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プリント基板の接合構造およびプリント基板 - 株式会社東芝
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発明の名称 プリント基板の接合構造およびプリント基板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12305(P2007−12305A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−188337(P2005−188337)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100078765
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久
発明者 高橋 廣正
要約 課題
着脱容易性を維持すると共に、プリント基板間の間隙を極力小さくして接続することがきるプリント基板の接合構造を提供する。

解決手段
本発明に係るプリント基板の接合構造は、プリント基板に固定され、凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状をなす複数の端子を備え、凸形状の端子は、常温時には先端部が開き、高温時には先端部が閉じるように形状記憶合金で形成され、凹形状の端子は、常温時には先端部が閉じ、高温時には先端部が開くように形状記憶合金で形成されたことを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状をなし、プリント基板に固定される複数の端子を備え、
前記凸形状の端子は、常温時には先端部が開き、高温時には先端部が閉じるように形状記憶合金で形成され、
前記凹形状の端子は、常温時には先端部が閉じ、高温時には先端部が開くように形状記憶合金で形成されたことを特徴とするプリント基板の接合構造。
【請求項2】
前記複数の端子を固定する固定部材をさらに備え、
前記複数の端子と前記固定部材とで一体的に形成されたモジュールを構成することを特徴とする請求項1に記載の接合構造。
【請求項3】
電気絶縁性を有すると共に前記複数の端子に熱的に接続される伝熱部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の接合構造。
【請求項4】
プリント基板本体と、
凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状をなし、前記プリント基板本体に固定される複数の端子を備え、
前記凸形状の端子は、常温時には先端部が開き、高温時には先端部が閉じるように形状記憶合金で形成され、
前記凹形状の端子は、常温時には先端部が閉じ、高温時には先端部が開くように形状記憶合金で形成されたことを特徴とするプリント基板。
【請求項5】
前記複数の端子を固定する固定部材をさらに備え、
前記複数の端子と前記固定部材とで一体的に形成されたモジュールを構成することを特徴とする請求項4に記載のプリント基板。
【請求項6】
電気絶縁性を有すると共に前記複数の端子に熱的に接続される伝熱部材を備えたことを特徴とする請求項4に記載のプリント基板。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント基板の接合構造およびプリント基板に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器では、小型化・軽量化の技術が重要な開発課題となっている。特に、ノートブック型パーソナルコンピュータに代表される携帯型の電子機器では、小型化・軽量化に加えて、薄型化も強く求められてきている。
【0003】
他方、ノートブック型パーソナルコンピュータ等では、外部インタフェースの多様化やメモリの増設のオプション化等の要請から、大型のシステムプリント基板の上に小型のプリント基板(ドータボードと呼ばれることもある。)を重ねて実装する形態も増えてきている。
【0004】
従来から、1つのプリント基板に他のプリント基板を重ねて接合するような場合には、双方のプリント基板に接続コネクタを設け、この接続コネクタ同士を嵌合させることによって双方のプリント基板を電気的・機械的に接続する形態が多く用いられている。
【0005】
特殊な例としては、例えば特許文献1には、プリント基板の一端にフレキシブル基板を接続するような場合に、重ね合わせたプリント基板とフレキシブル基板の端部において、両者を覆うように挟み込んだ形状記憶合金によって接続する技術が開示されている。
【特許文献1】特開平4−163992号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来から多く用いられている接続コネクタによる接続方法は、プリント基板同士の着脱が比較的容易にできるという利点はあるものの、電子機器の薄型化を追求しようとすると接続コネクタの存在が障害となってくる。
【0007】
一般に接続コネクタは、複数の小型の接続ピン(或いは接続ソケット)を所定の形状のケースに収容して構成されている。また、2枚のプリント基板を接続する場合には、オス型の接続コネクタとメス型の接続コネクタがそれぞれ必要となる。結局2つのコネクタケースが接続するプリント基板の間に介在することになり、2つのコネクタケースの物理的な大きさによって2つのプリント基板の間隙の大きさが支配されてしまうことになる。
【0008】
