JP2013058586A - プリント配線基板の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでかつ信頼性の向上したプリント配線基板の接続構造を提供する。
【解決手段】第１スリット１２に設けられた第１接続パターン１４及び第２接続パターン１６とを備える第１プリント配線基板１０と、前記第１スリット１２に挿入された場合に前記第１接続パターン１４に対応する第３接続パターン２４及び第４接続パターン２６が形成され前記第３接続パターン２４及び前記第４接続パターン２６に係る第２スリット２８を備える第２プリント配線基板２０と、前記第２スリット２８を介して前記第１スリット１２に挿入された場合に一面に前記第２接続パターン１６に対応する第５接続パターン３４及び他面に前記第４接続パターン２６に対応する第６接続パターン３６が形成される第３プリント配線基板３０とを有し、各接続パターン１４，２４，１６，３４，２６，３６とが半田で接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数のプリント配線基板を相互に接続するプリント配線基板の接続構造に関する。

電子機器等を構成する複数のプリント配線基板を電気的に接続する場合は、コネクターを用いる方法が一般的である。コネクターを用いる接続構造としては、プリント配線基板の双方にコネクターを実装して互いに接続するものや、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て他方のプリント配線基板に実装したカードエッジコネクターに接続するものなどがある。

一方、コネクターを用いない接続構造も提案されている。例えば、第１の基板を第２ の基板へ垂直もしくは水平に密着させ、第１の基板の基板端子と第２の基板の基板端子とを半田を介して基板同士を電気接続するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２００４−１５３１７８号公報 特開２００８−６０３２９号公報

しかしながら、前述のようにコネクターを用いてプリント配線基板を電気接続しようとした場合は、端子同士を圧着して電気接合するので信頼性が劣ったり、コネクター自体のコストがかかるためコスト高になるとの課題があった。また、コネクターを使用しない構造においても半田のみの接続となるため、接続強度が劣ってしまい信頼性が低いとの課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

（適用例１）略長方形形状の第１スリットと前記第１スリットの長辺部分に設けられた第１接続パターンおよび第２接続パターンとを備える第１プリント配線基板と、前記第１スリットに斜め挿入された場合に、一方の面に前記第１接続パターンに対応する第３接続パターンが形成され他方の面に第４接続パターンが形成され、前記第３接続パターンおよび前記第４接続パターンのパターン形成領域に係る略長方形形状の第２スリットを備える第２プリント配線基板と、前記第２スリットを介して前記第１スリットに斜め挿入された場合に、一方の面に前記第２接続パターンに対応する第５接続パターンが形成され他方の面に前記第４接続パターンに対応する第６接続パターンが形成される第３プリント配線基板と、を有し、前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、が導電性部材を介在して接続されていることを特徴とするプリント配線基板の接続構造。

この構成によれば、第１プリント配線基板の第１スリットに、第２プリント配線基板を斜めに挿入し、第３プリント配線基板を第２プリント配線基板の第２スリットに挿入するとともに第１プリント配線基板の第１スリットに斜めに挿入する。そのため、第１プリント配線基板をベースとして、第２プリント配線基板および第３プリント配線基板は互いに交差した形で取り付けられ、各々の接続パターンはその交差部に集結するように配置される。そして、これらの接続パターンを導電性部材、例えば半田等で接続することができる。その結果、第１プリント配線基板、第２プリント配線基板、および第３プリント配線基板は、各プリント配線基板同士を組み合わせることができ、構造的に強度を確保することができる。また、コネクター等を使用しないことにより廉価で信頼性の高い電気的接続が実現できる。

（適用例２）前記第１プリント配線基板の前記第１接続パターンおよび前記第２接続パターンは前記第１プリント配線基板の一方の面に設けられ、前記第２プリント配線基板の前記第３接続パターンおよび前記第４接続パターンは、前記第２プリント配線基板の裏表２面に各々設けられ、前記第３プリント配線基板の前記第５接続パターンおよび前記第６接続パターンは、前記第３プリント配線基板の裏表２面に各々設けられていることを特徴とする上記のプリント配線基板の接続構造。

