JP2006005235A - 回路基板の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 肉厚化を防止しながら、回路基板の強度を強化する。
【解決手段】 回路を構成する部品８が搭載されている回路基板１において、回路基板１の表面側と裏面側の少なくとも一方側には、部品８の搭載領域を避けて、電源電力通電用の電源配線パターン１２を形成する。電源配線パターン１２には当該電源配線パターン１２の伸長方向に沿って連続的又は不連続的に補強用の導電材料１０を接合配置する。補強用の導電材料１０が回路基板１の梁のように機能して、回路基板１の強度を強化することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、部品が搭載される回路基板の補強構造に関するものである。

小型化・薄型化が要求されている例えばカード型回路モジュールやスティック状薄型回路モジュール等の装置に内蔵される回路基板は、装置の薄型化に起因して必然的に薄型化の傾向にあり、これにより、強度が弱くなってきている。なお、先行技術文献について調査したが、ここで記載するのに適切な文献は得られなかった。

回路基板の強度を強化するための手法としては、次に示すような手法が考えられる。例えば、図４（ａ）の模式的な断面図に示されるように、回路パターン形成用の導体層２（例えば銅箔）と、絶縁層３とを交互に積層形成して回路基板１が構成されている場合には、例えば、図４（ｂ）に示されるように絶縁層３の厚みを厚くしたり、あるいは、図４（ｃ）に示されるように導体層２の厚みを厚くすることで回路基板１の強度を強化することが考えられる。しかしながら、それら何れの手法も回路基板１の厚みが厚くなってしまうという問題が生じる。

また、例えば、図４（ｄ）の断面図に示されるように、一つの絶縁層３に代えて、その絶縁層３とほぼ同様な厚みを有し、かつ、絶縁層３よりも強度が強い金属板４を設けることで、回路基板１の薄型化を維持したまま、回路基板１の強度を強化する手法が考えられる。しかしながら、この場合には、金属板４の表裏両面側にそれぞれ配置される導体層２（２Ａ，２Ｂ）に回路パターンを形成することができない。このことを考慮すると、金属板４と導体層２Ａとの間、および、金属板４と導体層２Ｂとの間に、それぞれ、絶縁層３を設ける必要が生じ、絶縁層３の層数が増加するので、回路基板１の厚みが厚くなってしまうという問題が生じる。

すなわち、カード型回路モジュールやスティック状薄型回路モジュール等の装置は、例えば、図５（ａ）の模式的な断面図に示されるように、部品８を搭載している回路基板１がケース６内に収容配置されている構成を有し、このような装置７には、厚み（高さ）制限がある。このため、回路基板１に搭載される部品８の高さや、回路基板１を収容するケース６のケース壁の厚みを考慮すると、回路基板１の厚みの上限値は非常に低くて、強度強化を図れる程に回路基板１の厚みを厚くすることは難しい。つまり、導体層２や絶縁層３を厚くしたり、金属板４を設けて回路基板１の強度強化を図ることは困難である。

このため、そのような場合には、例えば、図５（ｂ）に示されるように、回路基板１を収容するケース６のケース壁の厚みを厚くしてケース６を強化することで回路基板１の保護を図ることが考えられる。また、図５（ｃ）の模式的な断面図に示されるように、ケース壁の内壁面に梁９を設けてケース６の強度強化を図って回路基板１の保護機能を高めることが考えられる。しかしながら、これらの場合には、ケース壁の厚みが厚くなったり、梁９を設けることにより、装置７の厚み（高さ）が厚くなってしまい、装置の薄型化を妨げるという問題が生じる。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回路基板の厚みを厚くすることなく、また、回路基板を備えた装置の薄型化を妨げることなく、回路基板の強度を強化することができる回路基板の補強構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、回路を構成する部品が搭載されている回路基板の補強構造であって、回路基板の表面側と裏面側の少なくとも一方側には、電源電力通電用の電源配線パターンが部品搭載領域を避けて形成されており、電源配線パターンには当該電源配線パターンの伸長方向に沿って連続的又は不連続的に補強用の導電材料が接合配置されていることを特徴としている。

この発明によれば、電源配線パターンに補強用の導電材料（例えば、はんだ）を接合配置する構成とした。この構成によって、回路基板には、導電材料から成る梁が設けられたような状態となって回路基板の強度を強化することができる。その補強用の導電材料の高さを回路基板に搭載される最も背高な部品の高さよりも低くすることによって、その回路基板を装備する装置の薄型化を妨げることなく、回路基板の強度強化を図ることができる。

