JP2010278133A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 所定の端子数を確保して、モジュール基板と搭載基板との接合部分の破断を防止する。
【解決手段】 矩形状の回路基板であって、回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極を備え、その複数のランド電極のうち、第１の主面の各角部に配列されたランド電極は、その形状が、他のランド電極の形状に比べ、第１の主面の中心から最も遠い距離にある周辺部を切除した形状となるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モジュール基板や搭載基板などの回路基板に関する。

表面実装型モジュールの外部接続端子電極は、ＬＧＡ（Land grid array）端子電極構造が主流である。この種のモジュールは、例えば図１５のような、多数のランド電極４２、基板角部に形成されたランド電極４３を有する、エリアアレイ型のモジュール基板４１を備えている。ところで、このようなモジュールは、各種電子機器の搭載基板に実装される作業工程や、各種電子機器の搭載基板に実装された後の実使用時等において、曲げや引っ張り等の様々な外力による応力を受けることがある。その際、モジュール基板４１のランド電極４２，４３のうち、モジュール基板４１の中心から最も遠いランド電極４３に最も応力がかかる傾向にある。したがって最も遠いランド電極４３の接合部が破断してしまう問題があった。

そこで、応力が加わった場合でもモジュール基板と搭載基板との接合部分の破断を防止するための構成が、特開２００５−６４２７４号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１のものは、図１８に示すように回路基板１７１の各角部１７６を除いてパッド電極１７２が略円形状または多角形状に配列されるように構成されている。このように各角部１７６にパッド電極１７２が設けられていないので、回路基板１７１が曲げられる等により何れかの方向から応力を受けた際にも一部のパッド電極１７２に応力が集中することを防ぎ、各パッド電極１７２に加わる応力を分散することにより緩和させることができる。

特開２００５−６４２７４号公報

しかし、上記文献１の構成は、回路基板の角部を除いて電極が形成されているので、有効面積が小さくなり所定の端子数を確保できない、全体の接合面積が小さくなり十分な接合強度が得られないという問題があった。これらの問題は、基板の周辺部に電極が配置されるペリフェラル型配置において特に顕著になる。

上記問題点を解決するために、本発明に係わる回路基板は、矩形状の回路基板であって、前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極を備え、前記複数のランド電極のうち、前記第１の主面の各角部に配列されたランド電極は、その形状が、他のランド電極の形状に比べ、前記第１の主面の中心から最も遠い距離にある周辺部を切除した形状となるように構成されている。

また、本発明に係わる回路基板は、矩形状の回路基板であって、前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極を備え、前記ランド電極の周辺部のうち、前記第一の主面の中心からの距離、が最も大きくなる周辺部までの距離よりも小さい距離の半径で、前記第１の主面の中心を中心点とする仮想の円を描いた際、前記ランド電極は、その形状が、前記仮想の円の外部に位置するランド電極の部分を切除した形状となるように構成されている。

また、本発明の回路基板における前記ランド電極は、ペリフェラル型またはエリアアレイ型に配置される。

なお、前記回路基板の第１の主面に配列されたランド電極のうち、少なくとも電極の一部が切除された前記ランド電極は、レジスト膜に覆われてその形状が形成される。これにより、電極の一部が切除されたランド電極と回路基板との接合強度をより強くすることができる。

さらに、前記回路基板は、前記第１の主面と反対側の第２の主面に、複数の部品が配置されている。この構成により、第１の主面に配置された電極は、部品の入出力電極またはグラウンド電極として機能する。

本発明によれば、回路基板の角部に配置されたランド電極に応力が集中することを防止し、ランド電極の接続強度信頼性を確保することができる。同時に、回路基板角部の電極を全面的に取り除いていないので、電極数を減らすことがなく端子数を減らすことがない。

本発明に基づく実施の形態１のモジュール基板の底面図である。 図１のモジュール基板を用いた電子部品モジュールの断面図である。 本発明に基づく実施の形態１の搭載基板の断面図である。 図３の搭載基板の平面図である。 図２の電子部品モジュールを搭載基板に実装した状態の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１の電子部品モジュールの使用状態において搭載基板にたわみが生じた状態の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１の変形例１のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態１の変形例２のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態１の変形例３のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態１の変形例４のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態２のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態２の変形例１のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態２の変形例２のモジュール基板の底面図である。 本発明に基づく実施の形態２の変形例３のモジュール基板の底面図である。 従来のモジュール基板の底面図である。 従来の搭載基板の平面図である。 従来の電子部品モジュールの使用状態において搭載基板にたわみが生じた状態の説明図である。 従来のモジュール基板の底面図である。

