膜は、それぞれ１０μｍ以上の厚さを有することを特徴と
する請求項１乃至４の何れかに記載のプリント基板。
【請求項７】
ベースプレートと、
該ベースプレートに取付けられた第１の放熱材と、
該第１の放熱材を介して前記ベースプレートに取付けられて表面に電子部品を搭載した
第１のプリント基板と、
前記ベースプレートに固定されて前記放熱材と前記第１のプリント基板を覆うカバーと
、
前記カバーの前記第１のプリント基板と対向する面に第２の放熱材を介して取付けられ
て表面に電子部品を搭載した第２のプリント基板と、
前記第１のプリント基板を外部と電気的に接続するためのコネクタとを備え、
前記第１のプリント基板は、前記第２のプリント基板及び前記コネクタとプレスフィッ
ト端子で接続されている電子機器であって、
前記第１のプリント基板は３層以上の基板が積層されて前記プレスフィット端子を挿入
するためのスルーホールが多数形成されており、
前記積層された基板うちの最上層の基板と最下層の基板のそれぞれの表面の前記多数の
スルーホールのうちの第１のスルーホールの周りと第２のスルーホールの周りにはそれぞ
れ導体材料によるランドが形成され、前記最上層の基板の側に形成された第１のスルーホ
ールの周りの第１のランドと第２のスルーホールの周りの第２のランドとは、前記最下層
の基板の側に形成された第１のスルーホールの周りのランドと第２のスルーホールの周り
のランドとそれぞれ前記第１のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材または前記
第２のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材で電気的に接続されており、
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板には、前記第１のスルーホールの内
部壁面に形成された導体部材と接続する第１の導体膜と、前記第２のスルーホールの内部
壁面に形成された導体部材と接続する第２の導体膜と、前記第１の導体膜と前記第２の導
体膜との間に挟まれて前記第１の導体膜及び前記第２の導体膜と電気的には接続されてい
ない第３の導体膜がそれぞれ形成されており、
前記第１のプリント基板を上面から見たときに、前記第１のスルーホールから前記第２
のスルーホールに亘る領域には、前記第１のランドと前記第２のランド、前記第１の導電
膜と前記第２の導電膜、及び前記第３の導電膜のいずれかが前記第１のスルーホールと前
記第２のスルーホール直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在している
ことを特徴とするプリント基板を用いた電子機器。
【請求項８】
前記プリント基板は４層以上の基板が積層されて形成されており、前記プリント基板を
上面から見たときに、前記第１のスルーホールから前記第２のスルーホールに亘る領域に
は、前記第１のランドと前記第２のランド、前記第１の導電膜と前記第２の導電膜、及び
前記第３の導電膜のいずれかが前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホール直径と
同じかそれよりも広い幅に亘って複数の層存在していることを特徴とする請求項７記載の
プリント基板を用いた電子機器。
【請求項９】
ベースプレートと、
該ベースプレートに取付けられた第１の放熱材と、
該第１の放熱材を介して前記ベースプレートに取付けられて表面に電子部品を搭載した
第１のプリント基板と、
前記ベースプレートに固定されて前記放熱材と前記第１のプリント基板を覆うカバーと
、
前記カバーの前記第１のプリント基板と対向する面に第２の放熱材を介して取付けられ
て表面に電子部品を搭載した第２のプリント基板と、
前記第１のプリント基板を外部と電気的に接続するためのコネクタとを備え、
前記第１のプリント基板は、前記第２のプリント基板及び前記コネクタとプレスフィッ
ト端子で接続されている電子機器であって、
前記第１のプリント基板は３層以上の基板が積層されて前記プレスフィット端子を挿入
するためのスルーホールが多数形成されており、
前記第１のプリント基板の表面と裏面の前記スルーホールの周囲にはそれぞれ導体材料
によるランドが形成され、かつ、前記表面の側のランドと前記裏面側のランドとは前記ス
ルーホールの内壁面に形成された導体膜により電気的に接続されており、
前記３層以上の積層された基板のうち最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に
は、前記スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜と前記スルーホール
の内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜とを含む複数の導体膜が形成さ
れており、
前記第１のプリント基板を上面から見たときに、前記多数のスルーホールのうち隣接す
るスルーホール間で前記プレスフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホ
ール間に、前記ランド又は前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成され
た前記スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜または前記スルーホー
