(57)【要約】【課題】複数のモジュール基板を短時間でマザーボード上に実装する。【解決手段】複数のモジュール基板２，３を積層配置すると共に、例えば熱軟化接着部７を利用して、それらモジュール基板２，３を接続一体化する。接続一体化されているので、一度に複数のモジュール基板２，３をマザーボード１５上に搬送することができる。モジュール基板２，３を１個ずつマザーボード１５上に搬送する場合に比べて、格段に実装工程の時間を短縮できる。また、マザーボード１５上に段積み構造のモジュール基板２，３を載置したときに、マザーボード１５の歪み等に起因してマザーボード１５上の端子接続用の接合部材１６に対して浮いている端子５があったとしても、接合部材１６を溶融させるための加熱処理の熱によって、熱軟化接着部７が軟化して、モジュール基板２，３は自重によって端子５の浮きを無くす方向に姿勢を自己補正することができる。【選択図】　　　　図１
2004128341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成されたモジュール基板を複数積層配置したモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板同士は、一方のモジュール基板側と他方のモジュール基板側の間に設けられた厚みを有する熱軟化接着部を介して接続されて、全部のモジュール基板は熱軟化接着部により接続一体化されていることを特徴とするモジュール基板の段積み構造。
【請求項２】
電子部品が実装されて電子回路が形成されたモジュール基板を複数積層配置したモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板の向かい合う基板面の少なくとも一方に突出したいずれかの電子部品の頂部には厚みを有する熱軟化接着部が設けられ、重なり合うモジュール基板は熱軟化接着部を介して接続一体化されていることを特徴とするモジュール基板の段積み構造。
【請求項３】
回路パターンが形成されたモジュール基板を複数積層配置したモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板の向かい合う基板面の少なくとも一方には突出部が設けられ、この突出部の頂部には厚みを有する熱軟化接着部が設けられ、重なり合うモジュール基板は熱軟化接着部を介して接続一体化されていることを特徴とするモジュール基板の段積み構造。
【請求項４】
熱軟化接着部は、熱可塑性材料から成る接着体か、又は、重なり合う一方のモジュール基板に接着する接着層と他方のモジュール基板に接着する接着層とこれら接着層間に介設された熱可塑性材料とから成る層状の接着体であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のモジュール基板の段積み構造。
【請求項５】
接着体の熱可塑性材料には気泡が分散されていることを特徴とする請求項４記載のモジュール基板の段積み構造。
【請求項６】
接着体を構成する熱可塑性材料には、当該熱可塑性材料よりも高い融点を持つ粒材料が混入されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のモジュール基板の段積み構造。
【請求項７】
回路パターンが形成されたモジュール基板を複数積層配置したモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板の対向位置にはそれぞれ貫通孔が設けられ、当該貫通孔には、熱可塑性材料で形成された柱状部と当該柱状部の両端面に設けられた突起部とから成るスペーサの前記突起部が挿通され且つ加熱されて接着されており、複数のモジュール基板がスペーサを介して接続一体化されていることを特徴とするモジュール基板の段積み構造。
【請求項８】
スペーサの突起部の周面には、モジュール基板の貫通孔の内壁面に点接触あるいは線接触する突起が複数形成されていることを特徴とする請求項７記載のモジュール基板の段積み構造。
【請求項９】
回路パターンが形成されたモジュール基板が複数積層配置されたモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板間には、非熱可塑性材料で形成された柱状部と当該柱状部の両端面に形成された厚みを有する熱軟化接着部とから成るスペーサが介設されており、重なり合うモジュール基板はスペーサの熱軟化接着部により一体に接続されていることを特徴とするモジュール基板の段積み構造。
【請求項１０】
スペーサには、一端側から他端側に伸びる熱伝導材料部が形成されて熱伝導路が構成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８又は請求項９記載のモジュール基板の段積み構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路が形成されている複数のモジュール基板を積層配置したモジュール基板の段積み構造に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
マザーボードの実装密度を向上させるために、例えば、図１３に示すように、マザーボード４０上に、複数のモジュール基板４１を重ねて配置することがある。モジュール基板とは、部品４２や配線パターン等が設けられて回路が形成されている基板である。
