(57)【要約】【課題】部品を実装した基板を被搭載部材に搭載する際に、接合部分の外観検査を容易に行うことができる技術を提供すること。【解決手段】基板接続構造（１）は、電子部品（１５）が実装されたモジュール基板（７）とマザー基板（３）とがスペーサ基板（５）を介して重ね合わされて電気的に接続された構造を有する。また、重ね合わせた方向から見た場合に、スペーサ基板（５）は、モジュール基板（７）の外周より外側に広がった形状を有する。モジュール基板（７）の外側の側面の第３配線パターン（３５）とスペーサ基板（５）の表面の第２配線パターン（３７）とは、第１フィレット（２３）によって接合されている。スペーサ基板（５）の側面の第２配線パターン（３７）とマザー基板（３）の表面の第１配線パターン（５７）とは、第２フィレット（２７）により接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１５）が実装された基板（７）と該基板（７）が搭載される被搭載部材（３）とが、スペーサ（５）を介して重ね合わされて、前記基板（７）と前記被搭載部材（３）とが電気的に接続された構造を有するとともに、前記基板（７）及び前記スペーサ（５）、並びに、前記スペーサ（５）及び前記被搭載部材（３）が、導電性を有する金属材料が溶融して固化したフィレット（２３、２７）によって接合された基板接続構造（１）において、
前記重ね合わせた方向から見た場合に、
前記スペーサ（５）は、前記基板（７）の外周より外側に広がった形状を有しており、
前記基板（７）の外側の側面の導電部（３５）と前記スペーサ（５）の前記基板（７）より外側の表面の導電部（３７）とを接合する第１フィレット（２３）と、
前記スペーサ（５）の外側の側面の導電部（３７）と前記被搭載部材（３）の前記スペーサ（５）より外側の表面の導電部（５７）とを接合する第２フィレット（２７）と、
を備えたことを特徴とする基板接続構造。
【請求項２】
前記金属材料はハンダであることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
【請求項３】
前記基板（７）の第１主面及び第２主面の少なくとも一方に、前記部品（１５）が実装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板接続構造。
【請求項４】
前記被搭載部材（３）の前記基板（７）側の表面に、前記部品（１５）が実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品が実装された基板（例えばモジュール基板）を被搭載部材（例えばマザー基板）に搭載する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば両面に電子部品等の部品が実装されたモジュール基板を、被搭載部材であるマザー基板に接続（搭載）する方法として、例えば特許文献１に記載のように、モジュール基板と同じ樹脂材料からなる短冊型基板やロの字型基板のスペーサ基板を、モジュール基板とマザー基板の間に挟む技術が開示されている。
【０００３】
この技術では、例えばモジュール基板の表面（下面）の配線パターンとスペーサ基板の側面の配線パターンとをハンダ（半田）にて接合するとともに、スペーサ基板の側面の配線パターンとマザー基板の表面（上面）の配線パターンとを同様にハンダにて接合している（図１１（ａ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５６２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来技術では、スペーサ基板として、モジュール基板より平面視で外形が小さい基板が使用されているので、モジュール基板をマザー基板に搭載した後では、各々の基板間の外周側のハンダ接合部（フィレット）が一番上のモジュール基板の陰に隠れてしまう。
【０００６】
そのため、モジュール基板をマザー基板に搭載した後では、ハンダの接合状態がうまく観測できず、ハンダの外観検査ができないという問題があった。  
この対応策として、モジュール基板とスペーサ基板の側面（外周形状）を一致させることが考えられる（図１１（ｂ）参照）。この方法では、スペーサ基板とマザー基板との間で形成されるフィレットは観測できるが、モジュール基板とスペーサ基板との間のフィレットが観測できない（フィレットが形成されないので観測できない）ので、モジュール基板とスペーサ基板との接合状態を確実に認識できないという別の問題が生じる。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、部品を実装した基板を被搭載部材に搭載する際に、接合部分の外観検査を容易に行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板接続構造は、部品が実装された基板（例えばモジュール基板）と基板が搭載される被搭載部材（例えばマザー基板）とが、スペーサ（例えばスペーサ基板）を介して重ね合わされて、基板と被搭載部材とが電気的に接続された構造を有している。また、基板及びスペーサ、並びに、スペーサ及び被搭載部材が、導電性を有する金属材料（例えばハンダ）が溶融して固化したフィレットによって接合されている。
