CN101455131A - 电路板设备、布线板连接方法和电路板模块设备 - Google Patents

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Abstract

一种电路板设备、布线板连接方法和电路板模块设备,其被提供用于将各向异性传导部件的压缩比率控制在优化范围内,用于即使在层叠的布线板数目增加的情况下也能抑制各向异性传导部件的碰撞弹力的变化,用于在即使施加静态外力或相类似因素的情况下也能抑制布线板的变形和各向异性传导部件的冲击弹性力的波动,用于在即使周围温度变化的情况下也能抑制各向异性传导部件的线性膨胀,以增加电连接的稳定性,和用于减小各向异性传导部件的冲击弹性力,以允许厚度减小。该电路板设备包括:布线板101-104;在各自布线板之间放置的各向异性传导部件105;功能块106,其与各向异性传导部件105分离,并被与各向异性传导部件105放置在同一平面上,以包围各向异性传导部件105;和放置以夹紧布线板101-104的一对保持块107,108。这些布线板101-104在它们被夹在保持块对107,108之间的同时保持压缩,使得:它们利用各向异性传导部件105彼此电连接。

Description

电路板设备、布线板连接方法和电路板模块设备
技术领域
本发明主要涉及一种电路板设备,其具有多个铺设有印刷金属线的布线板,诸如在电子和通信领域中的电子设备中配置的柔性印刷布线板、刚性印刷布线板或相类似物,其中:布线板层叠并保持彼此的连接。此外,本发明涉及一种用于将这些布线板彼此连接的布线板连接方法,和一种电路板模块设备。
背景技术
近期,例如,手机、PDA(个人数字助理)终端和许多其它电子设备包括多块印刷布线板,其铺设有印刷金属线并安装有多个电子部件,并包含在有限体积的电子设备中。然后,随着厚度和体积的持续减小,多种技术已公开为层叠多个这些印刷布线板和将它们保持彼此连接的方法,以实现印刷布线板尺寸的减小。
图1是显示在JP-8-96870-A中公开的印刷板中连接结构的示意横断面图。根据这个图中详细描述的技术,第一印刷板1304、第二印刷板1305、第三印刷板1306层叠在嵌入底部1301的第一弹性部件1303上,同时由设置在底部1301上的引导杆部件1302定位。然后,中间板部件1307从其上面利用螺丝固定到底部1301。此外,第四印刷板1308、第五印刷板1309和第六印刷板1310从上部中间板部件1307层叠,同时由引导杆部件1302定位。在对应于具有传导图案的这些印刷板部分的位置处,弹性部件1311从上述第六印刷板1310设置,并且利用螺丝,从上部弹性部件1311,板保持板1312被固定到中间板部件1307。采用这种方式,第一印刷板1304、第二印刷板1305和第三印刷板1306利用弹性部件1303和弹性部件1311的碰撞弹力连接,其中其传导图案彼此接触。类似地,第四印刷板1308、第五印刷板1309和第六印刷板1310利用弹性部件1303和弹性部件1311的碰撞弹力连接,其中其传导图案彼此接触。
图2依次是显示在JP-8-307030-A中公开的印刷电路板中的连接结构的示意横断面图。根据这个图中详细描述的技术,刚性板基部1405装配有在其一个表面上形成有导体1402的单侧柔性印刷板(FPC:柔性印刷电路)1401,并且双侧FPC 1403被层叠在其上面,其中:导体1404形成在背表面上,并且导体1409形成在前表面上。在对应于具有传导图案的这些印刷板的部分的位置处,作为弹性部件的各向异性传导橡胶1406从上面的双侧FPC 1403设置。此外,刚性单侧硬板(PWB:印刷布线板)1407从上述各向异性传导橡胶1406层叠,其中:导体1410形成在其背表面上。利用螺丝1408的紧固,这种单侧PWB 1407被紧固到板基部1405,以将均匀的压力应用于这些布线板整体,从而充分挤压各向异性传导橡胶1406以强化传导性。采用这种方式,在单侧FPC 1401的前表面上形成的导体1402被电连接到在双侧FPC 1403的背表面上形成的导体1404,并且在双侧FPC 1403的顶表面上形成的导体1409被电连接到在单侧PWB 1407的背表面上形成的导体1410。
图3依次是显示在JP-2001-244592-A中公开的压力连接柔性电路板的方法的示意分解透视图。根据在这个图中详细描述的技术,支架1501被设置在主体底部上,并且支架1501在其中央部形成有凹陷1501a。压力连接橡胶1502被附于这个凹陷1501a。柔性电路板1503,1504,1505和在柔性电路板1503上形成的舌状件1506从它们上面层叠,并被定位到在支架1501上形成的主体底部穿透销1507a和1507b。形成有突起的压力连接固定件1508被螺丝部件1509连接,其中突起面对压力连接橡胶1502,从而利用弹性形变压力连接橡胶1502和利用应用于该突起的压力连接固定件1508的压力,在层叠柔性电路板1503,1504,和1505以及舌状件1506上形成的电连接接触图案分别彼此接触。
图4依次是显示在JP-2002-8749-A中公开的使用电连接器的连接结构的示意横断面图。根据在这个图详细描述的技术,在定位销1603插在其上的金属制成支撑片1601上,安装电路板1604被定位和水平安装。装配电路板1604具有比支撑片1601更大的外部形状,并包括在其自身的表面的中央区域中成矩阵布置的多个电极1605。匹配片1608层叠在顶部。矩形开口1609形成在这个匹配片1608的中央处,并且包括绝缘弹性片1613,其形成有电连接器1612,并厚度比匹配片1608的厚度大0.05到0.1mm。
电连接器1612包括多个可弹性变形连接销1614,其布置在弹性片1613的表面上并沿安装半导体封装1630的方向突起。每个弹性连接销1614包括多条金属带1615,其两端突起或暴露。从这个上面层叠定位片1617,并从这个上面层叠具有开口1622的定位固定器1621。然后,通过将多个螺栓拧入它们,定位固定器1621、定位片1617、匹配片1608、安装电路板1604和支撑片1601被成整体。接着,在其背表面上形成具有多个电极1631的半导体封装1630容纳和压缩在开口1622中。采用这种方式,电连接器1612的弹性片1613被压缩和变形,导致彼此相对的装配电路板1604和半导体封装1630被电连接。
图5依次是显示在JP-2003-77559-A中公开的各向异性传导连接器的应用产品的示意横断面图。根据这个图中公开的各向异性传导连接器的应用产品的详细描述,各向异性传导连接器1702被放置在电路板1755上,使得:弹性各向异性传导膜1720的导体1722位于电路板1755的电极1756上。在这种各向异性传导连接器1702上,电子部件1750被放置使得:其电极1751位于各向异性传导连接器1702的弹性各向异性传导膜1720上的导体1722上。各向异性传导连接器1702包括:在其中央形成有开口的框架片1710;且沿厚度方向具有传导性的弹性各向异性传导膜1720被放置在这个开口中,同时它由框架片1710的开口的边缘支撑。此外,框架片1710围绕其周围边缘形成有的多个定位孔1716。
弹性各向异性传导膜1720包括:功能区域,其包括:多个导体1722,多个导体1722根据对应于电子部件1750的电极1751的图案的图案布置并沿厚度方向延伸;和绝缘体1723,其围绕每个导体1722形成以彼此绝缘每个导体1722。这种功能区域被放置,使得它位于框架片1710的开口中。围绕这种功能区域的周围边缘,由框架片1710中的开口的边缘紧固支撑的支撑区域被连续形成到功能区域。
如上描述,电路板1755、各向异性传导连接器1702和电子部件1750被层叠。然后,从这上面,固定部件1752的腿插入穿过定位孔1716和形成穿过电路板1755的定位孔1757;并且电子部件1750和各向异性传导连接器1702被固定在电路板1755上,使得:在弹性各向异性传导膜1720上的导体1722夹在电子部件1750的电极1751和电路板1755的电极1756之间。采用这种方式,弹性各向异性传导膜1720的导体1722显现传导性,导致电子部件1750的电极1751被电连接到电路板1755的电极1756。
然而,前述传统技术存在如下问题。在JP-8-96870中公开的技术中,通过传导图案彼此的接触进行印刷板彼此的连接,并且这种接触压力仅由在电路板设备的最顶和最下层上设置的弹性部件的弹力产生。为此原因,由于导体图案的端子的形状的变化,特别是其厚度、面积和相类似物的变化,造成接触区域不一致,导致不稳定的电阻。
此外,当由于外力或相类似物造成印刷布线板变形时,该结构并不能使印刷布线板的变形不传送到弹性部件。因此,弹性部件也关于印刷布线板的变形而变形,导致弹力的波动,即接触压力和结果的不稳定电阻。
此外,由于电路板设备被构造,使得:嵌有弹性部件的底部和底部保持片被设置在其最顶和最下层,因而很难实现关于具有这种结构的电子设备的厚度和体积的减小的紧凑化。此外,由于多块印刷布线板的连接结构被中间片部件夹在其之间的多个连接层电破坏,需要分离的连接结构,用于彼此电连接多个这些连接层。特别地,当将层叠的印刷布线板数目增加时,很难实现关于具有这种结构的电子设备的厚度和体积的减小的紧凑化。
另一方面,在JP-8-307030-A中公开的技术中,通过传导图案利用硬板一侧的按压力的接触点,利用各向异性传导橡胶的弹力,通过彼此结合传导图案的接触点,多块印刷布线板被彼此连接。同样,由于在接触连接中的传导图案的端子的形状的变化,特别是其厚度、面积和相类似物的变化,造成接触区域不一致,导致不稳定的电阻。特别地,当提供多个接触连接的层时,变化成倍增加,导致电阻更加不稳定。
此外,当印刷布线板由于外力或相类似物而变形时,该结构不能使印刷布线板的变形不会传送到各向异性传导橡胶。因此,各向异性传导橡胶也关于印刷布线板的变形而变形,造成弹力的波动,即接触压力的波动,并导致不稳定电阻和可能的断开。
此外,在其中通过使用各向异性传导橡胶的弹力而使印刷布线板被彼此连接的区域中,由于印刷布线板与各向异性传导橡胶之间的线性膨胀系数的差异,在印刷布线板与各向异性传导橡胶的之间出现大的偏移,导致不稳定电阻和诸如信号短路或断开的可能故障。这个问题会出现在周围温度在特别是对于诸如手机的小型电子设备需要的作为存储温度保证范围的-40℃和80℃之间变化时。
另一方面,在JP-2001-244592-A中公开的技术中,通过利用压力连接橡胶的弹力,通过彼此接触的传导图案中的接触点,多块印刷布线板被彼此连接。为此原因,由于在接触连接中的传导图案的端子的形状的变化,特别是厚度、面积和相类似物的变化,造成接触区域不一致,导致不稳定的电阻。特别地,当提供多个接触连接的层时,变化成倍增加,导致电阻更加不稳定。
此外,当印刷布线板由于外力或相类似因素变形时,该结构不能使印刷布线板的变形不传送到压力连接橡胶。因此,压力连接橡胶也随着印刷布线板的变形而变形,导致弹力的波动,即接触压力的波动,并导致不稳定电阻和可能的断开。
此外,当将印刷布线板的层叠数目增加时,该连接压力橡胶必须增加硬度,或连接压力橡胶必须增加尺寸以增加弹力,以产生更大的压力,用于通过彼此接触的传导图案的接触点,确保电连接。相应地,很难实现随着具有这种结构的电子设备的厚度和体积减小的紧凑化。
另一方面,在JP-2002-8749-A中公开的技术中,通过利用弹性连接销和嵌入弹性连接销中的金属带的弹力,连接安装电路板和半导体封装。这不是如果安装电路板和半导体封装由于外力或相类似因素变形就能防止安装电路板和半导体封装的变形被传送到弹性连接销的结构。因此,弹性连接销也随着安装电路板和半导体封装的变形而变形,导致弹力的波动,即接触压力的波动,并导致不稳定电阻和可能的断开。
另一方面,在JP-2003-77559-A中公开的技术中,通过将由框架片的开口的边缘支撑的弹性各向异性传导膜夹在中间,该安装电路板的电极被连接到电子部件的电极。为此原因,当弹性各向异性传导膜被夹在中间时,这种弹性各向异性传导膜产生排斥力,使得必须增加沿层叠方向的厚度,以防止由于这种排斥力的变形。换言之,很难实现随着具有这种结构的电子设备的厚度和体积的减小的紧凑化。
发明内容
