JP4209130B2 - 多層モジュール基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナビゲーション機能を備える車載情報端末などに用いて好適な情報機器の回路基板構造に関する。
【０００２】
【発明の背景】
車両現在位置周辺の道路地図を表示する機能、出発地から目的地までの推奨経路を演算する機能、演算された推奨経路に基づいて経路誘導を行う機能などを兼ね備えたナビゲーション機能を有する車載情報端末が知られている。
【０００３】
このような車載情報端末はナビゲーション用回路基板を備えている。ナビゲーション用回路基板は、電源回路、ジャイロ、ＧＰＳ回路などの複数の低周波電子部品と、ＣＰＵチップ、メモリチップ、グラフィックチップなどの複数の高周波電子部品を１枚の多層プリント基板に実装して成る。
【０００４】
ナビゲーションの仕様は車種ごとに異なるため、従来は、仕様ごとにナビゲーション用回路基板を設計、製造している。そのため、設計期間が長期間になり、コストも嵩むことから、ナビゲーション用回路基板の種類を少なくしたいという要求が高まっている。このような問題は、ナビゲーション用回路基板に特有のものではなく、車載用情報端末はもとより、ある機能を機種ごとに変更する必要がある情報端末に普遍的に付随するものである。
【０００５】
本発明は、仕様ごとに回路基板を一から設計、製造する必要のない情報機器の回路基板構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、複数の低周波電子部品が実装されたベース基板の一方の面に実装され、少なくともＣＰＵおよびメモリを含む複数の高周波電子部品が実装された多層モジュール基板であって、低価格モジュール用基板、低価格モジュール用基板に対してより高速に動作する高速モジュール用基板、または低価格モジュール用基板に対してより多くの機能を有する高機能モジュール用基板のいずれかであって、共通のベース基板に実装されており、内部層に形成された配線パターンにより複数の高周波電子部品がそれぞれ接続されており、全体が矩形形状の基板であり、４辺の周縁にはそれぞれ別体のコネクタ端子が半田接合されており、４つのコネクタ端子のそれぞれは、樹脂製の細長い基部と、基部に固着された複数本のピンと、基部の両端にそれぞれ突設された、基板裏面に半田接合する際の位置合わせ用ピンと、基部の両端にそれぞれ形成された半田接合時の位置規制用斜面とを備え、基板の４隅のそれぞれには、位置合わせ用ピンが緩く嵌合される位置決め用孔が一対づつ形成され、位置決め用ピンを位置決め用孔に緩く嵌合した状態で、互いに隣接するコネクタ端子の位置規制用斜面が互いに当接することで、半田接合時のコネクタ端子の位置が規制されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態であるナビゲーション装置１０のシステムブロック図である。ナビゲーション装置１０は、車両の走行に関する情報を提示する機能、具体的には、車両現在位置周辺の道路地図を表示する機能、出発地（現在位置）から目的地（行き先）までの推奨経路を演算する機能、演算された推奨経路に基づいて経路誘導を行う機能などを兼ね備えている。いわゆるナビゲーションあるいは道路案内などを行う装置である。
【０００８】
図１において、１１は車両の現在地を検出する現在地検出装置であり、例えば車両の進行方向を検出するジャイロ１１ａ、車速を検出する車速センサ１１ｂ、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳ回路１１ｃを有する。１２は地図記憶メモリであり、記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１３やＤＶＤから読み出された道路地図データおよび住所データなどを適宜格納する。
【０００９】
１４は装置全体を制御する制御回路であり、マイクロプロセッサおよびその周辺回路からなる。制御回路１４は、ＲＡＭ１５を作業エリアとしてＲＯＭ１６に格納された制御プログラムを実行して後述する各種の制御を行う。１７はグラフィック回路であり、平面地図や立体的地図（鳥瞰地図）などをモニタ１９に表示する際の描画処理などを行う。
【００１０】
１８は表示モニタ１９に表示するための画像データを格納する画像メモリである。この画像データは道路地図描画用データや各種の図形データなどグラフィック回路１７により作成される。画像メモリ１８に格納された画像データは適宜読み出されて表示モニタ１９に表示される。２０は経路探索演算などを処理するＡＳＩＣである。
【００１１】
