説明

電子機器およびプリント配線板

【課題】表裏面にBGA部品または回路部品を一部重なる状態で配置するプリント配線板の半田実装面部を補強し、高密度実装を可能にする電子機器を提供する。
【解決手段】一実施形態の電子機器は、第1の部品と、第2の部品と、プリント配線板と、補助部品と、筐体とを備える。プリント配線板は、第1の面および第2の面を有する。第1の面は、第1の部品が実装される第1の領域を含む。第2の面は、第1の面の反対面で第1の領域に一部が重なるように第2の部品が実装される第2の領域を含む。補助部品は、第2の面に装着され、第1の領域および第2の領域の外側で固定される。この補助部品は、第1の部分と第2の部分を有する。第1の部分は、第1の領域に対応する範囲の少なくとも一部を覆う。第2の部分は、第2の部品に熱的に接続される。筐体は、プリント配線板を収納する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、BGA(Ball Grid Array)等の部品を両面に実装するプリント配線板及びこのプリント配線板を備える電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
パーソナルコンピュータ等の電子機器には、CPUチップ、CPUファミリチップ、IOチップ等、各種の半導体回路部品をプリント配線板に実装して所望の機能回路を構成した回路板が実装される。回路板を構成するプリント配線板に、大型で発熱量の大きいBGA部品を実装する場合、BGA部品がパッケージ裏面に格子状に配置された半田ボールによりプリント配線板に接合される構造である。回路板として筐体内に実装されたときに、熱変形や外部から受けるストレスにより、回路板に反りが生じて、BGA部品の半田実装面部に過度のストレスが加わる。そこで、BGA部品の半田実装面を他面側でバックプレートにより補強することがある。
【0003】
複数のBGA部品を実装するプリント配線板において、表裏両面に、BGA部品を一部が重なり合う状態で配置しなければならない場合、BGA部品の半田実装面部をバックプレートにより十分な強度で補強することができない。プリント配線板の一方面にBGA部品を配置し、一部が重なり合う状態で他方面に他の回路部品を配置した場合においても生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−210852号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、大型で発熱量の大きいBGA部品を実装するプリント配線板において、表裏両面に、BGA部品を一部重なり合う状態で配置した場合に、BGA部品の半田実装面部を補強するバックプレートを設けることができない。また、プリント配線板の一方面にBGA部品を配置し、他方面に他の回路部品を一部重なり合う状態で配置した場合においても同様である。
【0006】
本発明の一実施形態は、プリント配線板の表裏両面に、BGA部品や回路部品等、第1の部品と第2の部品の一部が重なり合う状態で配置する場合に、部品の半田実装面部を反対側から補強し、部品を高密度に実装するプリント配線板および電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態の電子機器は、第1の部品と、第2の部品と、プリント配線板と、補助部品と、筐体とを備える。プリント配線板は、第1の面および第2の面を有する。第1の面は、第1の部品が実装される第1の領域を含む。第2の面は、第1の面の反対面で第1の領域に一部が重なるように第2の部品が実装される第2の領域を含む。補助部品は、第2の面に装着され、第1の領域および第2の領域の外側で固定される。この補助部品は、第1の部分と第2の部分を有する。第1の部分は、第1の領域に対応する範囲の少なくとも一部を覆う。第2の部分は、第2の部品に熱的に接続される。筐体は、プリント配線板を収納する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第1実施形態に係るプリント配線板を示す平面図。
【図2】図1に示すA−A線に沿う断面図。
【図3】第2実施形態に係る補助部品を示す斜視図。
【図4】第3実施形態に係るプリント配線板を示す平面図。
【図5】図4に示すB−B線に沿う断面図。
【図6】4実施形態に係る電子機器を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下図面を参照して各実施形態を説明する。
第1実施形態に係るプリント配線板を図1および図2に示す。図1は要部の平面、図2は図1のA−A線に沿う断面をそれぞれ示している。
【0010】
第1実施形態に係るプリント配線板は、図1および図2に示すように、プリント配線板10と、プリント配線板10の一方面に設けられた第1の部品実装面部10aと、プリント配線板10の他方面に第1の部品実装面部10aに一部が重なり合うように設けられた第2の部品実装面部10bと、第1の部品実装面部10aに実装されたラージスケールのBGA部品11と、第2の部品実装面部10bに実装された回路部品12と、プリント配線板10の他方面に設けられ、回路部品12から発生する熱を放熱する放熱部15と第1の部品実装面部10aを補強する補強部14とを兼ね備えた補助部品13とを具備して構成される。