本发明考虑到了前述问题,其目标在于将用于彼此电连接各自布线板的各向异性传导部件的压缩比率控制在最优范围内,以抑制各向异性传导部件的碰撞弹力的变化,即使布线板被层叠的数目增加也是如此。本发明的另一目的在于即使在施加静态外力或相类似因素的情况下也能抑制布线板的变形和各向异性传导部件的冲击弹性力的变化;在于即使在周围温度变化的情况下,也能抑制各向异性传导部件的线性膨胀,以保持布线板之间的电连接的稳定性;和在于减小沿各向异性传导部件被压缩以实现厚度减小的方向的冲击弹性力。
一种根据本发明的电路板设备包括:多块布线板;在各自布线板之间放置的各向异性传导部件;功能块,其与所述各向异性传导部件分离,并沿一个方向或与所述各向异性传导部件共面的方式放置在所述各向异性传导部件的两侧上,以将其包围;和一对保持块,其被放置以夹紧多块布线板,并且其特征在于:多块布线板通过该对保持块的夹紧保持压缩,使得:该多块布线板由各向异性传导部件彼此电连接。
在根据本发明的电路板设备中,由于功能块沿一个方向放置在各向异性传导部件的两侧上或放置以将其包围,该功能块将各向异性传导部件的压缩比率控制在最佳范围中,使得:即使层叠的布线板数目增加,多个各向异性传导部件具有一致的压缩比率。相应地,可以提供对受限的冲击弹性力变化显示在布线板之间高稳定电连接的电路板设备。此外,即使施加静态外力或相类似因素,在布线板之间放置的功能块抑制了各自布线板的变形,并且从而抑制各向异性传导部件的碰撞弹力的波动,使得:在布线板之间实现了高稳定的电连接。此外,即使周围温度改变,该功能块也能抑制各向异性传导部件沿放置功能块的方向的线性膨胀,从而使得可以提供一种电路板设备,其在布线板之间显现了高稳定性的电连接,不会在布线板与各向异性传导部件之间产生大的偏移。此外,通过沿一个方向将功能块放置在各向异性传导部件的两侧上或放置以将其包围,当通过保持该对保持块压缩以压缩各向异性传导部件时,可以防止冲击弹性力由各向异性传导部件沿压缩方向过度显现。结果,无需增加保持块的厚度,使得可以实现薄电路板设备。
上述功能块的形状能够是包括用于将各向异性传导部件装配其中的开口的框架的形状。然而,该框架形状无需是确切的矩形框架形状,但可以具有包围各向异性传导部件的形状。具体地,通过将各向异性传导部件装配在开口中,当各向异性传导部件压缩时,具有布线板的接触表面的面积在开口内膨胀,从而使得可以防止由各向异性传导部件沿压缩方向过度施加冲击弹性力。此外,当周围温度改变时,该功能块抑制了各向异性传导部件的线性膨胀,使得:在布线板之间可以进行稳定的电连接,不会在布线板和各向异性传导部件之间出现大的偏移。
该功能块的形状还能够是U形,以包围各向异性传导部件的三个侧面。然而,该U形无需是确切的“U”形,而可以具有包围各向异性传导部件的三个侧面的形状,或具有能够限制各向异性传导部件的两个相对侧面的形状。采用这种方式,当各向异性传导部件被压缩时,在未被各向异性传导部件限制的一侧或两侧上,具有布线板的接触表面的面积膨胀,从而:可以防止由各向异性传导部件沿压缩方向过度施加碰撞弹力。此外,当周围温度改变时,功能块抑制各向异性传导部件的线性膨胀,使得:在布线板之间可以进行稳定的电连接,而不会在布线板和各向异性传导部件之间出现大的偏移。
此外,作为功能块,可以使用两个块,用于限制各向异性传导部件的两个相对侧面的位置。采用这种方式,当各向异性传导部件被压缩时,在未被各向异性传导部件限制的两侧上,具有布线板的接触表面的面积膨胀,从而:可以防止由各向异性传导部件沿压缩方向过度施加碰撞弹力。此外,当周围温度改变时,该功能块抑制了各向异性传导部件的线性膨胀,使得:在布线板之间可以进行稳定的电连接,而不会在布线板和各向异性传导部件之间出现大的偏移。
布线板能够从包括用作多块布线板的多层柔性印刷布线板、多层刚性印刷布线板、双侧柔性印刷布线板、双侧刚性印刷布线板、单侧柔性印刷布线板和单侧刚性印刷布线板的组中选择。
该各向异性传导部件可以包括:电传导材料,其由从包括金线、铜线、黄铜线、磷黄铜线、镍线和不锈钢线的组中选择的金属细线制成;或由从金属颗粒、镀金颗粒、镀银颗粒和镀铜颗粒组成的组选择的传导颗粒制成;和由绝缘弹性树脂材料制成的绝缘体制成。
根据本发明的电路板设备能够安装具有不同厚度的任意选择的各向异性传导部件。采用这种方式,布线板之间的距离能够根据在每块布线板上安装的部件的高度任意选择,导致更大宽度用于可装配在每块布线板上的装配部件的选择,此外,由于装配部件和相类似物在布线板上彼此接触,所以不容易出现问题。
此外,该功能块和该对保持块的复合固有周期被优选地设置为待抑制的瞬时信号断开时间或更小。采用这种方式,即使电路板被施加诸如下落和冲击力的类似冲击的外力或相类似物以导致布线板变形,因为各向异性传导部件的冲击弹力不会在信号断开时间内波动,所以不容易出现瞬时信号断开。
其中布线板由该对保持块夹紧的状态中,多块布线板可利用螺丝将它们彼此结合以保持压缩在。
在其中布线板由该对保持块夹紧的状态中,多块布线板可利用凸起接合保持压缩。
保持块能够沿各向异性传导部件压缩的方向凸起地弯曲。采用这种方式,当通过保持一对保持块压缩而使各向异性传导部件被压缩时,各向异性传导部件的碰撞弹力的波动不容易出现在每块布线板与各向异性传导部件的连接表面中,即使该对保持块承受导致具有向各向异性传导部件受压的方向的凹陷形状的变形的压力。
此外,该功能块的厚度可以改变,使得:功能块向各向异性传导部件更薄。在这种情况中,当通过保持一对保持块受压而使各向异性传导部件被压缩时,由各向异性传导部件导致的冲击弹性力被应用于功能块厚度减小处的端部。采用这种方式,力矩向各向异性传导部件压缩的方向凸起地作用,使得可以抑制保持块的变形。此外,各向异性传导部件的碰撞弹力的波动不容易出现在具有各向异性传导部件的每块布线板的连接表面内。
一种根据本发明的布线板连接方法,其特征在于:将第一布线板放置在第一保持块上;将各向异性传导部件和功能块放置在第一布线板上;将第二布线板放置在各向异性传导部件和功能块上;采用类似的方式,经由各向异性传导部件和功能块放置任意数目的布线板;将第二保持块放置在最顶层的布线板上;和利用第一保持块和第二保持块夹紧多块布线板、各向异性传导部件和功能块;以及将保持它们压缩以电连接多块布线板。
一种根据本发明的电路板模块设备包括:多个独立的功能模块板,其上装配有多个装配部件表面;在各个独立的功能模块板之间放置的各向异性传导部件;功能块,其与所述各向异性传导部件分离,并沿一个方向或与所述各向异性传导部件共面的方式放置在所述各向异性传导部件的两侧上,以将其包围;和一对保持块,其被放置以夹紧多个独立的功能模块板。然后,该模块的特征在于:多个单独功能模块板被该对保持块的夹紧而保持压缩,使得:多个独立的功能模块板由各向异性传导部件彼此电连接。
如上所述,根据本发明,由于功能块沿一个方向放置在各向异性传导部件的两侧上或放置以将其包围,该功能块将各向异性传导部件的压缩比率控制在最佳范围中,使得:即使层叠的布线板数目增加,多个各向异性传导部件的碰撞弹力也能够被抑制以避免变化。相应地,可以提供在布线板之间显示高稳定电连接的电路板设备。此外,即使施加静态外力或相类似因素,功能块也能抑制各自布线板的变形,并且从而抑制各向异性传导部件的碰撞弹力的波动,使得:在布线板之间实现了高稳定的电连接。此外,即使周围温度改变,该功能块也能抑制各向异性传导部件沿功能块放置的方向的线性膨胀,从而使得可以提供一种电路板设备,其在布线板之间显现高稳定性的电连接,而不会在布线板与各向异性传导部件之间产生大的偏移。
此外,当具有一对保持块的功能块的复合固有周期被设置为受限的瞬时信号断开时间或更小时,即使电路板被施加诸如下落和冲击力的类似冲击的外力或相类似因素以导致布线板变形,则因为各向异性传导部件的冲击弹性力不会在信号断开时间内波动,也不容易出现瞬时信号断开。
此外,通过沿一个方面将功能块放置在各向异性传导部件的两侧上或放置以将其包围,当通过保持一对保持块压缩而压缩各向异性传导部件时,可以防止冲击弹性力由各向异性传导部件过度施加。结果,保持块的厚度无需增加厚度,并可以实现薄电路板设备。
此外,由于通过压缩功能块和与功能块放置在同一平面上的各向异性传导部件,在各个布线板之间进行信号连接,使得:它沿一个方向两侧上被夹住或使得:它由功能块包围,其可以提供电路板设备、布线板连接方法和可实现厚度和体积进一步减小的电路板模块设备。
附图说明
图1是显示在JP-8-96870-A中公开的印刷电路板中的连接结构的示意横断面图。
图2是显示在JP-8-307030-A中公开的印刷电路板中连接结构的示意横断面图。
图3是显示在JP-2001-244592-A中公开的压力连接柔性电路板的方法的示意分解透视图。
图4是显示在JP-2002-8749-A中公开的使用电连接器的连接结构的示意横断面图。
图5是显示在JP-2003-77559-A中公开的各向异性传导连接器的应用产品的示意横断面图。
图6a是显示根据本发明的第一实施例的电路板设备的示意透视图。
图6b是沿图6a中的直线A-A的横断面视图。
图7是显示根据本发明的第一实施例的电路板设备的配置和布线板连接方法的分解透视图。
图8是显示各向异性传导部件105的示意透视图。
图9是显示功能块106的示意透视图。
图10是显示保持块107的示意透视图。
图11a是显示根据本发明的第二实施例的电路板设备的示意透视图。
图11b是沿图11a中的直线A-A的横断面视图。
图12是显示根据本发明的第二实施例的电路板设备的配置和布线板连接方法的分解透视图。
图13是显示根据本发明的第二实施例的电路板设备的各向异性传导部件105的压缩比率与DC电阻之间的关系的曲线图。
图14是显示根据本发明的第三实施例的电路板设备的示意透视图。
图15是显示根据本发明的第三实施例的电路板设备的配置和布线板连接方法的分解透视图。
图16是显示根据本发明的第三实施例的电路板设备的功能块306的示意透视图。
图17是显示根据本发明的第四实施例的电路板设备的示意透视图。
图18是显示根据本发明的第四实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解透视图。
图19是显示根据本发明的第四实施例的电路板设备的功能块406的示意透视图。
图20a是显示根据本发明的第五实施例的电路板设备的示意透视图。
图20b是沿图20a中的直线A-A的横断面视图。
图21是显示根据本发明的第五实施例的电路板设备的功能块801的示意透视图。
图22是显示根据本发明的第五实施例的电路板设备的功能块802的示意透视图。
图23是显示根据本发明的第五实施例的电路板设备的功能块803的示意透视图。
图24a是显示根据本发明的第六实施例的电路板设备的示意透视图。
图24b是沿图24a中的直线A-A的横断面视图。
图25是显示根据本发明的第六实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解透视图。
图26是显示根据本发明的第七实施例的电路板设备的示意透视图。
图27是显示根据本发明的第七实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解透视图。
图28是显示根据本发明的第八实施例的电路板设备的示意透视图。
图29是显示根据本发明的第八实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解透视图。
图30是显示根据本发明的第九实施例的电路板设备的示意透视图。
图31是显示根据本发明的第九实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的横断面的分解视图。
具体实施方式
接下来,将参照附图具体描述本发明的实施例。首先,将描述本发明的第一实施例。图6a是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图6b是沿图6a中的直线A-A的横断面视图;图7是显示根据这个实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解透视图;图8是显示各向异性传导部件105的示意透视图;图9是显示功能块106的示意透视图;和图10是显示保持块107的示意透视图。
