JP4318201B2

JP4318201B2 - 回路基板組立体

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Publication number: JP4318201B2
Application number: JP2003051746A
Authority: JP
Inventors: 英史原田; 秀樹本柳; 利文小泉; 慶也内海
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: CN1309284C; JP2004260107A; CN1527657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の回路基板上に第２の回路基板を立設し、これらの第１および第２の回路基板を電気的および機械的に接続した簡易な構造の回路基板組立体に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
第１の回路基板上に第２の回路基板を立設し、これらの第１および第２の回路基板を電気的に接続する場合、従来一般的にはフラットケーブル、ＦＰＣ（可撓性プリント基板；Flexible Printed Circuits）、基板コネクタ、アングルピン等の接続部品が用いられる。ちなみにフラットケーブルや基板コネクタ、更には鈎型のアングルピン等の接続部品の回路基板への固定は、専ら、回路基板に接続部品取付用の貫通孔（スルーホール）を設けて、この貫通孔にフラットケーブルの芯線や基板コネクタのリード端子、更にはアングルピンの先端部を挿通させ、回路基板の裏面側において所定の導体パターンに半田付けすることによって行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３２６８６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した接続部品を回路基板に固定する場合、上述したように回路基板に貫通孔を設ける必要があり、しかもその裏面側にて上記貫通孔を挿通させた接続部品の芯線やリード端子等を半田付けする必要がある。この為、回路基板の裏面側をその他の用途に有効に活用することができないと言う問題がある。
【０００５】
この点、フラットケーブルの芯線やＦＰＣの導体パターンを回路基板の表面に沿って直接半田付けすることで、回路基板に貫通孔を設けることなく、その電気的接続を行うことも考えられる。しかしフラットケーブルやＦＰＣは機械的強度が弱いので、第１および第２の回路基板間を機械的に固定するには、例えばＬ型アングル等の機械的支持部品を用いることが必要となる。しかもこの種のＬ型アングルを回路基板に固定するには、回路基板に設けた貫通孔を利用してＬ型アングルをねじ止めすることが必要となる。従って回路基板に貫通孔を設けることに変わりはなく、やはり回路基板の裏面側を有効利用する上で問題がある。
【０００６】
本発明は以上のような問題を考慮してなされたもので、その目的は、第１の回路基板上に第２の回路基板を立設し、これらの第１および第２の回路基板を電気的および機械的に安定に接続・固定することのできる簡易な構造の回路基板組立体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明の請求項１に係る回路基板組立体は、第１の回路基板との間に隙間を設けて該第１の回路基板上に第２の回路基板を立設し、これらの第１および第２の回路基板の各表面にそれぞれ設けられた導体パターン間を細長形状の導体片を用いて電気的に接続したものであって、
特にこの細長形状の導体片をＬ字状に屈曲させたばね性を有する金属薄板（例えばリン青銅やステンレス鋼）として実現し、この金属薄板（導体片）の上記Ｌ字状に屈曲させた屈曲部から延びる一端を前記第１の回路基板の表面に略平行に位置付けて所定の導電物（例えば半田）により前記第１の回路基板の導体パターンに固定される第１の面実装部とすると共に、前記屈曲部から延びる他端を前記第２の回路基板の表面に略平行に位置付けて所定の導電物（例えば半田）により前記該導体パターンに固定される第２の面実装部とし、前記屈曲部を前記第１および第２の回路基板からそれぞれ離反させると共に、前記隙間に位置付けて前記第１および第２の回路基板を相互に電気的および機械的に固定したことを特徴としている。
【０００８】
