JP2000252650A - プリント配線基板ユニットおよび基板用矯正部品 - Google Patents
プリント配線基板ユニットおよび基板用矯正部品Info
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Abstract
ることができるプリント配線基板を提供する。 【解決手段】 プリント配線基板26には矯正部品27
aが取り付けられる。この矯正部品27aは、プリント
配線基板26の一面に接触する2つの支点31と、支点
31同士の間で、2つの支点31を含む平面32から引
っ込んでプリント配線基板26に接触する接触点33、
34とを備える。ねじ28は、プリント配線基板26を
変形させつつプリント配線基板26および矯正部品27
aを相互に連結する。プリント配線基板26は矯正部品
27aに引き寄せられ、その結果、プリント配線基板2
6の表側では平坦面が確立される。
Description
れるプリント配線基板に関する。なお、本明細書では、
特に断らない限り、「プリント配線基板」は、部品が一
切搭載されていない基板(substrate)単体を
指すものとする。
ント配線基板に電子部品を実装する場合、リフローとい
った半田付け工程が用いられる。こうした半田付け工程
では、プリント配線基板は200度〜230度といった
高温に熱せられる。半田付け工程の終了後にプリント配
線基板が冷却されると、プリント配線基板には熱膨張係
数に基づく収縮が生じる。電子部品が実装される基板の
表側で収縮は小さく、基板の裏側で収縮は大きくなるこ
とから、プリント配線基板には反りが引き起こされる。
この反りは、電子部品の剥離を招いたり、電子部品の入
出力ピンに余分な応力を作用させて耐久性を悪化させた
りする。従来、こうした反りは、プリント配線基板の裏
側に接合される金属製の補強部材によって阻止された。
プリント配線基板が補強部材に強制的に押し付けられる
結果、プリント配線基板の反りは抑制された。
ピュータやメインフレームといった大型コンピュータで
は、MCM(マルチチップモジュール)やメモリモジュ
ールといった電子部品が実装される大型のプリント配線
基板が用いられる。こうした大型のプリント配線基板は
撓みやすく、電子部品が実装される基板表面を平坦に維
持することは難しい。基板表面が湾曲すれば、電子部品
の実装時に電子部品の入出力ピンがプリント配線基板の
入出力パッドに接触することは困難となってしまう。
層されるプリント配線基板では、プリント配線基板の外
周に向かうにつれて基板の板厚が薄くなってしまう。銅
プリント配線パターンの積層時に、プリント配線基板の
外周では、銅箔(配線パターン)同士の間に挟み込まれ
る樹脂材が逃げ出しやすいからである。その結果、プリ
ント配線基板の外周に近づくにつれて基板の表側および
裏側では基板表面は湾曲面を描いてしまう。こうして湾
曲した基板の裏側に従来の平坦な補強部材が接合される
と、電子部品が実装される基板の表側ではさらに湾曲が
大きくなり、電子部品の入出力ピンの一部はプリント配
線基板の入出力パッドに全く接触しなくなってしまう。
で、電子部品との間で確実に電気的接続を確立すること
ができるプリント配線基板を提供することを目的とす
る。
に、第1発明によれば、プリント配線基板と、このプリ
ント配線基板の一面に接触する少なくとも3つの支持点
を湾曲面に沿って配置させる矯正部品とを備えることを
特徴とするプリント配線基板ユニットが提供される。
板と、このプリント配線基板の一面に接触する少なくと
も2つの支点同士の間に、2つの支点を含む平面から引
っ込んでプリント配線基板に接触する接触点が規定され
る矯正部品とを備えることを特徴とするプリント配線基
板ユニットが提供される。
ば、矯正部品の働きによってプリント配線基板に予め反
りを生じさせることができる。こうした反りを利用すれ
ば、プリント配線基板の表面に形成される湾曲面を矯正
して、プリント配線基板に実装される電子部品とプリン
ト配線基板との間で接触不良が生じることを極力回避す
ることが可能となる。
ト配線基板の変形を引き起こしつつプリント配線基板お
よび矯正部品を相互に連結する結合機構をさらに備えれ
ばよい。こうした結合機構の働きを通じてプリント配線
基板の表面形状は矯正されることとなる。したがって、
矯正部品には、プリント配線基板の結合時に変形しない
程度の剛性が必要とされる。
は、前記支点で矯正部品およびプリント配線基板が水平
支持された際に矯正部品およびプリント配線基板の撓み