如图6a,6b所示,根据这个实施例的电路板设备包括:第四布线板104,其配置有在其前表面上的电极端子112;第一布线板101,其配置有在背表面上的电极端子109b和在前表面上的电极端子109a;第二布线板102,其配置有在背表面上的电极端子110b和在前表面上的电极端子110a;和在背表面上配置有电极端子111的第三布线板103,它们层叠在保持块108和保持块107之间,带有装配其中的各向异性传导部件105的功能块106介于各个布线板之间。然后,在它们被放置在各个布线板之间时,通过使用夹紧夹具(未显示)或相类似物,压力被增加导致它们保持各向异性部件105压缩到功能块106的厚度。采用这种方式,构建了根据这个实施例的电路板设备。
保持块108基本上由金属材料制成。如图7所示,保持块108配置有定位通孔119a和119b。第四布线板104配置有定位通孔116a和116b,和电极端子112被设置在第四布线板104的前表面上,用于信号连接。通过具有装配在其中的各向异性传导部件105的功能块106,第一布线板101被层叠在第四布线板104上;和电极端子112对应于在这种第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b,用于一对一的信号连接。
在第四布线板104和第一布线板101之间放置的各向异性传导部件105基本上由绝缘弹性树脂材料制成。在其顶部上,在对应于在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112和在第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b的位置处,各向异性传导部件105沿关于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌有金属细线。
功能块106基本上由金属材料制成。然后,功能块106配置有定位通孔117a和117b,并且还与通透窗口120一起形成为各向异性传导部件105装配在其中的框架形状开口。当各向异性传导部件105被压缩时,同时考虑每个布线板的接触表面上的膨胀量与略微裕量,这种通透窗口120形成的形状比各向异性传导部件105的外部形状更大。然后,各向异性传导部件105被装配入这种通透窗口120中。此外,由于各向异性传导部件105的厚度形成比功能块106的厚度更大,当各向异性传导部件105未被压缩时,装配入穿过功能块106形成的通透窗口120的各向异性传导部件105的前表面和背表面中的至少一个被定位在功能块106的前表面或背表面的外部。
第一布线板101配置有定位通孔113a和113b。第一布线板101在其背表面上配置有用于与第四布线板104的电极端子112一对一地对应进行信号连接的电极端子109b,并在其前表面上配置有用于信号连接的电极端子109a。通过带有装配其中的各向异性传导部件105的功能块106,第二布线板102被层叠在第一布线板101上,其中:电极端子109a一对一地对应于在这种第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b,用于信号连接。
在第一布线板101和第二布线板102之间放置的各向异性传导部件105主要由绝缘弹性树脂材料制成。在其顶部上,在对应于在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a和设置在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b的位置处,各向异性传导部件105沿相对于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌入金属细线。
第二布线板102配置有定位通孔114a和114b。第二布线板102配置有用于信号连接的电极端子110b,所述电极端子110b与在其背表面上的第一布线板101的电极端子109a一对一地对应,并在其前表面上配置有用于信号连接的电极端子110a。通过带有装配其中的各向异性传导部件的105功能块106,第三布线板103被层叠在第二布线板102上,其中:电极端子110a一对一地对应于在这种第三布线板103的背表面上的电极端子111,用于信号连接。
在第二布线板102和第三布线板103之间放置的各向异性传导部件105主要由绝缘弹性树脂材料制成。在其顶部上,在对应于在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a和设置在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111的位置处,各向异性传导部件105沿相对于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌有金属细线。
第三布线板103配置有定位通孔115a和115b。第三布线板103配置有用于信号连接的电极端子111,所述电极端子111在其背表面上一对一地对应第二布线板102的电极端子110a。此外,保持块107具有与保持块108类似的形状,主要由类似保持块108的金属材料制成,并具有定位通孔118a和118b。
接下来,将描述根据这个实施例的电路板设备的布线板连接方法。如图7所示,设置穿过保持块108的定位通孔119a和119b被安装在定位夹具122上设置的定位销121a和121b上。然后,配置穿过第四布线板104的定位通孔116a和116b从它们上方装配在定位销121a和121b上方。然后,配置穿过功能块106的定位通孔117a和117b也从它们上方装配在定位销121a和121b上。
各向异性传导部件105被装配入功能块106的通透窗口120中。考虑当各向异性传导部件105被压缩时的每个布线板的接触表面的膨胀量和略微裕量,通透窗口120被形成比各向异性传导部件105的外部形状更大。采用这种方式,当各向异性传导部件105被压缩时,各向异性传导部件105在通透窗口120内膨胀,以增加与每个布线板的接触表面的面积。采用这种方式,可以防止由各向异性传导部件105施加的沿压缩方向碰撞弹力过度增加。此外,在对应于在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112和在第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b的位置处,这个各向异性传导部件105沿相对于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌有金属细线。
配置穿过第一布线板101的定位通孔113a和113b还从上方的功能块106装配在定位销121a和121b上方。采用这种方式,具有装配入窗口120的各向异性传导部件105的功能块106夹在第四布线板104和第一布线板101之间。在这种情况中,配置穿过保持块108的定位通孔119a和119b、配置穿过第四布线板104的定位通孔116a和116b、配置穿过功能块106的定位通孔117a和117b和配置穿过第一布线板101的定位通孔113a和113b分别被装配在上方并由在定位夹具122上设置的定位销121a和121b准确定位。
类似地,配置穿过功能块106的定位通孔117a和117b还从上面的第一布线板101装配在定位销121a和121b上方。各向异性传导部件105被装配入这个功能块106的通透窗口120中。考虑当各向异性传导部件105被压缩时的每个布线板的接触表面的膨胀量和略微裕量,通透窗口120形成比各向异性传导部件105的外部形状更大。采用这种方式,当各向异性传导部件105被压缩时,各向异性传导部件105在通透窗口120内膨胀,以增加与每个布线板的接触表面的面积。采用这种方式,可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向施加的碰撞弹力过度增加。在对应于在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a和在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b的位置处,这种各向异性传导部件105沿相对于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌有金属细线。
设置穿过第二布线板102的定位通孔114a和114b从上方功能块106进一步装配在定位销121a和121b上方。采用这种方式,具有装配入通透窗口120的各向异性传导部件105的功能块106夹在第一布线板101和第二布线板102之间。在这种情况中,设置穿过保持块108的定位通孔119a和119b、设置穿过第四布线板104的定位通孔116a和116b、设置穿过功能块106的定位通孔117a和117b、设置穿过第一布线板101的定位通孔113a和113b、设置穿过功能块106的定位通孔117a和117b和设置穿过第二布线板102的定位通孔114a和114b分别被装配穿过在定位夹具122上设置的定位销121a和121b,并由定位销121a和121b准确定位。
类似地,配置穿过功能块106的定位通孔117a和117b从上面的第二布线板102装配在定位销121a和121b上方。各向异性传导部件105被装配入这个功能块106的通透窗口120中。当各向异性传导部件105被压缩时,考虑每个布线板的接触表面上的膨胀量和略微裕量,通透窗口120形成比各向异性传导部件105的外部形状更大。采用这种方式,当各向异性传导部件105被压缩时,各向异性传导部件105在通透窗口120内膨胀,以增加与每个布线板的接触表面的面积。采用这种方式,可以防止各向异性传导部件105沿压缩方向施加的碰撞弹力过度增加。在对应于在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a和在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111的位置处,这种各向异性传导部件105沿相对于每个布线板的前表面和背表面垂直的方向嵌有金属细线。
此外,从上面的功能块106,配置穿过第三布线板103的定位通孔115a和115b装配穿过定位销121a和121b。采用这种方式,具有装配入通透窗口120的各向异性传导部件105的功能块106夹在第二布线板102和第三布线板103之间。此外从上面,配置穿过保持块107的定位通孔118a和118b装配在定位销121a和121b上方。
在这种情况中,配置穿过保持块108的定位通孔119a和119b、设置穿过第四布线板104的定位通孔116a和116b、设置穿过功能块106的定位通孔117a和117b、设置穿过第一布线板101的定位通孔113a和113b、设置穿过功能块106的定位通孔117a和117b、设置穿过第二布线板102的定位通孔114a和114b、设置穿过功能块106的定位通孔117a和117b、设置穿过第三布线板103的定位通孔115a和115b、设置穿过固定块107的定位通孔118a和118b分别被装配穿过在定位夹具122上设置的定位销121a和121b,并分别由定位销121a和121b准确定位。
在这种状态中,利用夹持夹具(未显示)或相类似物,在保持块107和保持块108之间压力增加,以将放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105压缩到功能块106的厚度,并且保持这种状态。采用这种方式,通过各向异性传导部件105的导体区域,在用于信号连接的第四布线板104的前表面上设置的电极端子112被电连接到在用于信号连接的第一布线板101的背表面设置的电极端子109b;通过各向异性传导部件105的导体区域,在用于信号连接的在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a被电连接到用于信号连接的在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b;并且通过各向异性传导部件105的导体区域,在用于信号连接的在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a被电连接到用于信号连接的在第三布线板103的背表面设置的电极端子111。
