JP2008244035A

JP2008244035A - 基板結合用部品および基板の結合構造

Info

Publication number: JP2008244035A
Application number: JP2007080631A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kawashima; 和之川嶋; Hidenori Kawahara; 秀徳川原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】親基板に子基板を結合するために要するスペースが小さく、また、基板レイアウト変更に低コストに対応できることに加え、親基板に対する子基板の誤配置を防止できる基板結合用部品を提供する。
【解決手段】親基板１０上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群１１０と、子基板２０上に実装され、前記第１の嵌合片群１１０に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群１２０とを有している。第１の嵌合片群１１０は、１つの凸型嵌合片１１０ｂと、その残りの数の凹型嵌合片１１０ａとを含んでいる。第２の嵌合片群１２０は、１つの凹型嵌合片１２０ａと、その残りの数の凸型嵌合片１２０ｂとを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路基板（以後、単に基板と呼ぶ）に実装され、複数の基板を積層状に機械的に結合するための基板結合用部品と、そのような基板結合用部品を用いて複数の基板を積層状に機械的に結合して成る基板の結合構造とに関する。

電子機器等においてその電子回路を高密度に構成すべく、親基板上に子基板を積層状に機械的に結合して成る基板の結合構造が知られている。

この種の基板の結合構造としては、親子基板それぞれにスタッキングコネクタを設け、スタッキングコネクタ同士が機械的に結合と電気的接続との双方を同時になすようにしたものが従来多く採用されていた。しかし、スタッキングコネクタが一定の嵌合力を発揮するためには、一定の部品高さ（嵌合長）が確保されなければならない。このため、親基板と子基板との間隔も一定以上確保しなければならず、電子機器の薄型化において必ずしも有効な手段ではなかった。また、たとえ部品高さを一定以上としても、それにより発揮される嵌合力は、あくまでもスタッキングコネクタ単体同士の結合に見合う嵌合力に過ぎない。即ち、基板の結合構造におけるファスニング手段として見た場合には、必ずしも十分な嵌合力を発揮できるとは限らない。このため、電子機器の落下衝撃などの外力によって子基板が揺れるなどした場合には、子基板の重さに耐え切れずにスタッキングコネクタ同士の嵌合が外れてしまうことがある。結局、親子基板間を確実に機械的に結合するためには、親基板に対して子基板を別途ネジを用いて締結するなどの補強策が必要であり、部品数の増加や、子基板の固定に要する面積が大きくなるなどの問題があった。

このようなスタッキングコネクタを用いた基板の結合構造に見られる問題を解決すべく、基板結合用部品を用いた基板の結合構造が提案ならびに実用されている。この結合構造においては、基板結合用部品として、表裏に柔軟性を有する爪を備えた金属製あるいは樹脂製の四角枠状のフレームを用いる。そして、まずこのフレームに子基板が嵌められ、子基板が嵌められたこのフレームが親基板に嵌められることにより、親基板上に子基板が積層状に機械的に結合される。しかし、子基板の外周や親基板の一部がフレームと接することになるため、その部分には電子部品を配置することができず、電子機器の小型化において必ずしも有効な手段ではない。また、フレームの爪のえら部分が基板の裏面に位置するため、基板のおもて面のみならず裏面をもある程度占有することになる。さらに、裏面に電子部品が実装されていない親基板や子基板の場合には、裏面において爪の先端が突出するため、確保すべき基板の裏面に対する電子機器筐体のクリアランスが増加する厚みが増すことになる。さらにまた、各基板の外形が変わった場合や、フレームと接していた部分に電子部品を配置しなければならなくなった場合にはフレーム形状の変更が必要となるため、その都度フレーム成型用の金型を変更しなければならず、コストの面においても必ずしも優れているとはいえない。

