JP7139629B2

JP7139629B2 - 回路基板、基板接続構造、及び回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP7139629B2
Application number: JP2018043222A
Authority: JP
Inventors: 健太郎橋本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: JP2019160928A

Description

本発明は、回路基板、基板接続構造、及び回路基板の製造方法に関する。

従来、電子機器等で用いられる一の回路基板を他の回路基板あるいは電子デバイス等と接続するため、所定数、所定配列に規格化された電極端子を備えるコネクタが採用されている。
特許文献１～４には、それぞれ、回路基板とコネクタとの接続構造が開示されている。
特許文献１には、電子機器等に接続されるコネクタ部を備えたメイン基板の上に、雌コネクタを設け、この雌コネクタにサブ基板の雄コネクタを接続する構造が開示されている。
特許文献２には、上側の回路基板と下側の回路基板とをこれらに対して垂直なボルトによって一体に結合する構造が開示されている。
特許文献３には、２枚の絶縁基板を間に絶縁体を挟んで重ねる構造が開示されている。
特許文献４には、プリント配線板の上にマルチチップモジュール基板を重ね、これらを接着剤で接着する構造が開示されている。

実開昭６２－１８８１８９号全文明細書実開平６－５４２２８号公報特開２０００－１４９６６６号公報特開平７－１１１３７９号公報

ところで、近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられる接続部の規格として、ＰＣＩｅ（Personal Computer Interface express）の採用が拡大している。
このＰＣＩｅ規格コンピュータの通信手段である規格のひとつであるＰＣＩｅなど規格化されたスロットに対しては、カード厚（スロットに挿入される回路基板の厚さ）が決まっており、たとえばＰＣＩｅの場合だと１．５８ｍｍとなっている。

一方、近年のハイパフォーマンス化が求められる領域では、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の消費電力の増加や高速信号の配線数増加などで電源配線や信号配線の必要とするエリアも増加しているが、物理的な厚みの限界により作成できる層数も限られており、現状の技術では、例えば１８層程度が上限となり、それ以上の配線エリアが必要なものは作成することが難しいという課題がある。

しかしながら、前記スロットに挿入し得るカード厚の制限下で多層配線することが可能な回路基板をいかなる具体的な構成により実現するかは、前記特許文献１～４のいずれにも開示されていない。

この発明は、コネクタの寸法的な制約にかかわらず、所定の機能を果たすために必要とされる数の層にわたって回路を設けることのできる回路基板、基板接続構造、及び回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は以下の構成を有する。
コネクタのスロットに挿入される電極部を有する第１の回路基板と、この第１の回路基板の前記電極部を除く領域の少なくとも一部に重ねて配置された第２の回路基板と、これら第１の回路基板と第２の回路基板との間に設けられてこれらを電気的に接続する導電層と、前記第１の回路基板と第２の回路基板との間に設けられてこれらを電気的に絶縁する絶縁層とを有する。

上記課題を解決するために、この発明の第２の態様は以下の構成を有する。
コネクタのスロットに挿入される電極部を有する第１の回路基板と、この第１の回路基板の前記電極部を除く領域の少なくとも一部に重ねて配置された第２の回路基板と、の少なくともいずれかの表面に、導電性接着剤、絶縁性接着剤の少なくともいずれかを塗布する工程と、
前記第２の回路基板を第１の回路基板の一部に重ねて配置することにより、前記第１の回路基板と第２の回路基板とを一体化する工程とを有する。

本発明によれば、スロットへの挿入が可能な厚さの制約の下で多層配線を実現することできる。

本発明の回路基板の最少構成例の側面図である。本発明の回路基板の製造方法の最少構成例の工程図である。本発明の第１実施形態にかかる回路基板の分解斜視図である。図２の回路基板の接続状態を示す側面図である。図２の回路基板の接続状態を示す断面図である。図４の回路基板の詳細、および変形例を示す拡大図である。

