JP5006168B2 - 基板間接続構造及び回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、主要には、複数の配線基板間を電気的に接続する接続構造及び回路基板に関する。

互いに間隔をあけて積層された配線基板間を電気的に接続する場合、オス端子を有するコネクタハウジングと、メス端子を有するコネクタハウジングをそれぞれの基板上に配置し、相互に向かい合わせて接続する方法がある。

また、２枚の基板間の接続構造としては、基板間をワイヤで接続したもの（特許文献１）、バネ片で接続したもの（特許文献２）、カードエッジ型端子で接続したもの（特許文献３）等が開示されている。
特開平５−４８２２１号公報 特開２００３−３３２７６９号公報 特開２００６−３２５３０１号公報

前述のようにオス／メスのコネクタハウジングを向かい合わせて接続する場合、基板上に実装されるリレー等の電気部品をフローハンダ付けする際に、コネクタも同時にフローハンダ付けする都合上、電気部品とコネクタを同じ面に実装する必要がある。このため、オス端子とメス端子を向かい合わせて接続すると、必然的に電気部品は２枚の基板の間に配置されることになる。この構成では、基板間に向かい合う部品のクリアランスや、他のコネクタ（ワイヤハーネスが接続される）のクリアランスを確保するために、基板間距離が大きくなり、それに伴ってコネクタも大型になってしまう。

一方、電気部品を２枚の基板の外側の面に配置し基板間を接近させて厚み方向に小型化しようとすると、コネクタと電気部品は反対側の面に実装されることになり、部分的なフローハンダ付けによって両面実装をするなど、ハンダ付け工程が複雑になる。また、外部からワイヤハーネスやヒューズなどを多数嵌合しなければいけない場合、外部への入出力用のコネクタ部品を、２枚の基板の外側に向けて多数配置する場合がある。その場合にも、基板間のコネクタと外部に対するコネクタが反対の面に実装されることになり、同様の課題が存在する。

なお、コネクタハウジングを基板の縁から外側へ突出させ、コ字状の端子で基板の縁をまたぐように接続させる構成をとれば、電気部品とコネクタの両方を２枚の基板の外側の面に配置し、片面フローハンダで実装することも可能である。しかし、その場合はコネクタを基板の縁にしか配置できず回路設計上の制約になる上に、コネクタが基板の縁から外側にはみだすので、構成が基板の面方向で大型化してしまう。また、１回のフローハンダでハンダ付けが可能であるとしても、前記コ字状の端子がハンダ付け面よりも飛び出すので、この端子をマスキングしたりフロー槽からはみ出させる等の工夫が必要になり、ハンダ付け工程が複雑になる。

また前述の特許文献１〜３の構成もあるが、上記の構成と同様、基板間接続のために基板周囲部を利用することになり、基板周囲部に外部への入出力のコネクタ部品を配置しようとする場合、スペースの制約が生じる。これらの理由により、何れの構成も小型化や多極化が困難である。

以上のように、従来技術における２枚の基板間を接続する構造については、ハンダ付けの簡易さ、回路設計の自由さ及び構造全体の小型化において一長一短があり、改良の余地が残されていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、回路設計の自由度が高く、外部との入出力用のコネクタを多数配置でき、またハンダ付け工程の簡便さと基板の小型化によりコスト低減可能な基板間接続構造及び回路基板を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果について説明する。

本発明の第１の観点によれば、互いに間隔をあけて積層された第１基板及び第２基板の回路を電気的に相互接続する基板間接続構造であって、以下の構成のものが提供される。即ち、この基板間接続構造は、第１メス端子と、第２メス端子と、オス部材と、を備える。第１メス端子は、前記第１基板において前記第２基板と反対側を向く面に配置される。第２メス端子は、前記第２基板において前記第１基板と反対側を向く面に配置される。オス部材は、一端に第１オス端子を有するとともに他端に第２オス端子を有する。前記第１メス端子は、前記第１基板に形成された第１貫通孔に対応する位置に配置されるとともに、その差込口が前記第１貫通孔側に向くように配置される。前記第２メス端子は、前記第２基板に形成された第２貫通孔に対応する位置に配置されるとともに、その差込口が前記第２貫通孔側に向くように配置される。前記オス部材は前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を挿通するように配置され、前記第１オス端子は前記第１メス端子の差込口に接続され、前記第２オス端子は前記第２メス端子の差込口に接続される。前記第１基板において前記第２基板と反対側を向く面には、前記第１メス端子以外の電気部品が前記第１メス端子とともに搭載され、前記第１メス端子及び前記電気部品は、前記第１基板の前記第２基板を向く面をフローハンダ付けすることによって前記第１基板に接続される。前記第１メス端子は、前記第１貫通孔を挟むように配置された２本の脚部を有する。前記第１メス端子は、前記２本の脚部によって、前記第１基板に対して固定されるとともに当該第１基板の回路パターンに対して電気的に接続される。そして、前記第１メス端子は複数配置されているとともに、各第１メス端子同士は単独で配置されている。また、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔は対応しない位置に形成され、前記オス部材は、折れ曲がり形状に形成されている。