フレーム以外の基板結合用部品を用いた基板の結合構造としては、例えば、特許文献１に開示された基板の結合構造がある。特許文献１に開示された基板の結合構造においては、親基板に形成された導電層上にはんだによって接続された凸型導電ピンと、子基板に形成された導電層上にはんだによって接続された凹型導電ピンとを有し、凸型導電ピンと凹型導電ピンとを嵌合させることにより、親基板上に子基板を積層状に機械的に結合して成る基板の結合構造が開示されている。特許文献１に開示されたものに似た構造は、特許文献２にも開示されている。このような基板の結合構造においては、基板結合用部品がピン形状であり、しかも基板にはんだ付けされるため、フレームや爪によって取り付けされるものに比べ、基板結合用部品が基板上に占める面積が小さくてよい。また、フレームの爪のえら部分が基板の裏面に位置することもないため、基板の裏面が占有されることもない。さらに、裏面に電子部品が実装されていない基板の場合は、裏面に爪の先端など何も突出することがないため、基板の裏面に対する電子機器筐体のクリアランスは最小限でよい。さらにまた、各基板の外形が変わった場合や、基板結合用部品と接する部分に電子部品を配置しなければならなくなった場合であっても、導電ピン形状を変更する必要はなく、位置を変更すればよい。

特開２０００−１６５０４８号公報特開２００５−２８６１８１号公報

特許文献１および２に開示されたものも含め、基板結合用部品として親基板上に凹型ピンおよび凸型ピンのうちの一方を配すると共に子基板上に凹型ピンおよび凸型ピンのうちの他方を配する従来の基板の結合構造においては、例えば平面視正方形の頂点上に凹型と凸型との導電ピンの対を４対配設する場合、親基板に対して子基板が正規の向きから９０度、１８０度、あるいは２７０度回転したような誤った向きであっても挿入できてしまう虞がある。

それ故、本発明の課題は、親基板に子基板を結合するために要するスペースが小さく、また、基板レイアウト変更に低コストに対応できることに加え、親基板に対する子基板の誤配置を防止できる基板結合用部品を提供することである。

本発明の他の課題は、上記のような基板結合用部品を有する基板の結合構造を提供することである。

本発明によれば、親基板上に子基板が積層されるように取り外し可能に結合するための基板結合用部品において、親基板上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群と、子基板上に実装され、前記第１の嵌合片群に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群とを有し、前記第１の嵌合片群は、１つの凹型嵌合片または凸型嵌合片と、その残りの数の凸型嵌合片または凹型嵌合片とを含み、前記第２の嵌合片群は、１つの凸型嵌合片または凹型嵌合片と、その残りの数の凹型嵌合片または凸型嵌合片とを含むことを特徴とする基板結合用部品が得られる。

前記嵌合片は、親基板または子基板上に表面実装されるものであってもよい。

前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、電子部品を兼ねていてもよい。

前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、金属から成っていてもよい。また、前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、樹脂から成っていてもよい。さらに、樹脂から成る前記嵌合片は、金属から成る層で覆われていてもよい。

前記第１の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つならびに該嵌合片と嵌合する前記第２の嵌合群の前記嵌合片の少なくとも１つは、導電性を有していてもよい。

本発明によればまた、前記基板結合用部品と、前記親基板と、前記子基板とを有する基板の結合構造が得られる。

本発明によればさらに、前記基板結合用部品を用いて親基板上に子基板が積層されるように取り外し可能に結合する基板の結合方法において、前記第１の嵌合片群の前記嵌合片を前記親基板に対してはんだリフローによって実装する工程と、前記第２の嵌合片群の前記嵌合片を前記子基板に対してはんだリフローによって実装する工程とを有することを特徴とする基板の結合方法が得られる。

本発明による基板結合用部品は、親基板に子基板を結合するために要するスペースが小さく、また、基板レイアウト変更に低コストに対応できることに加え、親基板に対する子基板の誤配置を防止できる。より具体的には、以下のような効果を奏する。

基板を保持するフレームを用いずに子基板を親基板に固定することが可能なため、小面積で基板の固定ができるほか、基板を保持する爪が不要なため、片面実装基板においては高さ方向の増加もない。また、親基板と子基板の間隔さえ変わらなければ、基板の外形変更や基板上に実装されているその他の電子部品の配置が変更されても、基板結合用部品の実装位置を変更するだけでよいため、金型の変更が不要となり、基板レイアウト変更等に低コストで対応できる。

さらに、例えば平面視正方形の頂点上に凹型と凸型との導電ピンの対を４対配設する場合、親基板に対して子基板が正規の向きから９０度、１８０度、あるいは２７０度回転したような誤った向きであっても挿入できてしまうといった誤挿入を防止できる。

