JP2003017163A - サブ基板搭載用多ピンコネクタ及びプリント基板の部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カスタムハイブリッドＩＣに代わるサブ基板
に実装した混成集積回路をメイン基板に実装する形態の
部品実装方法及びこれに用いる多ピンコネクタを提供す
る。 【構成】 サブ基板搭載用多ピンコネクタ１０は、メイ
ン基板上にサブ基板を所定間隔離してピン接続するため
の多ピンコネクタであって、複数本のリードピン１が所
定のピッチ間隔ｐで平行に厚さｔ１＝１ｍｍ〜１０ｍｍ
の短冊状のプラスチック製の絶縁板３の上面ａ及び下面
ｂに垂直且つ上面ａからサブ基板の厚さ寸法ｔ２以内の
長さｈ１（ｈ１≦ｔ２）だけ突出するとともに下面ｂか
らメイン基板の厚さ寸法ｔ３以上の長さｈ２（ｈ２≧ｔ
３）突出するように２列（列間のピッチ間隔ｄは２．５
ｍｍ程度）に連ねて貫設された構造を特徴とし、サブ基
板の裏面のコネクタ用貫通孔に嵌入されて混成集積回路
の部品とともにリフローハンダ付けされ、メイン基板の
表面の貫通孔に嵌入されて裏面側でディップハンダ付け
にて部品とともに実装される構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板であ
るメイン基板上にサブ基板を搭載するための多ピンコネ
クタとそれを用いたプリント基板の部品実装方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種プリント基板へのＬＳＩ、ＩＣ、デ
ィスクリート部品等の電子部品の実装には、貫通孔（単
なる小孔以外に電気的接続を行うスルーホールを含む）
への部品端子の嵌入とディップハンダ付け、ソルダクリ
ームの印刷、面実装部品の搭載とリフローハンダ付けと
いった技術が適用される。

【０００３】ところで、自動販売機の電子回路が実装さ
れているプリント基板等では、多数のリレーその他のデ
ィスクリート部品が実装されたＡＣ系の所謂リレー回路
基板（例えば、紙基材フェノール樹脂銅張積層板）と、
マイクロコンピュータが実装されたＤＣ系の制御系回路
基板（例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板）
と、に分割された複数の基板からなり、それらを多数の
コネクタとハーネスで接続した形態のものがある。

【０００４】また、部品が実装された１枚のプリント基
板（メイン基板）上の予め穿設された貫通孔に他の電子
回路が実装された比較的小型のプリント基板（サブ基
板）の周辺部に圧入して貫設した多数のリードピンを嵌
入し、手作業でハンダ付け接続して実装する構成のプリ
ント基板がある。

【０００５】さらに、一つのプリント基板にリレーその
他のディスクリート部品を搭載するとともにマイクロコ
ンピュータチップ、抵抗素子、容量素子等の低背な部品
からなる混成集積回路を一纏まりに樹脂モールドして
（含浸させて）１チップ化した所謂カスタムハイブリッ
ドＩＣを搭載する実装形態がある。上記一部電子回路
（制御系等）のハイブリッドＩＣ化によって、プリント
基板への高密度実装、小型化、コスト低減、信頼性の向
上といった効果が得られることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カスタ
ムハイブリッドＩＣは種々の製品に適応して多様な機能
を発揮できるように可能な限りの電子回路を盛り込んだ
所謂マックス仕様にすることが多く、製品によっては不
要な回路があったり、マイクロコンピュータのプログラ
ム変更が必要になったりした場合に回路がモールドされ
ているために迅速な対応が行えない等の不都合があっ
た。

【０００７】また、カスタムハイブリッドＩＣの設計か
ら製作に要する期間が数カ月に及ぶので、長期間の製品
開発期間を余儀なくされていた。

【０００８】さらに、カスタムハイブリッドＩＣは製造
における最小ロット単位が大きく、数量の下限がネック
となる場合がある。

【０００９】一方、従来のメイン基板とサブ基板からな
る複合基板の形態では、サブ基板上に実装された電子回
路の一部削除やプログラムの変更等は迅速に対応可能で
あるが、メイン基板とのピン接続はリードピンのサブ基
板への貫設に初期コストを要し、またピンのメイン基
板、サブ基板へのハンダ付けはリフローハンダ付け、デ
ィップハンダ付けができないので、手作業に頼らざるを
得ず、コスト面、信頼性に問題があった。

