(57)【要約】【課題】多数の接続点を有する複数のプリント配線板であっても、高い信頼性と高い作業効率で相互のプリント配線板を直接接続することができるプリント配線板を提供する。【解決手段】本発明に係るプリント配線板(1)は、第１の基板(10)と、第１の基板に少なくとも一部が重ねて配置される第２の基板(20)と、第１の基板に設けられる第１のスルーホール(101)と、第２の基板に設けられる第２のスルーホール(201)と、第１および第２のスルーホールを貫通するピンコンタクト部(302)とピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部(301)とを具備する接続ピン(30)とを備えており、第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペースト(40)によって、第１の基板と第２の基板とが、両スルーホールを貫通した接続ピンを介して接続されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に少なくとも一部が重ねて配置される第２の基板と、
前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと、
前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールと、
前記第１および第２のスルーホールを貫通するピンコンタクト部と前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンと、
を備え、
前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板が前記接続ピンを介して接続されることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記接続ピンは、前記頭部の上面を吸着するノズルを備えたマウンタ装置によって、前記第１および第２のスルーホールを貫通してマウントされることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記第１および第２の基板は、前記ピンコンタクト部を前記第１および第２のスルーホールを貫通させた後、リフロー処理によって前記導電性ペーストを溶融し、前記接続ピンを介して接続されることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記接続ピンは、前記プリント配線板に実装される表面実装部品のマウント工程の中でマウントされることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記第１および第２の基板は、前記プリント配線板に実装される表面実装部品のリフロー処理工程の中で接続されることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記接続ピンは、前記ピンコンタクト部の少なくとも一部に補充用導電性ペーストを有する接続ピンである、ことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記接続ピンは、電気導電性を有する材料で形成されることと特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項８】
前記第１の基板と前記第２の基板の間に接着剤層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項９】
少なくとも一部が重ねて配置される第１の基板と第２の基板とを接続するプリント配線板の接続方法において、
前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールの位置を合わせるステップと、
ピンコンタクト部と前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンを、前記第１および第２のスルーホールに貫通させるステップと、
前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板を前記接続ピンを介して接続するステップと、
を備えたことを特徴とするプリント配線板の接続方法。
【請求項１０】
マウンタ装置のノズルによって前記接続ピンの頭部の上面を吸着し、前記接続ピンを前記第１および第２のスルーホールに前記マウンタ装置を用いて貫通させることを特徴とする請求項９に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１１】
前記接続ピンを前記第１および第２のスルーホールを貫通させた後、前記第１および第２のスルーホールをリフロー処理によって接続することを特徴とする請求項９に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１２】
前記プリント配線板に実装される表面実装部品のマウント工程の中で前記接続ピンを貫通させることを特徴とする請求項１０に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１３】