ルの内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかが前記スルーホー
ルの直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在している
ことを特徴とするプリント基板を用いた電子機器。
【請求項１０】
前記プリント基板は４層以上の基板が積層されて形成されており、前記プリント基板を
上面から見たときに、前記多数のスルーホールのうち隣接するスルーホール間で前記プレ
スフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホール間に、前記ランド又は前
記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内壁面
に形成された導体膜に接続する導体膜または前記スルーホールの内壁面に形成された導体
膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかが前記スルーホールの直径と同じかそれよりも
広い幅に亘って存在していることを特徴とする請求項９記載のプリント基板を用いた電子
機器。
【請求項１１】
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内
壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜は、前記挟まれた基板の矩形状の領
域に形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載のプリント基板を
用いた電子機器。
【請求項１２】
前記最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成された前記スルーホールの内
壁面に形成された導体膜に接続する導体膜及び前記スルーホールの内壁面に形成された導
体膜に電気的に接続しない導体膜は、それぞれ１０μｍ以上の厚さを有することを特徴と
する請求項７乃至１０の何れかに記載のプリント基板を用いた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板やモジュール、コネクタをプレスフィット接続するための配線基板（プリント基板）及びこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気的配線が形成されている基板への部品等を搭載する場合の接続方法として、プレスフィット接続が注目されている。従来プレスフィット接続は、はんだ接続の困難な基板間の接続方法として、大型計算機等に用いられていたが、（１）接続プロセスが容易であること、（２）プロセスを確立させるための設備投資が少ないこと、（３）はんだ付けに比べて高密度実装が可能であること等の理由から、近年ＡＢＳ（Antilocked Braking System）等の車載電子機器への適用が増加している。
【０００３】
特許文献１には、プレスフィット端子の圧入方向を変えることでスルーホール間の基板にかかる応力を分散し、配線基板の信頼性を高めることが記載されている。この方法によれば、スルーホール間に部品が配置される場合にその部品にかかる応力を軽減することが可能である。
【０００４】
特許文献２には、信頼性向上のため、金属コアを有するプリント基板にプレスフィット端子を挿入することが記載されている。この方法によれば、硬い金属コアが、端子のひずみを受け止めるため、プリント基板のひずみ低減には有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３４３０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている方法では、本来ひずみが小さかった方向に、大きなひずみが付与されることになる。従って、ばね力が作用する方向については、部品を遠ざけなければならない。無駄なスペースが生じ、高密度実装には限界がある。
【０００７】
特許文献２に記載されている方法では、金属コア基板は一般に高コストであり、汎用的に用いられない。
【０００８】
本発明の課題は、低コストで高密度実装を実現するための電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、３層以上の基板が積層されて電子部品の端子
ピンを挿入するためのスルーホールが多数形成されたプリント基板において、積層された
基板のうち最上層の基板と最下層の基板のそれぞれの表面の多数のスルーホールのうちの
第１のスルーホールの周りと第２のスルーホールの周りにはそれぞれ導体材料によるラン
ドが形成され、最上層の基板の側に形成された第１のスルーホールの周りの第１のランド
と第２のスルーホールの周りの第２のランドとは、最下層の基板の側に形成された第１の
スルーホールの周りのランドと第２のスルーホールの周りのランドとそれぞれ第１のスル
ーホールの内部壁面に形成された導体部材または第２のスルーホールの内部壁面に形成さ
れた導体部材で電気的に接続されており、最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板
には、第１のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材と接続する第１の導体膜と、
第２のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材と接続する第２の導体膜と、第１の
