説明

プリント配線板

【課題】はんだクラック等の配線不良を防止しつつ、配線パターンの配線のレイアウトに自由度を持たせることができるプリント配線板の提供。
【解決手段】マトリクス状に配列された複数の電極パッド3と、電極パッド3から引き出された配線パターン4と、を有するプリント配線板1であって、複数の電極パッド3が配列された部品実装領域5の外側であって、該部品実装領域5の角部6の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部7を備え、孔部7の中心と部品実装領域5の中心とを結んだ直線Lの線状領域X内に位置する電極パッド3の配線パターン4は、該電極パッド3に対して該孔部7側に向かう方向以外の方向に引き出されているという構成を採用する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献1には、電子部品としてBGA(Ball grid array)パッケージを実装するプリント配線板が開示されている。近年、プリント配線板は、このような小型の電子部品が高密度で実装される傾向にあり、動作時には、これらの発熱による影響で高温状態となる。プリント配線板が、動作時の膨張と非動作時の復元(収縮)とを繰り返すと、実装しているBGAパッケージ等に対して熱ストレスが大きくかかる。
【0003】
上記従来技術では、上記熱ストレスに伴う配線板の弾性変形(膨張変形)に対して、電極パッドから引き出された配線パターンの配置を工夫することで、配線部の接触不良や断線(はんだクラック)等の不具合を回避している。具体的には、配線パターンを、部品実装面上の中心部位と各辺の中間部位とを結ぶ線を境に区分した領域毎に、部品実装面上の中心部から角部に到る方向に対して交差する方向に配線することにより、配線部にかかる熱応力を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−224712号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来技術では、BGAパッケージ等の電子部品を実装する配線パターンの配線方向が決まってしまうため、配線パターンの配線レイアウトに自由度がないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、はんだクラック等の配線不良を防止しつつ、配線パターンの配線のレイアウトに自由度を持たせることができるプリント配線板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明は、マトリクス状に配列された複数の電極パッドと、上記電極パッドから引き出された配線パターンと、を有するプリント配線板であって、上記複数の電極パッドが配列された部品実装領域の外側であって、該部品実装領域の角部の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部を備え、上記孔部の中心と上記部品実装領域の中心とを結んだ直線の線状領域内に位置する上記電極パッドの上記配線パターンは、該電極パッドに対して該孔部側に向かう方向以外の方向に引き出されているという構成を採用する。
【0008】
また、本発明においては、上記線状領域は、上記孔部の中心と上記部品実装領域の中心とを結んだ直線を含む所定幅を有するという構成を採用する。
【0009】
また、本発明においては、上記所定幅は、上記孔部の直径に応じて設定されているという構成を採用する。
【0010】
また、本発明においては、上記線状領域内に位置する上記電極パッドのうち少なくとも上記孔部と隣り合う上記電極パッドの上記配線パターンは、上記直線と直交する直交方向に引き出されているという構成を採用する。
【0011】
また、本発明においては、上記線状領域内に位置する上記電極パッドのうち上記孔部と隣り合う第1電極パッド以外の第2電極パッドのうち少なくとも一つの上記配線パターンは、上記直線に沿う直線方向に引き出されているという構成を採用する。
【0012】
また、本発明においては、上記孔部は、電気的に接地されたスルーホールであるという構成を採用する。
【0013】
また、本発明においては、上記孔部は、複数設けられており、上記部品実装領域の対角線上に配置されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【0014】
本発明においては、複数の電極パッドが配列された部品実装領域の外側であって、該部品実装領域の角部の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部を備えている。配線板の熱膨張によるはんだクラックは、部品実装領域の角部から中心部に向かって入り易い。このため、部品実装領域の外側の角部に孔部を設けることにより、配線板の熱膨張による影響を、部品実装領域の手前側で効率よく吸収することができる。
