説明

接続部品、電子機器及び板部材

【課題】グリッドアレイ型電子部品と実装基板とを接続する、製造容易でノイズ耐性が優れた接続部品を提供する。
【解決手段】上端面10uに長手方向に沿って第1のピッチで第1の嵌合溝が設けられた長方形板状の複数の横桁板1hと、下端面10dに長手方向に沿って第2のピッチで第2の嵌合溝が設けられた長方形板状の縦桁板1vと、第1の嵌合溝の内面から第1の嵌合溝の周囲の横桁板上に延在する第1の導電体膜11と、第2の嵌合溝の内面から第2の嵌合溝の周囲の縦桁板上に延在する第2の第2の導電体膜11と、隣接する第1又は第2の導電体膜間を接続するチップ部品12とを有し、平行配置された複数の横桁板1h及び縦桁板1vを互いに嵌合溝に嵌合させて格子体に組立てた接続部品20。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子部品と実装基板とを接続する接続部品、その接続部品を含む電子機器及びその接続部品を構成する板部材に関する。
【背景技術】
【0002】
底面に接続用電極として電極パッド又は突起電極がグリッドアレイ状に配置されたパッケージを有するグリッドアレイ型電子部品が広く使用されている。このグリッドアレイ型電子部品を実装基板に搭載した電子機器では、電子部品内で発生したノイズの実装基板内への伝搬を抑制するために、ノイズ成分が重畳する電子部品の接続用電極と接地電位にある接続用電極間にノイズ除去用のフィルタを接続することがある。
【0003】
従来、かかるフィルタは、電子部品の外側に表出する実装基板上面に、フィルタの構成素子、例えばキャパシタを搭載して、このフィルタの構成素子と電子部品の接続用電極との間を実装基板内に設けられた配線により接続することで形成されていた。
【0004】
しかし、通常、実装基板には多層配線基板が用いられる。このため、フィルタ構成素子と電子部品の接続用電極とを接続する配線は、多層配線と電子部品とを接続するビア及び多層配線とフィルタ構成素子とを接続するビアを含むことになる。これらのビアは、多層配線と異なり、特性インピーダンスを制御することが困難なため、ビアを含む配線ではインピーダンス整合を採ることが難しい。その結果、不要な反射を生じやすくフィルターの特性が劣化し、十分なノイズ除去効果を得ることができない。
【0005】
かかるビアの影響を避けるため、実装基板上にバンプを介してグリットアレイ型電子部品を実装した電子機器において、バンプ間にフィルタを構成するチップ部品を実装基板上面に配置する実装方法が開発された。この方法では、ビアを介せずフィルタ構成素子と電子部品とを接続するので、ノイズを効果的に除去することができる。
【0006】
さらに、バンプ内に回路素子を包含する電子部品も提案されている。この場合も、ビアを用いないので、ノイズを効果的に除去することができる。
【0007】
なお、複数枚のプリント基板を井桁に交差して格子状に組み立て、縦横2枚のプリント基板の表面に配置された配線間を互いの面の交差する線で接触させて接続した格子体が知られている。この格子体は、複数のプリント基板の主面に形成された配線を互いに交差する角で接続するもので、格子体の上下面(上下の格子面)に格子体を挟むように接して設けられた接続用電極間を接続するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2005−197763号公報
【特許文献2】特表2005/024945号公報
【特許文献3】特開2003−124593号公報
【特許文献4】実公平06−044127号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述したように、グリッドアレイ型電子部品及びフィルタ構成素子を実装基板上に搭載し、その間をビアを介した多層配線により接続した従来の電子機器では、インピーダンス不整合が生じてフィルタ特性が劣化しノイズ除去効果が低下するという問題がある。
【0010】
実装基板上にバンプを介してグリットアレイ型電子部品を実装し、フィルタ構成素子となるチップ部品を実装基板上面のバンプ間に配置する従来の電子機器では、バンプの間隔に整合した大きさのチップ部品を選択しなければならず、フィルタ設計の自由度が制限されるという問題がある。また、電子部品の搭載の際に、チップ部品を予め実装基板上面に載置しなければならず、搭載工程が複雑になる。
【0011】
また、バンプ内に回路素子を包含する電子部品では、バンプが複雑になり製造が煩雑で難しい。
【0012】
本発明は、グリッドアレイ型電子部品を実装基板上に搭載するための接続部品であって、容易に製造され、電子部品の接続用電極間をビアを介さずチップ部品で接続することができ、かつ、チップ部品の形状の選択自由度が大きな接続部品、その接続部品を用いた電子機器及びその接続部品を構成する板部材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】
