JP2006059996A - プリント配線板設計方法、プリント配線板、プリント回路板、プリント配線板の設計ツールおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板に於いて、ソルダーレジスト幅が十分に確保されない板端近傍のパッドの配置を許容し、より板端の近傍にパッドを配置できるようにして、高密度の回路実装を可能にする。
【解決手段】プリント配線板１０の板端１０ｅの近傍に、回路部品１５を実装するための一対のパッド１２ａ，１２ｂを形成する際に、一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間をパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂとする。これにより一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間は、パターン形成およびソルダーレジスト１１が禁止されることから、一対のパッド１２ａ，１２ｂを板端側に十分なソルダーレジストの幅を形成できない板端側まで近付けて配置することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高密度が要求される電子回路等に適用して好適なプリント配線板設計方法、プリント配線板、プリント回路板、プリント配線板の設計ツール、およびディスクドライブユニットを設けた電子機器に関する。

電子部品および電子機器の高機能化、小型化に伴い、機器内に実装される回路基板に対して、より高密度、小型化が要求されている。この種回路基板の実装回路密度を高めるためのプリント配線板のパターン形成技術として、例えばパターン間隔を狭めた際の半田ブリッジを防止する技術等、各種の基板技術が提案されている。
特開平９−３０７２２０号公報

プリント配線板設計に於ける制約上の問題点として、プリント配線板の板端付近に於けるパッドの配置位置の制約がある。プリント配線板の板端付近にパッドを配置する場合、配置したパッドが板端から近すぎるとソルダーレジストの形成が困難になる。このためソルダーレジストの形成が可能な領域が確保されることを条件にパッドの配置を許容していた。具体的には、ソルダーレジスト工程を経た基板をプリント配線板単体にカットした際のソルダーレジストの剥離に起因する回路短絡等の不具合が生じることのないよう、板端からパッドまでの距離およびソルダーレジストの最少幅に制約を設けていた。この制約が高密度実装のパターン形成を妨げる一要因となっていた。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ソルダーレジスト幅が十分に確保されない板端近傍のパッドの配置を許容し、より板端の近傍にパッドを配置できるようにして、高密度の回路実装を可能にしたプリント配線板設計方法、プリント配線板、プリント回路板、プリント配線板の設計ツールおよび電子機器を提供することを目的とする。

本発明は、プリント配線板のパターンレイアウトを行うプリント配線板設計方法に於いて、前記プリント配線板に対してパターンの形成およびソルダーレジストを禁止するパターン禁止エリアを指定する手段と、前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、プリント配線板に於いて、前記プリント配線板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止する領域を設け、このパターン形成およびソルダーレジストを禁止する領域を介して、パッドを前記プリント配線板の板端近傍に設けたことを特徴とする。

また本発明は、プリント回路板に於いて、前記プリント回路板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止した領域を有して当該領域を介し前記板端の近傍に前記板端に沿って設けられた一対のパッドと、前記一対のパッドに実装された回路部品とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、プリント配線板のパターンレイアウトを行う設計ツールであって、前記プリント配線板に対してパターン形成およびソルダーレジストを禁止するパターン禁止エリアを指定する手段と、前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段とを具備したことを特徴とする。

また本発明は、記録媒体を内蔵したディスクドライブユニットと、前記ディスクドライブユニットを動作制御する制御回路基板とを具備した電子機器であって、前記制御回路基板は、当該基板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止した領域を介在して前記板端の近傍に前記板端に沿って設けた一対のパッドと、前記一対のパッドに実装された回路部品とを具備することを特徴とする。

ソルダーレジスト幅が十分に確保されない板端近傍のパッドの配置を許容し、より板端の近傍にパッドを配置した高密度の回路実装を可能にした。

本発明は、プリント配線板の板端近傍にパッドを置く際に、パッドの板端側をパターン禁止エリアとすることで、ソルダーレジストを形成しなくとも回路部品実装後に於ける回路短絡等の不具合を招くことなく、より板端の近傍にパッドを配置することができるようにしたもので、以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係るプリント配線板のパターンレイアウトに於ける要部のパターン配置例を図１に示している。図１に示すパターン配置構成は、プリント配線板１０の板端１０ｅの近傍に、回路部品１５を実装するための一対のパッド１２ａ，１２ｂを形成する際に、一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間をパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂとする。これにより一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間はパターン形成が禁止され、かつパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂはソルダーレジスト１１が被覆されないソルダーレジスト抜きのエリアとなることから、一対のパッド１２ａ，１２ｂを板端側に十分なソルダーレジストの幅を形成できない板端側まで近付けて配置することができる。このように、ソルダーレジスト幅が十分に確保されない板端近傍のパッドの配置をパターン禁止エリアを指定することで許容し、より板端の近傍にパッドを配置できるようにしたことにより、より高密度の回路実装が可能となる。

