JP4062205B2 - コネクタ付き多層基板 - Google Patents

Description

本発明は薄板状のプラスチック板を複数枚積層して構成した多層基板において、コネクタを一体に設けたものに関する。

プリント基板を他のプリント基板や電子装置などに接続する場合、一般にはコネクタ方式が採用される。コネクタとしては、プラスチック製のハウジング内に接続端子を設けただけの構造のものの他、接続端子の他に数点の電子部品を内蔵した構造のもの（例えば、特許文献１）、その電子部品を網目状金属板によって囲んでシールドした構造のもの（例えば、特許文献２）などがある。
特開昭６０−８９０８１号公報 特開昭６０−８９０８２号公報

コネクタ接続の場合、プリント基板にコネクトを固定する構造では、別部品としてのコネクタを基板上に半田付けする必要があり、大きなコネクタを使用する場合には、ねじ止めする必要があり、総じてコスト高になる。
また、ディジタル信号の高速化に伴ってコネクタからノイズが発生し、これがプリント基板に形成されている回路パターンや搭載されている電子部品に影響を及ぼしたりするが、別部品のコネクタではノイズの防止対策が難しい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板にコネクタを安価に設けることができ、且つ、容易にノイズ防止構造とすることができるコネクタ付き多層基板を提供することにある。

本発明の基板は、薄板状のプラスチック板を複数枚積層して構成することを前提としている。各プラスチック板には、回路パターンを形成し、各プラスチック板の回路パターンをバイアホールによって接続する構成を採用することができる。
請求項１の発明では、２枚のプラスチック板に挟まれた少なくとも１枚のプラスチック板に切欠部を形成することによって構成されるコネクタ差込用凹部と、このコネクタ差込用凹部内に面するプラスチック板に形成された接続端子とによってコネクタが構成されるので、別部品としてのコネクタを必要とせず、安価にコネクタ付き多層基板とすることができる。

また、請求項１の発明では、コネクタ差込用凹部内に面するプラスチック板に、当該コネクタ差込用凹部内に差し込まれた相手側のコネクタに係合する係合部が形成されているので、相手側コネクタの不用意な抜けを防止することができる。

更に、請求項１の発明では、プラスチック板にコネクタ差込用凹部をシールドするシールドパターンが当該コネクタ差込用凹部を四方から囲むように設けられているので、容易にコネクタに対するシールドを行うことができる。

以下、本発明の第１の実施例を図１〜図５を参照しながら説明する。
図１は本発明のコネクタ付き多層基板に相当する多層プリント配線板１を完成形態で示す。この多層プリント配線板１は、例えば携帯電話機やＧＰＳ通信衛星の受信機などの通信機器に使用されるもので、送受信回路を構成する電子ディバイス（図示せず）などが実装される。

多層プリント配線板１は、可撓性を有するフィルム状のプラスチック板２を３枚以上積層して構成された基板主体としての配線板主体３からなるもので、この配線板主体３内に雌型のコネクタ４がいわゆる作り付けの状態で一体に設けられ、このコネクタ４に相手側コネクタである雄型のコネクタ５を差し込み接続できるようになっている。この多層プリント配線基板１が有するコネクタ４は、配線板主体３内に形成されて当該配線板主体３の一側面において外側方に向って開放するコネクタ差込用凹部６と、このコネクタ差込用凹部６の内面に設けられた接続端子７とからなる。

前記コネクタ４は、複数枚のプラスチック板２を積層して配線板主体３を製造する過程で作り付けるものである。ここで、まず、複数枚のプラスチック板２から配線主体３を製造する方法を図２および図３に基づいて原理的に説明する。
即ち、プラスチック板２は、フレキシブルプリント板から構成され、熱可塑性樹脂、例えば結晶転移型の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムａを基材としている。この樹脂フィルムａの成分の具体例を示すと、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂３５〜６５質量％、ポリマーエーテルイミド（ＰＥＩ）３５〜６５質量％を含み、厚さは２５〜７５μｍが好ましいとされている。このような結晶転移型の熱可塑性樹脂は、図３に示すように、例えば２００℃付近では軟質となるが、それより低い温度でも高い温度でも硬質となる（更に高い温度（約４００℃）では溶解する。）性状を呈し、また、高温から温度低下する際には、２００℃付近でも硬質を保つ。

