JP2006210735A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路図上の同一部分に用いられ、電気的な規格に互換性を有しながら半田接続部の配置が異なるデバイスを同一場所に実装できるようにした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１００は、所定の回路に合わせて形成された配線パターン３と、電気的な規格がほぼ等しく、リードの配置が異なる２種類のＳＲＡＭのいずれをも同一の場所に実装可能なスペース２Ａ，２Ｂを有する。更に、前記２種類のＳＲＡＭのそれぞれのリードに接続される第１，第２のランド列３１，３２が、スペース２Ａ，２Ｂに形成され、それぞれには、前記２種類のＳＲＡＭのいずれかを選択して実装することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体デバイス等の回路部品が実装されるプリント配線基板に関し、特に、回路図上の同一部分に用いられ、電気的な規格に互換性を有しながら半田接続部の配置が異なるデバイスを同一場所に実装できるようにしたプリント配線基板に関する。

近年、パーソナルコンピュータおよびインターネットの普及にともない、例えば、店舗や住宅におけるガス漏れ、火災、不法侵入、ペットの異常等の異常発生を店舗や住宅から離れた場所にいる関係者や居住者に通知したり、また、離れた場所から店舗や住宅内の機器を制御することが可能になり、セキュリティシステム等として市販も行われている。

例えば、ドア鍵の異常開錠を検知して侵入警報を発生するシステム（例えば、特許文献１参照。）、携帯電話を用いて外出先から住宅機器をオン／オフ制御したり、窓や玄関の鍵を遠隔制御によって施錠又は開錠を行う制御システム等が提案されている（例えば、特許文献２，３参照。）。

上記したセキュリティ装置は、一般に、制御部と、複数種のセンサからなるセンサ部と、前記制御部とセンサ部を接続するインターフェース部と、装置内の各部に電力を供給する電源部とを１枚のプリント配線基板に実装した構成である。

さらに、制御部は、全体を制御するＣＰＵと、バスを介してプログラムを格納するＲＯＭ、一時的にデータ等を格納するＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、電源オフになってもデータを格納し続けるフラッシュメモリ（Flash Memory）等を備えて構成されている。ＳＲＡＭは、ＳＯＰ（Small Outline Package）等のパッケージ形状を有し、プリント配線基板上の配線パターンに実装される（例えば、非特許文献１参照。）。

このような構成のセキュリティ装置のユーザを一般家庭にまで拡大しようとした場合、製品価格を下げることが最重要になる。製品のコストダウンを図る場合に有効なことは、使用部品数を少なくし、かつそれぞれの部品に汎用品を用いることである。
特開２００２−１９００７０号公報（［００１８］〜［００２１］、図１） 特開２００１−３０９０６７号公報（［００１２］〜［００２２］、図１〜図３） 特開２０００−３０３７２９号公報（［０００５］〜［００１０］、図１〜図３） 工業調査会、ハイブリッドマイクロエレクトロニクス協会編＠エレクトロニクス実装技術基礎講座、第４巻「実装組立技術」、Ｐ１５０

しかし、従来のセキュリティ装置によると、半導体デバイス等の重要な部品が予定通りに購入できない事態を生じることがある。このような場合、代替品を確保することになるが、その代替品がＩＣ等のように、電気的規格が同じでも、パッケージサイズ、ピン数、ピン間隔、ピン位置等の仕様が異なっているときには、実装できない。例えば、汎用のＳＲＡＭでは、容量が１Ｍ（メガ）バイトまたは２Ｍバイトとなっているが、容量が等しくとも、型番等が異なるとピン位置が合わず、実装することができない。このような場合、プリント配線基板を新たに設計し直す必要が生じ、歩留り低下や納期遅れの発生が懸念される。

また、仕様の異なる２種のＳＲＡＭのいずれをも実装できるように、それぞれに対応した実装スペースを予め用意しておくこともできるが、プリント配線基板が大型化するため、これを搭載した装置の大型化を招くことになる。

従って、本発明の目的は、回路図上の同一部分に用いられ、電気的な規格に互換性を有しながら半田接続部の配置が異なるデバイスを同一場所に実装でき、プリント配線基板のサイズを大きくすることなく、標準品および代替品を実装することのできるプリント配線基板を提供することにある。

上記の目的を達成するため、所定の回路に合わせて形成された配線パターンと、電気的な規格がほぼ等しく、半田接続部の配置が異なる２種類の半導体デバイスのいずれをも同一の場所に実装するスペースと、前記２種類の半導体デバイスの前記半田接続部に対応して前記スペースに形成された２種類のランドとを備えることを特徴とするプリント配線基板を提供する。

