JP2011014609A

JP2011014609A - 電子機器

Info

Publication number: JP2011014609A
Application number: JP2009155381A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hayashiyama; 晋也林山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】高実装密度を実現させる。
【解決手段】高実装密度を実現させることを目的とした電子機器であって、筐体２０と、前記筐体２０に収容され、一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有した回路基板２０１と、前記回路基板２０１の一方の面に実装された表面実装部品２０２と、前記表面実装部品２０２に対向して前記回路基板２０１の他方の面に印刷され、前記表面実装部品の実装領域を補強した補強材料２０２Ａと、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）パッケージ等の表面実装部品を回路基板に実装する際、当該表面実装部品の半田付け部分にかかる応力を抑制するため、補強板を用いることが広く普及している。

例えば、特許文献１には、表面実装型回路部品の外縁寸法より大きい外縁寸法を有し、当該表面実装型回路部品が実装される回路基板本体の領域に補強板を装着した回路基板が開示されている。

特開２００７−１５６５５１号公報

しかしながら、特許文献１に示すような従来の技術では、補強板を回路基板に実装するためのネジ等の固定部材が必要となり、これらの実装領域を考慮しなくてはならない。

本発明の目的は、高実装密度を実現できる電子機器を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体に収容され、一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有した回路基板と、前記回路基板の一方の面に実装された表面実装部品と、前記表面実装部品に対向して前記回路基板の他方の面に印刷され、前記表面実装部品の実装領域を補強した補強部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体に収容された回路板と、前記回路板に電気的に接続されたフレキシブルプリント配線板と、前記回路板に沿う方向に前記フレキシブルプリント配線板に設けられたパッドと、前記パッド上に印刷され、前記回路板を補強した半田と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成によれば、高実装密度を実現できる電子機器を提供できる。

本発明の実施の形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。本実施例のプリント基板の一方の面に実装された電子部品を示した斜視図である。本実施例のプリント基板の電子部品が実装された面とは反対側に位置する面に設けられた補強部材の構成を示した図である。図２中に示されたポータブルコンピュータのＡ−Ａ部における断面図である。本実施形態のプリント配線板の第１の変形例を示した図である。本実施形態のプリント配線板の第２の変形例を示した図である。本実施形態のプリント配線板の第３の変形例を示した図である。本実施形態のプリント配線板の第４の変形例を示した図である。第２の実施形態に係るプリント配線板を示した図である。第３の実施形態に係るポータブルコンピュータの構成を示した図である。第３の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の構成を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（電子機器の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。図１では、本発明の実施形態の一例としてノートブック型ポータブルコンピュータを開示している。

本実施例のポータブルコンピュータ１００（電子機器）は、表示部１０Ａと本体部２０Ａとから構成されている。表示部１０Ａと本体部２０Ａとはヒンジ部１５により開閉自在に接続されている。本体部２０Ａは下部筐体２０を有す。下部筐体２０（筐体）は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やメモリ等の電子部品を実装したプリント基板２０１（回路基板、回路板）であって情報を処理する本体機能部２を収容している。

下部筐体２０は、上面２０ａ、底面２０ｂ、左側面２０ｅ、右側面２０ｆ、前面２０ｇ、及び背面２０ｈを有している。この下部筐体２０には、文字やコマンドを入力するためのキーボード等の文字入力部３と、ポインティングデバイスとしてのトラックパッド４Ａと、選択・決定コマンドを入力するための決定スイッチ４Ｂと、利用者の認証等に用いる指紋読取部５とが収納されている。上面２０ａには、開口部２０Ａ〜Ｄが開けられている。また、上面２０ａには、開口部２０Ｄ周辺に窪部２１が形成されている。開口部２０Ａからは文字入力部３が露出している。開口部２０Ｂからはトラックパッド４Ａが露出している。開口部２０Ｃからは決定スイッチ４Ｂが露出している。開口部２０Ｄからは指紋読取部５が露出している。