【０００３】
特許文献１には、複数のモジュール基板４１をマザーボード４０上に積層配置して実装する次に述べるような手法が提案されている。この提案の手法では、例えば、まず、マザーボード４０上に球状半田４３を配置し、その上側にスペーサ４４を配置する。そして、さらに、スペーサ４４の上側に球状半田４３を配置し、その球状半田４３の上側にモジュール基板４１を配置する。その後、上記同様に、そのモジュール基板４１の上側に球状半田４３とスペーサ４４と球状半田４３を順に配置し、その上側に別のモジュール基板４１を配置する。そして、然る後に、それら球状半田４３やスペーサ４４やモジュール基板４１が搭載されたマザーボード４０を加熱して球状半田４３を溶融させ、球状半田４３と、マザーボード４０やモジュール基板４１やスペーサ４４とを接合させる。その後、その球状半田４３を冷却硬化させることにより、複数のモジュール基板４１がスペーサ４４を介して接合一体化すると共に、その接合体がマザーボード４０上に固定（実装）される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７７２３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
その提案の実装手法では、マザーボード４０上に球状半田４３とスペーサ４４と球状半田４３とモジュール基板４１を順に積層配置していくため、作業が煩雑なものであるし、また、マザーボード４０上にそれら球状半田４３やスペーサ４４やモジュール基板４１を全て配置し終えるまでに多くの時間を要する。このため、製造効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
特許文献１には、別のモジュール基板の実装手法として、球状半田４３とスペーサ４４を別々にマザーボード４０上に配置するのではなく、予めスペーサ４４の表裏両面に球状半田４３を仮留めしておき、その球状半田４３が仮留めされたスペーサ４４をマザーボード４０上に配置し、そのスペーサ４４の上側に球状半田４３を介してモジュール基板４１を配置していくというような実装手法が提案されている。しかし、この実装手法においても、工程が複雑である。また、前記提案の手法に比べれば、複数のモジュール基板４１をマザーボード４０上に配置し終えるのに要する時間を短くすることはできるものの、複数のスペーサ４４や、複数のモジュール基板４１を、それぞれ、個別に搬送してマザーボード４０上に配置するので、多くの実装作業時間を要する。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、複数のモジュール基板のそれぞれを確実に且つ迅速にマザーボード上に接続して実装することができるモジュール基板の段積み構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のモジュール基板の段積み構造は、回路パターンが形成されたモジュール基板を複数積層配置したモジュール基板の段積み構造であって、各モジュール基板の端縁部には、複数のモジュール基板の積層方向に沿って当該複数のモジュール基板よりも突出して伸びる端子の端部が接続されており、また、重なり合うモジュール基板同士は、一方のモジュール基板側と他方のモジュール基板側の間に設けられた厚みを有する熱軟化接着部を介して接続されて、全部のモジュール基板は熱軟化接着部により接続一体化されていることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明のモジュール基板の段積み構造は、重なり合うモジュール基板の向かい合う基板面の少なくとも一方に突出したいずれかの電子部品の頂部には厚みを有する熱軟化接着部が設けられ、重なり合うモジュール基板は熱軟化接着部を介して接続一体化されていることも特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明のモジュール基板の段積み構造は、重なり合うモジュール基板の向かい合う基板面の少なくとも一方には突出部が設けられ、この突出部の頂部には厚みを有する熱軟化接着部が設けられ、重なり合うモジュール基板は熱軟化接着部を介して接続一体化されていることも特徴としている。
【００１１】
さらに、この発明のモジュール基板の段積み構造は、重なり合うモジュール基板の対向位置にはそれぞれ貫通孔が設けられ、当該貫通孔には、熱可塑性材料で形成された柱状部と当該柱状部の両端面に設けられた突起部とから成るスペーサの前記突起部が挿通され且つ加熱されて接着されており、複数のモジュール基板がスペーサを介して接続一体化されていることも特徴としている。
【００１２】
さらに、この発明のモジュール基板の段積み構造は、重なり合うモジュール基板間には、非熱可塑性材料で形成された柱状部と当該柱状部の両端面に形成された厚みを有する熱軟化接着部とから成るスペーサが介設されており、重なり合うモジュール基板はスペーサの熱軟化接着部により一体に接続されていることも特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
第１実施形態例のモジュール基板の段積み構造が図１（ａ）の斜視図に実装相手であるマザーボード１５と共に示され、また、その側面図が図１（ｂ）に示されている。
【００１５】