本発明のプリント配線基板によれば、回路図上の同一部分に用いられ、電気的な規格に互換性を有しながら半田接続部の配置が異なるデバイスを同一場所に実装することができる。

（センササーバの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るセンササーバのブロック図である。このセンササーバ１は、セキュリティ装置や監視装置に類するものであり、このセンササーバ１を構成する回路が１枚のプリント配線基板に実装されており、このプリント配線基板を１つの筐体に収納した構成となっている。

センササーバ１は、全体を制御するＣＰＵ１０と、このＣＰＵ１０に接続される２つのＳＲＡＭ１１Ａと、ＣＰＵ１０を動作させるプログラム等が格納されたフラッシュメモリ１２と、２つのＳＲＡＭ１１Ａの電源となる二次電池１３と、二次電池１３と２つのＳＲＡＭ１１Ａの間に接続された充放電制御部１４と、複数のセンサからなるセンサ部２０が接続されるとともにＣＰＵ１０に接続されたインターフェース部１５と、ＣＰＵ１０に接続されたイーサネット（Ethernet）（登録商標）部１６と、ＣＰＵ１０に接続されたＲＳ（Recommended Standard）−２３２Ｃ部１７と、ＣＰＵ１０に接続されたＲＳ−４８５部１８と、各部に直流電源を供給する電源部１９とを備える。これらは、センサ部２０を除いて、後記する図３のプリント配線基板１００に搭載される。

ＣＰＵ１０は、例えば、工業用等に開発された１チップ化されたＬＳＩである。

ＳＲＡＭ１１Ａは、センサ部２０のセンサが検出した温度データ等を記憶する揮発性メモリであり、例えば、１Ｍバイトの記憶容量を有する。

フラッシュメモリ１２は、書換え可能な不揮発性メモリであり、電源がオフになっても書込まれているプログラム等の格納を保持する。

二次電池１３は、充電可能なボタン型の電池であり、電源部１９がオフになっているときに２つのＳＲＡＭ１１Ａに電源を供給し続け、記憶内容が消去されないようにする。

充放電制御部１４は、電源部１９の出力電圧を用いて二次電池１３を充電するほか、電源部１９がオフになると同時に二次電池１３の出力電圧を２つのＳＲＡＭ１１Ａに印加する回路構成を備える。

インターフェース部１５は、センサ部２０とＣＰＵ１０との接続を行うものであり、信号ラインおよび電源ラインによってＣＰＵ１０に接続されている。

イーサネット部１６は、所定のプロトコルにより、イーサネット２１との接続を行うための回路構成を備えている。ＲＳ２３２Ｃ部１７は、ＲＳ−２３２Ｃ規格により外部の端末装置等との間でシリアルデータ伝送を行うための回路構成を備えている。ＲＳ−４８５部１８は、ＲＳ−４８５規格により外部の端末装置等との間で通信を行うための回路構成を備えている。

電源部１９は、図３に示す各部のＩＣ等を動作させるための＋５Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１．８Ｖ等の直流電圧を出力するためのスイッチング電源回路、レギュレータ回路等を備えて構成されている。

センサ部２０は、温度センサ、湿度センサ、電子錠、ガスセンサ、ドア開閉センサ、監視カメラ等を備え、これらセンサの検出データや監視カメラの映像はインターフェース部１５へ出力する。

（センササーバの動作）
住宅等には、予め複数の監視箇所、例えば、空調装置、調理器具、ドア、窓等に、それぞれの監視目的に応じたセンサが設置され、さらにセンササーバ１が、適当な位置に設置される。

電源がオンにされると、電源部１９が所定の直流電圧を生成して各部に供給し、ＣＰＵ１０を動作させる。ＣＰＵ１０は、定期的または必要時にインターフェース部１５を介してセンサ部２０から各センサの検出データを取得する。ＣＰＵ１０は、取得した温度値等のデータを半導体デバイスとしてのＳＲＡＭ１１Ａに保存するとともに、検出値が予め設定したしきい値を越えていることを判定し、或いはドア開閉センサのオン／オフ動作を判定したときには、イーサネット部１６、ＲＳ−２３２Ｃ部１７等を介して外部の端末装置、或いは予め契約してある警備会社の通信設備、携帯電話等との通信を行い、住宅に異常が発生したことを警備会社や携帯電話を所持する居住者に通知する。また、監視カメラの画像に変化が生じたとき等には、その画像を予め定めた通知先へ伝送する。

