(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだ面積の多い電子部品と少ない電子部品とが隣接して実装されたプリント配線板において、はんだのクラックを抑制することが出来るプリント配線板を提供する。【解決手段】配線パターン上に電子部品本体の基板側の面の中央部がはんだ５で接合される第１の電子部品２と、電子部品本体の両端がはんだで接合される第２の電子部品１とが隣接して同一面上に実装されており、且つ配線パターンは隣接した前記第１の電子部品の実装箇所と前記第２の電子部品の実装箇所との間にスリット３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板と、前記基板表面に箔状に導電性物質により形成され電子部品がはんだ付けされる複数個のはんだ付け部を持つ載置面部と該載置面部に通電する線部とを有する電子回路を構成する配線パターンと、前記はんだ付け部上にはんだを用いて実装された前記電子部品と、を有するプリント配線板において、
前記載置面部には、電子部品本体の基板側の面の中央部がはんだで接合される第１の電子部品と、電子部品本体の両端がはんだで接合される第２の電子部品とが隣接して同一面上に実装されており、
且つ前記載置面部は隣接した前記第１の電子部品の実装箇所と前記第２の電子部品の実装箇所との間にスリットを有することを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記第１の電子部品は電力を供給すると発生する発熱量が多いものであり、前記第２の電子部品は発生する前記発熱量が前記第１の電子部品と比較して少ないものである請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記スリットは前記第１の電子部品の実装箇所と前記第２の電子部品の実装箇所との間のうち中央より前記第１の電子部品の実装箇所に近い箇所に位置している請求項１又は２に記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記スリットは前記第１の電子部品の角部に近い箇所に位置している請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記スリットの幅は０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記基板は絶縁層を有するアルミニウム基板であり、前記導電性物質は銅である請求項１〜５のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記第１の電子部品は表面実装用の半導体部品である請求項１〜６のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項８】
前記第２の電子部品はチップ部品である請求項１〜７のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項９】
前記はんだは鉛フリーはんだである請求項１〜８のいずれかに記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板は、主に絶縁された基板の表面に、銅箔等の導電性物質で配線パターンを形成したものである。前記配線パターン上に電子部品がはんだ付けされることによって、電子回路を構成する。
【０００３】
しかしプリント配線板の構成要素である導電性物質、はんだ、及び電子部品及びプリント配線板の基板は各々の線膨張係数が大きく異なる。そのためプリント配線板に温度変化が起こった場合、プリント配線板は複雑に変形する。特に電子部品と導電性物質とは一般的に線膨張係数が電子部品のほうが小さいため、導電性物質は線膨張係数の違いによって生じる応力を受けひずみが生じる。導電性物質のひずみが大きいと、はんだがこのひずみを繰返し受けてはんだにクラックが発生する。はんだにクラックが発生するとその部分での電気的接続がたたれ、不具合となり好ましくない。
【０００４】
例えばこのはんだのクラックを抑制するために特許文献１には、絶縁物質で形成される基板と、前記基板の表面に箔状に導電性物質により形成され電子部品がはんだ付けされるランドと、前記ランドと同様に形成され複数の前記ランド間を接続するパターンを有し、前記パターンの前記ランド近傍部分において、前記ランドの中心を通る直線に対してほぼ垂直に直線上にスリットを設けたプリント配線板及び前記ランドを取り囲むように曲線状にスリットを設けたプリント配線板が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４２８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のプリント配線板は、個々の電子部品を固定するはんだのクラックを抑制するために、個々の電子部品がはんだ付けされたランド近傍のパターンにランドの中心を通る直線に対して垂直な直線状の或いはランドを取り囲むように曲線状のスリットを設けたものである。
【０００６】