【０００９】
更に、基板接続構造を、重ね合わせた方向から見た場合に、スペーサは、基板の外周より外側に広がった形状を有している。また、基板の外側の側面の導電部とスペーサの基板より外側の表面の導電部とは、導電性を有する第１フィレットにより接合されており、スペーサの外側の側面の導電部と被搭載部材のスペーサより外側の表面の導電部とは、導電性を有する第２フィレットにより接合されている。
【００１０】
このように、本発明の基板接続構造では、スペーサは、基板の外周より外側に広がった形状を有しているので、重ね合わせた方向から見た場合には、基板の周囲にスペーサの上面（即ち重ね合わせた方向から見た場合の表面）の導電部が位置している。従って、基板の外側の側面の導電部とスペーサの上面の導電部とを接合する第１フィレットは、重ね合わせた方向から観測することができる。
【００１１】
同様に、重ね合わせた方向から見た場合に、スペーサの周囲に被搭載部材の上面の導電部が位置している。従って、スペーサの外側の側面の導電部と被搭載部材の上面の導電部とを接合する第２フィレットは、重ね合わせた方向から観測することができる。
【００１２】
つまり、第１、第２フィレットは、重ね合わせた方向から（詳しくは基板側から）観測することができるので、フィレットによる接合部分の外観検査を容易に且つ確実に行うことができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の基板接続構造を重ね合わせる方向に沿って破断して示す断面図（図２のＩ−Ｉ断面図）である。
【図２】第１実施形態の基板接続構造を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の基板接続構造の要部を分解して示す分解斜視図である。
【図４】第１実施形態の基板接続構造の要部を拡大して示す断面図（図２のＩ−Ｉ断面の一部を拡大して示す断面図）である。
【図５】第１実施形態のスペーサ基板を示す斜視図である。
【図６】第１実施形態の基板接続構造の製造手順を示す説明図である。
【図７】第２実施形態の基板接続構造及びその製造手順を示す説明図である。
【図８】第２実施形態のスペーサ基板を示す斜視図である。
【図９】第３実施形態のスペーサ基板の一部を示す斜視図である。
【図１０】他の実施形態の基板接続構造を重ね合わせる方向に沿って破断して示す断面図である。
【図１１】従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１．１．構成］
第１実施形態の基板接続構造１は、図１〜図３に示すように、マザー基板３の一方の表面に、スペーサ基板５を介して、モジュール基板７を物理的及び電気的に接続（実装：搭載）したものである。つまり、マザー基板３、スペーサ基板５、モジュール基板７の順の配置となるように重ね合わせて、ハンダによって接合して一体化したものである。
【００１６】
このうち、マザー基板３は、図１の上下方向（重ね合わせる方向）から見た平面視が、例えば長方形のプリント配線基板であり、例えば樹脂系の基板材料（例えばエポキシ樹脂）からなる絶縁基板に、配線パターン等が両面又は片面に形成されたものである。なお、このマザー基板３には、電子部品が実装されていてもいなくてもよい。
【００１７】
モジュール基板７は、平面視が、例えば長方形のプリント配線基板に電子部品１５が実装されたものであり、このプリント配線基板は、例えば樹脂系の基板材料（例えばエポキシ樹脂）からなる絶縁基板に、配線パターン等が両面に形成されたものである。
【００１８】
つまり、モジュール基板７の一方の表面（図１の上面：第１主面）１１及び他方の表面（図１の下面：第２主面）１３には、例えばＩＣや抵抗やコンデンサー等の電子部品１５が実装されている。
【００１９】
スペーサ基板５は、平面視が、例えば長方形の枠状の部材であり、例えば樹脂系の材料（例えばエポキシ樹脂）からなる絶縁基板に、配線パターンが形成されたものである。
上述した基板接続構造１においては、平面視で、マザー基板３の外形形状（外周寸法）とスペーサ基板５の外形形状（外周寸法）とモジュール基板７の外形形状（外周寸法）との関係は、マザー基板３が最も大きく、次にスペーサ基板５が大きく、モジュール基板７が最小となっている。
【００２０】
従って、基板接続構造１は、平面視では、モジュール基板７の外周側を囲むように、スペーサ基板５の上面１７の外周縁部１７ａが四角枠状に張り出して露出しており、且つ、スペーサ基板５の外周側を囲むように、マザー基板３の上面１９の外周縁部１９ａが四角枠状に張り出して露出している。
【００２１】