（ＳＲＡＭの構成）
図２は、上記センササーバ１に使用できる２種類のＳＲＡＭの模式的外観を示す平面図である。図中、（ａ）は第１のタイプのＳＲＡＭ１１Ａ（以下、ＳＲＡＭ１１Ａという。）の模式的外観であり、（ｂ）は第２のタイプのＳＲＡＭ１１Ｂ（以下、ＳＲＡＭ１１Ｂという。）の模式的外観である。なお、ＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂは、例えば、８本のデータ、１６本のアドレス、および複数の制御用の各リードを備えるが、図２においては、図示および説明を簡略にするため、Ａ〜Ｈで示している。

ＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂは、２方向にリードが配設されたＳＯＰ型であり、電気的な規格に互換性を有しながら、外形および半田接続部としてのリードの配置が異なるためにリードの位置は一致せず、従って重なりを持つリードは存在しない。図２の（ａ）に示すように、ＳＲＡＭ１１Ａは、リードＡ_１〜Ｄ_１とＥ_１〜Ｈ_１が対向する辺に設けられ、また、図２の（ｂ）に示すように、ＳＲＡＭ１１Ｂは、リードＡ_２〜Ｄ_２とＥ_２〜Ｈ_２が対向する辺に設けられている。

（プリント配線基板の構成）
図３は、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の模式的構成を示す。このプリント配線基板１００は、図１に示したセンササーバ１を構成する回路部品を実装するものであり、ガラスエポキシ等の材料を用いて作られているとともに、多層構造を有する。

プリント配線基板１００上には、ＣＰＵ１０と、ＳＲＡＭ１１ＡまたはＳＲＡＭ１１Ｂのいずれかが２つ実装（ここでは、２つのＳＲＡＭ１１Ａを実装。）されるほか、図示を省略しているが、図１に示したフラッシュメモリ１２、二次電池１３、充放電制御部１４、インターフェース部１５等のＬＳＩ、電源部１９、さらには、抵抗、コンデンサ、放熱器等が実装されている。

プリント配線基板１００は、図３の実線で示すＳＲＡＭ１１Ａの実装場所に対し、このＳＲＡＭ１１Ａを実装しないときには、ＳＲＡＭ１１Ｂが点線位置で示す場所に実装できるように構成されている。

（ＳＲＡＭの実装）
例えば、ＳＲＡＭ１１Ａが標準品で、ＳＲＡＭ１１Ｂが代替品であるとすると、通常は２個のＳＲＡＭ１１Ａが後述する図５のスペース２Ａ，２Ｂの第１のランド列３１Ａ，３１Ｂに実装される。しかし、何らかの事情により、ＳＲＡＭ１１Ａが購入できなかったとき、代替品としてＳＲＡＭ１１Ｂを購入して使用する。このＳＲＡＭ１１Ｂは、２つが後述する図５のスペース２Ａ，２Ｂの第２のランド列３２Ａ，３２Ｂに実装される。

なお、ＳＲＡＭ１１Ａの在庫状態等によってＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂの両方が利用できる場合には、１個のＳＲＡＭ１１Ａと１個のＳＲＡＭ１１Ｂをスペース２Ａ，２Ｂに実装することもできる。

図４は、２種類のＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂに対応した配線パターンの模式図である。図４に示すように、ＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂは、リードＡ_１〜Ｄ_１とリードＡ_２〜Ｄ_２、およびリードＥ_１〜Ｈ_１とリードＥ_２〜Ｈ_２が平行するように配置し、１個分のスペースにＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂのいずれをも実装できる構成にしている。このメモリ配置に合わせて、リードＡ_１〜Ｈ_１，Ａ_２〜Ｈ_２に接続されるランドＡ_１１〜Ｈ_１１，Ａ_２１〜Ｈ_２１が、リードＡ_１〜Ｈ_１，Ａ_２〜Ｈ_２のリード配置に合わせて設けられている。そして、ランドＡ_１１〜Ｈ_１１とランドＡ_２１〜Ｈ_２１の内、データバス、アドレスバス、電源等の共通するランド間が接続パターン３０によって接続されている。

図５は、図３のＳＲＡＭ搭載部の詳細を示す配線パターン図である。図５に示すように、プリント配線基板１００は、２つのＳＲＡＭ１１Ａ（またはＳＲＡＭ１１Ｂ）が実装される２つのスペース２Ａ，２Ｂと、スペース２Ａ，２Ｂのそれぞれに１つのＳＲＡＭが実装できるように形成された配線パターン３とを有する。