前記プリント配線板に実装される表面実装部品のリフロー処理工程の中で前記第１および第２のスルーホールを接続することを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１４】
前記接続ピンは、前記ピンコンタクト部の少なくとも一部に補充用導電性ペーストを有する接続ピンである、ことを特徴とする請求項９に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１５】
前記接続ピンは、電気導電性を有する材料で形成されることと特徴とする請求項９に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１６】
前記第１の基板と前記第２の基板とを接着するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載のプリント配線板の接続方法。
【請求項１７】
プリント配線板を内蔵する電子機器において、
前記プリント配線板は、
第１の基板と、
前記第１の基板に少なくとも一部が重ねて配置される第２の基板と、
前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと、
前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールと、
前記第１および第２のスルーホールを貫通するピンコンタクト部と前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンと、
を備え、
前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板が前記接続ピンを介して接続されることを特徴とする、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板、その製造方法、およびプリント配線板を内蔵した電子機器に係り、特に、複数のプリント配線板が接続されて構成されたプリント配線板、その製造方法、および複数のプリント配線板が接続されて構成されたプリント配線板を内蔵した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器等において複数のプリント配線板を用いる場合、それぞれのプリント配線板にコネクタを設け、コネクタを介して直接プリント配線板同士を接続する形態が多く用いられている。この他、両端にコネクタを有するフレキシブルプリント配線板やフラットケーブル等を介してプリント配線板同士を接続する形態も多く用いられている。
【０００３】
コネクタを介したプリント配線板の接続形態は、着脱が比較的高い頻度で行われるような使用形態では有利である。しかしながら、製造段階で接続した後は着脱が殆ど必要ないような使用形態にあっては、コネクタの存在は電子機器の小型・軽量化に対する阻害要因となる。
【０００４】
特に、今日の携帯型電子機器のように小型・高密度化への要求が強く求められる電子機器においては、コネクタ自体が占有する空間やコネクタ周辺の空間の低減、或いは排除が求められている。
【０００５】
このため、コネクタを用いずプリント配線板同士を直接接続する技術や、フレキシブル配線板と（リジッド）プリント配線板とを直接接続する技術が開発されてきている。
【０００６】
例えば、接続する双方のプリント配線板に夫々スルーホールを設け、夫々のスルーホールの位置あわせと供に双方のプリント配線板を接着剤等で接続する。この後、スルーホールに半田ペースト等の導電性ペーストを印刷等の方法で充填し、接続された状態で双方のプリント配線板をリフロー処理することによって、スルーホール内に半田ペースト等を流し込み、電気的接続を行う技術が知られている。
【０００７】
この他、例えば、特許文献１には、接続する双方のプリント配線板にそれぞれ擂鉢上のスルーホールを設け、これらのスルーホールに充填された半田ペーストを貫通してピンコンタクトを挿入し、ピンコンタクトを例えば半田ごて等で加熱して接続する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２７０５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した、スルーホールに半田ペースト等を充填し、リフロー処理で半田ペーストをスルーホールに流し込む接続方法は、リフロー処理によって高効率で多数のスルーホールを同時に接続することが可能である。
【０００９】
しかしながら、この接続方法では、図５（ｂ）に示したように、双方のプリント配線板１１０および１２０の間に半田４０の空隙が生じ、未接続、或いは不完全接続の不具合が発生しやすい。また、空隙が生じた場合、接続された双方のプリント配線板の表側からも裏側からも目視で空隙を発見することが困難となり、正常にスルーホール内に半田が充填された状態（図５（ａ））と目視で識別することが不可能となる。
【００１０】
また、接続後であっても、接続部に強い応力や振動が印加されるような環境においては接続部の破断や剥離等が生じる可能性もあり、強度的な問題もある。
【００１１】
他方、特許文献１が開示するピンコンタクトを用いた接続方法は、簡易かつ確実な接続を実現するものである。また、ピンコンタクトによって接続部の強度も確保される。
【００１２】