第１実施形態例のモジュール基板の段積み構造１は、モジュール基板２と、モジュール基板３とが間隔を介し積層配置され、それらモジュール基板２，３が熱軟化接着部７を介して接着一体化されたものである。このモジュール基板の段積み構造１は、モジュール基板２，３のそれぞれに取り付けられた複数の端子５を介してマザーボード１５に実装される。
【００１６】
以下に、詳細を述べる。モジュール基板２，３には、それぞれ、電子部品４や回路パターン（図示せず）が設けられて例えばスイッチング電源装置等の電子回路が形成されている。また、モジュール基板２，３には、それぞれ、互いに対向し合う側縁部に複数の端子接続用のパッドパターン６が例えば等ピッチ間隔でもって配列形成されている。なお、各モジュール基板２，３に設けられる電子部品４の大きさや数は図示の例に限定されるものではなく、回路構成に応じた１つ以上の電子部品が各モジュール基板２，３に設けられる。また、モジュール基板２，３には同じ回路が形成される構成であってもよいし、異なる回路が形成される構成であってもよい。
【００１７】
端子５は金属板部材により細長い形状に形成されており、モジュール基板２，３の積層方向に沿うように配設される。この第１実施形態例では、端子５のモジュール基板側となる端部（基端部）５ａはクリップ状に加工されており、モジュール基板２又はモジュール基板３におけるパッドパターン６が形成されている端縁部を挟持する状態でモジュール基板２（３）に接続されている（図１（ｂ）参照）。また、各端子５の先端部５ｂは、マザーボード１５に接合する部位であり、接合面積を広くしてマザーボード１５との接合強度を強くするために、折り曲げられてマザーボード１５との接合面が形成されている。
【００１８】
さらに、下段側のモジュール基板２に接続される端子５は、モジュール基板２がマザーボード１５上に実装された際にモジュール基板２に搭載されている電子部品４等がマザーボード１５に接触することを防止できる長さとなっている。さらに、上段側のモジュール基板３に接続される端子５は、下段側のモジュール基板２に接続されている端子５よりも長く、当該モジュール基板３側の端子５の長さは、モジュール基板２，３を積層配置してマザーボード１５上に実装したときに、モジュール基板２，３間の絶縁を十分に確保できる間隔を介しモジュール基板２，３が配置できる長さとなっている。
【００１９】
この第１実施形態例では、モジュール基板２とモジュール基板３は、端子５が形成されている側部が同じ側となる向きでもって積層配置される。このため、モジュール基板２側の端子５と、モジュール基板３側の端子５とが接触するのを避けるために、下段側のモジュール基板２の幅Ｗ（つまり、端子５が形成されている側部を結ぶ方向の幅）は、上段側のモジュール基板３の幅Ｗ’よりも狭くなっている。
【００２０】
この第１実施形態例において最も特徴的なことは、積層配置されているモジュール基板２，３が、厚みを有する熱軟化接着部７によって接着されていることである。つまり、この第１実施形態例では、下段側のモジュール基板２の表面側に突出している電子部品４の中で最も背高なものと、上段側のモジュール基板３の裏面側に突出している電子部品４の中で最も背高なものとを対向させてモジュール基板２，３が積層配置されている。熱軟化接着部７は、それら対向している背高な部品４の頂部間に介設されてモジュール基板２，３を接着固定している。なお、熱軟化接着部７によってモジュール基板２，３が接着一体化された際に、モジュール基板２側の端子５の先端５ｂと、モジュール基板３側の端子５の先端５ｂとの位置がほぼ揃うように、熱軟化接着部７の厚みと、モジュール基板２側の端子５の長さと、モジュール基板３側の端子５の長さとの関係が設定されている。
【００２１】
熱軟化接着部７は、モジュール基板２，３を接着させる機能を有すると共に、端子５の先端部をマザーボード１５に接合するための端子接続用の接合部材（例えば半田）を溶融する加熱処理の熱によって軟化する性質を持つものである。熱軟化接着部７は、例えば、図１（ｃ）や図１（ｄ）に示すような形態を採り得る。つまり、図１（ｃ）に示す例では、熱軟化接着部７は、熱可塑性材料だけで成る接着体（熱可塑性接着剤）８により構成されている。
【００２２】
図１（ｄ）に示す例では、熱軟化接着部７は、モジュール基板２側に接着する接着層１０と、モジュール基板３側に接着する接着層１１と、それら接着層１０，１１間に介設される熱可塑性材料の層１２とを有する層状の接着体１３により構成されている。
【００２３】
第１実施形態例のモジュール基板の段積み構造１は上記のように構成されている。この段積み構造のモジュール基板２，３の実装相手であるマザーボード１５には、図１（ａ）に示すように、モジュール基板２，３の各端子５の先端部５ｂにそれぞれ対応させて端子接続用の接合部材である複数の半田パターン１６が形成されている。このようなマザーボード１５上に次に示すようにモジュール基板２，３を実装することができる。
【００２４】
例えば、図２（ａ）に示すように、この第１実施形態例において特有な段積み構造によって接続一体化されたモジュール基板２，３を吸着ノズル１８を利用してマザーボード１５上に搬送する。この例では、モジュール基板３の表面側に突出している電子部品の中に、吸着ノズル１８によって吸着することが可能な広い平坦な上面を持ち、かつ、背高な電子部品４があることから、この電子部品４の上面を吸着ノズル１８によって吸着して、接続一体化したモジュール基板２，３を搬送している。