また、補強用の導電材料は、回路基板の表面側と裏面側の少なくとも一方側の電源配線パターン上に接合配置される、つまり、回路基板の表面側と裏面側の少なくとも一方側の基板面上における部品が配置されていないデッドスペースを利用して配設されるため、部品配置の設計変更を行うことなく、また、回路基板の回路設計の自由度を低下させることなく、回路基板の強度を強化することができる。さらに、回路基板の回路設計を行う際に、回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方の電源配線パターンの形成位置が定まることにより、補強用の導電材料の形成位置も定まるので、補強用の導電材料に関わる設計は非常に簡単であり、回路設計の煩雑化を防止することができる。

さらに、補強用の導電材料は電源配線パターンに接合配置されているので、当該補強用の導電材料によって電源配線パターンの厚みが厚くなって導通通路断面積を増加させることができる（電源配線パターンの電流容量を増加させることができる）。これにより、電源配線パターンでの導通損失を低減させることができるので、回路基板の回路の電気的な特性を向上させることができる。

上記のように、この発明の構成を備えることによって、回路基板の強度と、回路基板の回路の電気的な特性との両方を向上させることができるので、回路基板の品質を高めることが容易にできる。

さらに、回路基板に部品を実装するために接合材料としてはんだを利用する場合に、補強用の導電材料もはんだにより形成する構成とすることによって、回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方に部品実装用のはんだを形成する工程で、補強用の導電材料も同時に形成することができる。つまり、製造工程を増加することなく、回路基板に補強用の導電材料を設けることができる。

さらに、回路基板の表裏両面に絶縁膜が形成されている場合に、補強用の導電材料は、その絶縁膜を通って当該絶縁膜の表面位置よりも上側に盛り上がり形成されている構成を備えることによって、例えば補強用の導電材料が絶縁膜に埋設されている場合に比べて補強用の導電材料の形成量が多くなって、補強用の導電材料は回路基板の強度強化用の梁として、より確実に機能することができるようになり、回路基板の強度に対する信頼性をより一層高めることができる。

回路基板は長方形状と成し、電源配線パターンは、回路基板の長辺に沿うように伸長形成されている幹線部位を少なくとも有する構成を備え、補強用の導電材料は、少なくとも、その電源配線パターンの幹線部位に設けられている構成を備えることによって、補強用の導電材料（梁）は、回路基板の最も発生し易い撓み変形を阻止できるように設けられることとなるので、回路基板の撓み変形を非常に小さく抑制することができる。これにより、回路基板の撓み変形に起因した例えば回路基板の回路の損傷等を防止することができるので、回路基板の信頼性をより向上させることができる。

さらに、電源配線パターンが幹線部位を有すると共に、その幹線部位の両側から、それぞれ、回路基板の短辺に沿うように伸長形成されている枝部位を有している構成を備えている場合には、補強用の導電材料を幹線部位だけでなく、枝部位にも設けることによって、補強用の導電材料によって、より一層回路基板の撓み変形を抑制することができて、回路基板の更なる信頼性の向上を図ることが容易となる。

部品が間隙を介して隣接配置されている構成を備えている場合に、隣り合う部品間の間隙には、当該隣り合う部品の並び方向に交差する方向に電源配線パターンが伸長形成され、この電源配線パターンに補強用の導電材料が設けられている構成を備えることによって、補強用の導電材料は、隣り合う部品間の電磁気的なシールド機能をも兼備することとなる。つまり、補強用の導電材料を介して隣り合う部品同士の電磁気的な相互干渉を補強用の導電材料によって抑制できるので、回路基板の回路動作に対する信頼性を向上させることができる。

回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方には、回路に接続されていないダミーパターンが形成されており、補強用の導電材料は、そのダミーパターンにも接合形成されている構成を備えることによって、回路基板に補強用の導電材料をより多く設けることができて、回路基板のより一層の強度強化を図ることが容易となる。例えば、回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方において、部品搭載領域および回路パターン形成領域を除いた全領域にダミーパターンを形成することにより、回路基板の大幅な強度強化を図ることができる。また、例えば、回路基板の表面側あるいは裏面側に導体層（例えば銅箔）が形成されており、この導体層を加工することにより、回路パターンが形成される場合には、部品搭載領域および回路パターン形成領域以外の導体膜部分（つまり、回路に利用されない導体膜部分）は除去されずに残されることが多い。このような場合には、その未加工の導体膜部分をダミーパターンとして利用することで、わざわざダミーパターンを形成するという手間無く、回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方における部品搭載領域および回路パターン形成領域を除いた全領域に補強用の導体材料を設けることができて、回路基板の大幅な強度強化を図ることができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）には第１実施形態例を構成する回路基板の表面側の模式的な平面図が示され、図１（ｂ）にはその回路基板の裏面側の模式的な平面図が示され、図１（ｃ）には図１（ａ）のＡ−Ａ部分の断面図が示されている。

