(57)【要約】【課題】振動や衝撃に対する信頼性を維持しつつアンダーフィル材の塗布量を抑制することのできるプリント基板および電子装置を提供する。【解決手段】このプリント基板は、電子部品が電気的に接続される一対のランドが形成された第１主面を有し、第１主面にアンダーフィル材を介して電子部品が固定される。第１主面における電子部品との対向面において、第１主面に対して凹状に形成され、ランドの延設方向に沿って延びる溝部を備える。また、電子装置は、上記プリント基板と、第１主面に固定される電子部品と、第１主面と電子部品との間に介在するアンダーフィル材と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（２０）が電気的に接続される一対のランド（１２ａ，１２ｂ）が形成された第１主面（１３ａ）を有し、前記第１主面にアンダーフィル材（３０）を介して電子部品が固定されるプリント基板であって、
前記第１主面における前記電子部品との対向面（１３ｂ）において、
前記第１主面に対して凹状に形成され、前記ランドの延設方向に沿って延びる溝部（４０）を備えるプリント基板。
【請求項２】
前記第１主面を正面視したとき、前記溝部は、前記溝部の外縁が前記ランドの延設方向に沿って拡幅する請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記第１主面を正面視したとき、前記溝部の外縁は、内側に凸になるようにラウンドして形成される請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記第１主面を正面視したとき、前記溝部は、前記ランドの延設方向において一部が膨らんだ涙滴形状をなす請求項１に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記第１主面を正面視したとき、前記溝部の面積重心（Ｇ２）は、前記電子部品の面積重心（Ｇ１）よりも前記アンダーフィル材の浸透に係る下流側に位置する請求項４に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記溝部は、前記アンダーフィル材の浸透に係る下流側において、前記電子部品の縁部の直下に至って形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記溝部を第１溝部（４０）とするとき、
前記第１主面における前記電子部品との対向面であって、前記第１溝部と前記ランドとの間の領域において、
前記第１溝部とは別に、前記ランドの延設方向に沿って延びる第２溝部（４１）を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリント基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリント基板（１０，５０，６０，７０，８０，９０）と、前記第１主面に固定される前記電子部品と、前記第１主面と前記電子部品との間に介在する前記アンダーフィル材と、を備えた電子装置。
【請求項９】
前記第１主面を正面視したとき、前記アンダーフィル材が矩形状に形成される請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記第１主面を正面視したとき、前記アンダーフィル材が円形状に形成される請求項８に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書の開示は、アンダーフィル材が塗布されるプリント基板および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に電子部品が実装されて成る電子装置がある。電子部品は、例えば、はんだなどの導電性接着剤を介して、プリント基板の表面に形成されたランドに電気的に接続されつつ固定される。電子部品をプリント基板に固定する手段としては、導電性接着剤のほかにアンダーフィル材がある。アンダーフィル材は、電子部品とプリント基板の対向領域に導入されることによって、電子部品とプリント基板とを繋いで固定する。これにより、電子部品の、振動／衝撃に対する信頼性を向上することができる。
【０００３】
アンダーフィル材は、エポキシ樹脂を主成分とする液状の樹脂を、電子部品とプリント基板の間の対向領域に流し込み熱硬化させることによって両者間の固定を実現する。一般的に、アンダーフィル材は、電子部品の固定後に電子部品の縁から注入されるが、電子部品の固定に必要な接触面積を確保するまえに液材が塗れ広がり、本来アンダーフィル材が不要な部分まで広がってしまう。
【０００４】