導体膜と第２の導体膜との間に挟まれて第１の導体膜及び第２の導体膜と電気的には接続
されていない第３の導体膜がそれぞれ形成されており、プリント基板を上面から見たとき
に、第１のスルーホールから第２のスルーホールに亘る領域には、第１のランドと第２の
ランド、第１の導電膜と第２の導電膜、及び第３の導電膜のいずれかが第１のスルーホー
ルと第２のスルーホール直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在しているようにした
。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明では、３層以上の基板が積層されて電子部品のプレスフィット端子を挿入するためのスルーホールが多数形成されたプリント基板において、プリント基板の表面と裏面のスルーホールの周囲にはそれぞれ導体材料によるランドが形成され、かつ、表面の側のランドと裏面側のランドとはスルーホールの内壁面に形成された導体膜により電気的に接続されており、３層以上の積層された基板のうち最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板には、スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜とスルーホールの内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜とを含む複数の導体膜が形成されており、プリント基板を上面から見たときに、多数のスルーホールのうち隣接するスルーホール間でプレスフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホール間に、ランド又は最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成されたスルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜またはスルーホールの内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかがスルーホールの直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在しているようにした。
【００１１】
更に、上記課題を解決するために、本発明では、ベースプレートと、このベースプレートに取付けられた第１の放熱材と、この第１の放熱材を介してベースプレートに取付けられて表面に電子部品を搭載した第１のプリント基板と、ベースプレートに固定されて放熱材と第１のプリント基板を覆うカバーと、このカバーの第１のプリント基板と対向する面に第２の放熱財を介して取付けられて表面に電子部品を搭載した第２のプリント基板と、  第１のプリント基板を外部と電気的に接続するためのコネクタとを備え、第１のプリント基板は、第２のプリント基板及びコネクタとプレスフィット端子で接続されている電子機器において、第１のプリント基板は３層以上の基板が積層されてプレスフィット端子を挿入するためのスルーホールが多数形成されており、積層された基板うちの最上層の基板と最下層の基板のそれぞれの表面の多数のスルーホールのうちの第１のスルーホールの周りと第２のスルーホールの周りにはそれぞれ導体材料によるランドが形成され、最上層の基板の側に形成された第１のスルーホールの周りの第１のランドと第２のスルーホールの周りの第２のランドとは、最下層の基板の側に形成された第１のスルーホールの周りのランドと第２のスルーホールの周りのランドとそれぞれ第１のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材または第２のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材で電気的に接続されており、最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板には、第１のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材と接続する第１の導体膜と、第２のスルーホールの内部壁面に形成された導体部材と接続する第２の導体膜と、第１の導体膜と第２の導体膜との間に挟まれて第１の導体膜及び第２の導体膜と電気的には接続されていない第３の導体膜がそれぞれ形成されており、第１のプリント基板を上面から見たときに、第１のスルーホールから第２のスルーホールに亘る領域には、第１のランドと第２のランド、第１の導電膜と第２の導電膜、及び第３の導電膜のいずれかが第１のスルーホールと第２のスルーホール直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在しているように形成した。
【００１２】
