JP2004342888A - Circuit substrate and mounting structure of surface mounting connector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に搭載される回路基板およびこの回路基板に実装される表面実装型コネクタの実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、種々の表面実装型コネクタの実装構造が提案されている。この表面実装型コネクタとは、回路基板の表面に設けられたコネクタ接続電極に取付けられる雌型のコネクタである。近年では多ピン化と高密度化が進んでおり、これに対応した実装方法として、半田バンプ等を用いたバンプ接続方式が採用されることが主流となってきている。
【0003】
高周波機器に用いられる高速信号伝送コネクタにおいても伝送速度の高速化および伝送量の大容量化に伴って多ピン化が進んでおり、また、装置の小型化に伴って高密度化が進んでいる。このため、これらの要請を同時に満たすことが可能なバンプ接続方式の表面実装型コネクタが採用されている。
【0004】
図12は、従来の表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。従来のバンプ接続方式を採用した表面実装型コネクタの実装構造においては、図12に示すように、回路基板10の主表面に設けられた複数のコネクタ接続電極16に半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20が実装され、半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20のそれぞれのピン21と回路基板10のそれぞれのコネクタ接続電極16とが接続されていた。
【0005】
しかしながら、上述の表面実装型コネクタの実装構造を採用した場合には、雄型コネクタを挿抜することによって表面実装型コネクタに加わる挿抜荷重が半田接合部に集中し、雄型コネクタの挿抜時に半田接合部が損傷して電気的な導通が損なわれることがあった。
【0006】
これを解決した表面実装型コネクタの実装構造として、図13に示す実装構造が提案されている。図13に示す表面実装型コネクタの実装構造は、表面実装型コネクタ20の周縁にフランジ22を設け、このフランジ22に設けられた貫通孔と回路基板10に設けられた貫通孔とにビス50を挿し込み、ナット51にて固定する実装構造である(たとえば、特許文献1または非特許文献1参照)。
【0007】
この構造を採用した場合には、挿抜時に表面実装型コネクタに加わる挿抜荷重がビス接続部に集中し、結果として半田接続部に過大な荷重が加わることが回避されるため、半田接続部が損傷することなく電気的導通が維持されるようになる。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−252053号公報
【0009】
【非特許文献1】
Dave Brearley Jr., ”Assuring Reliability of Surface Mounted Connectors”, Proc Tech Program Natl Electron Package Prod Conf(Vol.2), pp.606−614
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如くのビスおよびナットからなる締結手段を用いた表面実装型コネクタの実装構造を採用した場合には、以下に示すような問題を有していた。
【0011】
まず、第1に、回路基板を貫通するようにビスが配置されるため、この部分に配線を形成することができなくなるという問題がある。この結果、配線パターンのレイアウトの自由度が損なわれるとともに、実装密度の高密度化や装置の小型化が阻害されていた。特に、高速で信号を伝送する必要のある高周波回路においては、信号伝達の遅延化および伝送損失の増大化を招来し、その影響は顕著なものとなっていた。
【0012】
第2に、組付け作業が煩雑であるという問題を有している。図12に示す表面実装型コネクタの実装構造に比べ、図13に示す表面実装型コネクタの実装構造では、表面実装型コネクタを回路基板にバンプ接続した後にさらにビスとナットを用いて固定する作業が必要になるため、組付け作業が煩雑化し、結果として製造コストの増大を招いていた。
【0013】
したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、組付け作業が容易に行なえ、高い接続信頼性が得られるとともに、高密度実装が可能で配線レイアウトの自由度の高い表面実装型コネクタの実装構造およびこの実装構造に適した回路基板を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のある局面に基づく回路基板は、ろう材からなるバンプを介して表面実装型コネクタが実装される回路基板である。回路基板は、表面実装型コネクタが接続される複数のコネクタ接続電極を含むコネクタ接続領域を主表面に有している。この回路基板のコネクタ接続領域の周縁には、主表面から回路基板の深さ方向に向かって切り込みが設けられている。
【0015】
本発明の他の局面に基づく回路基板は、ろう材からなるバンプを介して表面実装型コネクタが実装される回路基板である。回路基板は、表面実装型コネクタが接続される複数のコネクタ接続電極を含むコネクタ接続領域を主表面に有している。この回路基板のコネクタ接続領域が位置する部分に対応した回路基板の裏面には、補強部材が貼り付けられている。
【0016】