在这里,在根据这个实施例的电路板设备中,即使当电路板设备被施加诸如下落碰撞力的类似冲击外力时,不用说它被施加静态外力的情况,每个尺寸能够被计算并确定,使得:功能块106、保持块107和保持块108的复合固有周期T等于或小于瞬时信号断开限制时间,以防止瞬时信号中断。
如图8所示,假设W1表示沿纵向方向的各向异性传导部件105的宽度,L1表示沿横向方向的宽度,而H1表示沿厚度方向的宽度。此外,如图9所示,假设:W2表示沿纵向方向的功能块106的宽度,L2表示沿横向方向的宽度,而H2表示沿厚度方向的宽度,W21表示沿纵向方向的通透窗口120的宽度,L21表示沿横向方向的宽度,而W22表示沿纵向方向从功能块106的一端到通透窗口120的距离。此外,如图10所示,W3表示沿纵向方向的保持块107的宽度,L3表示沿横向方向的宽度,而H3表示沿厚度方向的宽度。此外,如上提及,保持块108具有类似保持块107的形状。
例如,为了防止根据这个实施例的电路板设备中1μs或更长的信号断开,功能块106、保持块107和保持块108的复合固有周期T可由下述等式1计算,使得:它等于或小于1μs,并且每个部件的尺寸可被确定。在这里,λ是悬臂的特征方程的第一阶解,其中:λ=1.8751;E和ρ是功能块106的材料的杨氏模量和密度;而I是沿纵向方向从功能块106的一端到通透窗口120的距离W22处的第二面积力矩,其中:I=W22×H2 3/12;和A是横断面面积的总和,其中:A=W22×H,H=3×H2+2×H3
[等式1]
T = 2 π ( λ L 2 / 2 ) 2 · ( EI ρA ) 1 2
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。在根据这个实施例的电路板设备中,具有配合在其中的各向异性传导部件105的功能块106被放置和层叠在布线板之间。根据这种事实,即使施加静态力或相类似因素,功能块106也能够抑制布线板防止变形并抑制在各向异性传导部件105的碰撞弹力中的波动,使得:布线板很稳定地电互联。
此外,同时考虑当各向异性传导部件105被压缩时,每个布线板的接触表面的膨胀量δ和略微裕量,功能块106的通透窗口120形成比各向异性传导部件105的外部形状更大。根据这种事实,当通过保持保持块107和108压缩而使各向异性传导部件105被压缩时,可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向过度施加碰撞弹力。
此外,各向异性传导部件105被装配在设置穿过功能块106的通透窗口120中。因此,即使周围温度改变,包围各向异性传导部件105的功能块106抑制各向异性传导部件105的线性膨胀,从而使得可以在布线板之间提供稳定的电连接,而不会导致布线板与各向异性传导部件之间大的偏移。
此外,功能块106、保持块107和保持块108的复合固有周期T被计算并配置成等于或小于1μs。因此,即使施加诸如下落碰撞力的类似冲击外力,以及施加静态外力的情况,也不会出现1μs或更长的信号断开。
虽然根据这个实施例的电路板设备是具有四块层叠布线板的实例,这不是限制,而可以选择地层叠任意数目的布线板。对于装配在功能块106的通透窗口120中的各向异性传导部件105,功能块106将各向异性传导部件105的压缩比率控制在最优范围内,使得:即使布线板的层叠数目增加,每个各向异性传导部件105的碰撞弹力的不均衡受到限制。相应地,可以提供在布线板之间显现高稳定电连接的电路板设备。
此外,各向异性传导部件105并不局限于主要由绝缘弹性树脂材料制成并嵌有金属细线的部件,而代替金属细线,可以是其中能够使用金属颗粒、镀金颗粒或镀铜颗粒的部件。此外,虽然功能块106和保持块107和108主要由金属材料制成时,它们并不如此受限,而可以使用主要由树脂材料或陶瓷材料制成的块。然而,应该理解:功能块106和保持块107和108的每个部分的尺寸必须最优,使得:其复合固有周期T等于或小于根据上述等式1的瞬时信号断开抑制时间。此外,虽然功能块106采用框架形状,但不必恰好为矩形框架形状。通透窗口120提供为用于将各向异性传导部件105装配在其中的开口,使得:只要通过将各向异性传导部件105装配在这种通透窗口120中,即使周围温度变化,包围各向异性传导部件105的功能块106抑制各向异性传导部件105的线性膨胀,就可以选择任何形状。
布线板关于彼此的定位、布线板和保持块的定位以及每个布线板和功能块106的定位并不局限于将形成穿过每个布线板、功能块106和每个保持块装配在定位夹具122上的定位销121a和121b上方的方法。通过在每个布线板、功能块106和每个保持块上形成对准标记,并由CCD(电荷耦合器件)照相机观察对准标记,也可以取得这种定位。
接下来,将描述本发明的第二实施例。图11a是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图11b是沿图11a中的直线A-A的横断面视图;图12是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解透视图;和图13是显示根据本发明这个实施例的电路板设备的各向异性传导部件105的压缩比率与DC电阻之间的关系的曲线。在图11到图13中,与图6到图10中的部件相同的那些部件被标示相同的附图标号,并省略了相关详细描述。
在上述第一实施例中,利用夹持夹具(未显示)或相类似物,给电路板设备施加压力,从而夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105被压缩到功能块106的厚度,并且保持这种状态。另一方面,在这个实施例中,代替夹持夹具(未显示)或相类似物,该电路板设备由螺丝208a和208b施加压力。其余的结构类似于第一实施例。
如图11a,11b所示,根据这个实施例的电路板设备包括:在其前表面上配置有电极端子112的第四布线板104;在背表面上配置电极端子109b和在前表面上配置电极端子109a的第一布线板101;在背表面上配置电极端子110b和在前表面上配置电极端子110a的第二布线板102;和在其背表面上配置有电极端子111的第三布线板103;它们层叠在保持块108和保持块107之间,其中:带有装配其中的各向异性传导部件105的功能块106介于各自布线板之间。然后,第四布线板104在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔204a和204b;功能块106在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔205a和205b;第一布线板101在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔201a和201b;第二布线板102在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔202a和202b;第三布线板103在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔203a和203b;并且保持块107在其两个纵向端部处配置有螺丝贯穿通孔206a和206b。
从形成穿过保持块107的螺丝贯穿通孔206a,螺丝208a穿过螺丝贯穿通孔203a,205a,202a,205a,201a,205a和204a,并结合入在保持块108的两个纵向端部处形成的螺丝接头孔207a。此外,类似地,从形成穿过保持块107的螺丝贯穿通孔206b,螺丝208b穿过螺丝贯穿通孔203b,205b,202b,205b,201b,205b和204b,并结合入在保持块107的两个纵向端部处形成的螺丝接头孔207b。
通过将螺丝208a和208b结合入在保持块108中形成的螺丝接头孔207a和207b,压力被增加并保持以将夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105压缩到功能块106的厚度。采用这种方式,构建了根据这个实施例的电路板设备。这个实施例中前述以外的结构类似于上述第一实施例。
接下来,将描述根据这个实施例的电路板设备的布线板连接方法。如图12所示,设置穿过保持块108的定位通孔119a和119b被安装在定位夹具122上设置的定位销121a和121b上方。然后,采用类似于上述第一实施例的方式,在它们被精确定位的状态中,保持块108、第四布线板104、具有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第一布线板101、具有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第二布线板102、具有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第三布线板103和保持块107分别被层叠。在这种状态中,从形成穿过保持块107的螺丝贯穿通孔206a,螺丝208a被插入通过螺丝贯穿通孔203a,205a,202a,205a,201a,205a和204a,并结合入在保持块107的一个纵向端部处形成的螺丝接头孔207a。此外,采用类似的方式,从形成穿过保持块107的螺丝贯穿通孔206b,螺丝208b被插入通过螺丝贯穿通孔203b,205b,202b,205b,201b,205b和204b,并结合入在保持块107的另一纵向端部处形成的螺丝接头孔207b。
采用这种方式,通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112被电连接到用于信号连接的在第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b;通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a被电连接到用于信号连接的在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b;通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a被电连接到用于信号连接的在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111。采用这种方式,形成了根据这个实施例的电路板设备。
各向异性传导部件105主要由绝缘弹性树脂材料制成;并且为此可以使用嵌有金属细线的各向异性传导部件。例如,具有50度(JIS-K-6249)的橡胶硬度的硅树脂橡胶可用于绝缘弹性树脂材料。此外,分别在对应于在第四布线板104上设置的电极端子112、在第一布线板101上设置的电极端子109b、在第一布线板101上设置的电极端子109a、在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b、在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a和在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111的位置处,金属细线沿相对于每个布线板的前表面和后表面沿垂直方向嵌入。例如,具有直径φ12μm的由镀金不锈金属线制成的导电材料能够用于金属细线,其中:可以选择W1=4.2mm,L1=1.2mm,和H1=0.3mm。
图13显示了当根据这个实施例的电路板设备的各向异性传导部件105的厚度H1被压缩为功能块106的厚度H2时各向异性传导部件105的电阻。从图13,当压缩比率在10%到45%的范围中时,各向异性传导部件105具有稳定电阻。因此,例如可以选择H2=0.25mm(压缩比率为16.7%)。
此外,作为各向异性传导部件105的基体材料的绝缘弹性树脂材料的体积即使在压缩后也不会典型地改变。因此,利用下述等式2计算布线板的接触表面上的膨胀量δ,其表示绝缘弹性树脂材料压缩前和后的关系,得出δ=0.180625mm。从这种事实,考虑这种膨胀量δ和略微裕量,可以选择W21=W1+0.2mm=4.4mm,L21=L1+0.2mm=1.4mm,和W2=7.4mm。
