JP2007180308A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波シールドパターンに接続された端子とそれ以外の端子との半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できるプリント配線基板を提供すること。
【解決手段】本発明にかかるプリント配線基板１は、板状の絶縁基材と、絶縁基材の表面に形成された複数の端子２１、３１、４１と、絶縁基材の表面に形成され、接地電位に接続されるとともに電磁波をシールドする電磁波シールドパターン６０と、複数の端子２１、３１、４１のうち、接地電位に接続される端子２１ｇ、４１ｇを電磁波シールドパターン６０に接続する接続配線７１、７２ａ〜７２ｃと、電磁波シールドパターン６０内に形成された複数の開口部８０とを備えており、複数の開口部８０の総面積は、複数の開口部８０を形成しない場合の電磁波シールドパターン６０の面積の３０％〜７０％である。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント配線基板に関し、例えば、グランド端子を接地電位に接続するとともに、電磁波をシールドする電磁波シールドパターンが形成されたプリント配線基板に関する。

近年、オーディオ、コンピュータ、８ミリビデオ、携帯用電話等のエレクトロニクス製品は、高性能化が進んでおり、それとともに小型化、軽量化、薄型化に対するニーズが高まっている。
また、他の電子機器から発生する電磁波ノイズや当該電子機器内のプリント配線基板上の隣在する部品相互間の電磁波障害によって、回路が誤動作を起こすおそれがあるので、プリント配線基板の表面および裏面のうち、実装部品用の端子形成領域を除いた領域の略全面に、電磁波シールドパターンを設ける必要がある。

また、電磁波シールドパターンは、プリント配線基板上の広い範囲に形成されていることから、接地電位に接続するのに都合がよく、電磁波シールドパターンを接地電位に接続すると共に、電磁波シールドパターンに各実装部品のグランド端子を接続していた。
電磁波シールドパターンに関する技術の一例が、特許文献１に記載されている。
特開平７−３８２７６号公報

しかしながら、電磁波シールドパターンは、プリント配線基板上の広い範囲に形成されていることから、実装部品の端子とプリント配線基板上の端子とを半田付けする際に、当該電磁波シールドパターンに電気的に接続されるグランド端子と、当該電磁波シールドパターンに電気的に接続されない端子（以下、グランド端子以外の端子とする）との間で、半田接合強度にばらつきが生じるという問題が生じた。

すなわち、グランド端子以外の端子と実装部品の電極との半田接合が最適になるように、半田付けを行うための温度条件を設定すると、半田付けの際のグランド端子に与えられる熱量の多くがグランド端子を介して広面積の電磁波シールドパターンに奪われてしまい、半田が十分に溶融せず、この結果、グランド端子と実装部品の電極との間で半田付け不良が生じ、十分な半田接合強度を得ることができなかった。

逆に、半田付けを行うための温度設定を、グランド端子と実装部品の電極との半田接合が最適になるように、半田付けを行うための温度条件を設定すると、半田付けの際の熱量によりグランド端子以外の端子と実装部品の電極の温度が高くなりすぎ、グランド端子以外の端子と実装部品の電極との間で半田付け不良が生じ、十分な半田接合強度を得ることができなかった。また、更には、実装部品の許容耐熱温度を超えてしまい、実装部品を破壊してしまうこともあった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、電磁波シールドパターンに接続された端子とそれ以外の端子との半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できるプリント配線基板を提供することを目的とする。

本発明にかかるプリント配線基板は、板状の絶縁基材と、絶縁基材の表面に形成された複数の端子と、絶縁基材の表面または／および裏面に形成され、電磁波をシールドする電磁波シールドパターンと、複数の端子のうち、少なくとも１の端子を電磁波シールドパターンに接続する接続配線と、電磁波シールドパターン内に形成された複数の開口部とを備え、複数の開口部の総面積は、上記複数の開口部を形成しない場合の上記電磁波シールドパターンの面積の３０％〜７０％であることを特徴とするものである。
このような構成にしたことにより、電磁波シールドパターンに接続された端子とそれ以外の端子との半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できる。

