JPS6232682A - 三次元回路構造体における集積密度向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、三次元回路構造体における集積密度向上方法
に関し、具体的には、プリント基板を三次元実装化する
に際し、より高い集積度を得るための改良に関する。

〈従来の技術〉 昨今、電子、電気部品を用いて何等かの有機的機能を営
む回路構造体を構成しようとする場合、これまでの二次
元的な構成方法から脱却し、複数のプリント基板を縦ま
たは横に重ね合せに三次元的に配置しようとする試みが
盛んに提案されるようになってきた。これは、とりも直
さず、実効集積密度の向上を図るためである。

こうしたものでは、当然のことながら、複数枚のプリン
ト基板を物理的、機械的に重ね合せに固定、連結すると
共に、それらの間で電気的なやり取りもしなければなら
ない。

そこで従来からも、これに関し、各種各様の手法が提案
されているが、いづれも、代表的には第５図や第６図に
示される手法に帰結していた。

簡単のため、二枚のプリント基板１ａ、ｌｂに限って示
しであるが、まず第５図に示される手法では、これら二
枚のプリント基板１ａ、ｌｂを機械要素としてのスペー
サ１０で離間させ、その中にビス１１を通して反対側で
ナツト１２により締め付け、当該離間状態を物理的に保
つようにした後、双方のプリント基板１ａ、ｌｂに形成
されている回路相互間の電気的な連結は１例えば図中、
仮想線で示すように、コネクタ手段１３と連結コード群
１４により為していた。

ビス１１、ナ・ント１２に代え、両端にプリント基板に
開けた透孔に係１トするステー２プ係止部等を持つスペ
ーサを用いることもあるが、原理においては上記におけ
ると構造Ｌ、何等、変わりはない。

第６図に示されるものの場合は、双方のプリント基板１
ａ、ｌｂを裏表に密着配置し、その一端縁部相互を電気
的導通性を有するジャンパ部材１５で挟み付けることに
より、ｅ、械的な固定力を得、電気的な連結を図るよう
になっている。

〈発明が解決しようとする問題点） 第６図に示された三次元実装法は、物理的な固定力と゛
電気的な接続を共に同一の部材により得ている点では優
れている。

しかし、二枚のプリント基板１ａ、ｌｂを互いに密着さ
せなければならないので、両面パターン基板は用いるこ
とができない。したがって、二次元状態での各プリント
基板の集積密度には限界が出てしまう。

これに対し、先に挙げた第５図に示される従来例におい
ては、こうした限定はなく、要すれば、図示のようにプ
リント基板の両面に所望のパターンを形成し、各必要回
路部品を担持させることができる。

しかし、いかんせん、スペーサ１０という個別部品を要
すること、それを用いて個々に留め付ける作業をしなけ
ればならないこと、等で一歩譲るものがある。

このように、従来例相互の関係にあっても、それらを比
較対照すると、共に一長一短であることが分かる。

しかし、何よりもまず問題なのは、こうした従来例にあ
っては、集積密度の向上という観点に立った場合、なお
無駄な部分があるということである。

例えば第５図において、一方のプリント基板１ｂに備え
られているある回路部品２０の一端側の端子２１を、他
方のプリント基板１ａに形成されているパターン面の特
定個所２２に電気的に接続を取りたい場合、電気的な等
価回路上は、そしてまたスペースの箇約上は、例えば仮
想線の等価接続線路２３にて示されるように、最短距離
で配線をするのが最も望ましい所、それぞれのプリント
基板に関してそれらの端縁部にまで配線路を延長し、そ
こでコネクタ１３により接続を取らなければならない、
こうした事情は、第６図に示されている従来例でも全く
同様である。

本発明は基本的にこうした点に鑑みて為されたもので、
複数枚のプリント基板を重ね合せに配置することにより
、回路構造体を三次元化するに際して、極力、配線上の
無駄を省き得るような集積密度向上方法を提供せんとす
るものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記従来例を見てみると、いづれも、三次元化すること
と、各プリント基板の二次元的な構造自体とは何の関係
もないものとなっている。換言すれば、三次元化したが
ために各プリント基板において新たな集積密度向上手法
が取られた形跡はない。ただ単に二次元プリント基板を
重ね合せただけである。