で変位する接触点の変位量に基づき設定される。一般
に、プリント配線基板に電子部品を実装する場合、プリ
ント配線基板は両持ちで水平支持されることが多い。こ
のとき、プリント配線基板では、プリント配線基板に搭
載される電子部品やプリント配線基板自身の自重に起因
して撓みが生じる。したがって、予めこうした撓みを考
慮して接触点の位置を規定しておけば、電子部品が実装
されるプリント配線基板の表面を平坦に維持することが
可能となる。
に前記支点および接触点を作用させ、プリント配線基板
の表側で平面度を矯正することが望ましい。こうした構
成によれば、電子部品が実装される表面に矯正部品が取
り付けられることはなく、その結果、矯正部品に邪魔さ
れずに電子部品の取り外しや交換といったメンテナンス
を実現することが可能となる。
との距離は、接触点で規定されるプリント配線基板の板
厚と、前記支点で規定されるプリント配線基板の板厚と
の差分に基づき設定されることが望ましい。こうした設
定によれば、板厚のばらつきに起因してプリント配線基
板の表面に現れる湾曲面は矯正されることができる。
されることができる。ただし、十分な剛性が確保される
限り、矯正部品の構造や形状は任意に設定されることが
できる。こうした矯正部品では、前記接触点は、前記矯
正部品に形成される湾曲面上に配置されてもよく、前記
矯正部品に形成される段差の頂点で規定されてもよい。
線基板に対向する平坦面が形成される部品本体と、プリ
ント配線基板および平坦面の間に挿入されてプリント配
線基板の撓りを引き起こす充填部材とを備えてもよい。
かかる構成によれば、従来の補強部材を部品本体として
利用することができ、したがって、大きな設計変更を引
き起こすことなくプリント配線基板の平坦性を確保する
ことが可能となる。
張率に応じて選択されることが望ましい。例えばプリン
ト配線基板の熱膨張率と矯正部品の熱膨張率とを近づけ
れば、矯正部品が取り付けられたプリント配線基板が熱
せられてもプリント配線基板に撓みが生じることを極力
防止することができる。ガラス繊維にエポキシ樹脂やポ
リイミド樹脂が含浸されたプリント配線基板を用いる場
合には矯正部品の素材としてステンレス系材料が選択さ
れることが望ましいことが確認されている。
板に実装される電子部品に電圧を供給する給電部品に一
体化されてもよく、プリント配線基板に対して電子部品
を結合させるコネクタに一体化されてもよい。こうした
構成によれば、矯正部品固有の配置スペースを割く必要
はなくなる。
明の第1実施形態を説明する。
示す。大型コンピュータの筐体には、演算処理を実現す
るマザーボード(電子部品搭載基板)11と、電源プレ
ート12を通じてマザーボード11に電力を供給する電
源装置13とが組み込まれる。電力の供給に応じてマザ
ーボード11が作動すると、ファン14から送り出され
る空気流15によってマザーボード11は冷却される。
図2を併せて参照すると明らかなように、マザーボード
11には、ファン14からの空気流15を電子部品に沿
って案内するフード16が取り付けられる。
ップモジュール(MCM)17と、多数枚のメモリモジ
ュール18とが実装される。各MCM17とメモリモジ
ュール18とは、プリント配線基板ユニット19に形成
された銅プリント配線パターンを通じて電気的に接続さ
れる。このマザーボード11では、各MCM17が1個
または複数個の中央演算処理装置(CPU)の機能を発
揮することができるだけでなく、4つのMCM17が協
働して1個のCPUとして機能することができる。図2
から明らかなように、各メモリモジュール18は、プリ
ント配線基板ユニット19から垂直に立ち上がる基板2
0と、基板20の表裏面に実装される多数のメモリチッ
プ21とから構成される。
うに、LSIチップが搭載されるセラミック製基板23
と、LSIチップの周囲でセラミック製基板23の表面
からプリント配線基板ユニット19に向かって延びる多
数の入出力ピン24とを備える。各入出力ピン24は、
プリント配線基板ユニット19に形成される入出力パッ
ドに半田付けされる。セラミック製基板23の背面に
は、MCM17の放熱を促す冷却フィン25が取り付け
られる。
ユニット19は、複数の銅プリント配線パターンが積層
されて構成されるプリント配線基板26と、プリント配
線基板26の裏側に取り付けられるステンレス製の矯正
部品27とを備える。矯正部品27は、4本の辺部材2
7a、27bが無端状に連結されて枠形に形成される。
矯正部品27は、例えばねじ28(図5参照)といった
結合機構によって複数個所でプリント配線基板26に連