（適用例３）前記第１プリント配線基板、前記第２プリント配線基板、および前記第３プリント配線基板を組み合わせたとき、前記第１接続パターン、前記第２接続パターン、前記第３接続パターン、前記第４接続パターン、前記第５接続パターン、および前記第６接続パターンは、前記第１プリント配線基板の１つの面側に位置することを特徴とする上記のプリント配線基板の接続構造。

これらの構成によれば、各々のプリント配線基板の接続パターンを、ベースとなる第１プリント配線基板の一方の面側で、かつ第１スリットの２つの長辺部分に集中することができる。そのため、各接続パターンを導電性部材、例えば半田等で接続することが容易になる。

（適用例４）前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、が半田槽を用いたフロー半田により接続されていることを特徴とする上記のプリント配線基板の接続構造。

この構造によれば、コネクター等の部材を用いることなくフロー半田により第１プリント配線基板、第２プリント配線基板、および第３プリント配線基板を接続することができる。そのため、第１プリント配線基板、第２プリント配線基板、および第３プリント配線基板を一時にかつ容易に接続することができる。

（適用例５）前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、がリフロー硬化された半田により接続されていることを特徴とする上記のプリント配線基板の接続構造。

この構造によれば、コネクター等の部材を用いることなくリフロー硬化した半田により第１プリント配線基板、第２プリント配線基板、および第３プリント配線基板を接続することができる。そのため、第１プリント配線基板、第２プリント配線基板、および第３プリント配線基板を一時にかつ容易に接続することができる。

第１プリント配線基板を示す外形図。 第２プリント配線基板を示す外形図。 第３プリント配線基板を示す外形図。 プリント配線基板の接続方法を説明する斜視図。 接続後のプリント配線基板の断面図。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で参照する図面では、説明および図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。

（プリント配線基板について）
まず、プリント配線基板について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１プリント配線基板を示す外形図であり、（ａ）は第１プリント配線基板の表面から見た外形平面図、（ｂ）は第１プリント配線基板の側面図である。図２は第２プリント配線基板を示す外形図であり、（ａ）は第２プリント配線基板の表面から見た外形平面図、（ｂ）は第２プリント配線基板の側面図である。図３は第３プリント配線基板を示す外形図であり、（ａ）は第３プリント配線基板の表面から見た外形平面図、（ｂ）は第３プリント配線基板の側面図である。図１〜図３に示すＸ方向は、第１〜第３プリント配線基板の１つの長辺方向を示し、Ｙ方向はＸ方向と直交する方法を示し、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向と直交する方向を示す。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、第１プリント配線基板１０は、例えば、長方形形状に形成され略中央部に一方の辺（Ｙ方向）に沿って第１スリット１２が形成されている。第１スリット１２は、長辺方向に長さの異なる２つの長方形穴が組み合わさった略矩形形状の貫通穴として形成される。また、第１プリント配線基板１０の一方の面（裏面１０ｂ）には、第１スリット１２の長辺部分の両側に第１接続パターン１４および第２接続パターン１６が形成されている。

第１接続パターン１４は、一定の領域を有し、図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子１４ａから構成される。第２接続パターン１６は、第１スリット１２を挟んで第１接続パターン１４と対向する位置に設けられ、一定の領域を有するとともに図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子１６ａから構成される。第１プリント配線基板１０は、表面１０ａ，裏面１０ｂの少なくともいずれかに図示しない配線パターンが形成され、同じく図示しない各種実装部品等が実装される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、第２プリント配線基板２０は、例えば、全体として略長方形形状に形成され、一端側には幅方向（Ｙ方向）にわずかに小さな幅寸法で段形状２２が形成されている。また、第２プリント配線基板２０の段形状２２部分の表面２０ａ、裏面２０ｂには、各々第３接続パターン２４および第４接続パターン２６が形成されている。第３接続パターン２４は、段形状２２部分で図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子２４ａから構成される。第４接続パターン２６は、第３接続パターン２４が形成された表面２０ａの反対面（裏面２０ｂ）に設けられ、一定の領域を有するとともに図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子２６ａから構成される。