【００１０】本発明は、プリント基板（メイン基板）上
に上記カスタムハイブリッドＩＣの搭載に代えて、マイ
クロコンピュータその他の部品を高密度実装した混成集
積回路のサブ基板（プリント基板ハイブリッドＩＣとも
称すべきものである。）を前記１チップ化したカスタム
ハイブリッドＩＣと同様にリフローハンダ付けやディッ
プハンダ付けによるピン接続にてメイン基板に実装でき
るようにしたサブ基板搭載用多ピンコネクタを提供し、
併せてこれを用いたサブ基板とメイン基板からなるプリ
ント基板の量産性に好適な実装方法を提供するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、 （１）メイン基板上にサブ基板を所定間隔離してピン接
続するためのサブ基板搭載用多ピンコネクタであって、
複数のリードピンが所定のピッチ間隔で平行に厚さ１ｍ
ｍ〜１０ｍｍの短冊状の絶縁板の上下面に垂直且つ上面
から前記サブ基板の厚さ寸法以内の長さに突出するとと
もに下面から前記メイン基板の厚さ寸法以上の長さに突
出するように１〜３列に連ねて貫設された構造を特徴と
するサブ基板搭載用多ピンコネクタを提供する。 （２）また、メイン基板とこれに搭載されるサブ基板と
から構成されるプリント基板の部品実装方法であって、
前記サブ基板に予め穿設されたコネクタ用貫通孔に裏面
から請求項１に記載のサブ基板搭載用多ピンコネクタの
上面側のピン突出部を嵌入して取り付けるステップと、
前記サブ基板の表面の部品ハンダ付け箇所及び前記コネ
クタ用貫通孔箇所にソルダクリームを選択的に印刷塗布
するステップと、前記サブ基板の表面に部品を搭載して
前記ソルダクリームで部品端子を仮固定するステップ
と、前記サブ基板の表面側を加熱して前記部品と前記サ
ブ基板搭載用多ピンコネクタをリフローハンダ付けする
ステップと、メイン基板の表面の貫通孔に部品の端子を
嵌入して搭載するとともに前記サブ基板の裏面側のサブ
基板搭載用多ピンコネクタの下面側のピン突出部を前記
メイン基板に予め穿設されたコネクタ用貫通孔に表面側
から嵌入して前記サブ基板を搭載するステップと、前記
メイン基板の表面側に搭載された部品と前記サブ基板搭
載用多ピンコネクタを裏面側でディップハンダ付けする
ステップと、を行うことを特徴とするプリント基板の部
品実装方法を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るサブ基板搭載用多ピ
ンコネクタ及びプリント基板の部品実装方法の実施の形
態について図面を基に詳述する。

【００１３】図１は本発明の請求項１に係るサブ基板搭
載用多ピンコネクタ（２０ピンの場合）の斜視図であ
る。図２はサブ基板をメイン基板に実装した状態を示す
側面断面図である。図３は実装されたサブ基板搭載用多
ピンコネクタ部分の拡大断面図である。図４及び図５は
本発明のサブ基板搭載用多ピンコネクタを用いたサブ基
板のメイン基板への部品実装方法を示す図である。図６
は本発明のプリント基板の部品実装方法の工程フロー図
である。

【００１４】図１において、サブ基板搭載用多ピンコネ
クタ１０は、後述の図２及び図３におけるメイン基板３
０上にサブ基板２０を所定間隔離してピン接続するため
の多ピンコネクタであって、２０本のリードピン１（角
ピン）が所定のピッチ間隔ｐで平行に厚さｔ１＝１ｍｍ
〜１０ｍｍの短冊状のプラスチック製の絶縁板３の上面
ａ及び下面ｂに垂直且つ上面ａから前記サブ基板２０の
厚さ寸法ｔ２以内の長さｈ１（ｈ１≦ｔ２）だけ突出す
るとともに下面ｂから前記メイン基板３０の厚さ寸法ｔ
３以上の長さｈ２（ｈ２≧ｔ３）突出するように２列
（列間のピッチ間隔ｄは２．５ｍｍ程度とする。）に連
ねて貫設された構造を特徴とする。

