JP2009141170A

JP2009141170A - 基板のパッド構造

Info

Publication number: JP2009141170A
Application number: JP2007316704A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamagami; 徹山上; Osamu Daikuhara; 治大工原
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: FCL Components Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-06-25
Also published as: US8183464B2; US20090145653A1

Abstract

【課題】本発明は、基板のパッド構造によって、プリント基板の表面に実装される電子装置のリード端子接続部とパッドと間の接合強度を図りつつ、コネクタリードとパッドとの間の特性インピーダンス整合を調整することを課題とする。
【解決手段】基板１００の表面に実装される電子装置１５０のリード端子接続部２６に接続するための、基板１００のパッドの構造であって、パッドは、第１及び第２のパッド部２０，２１を有し、第１及び第２のパッド部２０，２１は、接続すべきリード端子接続部２６の両端に対応する位置に配置され、第１及び第２のパッド部２０，２１の間は少なくとも部分的に空間部３０とし、前記リード端子接続部２６の一部がパッドに接続されないことを特徴とする基板のパッド構造１Ａとする。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の表面に実装される電子装置のリード端子接続部に接続するための、基板のパッドの構造に関する。

従来、プリント基板に表面実装される電子装置としてのコネクタとプリント基板との電気的接続は、複数のコネクタリード端子の接続部とプリント基板上に配置された複数のパッドをはんだ付け等で接合することにより行われている。

図１（Ａ）に、ケーブルアッセンブリの伝送特性を評価するための評価基板１００の一端に同軸ケーブルのコネクタ１５０が接続されている様子を示す。図１（Ｂ）に示すように、このコネクタ１５０の各リード端子２５０の接続部２５２がプリント基板１００上の各パッド２００に接合されることにより、コネクタ１５０がプリント基板に電気的に接続される。

このコネクタ１５０の各リード端子部分をさらに拡大すると、図２（Ａ）に示すように、それぞれ信号（＋）端子、信号（−）端子及びグランド端子として機能する各リード端子２５０が、プリント基板に配置された対応するパッド２００に接続される。各パッド２００は、図２（Ｂ）に示すようにプリント基板上に配置されている。

図３（Ａ）に示すように、各コネクタリード端子２５０の接続部２５２は長方形状であり、それより大きい長方形をした対応する各パッド２００上にはんだ接合される。その従来の接合状態を側面から見ると、図３（Ｂ）に示すように、リード端子２５０の接続部２５２の底面全体が、パッド２００上に隙間なく接合されている。

この基板上のパッドとリード端子をずれなく接合する方法として、特許文献１に示すように、リード端子の形状に工夫を加えたものが提案されている。
特開平５−６３１３２号公報

しかしながら、リード端子接続部の底面全体がパッド上に隙間なく接合されるような従来のパッドとコネクタリード端子接続部との接続構造では、パッドとコネクタリード端子間において、高周波領域の信号を伝送するときに生じる特性インピーダンスの整合がとれず、信号の反射が生じてしまい、伝送特性劣化を生じさせやすいという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プリント基板の表面に実装される電子装置のリード端子接続部とパッドとの間の接合強度を図りつつ、コネクタリードとパッドとの間の特性インピーダンス整合を調整した、基板のパッド構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明によれば、電子装置に設けられたリードの接続部が接続される基板のパッドの構造であって、前記パッドは、第１及び第２のパッド部を有し、前記第１及び第２のパッド部は、前記リード接続部の両端に対応する位置に配置され、前記第１及び第２のパッド部の間は少なくとも部分的に空間部とし、前記リード接続部の一部が前記パッドに接続されないことを特徴とする基板のパッド構造を提供する。

また、前記パッドは、前記第１及び第２のパッド部の間に配置され、前記第１及び第２のパッド部の両方から距離をおいて配置された第３のパッド部を有する基板のパッド構造としても良い。

また、前記リード接続部の長手方向のほぼ中央部分の所定長部分の全領域が第３のパッド部に接続され得る、基板のパッド構造としても良い。

また、前記第３のパッド部は、前記リード接続部の長手方向に平行でかつ幅方向に偏らせて配置される基板のパッド構造としても良い。

また、前記パッドは、前記第１及び第２のパッド部の間に配置され、前記リード端子の長手方向に平行でかつ幅方向に偏らせて配置される第３のパッド部を有する、基板のパッド構造としても良い。