上記図１に示したような板端とパッドとの間にパターン禁止エリアを介在させるパターンレイアウトを実現可能にしたプリント配線板設計ＣＡＤシステムの構成を図２に示し、そのパターンレイアウトに従うプリント配線板の製造工程を図３に示し、上記図２に示すプリント配線板設計ＣＡＤシステムに於けるパターンレイアウトの要部の処理手順を図４に示している。

図２に示すプリント配線板設計ＣＡＤシステム２０は、制御部２１と、記憶部２２と、操作入力部２３と、表示部２４とを有して構成される。

制御部２１はプログラム処理機能を有し、ＣＡＤシステム２０の全体の制御を司る。この実施形態では、ユーザ（パターン設計者）が操作入力部２３を操作し入力した内容に従い、表示部２４を表示制御して、記憶部２２に記憶されたパターンレイアウトモジュール２３ａ内のプリント配線板設計ルールを含む部品配置処理ルーチンに従う図４に示すような処理を実行し、上記したような板端とパッドとの間にパターン禁止エリアを介在させるパターンレイアウト機能を実現する。この処理には記憶部２２に記憶された実装部品情報テーブル２３ｂを参照して、プリント配線板に置かれる部品実装用パッドの形状、寸法等の情報を取得し、この取得した情報をもとにプリント配線板に部品実装用のパッドを配置する処理も含まれる。

記憶部２２には、制御部２１が実行する各種のプログラムおよびパターン設計および部品実装のための各種情報が記憶される。この実施形態では、上記した図４に示すようなプリント配線板設計ルールを含む部品配置処理ルーチンを備えたパターンレイアウトモジュール２３ａ、および部品実装用パッドを配置する際に参照される実装部品情報テーブル２３ｂ等が格納される。

操作入力部２３および表示部２４はプリント配線板のパターンレイアウトの際の各種の入力、確認等に供されるもので、この実施形態では図１および図４に示すような板端とパッドとの間にパターン禁止エリアを介在させる部品実装用パッド配置の際の入力、確認等に供される。

図３はプリント配線板のパターンレイアウトに於いて、上記図１に示したような板端とパッドとの間にパターン禁止エリアを介在させる板端近傍への部品実装用パッドの配置を許容した場合のプリント配線板の製造工程を示している。配線板設計工程３０１では、上述したように、プリント配線板の板端近傍に部品実装用のパッドを配置する際、板端とパッド配置部との間にソルダーレジスト幅が十分に確保されない場合に、その板端近傍のパッドの配置をパターン禁止エリアを指定することで許容している。プリント配線板製造工程のうち、パターンエッチングによるパターン形成工程３０２では、上記パターン禁止エリアに対して銅箔を剥離し、当該領域にパターンを形成しない。ソルダーレジスト工程３０３では、上記パターン禁止エリアに対してソルダーレジストを形成しない。表面処理工程３０４では上記パターン禁止エリアを含めて最終表面加工を施す。

図４には上記記憶部２２に記憶されたパターンレイアウトモジュール２３ａ内のプリント配線板設計ルールを含む部品配置処理ルーチンに従う制御部２１の処理手順を示している。尚、この処理では、板端近傍のパターンチェックに関して、プリント配線板に配置するパッドの板端に最も近い端部と板端との間の距離（以下パターンギャップ（Ａ）と称す）と、プリント配線板に配置するパッドと板端との間に形成可能なソルダーレジストの幅（以下レジスト最小残り幅（Ｂ）と称す）のそれぞれについて、パターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックしている（ステップＳ４２〜Ｓ４６参照）が、これに限らず、上記パターンギャップ（Ａ）、レジスト最小残り幅（Ｂ）のいずれかについて、パターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックする処理形態であってもよい。例えばレジスト最小残り幅（Ｂ）のみについて、パターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックする処理形態であってもよい。また、パターン禁止エリアの指定に関して、上記パターンギャップ（Ａ）のチェック、レジスト最小残り幅（Ｂ）のチェックそれぞれについて、ルールで決められた最小許容幅を満たしていないとき（ステップＳ４４，Ｓ４６のＮｏ参照）、その旨を表示部２４に表示しユーザに通知して（ステップＳ４８参照）、ユーザの指示に従いパターン禁止エリアを介在させる処理形態としているが、ユーザの指示を必要とせずにパターン禁止エリアを介在させる処理形態、ユーザの指示を待たずに介在させてその旨をユーザに報知する処理形態等であってもよい。また、図４では、ルールで決められたパターンギャップ（Ａ）の最小許容幅とレジスト最小残り幅（Ｂ）の最小許容幅とを異ならせているが、同じ幅（値）であってもよい。