これにより、部品搭載面を２枚の基板の外側の面にして基板を接近させることにより厚み方向に小型化しつつ、メス端子の位置は自由に配置できるので、設計が容易になる。また、第１基板のハンダ付けは単純な片面のフローハンダ付けで良く、工程が簡易になる。

前記の基板間接続構造においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第２基板において前記第１基板と反対側を向く面には、前記第２メス端子以外の電気部品が前記第２メス端子とともに搭載され、前記第２メス端子及び前記電気部品は、前記第２基板の前記第１基板を向く面をフローハンダ付けすることによって前記第２基板に接続される。前記第２メス端子は、前記第２貫通孔を挟むように配置された２本の脚部を有する。前記第２メス端子は、前記２本の脚部によって、前記第２基板に対して固定されるとともに当該第２基板の回路パターンに対して電気的に接続される。そして、前記第２メス端子は複数配置されているとともに、各第２メス端子同士は単独で配置されている。

これにより、第２基板のハンダ付けも単純な片面のフローハンダ付けで良く、工程が更に簡易になる。

本発明の第２の観点によれば、前記の基板間接続構造によって接続されている回路基板が提供される。

次に本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る基板間接続構造を用いて接続された２枚の基板を示す斜視図、図２は基板間接続構造を詳細に示す要部断面図である。

図１に示すように、本実施形態の電気回路は、２枚の回路基板（プリント基板）１３ａ，１３ｂによって構成されている。これら２枚の回路基板１３ａ，１３ｂは、互いに厚み方向に所定の間隔をあけて積層されている。

第１基板１３ａにおいて第２基板１３ｂと反対側を向く面には、抵抗やリレー、ピン部材等の多数の電気部品２０ａが配置されるとともに、第１メス端子１０ａが配置されている。この第１メス端子１０ａは複数備えられるとともに、第１基板１３ａの縁又は中央部等、それぞれが適宜の場所に配置される。

同様に、第２基板１３ｂにおいて第１基板１３ａと反対側を向く面には、電気部品２０ｂが配置されるとともに、第２メス端子１０ｂが配置されている。この第２メス端子１０ｂは、前記第１メス端子１０ａと対応する位置に配置されている。

このように、第１基板１３ａには、第１メス端子１０ａ及び電気部品２０ａの何れも、第２基板１３ｂと反対側を向く面に搭載されている。同様に、第２基板１３ｂには、第２メス端子１０ｂ及び電気部品２０ｂの何れも、第１基板１３ａと反対側を向く面に搭載されている。これにより、回路基板１３ａ，１３ｂを互いに近接して配置することができ、全体をコンパクトにすることができるとともに、外部への入出力ピン部材を多数配置することができる。

また、第１基板１３ａにおいて前記メス端子１０ａ及び電気部品２０ａは片面にだけ搭載されているため、反対側の面を単純な片面のフローハンダ付けすることにより回路基板１３ａと接続することができる。第２基板１３ｂも同様に、第２メス端子１０ｂ及び電気部品２０ｂを、単純な片面のフローハンダ付けによって接続することができる。

以上のようにして第１基板１３ａと第２基板１３ｂとを積層した上で、互いに対応する位置にあるメス端子１０ａ，１０ｂは、棒状に構成された金属製のオス部材１１によって相互に接続される。これにより、第１基板１３ａの回路と第２基板１３ｂの回路とを電気的に接続することができる。

