(57)【要約】【課題】容易かつ確実に電子部品をグランドと接続できる技術の提供。【解決手段】電子基板は、複数の導体層が積層され、表面側に部品が実装された電子基板であって、表面側から数えた層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降の前記導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、前記層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降のいずれかの前記導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、表面実装によって前記浮島パッドとはんだ付けされた電子部品と、前記表面実装後において前記浮島パッドと前記グランドパッドとを電気的に接続する導体である接続部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体層が積層され、表面側に部品が実装された電子基板であって、
表面側から数えた層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降の前記導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、
前記層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降のいずれかの前記導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、
表面実装によって前記浮島パッドとはんだ付けされた電子部品と、
前記表面実装後において前記浮島パッドと前記グランドパッドとを電気的に接続する導体である接続部と、
を備える電子基板。
【請求項２】
前記接続部は、前記部品を保護する金属カバーである、
請求項１に記載の電子基板。
【請求項３】
前記金属カバーは、外部装置と電気的に接続するためのコネクタを遮蔽するコネクタカバーである、
請求項２に記載の電子基板。
【請求項４】
前記浮島パッドと前記グランドパッドのそれぞれにおいて前記接続部をネジ止めするためのネジ穴が形成されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子基板。
【請求項５】
前記ネジ穴は前記浮島パッドの中央に形成されている、
請求項４に記載の電子基板。
【請求項６】
複数の導体層が積層され、表面に部品が実装された電子基板の製造方法であって、
電子部品と、表面側から数えた層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降の前記導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、を表面実装によってはんだ付けする表面実装工程と、
前記表面実装後において、前記浮島パッドと、前記層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降のいずれかの前記導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、を電気的に接続する接続工程と、
を含む電子基板の製造方法。
【請求項７】
複数の導体層が積層され、表面側に部品が実装された電子基板であって、
表面側から数えた層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降の前記導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、
前記層番号が１番目の前記導体層に形成され、前記層番号が２番目以降のいずれかの前記導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、
表面実装によって前記浮島パッドとはんだ付けされた電子部品と、を備え、
前記浮島パッドと前記グランドパッドのそれぞれには、前記浮島パッドと前記グランドパッドとを電気的に接続する導体である接続部をネジ止めするためのネジ穴が形成されている、
電子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グランドに接続する電子部品が実装された電子基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に実装される一部の電子部品をリフローの前に予め加熱しておく技術が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、はんだ付けに要する熱量が他の電子部品よりも大きい電子部品をリフローの前に加熱しておくことができる。従って、はんだ付けに要する熱量が他の電子部品よりも大きい電子部品が熱量不足によってはんだ付け不良となる可能性を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２２１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、加熱された電子部品をマウンタで取り扱うことは技術的に困難であるという問題があった。