更にまた、上記課題を解決するために、本発明では、ベースプレートと、このベースプレートに取付けられた第１の放熱材と、この第１の放熱材を介してベースプレートに取付けられて表面に電子部品を搭載した第１のプリント基板と、ベースプレートに固定されて放熱材と第１のプリント基板を覆うカバーと、カバーの第１のプリント基板と対向する面に第２の放熱財を介して取付けられて表面に電子部品を搭載した第２のプリント基板と、第１のプリント基板を外部と電気的に接続するためのコネクタとを備え、第１のプリント基板は、第２のプリント基板及びコネクタとプレスフィット端子で接続されている電子機器において、第１のプリント基板は３層以上の基板が積層されてプレスフィット端子を挿入するためのスルーホールが多数形成されており、第１のプリント基板の表面と裏面のスルーホールの周囲にはそれぞれ導体材料によるランドが形成され、かつ、表面の側のランドと裏面側のランドとはスルーホールの内壁面に形成された導体膜により電気的に接続されており、３層以上の積層された基板のうち最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板には、スルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜とスルーホールの内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜とを含む複数の導体膜が形成されており、第１のプリント基板を上面から見たときに、多数のスルーホールのうち隣接するスルーホール間でプレスフィット端子を挿入したときに圧縮力が作用するスルーホール間に、ランド又は最上層の基板と最下層の基板とに挟まれた基板に形成されたスルーホールの内壁面に形成された導体膜に接続する導体膜またはスルーホールの内壁面に形成された導体膜に電気的に接続しない導体膜のいずれかがスルーホールの直径と同じかそれよりも広い幅に亘って存在しているように形成した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プリント基板表面の膨れを軽減し、より高密度な部品実装が可能となり、電子機器の小型化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリント基板にプレスフィット端子を接続する模式図を示したものである。
【図２】プリント基板にプレスフィット端子を接続したサンプルの横方向からの断面図であり、膨れの位置を示した図である。
【図３】プリント基板にプレスフィット端子を接続したサンプルの上面方向からの断面図であり、膨れの位置を示した図とその模式図である。
【図４Ａ】本発明の実施例に係るプリント基板の矩形のランドを有する配線構造を示した断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例に係るプリント基板の矩形のランドを有する配線構造を示した平面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施例に係るプリント基板の矩形のランドを有する配線構造を示した第２層目の基板の平面図である。
【図５Ａ】本発明の実施例に係るプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例に係るプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した平面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施例に係るプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した第２層目の基板の平面図である。
【図６Ａ】本発明の実施例に係り、プレスフィット端子近傍に実装部品が配置されている場合のプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例に係り、プレスフィット端子近傍に実装部品を配置する電極を設けた場合のプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した平面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施例に係り、プレスフィット端子近傍に実装部品が配置されている場合のプリント基板の円形のランドを有する配線構造を示した第２層目の基板の平面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例に係り、プリント基板において、基板の膨れの有無についての評価結果を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例に係り、プレスフィット端子近傍に実装部品が配置されているプリント基板において、基板の膨れの有無についての評価結果を示す図である。
【図８】本発明に係るプリント基板を搭載した車載電子機器の概略の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
プレスフィット接続の例を図１に示す。プレスフィット接続は、図１に示すように、配
線基板（プリント基板）４に設けられた複数のスルーホール５に対して、プレスフィットコネクタ２に設けられた複数のプレスフィット端子１を圧入し、プレスフィット端子1とスルーホール５内の配線を機械的・金属的に接続することにより電気的接続を行う接続方法である。
【００１６】
プレスフィット端子1の接続部１１は、図１の右側の拡大図に示したように、その幅寸法ｗはスルーホール５の内径Ｄより大きく、長さＬの平坦部を有する厚さｔのばね構造となっている。そのため、プレスフィット端子１をスルーホール５に圧入した後は、プレスフィット端子１の接続部１１のばね力が働くことでスルーホール５に保持される。このような接続方法であるため、従来のはんだ接続とは違い、非加熱・常温、且つ短時間での接続が可能となっている。
【００１７】
