专利名称：电路基板组装体的制作方法
技术领域：
本发明，涉及具有第1电路基板和第2电路基板、并对在各个电路基板的表面所形成的电路相互间用弯曲形状的多个金属片进行电气连接的电路基板组装体。
背景技术：
在将第2电路基板立起配置在第1电路基板上、将这些第1及第2电路基板进行电气连接的场合，一般使用扁平电缆、FPC(可挠性印刷基板；FlexiblePrinted Circuits)、基板端子、角销等连接零件。扁平电缆和基板端子、还有钩形的角销等连接零件对电路基板的固定，如日本专利特开平7-326860号公报中所揭示的那样，是通过将扁平电缆的芯线和基板端子的引线端子、甚至角销的前端部穿过设置在电路基板上的连接元件安装用的通孔，将这些端部在所述电路基板的背面侧与规定的导体部(端子部)进行锡焊来实现的。另外，在日本专利特开平9-83132号公报中揭示了利用弯曲形成多段的引线端子夹住电路基板、将所述引线端子分别锡焊在2个电路基板上的技术。
但是，如上所述，在将连接元件固定于电路基板上时，需要事先在电路基板上开设通孔。而且，需要将穿过所述通孔的连接元件的芯线和引线端子等与电路基板的背面侧进行锡焊。因此，存在无法有效地将电路基板的背面侧用于其他用途的问题。
这方面，可以考虑通过将扁平电缆的芯线和FPC的导体部与设置在电路基板的表面侧的导体部(端子部)直接进行锡焊，以进行电气连接。但是，扁平电缆和FPC的机械强度低，例如，需要利用L型角构件等的机械式支承零件对第1及第2电路基板之间进行机械式稳定固定。而且，为了将该种L型角构件固定于电路基板上，例如，需要利用设置在电路基板上的通孔将L型角构件进行螺钉固定。因而，还是需要在电路基板上设置通孔，同样存在对电路基板背面侧的有效利用的问题。
另外，弯曲形成多段的引线端子具有将电路基板的端部夹入其一端部的结构(弯曲形状)。因此，根据所应用的电路基板的厚度，需要分别准备其弯曲形状不同的多种引线端子。而且，引线端子本身的弯曲结构复杂，存在零件成本高的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作成的，具目的在于，提供一种将第2电路基板立设于第1电路基板上，能稳定地将这些第1及第2电路基板进行电气及机械连接的、廉价且结构简易的电路基板组装体。
为了达到上述目的，本发明的电路基板组装体，具有第1电路基板及第2电路基板，并利用呈弯曲形状的多个金属片(例如磷青铜或不锈钢)对分别在电路基板的表面上所形成的电路(线路图形)相互间进行电气及机械连接而成的结构体，上述金属片的第1端部固定于上述第1电路基板的电路上，第2端部固定于上述第2电路基板的电路上，上述第1电路基板与上述第2电路基板之间形成间隙，配置成上述金属片的第1端部和第2端部的中间部分通过该间隙。
采用如此结构的电路基板组装体，只要将金属片的两端分别固定于上述各电路基板的电路上(即，表面安装)，故不需要在电路基板上开设通孔。因此，不需要将电路基板的背面侧用于上述金属片等的固定，因而能有效地将该电路基板的背面侧应用于其他用途。另外，金属片具有弹性的作用，因而即使第2电路基板相对于第1电路基板的安装角度有稍许偏差，利用金属片的挠曲能容易地实现第1及第2电路基板之间稳定的电气及机械连接。另外，通过具有弹性的金属片的挠曲能柔软地承受施加于第1及第2电路基板之间的机械性的变形。因此，可提高第1电路基板对第2电路基板的机械支承强度。
而且，利用在第1电路基板的端部和第2电路基板的表面之间设置的间隙设置金属片，在狭小的空间区域中尽可能使所述金属片的长度延长，可提高金属片作为弹簧的作用。其结果，能使第1电路基板的有限的大小的表面区域有效地进行利用，可提高各种零件的安装密度。
也可利用电气绝缘的支承体对上述细长形状的金属片的、与第1及第2电路基板的各电路的导体部分别固定的两端部以外的部分进行覆盖，以由该支承体进行支承，隔开规定的间隔多根平行地排列设置。
