JP2007311548A

JP2007311548A - 回路基板の接続構造

Info

Publication number: JP2007311548A
Application number: JP2006139081A
Authority: JP
Inventors: Hideki Dobashi; 英記土橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】コストアップすることなく、また大型化することなく実装部品の電気的接続を取りながら機械的に保持する。
【解決手段】電気回路配線を持つハード基板１と電気回路配線を持つフレキシブルプリント基板２と機械的強度を出すための第1の挿入実装端子３ａと電気的接続を取るための第2の挿入実装端子３ｂを持つ実装部品３とを備えた回路基板の接続構造で、ハード基板１と前記フレキシブルプリント基板２は一部積層された状態で配置されており、積層部に実装部品３を搭載し、ハード基板１に設けられた第1の挿入穴に第1の挿入実装端子３ａを挿入して穴部に設けられたランド１３Ｒに第1の挿入実装端子３ａをハンダ付けし固定し、第2の実装端子３ｂをハード基板１を介してフレキシブルプリント基板２に設けられた第2の挿入穴に挿入して第2の挿入穴部に設けられた電気接続用ランド２３Ｒに第2の実装端子３ｂをハンダ付けする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の回路基板同士を接続する接続構造に関するものである。

機器の電源を取るために使われる電源コネクタやUSB（Universal Serial Bus）端子等の外部機器とのデータのやり取りを行うためのインターフェースコネクタのような電気部品は、接続ケーブルを抜き差しして使用されるためコネクタに外力が加わる。このような電気実装部品は、外力に耐え得るよう機器に対して機械的に十分強固に取り付けつつ基板と電気的接続を取る必要があり、取り付けが不十分であると簡単に機器を破損してしまう。そのため、従来は挿入実装タイプの部品を用いてハード基板に実装するという方法が採られている。これにより、ハード基板によって機械的な強度が確保され電気的接続も取ることが可能になる。このとき、搭載される実装部品がハード基板上の回路に接続、処理される場合は特に問題ない。しかし、図11および12に示すように、実装部品３の処理回路がハード基板１上になく離れた場所にある場合、ハード基板１にコネクタ９を搭載してフレキシブルプリント基板２等で処理回路基板５と接続しなければならない。この場合、電気的に見るとハード基板１には実装部品３からの配線が単にコネクタ９へ真っ直ぐにつながるだけの中継基板のような役割しか果たさないため非常に効率が悪い。また、フレキシブルプリント基板２との接続にコネクタ９を搭載しなければならないことからコストアップと基板の大型化が避けられない状況である。また処理回路が搭載されている基板が、フレキシブルプリント基板２の延長部分である場合であってもコネクタ６は省略することはできるが、コネクタ９は搭載しなければならないためハード基板１の小型化、低コスト化には寄与しない。

また、図13に示すように、部品実装する基板２１をフレキシブルプリント基板とした場合は周囲の構造部品（不図示）へ実装部品３１、４１をそれぞれビス７１によって直接固定するように構成しなければならない。この場合、実装部品３１、４１はビス止め部を持った特殊な形状のものを使用しなければならずこの実装部品がコストアップの要因となっていた。

また、図14、15には特許文献１に開示されている形態を示している。本形態では、実装部品１００にフレキシブルプリント基板２００に対向する金属製のホールドダウン１０１を設けている。フレキシブルプリント基板２００には、ホールドダウン１０１と対向する位置に抜孔２０１を設け、フレキシブルプリント基板２００の電気部品１００を搭載した面と反対側の面には補強板３００を設けている。さらに、補強板３００の少なくとも抜孔２０１に臨む位置には金属面３０１を設け、金属面３０１とホールドダウン１０１とをハンダ付固定している。電気部品１００の接続端子１０２を、フレキシブルプリント基板２００の電気接続用ランド２０２にハンダ付けすることによって、フレキシブルプリント基板２００と補強板３００の接着部が剥がれ難い構成を取るように工夫されている。しかし、本構成では補強板３００により機械的強度は期待できるがフレキシブルプリント基板２００に補強板３００を貼付ける工程が増えるため基板がコストアップとなる。また、一般的に補強板の貼付け精度は低く電気接続用ランド２０２と金属面３０１が適切な位置関係にならないことが多く、ハンダ付け不良の原因となりやすいという問題がある。

さらに、基板にはリジットフレキシブル基板というものもある。これはリジットなプリント基板（ハード基板）と屈曲が可能なフレキシブルプリント基板とを積層した複合基板で、リジット部はハード基板と同様に剛性が高く構造部品として利用でき他基板との接続はフレキシブル部分で行うことができる。このリジットフレキシブル基板は、1枚の基板で2種類の機能を持たせた基板であるため使い勝手は良いが非常に高価であるため使用するにはかなりのコストアップを覚悟しなければならない。
特開平9-18112号公報

