JP2007157984A - 基板の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタに残留している初期応力を緩和し、高い信頼性を確保する。
【解決手段】上方からの押圧力を上側基板１に付与してプラグコネクタ３をソケットコネクタ８に嵌合して組付けると共に上側基板１をスペーサ１１に載置した後に、上側基板１への上方からの押圧力を解放した状態で下側基板２とスペーサ１１とを一体的に鉛直方向及び水平方向に振動させる。上側基板１の表面１ａとスペーサ１１の上面１１ａとの間の摩擦力が大きい場合であっても、上側基板１をスペーサ１１から一時的に浮かせる（離間させる）ことで、その摩擦力を解消でき、プラグコネクタ３が有するコネクタ自体のバネ力によるセルフアライメント効果を利用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１の基板に実装されている第１のコネクタを第２の基板に実装されている第２のコネクタに組付けると共に前記第１の基板を前記第２の基板に固着されているスペーサに載置して前記第１の基板を前記第２の基板に接合する方法に関する。

例えば車載ナビゲーション装置などの車載電子機器では、２枚の基板を接合する方法として、第１の基板に実装されている第１のコネクタを第２の基板に実装されている第２のコネクタに組付けると共に第１の基板を第２の基板に固着されているスペーサに載置して第１の基板を第２の基板に接合する方法が採用されている。ところで、第１のコネクタを第２のコネクタに組付ける際には、実装位置のズレ、組付け治具の精度及び押し込み方法などの影響によりコネクタに初期応力が残留する。

そこで、近年では、例えば上方からの押圧力を第１の基板に付与して第１のコネクタを第２のコネクタに組付ける場合であれば、上方からの押圧力を第１の基板に付与して第１のコネクタを第２のコネクタに組付けた後に、その第１の基板への上方からの押圧力を解放して自由にし、第１のコネクタ及び第２のコネクタのうち少なくともいずれかが有するコネクタ自体のバネ力によるセルフアライメント効果を利用することで、コネクタに残留している初期応力を緩和する方法が採用されている。

しかしながら、この方法では、第１の基板の重量が大きく、第１の基板の表面（スペーサと接する面）とスペーサの上面（第１の基板と接する面）同士の摩擦力が大きいと、コネクタ自体のバネ力によるセルフアライメント効果を利用することが不可能となり、コネクタに残留している初期応力を十分に緩和することが不可能となる。その結果、ある程度の初期応力が残留したままとなるので、その残留したままの初期応力が原因となってはんだのクリープ現象が発生し、製品としての信頼性が低下するという問題がある。特に車両に搭載される車載電子機器では、車両走行中という絶えず振動が存在する環境下で使用されることから、その影響は大きいものである。

一方、車載電子機器に適用される基板の位置ずれを防止する方法として、例えば下記の特許文献１，２に示すものがある。
特開１９９９−２７４７６６号公報 特開２００５−２１７０７５号公報

しかしながら、上記した特許文献１，２に記載されているものでは、基板を接合した後の基板の位置ずれを防止するものであり、コネクタに残留している初期応力を十分に緩和することが可能なものではない。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタに残留している初期応力を適切に緩和することができ、高い信頼性を確保することができる基板の接合方法を提供することにある。

請求項１に記載した基板の接合方法によれば、第１のコネクタを第２のコネクタに対向して配置し、鉛直方向の押圧力を第１の基板に付与して第１のコネクタを第２のコネクタに嵌合して組付けると共に第１の基板をスペーサに載置し、第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で第２の基板とスペーサとを一体的に少なくとも鉛直方向に振動させ、第１の基板をスペーサに固着する。

これにより、第１の基板の表面（スペーサと接する面）とスペーサの上面（第１の基板と接する面）同士の摩擦力が大きい場合であっても、第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で第２の基板とスペーサとを一体的に少なくとも鉛直方向に振動させることにより、第１の基板をスペーサから一時的に浮かせる（離間させる）ことができ、その摩擦力を解消することができる。したがって、第１のコネクタ及び第２のコネクタのうち少なくともいずれかが有するコネクタ自体のバネ力によるセルフアライメント効果を利用することができ、コネクタに残留している初期応力を適切に緩和することができる。

請求項２に記載した基板の接合方法によれば、第１の基板との間で静止摩擦力を有する回転防止部材を第２の基板に配置した後に、鉛直方向の押圧力を第１の基板に付与して第１のコネクタを第２のコネクタに嵌合して組付けると共に第１の基板を第２の基板に固着されているスペーサに載置する。これにより、第１の基板をスペーサに例えばねじ締めで固着する場合であっても、第１の基板との間で静止摩擦力を有する回転防止部材を配置することにより、第１の基板がねじ締めトルクにより回転してしまうことを未然に回避することができ、ねじりによる応力が残留してしまうことを未然に回避することができる。

請求項３に記載した基板の接合方法によれば、第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で第２の基板とスペーサとを一体的に鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させる。これにより、第２の基板とスペーサとを一体的に鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させることにより、鉛直方向への振動で緩和することが不可能な初期応力を水平方向への振動で緩和し得ることができる。また、この場合は、鉛直方向と水平方向とに同時に振動させることで、鉛直方向と水平方向とに別工程で振動させる場合に比べて工期を短縮することができる。