図４に示す処理では、回路部品１５を実装するための一対のパッド１２ａ，１２がパターンレイアウトの対象となるプリント配線板の予め設定された板端からの所定エリア内に置かれたことを検知したとき（Ｓ４１，Ｓ４２ Ｙｅｓ）、図４に示すパターンギャップ（Ａ）が設定された最小許容幅を満たしているか否かをチェックする（ステップＳ４３）。例えばパターンギャップ（Ａ）が０．２５ｍｍを超えていれば設定された最小許容幅を満たしていると判断し、０．２５ｍｍ以下であれば最小許容幅を満たしていないと判断する。

ここで、パターンギャップ（Ａ）が最小許容幅を満たしていれば（Ｓ４４ Ｙｅｓ）、続いて上記レジスト最小残り幅（Ｂ）が設定された最小許容幅を満たしているか否かをチェックする（ステップＳ４５）。例えばレジスト最小残り幅（Ｂ）が０．２ｍｍを超えていれば設定された最小許容幅を満たしていると判断し、０．２ｍｍ以下であれば最小許容幅を満たしていないと判断する。

また、上記パターンギャップ（Ａ）のチェック（ステップＳ４３）に於いて、パターンギャップ（Ａ）が最小許容幅を満たしていないとき（Ｓ４４ Ｎｏ）は、その旨を表示部２４に表示してユーザに通知し、パターン禁止エリアの指定を設計要素に含んでユーザの指示を待つ（ステップＳ４８）。

ここで、ユーザが一対のパッド１２ａ，１２ｂの配置に対して、板端１０ｅとの間に、パターン禁止エリアを指定すると、プリント配線板上に置いた一対のパッド１２ａ，１２ｂと板端１０ｅとの間に、パターンもソルダーレジストも存在しないパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂが介在され、上記板端１０ｅ近傍のパッド１２ａ，１２ｂの配置が許容される（ステップＳ４９）。

また、上記レジスト最小残り幅（Ｂ）のチェック（ステップＳ４５）に於いて、レジスト最小残り幅（Ｂ）が最小許容幅を満たしているとき（Ｓ４６ Ｙｅｓ）は、パッド１２ａ，１２ｂの配置位置が通常の正規ルールに則ったパターン配置であると認識して上記チェック以外の他のパターンチェックを行う（ステップＳ４７）。

上記レジスト最小残り幅（Ｂ）のチェック（ステップＳ４５）に於いて、レジスト最小残り幅（Ｂ）が最小許容幅を満たしていないとき（Ｓ４６ Ｎｏ）は、その旨を表示部２４に表示してユーザに通知し、パターン禁止エリアの指定を設計要素に含んでユーザの指示を待つ（ステップＳ４８）。

ここで、ユーザが一対のパッド１２ａ，１２ｂの配置に対して、板端１０ｅとの間に、パターン禁止エリアを指定すると、プリント配線板上に置いた一対のパッド１２ａ，１２ｂと板端１０ｅとの間に、パターン禁止エリア１３ａ，１３ｂが介在され、上記板端１０ｅ近傍のパッド１２ａ，１２ｂの配置が許容される（ステップＳ４９）。

このようなパターンレイアウトの処理がパターンレイアウトの対象となるプリント配線板に対してレイアウトの完了まで繰り返し実行される（ステップＳ５０，Ｓ４１〜Ｓ５０）。

上記したようにパターンレイアウト処理に於いて、板端近傍のパターン配置におけるパターン禁止エリアの指定を設計要素に含んで、一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間をパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂに指定することで、その間は、パターン形成およびソルダーレジスト１１が禁止され、これによって一対のパッド１２ａ，１２ｂを板端側に十分なソルダーレジストの幅を形成できない板端側まで近付けて配置することができる。このように、ソルダーレジスト幅が十分に確保されない板端近傍のパッドの配置をパターン禁止エリアを指定することで許容し、より板端の近傍にパッドを配置できるようにしたことにより、より高密度の回路実装が可能となる。