このような回路基板組立体によれば、所定の形状に屈曲させたばね性を有する細長形状の金属薄板からなる導体片の両端が、第１および第２の回路基板の表面と略平行に、特にその表面に設けられた導体パターンに沿って平行に所定の導電物（例えば半田）を用いて固定されて、いわゆる表面実装されるだけなので回路基板に貫通孔を設ける必要がない。従って回路基板の裏面側を上記導体片の固定に用いることがないので、回路基板の裏面側を他の用途等に有効に活用することが可能となる。
【０００９】
また第１および第２の回路基板を電気的に接続する導体片がばね性を有する金属薄板からなるので、第１および第２の回路基板間を機械的に安定に固定することができる。しかも導体片がばね性を有するので、第１および第２の回路基板間に加わる機械的なストレスを該導体片の撓みにより柔軟に受け止めることができる。従って第１の回路基板による第２の回路基板の機械的な支持強度を十分に高めることができ、第１および第２の回路基板間の機械的に安定な固定を実現し、その組立体の信頼性を確保することができる。
【００１０】
ちなみに前記細長形状の金属薄板からなる導体片は、その一端の縁部を所定の基体に連接して、所定の間隔を隔てて櫛歯状に複数本平行に設けられたものからなり、前記各導体片の一端を前記第１の回路基板にそれぞれ固定した後に前記基体からそれぞれ切り離され、その後、その他端が前記第２の回路基板に固定されるものである（請求項２）。
【００１１】
第１および第２の回路基板を電気的および機械的に接続する導体片が、このような構造として提供されるならば、これらの複数の導体片を回路基板に対して一括して位置合わせし、この状態で各導体片の端部を回路基板にそれぞれ半田付けする等して固定することが可能となるので、回路基板の組立時における導体片の取り扱いとその接続作業性を容易化することができる。
【００１２】
或いは前記細長形状の金属薄板からなる導体片は、第１および第２の回路基板にそれぞれ固定される両端部を除いて絶縁性のモールド体に覆われて該モールド体により支持されて、所定の間隔を隔てて複数本平行に並べて設けられるものとして実現される（請求項３）。
このように複数の導体片を平行に並べてモールド体により支持した構造の部品としておけば、その取り扱い性を一層高めることが可能となる。この際、前記モールド体に切り込みを設けておき、この切り込みを利用して上記モールド体を複数の導体片の配列方向に容易に切断し得るようにしておけば、回路基板の接続仕様等に応じてモールド体に支持された導体片数を調整することが可能となるので、その使い勝手が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る回路基板組立体について説明する。
本発明に係る回路基板組立体は、図１(ａ)(ｂ)に示すように第１の回路基板１０上に第２の基板２０を立設し、これらの第１および第２の回路基板１０,２０を電気的および機械的に接続・固定したものからなる。第１および第２の回路基板１０,２０の接続・固定に用いられる細長形状の導体片１は、所定の形状に屈曲させたばね性を有する金属薄板からなる。特にこの導体片１は、例えばリン青銅製のものからなり、長手方向の略中央部をその板厚方向に略直角に折り曲げて屈曲部１ａを形成し、この屈曲部１ａを挟む両端部に前記第１の回路基板１０の表面に半田付けされる第１の面実装部１ｂと第２の回路基板１０の表面に半田付けされる第２の面実装部１ｃとをそれぞれ設けた構造を有する。尚、第１および第２の回路基板１０,２０は、電気絶縁性を有する平板状の基板の表面に貼着された銅箔等の導体層をエッチングして所定の電気回路パターンを形成した、いわゆるプリント基板と称されるものである。
【００１４】
ちなみに第１および第２の面実装部１ｂ,１ｃは、第１および第２の回路基板１０,２０の各表面に略平行にそれぞれ位置付けられ、各回路基板１０,２０の表面に設けられた導体パターン（図示せず）に所定の導電物、具体的には半田を用いて固定される部位からなる。このようにして各回路基板１０,２０の表面に設けられた導体パターンに導体片１の端部を略平行に位置付けて、具体的には導体片１の端部を導体パターンの表面に平行に沿わせ、半田等の導電物を用いて該端部を導体パターンに固定する状態を、ここでは回路基板１０,２０に導体片１の端部を表面実装（面実装）すると称する。
【００１５】
尚、図１に示す実施形態においては、１０個の同一形状の導体片１を用いて、第１の回路基板１０と第２の回路基板２０とを接続・固定した例を示している。尚、これらの複数の導体片１は、例えば図１(ｃ)に示すように第１の面実装部１ｂの先端部を、そのベースとなる基体２にそれぞれ連接されて所定の間隔で複数本（例えば１０本）平行に櫛歯状に設けた導体片複合体として提供される。
【００１６】