結される。図1および図4を比較すると明らかなよう
に、矯正部品27は、4つのMCM17を囲むような大
きさに形成される。
各辺部材27aは、プリント配線基板26の一面すなわ
ち裏面に接触する2つの支点31を備える。これら2つ
の支点31の間には、2つの支点31を含む平面32か
ら引っ込んでプリント配線基板26に接触する複数個の
接触点33、34が規定される。接触点34は、プリン
ト配線基板26の裏側に対向する段差の各頂点によって
形成される。接触点33、34とプリント配線基板26
との接触は、プリント配線基板26の変形を引き起こ
し、矯正部品27に向かってプリント配線基板26を引
き寄せるねじ28によって保持される。ただし、こうし
たねじ28に代えて半田や接着剤による固着が用いられ
てもよい。
は、支点31および接触点33、34は湾曲面に沿って
配置されることとなる。したがって、プリント配線基板
26の裏側に作用する支点31や接触点33、34の働
きによってプリント配線基板26の表側で平面度は矯正
される。その結果、例えばプリント配線基板26にMC
M17を実装するにあたって、MCM17の入出力ピン
24はプリント配線基板26の入出力パッドに確実に接
触することができる。入出力ピン24と入出力パッドと
の接触不良は解消される。しかも、リフローといった半
田付け工程によってプリント配線基板ユニット19が2
00度〜230度といった高温に熱せられても、冷却時
にプリント配線基板26の変形は矯正部品27によって
拘束され、その結果、プリント配線基板26の反りは回
避されることができる。さらに、こうしたプリント配線
基板ユニット19によれば、矯正部品27の働きによっ
て、マザーボード11の運搬時にプリント配線基板26
が撓むことは回避されることができる。
造方法を簡単に説明する。まず、所定形状のプリント配
線基板26および矯正部品27を成形する。プリント配
線基板26を成形するにあたっては、まず、表裏面に銅
プリント配線パターンが形成された樹脂製薄板が重ね合
わされる。このとき、樹脂製薄板同士の間には半硬化の
樹脂材が挟み込まれる。積層方向に圧力を加えながら樹
脂製薄板が熱せられると、半硬化の樹脂材が接合材の役
割を果たし、樹脂製薄板同士が接合される。こうして複
数の銅プリント配線パターンは積層される。積層された
銅プリント配線パターン同士はスルーホールなどを通じ
て電気的に接続されればよい。樹脂製薄板は、例えば、
ガラス繊維にエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含浸させ
硬化させることによって得られることができる。
では、例えば図6に示されるように、プリント配線基板
26の外周に向かうにつれて板厚が減少する。銅プリン
ト配線パターンの積層時に、プリント配線基板26の外
周では、銅配線パターン同士の間に挟み込まれる樹脂材
が溶融して逃げ出してしまうからである。その結果、プ
リント配線基板26の外周に近づくにつれて基板の表側
および裏側では基板表面は湾曲面を描いてしまう。
27に重ね合わされる。辺部材27aに設定される各接
触点33、34と、2つの支点31を含む平面32との
距離d1、d2、d3は、各接触点33、34で規定さ
れるプリント配線基板26の板厚t1、t2、t3と、
支点31で規定されるプリント配線基板26の板厚t4
との差分に基づき設定される。その結果、図5に示され
るように、ねじ28の働きを通じてプリント配線基板2
6が矯正部品27に引き寄せられ、プリント配線基板2
6の裏側で支点31および接触点33、34によってプ
リント配線基板26が支持されると、プリント配線基板
26の表側では平坦面が確立される。
基板ユニット19が両持ちで水平支持される場合には、
プリント配線基板26に搭載されるMCM17やメモリ
モジュール18、その他の電子部品、プリント配線基板
26および矯正部品27の自重に起因してプリント配線
基板26に撓みが生じることがある。したがって、プリ
ント配線基板26の表側では、こうした撓みを吸収する
程度の膨らみ(湾曲面)が残存することが望ましい。
ト19に、MCM17やメモリモジュール18、その他
の電子部品が搭載されてリフロー工程が実施されると、
各電子部品とプリント配線基板26との間に接触不良
(通電不良)が生じることはほとんどないことが確認さ
れている。しかも、プリント配線基板26の熱膨張率
(=17ppm/K程度)と、矯正部品27の素材であ
るステンレス系材料SUS303の熱膨張率(=17.