また、本発明においては、孔部の中心と部品実装領域の中心とを結んだ直線の線状領域内に位置する電極パッドの配線パターンは、該電極パッドに対して該孔部側に向かう方向以外の方向に引き出されている。はんだボールは、電極パッドにおいて球形状を成し、配線パターンに沿って小尾が形成される。この小尾は、クラックの起点となり易いため、孔部側に向かって形成されないようにする。また、このように配線パターンの配置を規定する領域を、クラックが入り易い線状領域に限ることで、配線パターンの配線レイアウトに自由度を持たせることができる。
このように、本発明によれば、はんだクラック等の配線不良を防止しつつ、配線パターンの配線レイアウトに自由度を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第1実施形態におけるプリント配線板の平面図である。
【図2】本発明の第2実施形態におけるプリント配線板の平面図である。
【図3】本発明の第3実施形態におけるプリント配線板の平面図である。
【図4】本発明の第4実施形態におけるプリント配線板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して、本発明に係るプリント配線板の実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0017】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態におけるプリント配線板1の平面図である。
図1に示すように、プリント配線板1は、その表面に電子部品(本実施形態ではBGAパッケージ2)が実装される基板である。なお、本実施形態のプリント配線板1に実装される電子部品としては、BGA(Ball grid array)パッケージに限らず、LGA(Land grid array)パッケージ等であってもよい。
【0018】
プリント配線板1は、ガラスエポキシ材やガラスコンポジット材等の絶縁材料からなる板状の部材であり、その表面に電極パッド3や配線パターン4等が形成されている。このプリント配線板1は、不図示の外部筐体(例えば、アルミダイキャスト等)内に収容されて、その縁部が、該外部筐体に対してネジ止め等で固定されている。
【0019】
電極パッド3は、BGAパッケージ2をリフローはんだ付けする際に、パッケージ底面のボール電極(はんだボール)が配置される場所である。電極パッド3は、BGAパッケージ2の電極の数に応じて複数設けられている。電極パッド3は、図示するように、マトリクス状に配列されている。なお、複数の電極パッド3が配列された平面視矩形状の領域が、部品実装領域5である。
【0020】
電極パッド3からは、配線パターン4が引き出されている。配線パターン4は、電極パッド3と電気的に接続される導電層である。配線パターン4は、プリント配線板1の内層パターンと導電接続する不図示のスルーホール等と電極パッド3との間を、電気的に接続する構成となっている。なお、図1においては、部品実装領域5の角部6に位置する電極パッド3の配線パターン4のみを図示し、他の電極パッド3の配線パターン4については図示を省略している。
【0021】
プリント配線板1は、複数の電極パッド3が配列された部品実装領域5の外側であって、該部品実装領域5の角部6の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部7を備えている。孔部7は、プリント配線板1の厚み方向に形成された穴である。本実施形態の孔部7は、内壁部に導電層7aが形成されたスルーホールである。なお、孔部7としては、内壁部に導電層7aが形成されない単なる貫通孔であってもよい。
【0022】
本実施形態の孔部7は、部品実装領域5の角部6のそれぞれに対応して4つ設けられている。これら複数の孔部7は、同径、同構成で、部品実装領域5の対角線上に配置されている。具体的には、複数の孔部7のうち、孔部7Aと孔部7Cとが組となって部品実装領域5の対角線上に配置され、孔部7Bと孔部7Dとが組となって部品実装領域5の対角線上に配置されている。
【0023】
図示するように、孔部7(例えば孔部7A)の中心と部品実装領域5の中心とを結んだ直線Lを含む所定幅の線状領域X内に位置する電極パッド3の配線パターン4は、該電極パッド3に対して孔部7側に向かう方向以外の方向に引き出されている。ここで、線状領域Xの幅(所定幅)は、孔部7の直径に応じて設定されている。また、孔部7の直径の設定については、電極パッド3の直径に対し同径若しくは電極パッド3の直径の2倍以下の直径の範囲であることが望ましい。本実施形態では、線状領域Xの幅は、孔部7の直径と略同一の長さに設定されている。また、ここで、孔部7の中心とは、その円の径の中心を意味し、部品実装領域5とは、その対角線の交点を意味する。
【0024】