本発明によれば、従来に比べて、基板に実装される電子装置のリード端子接続部と基板上のパッドとの接合強度を図りつつ、コネクタリード端子とパッドとの特性インピーダンス整合の調整を図った基板のパッド構造が可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図４は、本発明の第１実施形態に係るパッド１Ａに、コネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す図である。図４には、２つのパッド１Ａが並列的に示されている。図４（Ａ）は、パッド１Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す概略平面図であり、図４（Ｂ）はパッド1Ａとリード端子２５の接続部２６をはんだ付けしたときのはんだ付けを行う領域４０をハッチングで示した図である。

本実施形態に係るパッド１Ａは、プリント基板上に設けた正方形状又は長方形状の第１のパッド部２０及び同じく正方形状又は長方形状の第２のパッド部２１から構成され、それらの間に、切欠き部を形成する空間部３０がある構造となっている。パッドの材料は、導電性の高い金属、例えば銅である。

第１のパッド部２０と第２のパッド部２１はそれぞれ、図４（Ａ）に示すように、リード端子接続部２６における両端に対応する位置に配置される。リード端子接続部２６の両端は、対応するパッド部２０，２１にはんだ接合される。リード端子接続部２６の中間部分はパッド１Ａに接続されない。

第２のパッド部２１は、プリント基板上の電気的接続端子として機能し、リード端子上の電気的信号を基板上の回路部分に伝える役目を果たす。一方、第１のパッド部２０は、プリント基板上に信号を伝える電気的接続端子としては機能しないが、リード端子接続部２６をプリント基板に接続するための機械的強度を高め、かつ、リード端子とパッドとの間の特性インピーダンスを調整するための役目を果たす。

図５は、本発明の第１実施形態に係るパッド１Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６との接続構造に依存して、これらの間の特性インピーダンスがどのように変化するかを示したTDR波形図である。

TDRとは、Time Domain Reflectometryの略であり、立上がり速度が非常に速い電気パルス信号を測定対象の線路に印加し、信号が線路の途中を伝搬する際に反射してくる信号を観測することにより、線路の特性インピーダンスを求める計測方法である。

図５は、本発明の第１実施形態に係るパッド構造における一定の立ち上がり時間の電気パルス信号を印加して得られたTDR波形図である。横軸が時間を示し、縦軸が特性インピーダンス値を示す。このグラフから本発明の第１実施形態に係るパッド構造によって特性インピーダンスがどのように調整できるかが分かる。

第１のパッド部２０と第２のパッド部２１との間の距離（すなわち、空間部３０の長さ）をＬとする。図５のグラフにおいて、一点鎖線はＬ＝０（すなわち、図３（Ａ）の従来構造、空間部なし）のときの特性インピーダンスを示す。破線および実線は、パッド１Ａの構造における特性インピーダンスを示したものである。破線は、Ｌの長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌに対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときの特性インピーダンスを示し、実線は、Ｌの長さが短いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌに対応する空間部における遅延時間）の比率が小さい時の特性インピーダンスを示している。尚、上記の一点鎖線、破線、及び実線で示す特性インピーダンスの波形は、全て同じ立ち上がり時間に対する特性を示したものである。

これによると、Ｌの長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌに対応する空間部における遅延時間）の比率が大きい時に特性インピーダンスの整合がとれた状態（Z₀ Ohms）に最も近いことが分かる。このようなパッド構造により、特性インピーダンスの調整が可能となる。
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係るパッド２Ａに、コネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す図である。図６には、２つのパッド２Ａが並列的に示されている。図６（Ａ）は、パッド２Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す概略平面図であり、図６（Ｂ）はパッド２Ａとリード端子２５の接続部２６をはんだ付けしたときのはんだ付けを行う領域４０をハッチングで示した図である。

本実施形態に係るパッド２Ａは、プリント基板上に設けた正方形状又は長方形状の第１のパッド部２０、同じく正方形状又は長方形状の第２のパッド部２１及びそれらの間に配置された第３のパッド部２２から構成されている。パッド部の材料は、導電性の高い金属、例えば銅である。

第１のパッド部２０と第２のパッド部２１はそれぞれ、図６（Ａ）に示すように、リード端子接続部２６における両端に対応する位置に配置される。図６（B）に示すように、リード端子接続部２６の両端は、対応するパッド部２０，２１にはんだ接合される。第１のパッド部２０と第３のパッド部２２との間、及び第２のパッド部２１と第３のパッド部２２との間においては、リード端子接続部２６はパッド部に接続されない。この接続のされない部分が、切欠け部を形成する空間部３０であり、第１及び第２のパッド部の間に空間部３０がある構造となっている。