【００２５】
そして、図２（ｂ）に示すように、モジュール基板２，３の各端子５の先端部を、それぞれ対応する半田パターン１６に位置合わせして、接続一体化されたモジュール基板２，３をマザーボード１５上に載置する。
【００２６】
その後、半田パターン１６を溶融させるための加熱処理（例えばリフロー炉内を通す等の処理）を行う。ところで、モジュール基板２，３の全ての端子５の先端がほぼ揃うようにモジュール基板２，３を接続一体化しても、例えば、マザーボード１５に僅かに反り等の歪みが生じていると、これに起因して、モジュール基板２，３の段積み構造１をマザーボード１５上に載置したときに、モジュール基板２，３に設けられている複数の端子５のうち、半田パターン１６に接触せず浮いた状態の端子５が生じることがある（図２（ｂ）のＡ部分参照）。この第１実施形態例では、加熱処理の熱によって軟化する熱軟化接着部７によってモジュール基板２，３が接着されているため、そのような端子５の浮きを補正することができる。
【００２７】
つまり、加熱処理工程では、熱軟化接着部７の軟化（例えば、接着体８，１３の熱可塑性材料の軟化）と、モジュール基板２，３の自重とによって、図２（ｃ）に示すように、熱軟化接着部７の厚みが変化して、マザーボード１５上の半田パターン１６に対する端子５の先端部の浮きを無くす方向にモジュール基板２，３がそれぞれ別々に姿勢を変えることができる。これにより、モジュール基板２，３の各端子５の先端部をそれぞれ半田パターン１６に接合させることができる。
【００２８】
このような加熱処理の後に、半田パターン１６等を冷却して、半田パターン１６や熱軟化接着部７を硬化させる。これにより、モジュール基板２，３の各端子５の先端部がそれぞれマザーボード１５に半田固定されて実装される。
【００２９】
この第１実施形態例では、マザーボード１５に実装する前に予め複数のモジュール基板２，３を積層して接着一体化しておくので、一度に複数のモジュール基板２，３をマザーボード１５上に載置することができる。これにより、モジュール基板２，３を１つずつマザーボード１５上に搬送して載置する場合に比べて、モジュール基板２，３の実装に要する時間の大幅な短縮化を図ることができる。
【００３０】
また、この第１実施形態例のモジュール基板の段積み構造１では、複数のモジュール基板２，３間は熱軟化接着部７によって接着されているので、端子５の先端部をマザーボード１５上に半田固定する際の加熱処理の熱によって熱軟化接着部７が軟化する。これに起因して、モジュール基板２，３の自重により熱軟化接着部７の厚みが変化可能となり、モジュール基板２，３の各端子５の先端部がそれぞれ半田パターン１６に接合できるように各モジュール基板２，３の姿勢をそれぞれ別々に自己補正させることが可能となる。
【００３１】
さらに、この第１実施形態例のモジュール基板の段積み構造１では、モジュール基板２，３の各端子５の先端部と、マザーボード１５上の半田パターン１６との接合状態を目視し易い構成である。このため、端子５と半田パターン１６との接合状態の検査を目視により簡単に行うことができて、検査工程の簡略化を図ることができる。
【００３２】
なお、加熱処理工程において、熱軟化接着部７の厚みをより変化し易くするために、例えば、接着体８，１３の熱可塑性材料に気泡が分散されている構成としてもよい。その接着体８，１３は、熱可塑性材料の粘度が高い場合には、気泡が独立して内在する構成となり、また、熱可塑性材料の粘度が低い場合には、気泡が連通したスポンジ状の構成となる。
【００３３】
また、この第１実施形態例では、モジュール基板２側の端子５の先端と、モジュール基板３側の端子５の先端とがほぼ揃うように、モジュール基板２，３が接着固定されている例を示したが、例えば、熱軟化接着部７の軟化により、上段側のモジュール基板３が自重によって下段側のモジュール基板２に近付く方向に変位できることから、モジュール基板３側の端子５の先端部がモジュール基板２側の端子５の先端部よりも僅かに上側となるように、モジュール基板２，３を熱軟化接着部７により接着一体化してもよい。また、熱軟化接着部７の軟化により、下段側のモジュール基板２がモジュール基板３から離れる方向に変位できることから、モジュール基板２側の端子５の先端部がモジュール基板３側の端子５の先端部よりも僅かに上側となるように、モジュール基板２，３を熱軟化接着部７によって接着固定してもよい。
【００３４】
さらに、この第１実施形態例では、モジュール基板２の表面側の最も背高な電子部品４と、モジュール基板３の裏面側の最も背高な電子部品４との間に熱軟化接着部７を介設してモジュール基板２，３を接続一体化していたが、例えば、最も背高な電子部品４よりも、２番目や３番目に背高な電子部品４の方が頂部の面積が広い場合には、例えばモジュール基板２，３間の接着強度を強くするために、２番目又は３番目に背高な電子部品４間に熱軟化接着部７を介設してモジュール基板２，３を接続一体化する構成としてもよい。また、モジュール基板２の表面側の最も背高な電子部品４と、モジュール基板３の裏面側の最も背高な電子部品４とが対向配置しない場合には、例えば、モジュール基板２の表面側の最も背高な電子部品４と、その電子部品４に対向するモジュール基板３側の電子部品４との間に熱軟化接着部７を介設してモジュール基板２，３を接続一体化する構成としてもよい。