アンダーフィル材は、プリント基板を構成する一般的な材料に比較して高価であり、その塗布範囲はできるだけ抑制することが好ましい。特許文献１では、アンダーフィル材の塗れ広がりを抑制して塗布範囲を限定するように、ダムを設けた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたダム構造は、電子部品の周囲にダムを設けるものであり、電子部品直下の塗布領域の制御を行うことはできない。換言すれば、電子部品直下を含めて、ダムに囲まれた領域すべてにアンダーフィル材を満たすことになるため、塗布量の抑制には限界がある。
【０００７】
そこで、この明細書の開示は、振動や衝撃に対する信頼性を維持しつつアンダーフィル材の塗布量を抑制することのできるプリント基板および電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００９】
上記目的を達成するために、この明細書に開示されるプリント基板は、電子部品（２０）が電気的に接続される一対のランド（１２ａ，１２ｂ）が形成された第１主面（１３ａ）を有し、第１主面にアンダーフィル材（３０）を介して電子部品が固定されるプリント基板であって、第１主面における電子部品との対向面（１３ｂ）において、第１主面に対して凹状に形成され、ランドの延設方向に沿って延びる溝部（４０）を備える。
【００１０】
アンダーフィル材は、電子部品と第１主面の間の空間において、アンダーフィル材の表面張力に起因する毛細管現象によって塗布点から塗れ広がっていくことにより、電子部品と第１主面との間に浸透していく。ランドと電子部品とは、はんだ等の導電性接着剤を介して接続されているから、ランドの形成位置からはアンダーフィル材を導入することはできず、必然的に、電子部品と第１主面との間に隙間が生じる部分がアンダーフィル材の塗布点となる。アンダーフィル材は、塗布点から電子部品下に浸透していくが、その浸透方向はランドに沿った方向である。
【００１１】
この明細書に開示されるプリント基板は、第１主面における電子部品との対向面において、第１主面に対して凹状の溝部が形成されている。すなわち、電子部品とプリント基板との対向距離が、溝部の形成部では長くなり、溝部が形成されていない部分では短くなる。粘性流体の浸透は、上記対向距離が長いほど速くなるが、このプリント基板では、溝部がランドの延設方向に沿って延びているので、アンダーフィル材はランドの延設方向に導かれて浸透しやすくなる。よって、アンダーフィル材がランドの延設方向に直交する横方向に塗れ広がる前に、アンダーフィル材を塗布点とは反対側の電子部品縁部まで浸透させることができる。これにより、不要な塗れ広がりが生じるまえに、電子部品の主要部分をプリント基板に固定することができるので、アンダーフィル材の塗布量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図および上面図である。
【図２】第２実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す上面図である。
【図３】第３実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す上面図である。
【図４】その他の実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す上面図である。
【図５】その他の実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す上面図である。
【図６】その他の実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１４】
（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るプリント基板および電子装置の概略構成について説明する。なお、図１下の図は上面図であるが、説明の簡便性のためハッチングを施している。
【００１５】
図１に示すように、電子装置１００は、プリント基板１０と、電子部品２０と、アンダーフィル材３０と、を備えている。プリント基板１０に電子部品２０が実装されたうえで、アンダーフィル材３０により、さらなる固定が行われている。これにより、アンダーフィル材３０を有しない態様に較べて振動および衝撃に対する信頼性を向上できる。
【００１６】
プリント基板１０は、基材１１と、銅箔１２と、レジスト１３とが積層して構成されている。図１下の図では、銅箔１２とレジスト１３のみを図示している。
【００１７】
基材１１は、樹脂製の平板である。図１では、基材１１上に銅箔１２が積層される例を図示しているが、基材１１の下に複数の層を備える多層基板でも良い。
【００１８】
銅箔１２は、基材１１上にパターニングされつつ積層されている。銅箔１２は、レジスト１３が形成されない部分において一部が露出する。これがランド１２ａ，１２ｂであり、はんだ２１を介して電子部品２０のリード２２が電気的に接続される。銅箔１２は、電子部品２０に所定の電位を印加するために通電する部分である。また、銅箔１２は電子部品２０から伝導する熱を外部に放熱する役割も果たす。