【００１５】なお、サブ基板２０の裏面２０ｂに実装さ
れている面実装部品１２の多くは実装状態で約１．８ｍ
ｍ以内の高さなので、サブ基板２０に両面実装すること
を前提にすると、上記サブ基板搭載用多ピンコネクタ１
０の絶縁板３の厚さｔ１は２．０ｍｍ程度が好ましい。
蓋し、サブ基板２０とメイン基板３０との所定間隔がサ
ブ基板搭載用多ピンコネクタ１０の絶縁板３の厚さｔ１
になるからである。また、一般的な４層若しくは両面の
プリント基板の厚さは１．６ｍｍであるが、これを上記
サブ基板２０とメイン基板３０に採用する場合、サブ基
板の厚さｔ１＝メイン基板の厚さｔ２＝１．６ｍｍで
は、上面ａ側のピン突出部１ａの長さｈ１は１．３ｍｍ
程度、下面ｂ側のピン突出部１ｂの長さｈ２は３．６ｍ
ｍ程度とするのが好ましい（メイン基板３０の裏面３０
ｂからのリードピン１の突出寸法は２ｍｍとなる。）。
また、上記絶縁板３に貫設されるリードピン１の数は２
０ピンの他、３０ピン、１０ピン等々特に制限は無く、
列数も図１のような２列の場合の他、１列、３列も考え
られるが、プリント基板の配線ピッチの制限から２列が
最も現実的で好ましいといえる。また、リードピン１の
形状に制限はなく図１のような角ピンの他、丸ピン、平
角ピン、つば付き角ピン、スター付きピン、ダブルノッ
チピン等が採用できる。

【００１６】以上のように上記サブ基板搭載用多ピンコ
ネクタ１０は、リードピン１の絶縁板３の上面ａ、下面
ｂからの突出寸法（ｈ１、ｈ２）に条件が与えられてい
るが、これが部品実装方法に特段の寄与を与える。即
ち、従来のピンコネクタはプリント基板に実装する場合
に、手作業によるハンダ付けが行われており、部品の自
動実装、リフローハンダ付け工程とは別個のハンダ付け
工程を要していたので、量産性、コスト面でカスタムハ
イブリッドＩＣよりも不利であったが、上記構造であれ
ば、サブ基板搭載用多ピンコネクタ１０のサブ基板２０
へのハンダ付けが部品のリフローハンダ付け工程にて同
時にできるのである。端的に言えば、絶縁板３の上面ａ
側のピン突出部１ａの長さｈ１がサブ基板２０の厚さｔ
２以下なので、図３に示されるように、サブ基板２０の
裏面のコネクタ用貫通孔５に嵌入して取り付けた時に該
コネクタ用貫通孔５内部に完全に納まってリードピン１
がサブ基板の表面２０ａより突出していないため、サブ
基板２０の表面２０ａに対する部品１３のリフローハン
ダ付けのためのソルダクリーム７の印刷塗布の際に同時
にコネクタ用貫通孔５に対するソルダクリームの印刷塗
布が実施できるのである。

【００１７】次に、上記サブ基板搭載用多ピンコネクタ
１０を用いてのメイン基板３０とこれに搭載されるサブ
基板２０とから構成されるプリント基板の部品実装方法
を説明する。なお、実例としてメイン基板３０及びサブ
基板２０には両面基板若しくは４層基板その他の多層基
板が適用され、予めサブ基板搭載用多ピンコネクタ１０
のリードピン１の嵌入のためのコネクタ用貫通孔５が穿
孔されているものとする。