（実施の形態１）
実施の形態１に係わる電子部品モジュール１０について図１〜図６を参照して説明する。この電子部品モジュール１０は図２に示すようにモジュール基板２１を備え、このモジュール基板２１の第１の主面２１ａには図１に示すように格子状に複数形成されている、角部以外のランド電極２２と、角部に形成されているランド電極２３がエリアアレイ型に形成されている。

これらのランド電極２２，２３において、ランド電極２２が正方形であるのに対し、モジュール基板２１の各角部にあるランド電極２３は、モジュール基板２１の中心Ｃから最も遠い距離にあるランド電極の周辺部２４を切除し三角形となるように構成されている。

このようなモジュール基板２１にはセラミック基板や有機絶縁基板などが一般的に使用される。またこのモジュール基板２１の第１の主面２１ａと反対側の面である第２の主面２１ｂには、図２に示すように各種の電子部品１１，１２，１３が搭載されている。さらに、モジュール基板２１の表面に電子部品１１，１２，１３を覆うケース１４が被せられている。

このような構成の電子部品モジュール１０は図３に示すような搭載基板３１に搭載される。この搭載基板３１は、例えばガラスエポキシ樹脂を用いた銅張積層板であり、電子部品モジュール１０が実装される面３１ａには、図４に示すように前記モジュール基板２１と同形状のランド電極３２，３３が形成されている。搭載基板の角部以外のランド電極３２はモジュール基板のランド電極２２に、搭載基板の角部のランド電極３３はモジュール基板のランド電極２３にそれぞれ対応するように構成されている。

電子部品モジュール１０は図５に示すようにモジュール基板のランド電極２２、２３とそれに対応する搭載基板のランド電極３２，３３がはんだ６７で接合されて、搭載基板３１に搭載されている。

本実施の形態１に係わる電子部品モジュール１０が搭載基板３１に接合されている場合（図５）において、搭載基板３１が撓んだとき、モジュール基板２１のランド電極２３へどのように応力がかかるかについて、図６を参照して、従来例の場合と比較しながら説明する。

図６は電子部品モジュール１０が搭載基板３１に実装された図５の要部を拡大したものであり、本実施の形態１におけるモジュール基板２１と搭載基板３１がはんだ６７により接続された状態を示す。なお、比較に用いる従来例は、図１５で示した従来のモジュール基板４１を備えたモジュールが図１６に開示した搭載基板５１に搭載されたものであり、その要部を図１７に示す。図１７において、モジュール基板４１のランド電極４２，４３は、それぞれ対応する搭載基板５１のランド電極５２，５３にはんだ６７で接合されている。

実装された電子部品モジュールにおいて、搭載基板のたわみにより機械的応力が最も大きくかかる箇所は、モジュール基板の中心から最も遠い距離にあるランド電極である。

まず従来例についてみると、図１５に示すような従来のエリアアレイ型のランド電極４２，４３を採用した場合、モジュール基板４１の中心Ｃから最も遠い距離Ｌ１にあるランド電極４３のポイントＡ１に最も大きな機械的応力がかかる。この応力により図１７に示すように搭載基板５１はｄ１だけたわむ。

一方、本実施の形態１で採用した図１のランド電極２２，２３の場合は、角部の電極２３に最もたわみ応力がかかる。従来例の場合と比較するため、モジュール基板２１の対角線上にあって、モジュール基板２１の中心Ｃから最も遠い距離Ｌ２にあるランド電極のポイントＡ２におけるたわみ応力を考えてみる。本実施の形態１における距離Ｌ２は従来例における距離Ｌ１より短くなるように構成されている。したがって、それによるたわみ量は図６に示すようにｄ２となり、前述した従来例におけるたわみ量ｄ１より軽減される。このように、モジュール基板の中心点から最も遠いランド電極の距離をＬ１からＬ２に短くすることで、搭載基板のたわみ量はｄ１からｄ２に小さくなり、たわみ応力によるモジュール基板のランド電極およびはんだ接合部へのダメージを軽減することができる。

また、上述した実施の形態１の場合、モジュール基板２１の各角部のランド電極を部分的に切除してランド電極２３を形成しているものの、ランド電極の数を減らすことがない。これによりモジュール基板の面積を有効に使用でき、接合面積を大幅に減らすことがない。また、ランド電極数を減らした場合、接合面積を確保しようとすると、ランド電極間のピッチが狭くなり、端子間のショートが起こる場合がある。しかし、本実施の形態１の場合、ランド電極数を減らすことがないため、ランド電極間のピッチを一定以上確保でき、端子間のショートを防止することができる。

