JP2009117409A - Circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワンチップマイコンならびにその周辺回路を構成する複数の回路部品が実装された回路基板に関し、特に、不要電磁波対策の技術に関する。 The present invention relates to a circuit board on which a plurality of circuit components constituting a one-chip microcomputer and its peripheral circuits are mounted, and more particularly to a technique for countermeasures against unnecessary electromagnetic waves.
樹脂成型技術の向上による回路部品の小型化と回路基板実装技術の急速な進歩により、多種類の回路部品で構成される大規模な回路が単一のプリント基板に実装されている。その一つとして、ワンチップマイコン(ワンチップに成形されたマイクロコンピュータ)ならびにその周辺回路を構成する複数の回路部品が単一のプリント基板に実装され、高度の制御機能を発揮する回路基板がある。 Due to the miniaturization of circuit components by the improvement of resin molding technology and the rapid advancement of circuit board mounting technology, a large-scale circuit composed of many kinds of circuit components is mounted on a single printed circuit board. As one of them, there is a one-chip microcomputer (microcomputer molded into one chip) and a circuit board that exhibits a high degree of control functions by mounting multiple circuit components that make up its peripheral circuits on a single printed circuit board. .
この種の回路基板においては、ワンチップマイコンがスイッチング動作を行なうデジタル半導体デバイスであることから、回路動作時のスイッチング動作により高周波電流が発生し、不要電磁波の発生が避けられないところとなる。このため、デジタル半導体デバイスを含んで構成される制御回路を実装した回路基板を使用する電子機器ではその動作時に電子機器から漏れ出す不要電磁波が他の機器に影響を及ぼすことが懸念される。 In this type of circuit board, since the one-chip microcomputer is a digital semiconductor device that performs a switching operation, a high-frequency current is generated by the switching operation during the circuit operation, and generation of unnecessary electromagnetic waves is unavoidable. For this reason, in an electronic device using a circuit board on which a control circuit including a digital semiconductor device is mounted, there is a concern that unnecessary electromagnetic waves leaking from the electronic device during operation may affect other devices.
また、大規模な制御回路を構成する回路部品の全てを単一のプリント基板に二次元的に配置する実装方式では、制御回路の構成が大規模になると、この制御回路を実装するためのプリント基板面積が増大するため回路基板による電子機器の占有領域の増大が避けられず、電子機器の小型を阻む要因の一つになる。
図9は、ワンチップマイコンとその周辺回路を構成する回路部品を単一のプリント基板に実装した回路基板の実装状態を模式的に示した図であり、プリント配線基板1の一方の主面にワンチップマイコン2、MOS形IC3、4、バイポーラIC5、6、7、トランジスタ8、定電圧ダイオード9、ダイオード10、抵抗11、コンデンサ12等の回路部品を二次元的に配置し、これらの外部端子を回路配線層(図示していない)に接続した構成となっている。
In addition, in a mounting method in which all of the circuit components that make up a large-scale control circuit are two-dimensionally arranged on a single printed circuit board, if the control circuit configuration becomes large, a printout for mounting this control circuit is required. Since the board area increases, an increase in the area occupied by the electronic device due to the circuit board is unavoidable, which is one of the factors that hinder the miniaturization of the electronic device.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a mounting state of a circuit board in which circuit components constituting a one-chip microcomputer and its peripheral circuits are mounted on a single printed board, on one main surface of the printed
この回路基板では、ワンチップマイコンならびにその周辺回路を構成する全ての回路部品がプリント配線基板1上に配されており、外部に露出している。したがって、この回路基板を用いた電子機器を動作させた場合にワンチップマイコンで発生する高周波電流が発生源となる不要電磁波が電子機器外に放射されることになる。
また、制御回路を構成する全ての回路部品のプリント配線基板1上への配置が二次元的であるため、制御回路の規模が増大して構成部品点数が増加するとプリント配線基板1の面積を大きくしなければならないことになる。
In this circuit board, all circuit components constituting the one-chip microcomputer and its peripheral circuits are arranged on the printed
In addition, since all the circuit components constituting the control circuit are two-dimensionally arranged on the printed
なお電子素子の動作時に発生する電磁波の外部への漏洩を防止するための電子素子封止用パッケージの構造が例えば特許文献1で提案されている。
この電子素子封止用パッケージの構造を簡単に説明すると次の通りである。
図10に示すように、電子素子封止用パッケージは電子素子の取付け基板13と一部を破断して示した金属キャップ14とで構成され、取付け基板13の周縁に形成されている金属層15と金属キャップ14のフランジとを電気溶接して電子素子16を気密封止している。なお、電子素子16の電極端子17と18は電子素子封止用パッケージの外部に
導出されている。
For example,
The structure of the electronic device sealing package will be briefly described as follows.