【0011】
プリント配線板10は、第1の部品実装面部10aに、BGA部品11のパッケージ裏面に格子状に配列された電極と半田接合される複数の電極パッドが配列され、第2の部品実装面部10bに、回路部品12の電極と半田接合される電極パッドが配列されている。
【0012】
プリント配線板10の第1の部品実装面部10aに実装されたラージスケールのBGA部品11は、パッケージの裏面に格子状に配置した半田ボールにより、第1の部品実装面部10aに設けられた電極パッドに半田接合される。
【0013】
プリント配線板10の第2の部品実装面部10bに実装された回路部品12は、動作時に熱を発生する半導体回路部品である。ここではラージスケールのBGA部品11と同等のBGA部品であるものとする。このBGA部品12は、パッケージの裏面に格子状に配置した半田ボールにより、第2の部品実装面部10bに設けられた電極パッドに半田接合される。
【0014】
補助部品13は、図2に示すように、補強部14と放熱部15とを一体に設けている。この補強部14と放熱部15とを一体に設けた補助部品13は、金属板をプレス加工することにより提供される。
【0015】
補助部品13の放熱部15は、回路部品12から発生する熱を放熱する放熱板を構成し、同じく補助部品13の補強部14はBGA部品11の実装面部(第1の部品実装面部10a)を補強するバックプレートを構成している。この放熱板を構成する放熱部15と、バックプレートを構成する補強部14とを一体に備えた補助部品13は、例えばビスとナットによる固定部材16によりプリント配線板10の一方面に固定される。なお、この第1実施形態では、放熱部15を箱状に形成しているが、凹状に形成してもよい。
【0016】
補助部品13の補強部14は、第1の部品実装面部10aに対応するプリント配線板10の一方面部において、BGA部品11,12の重なり合う部分を除き、第1の部品実装面部10aに対応するプリント配線板10の一方面部に面接触して、第1の部品実装面部10aを補強している。また、第1の部品実装面部10aのBGA部品11,12の重なり合う部分に対しては補助部品13に補強部14と一体に設けた放熱部15が間接的に第1の部品実装面部10aの補強部として作用する。この補助部品13による第1の部品実装面部10aの補強により、プリント配線板10の熱変形、あるいは外部からのストレスに伴う第1の部品実装面部10aの板面の反り(撓み)を抑制している。これにより、板面の反り(撓み)に伴う第1の部品実装面部10aの半田接合部に加わる半田剥離方向への応力発生を排除している。
【0017】
一方、プリント配線板10の第2の部品実装面部10bに実装されたBGA部品12の上面(放熱面)は、放熱部15の裏面に接触し、若しくは熱伝導性の高い導電性ペーストあるいは放熱用シート等を介して放熱部15の裏面に接触している。これにより、BGA部品12から発生する熱を、放熱部15を主に、補強部14を含めた表面積の広い補助部品13全体で放熱できる。これにより効率の良い熱拡散が可能になる。
【0018】
このように、放熱部15と補強部(バックプレート)14とを一体に備えた補助部品13を用いることにより、プリント配線板の一方面と他方面に、それぞれ一部が面内方向に重なる状態で、BGA部品とBGA部品、またはBGA部品と他の半導体回路部品を配置した場合において、プリント配線板の一方面に実装されたBGA部品をバックプレートにより補強することができるとともに、プリント配線板の他方面に実装されたBGA部品または他の半導体回路部品から発生する熱を効率よく放散できる。
【0019】
第2実施形態を図3を参照して説明する。この第2実施形態は、図3に破線で示すように、放熱部15と補強部(バックプレート)14とを一体に備えた補助部品13において、補強部(バックプレート)14に、開口部18を形成するとともに、開口部18を形成するために折り曲げた切り起こし片19により放熱フィン19を形成している。このような構成とすることにより、開口部18に部品実装を可能にし、かつ、開口部18を形成したときの切り起こし片19を利用して放熱フィン19を形成することができる。
【0020】
第3実施形態を図4および図5に示す。図4は要部の平面、図5は図4のB−B線に沿う断面をそれぞれ示している。
【0021】
第3実施形態に係るプリント配線板は、図4および図5に示すように、プリント配線板20と、プリント配線板20の一方面に設けられた第1の部品実装面部20aと、プリント配線板20の他方面に第1の部品実装面部20aに一部が重なり合うように設けられた第2の部品実装面部20bと、第1の部品実装面部20aに実装されたラージスケールのBGA部品21と、第2の部品実装面部20bに実装された回路部品22と、プリント配線板20の一方面に設けられ、回路部品22から発生する熱を放熱する放熱部25と第1の部品実装面部20aを補強する補強部24とを兼ね備えた補助部品23とを具備して構成される。