次に、メス部材とオス部材の詳細について図２を参照して説明する。図２は基板間接続構造を詳細に示す要部断面図である。なお、本実施形態の回路基板１３ａ，１３ｂには上述のとおり複数のメス端子及びオス端子が備えられているが、ここでは一組のメス端子１０ａ，１０ｂ及びオス部材１１に注目して説明する。

図２に示すように、第１メス端子１０ａは導電性の金属で構成されており、差込口１５を備えた本体１６と、この本体１６を第１基板１３ａに取り付けるための２本の脚部１７と、を備えている。前記本体１６の内部には、バネ性を有する接触片１８が配置されている。この接触片１８と前記脚部１７は、本体１６を介して電気的に接続されている。

脚部１７は本体１６の脇に一対で設けられ、第１基板１３ａ側に向けて延出している。脚部１７は第１基板１３ａを貫通するとともに、その先端部が第１基板１３ａの回路パターン（銅箔等）にハンダ付けされることで、第１メス端子１０ａが第１基板１３ａに固定されている。

メス端子１０ａが備える２本の脚部１７の取付箇所に挟まれた位置において、前記第１基板１３ａには円形の第１貫通孔１４ａが形成されている。第１メス端子１０ａの本体１６が備える差込口１５は、この第１貫通孔１４ａに対向するように配置されている。

もう一方のメス端子１０ｂも同様に、本体１６と、本体１６を第２基板１３ｂに取り付けるための２本の脚部１７と、を備える。本体１６には差込口１５が形成されるとともに、当該本体１６の内部には接触片１８が配置されている。更に、前記差込口１５に対向する位置に、第２基板１３ｂには第２貫通孔１４ｂが形成されている。

オス部材１１の一端には第１オス端子１２ａが備えられ、他端には第２オス端子１２ｂが備えられる。これらのオス端子１２ａ，１２ｂは、メス端子１０ａ，１０ｂの差込口１５に挿入可能に構成されている。

この構成で、第１オス端子１２ａを、２枚の回路基板１３ａ，１３ｂの内側から前記第１貫通孔１４ａに挿通した上で、その先端をメス端子１０ａの前記差込口１５へ挿入する。これにより、第１オス端子１２ａを接触片１８と接触させ、メス端子１０ａに電気的に接続することができる。他側の第２オス端子１２ｂも同様に、２枚の回路基板１３ａ，１３ｂの内側から前記第２貫通孔１４ｂに挿通した上で、その先端をメス端子１０ｂの前記差込口１５へ挿入することができる。

上記の接続構造によれば、第１基板１３ａ及び第２基板１３ｂに実装されている回路の任意の箇所同士を、回路基板１３ａ，１３ｂの厚み方向に貫通するように電気的に接続することができる。従って、２枚の回路基板１３ａ，１３ｂが備える回路の相互接続箇所を自由に設定できて回路の簡素化に寄与できるとともに、回路同士の電気的接続のための構成をコンパクト化及び簡素化できる。

また、メス端子１０ａ，１０ｂ及び電気部品２０ａ，２０ｂからなる部品群が、２枚の回路基板１３ａ，１３ｂそれぞれの片面に集約して実装されるので、生産性に優れた単純なフローハンダ付けを容易に適用することができる。更に、２つの回路基板１３ａ，１３ｂにおいて、部品群を実装する面が互いに反対側を向くよう配置されるので、２つの回路基板１３ａ，１３ｂの間隔を小さく配置でき、コンパクト化を実現するとともに、外部への入出力ピン部材を多数配置することができる。

また、第１貫通孔１４ａ、第２貫通孔１４ｂ、第１オス端子１２ａの差込口１５、及び第２メス端子１０ｂの差込口１５は、ほぼ同一直線上に配置されている。これにより、オス部材１１を簡素な直線状に構成することができる。従って、コストを一層低くすることができ、また、接続時の作業性も良く工程を単純化できる。

