(57)【要約】【課題】  端子配列を有する電子部品パッケージと回路基板との線膨張係数差に起因して判断接合部に生ずる応力を緩和し、回路基板に生ずる亀裂や破断を防止すること。【解決手段】  回路基板（１００）であって、端子配列をそなえる電子部品が実装される実装面上の多角形状の領域（１０６）に配列された複数のパッド（１０４）を有し、前記多角形状の領域の頂点部に配された前記パッド（１０４ａ等）の周囲に、当該領域の中心から外側へ向かう方向へ凸な円弧状スリット（２００）が設けられ、前記頂点部に配された前記パッドと当該パッドに隣接する前記パッドとの間に、前記円弧状スリットにつながる直線状スリット（２０２、２０４）が設けられ、前記隣接するパッドの周囲には、前記直線状スリットを一辺として含み、且つその一部はスリット部を設けない部分を含む多角形状スリット（２１０、２１２）が設けられている。【選択図】図２
2017045764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子で構成される端子配列を備えた電子部品が実装される回路基板であって、
前記電子部品が実装される実装面上の多角形状の領域に配列された、前記各端子がそれぞれ接合される複数のパッドを有し、
前記多角形状の領域の頂点部に配された前記パッドの周囲に、当該領域の中心から外側へ向かう方向へ凸な円弧状スリットが設けられ、
前記頂点部に配された前記パッドと当該パッドに隣接する前記パッドとの間に、前記円弧状スリットにつながる直線状スリットが設けられ、
前記隣接するパッドの周囲には、前記直線状スリットを一辺として含み、且つその一部はスリット部を設けない部分を含む多角形状スリットが設けられている、
回路基板。
【請求項２】
前記円弧状スリットは前記多角形状の領域の全ての頂点部に配されたそれぞれの前記パッドの周囲に設けられ、前記多角形状スリットは、当該パッドのそれぞれに隣接する前記パッドにそれぞれ設けられている、
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記多角形状の領域の内側の、当該多角形状の領域の幾何学的中心を共有して当該多角形状と相似な多角形状の領域の頂点部に配された前記パッドの内側又は外側に、当該多角形状の領域の隣接する２辺に沿って所定の長さに伸びる略Ｌ字状のスリットを備える、
請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記多角形状の領域は矩形状の領域であり、
前記多角形状スリットは矩形状スリットである、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端子で構成された端子配列を有する電子部品（例えばBGA型パッケージを用いた電子部品）が実装される回路基板に関し、特に、回路基板と電子部品パッケージとの線膨張係数差に起因して電子部品端子と回路基板上の回路パターンとの接合部に発生するせん断応力を低減して、当該接合部や回路基板に亀裂や分離が生ずるのを回避することのできる回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高機能化に伴い、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のように多くの電極端子を必要とする電子部品では、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等の格子状の端子配列を有するパッケージが用いられている。
【０００３】
また、このような高機能集積回路を用いた電子部品においては、動作時の発熱量が大きいことからパッケージの放熱特性を高める必要があり、上記パッケージ素材として熱伝導率の高いセラミックが用いられることが多い。
【０００４】
これに対し、上記電子部品が実装される回路基板の素材は、絶縁性や難燃性の観点から、通常はガラスエポキシが用いられることが多く、上記電子部品パッケージを構成するセラミックとは異なる線膨張係数を有するものとなっている。
【０００５】
このため、環境温度の変化や電子部品の動作等に伴う電子部品パッケージ等の温度変化に伴って、電子部品の端子と回路基板上のパッドとの間のハンダ接合部には、回路基板の面方向に沿うせん断応力が発生することとなり、当該応力により当該接合部に亀裂や破断が生じる場合がある。
【０００６】
特に車両用装置では、車両環境の温度変化範囲が広いことから、当該装置の動作に伴う装置内温度の上昇と相俟って、回路基板及び電子部品には極めて広い範囲の温度変化が発生することとなり、上記せん断応力に起因する接合部の亀裂や破断の発生確率は一層高くなる。
【０００７】
従来、接合部の分離を回避する方法としては、専ら、回路基板の基板面に対し垂直な方向に加えられる力により発生する当該回路基板の撓みに起因した、接合部への引張応力が引き起こす当該接合部の分離についての防止策が開示されている。このような引張応力による接合部分離の防止策として、例えば、回路基板上の電子部品実装領域の角部外側にＬ字形状の貫通孔を設ける構成や（特許文献１及び特許文献２参照）、上記実装領域の略中央部に貫通孔を設けると共に、当該実装領域の内側の、電子部品の端子が設けられていない領域に、小さな貫通孔を矩形状に配列して設ける構成（特許文献３）が知られている。
【０００８】
しかしながら、これらの特許文献に記載された回路基板は、当該回路基板の撓みの影響が接合部に及ばないようにするための特定の位置に貫通孔を設けたものであり、接合部に加わるせん断応力を低減するための手段を与えるものではない。したがって、上記従来の技術を用いても、接合部に発生するせん断応力を効果的に低減することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１６５４６９号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３１３７号公報
