(57)【要約】一のプリント配線板（１２）と、前記一のプリント配線板（１２）と所定の間隔をもって対向して設けられた他のプリント配線板（１４）とを接続するプリント配線板接続構造は、前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板とは接続体（２０）を介して物理的かつ電気的に接続され、前記接続体（２０）は、配線パターンが設けられた信号層を内部に有するプリント配線板構造を備えることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一のプリント配線板と、前記一のプリント配線板と所定の間隔をもって対向して設けられた他のプリント配線板とを接続するプリント配線板接続構造であって、
前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板とは接続体を介して物理的かつ電気的に接続され、
前記接続体は、配線パターンが設けられた信号層を内部に有するプリント配線板構造を備えることを特徴とするプリント配線板接続構造。
【請求項２】
前記接続体の両端面には、前記配線パターンが接続し導電性材料が備えられた端子部が設けられ、
前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板の表面にはパッドが設けられ、
前記端子部と前記パッドとが接触することにより、前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板が物理的かつ電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板接続構造。
【請求項３】
前記接続体の前記プリント配線板構造はトリプレート構造であることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線板接続構造。
【請求項４】
前記接続体の前記プリント配線板構造はインターステシャルビアホール構造を有する多層プリント配線板構造であることを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線板接続構造。
【請求項５】
前記端子部は、前記接続体を貫通するように穿設されて内部に前記導電性材料を設けた貫通孔形成部を、前記配線パターンの走行方向と略垂直の方向に切断して形成されたことを特徴とする請求項２乃至４いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項６】
前記端子部は、略半円の断面形状を備え前記接続体に貫通形成されており、
前記導電性材料は、導電性ペーストから成り前記端子部に充填されていることを特徴とする請求項２乃至５いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項７】
前記端子部は、略半円の断面形状を備え前記接続体に貫通形成されており、
前記端子部には電解メッキにより前記導電性材料がメッキされていることを特徴とする請求項２乃至５いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項８】
前記接続体の前記信号層に設けられた前記配線パターンは、前記一のプリント配線板及び前記他のプリント配線板と略同じインピーダンス整合され、
前記一のプリント配線板及び前記他のプリント配線板との間の接続において均一のインピーダンス線路が提供されることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項９】
前記信号層の上部及び下部には、前記配線パターンの電気的ノイズの発生を抑制するシールド用パターンが設けられ、
前記接続体の前記端面にはシールド面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１０】
前記接続体の内部に積層された複数の前記信号層において、
一の信号層の内部に設けられた一の配線パターンが接続している一の端子部と、他の信号層の内部に設けられた他の配線パターンが接続している他の端子部は、積層方向にみたときに、互いに略重ならないように配置されることを特徴とする請求項１乃至９いずれか一項記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１１】
前記信号層の一の端面に設けられた複数の隣り合う端子部同士の間隔は、他の端面に設けられた複数の隣り合う端子部同士の間隔よりも長く、
前記信号層の内部に設けられ前記端子部に接続している複数の前記配線パターンは、夫々略等しい長さを維持しつつ前記端子部の近傍で略等しい角度曲げられていることを特徴とする請求項１０記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１２】
前記信号層の内部に設けられ複数の前記端子部に接続している複数の前記配線パターンの中心は、前記信号層における平面の中心線から偏った位置に形成されていることを特徴とする請求項１０記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１３】
前記接続体は、前記一のプリント配線板と前記一のプリント配線板に対向して設けられた前記他のプリント配線板との前記所定の間隔に対応した長さを有することを特徴とする請求項１記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１４】
前記接続体に設けられた前記端子部の数は、前記信号層の幅又は前記接続体に積層される前記信号層の数に基づいて定められることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１５】
前記信号層の内部に設けられた複数の前記配線パターンのうち、一の配線パターンの長さは他の配線パターンの長さと異なることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１６】
前記接続体は、前記一のプリント配線板及び前記他のプリント配線板の表面に前記パッドと同一工程により形成されたガイド部受け部にリフロー半田付けされたガイド部材によって案内されて、前記パッドに位置決めされることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板接続構造。