As shown in FIG. 10, the electronic device sealing package includes an electronic
また、二枚のプリント配線基板を所定の間隙を設けて積層配置し、上段と下段のプリント配線基板上に制御回路を構成する全ての電子部品を配置する構成として高密度実装を実現した多層基板が例えば特許文献2で提案されている。
この多層基板の構造を簡単に説明すると次の通りである。
図11に示すように、二枚の電子部品搭載用基板19と20が枠体21により所定の離間距離を付与されて積層され、夫々の電子部品搭載用基板には電子部品22が半田ボール23により固着されている。この多層基板では制御回路を形成するための回路接続が半田ボール23、導電パターン層24、スルーホール25を利用して実現され、枠体21と電子部品搭載用基板19および20とは導電パターン層の一部26と半田ボール27を利用して機械的に固着されている。なお、電子部品22と電子部品搭載用基板19ならびに20との間にできる隙間は樹脂28で充填されている。
The structure of this multilayer substrate will be briefly described as follows.
As shown in FIG. 11, two electronic
しかしながら、特許文献1で提案されている電子素子封止用パッケージは専用の取付け基板13と金属キャップ14を必要とするばかりでなく、単一の電子素子を封止した電子素子封止構体を実現するものであるため、回路基板実装に際してはこの電子素子封止構体が取付けられるプリント基板に挿入用の凹所を設けるなどの対策を施さなければならない。
However, the electronic device sealing package proposed in
また特許文献2で提案されている多層基板では電子部品が不要電磁波の発生源となり得ることについては言及されておらず、特に不要電磁波の漏洩を抑制するための対策は採られていない。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、回路動作時に発生する不要電磁波の漏洩を効果的に抑制することができ、さらに、制御回路が大規模になっても電子機器における占拠領域の増大を抑制することができる回路基板を提供することを目的とする。
The multilayer substrate proposed in
The present invention solves the above-described problems, can effectively suppress the leakage of unnecessary electromagnetic waves generated during circuit operation, and further, the occupation area of an electronic device can be reduced even when the control circuit becomes large-scale. It aims at providing the circuit board which can suppress an increase.
本発明に係る回路基板は、ワンチップマイコンならびにその周辺回路を構成する複数の回路部品が実装された回路基板であって、第一のプリント配線基板と、前記第一のプリント配線基板上に枠状に成形された枠状部材を挟んで積み重ねられた第二のプリント配線基板とを備え、前記第一および第二のプリント配線基板はそれぞれ回路配線層を有し、これらの回路配線層は前記枠状部材の内部または側面に敷設された複数の導電経路を介して電気的に相互接続されており、前記ワンチップマイコンと前記複数の回路部品のうちの一部の回路部品とは、前記第一および第二のプリント配線基板ならびに前記枠状部材で包囲される電磁遮蔽空間に収容されるように前記第一および第二のプリント配線基板の一方または両方に実装され、前記複数の回路部品のうちの残余の回路部品は、外部に露呈するように前記第二のプリント配線基板に実装されている。 A circuit board according to the present invention is a circuit board on which a plurality of circuit components constituting a one-chip microcomputer and its peripheral circuits are mounted, and includes a first printed wiring board and a frame on the first printed wiring board. And a second printed wiring board stacked with a frame-shaped member formed in a shape, the first and second printed wiring boards each having a circuit wiring layer, and these circuit wiring layers are The one-chip microcomputer and a part of the plurality of circuit components are electrically connected to each other through a plurality of conductive paths laid inside or on a side surface of the frame-shaped member. Mounted on one or both of the first and second printed wiring boards and the first and second printed wiring boards so as to be accommodated in the electromagnetic shielding space surrounded by the frame-shaped member and the first and second printed wiring boards, Road remaining circuit components of the component is mounted on the second printed circuit board so as to be exposed to the outside.
上記構成によれば、第一および第二のプリント配線基板ならびに枠状部材で包囲される空間は、第一および第二のプリント配線基板がそれぞれ有する回路配線層ならびに枠状部材の内部または表面に敷設された複数の導電経路により電磁遮蔽空間として機能する。ワンチップマイコンはそのような電磁遮蔽空間に収容されているので、回路動作時に不要電磁波を発生させたとしても、その漏洩を効果的に抑制することができる。さらに、回路部品の実装が三次元的になるため、制御回路が大規模になっても回路基板による電子機器における占拠領域の増大を抑制することができる。 According to the above configuration, the space surrounded by the first and second printed wiring boards and the frame-like member is inside or on the surface of the circuit wiring layer and the frame-like member that the first and second printed wiring boards respectively have It functions as an electromagnetic shielding space by a plurality of installed conductive paths. Since the one-chip microcomputer is accommodated in such an electromagnetic shielding space, leakage can be effectively suppressed even if unnecessary electromagnetic waves are generated during circuit operation. Furthermore, since the circuit components are mounted three-dimensionally, an increase in the occupied area of the electronic device by the circuit board can be suppressed even if the control circuit becomes large.