また、本発明に基づく表面実装型コネクタの実装構造は、上述のいずれかの回路基板と、この回路基板に設けられた複数のコネクタ接続電極にろう材からなるバンプを介して接続された表面実装型コネクタとを備えている。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明するに先立ち、図12に示した従来の表面実装型コネクタの実装構造を採用した場合に雄型コネクタを挿抜することによって生じる主応力分布を有限要素法を用いて解析した結果について説明する。図1は、図12に示す表面実装型コネクタの実装構造において、半田接合部に生じる主応力分布をシミュレーションした結果を示す図であり、図2は、図1に示すシミュレーション結果における半田接合部の端部拡大図である。なお、図1および図2においては、矢印の方向が主応力の向きを、また矢印の長さが主応力の大きさをそれぞれ示している。
【0018】
図1および図2に示すように、回路基板10に半田バンプ30を介して接続された雌型の表面実装型コネクタ20に雄型コネクタを挿抜した場合に加わる挿抜荷重は、主に最外端に位置する半田バンプを介して回路基板10に伝達されることがわかる。回路基板10に伝達された挿抜荷重は、回路基板10中に曲げ応力として作用する。このため、最外端に位置する半田バンプにおいて著しい応力集中が生じ、この部分に損傷が生じる可能性が高いことが分かる。
【0019】
発明者はこの点に注目し、本発明を完成させるに至った。以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【0020】
(実施の形態1)
図3は、本発明の実施の形態1における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。また、図4は、本実施の形態における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図であり、図3中のIV−IV線に沿って切断した場合の図である。
【0021】
図3および図4に示すように、本実施の形態においては、回路基板10としていわゆる多層配線基板を用いている。多層配線基板とは、単層のグリーンシートを積層して焼結した配線基板である。この多層配線基板では、各層に設けられた平面的な回路パターンをビアホールを介して接続するとにより、立体的な回路パターンの構築が可能である。
【0022】
回路基板10の主表面には、表面実装型コネクタ20が実装されるコネクタ接続領域18が位置している。このコネクタ接続領域18内には、複数のコネクタ接続電極16が設けられている。通常、表面実装型コネクタ20におけるピン21の配置は、図3に示すように行列状に設けられる場合が多く、これに対応してコネクタ接続電極16も行列状に配置されている。
【0023】
表面実装型コネクタ20は、行列状に配置された半田バンプ30を介して回路基板10のコネクタ接続電極16に接続される。この結果、表面実装型コネクタ20のそれぞれのピン21は、半田バンプ30を介して回路基板10に設けられたそれぞれのコネクタ接続電極16に電気的に独立して接続されることになる。
【0024】
回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁には、切り込みが設けられている。この切り込みは、所定の幅をもって形成されており、回路基板10の主表面から回路基板10の深さ方向に向かって設けられている。この切り込みは、回路基板10の裏面10bに達することなく回路基板10の所定深さで途絶えている。このため、この切り込みにって回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁に溝部11が形成されることになる。図3に示すように、溝部11はコネクタ接続領域18の全周を取り囲むように形成されている。
【0025】
上述の溝部11は、たとえば、焼成前のグリーンシートに予め切り込みを設けておくことによっても形成可能であるし、焼成後の多層配線基板に切削具等を用いて機械的加工を施すことによっても形成可能である。
【0026】
回路基板10内における配線は、それぞれの層上に形成された回路パターンとビアホール内に充填された導体層とによって構成される。このため、多層配線基板の各層に設けられた平面的な回路パターンがビアホールを介して接続されることにより、溝部11を迂回して配線経路を構築することが可能である。
【0027】
以上において説明した本実施の形態における回路基板の特徴的な構造を要約すれば、回路基板10は、ろう材からなるバンプとしての半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20が接続される複数のコネクタ接続電極16を含むコネクタ接続領域18を主表面10aに有しており、回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁には、主表面10aから回路基板10の深さ方向に向かって切り込みが設けられている。また、回路基板10に設けられた切り込みは、所定の幅をもって形成されており、回路基板10の裏面10bにまで達することなく溝部11を形成している。また、この溝部11は、コネクタ接続領域18の周縁の全周にわたって設けられている。
【0028】
さらに、本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造の特徴的な構造を要約すれば、本実装構造は、上述の回路基板10と、この回路基板10に設けられた複数のコネクタ接続電極16に半田バンプ30を介して接続された表面実装型コネクタ20とを備えている。
【0029】
以上において説明した本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造を採用した場合に雄型コネクタを挿抜することによって生じる主応力分布を有限要素法を用いて解析した結果について説明する。図5は、上述の表面実装型コネクタの実装構造において、半田接合部に生じる主応力分布をシミュレーションした結果を示す図であり、図6は、図5に示すシミュレーション結果における半田接合部の端部拡大図である。なお、図5および図6においては、矢印の方向が主応力の向きを、また矢印の長さが主応力の大きさをそれぞれ示している。
【0030】