【0013】
上記課題を解決するための本発明は、その一観点によれば、グリッドアレイ型電子部品と実装基板との間に介在して、前記電子部品を前記実装基板上に接続するグリッドアレイ型電子部品の接続部品において、上端面に長手方向に沿って第1のピッチで第1の嵌合溝が設けられた、上下を長辺とする長方形板状の複数の横桁板と
下端面に長手方向に沿って第2のピッチで第2の嵌合溝が設けられた、上下を長辺とする長方形板状の縦桁板と、前記第2の嵌合溝に前記横桁板を嵌合させかつ前記第1の嵌合溝に前記縦桁板を嵌合させて組立てられた、板面を互いに対向させて平行に配置された複数の前記横桁板及び複数の前記縦桁板からなる格子体と、
前記第1の嵌合溝の内面を被覆し、前記第1の嵌合溝の周囲両側の前記横桁板の上下端面及び表裏板面上に延在する、前記第1の嵌合溝毎に配設された第1の導電体膜と、
前記第2の嵌合溝の内面を被覆し、前記第2の嵌合溝の周囲両側の前記縦桁板の上下端面及び表裏板面上に延在する、前記第2の嵌合溝毎に配設された第2の導電体膜と、
隣接する前記第1の導電体膜間又は隣接する前記第2の導電体膜間に搭載され、前記第1又は第2の導電体膜間を接続するチップ部品と、を有することを特徴とする接続部品として提供される。
【発明の効果】
【0014】
本発明の接続部品では、板部品の状態で、隣接する導電体膜の間にチップ部品を予め実装することができるので製造が容易である。また、チップ部品の大きさに合わせて隣接する導電体膜間の間隔を定めることで、大きさの異なるチップ部品をも搭載可能となりチップ部品の選択度が高くなる。さらに、電子部品とチップ部品とは接続用電極を介して接続され、ビアを介在しないので優れたノイズ除去効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第1実施形態の電子機器組立図
【図2】本発明の第1実施形態の板部材斜視図
【図3】本発明の第1実施形態の板部材4面図
【図4】本発明の第1実施形態の接続部品部分斜視図
【図5】本発明の第1実施形態の接続部品平面図
【図6】本発明の第1実施形態の接続部品側面図
【図7】本発明の第1実施形態の電子機器断面図
【図8】本発明の第1実施形態の板部材の製造工程側面図
【図9】本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その1)
【図10】本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その2)
【図11】本発明の第1実施形態の電源配線回路図
【図12】本発明の第1実施形態の信号配線回路図
【図13】本発明の第1実施形態の電源ノイズ除去効果を説明するための図
【図14】従来の電子機器の電源ノイズ除去効果を説明するための図
【図15】従来の電子機器の断面図
【図16】本発明の第1実施形態の信号ノイズ除去効果を説明するための図
【図17】本発明の第1実施形態のフィルタ特性を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1は本発明の第1実施形態の電子機器組立図であり、実装基板上面に本発明に係る接続部品を介してグリッドアレイ型電子部品を実装する電子機器45の各構成要素の配置を表している。なお、図1中の電子部品40は透視図で描かれている。
【0017】
図1を参照して、本第1の実施形態にかかる電子機器45は、実装基板30上面に電子部品40を接続部品20を介して接続する。
【0018】
本第1実施形態の電子機器45では、電子部品40として、集積回路を収容するパッケージ41の底面に外部機器との接続用電極42(第2の接続用電極)がグリッドアレイ状に配置されたグリッドアレイ型電子部品を用いた。後述するように、この電子部品40の第2の接続用電極42は、接続部品20と導電性接着材又ははんだを介して接続することができるように、ランド電極又はパッド電極等の平面状の電極、あるいはバンプ電極等の高さが低く接続面が平坦な電極であることが好ましい。
【0019】
実装基板30は、例えば多層配線回路基板からなり、上面に電子部品40の搭載領域31が設けられている。この搭載領域31内に、電子部品の第2の接続用電極42に1対1に対応して設けられた第1の接続用電極32がグリッドアレイ状に配置されている。この第1の接続用電極32も、導電性接着材又ははんだにより接続することができるように、平面状の電極であることが好ましい。
【0020】
接続部品20は、横桁板1h及び縦桁板1vを井桁状に組み立てた格子体21からなる。即ち、細長の長方形板状の横桁板1h及び縦桁板1vとを、それぞれ複数枚板面を対向させて平行に配置し、それら横桁板1hと縦桁板1vを互いに直交して井桁状に組み、接続部品20を構成する格子体21を形成する。以下、接続部品20の詳細を説明する。
【0021】
まず、横桁板1h及び縦桁板1vについて説明する。
【0022】