しかしながら、ピンコンタクトをスルーホールに挿入する工程は手作業等に頼らざるを得ず、今日のプリント配線板のように多数のスルーホールを有する場合には膨大な作業時間を必要とし、コストアップとなる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、多数の接続点を有する複数のプリント配線板であっても、高い信頼性と高い作業効率で相互のプリント配線板を直接接続することができるプリント配線板、その製造方法、およびプリント配線板を内蔵した電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るプリント配線板、上記課題を解決するため、請求項１に記載したように、第１の基板と、前記第１の基板に少なくとも一部が重ねて配置される第２の基板と、前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと、前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールと、前記第１および第２のスルーホールを貫通するピンコンタクト部と、前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンと、を備え、前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板が前記接続ピンを介して接続されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るプリント配線板の接続方法は、上記課題を解決するため、請求項９に記載したように、少なくとも一部が重ねて配置される第１の基板と第２の基板とを接続するプリント配線板の接続方法において、前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールの位置を合わせるステップと、ピンコンタクト部と前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンを、前記第１および第２のスルーホールに貫通させるステップと、前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板を前記接続ピンを介して接続するステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るプリント配線板を内蔵した電子機器は、上記課題を解決するため、請求項１７に記載したように、プリント配線板を内蔵する電子機器において、前記プリント配線板は、第１の基板と、前記第１の基板に少なくとも一部が重ねて配置される第２の基板と、前記第１の基板に設けられる第１のスルーホールと、前記第２の基板に設けられる第２のスルーホールと、前記第１および第２のスルーホールを貫通するピンコンタクト部と前記ピンコンタクト部の一端に形成され少なくとも上面の一部が平面状をなす頭部とを具備する接続ピンと、を備え、前記第１および第２のスルーホールの少なくとも一部に充填される導電性ペーストによって、前記第１の基板および前記第２の基板が前記接続ピンを介して接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るプリント配線板、その接続方法、およびプリント配線板を内蔵した電子機器によれば、多数の接続点を有する複数のプリント配線板であっても、高い信頼性と高い作業効率で相互のプリント配線板を直接接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るプリント配線板、その接続方法、およびプリント配線板を内蔵した電子機器の実施形態に付いて、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板１の構造例を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示したように、プリント配線板１は、第１の基板１０、第２の基板２０、及び接続ピン３０を備えて構成されており、第１の基板１０及び第２の基板２０は、接続ピン３０を介して電気的、機械的に接続されている。
【００２１】
接続ピン３０は、図１（ｂ）に示したように、上面が平面形状をなす頭部３０１と、ピン形状をなすピンコンタクト３０２を備えて形成されており、ピンコンタクト３０２は、第１の基板１０が有する第１のスルーホール１０１と、第２の基板２０が有する第２のスルーホール２０１とを貫通している。
【００２２】
ピンコンタクト３０２が貫通した第１、第２のスルーホール１０１、２０１には、導電性ペースト、例えば半田ペーストが硬化した半田４０が充填されており、第１、第２のスルーホール１０１、２０１を電気的かつ機械的に接続している。
【００２３】
第１の基板１０および第２の基板２０の種別は特に限定するものではなく、双方がリジッド基板の場合、一方がリジッド基板で他方がフレキシブル基板の場合、双方ともフレキシブル基板の場合のいずれの場合でも良い。
【００２４】
また、図１および以下の説明では、第１の基板１０と第２の基板２０との２つの基板で構成されるプリント配線板１について説明するが、本発明に係るプリント配線板としては２枚の基板の構成に限定するものではなく、３枚以上の複数枚の基板から構成される形態であっても良い。
【００２５】