【0022】
この第3実施形態が上述の第1実施形態と異なる部分は、放熱部25と補強部(バックプレート)24とを一体に備えた補助部品23において、放熱部25の肉厚(板厚)と、補強部(バックプレート)24との肉厚(板厚)とを異にしている。図5に示す構成では、補強部(バックプレート)24の肉厚(板厚;a)を、放熱部25の肉厚(板厚;b)より厚くしてバックプレートの補強効果を高めている。
【0023】
第4実施形態を図6に示す。
この第4実施形態は、第1実施形態により製造されたプリント配線板を用いて電子機器を構成している。図6は第1実施形態に係るプリント配線板をハンディタイプのポータブルコンピュータ等の小型電子機器に適用した例を示している。
【0024】
図6において、ポータブルコンピュータ1の本体2には、表示部筐体3がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体2には、ポインティングデバイス4、キーボード5等の操作部が設けられている。表示部筐体3には例えばLCD等の表示デバイス6が設けられている。
【0025】
また本体2には、ポインティングデバイス4、キーボード5等の操作部および表示デバイス6を制御する制御回路を組み込んだ回路板(マザーボード)8が設けられている。この回路板8は、図1に示した第1実施形態のプリント配線板10を用いて実現される。
【0026】
この第1実施形態のプリント配線板10を用いた回路板8には、図6に示すように、一方面の第1の部品実装面部に実装されたBGA部品11と、このBGA部品11が実装された第1の部品実装面部に一部が重なり合う他方面の第2の部品実装面部に実装された回路部品12と、上記回路部品12を実装した他方面に設けられ、回路部品12から発生する熱を放熱する放熱部15とBGA部品11が実装された第1の部品実装面部を補強する補強部(バックプレート)14とを兼ね備えた補助部品13とを具備して構成されている。
【0027】
このように、放熱部15と補強部(バックプレート)14とを一体に備えた補助部品13を用いることにより、回路板8の一方面と他方面に、それぞれ一部が面内方向に重なる状態で、BGA部品とBGA部品、またはBGA部品と他の半導体回路部品を配置した基板構造において、回路板8の一方面に実装されたBGA部品をバックプレートにより補強することができるとともに、プリント配線板の他方面に実装されたBGA部品または他の半導体回路部品から発生する熱を効率よく放散することができ、これによって部品の実装密度をより高めた信頼性の高い小型電子機器が提供できる。
【0028】
なお、上述の各実施形態において、放熱部と補強部(バックプレート)とを一体に備えた補助部品の形状は図示したものに限らず、プリント配線板における部品実装設計に応じて種々の変形が可能である。
【0029】
以下に本特許出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【0030】
[1]
プリント配線板と、
前記プリント配線板の一方面に設けられた第1の部品実装面部と、
前記第1の部品実装面部に一部が重なり合う前記プリント配線板の他方面に設けられた第2の部品実装面部と、
前記第1の部品実装面部に実装されたBGA(Ball Grid Array)部品と、
前記第2の部品実装面部に実装された回路部品と、
前記プリント配線板の前記他方面に設けられ、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第1の部品実装面部を補強する補強部とを兼ね備えた補助部品と、
を具備したことを特徴とするプリント配線板構造。
[2]
前記補助部品は、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱板と、前記BGA部品の実装面部を補強するバックプレートとを一体に備えたことを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板構造。
[3]
前記回路部品は表面実装回路部品であることを特徴とする請求項2に記載のプリント配線板構造。
[4]
前記回路部品はBGA部品であることを特徴とする請求項3に記載のプリント配線板構造。
[5]
前記補助部品は、前記放熱板と前記バックプレートとで肉厚を異にした請求項1に記載のプリント配線板構造。
[6]
前記補強部に開口部を設けた請求項1に記載のプリント配線板構造。
[7]
前記開口部に、切り起こし片による放熱フィンを設けた請求項6に記載のプリント配線板構造。
[8]
プリント配線板の一方面と他方面のそれぞれに、一部が互いに重なり合う位置関係でBGA部品を配置したプリント配線板の部品実装方法に於いて、
前記プリント配線板の一方面に、前記一方面に実装されるBGA部品の放熱板と前記他方面に実装されるBGA部品の実装面を補強するバックプレートとを一体に形成した補助部品を実装することを特徴とするプリント配線板の部品実装方法。
[9]