具体的に、この線状領域X内に位置する電極パッド3のうち少なくとも孔部7と隣り合う電極パッド3の配線パターン4は、直線Lと直交する直交方向に引き出されている。図1に示す符号L1は、直線Lと直交する直交線を示す。詳しくは、孔部7Aと隣り合う電極パッド3の配線パターン4は、直交線L1に沿って引き出されており、該電極パッド3に対して孔部7A側(厳密には、直交線L1を挟んで孔部7A側の領域)に向かう方向以外の方向に引き出されている。なお、他の孔部7B,7C,7Cと隣り合う電極パッド3の配線パターン4も同様に引き出されている。
【0025】
続いて、上記構成のプリント配線板1の作用について説明する。
プリント配線板1は、不図示の外部筐体に対してネジ止め等で拘束されており、動作時の温度上昇による熱膨張の影響が、図1に示す白抜き矢印の方向、すなわち内向きに作用する。そうすると、部品実装領域5の角部6において、BGAパッケージ2とのはんだクラックが生じ易く、また、部品実装領域5の角部6からその中心部に向かってはんだクラックが伸展し易くなる傾向にある。
【0026】
本実施形態のプリント配線板1は、複数の電極パッド3が配列された部品実装領域5の外側であって、該部品実装領域5の角部6の全てに対応する位置において、熱応力を緩和する孔部7を備えている。このように、部品実装領域5の外側の角部6に孔部7を設けることにより、配線板の熱膨張による影響を、部品実装領域5の手前側で効率よく吸収することができる。このため、部品実装領域5の角部6において、配線板の歪み、熱応力が緩和され、はんだクラック等の配線不良が防止される。
【0027】
また、本実施形態においては、孔部7の中心と部品実装領域5の中心とを結んだ直線Lを含む所定幅の線状領域X内に位置する電極パッド3の配線パターン4は、該電極パッド3に対して孔部7側に向かう方向以外の方向に引き出されている。はんだボールは、電極パッド3において球形状を成し、配線パターン4に沿って小尾が形成される。この小尾は、クラックの起点となり易いため、孔部7側に向かって形成されないようにする。また、このように配線パターン4の配置を規定する領域を、クラックが入り易い線状領域Xに限ることで、配線パターン4の配線のレイアウトに自由度を持たせることができる。
【0028】
ここで、線状領域Xの幅は、孔部7の直径に応じて設定されている。この構成によれば、配線板の熱膨張による影響の方向に対して、孔部7の背面側に位置し、はんだクラックが伸展し易い位置に配置された電極パッド3の配線パターン4のみを工夫することによって、他の電極パッド3の配線パターン4については、配線のレイアウトに自由度を持たせることができる。
【0029】
また、本実施形態においては、線状領域X内に位置する電極パッド3のうち少なくとも孔部7と隣り合う電極パッド3の配線パターン4は、直線Lと直交する直交方向に引き出されている。この構成によれば、はんだボールの接合領域(配線パターン4に沿う小尾の部位を含む)が、配線板の熱膨張による影響の方向に対して広くなるため、その影響による応力集中が緩和され、換言すると、それ自体がはんだクラックの伸展を阻害する堰として機能するため、配線不良をより確実に防止することができることとなる。
【0030】
したがって、上述の本実施形態によれば、マトリクス状に配列された複数の電極パッド3と、電極パッド3から引き出された配線パターン4と、を有するプリント配線板1であって、複数の電極パッド3が配列された部品実装領域5の外側であって、該部品実装領域5の角部6の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部7を備え、孔部7の中心と部品実装領域5の中心とを結んだ直線Lを含む所定幅の線状領域X内に位置する電極パッド3の配線パターン4は、該電極パッド3に対して該孔部7側に向かう方向以外の方向に引き出されているという構成を採用することによって、はんだクラック等の配線不良を防止しつつ、配線パターン4の配線のレイアウトに自由度を持たせることができる。
【0031】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【0032】
図2は、本発明の第2実施形態におけるプリント配線板1の平面図である。なお、第2実施形態におけるプリント配線板1は、2つの孔部(孔部7A,7C)を備える構成となっている。
図2に示すように、第2実施形態においては、線状領域X内に位置する電極パッド3のうち孔部7と隣り合う第1電極パッド3A以外の第2電極パッド3Bの配線パターン4が、直線Lに沿う直線方向に引き出されている。
【0033】
部品実装領域5の内部においては、他の電極パッド3との関係でスペースを確保することが難しい。したがって、図2に示すように、配線パターン4を引き出すことにより内部の配線スペースを確保でき、これにより、配線パターン4の配線のレイアウトに自由度を持たせることができる。また、このような構成を採用することによって、はんだボール本体の球形状が、配線板の熱膨張による影響の方向に対向し、小尾がその反対側に位置することとなるため、はんだラックに対する耐性は確保される。
【0034】