[等式2]
δ = - ( W 1 + L 1 ) + ( W 1 + L 1 ) 2 - 4 · ( W 1 · L 1 - W 1 · L 1 · H 1 H 2 ) 2
对于功能块106,例如,不锈钢可用作金属材料。关于图9中所示的L2,当施加诸如下降冲击力的类似冲击外力时,为了防止瞬时信号断开(在这里,1μ或更长的信号断开),以及施加静态外力的情况,利用上述等式1,可以计算功能块106、保持块107和保持块108的复合固有周期T,使得:它等于或小于1μs,并且可以得出L2=2.3mm。在这里,E和ρ是不锈钢的杨氏模量和密度,其中:E=197GPa,和ρ=8000kg/m3;I是从功能块106的一端沿纵向方向到通透窗口120的距离W22处的第二面积力矩,其中:I=W22×H2 3/12;和A是横断面面积的总和,其中:A=W22×H,H=3×H2+2×H3
保持块107和108是具有相同形状并主要由金属材料制成的块。然后,保持块107分别配置有定位通孔118a和118b和螺丝贯穿通孔206a和206b,同时保持块108配置有定位通孔119a和119b和螺丝接头孔207a和207b。
对于保持块107和108,通过实例可以使用不锈钢。然后,图10中所示的每种尺寸可以是W3=7.4mm和L3=2.3mm,使得它们与功能块的106的那些对应尺寸具有相同尺寸。此外,当计算时,根据前述等式1通过使功能块106的宽度L2最优化,保持块的厚度H3可以是H3=0.5mm。
例如,主要由FR4制成的刚性印刷布线板能够用作第一布线板101;主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板能够用作第二布线板102;主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板能够用作第三布线板103;和主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板能够用作第四布线板104。
此外,例如,在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a和其背表面上设置的电极端子109b、在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a和在其背表面上设置的电极端子110b、在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111和在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112能够形成有等于25的端子数目,纵向间隙等于0.3mm(L/S=0.15/0.15),横向间隙等于0.8mm,和端子尺寸等于0.15(W)×0.5(L)mm。然后,各个端子能够以交错布置设置(12个端子更接近板的端部,而13个端子在另一侧上)。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。在上述第一实施例中,利用夹持夹具(未显示)或相类似物,对电路板设备施加压力,从而夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105被压缩到功能块106的厚度,并且保持这种状态。另一方面,在这个实施例中,代替利用夹持夹具(未显示)或相类似物,利用螺丝对该电路板设备施加压力,以将各向异性传导部件保持在压缩状态中。为此原因,除了类似根据上述第一实施例的电路板设备的操作和动作,这个实施例的电路板设备还关于布线板上的传导图案彼此的连接的稳定性表现优异,即使在布线板被层叠的数量增加的情况下也是如此,并且还能够进一步减小厚度和体积。
虽然对于第一布线板101,根据这个实施例的电路板设备使用主要由FR4制成的刚性印刷布线板,并且对于第二布线板102、第三布线板103和第四布线板104,采用主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板,但是电路板设备并不如此限制。刚性印刷布线板和柔性印刷布线板能够被任意组合。此外,层叠布线板的数目并不局限于4,但可以选择任何数目的层叠。
此外,这个实施例已显示了一个实例,其中:各向异性传导部件105主要由嵌有金属细线的绝缘弹性树脂材料制成,并且具有直径φ12μm的镀金不锈金属丝制成的传导材料用于金属细线。然而,金属细线并不如此受限,可以使用金线、铜线、黄铜线、磷青铜或镍线中的任一种,并且其直径可以在φ5m到φ20μm的范围中。此外,作为基体材料的绝缘弹性树脂材料并不局限于嵌有金属细线,而代替金属细线,可以使用嵌入金颗粒、镀金颗粒或镀铜颗粒中的任何一种的基体材料。此外,虽然已显示其中具有50度(JIS-K-6249)的橡胶硬度的硅树脂橡胶用于绝缘弹性树脂材料的实例,但是橡胶硬度可以在20到80度的范围内。
此外,在这个实施例中,功能块106主要由金属材料制成,但并不如此受限,并且也可以使用树脂材料或陶瓷材料。此外,虽然功能块106的厚度H2被选择为0.25mm,它并不如此受限。只要可以确保能够导致各向异性传导部件105的静态电阻的10%到45%的压缩量,就可以任意设置厚度H2
此外,虽然保持块107和108主要由金属材料制成,但它们并不如此受限,而也可以使用树脂材料或陶瓷材料。此外,虽然保持块的厚度H3被选择为0.5mm,但它并不如此受限。只要可以确保能够导致具有稳定电阻的各向异性传导部件105的10%到45%的压缩量,就可以任意设置厚度H3。然而,应该理解到:根据上述等式1和2,功能块106和保持块107和108的每个部分的尺寸必须被优化,使得:其复合固有周期T等于或小于1μs。
布线板关于彼此的定位、布线板和保持块的定位和每个布线板和功能块106的定位并不局限于将形成穿过每块布线板、功能块106和每个保持块的定位通孔装配在设置在定位夹具122上的定位销121a和121b上方的方法。通过在每块布线板、功能块106和每个保持块上形成对准标记,并利用CCD(电荷耦合器件)照相机观察对准标记,也可以实现这种定位。
接下来,将描述本发明的第三实施例。图14是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图15是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解透视图;和图16是显示根据这个实施例的电路板设备的功能块306的示意透视图。在图14到图16中,与图6到13中那些相同部件被标示相同的附图标号,并且省略了有关的详细描述。
在上述第二实施例中,功能块106的框架形状包括通透窗口120作为各向异性传导部件105装配其中的开口,并且各向异性传导部件105被装配在这个通透窗口120中。另一方面,如图14到16所示,在这个实施例中,功能块306采用包括切除部分320的U形,以包围各向异性传导部件105的三个侧面,其中:各向异性传导部件105的三个侧面由这个切除部分320包围。其余的结构类似于第二实施例。
功能块306主要由金属材料制成,并包括切除部分320,从而形成包围各向异性传导部件105的三个侧面的U形。功能块306配置有定位通孔117a和117b,并配置有螺丝贯穿通孔205a和205b。然后,各向异性传导部件105的三个侧面由功能块306包围;且各向异性传导部件105的一个纵向侧面在功能块306的开口中敞开。采用这种方式,当各向异性传导部件105被压缩时,各向异性传导部件105在这个开口中膨胀,以增加与布线板接触的接触表面的面积,使得可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向过度施加冲击弹力。
类似于上述第二实施例,基于图13中所示的各向异性传导部件105的压缩比率和DC电阻之间的关系,功能块306的厚度H4能够被选择为H4=0.25mm,即,压缩比率为16.7%,以确保压缩量在可导致稳定电阻的10%到45%的范围中。
此外,即使在压缩后,作为各向异性传导部件105的基体材料的绝缘弹性树脂材料的体积不会典型地改变。在这个实施例中,考虑各向异性传导部件105的一个纵向侧面完全敞开的事实,利用表示绝缘弹性树脂材料的压缩前后的关系的下述公式3计算与布线板接触的接触表面向敞开侧的膨胀量δ,从而得出δ=0.24mm。从这种事实,考虑这种膨胀量δ和略微裕量,可以选择W41=W1+0.2mm=4.2mm,L41=L1+0.3mm=1.5mm,和W4=7.2mm。
[等式3]
δ = L 1 · ( H 1 H 4 - 1 )
对于功能块306,例如,不锈钢可用作金属材料。关于图16中所示的L4,当施加诸如下降冲击力的类似冲击外力时,以及在施加静态外力的情况下,为了防止瞬时信号断开(在这里,1μs或更长时间的信号断开),可以利用下述等式4计算功能块306、保持块107和保持块108的复合固有周期T,使得:它等于或小于1μs,并且可以得出L4=2.3mm。在这里,λ是悬臂的特征等式的第一阶解,其中:λ=1.8751;E和ρ是不锈钢的杨氏模量和密度,其中:E=197GPa,和ρ=8000kg/m3;I是沿纵向方向从功能块306的一端到切除部分320的距离W42处的第二面积力矩,其中:I=W42×H4 3/12;和A是横断面面积的总和,其中:A=W42×H,H=3×H4+2×H3
[等式4]
T = 2 π ( λ L 4 / 2 ) 2 · ( EI ρA ) 1 2
在这里,应该理解到:当计算功能块306的L4时,保持块107和108的厚度H3由前述等式4进行优化。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。在根据这个实施例的电路板设备中,功能块306与各向异性传导部件105的三个侧面接触,并且各向异性传导部件105的剩余的一个侧面在开口中敞开。根据这种事实,当通过保持保持块107和108压缩而使各向异性传导部件105被压缩时,可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向过度施加碰撞弹力。此外,由于各向异性传导部件105的三个侧面由功能块306包围,因而即使周围温度变化,包围各向异性传导部件105的三个侧面的功能块306抑制各向异性传导部件105的线性膨胀。因此,可以在布线板之间提供稳定的电连接,而不会导致布线板和各向异性传导部件105之间的大偏移。此外,由于各向异性传导部件105用作各个布线板之间的电连接器,并且由于功能块306被与各向异性传导部件105放置在同一平面上,并且由于部件105和块306由这些保持块107和108夹在中间并保持压缩,所以功能块306抑制了当静态外力施加于电路板设备时每块布线板产生的变形和在布线板之间放置的各向异性传导部件105的碰撞弹力的波动。因此,可以实现具有稳定DC电阻的电路板设备。
此外,当电路板设备被诸如施加其上的下降冲击力的类似冲击外力变形时,功能块306、保持块107和保持块108的复合固有周期T被计算并设置为等于或小于瞬时信号断开限制时间(在这个实施例中1μs或更小),使得:各向异性传导部件105的碰撞弹力将不会在信号断开限制时间内波动。因此,可以实现具有稳定DC电阻的电路板设备。
此外,在这个电路板设备中,利用功能块306,各向异性传导部件105的压缩比率被控制在最优范围内。因此,即使层叠布线板的数目增加,也可以借助于利用功能块306抑制布线板的变形和抑制各向异性传导部件105的线性膨胀的效应,抑制每个各向异性传导部件105的碰撞弹力的变化,并实现具有稳定DC电阻的电路板设备。
在这种实施例中,除了上述第二实施例的操作和动作,通过在功能块306中形成切除部分320,而不是通透窗口120,当周围温度变化时,由于各向异性传导部件105的温度变化的膨胀可以在这种膨胀最大的方向上得到抑制,使得DC电阻还在稳定性方面表现卓越。
