JP2014165210A

JP2014165210A - モジュール基板

Info

Publication number: JP2014165210A
Application number: JP2013032450A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kakehashi; 達也梯; Masakazu Muranaga; 正和村永; Shinya Yamamoto; 真哉山本
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: FCL Components Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-09-08
Also published as: US20140233191A1; US9468104B2

Abstract

【課題】メイン基板とサブ基板とのより確実な接合を可能とするモジュール基板を提供すること。
【解決手段】本発明によるモジュール基板１は、両面に電子部品２を実装されるメイン基板３と、メイン基板３の一方面側に配置されるサブ基板４と、サブ基板４の外部に形成される外部電極５と、外部電極５とメイン基板３の一方面側の端子部６とを接合する接合部材１０とを含み、外部電極５はサブ基板４の他方面側に位置する他方面部５１と一方面側に位置する一方面部５２と一方面部５２と他方面部５１を接続する接続部５３を含み、接合部材１０の外部電極５との接合面１０１は他方面部５１と接続部５３の他方面側の一部とを少なくとも覆うことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、モジュール基板に関する。

能動素子や受動素子や集積回路などを実装したモジュール基板は、両面に部品が実装されて実装密度を高めること、すなわち、プリント配線板を使用した機能性の高いモジュール基板であることが要求されやすい。

モジュール基板を構成するメイン基板に搭載される部品の集積度を高めるために、メイン基板の両面に部品を配置する構造を採用する場合には、表面実装タイプのマザーボードに適用するにあたって、直接的かつ単純な接続は一般に難しくなる。

このため、マザーボード側にメイン基板の一方面に実装された部品を収納する彫り込みを設ける、あるいは、半田ボールなどを端子として用いることにより、メイン基板のマザーボードへの実装を実現することがある。また、特許文献１に記載されるように、メイン基板とマザーボードとの間に枠状のサブ基板を設けてメイン基板の一方面の部品を収納して、メイン基板をマザーボードとの間の電気的、機械的な接続を実現することも提案されている。

特開２００４−３０３９４４号公報

上述した特許文献１においては、メイン基板とサブ基板の接合態様については特に触れられていない。一般的にはメイン基板に実装される部品の数と量は増加する傾向にあり、メイン基板の自重の増加による撓みにより、接合部分の負担が増大するため、より堅牢な接合態様が要求されるという問題が生じやすい。

本発明は、上記問題に鑑み、メイン基板とサブ基板とのより確実な接合を可能とするモジュール基板を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係るモジュール基板は、両面に電子部品を実装されるメイン基板と、当該メイン基板の一方面側に配置されるサブ基板と、当該サブ基板の外部に形成される外部電極と、前記外部電極と前記メイン基板の一方面側の端子部とを接合する接合部材とを含み、前記外部電極は前記サブ基板の他方面側に位置する他方面部と一方面側に位置する一方面部と当該一方面部と前記他方面部を接続する接続部を含み、前記接合部材の前記外部電極との接合面は前記他方面部と前記接続部の他方面側の一部とを少なくとも覆うことを特徴とする。

ここで、前記端子部は前記他方面部よりも外形が大きいこととしてもよい。また、前記メイン基板の接続対象となる接続対象基板（マザーボード）の側の端子部と前記外部電極とを接合する一方面側接合部材を含み、当該一方面側接合部材の前記外部電極との接合面は前記一方面部と前記接続部の一方面側の一部とを少なくとも覆うこととしてもよい。加えて、前記接続対象基板の側の端子部よりも前記一方面部は外形が大きいこととしてもよい。

さらに、前記メイン基板を遮蔽する遮蔽部材を含み、当該遮蔽部材の一方面側に突出する端部は前記メイン基板の一方面と面直方向で一致させるとともに、前記接合部材の前記端子部との接合面は前記端部も覆うこととしてもよい。

ここで、前記サブ基板は前記メイン基板の有する複数の辺に沿って形成されるとともに、前記接続部は前記サブ基板の外縁側と内縁側の側面の少なくともいずれかに形成されることとしてもよく、前記サブ基板は前記メイン基板の有する縁に個々に対応するサブ基板部分からなることとしてもよい。また、前記サブ基板部分は一の棒状のサブ基板母材を切断して構成されることとしてもよい。

本発明によれば接合部材の外部電極との接合面が他方面部と接続部の他方面側の一部を覆うＬ字状又はコの字状の形態となり、サブ基板の外部電極とメイン基板の端子部との接合強度を高めることができる。つまり、本発明はメイン基板とサブ基板とのより確実な接合を可能とすることができる。