以上のことから、いずれの方法を用いてもコストアップを避けることができず大型化することも懸念される。そこで本発明の目的はコストを上げることなく、また同時に大型化することなく実装部品の電気的接続を取りながら機械的に保持するというものである。

上記課題を解決するため本発明の接続構造は、電気回路配線を持つハード基板と電気回路配線を持つフレキシブルプリント基板と機械的強度を出すための第1の挿入実装端子と電気的接続を取るための第2の挿入実装端子を持つ実装部品とを備えた回路基板の接続構造で、ハード基板と前記フレキシブルプリント基板は一部積層された状態で配置されており、積層部に実装部品を搭載し、ハード基板に設けられた第1の挿入穴に第1の挿入実装端子を挿入して穴部に設けられた固定用ランドに第1の挿入実装端子をハンダ付けして固定し、第2の実装端子をハード基板を介してフレキシブルプリント基板に設けられた第2の挿入穴に挿入して第2の挿入穴部に設けられた電気接続用ランドに第2の実装端子をハンダ付けするようにしている。

また、電気回路配線を持つハード基板と電気回路配線を持つフレキシブルプリント基板と機械的強度を出すための第1の挿入実装端子と電気的接続を取るための表面実装端子を持つ実装部品とを備えた回路基板の接続構造で、ハード基板とフレキシブルプリント基板は一部積層された状態で配置されており、積層部に前記実装部品を搭載し、フレキシブルプリント基板を介してハード基板に設けられた第2の挿入穴に第1の実装端子を挿入して第2の挿入穴部に設けられた固定用ランドに第1の実装端子をハンダ付けして固定し、フレキシブルプリント基板に設けられた電気的接続用ランドに表面実装端子をハンダ付けする。

本発明によれば、ハード基板とフレキシブルプリント基板を一部積層された状態で配置しこの積層部分に実装部品を配置することによって、機械的保持性を確保しながらフレキシブルプリント基板に別部材を介することなく電気的接続を取ることができるため小型で安価な基板接続が可能となる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による構成の斜視図である。また、図２は図１の構成を分りやすく示すための分解斜視図である。

実装部品３はここではUSB端子のコネクタ部品を例として実装したもので、主に機械的な固定を目的とした第1の挿入実装端子３ａと電気的接続をとるための第2の挿入実装端子３ｂを持つ。また実装部品４としては電源コネクタを例として実装したもので、こちらも主に機械的な固定を目的とした第1の挿入実装端子４ａと電気的接続をとるための第2の挿入実装端子４ｂを持つものである。

一般的にハード基板は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含侵させて成形された樹脂板の表面に銅箔を貼り合わせて所定のパターンをエッチングすることにより電気回路を形成したもので、剛性が高く機械的構造部材としての役割を果たすことができる。目的にもよるが基板厚さ1mm程度のものが比較的よく使われる。フレキシブルプリント基板はポリイミドなどの薄い樹脂性フィルムに銅箔を貼り合わせてエッチングすることにより電気回路を形成したもので、ハード基板とは異なり柔軟性に富んだ基板である。従って剛性は低く構造部材としては適さないが折り曲げたりねじったりして機器内の狭い空間に組み込むことができ、離れた基板間を接続するのに良く使われる。

本提案のハード基板１には図３に示すように、実装部品３の第1の挿入実装端子３ａを挿入するための第1の挿入穴１３Ｈａが開けられている。この第1の挿入穴１３Ｈａの周囲には部品搭載面とは反対側の面に銅箔が露出した固定用ランド１３Ｒが形成されている。また第2の挿入実装端子３ｂを挿入するための逃げ穴１３Ｈｂも開けられている。こちらの逃げ穴１３Ｈｂの周囲にはランドは形成していない。本実施例においては第2の挿入実装端子３ｂのピンそれぞれに対応した穴形状（図上では5個の穴）としているが全端子が挿入される1つの穴や複数のピンが挿入される穴が幾つか開けられるようなものであってもよい。また、実装部品４の第1の挿入実装端子４ａおよび第2の挿入実装端子４ｂがそれぞれ挿入される第1の挿入穴１４Ｈａ、第3の挿入穴１４Ｈｂが開けられており、その周囲にはそれぞれ固定用ランド１４Ｒａ、電気接続用ランド１４Ｒｂが形成されている。

