説明

プリント回路板

【課題】プリント配線板に搭載された電子部品の接合部にかかる応力を緩和する。
【解決手段】マトリクス形状に配置された端子を有する電子部品2の角部端子2bは、電気信号を伝えない。プリント配線板1には、電子部品2の残りの端子2aと電気的に接続するためのマトリクス形状のランド3が設けられており、角部端子2bに対向する位置には貫通孔4を設ける。これにより、電子部品2の接合部における応力集中を低減し、破断の危険性を回避する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マトリクス形状に配置された端子接合部を有するプリント回路板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯型の小型電子機器において、昨今では、製品の小型化が進んでおり、内蔵されるプリント配線板やそれに搭載される電子部品も小型化が余儀なくされている。従来、プリント配線板に搭載される電子部品は、外周に設けられたリード端子電極をプリント配線板に接合する形態が用いられていた。しかし、電子部品は小型化のために、電極を電子部品の裏面にマトリクス形状に配置して小型化した構造へ変化してきている。そのような構造のものとして、ボール電極をプリント配線板に接合するBGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)と呼ばれる電子部品が多用されている。
【0003】
リード電極はプリント配線板の撓みが発生した場合に、リードの追従により応力を軽減する効果があったが、ボール電極には撓みを吸収する柔軟性がないため、基板との接合部に応力が集中し、接合部が破断しやすくなっている。
【0004】
特に、マトリクス形状に端子電極を配置した電子部品の場合は、プリント配線板の撓みによって端子の接合部に発生する応力は、端子の位置によって異なる。撓みの影響を直接受ける外周部が特に応力が大きく、その中でも角部に位置する端子の接合部は隣接する端子が少ないため、最も大きな応力が発生し、接合部が破断しやすい。
【0005】
また、製品の小型化を図る目的でプリント配線板の薄型化も一段と進んでいる。そのため、外部応力によりプリント配線板が撓み易く、電子部品の端子接合部に大きな応力がかかり、接合部が破断しやすくなっている。
【0006】
このような状況から、外部応力による端子接合部の破断が直接電気的な性能に影響を及ぼさないよう、電子部品の角部端子の電気信号を用いないで、補強用の端子として用いることが一般的に行なわれている。また、図4に示すように、電子部品102の角部への応力集中を回避するため、電子部品102の角部端子の接合部に沿うように、プリント配線板101にスリット孔104を設ける提案がされている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2005−322844号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来技術のように、応力が集中しやすい角部端子を補強用の端子とする場合、角部端子の接合部が破断しても電気的な機能には影響を及ぼすことはない。しかし、破断後は補強部の接合がなくなることにより、基板の撓みによって、破断した端子の周囲の端子接合部に強い応力が発生する。破断した状態が検出されず製品に搭載されることになると、製品に加わる衝撃で、破断した端子周辺の接合部のひびや破断を招く危険性がある。接合部にひびがはいると製品が誤動作する懸念があり、接合部が破断に至ると最悪の場合、製品が動作しない。
【0009】
また、電子部品の角部に沿った形状でスリット孔を設けることで、角部及び角部周囲に発生する強い応力を緩和する構成では、電子部品から引き出される電気配線領域を大きく制限するという問題があった。
【0010】
本発明は、電子部品の角部におけるプリント配線板との接合部の応力集中を効果的に低減できるプリント回路板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のプリント回路板は、角部を有するマトリクス形状の端子を備えた電子部品をプリント配線板に搭載したプリント回路板において、前記電子部品の前記マトリクス形状の角部端子を除く残りの端子に接合するように、前記プリント配線板に配置されたランドと、前記電子部品の前記角部端子に対向するように、前記プリント配線板に配置された貫通孔又は非貫通孔と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
強い応力の発生する電子部品の角部において、端子の接合部を設けないことで、接合部の破断の危険性を回避できる。さらに、プリント配線板側の応力が集中する領域に貫通孔もしくは非貫通孔を設けることによって、電子部品の角部周辺の端子の接合部にかかる応力を緩和することができる。
【0013】
電子部品の角部に位置する端子接合部の破断の原因となる応力をプリント配線板側で吸収できるため、角部周辺の端子の接合部での破断の発生を防止することが可能となる。
【0014】
また、応力が集中する位置に設ける貫通孔もしくは非貫通孔は、サイズが小さくても応力緩和に有効であるため、電子部品から引き出される信号配線への影響を最小限に留めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施例1を示すもので、(a)は、プリント配線板の主要部の模式部分平面図、(b)は、電子部品を実装した状態を示す模式断面図、(c)は、(b)の斜視図である。
【図2】実施例1を示すもので、(a)は、プリント配線板のシミュレーションモデルの平面図、(b)は、プリント配線板の応力解析結果を示すグラフである。
【図3】実施例2を示すもので、(a)は、プリント配線板の構成を示す説明図、(b)は、マトリクス形状の角部に端子を有さない電子部品を示すの背面図である。
【図4】一従来例によるプリント配線板の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0016】
図1は、実施例1によるプリント回路板を示す。図1に示すように、プリント配線板1には、角部を有するマトリクス形状に配置された端子を備え、そのうちの角部端子2bは電気信号を伝えない電子部品2が実装(搭載)される。プリント配線板1上には、電子部品2を接続するために、角部端子2bを除く残りの端子2aに接合するようにマトリクス形状に配置されたランド3が形成されている。プリント配線板1には、電子部品2の角部端子2bに対応する接続ランドは設けず、マトリクス形状の角部に貫通孔(又は非貫通孔)4が設けられている。
【0017】