6ppm/K)とはほぼ一致することから、プリント配
線基板ユニット19が高温(例えば250度)に熱せら
れてもプリント配線基板26の撓みは最小限に抑制され
ることができる。ただし、プリント配線基板26の熱膨
張率は、ガラス繊維や樹脂材に用いられる材料の種類や
混合率によって変動することがある。
ス系に限られず、プリント配線基板26の熱膨張率に応
じて電子部品の接触不良を生じさせない程度の熱膨張率
を備えていれば十分である。ただし、矯正部品27とプ
リント配線基板26との間で熱膨張率に大きな差が生じ
る場合には、プリント配線基板26側でねじ28を受け
るねじ孔の大きさ(直径)を調節することによって熱伸
縮の差を吸収させることができる。ねじ孔に遊びを設け
れば、矯正部品27とプリント配線基板26との間に相
対変位が生じ、熱伸縮の差は吸収されることができる。
うに、辺部材27a、27bの中央同士を結ぶ十字形の
補強部材35をさらに備えてもよい。こうした補強部材
35によれば、矯正部品27の剛性は高められることが
できる。しかも、補強部材35に対してプリント配線基
板26を連結することによって一層確実にプリント配線
基板26の撓みを防止することが可能となる。その一方
で、矯正部品27は、例えば図8に示されるように、各
MCM17ごとに分割されて配置されてもよい。この場
合には、辺部材27aにおける支点31や接触点33、
34の配置はプリント配線基板26の板厚の変化に応じ
て調整されればよい。
9に示されるように、前述の段差に代えて、湾曲面36
によって支点31や接触点33、34が規定されてもよ
い。この場合には、接触点33、34を含む湾曲面36
でプリント配線基板26が支持されることから、プリン
ト配線基板26の撓みは一層確実に防止されることがで
きる。その他、矯正部品27は、例えば図10に示され
るように、プリント配線基板26に対向する平坦面38
が形成される部品本体39と、プリント配線基板26お
よび平坦面38の間に挿入されてプリント配線基板26
の撓りを引き起こす充填部材40とから構成されてもよ
い。かかる矯正部品27によれば、前述と同様な効果を
得ることができるほか、部品本体39として従来の補強
部材を用いることができる。したがって、大きな設計変
更を引き起こすことなくプリント配線基板26の平坦性
を確保することが可能となる。充填部材40は、金属そ
の他の機構部品であってもよく、樹脂充填によって形成
されてもよい。
示されるように、給電部品として機能してもよい。こう
した給電部品は、銅プリント配線パターンで形成される
電圧供給路に加えて、各MCM17に電圧を供給する経
路を提供する。こうした矯正部品27によれば、各MC
M17に対する電圧供給経路の容量を増加させ、電圧供
給経路を通過する電圧の損失を極力低減させることが可
能となる。
ーボード11aを示す。このマザーボード11aでは、
プリント配線基板26の中央にMCM17が配置される
一方で、このMCM17を囲むようにメモリモジュール
18が配置される。図13から明らかなように、各メモ
リモジュール18は、コネクタ42を通じてプリント配
線基板26に実装される。
一面すなわち表面に接触する2つの支点43を備える。
これら2つの支点43の間には、2つの支点43を含む
平面44から引っ込んでプリント配線基板26に接触す
る接触点の集合体すなわち湾曲面45が形成される。こ
の湾曲面45は、樹脂製コネクタ42に内蔵された金属
部材その他の剛性部材によって保持される。その結果、
ねじ止めや接着を用いてコネクタ42とプリント配線基
板26とを接合すると、コネクタ42の湾曲面45に向
かってプリント配線基板26は引き寄せられる。
着剤といった結合機構によってプリント配線基板26が
コネクタ42側に引き寄せられる結果、プリント配線基
板26にわずかに反りが生じる。リフロー工程などでプ
リント配線基板26が両持ちで水平支持されると、プリ
ント配線基板26に搭載されるMCM17やメモリモジ
ュール18、その他の電子部品、並びに、プリント配線
基板26の自重に起因してプリント配線基板26に撓み
が生じる。リフロー工程に先立って予めプリント配線基
板26にコネクタ42を接合し、プリント配線基板ユニ
ット19を形成しておけば、予めプリント配線基板26
に付与された反りは撓みによって打ち消され、その結
果、プリント配線基板26の表側では平坦面が確立され
ることとなる。こうして平坦面が確立されたプリント配
線基板26に、MCM17やメモリモジュール18、そ
の他の電子部品が搭載されてリフロー工程が実施される
と、前述と同様に、各電子部品とプリント配線基板26
との間に接触不良はほとんど生じることはない。
の働きによってプリント配線基板に予め反りを生じさせ
ることができる。こうした反りを利用すれば、プリント
配線基板の表面に形成される湾曲面を矯正して、プリン
ト配線基板に実装される電子部品とプリント配線基板と
の間で接触不良が生じることを極力回避することが可能
となる。
平面図である。
る。
ユニットの側面図である。
線基板を示す側面図である。
ドの裏側平面図である。