本実施の形態１の変形例１を、図７に示す。この変形例１は上述した本実施の形態１と比較して、ランド電極がエリアアレイ型からペリフェラル型の配置に変更され、そのランド電極の形状が正方形から長方形に変更され構成されている。具体的には、モジュール基板７１の第１の主面７１ａの各角部の４つの電極７３の形状が、他の電極７２と同じ長方形でなく、モジュール基板の中心から最も遠いランド電極の周辺部を部分的に切除したような形状に構成されている。この変形例１においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、基板の周辺部に電極が配置されるペリフェラル型の配置では、エリアアレイ型と比べて電極数が少なくなるので、接合面積も少なくなる。したがって、ペリフェラル型の配置の場合は、電極数の減少つまり接合面積の減少が接続信頼性に影響し易いものである。よって、本発明はランド電極がペリフェラル型に配置される場合、特に顕著な効果を奏することができる。

また、本実施の形態１の変形例２を図８に示す。モジュール基板８１の第１の主面８１ａ上の各角部のランド電極８３において、モジュール基板８１の中心から最も遠い距離にあるランド電極の周辺部８４が部分的に切除されているだけでなく、それらに隣接するランド電極８２ａについても、同様にモジュール基板８１の中心から最も遠い距離にあるランド電極の周辺部８６が部分的に切除されている。これにより、モジュール基板８１の各角部のランド電極８３だけでなく、それらに隣接するランド電極８２ａにかかるたわみ応力も緩和でき、モジュール基板８１全体の応力をさらに緩和することができる。

なお、モジュール基板のランド電極の形状は、上記の実施の形態に示したものだけでなく、例えば図９に示すようにモジュール基板の角部のランド電極９３は三角形とし、角部を除く外周部のランド電極９２ａを多角形とする場合や、図１０に示すように丸型として、各角部のランド電極１０３が部分的に切除された場合においても同様の効果を奏することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係わる電子部品モジュールに使われるモジュール基板について図１１を用いて説明する。図１１はこのモジュール基板１１１の底面を示すものである。この電子部品モジュールは実施の形態１の電子部品モジュール１０と同じく、モジュール基板１１１の第１の主面１１１ａに正方形のランド電極１１２がエリアアレイ型に配置されることを前提としており、以下のようにして電極が構成されている。

図１１に二点鎖線で記載した仮想のランド電極１１４で示すように、モジュール基板１１１の各角部にはランド電極が設けられていない。この仮想のランド電極１１４に隣接するランド電極１１２ａの位置には正方形のランド電極１１２と同じ形状のランド電極があると仮定する。モジュール基板１１１の中心Ｃを円の中心とし、モジュール基板１１１の中心Ｃからランド電極の周辺部１１６の角部までの距離Ｌ３よりやや小さい距離ｒ１を半径とした仮想の円を描く。その円の外部に位置するランド電極の周辺部１１６を部分的に切除した形状となるようにランド電極１１２ａが構成されている。

本実施の形態２では、モジュール基板１１１の四隅にランド電極が設けられていない。これはモジュール基板１１１の縦横の寸法、厚み、材質などにより四隅のランド電極を部分的に切除しても搭載基板（図示せず）のたわみにより、この四隅のランド電極にかかる応力が大きく、ランド電極にダメージを与えてしまうことが想定されるためである。このような場合においても、モジュール基板の各角部に位置する二点鎖線で記載した仮想のランド電極１１４に隣接するランド電極１１２ａに強く応力がかかるポイントを分散させ、応力を緩和するとともに、これらのランド電極１１２ａを全面的に除去することがないので、ランド電極数を最低限確保できる。

本実施の形態２の変形例１を図１２に示す。この変形例１は上述した本実施の形態２と比較して、ランド電極がエリアアレイ型からペリフェラル型の配置に変更され、そのランド電極の形状が正方形から長方形に変更され構成されている。また、モジュール基板１２１の第１の主面１２１ａの各角部のランド電極１２３の形状が他のランド電極１２２の形状と異なり、正方形であることを前提としている。モジュール基板１２１の中心Ｃを円の中心とし、ランド電極１２３に隣接するランド電極１２２の角部のうち、モジュール基板１２１の中心Ｃからの距離が最も遠い角部までの距離ｒ２を半径として仮想の円を描いた際、その円の外部に位置するランド電極の周辺部１２４を部分的に切除した形状となるようにランド電極１２３が構成されている。

