JP5098731B2 - プリント回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波シールドケース及びそれを保持する電磁波シールドフレームが実装されるプリント回路基板及びその製造方法に関する。

プリント回路基板は、銅箔のパターン（パッド）が形成されるプリント配線板（プリント基板、ＰＷＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｗｉｒｉｎｇ ｂｏａｒｄ）又はＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）とも呼ばれる。）上の片面又は両面に、ＧＢＡ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）型のＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）回路チップ等の電子部品を実装して製造される。

また、携帯電話等の小型通信機器では、電子部品から発生する電磁波が外部に漏洩することによって電子部品間の電気的影響が生じ特性劣化が起こり易い。そこで、各電子部品の特性劣化を防止するように、プリント回路基板の表面に、導電性を有する金属材料から成るシールド部品が実装されている。シールド部品は、プリント配線板上に配置される電磁波シールドフレーム（以下、単に「シールドフレーム」という。）と、そのシールドフレームを塞ぐ電磁波シールドケース（以下、単に「シールドケース」という。）とを有する。

シールドフレームは、扁平な箱体の稜線部分からなる枠組みだけの部品である。シールド部品は、シールドフレームを介して電子部品を囲うようにプリント回路基板の表面に配置される。シールドフレームとプリント回路基板の接合にはハンダ付けが用いられる。ハンダ付けの方法は、プリント回路基板に塗布されたハンダ上にシールドフレームを載せ、全体を加熱してハンダを溶融させるというものである。このとき、シールドフレームには負荷をかけず、溶融したハンダの流動特性だけでシールドフレームとプリント回路基板の間に流れ込ませている。

なお、電子部品の配置の自由度が高く高密度実装が可能であるとともに、生産性の向上を図るために、電子部品が接続されたプリント回路基板をマスク手段の下方に配置して、マスク手段上に置かれたアンダーフィル材を、マスク手段に設けた網の目状の開口を有する注入孔を介して電子部品の周縁に沿って落下させ、電子部品とプリント回路基板間に充填する工程を有するプリント回路基板の電子部品の接続補強方法及びその接続補強装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３３２２８２号公報

しかしながら、従来技術によると、ハンダ付けされるシールドフレームの固定強度が問題となる。小型通信機器の分野においては、プリント回路基板の実装面積削減のためシールド構造の簡易化を行なうためにシールド部品の材料の厚みの薄型化、プリント回路基板のハンダ付けパターンサイズの低減、シールド範囲の削減を行なおうとすると、シールドフレームとパターン間や、パターンとプリント回路基板間の固定強度が不足し、外部からの負荷によってプリント回路基板からシールド部品（シールドフレーム）が離脱する虞がある。特に、小型通信機器の分野においては、操作ボタンが頻繁に押下される結果、操作ボタンの直下に配設されるプリント回路基板の表面に圧縮荷重、曲げモーメント等の負荷が印加されることになる。

よって、プリント回路基板からシールドフレームが離脱し易いと、各電子部品の特性劣化の防止の機能が不十分となる。

また、プリント回路基板へのフレーム部品の設置には、プリント回路基板の強度向上の機能があるが、プリント回路基板からシールドフレームが離脱し易いと、プリント回路基板の強度向上の機能が不十分となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、プリント配線板とシールドフレームとの固定強度を向上させることで、電子部品の特性劣化の防止機能やプリント回路基板の強度向上機能を十分に満足できるプリント回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るプリント回路基板は、上述した課題を解決するために、一方の面にパターンが形成されるプリント配線板と、前記パターンの表面にハンダ付けされる複数の電子部品と、前記パターンの表面に、前記複数の電子部品を各ブロックに分けるようにハンダ付けされるシールドフレームと、前記電子部品及び前記シールドフレームを前記プリント配線板及び前記パターンにそれぞれ固定するために配置されるアンダーフィル材と、を備え、前記シールドフレームに突起部を有し、前記アンダーフィル材は、前記突起部を覆う厚みを有する構成とする。

本発明に係るプリント回路基板の製造方法は、上述した課題を解決するために、パターンを介してプリント配線板の表面に複数の電子部品をマウントする工程と、前記パターンを介して前記プリント配線板の表面に、前記複数の電子部品を各ブロックに分けるようにシールドフレームをマウントする工程と、前記複数の電子部品及び前記シールドフレームがマウントされる前記プリント配線板をリフロー処理する工程と、前記電子部品及び前記シールドフレームを前記プリント配線板及び前記パターンに固定するためにアンダーフィル材をそれぞれ充填する工程と、を有し、前記シールドフレームに突起部を有し、前記アンダーフィル材は、前記突起部を覆う厚みを有する構成とする。