【００１８】本プリント基板の部品実装方法の実装手順
は、図６の工程フロー図及び図４、図５の実装手順を示
す図から判るように、サブ基板２０の裏面２０ｂの部品
ハンダ付け箇所ｓｂにメタルマスク６ａによるスクリー
ン印刷にてソルダクリームを選択的に印刷塗布するステ
ップＳ１（図４の（ａ））と、前記サブ基板２０の裏面
２０ｂに低背の部品１２を搭載して前記ソルダクリーム
で端子を仮固定するステップＳ２（図４の（ｂ））と、
前記サブ基板２０の裏面２０ｂを加熱して搭載された前
記部品１２、１２・・をリフローハンダ付けするステッ
プＳ３と、前記サブ基板２０に予め穿設されたコネクタ
用貫通孔５に裏面２０ｂから前述のサブ基板搭載用多ピ
ンコネクタ１０の上面ａ側のピン突出部１ａを嵌入して
取り付けるステップＳ４（図４の（ｃ））と、前記サブ
基板２０の表面２０ａの部品ハンダ付け箇所ｓａ及び前
記コネクタ用貫通孔５の箇所にソルダクリームをメタル
マスク６ｂによるスクリーン印刷にて選択的に印刷塗布
するステップＳ５（図４の（ｄ））と、前記サブ基板２
０の表面２０ａに部品１３、１３・・を搭載して前記ソ
ルダクリームで部品端子を仮固定するステップＳ６（図
４の（ｅ））と、前記サブ基板２０の表面２０ａ側を加
熱して前記部品１３と前記サブ基板搭載用多ピンコネク
タ１０をリフローハンダ付けするステップＳ７と、メイ
ン基板３０の表面３０ａの貫通孔に部品１４の端子を嵌
入して搭載するとともに前記サブ基板２０の裏面２０ｂ
側のサブ基板搭載用多ピンコネクタ１０の下面側のピン
突出部１ｂを前記メイン基板３０に予め穿設されたコネ
クタ用貫通孔５に表面３０ａ側から嵌入して前記サブ基
板２０を搭載するステップＳ８（図５の（ｆ））と、前
記メイン基板３０の表面３０ａ側に搭載された部品１４
と前記サブ基板搭載用多ピンコネクタ１０のピン突出部
１ｂを裏面３０ｂ側でハンダ槽２５の溶融ハンダ２４に
浸漬してディップハンダ付けするステップＳ９（図５の
（ｇ））と、を順次経て実装される。

【００１９】特に、ステップＳ５にてサブ基板搭載用多
ピンコネクタ１０をサブ基板２０の裏面２０ｂに嵌入し
た状態で、表面２０ａ側の部品１３のソルダクリームの
印刷と同時にコネクタ用貫通孔５へのソルダクリームの
印刷塗布が行うことができる点が重要である。その結
果、サブ基板搭載用多ピンコネクタ１０は部品１３とと
もにリフローハンダ付けが可能になる。

【００２０】勿論、サブ基板２０のメイン基板３０への
実装もディップハンダ付けによって部品１４共々同時に
行えるのであり、カスタムハイブリッドＩＣによるプリ
ント基板の実装工程と同様な作業で済むことになる。

【００２１】以上詳述したように、本発明のサブ基板搭
載用多ピンコネクタを用いることによって、回路変更や
削除、プログラム変更等が容易に行えるという柔軟性を
備えたプリント基板（サブ基板２０）に搭載した混成集
積回路が僅かの試作製作期間（数日）で実現でき、且つ
そのプリント基板への実装もカスタムハイブリッドＩＣ
と同等程度に容易であるという特長を有する。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るサブ基板搭載用多ピンコネ
クタ及びプリント基板の部品実装方法は上記のように構
成されているため、以下に記載するような効果を有す
る。

【００２３】（１）マイクロコンピュータのプログラム
変更に迅速に対応可能である。

【００２４】（２）製品に応じた回路設計と実装が短期
間で可能である。

【００２５】（３）開発費低減、開発期間短縮が実現で
きる。

【００２６】（４）サブ基板搭載用多ピンコネクタが手
付けハンダによらずにリフローハンダ付けにて他の電子
部品のリフローハンダ付けと同時にサブ基板にハンダ固
定され、且つメイン基板へのサブ基板の実装もディップ
ハンダ付けによって他の部品のハンダ付けと同時に行わ
れるので、手付けハンダ作業が省かれる。