この第１実施形態例では、回路基板１は、表裏両面に部品８が実装されている両面実装タイプの回路基板であり、この回路基板１は、例えば、カード型回路モジュールやスティック形状薄型回路モジュール等の薄型の装置に内蔵されるものである。当該回路基板１は長方形状と成し、例えば図４（ａ）の模式的な断面図に示されるような複数の導体層２（例えば銅箔）と絶縁層３が交互に積層形成されている多層基板である。

この第１実施形態例では、導体層２と絶縁層３の積層体の最表面と最裏面はそれぞれ導体層２により構成されており、それら最表面側の導体層２（２ａ）と最裏面の導体膜２（２ｂ）には、それぞれ、少なくとも、図１（ａ）、（ｂ）に示されるような電源配線パターン１２を含む回路パターンが形成されている。電源配線パターン１２は、外部から供給される電源電力をＩＣ部品等の部品８（８Ｘ）に導くための配線パターンである。この第１実施形態例では、最表面側の導体層２ａと最裏面側の導体層２ｂにそれぞれ形成されている電源配線パターン１２は、回路基板１の長辺に沿うように伸長形成されている。この電源配線パターン１２上には当該電源配線パターン１２の伸長方向に沿って連続的に補強用の導電材料１０が接合配置されている。なお、補強用の導電材料１０は、表面側と裏面側の各電源配線パターン１２の全長に渡って連続的に接合配置されていてもよいし、それら各電源配線パターン１２の予め定められた区間内の全長に渡って連続的に接合配置されていてもよい。

この第１実施形態例では、回路基板１の表裏両面（導体層２ａ，２ｂの上側）には、それぞれ、保護膜として機能する絶縁膜（例えばレジスト膜）１３（１３Ａ，１３Ｂ）が形成され、当該絶縁膜１３（１３Ａ，１３Ｂ）上に部品８が搭載されている。絶縁膜１３（１３Ａ，１３Ｂ）は、回路基板１への部品８の接合部分および補強用の導電材料１０の形成部分を避けて形成されている。換言すれば、絶縁膜１３（１３Ａ，１３Ｂ）には、回路基板１への部品８の接合部分および補強用の導電材料１０の形成部分に開口部が形成されており、部品８は、その絶縁膜１３の開口部に形成されたはんだ１１によって、回路基板１に固定されると共に、導体層２ａ，２ｂの回路パターンに電気的に接続されている。また、電源配線パターン１２に接合している補強用の導電材料１０は、絶縁層１３（１３Ａ，１３Ｂ）の開口部を通して絶縁層１３（１３Ａ，１３Ｂ）の表面位置よりも上側に盛り上がり形成されている。この第１実施形態例では、補強用の導電材料１０の高さは、連続している部分の全長に渡って高さが等しくなるように形成されていてもよいし、場所によって高さが異なるように形成されていてもよい。ただ、補強用の導電材料１０は、電源配線パターン１２に接合配置されていることから、回路基板１の補強用として機能するだけでなく、電源配線パターン１２と共に電源電力導通用の通路として機能することを考慮すると、電力損失の低減を図る等の観点から、補強用の導電材料１０は、全長に渡って高さがほぼ等しくなるように形成することが好ましい。

以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図２（ａ）には第２実施形態例を構成する回路基板を表面側から見た模式的な平面図が示され、図２（ｂ）にはその回路基板を裏面側から見た模式的な平面図が示されている。この第２実施形態例では、回路基板１の表面側と裏面側にそれぞれ形成される電源配線パターン１２は、長方形状の回路基板１の長辺に沿うように形成されている幹線部位１２Ｍと、幹線部位１２Ｍの両側からそれぞれ回路基板１の短辺に沿うように伸長形成されている枝部位１２Ｒとを有して構成されている。この第２実施形態例では、電源配線パターン１２の枝部位１２Ｒは、隣接配置されているＩＣ部品等の部品８（８Ｘ）間の間隙に、それら部品８Ｘの並び方向に交差する方向（この第２実施形態例では、部品８Ｘの並び方向に直交する方向）に伸長形成されている。

補強用の導電材料１０は、そのような電源配線パターン１２の幹線部位１２Ｍおよび枝部位１２Ｒに接合形成されている。隣り合うＩＣ部品８Ｘ同士は、電磁気的な相互干渉の虞があるが、この第２実施形態例では、それらＩＣ部品８Ｘ間に電源配線パターン１２の幹線部位１２Ｍや枝部位１２Ｒが配設されて補強用の導電材料１０が設けられていることから、補強用の導電材料１０によるシールド機能によって、ＩＣ部品８Ｘ間の電磁気的な相互干渉を抑制することができる。このような補強用の導電材料１０のシールド機能を考慮して、この第２実施形態例では、電磁波の放射が多いと考えられるＩＣ部品や電磁波の影響を受け易い部品８Ｘeの周囲を囲むように補強用の導電材料１０が配設されている。