一方で、自動車用電子機器については、搭載スペースの制約を受けるため、可能な限り小型化することが求められている。電子機器の端子接続部をはんだ付けする場合、既に基板上に実装された部品に、はんだの噴流が付着しないように、端子と部品は一定以上の間隔をあける必要がある。この間隔が無駄なスペースとなり、機器の小型化を阻害する。それに対して、プレスフィット接続では、はんだを噴きつけることがないため、その無駄な間隔を狭めることができる。従って、プレスフィット接続は機器の小型化に好適な接合法である。
【００１８】
しかし、更なる小型化・高密度実装化を見据えると、プレスフィット端子１の接続部１１のばね力が配線基板４に与えるひずみが高密度実装の限界を規定する場合が発生する。プリント基板４のプレスフィット端子１が挿入されたスルーホール５の近傍には大きな応力がかかり、プリント基板４が損傷を与えられる可能性があるためである。
【００１９】
例えば、図２は隣接するスルーホール４１−１と４１−２にそれぞれプレスフィット端子１−１と１−２とを挿入した状態のプリント基板４を、横方向から観察した断面図（図２）である。また図３は、図２のＡ−Ａ’断面を矢視の方向から観察したときにプレスフィット端子１−１と１−２とにより発生する力の状態を模式的に表した図である。隣接するスルーホール４１−１と４１−２の間には、プレスフィット端子１−１と１−２とにより、図３に示した矢印４１−１Ａと４１−２Ｂとの方向、即ち互いに押し合う方向にばね力が働くため、プリント基板４を構成する素材（ガラス繊維や絶縁樹脂）４２の領域４３に損傷３（素材４２のつぶれによる変形）が発生する。
【００２０】
この損傷発生領域４３に発生する損傷３の度合い（図３に示した面内における素材４２のつぶれによる変形の度合い）に応じて、プリント基板４の表面には膨れ３１が発生する。このような膨れ３１が生じた場合、（ａ）プリント基板４の膨れ３１が発生した近傍の配線が断線する、（ｂ）プリント基板４のスルーホールの周辺に形成されたソルダーレジストが剥離することで耐湿性が劣化する、（ｃ）プリント基板４に搭載されたチップ抵抗などの部品にひずみがかかり、電気特性が変化する、（ｄ）プリント基板４に搭載されたチップ抵抗などの部品のはんだ接続部の接合信頼性が低下する、などの問題が生じる。
【００２１】
プリント基板４にこのような損傷部が発生するのを防止するためには、膨れ３１が生じないようにスルーホール間の距離を遠ざけたり、搭載する電子部品を膨れ３１が発生した部位から遠ざけたりする方法が考えられるが、このような方法ではプリント基板の面積を大きくしてしまうことになり、電子機器の小型化が難しくなる。そこで、本発明では、電子機器の小型化を狙うために、ばね力による基板の損傷および変形を軽減することが可能なプリント基板およびそれを用いた電子機器を提供するものである。
【００２２】
本発明は、これらの課題を解決するものであって、  
（１）プレスフィット端子が挿入されるプリント基板およびそれを用いた電子機器において、端子が挿入されたスルーホールで端子のばね力が作用する方向に、当該スルーホール径よりも幅広の内層および表層配線を設置するようにした。  
（２）上述のプリント基板およびそれを用いた電子機器において、プリント基板の内層においてスルーホールと導通するアニューラーリングと、表層においてそのアニューラーリングより面積の大きなランドを備え、さらに、内層においてアニューラーリングと絶縁された変形拘束配線を、表層のランドの外周部よりもスルーホールに近い位置まで設けるようにした。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
本発明を実施するための形態の一例として、スルーホールにプレスフィット端子を挿入した状態のプリント基板の断面を図４Ａ〜Ｃ及び図５Ａ〜Ｃに示す。本発明はn層の多層プリント基板を対象とする発明であるが、簡単のため、４層の場合のプリント基板を例に説明する。図４Ａ及び図５Ａに示したプリント基板４００又は５００の断面において、最上層の基板を第１層４０１とし、その下の層の基板を第２層４０２、更にその下の層の基板を第３層４０３とし、最下層の基板を第４層４０４として、プレスフィット端子１００はスルーホール４１１−１〜４１１−３の内部に第１層４０１の側から挿入されるものとする。プリント基板４００又は５００に設けられたスルーホール４１１−１〜４１１−３の直径をΦとする。
【００２５】
先ず、図４Ｃ又は図５Ｃに示すように、表面に回路パターン（図示せず）が形成された第２層の基板４０２と第３層の基板４０３とに配線４２１、４３１と４２２、４３２（図５Ｃの場合は、配線４２３，４３３と４２４，４３４）を形成する。配線４２１、４３１（図５Ｃの場合は、配線４２３，４３３）は、アニューラーリングと呼ばれ、本配線４２１、４３１（図５Ｃの配線４２３，４３３）は、プレスフィット端子１００を挿入時にスルーホール４１１−１〜４１１−３の壁面の配線が抜け落ちないように、強度を補強する役割を持つものである。
【００２６】
配線４２１、４３１（図５Ｃの配線４２３，４３３）の幅は、直径Φの各スルーホール４１１−１〜４１１−３の端部からそれぞれＬ３、Ｌ４とする。また、Ｌ３とＬ４とに直角な方向の寸法は、ｈ３、ｈ５とする。この配線４２１、４３１の形状は、図４Ｃの配線４２１、４３１に示すように矩形でも良く、また、図５Ｃの配線４２３（４３３）に示すように円形状でもよい。また、配線４２２、４３２（図５Ａの配線４２４，４３４）は、配線４２１、４３１（図５Ｃの配線４２３，４３３）からＧ２又はＧ３だけ離れた位置に形成され、幅Ｌ５、奥行きｈ３を有する。本配線４２２（４３２）を変形拘束配線と呼称する。
【００２７】