図5および図6に示すように、回路基板10に半田バンプ30を介して接続された雌型の表面実装型コネクタ20に雄型コネクタを挿抜した場合に加わる挿抜荷重は、半田バンプ30を介して回路基板10に作用する。しかしながら、上述の従来構造におけるシミュレーション結果とは異なり、本実装構造を採用した場合には、最外端に位置する半田バンプに著しい応力の集中は見られない。これは、回路基板10に設けた溝部11が最外端に位置する半田バンプにかかる応力を緩和する緩衝部として機能するためであり、結果としてそれぞれの半田バンプ30に加わる応力の均等化および低減化が図られる。そして応力の集中は、回路基板10の溝部11近傍に集中することになる。回路基板10は半田接合部に比べて脆弱でないため、応力が溝部11近傍に集中することによって破損することは考え難い。したがって、表面実装型コネクタ20と回路基板10との接続信頼性が向上することが分かる。
【0031】
以上において説明したように、本実施の形態の如くの構造の回路基板を用いた実装構造とすることにより、雌型の表面実装型コネクタに雄型のコネクタを挿抜することによって生じる挿抜荷重が半田接続部に集中することが回避されるようになるため、高い接続信頼性が確保されるようになる。これにより、この部分における損傷が未然に防止されるようになる。
【0032】
また、回路基板に設けられる溝部は、図13に示す構造の締結手段の設置面積に比べて十分に小さい幅で形成することが可能である。このため、図13に示す構造よりも高密度実装が可能でかつ配線レイアウトの自由度の高い表面実装型コネクタの実装構造を実現することが可能になる。
【0033】
さらには、表面実装型コネクタと回路基板とをビスやナット等の締結手段を用いて組付ける必要がなくなるため、組付け作業が大幅に容易化し、部品点数の削減および製造コストの低減が可能になる。
【0034】
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造は、上述の実施の形態1における実装構造に比べて回路基板に設けられる溝部の形成位置が異なる態様のものである。なお、上述の実施の形態1と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【0035】
図7に示すように、本実施の形態における回路基板10は、略矩形形状を成すコネクタ接続領域18の四隅に溝部12を有している。それぞれの溝部12は、上面から見た形状がL字型となっており、コネクタ接続領域18を取り囲むように配置されている。ピン21が行列状に配置された表面実装型コネクタ20を採用した場合には、特に四隅に位置する半田バンプに応力の集中が生じ易い。そこで、本実施の形態における回路基板10では、溝部12が形成される位置を四隅のみとしている。
【0036】
本実施の形態における回路基板の特徴的な構造を要約すれば、回路基板10は、ろう材からなるバンプとしての半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20が接続される複数のコネクタ接続電極16を含むコネクタ接続領域18を主表面10aに有しており、回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁には、主表面10aから回路基板10の深さ方向に向かって切り込みが設けられている。また、コネクタ接続領域18は、複数のコネクタ接続電極16が行列状に配置されることによって略矩形の形状を成しており、このコネクタ接続領域18の周縁に設けられる切り込みは、略矩形のコネクタ接続領域18の四隅に設けられている。また、この切り込みは、所定の幅をもって形成されており、回路基板10の裏面10bにまで達することなく溝部12を形成している。
【0037】
さらに、本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造の特徴的な構造を要約すれば、本実装構造は、上述の回路基板10と、この回路基板10に設けられた複数のコネクタ接続電極16に半田バンプ30を介して接続された表面実装型コネクタ20とを備えている。
【0038】
以上において説明した構造を採用することにより、コネクタ接続領域の四隅に設けられた溝部が応力を逃がす緩衝部として作用するため半田接合部に応力が集中することが回避されるようになり、上述の実施の形態1と同様の効果が得られるようになる。また、溝部が形成されていない部分、すわなちコネクタ接続領域の周縁のうちの四隅以外の部分においては、溝部を迂回することなく配線経路を形成することが可能になるため、上述の実施の形態1に比べて配線レイアウトの自由度がさらに増し、高密度化および小型化に適したものとなる。
【0039】
なお、図8は、本実施の形態における回路基板の形状の変形例を示す平面図である。図8に示すように、本変形例における回路基板10においては、略矩形形状を成すコネクタ接続領域18の相対する2辺のみを囲むように溝部13が形成されている。それぞれの溝部13は、上面から見た形状がコの字型となっており、コネクタ接続領域18を取り囲むように配置されている。このように構成した場合にも、接続信頼性の確保と配線レイアウトの自由度とが両立されるようになる。
【0040】
(実施の形態3)
図9は、本発明の実施の形態3における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。また、図10は、本実施の形態における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図であり、図9中のX−X線に沿って切断した場合の図である。本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造は、上述の実施の形態1または2における実装構造とは異なり、回路基板に設けられる切り込みの形状が異なる態様のものである。なお、上述の実施の形態1または2と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【0041】