第３のパッド部２２は、リード端子接続部２６の長手方向のほぼ中央部分に配置された、正方形状又は長方形状のパッド部である。第３のパッド部２２は、第１及び第２のパッド部の両方から距離をおいて配置されている。図６（B）に示すように、第３のパッド部２２は、リード端子接続部２６の中間部分のうち、所定長（Ｌ_２）部分の全領域５０にはんだ接合される。

第２のパッド部２１は、プリント基板上の電気的接続端子として機能し、リード端子上の電気的信号を基板上の回路部分に伝える役目を果たす。一方、第１のパッド部２０及び第３のパッド部２２は、プリント基板上に信号を伝える電気的接続端子としては機能しないが、リード端子接続部２６をプリント基板に接続するための機械的強度を高め、かつ、リード端子とパッドとの間の特性インピーダンスを調整するための役目を果たす。

図７は、本発明の第２実施形態に係るパッド２Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６との接続状態に依存して、これらの間の特性インピーダンスがどのように変化するかを示したTDR波形図である。

図７は、本発明の第２実施形態にかかるパッド構造における一定の立ち上がり時間（図５のＴＤＲ波形と同一の立ち上がり時間）の電気パルス信号を印加して得られたＴＤＲ波形図である。横軸が時間を示し、縦軸が特性インピーダンス値を示す。このグラフから本発明の第２実施形態に係るパッド構造によって特性インピーダンスがどのように調整できるかが分かる。

第３のパッド部２２がリード端子接続部２６の長手方向において接続された、パッド部２２の長さをＬ２とする。図７のグラフにおいて、一点鎖線および破線が、パッド２Ａの構造における特性インピーダンスを示したものである。一点鎖線は、Ｌ２の長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ２に対応する空間部における遅延時間）の比率が小さいときの特性インピーダンスを示し、破線は、Ｌ２の長さが短いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ２に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときの特性インピーダンスを示す。実線はＬ２＝０（すなわち、図４の第１実施例）のとき、二点鎖線は従来の構造（すなわち図３（Ａ））のときの特性インピーダンスを示している。尚、上記の一点鎖線、二点鎖線、破線、及び実線で示す特性インピーダンスの波形は、全て同じ立ち上がり時間に対する特性を示したものである。

これによると、Ｌ２の長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ２に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときに特性インピーダンスの整合がとれた状態に最も近いことが分かる。また、従来の構造よりも本実施例では、特性インピーダンスの整合がとれた状態に近くなることが分かる。このようなパッド構造により、特性インピーダンスの調整が可能となる。
［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係るパッド３Ａに、コネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す図である。図８には、２つのパッド３Ａが並列的に示されている。図８（Ａ）は、パッド３Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す概略平面図であり、図８（Ｂ）はパッド３Ａとリード端子２５の接続部２６をはんだ付けしたときのはんだ付けを行う領域４０をハッチングで示した図である。

本実施形態に係るパッド３Ａは、第２実施形態に係るパッド２Ａと共通する部分があるので、相違点についてのみ以下に説明する。

第３のパッド部２３は、第１のパッド部２０と第２のパッド部２１の間に配置され、それらから距離をおいて配置されている点は、第２実施形態と同様である。本実施形態の第３のパッド２３は、リード端子接続部２６の長手方向に沿って平行に配置された、長方形状のパッド部であり、リード端子接続部２６に対して、幅方向に偏らせて配置されている。それにより、リード端子接続部２６の中間部分の所定長（Ｌ_３）部分のうち、長手方向に沿って分割した右半分又は左半分が第３のパッド部２３に接続されない。この接続されない部分が、切欠け部を形成する空間部３０であり、第１及び第２のパッド部の間には、空間部３０がある構造となっている。

第２のパッド部２１は、プリント基板上の電気的接続端子として機能し、リード端子上の電気的信号を基板上の回路部分に伝える役目を果たす。一方、第１のパッド部２０及び第３のパッド部２３は、プリント基板上に信号を伝える電気的接続端子としては機能しないが、リード端子接続部２６をプリント基板に接続するための機械的強度を高め、かつ、リード端子とパッドとの間の特性インピーダンスを調整するための役目を果たす。