さらに、図１３に示すように、上記本実施の形態２の変形例２として、モジュール基板１３１の第１の主面１３１ａの中央部に内部電極１３７を設けても良い。

また、上記本実施の形態２の変形例３を図１４に示す。モジュール基板１４１の第一の主面１４１ａの各角部のランド電極１４３の形状として、モジュール基板１４１の中心Ｃを円の中心とし、半径ｒ３で描いた仮想の円の外部に位置するランド電極の周辺部１４４を切除した形状が多角形となるようにしてもよい。上述したこれらの変形例の場合においても、上記実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態１および実施の形態２において、少なくともランド電極の一部が切除された形状のランド電極２３，３３，１１２ａは、パターニングで形成しても、レジスト膜で覆って形成しても良い。なお、レジスト膜で覆って形成した方が、基板とランド電極との接合面積を大きくすることができるので、基板とランド電極の接合強度を強くすることができる。また、ランド電極に予め、はんだ等の接合材料を施しても良い。さらに、ランド電極のいくつかをダミー電極として構成してもよい。この場合、電気的には機能させないため、端子数を増やすことはできないが、モジュール基板と搭載基板の接合強度を確保するという効果を奏することができる。また、モジュール基板の形状は正方形だけでなく、長方形であっても良い。さらに、上記の実施例ではモジュール基板と搭載基板双方のランド電極の形状を同じにしたが、少なくともどちらか一方のランド電極が上記実施例で示したように部分的に切除されていれば同様の効果を奏することができる。

なお、上記の実施例では複数の部品が実装されたモジュール基板を前提としているが、ＩＣが実装された基板や、これらの基板を搭載する搭載基板にも適用できる。さらに、電子部品モジュールが多層基板で構成された場合にも同様に適用できるものである。

１０ 電子部品モジュール
１１，１２，１３ 電子部品
１４ ケース
２１，４１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，１４１ モジュール基板
２１ａ，４１ａ，７１ａ，８１ａ，９１ａ，１１１ａ，１２１ａ，１３１ａ，１４１ａ モジュール基板の第１の主面
２１ｂ モジュール基板の第２の主面
２２，４２，７２，８２，９２，１０２，１１２，１２２，１４２ モジュール基板のランド電極
２３，４３，７３，８３，９３，１０３，１２３，１４３ モジュール基板の各角部のランド電極
８２ａ，９２ａ，１１２ａ 隣接するランド電極
１１４ 仮想のランド電極
１３７ 内部電極
２４，８４，８６，１１６，１２４，１４４ ランド電極の周辺部
Ｃ モジュール基板の中心
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ モジュール基板の中心からの距離
ｒ１，ｒ２，ｒ３ モジュール基板の中心からの半径
Ａ１，Ａ２ モジュール基板のランド電極のポイント
３１，５１ 搭載基板
３１ａ，５１ａ 搭載基板の第１の主面
３２，５２ 搭載基板のランド電極
３３，５３ 搭載基板の各角部のランド電極
ｄ１，ｄ２ 搭載基板のたわみ量
６７ はんだ
１７１ 回路基板
１７２ 回路基板のパッド電極
１７６ 回路基板の角部

Claims (6)

1. 矩形状の回路基板であって、
   前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極を備え、
   前記複数のランド電極のうち、前記第１の主面の各角部に配列されたランド電極は、その形状が、他のランド電極の形状に比べ、前記第１の主面の中心から最も遠い距離にある周辺部を切除した形状となるように構成されていることを特徴とする回路基板。
2. 矩形状の回路基板であって、
   前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極を備え、
   前記ランド電極の周辺部のうち、前記第１の主面の中心からの距離が最も大きくなる周辺部までの距離よりも小さい距離の半径で、前記第１の主面の中心を中心点とする仮想の円を描いた際、前記ランド電極は、その形状が、前記仮想の円の外部に位置するランド電極の部分を切除した形状となるように構成されていることを特徴とする回路基板。
3. 前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極がペリフェラル型に配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回路基板。
4. 前記回路基板の第１の主面に配列された複数のランド電極がエリアアレイ型に配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回路基板。
5. 前記回路基板の第１の主面に配列されたランド電極のうち、少なくとも電極の一部が切除された前記ランド電極は、レジスト膜に覆われてその形状が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. 前記第１の主面と反対側の第２の主面に、複数の部品が配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の回路基板。