本発明に係る実施例１のモジュール基板１の一実施形態を他方面側から見て示す模式斜視図である。実施例１のモジュール基板１の一実施形態の半田層１０（接合部材）の接合態様をサブ基板４の断面にて示す模式断面図である。実施例１のモジュール基板１の一実施形態を一方面側から見て示す模式図である。実施例１のモジュール基板１のサブ基板４の具体的態様を示す模式斜視図である。実施例１のモジュール基板１のサブ基板４の具体的態様を示す模式斜視図である。実施例２のモジュール基板１のシールドカバー９と半田層１０との接合態様を示す模式断面図である。実施例２のモジュール基板１のシールドカバー９と半田層１０との接合態様を外側面から見て示す模式図である。実施例２のモジュール基板１のシールドカバー９と半田層１０との接合態様を外側面から見て示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、上記の図１〜８の添付図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施例１のモジュール基板１は、能動素子、受動素子、ＩＣ、ＬＳＩ等を含む電子部品２を両面（表裏面）に実装されたメイン基板３と、メイン基板３の図１中下側である一方面側（裏側）に位置するサブ基板４と、サブ基板４の外面に形成される外部電極５と、メイン基板３の一方面側に外部電極５に対応させて配置されるパッド６（端子部）と、を含んで構成される。なお、図１は面直方向（表裏方向）に構成要素を並列した図であって後述する半田層は図示を省略している。

サブ基板４は図１に示すように、四辺形状のメイン基板３のそれぞれの辺に対応する偏平な長方形断面を有して辺の延びる方向に延在するサブ基板部分４１、４２、４３、４４を組み合わせて枠状に構成され、内部にメイン基板３の一方面に配置された複数の電子部品２を収納する収納スペースＳを形成している。枠状のサブ基板４に外部電極５は、枠の四隅を除く部分に辺の延びる方向に所定のピッチを有して複数配置される。

外部電極５はサブ基板４の図１中上側の他方面側（表側）に位置する他方面部５１と、一方面側に位置する一方面部５２とを含み、さらに、他方面部５１と一方面部５２とを接続する接続部５３が、サブ基板４の収納スペースＳ側（内縁側）の側面と、収納スペースＳの外側（外縁側）の側面の双方に形成されている。

また、図１に示すように、メイン基板３の接続対象となるマザーボード７（接続対象基板）は、サブ基板４の一方面側に配置され、マザーボード７側のパッド８（端子部）は、サブ基板４上に形成された複数の外部電極５の一方面部５２に対応する位置に配列されている。また、メイン基板３の他方面側には適宜のシールド体であるシールドカバー９（遮蔽部材）が配置されて適宜の配線等の手段によりマザーボード７側の接地回路に接続されて、メイン基板３を外部から遮蔽している。シールドカバー９はメイン基板３の外縁部に嵌合又は接着により固定される。

図１に示したメイン基板３とサブ基板４とは、パッド６と外部電極５とを接続する半田層１０（接合部材）を構成する半田を外部電極５の他方面部５１に載置した後、リフローを実行することにより接合されて、本実施例１のモジュール基板１が構成される。また、モジュール基板１に属するサブ基板４とマザーボード７とは、外部電極５とパッド８とを接続する半田層１１（一方面側接合部材）を構成する半田をパッド８に載置した後、リフローを実行することにより接合される。

図２は半田層１０と半田層１１が形成されて、モジュール基板１がマザーボード７に実装された後の、サブ基板４の延在する方向に垂直で外部電極５を含む断面を含む矢視図である。接続部５３が側面の双方に形成されることから、図２（ａ）に示すように、外部電極５は、他方面部５１を他方面側の長辺、一方面部５２を一方面側の長辺、一対の接続部５３を一対の短辺とする長方形をなす。

図２（ａ）に示すようにパッド６は他方面部５１よりも外形を大きく形成し、パッド６と外部電極５とを接合する半田層１０の外部電極５との接合面１０１は、外部電極５の他方面部５１と接続部５３の他方面側の一部とを覆っている。

また、パッド８は一方面部５２よりも外形を大きく形成し、パッド８と外部電極５とを接合する半田層１１の外部電極５との接合面１１１は一方面部５２と接続部５３の一方面側の一部を覆っている。なお、図２においては、接合面１０１、接合面１１１を含む半田層１０、１１の形状をより詳細に示すため、半田層１０、半田層１１を他の構成要素に比べて大きめにデフォルメして表示している。

