JP2724890B2 - プリント基板回路の立体組立構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント基板に平面実装（SMT）によって
電子部品を搭載したプリント基板回路を高密度化するた
めに複数枚立体的に組み立てたプリント基板回路の立体
組立構造体及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来の平面実装（SMT）は、１枚のプリント基板に高
密度で電子部品を装着することが主体となって進められ
ており、多様な高さの電子部品が実装された後のプリン
ト基板回路を複数枚高密度に立体的に組み立てることに
よって、必要とする電子回路を構成することは考慮され
ていない。

また、現在実施されている技術にプリント基板の多層
化やフィルム状基板（フレキシブル基板）の多層化があ
る。プリント基板の多層化は、プリント基板の製造工程
（成形）中で回路機能も含めて多層化するものが殆どで
あり、フィルム状基板の多層化もフィルム上に蒸着、ス
パッタ、イオンプレーティングやスクリーン印刷も含め
て薄膜や厚膜で回路を構成して、フィルムを何枚も積み
重ねて上下の接続をスルーホールや端面引き出しで行う
ものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来のプリント基板の多層化やフィルム状
基板の多層化技術の場合、使用する回路部品の高さ（厚
み）が揃っていてしかも薄い必要があり、使用可能な部
品に制限があり、従って構成できる回路も限られてしま
う嫌いがあった。

本発明は、上記の点に鑑み、多種多様な外形、高さを
有する電子部品を搭載したプリント基板回路であっても
立体的に組み立てて任意の回路構成を高密度で実現可能
なプリント基板回路の立体組立構造体及びその製造方法
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） 上記目的を達成するために、本発明のプリント基板回
路の立体組立構造体は、プリント基板に電子部品を装着
してプリント基板回路を構成し、前記プリント基板間に
スペーサ部材を設けて複数枚のプリント基板回路を相互
に位置決めして立体的に重ねて一体化した構成におい
て、 前記スペーサ部材が前記プリント基板間に介在する枠
状ホルダであり、該枠状ホルダは厚み方向に貫通したピ
ンを有していて、当該ピンは前記プリント基板回路相互
の接続配線のためのジャンパー線となっていることを特
徴としている。

前記プリント基板回路の立体組立構造体において、前
記プリント基板回路を立体的に重ねて筒状パッケージ内
に収納一体化した構成としてもよい。また、前記パッケ
ージに接続用端子又はコネクタが設けられた構成として
もよい。

本発明に係るプリント基板回路の立体組立構造体の第
１の製造方法は、昇降自在なセンターテーブル上に基板
トランスファ機構によりスペーサ部材付きのプリント基
板回路を供給して載置し、前記センターテーブルを当該
プリント基板回路の厚み相当分だけ下降させた後、次の
プリント基板回路を前記センターテーブル上の既に載置
されているプリント基板回路上に重ねて載置することを
特徴としている。

また、本発明に係るプリント基板回路の立体組立構造
体の第２の製造方法は、垂直方向の基板トランスファに
よりスペーサ部材付きのプリント基板を移送しながら電
子部品を装着してプリント基板回路を組み立てて順次テ
ーブル上に重ねて載置することを特徴としている。

（作用） 従来の複合化は多層化技術によって固体回路的に薄膜
化しているが、本発明においては、立体的なアセンブリ
によって複合化を図るものである。本発明の場合、プリ
ント基板回路を立体的に組み立てて必要な回路を構成で
き、立体的空間の高密度利用が可能であり、立体的に組
み立てて所要の回路を構成した後の電子機器への回路の
実装、組み込み、配線等のトータルコストを低減するこ
とができる。また、各プリント基板上に搭載される電子
部品の高さがまちまちであってもプリント基板回路を相
互に位置決めして立体的に組み合わせることができ、多
様な部品を持つプリント基板回路の立体的組み立てによ
る高密度化を図ることができる。また、プリント基板間
に介在するスペーサ部材として、厚み方向に貫通するピ
ンを有する枠状ホルダを用いることで、当該ピンをプリ
ント基板に電子部品を搭載してなるプリント基板回路相
互の接続配線のためのジャンパー線として用いることが
でき、プリント基板回路相互の接続配線を容易に実行で
きる。

また、製造にあたっては、プリント基板回路の厚み相
当分だけ段階的に下降するセンターテーブルに順次プリ
ント基板回路を供給載置して行く方法、又は垂直方向に
プリント基板を移送しながら電子部品を装着してプリン
ト基板回路を組み立てて順次テーブル上に重ねて載置す
る方法を採用したりすることにより、効率的に組立を実
行できる。