【請求項１７】
前記パッドに位置決めされた接続体は、螺子により前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板とを物理的に接続することにより、前記一のプリント配線板及び前記他のプリント配線板と物理的かつ電気的に接続されることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、プリント配線板接続構造に関し、より具体的には、一のプリント配線板と他のプリント配線板とを接続するプリント配線板接続構造に関する。
【背景技術】  近年の電子装置においては、システムの高機能化、高速化及び小型化が急速に進んでおり、これに伴い、電子部品の実装の高密度化が進んでいる。このため、例えばスタックコネクタ等のストレートピンタイプの基板用コネクタが採用され、かかるコネクタを介して一のプリント配線板と他のプリント配線板とを接続している。
なお、スタックコネクタの実装形態として、例えば、プリント配線基板への電子部品の搭載を、部品穴によらずに表面の配線パターンに半田付けすることにより固定又は接続する方式たる所謂ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）方式や、電子部品のリードピンをプリント配線基板の部品穴に挿入し、半田付けにより固定又は接続する所謂ＩＭＤ（Ｉｎｓｅｒｔ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）方式等がある。
図１は、スタックコネクタを利用した従来のプリント配線板接続構造を示す図である。
図１を参照するに、スタックコネクタを利用した従来のプリント配線板接続構造においては、第１プリント配線板２にプラグ側スタックコネクタ３が、また、第１プリント配線板２に対向する第２プリント配線板４にレセプタクル側スタックコネクタ５が搭載されている。
かかるプラグ側スタックコネクタ３とレセプタクル側スタックコネクタ５とを互いに物理的に接続することによって、第１プリント配線板２と第２プリント配線板４との電気的接続が実現される。
しかし、かかる従来のプリント配線板接続構造では、以下の問題があった。
第１に、第１プリント配線板２及び第２プリント配線板４には、様々な部品高さを有する電子部品が実装されている。また、所定の部品温度を確保すべく放熱用ヒートシンク等の冷却構造を備えた電子部品も実装される。そのため、対向する２枚のプリント配線板２及び４の間の距離は、プリント配線板２及び４における電子部品の実装構造毎に相違する。従って、スタックコネクタ３及び５にあっては、２枚のプリント配線板２及び４の間の距離に対応できる長さを有することが要求される。
更に、２枚の第１プリント配線板２と第２プリント配線板４との間で接続される信号の数は、第１プリント配線板２及び第２プリント配線板４に実装された電子部品により定められる。そのため、かかる必要信号数は、プリント配線板２及び４における電子部品の実装構造毎に相違する。従って、スタックコネクタ３及び５にあっては、かかる必要信号数に対応できる端子数（ピン数）を有することも要求される。
これらの要求に対応するために、スタックコネクタ３及び５は、端子数（ピン数）及びスタックコネクタ３及び５が互いに嵌合できる長さにおいて複数の種類が用意される。
しかしながら、設計要求に完全に適合するスタックコネクタは稀であり、また如何なる構成にも対応可能なスタックコネクタが量産化されている訳ではない。従って、実際上は、存在するスタックコネクタの中から可能な限り設計要求に近い仕様のスタックコネクタを選定し、差分を設計にて吸収する等、選定したスタックコネクタを使用できるよう設計で妥協策を工夫せざる得なくなっている。或いは、かかる要求に適合するコネクタを別途製作しなければならない。
第２に、第１プリント配線板２に設けたスタックコネクタ３及び第２プリント配線板４に設けたスタックコネクタ５を介して、第１プリント配線板２と第２プリント配線板４とを電気的に接続しているため、第１プリント配線板２、スタックコネクタ３及び５、及び第２プリント配線板４の配線のインピーダンスの整合をとることが困難となっている。
即ち、スタックコネクタ３及び５はその構造がプリント配線板２及び４とは異なるため、図１に示すようにスタックコネクタ３及び５が配線の途中に挿入されると、スタックコネクタ３及び５とプリント配線板２及び４との接点はインピーダンス的に不整合点となる。
そのため、かかるインピーダンスの不整合点において、反射等が発生し、伝送特性に悪影響を与える可能性があった。また、これを防止するために、インピーダンスの不整合点で発生する反射等の電気特性的な悪影響を損失として予め見積もって設計しなければならなかった。
なお、従来において、プリント配線板と、このプリント配線板に実装される複数のベアＩＣチップとを具備して成る前記プリント配線板が他のプリント配線板に実装されるマルチチップモジュールにおいて、前記プリント配線板の外周面にはスルーホールを半分に切断した形状とされ、前記他のプリント配線板に半田付けされる外部電極パッドが設けられているマルチチップモジュールがあった（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、かかるマルチチップモジュールによっては上述の問題点は依然として解消されていない。
【特許文献１】        特開平７−１３５２９０（第６−７頁、第１図）
【発明の開示】
そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑み、接続する基板同士の間の任意の距離に対応でき、かつ接続信号線のピッチを狭小化できるプリント配線板接続構造であって、更に、インピーダンス的にも均一な経路を確保し伝送特性の向上を図ることができるプリント配線板接続構造を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、一のプリント配線板と、前記一のプリント配線板と所定の間隔をもって対向して設けられた他のプリント配線板とを接続するプリント配線板接続構造であって、前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板とは接続体を介して物理的かつ電気的に接続され、前記接続体は、配線パターンが設けられた信号層を内部に有するプリント配線板構造を備えることを特徴とするプリント配線板接続構造により達成される。
