JP2011222405A - 基板接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント回路基板間の信号伝送品質が悪化することを抑制することができるとともに、基板間コネクタにおける信号端子の位置を自由に決めることができる基板接続構造を得る。
【解決手段】第１のグランド層を有した第１のプリント回路基板５と、第２のグランド層を有し、第１のプリント回路基板の表面に対して立てて設けられた第２のプリント回路基板７と、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間の信号を伝送する信号端子を有し、第２のプリント回路基板７と第１のプリント回路基板５とを接続する基板間コネクタ３と、第２のプリント回路基板７の周縁部に位置する第２のグランド層の部分のうちの基板間コネクタ３から離れた部分と、第１のグランド層とを導通させる導通部材４とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板間コネクタを介して複数のプリント回路基板を接続する基板接続構造に関する。

従来、小型基板がメイン基板に基板間コネクタを介して接続される基板接続構造が知られている。基板間コネクタは、基板間コネクタの幅方向端部に設けられたグランド端子と、基板間コネクタの幅方向中間部に設けられた信号端子とを有している。グランド端子が基板間コネクタの幅方向端部に配置されているので、小型基板のグランド層を流れるノイズ電流は、信号端子を跨ぐことなくグランド端子へ流れる。これにより、小型基板のグランド層を流れるノイズ電流が信号端子へ流れることが抑制される。その結果、小型基板とメイン基板との間の信号伝送品質が向上する。
（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１７２３６号公報

しかしながら、信号端子を基板間コネクタの幅方向中間部に配置しなければならず、基板間コネクタにおける信号端子の位置を自由に決めることができないという問題点があった。

この発明は、プリント回路基板間の信号伝送品質が悪化することを抑制することができるとともに、基板間コネクタにおける信号端子の位置を自由に決めることができる基板接続構造を提供するものである。

この発明に係る基板接続構造は、第１のグランド層を有した第１のプリント回路基板と、第２のグランド層を有し、前記第１のプリント回路基板に対して立てて設けられた第２のプリント回路基板と、前記第１のプリント回路基板と前記第２のプリント回路基板との間の信号を伝送する信号端子を有し、前記第２のプリント回路基板と前記第１のプリント回路基板とを接続する基板間コネクタと、前記第２のプリント回路基板の周縁部に位置する前記第２のグランド層の部分のうちの前記基板間コネクタから離れた部分と、前記第１のグランド層とを導通させる導通部材とを備えている。

この発明に係る基板接続構造によれば、導通部材が第２のプリント回路基板の周縁部に位置する第２のグランド層の部分のうちの基板間コネクタから離れた部分と、第１のグランド層とを導通させるので、第２のプリント回路基板に外部から電磁ノイズが印加された場合に、ノイズ電流は、エッジ特異性により第２のグランド層の周縁部を流れ、導通部材を通って第１のグランド層へ流れる。これにより、ノイズ電流が基板間コネクタへ流れることが抑制され、第１のプリント回路基板と第２のプリント回路基板との間の信号伝送品質が悪化することを抑制することができる。また、ノイズ電流が基板間コネクタの信号端子へ流れることを抑制するための信号端子の位置の制約がなくなるので、基板間コネクタにおける信号端子の位置を自由に決めることができる。

この発明の実施の形態１に係る基板接続構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る基板接続構造を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る基板接続構造を示す正面図である。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る基板接続構造を示す斜視図である。図において、基板接続構造は、マザーボード１と、マザーボード１に取り付けられるドータボード２と、マザーボード１とドータボード２との間に設けられた基板間コネクタ３と、マザーボード１とドータボード２との間に設けられ基板間コネクタ３から離れて配置された一対の導通部材４とを備えている。

