JP2015084368A - 基板構造体及びプリント基板 - Google Patents

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Atsushi Kitai
敦 北井
齋藤 賢一
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Abstract

【課題】2つのプリント基板を接合して不要な応力が生ずることを防止しつつプリント基板同士を簡易にかつ強固に接合することが可能な基板構造体及びこれに用いる基板支持構造体を提供する。【解決手段】基板構造体10は、少なくとも1つの第1の貫通孔18を有する第1のプリント基板11と、当該第1の貫通孔に挿入された第1の突出部29を有する第2のプリント基板21と、を有し、当該第1の貫通孔18は、第1の幅を有する第1の領域と当該第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の領域とを有し、当該第1の突出部と当該第1の領域とが嵌合して当該第1の突出部と当該第2の領域とが遊嵌していることを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、プリント基板の複数を組み合わせて得られる基板構造体及びこれに用いるプリント基板に関する。
2つのプリント基板同士を互いに垂直に接合することが従来から行われている。一例として、特許文献1には、一方のプリント基板に貫通孔が形成されており、当該貫通孔に他方のプリント基板の一端縁に突設された接栓端子部を挿入することでプリント基板同士を接合した構造体が開示されている。また、特許文献2には、一方のプリント基板に長手方向中心線が一直線上に整列しないように互いにオフセットして配置されている複数の長穴が形成されており、当該長穴に他方のプリント基板の端縁に設けられた凸状差込部を挿入することにより、基板同士を接合した基板構造体が開示されている。
特開2011−222826号公報 特開2008−288359号公報
特許文献1に開示されている構造によって基板同士を接合する場合、接栓端子部を有する基板の厚さが薄すぎると、半田固定工程の前の状態で基板の自立が保てないので、半田固定工程の際に何らかの手段で基板を支持する必要があり作業効率が悪いという欠点があった。また、特許文献2に開示されている構造によってプリント基板同士を接合する場合、プリント基板の曲げ応力によって固定が行われるため、プリント基板に機械的な歪みが発生し、プリント基板の寿命に悪影響を及ぼす恐れがあった。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、例えば、接合する基板に不要な応力が生ずることを防止しつつ基板同士を単純な接合作業によって強固な接合が達成可能な基板構造体及びこれに用いるプリント基板を提供することを目的とする。
本発明の基板構造体は、少なくとも1つの第1の貫通孔を有する第1のプリント基板と、 当該第1の貫通孔に挿入された第1の突出部を有する第2のプリント基板と、を有し、当該第1の貫通孔は、第1の幅を有する第1の領域と当該第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の領域とを有し、当該第1の突出部と当該第1の領域とが嵌合して当該第1の突出部と当該第2の領域とが遊嵌していることを特徴とする。
また、本発明のプリント基板は、部品を立設支持するための貫通孔を少なくとも1つ有し、 当該貫通孔は、第1の幅を有する第1の領域と当該第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の領域とを有し、当該部品と当該第1の領域とが嵌合し、当該部品と当該第2の領域が遊嵌することを特徴とする。
図1(a)は本発明の実施例1である基板構造体の斜視図であり、図1(b)は図1(a)の基板構造体の分解斜視図である。 図1の基板構造体の底面図である。 図2の3−3線に沿った断面図である。 本発明の実施例2である基板構造体の底面図である。 本発明の実施例3である基板構造体の分解斜視図である。 図5の基板構造体の底面図である。 本発明の変形例の底面図である。
以下に、本発明の実施例1である基板構造体について、添付図面を参照しつつ説明する。図1(a)及び図1(b)に示すように、基板構造体10は、第1のプリント基板11と第2のプリント基板21とが互いに垂直に接合されている構造体である。