図２（ａ）に示すように、樹脂フィルムａの片面には銅箔やアルミ箔などの金属箔からなる導体箔（厚さ１８μｍ程度）ｂが貼り付けられており、この導体箔ｂをエッチングして図２（ｂ）に示すように導体パターンｃを形成する。導体パターンｃの形成後、樹脂フィルムａの導体パターンｃが形成されていない面に保護フィルムｄを貼り付ける。
その後、保護フィルムｄ側からレーザを照射して、図２（ｃ）に示すように、導体パターンｃを底面とする有底のバイアホールｅを形成する。バイアホールｅの形成はレーザの出力と照射時間を調整することにより、導体パターンｃに穴が開かないようにする。バイアホールｅの形成に使用するレーザとしては、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどが考えられる。また、ドリル加工などの機械加工であっても良いが、微細な穴を明けるには、レーザが好ましい。

バイアホールｅを形成し終えると、次に、積層される樹脂フィルムａ相互の電気的接続のために、図２（ｄ）に示すように、バイアホールｅ内に導電ペーストｆを充填する。この導電ペーストｆは、メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置により導体パターンｃ側を下にしてバイアホールｅ内に印刷充填される。そして、この導電ペーストｆの印刷充填後、図２（ｅ）に示すように、保護フィルムｄを剥離する。以上のようにしてフレキシブルプリント板ｇ（プラスチック板２）が製造される。

このようにして製造した複数枚のフレキシブルプリント板ｇを導体パターンｃが下となるように積層する。このとき、最上層のフレキシブルプリント板ｇについては、電子部品、或は外部配線とバイアホールｅの導電ペーストｆによって接続しても良いが、図２（ｆ）に示すように、最上層のフレキシブルプリント板ｇについては導体パターンｃが上となるように積層して電子部品或いは外部配線と導電パターンｃによって接続するようにしても良い。

このフレキシブルプリント板ｇの積層の際、多層板内に組み込むべき部品がある場合には、その部品をフレキシブルプリント板ｇ間に介装しておく。
なお、フレキシブルプリント板ｇの積層の際、最下層のフレキシブルプリント板ｇの導体パターンｃを保護するために、フレキシブルプリント板ｇはカバーレイヤｈを最下層にしてその上に積層してゆく。また、最上層のフレキシブルプリント板ｇを導電パターンｃが上を向くように積層した場合には、その導電パターンｃを保護するためにカバーレイヤｈを最上層のフレキシブルプリント板ｇ上に載せる。

複数枚のフレキシブルプリント板ｇを積層した後、それらフレキシブルプリント板ｇを、真空加圧プレス（図示せず）によって２００〜３５０℃で０．１〜１０ＭＰａの圧力で加圧する（熱プレス）。フレキシブルプリント板ｇの樹脂フィルムａは、図３に示すような温度に対する弾性率変化を生ずるので、この熱プレスにより一旦軟化した状態で加圧されることによってフレキシブルプリント板どうしが相互に融着し、多層板ｉ（配線板主体３）として完成される。

この完成形態にあっては、複数枚のフレキシブルプリント板ｇの導体パターンｃは、バイアホールｅ内の導電ペーストｆを通じて互いに電気的に接続され、また内部に埋め込まれた部品も導体パターンｃに直接的に、或はバイアホールｅの導電ペーストｆを通じて電気的に接続される。配線板主体３は以上のような方法によって製造される。なお、その後、配線板主体３をリフロー炉に通して電子部品を実装する場合、３００℃程度に加熱されるが、この温度では樹脂フィルムａは軟化することはなく、結晶状態に保たれる。

