CN112689387A - 布线电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及布线电路板，其目的在于提供一种将多个串联积层陶瓷电容器布置为不易发生同时短路故障的布线电路板。本发明的不限电路板中安装了串联连接的多个层积陶瓷电容器，该多个层积陶瓷电容器包括安装在第一安装方向上的第一层积陶瓷电容器和安装在第二安装方向上的第二层积陶瓷电容器，所述第一安装方向与所述第二安装方向之间形成45±5的夹角。
Description
技术领域
本发明涉及布线电路板。
背景技术
电容器是安装在布线电路板上的一种电子元件。电容器诸如有陶瓷电容器、钽电容器、铝电解电容器等。一块布线电路板上通常需要使用多个电容器，因此在电容器的布置中采用了各种各样的办法。
例如，在用于交换电路的积层陶瓷电容器上施加重叠在直流电压上的声频区域的电压后，将产生随着电场的交流成分而变的逆压电效果，积层陶瓷电容器的本体以其固有振动频率共振振动，其振动会传输到电路板上产生噪音。对此，现有技术公开了通过改变多个积层陶瓷电容器的设置角度，减少积层陶瓷电容器的振动减轻噪音的技术方案(如参见专利文献1(JP特开2010-45085号公报))。
但是，积层陶瓷电容器是一种一旦出现裂纹就会发生短故障类型的电容器。例如，安装积层陶瓷电容器的布线电路板上施加应力的话，由于应力导致积层陶瓷电容器有裂纹，可能会发生短路故障。
例如，在将积层陶瓷电容器连接到不同直流电位之间(电源和接地之间等)使用时，如果发生短路故障，有可能在不同直流电位之间流过很大的电流。
对此，以往曾经研发一种技术方案，该方案在不同直流电位之间串联连接多个积层陶瓷电容器之中的一个积层陶瓷电容器发生短路故障时，通过串联连接的其他层积陶瓷电容器来保持绝缘，防止不同直流电位之间流过大电流。
然而，由于多个串联积层陶瓷电容器在布线电路板上通常近距离安装，因此当布线电路板上受到应力施加后，每个层积陶瓷电容器都会受到相同的应力施加，从而所有的积层陶瓷电容器均有可能发生裂缝。在这种情况下，如果所有积层陶瓷电容器发生裂纹引起短路故障，则不同直流电位之间便会产生大电流，而专利文献1中提出的电容器布置无法解决这种情况下的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种将多个串联积层陶瓷电容器布置为不易发生同时短路故障的布线电路板。
本发明的布线电路板中安装了串联连接的多个层积陶瓷电容器，该多个层积陶瓷电容器包括安装在第一安装方向上的第一层积陶瓷电容器和安装在第二安装方向上的第二层积陶瓷电容器，所述第一安装方向与所述第二安装方向之间形成45±5的夹角。
本发明公开的技术方案可以提供将多个串联积层陶瓷电容器布置为不易同时发生短路故障的布线电路板。
附图说明
图1是本实施形态涉及的布线电路板的平面图。
图2是图1的A部分的放大图。
图3是与图2对应的电路图。
图4是电容器的一例外观图。
图5是应力施加方向和裂纹发生的关系图。
图6是本实施方式涉及的电容器的布置结构所发挥效果的示意图。
具体实施方式
以下，参考附图说明实施本发明的方式。附图中对相同构成的部分赋予相同符号，并省略重复的说明。
图1是例示与本实施形态相关的布线电路板的平面图。如图1所示，线路电路板1具有电路板10、有源元件20和无源元件30。
有源元件20和无源元件30被安装在底板10的一侧。但是底板10的另一侧也可以同时安装有源元件20和无源元件30，成为双面安装。
有源元件20和无源元件30的端子通过焊料等连接底板10上形成的元件安装用的孔环(land)。底板10上形成有源元件20和无源元件30的必要部分之间连接的布线图案和连接有源元件20的电源布线(VDD布线)以及接地布线(GND布线)。
对底板10没有特别限制，例如树脂底板(玻璃环氧底板、酚醛底板等)、陶瓷底板、硅衬底等。底板10可以是单面形成布线图案的单面底板、双面均形成布线图案的双面底板、多个布线图案通过绝缘层层叠的多层底板中的任意一种底板。
对有源元件20没有特别限制，例如半导体集成电路、晶体管、二极管等。对无源元件30没有特别限制，例如电容、电阻、电感器、连接器等。
图2是图1中A部分的放大图，例举了本实施方式涉及的电容器的布置结构。图3是对应图2的电路图。参见图2和图3可知，IC1连接了VDD布线H1(电源电位)和GND布线H2(接地电位)。并且，在VDD布线H1和GND布线H2之间，作为旁通电容器的电容器C1和电容器C2串联连接。
IC1是半导体集成电路，电容C1和C2是积层陶瓷电容器。IC1是图1所示的有源元件20的一部分。电容器C1和C2是图1所示的无源元件30的一部分。
图4是电容器的外观图，图4中，(a)是斜视图，(b)是平面图。如图4中的(a)和(b)所示，电容器C1和C2具有约呈长方体的主体31和形成在主体31对侧的电极32和33。主体31例如是由钛酸钡等构成的介电体。电极32和33是导电体，例如在铜表面镀锡。
本文中如图4的(b)所示，把平面图中连接电极32的中心32a和电极33的中心33a的方向(图4的(b)的虚线D方向)称为电容器的安装方向。