表示部１０Ａは上部筐体１０を有する。上部筐体１０には文字や画像等を表示する液晶表示パネル等からなる画像表示部１が収容されている。上部筐体１０は前面２０ｉを有する。前面２０ｉには開口部２０Ｅが開けられている。開口部２０Ｅからは画像表示部１が露出している。

（電子部品の構成）
次に、図２乃至図４を参照しながら、本実施例のプリント基板２０１に実装された電子部品２０２（表面型実装部品）と、当該電子部品２０２の実装領域を補強する補強材料２０２Ａ（補強部材）の構成について説明する。図２は、本実施例のプリント基板２０１の一方の面に実装された電子部品２０２を示した斜視図である。図３は、本実施例のプリント基板２０１の電子部品２０２が実装された面とは反対側に位置する面に設けられた補強材料２０２Ａの構成を示した図である。図４は、Ａ−Ａ部における断面図である。

尚ここでは、本実施例の電子部品２０２として、テープＢＧＡ（Ｔ−ＢＧＡ）パッケージ（以下、ＢＧＡパッケージ２０２と称する）を例にとって説明する。図中、２０１はＢＧＡパッケージ２０２を含む各種の電子部品が搭載されるプリント基板、２０２はプリント板２０１に実装されたＢＧＡパッケージ、２０３はＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａを覆ったパッケージ保護カバー、２０４はパッケージ保護カバー２０３をプリント基板２０１に接合させるための基板接合部材である。

プリント基板２０１は、上面２０１ａ、下面２０１ｂを有している。上面２０１ａ及び下面２０１ｂは、プリント配線（図示していない）を有する。上面２０１ａ及び下面２０１ｂには、プリント配線と電気的に接続する各種電子部品などが実装される。

ＢＧＡパッケージ２０２は、上面２０２ａ、下面２０２ｂ、及び側面２０２ｃ〜２０２ｆを有している。下面２０２ｂは、複数の半田ボール２１０を有している。半田ボール２１０は、プリント基板２０１と接合することで、このプリント基板２０１の上面２０１ａに形成されたプリント配線とＢＧＡパッケージ２０２とを電気的に接続させる。具体的に、この図２及び図４に示す実施形態に於いて、半田ボール２１０は、ＢＧＡパッケージ２０２の下面２０２ｂに設けられた外部接合端子部（図示していない）とプリント基板２０１の電極パターンとに溶融により接合することで、プリント基板２０１に実装される。

本実施形態では、プリント基板２０１に実装されたＢＧＡパッケージ２０２を覆うように、ＢＧＡパッケージ２０２上の定位置にパッケージ保護カバー２０３が取付けられる。パッケージ保護カバー２０３は、例えば銅、アルミニウム、またはＳＵＳなどの熱伝導性の良い金属プレートから構成される。パッケージ保護カバー２０３は、ＢＧＡパッケージ２０２の実装面の外縁寸法より大きい外縁寸法を有している。パッケージ保護カバー２０３は、ＢＧＡパッケージ２０２の上面２０２ａを覆い、プリント基板２０１の熱変形や反りの影響からＢＧＡパッケージ２０２を保護する。パッケージ保護カバー２０３は、プリント基板２０１の熱変形や反りの発生に伴うパッケージ下面の外部接合端子部にかかるストレスを緩和するとともに、ＢＧＡパッケージ２０２内の半導体チップ（図示していない）で発生する熱を外部へ放出する機能をもつ。プリント基板２０１上のＢＧＡパッケージ２０２実装位置を跨ぐ予め定められた位置には、上記パッケージ保護カバー２０３を取付けるためのカバー取り付け用パターン（図示していない）が形成される。

図３及び図４に示すように、本実施形態におけるプリント基板２０１の下面２０１ｂには、補強部材として補強材料２０２Ａと、この補強材料２０２Ａを印刷するためのパッド２０２Ｂが設けられている。補強材料２０２Ａは、例えばペースト状で印刷又は塗布された後に硬化し、剛性により被実装領域を補強する半田である。