マザーボード１は、電子回路（図示せず）を含んだ第１のプリント回路基板５と、第１のプリント回路基板５の表面に設けられた第１の半導体素子６とを有している。第１の半導体素子６は、第１のプリント回路基板５の電子回路に電気的に接続されている。第１のプリント回路基板５の電子回路は、第１の信号パターン（図示せず）を含んだ第１の信号層（図示せず）と、第１のグランド層（図示せず）とを有している。第１のグランド層は、第１のプリント回路基板５の全面に渡って配置されている。第１のプリント回路基板５は、第１のプリント回路基板５に垂直な方向から視たときの形状が四角形状となるように形成されている。

ドータボード２は、電子回路（図示せず）を含んだ第２のプリント回路基板７と、第２のプリント回路基板７の表面に設けられた第２の半導体素子８と、第２のプリント回路基板７の表面に設けられた外部コネクタ９とを有している。第２の半導体素子８および外部コネクタ９は、第２のプリント回路基板７の電子回路に電気的に接続されている。第２のプリント回路基板７の電子回路は、第２の信号パターン（図示せず）を含んだ第２の信号層（図示せず）と、第２のグランド層（図示せず）とを有している。第２のグランド層は、第２のプリント回路基板７の全面に渡って配置されている。第２のプリント回路基板７は、第２のプリント回路基板７に垂直な方向から視たときの形状が四角形状となるように形成されている。

第２のプリント回路基板７は、第１のプリント回路基板５の表面に対して立てて設けられている。第２の半導体素子８は、第２のプリント回路基板７に垂直な方向にドータボード２を視たときに第２のプリント回路基板７の中央部に位置するように配置されている。外部コネクタ９は、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５から離れた側の端部に配置されている。また、外部コネクタ９は、第１のプリント回路基板５および第２のプリント回路基板７の両方に沿った方向である第２のプリント回路基板７の幅方向についての第２のプリント回路基板７の端部に配置されている。なお、外部コネクタ９が配置される第２のプリント回路基板７の部分は、これに限らず、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部を除いた第２のプリント回路基板７の周縁部の部分であればよい。外部コネクタ９は、外部装置（図示せず）に接続可能となっている。

基板間コネクタ３は、第１のプリント回路基板５の表面に設けられたレセプタコネクタ部１０と、第２のプリント回路基板７の表面に設けられ、レセプタコネクタ部１０に接続されるヘッダコネクタ部１１とを有している。基板間コネクタ３は、レセプタコネクタ部１０とヘッダコネクタ部１１とが接続されることにより、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７とを接続する。

レセプタコネクタ部１０およびヘッダコネクタ部１１のそれぞれは、複数の信号端子（図示せず）を有している。なお、この例では、基板間コネクタ３は、グランド端子を有していない。レセプタコネクタ部１０の信号端子は、第１のプリント回路基板５の電子回路の第１の信号パターンに導通されている。ヘッダコネクタ部１１の信号端子は、第２のプリント回路基板７の電子回路の第２の信号パターンに導通されている。ヘッダコネクタ部１１の信号端子は、ヘッダコネクタ部１１がレセプタコネクタ部１０に接続されることにより、レセプタコネクタ部１０の信号端子に導通される。つまり、基板間コネクタ３は、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間の信号を伝送可能にする。

ヘッダコネクタ部１１は、ヘッダコネクタ部１１の信号端子が並べられた方向が第２のプリント回路基板７の幅方向となるように配置されている。第２のプリント回路基板７の幅方向についてのヘッダコネクタ部１１の寸法は、第２のプリント回路基板７の幅方向の寸法よりも小さくなっている。ヘッダコネクタ部１１は、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部であって、第２のプリント回路基板７の幅方向中央部に配置されている。

導通部材４は、第１のグランド層に導通された第１のコネクタ部１２と、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部であって、第２のプリント回路基板７の幅方向両端部で第２のグランド層に導通された第２のコネクタ部１３とを有している。つまり、基板間コネクタ３は、第２のプリント回路基板７の幅方向について導通部材４よりも内側で、導通部材４から離れて第２のプリント回路基板７に接続されている。導通部材４は、第１のコネクタ部１２と第２のコネクタ部１３とが接続されることにより、第１のグランド層と第２のグランド層とを導通させる。