返回图2的说明。在图2中，虚线D1表示电容器C1的安装方向。换言之，电容器C1安装在虚线D1的方向上。虚线D2表示电容器C2的安装方向。换言之，电容器C2安装在虚线D2的方向上。在图2所示的电容器布置结构中，虚线D1和虚线D2之间的夹角θ为45±5度。对此，将在以下说明安装理由。
布线电路板1上受到各种应力施加，根据应力方向，安装在布线电路板1上的元件会产生裂纹，从而可能发生短路故障。例如，在图3的电路中，如果电容C1以及C2发生短路故障，则VDD和GND短路，可能通过大电流。
对此，本发明人调查了积层陶瓷电容器的应力方向和裂纹发生之间的关系。下文中除非另行指定，电容器一般指层积陶瓷电容器。
本发明人通过研究发现，如图5的(a)所示，应力F相对于电容器C的安装方向D的角度为90度(垂直)，或者如图5的(b)所示，应力F相对于电容器C的安装方向D的角度为0度(平行)时，不易发生裂纹。
而如图5的(c)所示，应力F的角度为相对于电容器C的安装方向D呈45度时，相比于图5的(a)和(b)更容易发生裂纹。
据该结果可知，在如图6的(a)所示，电容器C1和电容器C2的安装方向是朝同一方向的情况下，电容器C1以及C2上会受到α1＝α2＝45度的应力F的施加。在这种情况下，电容C1及C2中出现裂纹而发生短路故障，VDD和GND短路，有可能流过大电流(参见图6的(b))。
另一方面，在如图6的(c)所示，电容器C1和电容器C2的安装方向相差θ＝45度的情况下，当电容器C1上受到α1＝45度的应力施加时，电容器C2上受到α2＝90度的应力施加。正如图5中的说明，α2在0度和90度时对于受到同样的应力F的施加，不易产生裂纹。为此，即使电容器C1上出现裂纹而发生短路故障，电容C2也不会产生裂纹，能够持续正常工作，因此，能够减小VDD和GND之间短路而流过大电流的危险(参见图6的(d))。
根据本发明人的研究结果，在虚线D1和虚线D2之间的夹角θ＝45±5度的情况下，上述效果与θ＝45度情况下的效果大致相同。
如此，本实施方式涉及的电容器的布置结构为，包括在虚线D1方向上安装的电容器C1和在虚线D2方向上安装的电容器C2，虚线D1方向和虚线D2方向之间形成的角度为45±5度。
据此，由于施加在电容器C1和电容器C2上的应力方向不同，因此可以抑制所有电容器受到同一方向的应力施加而产生裂纹造成同时发生短路故障。
电路板10上插入或拔出其他连接器之际，安装在底板10上的连接器中会发生应力。或者，在布线电路板1的制造期间或者布线电路板1完成之后操作者用手指按压布线电路板1时也发生。
此时，使用的底板刚性越低，应力越容易传递到电容器C1和C2。因此，底板10的刚性越低，将虚线D1方向和虚线D2方向之间的夹角设为45±5度，对于防止电容器C1和C2的发生裂纹的技术意义越大。
也就是说，与使用陶瓷底板或硅底板作为底板10相比，使用树脂底板时，将虚线D1方向和虚线D2方向之间的角度设为45±5度，对于防止电容C1及C2发生裂纹的技术意义重大。尤其是在用树脂底板之中刚性较低的纸酚醛底板作为底板10的情况下，设虚线D1方向和虚线D2方向的角度为45±5度，对防止电容器C1和C2中发生裂纹具有较大的技术意义。
以上以两个电容器在不同的直流电位之间串联的情况为例进行了说明。同样，在三个以上的电容器在不同的直流电位之间串联的情况下，也可以通过至少两个电容器的安装方向错开45±5度，也可以得到与上述相同的效果。
另外，不同的直流电位不限于电源电位和接地电位。例如，不同的直流电位可以是电源电位经过分压后的电位和接地电位。另外，当相对于接地电位具有正的电源电位和负的电源电位时，在正电源电位和接地电位之间以及负电源电位和接地电位之间，均适用本实施方式涉及的电容器布置结构。
本实施方式涉及的电容器的布置结构不限于不同的直流电位之间的电位差，无论直流还是交流，任意两个布线之间串联连接的多个电容均适用本实施方式。在这种情况下，可以防止所有电容器中产生裂纹，而致使同时发生短路故障，布线之间出现短路。
以上详述了优选的实施方式等，但本发明不受上述实施方式等的限制，只要不脱离本专利申请的范围，允许在上述实施方式等中加入各种变形和替换。
符号说明
1布线路板，10底板，20有源元件，30无源元件，31本体，32、33电极，C1、C2电容，IC1半导体集成电路。
Claims (5)
1.一种布线电路板，其中安装了串联连接的多个层积陶瓷电容器，该多个层积陶瓷电容器包括安装在第一安装方向上的第一层积陶瓷电容器和安装在第二安装方向上的第二层积陶瓷电容器，所述第一安装方向与所述第二安装方向之间形成45±5度的夹角。
2.根据权利要求1所述的布线电路板，其中，所述多个层积陶瓷电容器串联连接于不同直流电位之间。
3.根据权利要求2所述的布线电路板，其中，所述不同直流电位之中的一方是连接半导体集成电路的电源电位，所述不同直流电位的另一方是连接所述半导体集成电路的接地电位。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的布线电路板，其中，所述布线电路板的底板是树脂底板。
5.根据权利要求4所述的布线电路板，其中，所述树脂底板是纸酚醛底板。
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