また、モジュール基板７の外周に沿って、全周にわたり、モジュール基板７の側面２１の一部とスペーサ基板５の上面１７の外周縁部１７ａの一部とを接合する第１フィレット２３が、複数箇所に設けられている。同様に、スペーサ基板５の外周に沿って、全周にわたり、スペーサ基板５の外側の側面２５の一部とマザー基板３の上面１９の外周縁部１９ａの一部とを接合する第２フィレット２７が、複数箇所に設けられている。
【００２２】
更に、図１に示すように、スペーサ基板５の内側の側面２９の上部とモジュール基板７の下面１３のうちスペーサ基板５が当接する部分より内周部分には、スペーサ基板５の内側の側面２９の一部とモジュール基板７の下面１３の一部とを接合する第３フィレット３１が形成されている。同様に、スペーサ基板５の内側の側面２９の下部とマザー基板３の上面１９のうちスペーサ基板５が当接する部分より内周部分には、スペーサ基板５の内側の側面２９の一部とマザー基板３の上面１９の一部とを接合する第４フィレット３３が形成されている。
【００２３】
この第１〜第４フィレット２３、２７、３１、３３は、ハンダ（半田）が加熱によって溶融した後に固化して形成されたハンダ接合部である。ハンダとしては、例えばＳｎ−ＰｂからなるハンダやＰｂを含まない無鉛ハンダなどを使用することができる。
【００２４】
［１．２．構成の要部］
次に、基板接続構造１の要部について、更に詳しく説明する。
図４に示すように、マザー基板３の上面１９のうち、スペーサ基板５が載置される箇所の一部には、複数の第１配線パターン３５が形成されている。なお、複数の第１配線パターン３５は、平面視で、スペーサ基板５の全周に沿って環状に配置されている。
【００２５】
また、スペーサ基板５の一部には、その枠部分を例えば一周して環状に覆うように、即ち、枠部分を構成する柱を一周するように（図５参照）、複数の第２配線パターン３７が形成されている。なお、一部一周していない箇所もある。また、複数の第２配線パターン３７は、平面視で、スペーサ基板５の全周に沿って所定の間隔をあけて環状に配置されている。
【００２６】
この第２配線パターン３７（一周しているもの）は、スペーサ基板５の下面３９側の第２下面パターン４１と、上面４３側の第２上面パターン４５と、外側の側面２５側（外周側）の第２外側パターン４７と、内側の側面２９側（内周側）の第２内側パターン４９とから構成されている。
【００２７】
更に、モジュール基板７には、複数の第３配線パターン５１が形成されており、この複数の第３配線パターン５１は、平面視で、スペーサ基板５の全周に沿って（従ってモジュール基板７の外周に沿って）配置されている。
【００２８】
この第３配線パターン５１は、スペーサ基板５と当接する下面１３側の第３下面パターン５３と、側面２１側の第３側面パターン５５とから構成されている。
このうち、マザー基板３の各第１配線パターン３５は、スペーサ基板５の対応する各第２配線パターンとそれぞれ接するように配置されている。また、この第１配線パターン３５は、スペーサ基板５の第２下面パターン４１より図４の左右方向（Ｘ方向）における寸法（幅）が大きく設定されている。
【００２９】
つまり、平面視（Ｚ方向の上方から見た場合）では、全周において、第１配線パターン３５の外側（図４では左側）は第２下面パターン４１より張り出すとともに、第１配線パターン３５の内側（図４では右側）も第２下面パターン４１よりも張り出している。
【００３０】
そして、第１配線パターン３５の外側の張り出し部分３５ａと第２外側パターン４７とを接合するように、下部ほど大きく外側に広がった形状の第２フィレット２７が形成されている。従って、平面視（但しＺ方向の上方から見た場合）において、第２フィレット２７の外観を観察することができる。
【００３１】
なお、第１配線パターン３５の内側の張り出し部分３５ｂと第２内側パターン４９とを接合するように、第４フィレット３３が形成されている。
また、スペーサ基板５の第２上面パターン４５は、モジュール基板７の第３下面パターン５３より外側（図４では左側）に張り出している。また、モジュール基板７の第３下面パターン５３は、スペーサ基板５の第２上面パターン４５より内側（図４では右側）に張り出している。
【００３２】
そして、第２上面パターン４５の外側の張り出し部分４５ａと第３側面パターン５５とを接合するように、下部ほど大きく外側に広がった形状の第１フィレット２３が形成されている。従って、平面視（Ｚ方向の上方から見た場合）において、第１フィレット２３の外観を観察することができる。
【００３３】
なお、第３下面パターン５３の内側の張り出し部分５３ａと第２内側パターン４９とを接合するように、第３フィレット３１が形成されている。
また、これとは別に、モジュール基板７の下面１３の内周側（即ちスペーサ基板５で囲まれた部分の下面）には、下面パッド６１が形成されており、この下面パッド６１に電子部品１５が下面フィレット６３によって接合（実装）されている。
【００３４】
同様に、モジュール基板７の上面１１には、上面パッド６５が形成されており、この上面パッド６５に電子部品１５が上面フィレット６７によって接合（実装）されている。
［１．３．製造方法］
次に、第１実施形態の基板接続構造の製造方法について、簡単に説明する。