この第２実施形態例では、上記以外の構成は第１実施形態例と同様である。

なお、この発明は第１や第２の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、補強用の導電材料１０の伸長形状は、電源配線パターン１２の形状に基づいて定まるものであることから、図１や図２の例に限定されるものではなく、電源配線パターン１２の形状によっては、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示されるような、より複雑な形状としてもよい。なお、図３（ａ）は回路基板の表面側の平面図であり、図３（ｂ）は回路基板の裏面側の平面図である。

また、第１や第２の各実施形態例では、電源配線パターン１２の全長に渡って、あるいは、電源配線パターン１２の予め定めた区間内の全長に渡って、補強用の導電材料１０は連続的に設けられていたが、補強用の導電材料１０は、電源配線パターン１２の全長に渡って、あるいは、電源配線パターン１２の予め定めた区間内の全長に渡って、不連続的に設ける構成としてもよい。

さらに、第１や第２の各実施形態例では、表面側の電源配線パターン１２と、裏面側の配線パターン１２との両方に補強用の導電材料１０が接合形成されていたが、表面側と裏面側のうちの一方側の電源配線パターン１２だけに補強用の導電材料１０を形成する構成としてもよい。

さらに、第１と第２の各実施形態例では、補強用の導電材料１０は、電源配線パターン１２だけに接合配置されていたが、例えば、回路基板の表面側と裏面側の少なくとも一方側に、回路に接続されていないダミーパターンを設け、補強用の導電材料１０は、電源配線パターン１２だけでなく、そのダミーパターンにも接合配置される構成としてもよい。この場合には、電源配線パターン１２に接合配置されている補強用の導電材料１０と、ダミーパターンに接合配置されている補強用の導電材料１０とは電気的に接続されていない構成とする。なお、回路基板１を構成する導体層２（例えば銅箔）を加工して、電源配線パターン１２を含む回路パターンを形成する場合には、回路パターン形成領域以外の導体層部分は、加工されずに残されることがある。このような場合には、その残される部分をダミーパターンとして利用することとすれば、例えば、回路パターンの設計変更を行うことなく、絶縁膜１３の設計変更だけで、ダミーパターンに接合配置された補強用の導電材料１０を設けることができる。

さらに、第１や第２の各実施形態例では、回路基板１は多層基板であったが、もちろん、回路基板１が多層基板でない場合にも本発明は適用することができる。また、回路基板１は長方形状に限定されるものではなく、例えば正方形状等の他の形状であってもよい。

第１実施形態例の回路基板の補強構造を説明するための図である。 第２実施形態例の回路基板の補強構造を説明するための図である。 その他の実施形態例を表したモデル図である。 回路基板の強度強化の一従来例を説明するための図である。 回路基板収容用のケースの強度強化を図ってケース内の回路基板の保護を図るための構成例を説明するための図である。

符号の説明

１ 回路基板
８ 部品
１０ 補強用の導電材料
１２ 電源配線パターン
１３ 絶縁層

Claims (6)

1. 回路を構成する部品が搭載されている回路基板の補強構造であって、回路基板の表面側と裏面側の少なくとも一方側には、電源電力通電用の電源配線パターンが部品搭載領域を避けて形成されており、電源配線パターンには当該電源配線パターンの伸長方向に沿って連続的又は不連続的に補強用の導電材料が接合配置されていることを特徴とする回路基板の補強構造。
2. 回路基板の表裏両面には、それぞれ、絶縁膜が、回路基板への部品の接合部分および補強用の導電材料の形成部分を除いて形成されており、補強用の導電材料は、その絶縁膜の表面位置よりも上側に盛り上がり形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板の補強構造。
3. 回路基板は長方形状と成し、電源配線パターンは、回路基板の長辺に沿うように伸長形成されている幹線部位を少なくとも有する構成と成し、補強用の導体材料は、少なくとも、その電源配線パターンの幹線部位に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路基板の補強構造。
4. 回路基板は長方形状と成し、電源配線パターンは、回路基板の長辺に沿うように伸長形成されている幹線部位と、この幹線部位の両側から、それぞれ、回路基板の短辺に沿うように伸長形成されている枝部位とを有して構成されており、補強用の導電材料は、電源配線パターンの幹線部位および枝部位に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路基板の補強構造。
5. 部品が間隙を介して隣接配置されている構成を備え、隣り合う部品間の間隙には当該隣り合う部品の並び方向に交差する方向に電源配線パターンが伸長形成され、その電源配線パターンに補強用の導電材料が設けられており、補強用の導電材料は、隣り合う部品間の電磁気的なシールド機能をも兼備していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の回路基板の補強構造。
6. 回路基板の表面側と裏面側の一方又は両方には、回路基板の回路に接続されていないダミーパターンが形成されており、補強用の導電材料は、そのダミーパターンにも接合形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の回路基板の補強構造。

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