JP2541149B2 - プリント配線基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線基板に係わ
り、詳細にはコネクタ、スイッチ等のディスクリート部
品に外力が加えられる状況でこれらの実装に適したプリ
ント配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品用の多くのプリント配線基板に
は、コネクタ、スイッチ等のディスクリート部品が実装
されている。

【０００３】図７は従来のプリント配線基板の要部を上
から見たものである。また、図８はこのプリント配線基
板の要部をこの図の線分Ｂ−Ｂ′から見た断面を表わし
たものである。プリント配線基板１１は、平面的な絶縁
基材から構成されており、その表面に導電性の回路パタ
ーンが形成されている。絶縁基材としては、一般にガラ
スエポキシ材や、ポリイミド系の基材が使用されてい
る。このようなプリント配線基板１１の所定の位置に
は、コネクタ、スイッチ等のディスクリート部品を実装
するためのスルーホール１２が設けられている。

【０００４】スルーホール１２は、ランド１３を有して
いる。これらのランド１３から接続パターン１４が引き
出され、任意の電気回路が形成されている。プリント配
線基板１１に実装されたディスクリート部品１５は、リ
ード部１６の端部がスルーホール１２に差し込まれ、半
田１７で固定されている。このディスクリート部品１５
は、外部から一定方向１８に対して外力が加えられる構
造であるとする。

【０００５】スルーホール１２が有するランド１３から
引き出される接続パターン１４は、本来任意の向きに配
線することができる。しかしながら、一般には接続パタ
ーン１４は部品間を最短距離で結ぶのが好ましいとする
配線ルールから、ディスクリート部品１５のリードと平
行に配線されることが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】今、説明を単純にする
ためにディスクリート部品１５がコネクタである場合を
考える。このコネクタの一方としての雄コネクタがプリ
ント配線基板１１上に実装されており、雌コネクタをこ
れに対して着脱する場合を例にとり、この場合に生じる
問題点を次に説明する。

【０００７】図９〜図１１は、このコネクタの着脱の工
程を順次表わしたものである。これらの図では、図７お
よび図７で示したディスクリート部品１５以外は同一の
符号を使用している。プリント配線基板１１には雄コネ
クタ２１がそのリード２２の端部をスルーホール１２に
半田１７で固定している。雄コネクタ２１は、そのハウ
ジング２３内に、リード２２と電気的に接続された雄コ
ンタクト２４を配置している。雌コネクタ２６の方はそ
のハウジング２７内に雌コンタクト２８を配置してお
り、これはケーブル線材２９と電気的に接続されてい
る。

【０００８】雌コネクタ２６を矢印３１方向に進ませて
雄コネクタ２４に嵌合させると、図１０に示したように
雄コンタクト２８は雌コンタクト２８の内部に挿入され
る。これによって両者は電気的な接続を行うが、この挿
入時に１組のコンタクト２４、２８当たりで０．１〜
０．５Ｋｇ程度の挿入力が発生する。この挿入力の一部
は、雄コンタクト２４を通じて外力として作用し雄コネ
クタ２１のリード２２に加えられる。リード２２はプリ
ント配線基板１１のスルーホール１２に半田付けされて
いるので、この外力がこの半田付け部とスルーホール１
２のランド１３に矢印３１方向に加えられる。

【０００９】この結果、プリント配線基板１１の有する
スルーホール１２のランド１３における雌コネクタ２６
の挿入方向と反対の位置（雌コネクタ２６から遠い側の
位置）に局部的な力が発生することになる。プリント配
線基板１１は、すでに説明したように一般にガラスエポ
キシ材や、ポリイミド系の基材等の柔らかい材質で構成
されている。このために、この外力によって図１０に誇
張して示したように、プリント配線基板１１自体に歪み
が発生し、反りが生じる。この反りが、プリント配線基
板１１の表裏層のスルーホール１２のランド１３から引
き出されている接続パターン１４に加えられる。

【００１０】図１１は、雌コネクタを雄コネクタから取
り外す場合を示している。この場合には雌コネクタ２６
が矢印３１方向と逆の矢印３３方向に引っ張られ、雄コ
ネクタ２１から取り外される。このときに、図１０で示
した歪みによって反った部分に逆方向の力が作用するこ
とになる。