【００３５】
図６の上図に示すように、絶縁基板の表面に、周知のパターンの形成方法によって、上面パッド６５、下面パッド６１、第３配線パターン５１を形成してプリント配線基板を作製する。なお、このパターン形成方法としては、例えば、メッキによりパターン等を形成する方法（アディティブ法）や、エッチングによりパターン等を形成する方法（サブトラクティブ法）、導電性ペーストの印刷によってパターンを形成する方法等を採用できる。
【００３６】
次に、プリント配線基板の上面パッド６５や下面パッド６１上に、周知の表面実装技術によって、電子部品１５を実装して、モジュール基板７を作製する。
同様に、絶縁基板の表面に、前記パターンの形成方法によって、第２配線パターン３７を形成してスペーサ基板５を作製する。
【００３７】
同様に、絶縁基板の表面に、前記パターンの形成方法によって、第１配線パターン３５を形成してマザー基板３を作製する。
次に、第１、第２、第３配線パターン３５、３７、５１の表面のうち、第１〜第４フィレット２３、２７、３１、３３を形成する箇所に、例えばＳｎ６３−Ｐｂ３７の組成のハンダ（共晶ハンダ）を含むハンダペースト（クリームハンダ）を塗布する。
【００３８】
なお、使用するハンダとしては、ハンダペースト中のハンダの融点が、上面フィレット６７及び下面フィレット６３のハンダより融点が低いものを用いることができるが、それに限定されるものではない。例えば第１〜第４フィレット２３、２７、３１、３３のハンダの融点と上面フィレット６７及び下面フィレット６３のハンダの融点とが同じものを用いてもよい。
【００３９】
次に、ハンダペーストを塗布したモジュール基板７、スペーサ基板５、マザー基板３を、図６の下図のように組み合わせ、ハンダの融点以上の温度に加熱した後に（即ちリフローした後に）冷却して、第１〜第４フィレット２３、２７、３１、３３を形成する。
【００４０】
これにより、モジュール基板７、スペーサ基板５、マザー基板３を、一体に接合する。すなわち、マザー基板３上に、スペーサ基板５を介して、モジュール基板７を搭載することにより、基板接続構造１を完成する。なお、基板接続構造１の製造方法は、上述した製造方法に限定されるものではない。
【００４１】
［１．４．効果］
第１実施形態では、基板接続構造１を重ね合わせた方向から見た場合に、スペーサ基板５は、モジュール基板７の外周より外側に広がった形状を有している。また、モジュール基板７の第３側面パターン２１とスペーサ基板５の第２上面パターン４５の張り出し部分４５ａとは、第１フィレット２３により接合されており、スペーサ基板５の第２外側パターン４７とマザー基板３の第１配線パターン３５の張り出し部分３５ａとは、第２フィレット２７により接合されている。
【００４２】
従って、第１フィレット２３及び第２フィレット２７は、重ね合わせた方向から（詳しくはモジュール基板７側から）観測することができる。そのため、第１フィレット２３及び第２フィレット２７による接合部分の外観検査を、作業者又は検査機器によって容易に且つ確実に行うことができる。
【００４３】
［２．第２実施形態］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構造は同じ番号を用いて説明する。
【００４４】
図７に示すように、第２実施形態の基板接続構造７１は、第１実施形態と同様に、マザー基板７３に、スペーサ基板７５を介して、モジュール基板７７を搭載したものである。
このうち、スペーサ基板７５の第２配線パターン７９は、絶縁基板の枠部分を一周しておらず、コの字状に形成されている（図８参照）。
【００４５】
そのため、モジュール基板７７には、第２配線パターン７９の形状に対応するように、第３配線パターン８１が形成されている。詳しくは、第３配線パターン８１の第３下面パターン８３は、スペーサ基板７５の第２上面パターン８５の形成位置（図７の右側の位置）まで形成されている。
【００４６】
同様に、マザー基板７３には、第２配線パターン７９の形状に対応するように、第１配線パターン８７が形成されている。詳しくは、第１配線パターン８７は、スペーサ基板７５の第２下面パターン８９の位置（図７の右側の位置）まで形成されている。
【００４７】
そして、図７の下図に示すように、第１実施形態と同様に、モジュール基板７７の第３側面パターン２１とスペーサ基板７５の第２上面パターン８５の張り出し部分８５ａとは、第１フィレット２３により接合されている。また、スペーサ基板７５の第２外側パターン４７とマザー基板７３の第１配線パターン８７の張り出し部分８７ａとは、第２フィレット２７により接合されている。
【００４８】
従って、第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［３．第３実施形態］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構造は同じ番号を用いて説明する。
【００４９】
