JP2008010621A

JP2008010621A - 回路基板ユニット

Info

Publication number: JP2008010621A
Application number: JP2006179249A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Miyagawa; 重徳宮川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-17
Also published as: US20080003846A1

Abstract

【課題】金属板等の特別な付加部材のない通常のセラミックコンデンサを用いる場合であっても、不要な共振音を低減することができる回路基板ユニットを提供する。
【解決手段】本発明に係る回路基板ユニットは、基板と、基板に表面実装され、一端に第１の電極を他端に第２の電極を具備する電子部品と、を備え、基板には、基板を貫通する貫通孔が、第１の電極に近接する位置と第２の電極に近接する位置とに、夫々略対象の配置となるように設けられる、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板ユニットに係り、特に、セラミックコンデンサ等の電子部品を実装する回路基板ユニットに関する。

近年、比較的大容量のコンデンサを必要とする電源回路等においてもセラミックコンデンサが多く用いられるようになってきた。高誘電率の薄型皮膜材の開発が進んだことと、電子機器の小型高密度化のニーズが高くなったことによる。

しかしながら、セラミックコンデンサは、誘電体材料として強誘電体を用いているため、直流電圧を印加しながら交流電圧を印加すると圧電現象によって振動が生じる。この振動は大きな誘電率を有する程、また形状が大きいもの程顕著に現れる傾向がある。

セラミックコンデンサに振動が発生すると、その振動が実装基板に伝わり、基板が共鳴して振動音が増幅される場合がある。この場合、コンデンサ自体の振動によって周囲の空気が振動し音が発生すると共に、基板も共鳴振動することによって音圧が大きくなり、可聴音として耳障りになるという問題がある。

この問題の解決策として、例えば、特許文献１が開示するように、表面実装型のセラミックコンデンサの両端の電極の外側に金属板を設け、この金属板と電極とを半田付け接合した形態のものが出現してきている。この形態のセラミックコンデンサでは、金属板によって実装基板との間に隙間が形成されるため、セラミックコンデンサに圧電現象が生じても、その振動が実装基板に直接伝えられず、その結果不要な共振音を軽減することができる。
特開２０００−１８２８８８号公報

しかしながら、特許文献１等が開示する形態のセラミックコンデンサでは、金属板を電極に半田付け等で接合する必要があるため加工工程が増え、結果的に部品コストが上昇することになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属板等の特別な付加部材のない通常のセラミックコンデンサを用いる場合であっても、不要な共振音を低減することができる回路基板ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る回路基板ユニットは、請求項１に記載したように、基板と、前記基板に表面実装され、一端に第１の電極を他端に第２の電極を具備する電子部品と、を備え、前記基板には、前記基板を貫通する貫通孔が、前記第１の電極に近接する位置と前記第２の電極に近接する位置とに、夫々略対象の配置となるように設けられる、ことを特徴とする。

本発明に係る回路基板ユニットによれば、金属板等の特別な付加部材のない通常のセラミックコンデンサを用いる場合であっても、不要な共振音を低減することができる。

本発明に係る回路基板ユニットの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（１）第１の実施形態
図１は、第１の実施形態に係る回路基板ユニット１の構成例を示す図である。図１（ａ）は回路基板ユニット１の平面図であり、図１（ｂ）は、回路基板ユニット１のＸ−Ｘ’断面図である。

回路基板ユニット１は、絶縁板４０の表面に表面導体がエッチング等で形成される基板と、基板に実装される電子部品とでて構成されている。表面導体としては、図１に例示したように、電子部品の電極がマウントされるパッド２０や、他のパッドやコネクタ（図示せず）との間を電気的に接続する接続パターン２１等がある。

また、回路基板ユニット１の基板には、セラミックコンデンサ２等の電子部品が実装されている。

セラミックコンデンサ２は、表面実装タイプのものであり、コンデンサ本体３と、その両端に第１の電極４、および第２の電極５を具備している。第１の電極４、および第２の電極５は夫々、半田１０によってパッド２０に半田付けされる。

本実施形態のポイントは、第１の電極４、および第２の電極５に近接して、貫通孔を設けている点である。図１に例示した第１の実施形態では、第１の電極４、および第２の電極５の夫々の周囲を囲むように、コの字状の配列で、断面形状が略円形状の複数の貫通孔３０を設けている。

図１では、貫通孔３０は、パッド３０と絶縁板４０の双方を貫通しているが、パッド３０の面積が第１の電極４、および第２の電極５の面積と同程度の場合には、パッド３０を貫通させることなく第１、第２の電極４、５に近接して貫通孔３０を設けることが可能であり、この場合は絶縁板４０のみを貫通させればよい。

図２は、貫通孔３０の作用を概念的に説明する図である。回路基板ユニット１に実装される電子部品がセラミックコンデンサ２のように圧電現象を生じる部品の場合、セラミックコンデンサ２に交流を印加すると振動が発生する。特に、この振動が絶縁板４０に伝わって共振を起こすと、比較的大きな共振音を発生させる。

本実施形態に係る回路基板ユニット１では、貫通孔３０を設けることで、セラミックコンデンサ２が発生する振動をこの貫通孔３０に吸収させ、絶縁板４０への振動の伝播を低減している。

図２は、振動の様子を誇張して例示したものであるが、セラミックコンデンサ２の振動は、圧電現象による収縮と拡張とが印加される交流の周波数で繰り返されることによって発生する。