このような導体片複合体は、先ずその素材であるリン青銅薄板等を所定のパターン形状に打ち抜き加工して、幅広の基体２の縁部に複数の導体片１を櫛歯状に設けた板部材として形成する。次いでこの板部材における各導体片１の前述した面実装部１ａ,１ｃとすべき領域に必要に応じて金メッキを施した、その後、プレスを用いて各導体片１の長手方向中央部を略直角に屈曲させることにより製造される。
【００１７】
そして導体片複合体として提供される複数の導体片（接続部品）１を用いた第１および第２の回路基板１０,２０の接続は、先ず基体２に連接された側の第１の面実装部１ｂを第１の回路基板１０の所定位置にそれぞれ平行に位置合わせし、上記第１の面実装部１ｂを第１の回路基板１０の図示しない導体パターン部にそれぞれ半田付けすることから開始される。これらの第１の面実装部１ｂの第１の回路基板１０への半田付けにより、導体片１が回路基板１０の表面に面実装される。この状態で前記基体２と第１の面実装部の１ｂの端部との連接部を切断することで、各導体片１を基体２からそれぞれ切り離す。
【００１８】
その後、第１の回路基板１０上に立設すべき第２の回路基板２０を該回路基板１０の所定位置に対して位置決めして設ける。そしてこの第２の回路基板２０の図示しない接続パターン部に前記各導体片１の第２の面実装部１ｃをそれぞれ半田付けする。これらの第２の面実装部１ｃの第２の回路基板２０への半田付けにより、各導体片１が第２の回路基板２０の表面にそれぞれ面実装される。
【００１９】
かくして上述した導体片１を用いて第１の回路基板１０と第２の回路基板２０との間を互いに電気的および機械的に接続・固定した回路基板接続体によれば、第１の回路基板１０、およびこの第１の回路基板１０上に立設される第２の回路基板２０に対して複数の導体片１が、その両端部の面実装部１ｂ,１ｃを回路基板１０,２０の表面にそれぞれ面実装されて両回路基板１０,２０を電気的に接続することになる。しかも各導体片１は、前述したようにばね性を有する金属薄板からなるので、第１の回路基板１０上に第２の回路基板２０を機械的に安定に支持し、且つこれらの回路基板１０,２０間を安定に電気的接続することになる。従って第１および第２の回路基板１０,２０間の電気的および機械的な接続固定を、導体片１を用いることにより一括して、しかも簡易に行うことができる。
【００２０】
特にこれらの導体片１の面実装部１ｂ,１ｃが第１および第２の回路基板１０,２０の各表面にそれぞれ面実装されるだけなので、前述したリードピン等を用いる場合のように回路基板１０,２０に接続部品取り付け用の貫通孔を設けておく必要がない。しかも貫通孔を介して各導体片１の端部が回路基板１０,２０の裏面側に突出することもないので、回路基板１０,２０の裏面側を、例えば表示素子やスイッチ素子の実装等に有効に活用することが可能となる。
【００２１】
更には導体片１自体がばね性を有しているので、例えば回路基板１０,２０間に外力が加わっても、これによるストレスを該導体片１のばね性により緩和・吸収することができる。特に第２の回路基板２０に、その板厚方向に加わる外力を屈曲部１ａの撓みにより吸収することが可能となる。この結果、導体片１の面実装部１ｂ,1ｃの回路基板１０,２０からの剥がれを防止することができ、その接続信頼性を十分に高めることができる。
【００２２】
また導体片１の面実装部１ｂ,１ｃが平面形状を有しており、この面実装部１ｂ,１ｃの平面と回路基板１０,２０における平面上の回路パターンとが、その間に半田を介在させて固定されるので、その機械的接合強度が非常に強い。即ち、平面同士が互いに向き合って固定されるので、機械的に十分な強さを呈する固定状態を容易に実現することができる。
【００２３】
尚、ここでは第２の回路基板２０の片面だけに複数の導体片１を接続した例について示したが、回路基板１０,２０間の接続ライン数が多いような場合には、例えば図２に示すように第２の回路基板２０の両面にそれぞれ複数の導体片１を面実装するようにしても良い。この場合、第１の回路基板１０の表面と第２の回路基板２０の端部との間に所定の隙間Ｓを設けて両回路基板１０,２０を接続するようにすれば、各導体片１のバネ性を十分に発揮させて半田付けした部位に加わる外力を緩和し、半田付け部位の割れや剥離を確実に防ぐことが可能となる。
【００２４】
ところで導体片１の第２の面実装部１ｃを、例えば図３に示すように第２の回路基板２０の裏面側に面実装するように設けることも可能である。この場合には、導体片１の全長を前述した図１に示した実施形態のものよりも長めに設定し、第１および第２の面接合部１ｂ,１ｃを導体片１の主体面に対してそれぞれ段差を持たせて形成することが望ましい。
【００２５】