また、電子部品を一旦加熱しても、マウント後、リフロー前に冷めてしまうため、結局、はんだ付け不良が発生してしまうという問題があった。特に、グランドは導体面積が大きく、熱が導体部分に逃げやすいため、グランドに接続する電子部品のはんだ付け不良が発生しやすい。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、容易かつ確実に電子部品をグランドと接続できる技術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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の電子基板は、複数の導体層が積層され、表面側に部品が実装された電子基板であって、表面側から数えた層番号が１番目の導体層に形成され、層番号が２番目以降の導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、層番号が１番目の導体層に形成され、層番号が２番目以降のいずれかの導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、表面実装によって浮島パッドとはんだ付けされた電子部品と、表面実装後において浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続する導体である接続部と、を備える。
【０００６】
また、本発明の電子基板の製造方法は、複数の導体層が積層され、表面に部品が実装された電子基板の製造方法であって、電子部品と、表面側から数えた層番号が１番目の導体層に形成され、層番号が２番目以降の導体層とは電気的に接続しない浮島パッドと、を表面実装によってはんだ付けする表面実装工程と、表面実装後において、浮島パッドと、層番号が１番目の導体層に形成され、層番号が２番目以降のいずれかの導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続するグランドパッドと、を電気的に接続する接続工程と、を含む。
【０００７】
前記のように構成された本発明において、表面実装の段階では、２番目以降の導体層と電気的に接続しない浮島パッドと、電子部品とをはんだ付けすることができる。従って、浮島パッドから２番目以降の導体層へと逃げる熱量を低減し、表面実装において浮島パッドと電子部品とを確実にはんだ付けすることができる。ここで、表面実装の直後の段階では電子部品とグランドとが電気的に接続されていないこととなる。しかし、表面実装後において浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続することにより、最終的に電子部品をグランドに接続できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは電子基板の平面図、図１Ｂは電子基板の構造説明図である。
【図２】表面実装後の電子基板の平面図、表面実装前の電子基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）電子基板の構成：
（２）電子基板の製造方法：
（３）他の実施形態：
【００１０】
（１）電子基板の構成：
図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる電子基板１０の平面図である。電子基板１０は、アルミ電解コンデンサ２１やチップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品が実装された基板である。アルミ電解コンデンサ２１は、大型の電子部品であり、例えば静電容量が１０００μＦ以上となっている。チップ部品２２は小容量のコンデンサや抵抗等であり、コネクタ２４は電子基板１０と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタである。半導体集積回路２３は、例えばコネクタ２４を介して車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信を行いながら車両の制御に必要な処理を実行する。
【００１１】
電子基板１０には、ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference）対策のための金属カバー３０（ハッチング）が取り付けられている。具体的に、金属カバー３０は、コネクタ２４を遮蔽して、電子基板１０の各構成要素とコネクタ２４との間において電磁ノイズを遮断する。むろん、金属カバー３０は部品（コネクタ２４）を保護する機能も果たす。また、金属カバー３０は、導電性を有する金属によって形成されている。
【００１２】
金属カバー３０は、ネジ４０によって電子基板１０とネジ止めされている。具体的に、金属カバー３０は、電子基板１０のうち、浮島パッド１１とグランドパッド１２とが形成された部分にネジ止めされている。ネジ４０も導電性を有する金属によって形成されている。