虽然这个实施例已显示了其中功能块306的切除部分320被形成以向布线板的外部敞开的实例,但它并不如此受限。当切除部分320沿向布线板的内部敞开的方位布置时,也可以产生类似的效果。此外,功能块306的形状无需为准确的U形。该形状能够使得功能块306包围各向异性传导部件105的三个侧面,或限制各向异性传导部件105两个相对侧的位置;并且即使周围温度变化,包围各向异性传导部件105的功能块306也抑制了各向异性传导部件105的线性膨胀。
接下来,将描述本发明的第四实施例。图17是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图18是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解透视图;和图19是显示根据这个实施例的电路板设备的功能块406的示意透视图。在图17到图19中,与图6到16中那些部件相同的部件被标示相同的附图标号,并且省略了相关的详细描述。
在上述第二实施例中,功能块106的框架形状包括作为各向异性传导部件105装配其中的开口的通透窗口120,并且各向异性传导部件105被装配在这个通透窗口120中。另一方面,在这个实施例中,如图17到19所示,功能块包括两个功能块406a和406b,并且这些功能块406a和406b被布置与各向异性传导部件105的两个横向侧面接触。其余的结构类似于第二实施例。
功能块406a和406b是与各向异性传导部件105的两个横向侧面平行地形成的两个块,并且主要由金属材料制成。每块配置有定位通孔117a和螺丝贯穿通孔205a,和定位通孔117b和螺丝贯穿通孔205b。各向异性传导部件105的两个横向侧面与功能块406a和406b接触,同时其纵向侧敞开。采用这种方式,当各向异性传导部件105被压缩时,各向异性传导部件105膨胀以增加在这两个敞开侧上与布线板接触的接触表面的面积。结果,可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向过度施加碰撞弹力。
对于功能块406a和406b,例如,不锈钢可用作金属材料。类似于上述第二实施例,根据图13中所示的各向异性传导部件105的压缩比率和DC电阻之间的关系,功能块406a和406b的厚度H5能够被选择为H5=0.25mm,即,压缩比率为16.7%,以确保压缩量在可导致稳定电阻的10%到45%的范围中。
此外,即使在压缩后,作为各向异性传导部件105的基体材料的绝缘弹性树脂材料不会典型地改变体积。然而,在这个实施例中,考虑各向异性传导部件105的两个纵向侧面完全敞开的事实,利用表示绝缘弹性树脂材料压缩前后的关系的下述公式5,计算面向敞开侧的具有布线板的接触表面的膨胀量δ,从而得出δ=0.24mm。根据这种事实,考虑压缩的各向异性传导部件105的膨胀量δ和略微裕量,当施加诸如下降冲击力的类似冲击外力时,以及在施加静态外力的情况下,为了防止瞬时信号断开(在这里,1μs或更长时间的信号断开),可以利用下述等式6计算功能块406a,406b和保持块107,108的复合固有周期T,使得:它等于或小于1μs,并且可以得出L5=1.5mm。在这里,λ是悬臂的特征方程的第一阶解,其中:λ=1.8751;E和ρ分别是不锈钢的杨氏模量和密度,其中:E=197GPa和ρ=8000kg/m3;I是沿功能块406a和406b的纵向方向在长度W52处的第二面积力矩,其中:I=W52×H5 3/12;和A是横断面面积的总和,其中:A=W52×H,H=3×H5+2×H3。此外,可以选择W51=W1=4.2mm,和W5=7.2mm。
[等式5]
δ = L 1 · ( H 1 H 5 - 1 )
[等式6]
T = 2 π ( λ L 5 / 2 ) 2 · ( EI ρA ) 1 2
在这里,应该理解到:当计算功能块406a和406b的L5时,保持块107和108的厚度H3由前述等式6进行优化。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。在根据这个实施例的电路板设备中,功能块406a和406b限制了各向异性传导部件105的两个相对侧面的位置,并且各向异性传导部件105的剩余的两个侧面敞开。根据这种事实,当通过保持保持块107和108压缩而使各向异性传导部件105被压缩时,可以防止由各向异性传导部件105沿压缩方向过度施加碰撞弹力。
此外,即使周围温度改变,限制各向异性传导部件105的两个相对侧面的位置的功能块406a和406b抑制各向异性传导部件105的线性膨胀。因此,可以在布线板之间提供稳定的电连接,而不会导致布线板和各向异性传导部件105之间的大偏移。
此外,由于各向异性传导部件105用作各个布线板之间的电连接器,功能块406a和406b被与各向异性传导部件105放置在同一平面上,并且它们由保持块107和108夹在中间并保持压缩,功能块406a和406b抑制了当静态外力施加于电路板设备时每个布线板的变形和放置在布线板之间的各向异性传导部件105的碰撞弹力的波动。因此,可以实现具有稳定的DC电阻的电路板设备。
此外,当电路板设备被施加其上的诸如下降冲击力的类似冲击的外力而产生变形时,功能块406a,406b和保持块107,108的复合固有周期T被计算并设置以等于或小于瞬时信号断开限制时间(在这个实施例中为1μs或更小),使得:各向异性传导部件105的碰撞弹力将不会在信号断开限制时间内波动。因此,可以实现具有稳定的DC电阻的电路板设备。
此外,在这种电路板设备中,利用功能块406a和406b,各向异性传导部件105的压缩比率被控制在最优范围内。因此,即使被层叠的布线板的数目增加,也可以借助于利用功能块406a和406b抑制布线板的变形和抑制各向异性传导部件105的线性膨胀的效应,抑制每个各向异性传导部件105的碰撞弹力的变化,并实现具有稳定的DC电阻的电路板设备。
在这个实施例中,利用由两个功能块406a和406b的两侧夹在中间的各向异性传导部件105,当周围温度变化时,由于各向异性传导部件105的温度变化所导致的膨胀能够在该膨胀最大的方向上得到抑制。因此,与根据第二实施例的电路板设备相比,这个实施例在DC电阻的稳定性方面表现特别优异。此外,由于功能块被分成两部分406a和406b,所以与第二和第三实施例相比,这个实施例在减小尺寸和重量方面更具优势。此外,由于形成功能块406a和406b,以使得:它们与各向异性传导部件105的两个横向侧面平行,在出现各向异性传导部件105的压缩后,不必对沿纵向侧面的方向的尺寸变化进行考虑。采用这种方式,功能块406a和406b也可以用于将各向异性传导部件105定位到每个布线板。
接下来,将描述本发明的第五实施例。图20a是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图20b是沿图20a中的直线A-A的横断面视图;图21是显示根据这个实施例的电路板设备的功能块801的示意透视图;图22是显示根据这个实施例的电路板设备的功能块802的示意透视图;图23是显示根据这个实施例的电路板设备的功能块803的示意透视图。在图20到图23中,与图6到19中那些部件相同的部件被标示相同的附图标号,并且省略了相关详细描述。
在上述第二实施例中,每个布线板被层叠经过带有装配其中的各向异性传导部件105的功能块106,并且各向异性传导部件105和功能块106被放置在所有具有相同形状的各个布线板之间。另一方面,在这个实施例中,在各个布线板之间放置的各向异性传导部件厚度彼此不同,并且功能块801,802,803厚度也相应地彼此不同。其余的结构类似于第二实施例。
各向异性传导部件801,802,803是主要由嵌有金属细线的绝缘弹性树脂材料制成的各向异性传导部件。然后,类似于第一实施例,沿相对于每块布线板的前表面和后表面垂直的方向,金属细线嵌入对应于在每块布线板的前表面和后表面上形成的电极端子的位置处。
例如,具有50度(JIS-K-6249)的橡胶硬度的硅树脂橡胶可用作各向异性传导部件801,802,和803用的绝缘弹性树脂材料。此外,由具有φ12μm直径的镀Au不锈金属线制成的传导材料用作金属细线。例如,在图21到23中,W6=4.2mm、L6=1.2mm,各向异性传导部件801的厚度H61、各向异性传导部件802的厚度H62和各向异性传导部件803的厚度H63能够分别是H61=0.1mm,H62=0.6mm,和H63=0.3mm。
主要由金属材料制成的功能块804,805,和806具有定位通孔117a和117b,并形成有对应于各个各向异性传导部件801,802,和803的外部形状的通透窗口120,以具有类似框架的形状。然后,各向异性传导部件801,802,和803分别装配在这些通透窗口120中。类似于上述第二实施例,功能块804,805,和806的厚度能够被优化,以确保能够导致各向异性传导部件801,802,和803的稳定的电阻的10%到45%的压缩量。此外,保持块107和108的每个尺寸能够采用类似于上述第二实施例的方式进行优化。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。根据这个实施例的电路板使用分别装配在功能块804,805,和806的通透窗口120中的各向异性传导部件801,802,和803,用于制成各个布线板之间的电连接器。然后,它们由保持块107和108夹在中间;夹在各个布线板之间的各向异性传导部件801,802,803分别被压缩到功能块804,805,和806的厚度;并在这种状态中,从上部保持块107,螺丝208a和208b被接合入在保持块108的两个纵向端部处设置的螺丝接头孔207a。
在根据这个实施例的电路板设备中,通过形成各向异性传导部件801,802,和803,同时改变其各自厚度H61,H62和H63,可以根据在每个布线板上安装的部件(未显示)的高度,任意选择布线板之间的距离。采用这种方式,在每块布线板上可用的装配部件能够从更宽的选项中进行选择。此外,由于在布线上装配部件彼此接触,所以在布线板之间能够进行稳定电连接,而不会导致问题。此外,可以实现DC电阻非常稳定的电路板设备。
接下来,将描述第六实施例。图24a是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;图24b是沿图24a中的直线A-A的横断面视图;和图25是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解透视图。在图24和图25中,与图6到23中那些部件相同的部件被标示相同的附图标号,并且省略了相关的详细描述。
在上述第一实施例中,利用夹持夹具(未显示)或相类似物,对电路板设备施加压力,从而使夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105被压缩到功能块106的厚度,并且保持这种状态。另一方面,在这个实施例中,代替利用夹持夹具(未显示)或相类似物施加压力,而利用保持块107上形成的制动凸起901a和901b,对该电路板设备施加压力;并且沿纵向方向具有比保持块107更大形状的布线板形成具有制动凸起通孔902a和902b,用于延伸这些制动凸起901a和901b穿过其中。其余的结构类似于第一实施例。
如图24和25所示,在根据这个实施例的电路板设备中,制动凸起901a和901b形成在保持块107的两个纵向端部处。然后,制动凸起通孔902a和902b形成在沿纵向方向比保持块107形状更大的第一布线板101上的、对应于保持块107的制动凸起901a和901b的位置处。然后,类似于第一实施例,保持块108、第四布线板104、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第一布线板101、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第二布线板102、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106和第三布线板103以它们精确定位的状态分别层叠。当保持块107从其上面层叠时,在保持块107的两个纵向端部处形成的制动凸起901a和901b延伸经过形成穿过第一布线板101的制动凸起通孔902a和902b,并且被接合到定位在最下层处的保持块108的背表面。在这种情况下,制动凸起901a和901b沿布线板层叠方向的长度被设置为适合将夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105压缩到功能块106的厚度的长度,并保持在这种状态中。