また回路部品にMOS形LSIが含まれている場合には、MOS型集積素子も電磁遮蔽空間に収容することとすることで、MOS型集積素子に起因する不要電磁波の漏洩を効果的に抑制することができ、不要電磁波の漏洩効果を一層高めることができる。 In addition, when a MOS type LSI is included in the circuit component, the leakage of unnecessary electromagnetic waves caused by the MOS type integrated element is effectively suppressed by accommodating the MOS type integrated element in the electromagnetic shielding space. This can further enhance the leakage effect of unnecessary electromagnetic waves.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1乃至図4は、本発明の回路基板の構造を説明するための一実施形態を示す図であり、図1および図2は、図9で示したのと同一タイプで、かつ、同数の回路部品を実装した第一および第二のプリント配線基板の平面図、図3は二枚のプリント配線基板を積層するための枠状部材の平面図、図4は二枚のプリント配線基板と枠状部材とで構成された本発明の回路基板を図1および図2のA−A線に沿って切断して示した断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIGS. 1 to 4 are views showing an embodiment for explaining the structure of the circuit board of the present invention. FIGS. 1 and 2 are the same type and the same number as those shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of a frame-like member for laminating two printed wiring boards, and FIG. 4 is a diagram showing two printed wiring boards and a frame. It is sectional drawing which cut | disconnected and showed the circuit board of this invention comprised by the shaped member along the AA line of FIG. 1 and FIG.
本実施形態の回路基板を形成するに際しては、図1に示された第一のプリント配線基板29とこれと寸法形状が同一の図2に示された第二のプリント配線基板とに回路部品を二分して実装するが、実装に際しては第一のプリント配線基板29に少なくともワンチップマイコン2およびMOS形IC3、4を実装することとし、第二のプリント配線基板30にはワンチップマイコン2およびMOS形IC3、4を実装しないこととする。具体的には、第一のプリント配線基板29には、ワンチップマイコン2、MOS形IC3、4、トランジスタ8、ダイオード10、抵抗11、コンデンサ12が実装されており、例えば当該回路基板が組み込まれる電子機器を制御する制御回路が構成されている。また第二のプリント配線基板30には、バイポーラIC5、6、7、定電圧ダイオード9、抵抗11が実装されており、例えば電源回路が構成されている。
When forming the circuit board of this embodiment, circuit components are placed on the first printed
なお、第一のプリント配線基板29と第二のプリント配線基板30の周縁部にはそれぞれの回路配線層(図示せず)の必要部分に繋がるとともに第一のプリント配線基板29および第二のプリント配線基板30のそれぞれの回路配線層の要部を相互接続するための接続領域31が形成されている。
図3は、二枚のプリント配線板とともに電磁波遮蔽空間を形成する枠状部材を例示する図であり、枠状部材32は複数枚の口字形プリプレグを積層して所定の厚みとした枠基材33の内周面に銅めっき層34を被着した構成となっているため、枠状部材32には空所35が存在することになる。
The peripheral portions of the first printed
FIG. 3 is a diagram illustrating a frame-shaped member that forms an electromagnetic wave shielding space together with two printed wiring boards, and the frame-
図4は、以上説明した第一のプリント配線基板29と第二のプリント配線基板30と枠状部材32を一体化して形成した本発明の一実施形態に係る回路基板の構造を説明するための図であり、図1のA−A線に沿った断面図である。
第一のプリント配線基板29の上面29aには回路配線層36が形成され回路配線層36の一部であるランドに半田40あるいはボールバンプ41を介してワンチップマイコン2およびMOS形IC3、4を含む回路部品が接続されている。また第一のプリント配線基板29の下面29bには回路配線層37が形成され回路配線層37の一部であるランドに外部接続用の突起電極43が形成されている。さらに第一のプリント配線基板29は多層構造になっており内部に銅箔層45が形成されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of a circuit board according to an embodiment of the present invention in which the first printed