上記したパターンレイアウト技術を適用したプリント回路板を実装した電子機器の構成例を図５に示している。この図５に示す電子機器は、ハードディスク装置を構成する、ディスクドライブユニット５０と、ディスクドライブユニット５０を動作制御する制御回路基板１０Ａとを備える。ディスクドライブユニット５０は、外筐体となるシェル５０ａ，５０ｂに、回転記録媒体となるディスク５２、当該ディスク５２にデータをリード／ライトするヘッドを具備したキャリッジ５３、キャリッジ５３を駆動するボイスコイルモータ５５等が内蔵され一体化される。制御回路基板１０Ａはディスクドライブユニット５０のシェル５０ａの形状に合わせた板面形状をなし、その板端近傍に、上記図１に示したパターン配置による、パターン禁止エリア１３ａ，１３ｂを介在して配置された一対のパッド１２ａ，１２ｂが設けられ、この１２ａ，１２ｂに上記ディスクドライブユニット５０を動作制御する回路部品１５が実装される。この制御回路基板１０Ａは、一対のパッド１２ａ，１２ｂの板端側端部から板端１０ｅまでの間がパターン禁止エリア１３ａ，１３ｂに指定されてパターン形成およびソルダーレジスト１１が禁止されたことにより、一対のパッド１２ａ，１２ｂが板端側に十分なソルダーレジストの幅を形成できない板端側まで近付けて配置されている。これによって高密度の回路実装が可能となり、小型化を図った高密度回路実装による制御回路基板１０Ａが実現される。

図６および図７にはそれぞれ上記図１、図４、図５に示した実施形態と形状を異にするパターン禁止エリアを介在させたプリント配線板の板端近傍のパッドおよびパターン禁止エリアの配置例を示している。図６は板端１０ｅに沿う一対のパッド１２ａ，１２ｂに対して、板端１０ｅとの間に１つのパターン禁止エリア１３ｃを介在させた配置例を示している。図７は一対のパッド１２ａ，１２ｂを板端１０ｅに沿わせてプリント配線板１０の角部に配置した場合の板端１０ｅとパッド１２ａ，１２ｂとの間のパターン禁止エリア１３ｄの配置構成の一例を示している。これらのいずれの配置構成に於いても上記した図１、図４、図５に示した実施形態と同様に一対のパッド１２ａ，１２ｂを板端側に十分なソルダーレジストの幅を形成できない板端側まで近付けて配置することができ、より高密度の回路実装が可能となる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形しまたは組み合わせて具体化できる。例えば図４に示す処理に於いて、板端近傍のパターンチェックに関して、パターンギャップ（Ａ）と、ソルダーレジストの幅（以下レジスト最小残り幅（Ｂ）のそれぞれについて、パターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックしているが、これに限らず、パターンギャップ（Ａ）、レジスト最小残り幅（Ｂ）のいずれかについて、パターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックする処理形態、例えばレジスト最小残り幅（Ｂ）のみについてパターン禁止エリアの指定を必要とするか否かをチェックする処理形態であってもよい。また、パターン禁止エリアの指定に関して、上記パターンギャップ（Ａ）のチェック、レジスト最小残り幅（Ｂ）のチェックそれぞれについて、ルールで決められた最小許容幅を満たしていないとき、その旨を表示部２４に表示しユーザに通知して、ユーザの指示に従いパターン禁止エリアを介在させる処理形態としているが、ユーザの指示を必要とせずにパターン禁止エリアを介在させる処理形態、ユーザの指示を待たずに介在させてその旨をユーザに報知する処理形態等であってもよい。また上記した実施形態ではルールで決められたパターンギャップ（Ａ）の最小許容幅とレジスト最小残り幅（Ｂ）の最小許容幅とを異ならせているが、同じ幅（値）であってもよい。さらにパッド１２ａ，１２ｂ、およびパターン禁止エリアの形状、配置一等も上記した実施形態に限らず、種々の変更、組合せ等が可能である。

本発明の実施形態に係るプリント配線板の要部のパターン配置例を示す図。 上記実施形態に係るプリント配線板の製造を可能にしたプリント配線板設計ＣＡＤシステムの構成を示す図。 上記実施形態に係るプリント配線板の設計並びに製造工程を示す図。 上記図２に示すＣＡＤシステムの部品配置処理手順を示すフローチャート。 上記実施形態に係るプリント配線板を実装した装置の構成例を示す図。 上記実施形態に係るプリント配線板のパターン配置の変形例を示す図。 上記実施形態に係るプリント配線板のパターン配置の変形例を示す図。

