特許 5797852 三次元プリント基板構造の製作

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5797852

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】三次元プリント基板構造の製作

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/14 20060101AFI20151001BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20151001BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20151001BHJP

   H05K 3/36 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/14 B

   H05K1/02 A

   H05K3/00 J

   H05K3/36 A

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-541501(P2014-541501)

(86)(22)【出願日】2011年11月18日

(65)【公表番号】特表2015-502034(P2015-502034A)

(43)【公表日】2015年1月19日

(86)【国際出願番号】CN2011082471

(87)【国際公開番号】WO2013071519

(87)【国際公開日】20130523

【審査請求日】2014年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】ワーン，ナン

(72)【発明者】

【氏名】ニーハス，オーヴィル

【審査官】 井出 和水

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３４６０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３５６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００７１２５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２９６４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０６３５９０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／２５２８８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／１４８２９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／１２２１００（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／１４

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元回路構造のための部品の製作方法であって、
天面と、対向する底面と、第一の高さと、端部分とを持つ第一プリント基板（ＰＣＢ）を提供するステップと、
前記第一ＰＣＢの前記端部分の前記天面に第一角溝を形成し、前記第一角溝は前記端部分の縁端に延び、前記端部分を第一端部と第二端部に分割するステップと、
ＰＣＢ材料を前記第一端部の前記天面から取り除き、前記天面から下方のあらかじめ定めた距離にある上面を持つ第一支持部材を形成するステップと、
前記第一ＰＣＢの前記端部分の前記底面に第二角溝を形成するステップであって、前記第二角溝は前記端部分の前記縁端に延び、前記第一支持部材と隣接する、ステップと、
前記第二端部の前記底面からＰＣＢ材料を取り除き、前記第一ＰＣＢの前記天面と連続する上面を持つ第二支持部材を形成するステップであって、傾斜部が前記第一支持部材と前記第二支持部材の間に延び、前記傾斜部は第一の寸法と形状を持つ、ステップと
を含む方法。

【請求項2】

第二の高さを持つ第二ＰＣＢを提供するステップと、
前記第二ＰＣＢの縁端に延びる垂直溝を前記第二ＰＣＢを貫いて形成するステップであって、前記垂直溝は、前記傾斜部の前記第一の寸法と形状に相当する第二の寸法と形状を有する、ステップと、
前記第一ＰＣＢの傾斜部分を前記第二ＰＣＢの垂直溝の中に挿入するステップと、
前記第一ＰＣＢをあらかじめ定められた角度で前記第二ＰＣＢに固定するステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

三次元プリント基板構造であって、
天面と第一の高さとを持つ第一プリント基板（ＰＣＢ）を含み、前記ＰＣＢは、
前記第一ＰＣＢの端部分に前記天面から下方のあらかじめ定めた距離にある上面を持つ第一支持部材と、
前記第一支持部材と隣接し、前記第一ＰＣＢの前記天面と連続した上面を持つ第二支持部材と、
前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に延びる傾斜部と
を含み、
前記三次元プリント基板構造は更に、第二の高さを持つ回路部品を含み、前記回路部品は、
前記回路部品の縁端に延びる垂直溝を含み、前記垂直溝は前記傾斜部の寸法と形状に相当する寸法と形状を持ち、
前記第一ＰＣＢがあらかじめ定めた角度を持って前記回路部品に連結されるように、前記第一ＰＣＢの前記傾斜部が前記回路部品の前記垂直溝内に位置決めされる、
三次元プリント基板構造。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

[0001]無線周波（ＲＦ）システム製品の構造は、近年より複雑になって来ている。たとえば、ＲＦシステムの三次元構造デザインがより一般的になっている。特定の場合には、特殊な要求に応えるため、回路が１つの共通の平面上にないように、回路部品が三次元で設計される。

【0002】

[0002]概して別々のプリント基板の間の三次元回路接続の提供が代表的な応用例となるであろう。それは特に互いに関して任意の角度で配列される２つのプリント基板などにありがちな縦の連結への応用である。縁端を直角に切ったプリント基板はより簡単に製作できるので、直交連結としてこれを完成させることはより容易である。しかしながら、新しい三次元基板のデザインには、９０度ではない角度でのプリント基板が必要とされる。４５度の角度が必要な具体例では、標準的なプリント基板製造技術を使った基板への４５度の切削溝穴の加工は難しく、コストも高い。