配線パターン３は、ＳＲＡＭ１１Ａのリードに接続されるともに１つの列が２４個のランドからなる上下一対のランド列３１Ａ，３１Ｂと、ＳＲＡＭ１１Ｂのリードに接続されるとともに１つの列が２２個のランドからなる上下一対のランド列３２Ａ，３２Ｂとを備える。ランド列３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、データバス及びアドレスバス等の共通するランド間が接続パターン３０によって接続されている。また、ランド列３１Ａ，３１Ｂとランド列３２Ａ，３２Ｂとは、ほぼ同一中心になるように配置されるが、回路構成等に応じて若干、左右上下にずらすことも可能である。

（実施の形態の効果）
この実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）異なる形状を有するＳＲＡＭ１１Ａ，１１Ｂの内、標準品として定めた一方に在庫切れ等が生じたとき、他方のＳＲＡＭを同一場所に実装できるため、プリント配線基板１００のサイズを大きくすることなく装置を構成することができる。
（ロ）プリント配線基板１００のサイズを大きくしないで済むため、センササーバ１が大型化するのを防止することができる。
（ハ）１枚のプリント配線基板１００に標準品、或いは標準品に代えて代替品を実装できるため、２種類のプリント配線基板を用意しないで済み、プリント配線基板にかかるコストアップを防止することができる。また、歩留り低下、納期遅れ等を防止することができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、リードが２方向のＳＲＡＭを示したが、配線パターンを形成するスペースを確保できれば、４方向タイプのＳＲＡＭであってもよいし、ＳＲＡＭのリード形状も、ＳＯＰタイプに限定されるものではない。

また、ＳＲＡＭの形状によっては、２つのＳＲＡＭのリード方向が或る角度を有する配置にすることも可能である。これにより、配線パターンの設計の自由度が向上する。

また、上記実施の形態においては、標準品と代替品の組み合わせがＳＲＡＭであるとしたが、本発明はＳＲＡＭに限定されるものではなく、規格や性能に互換性があり、リードが干渉しない配線パターンにできる構造であれば、他のメモリ、またはＬＳＩ等の半導体デバイスであってもよい。

この発明の実施の形態に係るセンササーバのブロック図である。 図１のセンササーバに使用できる２種類のＳＲＡＭの模式的外観を示し、（ａ）は第１のタイプのＳＲＡＭの模式的平面図、（ｂ）は第２のタイプのＳＲＡＭの模式的平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の模式的構成を示す平面図である。 ２種類のＳＲＡＭに対応した配線パターンの模式図である。 図３のＳＲＡＭ搭載部の詳細を示す配線パターン図である。

符号の説明

１ センササーバ
２Ａ，２Ｂ スペース
３ 配線パターン
１０ ＣＰＵ
１１Ａ 第１のタイプのＳＲＡＭ
１１Ｂ 第２のタイプのＳＲＡＭ
１２ フラッシュメモリ
１３ 二次電池
１４ 充放電制御部
１５ インターフェース部
１６ イーサネット部
１７ ＲＳ−２３２Ｃ部
１８ ＲＳ−４８５部
１９ 電源部
２０ センサ部
２１ イーサネット
３０ 接続パターン
３１ 第１のランド列
３２ 第２のランド列
１００ プリント配線基板
Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１，Ｄ_１ リード
Ｅ_１，Ｆ_１，Ｇ_１，Ｈ_１ リード
Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２，Ｄ_２ リード
Ｅ_２，Ｆ_２，Ｇ_２，Ｈ_２ リード
Ａ_１１，Ｂ_１１，Ｃ_１１，Ｄ_１１ ランド
Ｅ_１１，Ｆ_１１，Ｇ_１１，Ｈ_１１ ランド
Ａ_２１，Ｂ_２１，Ｃ_２１，Ｄ_２１ ランド
Ｅ_２１，Ｆ_２１，Ｇ_２１，Ｈ_２１ ランド

Claims (5)

1. 所定の回路に合わせて形成された配線パターンと、
   電気的な規格がほぼ等しく、半田接続部の配置が異なる２種類の半導体デバイスのいずれをも同一の場所に実装するスペースと、
   前記２種類の半導体デバイスの前記半田接続部に対応して前記スペースに形成された２種類のランドとを備えることを特徴とするプリント配線基板。
2. 前記半導体デバイスは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
3. 前記２種類のランドは、前記２種類の半導体デバイスのデータとアドレスに対応するもの同士が接続パターンによって並列接続されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
4. 前記所定の回路は、センササーバを構成する回路であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
5. 前記半田接続部は、リードであることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。