また、第２プリント配線基板２０には、第３接続パターン２４および第４接続パターン２６の近傍にＹ方向に沿って第２スリット２８が形成されている。第２スリット２８は、長方形形状に貫通穴として形成され、穴部分が接続端子２４ａ，２６ａの一部にかかっている。第２プリント配線基板２０は、表面２０ａ，裏面２０ｂの少なくともいずれかに図示しない配線パターンが形成され、同じく図示しない各種実装部品等が実装される。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、第３プリント配線基板３０は、例えば、全体として略長方形形状に形成され、一端側には幅方向（Ｙ方向）にわずかに小さな幅寸法で段形状３２が形成されている。また、第３プリント配線基板３０の段形状３２部分の表面３０ａ、裏面３０ｂには、各々第５接続パターン３４および第６接続パターン３６が形成されている。第５接続パターン３４は、段形状３２部分で図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子３４ａから構成される。

第６接続パターン３６は、第５接続パターン３４が形成された表面３０ａの反対面（裏面３０ｂ）に設けられ、一定の領域を有するとともに図中Ｘ方向に延在するとともに銅箔等の導電部材が絶縁皮膜から露出した複数の接続端子３６ａから構成される。第３プリント配線基板３０は、表面３０ａ，裏面３０ｂの少なくともいずれかに図示しない配線パターンが形成され、同じく図示しない各種実装部品等が実装される。

（プリント配線基板の接続について）
次いで、プリント配線基板の接続構造、接続方法について、図４および図５を参照して説明する。図４は、プリント配線基板の接続方法を説明する斜視図であり、図５は、接続後のプリント配線基板の断面図である。図４および図５に示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、図１に示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向と同一な方向を示す。

まず、図４に示すように、メイン基板としての第１プリント配線基板１０に対して、第１サブ基板としての第２プリント配線基板２０を仮固定する。具体的には、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２に対して第２プリント配線基板２０の段形状２２部分を、第１プリント配線基板１０の表面１０ａに対して第２プリント配線基板２０の裏面２０ｂが所定の角度を有するように斜め（図中矢印Ａ方向）に挿入する。第２プリント配線基板２０は、第２プリント配線基板２０の段形状２２が第１プリント配線基板１０の第１スリット１２のＹ方向部分に嵌合して一旦係止される。

このとき、図５に示すように、第２プリント配線基板２０の段形状２２が第１プリント配線基板１０の第１スリット１２のＹ方向部分に嵌合して位置決めされるため、第１プリント配線基板１０の裏面１０ｂ側において、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２の一方の長辺側に設けられた第１接続パターン１４の接続端子１４ａと第２プリント配線基板２０の段形状２２部分の表面２０ａに設けられた第３接続パターン２４の接続端子２４ａとが各々対応する位置になるように仮固定される。また、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２と第２プリント配線基板２０の第２スリット２８とは、貫通穴部を共通として仮固定される。

次いで、図４に示すように、第１プリント配線基板１０および第２プリント配線基板２０に対して、第２サブ基板としての第３プリント配線基板３０を仮固定する。具体的には、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２と第２プリント配線基板２０の第２スリット２８との共通な貫通穴部に対して、第３プリント配線基板３０の段形状３２部分を、第１プリント配線基板１０の表面１０ａに対して第３プリント配線基板３０の裏面３０ｂが所定の角度を有するとともに、第２プリント配線基板２０と交差する方向に斜め（図中矢印Ｂ方向）に挿入する。第３プリント配線基板３０は、第３プリント配線基板３０の段形状３２が第２プリント配線基板２０の第２スリット２８のＹ方向部分に嵌合して一旦係止される。