本発明者は、こうした知見に基づぎ、三次元構造である
が故の特殊性を存分に利用することにより、上記目的の
達成を図り、全体としての等価実効集積密度を向上せん
として、次のような手法を提供する。

複数枚のプリント基板を重ね合せに配置して三次元化さ
れた回路構造体を得るに際し、隣接する二枚のプリント
基板間にあって、それぞれの対向するパターン面部分間
を、チップ部品で電気的に連結することを特徴とする三
次元回路構造体における集ｍ密度向上方法。

〈作　用〉 上記構成の本発明の成す作用は、第５図に示される従来
例中、先に問題にした等価接続線路２３の所にチップ部
品２０を配した場合を考えると理解し易い。

すなわち、あるチップ部品の一端を、上下または左右に
隣接する他のプリント基板の特定パターン部分に導通を
取りたい場合には、本発明を適用して当該チップ部品を
基板に対して立てて配すれば良い。

このようにすると、当該チップ部品を横に寝かせて使用
していた従来例に比し、立てにした分だけは確実にスペ
ースを節約できることになり、しかも、従来においては
必要とされていた、連絡用導体線路１４を不要とするこ
ともできる。

こうしたことから、まずもって本発明の方法は、三次元
化するが故の特殊性を積極的に利用することにより、回
路構造全体としての実効集積密度を向上できるものとな
る。立てに使用するチップ部品の数が増える程、従来法
により構成された場合の回路構造体における集積密度と
の差はより一層、開くことになり、本発明の効果はます
ます大きなものとなる。

そしてまた、上記目的を達成した結果としての上記構成
は、要すれば従来法における他の欠点をも除去し得るも
のとなる。

例えば、立てに使用したチップ部品自体が、一種のスペ
ーサの役目を担うから、別途に使用する個別的な機械要
素としてのみのスペーサの数を減らすか、あるいはまた
、こうしたチップ部品が実際的には基板面積部分の各所
において多数個、使用されるような状況になることを考
えると、機械的なスペーサは全く用いないで済むように
することさえ、可能となる。

こうした場合、電気的な隣接基板パターン間の接続作業
と同時に機械的な連結、固定処理も行なえるのものとな
り、極めて望ましい結果を得ることができる。

もちろん、立てに使用されたチップ部品がスペーサの機
能を営むということは、プリント基板に両面パターンの
ものを使えるということ、両店板間に放熱用の空間を形
成し得ること、等をも意味している。

〈実　施　例〉 第１図には本発明の方法により構成された三次元構造体
３０の要部概略構成が示されている。

簡単のため、この原理的な実施例においても、対向する
二枚のプリント基板３１−１　、３ｌ−２Ｌか示されて
いない。

各プリント基板３１−１　、３１−２は、この場合、両
面パターン型であって、表裏面にそれぞれ、所要パター
ンのパターン面３３．３４　、３５　、３６が形成され
ていると共に、各パターン面には集積回路モジュール３
７やチップ部品３８、及び図示しない通常の回路部品等
が載せられている。

このような各プリント基板３１−１　、３１２に関して
の二次元配置構成に加えて、本発明を適用した結果、二
枚のプリント基板３１−１　、３１−２の臨向するパタ
ーン面の特定の箇所の間には、立てに使用されたチップ
部品４０が配されている。

チップ部品とは、すでに周知となっているが、その概念
図は第４図のようなものであり、抵抗、キャパシタ、短
絡用導体乃至ジャンパ導体、そして特殊な場合にはイン
ダクタ等から成る素子要素を内部に収めた一般に矩形形
状の機能ブロック４１と、その両端にそれぞれ一体的に
密着して形成された端子面４２　、４３から成るものの
総称である。ただし、短絡用導体の場合には、全て一体
の導体柱から成る場合もある。

チップ部品４０がこのような構造をしているので、第１
図に示さるような本発明による構造体３０を得るには、
対応する対向パターン面３４．３５の各特定個所に半田
ペーストを施して置き、それらの間に挟まれるようにチ
ップ部品４０を配した後、半田リフロー法により、当該
チップ部品４０の各端子面４２　、４３をそれぞれ対応
するパターン面３４　、３５に電気的、機械的に固定す
る方法や、導電性接着剤による方法等が考えられる。