まず、ハード基板１に実装部品３の第1の挿入実装端子３ａを第1の挿入穴１３Ｈａに、第2の挿入実装端子３ｂを逃げ穴１３Ｈｂにそれぞれ挿入する。第1の挿入穴１３Ｈａの周囲には固定用ランド１３Ｒが形成されているのでこれに挿入実装端子３aをハンダ付けして固定する。

図４に示すように、フレキシブルプリント基板２は部分的にハード基板と重なるように配置するため、第1の挿入実装端子３ａおよび固定用ランド１３Ｒを避けるように逃げ穴２３Ｈａが開けられている。また、第2の挿入実装端子３ｂを挿入するための第2の挿入穴２３Ｈｂが設けられており、第2の挿入穴２３Ｈｂの周囲には電気的接続を取るための電気接続用ランド２３Ｒが形成されている。本実施例においてフレキシブルプリント基板２が第1の挿入実装端子３ａおよび固定用ランド１３Ｒを避ける形態として逃げ穴２３Ｈａを設けているが、当然第1の挿入実装端子３ａおよび固定用ランド１３Ｒを避けることができる形状であればよく穴形状にとらわれる必要はない。

このように構成されているフレキシブルプリント基板２をハード基板１と重ねて配置する。その際、第1の挿入実装端子３ａおよび固定用ランド１３Ｒ上に逃げ穴２３Ｈａが来るように配置し、第2の挿入実装端子３ｂは第2の挿入穴２３Ｈｂに挿入する。そして第2の挿入穴２３Ｈｂの周囲に形成されている電気接続用ランド２３Ｒに第2の挿入実装端子３ｂをハンダ付けすることによってフレキシブルプリント基板２と実装部品３の電気的接続を取る。

また実装部品４はハード基板１上の処理回路部品８（図５参照）を利用して処理される信号を持つ部品である。実装部品３の処理回路がハード基板１の外部にあるのとは異なりハード基板１内に処理回路を持っているため実装部品３とは異なる接続形態となり、第1の挿入実装端子４ａも第2の挿入実装端子４ｂもどちらも従来通りハード基板１に対してハンダ付けを行えばよい。そのため実装部品４はハード基板１上でフレキシブルプリント基板２と重ならない部分に配置されている。第1の挿入実装端子４ａおよび第2の挿入実装端子４ｂをそれぞれ第1の挿入穴１４Ｈａ、第3の挿入穴１４Ｈｂに挿入し固定用ランド１４Ｒａ、電気接続用ランド１４Ｒｂにそれぞれハンダ付けを行う。これにより処理回路部品８との電気的に接続される。処理された信号はコネクタなどを用いて外部と接続してもよい。

部品実装およびフレキシブルプリント基板２の接続されたハード基板１は取付ビス７によって機器の構造部材（不図示）へと取付を行い固定される。

さらにハード基板１と離れた位置に固定されている処理回路基板５に搭載されているコネクタ６にフレキシブルプリント基板２を挿入することによって実装部品３と処理回路基板５を電気的に接続する。本実施例では処理回路基板５を別途設けるような形態で記載しているがフレキシブルプリント基板２に実装部品３の信号の処理回路を持つような形態であっても構わない。

以上のように、実装部品３のようなハード基板１上に処理回路を持たず出力信号をそのまま別の基板に送るようなものの場合は本接続形態のような手法により接続を簡略化でき、実装部品４のようなものの場合は従来と同じ方法で接続を行うようにする。このように別の接続形態を持つ部品を一つの基板上に配置することができるため基板点数の削減も可能となる。

図６は、本発明の第２の実施形態による構成の斜視図である。また、図７は図６の構成を分りやすく示すための分解斜視図である。実施例１に記載のものと同一番号の部品は、同一の機能を果たすものとする。

実装部品３は、ここではUSB端子のコネクタ部品を例として実装したもので、主に機械的な固定を目的とした挿入実装端子３ａと電気的接続をとるための表面実装端子３ｃを持つ。また実装部品４としては電源コネクタを例として実装したもので、実施例１と同様に挿入実装端子４ａと挿入実装端子４ｂを持つものである。

フレキシブルプリント基板２には、図９に示すように実装部品３の第1の挿入実装端子３ａを挿入するための逃げ穴２３Ｈａが開けられている。本実施例中で逃げ穴２３Ｈａは第1の挿入実装端子３ａ（4端子）がそれぞれ挿入されるような４つの穴として表現しているが第1の挿入実装端子３ａを避けるような形状であれば切り欠き形状などでもよく、穴形状にとらわれるものではない。また、図９に示すように電気接続用ランド２３Ｒが備えられている。