補強材料２０２Ａとパッド２０２Ｂとは、ＢＧＡパッケージ２０２の対向する２辺を跨ぐ長さを其々有する。このような形状を有することで、補強材料２０２Ａの剛性によりプリント基板２０１におけるＢＧＡパッケージ２０２の実装部位を補強する。これによりプリント基板２０１に外部からの応力が加えられたとしても、ＢＧＡパッケージ２０２の実装部位においてはプリント基板２０１の反りや変形を抑制でき、半田ボールや接着部材等によるＢＧＡパッケージ２０２とプリント基板２０１との接合を良好な状態に維持することが可能となる。例えば熱変形や反り、振動、衝撃等に伴う撓み等が生じると、その基板変形に伴い、ＢＧＡパッケージ２０２下面の外部接合端子部にストレスがかかり、ハンダクラック、パターン剥離、接合面剥離等を招く不具合が生じる。しかしながら、本実施例のプリント基板２０１では、補強材料２０２Ａの剛性により、これらの不具合発生を抑制することが可能となる。

尚、ここでは、補強材料２０２Ａとして、半田を例に挙げたが、ペースト状で印刷又は塗布された後に硬化し、剛性により被実装領域を補強する材料であればよい。また、補強材料２０２Ａは、プリント基板２０１の上面２０１ａに設けられても、上面２０１ａ及び下面２０１ｂの両面に設けられても良い。このように本実施例の補強材料２０２Ａは、実装するためのネジ等を必要とせず、簡易に設けることが可能であり、ネジ等の固定部材の実装領域を必要としないため、これらの領域に部品を配置でき、高密度実装が実現できる。

ここで、図５乃至図８を参照しながら、本実施形態の変形例について説明する。図５は、本実施形態のプリント配線板２０１の第１の変形例を示した図である。図６は、本実施形態のプリント配線板２０１の第２の変形例を示した図である。図６は、本実施形態のプリント配線板２０１の第２の変形例を示した図である。図７は、本実施形態のプリント配線板２０１の第３の変形例を示した図である。図８は、本実施形態のプリント配線板２０１の第４の変形例を示した図である。

図５に示すように、第１の変形例では、ＢＧＡパッケージ２０２の４つの角部２０２Ｃ，２０２Ｄ，２０２Ｅ，２０２Ｆに対応する位置に、各角部２０２Ｃ〜２０２Ｆを其々形成する各辺に沿って補強材料２０２Ａとパッド２０２Ｂとが設けられる。尚、図５の例では、補強材料２０２Ａは、ＢＧＡパッケージ２０２の４つの角部２０２Ｃ〜２０２Ｆに対向する領域２０２Ｃ１，２０２Ｄ１，２０２Ｅ１，２０２Ｆ１を其々補強するように設けられる。即ち、補強材料２０２Ａにおける各端部２０２Ａ１１，２０２Ａ１２，２０２Ａ１３と、２０２Ａ２１，２０２Ａ２２，２０２Ａ２３と、２０２Ａ３１，２０２Ａ３２，２０２Ａ３３と、２０２Ａ４１，２０２Ａ４２，２０２Ａ４３とが、領域２０２Ｃ１と、２０２Ｄ１と、２０２Ｅ１と、２０２Ｆ１とを其々囲むようにもうけられる。

このような構成にすることで、外部応力が係り易いＢＧＡパッケージ２０２の４つの角部２０２Ｃ〜２０２Ｆを其々補強することが可能である。
図６に示すように、第２の変形例では、ＢＧＡパッケージ２０２の外縁に沿って、補強材料２０２Ａとパッド２０２Ｂとが設けられる。このような構成にすることにより、第１の変形例と同様の効果を得られることができる。