【００１１】このようにコネクタ２１、２６の着脱が行
われるたびに、接続パターン１４に力が作用し、これに
よって金属疲労が誘発されて、遂には接続パターン１４
が断線してしまう場合があるという問題があった。

【００１２】特開平３−１２９８７号公報では、カード
エッジコネクタの接続端子の挿入を行うときに、端子の
数の多さから極めて大きな力が必要になってくること
や、これによって断線が発生することが指摘されてい
る。この公報では、カードエッジコネクタの複数個の導
体端部を凹凸の形状にすることで挿入時の過大な負荷の
軽減を図っている。しかしながら、これによってディス
クリート部品に加わる力を大幅には減少させることがで
きず、使用態様によっては同様に接続パターンの断線と
いった問題が発生することになった。

【００１３】また、特開昭６４−３６３号公報では、フ
レキシブルプリント回路基板のコネクタ接続部における
共通電極用導電箔の幅広いランド部に、このランド部の
長手方向に延在するスリットを形成して導電箔のこの部
分を短冊状にしている。そして無理な変形が生じないよ
うにしている。しかしながら、このような手法は、比較
的幅が狭くかつフレキシブルではない通常の接続パター
ンに適用することができない。

【００１４】そこで本発明の目的は、基板に実装されて
いるディスクリート部品に所定方向から外力が加えられ
て基板部分が反ったとしても、ディスクリート部品と接
続する接続パターンがこれによって断線することのない
プリント配線基板を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）コネクタ、スイッチ等のディスクリート部品
のリード部を固定したスルーホールと、（ロ）このスル
ーホールのランドからリード部が基板面に主として及ぼ
す外力の方向とほぼ直角方向に少なくとも所定距離にわ
たって基板を構成する絶縁面にそって引き出され、その
基部がこれ以外のパターン部分よりもその幅が局部的に
太くなっている接続パターンとをプリント配線基板に具
備させる。

【００１６】すなわち請求項１記載の発明では、スルー
ホールを介して基板面に及ぼされる外力の方向とほぼ直
角の方向に少なくとも所定距離だけ接続パターンを引き
出すことにして、反りが発生する部位を接続パターンが
避けることができるようにし、金属疲労による断線を防
止した。また、スルーホールのランドから引き出された
接続パターンの基部は残りのパターン部分よりもその幅
が局部的に太くなるようにして、断線の生じやすい部分
の強化も図っている。

【００１７】請求項２記載の発明では、（イ）コネク
タ、スイッチ等のディスクリート部品のリード部を固定
したスルーホールと、（ロ）このスルーホールのランド
からリード部が基板面に主として及ぼす外力の方向とほ
ぼ直角方向に少なくとも所定距離にわたって基板を構成
する絶縁面にそって引き出された後、絶縁面にそって外
力の主たる向きと平行する方向に配線された接続パター
ンとをプリント配線基板に具備させる。

【００１８】すなわち請求項２記載の発明では、スルー
ホールを介して基板面に及ぼされる外力の方向とほぼ直
角の方向に少なくとも所定距離だけ接続パターンを引き
出すことにして、反りが発生する部位を接続パターンが
避けることができるようにし、金属疲労による断線を防
止した。更に接続パターンは前記した所定距離だけ外力
の主たる向きとほぼ直角方向に配線された後、同じく基
板を構成する絶縁面にそって外力の主たる向きと平行す
る方向に配線されるようにして、一般的な配線の効率化
と断線の予防との要請を調和させた。

【００１９】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
プリント配線基板の接続パターンは直角にその配線方向
が変化していることを特徴とし、請求項４記載の発明で
は、請求項２記載のプリント配線基板の接続パターンは
所定の曲率にそって滑らかにその配線方向が変化してい
ることを特徴としている。これらにより、各種の配線パ
ターンの設計に対応できるようにしている。

