(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールが実装されるマザーボードにおいて、該マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域に１つ以上の貫通孔が形成されており、前記モジュールの実装面がマザーボードの前記実装・当接する領域に密着されリフロー炉で加熱半田接続された後の冷却工程において、前記貫通孔によって、上記モジュールの均一な放熱効果を高めると共に、放熱劣悪に起因したマザーボードの反り変形を防止してモジュールの実装面とモジュールが実装・当接する領域のマザーボードの面との当接面積の拡大を図ることを特徴としたモジュール実装用マザーボード。
【請求項２】
モジュールはその実装面の周縁に複数の電極部が間隔を介して形成されてその電極部には半田が接合されているものであり、マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域の外周に沿って複数の接続電極が間隔を介して形成されており、このマザーボードの複数の接続電極は、前記モジュールの各電極部が当該電極部に接合されている半田を介して接続される位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のモジュール実装用マザーボード。
【請求項３】
貫通孔はモジュールが実装・当接する領域の中央部に少なくとも設けられていることを特徴とした請求項１又は請求項２記載のモジュール実装用マザーボード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュールを実装するマザーボードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４にはモジュールの一構造例が断面により模式的に示されている。この図４に示すモジュール１は例えばセラミックスの基板２と、該基板２の上面に接合するケース３とを有し、上記基板２には上記ケース３によって覆われている領域に回路部品４や導電パターン（図示せず）等が形成されて回路５が構成されている。また、上記基板２の端縁部（上記ケース３により覆われていない部分）には上記ケース３の内部の回路５と導通接続する電極部（図示せず）が形成されている。
【０００３】
このようなモジュール１は、例えば、図５（ａ）に示すように、半田７を利用して、マザーボード８に実装される。なお、図５（ａ）では、上記モジュール１を構成する複数の部材のうちの基板２のみが示され、それ以外のケース３や回路部品４等の図示が省略されている。また、図５（ａ）に示す符号１０は、マザーボード８に形成される接続電極を表している。この接続電極１０は半田７が接合する部位に形成されており、マザーボード８と半田７の接合状態を良好にするためのものである。さらに、上記半田７は、前記モジュール１の電極部に接合し、上記モジュール１の回路５は上記半田７を介してマザーボード側の回路に導通接続することができる構成と成している。
【０００４】
上記モジュール１をマザーボード８に実装する工程において、例えば、まず、図５（ａ）に示すように、モジュール１の基板２における設定の半田形成領域に半田７を形成し、その後に、予め定められた設計指示に従って、モジュール１の基板２とマザーボード８との位置合わせを行って上記モジュール１をマザーボード８に載置する。
【０００５】
然る後に、そのモジュール１が載置されたマザーボード８をリフロー炉に導入して加熱する。この加熱により、半田７が溶融して、マザーボード８の接続電極１０に接合する。これにより、モジュール１とマザーボード８が半田７によって接合される。このとき、モジュール１の基板２の実装面である底面とマザーボード８の表面とは密着した状態と成している。
【０００６】
上記加熱後に、そのモジュール１が半田実装されたマザーボード８を冷却する。このようにして、モジュール１をマザーボード８に半田７によって実装することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、モジュール１をマザーボード８に半田７によって良好に接合することができないという問題があった。それというのは、上記の如くモジュール１が載置されたマザーボード８をリフロー炉で加熱して上記半田７が溶融している状態では、モジュール１の基板２の実装面はその全面がマザーボード８の表面に密着した状態となっている。このため、上記加熱後の冷却工程において、モジュール１の基板２の端縁部、および、マザーボード８における上記モジュール１が実装・当接する領域Ｓ（以下、モジュール実装・当接領域Ｓと記す）の端縁部は冷却が進むのに対して、上記基板２の中央部および上記マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの中央部には熱が籠もってしまい、なかなか冷却されない。これにより、上記基板２や、マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓでは、端縁部から中央部に向かうに従って温度が高くなるという温度不均一な状態となってしまう。
【０００８】