【００１３】
次に、浮島パッド１１とグランドパッド１２の詳細について説明する。図１Ｂは、電子基板の構造模式図である。図１Ｂは、電子基板１０を図１Ａの矢印Ａの方向に見た図である。電子基板１０は、多層基板であり、複数の導体層Ｌ１，Ｌ２・・が積層されている基板である。電子基板１０の厚み方向において、アルミ電解コンデンサ２１やチップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品が実装された側を表面側と表記する。つまり、電子基板１０においては、少なくとも表面側に部品が実装されていることとなる。電子基板１０においては、厚み方向における表面側の反対側にも部品が実装されてもよい。ここで、表面側から数えた導体層Ｌ１，Ｌ２・・の番号を層番号と定義する。
【００１４】
導体層Ｌ１，Ｌ２・・は、銅やアルミニウム等の導体パターンが形成された層であり、導体層Ｌ１，Ｌ２・・の間には絶縁層Ｉ１，Ｉ２・・が積層されている。層番号が１番目の導体層Ｌ１よりも表面側に永久レジストＲが積層されている。永久レジストＲの一部を選択的に開口させることにより、アルミ電解コンデンサ２１やチップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品を実装するためのパッドが形成される。
【００１５】
絶縁層Ｉ１，Ｉ２・・を貫通するビアＶＩを形成することにより、厚み方向に隣接する導体層Ｌ１，Ｌ２・・同士が導通する。ビアＶＩは、導体によって形成される。導体層Ｌ１，Ｌ２・・のうち、層番号が２番目の導体層Ｌ２においては、ほぼベタ（プレーン）状の導体パターンであるグランド導体ＧＮが形成されている。ベタ状とは、例えばグランド導体ＧＮの面積が、電子基板１０の面方向の全体の面積の基準割合（例えば７０％）以上を占めることであってもよい。導体層Ｌ１，Ｌ２・・にグランド導体ＧＮを挿入することにより、導体層Ｌ１，Ｌ２・・に含まれる信号線のＥＭＩ対策等を実現できる。
【００１６】
浮島パッド１１は、表面側から数えた層番号が１番目の導体層Ｌ１に形成され、層番号が２番目以降の導体層Ｌ２とは電気的に接続していない。すなわち、浮島パッド１１にはビアＶＩが接続していない。一方、グランドパッド１２は、層番号が１番目の導体層に形成され、層番号が２番目以降のいずれかの導体層Ｌ２に形成されたグランド導体ＧＮと電気的に接続している。すなわち、グランドパッド１２はビアＶＩを介してグランド導体ＧＮと接続している。
【００１７】
図２Ａは、表面実装後において、金属カバー３０を取り付ける前の電子基板１０の平面図である。同図に示すように、浮島パッド１１とグランドパッド１２のそれぞれにおいて金属カバー３０をネジ止めするためのネジ穴１１ａ，１２ａが形成されている。具体的に、グランドパッド１２の中央にネジ穴１２ａが形成され、紙面縦方向における浮島パッド１１の中央にネジ穴１１ａが形成されている。また、金属カバー３０におけるネジ穴１１ａ，１２ａに対応する位置には貫通穴が形成されている。そして、ネジ４０が金属カバー３０の貫通穴とネジ穴１１ａ，１２ａとを貫通するように、ネジ止めを行うことにより、金属カバー３０が電子基板１０に取り付けられる。金属カバー３０が電子基板１０に取り付けられると、金属カバー３０によって浮島パッド１１とグランドパッド１２とが電気的に接続することとなる。
【００１８】
なお、図２Ａに示すように、金属カバー３０を取り付ける段階において、すでにアルミ電解コンデンサ２１やチップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品が表面実装によって電子基板１０上に実装されている。そのため、金属カバー３０は、表面実装後において浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続する導体を構成することとなる。
【００１９】
図２Ｂは、表面実装前の電子基板１０の平面図である。同図に示すように、表面実装前の電子基板１０のうち永久レジストＲが開口している部位に浮島パッド１１とグランドパッド１２とパッド１３とパッド群１４が形成されている。図２Ａ，図２Ｂに示すように、アルミ電解コンデンサ２１は、浮島パッド１１とパッド１３との間に跨るように表面実装される。すなわち、アルミ電解コンデンサ２１は、表面実装によって浮島パッド１１とはんだ付けされた電子部品を構成する。
【００２０】
アルミ電解コンデンサ２１は、グランド側端子２１ａと非グランド側端子２１ｂとを備えており、これらのそれぞれがはんだフィレットＦによって浮島パッド１１とパッド１３と電気的に接続する。図示しないが、パッド１３は、ビアＶＩを介してグランド導体ＧＮ以外の導体パターン（例えば電源ラインや信号ライン）と接続している。表面実装においてはんだフィレット（不図示）を形成することによって、チップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４も、パッド群１４の各パッドとはんだ付けされている。
【００２１】
（２）電子基板の製造方法：
（２−１）表面実装工程：