図９は、本発明の第３実施形態に係るパッド３Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６との接続状態に依存して、これらの間の特性インピーダンスがどのように変化するかを示したTDR波形図である。

図９は、本発明の第３実施形態に係るパッド構造における一定の立ち上がり時間（図５のＴＤＲ波形と同一の立ち上がり時間）の電気パルス信号を印加して得られたTDR波形図である。横軸が時間を示し、縦軸が特性インピーダンス値を示す。このグラフから本発明の第３実施形態に係るパッド構造によって特性インピーダンスがどのように調整できたかが分かる。

第３のパッド部２３がリード端子接続部２６の長手方向において接続された、パッド部２３の長さをＬ３とする。図９のグラフにおいて、破線および実線は、パッド３Ａの構造における特性インピーダンスを示したものである。破線は、Ｌ３の長さが短いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ３に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときの特性インピーダンスを示し、実線は、Ｌ３の長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ３に対応する空間部における遅延時間）の比率が小さいときの特性インピーダンスを示している。一点鎖線は従来の構造（すなわち図３（Ａ））のときの特性インピーダンスを示している。尚、上記の一点鎖線、破線、及び実線で示す特性インピーダンスの波形は、全て同じ立ち上がり時間に対する特性を示したものである。

これによると、Ｌ３の長さが短いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ３に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きい時に、特性インピーダンスの整合がとれた状態（Z₀ Ohms）に最も近いことが分かる。また、従来の構造よりも本実施例では、特性インピーダンスの整合がとれた状態に近くなることが分かる。このようなパッド構造により、特性インピーダンスの調整が可能となる。
［第４の実施形態］
図１０は、本発明の第４実施形態に係るパッド４Ａに、コネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す図である。図９には、２つのパッド４Ａが並列的に示されている。図１０（Ａ）は、パッド４Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６を接続した様子を示す概略平面図であり、図１０（Ｂ）はパッド４Ａとリード端子２５の接続部２６をはんだ付けしたときのはんだ付けを行う領域４０をハッチングで示した図である。

本実施形態に係るパッド４Ａは、プリント基板上に設けた正方形状又は長方形状の第１のパッド部２０、同じく正方形状又は長方形状の第２のパッド部２１及びそれらの間に配置された第３のパッド部２４から構成されている。パッド部の材料は、導電性の高い金属、例えば銅である。

第１のパッド部２０と第２のパッド部２１はそれぞれ、図１０（Ａ）に示すように、リード端子接続部２６における両端に対応する位置に配置される。リード端子接続部２６の両端は、対応するパッド部２０，２１にはんだ接合される。

第３のパッド部２４は、リード端子接続部２６の長手方向に沿って平行に配置された長方形状のパッド部である。第３のパッド部２４の両端がそれぞれ、図１０（Ａ）に示すように、第１のパッド部２０及び第２のパッド部２１の内端部に接している。長方形状の第３のパッド部２４は、リード端子接続部２６に対して、幅方向に偏らせて配置されている。それにより、リード端子接続部２６の中間部分のうち、長手方向に沿って分割した右半分又は左半分が第３のパッド部２４に接続されない。この接続されない部分が、切欠け部を形成する空間部３０であり、第１及び第２のパッド部の間に空間部３０がある構造となっている。

第２のパッド部２１は、プリント基板上の電気的接続端子として機能し、リード端子上の電気的信号を基板上の回路部分に伝える役目を果たす。一方、第１のパッド部２０及び第３のパッド部２４は、リード端子接続部２６をプリント基板に接続するための機械的強度を高め、かつ、リード端子とパッドとの間の特性インピーダンスを調整するための役目を果たす。

図１１は、本発明の第４実施形態に係るパッド４Ａとコネクタリード端子２５の接続部２６との接続構造に依存して、これらの間の特性インピーダンスがどのように変化するかを示したTDR波形図である。

図１１は、本発明の第４実施形態に係るパッド構造における一定の立ち上がり時間（図５のＴＤＲ波形と同一の立ち上がり時間）の電気パルス信号を印加して得られたTDR波形図である。横軸が時間を示し、縦軸が特性インピーダンス値を示す。このグラフから本発明の第４実施形態に係るパッド構造によって特性インピーダンスがどのように調整できるかが分かる。