次に、外部コネクタ９を介して第２のプリント回路基板７に高周波成分を含んだ電磁ノイズ（例えば、静電気放電ノイズ）が印加されたときについて説明する。電磁ノイズが外部コネクタ９を介して第２のプリント回路基板７に印加されたときには、ノイズ電流は、第２のプリント回路基板７の中で最もインピーダンスの低い部分である第２のグランド層に進入する。第２のグランド層に進入したノイズ電流は、エッジ特異性により、第２のグランド層の周縁部を流れる。

ノイズ電流が、第２のグランド層の周縁部を流れて、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に達すると、ノイズ電流は、導通部材４を通って、第１のグランド層へ流れる。これにより、ノイズ電流が基板間コネクタ３へ流れることが抑制される。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る基板接続構造によれば、導通部材４が、第２のプリント回路基板７の周縁部に位置する第２のグランド層の部分のうちの基板間コネクタ３から離れた部分と、第１のグランド層とを導通させるので、外部から電磁ノイズが第２のプリント回路基板７に印加された場合に、ノイズ電流は、エッジ特異性により第２のグランド層の周縁部を流れ、導通部材４を通って第１のグランド層へ流れる。これにより、ノイズ電流が基板間コネクタ３へ流れることが抑制され、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間の信号伝送品質が悪化することを抑制することができる。

また、ノイズ電流が基板間コネクタ３の信号端子へ流れることを抑制するための信号端子の位置の制約がなくなるので、基板間コネクタ３における信号端子の位置を自由に決めることができる。

また、導通部材４は、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部で第２のグランド層に導通されているので、導通部材４の長さを短くすることができる。これにより、導通部材４におけるインピーダンスを低減させることができる。その結果、第２のグランド層に流れるノイズ電流を第１のグランド層へより確実に流すことができる。

また、基板間コネクタ３は、第２のプリント回路基板７の幅方向について、導通部材４よりも内側で第２のプリント回路基板７に接続されているので、第２のプリント回路基板７の幅方向端部に位置する第２のグランド層の部分を流れるノイズ電流を、導通部材４を取り付けることで基板間コネクタ３に向かって流れることをより確実に抑制して、第１のグランド層へより確実に流すことができる。

また、導通部材４は、第２のプリント回路基板７の幅方向端部で第２のグランド層に導通されているので、外部コネクタ９を介して電磁ノイズが第２のプリント回路基板７に印加されたときに、第２のグランド層に進入したノイズ電流が、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に位置する第２のグランド層の部分で反射することが抑制される。これにより、ノイズ電流の反射による第２のプリント回路基板７全体での基板共振の発生が抑制される。その結果、第２の半導体素子８の誤作動が発生することを防止することができ、また、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間の信号伝送を高い信頼性で実現することができる。また、第２のプリント回路基板７全体での基板共振の発生が抑制されるので、第２のプリント回路基板７からの不要な電磁放射の発生を抑制することができる。これにより、ドータボード２からの電磁放射によるドータボード２の周辺に配置される機器（例えば、電子回路機器や無線通信機器等）への影響を低減させることができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る基板接続構造を示す斜視図である。図において、レセプタコネクタ部１０は、複数の第１のグランド端子１０ａを有している。第１のグランド端子１０ａは、第１のプリント回路基板５の第１のグランド層に導通されている。ヘッダコネクタ部１１は、複数の第２のグランド端子１１ａを有している。第２のグランド端子１１ａは、第２のプリント回路基板７の第２のグランド層に導通されている。第２のグランド端子１１ａは、ヘッダコネクタ部１１がレセプタコネクタ部１０に接続されることにより、第１のグランド端子１０ａに導通される。第１のグランド層と第２のグランド層とは、第２のグランド端子１１ａと第１のグランド端子１０ａとが導通されることにより、基板間コネクタ３を介して導通される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