符号の説明

１０…プリント配線板、１０ｅ…板端、１０Ａ…制御回路基板、１１…ソルダーレジスト、１２ａ，１２ｂ…パッド、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…パターン禁止エリア、１５…回路部品、２０…プリント配線板設計ＣＡＤシステム、２１…制御部、２２…記憶部、２３…操作入力部、２３ａ…パターンレイアウトモジュール、２３ｂ…実装部品情報テーブル、２４…表示部２４、５０…ディスクドライブユニット、５０ａ，５０ｂ…シェル、５２…ディスク、５３…キャリッジ、５５…ボイスコイルモータ、３０１…配線板設計工程、３０２…パターン形成工程、３０３…ソルダーレジスト工程、３０４…表面処理工程。

Claims (15)

1. プリント配線板のパターンレイアウトを行うプリント配線板設計方法に於いて、
   前記プリント配線板に対してパターンの形成およびソルダーレジストを禁止するパターン禁止エリアを指定する手段と、
   前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段と
   を具備したことを特徴とするプリント配線板設計方法。
2. 前記パッドは前記板端に沿い、対で配置される請求項１記載のプリント配線板設計方法。
3. 前記パターン禁止エリアは前記プリント配線板の板端部分に於けるソルダーレジストの形成が保証されない領域である請求項２記載のプリント配線板設計方法。
4. 前記パッドの前記板端方向端部は前記板端から０．２５ｍｍ以内に配置される請求項２記載のプリント配線板設計方法。
5. 前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段は、
   前記プリント配線板に配置するパッドの前記板端に最も近い端部と前記板端との間の距離、
   前記プリント配線板に配置するパッドと前記板端との間に形成可能なソルダーレジストの幅、
   の少なくともいずれかが設定範囲内にあるとき前記パターン禁止エリアを介在させた前記パッドの配置を許容する請求項２記載のプリント配線板設計方法。
6. 前記パターン禁止エリアを、ユーザの指示に従い介在させる手段、若しくは必要に応じユーザに指定を促しユーザの指示を待って介在させる手段、若しくはユーザの指示を必要とせずに介在させる手段、若しくはユーザの指示を待たずに介在させてその旨をユーザに報知する手段をさらに具備した請求項５記載のプリント配線板設計方法。
7. プリント配線板に於いて、
   前記プリント配線板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止する領域を設け、このパターン形成およびソルダーレジストを禁止する領域を介して、パッドを前記プリント配線板の板端近傍に設けたことを特徴とするプリント配線板。
8. 前記パッドは前記板端に沿い、対で設けられる請求項７記載のプリント配線板。
9. 前記パターン形成およびソルダーレジストを禁止する領域は、前記プリント配線板の板端部分に於けるソルダーレジストの形成が保証されない領域である請求項８記載のプリント配線板。
10. 前記パッドの前記板端方向端部は前記板端から０．２５ｍｍ以内に設けられる請求項８記載のプリント配線板。
11. プリント回路板に於いて、
    前記プリント回路板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止した領域を有して当該領域を介し前記板端の近傍に前記板端に沿って設けられた一対のパッドと、
    前記一対のパッドに実装された回路部品と
    を具備したことを特徴とするプリント回路板。
12. プリント配線板のパターンレイアウトを行う設計ツールであって、
    前記プリント配線板に対してパターン形成およびソルダーレジストを禁止するパターン禁止エリアを指定する手段と、
    前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段と
    を具備したことを特徴とするプリント配線板の設計ツール。
13. 前記プリント配線板の板端から前記パターン禁止エリアを介在させた前記プリント配線板の板端近傍にパッドの配置を許容する手段は、
    前記プリント配線板に配置するパッドの前記板端に最も近い端部と前記板端との間の距離、
    前記プリント配線板に配置するパッドと前記板端との間に形成可能なソルダーレジストの幅、
    の少なくともいずれかが設定範囲内にあるとき前記パターン禁止エリアを介在した前記パッドの配置を許容する請求項１２記載のプリント配線板の設計ツール。
14. 前記パターン禁止エリアを、ユーザの指示に従い介在させる手段、若しくは必要に応じユーザに指定を促しユーザの指示を待って介在させる手段、若しくはユーザの指示を必要とせずに介在させる手段、若しくはユーザの指示を待たずに介在させてその旨をユーザに報知する手段をさらに具備した請求項１３記載のプリント配線板の設計ツール。
15. 記録媒体を内蔵したディスクドライブユニットと、前記ディスクドライブユニットを動作制御する制御回路基板とを具備し、
    前記制御回路基板は、当該基板の板端にパターン形成およびソルダーレジストを禁止した領域を介在して前記板端の近傍に前記板端に沿って設けた一対のパッドと、前記一対のパッドに実装された回路部品とを具備することを特徴とする電子機器。

Images