請求項４に記載した基板の接合方法によれば、第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で第２の基板とスペーサとを一体的に鉛直方向に振動させ、次いで、第２の基板とスペーサとを一体的に水平方向にも振動させる。これにより、第２の基板とスペーサとを一体的に水平方向にも振動させることにより、上記した請求項３に記載したものと同様にして、鉛直方向への振動で緩和することが不可能な初期応力を水平方向への振動で緩和し得ることができる。

以下、本発明の一実施形態として、上方からの（鉛直方向の）押圧力を上側基板に付与して上側基板と下側基板とを接合する方法について、図面を参照して説明する。図２は、車載ナビゲーション装置の一構成部品をなすもので、上側基板１（本発明でいう第１の基板）が下側基板２（本発明でいう第２の基板）に接合された状態を示している。上側基板１は、その表面（図１では下面）１ａ側にプラグコネクタ３（本発明でいう第１のコネクタ）が実装されていると共に裏面（図１では上面）１ｂ側に幾つか（本実施形態では３個）の電子部品４ａ〜４ｃが実装されて構成されている。

プラグコネクタ３は、外側ハウジング５の内部に内側ハウジング６が配置され、その内側ハウジング６に接続端子（図示せず）が配置され、その接続端子がコネクタリード７を介して上側基板１に形成されている導体パターンに電気的に接続されて構成されている。この場合、プラグコネクタ３は、外側ハウジング５と内側ハウジング６との間で若干の隙間が形成されていることで、コネクタ自身のバネ力を有している。

下側基板２は、その表面（図１では上面）２ａ側にソケットコネクタ８（本発明でいう第２のコネクタ）が実装されて構成されている。ソケットコネクタ８は、ハウジング９に接続端子（図示せず）が配置され、その接続端子がコネクタリード１０を介して下側基板２の導体パターンに電気的に接続されて構成されている。

上側基板１のプラグコネクタ３が下側基板２のソケットコネクタ８に嵌合されている状態では、プラグコネクタ３の接続端子とソケットコネクタ８の接続端子とが電気的に接続されていることで上側基板１と下側基板２とが電気的に接続されている。また、上側基板１と下側基板２との間には、図３及び図４にも示すように、複数本（本実施形態では４本）のスペーサ１１及び回転防止ガード１２（本発明でいう回転防止部材）が介在されている。

スペーサ１１は、上側基板１と下側基板２とを所定間隔に保つための支持部材として機能する。回転防止ガード１２は、ゴムや粘度の高い樹脂（エラストマー）などの上側基板１の表面１ａとの間で静止摩擦力が高く且つ変形し難い材料から構成されており、上記したスペーサ１１と同様にして上側基板１と下側基板２とを所定間隔に保つための支持部材として機能すると共に、上側基板１がスペーサ１１にねじ締めされる際に上側基板１がねじ締めトルクにより回転してしまうことを防止するための回転防止部材としても機能する。尚、図４では、電子部品４ａ〜４ｃは省略している。

次に、プラグコネクタ３をソケットコネクタ８に組付けて上側基板１を下側基板２に接合する方法について、図１も参照して説明する。尚、上側基板１には予めプラグコネクタ３及び電子部品４ａ〜４ｃが実装されており、下側基板２には予めソケットコネクタ８が実装されていると共にスペーサ１１が例えばねじ締めにより固着されているものとする。また、振動台２２は、治具２１が載置される載置台２２ａと、鉛直方向への振動力を生成するモータ及び水平方向への振動力を生成するモータが内蔵されている本体２２ｂとからなり、それらモータが駆動されることで載置台２２ａが鉛直方向及び水平方向に振動するように構成されているものとする。

最初に、図１（ａ）に示すように、スペーサ１１の側面を治具２１の把持部２１ａで把持して下側基板２とスペーサ１１とを一体的に治具２１で支持し、下側基板２を治具２１と共に振動台２２に載置する。そして、回転防止ガード１２を下側基板２にあってソケットコネクタ８の周囲に配置する。尚、回転防止ガード１２は、後述する上側基板１をスペーサ１１にねじ締めする工程での回転トルクに対して上側基板１の表面１ａとの間で例えば１．５倍以上の摩擦力を有するものが望ましい。

次いで、プラグコネクタ３がソケットコネクタ８に対向するように上側基板１を下側基板２の上方に配置し、図１（ｂ）に示すように、上方からの押圧力を上側基板１に付与してプラグコネクタ３の内側ハウジング６をソケットコネクタ８のハウジング９に上方から嵌合して組付けると共に上側基板１をスペーサ１１に載置する。この場合の押圧力は、上側基板１の重量やプラブコネクタ３及びソケットコネクタ８のサイズなどに基づいて決定すれば良い。