【００１９】
レジスト１３は、はんだ２１の塗れ広がりを抑制するとともに銅箔１２の外部との絶縁や防塵の役割を果たすソルダレジストである。レジスト１３は銅箔１２上に塗布されている。レジスト１３が塗布されない一部の領域は銅箔１２が露出してランド２１ａ，１２ｂとなっている。ランド１２ａ，１２ｂは、それぞれが一方向に長く延びた長方形をなし、一対の接続端子となっている。
【００２０】
電子部品２０は、レジスト１３の表面である第１主面１３ａに対向しつつ、露出したランド１２ａ，１２ｂに電気的に接続されて実装されている。電子部品２０は、一対のランド１２ａ，１２ｂの間を架橋するように実装されており、その直下はプリント基板１０に対向している。第１主面１３ａのうち、一対のランド１２ａ，１２ｂに挟まれた領域であって、電子部品２０と対向する領域を、対向面１３ｂと称する。なお、電子部品２０は、例えばコイルやコンデンサ、抵抗器などが想定される。
【００２１】
図１に示すように、対向面１３ｂには、基材１１が露出した第１溝部４０と第２溝部４１が形成されている。第１溝部４０および第２溝部４１は、基材１１上に銅箔１２およびレジスト１３が形成されないことにより、第１主面１３ａに対して凹状となるように形成されている。換言すれば、基材１１における電子部品２０の対向面において、一部に銅箔１２およびレジスト１３からなる凸部が形成されている。これにより、基材１１が露出する部分が第１主面１３ａに対して凹部となり、これが溝部４０，４１を成す。
【００２２】
第１溝部４０は長方形であり、その長手方向は、ランド１２ａ，１２ｂの長手方向に沿っている。本実施形態における第１溝部４０は、ランド１２ａ，１２ｂの並び方向において等幅である。そして、第１溝部４０は、第１主面１３ａを正面視したとき、電子部品２０の面積重心Ｇ１にオーバーラップする位置に形成され、さらに言えば、本実施形態の第１溝部４０は、ランド１２ａ，１２ｂの略中央に形成されている。図１に示す上面図において、図示された電子部品２０の上縁の中央部をアンダーフィル材の塗布点Ｐとするとき、第１溝部４０は、電子部品２０の下縁部に至るまで形成されている。すなわち、第１溝部４０は、アンダーフィル材３０の浸透に係る下流側において、電子部品２０の縁部の直下に至って形成されている。
【００２３】
第２溝部４１は、対向面１３ｂにおいて、第１溝部４０とランド１２ａとの間、および、第１溝部４０とランド１２ｂとの間の領域にそれぞれ形成されている。いずれの第２溝部４１も、第１溝部４０と同一方向に延設されている。つまり、ランド１２ａ，１２ｂの長手方向に沿って延設されている。第２溝部４１は、電子部品２０直下の対向面１３ｂにおいて、アンダーフィル材３０の浸透方向に全通している。
【００２４】
アンダーフィル材３０は、図１に示す断面図のように、電子部品２０とプリント基板１０との間に介在し、両者を固定している。アンダーフィル材３０は、第１溝部４０の内部に浸透して基材１１に接触する。アンダーフィル材３０は、例えばエポキシを主成分とする樹脂であり、液状の樹脂として塗布点Ｐに塗布された後、表面張力に起因する毛細管現象によって電子部品２０下部に浸透していく。その後の加熱処理によりアンダーフィル材３０は硬化してプリント基板１０と電子部品２０との間の固定に寄与する。
【００２５】
次に、本実施形態に係るプリント基板１０および電子装置１００を採用することによる作用効果について説明する。
【００２６】
アンダーフィル材３０は、電子部品２０の上縁の中央部をアンダーフィル材の塗布点Ｐとするとき、その浸透方向は紙面上から下に向かう方向である。図１に示す断面図は、アンダーフィル材３０の浸透方向に対して直交する面での断面図に相当する。図１に示すように、第１溝部４０の形成部分は、第１溝部４０が形成されていない部分に較べて、アンダーフィル材３０の浸透に係る幅が広くなっている。
【００２７】
粘性流体は、その浸透に係る断面の面積が広いほど浸透速さが速くなる。本実施形態における第１溝部４０は、一対のランド１２ａ，１２ｂの略中央であり電子部品２０の略中央を貫くように形成されているので、アンダーフィル材３０は電子部品２０の略中央において、その浸透速度が速い。換言すれば、アンダーフィル材３０は、リード１２ａ，１２ｂが形成された方向に浸透するより早く、塗布点Ｐから、電子部品２０における塗布点Ｐの反対側の縁に至る部分まで浸透する。これにより、不要な塗れ広がりが生じるまえに、電子部品２０の主要部分をプリント基板１０に固定することができるので、アンダーフィル材３０の塗布量を抑制することができる。
【００２８】