図9および図10に示すように、回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁には、切り込みが設けられている。この切り込みは、所定の幅をもって形成されており、回路基板10の主表面から回路基板10の深さ方向に向かって設けられている。この切り込みは、回路基板10の裏面にまで達している。このため、この切り込みによって回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁に貫通孔14が形成されることになる。この貫通孔14は、略矩形形状を成すコネクタ接続領域18の四隅に位置している。それぞれの貫通孔14は、上面から見た形状がL字型となっており、コネクタ接続領域18を取り囲むように配置されている。
【0042】
上述の貫通孔14は、たとえば、焼成前のグリーンシートに予め切り込みを設けておくことによっても形成可能であるし、焼成後の多層配線基板に切削具等を用いて機械的加工を施すことによっても形成可能である。
【0043】
本実施の形態における回路基板の特徴的な構造を要約すれば、回路基板10は、ろう材からなるバンプとしての半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20が接続される複数のコネクタ接続電極16を含むコネクタ接続領域18を主表面10aに有しており、回路基板10のコネクタ接続領域18の周縁には、主表面10aから回路基板10の深さ方向に向かって切り込みが設けられている。また、コネクタ接続領域18は、複数のコネクタ接続電極16が行列状に配置されることによって略矩形の形状を成しており、このコネクタ接続領域18の周縁に設けられる切り込みは、略矩形のコネクタ接続領域18の四隅に設けられている。また、この切り込みは、所定の幅をもって形成されており、回路基板10の裏面10bにまで達しており、貫通孔14を形成している。
【0044】
さらに、本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造の特徴的な構造を要約すれば、本実装構造は、上述の回路基板10と、この回路基板10に設けられた複数のコネクタ接続電極16に半田バンプ30を介して接続された表面実装型コネクタ20とを備えている。
【0045】
以上において説明した構造を採用することにより、上述の実施の形態2と同様の効果が得られるようになる。なお、この場合に得られる応力緩和効果は、上述の実施の形態2に比べて切り込みが貫通している分大きくなり、より有効的に応力を緩和することができるようになる。
【0046】
なお、本実施の形態の如く回路基板に貫通孔を設ける場合にあっても、上述の実施の形態2おける変形例と同様に、略矩形形状を成すコネクタ接続領域の相対する2辺のみを取り囲むようにコの字型の貫通孔を設けることが可能である。このように構成することにより、接続信頼性の確保と配線レイアウトの自由度とが両立されるようになる。
【0047】
(実施の形態4)
図11は、本発明の実施の形態4における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。なお、上述の実施の形態1から3と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
【0048】
図8に示すように、回路基板10の主表面10aには、表面実装型コネクタ20が実装されるコネクタ接続領域18が位置している。このコネクタ接続領域18内には、複数のコネクタ接続電極16が設けられている。
【0049】
表面実装型コネクタ20は、行列状に配置された半田バンプ30を介して回路基板10のコネクタ接続電極16に接続される。この結果、表面実装型コネクタ20のそれぞれのピン21は、半田バンプ30を介して回路基板10に設けられたそれぞれのコネクタ接続電極16に電気的に独立して接続されることになる。
【0050】
コネクタ接続領域18に対応する部分の回路基板10の裏面10bには、補強部材40が貼り付けられている。この補強部材40としては、たとえば金属製の板状部材や回路基板の余剰片などが利用可能である。この場合には、補強部材40と回路基板10とを接着剤を用いて貼付する。また、補強部材40としては、接着剤等の樹脂ペーストをこの裏面部分に多目に塗布し、硬化させることによっても形成可能である。この場合には、別途、補強部材を準備する必要がなくなる。
【0051】
回路基板10と補強部材40とを接着剤を用いて接着する場合には、エポキシ樹脂系の接着剤に代表される熱硬化性の接着剤を用いることが好ましい。この種の接着剤を用いた場合には、回路基板10に設けられた配線を損なうことなく補強部材40を回路基板10の裏面に貼付することが可能になるとともに、表面実装型コネクタ20を回路基板10に組付けるリフロー工程において同時に補強部材40を接着する工程が実施できるため、工程の短縮化が可能となる。
【0052】
また、補強部材40を回路基板10の裏面10bに貼り付ける方法としては、配線パターンが密集するコネクタ接続領域18の近傍を避けて配線パターンが密集していない部分にビスやピン等を用いて補強部材40を機械的に固定することによって貼り付ける方法も利用可能である。
【0053】
以上において説明した本実施の形態における回路基板の特徴的な構造を要約すれば、回路基板10は、ろう材からなるバンプとしての半田バンプ30を介して表面実装型コネクタ20が接続される複数のコネクタ接続電極16を含むコネクタ接続領域18を主表面10aに有しており、回路基板10のコネクタ接続領域18が位置する部分に対応した回路基板10の裏面10bに、補強部材40が貼付されている。
【0054】
さらに、本実施の形態における表面実装型コネクタの実装構造の特徴的な構造を要約すれば、本実装構造は、上述の回路基板10と、この回路基板10に設けられた複数のコネクタ接続電極16に半田バンプ30を介して接続された表面実装型コネクタ20とを備えている。