また、前記接続体の両端面には、前記配線パターンが接続し導電性材料が備えられた端子部が設けられ、前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板の表面にはパッドが設けられ、前記端子部と前記パッドとが接触することにより、前記一のプリント配線板と前記他のプリント配線板が物理的かつ電気的に接続されてもよい。
【図面の簡単な説明】  本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭となるであろう。
図１は、スタックコネクタを利用した従来のプリント配線板接続構造を示す図である。
図２は、本発明に係るプリント配線板接続構造の原理を示す図である。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の製作を説明するための第１の図である。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の製作を説明するための第２の図である。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の構造を説明するための図である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る配線層６０の製作を説明するための第１の図である。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る配線層６０の製作を説明するための第２の図である。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る接続体８０の製作を説明するための図である。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る接続体８０の構造を説明するための図である。
図１０は、本発明に係る接続体における、図２に示す第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４と同じ手法によるインピーダンス整合を説明するための図である。
図１１は、本発明の第３の実施形態を説明するための図である。
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る接続体の層構成を示す図である。
図１３は、図１２に示す第１の配線層１５０の平面図である。
図１４は、図１２に示す第２の配線層１６０の平面図である。
図１５は、本発明の第５の実施形態を説明するための図である。
図１６は、図１５に示す第１の配線層１８０の平面図である。
図１７は、図１５に示す第２の配線層１９０の平面図である。
図１８は、本発明の第６の実施形態を説明する図である。
図１９は、本発明の各接続体の図２に示す第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続および当該接続の解除を示した図である。
図２０は、本発明の各接続体の図２に示す第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続および当該接続の解除を示した図である。
図２１は、本発明の各接続体の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続および当該接続の解除を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明におけるプリント配線板は、例えば２枚以上使用されて複合電子回路パッケージを構成し、通信装置等の電子装置に使用される。
先ず、本発明に係るプリント配線板接続構造の原理について説明する。
図２は、本発明に係るプリント配線板接続構造の原理を示す図であり、図２−（ａ）は、全体構成を示す図であり、図２−（ｂ）は、図２−（ａ）において点線Ａで示す部分の拡大図であり、図２−（ｃ）は、図２−（ａ）において点線Ｂで示す部分の拡大図である。
図２を参照するに、第１の実施形態では、任意の間隔で対向して配置された２枚のプリント配線板、即ち、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４とが、プリント配線板構造を備えた接続体２０によって物理的かつ電気的に接続される構造になっている。
具体的には、第１プリント配線板１２の上面に複数の表面パッド１３が形成され、第２プリント配線板１４の下面に複数の表面パッド１５が形成されている。
また、接続体２０は、上述のようにプリント配線板構造を備え、図２−（ｂ）において点線で示されるように、内層には配線パターン２２が設けられている。更に、接続体２０の端面であって第１プリント配線板１２又は第２プリント配線板１４と接続する面には、前記表面パッド１３又は１５に対応するように、断面が半円形状で接続体２０を貫通する貫通半円孔形成部２４が複数形成されている。貫通孔形成部２４には、上述の配線パターン２２が接続されている。貫通半円孔形成部２４の夫々の内部には、導電性ペーストである銀ペースト２５が充填されている。但し、貫通半円孔形成部２４の夫々の内部には、銀ペースト２５の代りに、電解メッキ技術等により銅メッキ等を施してもよい。
このような構造の下、内部に銀ペースト２５が充填された接続体２０の貫通半円孔形成部２４を端子部として、第１プリント配線板１２の上面に形成された表面パッド１３及び第２プリント配線板１４の下面に形成された表面パッド１５に接触させ、接続体２０は第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に接続される。
その結果、接続体２０の内層に設けられた配線パターン２２と接続体２０の貫通半円孔形成部２４の内部に充填された銀ペースト２５とを介して、プリント配線板１２及び１４の電気的な接続が実現される。