図2は本発明の第1実施形態の板部材斜視図、図3は本発明の第1実施形態の板部材4面図であり、横桁板1h及び縦桁板1vとして用いられる板部材1の構造を表している。なお、図2(a)及び(b)は、互いに上下反転した板部材1を表している。また、図3(b)は側面図、図3(c)は図3(b)中のAA’断面図、図3(a)は上面図及び図3(d)は下面図である。
【0023】
図2及び図3を参照して、板部材1は、帯状の長方形板状の絶縁体材料、例えば厚さ0.2mm、高さ(幅)2mm、長さ4cmの樹脂板からなるコア基板10と、その表裏の板面10a、10b上に表面実装されたチップ部品12とを有する。コア基板10は、剛性を有する絶縁板であることが望ましく、例えばエポキシ樹脂板が用いられる。
【0024】
コア基板10の上端面10uに、コア基板10の長手方向に一定のピッチで嵌合溝2が複数形成されている。この嵌合溝2は、他のコア基板10が直角に交差して嵌合可能なように、他のコア基板10の厚さとほぼ同じ溝幅、例えば0.2mmの溝幅を有し、コア基板10の表側の板面10aから裏側の板面10bまで板面10a、10bに垂直にコア基板10を貫通して設けられる。なお、この勘合溝2が形成されるピッチは、図1を参照して、グリットアレイ型電子部品40の第2の接続端子42の縦又は横の配列ピッチと同一とし、例えば1.2mmピッチとされる。従って、接続端子42の縦横の配列ピッチが異な る場合は嵌合溝2のピッチが異なる2種類のコア基板を準備する。しかし、第2の接続端子42のピッチが縦横同一の場合は、1種類のコア基板10を準備すれば足りる。
【0025】
コア基板10には、嵌合溝10の内面及びその周辺のコア基板表面を被覆する導電体膜11が設けられる。導電体膜11は、嵌合溝2の内面(内壁面)を被覆し、さらにその周囲両側のコア基板10の表面10a、10b、10u、10d上に延在するように形成される。なお、導電体膜11は、嵌合溝2周辺のコア基板10表面を所定幅で帯状に巻回するように形成される。導電体膜11は嵌合溝2毎に設けられ、隣接する導電体膜11(隣接する嵌合溝2に対応して設けられた導電体膜11)は互いに離間して電気的に絶縁さ れている。
【0026】
隣接する導電体膜11を接続するように表面実装型のチップ部品12が搭載される。このチップ部品12は、ノイズ除去のためのフィルタを構成する回路素子であり、必要とされる導電体膜11の間に接続される。従って、導電体膜11はチップ部品12を面実装可能でなければならず、例えははんだ付けが可能な厚さ20μmの無電解銅めっき膜が用いられる。なお、導電体膜11の間であってチップ部品12が搭載されない領域は、不搭載領域13として残される。
【0027】
チップ部品12は両端に電極が形成された表面実装型のチップ部品であり、例えば長さ0.6mm、幅0.3mm及び厚さ0.3mmの外形を有する。このチップ部品12は、嵌合溝2の底より下方に、例えば勘合溝2の深さがコア基板10の高さの1/2のときはコア基板10の高さの1/2より下方に配置することが好ましい。これにより、横桁板hh及び縦桁板1vを井桁状に組み立てる際に、チップ部品12の干渉を回避することができる。もちろん、かかる干渉が無い場合は、チップ部品12を任意の高さに配置してよい。なお、隣接する導電体膜11間の間隔は、少なくともその間をチップ部品12で接続可能なまでに接近していなければならず、他方、接近し過ぎるとチップ部品12との無用な浮遊容量が増加しフィルタ特性が劣化する。従って、導電体膜11間の間隔は、チップ部品12を搭載するに必要十分な距離とすることが望ましい。
【0028】
上述した板部材1は、本第1実施形態の接続部品20の横桁板1h及び縦桁板1vとして用いられ,格子体21をなす接続部品20に組み立てられる。
【0029】
図4は本発明の第1実施形態の接続部品部分斜視図であり、格子体に組みたてられた接続部品の構造の一部を表している。図5は本発明の第1実施形態の接続部品平面図、図6は本発明の第1実施形態の接続部品側面図である。
【0030】
図4、図5及び図6を参照して、接続部品20は、嵌合溝2(図2,図3を参照)を上方に向けて配置された横桁板1hと、嵌合溝2を下方に向けて横桁板1hと直交するように配置された縦桁板1vとを、互いに嵌合溝2を合わせて井桁状に嵌合させ、格子体21に組み立てられて製造される。横桁板1hと縦桁板1vとは、それぞれ他方の嵌合溝2の数に合わせた枚数の板部材1を、表裏板面1a、1bが対向するように平行に配置した一群の板部材1から構成される。なお、横桁板1hと縦桁板1vとは、互いに上下を反転した板部材1から組み立てられるため、図4中に示す接続部品では、横桁板1hの上端面10u及び縦桁板1vの下端面10dが共に上方に向いている。
【0031】