次に、表面に回路パターン（図示せず）が形成され配線４２１と４２２ （図５Ｃの場合は、配線４２３と４２４）とが形成された第２層の基板４０２と、配線４３１と４３２（図５Ｃの場合は、配線４３３と４３４）とが形成された第３層の基板４０３とを、表面に回路パターン（図示せず）が形成された第１層４０１及び第４層４０４と積層して接合し、この積層した第１層４０１から第４層４０４までの基板をドリルで加工してスルーホール４１１−１〜４１１−３を形成する。
【００２８】
次に、各スルーホール４１１−１〜４１１−３に、それぞれのスルーホール４１１−１〜４１１−３の内部を通ってプリント基板４００又は５００の両側の表層（第１層及び第４層）に接続する配線４４１〜４４３（図４Ａ）または４４５〜４４７（図５Ａ）を形成する。この配線４４１〜４４３ （図４Ａ）または４４５〜４４７ （図５Ａ）は、第２層の基板４０２と第３層の基板４０３とに形成した配線４２１，４３１（図５Ａの４２３，４３３）と接続している。配線４４１〜４４３または４４５〜４４７は、直径Φの各スルーホール４１１−１〜４１１−３の端部からそれぞれＬ１、Ｌ２の幅を有する。
【００２９】
この配線４４１〜４４３または４４５〜４４７は、スルーホールに挿入したピンをはんだ付けする構造の場合のランドに相当する。このランドは、はんだのフィレットを滑らかな形状とするため、スルーホールの周囲に円形状に形成されるものであるが、プレスフィット接続の場合は、はんだ接続を行わないので、自由な形状で形成できる。従って、図４Ｂに示したように、幅Ｌ１、Ｌ２、奥行きｈ１、ｈ２の矩形状でも良く、図５Ｂに示したように、直径がＬ１＋Ｌ２＋Φの円形状の一部でも良い。
【００３０】
また、隣り合う配線４４１と４４２（図５Ｂの４４５と４４６）の間の幅Ｇ１の領域に、パターン４４４（図５Ｂの４４８）を形成する。
【００３１】
パターン４４４（図５Ｂの４４８）は必ずしも必要ではなく、図４Ａ及び図４Ｂ（図５Ａ及び図５Ｂ）においてスルーホール４１１−２と４１１−３との間のように、配線４４２と４４３（図５Ｂの４４６と４４７）の間隔４５１（図５Ｂの４５２）が狭いときには、パターン４４４（図５Ｂの４４８）を設けずに、配線４４２と４４３（図５Ｂの４４６と４４７）同士が隣り合うように配置してもよい。このときの配線４４３及び４４３（図５Ｂの４４６及び４４７）のＬ１及びＬ２に対応する寸法を、Ｌ１’及びＬ２’とする。
【００３２】
各基板４０１乃至４０４に形成する配線４２１、４３１（図５Ａの４２３と４３３）と４２２、４３２（図５Ａの４２４と４３４）及び４４１と４４２（図５Ａの４４５と４４６）との寸法については、以下の関係を満たす。
Ｌ１>Ｌ３＋Ｇ２＞０  
Ｌ２>Ｌ５＋Ｇ３＞０  
ｈ１、ｈ２、ｈ３、h４、ｈ５＞Φ  
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３≧０
図４Ａ乃至Ｃ及び図５Ａ乃至Ｃは、前述したプリント基板４００又は５００にプレスフィット端子1００を挿入した状態を示す。
【００３３】
図４Ａ乃至Ｃ及び図５Ａ乃至Ｃでは、接続部１０３が二股に分かれたニードル・アイと呼ばれるタイプのプレスフィット端子１００を図示しているが、それ以外の端子形状でも本発明は適用できる。プレスフィット端子１００はプリント基板４００又は５００のスルーホール４１１−１〜４１１−３に挿入されるが、プレスフィット端子１００とスルーホール４１１−１〜４１１−３の接触部は、第２層の基板４０２第３層の基板となるようにし、表面の第１層の基板４０１及び裏面の第４層の基板４０４とは接触しないようにする。このように配置することで、プレスフィット端子１００のばね力は、図３で説明した矢印４１−１Ａ，Ｂ及び４１−２Ａ，Ｂのような向きでプリント基板４００の内部の第２層の基板４０２と第３層の基板４０３を構成する絶縁樹脂やガラス繊維に付与される構造となる。
【００３４】
プレスフィット端子１００のばね力を受ける第２層の基板４０２と第３層の基板４０３を構成する絶縁樹脂及びガラス繊維には、膨れようとする力が働くが、硬いCuから成るアニューラーリング４２１及び４３１（図５Ａの４２３及び４３３）および変形拘束配線４２２及び４３２（図５Ｃの４２４及び４３４）がその変形を押さえ込むことができる。さらに、アニューラーリング４２１及び４３１（図５Ａの４２３及び４３３）と変形拘束配線４２２及び４３２（図５Ｃの４２４及び４３４）との間のギャップＧ２、Ｇ３の部分の膨れについては、表層の第１層目の基板４０１と裏面側の第４層の基板４０４のそれぞれの表面に形成されたランド４４１，４４２，４４３（図５Ｂの４４５，４４６，４４７）が当該部を覆うように設置することで、変形を押さえ込むことができる。
【００３５】
上述の配線構造を言い換えれば、次のようになる。図３を用いて説明したように、基板４（図４及び５のプリント基板４００又は５００に相当）のスルーホール４１−１と４１−２にそれぞれプレスフィット端子１−１と１−２とを挿入した状態において、基板４を上面から見た場合に、基板４の損傷は、図３の損傷発生領域４３、即ち、端子のばね力が作用する方向の、スルーホール径の幅の範囲内に生じる。
【００３６】
従って、基板を上面から見たときに、ばね力が作用する方向の、スルーホール径の幅の範囲内を、表層の第１層目の基板４０１と裏面側の第４層の基板４０４のそれぞれの表面に形成されたランド４４１，４４２，４４３（図５Ｂの４４５，４４６，４４７）、及び、第１層目の基板４０１と第４層の基板４０４とで挟まれた第２層の基板４０２と第３層の基板４０３に形成された配線（アニューラーリング）４２１と４３１（図５Ｃの４２３と４３３）及び変形拘束配線４２２と４３２（図５Ｃの４２４と４３４）である内層配線（アニューラーリングと変形拘束配線）で覆う構造とすることで、基板４（４００，５００）の表面の膨れを抑制することができる。