また、本発明にかかるプリント配線基板は、板状の絶縁基材と、絶縁基材の表面に形成された複数の端子と、絶縁基材の表面または／および裏面に形成され、接地電位に接続されるとともに、電磁波をシールドする電磁波シールドパターンと、複数の端子のうち、接地電位に接続される端子を電磁波シールドパターンに接続する接続配線と、電磁波シールドパターン内に形成された複数の開口部とを備え、複数の開口の総面積は、複数の開口部を形成しない場合の電磁波シールドパターンの面積の３０％〜７０％であることを特徴とするものである。 このような構成にしたことにより、電磁波シールドパターンに接続され、接地電位に接続された端子とそれ以外の端子との半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できる。

また、複数の開口部は、電磁波シールドパターン内に均一に配置して形成されているのが、好ましい。これにより、ばらつきの少ない電磁波シールド効果を得ることができる。

また、開口部は、円形状または楕円形状の開口部であってもよい。また、開口部は、多角形状の開口部であって、多角形状の開口部の内面のうち、多角形の各頂点部には曲面が形成されてもよい。これにより、開口部の一部に電位が集中するのを抑止することができる。

また、複数の開口部の中心間距離は、３ｍｍ以下であるのが、好ましい。これにより、電磁波シールド効果を効果的に得ることができる。

また、複数の開口部の間に形成される電磁波シールドパターンの最小幅は、０．２ｍｍ以上であるのが、好ましい。これにより、電磁波シールド効果を効果的に得ることができ、電位を均一にでき、更に、複数の開口部が形成された電磁波シールドパターンを簡単に形成することができる。

本発明により、電磁波シールドパターンに接続された端子とそれ以外の端子の半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できる。

本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の構成について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の表面の構成を示す平面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の裏面の構成を示す平面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の表面に実装部品を実装した状態を示す概念図である。なお、便宜上、図３ではプリント配線基板の各パターンを表示していない。

図４は、プリント配線基板の表面および裏面に形成された端子間接続配線のそれぞれを接続する接続部の模式断面図である。図５は、バイヤホールを中心線に沿って切断したときの模式断面図である。
図３に示されるように、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板１の表面には、２つの半導体装置ＩＣ１、ＩＣ２、２つの表面実装型コネクタＣＮ１、ＣＮ２、１つのピンコネクタＰＮ１が実装される。

ここで、図１および図３に示されるように、ＩＣ１とＩＣ２とは部品形状が同一であり、ＩＣ１およびＩＣ２実装用に設けられた複数の端子２１の形状、配置および複数の端子２１の周辺のパターン形状も同一である。また、ＣＮ１とＣＮ２とは部品形状が同一であり、ＣＮ１実装用およびＣＮ２実装用に設けられた複数の端子３１の形状、配置および複数の端子の周辺のパターン形状も同一である。このため、ＩＣ２実装用およびＣＮ２実装用の複数の端子およびその周辺の構成についての詳細な説明は省略する。

また、図１、図２、図４および図５に示されるように、本発明の実施の形態に係るプリント配線基板１は、例えばガラスエポキシ材により矩形状に形成された絶縁基材１０と、絶縁基材１０の表面に形成された複数の端子２１、３１と、絶縁基材１０の表面および裏面に形成された複数の端子４１と、絶縁基材１０の表面および裏面の広範囲に形成された電磁波シールドパターン６０とを備えている。

複数の端子２１はＩＣ１、ＩＣ２をプリント配線基板１の表面上に実装するために用いられ、半田付けによりＩＣ１、ＩＣ２の複数の電極２２と接続される。複数の端子３１はＣＮ１、ＣＮ２をプリント配線基板１の表面上に実装するために用いられ、半田付けによりＣＮ１、ＣＮ２の複数の電極３２と接続される。複数の端子４１はＰＮ１をプリント配線基板１の表面上に実装するために用いられ、半田付けによりＰＮ１の複数の電極（不図示）と接続される。複数の端子２１、３１、４１の材料には、例えば、銅箔が用いられる。

図１に示されるように、複数の端子３１の形成領域の両端側には、固定用パッド３３が形成されている。この固定用パッド３３にはＣＮ１およびＣＮ２の両端側に設けられた固定用端子３４が半田付けにより接続される。図２に示されるように、複数の端子４１はプリント配線基板１の裏面上にも形成されており、複数の端子４１の中心には、ＰＮ１の複数の電極（不図示）を貫通させるための貫通穴４１Ａがそれぞれ形成されている。また、プリント配線基板１の表面上および裏面上にそれぞれ形成された複数の端子４１は、貫通穴４１Ａを介して電気的に接続されている。

