(57)【要約】【課題】コネクタを用いずにかつ、十分な信頼性とコスト競争力をもつプリント配線基板の接合構造を提供することを目的とする。【解決手段】第１の基板に、第２の基板の厚みより幅広で端部に電気接点を持つスリットを設け、第１の基板の電気接点に対応した電気接点を持つ第２の基板を第１の基板のスリットへ挿入、斜めに固定し、電気接続を行うことで、コネクタやボール無しでの基板間接続を実現する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板挿入用のスリットと前記スリットの端部近傍に配置された第１の接点をもつ第１のプリント配線基板と、前記第１の接点に少なくとも一カ所以上対応する位置に第２の接点をもつ第２のプリント配線基板を用意し、前記第２のプリント配線基板が前記スリットへ斜めに挿入固定され、前記第１の接点と前記第２の接点を導電性部材を介在して接合することを特徴とするプリント配線基板の接合構造。
【請求項２】
前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板の少なくとも一方を多層プリント配線基板としたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項３】
前記第１の接点と前記第２の接点の少なくとも一方が電気回路を構成する電気接点であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項４】
前記第１の接点が前記第１のプリント配線基板の裏表両面に配置され、前記第２の接点とプリント基板の裏表両面で接合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項５】
前記スリットの端部を面取りする事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項６】
前記スリットの端部の面取りをスリットの第１のエッジ辺ではプリント配線基板の表面から行い、前記第１のエッジ辺と対向する第２のエッジ辺ではプリント配線基板の裏面から行うことを特徴とする請求項５記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項７】
前記面取りによって形成される断面に前記第１のプリント配線基板の内層パターンを露出することを特徴とする請求項６記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項８】
前記断面が平行面を形成するように面取りされることを特徴とする請求項６〜７のいずれかに記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項９】
前記内層パターンの露出部に少なくとも一カ所以上対応する第２のプリント配線基板上に第３の接点を持ち、第２のプリント配線基板を面取り加工された前記スリットへ挿入し前記内層パターンの露出部と前記第３の接点を導電性部材を介在して接合することを特徴とする請求項８記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項１０】
前記スリットに沿ってあるいはスリット近傍に少なくとも一個以上の切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のプリント配線基板の接合構造。
【請求項１１】
端部に第４の接点をもつ第３のプリント配線基板と、前記第４の接点に少なくとも一カ所以上対応する位置に第５の接点をもつ第４のプリント配線基板を用意し、前記第４の接点と前記第５の接点とを少なくとも２種類の導電性部材を介在して接合することを特徴とするプリント配線基板の接合構造。
【請求項１２】
内層パターンがプリント基板端面に露出した前記第３のプリント配線基板と、前記露出した内層パターンに少なくとも一カ所以上対応した位置に第６の接点が、導電性部材を介在して接合することを特徴とする請求項１１記載のプリント配線基板の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２枚以上のプリント配線基板を相互に接合するプリント配線基板の接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器を構成する複数のプリント配線基板を相互に電気的に接合する場合、コネクタを用いる方法が一般的である。プリント配線基板接合用のコネクタとしては、接合するプリント配線基板の双方に実装して用いるボードｔｏボードコネクタと呼ばれるものや、片方のプリント配線基板の一端側の回路パターンを端子状に処理したカードエッジコネクタなどがある。図１４は従来の接続構造のうちボードｔｏボードコネクタを使用した構造を示す斜視図である。図中１０１は第１の基板、１０２は第２の基板、１０３は第１の基板１０１に実装されるスタッキングコネクタＡ、１０４は第２の基板に実装されるスタッキングコネクタＢである。この場合スタッキングコネクタＡ１０３とスタッキングコネクタ１０４が電気接合されることでプリント基板同士の電気的接合が達成される。
【０００３】