具体的にはＬ字状に屈曲させた導体片１の屈曲部１ａから延びて第１の回路基板１０との接続部をなす側を端部を外側に向けて段差を形成し、この段差部を介して第１の面実装部１ｂを設ける。また上記屈曲部１ａから延びて第２の回路基板２０との接続部をなす側を端部を内側に向けて段差を形成し、この段差部を介して第２の面実装部１ｃを設ける。そしてこの導体片１を用いて第１および第２の回路基板１０,２０間を接続したとき、図３に示すように第１および第２の回路基板１０,２０にそれぞれ固定（面実装）された第１および第２の面接合部１ｂ,１ｃを除く領域、即ち、前述した段差部間の屈曲部１ａを含む領域が第１および第２の回路基板１０,２０からそれぞれ離反するようにしておけば良い。
【００２６】
このような形状・構造として導体片１を実現すれば、導体片１のばね性を発揮させ得る部位を大きく（長く）設定することができるので、第２の回路基板２０に加わる板面方向および板厚方向からの外力を導体片１の上述した第１および第２の面接合部１ｂ,１ｃを除く領域での撓みとして確実に受け止めることができるので、その機械的接続強度を十分に高めることが可能となる。
【００２７】
一方、図４(ａ)(ｂ)にそれぞれ示すように、複数の導体片１を所定の間隔を隔てて横並びに平行に設け、これらの導体片１の屈曲部１ａを絶縁性を有する合成樹脂にてモールドして覆い、この合成樹脂体（モールド体）を上記各導体片１を支持する基台３として機能させることも有用である。尚、図４(ａ)は複数の導体片１をその向きを揃えて１列に並べて基台３に設けた構造の接続部品を示している。また図４(ｂ)に示す接続部品は、複数の導体片１を２列に亘ってその向きを逆向きにして並べ、これらの２列の導体片１間に回路基板２０を嵌め込んで支持するように構成したものである。
【００２８】
この場合、図４(ｃ)に示すように基台３から突出する導体片１の第１の面実装部１ｂが、上記基台３の下面と同一面をなすように設定しておけば、上記面実装部１ｂの回路基板１０への面実装が基台３によって妨げられることがない。また基台３の下面に位置決め用の突起３ａを設けておき、この突起３ａを第１の回路基板１０に予め設けた位置決め用の穴部１０ａに嵌め込むようにすれば、第１の回路基板１０に対する基台３（複数の導体片１）の取り付け位置を容易に規制することが可能となる。
【００２９】
またこのようにして複数の導体片１を基台３にて支持した構造の接続部品を実現する場合、例えば図５に示すように基台３の両端部に第２の回路基板２０をその両面から挟み込んで支持するコ字状の支持部３ｂを設けておくことも有用である。このような支持部３ｂを設けておけば、基台３の上面に突出した導体片１の第２の面実装部１ｃを第２の回路基板２０にそれぞれ半田付けする際、第２の回路基板２０の倒れを防止して安定に保持することができるので、その半田付けによる固定作業（面実装作業）を容易に行うことが可能となる。
【００３０】
また或いは複数の導体片１を支持した基台３に、例えば図６に示すように所定の間隔を隔てて設けられた導体片１間を所定数毎に区画する切込み溝３ｃを設けておくようにしても良い。そしてこのような切込み溝３ｃを利用して基台３を切断し、第１および第２の回路基板１０,２０を接続するに必要な本数の導体片１だけを切り取って用いるようにすれば、その汎用性を高めることが可能となる。
【００３１】
このようにして複数の導体片１を基台３にて支持した構造の接続部品によれば、第１の面実装部１ｂを第１の回路基板１０に半田付けした後、第２の面実装部１ｃを第２の回路基板２０に半田付けする際、導体片１を介して第２の面実装部１ｃから第１の面実装部１ｂに伝わる熱を合成樹脂製の基台３にて吸収することが可能となる。この結果、第１の面実装部１ｂと第１の回路基板１０とを接続している半田層の不本意な溶融を防止することができるので、その接続信頼性を十分高く、しかも安定に維持することができる等の二次的な効果が奏せられる。
【００３２】
尚、導体片１の両端部を第１および第２の回路基板１０,２０にそれぞれ固定（面実装）するに際しては、例えば最初に第１の回路基板１０に対して導体片１を固定（面実装）するための半田として高温半田を用い、その後、上記導体片１を第２の回路基板２０に固定（面実装）する為の半田として低温半田を用いることが望ましい。このようにして半田を使い分ければ、第２の面実装部１ｃを第２の回路基板２０に半田付けする際、先に半田付けした第１の面実装部１ｂの第１の回路基板１０からの半田の不本意な溶融による剥がれを効果的に防ぐことができる。
【００３３】
