JP2008294348A - プリント配線板構造、プリント配線板の部品実装方法および電子機器 - Google Patents

プリント配線板構造、プリント配線板の部品実装方法および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】プリント配線板の表裏両面に、ＢＧＡ部品とＢＧＡ部品を、またはＢＧＡ部品と他の回路部品を一部重なり合う状態で配置した場合に、上記ＢＧＡ部品の半田実装面部のバックプレートによる補強を可能にして、プリント配線板における回路部品のより高密度な実装を可能にした。
【解決手段】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の他方面に上記第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とを具備する。
【選択図】 図２

Description

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構造に関する。
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。この種、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し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ことから、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り、接合部の正常な接合状態が保たれなくなる不具合を招く。この不具合を回避するために、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している（特許文献１参照）。
この種、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部品を一部が重なり合う状態で配置しなければならないとき、上記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くなるという問題が生じる。この問題は、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が重なり合う状態で配置した場合においても生じる。
特開２００６−２１０８５２号公報
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、上記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という問題があった。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上記同様の問題があった。
本発明は、プリント配線板の表裏両面に、ＢＧＡ部品とＢＧＡ部品を、またはＢＧＡ部品と他の回路部品を一部重なり合う状態で配置した場合に、上記ＢＧＡ部品の半田実装面部のバックプレートによる補強を可能にして、回路部品のより高密度な実装を可能にしたプリント配線板構造を提供することを目的とする。
本発明は、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、を具備したプリント配線板構造を特徴とする。
プリント配線板の表裏両面に、ＢＧＡ部品とＢＧＡ部品を、またはＢＧＡ部品と他の回路部品を一部重なり合う状態で配置した場合に、上記ＢＧＡ部品の半田実装面部のバックプレートによる補強を可能にして、プリント配線板における回路部品のより高密度な実装を可能にした。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造を図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。
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造は、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の他方面に上記第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。
上記プリント配線板１０には、図示しないが、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。
上記プリント配線板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。
上記プリント配線板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。
上記補助部品１３は、図３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。
上記補助部品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。
上記補助部品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、上記ＢＧＡ部品１１−１２の重なり合う面部を除き、上記第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の上記ＢＧＡ部品１１−１２の重なり合う面部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。
一方、上記プリント配線板１０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。
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。
本発明の第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を形成する切り起こし片１９により放熱フィン１８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１８を形成することができる。
本発明の第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。
本発明の第３実施形態に係るプリント配線板構造は、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の他方面に上記第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。
この本発明の第３実施形態が上記した第１実施形態ととくに異なる部分は、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）より肉厚にしてバックプレートの補強効果を高めている。
本発明の第４実施形態を図６に示す。
この第４実施形態は、上記第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は上記第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。
図６に於いて、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。
また本体２には、上記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、上記図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。
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。
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。
なお、上記した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。
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板構造を示す平面図。 上記図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図。 上記第１実施形態に係る補助部品の構造および本発明の第２実施形態に係る補助部品の構造を示す斜視図。 本発明の第３実施形態に係るプリント配線板構造を示す平面図。 上記図４に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図。 本発明の４実施形態に係る電子機器の構成を示す斜視図。
符号の説明
１…ポータブルコンピュータ、２…本体、３…表示部筐体、４…ポインティングデバイス、５…キーボード、６…表示デバイス、８…回路板（マザーボード）、１０，２０…プリント配線板、１１，２１…ＢＧＡ部品、１２，２２…回路部品（ＢＧＡ部品）、１３，２３…補助部品、１４，２４…補強部（バックプレート）、１５，２５…放熱部（放熱板）、１６，２６…固定部材、１８…放熱フィン、１９…切り起こし片。

Claims (9)

  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。
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