また、同様に以降の説明においては、１つの接続ピン３０の接続構造や接続方法について説明するが、接続ピン３０の数を限定するものでもない。
【００２６】
なお、図１（ｂ）に示したように、第１の基板１０と第２の基板２０との間は、接着剤５０を介しても接合される形態となっている。接着剤５０によって、接続ピン３０の挿入時に、第１のスルーホール１０１と第２のスルーホール２０１との位置ずれを防止することができるほか、第１の基板１０と第２の基板２０との接合強度を補強することができるため、好ましい形態である。
【００２７】
図２は、接続ピン３０の各種形態を例示したものである。図２（ａ）は、最も基本的な接続ピン３０の形態を示したもので、上面が平面状をなす頭部３０１とピンコンタクト３０２とから構成されるものである。
【００２８】
図２（ｂ）乃至図２（ｅ）は、何れもピンコンタクト３０２の一部に、補充用の導電性ペースト（例えば、半田ペースト）を付着させた形態のものである。例えば、図２（ｂ）に示した接続ピン３０ａは、頭部３０１と略同径の太い円柱上の導電性ペーストにピンコンタクト３０２を差し込んで生成する。図２（ｃ）に示した接続ピン３０ｂは、頭部３０１の外形よりも細くかつピンコンタクト３０２と同程度の長さの円柱状の導電性ペーストにピンコンタクト３０２を差し込んで生成する。図２（ｄ）に示した接続ピン３０ｃは、図２（ｂ）の形態と図２（ｃ）の形態を組み合わせたものである。
【００２９】
また、図２（ｅ）に示した接続ピン３０ｄは、ピンコンタクト３０２に予備半田を施した形態のものである。
【００３０】
後述するように、第１、第２のスルーホール１０１、２０１には、接続ピン３０の挿入前に予め導電性ペースト４０（例えば、半田ペースト）が充填される。しかしながら、充填した導電性ペースト４０の量だけでは不十分な場合もある。このような場合に、補充用の導電性ペーストを付着させた接続ピン３０を予め製造しておき、この接続ピン３０を第１、第２のスルーホール１０１、２０１に貫通させることで、不足する導電性ペースト４０の量を補うことが可能となる。
【００３１】
また、導電性ペースト付きの接続ピン３０の製造は、プリント配線板１の組立作業とは独立した製造作業であるため、プリント配線板１の組立作業自体の作業時間には影響を与えない。
【００３２】
接続ピン３０は、電気導電性を有する金属材料、例えば、銅やアルミニウム等で形成される。
【００３３】
次に、プリント配線板１の製造方法について説明する。図３は、プリント配線板１の製造工程の一例を示した図である。
【００３４】
まず、工程１００において、第１の基板１０のスルーホール１０１と第２の基板２０のスルーホール２０１との位置合わせを行う。スルーホール１０１、２０１自体は、予めそれぞれの基板に既存技術を用いて形成されているものとする。
【００３５】
また、以下の説明では、第２の基板２０に電子部品６０（表面実装部品）を実装する形態も併せて説明するが、電子部品６０を実装するための配線パターンや電子部品６０を固定するためのパッド６０ａも予め第２の基板２０に形成されているものとする。
【００３６】
工程１００では、スルーホール１０１、２０１の位置合わせと供に、第１の基板１０と第２の基板２０とを接着剤５０を介して接続する作業も行う。前述したように、接着剤５０による接着によって、以降の作業におけるスルーホール１０１、２０１の位置ずれを防止することができる。また、接着剤５０による接合力によって、スルーホール１０１、２０１の接合力を補強し、全体として接合強度を向上させることもできる。
【００３７】
なお、スルーホールの数が十分にあり、スルーホール自体で接合強度が十分確保できる場合には、接着剤５０は必ずしも必要ではなく、スルーホール１０１、２０１の位置ずれ防止用の適宜の仮止手段、例えばピン止め等で十分である。
【００３８】
工程１１０では、半田付けを行う部位、即ち、スルーホール１０１、２０１の部位や電子部品６０実装のためのパッド６０ａの部位に半田ペースト等の導電性ペースト４０を印刷（付着）する。
【００３９】
導電性ペースト４０の印刷は既存技術によって行うことができる。例えば、導電性ペースト４０の印刷部位に印刷孔が形成されたメタルマスク（図示せず）を基板上に設置し、メタルマスクの上からスキージ（図示せず）等を用いて導電性ペースト４０を刷り込み（印刷し）、その後、メタルマスクを剥離することによって所望の位置に導電性ペースト４０を印刷することができる。
【００４０】
メタルマスクに、スルーホール１０１、２０１の部位の印刷孔と、パッド６０ａの部位の印刷孔を双方形成することによって、スルーホール１０１、２０１用の導電性ペースト４０の印刷作業と、パッド６０ａ用の導電性ペースト６０ｂの印刷作業を同時に実施することができる。
【００４１】
次に、工程１２０において、接続ピン３０をスルーホール１０１、２０１に挿入する。
【００４２】
本発明に係る接続ピン３０は、頭部３０１の上面が平面状に形成されている。このため、汎用のマウンタのノズルによって接続ピン３０を容易に吸着することができる。この結果、接続ピン３０の挿入作業は、汎用のマウンタを用いて、通常の電子部品の基板へのマウント作業と何ら異なることなく行うことが可能となる。
【００４３】