また導体片１と回路基板１０,２０との接続を半田リフローにより行う場合には、例えば前述した基体２に複数の導体片１を連接した状態のまま、或いは基台３にて複数の導体片１を支持した状態において、予め幾つかの導体片１を手作業にて高温半田を用いて回路基板１０に半田付けし、その後、残された導体片１を低温半田（クリーム半田）を用いたリフローにより接続するようにすれば良い。また第２の回路基板２０が第１の回路基板１０に対して垂直に固定されなくても良いような場合には、例えば屈曲部１ａの折り曲げ角度を鋭角にすることで前記基体２に対して複数の導体片１を連接させた状態で自立させることができる。このようにすれば、半田リフローによる接続作業の容易化を図ることが可能となる。
【００３４】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。ここでは第１の回路基板１０上に第２の回路基板２０を１枚だけ立設する場合を例に説明したが、第２の回路基板２０を複数枚立設する場合にも同様に適用可能である。また導体片１の大きさやその配列ピッチや屈曲角度等は、その接続仕様に応じて定めれば良いものであり、導体片１の素材としては、リン青銅薄板のみならずアルミ合金やＳＵＳ等を用いても良く、更にはその表面に金等をメッキして用いることも可能である。更には半田に代えて、導電性の接着剤を用いて導体片の両端部を回路基板にそれぞれ固定したり、レーザ溶着により固定するようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る回路基板接続体によれば、第１の回路基板上に第２の回路基板を立設し、これらの第１および第２の回路基板間を接続するに際して、ばね性を有する細長形状の金属薄板からなる導体片の両端（面実装部）を上記各回路基板の表面にそれぞれ平行に固定するだけなので、回路基板に接続部品取り付け用の貫通孔を設ける必要がない。しかも貫通孔を介して回路基板の裏面側に導体片の端部を突出させることがないので、各回路基板の裏面側を自由に活用することができる。また細長形状の金属薄板からなる導体片がばね性を有しているので、回路基板を介して加わる外力を導体片の撓みにより吸収することができ、従って導体片と回路基板との接続部の剥がれを確実に防止することでできる。この結果、第１および第２の回路基板間を電気的および機械的に安定に固定することができると言う優れた効果が奏せられる。またその構造が簡単なので安価に実現することができ、工業的利点も絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回路基板接続体の構造と、この実施形態で用いられる導体片の形状・構造を示す図。
【図２】本発明に係る回路基板接続体の第２の実施形態を示す図。
【図３】本発明に係る回路基板接続体の第３の実施形態を示す図。
【図４】本発明に係る回路基板接続体の第４の実施形態と、この実施形態で用いられる導体片の構造を示す図。
【図５】本発明に係る回路基板接続体の第５の実施形態を示す図。
【図６】本発明に係る回路基板接続体に用いられる導体片の変形例を示す図。
【符号の説明】
１導体片
１ａ屈曲部
１ｂ第１の面実装部
１ｃ第２の面実装部
２基体
３基台
１０第１の回路基板
２０第２の回路基板

Claims

第１の回路基板との間に隙間を設けて該第１の回路基板上に第２の回路基板を立設した回路基板組立体であって、
前記第１および第２の回路基板の各表面にそれぞれ設けられた導体パターン間を電気的に接続する細長形状の導体片を備え、
この細長形状の導体片は、ばね性を有する金属薄板からなり、Ｌ字状に屈曲させた屈曲部から延びる一端を前記第１の回路基板の表面に略平行に位置付けられて所定の導電物により前記第１の回路基板の導体パターンに固定される第１の面実装部とする共に、前記屈曲部から延びる他端を前記第２の回路基板の表面に略平行に位置付けられて所定の導電物により前記該導体パターンに固定される第２の面実装部とし、前記屈曲部を前記第１および第２の回路基板からそれぞれ離反させると共に、前記隙間に位置付けて前記第１および第２の回路基板を相互に電気的および機械的に固定することを特徴とする回路基板組立体。
前記細長形状の金属薄板からなる導体片は、その一端の縁部を所定の基体に連接して、所定の間隔を隔てて櫛歯状に複数本平行に設けられたものであって、
前記各導体片の一端を前記第１の回路基板にそれぞれ固定した後に前記基体からそれぞれ切り離され、その後、その他端が前記第２の回路基板に固定されるものである請求項１に記載の回路基板組立体。
前記細長形状の金属薄板からなる導体片は、所定の間隔を隔てて複数本平行に並べて設けられるものである請求項１に記載の回路基板組立体。