A
一方、第二のプリント配線基板30の上面30aには回路配線層38が形成され回路配線層38の一部であるランドに半田40を介してバイポーラIC6、定電圧ダイオード9など第一のプリント配線基板29に実装されない回路部品が接続されている。また第二のプリント配線基板30の下面30bには銅箔層39が形成されている。なお第二のプリント配線基板30に実装する回路部品として電力損失の大きな回路部品を選定すれば、回路動作時に発生する熱の放散を効果的に行なわせることができる。
On the other hand, a
第一のプリント配線基板29に形成された回路配線層37および第二のプリント配線基板30に形成された回路配線層38は枠基材33の側面に形成された金めっき層44により相互に接続されている。また第一のプリント配線基板29に形成された回路配線層36、37の間は、第一のプリント配線基板29に設けられたスルーホールにより相互に接続されている。なおスルーホールは、銅箔層45から絶縁するために、銅箔層45を一部除去した領域に形成される。
The
なお第一および第二のプリント配線基板29、30は、耐熱性ガラス基材両面銅張り積層板からなる。第一および第二のプリント配線基板29、30に形成された回路配線層36、37、38は、耐熱性ガラス基材に被着された銅箔層を所定の配線パターンでエッチングすることにより形成される。
上述のとおりワンチップマイコン2およびMOS形IC3、4は、空所35に収容されることになる。この空所35は、枠基材33に形成された銅めっき層34、第一のプリント配線基板29に形成された銅箔層45および第二のプリント配線基板30に形成された銅箔層39により包囲されて電磁波遮蔽空間として機能する。したがって、回路動作時に不要電磁波を発生するおそれがあるデジタル半導体デバイスを含んで構成される制御回路を実装した場合であっても、デジタル半導体デバイスの実装がプリント配線基板の電磁遮蔽空間内においてなされるため、制御回路の動作時に電子機器から漏れ出す不要電磁波が他の機器に影響を及ぼすことを防止することができる。
The first and second printed
As described above, the one-
なお回路配線層36、37、38を形成するにあたり、銅箔層のうちの配線部分のみを残して非配線部分を全てエッチングで除去するというのではなく、非配線部分も極力残存させることとするのが望ましい。そうすることで非配線部分としての銅箔層が隣接する配線間に島状に残存することとなり、電磁遮蔽効果を一層高めることができる。
なお上記の実施形態では第一および第二のプリント配線基板と枠状部材とを別個の構成として説明したが、一方のプリント配線基板に対して複数枚の口字形プリプレグを積層貼付して枠上部材相当物とする構成とすることもできる。
(実施の形態2)
図5乃至図8は、本発明の回路基板の構造を説明するための一実施形態を示す図であり、図5および図6は、図9で示したのと同一タイプで、かつ、同数の回路部品を実装した第一および第二のプリント配線基板の平面図、図7は二枚のプリント配線基板を積層するための枠状部材の平面図、図8は二枚のプリント配線基板と枠状部材とで構成された本発明の回路基板を図5および図6のA−A線に沿って切断して示した断面図である。
In forming the circuit wiring layers 36, 37, and 38, the non-wiring portion is not removed by etching, leaving only the wiring portion of the copper foil layer, but the non-wiring portion is left as much as possible. Is desirable. By doing so, the copper foil layer as a non-wiring portion remains in an island shape between adjacent wirings, and the electromagnetic shielding effect can be further enhanced.
In the above embodiment, the first and second printed wiring boards and the frame-like member have been described as separate structures. However, a plurality of square-shaped prepregs are laminated on one printed wiring board and attached to the frame. It can also be set as the member equivalent.
(Embodiment 2)
FIGS. 5 to 8 are views showing an embodiment for explaining the structure of the circuit board of the present invention. FIGS. 5 and 6 are the same type and the same number as those shown in FIG. FIG. 7 is a plan view of a frame-like member for laminating two printed wiring boards, and FIG. 8 is a diagram showing two printed wiring boards and a frame. It is sectional drawing which cut | disconnected and showed the circuit board of this invention comprised by the shaped member along the AA line of FIG. 5 and FIG.