電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた回路基板とを具備し、
前記回路基板は、
一方面の第1の部品実装面部に実装されたBGA部品と、
前記第1の部品実装面部に一部が重なり合う他方面の第2の部品実装面部に実装された回路部品と、
前記プリント配線板の前記他方面に設けられ、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第2の部品実装面部を補強する補強部とを兼ね備えた補助部品と、
を具備して構成されていることを特徴とする電子機器。
【符号の説明】
【0031】
1…ポータブルコンピュータ(電子機器)、2…本体(筐体)、8…回路板(マザーボード)、10,20…プリント配線板、10a,20a…第1の部品実装面部(第1の領域)、10b,20b…第2の部品実装面部(第2の領域)、11,21…BGA部品(第1の部品)、12,22…回路部品((BGA部品)第2の部品)、13,23…補助部品(第3の部品)、14,24…補強部((バックプレート)第1の部分)、15,25…放熱部((放熱板)第2の部分)、16,26…固定部材、18…開口部、19…切り起こし片(放熱フィン)、a…補強部(第1の部分)の板厚(厚み)、b…放熱部(第2の部分)の板厚(厚み)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の部品と、
第2の部品と、
前記第1の部品が実装される第1の領域を含む第1の面、および、前記第1の面の反対面で前記第1の領域に一部が重なるように前記第2の部品が実装される第2の領域を含む第2の面を有するプリント配線板と、
前記第2の面に装着され、前記第1の領域および前記第2の領域の外側で固定され、前記第1の領域に対応する範囲の少なくとも一部を覆う第1の部分および前記第2の部品に熱的に接続される第2の部分を有する補助部品と、
前記プリント配線板を収納する筐体と、
を備えた電子機器。
【請求項2】
請求項1に記載された電子機器において、
前記第1の部品は、2以上の角部を有し、
前記補助部品は、前記角部の少なくとも2つに重なる。
【請求項3】
請求項1に記載された電子機器において、
前記補助部品は、前記第2の領域に重ならない前記第1の部品の外縁に沿う範囲が前記第2の面に当接する。
【請求項4】
請求項1に記載された電子機器において、
前記補助部品は、前記第1の部品の外形よりも大きく形成されている。
【請求項5】
請求項1に記載された電子機器において、
前記補助部品は、前記第1の部分の厚みと前記第2の部分の厚みとが異なる。
【請求項6】
請求項1に記載された電子機器において、
前記第1の部分は、開口部を有する。
【請求項7】
請求項6に記載された電子機器において、
前記第1の部分は、前記開口部を形成するために切り起こされた部分で形成された放熱フィンを有する。
【請求項8】
プリント配線板の第1の面と第2の面のそれぞれに、一部が互いに重なり合う位置関係で第1の部品第2の部品を配置したプリント配線板であって、
前記第1の面に実装される第1の部品の実装面を前記第2の面側から補強する補強部と前記2の面に実装される第2の部品に直接接する放熱部とを一体に形成した補助部品を、前記プリント配線板の前記第2の面に取り付けたプリント配線板。
【請求項9】
本体と、
この本体に収納された回路基板と、
前記回路基板の第1の面に設けられる第1の部品実装面部に実装された第1の部品と、
前記第1の部品実装面部に一部が重なり合うように前記回路基板の第2の面に設けられる第2の部品実装面部に実装された第2の部品と、
前記回路基板の前記第2の面に取り付けられ、前記第2の部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第1の部品実装面部を補強する補強部とを有する補助部品と、
を具備した電子機器。
【請求項10】
筐体と、
前記筐体に収納され、第1の部品が実装された第1の領域と、第2の部品が実装された第2の領域とを含むプリント配線板と、
前記第1の領域の外側で前記プリント配線板に固定される部分と、前記第1の領域の少なくとも一部を覆った部分と、前記第2の領域と離間されて前記第2の部品に熱的に接続された部分とを有する第3の部品と
を備える電子機器。

【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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【公開番号】特開2011−142346(P2011−142346A)
【公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−84479(P2011−84479)
【出願日】平成23年4月6日(2011.4.6)
【分割の表示】特願2007−140343(P2007−140343)の分割
【原出願日】平成19年5月28日(2007.5.28)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】