このように構成されるナビゲーション装置１０は、現在地検出装置１１により取得した自車位置を出発点、操作者が設定した目的地を行き先として経路探索を行う。経路探索は、ＣＤ−ＲＯＭ１３や地図記憶メモリ１２に格納されている道路地図データに基づいて周知の手法で行われる。その結果である探索経路は太線にて表示モニタ１９上に表示され、右左折地点に接近すると音声で案内しながら車両を目的地へ誘導する。
【００１２】
図２は、ナビゲーション装置１０の回路基板装置１００を示す斜視図、図３は回路基板装置１００を表面から見た図、図４は回路基板装置１００を裏面から見た図である。回路基板装置１００は、複数の電子部品が実装された多層ベース基板２００と、ベース基板２００に実装され、少なくともＣＰＵおよびメモリを含む複数の電子部品が実装された多層モジュール基板３００とを備える。多層モジュール基板３００は、周縁に設けられているコネクタ端子３１０を用いて、ベース基板２００に形成された接合部に半田接合されている。
【００１３】
ベース基板２００は複数の配線パターン層を有し、ベース基板２００の上層（表面）には、電源装置２０１と、ＧＰＳ回路２０２と、ジャイロ２０３と、その他の電子部品が実装されている。ベース基板２００の下層（裏面）には、コネクタ装置２０４と、その他の電子部品が実装されている。ベース基板２００に実装される電子部品は低周波部品であり、それらは、内部の配線パターン層に形成された配線パターンによって互いに接続される。なお、この実施の形態では、４０ＭＨｚ以下の動作周波数の電子部品を低周波電子部品とするが、低周波電子部品の動作周波数は上述した数値に限定されることはない。
【００１４】
正方形に形成された多層モジュール基板３００は、複数の配線パターン層を有する。多層モジュール基板３００の上層（表面）には、ＣＰＵ３０１と、ＡＳＩＣ３０２と、メモリ３０３と、グラフィック回路３０４、あるいはフラッシュメモリ３０５などの複数の高周波電子部品が実装されている。この実施の形態では、２００ＭＨｚ以上の動作周波数を有するＣＰＵ３０１、ＡＳＩＣ３０２，メモリ３０３，グラフィック回路３０４などは、いわゆるマルチチップモジュール化されている。これら高速素子はマルチチップモジュールの内部層の配線パターンで互いに接続されている。そして、フラッシュメモリ３０５などマルチチップモジュール化していない素子の動作周波数は１００ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下であり、これらの素子は多層モジュール３００の内部パターン層により互いに接続される。なお、高周波電子部品の動作周波数は上述した数値に限定されることはない。
【００１５】
このように、高周波電子部品をマルチチップモジュールや多層モジュール基板３００の内部パターン層で配線することにより、多層モジュール基板３００の表面で配線する場合に比べて、高周波電子部品の配線長を短くすることができ、ＥＭＩに対して効果的である。なお、この実施の形態では、１００ＭＨｚ以上の動作周波数の電子部品を高周波電子部品とするが、高周波電子部品の動作周波数は上述した数値に限定されることはない。
【００１６】
図５に示すように、多層モジュール基板３００の裏面とベース基板２００との間には、コネクタ端子３１０により所定の間隙（空間）が形成される。そのため、多層モジュール基板３００の下層（裏面）には、その空間を利用して複数の電子部品３２０、３２１……を実装することができる。
【００１７】
図６は多層モジュール基板３００の底面図である。図６に示すように、多層モジュール基板３００の裏面の４辺それぞれには、コネクタ端子３１０ａ〜３１０ｄ（総称して３１０で表すこともある）が半田接合されている。この実施の形態では、図７に示すように、コネクタ端子３１０ａ〜３１０ｄに搬送アダプタ４００を装着し、搬送アダプタ４００をハンドリング装置で真空吸着して多層モジュール基板３００をハンドリングして、多層モジュール基板３００をベース基板２００に半田接合する。搬送アダプタ４００は、多層モジュール基板３００にコネクタ端子３１０ａ〜３１０ｄを半田接合する際にも使用して半田接合作業性を向上させている。搬送アダプタ４００については後述する。
【００１８】
図６と多層モジュール基板３００の裏面隅部の詳細図である図８を参照して、コネクタ端子３１０について説明する。４つのコネクタ端子３１０のそれぞれは、樹脂製の細長い基部３１１と、基部３１１に固着された複数本のピン３１２と、基部３１１の両端部の表面に、すなわち図８の紙面の裏側にそれぞれ突設された、基板裏面に半田接合する際の位置合わせ用ピン３１３（図１１参照）と、基部３１１の両端にそれぞれ形成された半田接合時の位置規制用斜面３１４と、基部３１１の両端にそれぞれ設けられた、搬送アダプタ４００に係合するフィット結合部３１５、３１６と、搬送アダプタ４００の位置決め突起４１１（図１０参照）がそれぞれ挿入される係合溝３１７とを備えている。