このとき、図５に示すように、第３プリント配線基板３０の段形状３２が第２プリント配線基板２０の第２スリット２８のＹ方向部分に嵌合して位置決めされるため、第１プリント配線基板１０の裏面１０ｂ側において、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２の他方の長辺側に設けられた第２接続パターン１６の接続端子１６ａと第３プリント配線基板３０の段形状３２部分の表面３０ａに設けられた第５接続パターン３４の接続端子３４ａとが各々対応する位置になるように仮固定される。また、第２プリント配線基板２０の裏面２０ｂに設けられた第４接続パターン２６の接続端子２６ａと第３プリント配線基板３０の段形状３２部分の裏面３０ｂに設けられた第６接続パターン３６の接続端子３６ａとが各々対応する位置になるように仮固定される。

すなわち、第１プリント配線基板１０と第２プリント配線基板２０と第３プリント配線基板３０とを上述のように組み合わせることによって、交差する第２プリント配線基板２０および第３プリント配線基板３０は、ベースである第１プリント配線基板１０を第１スリット１２の両側で互いに挟み込むように確実に配置される。

また、接続されるべき第１接続パターン１４と第３接続パターン２４、第２接続パターン１６と第５接続パターン３４、および第４接続パターン２６と第６接続パターン３６は、ベースである第１プリント配線基板１０の裏面１０ｂの第１スリット１２を中心とする交差部に集結するように配置される。

次いで、第１プリント配線基板１０と第２プリント配線基板２０と第３プリント配線基板３０とを導電性部材としての半田を用いて、機械的に固定するとともに電気的に接続する。

フロー半田法を用いる場合は、第２プリント配線基板２０および第３プリント配線基板３０が配置された第１プリント配線基板１０を、裏面１０ｂ側が溶融された半田の表層に接するように半田槽上を移動させ、図５に示すように、第１接続パターン１４と第３接続パターン２４、第２接続パターン１６と第５接続パターン３４、および第４接続パターン２６と第６接続パターン３６の表面に各々半田皮膜５０を形成して半田付けする。なお、半田槽のタイプは、半田液面を動かさない静止槽であっても半田液面に波を立てる噴流式であってもよい。

リフロー半田法を用いる場合は、予め、第１プリント配線基板１０、第２プリント配線基板２０、および第３プリント配線基板３０の各接続端子１４ａ，１６ａ，２４ａ，２６ａ，３４ａ，３６ａに半田ペーストを印刷する。そして、リフロー炉で赤外線や熱風などを用いて加熱し、図５に示すように、第１接続パターン１４と第３接続パターン２４、第２接続パターン１６と第５接続パターン３４、および第４接続パターン２６と第６接続パターン３６の表面に各々半田皮膜５０を形成して半田付けする。

以下、本実施形態の効果を記載する。
（１）上述の接続構造では、第１プリント配線基板１０の第１スリット１２に、第２プリント配線基板２０を斜めに挿入し、第３プリント配線基板３０を第２プリント配線基板２０の第２スリット２８に挿入するとともに第１プリント配線基板１０の第１スリット１２に斜めに挿入する。そのため、第２プリント配線基板２０および第３プリント配線基板３０は、互いに交差した部分で第１プリント配線基板１０を挟む形で取り付けられる。また、各々の接続パターン１４，１６，２４，２６，３４，３６はその交差部に集結するように配置される。そして、これらの接続パターン１４，１６，２４，２６，３４，３６を半田等で接続することができる。その結果、第１プリント配線基板１０、第２プリント配線基板２０、および第３プリント配線基板３０は、構造的に強度を確保することができる。また、コネクター等を使用することなく信頼性の高い電気的接続が実現できる。

（２）上述の接続構造では、各々のプリント配線基板１０，２０，３０の接続パターン１４，１６，２４，２６，３４，３６を、ベースとなる第１プリント配線基板１０の一方の面側（裏面１０ｂ）で、かつ第１スリット１２の２つの長辺部分に集中することができる。そのため、半田等で接続することが容易になる。