このような構造により、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４における電子部品の実装構造に関係なく、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４との間の任意の距離に対応した長さを有する接続体２０を用いて、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４とを接続することができる。
更に、接続体２０は、プリント配線板構造を備えているため、インピーダンス的にも第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４と略均一の均一な経路が得られることから伝送特性の向上を図ることができる。これについては後述する。
また、接続体２０は、貫通半円孔形成部２４の夫々の内部に充填された銀ペースト２５を介して第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に接続されているため、導電性に優れ、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４との電気的接続が十分かつ確実になされる。
次に、上述の原理に基づく本発明の実施形態を説明する。
なお、以下の説明においては、先ず、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に接続される接続体の構造について説明し、次いで、当該接続体の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続について説明する。
本発明の第１の実施形態について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の製作を説明するための第１の図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の製作を説明するための第２の図であり、図５は、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０の構造を説明するための図である。
本発明の第１の実施形態に係る接続体３０は、図３に示す接続部材４５が二分されて形成されたものである。
先ず、図３を参照するに、本発明の第１の実施形態に係る接続体３０は、基本構造として、トリプレート構造を備えている。具体的には、図３において点線で楕円状に囲まれた部分が拡大されて示されているように、接続体３０は、表層を例えば銅箔から成るベタ層３１及び３５とし、内層を配線層（信号層）３３とし、ベタ層３１及び３５と配線層３３との間には絶縁接着用のプリプレグ３２及び３４が設けられたトリプレート構造（３層構成）とされている。配線層３３は、図２に示される第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４を電気的に接続するための信号層であり、配線パターン４０が略並行して設けられている。
かかる層構成の下、例えばＮＣドリリングマシン又はレーザ等を用いた穿設等により、断面が略円形の貫通孔形成部３６が接続部材４５に貫通形成される。次いで、かかる貫通孔形成部３６に、導電性ペーストである銀ペースト３７が充填され穴埋めされる。
次に、図４において矢印で示すように、例えばレーザ加工技術等により、図３に示す配線パターン４０の走行方向と垂直の方向に、接続部材４５が、銀ペースト３７が穴埋めされた貫通孔形成部３６を含んで二分されるように切断される。その結果、図５に示される接続体３０が形成される。
図５を参照するに、上述の製造過程を経て製造された接続体３０の両端面には、図４に示すように貫通孔形成部３６が切断された結果、接続体３０を貫通し半円形状の断面を備え、内部に銀ペースト３７が充填された貫通半円孔形成部３８が、端子部として、複数形成されている。また、夫々の貫通半円孔形成部３８には、上述の配線パターン４０が接続されている。
なお、上述の例では、貫通孔形成部３６及び貫通孔半円形成部３８の内部に銀ペースト３７が充填されているが、銀ペースト３７の代りに、電解メッキ技術等により銅メッキ等を施してもよい。
また、図５に示す接続体３０を基本単位とし、必要に応じてかかる基本単位を組み合わせて１つの接続体を構成してもよい。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る配線層６０の製作を説明するための第１の図であり、図７は、本発明の第２の実施形態に係る配線層６０の製作を説明するための第２の図であり、図８は、本発明の第２の実施形態に係る接続体８０の製作を説明するための図であり、図９は、本発明の第２の実施形態に係る接続体８０の構造を説明するための図である。
上述の本発明の第１の実施形態では接続体３０は基本構造としてトリプレート構造を備えていたが、本発明の第２の実施形態では、トリプレート構造の代りに後述する配線（信号）層６０、プリプレグ７０及びベタ層７５（図８参照）が積層され、トリプレート構造よりも層設計に関する自由度が高いインターステシャルビアホール（ＩＶＨ：Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）構造を有する多層プリント配線板構造が採用されている。
図６を参照するに、配線層６０は、前述の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４（図２参照）を電気的に接続するための信号層であり、配線パターン６１が略並行して設けられている。
先ず、例えばＮＣドリリングマシン又はレーザ等を用いた穿設等により、断面が略円形の貫通孔形成部６２が、配線層６０に貫通形成される。次いで、かかる貫通孔形成部６２に、導電性ペーストである銀ペースト６３が充填されて穴埋めされる。
次に、例えばレーザ加工等の技術を用いて、図６に示す配線パターン６１の走行方向と垂直の方向に、配線層６０が、銀ペースト６３で穴埋めされた貫通孔形成部６２を含んで二分されるように切断される。その結果が図７に示されている。