表面実装工程の前に、公知の手法によって、導体層Ｌ１，Ｌ２・・と絶縁層Ｉ１，Ｉ２・・と永久レジストＲとを積層し、電子基板１０の表面に浮島パッド１１とグランドパッド１２とパッド１３とパッド群１４とを形成しておく。
【００２２】
表面実装工程において、まず浮島パッド１１とグランドパッド１２とパッド１３とパッド群１４に、はんだペーストを印刷する。次に、アルミ電解コンデンサ２１やチップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品をマウントし、電子基板１０をリフロー炉で加熱する。その後、電子基板１０を冷却・洗浄等することにより、表面実装工程が完了する。
【００２３】
以上説明した表面実装工程においては、電子部品としてのアルミ電解コンデンサ２１と、表面側から数えた層番号が１番目の導体層Ｌ１に形成され、層番号が２番目以降の導体層Ｌ２・・とは電気的に接続しない浮島パッド１１と、が表面実装によってはんだ付けされることとなる。
【００２４】
（２−２）接続工程：
表面実装工程の後に接続工程が行われる。接続工程においては、ネジ４０が金属カバー３０の貫通穴とネジ穴１１ａ，１２ａとを貫通するように、ネジ止めを行う。これにより、金属カバー３０が電子基板１０に取り付けられる。なお、ネジ４０によって金属カバー３０を電子基板１０に取り付けるだけでなく、例えば筐体や車体等にもネジ穴を形成しておくことによりネジ４０によって筐体や車体等に電子基板１０を固定してもよい。
【００２５】
以上説明した接続工程においては、表面実装後において、浮島パッド１１と、層番号が１番目の導体層Ｌ１に形成され、層番号が２番目以降のいずれかの導体層Ｌ２に形成されたグランド導体ＧＮと電気的に接続するグランドパッド１２と、が電気的に接続されることとなる。
【００２６】
以上説明した本実施形態の構成において、表面実装の段階では、２番目以降の導体層Ｌ２・・と電気的に接続しない浮島パッド１１とアルミ電解コンデンサ２１とをはんだ付けすることができる。従って、浮島パッド１１から２番目以降の導体層Ｌ２・・へと逃げる熱量を低減し、表面実装において浮島パッド１１とアルミ電解コンデンサ２１とを確実にはんだ付けすることができる。ここで、図２Ａに示すように、表面実装の直後の段階ではアルミ電解コンデンサ２１とグランドとが電気的に接続されていないこととなる。しかし、表面実装後において浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続することにより、最終的にアルミ電解コンデンサ２１をグランドに接続できる。
【００２７】
具体的に、浮島パッド１１上のはんだペーストに加えられた熱がグランド導体ＧＮへと逃げる熱量を低減できるため、リフロー炉によって加える熱量を大きくしなくても、浮島パッド１１上にて正常な形状のはんだフィレットＦを確実に形成できる。リフロー炉によって加える熱量を大きくしなくても済むため、チップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の他の部品に過剰な熱が加わる可能性を低減でき、当該他の部品が過剰な熱によって損傷しないようにすることができる。すなわち、チップ部品２２や半導体集積回路２３やコネクタ２４等の部品とともに、アルミ電解コンデンサ２１を、表面実装において一度に実装することができる。
【００２８】
さらに、浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続する接続部を、電子基板１０上に実装された部品を保護する金属カバー３０としている。これにより、電子基板１０上の部品を保護する金属カバー３０を接続部としても利用することができ、部品点数を増加させることなく、表面実装後において浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続できる。
【００２９】
さらに、金属カバー３０は、外部装置と電子基板１０とを電気的に接続するためのコネクタ２４を遮蔽するコネクタカバーである。コネクタ２４を遮蔽するコネクタカバーを接続部としても利用することができ、部品点数を増加させることなく、表面実装後において浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続できる。
【００３０】
また、浮島パッド１１とグランドパッド１２のそれぞれにおいて金属カバー３０をネジ止めするためのネジ穴１１ａ，１２ａが形成されている。これにより、ネジ止めによって容易に浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続できる。さらに、ネジ穴１２ａは浮島パッド１１の中央に形成されている。そのため、ネジ止めによって確実に浮島パッド１１と金属カバー３０とを電気的に接続できる。
【００３１】
（３）他の実施形態：
以上説明した第１実施形態はあくまでも一例であり、本発明の実施形態として他の形態を適用し得る。例えば、必ずしも浮島パッド１１の中央にネジ穴１１ａが形成されなくてもよく、浮島パッド１１の外縁付近にネジ穴１１ａが形成されもよい。むろん、１個の浮島パッド１１において複数のネジ穴１１ａが形成されもよい。また、グランドと接続する電子部品を複数実装する場合には、複数の浮島パッド１１が形成されてもよい。むろん、１個の浮島パッド１１に対して複数の電子部品がはんだ付けされてもよい。