しかしながら、近年、プリント配線板の小型化、高密度化によりプリント配線板には様々な電子部品が高密度に実装される状況になっている。例えば同一配線パターン上に隣接して様々な電子部品が実装されることは多々ある。その中でもこの隣接している電子部品がはんだ付けされているはんだ面積の多い電子部品と少ない電子部品の場合、はんだ面積の多い電子部品の熱によるはんだ及び導電性物質のひずみは、同一面上に隣接しているはんだ面積の少ない電子部品にまで影響を与える。
【０００７】
この対策としてははんだ面積の多い電子部品の配置を大幅に変更したり、プリント配線板全体を大型化すればいいが、近年の小型化、高密度化の傾向に反するものである。
【０００８】
またはんだは有害物質である鉛を除いた鉛フリーはんだへの切り替えが強く求められている。鉛フリーはんだは鉛含有はんだと比較するとクリープ力が小さくクラックしやすい。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、上記したはんだ面積の多い電子部品と少ない電子部品とが隣接して実装されたプリント配線板において、はんだのクラックを抑制することが出来るプリント配線板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及び発明の効果】
【００１０】
そこで、本発明者等はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、隣接したはんだ面積の多い電子部品とはんだ面積の少ない電子部品との実装箇所の間の配線パターンにスリットを形成することによってはんだ面積の多い電子部品によるひずみが隣接した他の電子部品に影響を及ぼさないようにできることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明のプリント配線板は、絶縁性を有する基板と、前記基板表面に箔状に導電性物質により形成され電子部品がはんだ付けされる複数個のはんだ付け部を持つ載置面部と該載置面部に通電する線部とを有する電子回路を構成する配線パターンと、前記はんだ付け部上にはんだを用いて実装された前記電子部品と、を有するプリント配線板であって、前記載置面部には、電子部品本体の基板側の面の中央部がはんだで接合される第１の電子部品と、電子部品本体の両端がはんだで接合される第２の電子部品とが隣接して同一面上に実装されており、且つ前記載置面部は隣接した前記第１の電子部品の実装箇所と前記第２の電子部品の実装箇所との間にスリットを有することを特徴とする。
【００１２】
電子部品本体の基板側の面の中央部がはんだで接合される第１の電子部品において、中央部とは本体の基板側面の四隅の対角線の交点を含む部分を指す。本体基板側の面の中央部がはんだで接合される電子部品は一般的にはんだ面積を広く取るものである。また本体の両端がはんだで接合される第２の電子部品は一般的に第１の電子部品よりはんだ面積が小さい。
【００１３】
本発明のプリント配線板は、配線パターンにはんだ面積の多い第１の電子部品の実装箇所とはんだ面積の少ない第２の電子部品の実装箇所との間にスリットを有することによって、プリント配線板の温度変化に伴いプリント配線板と第１の電子部品との線膨張係数の違いから生ずる導電性物質への応力が第２の電子部品に伝わることを減少させ、第２の電子部品のはんだのクラックを抑制する。
【００１４】
また本発明のプリント配線板は、前記第１の電子部品が電力を供給すると発生する発熱量の多いものであり、前記第２の電子部品が発生する発熱量は前記第１の電子部品と比較して少ないものであってもよい。
【００１５】
前記第１の電子部品が電力供給時の発熱量が多く、前記第２の電子部品が電力供給時の発熱量がそれより少ないものの場合、上記と同様に電力供給時に発生する発熱による第１の電子部品に発生する応力による第２の電子部品のはんだのクラックを抑制できる。
【００１６】
また本発明のプリント配線板は、前記スリットが前記第１の電子部品の実装箇所と前記第２の電子部品の実装箇所との間のうち中央より前記第１の電子部品の実装箇所に近い箇所に位置していることが好ましい。
【００１７】
スリットが第１の電子部品に近い箇所に位置している方が、第２の電子部品のはんだのクラックの抑制効果が高い。
【００１８】
また本発明のプリント配線板は、前記スリットが前記第１の電子部品の角部に近い箇所に位置していることが好ましい。
【００１９】
第１の電子部品の角部は温度変化による応力が一番かかる所であり、角部に近い箇所にスリットが位置していることによって上記抑制効果が大きくなる。
【００２０】
また本発明のプリント配線板は、前記スリットの幅が０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。前記スリット幅が０．０１ｍｍ以上であることにより、上記抑制効果が大きくなる。また前記スリットは部品を配置出来ない領域でもあるため前記スリット幅が０．５ｍｍを超える場合は、基板の実装密度を低下させる。従って前記スリット幅は０．５ｍｍ以下が好ましい。
【００２１】