つまり、半田層１０の接合面１０１は図２（ａ）に示すサブ基板４の辺方向に垂直な断面において、他方面部５１と左右一対の接続部５３の他方面側の一部とにより一方面側に指向するコの字状に形成される。接合面１０１の左側の一方面側端とパッド６の左端とを結ぶ斜辺と、右側の一方面側端とパッド６の右端とを結ぶ斜辺とが半田層１０の外輪郭をなす。つまりこの斜辺と半田層１０のうち外部電極５からパッド６がはみ出た部分を上辺とし接続部５３を縦辺とする、外部電極５の両側にはほぼ三角形状のフィレットが形成される。

同様に半田層１１の接合面１１１も、一方面部５２と左右一対の接続部５３の一方面側の一部とにより他方面側に指向するコの字状に形成される。接合面１１１の左側の他方面側端とパッド８の左端とを結ぶ斜辺と、右側の他方面側端とパッド８の右端とを結ぶ斜辺とが半田層１１の外輪郭をなす。すなわち半田層１１の外部電極５の左側と右側にも半田層１０と同様に、ほぼ三角形状のフィレットが形成される。なお、フィレットの大きさ寸法は半田層１０、１１を構成する半田の半田量を適宜設定することにより調節する。つまりフィレットを大きくする場合はリフロー時に使用する半田量を多めに設定する。

図３は、メイン基板３に半田層１０を介してサブ基板４を接合した後の状態を示す図１の一方面側視である。この一方面視においては、パッド６が他方面部５１よりも外形が大きいことに起因して、一方面部５２のサブ基板部分４１〜４４が位置しない領域に、パッド６を外輪郭とし他方面部５１を内輪郭とするほぼコの字状の形態をなす。

以上述べたように半田層１０の形態を選択する本実施例１のモジュール基板１によれば、以下のような有利な作用効果を得ることができる。つまり、外部電極５の側方に位置する一対のフィレットを形成して、接合面１０１の面積を大きくし、かつ、半田層１０が含む一対のフィレットにより両側方から外部電極５を抱え込むことができるので、半田層１０と外部電極５との接合強度を高めることができる。

同様に半田層１１の形態を以上述べた形態に選択することによって、半田層１０と同様に、外部電極５の側方に位置する一対のフィレットを形成して接合面１１１の面積を大きくし、半田層１１が含む一対のフィレットにより外部電極５を抱え込むことができるので、半田層１１と外部電極５との接合強度も高めることができる。

なお、図２（ａ）に示したように半田層１０、１１の両側方にフィレットを形成することに換えて、図２（ｂ）に示すように収納スペースＳ側のみにフィレットを形成することとすることもでき、図２（ｃ）に示すように、収納スペースＳの外側のみにフィレットを形成することもできる。この場合接続部５３もフィレットが位置する側のみの配置とされる。図２（ｂ）に示す形態は外側の部品実装密度が高い場合に、図２（ｃ）は収納スペースＳ内のつまりメイン基板３の一方面の電子部品２の実装密度が高い場合に適用して好適である。

また、サブ基板４については、図４（ａ）に示すように四本のサブ基板部分４１〜４４を組み合わせて形成することに換えて図４（ｂ）に示すように予め枠状に形成されたものとすることもできる。また、図４（ａ）に示す形態においては、一の棒状のサブ基板母材４０を例えば予めＶ字溝４０ａ等を含んで構成して、Ｖ字溝４０ａの箇所で適宜切断してサブ基板部分４１〜４４を形成することもできる。

上述した実施例１においてはシールドカバー９の固定をメイン基板３の外縁部との嵌合又は接着により行い、マザーボード７側の接地回路との接続は適宜の配線により行うこととしたが、半田層１０を用いて固定し、電気的接続を半田層１０とサブ基板４を介して行うこともできる。以下それについての実施例２について述べる。

図６に示すように本実施例２の半田層１０は収納スペースＳの外側のみにフィレットを有する形態であり、外部電極５の接続部５３は収納スペースＳの外側のみに配置される。シールドカバー９は図７に示すように、サブ基板４の外部電極５に対応して一方面側に突出する舌片部９１を備えている。舌片部９１の根元側には打ち抜き加工用の一対のパンチ穴部９２が形成される。舌片部９１の一方面側の端部９１１はメイン基板３の一方面に対して面直方向の位置が一致するように形成される。