【００２７】（５）サブ基板上の部品の削除が容易に行
えるので、仕様に合わせた回路変更によってコスト低減
が可能である。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係るサブ基板搭載用多ピン
コネクタ（２０ピン）の斜視図である。

【図２】サブ基板をメイン基板に実装した状態を示す側
面断面図である。

【図３】サブ基板搭載用多ピンコネクタとサブ基板とメ
イン基板との実装状態を説明するための拡大断面図であ
る。

【図４】本発明のサブ基板搭載用多ピンコネクタを用い
たサブ基板のメイン基板への部品実装方法を示す図であ
る。

【図５】同実装方法におけるサブ基板をメイン基板に実
装する工程を示す図である。

【図６】本発明のプリント基板の部品実装方法の工程フ
ロー図である。

【符号の説明】

１ リードピン １ａ 上面側のピン突出部 １ｂ 下面側のピン突出部 ３ 絶縁板 ５ コネクタ用貫通孔 ６ａ、６ｂ メタルマスク ７ ソルダクリーム １０ サブ基板搭載用多ピンコネクタ １２、１３、１４ 部品 ２０ サブ基板 ２０ａ サブ基板の表面 ２０ｂ サブ基板の裏面 ２４ 溶融ハンダ ２５ ハンダ槽 ３０ メイン基板 ３０ａ メイン基板の表面 ３０ｂ メイン基板の裏面 ｔ１ 絶縁板の厚さ ｔ２ サブ基板の厚さ ｔ３ メイン基板の厚さ ａ 絶縁板の上面 ｂ 絶縁板の下面 ｄ、ｐ ピッチ間隔 ｈ１ 上面からのピン突出寸法 ｈ２ 下面からのピン突出寸法 ｓａ、ｓｂ 部品ハンダ付け箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E023 AA04 AA08 AA16 AA18 BB12 BB22 BB29 CC02 CC22 EE02 FF01 GG01 HH18 HH28 5E077 BB12 BB23 BB31 BB37 CC02 CC22 DD01 JJ05 JJ20 5E319 AA02 AA03 AA06 AB01 AB05 AC01 BB01 BB05 CC23 CC33 CD04 CD26 GG15 5E344 AA01 AA16 AA22 AA26 AA28 BB06 CD18 CD38 DD02 DD03 DD14 EE21 EE26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メイン基板上にサブ基板を所定間隔離し
   てピン接続するためのサブ基板搭載用多ピンコネクタで
   あって、複数のリードピンが所定のピッチ間隔で平行に
   厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの短冊状の絶縁板の上下面に垂直
   且つ上面から前記サブ基板の厚さ寸法以内の長さに突出
   するとともに下面から前記メイン基板の厚さ寸法以上の
   長さに突出するように１〜３列に連ねて貫設された構造
   を特徴とするサブ基板搭載用多ピンコネクタ。
2. 【請求項２】 メイン基板とこれに搭載されるサブ基板
   とから構成されるプリント基板の部品実装方法であっ
   て、前記サブ基板に予め穿設されたコネクタ用貫通孔に
   裏面から請求項１に記載のサブ基板搭載用多ピンコネク
   タの上面側のピン突出部を嵌入して取り付けるステップ
   と、前記サブ基板の表面の部品ハンダ付け箇所及び前記
   コネクタ用貫通孔箇所にソルダクリームを選択的に印刷
   塗布するステップと、前記サブ基板の表面に部品を搭載
   して前記ソルダクリームで部品端子を仮固定するステッ
   プと、前記サブ基板の表面側を加熱して前記部品と前記
   サブ基板搭載用多ピンコネクタをリフローハンダ付けす
   るステップと、メイン基板の表面の貫通孔に部品の端子
   を嵌入して搭載するとともに前記サブ基板の裏面側のサ
   ブ基板搭載用多ピンコネクタの下面側のピン突出部を前
   記メイン基板に予め穿設されたコネクタ用貫通孔に表面
   側から嵌入して前記サブ基板を搭載するステップと、前
   記メイン基板の表面側に搭載された部品と前記サブ基板
   搭載用多ピンコネクタを裏面側でディップハンダ付けす
   るステップと、を行うことを特徴とするプリント基板の
   部品実装方法。