また、図１５は従来の接続構造のうちカードエッジコネクタを使用した構造を示す斜視図である。図中２０１は第１の基板、２０２は第１の基板上に設けられた電気端子、２０３は第２の基板、２０４は第２の基板上の実装されたカードエッジコネクタである。この場合電気端子２０２とカードエッジコネクタが電気接合されることでプリント基板同士の電気的接合が達成される。
【０００４】
一方、コネクタを用いない接合構造も提案されている。図１６は従来のコネクタを用いない接合構造を示した斜視図、図１７は図１６の矢印方向からみた断面図である。図中３０１は第１の基板、３０２は第１の基板３０１上に設置された基板端子Ａ、３０３は第２の基板、３０４は第２の基板３０３上に設置された基板端子Ｂ、４０１ははんだである。図１６で示したとおり従来のコネクタを用いない接合構造では第１の基板３０１を第２の基板３０３へ垂直に密着させ、図１７に示したとおり基板端子Ａ３０２と基板端子Ｂ３０４をはんだ４０１を介して電気接続することで基板同士の電気的接続を達成している。
【０００５】
この他、２枚のプリント配線基板を接合する構成として例えば、特許文献１や特許文献２等が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２６９０６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５８４２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにプリント配線基板を電気接合しようとした場合、通常コネクタなどが使用される。
【０００８】
しかしながらコネクタは端子同士を圧着して電気接合するので、どうしても信頼性が劣る。更にコネクタ自体のコストがかかるため、多信号の接続を行う場合など、コネクタ費用が無視できなくなる。また、コネクタを使用しない方式においても図１６の方式などは薄いはんだ同士の接続となるため、接続強度が劣っており信頼性が低い。また、特許文献１や特許文献２等で提案されている方式はいずれも特殊な加工を必要とするため、結局特殊加工のための費用がかかってしまうためコスト的に問題がある。また、ボードｔｏボードでの接合では両基板間に熱がこもってしまい、信頼性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、コネクタを用いずにかつ、十分な信頼性とコスト競争力をもつプリント配線基板の接合構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明におけるプリント配線基板の接合構造は、基板挿入用のスリットと前記スリットの端部近傍に配置された第１の接点をもつ第１のプリント配線基板と、前記第１の接点に少なくとも一カ所以上対応する位置に第２の接点をもつ第２のプリント配線基板を用意し、前記第２のプリント配線基板が前記スリットへ斜めに挿入固定され、前記第１の接点と前記第２の接点を導電性部材を介在して接合する。さらに、前記第１のプリント配線基板と前記第２のプリント配線基板の少なくとも一方を多層プリント配線基板とし、また、前記第１の接点と前記第２の接点の少なくとも一方が電気回路を構成する電気接点とする。また、前記第１の接点が前記第１のプリント配線基板の裏表両面に配置され、前記第２の接点とプリント基板の裏表両面で接合される。この構造によりコネクタを使用することなく信頼性の高い接合が実現できる。
【００１１】
また、前記スリットの端部を面取りし、前記スリットの端部の面取りをスリットの第１のエッジ辺ではプリント配線基板の表面から行い、前記第１のエッジ辺と対向する第２のエッジ辺ではプリント配線基板の裏面から行う。さらに前記面取りによって形成される断面に前記第１のプリント配線基板の内層パターンを露出させ、前記断面が平行面を形成するように面取りする。さらに前記内層パターンの露出部に少なくとも一カ所以上対応する第２のプリント配線基板上に第３の接点を持ち、第２のプリント配線基板を面取り加工された前記スリットへ挿入し前記内層パターンの露出部と前記第３の接点を導電性部材を介在して接合する。これにより内層パターンまで含めた高信頼性接合をコネクタ無しで実現できる。
【００１２】
また、前記スリットに沿って少なくとも一個以上の切り欠きを設けることで空気通路の確保も可能となり放熱性も向上する。
【００１３】
さらに、端部に第４の接点をもつ第３のプリント配線基板と、前記第４の接点に少なくとも一カ所以上対応する位置に第５の接点をもつ第４のプリント配線基板を用意し、前記第４の接点と前記第５の接点とを少なくとも２種類の導電性部材を介在して接合する。また、内層パターンがプリント基板端面に露出した前記第３のプリント配線基板と、前記露出した内層パターンに少なくとも一カ所以上対応した位置に第６の接点が、導電性部材を介在して接合することで、導電性部材による基板保持力が増加し接合強度が向上すると共に内層パターンを含めた高信頼性接合を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるプリント配線基板の接合構造を図面と共に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す斜視図、図２は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す断面図、図３は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す斜視図、図４は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す断面図、図５は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す斜視図、図６は本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図である。