以上に示すように、本実施形態では、互いに間隔をあけて積層された第１基板１３ａ及び第２基板１３ｂの回路が、以下に示す接続構造によって電気的に相互接続されている。即ち、この接続構造は、第１メス端子１０ａと、第２メス端子１０ｂと、オス部材１１と、を備える。第１メス端子１０ａは、前記第１基板１３ａにおいて前記第２基板１３ｂと反対側を向く面に配置される。第２メス端子１０ｂは、前記第２基板１３ｂにおいて前記第１基板１３ａと反対側を向く面に配置される。オス部材１１は、一端に第１オス端子１２ａを有するとともに他端に第２オス端子１２ｂを有する。前記第１メス端子１０ａは、前記第１基板１３ａに形成された第１貫通孔１４ａに対応する位置に配置されるとともに、その差込口１５が前記第１貫通孔１４ａ側に向くように配置される。前記第２メス端子１０ｂは、前記第２基板１３ｂに形成された第２貫通孔１４ｂに対応する位置に配置されるとともに、その差込口１５が前記第２貫通孔１４ｂ側に向くように配置される。前記オス部材１１は前記第１貫通孔１４ａ及び前記第２貫通孔１４ｂを挿通するように配置され、前記第１オス端子１２ａは前記第１メス端子１０ａの差込口１５に接続され、前記第２オス端子１２ｂは前記第２メス端子１０ｂの差込口１５に接続される。

これにより、部品搭載面を２枚の回路基板１３ａ，１３ｂの外側を向く面に設定して、回路基板１３ａ，１３ｂを接近させることにより、構成を厚み方向に小型化できるとともに、外部への入出力ピン部材を多数配置することができる。また、回路基板１３ａ，１３ｂの任意の位置に貫通孔１４ａ，１４ｂを形成してメス端子１０ａ，１０ｂを配置することができるので、回路基板１３ａ，１３ｂ上のデッドスペースを活用してコンパクト性を向上させることができるとともに、回路設計の自由度を向上させることができる。

また本実施形態では、図１に示すように、前記第１基板１３ａにおいて前記第２基板１３ｂと反対側を向く面には、前記第１メス端子１０ａ以外の電気部品２０ａが前記第１メス端子１０ａとともに搭載される。そして、前記第１メス端子１０ａ及び前記電気部品２０ａは、前記第１基板１３ａの前記第２基板１３ｂを向く面をフローハンダ付けすることによって前記第１基板１３ａに接続されている。

これにより、第１基板１３ａのハンダ付けに単純な片面のフローハンダ付けを適用でき、製造工程を簡素化できる。

更に本実施形態では、前記第２基板１３ｂにおいて前記第１基板１３ａと反対側を向く面には、前記第２メス端子１０ｂ以外の電気部品２０ｂが前記第２メス端子１０ｂとともに搭載される。前記第２メス端子１０ｂ及び前記電気部品２０ｂは、前記第２基板１３ｂの前記第１基板１３ａを向く面をフローハンダ付けすることによって前記第２基板１３ｂに接続される。

これにより、第２基板１３ｂのハンダ付けにも単純な片面のフローハンダ付けを適用でき、製造工程を更に簡素化できる。

また、図２に示すように、前記第１貫通孔１４ａと前記第２貫通孔１４ｂは互いに対応する位置に形成されるとともに、前記オス部材１１は直線状に構成されている。

これにより、単純な形状のオス部材１１を用いることができるため、コストを低減できるとともに、接続工程も単純化できる。

以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

メス端子とその他の電気部品は同一面に配置されなくても良く、あるいはメス端子、電気部品を基板の両面に実装しても良い。しかし、２枚の基板の間隔を近づけてコンパクト化できるとともに、単純なフローハンダ付けで実装できるという観点からは、メス端子と電気部品は同一側の片面に配置することが好ましい。

メス端子や電気部品の実装方法はフローハンダに代えて、各種のハンダ付け法、例えばはんだごて法によって実装することができる。しかし、フローハンダ付け法が量産性の観点から優れており、また本発明では全ての部品を片面に実装することが可能であるので、この場合は単純な片面のフローハンダ付けを用いることができる。そのため、フローハンダによって部品を基板に実装することが好ましい。

前記第１貫通孔と前記第２貫通孔は対応する位置に配置されなくても良い。この場合は更に回路設計の自由度が高くなるが、直線状のオス部材に代えて、例えば、図３に示すような折れ曲がり形状のオス部材１１ｘを用いることになる。ただし、単純な形状のオス部材を用いてコストダウンと接続工程の効率化を図るという観点からは、第１貫通孔と第２貫通孔は基板の厚み方向で対応した位置に配置されることが好ましい。