図１に符号１で示すものは、第１の回路基板である。この第１の回路基板１の一部には、第２の回路基板２が重ねて設けられて電気的に接続されている。前記第１の回路基板１は、図１に破線で示すコネクタのスロット３等に挿入される。前記第１の回路基板１の端部であって、前記第２の回路基板２が重なっていない個所には、電極導体としての挿入部４が設けられている。この挿入部４は、前記スロット３に挿入し得る厚さを有し、その表面には、例えば、前記スロット３内に設けられた電極導体（図示略）に対応する配置、形状とされた電極導体（図示略）が設けられている。さらに、前記第１の回路基板１、第２の回路基板２は、それぞれ、例えば、導体パターンと回路素子とを有する複数の層により構成されている。

以上のように構成された回路基板は、前記第１の回路基板１の挿入部４をスロット３に挿入することによって、前記スロット３が設けられた電子機器、回路基板等に電気的、および機械的に接続することができる。また第１の回路基板１には、第２の回路基板２が重ねられているため、第１の回路基板１のみの場合よりおおよそ二倍の層にわたる高機能の回路を備えることができる。

図２は、図１の回路基板の製造方法の工程例を示すものである。
第１の回路基板の表面に、例えば、電気絶縁性の樹脂等により構成された絶縁性接着剤、導電性の樹脂等により構成された導電性接着剤を塗布し、次いで、第１の回路基板の一部に第２の回路基板を重ねて一体化することにより、例えば図１に示すような回路基板を製造することができる。

図３～６は本発明の第１実施形態を示すものである。なお、図中図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を省略する。
第１の回路基板１には、第２の回路基板２を面方向にずらして重ねることにより、あるいは、図中鎖線で示すように突出片４’を設けることによって、スロット３に挿入される挿入部が形成されている。第１の回路基板１の厚さｈは、スロット３の規格に対応した寸法に設定されている。

前記第１の回路基板１の表面（第２の回路基板２と対向する面）には、電気絶縁性の樹脂等により構成された絶縁性接着剤１１が格子状に塗布され、また、絶縁性接着剤１１がなす格子の一部には、導電性の樹脂等により構成された導電性接着剤１２が点状に塗布されている。
前記絶縁性接着剤１１は、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間で硬化することによって、図６に示すように、絶縁層１１’となっている。また前記導電性接着剤１２は、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間で硬化することによって、導電層１２’となっている。

なお図３では、絶縁性接着剤１１がなす格子の一部に連続的にあるいは間欠的に導電性接着剤１２を塗布したが、導電性接着剤１２を設ける領域は、図示例の限定されるものではなく、第１の回路基板１の回路と第２の回路基板２の回路との相互の電気的な接続の態様に応じて適宜設定される。

図６を参照して、第１実施形態の回路基板についてさらに詳細に説明する。
前記第１の回路基板１の表面には、導体パターン１３が形成され、また、第２の回路基板２の表面には導体パターン１４が形成されている。前記絶縁層１１’は、導体パターン１３と１４との間に介在することによって、これらの間を電気的に絶縁している。前記導電層１２’は、導体パターン１３と１４との間に介在することによって、導体パターン１３と１４との所定個所を電気的に接続している。

図６の例では、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間を接着する絶縁性の接着剤が絶縁層１１’なっているが、例えば、図５に符号１５で示すように、電気絶縁性材料からなる剛体状のスペーサを第１の回路基板１と第２の回路基板２との間に介在させることによって、これらの間に間隙を形成するようにしても良い。すなわち、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間に生じる間隙に存在する空気層を絶縁層として設けるとともに、第１の回路基板１と第２の回路基板２との間の必要な個所に導電層を設けるようにしても良い。

また、図５に二点鎖線で示すように、第１の回路基板１の他方の面（第２の回路基板２を設ける側と反対の面）に第３の回路基板２’を設けるようにしても良い。この第３の回路基板２’は、図５に実線で示す第２の回路基板２と同様に第１の回路基板１の一部と重なるように、面方向にずれた位置に配置されることにより、第１の回路基板１がスロット３へ挿入される妨げとならないよう構成されている。

以上説明したように、第２の回路基板２をスロットに挿入可能な第１の基板１と合板状とすることにより、回路基板に積層される回路の層数を増やし、配線エリアを増やすことができる。合板状とされた回路基板の間の電気的接続に関しては、前記実施形態における導電性、あるいは絶縁性ペースト等の接着剤を用いて、導電部と絶縁部を格子状にして接続することや、別途、高速信号用に基板端に専用コネクタをもつなど複数の方策をとることができる。