この横桁板1hと縦桁板1vとをなす板部材1は、嵌合溝2の深さが板部材1の高さ(長方形の短辺の長さ)の1/2とすることが望ましい。これにより、格子体21からなる接続部品20の横桁板1hと縦桁板1vとの上下端の高さを揃えることができる。その結果、導電体膜11が横桁板1hの上端面10u(図4中の上向きの端面)上へ延在する部分11aと、導電体膜11が縦桁板1vの下端面10d(図4中の上向きの端面)上へ延在する部分11bとが同一平面になり、横桁板1hと縦桁板1vとが交差する交差部22の上面に平坦な十字状の電極(導電体膜11からなる電極)が形成される。即ち、横桁板1h上端面10uに設けられた導電体膜11bと、縦桁板1v下端面10dに設けられた導電体膜11aとが同一平面になる。このため、電子部品40の第2の接続用電極42がほぼ平坦な電極であっても、交差部22上面に第2の接続用電極42を接続した際、第2の接続用電極42は横桁板11h及び縦桁板1vにそれぞれ設けられた2つの導電体膜11の両方に確実に接続される。これは接続部品20の下面についても同様で、実装基板30の第1の接続用電極32を交差部22下面に接続する際、第1の接続用電極32が横桁板11h及び縦桁板1vの両方に設けられた導電体膜11に確実に接続される。従って、接続部品20の上下面に接続される接続用電極42、32間の電気的接続は、十字に交差する板部材1の両面に形成された4枚の導電体膜11によりなされるので、低い接続抵抗が実現される。
【0032】
なお、嵌合溝2の内壁面は導電体膜11で被覆され、この導電体膜11はさらに嵌合溝2の周縁のコア基板10上に延在している。接続部品20では、一方の板部材1(例えば横桁板11h)の嵌合溝2に、他方の板部材1(例えば縦桁板1v)が挿入され井桁状に嵌合される。従って、一方の板部材1の嵌合溝2内壁面に形成された導電体膜11と、他方の板部材1の表裏板面1aに形成された導電体膜11とが接触し、その結果、両方の板部材1(横桁板1h及び縦桁板1v)にそれそれ形成された導電体膜11が電気的に確実に接続される。これにより、横桁板1hと縦桁板1vとの上下端の高さが異なり、横桁板1hの上端面10u(図4中の上方の端面)上の導電体膜11bと、縦桁板1vの下端面10d(図4中の上方の端面)上の導電体膜11aとの間に段差を生じたとしても、横桁板1h及び縦桁板1vにそれぞれ形成された導電体膜11間の接続が確実になされる。
【0033】
横桁板1hと縦桁板1vとの上下端の高さが異なる場合、交差部22の上下面で接続用電極32、42と接触するのは、それぞれ異なる板部材1、即ち横桁板1hと縦桁板1vとに配置されてる導電体膜11となる場合がある。かかる場合、横桁板1hと縦桁板1vとの導電体膜11が電気的に接続されないと、第1及び第2の接続用電極32、42間の電気的接続がなされない。本第1の実施形態では、嵌合溝2の内壁面を導電体膜11で被覆するので、上述したように横桁板1hと縦桁板1vとに配置された導電体膜11が確実に接続される。従って、横桁板1hと縦桁板1vとの上下端の高さが異なる場合でも、横桁板1hと縦桁板1vとに配置された導電体膜11間の接触不良に起因する第1及び第2の接続用電極32、42間の接続不良が回避される。
【0034】
次に、本題1実施形態の電子機器45を、その製造工程を参照しつつ説明する。
【0035】
図7は本発明の第1実施形態の電子機器断面図であり、接続部品2を用いて実装基板30上に電子部品40を搭載した構造を表している。
【0036】
図7を参照して、接続部品20は、実装基板30上に導電性接着材3又ははんだを用いて仮止めされる。この仮止めは、まず実装基板30の第1の接続用電極32上にペースト状の導電性接着材3を載置する。ついで、接続部品20を、その交差部22が第1の接続用電極32直上に位置するように位置合わせをし、その後、実装基板30上に載置し、プレベークして固着してなされる。
【0037】
次いで、接続部品20の交差部22上面にペースト状の導電性接着材3を載置し、第2の接続用電極42が交差部22直上に位置するように電子部品40を位置合わせし、電子部品40を接続部品20上に載置する。次いで、ベークして導電性接着材3を熱硬化させ、実装基板30、接続部品20及び電子部品40を導電性接着材3を介して固定する。
【0038】
さらに、絶縁性の封止材4を電子部品40の外周を取り巻くように実装基板30上に土手状に形成してベークして硬化させ、実装基板30と電子部品40との隙間を封止する。なお、封止材4と導電性接着材3の硬化を同時に行ってもよい。また、封止する必要がない場合は封止材を用いなくてもよい。上記工程を経て、本第1実施形態の電子機器45は製造される。
【0039】
上記工程において、導電性接着材に代えて、はんだ材料を用いることもできる。この場合、チップ部品を搭載する工程に用いるはんだ材料よりも融点が低いはんだ材料を、実装基板と接続部品を接続するために、及び、接続部品と電子部品を接続するために用いることが好ましい。これにより、前工程で搭載されたチップ部品が脱落することなく、その後になされる接続部品と実装基板及び電子部品とのはんだ接続がなされる。
【0040】
以下、上述した板部材1の製造工程を説明する。
【0041】