ーボードの裏側平面図である。
ント配線基板ユニットの側面図である。
リント配線基板ユニットの一部拡大側面図である。
ザーボードの裏側平面図である。
面図である。
ドの拡大側面図である。
ユニット、26 プリント配線基板、27 矯正部品、
28 結合機構としてのねじ、31 支持点としての支
点、32 2つの支点を含む平面、33,34 支持点
としての接触点、36 湾曲面、38 平坦面、39
部品本体、40 充填部材、42 コネクタ、43 支
持点としての支点、44 2つの支点を含む平面、45
湾曲面、d1,d2,d3 接触点と平面との距離、
t1,t2,t3,t4 板厚。
Claims (18)
- 【請求項1】 プリント配線基板と、プリント配線基板
の一面に接触する少なくとも3つの支持点を湾曲面に沿
って配置させる矯正部品とを備えることを特徴とするプ
リント配線基板ユニット。 - 【請求項2】 プリント配線基板と、プリント配線基板
の一面に接触する少なくとも2つの支点同士の間に、2
つの支点を含む平面から引っ込んでプリント配線基板に
接触する接触点が規定される矯正部品とを備えることを
特徴とするプリント配線基板ユニット。 - 【請求項3】 請求項2に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記プリント配線基板の変形を引き起こ
しつつプリント配線基板および矯正部品を相互に連結す
る結合機構をさらに備えることを特徴とするプリント配
線基板ユニット。 - 【請求項4】 請求項3に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記接触点と前記平面との距離は、前記
支点で矯正部品およびプリント配線基板が水平支持され
た際に矯正部品およびプリント配線基板の撓みで変位す
る接触点の変位量に基づき設定されることを特徴とする
プリント配線基板ユニット。 - 【請求項5】 請求項4に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記矯正部品は、プリント配線基板の裏
側に前記支点および接触点を作用させ、プリント配線基
板の表側で平面度を矯正することを特徴とするプリント
配線基板ユニット。 - 【請求項6】 請求項5に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記接触点と前記平面との距離は、接触
点で規定されるプリント配線基板の板厚と、前記支点で
規定されるプリント配線基板の板厚との差分に基づき設
定されることを特徴とするプリント配線基板ユニット。 - 【請求項7】 請求項6に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記接触点は、前記矯正部品に形成され
る湾曲面上に配置されることを特徴とするプリント配線
基板ユニット。 - 【請求項8】 請求項6に記載のプリント配線基板ユニ
ットにおいて、前記接触点は、前記矯正部品に形成され
る段差の頂点で規定されることを特徴とするプリント配
線基板ユニット。 - 【請求項9】 請求項7または8に記載のプリント配線
基板ユニットにおいて、前記矯正部品は、前記プリント
配線基板に対向する平坦面が形成される部品本体と、プ
リント配線基板および平坦面の間に挿入されてプリント
配線基板の撓りを引き起こす充填部材とを備えることを
特徴とするプリント配線基板ユニット。 - 【請求項10】 請求項2〜9のいずれかに記載のプリ
ント配線基板ユニットにおいて、前記矯正部品は無端状
の枠形に形成されることを特徴とするプリント配線基板
ユニット。 - 【請求項11】 プリント配線基板の一面に接触する少
なくとも3つの支持点を湾曲面に沿って配置させること
を特徴とする基板用矯正部品。 - 【請求項12】 プリント配線基板の一面に接触する少
なくとも2つの支点と、2つの支点同士の間で、2つの
支点を含む平面から引っ込んだ接触点とが規定されるこ
とを特徴とする基板用矯正部品。 - 【請求項13】 請求項12に記載の基板用矯正部品に
おいて、前記接触点が配置される湾曲面が形成されるこ
とを特徴とする基板用矯正部品。 - 【請求項14】 請求項12に記載の基板用矯正部品に
おいて、頂点で前記接触点が規定される段差が形成され
ることを特徴とする基板用矯正部品。 - 【請求項15】 請求項12、13または14に記載の
基板用矯正部品において、前記プリント配線基板の熱膨
張率に応じて素材が選択されることを特徴とする基板用
矯正部品。 - 【請求項16】 請求項15に記載の基板用矯正部品に
おいて、前記素材はステンレス系材料であることを特徴
とする基板用矯正部品。 - 【請求項17】 請求項12〜16のいずれかに記載の
基板用矯正部品において、給電部品に一体化されたこと
を特徴とする基板用矯正部品。 - 【請求項18】 請求項12〜16のいずれかに記載の
基板用矯正部品において、コネクタに一体化されたこと
を特徴とする基板用矯正部品。
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