この温度不均一に起因して、図５（ｂ）に示すように、基板２とマザーボード８はそれぞれ互いに端縁部が離れる方向に反ってしまい、この反りに起因して基板２とマザーボード８の半田７による結合が不良になるという問題が生じる。
【０００９】
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、モジュールをマザーボードに良好に実装することができるモジュール実装用マザーボードを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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手段としている。すなわち、第１の発明は、モジュールが実装されるマザーボードにおいて、該マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域に１つ以上の貫通孔が形成されており、前記モジュールの実装面がマザーボードの前記実装・当接する領域に密着されリフロー炉で加熱半田接続された後の冷却工程において、前記貫通孔によって、上記モジュールの均一な放熱効果を高めると共に、放熱劣悪に起因したマザーボードの反り変形を防止してモジュールの実装面とモジュールが実装・当接する領域のマザーボードの面との当接面積の拡大を図る構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明の構成を備えたものにおいて、モジュールはその実装面の周縁に複数の電極部が間隔を介して形成されてその電極部には半田が接合されているものであり、マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域の外周に沿って複数の接続電極が間隔を介して形成されており、このマザーボードの複数の接続電極は、前記モジュールの各電極部が当該電極部に接合されている半田を介して接続される位置に形成されていることを特徴とする。さらに、第３の発明は、上記第１又は第２の発明を構成する貫通孔はモジュールが実装・当接する領域の中央部に少なくとも設けられていることを特徴として構成されている。
【００１２】
上記構成の発明において、マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域に１つ以上の貫通孔が設けられているので、例えば、マザーボードにモジュールを半田実装するために加熱した後の冷却工程において、マザーボードに当接するモジュール部位、つまり、モジュールにおける熱が籠もり易い部位の熱が上記貫通孔を介して直接的に放出されることとなり、その部位の冷却を促進させることができ、モジュールの温度不均一問題を大幅に緩和することができる。これにより、前記したような温度不均一に起因したモジュールの反りをほぼ回避することができる。
【００１３】
また、上記の如く、マザーボードには、モジュールが実装・当接する領域、つまり、熱が籠もり易い部位に上記貫通孔を設けたので、その部位には熱が籠もらず、上記モジュールと同様に、マザーボードの温度不均一問題を大幅に緩和することができ、マザーボードの反りをほぼ回避することができる。
【００１４】
このように、モジュールとマザーボードの両方共に反りをほぼ回避することができるので、モジュールとマザーボードの反りに起因した接合不良問題をほぼ抑制することができる。
【００１５】
また、従来では、上記貫通孔が設けられていないために、マザーボードが反り易く、その反りの度合いは大きく、該マザーボードの反りに起因してマザーボードはモジュールと点接触状態で当接することとなる。このため、マザーボードとモジュールの当接面積は非常に狭く、不安定なものであった。これに対して、この発明では、上記の如く、貫通孔によって、マザーボードの反りを抑制することができるので、マザーボードとモジュールが面接触状態となり、マザーボードとモジュールの当接面積を従来に比べて拡大することができる。その上、もし、マザーボードが反ってしまったとしても、上記貫通孔によって、その反りは非常に小さく抑制される上に、例えば、その貫通孔がモジュールの実装・当接領域のほぼ中央部に設けられている場合には、モジュールはマザーボードの上記貫通孔の開口端縁部と面接触状態で当接することとなる。これにより、従来に比べて、マザーボードとモジュールとの当接面積が拡大し、モジュールを安定した状態でマザーボードに当接・実装することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
図１には本発明に係るモジュール実装用マザーボードの一実施形態例がモジュールを構成する基板と共に模式的に示されている。なお、この実施形態例の説明において、前記従来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。
【００１８】
この実施形態例において特徴的なことは、図１に示すように、マザーボード８にはモジュール１の基板２が実装・当接する領域Ｓ（モジュール実装・当接領域Ｓ）に貫通孔１２を設けたことである。
【００１９】