図７を参照するに、上述の製造過程を経て製造された配線層６０の両端面には、図６に示される貫通孔形成部６２が切断された結果、配線層６０を貫通し半円形状の断面を備え内部に銀ペースト６３が充填された貫通半円孔形成部６４が、端子部として複数形成されている。また、夫々の貫通半円孔形成部６４には、上述の配線パターン６１が接続されている。
なお、上述の例では、貫通孔形成部６２及び貫通孔半円形成部６４の内部に銀ペースト６３が充填されているが、銀ペースト６３の代りに、電解メッキ技術等により銅メッキ等を施してもよい。
このようにして製作された配線層６０は、図８に示されるように、例えば銅（Ｃｕ）箔から成る２つのベタ層７５の間に、内層として設けられ、更に、ベタ層７５と配線層６０との間に絶縁接着用のプリプレグ７０を設け、積層される。その結果、図９に示されるようにインターステシャルビアホール（ＩＶＨ：Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）構造を有する多層プリント配線板構造の接続体８０が形成される。
ところで、図５、図６及び図９を参照するに、上述の如く本発明の第１及び第２の実施形態に係るプリント配線板接続構造の接続体３０及び８０は何れも、プリント配線板構造を備えている。従って、層間距離と、配線層３３及び６０とプリプレグ３２、３４及び７０の誘電率とに基づいて、配線層３３及び６０に設けられた配線パターン４０及び６１の幅を設定することにより、所望のインピーダンスを実現することができ、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４とインピーダンス的な整合を図ることができる。
図１０は、本発明に係る接続体における、図２に示す第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４と同じ手法によるインピーダンス整合を説明するための図である。図１０−（ａ）は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る接続体３０及び８０と同様のプリント配線板構造を備えた接続体１００の斜視図であり、図１０−（ｂ）は図１０−（ａ）に示す接続体１００を矢印Ｃで示す方向から見た図であり、図１０−（ｃ）は図１０−（ａ）に示す接続体１００を矢印Ｄで示す方向から見た図であり、図１０−（ｄ）は図１０−（ａ）に示す接続体１００を構成する配線層１２５の平面図である。なお、図１０に記載されている寸法の単位は［ｍｍ］である。
図１０−（ａ）乃至図１０−（ｃ）を参照するに、接続体１００は、下からプリプレグ１２０、ベタ層１２６、プリプレグ１１０、配線層１２５、プリプレグ１２０の順に積層されて構成されている。また、配線層１２５の端面には貫通半円孔形成部１１１が形成されている。貫通半円孔形成部１１１の内部には、図示を省略する銀ペースト等が施されており、また配線層１２５に設けられた配線パターン１１２が貫通半円孔形成部１１１に接続されている。
図１０−（ｂ）に示されるように、接続体１００の厚さは０．８１［ｍｍ］であり、幅は３．２［ｍｍ］である。プリプレグ１２０の厚さは０．１０［ｍｍ］である。配線層１２５及びベタ層１２６の厚さは０．０１８［ｍｍ］である。プリプレグ１１０の厚さは０．１０［ｍｍ］である。
図１０−（ｃ）に示されるように、配線層１２５の厚さ方向において１つの配線層１２５に設けられた配線パターン１１２の厚さは０．０１８［ｍｍ］である。更に、図１０−（ｄ）に示されているように、１つの配線パターン１１２の幅は０．０８［ｍｍ］であり、配線パターン１１２同士の間隔は０．０３２［ｍｍ］であり、貫通半円孔形成部１１１の直径は０．１０［ｍｍ］である。
ここで、ストリップラインのインピーダンスを求めるための周知の式１によれば、図１０に示す例では、約５０Ωというインピーダンス値Ｚ０が算出される。但し、式１中、ａは配線パターン１１２の幅であって図１０の例では０．０８［ｍｍ］であり、ｂは配線層１２５の厚さ方向において１つの配線層１２５に設けられた配線パターン１１２の厚さであって図１０の例では０．０１８［ｍｍ］であり、ｈはベタ層間（１２０と１２５と１１０）の距離であって図１０の例では０．２１８［ｍｍ］であり、εは配線層１２５とプリプレグ１１０及び１２０の誘電率であって図１０の例では３．８である。
［式１］
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このようにして、接続体の配線層に配線された単一又はペアパターンに関し、プリント配線板に用いる手法と同じ手法によってインピーダンス整合を行うことにより、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４（図２参照）の基板間配線に略均一のインピーダンス線路を提供することができ、伝送特性の向上を図ることができる。
ところで、上述の第１及び第２の実施形態に係る接続体３０及び８０はプリント配線板構造を備えるため、配線層３３及び６０の幅又は接続体３０及び８０内における配線層３３及び６０の積層数を制御することにより、銀ペースト３７及び６３が内部に充填され第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４（図２参照）との接続における端子部として機能する貫通半円孔形成部３８及び６４の数を制御することができる。
即ち、図５に示す第１の実施形態に係る接続体３０に設けられた配線層３３の幅、即ち、Ｘ１−Ｘ２方向の長さ、又は、配線層の積層数、即ち、Ｚ１−Ｚ２方向において積層される数を増減することにより、端子部として機能する貫通半円孔形成部３８の数が増減される。
また、同様に、図９に示す第２の実施形態に係る接続体８０に設けられた配線層６０の幅、即ち、Ｘ１−Ｘ２方向の長さ、又は、配線層の積層数、即ち、Ｚ１−Ｚ２方向において積層される数を増減することにより、端子部として機能する貫通半円孔形成部６４の数が増減される。
このようにして貫通半円孔形成部３８及び６４の数を制御することによって、接続体３０及び８０の機構的な制約や強度に影響することなく通常のプリント配線板の構造と同様の設計において、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４（図２参照）との接続における端子部の数を容易に調整することができ、所望の伝送特性を容易に得ることができる。