【発明の概要】

【0003】

[0003]三次元回路構造のための部品の製作方法は、天面と、対向する底面と、端部分とを持つプリント基板（ＰＣＢ）を提供するステップを含む。端部分の天面に第一角溝が形成され、第一角溝は端部分の縁端に延びて端部分を第一端部と第二端部に分割する。ＰＣＢ材料が第一端部の天面から取り除かれて、天面の下方のあらかじめ定められた距離にある上面を持つ第一支持部材が形成される。第一ＰＣＢの端部の底面に第二角溝が形成され、第二角溝は端部分の縁端に延びて第一支持部材と隣接する。第二端部の底面からＰＣＢ材料が取り除かれ、ＰＣＢの天面と連続する上面を持つ第二支持部材が形成される。傾斜部が第一支持部材と第二支持部材の間に延びている。

【0004】

[0004]以下の図面を用いた説明により、本発明の特徴が当業者にとって明らかになるであろう。図面は単に代表的な実施例を表すに過ぎず、したがって範囲を限定するものではないことを理解したうえで、付属する図面を使って追加の特徴と詳細によって本発明を説明するものである。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1A】[0005]一実施形態における三次元プリント基板構造部品の製造のための製作工程を示す部分斜視図である。

【図1B】一実施形態における三次元プリント基板構造部品の製造のための製作工程を示す部分斜視図である。

【図1C】一実施形態における三次元プリント基板構造部品の製造のための製作工程を示す部分斜視図である。

【図1D】一実施形態における三次元プリント基板構造部品の製造のための製作工程を示す部分斜視図である。

【図1E】一実施形態における三次元プリント基板構造部品の製造のための製作工程を示す部分斜視図である。

【図2】[0006]一実施形態における別の三次元プリント基板構造部品の生産のための製造工程を示す部分斜視図である。

【図3】[0007]図３Ａは一実施例形態における三次元プリント基板構造部品製作の多様な組立て工程を示す部分斜視図である。図３Ｂは一実施形態における三次元プリント基板構造部品製作の多様な組立て工程を示す部分斜視図である。図３Ｃは一実施形態における三次元プリント基板構造部品製作の多様な組立て工程を示す部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

[0008]以下の詳細な記述において、当業者が本発明を実施できるように、実施形態が十分詳しく説明される。本発明の範囲を逸脱することなく、別の実施形態も使用できることが理解されることになる。したがって以下の詳細な記述は、限定的にとらえられるべきではない。

【0007】

[0009]三次元プリント基板（ＰＣＢ）構造などの三次元回路構造を製作して組立てる方法が提供される。
[0010]いくつかの応用では、１つのＰＣＢと別のＰＣＢとの、または他の部品との間の接続は、直交状態ではなく、９０度より小さいか大きいある特定の角度が要求される。ある実施例では、追加の機械部品やコネクタが使われているが、これはシステムをより複雑にし、高コストであり信頼性を損なうことになる。

【0008】

[0011]ＰＣＢの縁端での切断は、ＰＣＢ材料の機械的強度と多層異方性のために典型的には禁止されている。ＰＣＢ材料は、ＰＣＢの縁端に沿った切削工程で容易に損傷を受ける。そのうえ、切断するためにはそれぞれの角度のために９０度回転が必要であろうから、全体の工程が極めて複雑となり、高コスト・低効率となってしまう。このような工程には、４５度の角度に置かれた切削ヘッドが使える可能性があるが、これは標準的なＰＣＢ生産工程技術の一部ではなく、特別な切削ヘッドと機械を必要とする。同時にこのような特別な切削ヘッドと機械を使うと、コーナー部の隅肉を避けることが難しい。

【0009】

[0012]本方法は、一般的なＰＣＢ製造技術を使って、１つのＰＣＢと別のＰＣＢとの、または他の電子部品との間の三次元接続のための任意の角度の作成に備えるものである。本取り組みは、航行受信機などに使われる電子部品の組立てを簡単にするために使うことができる。

【0010】

[0013]本方法についての更なる詳細を図面に基づいて以下に説明する。
[0014]図１Ａから１Ｅに、１つの実施形態による三次元プリント基板構造の部品を製作する多様な製造工程を示す。図１Ａに示すように、天面１１２と、対向する底面１１３と、および第一の高さＨ１とを持つ第一ＰＣＢ１１０が提供される。所要の角度を有する斜面を持つ第一角溝１１４がＰＣＢ１１０の天面１１２に形成される。１つの取り組みでは、円錐型切削ヘッド１３０によって、天面１１２を貫いて縁端１１５に向かって切り開くことで溝１１４を形成してもよい。このようにすると、円錐部分１１６とＶ字部分１１７とを持ち、円錐部分１１６から縁端１１５に延びる溝１１４が形成される。溝１１４は、ＰＣＢ１１０の端部分１１８を、第一端部１１９と第二端部１２０とに分割する。