第1のプリント基板11は、厚さt1の板状の絶縁体基材13と、絶縁体基材13の両面に形成されている導体配線15と、絶縁体基材13に形成されており、第2のプリント基板21の導体配線25との電気的接続を形成するための接続貫通孔17、第2のプリント基板21を自立支持(立設支持)するための2つの支持貫通孔18と、を有し、接続貫通孔17の内表面には導体17A(図1(b))が形成されている。図1において絶縁体基材13の裏面の導体配線15は省略している。
接続貫通孔17は、絶縁体基材13の中央に絶縁体基材13を貫通するように形成されており、一対の対向直線部とこれらを曲線にて終端結合した断面形状(すなわち小判型)の長穴である(図1(b))。導体配線15は、接続貫通孔17の対向直線部の各々から伸張するT字型の配線である。2つの支持貫通孔18は、接続貫通孔17の長手方向に沿った方向に接続貫通孔17を間に挟むように形成されており、各々が接続貫通孔17の長手方向に沿った方向において異なった最大幅を有する領域を有するダルマ形の長穴である。
導体17Aは接続貫通孔17内側面に被覆されており(図1(b))、対向直線部の各々の中央領域おいて導体配線15の各々と電気的に接続している。すなわち、絶縁体基材13の両面に形成されている導体配線15が導体17Aを介して互いに電気的に接続される。
第2のプリント基板21は、厚さt2の板状の絶縁体基材23及び絶縁体基材23の一方の面に形成されている導体配線25からなっている。もちろん、導体配線25は絶縁体基材23の両面に形成されていてもよい。絶縁体基材23の一端縁23A(図1(b))の中央部には、絶縁体基材23の主面23Bに沿った方向(板面方向)に外方に突出し、第1のプリント基板11の接続貫通孔17に挿入される接続突出部27が形成されている。さらに、絶縁体基材23の一端縁23Aには、接続突出部27を挟むように、絶縁体基材23の主面23Bに沿った方向(板面方向)に外方に突出し、各々が第1のプリント基板11の支持貫通孔18の各々に挿入される支持突出部29が2つ形成されている。
接続突出部27は、接続貫通孔17に挿入され、接続貫通孔17内に充填される半田31によって接続貫通孔17内にて固定されている。第2のプリント基板21に形成されている導体配線25は、絶縁体基材23の表面において接続突出部27の先端縁から伸張するF字型の配線である。支持突出部29の各々は、支持貫通孔18の各々に挿入されて、支持貫通孔18の各々内に充填されている半田31によって支持貫通孔18内に固定される。
導体配線15、25及び導体17Aは非常に薄く形成されるので、以下の説明においてはこれらの厚さは考慮せずに説明する。
次に、図2及び図3を用いて、第1のプリント基板11の接続貫通孔17及び支持貫通孔18近傍の構造について詳細に説明する。図2においては、図1に示した導体17A及び導体配線25を省略しており、図3においては導体17Aを省略している。
図2に示すように、接続貫通孔17は絶縁体基材13の中央部に形成されており、絶縁体基材23(図1(a))と同一の厚さの接続突出部27の厚さt2よりも大きい幅W1を有している。従って、接続貫通孔17の内側面と接続貫通孔17に挿入された接続突出部27との間には間隙ができており、その間隙に半田31が充填される。接続突出部27は半田31によって接続貫通孔17内に固定支持される。また、第2のプリント基板21の導体配線(図示せず)は、接続貫通孔17の内側面とは接触していないが、半田31を介して接続貫通孔17内側に被覆されている導体(図示せず)及び第1のプリント基板11の導体配線15と電気的に接続されている。
2つの支持貫通孔18は、接続貫通孔17の長手方向に沿って接続貫通孔17を挟んで一直線に整列するように形成されている。支持貫通孔18の各々は接続貫通孔17から異なった距離L1、L2だけ離間して配されている。支持貫通孔18の各々は、接続貫通孔17に対して近位側にあり絶縁体基材23(図1(a))と同一の厚さである支持突出部29の厚さt2と同一の最大幅W2を有する第1の領域Aと接続貫通孔17に対して遠位側にありW2よりも大きい最大幅W3を有する第2の領域Bとを有している。支持貫通孔18の各々は、接続貫通孔17の対向する直線に対して垂直でありかつ第1のプリント基板11の主面に平行な直線に対して互いに線対称な形状を有している。