電磁ノイズが外部コネクタ９を介して第２のプリント回路基板７に印加されたときには、ノイズ電流は、実施の形態１と同様に、エッジ特異性により、第２のグランド層の周縁部を流れる。ノイズ電流が、第２のグランド層の周縁部を流れて、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に達すると、ノイズ電流は、導通部材４を通って、第１のグランド層へ流れる。これにより、ノイズ電流が基板間コネクタ３へ流れることが抑制される。その結果、ノイズ電流がグランド端子１１ａおよびグランド端子１０ａに流れることが抑制される。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る基板間接続構造によれば、基板間コネクタ３は、第１のプリント回路基板５の第１のグランド層と第２のプリント回路基板７の第２のグランド層とを導通させるグランド端子１０ａおよびグランド端子１１ａを有しているので、基板間コネクタ３において各信号端子に隣接してグランド端子１０ａおよびグランド端子１１ａを配置することができる。これにより、回路的安定を確保した状態で、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間の高速通信を行うことができる。

また、導通部材４および基板間コネクタ３により、第２のグランド層と第１のグランド層とが導通されるので、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間のインピーダンスをさらに低下させることができる。これにより、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との電位差をより確実に低下させることができる。つまり、第１のプリント回路基板５および第２のプリント回路基板７における高いグランド安定性を確保することができる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る基板接続構造を示す正面図である。図において、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に位置する第２のグランド層７ａの部分には、第２のグランド層７ａの周縁部から切り込まれた一対のスリット７ｂが形成されている。各スリット７ｂは、第２のグランド層７ａにおける第２のグランド端子（図示せず）との導通部分と、第２のグランド層７ａにおける導通部材４の第２のコネクタ部１３との導通部分との間を横切るように形成されている。その他の構成は、実施の形態２と同様である。

電磁ノイズが外部コネクタ９を介して第２のプリント回路基板７に印加されたときには、ノイズ電流は、実施の形態２と同様に、エッジ特異性により、第２のグランド層の周縁部を流れる。ノイズ電流が、第２のグランド層の周縁部を流れて、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に達すると、ノイズ電流は、導通部材４を通って、第１のグランド層へ流れる。このとき、スリット７ｂにより、第２のグランド層７ａにおける第２のグランド端子との導通部分と、第２のグランド層７ａにおける導通部材４の第２のコネクタ部１３との導通部分との間のインピーダンスが大きくなっているので、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部に達したノイズ電流は、基板間コネクタ３へ向かって流れることがより確実に抑制され、集中的に、導通部材４を通って第１のグランド層へ進入する。

以上説明したように、この発明の実施の形態３に係る基板間接続構造によれば、第２のプリント回路基板７の第２のグランド層７ａには、第２のグランド層７ａにおける第２のグランド端子との導通部分と、第２のグランド層７ａにおける導通部材４の第２のコネクタ部１３との導通部分との間を横切るように第２のグランド層７ａの周縁部から切り込まれたスリット７ｂが形成されているので、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部であって第２のプリント回路基板７の幅方向端部に位置する第２のグランド層７ａの部分に達したノイズ電流は、基板間コネクタ３へ向かって流れることがより確実に抑制され、集中的に、導通部材４へ流れる。これにより、ノイズ電流が基板間コネクタ３に流れることをより確実に抑制することができる。その結果、外部から電磁ノイズが第２のプリント回路基板７に印加されたときの第２のプリント回路基板７と第１のプリント回路基板５との間の基板間信号伝送エラーの発生を防止して、第２のプリント回路基板７と第１のプリント回路基板５との間の基板間信号送信の信頼性をさらに向上させることができる。

なお、上記実施の形態３では、第２のグランド層７ａにおける第２のグランド端子との導通部分と、第２のグランド層７ａにおける各導通部材４の第２のコネクタ部１３との各導通部分との間に一対のスリット７ｂが形成された構成について説明したが、何れか一方にのみスリット７ｂが形成された構成であってもよい。

また、各上記実施の形態では、第２のプリント回路基板７の幅方向両端部で第２のグランド層に導通される一対の導通部材４について説明したが、第２のプリント回路基板７の幅方向の何れか一方の端部でのみ第２のグランド層に導通される導通部材４であってもよい。