また本発明のプリント配線板は、前記基板が絶縁層を有するアルミニウム基板であり、前記導電性物質が銅であってもよい。
【００２２】
前記基板が絶縁層を有するアルミニウム基板であり、前記導電性物質が銅であるとその線膨張係数の差によりプリント配線板は温度変化を受けるとより複雑な応力を受けるため、上記抑制効果が顕著となる。
【００２３】
また本発明のプリント配線板は、前記第１の電子部品が表面実装用の半導体部品であってもよい。
【００２４】
表面実装用の半導体部品は、概して電力供給時の発熱量が多いものであり、前記第１の電子部品が表面実装用の半導体部品であると前記抑制効果が顕著となる。
【００２５】
また本発明のプリント配線板は、前記第２の電子部品がチップ部品であってもよい。
【００２６】
チップ部品は、リードレスの小型のものであり、様々な電子部品がチップ化されている。チップ部品はその小型の形状のため第１の電子部品の上記熱による影響を受けやすい。そのため前記第２の電子部品がチップ部品であることにより前記抑制効果が顕著になる。
【００２７】
また本発明のプリント配線板は、前記はんだが鉛フリーはんだであってもよい。
【００２８】
鉛フリーはんだは前記したように鉛含有はんだに比べてクラックが発生しやすい。そのため前記はんだが鉛フリーはんだであると前記抑制効果が顕著となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に好ましい一実施形態を挙げ、図１〜図４を用いて本発明をより詳しく説明する。
【００３０】
図１は、本発明のプリント配線板の一実施形態を示す部分平面図である。また図２は、図１に記載の線Ａ−Ａ‘での断面図である。
【００３１】
図１に本発明のプリント配線板の部分を示す。図１の円の中に示すように基板１００の表面には配線パターンである銅箔４１、４２、４００が箔状に形成されている。図１には配線パターンの載置面部にあたる２面の銅箔４１、４２と、線部にあたる銅箔４００とが示され、銅箔４１上には第１の電子部品であるＴＯ−２６３電子部品２が１個と第２の電子部品であるコンデンサ１が３個、隣接してはんだ５を介してそれぞれのはんだ付け部に実装されている。
【００３２】
はんだ付け部は載置面部にあり、はんだ付け部として図の中には表示してはいないが図中のはんだ５の下に位置する載置面部の部分がはんだ付け部にあたる。また線部である銅箔４００は、各載置面部に通電するために基板１００上に形成されており、載置面部に比較すると巾が狭い銅箔となっている。
【００３３】
３個のコンデンサ１は、それぞれ銅箔４１と銅箔４２に橋かけの状態でまたがって実装されており、コンデンサ１の本体下面中央部の下方に位置する基板１００の表面には銅箔は存在しない。それに対しＴＯ−２６３電子部品２の本体下面は、中央部を含むほぼ全面にはんだ５が付けられ銅箔４１にほぼ全面的に電気的に接合されている。
【００３４】
ＴＯ−２６３電子部品２の裏側を、矢印を引いた円の中に示す。円の中に示したように裏側の図中の斜線部にはんだが付けられており、斜線部は中央部を含み裏側の面の約７０％を示している。ここではコンデンサ１は第２の電子部品、ＴＯ−２６３電子部品２が第１の電子部品にあたる。
【００３５】
銅箔４１上のＴＯ−２６３電子部品２の実装箇所と３個のコンデンサ１との実装箇所との間にスリット３が形成されている。スリット３は、ＴＯ−２６３電子部品２の実装箇所と３個のコンデンサ１との実装箇所との中央よりＴＯ−２６３電子部品２に近く、またＴＯ−２６３電子部品２の角部近くに巾０．１ｍｍで直線状にＴＯ−２６３電子部品２に平行に形成されている。図ではわかりやすくするためにスリット３の巾は他に比べて太く記載されている。
【００３６】
はんだ５は、一例としてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系の鉛フリーはんだを用いた。
【００３７】
図２に図１に記載の線Ａ−Ａ‘での断面図を示す。
【００３８】
図２に示すように基板１００は、アルミニウム基板１０の表面に絶縁層９が形成されたものである。絶縁層９上に銅箔４１、４２が形成され、銅箔４１、４２のはんだ付け部上にはんだ５によって、各コンデンサ１及びＴＯ−２６３電子部品２が実装されている。
【００３９】
銅箔４１にはコンデンサ１の実装箇所とＴＯ−２６３電子部品２の実装箇所との間にスリット３が形成されている。ＴＯ−２６３電子部品２は銅板８上にシリコンチップ７を載せ、エポキシ樹脂６で樹脂封入した半導体部品のパッケージである。
【００４０】
基板側の面の中央部がはんだで接合される第１の電子部品であるＴＯ−２６３電子部品２は、基板側にあたる裏面に電極が存在し、シリコンチップ７に通電した時に発生する熱を基板にはんだを介して放熱する。安定的に放熱するために、はんだ付けで接合する部分を電子部品本体の基板側になるべく広く確保する。従って第１の電子部品に付けられたはんだ付けの面積は自ずと広い面積となり、その広さに応じ温度変化に伴う基板と第１の電子部品との線膨張係数の違いによって発生する応力が大きなものとなる。
【００４１】
ＴＯ−２６３電子部品２は、本体下面部分が１０．１６ｍｍ×９．０８ｍｍの四角形状