以上の配線板本体３を製造する過程でコネクタ４を作り付けるには、図４に示すように、複数枚（３枚以上）のプラスチック板２のうち、別の２枚のプラスチック板２ａ，２ｂによって上下（表裏）両側から挟まれる少なくとも１枚のプラスチック板、図４の例では互いに隣接する３枚のプラスチック板２ｃ〜２ｅの側縁部分に外側方に向って開放する矩形状の切欠部８ａ〜８ｃを形成しておく。この切欠部８ａ〜８ｃは、複数のプラスチック板２を積層する前までに形成しておけば良い。

また、前記コネクタ差込用凹部６内に面するプラスチック板、例えば切欠部８ｃを形成したプラスチック板２ｅに対して下側において隣接するプラスチック板２ｂに、重ねたときとき切欠部８ｃ内に面する部分に位置するようにして、予め接続端子７を形成しておく。この接続端子７はパターン形成時に行う。
複数枚のプラスチック板２を積層時、図５（ａ）に示すように、３枚のプラスチック板２ｃ〜２ｅの切欠部８ａ〜８ｃ内に治具９を挿入し、この状態で図３（ｂ）に示すように熱プレスを行って複数枚のプラスチック板２を相互に接着する。この熱プレス時、切欠部８ａ〜８ｃ内に治具９が挿入されているので、熱プレス時に切欠部８ａ〜８ｃによって形成される空間（コネクタ差込用凹部６）が潰れることはない。そして、熱プレス後、図５（ｃ）に示すように治具９を引き抜く。これにより、複数枚のプラスチック板２から配線板主体３が製造されると同時に、コネクタ差込用凹部６と当該凹部６内に面する接続端子７からなるコネクタ４が配線主体３に作り付けられる。
このように本実施例によれば、配線板主体３に別部品のコネクタを取り付ける方式ではなく、複数枚のプラスチック板２を積層して配線板主体３を製造する過程でコネクタを作り付けることができるので、安価にコネクタ付き多層プリント配線基板１とすることができる。

図６及び図７は本発明の第２の実施例を示す。この実施例が上述の第１の実施例と異なるところは、相手側のオス側のコネクタ５の不用意な抜けを防止するための構造を追加したところにある。
即ち、コネクタ差込用凹部６の左右両内側面には、係合部としてほぼ三角形の突条１０が突設されている。この突条１０は、切欠部８ａ〜８ｃを形成したプラスチック板２に、その切欠部８ａ〜８ｃの左右両内側面にほぼ三角形の突起１０ａ〜１０ｃを形成することによって設けられたものである。

これに対し、相手方の雄側のコネクタ５の左右両外側面には、被係合部としてのほぼ三角形の凹条１１が形成されている。このコネクタ５をコネクタ差込用凹部６内に挿入すると、凸条１０が弾性変形して雄側コネクタ５のコネクタ差込用凹部６内への挿入を許し、当該コネクタ５が正規の位置まで差し込まれると、凸条１０が復元して凹条１１に係合する。これにより、コネクタ５がコネクタ差込用凹部６から不用意に抜け出ることが防止される。
なお、凸条１０を雄側のコネクタ５に設け、凹条１１をコネクタ差込用凹部６の内面に設けるようにしても良い。

図８及び図９は本発明の第３の実施例を示す。この実施例は上記の第２の実施例と同様に、相手側のオス側のコネクタ５の不用意な抜けを防止するための構造を追加したところにある。

即ち、コネクタ差込用凹部６の上下両内面のうちの一方、例えば上内面には、係合部としての突起１２が突設されている。この突起１２は、切欠部８ａ〜８ｃを形成したプラスチック板２のうち、上側の１枚のプラスチック板に、その切欠部８ａが途中に桟１２ａが残るように形成することによって設けられたものである。
これに対し、相手方の雄側のコネクタ５の上面には、被係合部としての凹部１３が形成されている。このコネクタ５をコネクタ差込用凹部６内に挿入すると、突起１２が弾性変形して雄側コネクタ５のコネクタ差込用凹部６内への挿入を許し、当該コネクタ５が正規の位置まで差し込まれると、突起１２が復元して凹部１３に係合する。これにより、コネクタ５がコネクタ差込用凹部６から不用意に抜け出ることが防止される。
なお、突起１２を雄側のコネクタ５に設け、凹部１３をコネクタ差込用凹部６の内面に設けるようにしても良い。