更に、配線層３３及び６０の高さを制御することにより、互いに対向して設けられる第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４（図２参照）との間隔に対応することができる。
即ち、図５に示す第１の実施形態に係る接続体３０の高さ、即ち、Ｙ１−Ｙ２方向の長さを増減することにより、接続体３０に設けられた配線層３３内にある配線パターン４０の長さが増減され、配線パターン４０が接続している貫通半円孔形成部３８を介して配線層３３と接続する第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４（図２参照）との間隔に対応することができる。
また、同様に、図９に示す第２の実施形態に係る接続体８０の高さ、即ち、Ｙ１−Ｙ２方向の長さを増減することにより、接続体８０に設けられた配線層６０内にある配線パターン６１の長さが増減され、配線パターン６１が接続している貫通半円孔形成部６４を介して配線層６０と接続する第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４（図２参照）との間隔に対応することができる。
このように接続体３０及び８０の高さを制御することによって、接続体３０及び８０の機構的な制約や強度に影響することなく通常のプリント配線板の構造と同様の設計において、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４（図２参照）との間隔に対応できるよう容易に調整して接続体３０及び８０を製作することができる。このため、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４（図２参照）の間隔を、接続体３０及び８０（図５及び図９参照）の高さを調整して当該間隔に対応し、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４とを接続することができる。
また、上述の第１及び第２の実施形態では、接続体３０の配線層３３内に略並行に設けられた配線パターン４０（図５参照）の夫々の長さ及び接続体８０の配線層６０内に略並行に設けられた配線パターン６１（図７参照）の夫々の長さは、略等しくなっているが、本発明はこれに限られず、第３の実施形態として、図１１に示すような構造とすることもできる。ここで、図１１は、本発明の第３の実施形態を説明するための図である。なお、第２の実施形態に係る配線層６０及び配線パターン６１の構造は、第１の実施形態に係る配線層３３及び配線パターン４０と略同じであるため、ここでは、第１の実施形態に係る配線層３３及び配線パターン４０の説明をもって、第２の実施形態に係る配線層６０及び配線パターン６１の説明に代えることとする。
図１１を参照するに、配線層３３には４本の配線パターン４０が互いに略平行に設けられている。更に、配線層３３の略中央部分には２本の変長配線パターン４１が２本設けられている。変長配線パターン４１は、配線パターン４０とは異なり、一直線状ではなく、部分的に曲がった形状を有している。従って、変長配線パターン４１の長さは、配線パターン４０に比し長くなっている。
上述のように、配線パターン４０及び変長配線パターン４１は、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４とを電気的に接続するものであり、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４における伝送路として機能する。このように、配線層３３内で、配線パターン４０とは長さが異なる変長配線パターン４１を設けて配線層３３内に配線されるパターンの長さを調節することにより、第１プリント配線板１２側及び第２プリント配線板１４側にて調整することが困難な各信号間におけるタイミング調整を、配線層３３が設けられた接続体３０の機構的な制約や強度に影響することなく、通常のプリント配線板の構造と同様の設計により実行することができる。
また、図１１に示した例では、一つの配線層において長さが異なる配線パターンが設けられた場合を示したが、接続体において、積層された一の配線層内に設けられた配線パターンの構造が、積層された他の配線層内に設けられた他の配線パターンと異なっていてもよい。以下において、かかる構造を本発明の第４の実施形態及び第５の実施形態として説明する。
先ず、本発明の第４の実施形態の構造について説明する。
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る接続体の層構成を示す図である。図１２では説明を分かりやすくするために、接続体の層構成を単純化している。また、図１３は、図１２に示す第１の配線層１５０の平面図である。図１４は、図１２に示す第２の配線層１６０の平面図である。
図１２を参照するに、第４の実施形態では、下から、第２の配線層１６０、プリプレグ１７０、第１の配線層１５０、プリプレグ１７０の順に積層されている。
図１３を参照するに、前述の各実施形態と同様に、第１の配線層１５０の一端部には貫通半円孔形成部１５１が、他端部には貫通半円孔形成部１５２が複数形成されている。また、貫通半円孔形成部１５１と貫通半円孔形成部１５２との間には、配線パターン１５３が設けられている。但し、隣り合う貫通半円孔形成部１５２同士の間隔は、隣り合う貫通半円孔形成部１５１同士の間隔に比し、大きく設定されている。従って、前述の各実施形態における配線層３３及び６０の場合と異なり、第４の実施形態における第１の配線層１５０における配線パターン１５３は、略等しい長さを維持したまま貫通半円孔形成部１５２近傍において左側又は右側に略等しい角度で曲げられて設けられている。