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【0035】
図3は、本発明の第3実施形態におけるプリント配線板1の平面図である。
図3に示すように、第3実施形態においては、線状領域X内に位置する電極パッド3のうち、孔部7と隣り合う第1電極パッド3Aの配線パターン4が、直線Lと直交する直交方向に引き出され、当該第1電極パッド3A以外の第2電極パッド3Bの配線パターン4が、直線Lに沿う直線方向に引き出されている。
【0036】
この構成によれば、部品実装領域5の角部6においては、はんだクラックの伸展を阻害する作用が得られ、配線不良をより確実に防止することができ、また、部品実装領域5の内部においては、配線スペースを確保でき、配線パターン4の配線のレイアウトに自由度を持たせることができる。
【0037】
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【0038】
図4は、本発明の第4実施形態におけるプリント配線板1の平面図である。なお、図4においては、部品実装領域5の一部が図示されている。
図4に示すように、第4実施形態においては、スルーホールとしての孔部7が電気的に接地されている。
【0039】
この構成によれば、孔部7を電気的に接地し、部品実装領域5に設けられた不図示のスルーホール等の電位をGND電位とすることで電位を安定させ、自由度の高い配線レイアウトを確保することができる。また、部品実装領域5の角部6の電極パッド3、すなわち、孔部7と隣り合う電極パッド3においては、BGAパッケージ2のGND電極等が配置され易い。このように、第4実施形態においては、孔部7に、熱応力を緩和する機能だけでなく、電位を安定させる機能を付加することができる。
【0040】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【0041】
1…プリント配線板、2…BGAパッケージ、3…電極パッド、3A…第1電極パッド、3B…第2電極パッド、4…配線パターン、5…部品実装領域、6…角部、7…孔部(スルーホール)、L…直線、L1…直交線、X…線状領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリクス状に配列された複数の電極パッドと、前記電極パッドから引き出された配線パターンと、を有するプリント配線板であって、
前記複数の電極パッドが配列された部品実装領域の外側であって、該部品実装領域の角部の少なくとも一つに対応する位置において熱応力を緩和する孔部を備え、
前記孔部の中心と前記部品実装領域の中心とを結んだ直線の線状領域内に位置する前記電極パッドの前記配線パターンは、該電極パッドに対して該孔部側に向かう方向以外の方向に引き出されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項2】
前記線状領域は、前記孔部の中心と前記部品実装領域の中心とを結んだ直線を含む所定幅を有することを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板。
【請求項3】
前記所定幅は、前記孔部の直径に応じて設定されていることを特徴とする請求項2に記載のプリント配線板。
【請求項4】
前記線状領域内に位置する前記電極パッドのうち少なくとも前記孔部と隣り合う前記電極パッドの前記配線パターンは、前記直線と直交する直交方向に引き出されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプリント配線板。
【請求項5】
前記線状領域内に位置する前記電極パッドのうち前記孔部と隣り合う第1電極パッド以外の第2電極パッドのうち少なくとも一つの前記配線パターンは、前記直線に沿う直線方向に引き出されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプリント配線板。
【請求項6】
前記孔部は、電気的に接地されたスルーホールであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプリント配線板。
【請求項7】
前記孔部は、複数設けられており、前記部品実装領域の対角線上に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のプリント配線板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−89852(P2013−89852A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−230709(P2011−230709)
【出願日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【出願人】(000141901)株式会社ケーヒン (1,140)
【Fターム(参考)】