【００３５】
このように、最も背高な電子部品４間に熱軟化接着部７を介設しなくともよく、このような場合には、モジュール基板２側の全ての電子部品４と、モジュール基板３側の全ての電子部品４との接触を回避することを考慮して熱軟化接着部７の厚みが設定される。
【００３６】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３７】
この第２実施形態例のモジュール基板の段積み構造１では、図３の断面図に示されるように、モジュール基板２，３はスペーサ２０を介して積層配置されている。スペーサ２０は例えば熱可塑性樹脂等の熱可塑性材料により構成されており、柱状部２１と、この柱状部２１の両端からそれぞれ突出している突起部２２（２２ａ，２２ｂ）とを有して構成されている。
【００３８】
柱状部２１は柱状であれば、円柱状でもよいし、三角柱状でもよいし、四角柱状でもよいし、五角以上の多角柱状でもよい。この柱状部２１の一端側から他端側までの長さは、モジュール基板２，３を積層配置したときにモジュール基板２側の電子部品４と、モジュール基板３側の電子部品４とが接触せず絶縁を確保できる間隔でもってモジュール基板２，３が配置できる長さとなっている。
【００３９】
突起部２２は柱状部２１よりも細いものである。モジュール基板２，３にはそれぞれ互いに対向する位置に突起部２２を挿通させるための貫通孔２３が形成されている。それらモジュール基板２，３の各貫通孔２３にスペーサ２０の突起部２２が挿通され、その後に加熱されることによって、スペーサ２０が溶融し、突起部２２が貫通孔２３の内壁面に、また、柱状部２１の両端面がモジュール基板２，３の基板面にそれぞれ接着固定されている。
【００４０】
この第２実施形態例では、第１実施形態例に示した熱軟化接着部７に代えて、スペーサ２０によって、モジュール基板２，３が間隔を介して積層配置された形態で接続一体化されている。そのスペーサ２０に関する構成以外の構成は第１実施形態例と同様である。
【００４１】
この第２実施形態例のモジュール基板の段積み構造１では、モジュール基板２，３をマザーボード１５上に実装する際の加熱処理工程において、加熱処理の熱によって、スペーサ２０（特に突起部２２）が溶融して、モジュール基板２，３が自重によってそれぞれ別々に半田パターン１６に対する端子５の先端部の浮きを無くす方向に姿勢を自己補正することができる。これにより、モジュール基板２，３の各端子５の先端部５ｂをそれぞれ半田パターン１６に半田固定することが可能となる。
【００４２】
ところで、半田パターン１６を溶融させるための加熱処理の条件によっては、加熱処理の熱によって突起部２２の表面部分だけしか溶融しない場合がある。このような場合には、突起部２２を円筒状とし、また、モジュール基板２，３の貫通孔２３の開口形状を円形状に形成して、突起部２２の表面部分だけの溶融でもモジュール基板２，３の姿勢を自己補正することができるように構成することが好ましい。
【００４３】
また、加熱処理の際に、半田パターン１６を溶融させる程の高温による加熱処理の時間が非常に短い場合がある。このような場合に、スペーサ２０の突起部２２がほぼ全周面に渡ってモジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面に隙間無く接触している状態であると、熱量不足により、突起部２２の一部分しか溶融せず全周に渡って溶融しないために、突起部２２が貫通孔２３に固定された状態のままとなってモジュール基板２，３が変位できない虞がある。
【００４４】
このような熱量不足に起因した問題の発生が想定される場合には、例えば、突起部２２は、その周面にモジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面に点接触あるいは線接触する突起が複数形成されている構成とする。図４（ａ）には、その突起が形成された突起部２２の一具体例が模式的な側面図により示されており、また、図４（ｂ）〜（ｄ）には、それぞれ、図４（ａ）の上方側又は下方側から突起部２２を見たときの突起部２２の形状例と、モジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面との関係例が図示されている。これら図４（ａ）〜（ｄ）に示す例では、突起部２２の周面に形成された突起２７は、モジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面に線接触するものである。
【００４５】
また、図５には、突起部２２の別の具体例が示されている。この突起部２２の周面には、モジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面に点接触する複数の突起２８が形成されている。
【００４６】
このように、突起部２２を図４や図５に示す形態とすることにより、加熱処理時には、モジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面に線接触あるいは点接触している突起部２２の突起２７，２８から溶融し始めて、モジュール基板２，３の貫通孔２３に対する突起部２２の固定が迅速に解除される。このため、前記熱量不足に起因した問題の発生を防止することが可能となる。