また、図１に示されるように、複数の端子２１のうち、接地電位に接続されるグランド端子２１ｇが、プリント配線基板１の表面上、すなわち、絶縁基材１０の表面上に形成されている。図１では、１つのグランド端子２１ｇが絶縁基材１０の表面上に形成されるとしたが、複数のグランド端子２１ｇを設けてもよい。また、図１および図２に示されるように、複数の端子４１のうち、接地電位に接続されるグランド端子４１ｇが、プリント配線基板１の表面上および裏面上、すなわち、絶縁基材１０の表面上および裏面上に形成されている。図１および図２では複数の端子４１の両端の端子の２つをグランド端子４１ｇとしたが、１または３以上のグランド端子４１ｇを設けてもよい。

図１に示されるように、グランド端子２１は、グランド接続配線７１により、電磁波シールドパターン６０に電気的に接続されている。また、図１および図２に示されるように、グランド端子４１ｇは、絶縁基材１０の両面において、グランド接続配線７２ａ〜７２ｆにより、電磁波シールドパターン６０に接続されている。
また、図１および図２に示されるように、複数の端子間接続配線５０がプリント配線基板１の表面上および裏面上、すなわち絶縁基材１０の表面上および裏面上に形成されている。この端子間接続配線５０により、各半導体素子ＩＣ１、ＩＣ２、各コネクタＣＮ１、ＣＮ２、ＰＮ１実装用の端子２１、３１、４１の間が電気的に接続されている。端子間接続配線５０の材料には、例えば、銅箔が用いられる。また、図４に示されるように、絶縁基材１０の表面上および裏面上にそれぞれ形成された端子間接続配線５０は、接続部５１により、電気的に接続されている。

電磁波シールドパターン６０は、絶縁基材１０の表面上および裏面上にそれぞれ形成されており、複数の端子２１、３１、４１や端子間接続配線５０を除いた領域の略全面に形成されている。この電磁波シールドパターン６０は、他の電子機器から発生する電磁波ノイズや当該プリント配線基板１上の隣在する実装部品ＩＣ１、ＩＣ２、ＣＮ１、ＣＮ２、ＰＮ１相互間の電磁波障害を抑止するために形成されている。また、電磁波シールドパターン６０は接地電位に接続される。電磁波シールドパターン６０の材料には、例えば、銅箔が用いられる。図１および図２に示されるように、電磁波シールドパターン６０の形成領域内には、複数のバイヤホール６１が形成されている。なお、複数のバイヤホール６１は、電磁波シールドパターン６０の形成領域内に均一に形成されている。

また、図５に示されるように、絶縁基材１０の表面上および裏面上にそれぞれ形成された電磁波シールドパターン６０が、バイヤホール６１を介して電気的に接続されている。このようにしたことにより、プリント配線基板１の両面で、他の電子機器から発生する電磁波ノイズや当該プリント配線基板１上の隣在する実装部品ＩＣ１、ＩＣ２、ＣＮ１、ＣＮ２、ＰＮ１相互間の電磁波障害を抑止でき、より高い電磁波シールド効果を発揮できる。また、このようにしたことにより、電磁波シールドパターン６０をより広く確保でき、各グランド端子２１ｇ、４１ｇを安定的に接地電位に接続することができる。

ここで、図１に示されるように、複数の開口部８０が、絶縁基材１０の表面上および裏面上にそれぞれ形成された電磁波シールドパターン６０内に形成されている。また、複数の開口部８０の総面積は、複数の開口部８０を形成しない場合の電磁波シールドパターン８０の面積の３０％〜７０％である。
このような構成にしたことにより、電磁波シールドパターン６０の熱容量を小さくでき、この結果、電磁波シールドパターン６０に接続された端子２１ｇ、４１ｇとそれ以外の端子での半田付け温度の差を縮小することができ、電磁波シールドパターン６０に接続された端子２１ｇ、４１ｇとそれ以外の端子との半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できる。