本実施の形態では、第一および第二のプリント配線基板29、30の周縁部の全周にわたりそれぞれの接続領域31が形成され、それに伴い接続領域31間を電気的に接続する導電経路46が枠基材33の全周にわたり形成されている。また枠基材33の内周面には銅めっき層34が形成されていない。
このように銅めっき層34を形成しなくても、導電経路46を枠基材33の全周にわたり満遍なく形成することで電磁遮蔽効果を発揮させることができる。したがって回路動作時に不要電磁波を発生するおそれがあるデジタル半導体デバイスを含んで構成される制御回路を実装した場合であっても、デジタル半導体デバイスの実装がプリント配線基板の電磁遮蔽空間内においてなされるため、制御回路の動作時に電子機器から漏れ出す不要電磁波が他の機器に影響を及ぼすことを防止することができる。
In the present embodiment, the
Thus, even if the
また本実施の形態に示すように導電経路46を枠基材33の内部に形成することとしてもよい。また本実施の形態に示すように第一および第二のプリント配線基板29、30に形成された銅箔層45、39に配線を形成し、これらを回路配線層として利用してもよい。
なお第二のプリント配線基板30に形成された銅箔層39を回路配線層として利用する場合には、空所35に収容されるべきワンチップマイコン2等を第二のプリント配線基板30の銅箔層39に実装することとしてもよい。
Further, the
When the
また銅箔層45、39および銅めっき層34は、電磁波遮蔽効果を発揮することができれば銅に限らない。他の金属を用いても構わない。また箔ではなくメッシュ状のものとしてもよい。メッシュの場合には、ワンチップマイコン2から放射される不要電磁波の波長に応じて適切に開口部のサイズを設計すれば、箔と同等の効果を得ることができる。
The copper foil layers 45 and 39 and the
本発明は、ワンチップマイコンならびにその周辺回路を構成する回路部品が実装された回路基板に広く適用することが可能であり、本発明の適用により不要電磁波の漏洩を抑制した電子機器を実現することができる。 The present invention can be widely applied to a circuit board on which circuit components constituting a one-chip microcomputer and its peripheral circuits are mounted. By applying the present invention, an electronic device that suppresses leakage of unnecessary electromagnetic waves is realized. Can do.
1、29、30 プリント配線基板
2 ワンチップマイコン
3、4 MOS形IC
5、6、7 バイポーラIC
8 トランジスタ
9 定電圧ダイオード
10 ダイオード
11 抵抗
12 コンデンサ
13 取付け基板
14 金属キャップ
15 金属層
16 電子素子
17、18 電極端子
19、20 電子部品搭載用基板
21 枠体
22 電子部品
23 半田ボール
24、26 導電パターン層
25 スルーホール
27 半田ボール
28 樹脂
31 接続領域
32 枠状部材
33 枠基材
34 銅めっき層
35 空所
36、37、38 回路配線層
39、45 銅箔層
40 半田
41 ボールバンプ
43 突起電極
44 金めっき層
46 導電経路
1, 29, 30 Printed
5, 6, 7 Bipolar IC
8
Claims (6)
第一のプリント配線基板と、前記第一のプリント配線基板上に枠状に成形された枠状部材を挟んで積み重ねられた第二のプリント配線基板とを備え、
前記第一および第二のプリント配線基板はそれぞれ回路配線層を有し、これらの回路配線層は前記枠状部材の内部または側面に敷設された複数の導電経路を介して電気的に相互接続されており、
前記ワンチップマイコンと前記複数の回路部品のうちの一部の回路部品とは、前記第一および第二のプリント配線基板ならびに前記枠状部材で包囲される電磁遮蔽空間に収容されるように前記第一および第二のプリント配線基板の一方または両方に実装され、前記複数の回路部品のうちの残余の回路部品は、外部に露呈するように前記第二のプリント配線基板に実装されていること
を特徴とする回路基板。 A circuit board on which a plurality of circuit components constituting a one-chip microcomputer and its peripheral circuits are mounted,
A first printed wiring board, and a second printed wiring board stacked on both sides of a frame-shaped member formed in a frame shape on the first printed wiring board,
Each of the first and second printed wiring boards has a circuit wiring layer, and these circuit wiring layers are electrically interconnected through a plurality of conductive paths laid inside or on the side surface of the frame-shaped member. And
The one-chip microcomputer and a part of the plurality of circuit components are housed in the electromagnetic shielding space surrounded by the first and second printed wiring boards and the frame member. It is mounted on one or both of the first and second printed wiring boards, and the remaining circuit components of the plurality of circuit components are mounted on the second printed wiring board so as to be exposed to the outside. A circuit board characterized by.
を特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The plurality of circuit components include one or more MOS type integrated elements, and each of the one or more MOS type integrated elements is surrounded by the first and second printed wiring boards and the frame-like member. The circuit board according to claim 1, wherein the circuit board is housed in an electromagnetic shielding space.
を特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein each of the first and second printed wiring boards is made of a heat-resistant glass-based double-sided copper-clad laminate.
を特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein each of the plurality of conductive paths is made of a gold plating layer.
を特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein a metal layer is formed on an inner peripheral surface of the frame-shaped member.
を特徴とする請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein a metal layer is formed separately from the circuit wiring layer on one or both of the first and second printed wiring boards.
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