支持貫通孔18に挿入されている支持突出部29は、第1の領域Aにおいて支持貫通孔18の内側面と接しており、第2の領域Bにおいて支持貫通孔18の内側面と離間している。支持貫通孔18の内側面と支持突出部29との間の間隙には、半田31が充填されている。すなわち、支持突出部29は支持貫通孔18の第1の領域Aにおいて、支持貫通孔18によって嵌合支持されており、第2の領域Bにおいて支持貫通孔18に対して遊嵌しており、充填される半田31によって固定支持される。
図3に示すように、接続突出部27及び支持突出部29は、第1のプリント基板11の絶縁体基材13の厚さt1よりも大きな高さHを有している。すなわち、接続突出部27及び支持突出部29は、接続貫通孔17及び支持貫通孔18を通り抜けて絶縁体基材13の底面から下方に突出している。接続貫通孔17及び支持貫通孔18に充填されている半田31は、絶縁体基材13の底面において接続貫通孔17及び支持貫通孔18の各々の周辺にまで延在しかつ接続突出部27及び支持突出部29の先端部まで延在し、フィレット様の形状を形成している。
本実施例の基板構造体10は、例えば自動マウンタを用いて、基板支持構造体である第1のプリント基板11の接続貫通孔17及び支持貫通孔18に第2のプリント基板21の接続突出部27及び支持突出部29をそれぞれ挿入した後に、接続貫通孔17及び支持貫通孔18の下方から溶融半田を供給することにより形成される半田31によって半田付け固定される。支持突出部29を支持貫通孔18に挿入した際、支持突出部29は支持貫通孔18の第1の領域Aの部分に嵌合して固定され、第2の領域Bにおいて支持貫通孔18と遊嵌する。従って、第2のプリント基板21は、他の器具によって固定されずとも第1のプリント基板11に対して垂直に自立支持される。
半田付け固定の際、溶融半田は第1のプリント基板11の底面側から供給されて接続貫通孔17及び支持貫通孔18内に濡れ広がり接続貫通孔17及び支持貫通孔18内に充填される。溶融半田は、さらに、絶縁体基材13の底面において接続貫通孔17及び支持貫通孔18の各々の周辺にまで濡れ広がりかつ接続突出部27及び支持突出部29の先端部まで濡れ広がるので、上述したフィレット様の半田形状が形成される。これにより、第1のプリント基板11と第2のプリント基板21との強固な半田接合が形成され、さらに第1のプリント基板11の裏面に形成されている導体配線15と第2のプリント基板21の接続突出部27の表面に形成されている導体配線25の電気的接続も良好に行われる。
本実施例の基板構造体10によれば、組み立てにおいて基板支持構造体である第1のプリント基板11の接続貫通孔17及び支持貫通孔18に第2のプリント基板21の接続突出部27及び支持突出部29をそれぞれ挿入した後、支持突出部29は、支持貫通孔18の第1の領域Aにおいて支持貫通孔18と嵌合し、第2の領域Bにおいて支持貫通孔18に遊嵌する。よって、半田付け固定をしなくとも、第2のプリント基板21が第1のプリント基板11に対してねじり等の応力を必要とせずに垂直に自立支持される。従って、半田付け固定をする際に治具等を用いて第2のプリント基板21を第1のプリント基板11に対して垂直に支持する必要がなく、容易に組み立てが可能である。
また、本実施例の基板構造体10によれば、接続貫通孔17と接続突出部27及び支持貫通孔18と支持突出部29との間隙部分に半田31が充填されかつ第1のプリント基板の絶縁体基材13の底面と第2のプリント基板の接続突出部27及び支持突出部29の先端部との間でフィレット様の半田構造が形成される。これにより、第1のプリント基板11と第2のプリント基板21との強固な半田接合が形成され、さらに第1のプリント基板11の裏面に形成されている導体配線15と第2のプリント基板21の接続突出部27の表面に形成されている導体配線25の電気的接続も良好に行われる。従って、生産性の向上を図りつつプリント基板同士の接合強度を高めることが可能である。
また、本実施例の基板構造体10によれば、第1のプリント基板11の導体配線15及び第2のプリント基板21の導体配線25が互いに直接接触しないように、第1のプリント基板11と第2のプリント基板とが接合させられている。従って、導体配線15、25が接触することによって生じる損傷を防止することが可能である。