図１０は本発明の第４の実施例を示すもので、この実施例が第１の実施例と異なるところは、コネクタ差込用凹部６を電磁シールドしたところにある。
即ち、複数枚のプラスチック板２のうち、コネクタ差込用凹部６を囲む位置にあるプラスチック板に、板状のシールドパターン１４ａ，１４ｂを形成し、このシールドパターン１４ａ，１４ｂによってコネクタ差込用凹部６を上下から挟むようにしている。

このような構成であれば、コネクタ差込用凹部６に差し込まれるコネクタ５との間に高周波の信号が送受されても、そこから発せられるノイズはシールドパターン１４ａ，４ｂによってシールドされるので、多層プリント配線板１に搭載されている電子部品や回路パターンに侵入することがなくなる。勿論、多層プリント配線板１側からコネクタ５側にノイズが侵入することも、そのシールドパターン１４ａ，１４ｂによって防止される。

図１０の第４の実施例はコネクタ差込用凹部６をシールドパターン１４ａ，１４ｂによって上下から挟む構成であるが、図１１に示す本発明の第５の実施例のようにコネクタ差込用凹部６を四方から囲むようにしても良い。
即ち、この第５の実施例では、コネクタ差込用凹部６を左右から挟む位置にある複数枚のプラスチック板に互いに上下に繋がるスリット状のバイアホール１５ａを形成し、このバイアホール１５ａに導電性ペースト１５ｂを詰めることによってシールドパターンを形成したものである。

図１２及び図１３は本発明の第６の実施例を示すもので、この実施例は配線板主体３の表面にコネクタ１６のハウジング１７を形成し、このハウジング１７内をコネクタ差込用凹部１８としたものである。
即ち、複数枚のプラスチック板２を積層して熱プレスする際に使用する熱プレスの上型１９には、ハウジング形成用のキャビティ２０が形成されていると共に、このキャビティ２０に溶融プラスチックを供給するためのノズル２１が形成されている。一方、最上層のプラスチック板２ｆには、接続端子２２が形成されている。
そして、複数枚のプラスチック板２の熱プレス時に上方８のキャビティ２０内にプラスチック板２と同一材料からなる溶融プラスチックを供給する。これにより、配線板主体３が製造されると同時に当該配線板主体３に、ハウジング１７が形成され、このハウジング１７と接続端子２２とによってコネクタ１６が構成される。

図１４及び図１５は本発明の第７の実施例を示す。図１４には雄型のコネクタ２３を設けた配線板主体２４、雌型のコネクタ２５を設けた配線板主体２６が示されている。これら両配線板主体２４及び２６は、第１の実施例の配線板主体３と同様の製法によって製造したもので、図１５に示すように、配線板主体２４の熱プレスの上型２７及び下型２８には、互いに緩く嵌合する凹部２９及び凸部３０が形成されている。また、配線主体２６の上型３１及び下型３２には、一対の凸部３３と一対の凹部３４とが形成されている。

そして、熱プレス時に、一方の配線板主体２４には、上型２７及び下型２８の凹部２９及び凸部３０によって上向きに凸となる１個の膨出部３５が形成され、また、他方の配線板主体２６には、上型３１及び下型３２夫々一対の凸部３３及び凹部３４によって下向きに凸となる一対の膨出部３６，３７が形成される。
そして、配線板主体２３を構成する最上層のプラスチック板に予め接続端子３８が形成されており、この接続端子３８が膨出部３５の凸側に位置されることによって雄側のコネクタ２３が構成される。また、配線板主体２６を構成する最下層のプラスチック板に予め接続端子３９が形成されており、この接続端子３９が一対の膨出部３６及び３７間の空間によって構成されるコネクタ差込用凹部４０内に位置されることによって雌側のコネクタ２５が構成される。