また、特許文献1が開示する技術は、プリント基板とフレキシブル基板との接続に限定されるものであり、また、接続部位もプリント基板の端部に限定されるものである。このため、一般的なプリント基板同士の接続に対しては適用できない。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、着脱容易性を維持すると共に、プリント基板間の間隙を極力小さくして接続することがきるプリント基板の接合構造、およびその接合構造を備えたプリント基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため、本発明に係る接続構造は、請求項1に記載したように、凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状をなし、プリント基板に固定される複数の端子を備え、前記凸形状の端子は、常温時には先端部が開き、高温時には先端部が閉じるように形状記憶合金で形成され、前記凹形状の端子は、常温時には先端部が閉じ、高温時には先端部が開くように形状記憶合金で形成されたことを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係るプリント基板は、請求項4に記載したように、プリント基板本体と、凸形状および凹形状の少なくとも一方の形状をなし、前記プリント基板本体に固定される複数の端子を備え、前記凸形状の端子は、常温時には先端部が開き、高温時には先端部が閉じるように形状記憶合金で形成され、前記凹形状の端子は、常温時には先端部が閉じ、高温時には先端部が開くように形状記憶合金で形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
着脱容易性を維持すると共に、プリント基板間の間隙を極力小さくして接続することがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明に係るプリント基板の接合構造、およびその接合構造を備えたプリント基板の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0014】
(1)第1の実施形態の構造
図1は、本発明の実施形態に係るプリント基板1a、1bの外観と接合状態の一例を示す図である。
【0015】
プリント基板1bは、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ等に収容されるシステム基板である。また、プリント基板1aは、例えば、メモリ基板やLAN制御用基板である。図1(a)に例示したように、プリント基板1aは、プリント基板1bの実装面に重ねて接合される。
【0016】
図1(b)は、図1(a)のX-X矢視断面図を示したものである。プリント基板1a、1bには、接合構造2a、2bがそれぞれ固定されており、接合構造2a、2bを介してプリント基板1aとプリント基板1bとが電気的、機械的に接続される。
【0017】
従来、2つのプリント基板1a、1bを重ねて接合する場合には、2つの接続用コネクタを介して接続する形態であった。このため、プリント基板1a、1bの間の間隙の大きさは接続用コネクタの物理的大きさに制約されていた。
【0018】
本発明に係るプリント基板の接合構造は、後述するように複数の小型の端子から構成されるため、プリント基板1a、1bの間隙の低減が可能となる。
【0019】
図2(a)は、プリント基板1aに設けられている接合構造2aの構造例を示す断面図である。また、図2(b)は、プリント基板1bに設けられている接合構造2bの構造例を示す断面図である。
【0020】
接合構造2aは、先端部が凹形状をなす複数の凹端子10aを備えて構成される。凹端子10aは、プリント基板本体20を貫通する貫通ピン11aと、凹形状をなす凹嵌合部13aと、貫通ピン11aと凹嵌合部13aとを結合する基部12aとから構成されている。
【0021】
各凹端子10aは、プリント基板本体20およびプリント基板本体20に形成されている配線パタン30に設けられた貫通孔に貫通ピン11aを挿入した後、例えば、配線パタン30と貫通ピン11aとを半田40で半田付けすることによってプリント基板本体20に固定される。
【0022】
他方、接合構造2bは、先端部が凸形状をなす複数の凸端子10bを備えて構成されている。凸端子10bは、プリント基板本体20を貫通する貫通ピン11bと、凸形状をなす凸嵌合部13bと、貫通ピン11aと凸嵌合部13bとを結合する基部12bとから構成されている。
【0023】
各凸端子10bは、凹端子10aと同様に、プリント基板本体20およびプリント基板本体20に形成されている配線パタン30に設けられた貫通孔に貫通ピン11bを挿入した後、例えば、配線パタン30と貫通ピン11bとを半田40で半田付けすることによってプリント基板本体20に固定される。
【0024】
凹端子10aおよび凸端子10bは、いずれも形状記憶合金で形成される。この形状記憶合金は、凹端子10aについては、高温環境下で先端の凹嵌合部13aが開いた形状が記憶されており、常温環境下では閉じた形状が記憶されている。
【0025】
他方、凸端子10bの方は、高温環境下で先端の凸端子10bが閉じた形状が記憶されており、常温環境下では開いた形状が記憶されている。
【0026】
(2)作用
図2は、常温環境下での凹端子10aおよび凸端子10bの形状を示したものである。常温環境下では、凹嵌合部13aは閉じた形状となっており、凸嵌合部13bは開いた形状となっている。
【0027】