図９に示すように、第３実施形態の基板接続構造に用いられるスペーサ基板９１には、第２配線パターン９３が形成されている。詳しくは、スペーサ基板９１の枠部分の上面９５には、略長方形の第２上面パターン９７が形成されている。なお、下面９９にも、同様な第２下面パターン（図示せず）が形成されている。
【００５０】
また、枠部分の外側及び内側には、上面９５の第２上面パターン９７と下面９９の第２下面パターンとを電気的に接続するように、半円筒形状のスルーホール１０１が形成されている。このスルーホール１０１は、通常の円筒状のスルーホールを軸方向に沿って破断形状であり、その内周面には第２上面パターン９７と同様な材料からなる内周パターン１０３が形成されている。
【００５１】
なお、この基板接続構造では、スペーサ基板９１の第２上面パターン９７上に、モジュール基板７に接合する第１フィレット２３が形成され、スルーホール１０１の内周面に、マザー基板３と接合する第２フィレット２７が形成される。
【００５２】
従って、第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［４．第４〜第７実施形態］
第４〜第７実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構造は同じ番号を用いて説明する。
【００５３】
図１０（ａ）に示すように、第４実施形態の基板接続構造１１１は、第１実施形態と同様に、マザー基板３にスペーサ基板５を介してモジュール基板７が搭載されたものである。この第４実施形態では、モジュール基板７の下面側にのみ電子部品１５が実装されている。
【００５４】
第４実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
図１０（ｂ）に示すように、第５実施形態の基板接続構造１２１は、第１実施形態と同様に、マザー基板３にスペーサ基板５を介してモジュール基板７が搭載されたものである。この第５実施形態では、マザー基板３にも電子部品１５が実装されている。つまり、スペーサ基板５の中央の空間には、マザー基板３に実装された電子部品１５が配置されている。
【００５５】
第５実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
図１０（ｃ）に示すように、第６実施形態の基板接続構造１３１は、第１実施形態と同様に、マザー基板３にスペーサ基板５を介してモジュール基板７が搭載されたものである。この第６実施形態では、第５実施形態と同様に、マザー基板３に電子部品１５が実装されているが、モジュール基板７では、その上面側にのみ電子部品１５が実装されている。
【００５６】
第６実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
図１０（ｄ）に示すように、第７実施形態の基板接続構造１４１は、第１実施形態と同様に、マザー基板３にスペーサ基板５を介してモジュール基板７が搭載されたものである。この第７実施形態では、第５実施形態と同様に、マザー基板３に電子部品１５が実装されているが、モジュール基板７では、その下面側にのみ電子部品１５が実装されている。
【００５７】
第７実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
【００５８】
（１）例えば、フィレットを形成する金属材料としては、例えばＳｎ−Ｐｂ系のハンダや無鉛ハンダなどを使用できるが、それ以外にも、溶融した後に固化してフィレットを形成する限りは、各種の金属やそれらの合金を使用することもできる。
【００５９】
（２）また、スペーサの形状としては、平面視で、ロの字形状、コの字状形状、短冊形状の部材を複数組み合わせて配置したものなど、本発明の条件を満たす各種の形状のものを採用できる。
【００６０】
（３）フィレットを形成する方法としては、周知のリフローによる方法（リフロー方式）、又は、溶融したハンダ等の金属材料を付着させる方法（フロー方式）など、公知の手法を採用できる。
【００６１】
（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【００６２】
［対応関係］
電子部品は、部品に対応する。モジュール基板は、基板に対応する。マザー基板は、被搭載部材に対応する。スペーサは、スペーサ基板に対応する。第１、第２フィレットは、フィレットに対応する。第１〜第３配線パターンは、導電部に対応する。
【符号の説明】
【００６３】
１、７１、１１１、１２１、１３１、１４１…基板接続構造
３、７３…マザー基板
５、７５、９１…スペーサ基板
７、７７…モジュール基板
１５…電子部品
２３…第１フィレット
２７…第２フィレット
３５、８７…第１配線パターン
３７、７９、９３…第２配線パターン
５１、８１…第３配線パターン
【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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