この貫通孔１２は上記マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの中央部に配置されている。このように、マザーボード８に上記貫通孔１２を設けたことにより、モジュール１をマザーボード８に半田実装するためにリフロー炉で加熱した後の冷却工程において、モジュール１の基板２に関しては、該基板２の中央部、つまり、最も熱が籠もり易い部位の熱が上記貫通孔１２を介して直接的に外部に放出されて冷却が促進されることとなり、基板２の中央部も、基板２の端縁部と同様の冷却速度でもって冷却させることが可能となる。これにより、基板２の全領域に亙り温度がほぼ均一な状態で冷却させることができる。
【００２０】
また、マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓに関しては、該モジュール実装・当接領域Ｓの中央部、つまり、最も熱が籠もり易い部位が刳り貫かれているので、その部位には熱が籠もらず、モジュール実装・当接領域Ｓの全領域に亙って冷却速度をほぼ同様にすることができ、モジュール実装・当接領域Ｓの全領域の温度がほぼ均一な状態で該モジュール実装・当接領域Ｓを冷却させることができる。
【００２１】
上記のように、冷却工程において、基板２およびマザーボード８の温度不均一問題を防止することができるので、温度不均一に起因した基板２およびマザーボード８の反りをほぼ抑制することができる。このために、前記したような基板２およびマザーボード８の反りに起因した半田接合不良問題を防止することができる。
【００２２】
特に、大型のモジュールをマザーボード８に実装する場合には、モジュール１とマザーボード８との当接面積が大きくなるため、その当接した領域の中央部では放熱しにくく、前記したような冷却時の温度不均一問題が発生し易い。このような場合に、上記貫通孔１２を設けることで上記問題を回避することができる。
【００２３】
なお、この実施形態例では、上記冷却時にモジュール１の基板２およびマザーボード８の温度不均一を防止して上記基板２およびマザーボード８の反りを抑制することができるように、上記基板２やマザーボード８の厚みや構成材料や、モジュール実装・当接領域Ｓの面積等を考慮して、上記貫通孔１２はその孔径が実験や演算等によって決定されている。
【００２４】
ところで、もし仮に、上記貫通孔１２を設けたにも拘わらず、マザーボード８が反って該マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの端縁部と基板２の端縁部とが離れてしまっても、そのマザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの端縁部と基板２の端縁部との間隔を狭く抑制することができる。それというのは、貫通孔１２が設けられていない場合には、図３（ａ）に示すように、マザーボード８はモジュール実装・当接領域Ｓの中央部を基準にして反るのに対して、この実施形態例では、貫通孔１２が設けられているので、貫通孔１２の開口端縁を基準にしてマザーボード８が反ることとなり、反りの基準位置からモジュール実装・当接領域Ｓの端縁に至るまでの距離が、上記貫通孔１２が無い場合に比べて、短くなる。かつ、仮にマザーボード８が反ってしまっても、上記の如く、上記貫通孔１２が設けられているために、マザーボード８の温度不均一状態は抑えられているので、そのマザーボード８の反りの程度は小さく抑制される。
【００２５】
上記のことから、もし仮に、上記貫通孔１２を設けたにも拘わらず、マザーボード８が反って該マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの端縁部と基板２の端縁部とが離れてしまっても、そのマザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの端縁部と基板２の端縁部との間隔を、前記半田接合不良問題を抑制できる程度に、狭く抑えることができる。このため、モジュール１とマザーボード８の半田接合不良問題を抑制することができる。
【００２６】
また、従来の如く、貫通孔１２が設けられていない場合には、前記マザーボード８の反りに起因して、図３（ａ）に示すように、上記モジュール１の基板２とマザーボード８は点接触の状態となり、上記基板２とマザーボード８の当接面積が非常に狭いために、モジュール１のマザーボード８への実装状態は不安定なものとなる。
【００２７】
これに対して、この実施形態例では、貫通孔１２が設けられているので、仮にマザーボード８が反ってしまったとしても、図３（ｂ）に示すように、その反りの程度は小さい上に、上記基板２はマザーボード８の上記貫通孔１２の開口端縁部と面接触の状態となり、基板２とマザーボード８の当接面積は、上記貫通孔１２が設けられていない場合に比べて、広くなり、モジュール１のマザーボード８への実装状態は安定したものとなる。
【００２８】
上記のように、この実施形態例に示す特有な貫通孔１２をマザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓに設けることによって、モジュールを良好に実装することができるマザーボード８を提供することができる。
【００２９】
また、上記貫通孔１２を設けることによって、モジュール１の駆動時に、その駆動による熱を底面側から直接的に外部に放出することができることとなり、モジュールの放熱性を高めることができる。
【００３０】