【００４７】
なお、もちろん、突起部２２に形成する突起の形状は、図４や図５の態様に限定されるものではなく、モジュール基板２，３の貫通孔２３の形状等を考慮して適宜に設定されるものである。また、例えば半田パターン１６を加熱させる高温の熱による加熱処理時間が長くて前記熱量不足に起因した問題発生の虞が無いと思われる場合には、突起部２２は、モジュール基板２，３の貫通孔２３に殆ど隙間無く嵌まる形状としてもよいものである。
【００４８】
以下に、第３実施形態例を説明する。この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４９】
この第３実施形態例では、図６の側面図に示されるように、モジュール基板２，３は、スペーサ２４を介して積層配置されている。スペーサ２４は、非熱可塑性材料から成る柱状部２４ａと、当該柱状部２４ａの両端面に形成された熱軟化接着部２４ｂとを有して構成されている。
【００５０】
熱軟化接着部２４ｂは、第１実施形態例に示した熱軟化接着部７と同様に構成されており、スペーサ２４をモジュール基板２，３の基板面に接着固定している。これにより、モジュール基板２，３が接続一体化されている。それ以外の構成は第１や第２の各実施形態例と同様である。
【００５１】
この構成では、モジュール基板の段積み構造１をマザーボード１５に実装する際の加熱処理工程において、加熱処理の熱によってスペーサ２４の熱軟化接着部２４ｂが溶融して熱軟化接着部２４ｂの厚み変動が自在となる結果、モジュール基板２，３がそれぞれ別々に姿勢を変化させることが可能となる。これにより、前記同様に、モジュール基板２，３がそれぞれ自重により半田パターン１６に対する端子５の先端部の浮きを無くす方向に姿勢を変化させて、モジュール基板２，３の各端子５の先端部を半田パターン１６に接合させることができる。
【００５２】
なお、この発明は、第１〜第３の各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１実施形態例では、モジュール基板２の表面側の背高な電子部品４と、モジュール基板３の裏面側の背高な電子部品４との間に熱軟化接着部７が介設される構成であったが、熱軟化接着部７を電子部品４の頂部に設けるのではなく、例えば、図８に示すように、モジュール基板２，３の互いに対向する領域に、それぞれ、電子部品４よりも突出する突出部３０を設け、当該突出部３０の頂部間に熱軟化接着部７を介設してモジュール基板２，３を接着一体化する構成としてもよい。
【００５３】
また、モジュール基板２，３の両方に突出部３０を設けるのではなく、モジュール基板２，３のうちの一方側だけに突出部３０を設け、この突出部３０と、他方側のモジュール基板との間に熱軟化接着部７を介設してモジュール基板２，３を接続一体化する構成としてもよい。
【００５４】
さらに、モジュール基板２，３を積層配置する際に、モジュール基板２の表面側の背高な電子部品４と、モジュール基板３の裏面側の背高な電子部品４とを対向配置させることが難しい場合がある。このような場合には、例えば、モジュール基板２の表面には、当該モジュール基板２の表面側の電子部品４よりも突出する突出部３０を、モジュール基板３の裏面側の背高な電子部品４に対向させて配設する。また、モジュール基板３の裏面には、当該モジュール基板３の裏面側の電子部品４よりも突出する突出部３０を、モジュール基板２の表面側の背高な電子部品４に対向させて配設する。そして、それら対向し合う背高な電子部品４の頂部と、突出部３０の頂部との間に熱軟化接着部７を介設することにより、モジュール基板２，３を接着一体化する構成としてもよい。
【００５５】
さらに、第１実施形態例に示した熱軟化接着部７を構成する接着体８や、接着体１３の熱可塑性材料の層１２に、当該接着体８や熱可塑性材料の層１２を構成する熱可塑性材料よりも高い融点を持つ粒材料を混入する構成としてもよい。この場合には、加熱処理の熱によって熱可塑性材料が溶融しても当該熱可塑性材料中の粒材料が溶融しない構成とすることができるので、その粒材料によって、熱軟化による熱軟化接着部７の厚みの変動下限が規制されて、モジュール基板２，３間の間隔を確保することができる。
【００５６】
また、その粒材料として、熱伝導性が良いものを利用することによって、モジュール基板２，３間の熱伝導が円滑になり、モジュール基板２，３の温度差を無くすことが可能となる。
【００５７】
さらに、第２実施形態例では、スペーサ２０は全体が同一の熱可塑性材料により形成されていたが、例えば、スペーサ２０は、図７（ａ）に示すような構成としてもよい。この例では、熱伝導性材料部である芯部材２５の中央部分の周面に熱可塑性材料が形成されてスペーサ２０の柱状部２１が形成されている。また、芯部材２５の両端部分が突起部２２として機能する構成と成す。この場合には、スペーサ２０は、芯部材２５によって、一端側の突起部２２から他端側の突起部２２まで熱的に連接する熱伝導路を有している。このようなスペーサ２０を設けることにより、芯部材２５を介してモジュール基板２とモジュール基板３間を熱移動が円滑に行われることとなり、モジュール基板２，３の回路動作に大きな影響を与えるモジュール基板２，３の温度をほぼ同様にすることができる。
【００５８】