図中、５０１は接合対象の基板の一方である第１の基板、５０２は第１の基板５０１上に設けられ、接合対象の基板が挿入されるスリット、５０３は第１の基板５０１の部品面上でスリット５０２の端部近傍に設けられた部品面基板端子Ａ、６０１は第１の基板５０１の部品面、６０２は第１の基板５０１のはんだ面、６０３は第１の基板５０１のはんだ面上でスリット５０２の端部近傍に設けられたはんだ面基板端子Ａ、７０１は接続対象のもう一方の基板で第１の基板５０１のスリット５０２へ挿入される第２の基板、７０２は第２の基板７０１の部品面の端部近傍に設けられた部品面基板端子Ｂ、８０１は第２の基板７０１のはんだ面に設けられたはんだ面基板端子Ｂ、１００１は第２の基板７０１に実装されるＬＳＩ、１００２は基板同士の接合部で電気接続をおこなうはんだである。図１、図２で示す第１の基板では、基板同士を接合する際に電気接続を行う基板端子である部品面基板端子Ａ５０３とはんだ面基板端子Ａ６０３はスリット５０２の向かい合う辺の部品面６０１とはんだ面６０２にそれぞれ配置される。
【００１６】
また、図３，図４で示す第２の基板では、基板同士を接合する際に電気接続を行う基板端子である部品面基板端子Ｂ７０２は図４で示すとおり第２の基板７０１の部品面に、はんだ面基板端子Ｂ８０１は第２の基板７０１のはんだ面に配置される。このように構成された第１の基板５０１と第２の基板７０１の接合は次のように行われる。
【００１７】
まず第２の基板７０１の必要領域にクリームはんだを塗布し、次にＬＳＩ１００１等の部品をマウント、その後リフロー等の処理により部品実装を行う。次に第１の基板５０１の必要領域にクリームはんだを塗布し、次に部品（図示せず）をマウントする。この状態で図５、図６に示すように第２の基板７０１を第１の基板５０１のスリット５０２に挿入し、はんだ面基板端子Ａ６０３と部品面基板端子Ｂ７０２、部品面基板端子Ａ５０３とはんだ面基板端子Ｂ８０１の位置を合わせて斜めに固定した後、両基板をリフロー等の処理により接合する。
【００１８】
以上のようにすることでコネクタ等の付加部材を使用することなく基板同士の接合を実現することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、第１の基板５０１と第２の基板７０１のリフロー工程を別々に行ったが、第２の基板７０２をスリット５０２へ挿入固定後に、一度に行っても構わない。
【００２０】
また、第１の基板５０１と第２の基板７０１のリフロー順序はどちらがさきでもよいことも明らかである。
【００２１】
また、第２の基板７０１にＬＳＩ１００１が実装された例を示したが、第１の基板５０１、第２の基板７０１に搭載される部品は任意である。
【００２２】
また、部品面基板端子Ａ５０３、はんだ面基板端子Ａ６０３、部品面基板端子Ｂ７０２、はんだ面基板端子Ｂ８０１は、図面上では同じピッチで端子を配置しているが不規則でもよい。
【００２３】
また、基板同士の接合は、部品面、はんだ面両方で接続しているが、どちらか一方でも構わない。
【００２４】
また、スリット５０２は基板中央に長孔として示しているが、基板上の位置および形状は任意である。さらに、一方が開口した状態でもよいし、スリットの幅は挿入する基板以上であれば任意でなる。
【００２５】
また、部品実装に使用する導電性部材をクリームはんだとしたが、導電性接着剤などの導電性部材であれば種類は問わない。
【００２６】
また、接続の工程をリフローとしたが、いかなる接続工程であっても本発明の効果は変わりないことは明らかである。
【００２７】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す断面図、図８は本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す断面図、図９は本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図である。