であり、はんだがつけられた面積はほぼその７０％である。またコンデンサ１は、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍの直方体であり、銅箔４１と４２にまたがっている。コンデンサ１の両端が各銅箔の各はんだ付け部においてはんだ５によって電気的に接合され、コンデンサ１は銅箔４１と４２に実装されている。
【００４２】
ここでプリント配線板に温度変化がおこった場合の変化を模式的に説明する。図３にチップコンデンサが実装されているプリント配線板の箇所を簡略的に示す。図３に記載の矢印は各材料の線膨張係数の違いによる変形の大きさと方向を示す。また図３に示された数値は線膨張係数の数値を一例として例示したものである。
【００４３】
図３に示すように金属であるアルミニウム基板１０に比べ、絶縁層９の線膨張係数は大きいため、アルミニウム基板１０の変形量に比べて絶縁層９の変形量は大きい。絶縁層９の上に形成される銅箔４２も変形しようとするが、絶縁層９の変形量が大きいため、見た目には縮むような変形を示す。さらに銅箔４２の上に実装されるコンデンサ１はセラミックス製であるため線膨張係数が小さい。従って銅箔４２の変形はコンデンサ１に見かけ上拘束されその分銅箔４２はひずむ。銅箔４２のひずみが大きくなると、はんだ５がこのひずみを繰返し受けてはんだ５にクラックが発生する。
【００４４】
図３では本体中央部下面にはんだが存在しないコンデンサを例にとって説明したが、上記図１、図２で説明した本体下面にはんだが全面的に付けられた電子部品の場合そのひずみの大きさはさらに大きくなる。
【００４５】
図１及び図２で示したプリント配線板を用いて、温度変化を与えたときのひずみ分布をシミュレーション測定した。図４Ａ、図４Ｂに温度変化を与えたプリント配線板の銅箔のひずみをシミュレーションしたひずみ分布図を示す。図４Ａはスリットをいれないプリント配線板のひずみ分布図であり、図４Ｂはスリットを形成したプリント配線板のひずみ分布図である。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂでは、白い枠で示されるコンデンサ１（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍ）が上部に平行に６個ならんで実装されており、左下にＴＯ−２６３電子部品２が実装されている。左上から右下にかけての黒い線で囲まれた灰色の箇所は銅箔のない箇所であり、その他の部分には銅箔が形成されている。
【００４７】
図４Ａ及び図４Ｂでは、コンデンサ１の端部にははんだ５が存在し、ＴＯ−２６３電子部品２の下面にも図示されていないがはんだ５が存在する。基板はアルミニウム基板の表面に絶縁層が形成されたものを用い、はんだは、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ系の鉛フリーはんだを用いた。
【００４８】
ひずみ分布は、雰囲気温度を−４０℃から＋９０℃へ変化させるシミュレーションを行い、最大初ひずみを図示した。図中の黒く表記されている部分がひずみがかかっている箇所である。
【００４９】
図４Ａに示すようにＴＯ−２６３電子部品２の右上角部に生じた銅箔４１のひずみがコンデンサ１の方向に伝わる様子が示されている。図４Ｂに図４Ａと同様のプリント配線板にスリット３を形成したものに同じシミュレーションを行った時のひずみ分布を示す。スリット３はＴＯ−２６３電子部品２の右上角部近傍にＴＯ−２６３電子部品２に平行に直線上に形成されている。
【００５０】
図４Ｂに示すように、図４Ａで示されたＴＯ−２６３電子部品２の角部に生じた銅箔４１のひずみはスリット３が形成されることによってコンデンサ１の方向に伝わるのが妨げられている様子がわかる。またスリット３の左端部にひずみが発生していることが同様に図示されており、これはスリット３の長さ又形状を調節することによってひずみのかかる場所を調節することが出来ることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のプリント配線板の一実施形態を示す部分平面図である。
【図２】図１に記載の線Ａ−Ａ‘での断面図を示す。
【図３】コンデンサが実装されているプリント配線板の一部模式説明図である。
【図４Ａ】温度変化を与えたプリント配線板の銅箔のひずみをシミュレーション測定したひずみ分布図を示す。
【図４Ｂ】温度変化を与えたプリント配線板の銅箔のひずみをシミュレーション測定したひずみ分布図を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１、コンデンサ、２、ＴＯ−２６３電子部品、３、スリット、４１、４２、４００、銅箔、５、はんだ、６、エポキシ樹脂、７、シリコンチップ、８、銅板、９、絶縁層、１０、アルミニウム基板、１００、基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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