また、各上記実施の形態では、導通部材４が第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部で第２のグランド層に導通される構成について説明したが、これに限らず、導通部材４が第２のプリント回路基板７の周縁部に位置する第２のグランド層の部分のうちの基板間コネクタ３から離れた部分で導通される構成であればよい。

また、各上記実施の形態では、基板間コネクタ３が、第１のプリント回路基板５に設けられたレセプタコネクタ部１０と、第２のプリント回路基板７に設けられレセプタコネクタ部１０に接続されるヘッダコネクタ部１１とを有する構成について説明したが、例えば、基板間コネクタが、第１のプリント回路基板５に設けられたカードエッジコネクタ部を有した構成であってもよい。この場合、第２のプリント回路基板７の第１のプリント回路基板５側の端部には、第２のプリント回路基板７がカードエッジコネクタ部の挿入口に挿入されたときにカードエッジコネクタ部の端子と導通する接点が形成される。導通部材４は、カードエッジコネクタ部とは独立して、第１のプリント回路基板５と第２のプリント回路基板７との間に設けられる。

また、各上記実施の形態では、導通部材４が第１のコネクタ部１２と第２のコネクタ部１３とを有した構成について説明したが、導通部材４の構成は、これに限らず、第１のグランド層と第２のグランド層とを導通させることができる構成であればよい。例えば、導通部材４は、第１のグランド層に導通された金属ばねと、第２のグランド層に導通された金属ばねとを有し、金属ばね同士が導通される構成であったり、また、第１のグランド層および第２のグランド層の何れか一方に金属ばねを導通させ、この金属ばねを他方のグランド層に接触させて導通させる構成であったりしてもよい。

また、各上記実施の形態では、第２のプリント回路基板７が第１のプリント回路基板５の表面に対して立てられた構成について説明したが、第２のプリント回路基板７が第１のプリント回路基板５の裏面に対して立てられた構成であってもよい。

１ マザーボード、２ ドータボード、３ 基板間コネクタ、４ 導通部材、５ 第１のプリント回路基板、６ 第１の半導体素子、７ 第２のプリント回路基板、７ａ 第２のグランド層、７ｂ スリット、８ 第２の半導体素子、９ 外部コネクタ、１０ レセプタコネクタ部、１０ａ 第１のグランド端子、１１ ヘッダコネクタ部、１１ａ 第２のグランド端子、１２ 第１のコネクタ部、１３ 第２のコネクタ部。

Claims (6)

1. 第１のグランド層を有した第１のプリント回路基板と、
   第２のグランド層を有し、前記第１のプリント回路基板に対して立てて設けられた第２のプリント回路基板と、
   前記第１のプリント回路基板と前記第２のプリント回路基板との間の信号を伝送する信号端子を有し、前記第２のプリント回路基板と前記第１のプリント回路基板とを接続する基板間コネクタと、
   前記第２のプリント回路基板の周縁部に位置する前記第２のグランド層の部分のうちの前記基板間コネクタから離れた部分と、前記第１のグランド層とを導通させる導通部材とを備えたことを特徴とする基板接続構造。
2. 前記導通部材は、前記第２のプリント回路基板の前記第１のプリント回路基板側の端部で前記第２のグランド層に導通されていることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
3. 前記基板間コネクタは、前記第１のプリント回路基板に沿った前記第２のプリント回路基板の幅方向について、前記導通部材よりも内側で前記第２のプリント回路基板に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の基板接続構造。
4. 前記導通部材は、前記第２のプリント回路基板の幅方向端部で前記第２のグランド層に導通されていることを特徴とする請求項３に記載の基板接続構造。
5. 前記基板間コネクタは、前記第１のグランド層と前記第２のグランド層とに導通されるグランド端子を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の基板接続構造。
6. 前記第２のグランド層には、前記第２のグランド層における前記グランド端子との導通部分と、前記第２のグランド層における前記導通部材との導通部分との間を横切るように前記第２のグランド層の周縁部から切り込まれたスリットが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の基板接続構造。

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