JP2005311135A - 電子回路基板、及び電子回路基板の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの主基板に対して効率的に複数個を接続可能なコンパクトな形状を有し、断線等の不良の発生が少ない電子回路基板を提供することを課題とする。
【解決手段】 電子回路基板１は、主基板に取設された連結用コネクタと嵌合可能に形成された略平板状の回路側コネクタと、回路側コネクタにコネクタ面を当接した状態で積重され、回路側コネクタのコネクタ端子と電気的に接続された第一回路１２を有する略平板状の第一基板部６と、コネクタ面に相対する第一基板部６の第一基板面１１から垂設され、第一回路１２と接続した第二回路１４を有する略平板状の第二基板部７と、第二回路１４と電気的に接続され、外部との電気信号の入出力が可能な外部端子部８とを具備し、第一基板部６及び第二基板部７によって略Ｔ字形状を呈して構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子回路基板、及び電子回路基板の接続構造に関するものであり、特に、主基板に対して複数の基板を効率的に配することが可能な電子回路基板、及び電子回路基板の接続構造に関するものである。

従来から、家電製品及び通信情報機器等の電子機器の内部には、電子機器の種々の機能を発揮させるための複数の電子回路が形成された基板が収容されている。そして、近年の電子機器の高機能化の要求にしたがって基板上に配接される電子部品や素子などの点数が増加し、集積度が高くなっている。この電子部品及び素子には、ＩＣ及びＬＳＩなどの集積回路、抵抗、コンデンサ、トランス、及びコネクタなどを例示することができ、係る電子部品が予め設計された回路に基づいて基板上に電気的に接合されている。これらの基板は、主要な機能等に係る回路が形成された主基板（母基板、マザーボード）に対し、各種の拡張機能に係る回路が形成された子基板（娘基板、ドータボード）を組合わせて構成し、電気機器を高機能化していることが多い。このとき、主基板及び子基板の間は双方の基板にそれぞれ取設されたコネクタ間を複数の電気配線の束から構成されるフラットケーブルなどのケーブル類で接続したり、応力に応じて柔軟に変形可能なポリエステル銅張フィルム基板及びポリイミド銅張フィルム基板等のフレキシブル基板によって基板のコネクタ間を接続することが行われている。これにより、一枚の基板上では達成することが困難な複雑な機能を電子機器に対して集約して付与することができる。

さらに、近年では、携帯電話、デジタルカメラ、及びノート型パソコンなどの情報機器端末に代表されるように、各種の電子機器に対する小型化を望む傾向が特に強くなっている。その結果、電子機器の筐体内に収容される基板及び基板上に接合される電子部品自体のダウンサイジング化も求められている。なお、これらの小型化に対する要求は、情報機器端末等の分野に限られず、一般の産業機械の制御技術、メカトロ技術、及びロボット技術等の種々の分野においても当然のことながら求められている。これにより、部品点数を減らし、かつ消費電力を抑えることができるなど、省コスト及び省電力化を進めることができる。

以上の従来技術は、公然実施されているものであり、出願人は、係る従来技術が記載された文献を、本願出願時においては特に知見していない。

しかしながら、上述の電子機器等の小型化、さらに換言すれば、電子回路基板の小型化には下記に掲げるような問題を生じることがあった。すなわち、中央演算処理装置（ＣＰＵ）やメモリなどの電子部品は、高密度集積技術及び半導体製造技術の著しい進歩に伴って、係る電子部品の能力は飛躍的に向上し、電子機器の小型化に大きく貢献することができた。また、基板も表面実装技術の進歩による積層多層基板、厚膜多層基板、及び薄膜多層基板によって高密度化することができた。ところが、これらの基板同士を接続する際に利用されるケーブル類やフレキシブル基板の小型化は困難であった。