図8は本発明の第1実施形態の板部材の製造工程側面図であり、板部材1の製造工程を表している。図9は本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その1)、図10は本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その2)であり、それぞれ組立ての前後のコア基板10を表している。
【0042】
図8(a)を参照して、板部材1の製造では、まずコア基板10の基材となる樹脂テープ10Aを準備し、ついで、樹脂テープ10Aの全面にネガ型レジスト15を塗布する。この樹脂テープ10Aの幅(高さ)及び厚さはコア基板10の幅及び厚さと同じであり、例えば幅2mm、厚さ0.2mmとする。
【0043】
ついで、図8(b)を参照して、樹脂テープ10Aの上端面に、電子部品40の第2の接続用電極42のピッチ間隔と同じピッチで嵌合溝2を形成する。この嵌合溝2は、複数の樹脂テープ10Aをその板面を合わせて積層し、積層体の上端面側から板面に垂直方向に溝切りすることで形成することができる。もちろん他の方法、例えは型抜きにより成形してもよい。
【0044】
図9は本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その1)、図10は本発明の第1実施形態のコア基板組立図(その2)であり、それぞれ井桁状に組み立てた前後のコア基板10を表している。
【0045】
図9及び図10を参照して、勘合溝2が形成された 2枚のコア基板10は、一方を上下反転させて他方に直交させ、互いの勘合溝2を合わせて井桁状に勘合させることができる。従って、同一のコア基板10を多数枚井桁に勘合させて、格子体に組み立てることができる。なお、図9及び図10のコア基板10は、図8(b)に示すコア基板10からレジスト15を除去したものを表している。
【0046】
ついで、図8(c)を参照して、レジスト15を露光、現像して、導電体膜形成領域11rのレジストを除去し、導電体膜不形成領域11iにのみレジスト15を残す。この露光は、例えば、予定する導電体膜不形成領域11iの幅(コア基板10の長手方向の幅)を有する平行光ビームをコア基板10の長手方向に垂直に照射し、コア基板10を長手方向回りに90°ずつ回転しながら露光することでなされる。あるいは、マスクを用いて、コア基板10の上下端面10u、10dを露光し、その後、コア基板10の表裏板面10a、10bを露光してもよい。本第1実施形態では、ネガ型レジスト15を用いたので、露光領域(即ち、導電体膜不形成領域11i)は勘合溝2が形成されていない平坦面となる。このため、露光領域内に段差がなく、容易に精密な露光、現像がなされる。もちろん、露光、現像に限らず、導電体膜不形成領域11iにレジストを形成する他の方法、例えば印刷法を用いることもできる。
【0047】
次いで、図8(d)を参照して、無電解めっきを用いて、レジスト15が形成されずコア基板10の表面が表出している導電体膜形成領域11rに、良導電性の金属、例えばCuからなる導電体膜11を形成する。その後、レジスト15を除去して、導電体膜11が形成されたコア基板10からなる板部材1が製造される。
【0048】
次いで、図8(e)を参照して、両端に電極12aを有する表面実装型のチップ部品12を、導電体膜不形成領域11iを跨ぎその両側の導電体膜形成領域11rに形成された導電体膜11間を接続するように搭載する。以上の工程を経て、チップ部品12が搭載された板部材1が製造される。
【0049】
上記チップ部品12は、例えばリフローにより搭載することができる。また、既述したように、チップ部品12は、勘合溝2より下端面10d側に設けることが好ましい。
【0050】
このチップ部品12は後述するノイズフィルタの回路素子であり、必要とされる導電体膜11端にのみ搭載される。従って、導電体膜11間のうちチップ部品12が不必要とされる領域(不搭載領域13)には、チップ部品12は搭載されない。
【0051】
上述の工程により製造される板部材1hは、図4に示すように井桁に組まれ、格子体21からなる接続部品20に組み立てられる。この本第1実施形態の接続部品20は、1種類の板部品1から組み立てられるので、製造、組み立てが容易である。なお、電子部品40の第2の接続用電極42のピッチが縦横で異なる場合は、勘合溝2がそれぞれのピッチで形成された2種類の板部材1を用いて、接続部品20を組み立てることができる。
【0052】
再び図5及び図6を参照して、本第1実施形態の接続部品20は、電子部品40へ高電位電源Vdを供給する接続用電極42と、電子部品40へ接地電位電源Vgを供給する接続用電極42とが、アレイ状に、例えば11行×41列のアレイ状に設けられている。この高電位電源Vdを供給する接続用電極42と接地電位電源Vgを供給する接続用電極42は、互いに面心位置に位置するように配置されている。従って、これらの接続用電極42の終演部分をを除き、高電位電源Vdの上下左右には接地電位電源Vgが配置され、接地電位電源Vgの上下左右には高電位電源Vdが配置される。そして、高電位電源Vdが接続する交差部22(図5中に交差部Vdとして示した。)を被覆する導電体膜11と、接地電位電源Vgが接続する交差部22(図5中に交差部Vgとして示した。)を被覆する導電体膜11との間は、コンデンサ素子であるチップ部品12を介して接続されている。