また、本実施例の基板構造体10によれば、支持貫通孔18各々が接続貫通孔17からそれぞれ異なった距離に形成されている、すなわち接続貫通孔17に対して非対称に形成されている。従って、第2のプリント基板21を第1のプリント基板11に対して正しい方向に挿入しなければ、支持突出部29が支持貫通孔18の各々に対応する位置に来ないので挿入することができない。よって、第2のプリント基板21の逆向き取り付けを防止することが可能である。
なお、上記実施例において接続貫通孔17の幅W1と支持貫通孔18の第2の領域Bの幅W3を同一とすることで、これらの孔を同一のドリルで形成することが可能となり、製造工程を簡易化することが可能である。
以下に、本発明の実施例2である基板構造体40について図4を用いて説明する。本発明の実施例2である基板構造体40は、基板支持構造体である第1のプリント基板11の支持貫通孔18の形状が異なる以外は実施例1である基板構造体10とは同様の構成を有している。なお、図4において、第2のプリント基板21に形成されている導体配線及び接続貫通孔の内側面に形成される導体は省略している。なお、実施例1と同様に導体配線及び接続貫通孔の内側面に形成される導体は非常に薄いので、以下の説明においてはこれらの厚さは考慮せずに説明する。
実施例2である基板構造体40において、支持貫通孔18は、一対の対向直線部とこれらを曲線にて終端結合した断面形状(すなわち小判型)の長穴であり、全体が第2のプリント基板21の絶縁体基材23の厚さt2と同一の最大幅W2を有している。従って、実施例2である基板構造体40において、支持突出部29の各々は支持貫通孔18の各々の全体で嵌合支持され、支持貫通孔18の各々の端部の曲線部領域の間隙に充填されている半田31によって支持貫通孔18の各々に固定される。また、実施例1と同様に、接続突出部27は、接続貫通孔17内において、半田31によって固定支持されている。なお、実施例1と同様に、支持貫通孔18の各々は接続貫通孔17から異なった距離L1、L2だけ離間して配されている。
実施例2である基板構造体40によれば、組み立てにおいて基板支持構造体である第1のプリント基板11の接続貫通孔17及び支持貫通孔18に第2のプリント基板21の接続突出部27及び支持突出部29をそれぞれ挿入した後、支持突出部29は支持貫通孔18と嵌合するので、半田付け固定をしなくとも、第2のプリント基板21が第1のプリント基板11に対してねじり等の応力を必要とせずに垂直に自立支持される。従って、半田付け固定をする際に治具等を用いて第2のプリント基板21を第1のプリント基板11に対して垂直に支持する必要がなく、容易に組み立てが可能である。
また、本実施例の基板構造体40によれば、接続貫通孔17と接続突出部27及び支持貫通孔18と支持突出部29との間隙部分に半田31が充填されかつ第1のプリント基板の絶縁体基材13の底面と第2のプリント基板の接続突出部27及び支持突出部29の先端部との間でフィレット様の半田構造が形成される。これにより、第1のプリント基板11と第2のプリント基板21との強固な半田接合が形成され、さらに第1のプリント基板11の裏面に形成されている導体配線15と第2のプリント基板21の接続突出部27の表面に形成されている導体配線(図示せず)の電気的接続も良好に行われる。従って、生産性の向上を図りつつプリント基板同士の接合強度を高めることが可能である。
また、本実施例の基板構造体40によれば、第1のプリント基板11の導体配線15と第2のプリント基板21に形成されている導体配線(図示せず)及び接続貫通孔27内の導体(図示せず)とが互いに直接接触しないように、第1のプリント基板11と第2のプリント基板とが接合させられる。従って、導体配線15と第2のプリント基板21に形成されている導体配線(図示せず)及び接続貫通孔27内の導体(図示せず)が接触することによって生じる損傷を防止することが可能である。
また、本実施例の基板構造体40によれば、支持貫通孔18各々が接続貫通孔17からそれぞれ異なった距離に形成されている、すなわち接続貫通孔17に対して非対称に形成されている。従って、第2のプリント基板21を第1のプリント基板11に対して正しい方向に挿入しなければ、支持突出部29が支持貫通孔18の各々に対応する位置に来ないので挿入することができない。よって、第2のプリント基板21の逆向き取り付けを防止することが可能である。