図１４を参照するに、前述の各実施形態と同様に、第２の配線層１６０の一端部には貫通半円孔形成部１６１が、他端部には貫通半円孔形成部１６２が複数形成されている。また、貫通半円孔形成部１６１と貫通半円孔形成部１６２との間には、配線パターン１６３が設けられている。但し、隣り合う貫通半円孔形成部１６２同士の間隔は、隣り合う前記貫通半円孔形成部１５１同士の間隔に略等しく設定されている。一方、隣り合う貫通半円孔形成部１６１同士の間隔は、隣り合う前記貫通半円孔形成部１５２同士の間隔に略等しく、隣り合う貫通半円孔形成部１６２同士の間隔に比し大きく設定されている。従って、前述の各実施形態における配線層３３及び６０の場合と異なり、第４の実施形態における第２の配線層１６０における配線パターン１６３は、略等しい長さを維持したまま貫通半円孔形成部１６１近傍において左側又は右側に略等しい角度で曲げられて設けられている。
このような構造を備える第１の配線層１５０及び第２の配線層１６０を、貫通半円孔形成部１５２側と貫通半円孔形成部１６２側が同一端面となるように、プリプレグ１７０を介して積層した状態が、図１２に示されている。
図１２を再度参照するに、第１の配線層１５０の貫通半円孔形成部１５２同士の間隔は、第２の配線層１６０の貫通半円孔形成部１６２同士の間隔よりも狭く、積層方向にみたときに、隣り合う貫通半円孔形成部１５２の間に隣り合う貫通半円孔形成部１６２が配置されている。即ち、積層方向にみたときに、第１の配線層１５０の貫通半円孔形成部１５２と第２の配線層１６０の貫通半円孔形成部１６２とが完全に重ならないように配列されている。なお、図示を省略するが、第１の配線層１５０の貫通半円孔形成部１５１と第２の配線層１６０の貫通半円孔形成部１６１についても同様に、積層方向にみたときに完全に重ならないように配列されている。
次に、本発明の第５の実施形態の構造について説明する。
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る接続体の層構成を示す図である。図１５では説明を分かりやすくするために、接続体の層構成を単純化している。また、図１６は、図１５に示す第１の配線層１８０の平面図である。図１７は、図１５に示す第２の配線層１９０の平面図である。
図１５を参照するに、第５の実施形態では、下から、プリプレグ１７０、第２の配線層１９０、プリプレグ１７０、第１の配線層１８０の順に積層されている。
図１６を参照するに、第１及び第２の実施形態と同様に、第１の配線層１８０の端部には貫通半円孔形成部１８１が複数形成されている。また、貫通半円孔形成部１８１には配線パターン１８３が夫々接続されており、各配線パターン１８３は第１の配線層１８０内に略並行に設けられている。図１６中、一点鎖線は、第１の配線層１８０における中心線である。図１６から明らかなように、配線パターン１８３は、第１の配線層１８０における中心線から左右対称に設けられていない。図１６において最も左側にある配線パターン１８３と第１の配線層１８０の左端との間隔が、図１６において最も右側にある配線パターン１８３と第１の配線層１８０の右端との間隔よりも長くなるように設定されている。
また、図１７を参照するに、第１及び第２の実施形態と同様に、第２の配線層１９０の端部には貫通半円孔形成部１９１が複数形成されている。また、貫通半円孔形成部１９１には配線パターン１９３が夫々接続されており、各配線パターン１９３は第２の配線層１９０内において並行して設けられている。図１７中、一点鎖線は、第２の配線層１９０における中心線である。図１７から明らかなように、配線パターン１９３は、第２の配線層１９０における中心線から左右対称に設けられていない。図１７において最も左側にある配線パターン１９３と第２の配線層１９０の左端との間隔が、図１７において最も右側にある配線パターン１９３と第１の配線層１９０の右端との間隔よりも短くなるように設定されている。
このような構造を備える第１の配線層１８０及び第２の配線層１９０を、プリプレグ１７０を介して積層した状態が、図１５に示されている。図１５を再度参照するに、積層方向にみたときに、第１の配線層１８０の貫通半円孔形成部１８１と第２の配線層１９０の貫通半円孔形成部１９１は互いにずれて交互に配列されている。
このように、本発明の第４及び第５の実施形態によれば、１つの接続体において、電気的配線である夫々の配線パターン１５３、１６３、１８３及び１９３の長さを略等しく維持したまま、複数の配線層１５０、１６０、１８０及び１９０が積層されており、端子部として機能する貫通半円孔形成部１５２、１６２、１８１及び１９１が積層方向にみたときに略重ならないように配列されている。従って、簡易な構造で、接続性の信頼性よく、各端子部の電気的等長配線を実現することができる。更に、配線層間におけるクロストークの発生を抑制、即ち、クロストークノイズの減衰を実現することができる。
なお、クロストークの発生を抑制する観点からは、例えば、積層方向にみたときに、一の配線層における配線パターンが、他の配線層における配線パターンと互いにずれて交互に配列していればよく、その意味において本発明の第４及び第５の実施形態に示す構造に限られない。
以上説明したように、本発明における接続体はプリント配線板構造を備えるため、上述のごとき接続体内部の構造を変えることにより、従来のスタックコネクタよりも接続信号線のピッチを狭小化することができ、また微細化を実現して電気的特性の向上を図ることが可能となる。
例えば、本発明の発明者が知得したところによると、外形寸法が縦５７．３［ｍｍ］及び横１７．３４［ｍｍ］であり、ピンの数が４００［本］であり、当該ピンの占有密度が０．４［ピン／ｍｍ２］であるスタックコネクタを用いて２枚のプリント配線板を接続していたのに対し、本発明の接続体では、外形寸法が縦４［ｍｍ］及び横０．９１［ｍｍ］であり、端子部の数が２４［本］であり、当該端子部の密度が６［端子／ｍｍ２］と大幅に向上する。
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第６の実施形態を説明する図であり、図１８−（ａ）は上層及び下層としてシールド用パターンが併設された接続体の配線層の斜視図であり、図１８−（ｂ）は図１８−（ａ）において点線Ｅで示した部分の拡大図である。なお、図１８では説明の便宜のため、接続体の層構成を単純化している。
図１８を参照するに、本発明の第６の実施形態では、接続体の配線層２００の上層側及び下層側に、説明の便宜のため図示を省略するプリプレグを介して、シールド用パターン２１０及び２２０が併設されている。
配線層２００には、本発明の第１及び第２の実施形態における配線層３３及び６０の場合と同様に、端部に複数の貫通半円孔形成部２０１が形成され、貫通半円孔形成部２０１には配線パターン２０２が略並行して接続されている。