【００３７】
なお、配線による基板変形の抑制を効果的に発揮するため、配線の厚みは１０μｍ以上であることが望ましい。
【００３８】
このように、プレスフィット端子１のばね力により変形が生じる可能性がある基板４（４００，５００）の部位について、スルーホール径よりも幅広の配線を、表層と内層に二重に設置することで、プリント基板表層の変形を最小限にとどめることができる。従って、プレスフィット端子１を採用した場合であっても基板４（４００，５００）の表面の配線の断裂を防止できて製品の信頼性を確保することができ、かつ、プレスフィット端子１を採用することによる高密度実装が可能となる。
【実施例１】
【００３９】
先ず、第1の実施例について、図４Ａ乃至Ｃに示した構成の、ランド及びアニュラーリング、変形拘束配線を矩形状配線で形成したプリント基板４００を用いた場合について説明する。
【００４０】
電子機器８００は図８に示すように、ベースプレート８１０に放熱材８１１を介して固定されたメインのプリント基板８０１（図４のプリント基板４００に相当）に、コネクタ８０２やサブモジュール８０７、８０８がプレスフィット端子８０３で接続され、サブモジュール８０７、８０８が放熱材８１２，８１３を介して放熱フィン８１４が取付けられたカバー８１５に固定された構造となっている。プリント基板８０１やサブモジュール８０７、８０８には、電子部品８１６が装着されている。また、ベースプレート８１０とコネクタ８０２及びカバー８１５との間はシール材８０７によりシールされている。
【００４１】
このような構成の電子機器８００に用いられるメインのプリント基板８０１の相当するプリント基板４００のスルーホール４１１−１〜４１１−３にプレスフィット端子８０３に相当するプレスフィット端子１００を挿入したときのプリント基板４００の膨れの発生状態を実験した。
【００４２】
プレスフィット端子１００は、Ｃｕ合金を母材とし、下地にＮｉめっき、最表面にＳｎめっきを施した端子を用いた。プレスフィット端子１００の形状は、図１に示したようなニードル・アイ型とした。図１に示すようにその接続部１１の形状は、例えば、外形１.２ｍｍ（ｗ：応力作用方向）×０.６４ｍｍ（ｔ:厚み方向）である。プリント基板４００は、１.６mm厚の基板を４層重ねた４層基板とし、スルーホール５の径Φは１.０mmとした。図４に示したＧ１、Ｇ２、Ｇ３は０.３ｍｍ、Ｌ１、Ｌ２は０.６ｍｍ、Ｌ３、Ｌ５は０.２ｍｍ、Ｌ４は０.５ｍｍとした。また、図４に示したｈ１からｈ５は１.０、１.５、２.０mmと変化させた。プレスフィット端子１００はハンドプレス機で挿入し、挿入距離を調整することで、プレスフィット端子１００のプリント基板４００との接合部１１がプリント基板４００の第２〜３層の間に来るような位置にプレスフィット端子１００を挿入した。
【００４３】
プレスフィット端子１００を挿入したプリント基板４００について、１５０℃×１０００hの高温放置する信頼性試験を実施した。この信頼性試験により、スルーホール４１１−１〜４１１−３間の損傷が拡大し、プリント基板４００の表面膨れがより大きくなる。試験後のサンプルについて、断面観察よりプリント基板８０１の膨れ、レジストの損傷状態を調査し、膨れや損傷がないものを○、あるものを×とし判定した。
【００４４】
比較例として、ｈ４（図４Ｃ参照）を０.５ｍｍとし、図４Ａの配線４２２及び４３２に相当する変形拘束配線の幅をスルーホール径Φよりも狭くしたサンプルを作製し、同様に評価した。判定結果を図７に示す。
【００４５】
判定の結果、ｈ１〜ｈ５が１.０、１.５、２.０ｍｍのサンプルでは、プリント基板４００の絶縁樹脂やガラス繊維にクラックは見られたが、変形拘束配線の変形は微小であり、図４Ａの第１層基板４０１や第４層基板４０４に形成された配線に相当する表層配線の変形は見られなかった。表層の変化が見られないため、表層のソルダーレジスト（図４Ａ及びＢの４４１，４４２，４４３）の損傷も見られなかった。
【００４６】
一方、比較例として作成したｈ４が０.５ｍｍのサンプルについては、変形拘束配線（図４Ｃの４２２）が十分に機能せず、ガラス繊維の膨れが見られ、その膨れが図４Ａの第１層基板４０１や第４層基板４０４の表面に相当する表層の膨れとして現れている様子が見られた。また、ソルダーレジスト（図４Ａ及びＢの４４１，４４２，４４３）にクラックが見られた。
【００４７】
従って、スルーホール径以上の幅のアニューラーリング、変形拘束配線、ランドを設置することで、基板の変形を軽減することができた。
【実施例２】
【００４８】
第２の実施例について、図６Ａ乃至Ｃに示すような構成のプリント基板６００を用いて実施した例を示す。図６Ａ乃至Ｃに示したプリント基板６００は、図５Ａ乃至Ｃに示した構成の、ランド４４５〜４４７及びアニューラーリング、変形拘束配線を円形状配線で形成したプリント基板５００とほぼ同じ構成をもち、プリント基板５００の第１層の基板６０１の表面に形成した電極パッド１７と１８にチップ抵抗素子１５がはんだ１６により接合されている状態を示している。
【００４９】