【0055】
以上において説明した構造を採用することにより、雌型の表面実装型コネクタに雄型のコネクタを挿抜することによって生じる挿抜荷重が半田接続部に集中することが回避されるようになるため、高い接続信頼性が確保されるようになる。これは、回路基板の裏面に貼り付けられた補強部材によって回路基板に生じる曲げ応力が低減されるためであり、特に半田接続部の最外端に位置する半田バンプに生じる応力集中が緩和されるため、この部分における損傷が未然に防止されるようになる。
【0056】
また、回路基板にビスやナットなどの締結手段を組付けるスペースを確保する必要がなく、さらには溝部や貫通孔を設けるスペースを確保する必要もなくなるため、高密度実装が可能で配線レイアウトの自由度の高い表面実装型コネクタの実装構造を実現することが可能になる。
【0057】
なお、上述の実施の形態1から4においては、回路基板の表面にコネクタ接続電極が行列状に配置されてコネクタ接続領域が略矩形形状に構成された場合を例示して説明を行なったが、特にこの形状に限定されるものではない。本発明は、コネクタ接続電極がたとえば千鳥状に配置されたものやランダム状に配置されたものなどにも当然に適用可能であり、また、コネクタ接続領域がたとえば台形形状のものや円形状のものなどにも当然に適用可能である。
【0058】
また、上述の実施の形態1から4においては、半田バンプを用いたいわゆるBGA(Ball Grid Array)方式の接続構造を採用した場合を例示して説明を行なったが、特にこれに限定されるものではなく、回路基板に半田ペーストを印刷しリフロー等によって回路基板と表面実装型コネクタとを接続したものなどにも適用可能である。
【0059】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、組付け作業が容易に行なえ、高い接続信頼性が得られるとともに、高密度実装が可能で配線レイアウトの自由度の高い表面実装型コネクタの実装構造が得られるようになる。また、本発明によれば、この実装構造に適した回路基板が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図12に示す表面実装型コネクタの実装構造において、半田接合部に生じる主応力分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【図2】図1に示すシミュレーション結果における半田接合部の端部拡大図である。
【図3】本発明の実施の形態1における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。
【図4】本発明の実施の形態1における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。
【図5】図3および図4に示す表面実装型コネクタの実装構造において、半田接合部に生じる主応力分布をシミュレーションした結果を示す図である。
【図6】図5に示すシミュレーション結果における半田接合部の端部拡大図である。
【図7】本発明の実施の形態2における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。
【図8】本発明の実施の形態2における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造の変形例を示す平面図である。
【図9】本発明の実施の形態3における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す平面図である。
【図10】本発明の実施の形態3における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。
【図11】本発明の実施の形態4における回路基板の形状および表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。
【図12】従来の表面実装型コネクタの実装構造を示す概略断面図である。
【図13】従来の表面実装型コネクタの実装構造の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
10 回路基板、10a 主表面、10b 裏面、11,12,13 溝部、14 貫通孔、16 コネクタ接続電極、18 コネクタ接続領域、20 表面実装型コネクタ、21 ピン、30 半田バンプ、40 補強部材。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board mounted on an electronic device and a mounting structure of a surface mount connector mounted on the circuit board.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, mounting structures of various surface mount connectors have been proposed. This surface mount type connector is a female connector attached to a connector connection electrode provided on the surface of a circuit board. In recent years, the number of pins has been increased and the density has been increased, and as a mounting method corresponding to this, a bump connection method using solder bumps or the like has been mainly used.