接下来,将描述根据这个实施例的电路板设备的布线板连接方法。如图25所示,设置穿过保持块108的定位通孔119a和119b被安装在设置在定位夹具122上的定位销121a和121b上方。然后,采用类似于上述第一实施例的方式,保持块108、第四布线板104、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第一布线板101、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第二布线板102、带有装配在通透窗口120中的各向异性传导部件105的功能块106、第三布线板103和保持块107分别以它们被精确定位的状态被层叠。采用这种状态,在保持块107的两个纵向端部处设置的制动凸起901a和901b被插入穿过设置穿过第一布线板101的制动凸起通孔902a和902b,并且被接合到位于最下层处的保持块108的背表面。
在这种情况下,由于制动凸起901a和901b沿布线板层叠方向的长度被设置为适合将夹在各个布线板之间的各向异性传导部件105压缩到功能块106的厚度的长度,并且其保持这种状态,各向异性传导部件105被压缩到功能块106的厚度。采用这种方式,通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的第四布线板104的前表面上设置的电极端子112被电连接到用于信号连接的第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b;通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a被电连接到用于信号连接的在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b;通过各向异性传导部件105的传导区域,在用于信号连接的在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a被电连接到用于信号连接的在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111。采用这种方式,形成了根据这个实施例的电路板设备。
根据这个实施例的电路板设备,无需加工穿过每个布线板101,102,103,104的螺丝贯穿通孔的步骤,并可以省略在保持块108中加工螺丝接头孔的步骤。此外,由于保持块107在其两个纵向端处配置有制动凸起901a和901b,从而使电路板保持压缩,而不需要夹持夹具或螺丝,并且可减小部件的数目。相应地,电路板设备在减小成本和重量方面表示特别卓越。
接下来,将描述本发明的第七实施例。图26是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;和图27是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解横断面视图。在图26和图27中,与图6到25中那些部件相同的部件被标示相同的附图标号,其省略了相关的详细描述。
如图27所示,在根据这个实施例的电路板设备中,用于压缩各向异性传导部件105和用于将电路板设备保持在这种状态的保持块707和708被形成以向各向异性传导部件105被压缩的方向凹入地弯曲。其余的结构类似于第二实施例。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。在根据这个实施例的电路板设备中,当各向异性传导部件105被压缩并且电路板设备被保持在这种状态中时,即使保持块707和708承受导致向各向异性传导部件被压缩的方向凸起弯曲的变形的压力,由于由各向异性传导部件105施加的碰撞弹力,又因为保持块707和708被形成以向各向异性传导部件105被压缩的方向凸起弯曲,所以各向异性传导部件105的碰撞弹力将不会在具有各向异性传导部件105的每个布线板的连接平面内波动。因此,根据这种实施例的电路板在DC电阻的稳定性方面特别卓越。
接下来,将描述本发明的第八实施例。图28是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;和图29是显示根据这个实施例的电路板设备的结构和布线板连接方法的分解透视图。在图28和图29中,与图6到27中那些部件相同的部件被指定相同的附图标号,并省略了相关的详细描述。
在上述第二实施例中,通过将带有装配其中的各向异性传导部件105的功能块106设置介于各个布线板之间,层叠布线板,其中:在各个布线板之间放置的功能块106的厚度均匀。另一方面,在这个实施例中,形成有用于将各向异性传导部件105装配在其中的通透窗口120的功能块906具有向从螺丝贯穿通孔205a和205b向内形成带有装配其中的各向异性传导部件105的通透窗口120的方向逐渐变薄的厚度,即功能块906形成朝向各向异性传导部件更小的厚度。其余的结构类似于第二实施例。
如图28和29所示,在根据这个实施例的电路板设备中,形成在直接层叠在保持块108上的第四布线板104和第一布线板101之间放置的功能块906,使得:下部的厚度从螺丝贯穿通孔205a和205b朝其中装配各向异性传导部件105的通透窗口120形成的方向向内逐渐变薄。此外,形成在第一布线板101和第二布线板102之间放置的功能块906,使得:上部的厚度从螺丝贯穿通孔205a和205b朝其中装配各向异性传导部件105的通透窗口120形成的方向向内逐渐变薄。形成在直接在保持块108下面层叠的第三布线板103和第二布线板102之间放置的功能块906,使得:上部的厚度从螺丝贯穿通孔205a和205b朝其中装配各向异性传导部件105的通透窗口120形成的方向向内逐渐变薄。采用这种方式,构建了根据这个实施例的电路板设备。
接下来,将描述如上所述配置的根据这个实施例的电路板设备的操作。当各向异性传导部件105被压缩并且电路板设备被保持在这种状态中的时候,即使保持块107和108承受由于由各向异性传导部件105施加的碰撞弹力所形成的、导致朝各向异性传导部件105压缩的方向凹陷弯曲的变形的压力,由各向异性传导部件105施加的碰撞弹力也将在厚度减小的功能块906的端部上施加压力,这是因为功能块906被形成以使厚度改变以使该厚度朝向各向异性传导部件105变得更小。采用这种方式,向各向异性传导部件105的压缩方向凸起弯曲的力矩沿由箭头1101的方向作用,使得可以抑制保持块107和108的变形。此外,各向异性传导部件105的非碰撞弹力在具有各向异性传导部件105的每个布线板的连接表面内波动。因此,根据这个实施例的电路板设备在DC电阻的稳定性方面表现特别卓越。
接下来,将描述本发明的第九实施例。图30是显示根据这个实施例的电路板设备的示意透视图;和图31是显示根据这个实施例的电路板设备配置和布线板连接方法的分解横断面视图。在图30和图31中,与图6到29中那些部件相同的部件被指定相同的附图标号,并且省略了相关的详细描述。
在根据这个实施例的电路板设备中,诸如LSI(大规模集成:大规模集成电路)和相类似物的安装部件1205是先前已被安装在上述第二实施例的第一布线板101、第二布线板102、第三布线板103和第四布线板104上的表面,并且这些各个布线板形成独立的功能模块1201,1202,1203,和1204。其余的结构类似于第二实施例。
根据这个实施例,由于具有诸如LSI和相类似物的先前已安装在各个布线板上的部件1205并具有独立功能的各个独立的功能模块1201,1202,1203,和1204全部层叠并在一个位置上电连接,所以能够提供可以实现与电子设备的厚度和体积减小相关的紧凑化的电路板模块。
此外,虽然在这个实施例中的电路板设备已描述具有上述第二实施例的构造,但它并不如此受限,并且当从在上述第一和第三到第八实施例中描述的那些选择任何结构时,也可以取得类似的效果。
实例
在下文中,将描述用于展示本发明效果的实例。首先,将与不在本发明的范围中的可比较实例对比,描述本发明的效果。作为本发明的实例,根据上述第二实施例的电路板采用下述方式创建。
主要由FR4制成的刚性印刷布线板用作第一布线板101;主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板被用作第二布线板102;主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板被用作第三布线板103;和主要由聚酰亚胺制成的柔性印刷布线板被用作第四布线板104。
此外,例如,在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a和在相同的背表面上设置的电极端子109b、在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a和在其背表面上设置的电极端子110b、在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111和在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112分别形成有等于25的端子数目、等于0.3mm(L/S=0.15/0.15)纵向间隙、等于0.8mm的横向间隙和等于0.15(W)×0.5(L)mm的端子尺寸。然后,各自端子设置成交错布置(12个端子更接近板的端部,而13个端子在另一侧上)。
通过将具有50度橡胶硬度的硅树脂橡胶(JIS-K-6249)选用为绝缘弹性树脂材料并嵌入作为金属细线的、具有φ12μm直径的镀金不锈金属丝制成的电传导材料制造了各向异性传导部件105。各向异性传导部件105的各个尺寸为W1=4.2mm,L1=1.2mm,和H1=0.3mm。
如图13所示,当各向异性部件102被压缩到功能块106的厚度H2时,使用不锈钢作为金属材料的功能块106,其厚度H2被选择为落入导致稳定电阻的10%到45%范围中的压缩比率的H2=0.25mm(压缩比率为16.7%)。此外,由于即使在压缩后,作为各向异性传导部件105的基体材料的绝缘弹性树脂材料的体积不会典型地改变体积,利用表示绝缘弹性树脂材料的压缩前和后的关系的前述等式2计算与布线板接触的接触表面的膨胀量δ,并得出δ=0.180625mm。根据这种事实,考虑这种膨胀量δ和略微裕量,功能块106的各个尺寸为W21=W1+0.2mm=4.4mm,L21=L1+0.2mm=1.4mm,和W2=7.4mm。
关于L2,当施加诸如下降冲击力的类似冲击外力时以及在施加静态外力的情况下,为了防止瞬时信号断开(在这里,1μs或更长时间的信号断开),利用上述等式1,计算功能块106、保持块107和保持块108的复合固有周期T,使得:它等于或小于1μs,并且得出L2=2.3mm。在这里,E和ρ是不锈钢的杨氏模量和密度,其中:E=197GPa和ρ=8000kg/m3;I是沿纵向方向从功能块106的一端到通透窗口120的距离W22处的第二面积力矩,其中:I=W22×H2 3/12;且A是横断面面积的总和,其中:A=W22×H,H=3×H2+2×H3
对于保持块107和108,不锈钢用作基本金属材料。然后,图10中所示的每种尺寸是W3=7.4mm和L3=2.3mm,使得:它们与功能块106的那些尺寸相同。此外,当计算时,根据前述等式1,通过对功能块106的宽度L2进行优化,保持块的厚度H3是H3=0.5mm。
然后,它们利用在第二实施例中描述的电路板设备的布线板连接方法层叠,并且在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112、在第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b和在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a、在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b和在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a,和在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111分别采用第一流的链接方式联接。制成15个这种电路板。