図６Ａ乃至Ｃに示した構成において、プレスフィット端子１００は実施例１と同様のものを用いた。プリント基板６００は、第１層目の基板６０１と第２層目の基板６０２、第３層目の基板６０３及び第４層目の基板６０４が積層されており、ランド６４５，６４６及びアニューラーリング６２３，６３３、変形拘束配線６２４，６３４，６２５，６３５以外は実施例１と同様の条件で形成されたものを用いた。図６Ａの６４８は、ランド６４５と図示していない隣接するランドとの間に形成した配線である。
【００５０】
図６Ａ乃至Ｃにおいて、各部の寸法は、スルーホール４１１−１、４１１−２の径Φは１.０ｍｍ、Ｇ１、Ｇ３は０.３ｍｍ、Ｇ２は０.２ｍｍ、Ｌ１、Ｌ２は０.６ｍｍ、Ｌ３、Ｌ５は０.２ｍｍ、Ｌ４は０.７ｍｍとした。変形拘束配線６２４，６３４の幅：ｈ４は１.０、１.５、２.０ｍｍと変化させた。さらに、１０穴並んだスルーホール４１１の端部から、プレスフィット端子１００の応力作用方向（図６ＡのＸ方向）にＤ１＝０.９、２.５ｍｍ離れた位置にチップ抵抗素子１５をはんだ１６で接続して実装した。
【００５１】
図６Ａ乃至Ｃに示した構成において、チップ抵抗素子１５の真下まで内層配線６２５及び６３５（変形拘束配線）を引き伸ばした。このように構成されたプリント基板６００の各スルーホール４１１−１，４１１−２に、プレスフィット端子１００を挿入した。
【００５２】
プレスフィット端子１００を接続したプリント基板６００について、１５０℃×１０００ｈの高温放置試験を実施し、基板の損傷状態を調査した。別途、−４０／１３０℃×３０００ｃｙｃの温度サイクル試験を実施した。この試験で、実装したチップ抵抗素子１５のはんだ接合部１６のクラック進展の様子を調べた。
【００５３】
比較例として、図６Ｃに示した変形拘束配線６２４（６３４）のｈ４を０.５ｍｍとし、スルーホール径Φ：１.０ｍｍよりも変形拘束配線６２４（６３４）の幅を狭くしたサンプルを作製した。
【００５４】
判定の結果を図７Ｂに示す。変形拘束配線６２４（６３４）の幅ｈ４が１.０、１.５、  ２.０ｍｍのサンプルでは、第１層目の基板６０１から第４層目の基板６０４にかけて絶縁樹脂やガラス繊維に多少のクラックは見られたが、変形拘束配線６２４（６３４）の変形は微小であり、第１層目の基板６０１及び第４層目の基板６０４に形成された表層配線の変形は見られなかった。表層の変化が見られないため、表層のソルダーレジストの損傷も見られなかった。また、温度サイクル試験後のＤ１＝０.９ｍｍと２.５ｍｍの位置のチップ抵抗素子１５の両側のはんだ接合部１６のクラックの状態を調べたところ、どちらも試験前と試験後とではんだ接合部１６のクラックの長さが同じあった。従って、スルーホール４１１−１に近い距離の実装部品の寿命が短くなるという現象は生じなかった。
【００５５】
一方、変形拘束配線６２４（６３４）の幅ｈ４がスルーホール４１１−１の径Φ：１.０ｍｍよりも小さい０.５ｍｍのサンプルについては、変形拘束配線変形拘束配線６２４（６３４）が十分に機能せず、第１層目の基板６０１乃至第４層目の基板６０４を構成するガラス繊維の膨れが見られ、その膨れが表層の第１層目の基板６０１及び第４層目の基板６０４の膨れとして現れている様子が見られ、ソルダーレジストにクラックが見られた。また、チップ抵抗素子１５のはんだ接合部１６のクラックについては、Ｄ１＝２.５ｍｍの位置よりも、Ｄ１＝０.９ｍｍの位置のクラックが長いことがわかった。
【００５６】
つまり、変形拘束配線６２４（６３４）の幅ｈ４が短く、十分に機能しない場合、表層の第１層目の基板６０１及び第４層目の基板６０４の表面が膨れ、歪むため、スルーホール４１１−１に近い実装部品の寿命を低下させることがわかった。スルーホール４１１−１から実装部品を遠ざければ問題とならないが、高密度化を狙うためには、基板表面の膨れを抑えることが重要である。
【００５７】
従って、スルーホール径以上の幅のアニューラーリング、変形拘束配線、ランドを設置することで、基板の変形を軽減し、スルーホール近傍のチップ部品の寿命を延ばすことができた。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１、１００・・・プレスフィット端子    １１・・・ばね構造部    ２・・・コネクタ    ３・・・膨れ    ４・・・プリント基板    ４１・・・スルーホール    ４２・・・Cu配線    ４２１・・・ランド    ４２２・・・アニューラーリング    ４２３・・・変形拘束配線    ４３・・・レジスト    ４４・・・絶縁樹脂    ４５・・・ガラス繊維    ５・・・チップ抵抗（実装部品）    ６・・・はんだ    ７・・・サブモジュール    １５・・・チップ抵抗素子    １６・・・はんだ    １７、１８・・・電極パッド
【図１】
0005628772.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0005628772.tif 000006
【図４Ｃ】
0005628772.tif 000007
【図５Ａ】
0005628772.tif 000008
【図５Ｂ】
0005628772.tif 000009
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
0005628772.tif 000011
【図６Ｂ】
0005628772.tif 000012
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
0005628772.tif 000014
【図７Ｂ】
0005628772.tif 000015
【図８】
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