配線層２００の上層又は下層として併設されたシールド用パターン２１０及び２２０の端面であって、配線層２００の前記貫通半円孔形成部２０１が形成されている側の端面にはシールド面２１５が形成されている。また、シールド用パターン２１０及び２２０の端部であって、前記貫通半円孔形成部２０１が設けられている位置には、略半円状の第１の凹み部２１１及び２２１と第２の凹み部２１２及び２２２とが交互に形成されている。
第１の凹み部２１１及び２２１は、配線層２００の前記貫通半円孔形成部２０１と略等しい半円形状を備え、シールド面２１５が施されている。第２の凹み部２１２及び２２２も略半円形状を備えるが、当該半円の径は第１の凹み部２１１及び２２１よりも大きく、そのため切り欠きが形成され、前記シールド面２１５から離間されている。
従って、第１の凹み部２１１及び２２１においては、シールド用パターン２１０及び２２０は、貫通半円孔形成部２０１を介してシールド面２１５に接続されることとなる。また、第２の凹み部２１２及び２２２においては、配線パターン２０２の端部はシールド面２１５に到達せず、接続されていない。
このように、接続体の配線層２００の上層側及び下層側にシールド用パターン２１０及び２２０を併設し、貫通半円孔形成部２０１にシールド面２１５を備えることにより、配線層２００の四方がグランドで囲まれた状態となり、配線パターン間の電気的ノイズの干渉を効果的に抑制することができる。従って、高周波信号等の伝送にあたり、電気的ノイズの影響を減少させた安定的な高速伝送を確保することができる。
次に、本発明の各実施形態に係る接続体の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続および当該接続の解除について説明する。
図１９乃至図２１は、本発明の各接続体の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４への接続および当該接続の解除を示した図である。
先ず、図１９を参照するに、本発明の各実施形態の構造を備えた接続体３００と第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に設けられた表面パッド１３との接続においては、４つのガイド部材３１０と、２つの螺子部材３２０と、螺子部材３２０を受容するスペーサ部材３３０等が用いられる。
先ず、平面が略コの字型形状を有するガイド部材３１０を第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に２つずつリフロー半田付けを行う。具体的には、表面パッド１３と同一の工程により、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４に設けられたガイド部材受け部３１１に半田ペーストを所定量印刷し、加熱により当該半田ペーストを溶融しガイド部材３１０を半田付けする。このとき、当該半田の表面張力に基づきガイド部材３１０をフロートすることができ、図２０に示すように、ガイド部材受け部３１１に、表面パッド１３と同様に精度良く位置決めすることができる。
次いで、かかるガイド部材３１０に案内されて、図２１に示すように、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４のガイド部材３１０間に位置されている表面パッド１３に接続体３００を嵌合させる。
更に、第２プリント配線板１４に貫通形成された螺子受容孔形成部３２１を介して、螺子部３２０を第１プリント配線板１２に設けられているスペーサ部材３３０に挿入し、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４とを螺子止めする。ここで、スペーサ部材３３０は所定の弾力性を有している。これは、第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４の構造によっては、螺子部材３２０に対し必要以上の締め付けをすることができない場合があり、これを防止するためである。従って、このほかに、螺子部材３２０をバネ等の弾性部材を介して取り付けてもよい。
このように、ガイド部材３１０は、第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４にリフロー半田付けされ、接続体３００は、螺子部材３２０による一定の外部圧力によって最終的に第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４と電気的に接続される。上述のように、表面パッド１３もガイド部材受け部３１１も同一工程において製作され、かかるガイド部材受け部３１１にガイド部材３１０がリフロー半田付けされるため、たとえ基板ずれが発生しても、接続体３００もガイド部材３１０も同一精度で位置決めすることができる。上述の構造の下、対向する第１プリント配線板１２と第２プリント配線板１４との間に、接続体３００を高精度かつ容易に接続することができる。
また、接続体３００の第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４との接続を解除して、接続体３００を取り外す場合は、螺子部材３２０とスペーサ部材３３０との螺合を解き、前記外部圧力を解除することにより、容易に接続体３００と第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４との導通を解くことができる。従って、接続体３００の修復や部品交換等のリワーク時においても、接続体３００を簡単に第１プリント配線板１２及び第２プリント配線板１４から取り外して交換することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【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】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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