以下に、本発明の実施例3である基板構造体50について図5及び図6を用いて説明する。本発明の実施例3である基板構造体50は、第1のプリント基板11に支持貫通孔18が形成されておらず、第2のプリント基板21に支持突出部29が形成されていない点で実施例1である基板構造体10と異なる。なお、図6において、図5に示す第2のプリント基板21に形成されている導体配線25及び接続貫通孔33の内側面に形成されている導体33Aは省略している。なお、実施例1及び2と同様に導体配線及び接続貫通孔の内側面に形成される導体は非常に薄いので、以下の説明においてはこれらの厚さは考慮せずに説明する。
図5に示すように、実施例3である基板構造体50においては、導体配線15と25との電気的接続を形成し、かつ第2のプリント基板21を自立支持する接続貫通孔33が形成されており、第2のプリント基板21に実施例1における支持突出部としても機能する接続突出部27のみが形成されている。接続貫通孔33は、実施例1の基板構造体10の支持貫通孔18と同様の形状を有しており、内側面に導体33Aが形成されている。
図6に示すように、接続貫通孔33は、絶縁体基材23(図5)と同一の厚さを有する接続突出部27の厚さt2と同一の最大幅W2を有する第1の領域AとW2よりも大きくかつ接続突出部27の厚さt2よりも大きい最大幅W3を有する第2の領域Bとを有している。接続貫通孔33に挿入されている接続突出部27は、第1の領域Aにおいて接続貫通孔33の内側面と接しており、第2の領域Bにおいて接続貫通孔33の内側面と離間している。
接続貫通孔33の内側面と接続突出部27との間の間隙には、半田31が充填されている。すなわち、接続突出部27は接続貫通孔33の第1の領域Aにおいて、接続貫通孔33によって嵌合支持されており、第2の領域Bにおいて接続貫通孔33と遊嵌しており、充填されている半田31によって固定支持される。
また、第2のプリント基板21の導体配線(図示せず)は、半田31を介して接続貫通孔33内側に被覆されている導体(図示せず)及び第1のプリント基板11の導体配線15と電気的に接続される。
実施例3である基板構造体50によれば、組み立てにおいて第1のプリント基板11の接続貫通孔33に第2のプリント基板21の接続突出部27を挿入した後、接続突出部27は、接続貫通孔33の第1の領域Aにおいて接続貫通孔33と嵌合し、第2の領域Bにおいて支持貫通孔33に遊嵌する。よって、半田付け固定をしなくとも第2のプリント基板21が第1のプリント基板11に対してねじり等の応力を必要とせずに垂直に自立支持される。従って、半田付け固定をする際に治具等を用いて第2のプリント基板21を支持する必要がなく、容易に組み立てが可能である。
また、本実施例の基板構造体50によれば、接続貫通孔33と接続突出部27との間隙部分に半田31が充填されかつ第1のプリント基板11の絶縁体基材13の底面と第2のプリント基板の接続突出部27の先端部との間でフィレット様の半田構造が形成される。これにより、第1のプリント基板11と第2のプリント基板21との強固な半田接合が形成され、さらに第1のプリント基板11の裏面に形成されている導体配線15と第2のプリント基板21の接続突出部27の表面に形成されている導体配線(図示せず)との電気的接続も良好に行われる。従って、生産性の向上を図りつつプリント基板同士の接合強度を高めることが可能である。
実施例1及び2において、接続貫通孔17及び支持貫通孔18は図示した位置または個数に限られない。例えば、接続貫通孔17と支持貫通孔18は一直線上に形成されていればよく、支持貫通孔18の各々と接続貫通孔17との距離L1及びL2が同一であってもよい。
また、接続貫通孔17及び支持貫通孔18の並び順は任意であり、必ずしも接続貫通孔17が支持貫通孔18の間に配される構成になっていなくともよい。接続貫通孔17及び支持貫通孔18の並び順が図示したものと異なる場合、接続貫通孔17及び支持貫通孔18の隣接する各々の距離が互いに異なっていれば、上記した逆向き取り付け防止の効果を得ることが可能である。
実施例1及び2においては、接続貫通孔17及び支持貫通孔18は各々が1つ以上形成されていればよい。また、実施例3においては、接続貫通孔33が複数形成されていてもよい。なお、接続貫通孔17、33及び支持貫通孔18の位置及び個数を変更したときは、第2のプリント基板21のこれらに対応する位置にこれらに対応する個数の接続突出部27及び支持突出部29を形成すればよい。