【0011】

[0015]図１Ｂに示すように、端部１１９のＰＣＢ材料部分が、上面１２４を持つ第一支持部材１２２を形成するために、ＰＣＢ１１０の天面１１２から下方にあらかじめ定めた高さｈに相当する分が取り除かれる。１つの取り組みでは、第一支持部材１２２は、切削ヘッド１３２によって天面１１２を貫いて切削することで形成されてもよい。そして円錐部分１１６を定める残留ＰＣＢ材料は、図１Ｃに示すように切削ヘッド１３２によって材料を切削することなどによって取り除かれる。

【0012】

[0016]そして前述した作業がＰＣＢ１１０の反対側に対して繰り返される。図１Ｄに示すように、あらかじめ定めた角度の斜面を持つ第二角溝１２６が、端部分１１８の第二端部１２０の底面１１３に形成される。溝１２６が溝１１４と同等の形状と寸法になるように、溝１２６は溝１１４の形成に使用したものと同じ円錐型切削ヘッド１３０で形成してもよい。溝１２６は、端部分１１８の縁端１１５に向かって延び、第一支持部材１２２に隣接している。

【0013】

[0017]図１Ｅに示すように、端部１２０におけるＰＣＢ材料部分は、ＰＣＢ１１０の底面１１３からのあらかじめ定めた高さだけ取り除かれ、ＰＣＢ１１０の天面１１２と連続する上面１２８を持つ第二支持部材１２７を形成する。これによって、第一と第二支持部材１２２と１２７の間に延びる傾斜部１２９が残される。傾斜部１２９は、厚さｗと、第一と第二支持部材１２２と１２７の間の長さＨ２を持つ。第二支持部材１２７は、切削ヘッド１３２によって、ＰＣＢ１１０の反対側を貫いて端部１２０の内部へ向けて切削するなどして形成される。そして溝１２６が形成された後に残った余分のあらゆる材料は、切削ヘッド１３２による切削などによって取り除かれてもよい。

【0014】

[0018]一実施形態による三次元プリント基板構造の部品作製のための更なる製作工程を図２に示す。図２に示すように、天面２１２と、ＰＣＢ１１０の第一と第二支持部材１２２と１２７の間の距離Ｈ２に相当する高さＨ２'とを持つ第二ＰＣＢ２１０が提供される。垂直溝２１４が、上面２１２を貫いて形成され、ＰＣＢ２１０の縁端２１６に延びている。垂直溝２１４は、傾斜部１２９の寸法と形状に相当する寸法と形状を持つ。たとえば、垂直溝２１４は、傾斜部１２９の厚さｗに相当する幅ｗ’を持ち、傾斜部１２９の第一と第二支持部材１２２と１２７の間の距離Ｈ２に相当する高さＨ２’を持つ。別の実施形態では、所期の構成に必要なら、ＰＣＢ２１０を他の回路部品に置き換えてもよい。類似の垂直溝が、上述したようにそのような回路部品に形成される。

【0015】

[0019]図３Ａから３Ｃは、一実施形態における三次元プリント基板構造生産の多様な組立て工程を示している。図３Ａに示すように、ＰＣＢ１１０の傾斜部１２９は、ＰＣＢ２１０または他の回路部品の垂直溝２１４と位置合わせされている。図３Ｂに示すように、傾斜部１２９を垂直溝２１４に挿入することによって、ＰＣＢ１１０はＰＣＢ２１０（または他の部品）と連結される。ＰＣＢ１１０とＰＣＢ２１０は、図３Ｃに示すように機械的および電気的に挟み角θを持って連結される。

【0016】

[0020]挟み角をθとして、上述したような三次元プリント基板構造の設計に以下の式を使うことができる。

【0017】

【数1】

ここでｈは第一ＰＣＢから取り除かれる材料の高さであり、
ｗは第二ＰＣＢ上の垂直溝の幅であり、
Ｈ１は第一ＰＣＢの全高（厚さ）であり、
Ｈ２は第二ＰＣＢの全高（厚さ）である。

【0018】

[0021]以上の製作工程の全ては一般的なＰＣＢ工程に基づくものであり、したがって特別に回転させる操作を必要としない。それぞれの操作はＰＣＢの天面側または底面側において完了し、これは大量生産にとって有用である。電気的な接続はＰＣＢ上のメッキによって完成する。傾斜部のメッキを最良の接続を得るために用いてもよく、たとえばより容易なはんだ付けのためとしてもよい。

【0019】

[0022]本発明はその基本的な特性から逸脱することなく、他の特有の形態として実施することができる。説明した実施形態はあくまでも実例であり、これらにのみに限定されるものではないものとみなされる。したがって、発明の範囲は上述した説明よりもむしろ付記する請求項によって示される。請求項と同等な趣旨と範囲内から生じるあらゆる変更は請求項の範囲に含まれるものとされる。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】