本発明による基板結合用部品は、親基板上に子基板が積層されるように取り外し可能に結合するための基板結合用部品において、親基板上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群と、子基板上に実装され、第１の嵌合片群に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群とを有している。そして、第１の嵌合片群は、１つの凹型嵌合片または凸型嵌合片と、その残りの数の凸型嵌合片または凹型嵌合片とを含んでいる。一方、第２の嵌合片群は、１つの凸型嵌合片または凹型嵌合片と、その残りの数の凹型嵌合片または凸型嵌合片とを含んでいる。

また、本発明による基板の結語構造は、前記基板結合用部品と、前記親基板と、前記子基板とを有している。

よって、本発明によれば、親基板に子基板を結合するために要するスペースが小さく、また、基板レイアウト変更に低コストに対応できることに加え、親基板に対する子基板の誤配置を防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例による基板結合用部品ならびに本基板結合用部品が適用された基板の結合構造について説明する。

図１ならびに図２（ａ）〜（ｃ）を参照すると、本発明の実施例１による基板結合用部品は、親基板１０上に子基板２０が積層されるように、取り外し可能に結合するための部品であり、親基板１０上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群１１０と、子基板２０上に実装され、第１の嵌合片群１１０に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群１２０とを有している。尚、これら図において、親基板１０や子基板２０の表裏面上に形成される電子回路パターンや、実装される各種電子部品は図示を省略している。

第１の嵌合片群１１０は、１個の凸型嵌合片１１０ｂと、その残りの数である３個の凹型嵌合片１１０ａとを含んでいる。一方、第２の嵌合片群１２０は、１個の凹型嵌合片１２０ａと、その残りの数である３個の凸型嵌合片１２０ｂとを含んでいる。

尚、第１の嵌合片群１１０の各嵌合片ならびに第２の嵌合片群１２０の各嵌合片は、平面視正方形の対角線（図示せず）上に互いに等間隔に対角線交点を中心とする回転対称に配置されている。このため、従来であれば子基板２０が親基板１０に対して正規の向きから９０度、１８０度、あるいは２７０度回転したような誤った向きの場合にも子基板２０が親基板１０に誤挿入されてしまうが、本発明においては、誤った向きの場合には凹型嵌合片１１０ａと凹型嵌合片１２０ａとが対向すると共に凸型嵌合片１１０ｂと凸型嵌合片１２０ｂとが対向して嵌合ができないため、子基板２０が親基板１０に誤挿入されることがない。

各嵌合片は、親基板１０または子基板２０上にはんだリフローによって表面実装されている。ただし、本発明においては、基板に予め形成する孔部に突出部を挿入して基板の反対面から突出部をはんだ付けするような実装構造であったり、基板に予め形成する孔部を通して基板の反対面からネジ止めされるような実装構造であってもよい。はんだリフローで表面実装する場合には、基板上に表面実装される他の電子部品と同じ１回の工程にて実装できるため、省製造工数の点で有利である。

また、各嵌合片は、弾性を有する金属から成っているが、本発明において、嵌合片は、弾性を有する樹脂から成っていてもよいし、さらに金属から成る層で覆われていてもよい。嵌合片が金属製であったり、金属層で覆われた樹脂製である場合、即ち、導電性を有する場合には、親基板と子基板との間の電気的接続手段としても用いることができる。各嵌合片は、基板に対してはんだ付けあるいは導電性接着剤によって実装可能である。また、樹脂性であるなど導電性が不要な嵌合片である場合には、導電性を有さない接着剤によって実装することが可能である。

さらに、図示はしないが、本発明においては、親基板および子基板の一方に導体ランドを形成すると共に親基板および子基板の他方に高さ方向に可動な弾性接触子を設けるか、親基板および子基板の一方に高さ方向に可動な第１の弾性接触子を設けると共に親基板および子基板の他方に高さ方向に可動な第２の弾性接触子を設け、嵌合片の嵌合によって結合された親基板と子基板との間を電気的に接続する構成としてもよい。

本発明の実施例２による基板結合用部品は、嵌合片の１つが、電子部品としてのコネクタを兼ねている点で、実施例１とは異なっている。このため、以下の実施例２の説明において、実施例１との共通点については詳細な説明は省略する。