另一方面,作为比较实例,不使用功能块106,并且各向异性传导部件105仅用作各个布线板之间的电连接器。然后,在第四布线板104的前表面上设置的电极端子112、在第一布线板101的背表面上设置的电极端子109b和在第一布线板101的前表面上设置的电极端子109a、在第二布线板102的背表面上设置的电极端子110b和在第二布线板102的前表面上设置的电极端子110a,和在第三布线板103的背表面上设置的电极端子111分别采用第一流的链接方式联接。制成15个这种电路板。
关于上述实例的电路板的每5个和比较实例的电路板设备接受以下测试:三点弯曲测试,在三点弯曲测试中,与电路板设备的电极端子形成直角的两端侧面被紧固固定,并且196N应用于电路板设备的中心;下降和冲击测试,在下降和冲击测试中,电路板设备从1.5m的高度落下;和环境温度测试,在环境温度测试中,电路板设备的外部周围温度在-40℃到+80℃的范围中波动。
首先,三点弯曲测试的评估结果如下面表1所示。三点弯曲测试涉及与电路板设备的电极端子形成直角的两端侧面的紧固固定,并且将196N应用于电路板设备的中心,其中:"○"表示在三点弯曲测试前和后,电阻变化比率等于或小于±50%;"×"表示该电阻变化比率超过±50%。关于电阻,在4块布线板的每个上串联的所有电极端子之间,利用四点探测法测量DC电阻。
表1
Figure A200780019088D00431
如上面表1所示,在根据实例1到5的四层层叠电路板设备的情况中,DC电阻的变化比率在实例1中为1.37%;在实例2之中为-1.30%;在实例3中为2.03%;在实例4中为0.25%;和在实例5中为1.75%。另一方面,在根据比较实例1到5的四层层叠电路板设备的情况中,DC电阻的变化比率在比较实例1中为∞%;在比较实例2中为777.86%;在比较实例3中为31.86%;在比较实例4中为∞%;和在比较实例5中为629.41%。从这里,显现:当布线板由于施加其上的静态外力而发生变形时,与根据不包括放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105和功能块106的比较实例的电路板设备相比,根据包括放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105和功能块106的当前实例的电路板展现出DC电阻的更高稳定性。
接下来,下落和冲击测试的评估结构如下面表2所示。落下和冲击测试涉及从1.5m的高度落下电路板设备,并且"○"表示在下落和冲击测试前和后,电阻变化比率等于或小于±50%,并且未发生1μs或更长时间的瞬时断开,并且"×"表示其它情况。关于电阻,在4块布线板的每个上串联的所有电极端子之间,利用四点探针法测量DC电阻。
表2
Figure A200780019088D00441
如上面表2所示,在根据实例6到10的四层层叠电路板设备的情况中,DC电阻的变化比率在实例6中为0.52%;在实例7为1.21%;在实例8中为1.23%;在实例9中为4.53%;和在实例10中为0.50%;并可以确定不会出现1μs或更长时间的瞬时断开。在根据比较实例6到10的四层层叠电路板的情况中,DC电阻的变化比率在比较实例6中为17.98%;在比较实例7中为141.41%;在比较实例8中为∞%;在比较实例9中为13.35%;和在比较实例10中为8.65%,且1μs或更长时间的瞬时断开出现在所有电路板设备上。从这里,显示:与根据不包括放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105和功能块106的比较实例的电路板设备相比,当布线板由于施加其上的诸如下落和冲击力或相类似物而产生变形时,根据包括放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105和功能块106的当前实例的电路板显示了DC电阻的更高稳定性。
接下来,在下面表3中显示了周围温度测试的评估结果。周围温度测试涉及在-40℃到+80℃的范围中改变电路板设备的外部周围温度,且"○"表示在周围温度测试前和后,电阻变化比率等于或小于±50%;和"×"表示该电阻变化比率超过±50%。关于电阻,在4块布线板的每个上串联的所有电极端子之间,利用四点探针法测量DC电阻。
表3
Figure A200780019088D00451
如上面表3所示,在根据实例11到15的四层层叠电路板的情况中,DC电阻的变化比率在实例11中为3.44%;在实例12中为1.98%;在实例13中为3.59%;在实例14中为3.38%;和在实例15中为1.21%。另一方面,在根据比较实例11到15的四层层叠电路板的情况中,DC电阻的变化比率在比较实例11中为17.00%;在比较实例12中为21.00%;在比较实例13中为196.13%;在比较实例14中为414.27%;和在比较实例15中为292.79%。从这里,显示:与根据不包括放置在各个布线板之间的各向异性传导部件105和功能块106的比较实例相比,当周围温度变化时,根据包括放置在各个布线之间的各向异性传导部件105和功能块106的当前实例的电路板显现了DC电阻的更高的稳定性。
接下来,对于使用嵌入功能块106的通透窗口120中的各向异性传导部件105作为各个布线板之间的电连接介质的根据本发明的电路板设备,使用能够采用一流链接形式联接前表面和后表面上的电极端子的评估板,形成了5个每个两层层叠、四层层叠、六层层叠和八层层叠的电路板设备。为了比较它们,对于仅使用各向异性传导部件105作为不具有功能块106的各个布线板之间的电连接器的电路板设备,使用评估板形成5个每个两层层叠、四层层叠、六层层叠和八层层叠的电路板设备。然后,它们接受从1.5m的高度使电路板设备下落的下落和冲击测试,这是三种类型的可靠性测试中最严重的,且"○"表示不出现1μs或更长时间的瞬时断开,并且"×"表示其它情况。关于电阻,在4块布线板中的每个上串联的所有电极端子之间,利用四点探针法测量DC电阻。
表4
Figure A200780019088D00461
表5
表6
表7
Figure A200780019088D00472
如上面表4到7中所示,可以确定:在根据当前实例的电路板设备的情况中,两层层叠到八层层叠的设备的类型没有经受1μs或更长时间的瞬时断开。在比较实例的电路板设备的情况中,两个五层层叠电路板的设备没有瞬时断开,然而1μs或更长时间的瞬时断开出现在四层层叠到八层层叠的电路板设备的所有类型中。从这里,展示:与根据不使用功能块106的比较实例的电路板设备相比,甚至在层叠的布线板数目增加时,根据使用功能块106的当前实例的电路板设备显现了具有更高稳定性的DC电阻。
在根据本发明的电路板设备中,具有在其中配合的各向异性传导部件的功能块被放置和层叠在各个布线板之间。根据这个事实,因为功能块抑制了布线板的变形并抑制各向异性传导部件的碰撞弹力的波动,所以即使施加静态外力或相类似因素,电连接在布线之间也很稳定。
此外,由于各向异性传导部件用作布线板之间的电连接器,所以当各向异性传导部件被压缩时,各向异性传导部件的表面与布线板接触的面积膨胀,从而使得可以防止由各向异性传导部件沿压缩方向过度施加碰撞弹力。相应地,保持块无需增加厚度,使得可以实现薄电路板设备。
此外,即使周围温度改变,功能块也能抑制各向异性传导部件的线性膨胀,使得:可以在布线板之间提供稳定的电连接,而不会导致布线板和各向异性传导部件之间的大偏移。此外,可以实现DC电阻高度稳定的电路板设备。
此外,由于各向异性传导部件的压缩比率被功能块控制在优化范围内,所以即使层叠的布线板的数目增加,各向异性传导部件的碰撞弹力的变化也被限制在各个布线板之间;并且由于功能块抑制了每个布线板的变形和各向异性传导部件的线性膨胀,所以可以在布线板之间提供稳定的电连接。此外,可以实现具有高稳定DC电阻的电路板设备。
此外,即使布线板由于诸如下降和冲击力或相类似因素的类似冲击外力而产生变形,也能够防止各向异性传导部件的碰撞弹力在信号断开限制时间内波动,这是因为功能块和一对保持块的复合固有周期T被设计成等于或小于瞬时信号断开限制时间。因此,在布线板之间能够提供稳定的电连接,并且实现DC电阻高度稳定的电路板设备。

Claims (14)

1.一种电路板设备,包括:
多块布线板;
在各个布线板之间放置的各向异性传导部件;
功能块,其与所述各向异性传导部件分离,并沿一个方向或与所述各向异性传导部件共面的方式放置在所述各向异性传导部件的两侧上,以将其包围;和
一对保持块,其被放置以夹紧所述多块布线板;
其中:所述多块布线板被压缩并由所述对保持块保持夹紧,使得:所述多块布线板由所述各向异性传导部件彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的电路板设备,其中:所述功能块的框架的形状包括用于将所述各向异性传导部件装配其中的开口。
3.根据权利要求1所述的电路板设备,其中:所述功能块采用U形,以包围所述各向异性传导部件的三个侧面。
4.根据权利要求1所述的电路板设备,其中:所述功能块包括限制所述各向异性传导部件的两个相对侧面的位置的两个块。
5.根据权利要求1到4中任何一项所述的电路板设备,其中:选自包括多层柔性印刷布线板、多层刚性印刷布线板、双侧柔性印刷布线板、双侧刚性印刷布线板、单侧柔性印刷布线板和单侧刚性印刷布线板的组中的布线板,用于所述多个布线板。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的电路板设备,其中:所述各向异性传导部件包括:电传导材料,其由从包括金线、铜线、黄铜线、磷黄铜线、镍线和不锈钢线的组中选择的金属细线制成,或由从金属颗粒、镀金颗粒、镀银颗粒和镀铜颗粒组成的组中选择的导电颗粒制成;和由绝缘弹性树脂材料制成的绝缘体。
7.根据权利要求1到6中任何一项所述的电路板设备,其中:所述各向异性传导部件的每个以厚度变化的方式被安装。
8.根据权利要求1到7中任何一项所述的电路板设备,其中:所述功能块和所述对保持块的复合固有周期被设置为限制瞬时信号断开时间或更小。
9.根据权利要求1到8中任何一项所述的电路板设备,其中:所述多块布线板被螺丝保持压缩,所述螺丝用在所述布线板由所述对保持块夹紧的状态中。
10.根据权利要求1到8中任何一项所述的电路板设备,其中:所述多块布线板被凸起保持压缩,所述凸起在所述布线板由所述对保持块夹紧的状态中被接合。
11.根据权利要求1到10中任何一项所述的电路板设备,其中:所述保持块沿所述各向异性传导部件压缩的方向凸起地弯曲。
12.根据权利要求1到10中任何一项所述的电路板设备,其中:所述功能块的厚度改变,使得:所述功能块在面对所述各向异性传导部件的侧更薄。
13.一种用于电连接多块布线板的布线板连接方法,其特征在于:将第一布线板放置在第一保持块上;将各向异性传导部件和功能块放置在所述第一布线板上;将第二布线板放置在所述各向异性传导部件和所述功能块上;采用类似的方式,经由各向异性传导部件和功能块放置任意数目的布线板;将第二保持块放置在最顶层的布线板上;利用所述第一保持块和所述第二保持块夹紧多块布线板、各向异性传导部件和功能块,并保持它们压缩。
14.一种电路板模块设备,包括:多个独立的功能模块板,其具有多个安装在其上的安装部件表面;在各个独立的功能模块板之间放置的各向异性传导部件;功能块,其与所述各向异性传导部件分离,并沿一个方向或与所述各向异性传导部件共面的方式放置在所述各向异性传导部件的两侧上,以将其包围;和一对保持块,其被放置以夹紧所述多块独立的功能模块板,
其中:所述多块独立的功能模块板由所述对保持块夹紧而保持压缩,以使得:所述多块独立的功能模块板由所述各向异性传导部件彼此电连接。
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