【００２０】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例におけるプリント
配線基板の要部を上から見たものである。また、図２は
このプリント配線基板の要部をこの図の線分Ａ−Ａ′か
ら見た断面を表わしたものである。これらの図で図７お
よび図８と同一部分には同一の符号を付しており、これ
らの説明を適宜省略する。プリント配線基板４１は、絶
縁基材の表面に接着剤層を解して金属箔を積層し、これ
ら金属箔の不要部分をエッチングによって除去して任意
の電気回路パターンを形成している。絶縁基材として
は、先の従来技術と同様に一般にガラスエポキシ材や、
ポリイミド系の基材が使用されている。また、金属箔と
しては一般に銅箔が使用されている。

【００２２】近年、プリント配線基板が実装されるＯＡ
（オフィスオートメーション）装置等の装置の小型化や
軽量化に伴い、プリント配線基板は薄く、軽量となって
きている。例えば、板厚が０．６ｍｍあるいは０．４ｍ
ｍという非常に薄いプリント配線基板が採用されるよう
になっている。本実施例のプリント配線基板４１もこの
ように薄い基板からなり、その所定の位置には、コネク
タ、スイッチ等のディスクリート部品を実装するための
スルーホール４２が設けられている。

【００２３】本実施例のプリント配線基板４１のスルー
ホール４２は、内壁に銅メッキが施され、これに挿入さ
れるディスクリート部品１５のリード部１６の径よりも
０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度大きな径となっている。プ
リント配線基板４１に実装されたディスクリート部品１
５は、リード部１６の端部がスルーホール４２に差し込
まれ、半田付けされることにより、電気的接続を可能に
すると共に、プリント配線基板４１上への固定を行って
いる。

【００２４】スルーホール４２は、プリント配線基板４
１の表裏層に、スルーホール径よりも０．４ｍｍ〜１．
０ｍｍ程度大きな銅箔のランド４３を有している。この
ランド４３から電気回路を構成するための接続パターン
４４が配線されている。このプリント配線基板４１に実
装されるディスクリート部品１５も、外部から一定方向
１８に対して外力が加えられる構造である点で同一であ
る。

【００２５】ただし、図１から明らかなように本実施例
のプリント配線基板４１では、接続パターン４４がスル
ーホール１２を起点として方向１８にそのまま延びた形
で配置されているのではなく、スルーホール１２を起点
として方向１８と直交する方向に所定長だけ延び、ここ
から９０度折り曲げられて方向１８に延びた形で配置さ
れている。また、この接続パターン４４は、ランド４３
との接続部４４Ａが他の部分と較べて局部的にパターン
の幅が太くなっている。

【００２６】以下、本実施例のプリント配線基板でディ
スクリート部品１５がコネクタで構成されている場合を
代表的に説明する。

【００２７】図３〜図５は、本実施例のコネクタの着脱
の工程を順次表わしたものである。これらの図では、図
１および図２で示したディスクリート部品１５以外の部
品はこれらの第１または第２のディスクリート部品と同
一の符号を使用し、これらの説明を適宜省略する。

【００２８】雄コネクタ２１は、そのハウジング２３内
に、リード２２と電気的に接続された雄コンタクト２４
を配置している。本実施例ではリード２２と雄コンタク
ト２４は一体構造となっている。雌コネクタ２６の方は
そのハウジング２７内に雌コンタクト２８を配置してお
り、これはケーブル線材２９と電気的に接続されてい
る。

【００２９】雄コネクタ２１はプリント配線基板４１の
任意の位置に実装される。そして、雄コネクタ２１のリ
ード２２の端部はスルーホール４２に挿入され、半田１
７で電気的に接続固定される。雄コネクタ２１に雌コネ
クタ２６を嵌合する場合には、雌コネクタ２６を矢印３
１方向に移動させて、まず雄コンタクト２４が雌コンタ
クト２８の内部に挿入される。この場合の挿入力は、両
コネクタ２１、２６のコンタクト２４、２８の構造によ
り多少の差があるが、一般的には１組のコンタクト２
４、２８当たり０．１〜０．５Ｋｇの力が必要になる。