【００３２】
さらに、浮島パッド１１とグランドパッド１２のそれぞれにおいてネジ穴１１ａ，１２ａが形成されなくてもよい。すなわち、ネジ止め以外の手法によって、浮島パッド１１とグランドパッド１２とが接続部によって接続されてもよい。また、接続部は、導体であればよく、必ずしもコネクタ２４等を保護する金属カバーでなくてもよい。例えば、接続部は、表面実装後に個別にはんだ付けされるリード線であってもよいし、表面実装後に短絡させられるジャンパスイッチであってもよい。
【００３３】
さらに、表面側にてアルミ電解コンデンサ２１を実装した表面実装後において、裏面側についても表面実装を行ってもよい。そして、当該裏面側の表面実装において、浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電気的に接続する接続部をはんだ付けしてもよい。例えば、表面側の表面実装に使用するはんだペーストよりも、融点が低いはんだペーストを裏面側の表面実装に使用することにより、浮島パッド１１とグランドパッド１２とをはんだ付けする際の熱量を抑制してもよい。
【００３４】
さらに、浮島パッド１１とグランドパッド１２の形状や配置も第１実施形態のものに限定されない。例えば、浮島パッド１１やグランドパッド１２が円形であってもよいし、電子基板１０の中央付近に配置されてもよい。浮島パッド１１とグランドパッド１２にネジ穴１１ａ，１２ａを形成する場合には、ネジ４０の締結力が電子基板１０に対して均等に作用するように、浮島パッド１１とグランドパッド１２とを電子基板１０上に均等に配置してもよい。
【００３５】
電子基板は、少なくとも表面側に部品が実装さればよく、部品が両面に実装される部品であってもよい。導体層は、少なくとも２積層されればよく、グランドパッドと浮島パッドとが形成される層（層番号が１番目の層）の他に少なくとも１層積層されればよい。グランド導体は、層番号が１番目の層以外の層に形成されればよく、単一の層に形成されてもよいし、複数の層に形成されてもよい。グランド導体は、例えば電子基板の外部のグランド電位に接続してＥＭＩ対策等を行うための導体であり、例えばベタ状の導体であってもよい。
【００３６】
浮島パッドは、層番号が２番目以降の導体層と電気的に接続しない導体パターンであり、ビア等の層間接続部を介して導体層間の接続がなされていない導体パターンである。浮島パッドは、面積が小さいほど望ましい。一方、グランドパッドは、ビア等の層間接続部を介して、層番号が２番目以降のいずれかの導体層に形成されたグランド導体と電気的に接続する導体パターンである。グランドパッドに電子基板の外部のグランド電位を接続することにより、グランド導体によるＥＭＩ対策等を実現できる。接続部は、表面実装後において浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続する導体であればよく、接続部として種々の導体を適用し得る。
【００３７】
さらに、接続部は、電子基板上に実装された部品を保護する金属カバーであってもよい。これにより、電子基板上の部品を保護する金属カバーを接続部としても利用することができ、部品点数を増加させることなく、表面実装後において浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続できる。なお、金属カバーは、電気基板全体を保護する筐体であってもよい。
【００３８】
さらに、金属カバーは、外部装置と電気的に接続するためのコネクタを遮蔽するコネクタカバーであってもよい。コネクタを遮蔽するコネクタカバーを接続部としても利用することができ、部品点数を増加させることなく、表面実装後において浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続できる。
【００３９】
また、浮島パッドとグランドパッドのそれぞれにおいて接続部をネジ止めするためのネジ穴が形成されてもよい。これにより、ネジ止めによって容易に浮島パッドとグランドパッドとを電気的に接続できる。むろん、ネジ止めされる接続部は、金属カバーであってもよいし、金属カバー以外の導体であってもよい。さらに、ネジ穴は浮島パッドの中央に形成されてもよい。これにより、ネジ止めによって確実に浮島パッドと接続部とを電気的に接続できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…電子基板、１１…浮島パッド、１１ａ…ネジ穴、１２…グランドパッド、１２ａ…ネジ穴、１３…パッド、１４…パッド群、２１…アルミ電解コンデンサ、２１ａ…グランド側端子、２１ｂ…非グランド側端子、２２…チップ部品、２３…半導体集積回路、２４…コネクタ、３０…金属カバー、４０…ネジ、Ｆ…はんだフィレット、ＧＮ…グランド導体、Ｉ１，Ｉ２…絶縁層、Ｌ１，Ｌ２…導体層、Ｒ…永久レジスト、ＶＩ…ビア
【図１】
2018164010.tif 000003
【図２】
2018164010.tif 000004