本発明に係るプリント回路基板及びその製造方法によると、プリント配線板とシールドフレームとの固定強度を向上させることで、電子部品の特性劣化の防止機能やプリント回路基板の強度向上機能を十分に満足できる。

本発明に係るプリント回路基板およびその製造方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、第１実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図である。図２は、第１実施形態のプリント回路基板の第１例を示す図１のＡ−Ａ方向の断面図（ハンダ付け位置の断面図）であり、図３は、第１実施形態のプリント回路基板の第１例を示す図２のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は、第１実施形態のプリント回路基板の第２例を示す図１のＡ−Ａ方向の断面図（ハンダ付け位置の断面図）であり、図５は、第１実施形態のプリント回路基板の第２例を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。

図１は、第１実施形態のプリント回路基板１０の全体構成を示す。そのプリント回路基板１０には、図２乃至図５に示すように、プリント配線板１１、クリームハンダ塗布用パターン１２（１２ａ，１２ｂ）、クリームハンダ１３（１３ａ，１３ｂ）、電子部品（面実装部品）１４、シールドフレーム１５及びアンダーフィル材１６が設けられる。

プリント配線板１１は、板状の基材に対して絶縁性のある樹脂を含浸させて製作されるベース基板の片面又は両面にクリームハンダ塗布用パターン１２ａ，１２ｂが形成される構成である。

電子部品１４としては、ＧＢＡ型のＣＰＵ回路チップ、ＧＢＡ型のメモリ回路チップ及びその他の回路チップ等が挙げられる。電子部品１４は、クリームハンダ塗布用パターン１２ａの表面に、クリームハンダ１３ａによってハンダ付けされている。

シールドフレーム１５は、図１に示すように、扁平な箱体の稜線部分からなる枠組みだけの部品である。携帯電話等の小型通信機器では、電子部品１４から発生する電磁波が外部に漏洩することによって電子部品１４間の電気的影響が生じ特性劣化が起こり易い。そこで、各電子部品１４の特性劣化を防止するように、プリント配線板１１の表面に、導電性を有する金属材料から成るシールド部品が実装されている。シールド部品は、プリント配線板１１上に配置されるシールドフレーム１５と、そのシールドフレーム１５を塞ぐシールドケース（図示しない）とを有する。

シールドフレーム１５は、クリームハンダ塗布用パターン１２ｂの表面に、複数の電子部品１４を各ブロックに分けるようにクリームハンダ１３ｂによってハンダ付けされる。なお、シールドフレーム１５は、面方向に対して離散的な位置のみをハンダ付けされるものである。シールドフレーム１５は、例えば、金属板を折り曲げてマス状に形成した後、低面を切り欠いたものである。ＣＰＵ回路チップ１４ａやメモリ回路チップ１４ｂ等の比較的周波数の低いデジタル回路が内側に搭載されるため、蓋をする側のプリント配線板１１の撓みや、蓋をされる側のシールドフレーム１５の凹凸による隙間等は、そのシールド効果に影響を与えない。なお、シールドフレーム１５の形状は、マス状である場合に限定されるものではない。例えば、厚み方向に直線的な板状のものであってもよい。

アンダーフィル材１６は、電子部品１４を、プリント配線板１１及びクリームハンダ塗布用パターン１２ａの表面に固定するように配置される。また、アンダーフィル材１６は、シールドフレーム１５の面方向の全体（図１中の斜線部分）を、プリント配線板１１及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂの表面に固定するように配置される。

例えば、第１実施形態のプリント回路基板の第１例を示す図２及び図３に示すように、アンダーフィル材１６は、クリームハンダ塗布用パターン１２ｂと、シールドフレーム１５のハンダ付け用のクリームハンダ１３ｂとを覆う厚みを有する。なお、図２では、シールドフレーム１５の両側にアンダーフィル材１６を配置する構成を図示するが、シールドフレーム１５の片側にアンダーフィル材１６を配置する構成であってもよい。