另外，将多根金属片平行排列，事先在覆盖各金属片的两端部以外部位的绝缘性支承体上设置切槽，最好做成利用该切槽位置能将各规定数的金属片切开的结构。这样的结构，利用切槽能容易地将上述支承体在多个金属片的排列方向切断。因此，可根据电路基板的连接规格等对被支承体支承的金属片数进行调节，故能提高其使用的方便性。
而且，最好在第1电路基板的表面事先设置凹状的支承部，将第2电路基板的端部嵌入该凹状的支承部内，做成第2电路基板立在第1电路基板上的状态。做成如此结构，能容易地进行第1及第2电路基板中的至少一方与金属片的锡焊作业。
采用以上说明的本发明，不需要在第1电路基板上开设连接零件安装用的通孔等。因此，金属片的端部等不会通过通孔向电路基板的背面侧突出，故能有效地将各电路基板的背面侧应用于其他用途。
另外，在狭小的空间区域中尽可能使金属片的长度延长，可提高金属片作为弹簧的作用，利用金属片的挠曲可吸收通过电路基板施加的外力。因此，能减轻作用于金属片与电路基板的连接部的变形，并可靠地防止其剥离。其结果，具有可稳定地将第1及第2电路基板之间进行电气及机械的固定、同时能使第1电路基板的有限的大小的表面区域有效地进行利用、可提高各种零件的安装密度这样的优良效果。
另外，因其结构简单、可廉价地实现，故在工业上的优点也是很大的。
图1是表示本发明的实施形态1的电路基板组装体的概要结构的立体图。
图2是表示图1所示的电路基板组装体的侧视图。
图3是表示图1所示的电路基板组装体中使用的复合导体片金属片的概要结构的立体图。
图4是表示将本发明的实施形态2的电路基板组装体中使用的多个金属片横向排列成1列埋入基体内的连接零件的例子的立体图。
图5是表示将本发明的电路基板组装体中使用的多个金属片横向排列成2列埋入基体内的连接零件的例子的立体图。
图6是表示本发明的电路基板组装体中使用的连接零件的变形例与电路基板的关系的主要部分的剖视图。
图7是表示将本发明的电路基板组装体中使用的多个金属片埋入基体的连接零件的其他例子的立体图。
图8是表示本发明的电路基板组装体中使用的金属片的变形例的图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施形态的电路基板组装体进行说明。
图1是表示实施形态1的电路基板组装体的概要结构的立体图，10是第1电路基板，20是在该第1电路基板10上立起设置的第2电路基板。这些第1及第2电路基板10、20，是将在具有电气绝缘性的平板状的基板表面上粘贴着铜箔等的导体层进行蚀刻形成规定电路的导体图形、即所谓的印刷电路板。电路基板组装体，是通过利用以下进行说明的金属片1对这些第1及第2电路基板10、20进行电气及机械连接来实现的。
这些第1及第2电路基板10、20的连接·固定中使用的细长形状的金属片1，例如，通过将由磷青铜或不锈钢构成的细长形状的板向其板厚方向弯曲成规定的形状而形成。尤其是，金属片1，具有在长度方向的大致中央部向其板厚方向弯折成大致直角的弯曲部1a的大致L字形的形状，具有将夹着所述弯曲部1a的一对的两端部锡焊在所述第1电路基板10的表面上的第1面安装部1b、锡焊在第2电路基板20的表面上的第2面安装部1c的结构。
具体地说，在图2的电路基板组装体的侧视图中，如金属片1的弯曲形状所示，细长形状的金属片1，具有在其长度方向的大致中央部形成圆弧地弯曲成大致直角的弯曲部1a。然后，将从该弯曲部1a向一方延伸并与第1电路基板10连接的一侧的端部朝外侧稍微弯折形成第1台阶1d，并具有通过该第1台阶部1d地设有上述第1面安装部1b的形状。然后，在将该第1面安装部1b锡焊在第1电路基板10的表面时(面安装时)，使上述弯曲部1a与上述第1电路基板10的表面之间形成规定的间隙d1。
另外，所述面安装部1c与第1台阶部1d之间的部位，成为朝第1电路基板10的面方向可挠曲的具有规定长度的挠曲部。该挠曲部具有板簧的作用。
另一方面，从上述弯曲部1a向相反方向延伸且与第2电路基板20连接的一侧的端部，形成朝内侧稍微弯折的第2台阶部1e，通过该第2台阶部1e设置第2面安装部1c。然后，在将该第2面安装部1c与第2电路基板20的表面(背面侧)进行锡焊时(面安装时)，上述弯曲部1a与上述第2电路基板20的背面之间形成规定的间隙d2。