また、第１溝部４０は、電子部品２０における塗布点Ｐに対して下流側のである部分、すなわち、塗布点Ｐの反対側の縁に至って形成されている。このため、浸透したアンダーフィル材３０は電子部品２０における塗布点Ｐと反対側の縁から染み出すように見える。よって、浸透したアンダーフィル材３０について、目視、あるいは塗布点Ｐの反対側の縁付近を撮影可能なカメラを用いて外観検査を行うことができる。
【００２９】
また、プリント基板１０は、第２溝部４１を備えている。粘性流体が、狭小な空間から広い空間に染み出すとき、管路抵抗によって浸透速度が低下する。第２溝部４１は、第１溝部４０とリード１２ａの間に形成され、また、第１溝部４０とリード１２ｂの間に形成されており、それぞれの第２溝部４１は、２本の溝からなる。
【００３０】
塗布点Ｐに塗布されたアンダーフィル材３０は主に第１溝部４０に沿って浸透するが、上記したように、リード１２ａ，１２ｂが形成された側に向かうアンダーフィル材３０も存在する。このようなアンダーフィル材３０は、第２溝部４１による圧力損失によって浸透速度が低下するので、第２溝部４１よりもリード１２ａ，１２ｂ側の空間にアンダーフィル材３０が浸透することを抑制することができる。
【００３１】
なお、第２溝部４１は必ずしも必須な要素ではない。第２溝部４１が形成されていない態様においても、図１における紙面下方向に向かうアンダーフィル材３０の浸透速度と、紙面左右方向における浸透速度の差によって、アンダーフィル材３０の不要な塗れ広がりを抑制することができる。ただし、第２溝部４１が形成されていることによって、紙面左右方向における浸透をさらに遅らせることができる。
【００３２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、第１主面１３ａを正面視したとき、第１溝部４０の輪郭形状が長方形である例について説明した。しかしながら、第１溝部４０の形状は長方形であることに限定されない。本実施形態におけるプリント基板５０は、図２に示すように、塗布点Ｐに対して下流側に向かうにつれて、第１溝部４０の幅が拡がるようになっている。第１実施形態と同様に、紙面における電子部品２０上縁の略中央が塗布点Ｐだと仮定すれば、紙面上から紙面下にかけて、第１溝部４０が拡幅するように形成されている。
【００３３】
塗布点Ｐに塗布されたアンダーフィル材３０は、紙面下に向かって浸透するが、紙面下側にいくほど、リード１２ａ，１２ｂ側へ浸透するアンダーフィル材３０の量は減少する。換言すれば、塗布点Ｐに近いほど、アンダーフィル材３０が電子部品２０の下縁に至るまでの時間の経過によってリード１２ａ，１２ｂ側への浸透が生じやすい。
【００３４】
このため、第１溝部４０において、塗布点Ｐに近い側ほどその幅を狭くし、塗布点Ｐから遠ざかるほどその幅を広くすることによって、浸透後のアンダーフィル材３０の形状を長方形に近い形にすることができる。アンダーフィル材３０が略長方形となることにより、例えば外形が略長方形の電子部品２０に対して、重心対称にアンダーフィル材３０を分布させることができるので、より安定して電子部品２０とプリント基板５０との固定を実現することができる。
【００３５】
さらに、プリント基板５０における第１溝部４０は、外縁形状が内側にラウンドした形状となっている。アンダーフィル材３０の紙面左右方向への浸透に係る時間は、レジスト１３上におけるアンダーフィル材３０の浸透速度と、レジスト１３が敷設された距離に依存する。アンダーフィル材３０の浸透速度は、アンダーフィル材３０の素材（粘性）と、塗布時の温度により決まる。これらは電子装置の製造工程によって制御可能である。よって、紙面左右方向への浸透に係る時間は、レジスト１３の敷設距離に依る。
【００３６】
プリント基板５０における第１溝部４０は、塗布点Ｐから遠ざかるにつれて、拡幅率が大きくなるように、外縁形状が内側にラウンドした形状になっているので、塗布点Ｐから遠い側では、塗布点Ｐから近い側に較べて、アンダーフィル材３０が第２溝部４１に到達するまでの時間を長くすることができる。これにより、塗布後のアンダーフィル材３０の形状を、より長方形に近づけることができる。
【００３７】
（第３実施形態）
第１溝部４０の形状は、浸透後のアンダーフィル材３０の分布を制御すべく適宜設計がされる。例えば、図３に示すように、第１主面１３ａを正面視したとき、第１溝部４０の外形が、アンダーフィル材３０の浸透方向において一部が膨らんだ涙滴形状を成すプリント基板６０を採用することができる。第１溝部４０の形状は、一対のランド１２ａ，１２ｂの中央線に対して略線対称である。また、第１溝部４０の面積重心Ｇ２は、電子部品２０の面積重心Ｇ１よりも、アンダーフィル材３０の浸透に対して下流側に位置している。
【００３８】