【００３０】図４は、雄コンタクト２４が雌コンタクト
２８の内部に挿入された状態を表わしており、このとき
にこの挿入力の一部が雄コンタクト２４を通じて雄コネ
クタ２１のリード部１６に加わることになる。このリー
ド部１６は、プリント配線基板４１のスルーホール４２
に半田付けされており、ここでリード部１６の固定が行
われている。したがって、この外力はリード部１６の半
田１７が付けられた部分およびスルーホール４２のラン
ド４３に対して、矢印３１で示したコネクタの嵌合方向
と同一方向に印加されることになる。

【００３１】この結果、図１０で説明したと同様に、ラ
ンド４３における雌コネクタ２６から一番遠い側に局部
的な力が生じることになる。プリント配線基板４１の材
質はガラスエポキシ材や、ポリイミド材のような材料で
構成されているために、図４に示したように基板のその
周辺４５が歪み、反りが発生する。この反りは両コネク
タ２１、２６の嵌合時に生じる局部的な力と同位置に発
生する。この力による反りは、プリント配線基板４１が
薄くなるほど顕著に発生する。また、図５に示したよう
に雌コネクタ２６を雄コネクタ２１から抜去する際に
は、この逆方向に力が加わり、逆の位置に反りが発生す
ることになる。

【００３２】ところが、本実施例のプリント配線基板で
は、図１からも明らかなように接続パターン４４はこれ
ら反りが顕著に発生する部位を避けるように、ランド４
３から所定距離の間は、両矢印３１、３３と直角方向に
そってプリント配線基板４１上に配線されている。した
がって、プリント配線基板４１に発生するこれらの反り
の影響をほとんど受けることがない。加えて、接続パタ
ーン４４は、ランド４３との接続部４４Ａが他の部分と
較べて局部的にそのパターンの幅が太くなっているの
で、断線が生じにくい構造となっている。以上の理由か
ら、本実施例のプリント配線基板４１では、雌コネクタ
２６を雄コネクタ２１に挿入したり、その逆に抜去する
ことが繰り返し発生しても、これを原因とする接続パタ
ーン４４の断線は発生しない。

【００３３】以上、プリント配線基板のコネクタの実装
された部分について説明したが、本発明がコネクタ以外
のディスクリート部品に対しても適用されることは当然
である。例えば、スイッチについては、これを押し下げ
たり、切替片をスライドさせて接点を切り換えるような
場合に発生する力に対しても、同様にそれらの力の向き
と直交する向きに接続パターンを配置したり、ランドと
の接続部分での接続パターンの幅を局所的に広くするこ
とによって、断線を防止することが同様に可能である。

【００３４】図６は、プリント配線基板における接続パ
ターンの他の例を表わしたものである。プリント配線基
板５１のディスクリート部品５２はその図示しないリー
ド部をスルーホール５３に挿入して半田付けされてい
る。ランドから引き出された接続パターン５５は外部か
らディスクリート部品５２に加わる力の方向５６とほぼ
直交する方向に引き出され、所定の曲率で回転するよう
にその向きを変えた後、直線状のパターンとなって図示
しない他の回路部品の方向に配線されている。ランドか
ら引き出された部分の接続パターン部５５Ａは他のパタ
ーン部分よりも太くなっている。

【００３５】この変形例に示したように、接続パターン
は必ずしも直角に曲げられたパターン形状を有する必要
はなく、所定のＲを有する形状であってもよい。この場
合にも、プリント配線基板の反りが生じる部分を避けて
パターンが配置されるので、サブランドとしての太い接
続パターン部５５Ａと共に、断線を有効に防止すること
ができる。

【００３６】なお、実施例および変形例ではプリント配
線基板の一方の面に配置される接続パターンについて説
明したが、接続パターンは基板の表面のみならず裏面あ
るいはこれらの中間的な面に形成されるものも有効であ
り、これらに対しても本発明を適用することができるこ
とは当然である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、スルーホールを介して基板面に及ぼされる外力の
方向とほぼ直角の方向に少なくとも所定距離だけ接続パ
ターンを引き出すことにして、反りが発生する部位を接
続パターンが避けるようにし、接続パターンの金属疲労
による断線を防止することができる。したがって、プリ
ント配線基板の厚さが薄くなっても、信頼性を保持し、
その使用期間を長時間化することができる。また、スル
ーホールのランドから引き出された接続パターンの基部
は残りのパターン部分よりもその幅が局部的に太くなる
ようにしたので、断線がより発生しにくくなるという効
果がある。