利用如此结构(弯曲形状)的金属片1的上述第1及第2电路基板10、20之间的电气及机械的连接，例如图2的侧视图所示，先将金属片1的上述第1面安装部1b在形成第1电路基板10的规定导体图形(未图示)的表面上平行地定位。然后，利用规定的导电物、具体地说利用焊锡分别将第1面安装部1b固定在第1电路基板10的表面上所设置的导体图形的端子部(未图示)上。
然后，将第2电路基板20从金属片1的挠曲部的上方相对于第1电路基板10大致直角、且与上述第1电路基板10的表面之间形成规定间隙S的状态下进行定位。然后，固定于第1电路基板10的金属片1从第2电路基板20的下端侧通过，被导向该第2电路基板20的背面侧。即，第1电路基板10的表面与第2电路基板20的端部之间形成间隙S，将上述第2电路基板20配置在上述第1电路基板10的上方、以使位于金属片1的面安装部1c与面安装部1b中间的挠曲部通过上述间隙S。该状态下，将上述金属片1的第2面安装部1c与上述第2电路基板20的背面侧的表面大致平行地定位，利用锡焊将第2面安装部1c固定在第2电路基板20的表面上所设置的导体图形的端子部(未图示)上。
即，将金属片1的端部(面安装部1b、1c)平行地沿着分别设置在各电路基板10、20上的导体图形的端子部表面，将这些端部(面安装部1b、1c)分别与导体图形的端子部进行锡焊。这里，将金属片1相对于电路基板10、20的这样的固定形态，称为将金属片1的端部相对于电路基板10、20进行表面安装(面安装)。
在图1所示的实施形态中，表示了利用10个相同形状的金属片1，将第1电路基板10与第2电路基板20进行连接·固定的例子。这些多个金属片1，例如，如图3所示，可以是将第1面安装部1b的前端部分别与成为其基部的宽幅的基体2连接、以规定的间隔多根(例如10根)平行地梳齿状地进行设置而成的金属片复合体4，以此进行提供。
这样的金属片复合体4，首先，将作为其材料的磷青铜薄板冲裁加工成规定的图形形状，而形成在宽幅的基体2的缘部梳齿状地设置有多个金属片1的板构件。然后，在该板构件的各金属片1的、应成为上述面安装部1a、1c的区域根据需要实施镀金后，通过冲压加工将各金属片1的长度方向的中央部大致直角地弯曲来进行制造。
使用了作为金属片复合体4提供的多个金属片(连接零件)1的第1及第2电路基板10、20之间的连接，首先，将与基体2连接的一侧的第1面安装部1b分别平行地在第1电路基板10的规定位置上定位后，将上述第1面安装部1b分别与第1电路基板10的未图示的导体图形部(电路)进行锡焊。然后，切断上述基体2与第1面安装部1b的前端部的连接部，使多个金属片1从上述基体2分别切开而相互独立。不过，由于多根金属片1已处于分别面安装在第1电路基板10上的状态，因而这些多根金属片1的排列状态能维持原样。
然后，如上所述，将应该在第1电路基板10上立设的第2电路基板20定位设置在该电路基板10的规定位置。将上述各金属片1的第2面安装部1c分别锡焊在该第2电路基板20的未图示的导体图形部(电路)上。由此，各金属片1分别面安装在第2电路基板20的表面上，如图1所示，实现利用多根金属片1将第1电路基板10和立设在该第1电路基板10上的第2电路基板20进行电气及机械连接的结构的电路基板组装体。
如此的电路基板组装体，只要将多个金属片1的两端部(面安装部1b、1c)相对于第1电路基板10和立设在该第1电路基板10上的第2电路基板20，分别面安装在各电路基板10、20的表面，就可通过多根金属片1将上述第1及第2电路基板10、20稳定地进行电气及机械连接。而且，各金属片1，如上所述，具有作为弹簧的作用，因而，即使第2电路基板20的安装角度有稍许偏差，利用金属片1的挠曲稳定地将第2电路基板20机械式地支承在第1电路基板10上，并且这些电路基板10、20之间能可靠地进行电气连接。