また、図３に示すように、第１実施形態のプリント回路基板の第１例では、シールドフレーム１５のクリームハンダ塗布用パターン１２ｂとの接触面側に、面方向に離散的な位置にｎ（ｎ＝１，２，…）個の凸部１５−ｎを有する。そして、凸部１５−ｎを介してシールドフレーム１５をハンダ付けすることで、アンダーフィル材１６は、凸部１５−ｎに隣り合う凹部及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂに囲まれる空間ＳＰに配置される。なお、図３に示すように、シールドフレーム１５にシールドケースと係合する係合穴１５ｈの他に、アンダーフィル材１６の定着用の穴部１５ｉを有することが好適である。その場合、アンダーフィル材１６を、穴部１５ｉを覆う厚みとすることで、プリント配線板１１とシールドフレーム１５との固定強度をさらに向上させることができる。

一方、例えば、第１実施形態のプリント回路基板の第２例を示す図４及び図５に示すように、シールドフレーム１５に突起部を有し、アンダーフィル材１６は、その突起部を覆う厚みを有する。その場合、アンダーフィル材１６の接着面積が大きくなるので、プリント配線板１１とシールドフレーム１５との固定強度をさらに向上させることができる。

図５に示すように、第１実施形態のプリント回路基板の第２例では、第１例と同様に、アンダーフィル材１６は、凸部１５−ｎに隣り合う凹部及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂに囲まれる空間ＳＰに配置される。なお、図５に示すように、シールドフレーム１５に穴部１５ｉを有することが好適である。

続いて、第１実施形態のプリント回路基板の製造方法について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

先ず、ベース基板の片面のクリームハンダ塗布用パターン１２ａの表面に、複数の電子部品１４を結合するクリームハンダ１３ａをスクリーン印刷等によって形成すると共に、シールドフレーム１５を結合するクリームハンダ１３ｂをスクリーン印刷等によって形成する（ステップＳ１）。

複数の電子部品１４をクリームハンダ１３ａの表面にマウントすると共に、シールドフレーム１５をクリームハンダ１３ｂの表面にマウントする（ステップＳ２）。

電子部品１４及びシールドフレーム１５がマウントされたベース基板をリフロー炉内で加熱して一括リフロー処理を行なう（ステップＳ３）。

自動検査機により、ハンダ接合された部分にはんだブリッジや不濡れ箇所が存在するかどうかを確認する（ステップＳ４）。

ベース基板を裏返して、ステップＳ１乃至Ｓ４まで同様に行なう。その際、シールドフレーム１５が片面にしか存在しない場合、シールドフレーム１５に係る処理は行なわれない。

でき上がったプリント回路基板１０は、落下及びキー押し試験に耐える構造にするため、アンダーフィル材１６の充填ノズルから電子部品１４の下部や側部にアンダーフィル材１６を充填する。また、シールドフレーム１５をプリント配線板１１及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂに固定するためにアンダーフィル材１６を充填する（ステップＳ５）。そして、係合穴１５ｈ（図３及び図５に図示）を介して、シールドフレーム１５にシールドケースを装着する。

以上のように、第１実施形態のプリント回路基板１０及びその製造方法によると、プリント配線板１１とシールドフレーム１５との固定強度を向上させることで、電子部品１４の特性劣化の防止機能やプリント回路基板１０の強度向上機能を十分に満足できる。

図７は、第２実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図である。

図７は、第２実施形態のプリント回路基板１０Ａの全体構成を示す。そのプリント回路基板１０Ａには、図２乃至図５を用いて第１実施形態のプリント回路基板１０で説明したように、プリント配線板１１、クリームハンダ塗布用パターン１２、クリームハンダ１３、電子部品１４、シールドフレーム１５及びアンダーフィル材１６が設けられる。

第１実施形態のプリント回路基板１０では、アンダーフィル材１６は、シールドフレーム１５の面方向の全体を、プリント配線板１１及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂの表面に固定するように配置される。一方、第２実施形態のプリント回路基板１０Ａでは、アンダーフィル材１６は、シールドフレーム１５の面方向の全体（図１中の斜線部分）のうち、一部分のシールドフレーム（例えば、図７中の斜線部分１５１）のみを固定するように配置される。

以上のように、第２実施形態のプリント回路基板１０Ａ及びその製造方法によると、プリント配線板１１とシールドフレーム１５との固定強度を向上させることで、電子部品１４の特性劣化の防止機能やプリント回路基板１０Ａの強度向上機能を十分に満足できる。さらに、第１実施形態のプリント回路基板１０と比較して第２実施形態のプリント回路基板１０Ａでは、製造コストが抑えられる。