【0053】
例えば、A行×B列の11行×41列のアレイ状に配置された電源Vd、Vgの接続用端子42が接続する交差部22の間には、これらの上下左右に隣接する交差部22間をコア基板10で結ぶA( B- 1)+B( A- 1) 箇所、即ち、2AB-(A+ B) 箇所の領域が存在する。チップ部品12は、この領域のコア基板12の表裏板面に1個ずつ搭載される。従って、例えば10行×30列のVd、Vgアレイを設ければ、1120個のチップ部品12が電源Vd、Vg間に接続される。従来技術のように回路基板表面にチップ部品12を搭載する場合と比較して、小面積内に非常に多くのチップ部品を搭載することができる。
【0054】
図11は本発明の第1実施形態の電源配線回路図であり、第1実施形態の接続部品20により電源Vd、Vgに接続されるフィルタの回路を表している。
【0055】
図11を参照して、本第1実施形態の接続部品20では、一つの高電位電源Vdが、その上下左右に隣接する4個の接地電位Vgとの間にコンデンサ(チップ部品12’)を介して接地される。これにより、高電位電源Vdと接地電位Vgとはコンデンサにより網目状に接続されるため、高電位電源Vdに重畳する高周波ノイズに対して有効な接地効果が得られる。なお、図11及び図12中のチップ部品12’は、図4〜6中を参照して、コア基板1の表裏板面10a、10bに対向して搭載され、並列に接続される2個のチップ部品12を表している。
【0056】
他方、電子部品40へ信号S1を入出力するための接続用端子42に接続される交差部22(図5中に交差部S1として示した。)は、接地電位Vg(接地電位電源Vgと同じ電位)にある接続用端子42に接続される交差部22(図5中に交差部gとして示した。)が左右上下に隣接して配置される。そして、交差部S1に設けられた導電体膜11とそれに隣接する交差部gに設けられた導電体膜11との間に、コンデンサであるチップ部品12’が接続される。
【0057】
図12は本発明の第1実施形態の信号配線回路図であり、第1実施形態の接続部品20により交差部S1に形成されるフィルタ回路を表している。
【0058】
図12を参照して、信号の入出力がなされる交差部S1は、4個のコンデンサ(チップ 部品12’)を介して、左右上下に隣接する接地電位Vgに接続する4個の交差部gに接地される。このように、信号が伝達する交差部S1は、放射状に4点接地されるので、寄生インピーダンスの小さな効果的な高周波接地が実現される。従って、設計特性を精密に実現するフィルターが容易に形成される。
【0059】
上述の交差部S1は、上下左右に配置された4個の交差部gに接地される。信号配線に接続されるフィルタ回路は、これに限らず、図4中の交差部S2を参照して、信号が伝達される交差部S2と、接地電位に接続される交差部gとを互いに面心位置に配置し、交差部S2と交差部gとをコンデンサ(チップ部品12’)により接続してフィルタを構成することもできる。この場合、接地電位にある交差部gは全体として網目構造a有する高周波に対して低インピーダンスの接地体を形成するので、優れたフィルタ特性が実現される。
【0060】
以下、本第1実施形態の接続部品20を用いて製造された電子機器45のノイズ除去特性を説明する。
【0061】
図13は本発明の第1実施形態の電源ノイズ除去効果を説明するための図、図14は従来の電子機器60の電源ノイズ除去効果を説明するための図であり、電子部品40の電源Vd配線に重畳して接続部品20にパルス状ノイズが入力されたとき、接続部品20から実装基板30へ出力されるノイズのシミュレート結果を表している。なお、図15は従来の電子機器の断面図であり、図14のシミュレート対象とされた従来の電子機器60を表している。
【0062】
初めに、本第1実施形態の接続部品20を用いて製造された電子機器45、即ち、実装基板30上に接続部品20を介して電子部品40が接続された電子機器45について、電源Vd配線のノイズ特性をシミュレートした。
【0063】
電源Vd配線のノイズ特性のシミュレートでは、ノイズが電子部品40内で電源Vdに重畳して発生したと仮定し、接続部品20の上端(電子部品40の接続用電極42)に発生したノイズ成分が、接続部品20の下端(実装基板30の接続用電極32)に伝搬するときの出力波形を算出した。このとき、接続部品20には容量100nFのキャパシタが1000個アレイ状に配置されており、接続部品20は、これらのキャパシタが高電位電源Vd及び接地電源Vgの間に網目状に接続されて構成されるローパスフィルタ回路として機能するとした。
【0064】