ケーブル類及びフレキシブル基板等は、物理的に双方の基板間を接続するものであり、多少の応力によっても柔軟に変形することができた。そのため、接続対象の基板が互いに離間した位置に設置されていたも、ケーブル類等の長さが適当なものを選択することにより、両者を容易に接続することができた。しかしながら、係るケースでは基板の上方の空間をケーブル類等が占めることがあり、複数の子基板を主基板に接続する場合では、主基板の上方が多数のケーブル類で埋め尽くされることとなった。さらに、ケーブル類等と接続される主基板上のコネクタの位置によっては、個々のケーブル類等が複雑に絡み合った状態でそれぞれの子基板に対して接続されることがあった。そのため、基板上に取設されたＣＰＵなどの放熱が十分に行われないことがあった。さらに、これらのケーブル類及びフレキシブル基板は、その特性により、応力に応じて柔軟に変形することは可能であるものの、過剰な応力に対する機械的な耐性はあまり強くなかった。そのため、コネクタの接続時などにケーブル類等に過剰な力（例えば、引張応力など）が加えられると、ケーブルの内部の電気配線の導線部が断線或いは接触不良を起こすことがあった。そのため、電子機器の正常な機能に支障を来すことがあった。加えて、主基板の上方をケーブル類等が占めることになり、一つの主基板に対して接続可能な子基板の数が制限され、電子機器の高機能及び小型化を阻害する要因ともなっていた。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、一つの主基板に対して効率的に複数個を接続可能なコンパクトな形状を有し、断線等の不良の発生が少ない電子回路基板、及び該電子回路基板を利用した電子回路基板の接続構造を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明の電子回路基板は、「主基板に取設された連結用コネクタと嵌合可能に形成された略平板状の回路側コネクタと、前記回路側コネクタにコネクタ面を当接した状態で積重され、前記回路側コネクタのコネクタ端子と電気的に接続された第一回路を有する略平板状の第一基板部と、前記コネクタ面に相対する前記第一基板部の第一基板面から垂設され、前記第一回路と接続した第二回路を有する略平板状の第二基板部と」を主に具備して構成されている。

したがって、本発明の電子回路基板によれば、回路側コネクタに積重された第一基板部の第一基板面から第二基板部が垂設した状態で形成されている。そのため、本発明の電子回路基板を側方から観察すると、第一基板部及び第二基板部によって、ちょうどＴ字形状を呈するように形成されている。さらに詳しく説明すると、第一基板部が「Ｔ」の字の横棒に相当し、第二基板部が「Ｔ」の字の縦棒に相当している。そして、互いの基板部には回路側コネクタのコネクタ端子に電気的に接続された第一回路及び第一回路に接続された第二回路が構成されている。そのため、本発明の電子回路基板を主基板の連結用コネクタに回路側コネクタを介して嵌合し、接続することにより、主基板の基板面に回路側コネクタ及び第一基板部が基板面に沿って積重され、さらに第二基板部が該基板面から直交した方向に突設した状態が創成される。これにより、従来のように基板同士を接続する際に、ケーブル類等を用いる必要がなくなり、主基板の上方空間がケーブル類で埋め尽くされるような事態を回避することができる。加えて、第一基板部及び第二基板部に形成された各回路によって、主基板に係る回路による機能をさらに付加することができる。これにより、主基板に対して複数の子基板（電子回路基板）を一個当たりの占有面積を可能な限り省スペース化を図って接続することができ、電子機器の小型化及び高機能化を進めることができる。

さらに、本発明の電子回路基板は、上記構成に加え、「前記第二基板部の少なくとも一辺に配設され、前記第二回路と電気的に接続され、外部との電気信号の入出力が可能な外部端子部をさらに具備する」ものであっても構わない。

したがって、本発明の電子回路基板によれば、第二基板部に外部との電気信号の入出力が可能な外部端子部が設けられている。ここで、第二基板部は略平板状を呈し、その一部（一辺）が第一基板部の第一基板面に対して直交した状態で接続されている。そのため、第一基板部に接続した以外の箇所、例えば、第二基板部が長方形の場合は残りの三辺には、何も接続されていない。そこで、これらの箇所のいずれかに外部との電気信号の入出力が可能な外部端子部を設けることにより、電子回路基板が接続される主基板と、外部との機器（基板）の間を、電子回路基板を介して接続することができる。すなわち、本発明の電子回路基板をインターフェイス基板として機能させることが可能となる。これにより、複数の電子回路基板を主基板に対して効率的に接続し、さらに該電子回路基板を通じて他の機器等との間での電気信号の送受が可能となる。その結果、電子機器をさらに小型化、かつ高機能化させることができる。

一方、本発明の電子回路基板の接続構造は、「請求項１または請求項２に記載の電子回路基板を利用した電子回路基板の接続構造であって、前記主基板は、少なくとも一辺に複数の前記連結用コネクタを整列させた状態で配した基板側コネクタ群を有して形成され、前記基板側コネクタ群のそれぞれの前記連結用コネクタに対し、前記回路側コネクタを嵌合させ、前記第二基板部の第二基板面を互いに対向した状態で離間させ、複数の前記電子回路基板を前記主基板に連結した回路基板群を有して」主に構成されている。