上記スペーサ２０の芯部材２５が、例えば、熱可塑性材料に熱伝導性の良い材料が混入された材料により形成されている場合には、第２実施形態例と同様に、その芯部材２５から成る突起部２２をモジュール基板２，３の各貫通孔２３に挿通した後に加熱することによって、スペーサ２０をモジュール基板２，３に接着固定する。また、芯部材２５を熱伝導性が良い金属等の非熱可塑性材料により構成することが考えられ、この場合には、突起部２２（芯部材２５）自身が溶融によりモジュール基板２，３の内壁面に接着固定しないので、例えば、スペーサ２０とモジュール基板２，３との接着強度を強化するために、突起部２２とモジュール基板２，３とを熱可塑性接着剤等により接着固定してもよい。また、この場合には、加熱処理工程において突起部２２は溶融しないことから、その突起部２２がモジュール基板２，３の貫通孔２３にピッタリと嵌る形態であると、加熱処理時のモジュール基板２，３の補正変位を規制してしまうことが考えられる。このことから、そのような場合には、加熱処理工程でモジュール基板２，３を別々に変位させることができるように、突起部２２と、モジュール基板２，３の貫通孔２３の内壁面との間に隙間が形成されるように突起部２２や貫通孔２３の大きさを設定することが好ましい。
【００５９】
さらに、第３実施形態例に示したスペーサ２４に関しても、上記同様に、図７（ｂ）に示すように、一端側から他端側に伸びる熱伝導材料部２６をスペーサ２４に形成して熱伝導路が構成されている構成としてもよい。
【００６０】
さらに、第１〜第３の各実施形態例では、端子５の先端部は折り曲げられてマザーボードとの接合面と成しており、端子５の先端部は面でもってマザーボード１５に半田固定されていたが、例えば、図９に示されるように、端子５の先端部を、モジュール基板２，３に形成された貫通孔３２に挿通し、当該端子５の先端部をモジュール基板２，３に例えば半田等の接合部材を用いて固定する構成としてもよい。
【００６１】
さらに、第１〜第３の各実施形態例では、下段側のモジュール基板２の幅Ｗを上段側のモジュール基板３の幅Ｗ’よりも細くすることによって、モジュール基板２側の端子５と、モジュール基板３側の端子５との接触を防止する構成であったが、例えば、図１０に示されるように、上段側のモジュール基板３に接続される端子５が、下段側のモジュール基板２に接続される端子５との接触を避けるように、外側に膨らむ形態とすることにより、モジュール基板２側の端子５と、モジュール基板３側の端子５との接触を防止する構成としてもよい。この場合には、モジュール基板２とモジュール基板３の大きさを等しくすることができる。
【００６２】
さらに、図１１（ａ）の上面図および図１１（ｂ）の側面図に示すように、モジュール基板２，３を互いに端子５の配列方向にずらすことによって、モジュール基板２側の端子５（５２）と、モジュール基板３側の端子５（５３）との接触を回避する構成としてもよい。この場合、モジュール基板２側の端子５（５２）と、モジュール基板３側の端子５（５３）との中心間の間隔が、端子５のピッチ間隔Ｐの２分の１（Ｐ／２）となるように、モジュール基板２とモジュール基板３をずらすことが望ましい。このように、モジュール基板２，３をずらす場合においても、モジュール基板２，３の大きさを等しくすることができる。
【００６３】
さらに、図１２（ａ）の上面図および図１２（ｂ）の側面図に示されるように、モジュール基板２における端子５の配列方向と、モジュール基板３における端子５の配列方向とが略直交するように、モジュール基板２とモジュール基板３の向きを異にしてモジュール基板２，３を配置することで、モジュール基板２側の端子５と、モジュール基板３側の端子５との接触を回避する構成としてもよい。この場合に、モジュール基板２，３を同一寸法にする場合には、モジュール基板２，３は、モジュール基板２，３における端子５の配列方向の長さＬが、モジュール基板２，３の幅Ｗよりも狭くなるように形成される。
【００６４】
さらに、第１〜第３の各実施形態例では、下段側のモジュール基板２と、マザーボード１５との間には、空隙が形成される構成であったが、例えば、そのモジュール基板２とマザーボード１５間に放熱部材を介設し、モジュール基板２側の熱をマザーボード１５側に放熱する構成としてもよい。
【００６５】
さらに、第１〜第３の各実施形態例では、モジュール基板の段積み構造１をマザーボード１５に実装するための加熱処理として、リフロー炉を利用する加熱処理の例を挙げたが、加熱処理は、リフローに限定されるものではなく、例えば、モジュール基板の段積み構造１が載置されたマザーボード１５を例えばホットプレートにより加熱する加熱処理を行ってもよい。
【００６６】
さらに、第１〜第３の各実施形態例では、２個のモジュール基板を段積みする構成であったが、本発明は、３つ以上のモジュール基板を積層配置する場合にも適用することができるものである。
【００６７】
【発明の効果】
本発明は、複数のモジュール基板が積層配置された段積み構造と成し、重なり合うモジュール基板同士が、例えばモジュール基板に形成された電子部品の頂部や突出部の頂部やスペーサの柱状部の両端面に設けられた厚みを有する熱軟化接着部や、スペーサ自体によって、接続一体化されている構成を有している。このため、複数のモジュール基板を実装相手であるマザーボードに実装する際に、一度に複数のモジュール基板をマザーボード上に搬送することができる。これにより、モジュール基板を１つずつマザーボード上に搬送する場合に比べて、実装工程に要する時間を格段に短縮することができる。