他方、比較のために、図15を参照して、実装基板30上にバンプ62を介して電子部品40を搭載した従来の電子機器60についても同様のシミュレーションを行った。この従来の電子機器60として、接続部品20と同一特性のフィルタ素子61(1000個のチップ部品12を網目状に接続した回路)を、電子部品40の外側に表出する実装基板30上に搭載し、バンプ62とフィルタ素子61とを、ビア63、多層配線64、ビア63を経由して接続した電子機器60を用いた。なお、電子部品40とフィルタ素子61は、電源配線層(高電位電源Vd及び接地電位電源電源Vgを供給する配線)である多層配線64に、それぞれ複数本のビア63で接続されているとし、ビア63は200pHのインダクタンスを有するとした。
【0065】
図13中のパルス50を参照して、1Vの直流電源電位が供給される高電位電源Vdに、振幅0.5V、立ち上がり立ち下がり時間がそれぞれ100p秒のノイズとなるスパイク状のパルス50が入力された場合、図13中のパルス51を参照して、接続部品20の下端(実装基板30の接続用電極32)に出力されるパルス51は、0.05V以下と入力パルス50の1/10以下の振幅にまで減衰した。
【0066】
これに対して、従来の電子機器60では、図14中のパルス50を参照して、電子部品40から振幅0.5V、立ち上がり立ち下がり時間がそれぞれ100p秒のスパイクノイズ(パルス50)が入力されると、図14中のパルス51を参照して、実装基板30には振幅0.4Vと入力パルス50の1/2.5の振幅のパルス51が出力される。
【0067】
上述の図13と図14に示すシミュレーション結果を比較すると、本発明の接続部品20は電源ノイズを1/10に減衰するフィルタ特性を有し、同一フィルタ素子(キャパシタ素子)を搭載する従来の電子機器60の1/2.5の減衰量と較べると、4倍以上のノイズの減衰特性の向上が認められる。
【0068】
次に、本第1実施形態の接続部品20を用いて製造された電子機器45、即ち、実装基板30上に接続部品20を介して電子部品40が接続された電子機器45について、信号S1配線のノイズ特性をシミュレートした。
【0069】
信号S1配線のノイズ特性のシミュレートでは、電子部品40内で発生したノイズが信号S1に重畳して接続部品20の上端(電子部品40の接続用電極42)に入力されたと仮定し、接続部品20の下端(実装基板30の接続用電極32)に伝搬するノイズの出力波形を算出した。このとき、接続部品20は、図12に示した4個のチップ部品12’(容量100pFのコンデンサからなるチップ部品12を2個並列接続して構成されるコンデンサ)が信号S1の上下左右に配置された接地電源gとの間に放射状に接続されてローパスフィルタ回路として機能するとした。
【0070】
図16は本発明の第1実施形態の信号ノイズ除去効果を説明するための図であり、入力信号にノイズを重畳したときの、出力信号波形のシミュレート結果を表してしている。
【0071】
図16を参照して、電子部品40の信号出力用の接続用電極42から入力された入力信号55は、接続部品20の上端から下端まで導電体膜11を経由して伝搬し、出力信号56として実装基板30の接続用電極32に出力される。
【0072】
ノイズ57が重畳されていない2n秒以前の時間では、振幅1Vの台形パルスの入力信号パルス55に対して、出力パルス56はやや遅れて立ち上がり及び立ち下がる。一方、この入力信号パルス55に立ち上がり及び立ち下がり時間が20p秒の振幅0.5V、周期63p秒のスパイクノイズ57を重畳した2n秒〜8n秒の時間帯では、出力パルス56に、ノイズ57の平均電位近傍のバイアス電位が付加される。しかし、このバイアス電位の付加を除き、出力パルス56の波形は、ノイズ57の重畳の有無に係わらずほぼ同一となった。言い換えれば、かかるスパイクノイズ57が重畳しても出力パルス信号56の波形の崩れが少ない。従って,本実施形態の接続部品20を用いることで、優れたノイズ耐性を有する電子機器45が実現される。
【0073】
図17は本発明の第1実施形態のフィルタ特性を説明するための図であり、信号S1に対する接続部品20のフィルタ特性のシミュレート結果である。図17中の曲線54は、図12に示す上述した接続部品20の上下端間の信号S1の減衰量を表している。
【0074】
図17の曲線54を参照して、接続部品20は、信号S1に対して遮断周波数fcが2GHzのローパスフィルタとして機能している。電子部品と実装基板とをバンプで接続する従来の電子機器60では、フィルタ素子を構成するチップ部品をバンプ間にバンプに直接接続して搭載するか、又は、実装基板内に形成されたフィルタ素子にビアを介して接続していた。
【0075】
しかし、チップ部品をバンプに直接接続するのでは、チップ部品の形状とバンプ配列とを一致させねばならず、設計が制約されてしまう。このため、設計変更の際に、所望のフィルタ特性を実現することが難しくなる場合が生ずる。また、ビアを介してフィルタ素子に接続するのでは、ビアのインピーダンス整合が難しく、フィルタ特性が劣化してしまう。