したがって、本発明の電子回路基板の接続構造によれば、複数の電子回路基板を主基板に対して整列した状態で接続して構成することができる。すなわち、主基板の基板面に複数の連結用コネクタを少なくとも一辺に整列した状態で配した基板側コネクタ群を設け、さらに該基板側コネクタ群に対応するように電子回路基板を接続し、第二基板部の第二基板面を互いに対向させた状態で離間して配した回路基板群を設けることにより、主基板に接続可能な電子回路基板の数をほぼ最大に設定することができる。その結果、電子機器をさらに高機能化することができる。

ここで、主基板に設けられる基板側コネクタ群を、主基板の基板表面及び基板表面に相対する基板裏面の双方に設けることにより、接続可能な電子回路基板及び形成される回路基板群の数を倍にすることも可能である。加えて、複数の主基板を上下方向に積重し、かつ各々の主基板間に前述の基板側コネクタ群及び回路基板群を有する接続構造を形成するものであっても構わない。これにより、さらに電子回路基板による機能の集約を図ることができる。

本発明の効果として、第一基板部及び第二基板部によって略Ｔ字形状を呈する電子回路基板を構成し、これにより、主基板に対して一つの電子回路基板（子基板）が占有する接続面積を可能な限り、狭小にすることができる。そのため、主基板上に複数の電子回路基板を配することができ、かつ従来のようなケーブル類による接続と比して、断線等の故障が発生することが少なくなる。さらに、基板上の通気性が向上し、放熱の効果に影響を与えない。

以下、本発明の第一実施形態である電子回路基板１について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の電子回路基板１の構成を示す斜視図であり、図２は電子回路基板１の構成を示す正面図であり、図３は電子回路基板１の構成を示す左側面図であり、図４は電子回路基板１の構成を示す平面図であり、図５は電子回路基板１の構成を示す底面図である。なお、第一実施形態の電子回路基板１において、便宜上、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２を示す図６及び図７を一部利用して説明するものとする。

本発明の第一実施形態の電子回路基板１は、図１乃至図５に示されるように、電子機器（図示しない）の主要機能を構成するメイン回路が形成された主基板３（図６及び図７参照）に取設された連結用コネクタ４と接続可能な回路側コネクタ５と、回路側コネクタ５に積重された平板状の第一基板部６と、第一基板部６に垂設された第二基板部７と、第二基板部７の一辺に接続された外部端子部８とを具備して主に構成されている。

さらに、詳しく説明すると、回路側コネクタ５は、主基板３の連結用コネクタ４と嵌合可能な形状を有し、連結用コネクタ４に設けられた主基板側端子４ａと接続可能なコネクタ端子５ａを有して形成されている。ここで、連結用コネクタ４及び回路側コネクタ５は、従来の電子回路基板の接続において利用されている周知の部品を流用することができる。なお、ここでは、連結用コネクタ４及び回路側コネクタ５が嵌合状態になった際でも、主基板３の基板面９ａ，９ｂから僅かに突出するだけの薄型タイプのコネクタ４，５が利用されている（図６参照）。

一方、第一基板部６は、前述した回路側コネクタ５と当接するコネクタ接面１０と、コネクタ接面１０に相対する第一基板面１１を有し、平板の長方形状をなして形成されるものである。この第一基板部６の素材は、特に限定されないが、従来の電子機器等において利用されている有機系材料からなる紙基材、ガラス基材、コンポジット、及び耐熱可塑性の基板、或いは無機系材料のセラミック系及び金属系の基板から選択することができる。そして、係る第一基板部６は、接続された回路側コネクタ５のコネクタ端子５ａと接続した第一回路１２が形成されている。なお、第一基板部６は、回路側コネクタ５によりも大きなサイズのものが利用され、本実施形態の電子回路基板１を上方から見た場合、第一基板部６によって回路側コネクタ５全体が被覆され、直接視認できないようになっている（図４及び図５参照）。

さらに、第二基板部７は、第一基板部６及び回路側コネクタ５の長手方向に沿って、かつ第一基板部６の第一基板面１１から垂設されている。なお、第二基板部７の形状は、特に限定されないが、本実施形態においては、上端の一部及び下端の一部に切欠部１３ａ，１３ｂを設けたものを示している（図２参照）。また、第二基板部７には、第一基板部６の第一回路１２と接続した第二回路１４が形成され、第二基板部７の第二基板面１５には第二回路１４の一部を成す集積回路ＩＣなどの電子部品が配されている。また、第一回路１２及び第二回路１４の間は、回路連結部１６によって電気的に接続されている。なお、第二基板部７を形成する素材は、前述の第一基板部６と同様の素材を利用することが可能である。さらに、第一基板部６と第二基板部７との接合の方法は、特に限定されないが、接着材等の通常の固定手段を利用することが可能である。ここで、前述した第一回路１２及び第二回路１４の詳細については、図示を省略している。