図中、１１０１は接合対象の基板の一方である第１の基板、１１０２は第１の基板１１０１上に設けられ、接合対象の基板が挿入されるスリット、１１０３は第１の基板１１０１の部品面上でスリット１１０２の端部近傍に設けられた部品面基板端子Ａ、１１０４は第１の基板１１０１のはんだ面上でスリット１１０２の端部近傍に設けられたはんだ面基板端子Ａ、１１０５は第１の基板の内層パターン、１１０６はスリット１１０２の端部を面取り加工して作成された面取り部、１１０７は面取り加工によって露出した内層パターンエッジ、１２０１は接続対象のもう一方の基板で第１の基板１１０１のスリット１１０２へ挿入される第２の基板、１２０２は第２の基板の内層パターン、１２０３は第２の基板１２０１の部品面の端部近傍に設けられた部品面基板端子Ｂ、１２０４は第２の基板１２０１のはんだ面に設けられたはんだ面基板端子Ｂ、１２０５は第２の基板１２０１の部品面に設けられた部品面ランド、１２０６は第２の基板１２０１のはんだ面に設けられたはんだ面ランド、１２０７は部品面ランド１２０５と内層パターン１２０２を接続する部品面ビア、１２０８ははんだ面ランド１２０６と内層パターン１２０２を接続するはんだ面ビア、１３０１は基板同士の接合部で電気接続をおこなうはんだである。図７で示した第１の基板１１０１では、実施の形態１で示した第１の基板５０１のスリット５０２の端部を図で示すように面取り加工し、面取り部１１０６を形成する。この加工により内層パターンを面取り部から露出させ内層パターンエッジ１１０７を作成する。この面取り加工は接合対象の基板が斜めに固定された際に、その基板面と並行となるような角度で加工する。
【００２８】
また、図８で示した第２の基板１２０１では、実施の形態１で示した第２の基板７０２に加えて内層パターン１２０２と部品面ビア１２０７を介して接続される部品面ランド１２０５と、はんだ面ビア１２０８を介して接続されるはんだ面ランド１２０６が追加される。このように構成された第１の基板１１０１と第２の基板１２０１の接合は実施の形態１と同様の手順で行われ図９に示すような接合状態となる。この際、部品面ランド１２０５とはんだ面ランド１２０６にもクリームはんだが塗布されるため、部品面ランド１２０５と内層パターンエッジ１２０７、はんだ面ランド１２０６と内層パターンエッジ１２０７とが接続される。
【００２９】
以上のようにすることで、実施の形態１同様にコネクタ等の付加部材を使用することなく基板同士の接合を実現することができるとともに、面取り部により基板同士の接触面積が増えることによる信頼性の更なる向上が実現できる。また、内層パターンの接続も可能となり接続強度が向上するだけでなく回路設計の自由度が大幅に向上する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、接合対象の基板それぞれ内層パターンを示しているが、内層パターンの有無および接続は必須ではない。
【００３１】
また、内層パターンエッジ１１０７にクリームはんだ等の導電性部材を塗布しても構わない。その場合部品面ランド１２０５、はんだ面ランド１２０６への導電性部材塗布は必須ではない。
【００３２】
また、実施の形態１と同様に、基板同士の接合は、部品面、はんだ面両方で接続しているが、どちらか一方でも構わない。
【００３３】
また、スリット１１０２の基板上の位置および形状は任意である。
【００３４】
さらに、一方が開口した状態でもよいし、スリットの幅は挿入する基板以上であれば任意でなる。
【００３５】
また、部品実装に使用する導電性部材をクリームはんだとしたが、導電性接着剤などの導電性部材であれば種類は問わない。
【００３６】
（実施の形態３）
図１０は本発明の実施の形態３におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す斜視図、図１１は本発明の実施の形態３におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図である。図１０，図１１において、１４０１は接合対象の基板の一方である第１の基板、１４０２は第１の基板１４０１上に設けられ、接合対象の基板が挿入されるスリット、１４０３は第１の基板１４０１の部品面上でスリット１４０２の端部近傍に設けられた部品面基板端子、１４０４はスリット１４０２に端部に設けられた空気孔、１５０１は接合対象のもう一方の基板である第２の基板、１５０２は第２の基板に実装されるＬＳＩである。図１０で示すように第１の基板１４０１にはスリット１４０２の端部に一個以上の空気孔を設けている。このように構成された第１の基板１４０１と第２の基板１５０１は実施の形態１，実施の形態２で説明したのと同様に、基板接合される。ここで図１１に示すとおり、第１の基板１４０１と第２の基板１５０１の間には空気孔１４０２による隙間が生じるため、暖められた空気がこの隙間を通って上昇することでＬＳＩ１５０２からの発熱を防ぐ効果がある。
【００３７】
なお、空気孔１４０２は空気の通り道に用途を限定するものではない。
【００３８】
また、第２の基板１４０１にＬＳＩ１５０２が実装された例を示したが、第１の基板１４０１、第２の基板１５０１に搭載される部品は任意であるため発熱源もＬＳＩ１５０２限定しない。
【００３９】
また、部品面基板端子Ａ１４０３は図面上では同じピッチで端子を配置しているが不規則でもよい。
【００４０】
また、スリット１４０２は基板中央に長孔として示しているが、基板上の位置および形状は任意である。
【００４１】
さらに、一方が開口した状態でもよいし、スリットの幅は挿入する基板以上であれば任意でなる。
【００４２】
また、空気孔１４０４の形状は図１０では角形となっているがいかなる形状でもよい。
【００４３】
また、空気孔１４０４の位置はスリット１４０２と一体化している必要はなく、単独の孔であっても構わない。