オス部材を１つずつ配置することに代えて、図４に示すように、複数のオス端子を配列した状態で例えば合成樹脂製のハウジング３０によって一体的にまとめたオス部材１１ｙを用いても良い。この場合、メス端子も単独で配置することに代えて、複数のメス端子を配列し、ハウジングによってまとめた構成の部品を用いることができる。更に、第１貫通孔及び第２貫通孔は、配列された複数のオス部材が共通で挿通されるように、例えば長孔状に構成することができる。

なお、以上に説明した実施形態及びその変形例から、少なくとも以下の技術思想を把握することができる。

（１）基板間接続構造であって、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔は対応しない位置に形成され、
前記オス部材は非直線状に構成されていることを特徴とする基板間接続構造。

これにより、メス部材の配置位置に関する制限がなくなるため、回路設計の自由度が増す。

（２）基板間接続構造であって、
前記第１基板及び前記第２基板には複数の前記メス部材が搭載され、
前記オス部材は、配列された複数の前記オス端子を一体的にまとめて構成されていることを特徴とする基板間接続構造。

これにより、基板間に複数の接続部位がある場合であっても、接続作業を素早く効率的に行うことができる。また、接続ミスの防止にもつながる。

本発明の一実施形態に係る基板間接続構造を用いて接続された２枚の回路基板を示す斜視図。 基板間接続構造を詳細に示す要部断面図。 本発明の別の実施形態に係る基板間接続構造を示す要部断面図。 本発明の更に別の実施形態に係る基板間接続構造を用いて接続された２枚の回路基板を示す部分斜視図。

符号の説明

１０ａ 第１メス端子
１０ｂ 第２メス端子
１１ オス部材
１２ａ 第１オス端子
１２ｂ 第２オス端子
１３ａ 第１基板
１３ｂ 第２基板
１４ａ 第１貫通孔
１４ｂ 第２貫通孔
１５ 差込口
１６ 本体
１７ 脚部
１８ 接触片
２０ａ，２０ｂ 電気部品

Claims (3)

1. 互いに間隔をあけて積層された第１基板及び第２基板の回路を電気的に相互接続する基板間接続構造において、
   前記第１基板において前記第２基板と反対側を向く面に配置される第１メス端子と、
   前記第２基板において前記第１基板と反対側を向く面に配置される第２メス端子と、
   一端に第１オス端子を有するとともに他端に第２オス端子を有するオス部材と、
   を備え、
   前記第１メス端子は、前記第１基板に形成された第１貫通孔に対応する位置に配置されるとともに、その差込口が前記第１貫通孔側に向くように配置され、
   前記第２メス端子は、前記第２基板に形成された第２貫通孔に対応する位置に配置されるとともに、その差込口が前記第２貫通孔側に向くように配置され、
   前記オス部材は前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を挿通するように配置され、前記第１オス端子は前記第１メス端子の差込口に接続され、前記第２オス端子は前記第２メス端子の差込口に接続され、
   前記第１基板において前記第２基板と反対側を向く面には、前記第１メス端子以外の電気部品が前記第１メス端子とともに搭載され、
   前記第１メス端子及び前記電気部品は、前記第１基板の前記第２基板を向く面をフローハンダ付けすることによって前記第１基板に接続され、
   前記第１メス端子は、前記第１貫通孔を挟むように配置された２本の脚部を有し、
   当該第１メス端子は、前記２本の脚部によって、前記第１基板に対して固定されるとともに当該第１基板の回路パターンに対して電気的に接続され、
   前記第１メス端子は複数配置されているとともに、各第１メス端子同士は単独で配置されており、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔は対応しない位置に形成され、
   前記オス部材は、折れ曲がり形状に形成されていることを特徴とする基板間接続構造。
2. 請求項１に記載の基板間接続構造であって、
   前記第２基板において前記第１基板と反対側を向く面には、前記第２メス端子以外の電気部品が前記第２メス端子とともに搭載され、
   前記第２メス端子及び前記電気部品は、前記第２基板の前記第１基板を向く面をフローハンダ付けすることによって前記第２基板に接続され、
   前記第２メス端子は、前記第２貫通孔を挟むように配置された２本の脚部を有し、
   当該第２メス端子は、前記２本の脚部によって、前記第２基板に対して固定されるとともに当該第２基板の回路パターンに対して電気的に接続され、
   前記第２メス端子は複数配置されているとともに、各第２メス端子同士は単独で配置されていることを特徴とする基板間接続構造。
3. 請求項１又は２に記載の基板間接続構造によって接続されていることを特徴とする回路基板。

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