[0003]
In high-speed signal transmission connectors used in high-frequency devices, the number of pins has been increasing with the increase in transmission speed and the amount of transmission, and the density has also increased with the miniaturization of devices. . For this reason, a surface mounting type connector of a bump connection type capable of simultaneously satisfying these requirements is employed.
[0004]
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a conventional surface mount type connector. In the mounting structure of a surface mount type connector employing a conventional bump connection method, as shown in FIG. 12, a plurality of
[0005]
However, when the mounting structure of the surface mount type connector described above is adopted, the insertion / extraction load applied to the surface mount type connector due to the insertion / removal of the male type connector concentrates on the solder joint, and the solder connection at the time of insertion / removal of the male type connector is performed. In some cases, the parts were damaged and electrical continuity was lost.
[0006]
A mounting structure shown in FIG. 13 has been proposed as a mounting structure of a surface mount connector that solves this problem. The mounting structure of the surface mount type connector shown in FIG. 13 is such that a
[0007]
When this structure is adopted, the insertion / extraction load applied to the surface mount connector during insertion / extraction concentrates on the screw connection part, and as a result, an excessive load is applied to the solder connection part, so that the solder connection part is damaged. The electrical continuity can be maintained without performing.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-252053 A
[0009]
[Non-patent document 1]
Dave Bearley Jr. , "Assuring Reliability of Surface Mounted Connectors", Proc Tech Program Natl Electron Package Prod Conf (Vol. 606-614
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the mounting structure of the surface mount type connector using the fastening means including the screw and the nut as described above is employed, there are the following problems.
[0011]
First, since the screws are arranged so as to penetrate the circuit board, there is a problem that wiring cannot be formed in this portion. As a result, the degree of freedom in the layout of the wiring patterns is impaired, and the increase in the mounting density and the miniaturization of the device are hindered. In particular, in a high-frequency circuit that needs to transmit a signal at high speed, a delay in signal transmission and an increase in transmission loss have been caused, and the effect has been remarkable.
[0012]
Second, there is a problem that the assembling work is complicated. Compared to the mounting structure of the surface-mount connector shown in FIG. 12, in the mounting structure of the surface-mount connector shown in FIG. 13, the operation of connecting the surface-mount connector to the circuit board by bumps and further fixing it using screws and nuts. This necessitates a complicated assembling operation, resulting in an increase in manufacturing cost.
[0013]
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the assembling work can be easily performed, high connection reliability can be obtained, high-density mounting is possible, and the wiring layout has a high degree of freedom. An object of the present invention is to provide a mounting structure of a surface mount connector and a circuit board suitable for the mounting structure.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A circuit board according to an aspect of the present invention is a circuit board on which a surface mount connector is mounted via bumps made of a brazing material. The circuit board has, on its main surface, a connector connection region including a plurality of connector connection electrodes to which the surface mount connector is connected. At the periphery of the connector connection region of the circuit board, a notch is provided from the main surface in the depth direction of the circuit board.
[0015]
A circuit board according to another aspect of the present invention is a circuit board on which a surface mount connector is mounted via bumps made of brazing material. The circuit board has, on its main surface, a connector connection region including a plurality of connector connection electrodes to which the surface mount connector is connected. A reinforcing member is attached to the back surface of the circuit board corresponding to the portion of the circuit board where the connector connection region is located.
[0016]
In addition, the mounting structure of the surface mount type connector according to the present invention is a surface mount type in which any one of the above-described circuit boards and a plurality of connector connection electrodes provided on the circuit board are connected via bumps made of a brazing material. And a type connector.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Prior to describing the embodiment of the present invention, the main stress distribution generated by inserting and removing the male connector when the mounting structure of the conventional surface mount connector shown in FIG. The result of the analysis will be described. FIG. 1 is a view showing a result of simulating a main stress distribution generated in a solder joint in the mounting structure of the surface mount type connector shown in FIG. 12, and FIG. 2 is a view showing a result of simulation of a solder joint in the simulation result shown in FIG. It is an end part enlarged view. In FIGS. 1 and 2, the direction of the arrow indicates the direction of the main stress, and the length of the arrow indicates the magnitude of the main stress.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the insertion / extraction load applied when a male connector is inserted / extracted into / from a female type surface
[0019]
The inventor paid attention to this point and completed the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a plan view showing the shape of the circuit board and the mounting structure of the surface mount connector according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the shape of the circuit board and the mounting structure of the surface mount connector according to the present embodiment, and is a view cut along line IV-IV in FIG.