涙滴形状とされた第１溝部４０の上流側では、溝の幅が拡幅されているため、下流側に向かうにしたがってアンダーフィル材３０の横方向への広がりが大きくなる。一方、涙滴形状とされた第１溝部４０の下流側では、溝の幅が拡縮しているため、下流側に向かうにしたがってアンダーフィル材３０の横方向への広がりが小さくなる。これにより、アンダーフィル材３０を、図３において二点鎖線で示すような円形に近い形状に成形することができる。涙滴形状に係る面積重心Ｇ２が、電子部品２０の面積重心Ｇ１よりも下流側に位置するため、溝の拡幅が開始される部分の近傍が電子部品２０の面積重心Ｇ１に位置し、その部位においてアンダーフィル材３０が横方向に最も浸透する。すなわち、第１溝部４０の外形を涙滴形状とし、さらに第１溝部４０の面積重心Ｇ２を電子部品２０の面積重心Ｇ１よりも下流側に配置することによって、浸透後のアンダーフィル材３０の分布を、電子部品２０の面積重心Ｇ１を中心とする略円形にすることができる。
【００３９】
実際には、塗布点Ｐ近傍におけるアンダーフィル材３０の塗れ広がりが存在するため、アンダーフィル材３０は、図３に示す破線のように分布することが予想されるが、本実施形態に係るプリント基板６０を採用することにより、電子部品２０の面積重心Ｇ１付近で、固定に寄与するアンダーフィル材３０をより多く分布させることができる。
【００４０】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、この明細書に開示する主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００４１】
図４に示すように、プリント基板７０において、第１溝部４０および第２溝部４１のほかに、基材１０が露出した孔である穿孔部４２を有しても良い。穿孔部４２は、レジスト１３上をランド１２ａ，１２ｂの方向に浸透するアンダーフィル材３０の浸透速度を調整する役割を果たす。穿孔部４２を有することにより、アンダーフィル材３０の所望の分布を形成しやすくできる。
【００４２】
また、上記した各実施形態では、第１溝部４０が１本の溝として形成される例について示したが、第１溝部４０における溝の数は限定されない。例えば、図５に示すプリント基板８０のように、第１溝部４０が２本の溝によって構成されていても良い。図５に示す第１溝部４０を構成する各溝はそれぞれ拡幅し、電子部品２０の下流側端縁に至るまえに合流している。電子部品２０が長辺側に長い電子部品２０を実装する際には、複数本の溝を有する第１溝部４０を形成することにより、より広範囲において、アンダーフィル材３０の分布を制御することができる。このように、複数の第１溝部４０を備える態様にあっては、その本数に対応して塗布点を設けても良い。例えば、図５に示すように、一方の第１溝部４０に対して塗布点Ｐ１を設定し、他方の第１溝部４０に対して塗布点Ｐ２を設定する。各塗布点Ｐ１，Ｐ２には、アンダーフィル材３０を同時に塗布する多点塗布を採用することが好ましいが、別々に塗布することを妨げない。
【００４３】
また、上記した各実施形態では、第２溝部４１が直線状に形成される例について説明したが、第２溝部４１の形成も、ランド１２ａ，１２ｂの延設方向に沿う方向成分を含めば任意に設定できる。例えば、図６に示すプリント基板９０は、第２溝部４１が、涙滴形状の第１溝部４０に合わせて湾曲して形成されている。第２溝部４１は、第１溝部４０から溢れてランド１２ａ，１２ｂに向かうアンダーフィル材３０の浸透速度を低下させる障壁の役割を果たすように、第１溝部４０とランド１２ａ，１２ｂとを分かつように形成されていれば良い。
【００４４】
また、上記した各実施形態では、第１溝部４０および第２溝部４１の形成において、基材１１における電子部品２０の対向面において、一部に銅箔１２およびレジスト１３からなる凸部が形成されることにより、基材１１が露出する部分が第１主面１３ａに対して凹部となると説明した。しかしながら、銅箔１２とレジスト１３による凸部によって第１溝部４０および第２溝部４１が形成されることは必須な要素ではない。例えば、電子部品２０との対向領域において、レジスト１３が形成されずに銅箔１２が露出したような構成であっても、銅箔１２表面と基材１１表面との間で凹部を形成することができ、これが第１溝部４０および第２溝部４１となる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…プリント基板，１１…基材，１２…銅箔，１３…レジスト，２０…電子部品，２１…はんだ，２２…リード，３０…アンダーフィル材，４０…第１溝部，４１…第２溝部
【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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【図６】
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