また、上記実施例1において、支持貫通孔18の形状は図示した形状に限られない。例えば、図7に示すように、支持突出部29を嵌合支持する最大幅W2を有する第1の領域Aが、幅W2よりも大きい最大幅W3を有して半田31が充填される第2の領域Bを挟み込むように形成されていてもよい。なお、実施例3の接続貫通孔33の形状も図示した形状に限られず、図7に示した支持貫通孔18と同様の形状としてもよい。
上記実施例において、実施例1及び2の支持貫通孔18及び実施例3の接続貫通孔33の最大幅W2は、支持突出部29及び接続突出部27の厚さt2と同一であるとしたが、第2のプリント基板21が第1のプリント基板11に対して自立支持される範囲で最大幅W2が厚さt2よりも大きいこととしてもよい。
また、上記実施例では、第2のプリント基板21の厚さと接続突出部27、33及び支持突出部29の厚さとが同一であるとしたが、これらが異なっていてもよい。例えば、接続突出部27、33及び支持突出部29を研磨することでこれら厚さを第2のプリント基板21の厚さよりも薄くすることとしてもよい。
また、第1のプリント基板及び第2のプリント基板に形成されている導体配線は図示されている例に限られず、用途等に応じて種々の態様に形成可能である。
上述した実施例における種々の材料、構成、形状等は、例示に過ぎず、用途等に応じて、適宜選択することができる。
10、40、50 基板構造体
11 第1のプリント基板
13、23 絶縁体基材
15、25 導体配線
17、33 接続貫通孔
17A、33A 導体
18 支持貫通孔
21 第2のプリント基板
27 接続突出部
29 支持突出部
31 半田
33 接続貫通孔

Claims (7)

  1. 少なくとも1つの第1の貫通孔を有する第1のプリント基板と、
    前記第1の貫通孔に挿入された第1の突出部を有する第2のプリント基板と、
    を有し、
    前記第1の貫通孔は、第1の幅を有する第1の領域と前記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の領域とを有し、前記第1の突出部と前記第1の領域とが嵌合して前記第1の突出部と前記第2の領域とが遊嵌していることを特徴とする基板構造体。
  2. 前記第1のプリント基板は前記第1の幅よりも大きい第3の幅を有する第2の貫通孔をさらに有し、前記第2のプリント基板は前記第2の貫通孔に挿入される第2の突出部を有することを特徴とする請求項1に記載の基板構造体。
  3. 前記第1のプリント基板は前記第1の貫通孔を2つ有し、当該2つの第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔は直線上に配されていることを特徴とする請求項2に記載の基板構造体。
  4. 前記第2の貫通孔は、前記2つの第1の貫通孔の間に配置されており、前記第2の貫通孔と前記2つの第1の貫通孔の各々との距離が異なっていることを特徴とする請求項3に記載の基板構造体。
  5. 前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔は半田によって充填されていることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1に記載の基板構造体。
  6. 第1の貫通孔と前記第1の貫通孔より大きな幅の第2の貫通孔とを有する第1のプリント基板と、
    前記第1のプリント基板に立設される第2のプリント基板であって、前記第1のプリント基板と接する縁部に、前記第1の貫通孔に嵌合される第1の突出部と前記第2の貫通孔に遊嵌される第2の突出部とを有する第2のプリント基板と、
    を備える基板構造体。
  7. 部品を立設支持するための貫通孔を少なくとも1つ有するプリント基板であって、
    前記貫通孔は、第1の幅を有する第1の領域と前記第1の幅よりも大きい第2の幅を有する第2の領域とを有し、前記部品と前記第1の領域とが嵌合し、前記部品と前記第2の領域が遊嵌することを特徴とするプリント基板。
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JP2017017089A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 三菱電機株式会社 立体型プリント基板

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