一方、外部端子部８は、主基板３の基板面９ａ，９ｂに対して直交する方向と一致する第二基板部７の一辺に沿うようにして接続している。さらに、外部端子部８は、外部との電気信号の入出力を可能とするためのコネクタピン（図示しない）が挿入されるピン挿入孔１７が縦横に複数配されたピン挿入部１８と、ピン挿入部１８の周囲を囲むようにして形成された端子ケース部１９とから主に構成されている。ここで、第二基板部７と外部端子部８との間には、前述した第一基板部６及び第二基板部７の間と同様に、互いを電気的に接続するための回路連結部２０が設けられている。

上述した構成により、第一基板部６及び第二基板部７によって、側方から見るとＴ字形状を呈した電子回路基板１が形成される。そして、本実施形態の電子回路基板１を、主要機能の回路が形成された主基板３に接続することにより、主基板３の基板面９ａ，９ｂに対して第二基板部７が略直交方向に突出した状態となる（図６参照）。これにより、従来の基板同士をケーブル等によって接続する場合と比して、基板同士を密着させることができ、ケーブル等の占める空間を排除することができる。その結果、電子機器の小型化を促進することができる。加えて、電子回路基板１の第一基板部６及び第二基板部７にそれぞれ形成された各回路１２，１４によって電子機器の機能を向上させることができる。加えて、外部端子部８を備えることにより、第二実施形態の電子回路基板１をインターフェイス基板として機能させることができ、係る機能の向上をさらに進めることができる。また、従来のケーブル類等によって生じていた断線などの不具合を解消し、電子機器の機能及び制御をさらに安定させることができる。

次に、本発明の第二実施形態に相当する電子回路基板の接続構造２の一例について、主に図６及び図７に基づいて説明する。ここで、図６は電子回路基板の接続構造２の一例を示す正面図であり、図７は電子回路基板の接続構造２の一例を示す平面図である。なお、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２は、第一実施形態の電子回路基板１ａ，１ｂを利用して構成されるものであり、第一実施形態の電子回路基板１ａ，１ｂと同一の機能及び構成を示すものは同一番号を付し、ここでは詳細な説明は省略するものとする。

第二実施形態の電子回路基板の接続構造２は、図６及び図７に示すように、略正方形状に形成された主基板３と、該主基板３の三辺に沿って、複数の連結用コネクタ４が整列して配された三つの基板側コネクタ群ＢＧに対し、電子回路基板１ａ，１ｂの回路側コネクタ５を、各々の連結用コネクタ４に嵌合し、かつ電子回路基板１ａ，１ｂの第二基板部７の第二基板面１５を互いに対向した状態で離間させ、複数の電子回路基板１を配した回路基板群ＣＧとによって主に構成されている。なお、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２では、主基板３の基板面９ａ，９ｂの両面に対してそれぞれ基板側コネクタ群ＢＧが設けられ、さらにそれに対応するように電子回路基板１による回路基板群ＣＧが形成されている（図６参照）。なお、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２は、主基板３の四隅をそれぞれ貫通した４本の貫通支柱２２及び貫通支柱２２の上端及び下端近傍をそれぞれ横架した横架材２３によって、図６及び図７に示すような電子回路基板の接続構造２が支持されている。なお、図７においては、説明を簡略化するため、横架材２３の構成を省略して図示している。