【特許文献３】特開２００１−１４８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の背景より、端子配列を有する電子部品が実装される回路基板においては、電子部品パッケージと回路基板との線膨張係数差に起因する回路基板上のパッドと電子部品端子とのハンダ接合部に生ずる応力を低減して、当該接合部や回路基板に生ずる亀裂や破断を効果的に防止することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の態様は、複数の端子で構成される端子配列を備えた電子部品が実装される回路基板であって、前記電子部品が実装される実装面上の多角形状の領域に配列された、前記各端子がそれぞれ接合される複数のパッドを有し、前記多角形状の領域の頂点部に配された前記パッドの周囲に、当該領域の中心から外側へ向かう方向へ凸な円弧状スリットが設けられ、前記頂点部に配された前記パッドと当該パッドに隣接する前記パッドとの間に、前記円弧状スリットにつながる直線状スリットが設けられ、前記隣接するパッドの周囲には、前記直線状スリットを一辺として含み、且つその一部はスリット部を設けない部分を含む多角形状スリットが設けられている。
本発明の他の態様によると、前記円弧状スリットは前記多角形状の領域の全ての頂点部に配されたそれぞれの前記パッドの周囲に設けられ、前記多角形状スリットは、当該パッドのそれぞれに隣接する前記パッドにそれぞれ設けられている。
本発明の他の態様によると、前記多角形状の領域の内側の、当該多角形状の領域の幾何学的中心を共有して当該多角形状と相似な多角形状の領域の頂点部に配された前記パッドの内側又は外側に、当該多角形状の領域の隣接する２辺に沿って所定の長さに伸びる略Ｌ字状のスリットを備える。
本発明の他の態様によると、前記多角形状の領域は矩形状の領域であり、前記多角形状スリットは矩形状スリットである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。
【図２】図１に示す回路基板の部分詳細部である。
【図３】図１に示す回路基板の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る回路基板の構成を示す図である。
本回路基板１００は、例えば車両に搭載されて当該車両のエンジン制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）を構成する回路基板である。この回路基板１００は、格子状の端子配列を有する電子部品（例えばＢＧＡ型パッケージを用いたＣＰＵ）が実装される。図１に示すパッケージ実装領域１０２（図示点線の矩形）は、当該電子部品のパッケージが実装される領域を表わしている。なお、図１に示したパッケージ実装領域１０２に対する回路基板１００の相対的な大きさは一例であって、回路基板１００は、パッケージ実装領域１０２の大きさに関わらず、任意のサイズとすることができる。
【００１４】
回路基板１００の上記電子部品が実装される実装面上には、当該電子部品の端子にそれぞれ接合される複数のパッド１０４が、当該電子部品の格子状端子配列に合わせて、回路基板１００上の矩形領域１０６（図示一点鎖線）に格子状に配列されている。
【００１５】
特に、矩形領域１０６の４つの頂点部に配されたパッド１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの周囲には、特種な形状のスリット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄが形成されている。ここで、スリット１０８ａ〜ｄは、それぞれ矩形領域１０６の異なる頂点部に設けられていることを除き、互いに同様な形状を有する。このため、以下では、図１の図示右上部の頂点部に配されたパッド１０４ａの周囲に設けられたスリット１０８ａを例にとり、当該スリットの形状の詳細を説明する。
【００１６】
図２は、図１のスリット１０８ａの部分の詳細を示す部分詳細図である。スリット１０８ａは、矩形領域１０６の頂点部に配されたパッド１０４ａの周囲に形成された、当該矩形領域１０６の中心から外側へ向かう方向へ凸な円弧状スリット部２００と、当該頂点部に配されたパッド１０４ａと当該パッド１０４ａに隣接するパッド１０４ａ１、１０４ａ２との間にそれぞれ設けられた、円弧状スリット２００から延在する直線状スリット部２０２、２０４とを含む。
【００１７】
さらに、スリット１０８ａは、上記頂点部に配されたパッド１０４ａに隣接するパッド１０４ａ１、１０４ａ２の周囲に配された、上記直線状スリット部２０２、２０４をそれぞれ１辺として含む矩形状スリット部２１０、２１２を含んでいる。ただし、矩形状スリット部２１０、２１２には、パッド１０４ａ、１０４ａ１、１０４ａ２から他の電子部品への配線パターンが回路基板１００上に設けられ得るように、その一部にスリットを設けない部分２０６、２０８が含まれている。
【００１８】
一般に、多角形形状の領域に配列された複数の端子で構成される端子配列を有する電子部品の当該端子配列を回路基板上のパッドにハンダ付けして固定する場合、当該電子部品の動作に伴う発熱や環境温度の変動により電子部品及び回路基板の温度が変動すると、電子部品と回路基板との線膨張係数差により、当該多角形形状の領域の頂点部に配されたパッド部に最も大きなせん断応力が発生する。そして、このせん断応力は、特に、当該頂点部に配されたパッドの周囲のうち、当該多角形形状の領域の中心に対し外側に位置する部分において最大となる。