（実施例） 以下、本発明に係るプリント基板回路の立体組立構造
体及びその製造方法の実施例を図面に従って説明する。

第８図は本発明の基になる構成を示す参考例であり、
プリント基板１に種々の電子部品２を面実装したプリン
ト基板回路３をスペーサ部材４を介して複数枚高さ方向
に重ねて一体化したものである。ここで、スペーサ部材
４はプリント基板１の四隅等の空きスペースにビス、接
着剤、圧入、嵌入等で固着されるもので、該スペーサ部
材４により、各プリント基板回路３は相互に所要間隔を
保持した状態で位置決めされる。

なお、各プリント基板回路３間の接続ははんだ付けや
ワイヤーボンディングにより行うことができる。

第１図及び第２図は本発明のプリント基板回路の立体
組立構造体の第１実施例であり、プリント基板１に種々
の電子部品を面実装してプリント基板回路３を構成し、
複数枚のプリント基板回路３の間に方形枠状ホルダ10を
介在させて当該複数枚のプリント基板回路３を立体的に
位置決め一体化したものである。ここで、方形枠状ホル
ダ10は厚み方向に貫通するピン11を有し、該ピン11はプ
リント基板１の位置決め穴12に嵌入してプリント基板１
の位置決め固定を実行する。また、ピン11はプリント基
板回路３相互の接続配線のためのジャンパー線とても利
用できる。

なお、接着剤を併用して方形枠状ホルダ10とプリント
基板１相互を接着しても良い。

第３図は本発明のプリント基板回路の立体組立構造体
の第２実施例であり、プリント基板１に種々の電子部品
２を面実装してプリント基板回路３を構成し、複数枚の
プリント基板回路３の間に前述の実施例に示したような
スペーサ部材としての方形枠状ホルダを介在させて当該
複数枚のプリント基板回路３を立体的に重ねて樹脂等の
方形筒状パッケージ25で位置ずれしないように保持、一
体化したものである。ここで、パッケージ25の外面には
外部接続用のコネクタ（又は接続端子）26が固着されて
いる。

この場合、パッケージ25の上下開口を樹脂モールドし
て閉塞した構造としても良い。

第４図及び第５図は本発明に係るプリント基板回路の
立体組立構造体の製造方法の実施例であり、30はセンタ
ーテーブル、31A乃至31Cは搬入用基板トランスファ、32
は搬出用基板トランスファである。搬入用基板トランス
ファ31A乃至31Cはそれぞれ異なった種類のプリント基板
回路３（但し、図５に示すようにスペーサ部材付き）を
センターテーブル30上に供給、載置するものであり、セ
ンターテーブル30は昇降自在であって、載置されたプリ
ント基板回路３の厚みＴに相当する距離だけ段階的に下
降動作を行う。

従って、プリント基板回路の立体組立構造体の組立
は、センターテーブル30上に最下段となるべきプリント
基板回路３を搬入用基板トランスファ31A乃至31Cのいず
れかから供給し、センターテーブル30がプリント基板回
路の厚みＴだけ段階的に下降したら、次のプリント基板
回路３を搬入用基板トランスファ31A乃至31Cのいずれか
から供給し最下段のプリント基板回路３上に重ねて載置
し、このような載置動作を繰り返した後、最上段のプリ
ント基板回路３を搬入用基板トランスファ31A乃至31Cの
いずれかから供給して今まで積み重ねらたプリント基板
回路上に載置することにより行う。その後、センターテ
ーブル30上のプリント基板回路の立体組立構造体は、セ
ンターテーブル30の上昇位置への復帰により搬出用基板
トランスファ32と同じ高さにされて該搬出用基板トラン
スファ32により排出される。

なお、プリント基板回路３の積み重ね順序、枚数は予
め制御用コンピュータに入力した回路情報によって行う
ことができる。

上記製造方法の実施例によれば、センターテーブル30
がプリント基板回路３の厚みＴに相当する距離ずつ段階
的に下降するので、各トランスファ31A乃至31Cはプリン
ト基板回路３の水平方向の移送動作を実行すれば良く、
機構が簡単になる。

第６図は本発明の製造方法の他の実施例であり、昇降
テーブル40に対して垂直方向の基板トランスファ41によ
りプリント基板１を移送しながら電子部品を点線矢印の
如く装着機等で供給、装着してプリント基板回路３を組
み立て、これを順次テーブル40上に重ねて載置する工程
を持つ。

この場合、プリント基板１を中心とした同心円上に種
々の電子部品の供給部を配置して、プリント基板１に対
して電子部品を放射状に移送して装着を実行することが
でき、従来のプリント基板を水平方向に搬送する方法に
比べプリント基板の移動距離を少なくすることができ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、以下の効果を
得ることができる。