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, a so-called multilayer wiring board is used as the
[0022]
On the main surface of the
[0023]
The
[0024]
A notch is provided in the periphery of the
[0025]
The above-mentioned
[0026]
The wiring in the
[0027]
To summarize the characteristic structure of the circuit board in the present embodiment described above, the
[0028]
Furthermore, the characteristic structure of the mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment can be summarized as follows. This mounting structure includes the above-described
[0029]
A description will be given of a result of analyzing, by using the finite element method, a main stress distribution generated by inserting and removing the male connector when the mounting structure of the surface mount connector according to the present embodiment described above is employed. FIG. 5 is a view showing a result of simulating a distribution of a main stress generated in a solder joint in the mounting structure of the surface mount connector described above. FIG. 6 is a view showing an end of the solder joint in the simulation result shown in FIG. It is an enlarged view. 5 and 6, the direction of the arrow indicates the direction of the main stress, and the length of the arrow indicates the magnitude of the main stress.
[0030]
As shown in FIGS. 5 and 6, an insertion / extraction load applied when a male connector is inserted / extracted into / from a female
[0031]
As described above, by adopting the mounting structure using the circuit board having the structure as in the present embodiment, the insertion / extraction load generated by inserting / removing the male connector into / from the female surface mount connector is reduced by soldering. Since it is possible to avoid concentration on the connection part, high connection reliability is ensured. As a result, damage to this portion is prevented.
[0032]
Further, the groove provided in the circuit board can be formed with a width sufficiently smaller than the installation area of the fastening means having the structure shown in FIG. Therefore, it is possible to realize a mounting structure of a surface mount type connector which can be mounted at a higher density than the structure shown in FIG.
[0033]
Furthermore, since there is no need to assemble the surface mount type connector and the circuit board using fastening means such as screws or nuts, the assembling work is greatly simplified, and the number of parts and the manufacturing cost can be reduced. Become.
[0034]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a plan view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount connector according to Embodiment 2 of the present invention. The mounting structure of the surface mount connector according to the present embodiment is different from the mounting structure according to the first embodiment in that the formation positions of the grooves provided on the circuit board are different. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated here.
[0035]
As shown in FIG. 7, the
[0036]
To summarize the characteristic structure of the circuit board in the present embodiment, the
[0037]
Furthermore, the characteristic structure of the mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment can be summarized as follows. This mounting structure includes the above-described
[0038]
By adopting the structure described above, since the grooves provided at the four corners of the connector connection region act as buffer portions for releasing the stress, the concentration of the stress on the solder joint portion is avoided, and The same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in a portion where the groove is not formed, that is, in a portion other than the four corners of the periphery of the connector connection region, it is possible to form a wiring path without bypassing the groove, so that the above-described embodiment is performed. The degree of freedom of the wiring layout is further increased as compared with the first embodiment, and the wiring layout is suitable for higher density and smaller size.
[0039]
FIG. 8 is a plan view showing a modification of the shape of the circuit board in the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the
[0040]
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a plan view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount connector according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the shape of the circuit board and the mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment, and is a view cut along line XX in FIG. The mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment is different from the mounting structure according to the above-described first or second embodiment in that the shape of the cut provided on the circuit board is different. The same parts as those in the above-described first or second embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated here.
[0041]
As shown in FIGS. 9 and 10, a notch is provided in the periphery of the
[0042]
The above-mentioned through
[0043]
To summarize the characteristic structure of the circuit board in the present embodiment, the
[0044]
Furthermore, the characteristic structure of the mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment can be summarized as follows. This mounting structure includes the above-described
[0045]
By employing the structure described above, effects similar to those of the above-described second embodiment can be obtained. Note that the stress relaxation effect obtained in this case is greater than that in the above-described second embodiment due to the penetration of the cuts, and the stress can be more effectively relieved.
[0046]
Even in the case where a through hole is provided in a circuit board as in the present embodiment, similarly to the modification in the second embodiment described above, only two opposing sides of the substantially rectangular connector connection region are surrounded. Thus, it is possible to provide a U-shaped through hole. With this configuration, it is possible to ensure both the connection reliability and the degree of freedom in the wiring layout.