【００１９】
上記の構成を有する回路基板１００は、多角形形状の一つとして矩形形状を有する矩形領域１０６の内部に配列されたパッド１０４のうち、当該矩形領域１０６の頂点部に配されたパッド１０４ａ〜ｄの周囲にスリット１０８ａ〜ｄが配されているため、回路基板１００等の温度が変動した場合でも、スリット１０８ａ〜ｄが変形することによりパッド１０４ａ〜ｄに発生する応力が低減される。
【００２０】
そして、特に、回路基板１００では、矩形領域１０６の頂点部のパッド１０４ａ〜ｄの周囲のうち上記最大の応力が発生する部分に、矩形領域１０６の中心から外側に向かう方向に凸な円弧状のスリット（図２に例示したスリット１０８ａの円弧状スリット部２００）が設けられていることから、当該最大の応力は例えばスリット１０８ａの円弧状スリット部２００のエッジに向かって均等に加わることとなるので、応力発生に伴うスリット１０８ａの変形が発生した場合にも、回路基板１００における亀裂や割れの発生が効果的に抑制される。
【００２１】
回路基板１００の温度変化に伴う応力の発生は、パッド１０４が配列される矩形領域１０６の内部にもスリットを設けることによって更に緩和される。このため、回路基板１００では、図１に示すように、矩形領域１０６の内側の、矩形領域１０６の幾何学的中心１２０を共有して矩形領域１０６と相似な矩形領域１２２の頂点部に配されたパッド１０４ｅ〜ｈの外側に、それぞれ、当該相似な矩形領域１２２の隣接する２辺に沿って所定の長さに伸びる略Ｌ字状のスリット１２４ａ〜ｄを備える。
【００２２】
また、回路基板１００は、矩形領域１０６の内側の、矩形領域１０６の幾何学的中心１２０を共有して矩形領域１０６と相似な矩形領域であって、矩形領域１２２よりもサイズの大きい矩形領域１３０の頂点部に配されたパッド１０４ｉ〜ｍの内側に、それぞれ、当該相似な矩形領域１３０の隣接する２辺に沿って所定の長さに伸びる略Ｌ字状のスリット１３２ａ〜ｄを備える。
【００２３】
矩形領域１０６の内側に設けられたスリット１２４ａ〜ｄ及び１３２ａ〜ｄにより、回路基板１００に発生する応力は更に緩和される。このような応力の緩和効果は、スリット１２４ａ〜ｄのみ、又はスリット１３２ａ〜ｄのみでも得ることができるが、本実施形態のように、矩形領域１０６の幾何学中心１２０から異なる距離にそれぞれ、スリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄを設けることで、応力緩和効果を高めることができる。また、このような構成は、特に、スリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄとの間の領域にパッド１０４を設けられていない構成の場合には、スリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄとを設けるスペースを確保しやすく、スリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄのスリット幅を広くして応力緩和効果を更に高めることができるので有用である。
【００２４】
図３は、そのような回路基板１００の変形例である回路基板１００´の構成を示す図である。回路基板１００´では、スリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄとの間の領域３００（図示ハッチング部分）にパッド１０４が設けられていない。このため、本構成では、領域３００にスリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄとを設けるスペースを（例えば領域３００内にまで拡大して）確保しやすく、上述のようにスリット１２４ａ〜ｄとスリット１３２ａ〜ｄのスリット幅を広くして応力緩和効果を更に高めることができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、パッド１０４が配列された矩形領域１０６の４つの頂点部のすべてに円弧状スリット部２００を含むスリット１０８ａ〜ｄをそれぞれ配するものとしたが、これに限らず、矩形領域１０６の少なくとも一つの頂点にスリット１０８ａ〜ｄのいずれか一つが設けられていれば、回路基板１００に発生する応力の抑制効果を得ることができる。
【００２６】
また、本実施形態では、パッド１０４が矩形状の領域１０６内に配列されているものとしたが、これにかぎらず、パッドが多角形形状の領域内に配列されていてもよい。この場合には、当該多角形形状の少なくとも一つの頂点部に配されたパッドの周囲に、スリット１０８ａ〜ｄと同様な、当該多角形形状の中心から外側へ向かう方向に凸な円弧状スリット部を含むスリットを設けるものとすれば、本実施形態と同様な、回路基板に加わる応力を低減し且つ回路基板の割れを抑制する効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１００、１００´・・・回路基板、１０２・・・パッケージ実装領域、１０４、１０４ａ、１０４ａ１、１０４ａ２、１０４ｂ〜ｍ・・・パッド、１０６、１２２、１３０・・・矩形領域、１０８ａ〜ｄ、１２４ａ〜ｄ、１３２ａ〜ｄ・・・スリット、１２０・・・幾何学的中心、２００・・・円弧状スリット部、２１０、２１２・・・矩形状スリット部。
【図１】
2017045764.tif 000003
【図２】
2017045764.tif 000004
【図３】
2017045764.tif 000005