図７に示すように、第３の変形例では、プリント基板２０１の下面２０１ｂにＢＧＡパッケージ２０２とは異なる電子機器３００が実装されている。本変形例において、補強材料２０２Ａとパッド２０２Ｂとは、ＢＧＡパッケージ２０２と電子機器３００とで構成される外縁を囲むように設けられる。このような構成にすることにより、第１の変形例と同様の効果を得られることができるとともに、電子機器３００の実装領域も保護することが可能である。

図８に示すように、第４の変形例では、第３の変形例と同様、プリント基板２０１の下面２０１ｂにＢＧＡパッケージ２０２とは異なる電子機器３００が実装されている。本変形例において、補強材料２０２Ａとパッド２０２Ｂとは、電子機器３００の実装領域を避けてＢＧＡパッケージ２０２の実装領域を補強するように設けられる。このような構成にすることにより、第１の変形例と同様の効果を得られることができる。また、両面に電子部品を対向させて密集配置させた設計においても各部品を補強することが出来る。これにより、実装密度を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る電子機器としてのポータブルコンピュータ１００について、図９を参照して説明する。図９は、第２の実施形態に係るプリント配線板２０１を示した図である。なお第１の実施形態に係るポータブルコンピュータ１００と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。この第２の実施形態は、上記第１の実施形態に対してプリント配線板２０１の形状が異なる。第２の実施形態のポータブルコンピュータ１００は、図１に示すものとほぼ同様の外観を有している。

第２の実施形態におけるポータブルコンピュータ１００の筐体は、プリント配線板２０１を収容する。第２の実施形態のプリント配線板２０１は、長方形の形状を有する。プリント配線板２０１には、冷却ファン（図示していない）を収容する切欠き部４００が設けられる。

図９に示すように、第２の実施形態におけるプリント配線板２０１では、補強部材３０２Ａ及びパッド３０２Ｂと、補強部材４０２Ａ及びパッド４０２Ｂとを有する。補強部材３０２Ａとパッド３０２Ｂとは、プリント基板２０１の長手方向に複数設けられている。このような構成を有することで、応力が係って曲がり易い方向へのプリント基板２０１の変形を抑制することが可能である。補強部材４０２Ａとパッド４０２Ｂとは、切欠き部４００の周縁に設けられる。このような構成を有することで、切欠き部４００の周縁であり、他の領域よりも幅の狭い領域に係るストレスに対する耐性を向上させることが可能である。

次に、本発明の第３の実施形態に係る電子機器としてのポータブルコンピュータ１００について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態に係るポータブルコンピュータ１００の構成を示した図である。図１１は、第３の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の構成を示した図である。なお第１の実施形態に係るポータブルコンピュータ１００と同一または類似の機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０及び図１１は、第３の実施形態に係るポータブルコンピュータ１００を示している。ポータブルコンピュータ１００には、図１０に示すように、例えばマザーボード５１０と、サブボード５１１とを収容している。

図１０に示すように、マザーボード５１０とサブボード５１１とは、フレキシブルプリント配線板５２１によって電気的に接続されている。フレキシブルプリント配線板５２１は、マザーボード５１０とサブボード５１１との間に架け渡されている。

フレキシブルプリント配線板５２１は、平坦かつ薄く、可撓性を有している。フレキシブルプリント配線板５２１は、弾性を有しているため、折り曲げられると元の形状に戻ろうとする復元力が働く。

フレキシブルプリント配線板５２１の両端部に端子部５２１ａ，５２１ｂが設けられている。一方の端子部５２１ａは、マザーボード５１０の第１の面としての上面５１０ｂに実装されたコネクタ５２５ａに電気的に接続されている。他方の端子部５２１ｂは、サブボード５１１の下面５１１ａに実装されたコネクタ５２５ｂに電気的に接続されている。