[0047]
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount type connector according to Embodiment 4 of the present invention. The same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated here.
[0048]
As shown in FIG. 8, on the
[0049]
The
[0050]
A reinforcing
[0051]
When the
[0052]
In addition, as a method of attaching the reinforcing
[0053]
To summarize the characteristic structure of the circuit board in the present embodiment described above, the
[0054]
Furthermore, the characteristic structure of the mounting structure of the surface mount type connector according to the present embodiment can be summarized as follows. This mounting structure includes the above-described
[0055]
By adopting the structure described above, the insertion / extraction load generated by inserting / extracting the male connector into / from the female surface mount connector is prevented from being concentrated on the solder connection portion, so that a high connection can be achieved. Reliability is assured. This is because the bending stress generated on the circuit board is reduced by the reinforcing member attached to the back surface of the circuit board, and the stress concentration particularly generated on the solder bump located at the outermost end of the solder connection portion is reduced. Therefore, damage in this portion is prevented beforehand.
[0056]
In addition, there is no need to secure a space for mounting a fastening means such as a screw or a nut on the circuit board, and further, it is not necessary to secure a space for providing a groove or a through-hole. It is possible to realize a mounting structure of the surface mount type connector with high degree.
[0057]
In the above-described first to fourth embodiments, the case has been described in which the connector connection electrodes are arranged in a matrix on the surface of the circuit board and the connector connection region is formed in a substantially rectangular shape. It is not particularly limited to this shape. The present invention can naturally be applied to, for example, those in which the connector connection electrodes are arranged in a staggered manner or those in which the connector connection areas are arranged in a random manner. Of course, it can be applied to such as.
[0058]
Further, in the above-described first to fourth embodiments, the case where a connection structure of a so-called BGA (Ball Grid Array) system using solder bumps is employed has been described as an example, but the present invention is not particularly limited to this. Instead, the present invention can also be applied to a circuit board in which a solder paste is printed and the circuit board is connected to the surface mount type connector by reflow or the like.
[0059]
As described above, each of the embodiments disclosed above is an example in all respects, and is not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
[0060]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, assembling work can be easily performed, high connection reliability is obtained, and the mounting structure of the surface mount type connector which enables high-density mounting and has a high degree of freedom in wiring layout can be obtained. Further, according to the present invention, a circuit board suitable for this mounting structure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a result of simulating a distribution of a main stress generated in a solder joint in a mounting structure of a surface mount type connector shown in FIG.
FIG. 2 is an enlarged view of an end portion of a solder joint in the simulation result shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount connector according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount connector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a result of simulating a distribution of a main stress generated in a solder joint in the mounting structure of the surface mount connector shown in FIGS. 3 and 4;
FIG. 6 is an enlarged view of an end portion of a solder joint in the simulation result shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a plan view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount type connector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a modification of the shape of the circuit board and the mounting structure of the surface mount connector according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount type connector according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount connector according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a shape of a circuit board and a mounting structure of a surface mount type connector according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a conventional surface mount type connector.
FIG. 13 is a schematic sectional view showing another example of a mounting structure of a conventional surface mount type connector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記コネクタ接続領域の周縁に、前記主表面から当該回路基板の深さ方向に向かって切り込みが設けられていることを特徴とする、回路基板。A circuit board having a connector connection region on a main surface including a plurality of connector connection electrodes to which a surface mount connector is connected via bumps made of brazing material,
A circuit board, wherein a notch is provided at a periphery of the connector connection region from the main surface in a depth direction of the circuit board.
前記切り込みは、少なくとも前記略矩形のコネクタ接続領域の四隅に設けられている、請求項1に記載の回路基板。The connector connection region has a substantially rectangular shape by arranging the plurality of connector connection electrodes in a matrix,
The circuit board according to claim 1, wherein the cuts are provided at least at four corners of the substantially rectangular connector connection area.
前記コネクタ接続領域が位置する部分に対応した当該回路基板の裏面に、補強部材が貼り付けられていることを特徴とする、回路基板。A circuit board having a connector connection region on a main surface including a plurality of connector connection electrodes to which a surface mount connector is connected via bumps made of brazing material,
A circuit board, wherein a reinforcing member is attached to a back surface of the circuit board corresponding to a portion where the connector connection region is located.
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- 2003-05-16 JP JP2003138659A patent/JP2004342888A/en not_active Withdrawn
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