図８は、第３実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図である。

図８は、第３実施形態のプリント回路基板１０Ｂの全体構成を示す。そのプリント回路基板１０Ｂには、図２乃至図５を用いて第１実施形態のプリント回路基板１０で説明したように、プリント配線板１１、クリームハンダ塗布用パターン１２、クリームハンダ１３、電子部品１４、シールドフレーム１５及びアンダーフィル材１６が設けられる。

第１実施形態のプリント回路基板１０では、アンダーフィル材１６は、シールドフレーム１５の面方向の全体を、プリント配線板１１及びクリームハンダ塗布用パターン１２ｂの表面に固定するように配置される。一方、第３実施形態のプリント回路基板１０Ｂでは、アンダーフィル材１６は、シールドフレーム１５の面方向の全体（図１中の斜線部分）のうち、最外周の一辺のシールドフレーム（例えば、図８中の斜線部分１５２）のみを固定するように配置される。

以上のように、第３実施形態のプリント回路基板１０Ｂ及びその製造方法によると、プリント配線板１１とシールドフレーム１５との固定強度を向上させることで、電子部品１４の特性劣化の防止機能やプリント回路基板１０Ｂの強度向上機能を十分に満足できる。さらに、第１実施形態のプリント回路基板１０及び第２実施形態のプリント回路基板１０Ａと比較して第３実施形態のプリント回路基板１０Ｂでは、製造コストが抑えられる。

第１実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図。 第１実施形態のプリント回路基板の第１例を示す図１のＡ−Ａ方向の断面図。 第１実施形態のプリント回路基板の第１例を示す図２のＢ−Ｂ断面図。 第１実施形態のプリント回路基板の第２例を示す図１のＡ−Ａ方向の断面図。 第１実施形態のプリント回路基板の第２例を示す図４のＣ−Ｃ断面図。 第１実施形態のプリント回路基板の製造方法を示すフローチャート。 第２実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図。 第３実施形態のプリント回路基板の構成を示す平面図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ プリント回路基板
１１ プリント配線板
１２ａ，１２ｂ クリームハンダ塗布用パターン
１３ａ，１３ｂ クリームハンダ
１４ 電子部品
１５ シールドフレーム
１５−ｎ 凸部
１５ｈ 係合穴
１５ｉ 穴部
１５１ 一部のシールドフレーム
１５２ 最外周の一辺のシールドフレーム
１６ アンダーフィル材

Claims (6)

1. 一方の面にパターンが形成されるプリント配線板と、
   前記パターンの表面にハンダ付けされる複数の電子部品と、
   前記パターンの表面に、前記複数の電子部品を各ブロックに分けるようにハンダ付けされるシールドフレームと、
   前記電子部品及び前記シールドフレームを前記プリント配線板及び前記パターンにそれぞれ固定するために配置されるアンダーフィル材と、を備え、
   前記シールドフレームに突起部を有し、前記アンダーフィル材は、前記突起部を覆う厚みを有する構成とすることを特徴とするプリント回路基板。
2. 前記アンダーフィル材は、前記シールドフレームの前記一方の面に平行な方向の一部分のみを固定するために配置される構成とすることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記アンダーフィル材は、前記一部分としての最外周の一辺のみを固定するために配置される構成とすることを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板。
4. 前記シールドフレームの前記パターンとの接触面側に、前記一方の面に平行な方向に離散的な凸部を有することで、前記凸部を介して前記シールドフレームがハンダ付けされ、
   前記アンダーフィル材は、前記凸部に隣り合う凹部及び前記パターンに囲まれる空間に配置される構成とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板。
5. 前記シールドフレームに穴部を有し、前記アンダーフィル材は、前記穴部を覆う厚みを有する構成とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のプリント回路基板。
6. パターンを介してプリント配線板の表面に複数の電子部品をマウントする工程と、
   前記パターンを介して前記プリント配線板の表面に、前記複数の電子部品を各ブロックに分けるようにシールドフレームをマウントする工程と、
   前記複数の電子部品及び前記シールドフレームがマウントされる前記プリント配線板をリフロー処理する工程と、
   前記電子部品及び前記シールドフレームを前記プリント配線板及び前記パターンに固定するためにアンダーフィル材をそれぞれ充填する工程と、を有し、
   前記シールドフレームに突起部を有し、前記アンダーフィル材は、前記突起部を覆う厚みを有する構成とすることを特徴とするプリント回路基板の製造方法。

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