プリント配線板1のサイズは、例えばデジタルカメラの内蔵基板として用いられるもので、80×40mm、厚さ0.8mmである。プリント配線板1に実装される電子部品2のサイズは例えば12×12mmであり、ボール電極(端子)の直径は0.5mmである。また、電子部品2の角部に対向する貫通孔4は、レーザーや機械ドリル等を用いた穴開け加工により形成する。例えば0.4mmの貫通孔又は非貫通孔をあけると、そのまわりに応力を集中でき、電子部品2の角部周囲に位置する端子2c、2dの接合部に伝わる応力を低減できる。
【0018】
図2(a)に示す応力解析のシミュレーションモデルについて、応力解析の結果を(b)に示す。プリント配線板1は、4箇所のビス締結穴7によって、筐体に固定される。そのため、シミュレーション上はビス締結穴を拘束(変動のない点)として扱う。この状態において、加圧領域8に外圧を加えるとプリント配線板1が撓み、電子部品2の端子接合部に応力が加わる。
【0019】
図2(b)は、貫通孔4の孔径変化に対する電子部品角部周囲に位置する端子2c、2dにかかる応力変化を示している。また、比較対照として、電子部品2の角部端子2bを接合し、貫通孔を設けていないプリント配線板の応力解析結果を併記している。また、従来例との比較として、電子部品2の角部端子2bを接合し、端子2b、2c、2dを覆うようにスリットを設けたプリント配線板の応力解析結果を併記している。図2(b)の応力解析結果より、0.4〜1mm程度の孔径においても、接合部として用いられるはんだの引張強度である50N/mm程の値と比較して、電子部品2の角部周囲の端子2c、2dにかかる応力は小さくなる。プリント配線板の配線領域を阻害することなく、スリットを設けたプリント配線板と同等、またはそれ以上の応力緩和効果が得られる。
【0020】
これにより、例えばコネクタの抜き差しのような組立て時の外圧がプリント配線板1に加えられた場合、電子部品2の角部端子2bを基板と接合しないことで、角部端子2bの接合部に応力を集中させない。そして、角部の接合部から角部周囲に位置する端子2c、2dの接合部に応力が伝わることを軽減する。
【0021】
さらに、その応力が集中する領域に貫通孔4を設けることにより、プリント配線板1を伝わり電子部品2の角部周囲の端子2c、2dにかかる応力を貫通孔4の周りに寄せて低減可能である。かくして、電子部品2の接合部のひびや破断を回避することができる。
【実施例2】
【0022】
図3は、実施例2によるプリント回路板を示す。図3(a)に示すプリント配線板11には、図3(b)に示すようなマトリクス形状に配置された端子12aを有し、マトリクス形状の角部12eの端子を省略した電子部品12が実装される。プリント配線板11上には、電子部品12を接続するためにマトリクス形状に配置されたランド13が形成されている。
【0023】
マトリクス形状に配置されたランド13のうち、最外周ランド列13a、13bの中心を結んだ2本の直線の交点を含む位置に貫通孔14aが形成されている。また、最外周ランド列13b、13cの中心を結んだ2本の直線の交点を含む位置に貫通孔14bが形成されている。同様に、最外周ランド列13c、13dの中心を結んだ2本の直線の交点を含む位置に貫通孔14cが、最外周ランド列13d、13aの中心を結んだ2本の直線の交点を含む位置に貫通孔14dが形成されている。
【0024】
プリント配線板11に形成される貫通孔14a〜14dは、プリント配線板11の層間の配線を電気的に接続する金属メッキされた貫通孔又は非貫通孔(スルーホール)であってもよい。貫通孔を金属メッキされたスルーホールとすることで、電子部品12の角部周辺における電気配線の設計自由度を向上することが可能となる。プリント配線板11に加わる外圧の位置が把握できる場合には、外圧の位置によって、貫通孔14a〜14dを適宜選択して設けてもよい。
【0025】
これにより、プリント配線板11は、上下方向から様々な位置に外圧が加えられた場合であっても、電子部品12の角部が接合されていないため、角部に応力を集中させることなく、角部周囲に位置する接合部に応力が伝わることを軽減する。そして、貫通孔14a〜14dを設けることで、プリント配線板11の撓みによって電子部品12のはんだ接合部にかかる応力を貫通孔周りによせることができる。このように、プリント配線板11の様々な位置に加わる外圧から電子部品12の角部周囲にかかる応力を効果的に低減し、電子部品12の接合部のひびや破断を回避することができる。
【0026】
なお実施例1、2においては、プリント配線板に実装される電子部品として、BGA、CSPを用いるような場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、LGA(Land Grid Array)、PGA(Pin Grid Array)などの電子部品を用いた場合も同様な効果が得られる。
【0027】
また、プリント配線板として、筐体に組み込まれるプリント配線板について述べたが、本発明はこれに限らず、電子部品のチップとメインのプリント配線板とを中継するインターポーザ基板を用いた場合も同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0028】
1、11 プリント配線板
2、12 電子部品
2a、12a 端子
2b 角部端子
3、13 ランド
4、14a〜14d 貫通孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
角部を有するマトリクス形状の端子を備えた電子部品をプリント配線板に搭載したプリント回路板において、
前記電子部品の前記マトリクス形状の角部端子を除く残りの端子に接合するように、前記プリント配線板に配置されたランドと、
前記電子部品の前記角部端子に対向するように、前記プリント配線板に配置された貫通孔又は非貫通孔と、を有することを特徴とするプリント回路板。
【請求項2】
前記角部端子は、前記電子部品に電気信号を伝えない端子であることを特徴とする請求項1に記載のプリント回路板。
【請求項3】
前記貫通孔又は非貫通孔は、前記プリント配線板のスルーホールであることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリント回路板。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2012−99751(P2012−99751A)
【公開日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−248188(P2010−248188)
【出願日】平成22年11月5日(2010.11.5)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】