図６に示すように、半田層１０のパッド６への接合面１０２は端部９１１も含んで覆うこととしている。本実施例２では、メイン基板３の外縁部と舌片部９１との隙間にもリフロー時の半田の濡れ性により半田が濡れ広がって隙間部１０２１が形成され、舌片部９１の外側面にも半田が濡れ広がって側面部１０２２が形成される。さらに図７に示すように、舌片部９１の両側とメイン基板３の外縁部とにより構成されるコーナー部にも半田を濡れ広がらせて、一対の舌辺側部１０２３が形成されている。

なお、シールドカバー９の端部９１１が接続される外部電極５はマザーボード７の対応するパッド８を介して、マザーボード７が内蔵する図示しない接地回路に接続されているものとする。

本実施例２においても実施例１と同様に、パッド６と外部電極５との接合性を高めることができるとともに、接合面１０２を端部９１１をも含んで接合されることとして、半田層１０によりシールドカバー９を電気的に外部電極５に接続して、マザーボード７の接地回路に接続することができる。

また、半田層１０が隙間部１０２１を形成し、加えて、舌辺側部１０２３と側面部１０２２を一体的に形成して舌片部９１を包み込む形態とすることにより、舌片部９１をメイン基板３に強固に接合することができる。なお、側面部１０２２については、図８に示すように省略することもできる。側面部１０２２を形成する場合には形成しない場合に比べて半田層１０の形成に用いる半田の量を多くする。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

本発明は、モジュール基板に関するものであり、半田層１０を構成するための半田量の調節によりメイン基板３のパッド６とサブ基板４の外部電極５と接合性を高めることができる。このため本発明は、両面双方において高実装密度が求められるメイン基板３をマザーボード７に実装する電子機器に適用して有益なものである。

１モジュール基板
２電子部品
３メイン基板
４サブ基板
４１〜４サブ基板部分
５外部電極
５１他方面部
５２一方面部
５３接続部
６パッド（端子部：メイン基板３側）
７マザーボード（接続対象基板）
８パッド（端子部：マザーボード７側）
９シールドカバー（遮蔽部材）
９１舌片部
９１１端部
９２パンチ穴部
１０半田層（接合部材）
１０１接合面（外部電極５側）
１０２接合面（パッド６側）
１０２１隙間部
１０２２側面部
１０２３舌辺側部
１１半田層（一方面側接合部材）
１１１接合面（パッド８側）

Claims

両面に電子部品を実装されるメイン基板と、当該メイン基板の一方面側に配置されるサブ基板と、当該サブ基板の外部に形成される外部電極と、前記外部電極と前記メイン基板の一方面側の端子部とを接合する接合部材とを含み、前記外部電極は前記サブ基板の他方面側に位置する他方面部と一方面側に位置する一方面部と当該一方面部と前記他方面部を接続する接続部を含み、前記接合部材の前記外部電極との接合面は前記他方面部と前記接続部の他方面側の一部とを少なくとも覆うことを特徴とするモジュール基板。
前記端子部は前記他方面部よりも外形が大きいことを特徴とする請求項１に記載のモジュール基板。
前記メイン基板の接続対象となる接続対象基板の側の端子部と前記外部電極とを接合する一方面側接合部材を含み、当該一方面側接合部材の前記外部電極との接合面は前記一方面部と前記接続部の一方面側の一部とを少なくとも覆うことを特徴とする請求項２に記載のモジュール基板。
前記接続対象基板の側の端子部よりも前記一方面部は外形が大きいことを特徴とする請求項３に記載のモジュール基板。
前記メイン基板を遮蔽する遮蔽部材を含み、当該遮蔽部材の一方面側に突出する端部は前記メイン基板の一方面と面直方向で一致させるとともに、前記接合部材の前記端子部との接合面は前記端部も覆うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモジュール基板。
前記サブ基板は前記メイン基板の有する複数の辺に沿って形成されるとともに、前記接続部は前記サブ基板の外縁側と内縁側の側面の少なくともいずれかに形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のモジュール基板。
前記サブ基板は前記メイン基板の有する縁に個々に対応するサブ基板部分からなることを特徴とする請求項６に記載のモジュール基板。
前記サブ基板部分は一の棒状のサブ基板母材を切断して構成されることを特徴とする請求項７に記載のモジュール基板。