【0076】
本第1実施形態の接続部品20では、チップ部品12の形状に合わせて導電体膜11の間隔を設計することで、多様な形状のチップ部品を搭載することができる。従って、フィルタの設計が容易である。また、第2の接続用電極42の配列の変更、あるいはフィルタの設計変更がなされても、板部材1に搭載するチップ部品12の種類、配置を変更するだけで容易に対応することができる。
【0077】
また、板部材1を接続部品20に組み立てる前に、チップ部品12を板状の板部材1の板面に搭載することができるので、接続部品20を容易に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本発明の接続部品を、集積回路を収容するグリッドアレイ型電子部品と実装基板との接続部材として用いることで、優れたノイズ耐性を有する電子機器が提供される。
【符号の説明】
【0079】
1 板部材
1h、1h−1〜1h−n 横桁板
1v、1v−1〜1v−m 縦桁板
2 嵌合溝
3 接着材
4 封止材
10 コア基板
10A 樹脂テープ
10a、10b 板面
10u 上端面
10d 下端面
11、11a〜11d 導電体膜
11i 導電体膜不形成領域(間隙部)
11r 導電体膜形成領域
12、12’ チップ部品
12a 電極
13 不搭載領域
15 レジスト
20 接続部品
21 格子体
22 交差部
30 実装基板
31 搭載領域
32 接続用電極(第1の接続用電極)
40 電子部品
41 パッケージ
42 接続用電極(第2の接続用電極)
45 電子機器
60 従来の電子機器
61 フィルタ素子
62 バンプ
63 ビア
64 多層配線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
グリッドアレイ型電子部品と実装基板との間に介在して、前記電子部品を前記実装基板上に接続するグリッドアレイ型電子部品の接続部品において、
上端面に長手方向に沿って第1のピッチで第1の嵌合溝が設けられた、上下を長辺とする長方形板状の複数の横桁板と
下端面に長手方向に沿って第2のピッチで第2の嵌合溝が設けられた、上下を長辺とする長方形板状の縦桁板と、
前記第1の嵌合溝の内面を被覆し、前記第1の嵌合溝の周囲両側の前記横桁板の上下端面及び表裏板面上に延在する、前記第1の嵌合溝毎に配設された第1の導電体膜と、
前記第2の嵌合溝の内面を被覆し、前記第2の嵌合溝の周囲両側の前記縦桁板の上下端面及び表裏板面上に延在する、前記第2の嵌合溝毎に配設された第2の導電体膜と、
隣接する前記第1の導電体膜間又は隣接する前記第2の導電体膜間に搭載され、前記第1又は第2の導電体膜間を接続するチップ部品と、を有し、
板面を互いに対向させて平行に配置された複数の前記横桁板及び複数の前記縦桁板からなり、前記第2の嵌合溝に前記横桁板を嵌合させかつ前記第1の嵌合溝に前記縦桁板を嵌合させて格子体に組立てられたことを特徴とする接続部品。
【請求項2】
前記チップ部品が、ノイズフィルターの構成素子であることを特徴とする請求項1記載の接続部品。
【請求項3】
上面に第1の接続用電極がグリッドアレイ状に配置された前記実装基板と、
前記実装基板上に、前記横桁板と前記縦桁板との交差部を前記第1の接続用電極面に合わせて載設された請求項1又は2記載の接続部品と、
前記接続部品上に、底面にグリッドアレイ状に配置された第2の接続用電極面を前記交差部に合わせて載設された前記電子部品と、
前記交差部と前記第1及び第2の接続用電極とをそれぞれ電気的に接続して固定する導電性接着材又ははんだと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項4】
上下を長辺とする長方形板状の絶縁材料からなるコア基板と
前記コア基板の上端面に前記コア基板の長手方向に沿って所定ピッチで設けられ、他の前記コア基板と嵌合して前記コア基板と前記他のコア基板とを格子体に組立て可能に形成された複数の嵌合溝と、
前記嵌合溝の内面を被覆し、前記嵌合溝の周囲両側の前記コア基板の上下端面及び表裏板面上に延在する、前記嵌合溝毎に配設された導電体膜と、を有し、
前記導電体膜は、隣接する前記導電体膜間をチップ部品で接続可能に形成されている板部材。
【請求項5】
隣接する前記導電体膜間を接続してチップ部品が搭載されたことを特徴とする請求項4記載の板部材。

【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−9279(P2012−9279A)
【公開日】平成24年1月12日(2012.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−144293(P2010−144293)
【出願日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】