（１） 従来は多層化によって薄型化していたが、本発
明では立体化によって小型化を図るものである。そし
て、装着しながら立体的に組み立て可能であり、従来の
装着、組立技術に比べ、大幅にスペース削減ができる。
例えば第７図のように従来ｍ×ｎのプリント基板１枚に
実装していた回路を、点線の如く分割して垂直方向に複
数枚立体的に重ねることにより、平面的な占有面積を縮
小して小型化を図ることができる。しかも、高さの異な
る電子部品を搭載したプリント基板回路を立体的に高密
度に組み立てることができ、立体空間を有効利用でき、
多様な回路を構成可能である。とくに、スペーサ部材と
してプリント基板間に介在する枠状ホルダを用い、該枠
状ホルダが厚み方向に貫通したピンを有するため、当該
ピンは前記プリント基板回路相互の接続配線のためのジ
ャンパー線として機能するから、プリント基板回路相互
間の接続配線の簡略化を図り得る。

（２） 種々の回路構成を高密度で小形に構成できるの
で、多機能、複合化に対応でき、さらに電子機器への回
路の実装、組み立て、配線等の作業を簡略化することが
可能である。

（３） プリント基板回路のの厚みに相当する距離ずつ
段階的に下降するセンターテーブルに対して基板トラン
スファよりプリント基板回路を移送する方法や、垂直方
向にプリント基板を移送しながら電子部品を装着してプ
リント基板回路を組み立てて順次テーブル上に重ねて載
置する方法を採用することができ、これによって、製造
組立の自動化が容易である。また、プリント基板の搬送
を合理的に実施することによりプリント基板の移動距離
は少なくなり、各プリント基板に電子部品を実装済みの
半製品のプリント基板回路の状態で供給し、組み立てて
完成できるので、実装の工数、工程数、完成度（完成さ
せるまでの手間）、リードタイム（完成までの時間）の
削減、ひいてはトータルコストの低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプリント基板回路の立体組立構造
体の第１実施例を示す分解斜視図、第２図は同部分断面
図、第３図は同じく第２実施例を示す斜視図、第４図は
本発明に係るプリント基板回路の立体組立構造体の製造
方法の実施例を示す平面図、第５図は同じく実施例にお
けるセンターテーブルの動作説明図、第６図は本発明に
係る製造方法の他の実施例を示す正面図、第７図は本発
明の効果説明のための説明図、第８図は本発明のプリン
ト基板回路の立体組立構造体の基になる参考例を示す斜
視図である。 １……プリント基板、２……電子部品、３……プリント
基板回路、４……スペーサ部材、10……方形枠状ホル
ダ、11……ピン、25……方形筒状パッケージ、30……セ
ンターテーブル、31A乃至31C,32……基板トランスフ
ァ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮内 栄作 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 渕口 鉄哉 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−84097（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−257392（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板に電子部品を装着してプリン
   ト基板回路を構成し、前記プリント基板間にスペーサ部
   材を設けて複数枚のプリント基板回路を相互に位置決め
   して立体的に重ねて一体化したプリント基板回路の立体
   組立構造体において、 前記スペーサ部材が前記プリント基板間に介在する枠状
   ホルダであり、該枠状ホルダは厚み方向に貫通したピン
   を有していて、当該ピンは前記プリント基板回路相互の
   接続配線のためのジャンパー線となっていることを特徴
   とするプリント基板回路の立体組立構造体。
2. 【請求項２】前記プリント基板回路を立体的に重ねて筒
   状パッケージ内に収納一体化した請求項１記載のプリン
   ト基板回路の立体組立構造体。
3. 【請求項３】前記パッケージに接続用端子又はコネクタ
   が設けられている請求項２記載のプリント基板回路の立
   体組立構造体。
4. 【請求項４】昇降自在なセンターテーブル上に基板トラ
   ンスファ機構によりスペーサ部材付きのプリント基板回
   路を供給して載置し、前記センターテーブルを当該プリ
   ント基板回路の厚み相当分だけ下降させた後、次のプリ
   ント基板回路を前記センターテーブル上の既に載置され
   ているプリント基板回路上に重ねて載置することを特徴
   とするプリント基板回路の立体組立構造体の製造方法。
5. 【請求項５】垂直方向の基板トランスファによりスペー
   サ部材付きのプリント基板を移送しながら電子部品を装
   着してプリント基板回路を組み立てて順次テーブル上に
   重ねて載置することを特徴とするプリント基板回路の立
   体組立構造体の製造方法。