特に上記の半田リフロー法による場合には、各プリント
基板３１−１　、３１−２に二次元的に配されている他
の回路部品を当該半田リフロー法により電気的、機械的
に固定するに際して同時に処理することができ、便利で
ある。

このような本発明構造によると、例えば第１図中、右手
に仮想線で示すように、従来にあっては横に寝かせて使
用しなければならなかったチップ部品４０′に必要な幅
領域Ｗは、これを節約することができる。

これが幾つかのチップ部品について適用されることを考
えると、本発明方法は集積度向上に極めて大きな寄与を
なすものであることが分かる。

また、立てに使用するチップ部品４０の高さに応じ、対
向するプリント基板間に離間距離Ｓを取ることができる
ので、図示のように、各プリント基板の臨向パターン面
３４　、３５に備えられた他の二次元配置の回路部品３
７　、３８を収めるスペースの確保に役立つと共に、放
熱効果を期待することもできる。

しかも、本発明により、複数枚のプリント基板３１−１
　、３１−２　、３１−３．、、、、．３ｌ−ｎ（ｎ＝
１．２，３．、、、、）を重合するのにチップ部品４０
のみにて層間連結をした場合には、第３図に示されるよ
うに、個々のプリント基板３ｌ−ｉ（ｉ＝１，２，３．
、、、、、ｎ）に対して外部回路系への引き出し部４４
−ｊ（ｊ＝１．２，３．、、、、　、ｋ）を設は得るこ
とはもちろん、これに代えて、第２図に示されるように
、一枚のプリント基板に対してのみ。

外部回路系への引き出し部乃至接続構造部４４−ｊを形
成すれば良いようにもできる可能性がある。

このようにすれば、第２図に示される回路構造体は、物
理的にのみならず、電気的にも完全に一体化されたもの
となり、取扱いは極めて便利になる。

また、場合によっては、従来構造では必要とされること
もあった母基板（マザー・ボード）を省略できることも
ある。

〈発明の効果） 本発明によれば、複数枚のプリント基板を重合状に配し
て三次元化された回路構造を形成するに際し、その重合
方向を旨く利用して、隣接するプリント基板間にあって
向かい合う特定の電気的接続個所同志の間にチップ部品
を直接に立てて配するようにしたから、横に寝かせてい
ただけの従来例に比せば、各基板あたりの占有面積を小
さなものとすることができ、実効集積密度を大きく向上
させることができる。

また、無駄な配線長部分を必要としないから、工程数や
材料費の削減だけでなく、将来的に見て信号処理の高速
化にも寄与することができる。

そして、このように立てて配されるチップ部品は、機械
的に見るとスペーサの働きを有するから、別途に必要と
する機械部品としてのみのスペーサの数を減らすか、要
すれば至上、全く用いないでも済むようにできる。

このことから、回路構造の組立工程も簡略化できるし、
さらには電気的に見ても、重合関係にあるプリント基板
間ですでに回路配線が完成された状態を得ることもでき
るから、要すれば外部回路系への接続構造部の数を減ら
し、しかも、単一の基板にのみ、設ければ良いようにも
できるし、母基板を省略できることも考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の三次元回路構造体における集積密度向
上方法を適用した一実施例としての回路構造の要部概略
構成図、第２図及び第３図は、第１図に示される構造体
を全体的に見た場合の説明図、第４図はチップ部品の説
明図、第５図は従来における三次元回路構造体における
構造説明図、第６図は他の従来例における三次元回路構
造体における構造説明図、である。 図中、３１−ｉはプリント基板、３３　、３４　、３５
　、３６はパターン面、３７　、３８はプリント基板上
に実装された回路部品、４０は立てて使用されるチップ
部品。 ４１はその機能ブロー、り、４２．４３は端子面、４４
−ｉは外部回路系への接続構造部分、である。 出　願　人　　　　　　株式会社　ニ　フ　コ、　　”
’。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数枚のプリント基板を重ね合せに配置して三次元化
   された回路構造体を得るに際し、隣接する二枚のプリン
   ト基板間にあって、それぞれの対向するパターン面部分
   間を、チップ部品で電気的に連結することを特徴とする
   三次元回路構造体における集積密度向上方法。