尤其如图2所示，分别固定(面安装)于第1及第2电路基板10、20的第1及第2面安装部1b、1c以外的区域，即、包括上述台阶部1d、1e之间的弯曲部1a的区域分别离开第1及第2电路基板10、20。尤其是金属片1的挠曲部可挠曲地配置在第1电路基板10的表面与第2电路基板的下端部之间的间隙内，因而能较长地设定能发挥金属片1的弹性的部位。这样，不仅对从板厚方向作用于第2电路基板20的外力、而且对从其板面方向作用的外力，也能通过上述金属片1的第1及第2面接合部1b、1c以外的区域(挠曲部)的挠曲进行缓和。因而，不会对第1及第2电路基板10、20上的金属片1的锡焊部位产生过大的力。其结果，即使受到外力，其锡焊处也不会断裂，能实现利用金属片1稳定地将第1及第2电路基板10、20间进行电气及机械连接的电路基板组装体。
另外，如使用上述金属片复合体4，可将多根金属片1对第1及第2电路基板10、20的连接(表面安装)一次地进行，故能简易地进行其组装作业。
而且，只要将多根金属片1的端部(面安装部1b、1c)分别面安装在第1及第2电路基板10、20的各表面上即可，因而不需要像上述使用引线销等的场合那样在电路基板10、20上开设连接零件安装用的通孔。而且，由于各金属片1的端部(面安装部1b、1c)不会通过通孔朝电路基板10、20的背面侧突出，因而可将各电路基板10、20的背面侧有效地应用于例如安装显示元件和开关元件等。
另外，金属片1本身具有弹性，故例如，即使外力作用于电路基板10、20之间，也可由金属片1的挠曲来缓和·吸收该外力引起的变形。尤其是，通过弯曲部1a及挠曲部的挠曲能有效地吸收从第2电路基板20的板厚方向对第2电路基板20作用的外力。其结果，可防止金属片1的面安装部1b、1c从上述电路基板10、20上剥落，能充分提高其连接的可靠性。
另外，金属片1的面安装部1b、1c具有平面形状，在该面安装部1b、1c的平面与电路基板10、20的平面上的电路图形之间夹着焊锡地进行固定，因而其机械结合强度极强。即，平面之间相互面对地固定，因而能容易地实现具有足够机械强度的固定状态。
下面对本发明的实施形态2进行说明。该实施形态2，分别如图4及图5所示，将上述多根金属片1隔开规定间隔横向排列并平行地设置，将这些金属片1的两端部(面安装部1b、1c)以外的部位，换言之，将弯曲部1a用具有绝缘性的合成树脂体模制制成，将该合成树脂体(模制体)作为对上述各金属片1进行支承的基座(支承体)3。
图4表示将多根金属片1方向对齐地排列成1列设置在基座3上的结构的连接零件，另外，图5表示将多根金属片1方向相反地排列成2列、将电路基板20嵌入这2列金属片1之间以进行支承的连接零件。
由此，对将多根金属片1横向排列并平行设置、将这些金属片1埋入由合成树脂体构成的基座3内进行支承的结构的连接零件进行使用的场合，如图6所示，从基座3突出的金属片1的第1面安装部1b，只要设定成与上述基座3的下面为同一面，上述面安装部1b对电路基板10的面安装就不会受上述基座3的妨碍。另外，在基座3的下面事先设置定位用的突起3a，只要将该突起3a嵌入预先设置在第1电路基板10上的定位用孔部10a内，就能容易地对基座3相对于第1电路基板10的安装位置、甚至多个金属片1的安装位置进行限定。
另外，在由此实现利用基座3将多个金属片1进行支承的结构的连接零件的场合，例如，如图7所示，在基座3的两端部事先设置从两面夹住第2电路基板20进行支承的コ字形(凹状)的支承部3b也是有用的。只要事先设置如此的支承部3b，在将朝基座3的上面突出的金属片1的第2面安装部1c分别锡焊在第2电路基板20上时，可防止第2电路基板20的倒下，而稳定地进行保持。因而能容易地进行其锡焊作业(面安装作业)。
另外，例如，如图8所示，也可在支承多个金属片1的基座(支承体)3上，事先设置将隔开规定间隔设置的金属片1之间按规定数进行划分的切槽3c。然后利用这样的切槽3c切断基座3，只要将连接第1及第2电路基板10、20所需根数的金属片1切下使用即可，可提高其通用性。