【００３８】また請求項２記載の発明によれば、スルー
ホールを介して基板面に及ぼされる外力の方向とほぼ直
角の方向に少なくとも所定距離だけ接続パターンを引き
出すことにして、反りが発生する部位を接続パターンが
避けるようにし、接続パターンの金属疲労による断線を
防止することができる。したがって、プリント配線基板
の厚さが薄くなっても、信頼性を保持し、その使用期間
を長時間化することができる。また、接続パターンを前
記した所定の距離だけ外力の主たる向きとほぼ直角方向
に配線させた後、同じく基板を構成する絶縁面にそって
外力の主たる向きと変更する方向に配線させることにし
たので、一般的な配線の効率化を図りつつ断線の予防を
図ることができる。

【００３９】更に請求項３記載の発明では、接続パター
ンは直角にその配線方向が変化しており、請求項４記載
の発明では、配線方向が変化する部分に曲率を持たせる
ことにしたので各種の配線パターンをとることができ、
設計の自由度を害することがない。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるプリント配線基板の
要部の平面図である。

【図２】図１に示したプリント配線基板の要部をＡ−
Ａ′方向から見た断面図である。

【図３】本実施例で雄コネクタに雌コネクタを挿入する
前の段階でのプリント配線基板の要部を表わした断面図
である。

【図４】図３に示した雄コネクタに雌コネクタを挿入し
ている状態のプリント配線基板の要部を表わした断面図
である。

【図５】本実施例で雌コネクタを雄コネクタから抜去す
る際のプリント配線基板の要部を表わした断面図であ
る。

【図６】本発明の変形例におけるプリント配線基板の接
続パターンを示す平面図である。

【図７】従来のプリント配線基板の要部の平面図であ
る。

【図８】図７に示したプリント配線基板の要部をＢ−
Ｂ′方向から見た断面図である。

【図９】従来における雄コネクタに雌コネクタを挿入す
る前の段階でのプリント配線基板の要部を表わした断面
図である。

【図１０】図９に示した雄コネクタに雌コネクタを挿入
している状態のプリント配線基板の要部を表わした断面
図である。

【図１１】従来における雌コネクタを雄コネクタから抜
去する際のプリント配線基板の要部を表わした断面図で
ある。

【符号の説明】

１４、４４ 接続パターン １５ ディスクリート部品 １６ リード部 ２１ 雄コネクタ ２６ 雌コネクタ ４１ プリント配線基板 ４２ スルーホール ４３ ランド ４４Ａ ランドとの接続部 ４５ （反りが発生する部分としての）周辺

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コネクタ、スイッチ等のディスクリート
   部品のリード部を固定したスルーホールと、 このスルーホールのランドから前記リード部が基板面に
   主として及ぼす外力の方向とほぼ直角方向に少なくとも
   所定距離にわたって基板を構成する絶縁面にそって引き
   出され、その基部がこれ以外のパターン部分よりもその
   幅が局部的に太くなっている接続パターンとを具備する
   ことを特徴とするプリント配線基板。
2. 【請求項２】 コネクタ、スイッチ等のディスクリート
   部品のリード部を固定したスルーホールと、 このスルーホールのランドから前記リード部が基板面に
   主として及ぼす外力の方向とほぼ直角方向に少なくとも
   所定距離にわたって基板を構成する絶縁面にそって引き
   出された後、前記絶縁面にそって外力の主たる向きと平
   行する方向に配線された接続パターンとを具備すること
   を特徴とする プリント配線基板。
3. 【請求項３】 前記接続パターンは直角にその配線方向
   が変化していることを特徴とする請求項２記載のプリン
   ト配線基板。
4. 【請求項４】 前記接続パターンは所定の曲率にそって
   滑らかにその配線方向が変化していることを特徴とする
   請求項２記載のプリント配線基板。