【００１９】
搬送アダプタ４００は、図７に示すように、略矩形環状の外周部４１０と、外周部４１０を十字状に接続する十字部４２０とを有する。図１０は搬送アダプタ４００の隅部の斜視図である。図１０に示すように、外周部４１０の隅部には、コネクタ端子３１０の係合溝３１７に挿入する突起４１１と、コネクタ端子３１０のフィット結合３１５と係合する外側係合爪４１２と、コネクタ端子３１０フィット結合３１６と係合する内側係合爪４１３とを備えている。
【００２０】
多層モジュール基板３００の４隅のそれぞれには、多層モジュール基板３００の位置合わせ用ピン３１３が緩く嵌合される位置決め用孔３０６が一対づつ形成されている。
【００２１】
図１０に示すように、搬送アダプタ４００のフィット係合爪４１２（４１３）がフィット結合部３１５（３１６）に係合することにより、４つのコネクタ端子３１０のそれぞれは、搬送アダプタ４００にスナップ装着される。このときコネクタ端子３１０は、搬送アダプタ４００内で幅方向の移動は制限されるが、その他の方向には自由度をもって把持される。搬送アダプタ４００を搬送装置でハンドリングし、その状態で多層モジュール基板３００の裏面上で位置決めし、そのままコネクタ端子３１０は多層モジュール基板３００に半田接合される。
【００２２】
コネクタ端子３１０の位置決め用ピン３１３は多層モジュール基板３００の位置決め用孔３０６に対して所定のガタを有するように設計されている。したがって、図１１に示すように、搬送アダプタ４００の操作により、コネクタ端子３１０の位置決め用ピン３１３が多層モジュール基板３００の位置決め用孔３０６に嵌合される。この状態で、コネクタ端子３１０を多層モジュール基板３００に半田接合する。このとき、ピン３１３は孔３０６に対してガタを持っているので、コネクタ端子３１０は搬送アダプタ４００に装着されているとはいえ、搬送アダプタ４００内で移動することがある。しかしこのとき、この実施の形態のコネクタ端子３１０においては、図８に示すように、隣接するコネクタ端子３１０ｂとコネクタ端子３１０ｃの位置規制用斜面３１４が互いに当接して、コネクタ端子３１０の位置が規制される。その結果、コネクタ端子３１０がモジュール基板３００の各辺において許容される範囲内で位置決めされ、その状態で、コネクタ端子３１０はピン３１２を介してベース基板３００に半田接合される。
【００２３】
このようなモジュール基板３００は、上述の図７に示すように、コネクタ端子３１０ａ〜３１０ｄに装着された搬送アダプタ４００をハンドリング装置で真空吸着してベース基板２００に、他の電子部品とともに半田接合される。
【００２４】
このような回路基板装置では次のような作用効果を奏することができる。
（１）多層モジュール基板３００だけを交換して種々の性能を有するナビゲーション装置を製造することができる。たとえば、多層モジュール基板３００として、高速モジュール用基板、高機能モジュール用基板、低価格モジュール用基板、マルチメディアモジュール用基板などをそれぞれ設計、製造すれば、用途に応じて選択された多層モジュール基板３００をベース基板２００に実装するだけで異なった仕様のナビゲーション装置の回路基板装置を簡単に低コストで製造することができる。すなわち、仕様ごとに回路基板装置全体の設計、製造をする必要がない。
【００２５】
なお、高速モジュール用基板とは、低価格仕様のナビゲーション装置に対してより高速に動作する高級機種向けのナビゲーション装置の回路基板である。高機能モジュール用基板とは、低価格仕様のナビゲーション装置に対してより多くの機能を有する高級機種向けのナビゲーション装置の回路基板である。低価格モジュール用基板とは、高級機種向けのナビゲーション装置に対してより安くした仕様のナビゲーション装置の回路基板である。マルチメディアモジュール用基板とは、ナビゲーション機能以外に音楽、映像などの各種のデータを再生することができる機能を有するナビゲーション装置の回路基板である。
【００２６】
（２）多層モジュール基板３００は、その周縁に設けられているコネクタ端子３１０を用いて、ベース基板２００上に形成された接合部に半田接合されている。したがって、機械的なコネクタによる接続構造を採用する場合に比べて、振動による接触不良が生じにくく、信頼性を向上することができる。
（３）コネクタ端子３１０によりベース基板２００と多層モジュール基板３００との間に空間を形成したから、多層モジュール基板３００の裏面にはさらに他の電子部品を実装できる。したがって、実装効率を高めることができ、より小型の回路基板装置を提供できる。
（４）高周波電子部品はマルチチップモジュールや多層モジュール基板の内部層の配線パターンにより互いに配線した。したがって、配線長が短くできて信号の遅延を抑制できるとともにノイズの発生を抑制できる。