另外，利用基座3将多个金属片1进行支承的结构的连接零件，在将第1面安装部1b锡焊在第1电路基板10上后、将第2面安装部1c锡焊在第2电路基板20上时，可借助合成树脂制的基座3吸收从第2面安装部1c通过金属片1向第1面安装部1b传递的热量。其结果，可防止使第1面安装部1b与第1电路基板10连接的焊锡层的不经意的熔融，故其连接可靠性极高、而且具有能稳定地进行保持等的第2个效果。
在将金属片1的两端部分别固定(面安装)在第1及第2电路基板10、20上时，例如，作为最初用于将金属片1相对于第1电路基板10进行固定(面安装)的焊锡使用高温焊锡，然后作为用于将金属片1固定(面安装)于第2电路基板20的焊锡最好使用低温焊锡。由此将焊锡区分使用，在将第2面安装部1c锡焊在第2电路基板20上时，能有效地防止先锡焊在第1面安装部1b与第1电路基板10上的焊锡无意中熔融而引起的剥离。
另外，在利用锡焊回流(日文リフロ一)对金属片1与电路基板10、20进行连接的场合，例如，在将多个金属片1与上述基体2连接的状态下、或利用基座3将多个金属片1进行支承的状态下，事先利用高温焊锡将几个金属片1手工作业地锡焊在电路基板10上，然后，将剩下的金属片1通过利用低温焊锡(例如膏状钎焊料)的回流进行连接即可。另外，在第2电路基板20也可不对第1电路基板10垂直固定的场合，例如，通过将弯曲部1a的弯折角度做成锐角，可将多个金属片1相对于上述基体2进行连接的状态下自立。由此，能实现锡焊回流的连接作业的简单化。
不过，本发明并不局限于上述各实施形态。这里对仅将1片第2电路基板20立设于第1电路基板10上的场合为例进行了说明，但同样可适用于将多片第2电路基板20排列设置的场合。另外，金属片1的大小及其排列节距和弯曲角度等，也可根据其连接规格确定。而且，作为金属片1的材料，除了磷青铜薄板以外还可使用铝合金或铝钢等，另外，也可在其表面电镀金等进行使用。而且，还可利用导电性的粘结剂代替焊锡将金属片的两端部分别固定在电路基板上，或通过激光焊接进行固定。其他，在本发明的宗旨范围内可进行各种变形。
权利要求
1.一种电路基板组装体，具有第1电路基板及第2电路基板，并利用呈弯曲形状的多个金属片对在各个电路基板的表面所形成的电路相互间进行电气连接而成，其特征在于，所述金属片的第1端部固定于所述第1电路基板的电路上，第2端部固定于所述第2电路基板的电路上，所述第1电路基板与所述第2电路基板之间形成有间隙，并配置成所述金属片的第1端部和第2端部的中间部分通过该间隙。
2.一种电路基板组装体，具有第1电路基板及第2电路基板，并利用呈弯曲形状的多个金属片对在各个电路基板的表面所形成的电路相互间进行电气连接而成，其特征在于，所述金属片的第1端部固定于所述第1电路基板的电路上，第2端部固定于所述第2电路基板的电路上，所述多个金属片在相互留有间隔排列设置的状态下，由电气绝缘性的支承体支承。
3.如权利要求2所述的电路基板组装体，其特征在于，所述支承体，具有被设成在事先设置的切槽位置可分离的结构。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电路基板组装体，其特征在于，所述第2电路基板，其端部由设置在所述第1电路基板的表面的凹状的支承部支承而立设在所述第1电路基板上。
全文摘要
一种电路基板组装体，具有第1电路基板及第2电路基板，并利用呈弯曲形状的多个金属片对在各个电路基板的表面所形成的电路相互间进行电气及机械连接而成，所述第1电路基板与第2电路基板之间形成有间隙，将所述金属片配置成所述金属片的第1端部和第2端部的中间部分通过所述间隙，将该金属片的第1端部固定于所述第1电路基板的电路上，同时将第2端部固定于所述第2电路基板的电路上。采用本发明，可稳定、牢固地将第1电路基板与第2电路基板进行电气及机械连接，价廉且结构简单。
文档编号H05K1/14GK1527657SQ200410008288
公开日2004年9月8日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月27日
发明者原田英史, 本柳秀树, 树, 也, 内海庆也, 小泉利文, 文 申请人:株式会社山武