図３ならびに図４（ａ）〜（ｃ）を参照すると、本発明の実施例２による基板結合用部品は、親基板３０上に子基板４０が積層されるように、取り外し可能に結合するための部品であり、親基板３０上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群１３０と、子基板４０上に実装され、第１の嵌合片群１３０に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群１４０とを有している。尚、これら図において、親基板３０や子基板４０の表裏面上に形成される電子回路パターンや、実装される各種電子部品は一部を除いて図示を省略している。

第１の嵌合片群１３０は、１個の凸型嵌合片１３０ｂと、その残りの数である２個の凹型嵌合片１３０ａおよび１５０ａとを含んでいる。一方、第２の嵌合片群１４０は、１個の凹型嵌合片１４０ａと、その残りの数である２個の凸型嵌合片１４０ｂとを含んでいる。

凹型嵌合片１５０ａは、親基板３０上に形成された電子回路（図示せず）を、図示しない他の回路基板に接続するためのコネクタ１５０を兼ねている。換言すれば、コネクタ１５０のインシュレータには、凹型嵌合片１５０ａとして機能する部分が形成されている。凹型嵌合片１３０ａの高さと、凹型嵌合片１５０ａの高さとは、等しい。

本実施例は、嵌合片が電子部品を兼ねているため、部品数の削減と、部品が占めるスペースの削減とに有利である。

以上説明した実施例に限定されることなく、本発明は、当該特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。

本発明の実施例１による基板結合用部品が適用された基板の結合構造を示す斜視図である。（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、図１に示した基板の結合構造の左側面図、正面図、および右側面図である。本発明の実施例２による基板結合用部品が適用された基板の結合構造を示す斜視図である。（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、図３に示した基板の結合構造の左側面図、正面図、および右側面図である。

符号の説明

１０、３０親基板
２０、４０子基板
１１０、１３０第１の嵌合片群
１２０、１４０第２の嵌合片群
１１０ａ、１３０ａ、１２０ａ、１４０ａ、１５０ａ凹型嵌合片
１１０ｂ、１３０ｂ、１２０ｂ、１４０ｂ凸型嵌合片
１５０コネクタ

Claims

親基板上に子基板が積層されるように取り外し可能に結合するための基板結合用部品において、
親基板上に実装される複数の嵌合片から成る第１の嵌合片群と、子基板上に実装され、前記第１の嵌合片群に対応して嵌合する複数の嵌合片から成る第２の嵌合片群とを有し、
前記第１の嵌合片群は、１つの凹型嵌合片または凸型嵌合片と、その残りの数の凸型嵌合片または凹型嵌合片とを含み、
前記第２の嵌合片群は、１つの凸型嵌合片または凹型嵌合片と、その残りの数の凹型嵌合片または凸型嵌合片とを含むことを特徴とする基板結合用部品。
前記嵌合片は、親基板または子基板上に表面実装される請求項１に記載の基板結合用部品。
前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、電子部品を兼ねている請求項１または２に記載の基板結合用部品。
前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、金属から成る請求項１乃至３のいずれか１つに記載の基板結合用部品。
前記第１および前記第２の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つは、樹脂から成る請求項１乃至４のいずれか１つに記載の基板結合用部品。
前記嵌合片は、金属から成る層で覆われている請求項５に記載の基板結合用部品。
前記第１の嵌合片群の前記嵌合片の少なくとも１つならびに該嵌合片と嵌合する前記第２の嵌合群の前記嵌合片の少なくとも１つは、導電性を有する請求項１乃至６のいずれか１つに記載の基板結合用部品。
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の前記基板結合用部品と、前記親基板と、前記子基板とを有する基板の結合構造。
請求項２乃至７のいずれか１つに記載の前記基板結合用部品を用いて親基板上に子基板が積層されるように取り外し可能に結合する基板の結合方法において、
前記第１の嵌合片群の前記嵌合片を前記親基板に対してはんだリフローによって実装する工程と、前記第２の嵌合片群の前記嵌合片を前記子基板に対してはんだリフローによって実装する工程とを有することを特徴とする基板の結合方法。