（５）ベース基板２００には低周波電子部品を実装し、多層モジュール基板３００には高周波電子部品を実装した。したがって、多層モジュール基板３００について重点的にＥＭＩ対策を施せばよく、ＥＭＩ対策が簡単にできる。
【００２７】
（６）別体である４つのコネクタ端子３１０を搬送アダプタ４００に装着したまま、これらのコネクタ３１０を基板３００に半田接合するようにした。したがって、コネクタ端子３１０の接合時の位置決めなどの作業性が向上する。
【００２８】
（６）コネクタ端子３１０の半田接合時、４つのコネクタ端子３１０の位置決め用ピン３１３を多層モジュール基板３００の位置決め用孔３０６に緩く係合した状態で、互いに隣接するコネクタ端子３１０の位置規制用斜面３１４が互いに当接することでコネクタ端子３１０の位置を制限するようにした。したがって、コネクタ端子３１０の位置決めが確実に行われる。
【００２９】
（７）モジュール基板３００は、他の電子部品とともにベース基板２００に半田接合されるので、モジュール化に伴って取付工程が増えることがない。
【００３０】
上記実施の形態では、車載ナビゲーション装置の回路基板装置を一例として説明したが、本発明による回路基板装置は携帯用ナビゲーション装置やその他の情報機器にも適用することができる。また、以上の実施の形態は一例を示すものであり、本発明はこの実施の形態に限定されず、種々の形態の回路基板装置に本発明を適用できる。たとえば、搬送アダプタ、コネクタ端子、マルチチップモジュールの使用は必須ではない。低周波電子部品の種類、高周波電子部品の種類も実施の形態に何ら制約されない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、仕様ごとに回路基板を一から設計、製造する必要がなく、開発期間を短縮してコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による情報機器用回路基板装置を使用するナビゲーション装置の一例を示すシステムブロック図
【図２】本発明による情報機器用回路基板装置の一実施の形態を示す斜視図
【図３】図２の回路基板装置の表面図
【図４】図２の回路基板装置の裏面図
【図５】図３のV−V線断面図
【図６】図２の多層モジュール基板の裏面図
【図７】図２の多層モジュール基板の裏面に搬送アダプタを装着して示す図
【図８】図２の多層モジュール基板の裏面の隅部の要部拡大図
【図９】図２の回路基板装置に搬送アダプタを装着して示す斜視図
【図１０】搬送アダプタの隅部の要部拡大斜視図
【図１１】コネクタ端子と多層モジュール基板の位置決め構造を示す断面図
【符号の説明】
１０：ナビゲーション装置 １００：回路基板装置
２００：ベース基板 ２０１：電源回路
２０２：ＧＰＳ回路 ２０３：ジャイロ
３００：多層モジュール基板 ３０１：ＣＰＵ
３０２：ＡＳＩＣ ３０３：メモリ
３０４：グラフィック回路 ３０６：位置決め用孔
３１０、３１０ａ〜３１０ｄ：コネクタ端子
３１１：基部 ３１２：端子ピン
３１３：位置決めピン ３１４：位置決め斜面
３１５、３１６：フィット係合部 ３１７：係合溝
４００：搬送アダプタ ４１２、４１３：係合爪

Claims (1)

1. 複数の低周波電子部品が実装されたベース基板の一方の面に実装され、少なくともＣＰＵおよびメモリを含む複数の高周波電子部品が実装された多層モジュール基板であって、
   低価格モジュール用基板、前記低価格モジュール用基板に対してより高速に動作する高速モジュール用基板、または前記低価格モジュール用基板に対してより多くの機能を有する高機能モジュール用基板のいずれかであって、共通の前記ベース基板に実装されており、
   内部層に形成された配線パターンにより前記複数の高周波電子部品がそれぞれ接続されており、
   全体が矩形形状の基板であり、４辺の周縁にはそれぞれ別体のコネクタ端子が半田接合されており、
   前記４つのコネクタ端子のそれぞれは、
   樹脂製の細長い基部と、
   前記基部に固着された複数本のピンと、
   前記基部の両端にそれぞれ突設された、基板裏面に半田接合する際の位置合わせ用ピンと、
   前記基部の両端にそれぞれ形成された半田接合時の位置規制用斜面とを備え、
   基板の４隅のそれぞれには、前記位置合わせ用ピンが緩く嵌合される位置決め用孔が一対づつ形成され、
   前記位置決め用ピンを前記位置決め用孔に緩く嵌合した状態で、互いに隣接するコネクタ端子の前記位置規制用斜面が互いに当接することで、半田接合時の前記コネクタ端子の位置が規制されることを特徴とする多層モジュール基板。

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