なお、この発明は上記実施形態例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、上記実施形態例では、貫通孔１２はその形状が円形状であったが、例えば、図２（ａ）に示すような四角形状でもよいし、三角形状や、五角形以上の多角形状であってもよいし、また、楕円形状であってもよい。また、上記貫通孔１２は前記したような温度不均一に起因した基板２およびマザーボード８の反りを防止することができる大きさを有していればよく、例えば、モジュール実装・当接領域Ｓにおいて上記半田接合に必要な端縁部を除いた部位が貫通孔１２と成しているという如く、大きな孔径を持つ貫通孔１２を形成してもよい。
【００３１】
さらに、上記実施形態例では、貫通孔１２は唯１個設けられていたが、図２（ｂ）に示すように、貫通孔１２を複数設けてもよい。そのように、複数の貫通孔１２を設ける場合には、それら複数の貫通孔１２はそれら各大きさが全て同じであってもよいし、様々な大きさが混在してもよい。また、複数の貫通孔１２の配置は、基板２やマザーボード８の反りを防止することができれば、所望の配置形態を採り得る。
【００３２】
さらに、上記実施形態例では、マザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓにはその中央部に貫通孔１２が設けられていたが、例えば、図２（ｃ）に示すように、上記モジュール実装・当接領域Ｓの中央部以外の部位に貫通孔１２を設けても、基板２およびマザーボード８のモジュール実装・当接領域Ｓの温度不均一問題を抑制することができると想定される場合には、上記モジュール実装・当接領域Ｓであれば、中央部以外の部位に貫通孔１２を設けてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施形態例では、図４に示すようなモジュール１を実装する場合を例にして説明したが、もちろん、モジュール１の形態は図４に示す形態に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、マザーボードにはモジュールが実装・当接する領域に１つ以上の貫通孔が形成されているので、モジュールをマザーボードに実装するためにモジュールを載置したマザーボードを加熱した後の冷却工程において、モジュールのマザーボード当接部位の熱を上記貫通孔を介して直接的に放熱することができ、モジュールの全領域に亙り冷却速度をほぼ同様にすることができ、温度不均一状態をほぼ回避することができる。また、マザーボードにおいては、上記の如く、モジュールが実装・当接する領域に貫通孔が形成されて熱が籠もり難い構成であるので、上記冷却工程において、モジュールが実装・当接する領域の全領域に亙り温度が均一な状態で冷却することができる。
【００３５】
このように、マザーボードおよびモジュールの温度不均一問題を防止することができ、温度不均一に起因したマザーボードおよびモジュールの反りをほぼ抑制することができる。これにより、マザーボードおよびモジュールの反りに因るマザーボードとモジュールの接合不良問題を防止することができる。
【００３６】
また、従来では、マザーボードが反ってしまった場合に、マザーボードとモジュールは点接触状態となって当接面積が非常に狭く、マザーボードへのモジュールの実装状態は不安定なものとなっていた。これに対して、この発明では、もし、マザーボードが反ってしまったとしても、上記貫通孔によって、その反りの程度は非常に小さく抑制することができ、モジュールとマザーボードはほぼ面接触状態となり、例えば、その貫通孔がモジュールの実装・当接領域のほぼ中央部である場合には、モジュールは上記マザーボードの貫通孔の開口端縁部と面接触状態となって当接面積が広くなり、モジュールをマザーボードに安定して実装することができる。
【００３７】
特に、上記貫通孔はモジュールが実装・当接する領域の中央部に少なくとも設けられているものにあっては、モジュールの最も熱が籠もり易い部位の熱を上記貫通孔を介して直接的に放出することができ、前記冷却工程において、より一層確実にモジュールの温度不均一を回避することができる。また、マザーボードにおいては、モジュールが実装・当接する領域の最も熱が籠もり易い部位に上記貫通孔が形成されて熱が籠もらない構成であるので、マザーボードの上記モジュール実装・当接領域における温度不均一をほぼ確実に回避することができる。これにより、上記の如く、マザーボードとモジュールの接合不良問題をより一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモジュール実装用マザーボードの一実施形態例を示すモデル図である。
【図２】その他の実施形態例を示す説明図である。
【図３】本実施形態例の構成から得られる効果を説明するための図である。
【図４】モジュールの一例を模式的に示すモデル図である。
【図５】モジュール実装用マザーボードの従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  モジュール
７  半田
８  マザーボード
１２  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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