なお、挿入部４の構成は、同一の平面形状の第１の回路基板１と第２の回路基板２とをずらすことにより形成すること、図３に二点鎖線で示すように第１の回路基板１の一部から突出して形成すること、あるいは、第２の回路基板２の一部を凹状に切り欠いて第１の回路基板１と重ならないよう構成すること等、様々な構造を採用することができる。

また、カード型タイプとしては従来なしえなかった、高機能な基板を製造することがきる。具体的には、スロットの規格に起因する厚みの制限を受けることなく、何層でも自由に層構成とすることができる。
また、本実施形態に用いられる回路基板（第１の回路基板、および、第２の回路基板）については、従来の構造のものを使用することがでるので、本実施形態の実施のために、特に新しい生産設備を準備するなどの必要性はない。
また、今まで得られている知見の材料を使うことができるため、回路基板の設計に際し、設計前シミュレーションのパラメータ設定などを新たにすることなく、精度の高い電気的接続のシミュレーション結果が得られる。

なお、前記第１の回路基板と第２の回路基板との機械的な結合は、導電性接着剤、絶縁性接着剤のいずれかあるいは併用に限られるものではなく、機械的な結合手段、例えば、第１の回路基板と第２の回路基板とを貫通するボルトによって一体に結合する構造など、他の固着構造を採用しても良いのはもちろんである。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、カードタイプのような面積が小さい基板に高性能なＬＳＩを搭載すべく、比較的多くの層数を有する回路基板、基板接続構造、及び回路基板の製造方法に関する。

１第１の回路基板
２第２の回路基板
２’第３の回路基板
３スロット
４挿入部（電極導体）
４’突出片
１１絶縁性接着剤
１１’絶縁層
１２導電性接着剤
１２’導電層
１３、１４導体パターン
１５スペーサ

Claims

コネクタのスロットに挿入される電極部を有する第１の回路基板と
この第１の回路基板の前記電極部を除く領域の少なくとも一部に重ねて配置された第２の回路基板と、
これら第１の回路基板と第２の回路基板との間に設けられてこれらを電気的に接続する導電層と、
前記第１の回路基板と第２の回路基板との間に設けられてこれらを電気的に絶縁する絶縁層と、
を有し、
前記絶縁層を構成する絶縁性接着剤は、前記第１の回路基板の表面に格子状に塗布され、
該絶縁性接着剤により形成された格子の一部に導電性接着剤が塗布された、
回路基板。
前記導電層は、前記第１の回路基板と第２の回路基板とを接着する導電性接着剤である請求項１に記載の回路基板。
前記絶縁層は、前記第１の回路基板と第２の回路基板とを接着する絶縁性接着剤である請求項１または２のいずれか一項に記載の回路基板。
前記絶縁層は、前記第１の回路基板と第２の回路基板との間に配置されたスペーサによって第１の回路基板と第２の回路基板との間に形成された空気層である請求項１～３のいずれか一項に記載の回路基板。
前記第１の回路基板の前記第２の回路基板と反対側の面に第３の回路基板を設け、これら第１の回路基板と第３の回路基板との間に前記導電層と前記絶縁層とを設けた請求項１～４のいずれか一項に記載の回路基板。
請求項１～５のいずれか一項に記載の回路基板と、
この回路基板の前記第１の回路基板が挿入されるスロットと、
を有する基板接続構造。
コネクタのスロットに挿入される電極部を有する第１の回路基板と、この第１の回路基板の前記電極部を除く領域の少なくとも一部に重ねて配置される第２の回路基板と、の少なくともいずれかの表面に、導電性接着剤、絶縁性接着剤の少なくともいずれかを塗布する工程と、
前記第２の回路基板を第１の回路基板の一部に重ねて配置することにより、前記第１の回路基板と第２の回路基板とを一体化する工程と、を有し、
前記絶縁性接着剤は、前記第１の回路基板の表面に格子状に塗布され、
該絶縁性接着剤により形成された格子の一部に前記導電性接着剤が塗布された、
回路基板の製造方法。