図１１に示すように、フレキシブルプリント配線板５２１は、マザーボード５１０の上面５１０ｂに沿った平坦部５３１と、一方の端子部５２１ａに隣接した位置に曲げ部５３２と、サブボード５１１の下面５１１ａに沿った平坦部５３３とを有している。曲げ部５３２は、マザーボード５１０の前端部５１０ａを囲むように円弧状に折り曲げられて形成されている。

図１１に示すように、第３の実施形態におけるフレキシブルプリント配線板５２１は、平坦部５３１及び平坦部５３３上に、補強部材５０２Ａとパッド５０２Ｂとを其々有する。補強部材５０２Ａとパッド５０２Ｂとは、フレキシブルプリント配線板５２１の長手方向に沿って複数設けられている。このような構成を有することで、応力が係って曲がり易い方向へのフレキシブルプリント配線板５２１の変形を抑制することが可能であり、フレキシブルプリント配線板５２１を平坦な姿勢に保持することができる。

以上、第１ないし第３の実施形態及び複数の変形例に係るポータブルコンピュータ１について説明したが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。第１ないし第３の実施形態及び複数の変形例に係る構成要素は、適宜を組み合わせて実施することができる。

例えば第２の実施形態に係るプリント配線板２０１を、第１の実施形態における第２の変形例と組み合わせても良い。
本発明が適用可能な電子機器はポータブルコンピュータに限らず、例えばデジタルカメラやビデオカメラ、パーソナルデジタルアシスタントなど種々の電子機器に適用可能である。

１…画像表示部
２…本体機能部
３…文字入力部
４Ａ…トラックパッド
４Ｂ…決定スイッチ
５…指紋読取部
１０Ａ…表示部
１０…上部筐体
２０Ａ…本体部
２０…下部筐体（筐体）
２０ａ…上面
２０ｂ…底面
２０ｅ…左側面
２０ｆ…右側面
２０ｇ…前面
２０ｈ…背面
２０ｉ…前面
１００…ポータブルコンピュータ
２０１…プリント基板
２０２…ＢＧＡパッケージ
２０３…パッケージ保護カバー
２０４…基板接合部材
２１０…半田ボール
２０２ａ…上面
２０２ｂ…底面
２０２Ａ…補強部材
２０２Ｂ…パッド
３００…電子部品

Claims

筐体と、
前記筐体に収容され、一方の面と、この一方の面とは反対側の他方の面とを有した回路基板と、
前記回路基板の一方の面に実装された表面実装部品と、
前記表面実装部品に対向して前記回路基板の他方の面に印刷され、前記表面実装部品の実装領域を補強した補強部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
前記補強部材は、前記回路基板の他方の面において前記表面実装部品に対応する位置に設けられたパッドと、このパッドに沿って印刷された半田とで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記パッドは、前記表面実装部品の対向する２辺を跨いで設けられたことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記パッドは、前記回路基板の長手方向に沿って設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記パッドは、前記表面実装部品の角部を形成する２辺に沿って設けられたことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記パッドは、前記表面実装部品の外縁に沿って設けられたことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記回路基板の他方の面に実装された第２の表面実装部品を有し、
前記パッドは、前記回路基板の一方の面に実装された前記表面実装部品と、前記回路基板の他方の面に実装された第２の表面実装部品とを囲む外縁に沿って設けられたことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
筐体と、
前記筐体に収容された回路板と、
前記回路板に電気的に接続されたフレキシブルプリント配線板と、
前記回路板に沿う方向に前記フレキシブルプリント配線板に設けられたパッドと、
前記パッド上に印刷され、前記回路板を補強した半田と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
前記パッドは、前記フレキシブルプリント配線板の長手方向に沿って複数設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
筐体と、
前記筐体に収容され、切欠き部を有した回路基板と、
前記回路基板の一方の面に前記回路基板の切欠き部に沿って設けられたパッドと、
前記パッド上に印刷され、前記回路基板を補強した補強部材と、
を備えたことを特徴とする電子機器。