ここで、複数の開口部８０は、電磁波シールドパターン６０内に均一に配置して形成されるのが好ましい。これにより、ばらつきの少ない電磁波シールド効果を得ることができる。
図６および図７は、電磁波シールドパターンの開口部の構成を示す概念図である。図６に示されるように、開口部８１を円形状または楕円形状に形成するのが好ましい。また、図７に示されるように、開口部８０を多角形状に形成してもよい。この際、多角形状の開口部８２の内面のうち、多角形の各頂点部には曲面８２ａが形成されてもよい。これにより、開口部８２の一部に電位が集中するのを抑止することができる。

また、図６および図７において、複数の開口部８１、８２の中心間距離Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、３ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、高い電磁波シールド効果を効果的に得ることができる。
また、図６および図７において、複数の開口部８１、８２の間に形成される電磁波シールドパターン６０の最小幅Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２は、０．２ｍｍ以上であるのが好ましい。これにより、電磁波シールド効果を効果的に得ることができ、電位を均一にでき、更に、複数の開口部が形成された電磁波シールドパターンをエッチィングなどにより簡単に形成することができる。

以下に、本発明の実施例と従来例について、説明する。
図８は、図１のＡ部の模式的拡大図である。なお、図８では、便宜上、接続部５１などの構成を省略し、図面構成を簡略化している。図９は本発明の実施例における半田付け時の温度プロファイルを示す概念図である。図１０は従来例における半田付け時の温度プロファイルを示す概念図である。

実施例．
図８に示されるように、電源端子２１Ａと信号端子２１Ｂが、グランド端子２１ｇに並んで形成されている。グランド端子２１ｇは、グランド接続配線７１により、電磁波シールドパターン６０に電気的に接続されている。これに対し、電源端子２１Ａおよび信号端子２１Ｂは、端子間接続配線５０Ａ、５０Ｂにそれぞれ電気的に接続されているが、電磁波シールドパターン６０には電気的に接続されていない。電磁波シールドパターン６０には、複数の開口部８０が形成されており、複数の開口部８０の総面積は、複数の開口部８０を形成しない場合の電磁波シールドパターン８０の面積の３０％〜７０％である。

また、電源端子２１Ａに接続されている端子間接続配線５０Ａは、信号端子２１Ｂに接続されている端子間接続配線５０Ｂよりも、太い配線で形成されている。これは、信号端子２１Ｂと比較して、電源端子２１Ａには大きな電流を流す必要があるからである。
従来例．
上記説明の実施例の構成において、電磁波シールドパターン６０に複数の開口部８０を形成しないで、プリント配線基板を形成した。

実施例におけるプリント配線基板１の表面上にＩＣ１を実装する際のグランド端子２１ｇ、電源端子２１Ａ、信号端子２１Ｂの半田付け時の温度プロファイルは、図９に示されるようになった。また、従来例におけるプリント配線基板の表面上にＩＣ１を実装する際のグランド端子２１ｇ、電源端子２１Ａ、信号端子２１Ｂの半田付け時の温度プロファイルは、図１０に示されるようになった。
ここで、実施例および従来例ともに、ＩＣ１の耐熱温度をＴｍａｘ、最適半田付け温度範囲をＴａ〜Ｔｂ、プリント配線基板の加熱時間ｔｂ、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂに設定した。

また、最も細い端子間接続配線５１Ｂに接続されている信号端子２１Ｂの半田付け温度が、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂ内で、最適半田付け温度範囲Ｔａ〜Ｔｂ内になるように設定した。
この結果、実施例では、図９に示されるように、グランド端子２１ｇ、電源端子２１Ａおよび信号端子２１Ｂの全ての端子の半田付け温度を、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂ内で、最適半田付け温度範囲Ｔａ〜Ｔｂの範囲内に収めることができた。これにより、電磁波シールドパターン６０に接続された端子２１ｇ、４１ｇとそれ以外の端子の半田接合強度のばらつきを低減し、十分な半田接合強度を得ることができ、信頼性の高い半田接合を実現できる。

実施例に対して、従来例では、図１０に示されるように、グランド端子２１ｇの半田付け温度を、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂ内で、最適半田付け温度範囲Ｔａ〜Ｔｂの範囲内に収めることができなかった。一方、電源端子２１Ａおよび信号端子２１Ｂの半田付け温度については、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂ内で、最適半田付け温度範囲Ｔａ〜Ｔｂの範囲内に収めることができた。