【００６８】
また、マザーボード上にモジュール基板を実装する工程において、マザーボード上に形成されている端子接続用の接合部材と、モジュール基板の各端子の先端部との位置合わせをして、接続一体化しているモジュール基板の段積み構造をマザーボード上に載置したときに、マザーボードの歪み等に起因して、マザーボード上の接合部材に対して浮いている端子があったとしても、接合部材を溶融させるための加熱処理を行っているときに、その加熱処理の熱によって、モジュール基板を接着固定している熱軟化接着部やスペーサ自体が軟化し、各モジュール基板がそれぞれ別々に姿勢を変えることが可能となる。そのような熱軟化接着部やスペーサ自体の軟化と、モジュール基板の自重とによって、モジュール基板は、マザーボード上の接合部材に対する端子先端部の浮きを無くす方向に姿勢を自己補正することができる。これにより、モジュール基板の各端子の先端部をそれぞれマザーボード上の接合部材に接合させることができる。
【００６９】
したがって、本発明のモジュール基板の段積み構造を採用することによって、複数のモジュール基板をマザーボード上に実装する工程での効率を格段に向上させることができる上に、モジュール基板の端子とマザーボード上の接合部材との接合の信頼性を格段に向上させることが可能となる。
【００７０】
熱軟化接着部が、熱可塑性材料から成る接着体か、接着層と熱可塑性材料を有する層状の接着体により構成されている発明にあっては、それら接着体は扱いが容易であることから、その接着体を用いることにより、複数のモジュール基板を接着固定する作業が簡単となり、更なる作業効率の向上を図ることができる。
【００７１】
接着体の熱可塑性材料には気泡が分散されているものにあっては、加熱処理の熱による接着体の軟化による厚みの変化量を大きくすることができることとなり、モジュール基板をより大きく変位させることが可能となる。これにより、より確実に、モジュール基板の各端子の先端部をそれぞれマザーボード上の接合部材に接合させることができる。
【００７２】
スペーサを介してモジュール基板が積層配置されるものにあっては、スペーサによって重なり合うモジュール基板間の間隔をほぼ設定の間隔とすることができる。また、スペーサに突起部が設けられ、モジュール基板には、その突起部が挿通する貫通孔が形成されているものにあっては、スペーサとモジュール基板との配置関係をほぼ設計通りにすることが可能である。つまり、積層配置されるモジュール基板の配置のずれを防止できる。したがって、複数のモジュール基板をほぼ設計通りに間隔を介して積層配置することが可能となる。
【００７３】
また、そのスペーサの突起部の周面に、モジュール基板の内壁面に点接触あるいは線接触する突起が形成されているものにあっては、加熱処理の熱によって、迅速に、スペーサの突起部の突起が溶融して、モジュール基板の姿勢を補正することが可能である。このため、加熱処理の時間が非常に短時間である場合には、とても有効である。
【００７４】
さらに、スペーサには、一端側から他端側に伸びる熱伝導材料部が形成されて熱伝導路が構成されているものにあっては、重なり合うモジュール基板間の熱移動が円滑となり、それらモジュール基板の温度差を小さく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモジュール基板の段積み構造の第１実施形態例を説明するための図である。
【図２】モジュール基板の実装手法の一例を説明するための図である。
【図３】モジュール基板の段積み構造の第２実施形態例を説明するためのモデル図である。
【図４】第２実施形態例に示したスペーサの突起部の周面に、モジュール基板の貫通孔の内壁面に線接触する突起が形成されている形態例を示すモデル図である。
【図５】第２実施形態例に示したスペーサの突起部の周面に、モジュール基板の貫通孔の内壁面に点接触する突起が形成されている形態例を示すモデル図である。
【図６】モジュール基板の段積み構造の第３実施形態例を説明するためのモデル図である。
【図７】第２や第３の実施形態例に示したスペーサのその他の形態例を示すモデル図である。
【図８】その他の実施形態例を説明するためのモデル図である。
【図９】端子のその他の形態例を説明するための図である。
【図１０】さらに、端子のその他の形態例を説明するための図である。
【図１１】複数のモジュール基板をずらして積層配置する形態例を説明するための図である。
【図１２】各モジュール基板の向きを異ならせて積層配置する形態例を説明するための図である。
【図１３】特許文献１に記載のモジュール基板の実装手法を説明するための図である。
【符号の説明】
１　モジュール基板の段積み構造
２，３　モジュール基板
４　電子部品
５　端子
７　熱軟化接着部
８，１３　接着体
１５　マザーボード
１６　半田パターン
２０　スペーサ
２１　柱状部
２２　突起部
２３　貫通孔
２７，２８　突起
【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】
2004128341.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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