図3は、プリント基板1aとプリント基板1bとを接合させる方法を説明するために、凹端子10aと凸端子10bの各1つを図示したものである。図3(a)は高温時の凹端子10aと凸端子10bの形状を示したものであり、図3(b)は常温時の凹端子10aと凸端子10bの形状を示したものであり、プリント基板1aとプリント基板1bとを接合させる際には、まず、凹端子10aと凸端子10bに適宜の方法で熱を印加する。この結果、形状記憶合金の性質により、図3(a)に示したように、凹端子10aの凹嵌合部13aは開き、凸端子10bの凸嵌合部13bは閉じた形状となる。凹嵌合部13aは開き、凸嵌合部13bは閉じた形状となることで、両者は容易に挿入可能となる。この挿入は、単にプリント基板1aの上からプリント基板1bを重ねることで実現できる。
【0028】
両者を挿入した後、放置して常温に戻ると、図3(b)に示したように、凹端子10aの凹嵌合部13aは閉じ、凸端子10bの凸嵌合部13bは開いた形状となる。この結果、凹端子10aと凸端子10bとは、相互に密に固定されることになる。
【0029】
保守等で、プリント基板1aを取り外す場合には、凹端子10aと凸端子10bとに再び熱を印加することで、図3(a)に図示した状態となり、容易にプリント基板1aを取り外すことが可能となる。
【0030】
熱の印加方法は特に限定するものではないが、ヒートガン等によって接合構造2a、2bの部位に集中的に熱を印加してもよい。また、プリント基板1a、1bを小型の恒温槽に入れて熱を印加してもよい。
【0031】
形状記憶合金が高温時の形状となるときの高温時の温度範囲は、例えば、約150度から約220度の範囲に選定される。範囲の下限の温度は、プリント基板1a、1bに実装される電子部品の発熱により形状記憶合金の形状が変化し、嵌合状態が緩むことを避けるために設定される温度である。一方、上限の温度は、接合のために接合構造2a、2bに印加する熱で半田が溶融することを避けるために設定される温度である。
【0032】
(3)他の実施形態
図4(a)および図4(b)は、第2の実施形態に係るプリント基板1cとその接合構造2c、およびプリント基板1dおよびその接合構造2dを示す図である。
【0033】
第1の実施形態では、プリント基板本体20に凹端子10a又は凸端子10bのいずれか一方を複数配置する形態としていが、第2の実施形態では、プリント基板本体20に複数の凹端子10aと凸端子10bとを混在させて配置する形態としている。例えば、図4(a)および図4(b)に示したように、凹端子10aと凸端子10bとを交互に配置する。
【0034】
プリント基板本体20の構造や材質によっては、本実施形態のように凹端子10aと凸端子10bとを混在させて配置することによって、より均一な嵌合が可能となる場合がある。
【0035】
図5は、第3の実施形態に係るプリント基板1e、およびその接合構造2eを示す断面図である。
【0036】
第3の実施形態に係る接合構造2eは、複数の凹端子10aおよび複数の凸端子10bの少なくとも一方を固定すると共に、これらに対して熱を伝える固定伝熱部材3を備えて構成されている。固定伝熱部材3は、例えば、板状の部材で形成され、凹端子10aおよび凸端子10bの各基部12a、12bにおいて複数の凹端子10aと凸端子10bとを固定する固定部材であり、接合構造2eをモジュール化するものである。
【0037】
接合構造2eをモジュール化することによって、接合構造2eのプリント基板本体20への取り付け作業が簡素化され、組立て作業工数が大幅に削減される。
【0038】
また、第3の実施形態に係る接合構造2eが備える固定伝熱部材3は、複数の凹端子10aおよび複数の凸端子10bに対して熱を伝える伝熱部材でもある。
【0039】
このため、固定伝熱部材3は、電気的には絶縁性を有し、熱的には高い熱伝導性を有する材料で形成される。例えば、アルミナ(Al2O3)等で形成される。
【0040】
固定伝熱部材3は、凹端子10aおよび凸端子10bの各基部12a、12bを介して複数の凹端子10aおよび凸端子10bと熱的に接続される。
【0041】
固定伝熱部材3は、その両端の一部がプリント基板本体20の端から突出するように伝熱部材3を形成する形態としてもよい。
【0042】
第3の実施形態によれば、プリント基板1eを接合する際に固定伝熱部材3の一部にのみ熱を印加することで、形状記憶合金を高温側の形状に遷移させることが可能となる。例えば、プリント基板本体20の端から突出した部位にのみ外部から熱を印加すればよい。このため、プリント基板1e全体を恒温槽に入れる等の作業が不要になり、熱の印加作業が容易となる。
【0043】
また、保守等でプリント基板1eを取り外す際にも同様に熱の印加が容易化されるため作業効率が向上する。
【0044】
なお、本発明は上記の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】(a)は、本発明に係るプリント基板および接合構造の実施形態の外観例を示す図、(b)はその断面図。
【図2】本発明に係るプリント基板および接合構造の第1の実施形態における構造例を示す図。
【図3】本発明に係るプリント基板および接合構造の第1の実施形態における作用を説明する図であり、(a)は高温時の状態を示す図、(b)は常温時の状態を示す図。
【図4】本発明に係るプリント基板および接合構造の第2の実施形態における構造例を示す図。
【図5】本発明に係るプリント基板および接合構造の第3の実施形態における構造例を示す図。
【符号の説明】
【0046】
1a、1b、1c、1d、1e プリント基板
2a、2b、2c、2d、2e 接合構造
3 固定伝熱部材
10a 凹端子
10b 凸端子
11a、11b 貫通ピン
12a、12b 基部
13a 凹嵌合部
13b 凸嵌合部
20 プリント基板本体
30 配線パタン
40 半田




 

 


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