【００４４】
（実施の形態４）
図１２は本発明の実施の形態４におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図、図１３は本発明の実施の形態４におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図である。図１２、図１３において、１６０１は接合対象の基板の一方である第１の基板、１６０２は第１の基板１６０１上に設けられた基板端子Ａ、１６０３は接続対象のもう一方の基板である第２の基板、１６０４は第２の基板１６０３上に設けられた基板端子Ｂ、１６０５は導電性部材である金属ボール、１７０１は第１の基板１６０１基板端まで存在するの内層パターンＢ、１７０２は第２の基板１６０３の内層パターンＡ、１７０３は第２の基板１６０３上に設けられたランド、１７０４はランド１７０３と内層パターンＡ１７０２を接続するビアである。ここで図１２に示すように第１の基板と第２の基板は、第１の基板の端面と第２の基板の表面とで固定され、さらに基板端子Ａ１６０２と基板端子Ｂ１６０４と接するようにボール１６０５を配置している。基板端子Ａ１６０２と基板端子Ｂ１６０４には予めクリームはんだ等の導電性部材が塗布されており、この状態でリフロー等の処理を行うことで第１の基板１６０１と第２の基板１６０３の接合を行う。このように従来にはないボール１６０５を用いることで接続強度が向上するため、信頼性の高い基板接合が可能となる。
【００４５】
また、図１３に示すように、ランド１７０３へクリームはんだを塗布することで、ランド１７０３と内層パターンＢを接合することも可能となるため、回路の自由度も向上させることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態ではボール１６０５として金属素材のものを使用したが、導電性を持った部材であれば種類を問わない。
【００４７】
なお、実施の形態１、２、３においてプリント配線基板として２層および４層基板を例にとって説明したが、片面、６層以上等任意の、多層プリント配線基板にも適用できることはいうまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、２枚のプリント配線基板をコネクタ等の付加部材を使用することなく低コスト、高信頼性の接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態１におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の第２の基板を示す断面図
【図９】本発明の実施の形態２におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるプリント配線基板の接合構造の第１の基板を示す斜視図
【図１１】本発明の実施の形態３におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態４におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態４におけるプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【図１４】従来のプリント配線基板の接合構造の接合後を示す斜視図
【図１５】従来のプリント配線基板の接合構造の接合後を示す斜視図
【図１６】従来のプリント配線基板の接合構造の接合後を示す斜視図
【図１７】従来のプリント配線基板の接合構造の接合後を示す断面図
【符号の説明】
５０１  第１の基板
５０２  スリット
５０３  部品面基板端子Ａ
６０１  部品面
６０２  はんだ面
６０３  はんだ面基板端子Ａ
７０１  第２の基板
７０２  部品面基板端子Ｂ
８０１  はんだ面基板端子Ｂ
１００１  ＬＳＩ
１００２  はんだ
１１０１  第１の基板
１１０２  スリット
１１０３  部品面基板端子Ａ
１１０４  はんだ面基板端子Ａ
１１０５  内層パターン
１１０６  面取り部
１１０７  内層パターンエッジ
１２０１  第２の基板
１２０２  内層パターン
１２０３  部品面基板端子Ｂ
１２０４  はんだ面基板端子Ｂ
１２０５  部品面ランド
１２０６  はんだ面ランド
１２０７  部品面ビア
１２０８  はんだ面ビア
１３０１  はんだ
１４０１  第１の基板
１４０２  スリット
１４０３  部品面基板端子
１４０４  空気孔
１５０１  第２の基板
１５０２  ＬＳＩ
１６０１  第１の基板
１６０２  基板端子Ａ
１６０３  第２の基板
１６０４  基板端子Ｂ
１６０５  ボール
１７０１  内層パターンＢ
１７０２  内層パターンＡ
１７０３  ランド
１７０４  ビア
【図１】
2004335682.tif 000003
【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】
2004335682.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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