第１のパッド部２０と第２のパッド部２１との間の距離（すなわち、空間部３０の長さ）をＬ４とする。図１１のグラフにおいて、破線および実線は、パッド４Ａの構造における特性インピーダンスを示したものである。破線は、Ｌ４の長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ４に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときの特性インピーダンスを示し、実線は、Ｌ４の長さが短いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ４に対応する空間部における遅延時間）の比率が小さいときの特性インピーダンスを示している。一点鎖線は従来の構造（すなわち図３（Ａ））のときの特性インピーダンスである。尚、上記の一点鎖線、破線、及び実線で示す特性インピーダンスの波形は、全て同じ立ち上がり時間に対する特性を示したものである。

これによると、Ｌ４の長さが長いとき、つまり立ち上がり時間に対する物理的な遅延時間（Ｌ４に対応する空間部における遅延時間）の比率が大きいときに、特性インピーダンスの整合がとれた状態（Z₀ Ohms）に最も近いことが分かる。また、従来の構造よりも本実施例では、特性インピーダンスの整合がとれた状態に近くなることが分かる。このようなパッド構造により、特性インピーダンスの調整が可能となる。

上記のように、本発明の実施形態によれば、プリント基板の表面に実装される電子装置のリード端子接続部とパッドと間の接合強度を図りつつ、コネクタリードとパッドとの間の特性インピーダンス整合を調整した、基板のパッド構造を提供することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能なものである。

本発明はプリント基板に表面実装するコネクタの基板パッドに利用可能である。

図１（Ａ）は、同軸ケーブルのコネクタが評価基板に接続されている様子を示す図である。図１（Ｂ）は、従来のコネクタリード端子が、プリント基板上のパッドに接合される様子を示す図である。図２（Ａ）は、従来のコネクタリード端子部分を拡大した図である。図２（Ｂ）は、プリント基板上にパッドが配置されている図である。図３（Ａ）は、従来のコネクタリード端子とパッドとを接続した様子を示す図である。図３（Ｂ）は、従来のリード端子とパッドの側面図である。図４（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るパッド１Ａを説明するための図である。図４（Ｂ）は、パッド１Ａとリード端子が接合されているはんだ領域を説明するための図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るパッド構造に関するTDRグラフである。図６（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るパッド２Ａを説明するための図である。図６（Ｂ）は、パッド２Ａとリード端子が接合されているはんだ領域を説明するための図である。図７は、本発明の第２実施形態に係るパッド構造に関するTDRグラフである。図８（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係るパッド３Ａを説明するための図である。図８（Ｂ）は、パッド３Ａとリード端子が接合されているはんだ領域を説明するための図である。図９は、本発明の第３実施形態に係るパッド構造に関するTDRグラフである。図１０（Ａ）は、本発明の第４実施形態に係るパッド４Ａを説明するための図である。図１０（Ｂ）は、パッド４Ａとリード端子が接合されているはんだ領域を説明するための図である。図１１は、本発明の第４実施形態に係るパッド構造に関するTDRグラフである。

符号の説明

１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａパッド構造
２０第１のパッド部
２１第２のパッド部
２２、２３、２４第３のパッド部
２５コネクタリード端子
２６コネクタリード端子接続部
３０空間部
４０はんだ付け領域
１００プリント基板
１５０コネクタ

Claims

電子装置に設けられたリードの接続部が接続される基板のパッドの構造であって、
前記パッドは、第１及び第２のパッド部を有し、
前記第１及び第２のパッド部は、前記リード接続部の両端に対応する位置に配置され、
前記第１及び第２のパッド部の間は少なくとも部分的に空間部とし、前記リード接続部の一部が前記パッドに接続されないことを特徴とする基板のパッド構造。
前記パッドは、前記第１及び第２のパッド部の間に配置され、前記第１及び第２のパッド部の両方から距離をおいて配置された第３のパッド部を有する、請求項１に記載の基板のパッド構造。
前記リード接続部の長手方向のほぼ中央部分の所定長部分の全領域が第３のパッド部に接続され得る、請求項２に記載の基板のパッド構造。
前記第３のパッド部は、前記リード接続部の長手方向に平行でかつ幅方向に偏らせて配置される請求項２に記載の基板のパッド構造。
前記パッドは、前記第１及び第２のパッド部の間に配置され、前記リード端子の長手方向に平行でかつ幅方向に偏らせて配置される第３のパッド部を有する、請求項１に記載の基板のパッド構造。