また、スルーホール１０１、２０１の位置と電子部品６０の位置とを予めマウンタに入力しておけば、電子部品６０のマウント作業と、接続ピン３０の挿入作業を同一のマウンタを用いて全く同時並行に行うことが可能である。即ち、基板間の接続のための工程を、電子部品６０の実装工程に組み込むことが可能となり、基板間接続用の工程を実質上省略したのと同じ効果が得られることになる。
【００４４】
工程１３０は、リフロー処理を行う工程である。接続ピン３０や電子部品６０がマウントされたプリント配線板１に対してリフロー処理を行うことで、導電性ペースト４０は溶融し、スルーホール１０１、２０１の内面や電子部品６０の電極に密着する。
【００４５】
また、接続ピン３０は重力によってスルーホール１０１、２０１内により深く挿入される。この結果、スルーホール１０１、２０１内の導電性ペースト４０は、接続ピン３０のピンコンタクト３０２を介在してスルーホール１０１、２０１内に満遍なく広がり、空隙が生じる虞がなくなる。
【００４６】
リフロー処理後、常温にて導電性ペースト４０、６０ａは硬化し、第１の基板１０と第２の基板２０との電気的・機械的接続は完了する。同時に電子部品６０の実装も完了する。
【００４７】
図４は、接続後のプリント配線板１の接続部を、目視にて検査する状況を示す図である。本実施形態に係るプリント配線板１は、スルーホール１０１、２０１に接続ピン３０のピンコンタクト３０２を挿入し、このピンコンタクト３０２に沿って半田（導電性ペースト４０）がスルーホール１０１，２０１の内部に充満される形態である。このため、ピンコンタクト３０２の先端部に半田が行き渡っていれば、内部に半田が確実に充満されている可能性はきわめて高い。この点は、ピンコンタクト３０２を用いない従来方法の接続による目視検査の不確実性（図５参照）と大きく異なっており、本実施形態では信頼性の高い検査が可能となる。
【００４８】
本実施形態に係るプリント配線板１によれば、第１、第２の基板１０、２０が有するスルーホール１０１，２０１にピンコンタクト３０２を挿入する形態であるため、リフロー処理時に溶融した導電性ペースト４０がスルーホール１０１，２０１内に満遍なく行き渡り、半田の空隙等を生じることが無く、確実な電気的接続が可能となる。また、ピンコンタクト３０２の先端部を目視検査することで信頼性の高い検査が可能となる。また、仮に半田の内部に空隙があったとしても、ピンコンタクト３０２自身が有する電気伝導性により、スルーホール１０１，２０１間の電気的接続が確保できる。
【００４９】
また、スルーホール１０１，２０１にピンコンタクト３０２を挿入する形態であるため、半田のみの接続形態に比べて接合強度が増強される。
【００５０】
また、さらに、第１の基板１０と第２の基板２０とを接着剤５０で接合することにより、接合工程中におけるスルーホール１０１，２０１の位置ずれを防止することができ作業効率が向上すると供に、基板間の接合強度がさらに増強される。
【００５１】
また、本実施形態に係る接続ピン３０は、頭部３０１の上面が平面状に形成されているため、汎用のマウンタのノズルに容易に吸着される。このため、通常の電子部品６０のマウント作業と同時に接続ピン３０をスルーホール１０１，２０１に挿入することができる。また、スルーホール１０１，２０１への導電性ペースト４０の印刷作業やリフロー処理も電子部品６０のこれらの実装作業と同時に行うことが可能である。このように、第１の基板１０と第２の基板２０との接続作業は、電子部品６０の実装作業と同時に、かつ同じ製造設備を使用して行うことが可能であり、基板間接続用のスルーホールが多数ある場合であっても作業時間が大幅に削減される。
【００５２】
本実施形態に係るプリント配線板１は、各種の電子機器に内蔵される。本発明では電子機器の種類等を特に限定するものではないが、例えば、パーソナルコンピュータ等の各種情報処理装置や、ＤＶＤ等の映像音声機器等にこれらのプリント配線板を内蔵することによって、複数基板が接続された小型・軽量化な電子機器が実現できると供に、加工工数が少なくかつ電気的・機械的な信頼性の高いプリント配線板を有した電子機器を提供することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るプリント配線板の一実施形態の構造例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図２】本発明に係るプリント配線板の一実施形態の構成である接続ピンの複数形態を示す図。
【図３】本発明に係るプリント配線板の製造方法の一実施形態の製造工程を示す図。
【図４】本発明に係るプリント配線板の一実施形態の検査状況を示す図。
【図５】従来技術に係るプリント配線板の接続状態を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１  プリント配線板
１０  第１の基板
２０  第２の基板
３０  接続ピン
４０  導電性ペースト
５０  接着剤
６０  電子部品
１０１  第１のスルーホール
２０１  第２のスルーホール
３０１  頭部
３０２  ピンコンタクト
３０３  補充用導電性ペースト
【図１】
2007096183.tif 000003
【図２】
2007096183.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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