（３）上述の接続構造では、コネクター等の部材を用いることなくフロー半田もしくはリフロー半田により第１プリント配線基板１０、第２プリント配線基板２０、および第３プリント配線基板３０を接続することができる。そのため、第１プリント配線基板１０、第２プリント配線基板２０、および第３プリント配線基板３０を一時にかつ容易に接続することができ、作業効率の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施例以外の変形例は、以下の通りである。

上記実施形態は、第１プリント配線基板１０に第２プリント配線基板２０を挿入してその後第３プリント配線基板３０を挿入した場合について説明したがこれに限定しない。第２プリント配線基板２０および第３プリント配線基板３０を同時に挿入してもよい。挿入順序は特に限定しない。第１プリント配線基板１０、第２プリント配線基板２０および第３プリント配線基板３０に搭載される部品は任意である。また、導電性部材を半田としたが、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。また、接続の工程をリフロー半田もしくはフロー半田としたが、いかなる接続工程であってもよい。

また、第１スリット１２、第２スリット２８は基板中央に長穴として示しているがこれに限定しない。基板上の位置および形状は任意である。スリットの幅等は挿入する基板以上であればよい。また、プリント配線基板は、片面基板、両面基板、多層基板のいずれであってもよい。多層基板の場合は第１スリット１２、第２スリット２８の端面部を面取り形状としてもよい。

１０…第１プリント配線基板、１２…第１スリット、１４…第１接続パターン、１４ａ，１６ａ，２４ａ，２６ａ，３４ａ，３６ａ…接続端子、１６…第２接続パターン、２０…第２プリント配線基板、２２…段形状、２４…第３接続パターン、２６…第４接続パターン、２８…第２スリット、３０…第３プリント配線基板、３２…段形状、３４…第５接続パターン、３６…第６接続パターン、５０…半田皮膜。

Claims (5)

1. 略長方形形状の第１スリットと前記第１スリットの長辺部分に設けられた第１接続パターンおよび第２接続パターンとを備える第１プリント配線基板と、
   前記第１スリットに斜め挿入された場合に、一方の面に前記第１接続パターンに対応する第３接続パターンが形成され他方の面に第４接続パターンが形成され、前記第３接続パターンおよび前記第４接続パターンのパターン形成領域に係る略長方形形状の第２スリットを備える第２プリント配線基板と、
   前記第２スリットを介して前記第１スリットに斜め挿入された場合に、一方の面に前記第２接続パターンに対応する第５接続パターンが形成され他方の面に前記第４接続パターンに対応する第６接続パターンが形成される第３プリント配線基板と、を有し、
   前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、が導電性部材を介在して接続されていることを特徴とするプリント配線基板の接続構造。
2. 前記第１プリント配線基板の前記第１接続パターンおよび前記第２接続パターンは前記第１プリント配線基板の一方の面に設けられ、
   前記第２プリント配線基板の前記第３接続パターンおよび前記第４接続パターンは、前記第２プリント配線基板の裏表２面に各々設けられ、
   前記第３プリント配線基板の前記第５接続パターンおよび前記第６接続パターンは、前記第３プリント配線基板の裏表２面に各々設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の接続構造。
3. 前記第１プリント配線基板、前記第２プリント配線基板、および前記第３プリント配線基板を組み合わせたとき、前記第１接続パターン、前記第２接続パターン、前記第３接続パターン、前記第４接続パターン、前記第５接続パターン、および前記第６接続パターンは、前記第１プリント配線基板の１つの面側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板の接続構造。
4. 前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、が半田槽を用いたフロー半田により接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。
5. 前記第１接続パターンおよび前記第３接続パターンと、前記第２接続パターンおよび前記第５接続パターンと、前記第４接続パターンおよび前記第６接続パターンと、がリフロー硬化された半田により接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプリント配線基板の接続構造。

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