すなわち、従来例では、グランド端子２１ｇが接続された電磁波シールドパターン６０には、複数の開口部８０が形成されていない。このため、グランド端子２１ｇの半田付けの際の熱量の多くがグランド接続配線７１を介して広面積の電磁波シールドパターン６０に奪われてしまい、最適温度範囲Ｔａ〜Ｔｂの温度まで上昇する前に、半田溶融時間ｔａ〜ｔｂが終了してしまっている。
このため、グランド端子の半田付けの際の半田が十分に溶融せず、グランド端子と実装部品の端子との間で半田付け不良が生じ、十分な半田接合強度を得ることができない。

以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
上記実施の態様では、電磁波シールドパターン６０および複数の開口部８０を絶縁基板１０の表面および裏面の両面にそれぞれ形成すると説明したが、電磁波シールドパターン６０および複数の開口部８０を絶縁基板１０の表面または裏面の一方に形成してもよい。

また、上記実施の態様では、接地電位に接続されるグランド端子２１ｇ、４１ｇをグランド接続配線７１、７２ａ〜７２ｆにより電磁波シールドパターン６０に電気的に接続すると説明したが、グランド端子２１ｇ、４１ｇ以外の端子を電磁波シールドパターン６０に電気的に接続してもよい。

本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の表面の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の裏面の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線基板の表面に実装部品を実装した状態を示す概念図である。 プリント配線基板の表面および裏面に形成された端子間接続配線のそれぞれを接続する接続部の模式断面図である。 バイヤホールを中心線に沿って切断したときの模式断面図である。 電磁波シールドパターンの開口部の構成を示す概念図である。 電磁波シールドパターンの開口部の構成を示す概念図である。 図１のＡ部の模式的拡大図である。 本発明の実施例における半田付け時の温度プロファイルを示す概念図である。 従来例における半田付け時の温度プロファイルを示す概念図である。

符号の説明

１ プリント配線基板
１０ 絶縁基材
２１ ＩＣ１実装用の端子
２１ｇ ＩＣ１実装用のグランド端子
３１ ＣＮ１実装用の端子
４１ ＰＮ１実装用の端子
４１ｇ ＰＮ１実装用のグランド端子
４１Ａ 貫通穴
５０ 端子間接続配線
６０ 電磁波シールドパターン
７１、７２ａ〜７２ｆ グランド接続配線
８０、８１、８２ 開口部
８２ａ 曲面

Claims (7)

1. 板状の絶縁基材と、
   上記絶縁基材の表面に形成された複数の端子と、
   上記絶縁基材の表面または／および裏面に形成され、電磁波をシールドする電磁波シールドパターンと、
   上記複数の端子のうち、少なくとも１の端子を上記電磁波シールドパターンに接続する接続配線と、
   上記電磁波シールドパターン内に形成された複数の開口部とを備え、
   上記複数の開口部の総面積は、上記複数の開口部を形成しない場合の上記電磁波シールドパターンの面積の３０％〜７０％であることを特徴とするプリント配線基板。
2. 板状の絶縁基材と、
   上記絶縁基材の表面に形成された複数の端子と、
   上記絶縁基材の表面または／および裏面に形成され、接地電位に接続されるとともに、電磁波をシールドする電磁波シールドパターンと、
   上記複数の端子のうち、接地電位に接続される端子を上記電磁波シールドパターンに接続する接続配線と、
   上記電磁波シールドパターン内に形成された複数の開口部とを備え、
   上記複数の開口部の総面積は、上記複数の開口部を形成しない場合の上記電磁波シールドパターンの面積の３０％〜７０％であることを特徴とするプリント配線基板。
3. 上記複数の開口部は、上記電磁波シールドパターン内に均一に配置して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板。
4. 上記開口部は、円形状または楕円形状の開口部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
5. 上記開口部は、多角形状の開口部であって、上記多角形状の開口部の内面のうち、上記多角形の各頂点部には曲面が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
6. 上記複数の開口部の中心間距離は、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
7. 上記複数の開口部の間に形成される上記電磁波シールドパターンの最小幅は、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリント配線基板。

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