このようにして構成された雄側のコネクタ２３を雌側のコネクタ２５のコネクタ差込用凹部４０に差し込めば、双方の接続端子３８及び３９が互いに電気的に接続される。
図１６は本発明の第８の実施例を示す。この実施例は配線板主体４１の表面の一側縁部に接続端子４２を形成することによってエッジコネクタ４３として構成したものである。そして、このエッジコネクタ４３を構成する一側縁部の左右両側に一対の板状のガイド部４４が形成されている。

このガイド部４４は、熱プレスの上下両型（図示せず）にキャビティを形成し、このキャビティにプラスチック板と同一のプラスチック材料を溶融状態にして供給することによって成形したものである。
このエッジコネクタ４３は図１６に示す基板用コネクタ４５のコネクタ差込用凹部４６内に差し込み接続される。このとき、ガイド部４４が差し込みのためのガイドとして機能することにより、配線板主体４１のエッジコネクタ４３を容易に基板用コネクタ４５に差し込み接続することができる。

本発明の第１の実施例を示す斜視図 多層プリント配線板の製造方法の概略を示す図 プラスチック板の温度と弾性率との関係を示す図 配線板主体の分解斜視図 コネクタ差込用凹部の製造法を示す図 本発明の第２の実施例を示す横断面図 図４相当図 本発明の第３の実施例を示す横断面図 図４相当図 本発明の第４の実施例を示す縦断面図 本発明の第５の実施例を示す図１０相当図 本発明の第６の実施例を示す斜視図 製造方法を示す断面図 本発明の第７の実施例を示す斜視図 製造方法を示す断面図 本発明の第８の実施例を示す斜視図

符号の説明

図面中、１は多層プリント配線板（コネクタ付き多層基板）、２はプラスチック板、３は配線板主体、４はコネクタ、５は相手側のコネクタ、６はコネクタ差込用凹部、７は接続端子、８ａ〜８ｃは切欠部、１０は突条（係合部）、１１は凹部（被係合部）、１２は突起（係合部）、１３は凹部（被係合部）、１４ａ,１４ｂはシールドパターン、１５ａはバイアホール、１５ｂは導電性ペースト（シールドパターン）、１６はコネクタ、１７はハウジング、１８はコネクタ差込用凹部、１９は上型、２０はキャビティ、２３,２５はコネクタ、３５〜３７は膨出部、４０はコネクタ差込用凹部、４１は配線板主体、４２はコネクタ、４３はエッジコネクタである。

Claims (1)

1. 薄板状のプラスチック板を３枚以上積層して構成された基板主体と、
   前記プラスチック板うち、他のプラスチック板に表裏両側から挟まれた少なくとも１枚のプラスチック板に形成された切欠部によって構成され、前記基板主体の側面において外側方に向って開放するコネクタ差込用凹部と、
   前記プラスチック板のうち前記コネクタ差込用凹部内に面するプラスチック板に設けられ、当該コネクタ差込用凹部に差し込まれる相手側コネクタに電気的に接続される接続端子と、
   前記プラスチック板のうち前記コネクタ差込用凹部内に面するプラスチック板に、当該コネクタ差込用凹部内に差し込まれた相手側のコネクタに係合して抜け止めを行う係合部と、
   前記プラスチック板のうち前記コネクタ差込用凹部を上下から挟む位置にあるプラスチック板の表面に形成されたシールドパターンおよび前記プラスチック板のうち前記コネクタ差込用凹部を左右から挟む位置にある複数枚のプラスチック板に連続するように設けられたバイアホール内に形成されたシールドパターンによって前記コネクタ差込用凹部を四方から囲むように構成されたシールドパターンと
   を具備してなるコネクタ付き多層基板。

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