まず、実装部品３の第1の挿入実装端子３ａをフレキシブルプリント基板２の逃げ穴２３Ｈａに挿入する。そしてフレキシブルプリント基板２に設けた表面実装端子に対応する電気接続用ランド２３Ｒと位置を合わせてハンダ付けを行い電気的接続をとる。

ハード基板１は図８に示すように、第1の挿入実装端子３ａを挿入するための第1の挿入穴１３Ｈａが開けられており、第1の挿入穴１３Ｈａの周囲には部品搭載面とは反対側の面に銅箔が露出した固定用ランド１３Ｒが形成されている。また、実装部品４の第1の挿入実装端子３ａおよび第2の挿入実装端子３ｂがそれぞれ挿入される第1の挿入穴１４Ｈａ、第2の挿入穴１４Ｈａが開けられており、その周囲にはそれぞれ固定用ランド１４Ｒａ、電気接続用ランド１４Ｒｂが形成されている。

このように構成されているハード基板１をフレキシブルプリント基板２と重ねて配置する（図１０参照）。その際、実装部品３の第1の挿入実装端子３ａを第1の挿入穴１３Ｈａに挿入し、第1の挿入穴１３Ｈａの周囲に形成されているランド１３Ｒに第1の挿入実装端子３ａをハンダ付けして固定する。

また実装部品３は、実施例１と同様の実装形態である。

以上のように、実装部品３の電気接続端子が表面実装端子を持つようなタイプであっても本構成のように配置することでフレキシブルプリント基板２に電気的接続をとりつつハード基板に固定することができる。

本発明の第1の実施例を示す斜視図。本発明の第1の実施例の分解斜視図。本発明の第1の実施例のハード基板を示す図。本発明の第1の実施例のフレキシブルプリント基板の部品実装部を示す図。本発明の第1の実施例の部品実装側から見た斜視図。本発明の第2の実施例を示す斜視図。本発明の第2の実施例の分解斜視図。本発明の第2の実施例のハード基板を示す図。本発明の第2の実施例のフレキシブルプリント基板の部品実装部を示す図。本発明の第２の実施例の部品実装側から見た斜視図。第1の従来例を示す斜視図。第1の従来例を示す図でハンダ面側から見た斜視図。第2の従来例を示す斜視図。第3の従来例を示す図。第3の従来例の断面を示す図。

符号の説明

１ハード基板
１３Ｈａ、１４Ｈａ第1の挿入穴
１３Ｈｂ逃げ穴
１４Ｈｂ第3の挿入穴
１３Ｒ、１４Ｒａ固定用ランド
１４Ｒｂ電気接続用ランド
２フレキシブルプリント基板
２３Ｈａ逃げ穴
２３Ｈｂ第2の挿入穴
２３Ｒ電気接続用ランド
３、４実装部品
３ａ、４ａ第1の挿入実装端子
３ｂ、４ｂ第2の挿入実装端子
３ｃ表面実装端子
５処理回路基板
８処理回路用電気部品

Claims

電気回路配線を持つハード基板と、電気回路配線を持つフレキシブルプリント基板と、機械的強度を出すための第1の挿入実装端子と電気的接続を取るための第2の挿入実装端子を持つ実装部品とを備えた回路基板の接続構造であって、
前記ハード基板と前記フレキシブルプリント基板は一部積層された状態で配置されており、該積層部に前記実装部品を搭載し、前記ハード基板に設けられた第1の挿入穴に第1の挿入実装端子を挿入して該挿入穴部に設けられた固定用ランドに第1の挿入実装端子をハンダ付けして固定し、第2の実装端子を前記ハード基板を介して前記フレキシブルプリント基板に設けられた第2の挿入穴に挿入して該第2の挿入穴部に設けられた電気接続用ランドに第2の実装端子をハンダ付けすることを特徴とする回路基板の接続構造。
電気回路配線を持つハード基板と、電気回路配線を持つフレキシブルプリント基板と、機械的強度を出すための第1の挿入実装端子と電気的接続を取るための表面実装端子を持つ実装部品とを備えた回路基板の接続構造であって、
前記ハード基板と前記フレキシブルプリント基板は一部積層された状態で配置されており、該積層部に前記実装部品を搭載し、前記フレキシブルプリント基板を介して前記ハード基板に設けられた第2の挿入穴に第1の実装端子を挿入して該第2の挿入穴部に設けられた固定用ランドに第1の実装端子をハンダ付けして固定し、前記フレキシブルプリント基板に設けられた電気的接続用ランドに表面実装端子をハンダ付けすることを特徴とする回路基板の接続構造。