ここで、電子回路基板１ａ，１ｂは外部端子部８が、すべて主基板３の外側（図７における紙面上方、紙面右方、及び紙面下方に相当）に向けられた状態になっている。そのため、電子回路基板１ａ，１ｂ及び主基板３に対して種々の信号の送出が可能な外部コネクタ（図示しない）を各々の外部端子部８に対して接続することが容易にでき、また外部コネクタ同士が干渉し合うことが少ない。さらに、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２によれば、図７に示されるように、主基板３に対して接続される電子回路基板１は、第二基板部７の長手方向の長さの違いによって二種類のものが利用されている。すなわち、第二基板部７が長く設定され、主基板３に対して接続された場合、第二基板部７の末端部（外部端子部８の反対側の端部に相当）が、主基板３の略中央付近まで突出した状態となる電子回路基板１ａと、第一基板部６の長手形状とほぼ同じ長さに第二基板部７が設定された電子回路基板部１ｂとの二種類である。そして、係る二種類の電子回路基板１ａ，１ｂを組合わせることにより、主基板３の基板面９ａ，９ｂの双方に効率的に電子回路基板１ａ，１ｂを配することが可能となり、係る基板１ａ，１ｂ等によって付与される機能が電子機器（図示しない）に追加され、電子機器自体の機能の拡張を省スペースの状態で図ることができる。なお、正方形状の主基板３の残りの一辺は、主基板３に対して送受される電力、システム信号、プログラム信号、ＪＴＡＧ、及びモニター信号に係る基礎機能部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅが設けられている。

以上構成により、本実施形態の電子回路基板の接続構造２によれば、第一実施形態のＴ字形状を成して構成される電子回路基板１ａ，１ｂを利用することにより、主基板３の狭い基板面９ａ，９ｂに対して可能な限り多くの電子回路基板１ａ，１ｂを接続することができ、従来のケーブル類及びフレキシブル基板を利用した場合と比べ、電子機器の小型化及び高機能化をさらに図ることができる。さらに、フレキシブル基板等で利用される変形可能な樹脂部分が用いられないため、係る部位に過剰な力が加わって内部の導線部が断線し、電子機器の機能に支障が生じるようなトラブルの発生も回避することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、第一実施形態の電子回路基板１において、外部端子部８を設け、本発明の電子回路基板１をインターフェイス基板として機能させるものを示したが、これに限定されるものではなく、電子回路基板１で単独の機能を主基板３に対して付与することが可能な回路が構成されているものであっても構わない。さらに、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２において、一つの主基板３に対して基板側コネクタ群ＢＧ及び回路基板群ＣＧを設けたものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の主基板を多段に積重して設け、各々の主基板に対して電子回路基板１ａ，１ｂを嵌合して回路基板群ＣＧを構成するものであっても構わない。これにより、主基板３に対してさらに高密度の機能を付与することが可能となる。また、第二実施形態の電子回路基板の接続構造２において二種類の電子回路基板１ａ，１ｂを利用するものを示したが、これに限定されるものではなく、主基板３の形状等に応じて電子回路基板の形状及びタイプを適宜変更したものを組合わせて使用するものであっても構わない。

電子回路基板の構成を示す斜視図である。 電子回路基板の構成を示す正面図である。 電子回路基板の構成を示す左側面図である。 電子回路基板の構成を示す平面図である。 電子回路基板の構成を示す底面図である。 電子回路基板の接続構造の一例を示す正面図である。 電子回路基板の接続構造の一例を示す平面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 電子回路基板
２ 電子回路基板の接続構造
３ 主基板
４ 連結用コネクタ
５ 回路側コネクタ
５ａ コネクタ端子
６ 第一基板部
７ 第二基板部
８ 外部端子部
９ａ，９ｂ 基板面
１０ コネクタ接面
１１ 第一基板面
１２ 第一回路
１４ 第二回路
１５ 第二基板面
ＢＧ 基板側コネクタ群
ＣＧ 回路基板群

Claims (3)

1. 主基板に取設された連結用コネクタと嵌合可能に形成された略平板状の回路側コネクタと、
   前記回路側コネクタにコネクタ面を当接した状態で積重され、前記回路側コネクタのコネクタ端子と電気的に接続された第一回路を有する略平板状の第一基板部と、
   前記コネクタ面に相対する前記第一基板部の第一基板面から垂設され、前記第一回路と接続した第二回路を有する略平板状の第二基板部と
   を具備することを特徴とする電子回路基板。
2. 前記第二基板部の少なくとも一辺に配設され、前記第二回路と電気的に接続され、外部との電気信号の入出力が可能な外部端子部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の電子回路基板。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子回路基板を利用した電子回路基板の接続構造であって、
   前記主基板は、
   少なくとも一辺に複数の前記連結用コネクタを整列させた状態で配した基板側コネクタ群を有して形成され、
   前記基板側コネクタ群のそれぞれの前記連結用コネクタに対し、前記回路側コネクタを嵌合させ、前記第二基板部の第二基板面を互いに対向した状態で離間させ、複数の前記電子回路基板を前記主基板に連結した回路基板群を有して構成されることを特徴とする電子回路基板の接続構造。

Images