次いで、上側基板１への上方からの押圧力を解放する。ここで、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、上側基板１への上方からの押圧力を解放した状態で、振動台２２のモータを駆動することにより、載置台２２ａを鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させ、下側基板２とスペーサ１１とを一体的に鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させる。このとき、下側基板２とスペーサ１１とを一体的に鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させることで、上側基板１をスペーサ１１から一時的に浮かせる（離間させる）ことができ、上側基板１の表面１ａとスペーサ１１の上面１１ａとの間の摩擦力を解消することができる。この場合の振動は、上側基板１の重量やプラブコネクタ３及びソケットコネクタ８のサイズなどに基づいて決定すれば良いものであるが、一般的には例えば５０〜２００［Ｈｚ］、０．２〜０．５［Ｇ］で５〜３０［秒］であれば良い。

そして、図１（ｄ）に示すように、鉛直方向と水平方向との振動を終了した後に、上方からの押圧力を上側基板１に再度付与しながら、上側基板１をスペーサ１１にねじ締めして固着し、上側基板１を下側基板２に接合する。

以上に説明したように本実施形態によれば、上方からの押圧力を上側基板１に付与してプラグコネクタ３をソケットコネクタ８に嵌合して組付けると共に上側基板１をスペーサ１１に載置した後に、上側基板１への上方からの押圧力を解放した状態で下側基板２とスペーサ１１とを一体的に鉛直方向及び水平方向に振動させるようにしたので、上側基板１の表面１ａとスペーサ１１の上面１１ａとの間の摩擦力が大きい場合であっても、上側基板１をスペーサ１１から一時的に浮かせる（離間させる）ことで、その摩擦力を解消することができる。したがって、プラグコネクタ３が有するコネクタ自体のバネ力によるセルフアライメント効果を利用することができ、プラグコネクタ３及びソケットコネクタ８に残留している初期応力を適切に緩和することができる。

また、上側基板１の表面１ａとの間で静止摩擦力を有する回転防止ガード１２を下側基板２に配置するようにしたので、上側基板１をスペーサ１１に例えばねじ締めで固着する場合に、上側基板１がねじ締めトルクにより回転してしまうことを未然に回避することができ、ねじりによる応力が残留してしまうことを未然に回避することができる。

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
プラグコネクタとソケットコネクタとの上下関係が反対であっても良く、つまり、上方からの押圧力をソケットコネクタが実装されている上側基板に付与して下側基板に実装されているプラグコネクタをソケットコネクタに嵌合して組付けても良い。
ソケットコネクタがコネクタ自身のバネ力を有していても良いし、プラグコネクタとソケットコネクタとの双方がコネクタ自身のバネ力を有していても良い。
回転防止ガードとしても機能する（上側基板との間で静止摩擦力を有する）スペーサを採用することで、回転防止ガードを省略する構成であっても良い。
必ずしも下側基板とスペーサとを一体的に水平方向に振動させる必要はなく、下側基板とスペーサとを一体的に鉛直方向にのみ振動させても良い。

本発明の一実施形態を示すもので、上側基板を下側基板に接合するまでの手順を示す図 上側基板が下側基板に接合されている状態を示す図 回転防止ガードが下側基板に配置されている状態を示す斜視図 上側基板、回転防止ガード及び下側基板を示す斜視図

符号の説明

図面中、１は上側基板（第１の基板）、２は下側基板（第２の基板）、３はプラグコネクタ（第１のコネクタ）、８はソケットコネクタ（第２のコネクタ）、１１はスペーサ、１２は回転防止ガード（回転防止部材）である。

Claims (4)

1. 第１の基板に実装されている第１のコネクタを第２の基板に実装されている第２のコネクタに組付けると共に前記第１の基板を前記第２の基板に固着されているスペーサに載置して前記第１の基板を前記第２の基板に接合する方法であって、
   前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに対向して配置し、鉛直方向の押圧力を前記第１の基板に付与して前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに嵌合して組付けると共に前記第１の基板を前記スペーサに載置し、前記第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で前記第２の基板と前記スペーサとを一体的に少なくとも鉛直方向に振動させ、前記第１の基板を前記スペーサに固着することにより、前記第１の基板を前記第２の基板に接合することを特徴とする基板の接合方法。
2. 請求項１に記載した基板の接合方法において、
   前記第１の基板との間で静止摩擦力を有する回転防止部材を前記第２の基板に配置した後に、鉛直方向の押圧力を前記第１の基板に付与して前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに嵌合して組付けると共に前記第１の基板を前記第２の基板に固着されているスペーサに載置することを特徴とする基板の接合方法。
3. 請求項１または２に記載した基板の接合方法において、
   前記第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で前記第２の基板と前記スペーサとを一体的に鉛直方向に振動させると同時に水平方向にも振動させることを特徴とする基板の接合方法。
4. 請求項１または２に記載した基板の接合方法において、
   前記第１の基板への鉛直方向の押圧力を解放した状態で前記第２の基板と前記スペーサとを一体的に鉛直方向に振動させ、次いで、前記第２の基板と前記スペーサとを一体的に水平方向にも振動させることを特徴とする基板の接合方法。
   
   

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