第１、第２の電極４、５に近接させて貫通孔３０を設けることにより、図２（ａ）のようにセラミックコンデンサ２が収縮したときには貫通孔３０の径が広がり、また図２（ｂ）のようにセラミックコンデンサ２が拡張したときには貫通孔３０の径が狭まる。

この結果、セラミックコンデンサ２の振動は、セラミックコンデンサ２が固定されている狭い領域の範囲に留まり、外部の領域への振動の伝播が減衰される。即ち、絶縁板４０の共振が低減され、従来発生していた共振音も低減されることになる。

なお、貫通孔３０は上述したようにセラミックコンデンサ２等のように振動する電子部品の共振音を低減する目的で設けるものであり、振動しない電子部品の周囲に設ける必要はなく、また、セラミックコンデンサ２であっても高周波回路のように振動周波数が高くその振動が特に問題とならない場合には必ずしも貫通孔３０を設ける必要はない。

（２）第２の実施形態
図３は、第２の実施形態に係る回路基板ユニット１ａの構成例を示す図である。図２（ａ）は回路基板ユニット１ａの平面図であり、図２（ｂ）は、回路基板ユニット１ａのＹ−Ｙ’断面図である。第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、貫通孔３０をスルーホール５０としている点である。

近時の回路基板ユニット１ａは高密度実装がなされており、多層の基板が多用されている。このため、基板表面の部品の信号や電力を他の層へ接続するためのスルーホール５０も多用される。

スルーホール５０は、絶縁板４０に穴を貫通させ、穴の内面に銅メッキ等を施して導電性を持たせ、１つの層の導電層と他の層の導電層とを電気的に接続するものである。

図３に示した例では、セラミックコンデンサ２がマウントされるパッド２０と、絶縁板４０の裏層に設けられている導体パターン６０とをスルーホール５０で接続している。

図３は、表層と裏層の２層を接続するスルーホール５０を例示しているが、回路基板ユニット１としては２層に限定されるものではなく、３層以上の多層基板でもよい。

スルーホール５０は、通常、中空となっている。従って、第１の実施形態の貫通孔３０の作用と同様に、第１、第２の電極４、５に近接してスルーホール５０を設けることにより、セラミックコンデンサ２の振動を吸収する作用がある。つまり、第２の実施形態に係るスルーホール５０は、セラミックコンデンサ２の振動吸収と電気信号の接続の両方の機能を果たすことになる。

（３）その他の実施形態
貫通孔３０やスルーホール５０の断面形状、数、配置等は、図１や図３に例示した形態に限定されるものではない。他にも種々の形態をとりうる。

図４は、第１、第２の電極４、５の周囲を、断面形状がスリット形状の３つの貫通孔３０ａでそれぞれコの字状に囲んだ第３の実施形態に係る回路基板ユニット１ｂの構成例を示している。

第１、第２の電極４、５の振動を吸収する作用だけに着目すると、円形状の小孔（貫通孔３０）を直線状に配列する第１、第２の実施形態に比べると、振動吸収効果はむしろ第３の実施形態のほうが高い。しかしながら、スリット形状の貫通孔３０ａをスルーホールとして構成する場合には、スリット形状の方が円形状の小孔を直線状に配列する形態に比べると孔の内側の面積が小さくなるため電気的な抵抗値は通常高くなる。

従って、スルーホールの形状を決定するに当たっては、電気的な性能と振動吸収効果の双方を勘案する必要がある。

孔の形態としては、円形状の小孔配列とスリット形状とを組み合わせたものでも良い。

図５は、セラミックコンデンサ２の長軸方向にはスリット形状の貫通孔３０ａを配置し、端軸方向には、円形状の小穴（貫通孔３０）配列する形態（第４の実施形態）を示す図である。

また、図６は、セラミックコンデンサ２の長軸方向に円形状の小穴（貫通孔３０）配列を設け、端軸方向にスリット形状の貫通孔３０ａを配置する形態（第５の実施形態）を示す図である。

このように、貫通孔３０やスルーホール５０の断面形状、数、配置等は、適宜選択し、組み合わせてよい。

図７は、セラミックコンデンサ２の第１、第２の電極４、５の周囲の４方を夫々スリット形状の貫通孔３０ａおよび貫通孔３０ｂで囲んだ形態（第６の実施形態）を示す図である。

セラミックコンデンサ２の物理的サイズが比較的大きく、コンデンサ本体３の下部にも孔を設ける余裕がある場合には、図７に例示したようにコンデンサ本体３の下部にも貫通孔３０ｂを設けることができ、第１、第２の電極４、５の四方周囲を貫通孔で囲むことが可能となる。この形態では、第１、第２の電極４、５の四方周囲を貫通孔で囲むことによってセラミックコンデンサ２の振動吸収の効果がさらに高くなることに加えて、コンデンサ本体３の周辺の空気振動を、貫通孔３０ｂを介して回路基板ユニット１の下方に逃がすこともできるため、共振音の防止効果が高まる。

通常、セラミックコンデンサ２の容量が大きくなる程振動が大きくなってくるが、セラミックコンデンサ２の容量が大きい程物理的なサイズも大きくなり、第１、第２の電極４、５の四方周囲を貫通孔で囲む第６の実施形態は有効である。

第６の実施形態においても、貫通孔の断面形状を円形状の小穴配列としてもよく、またこれらとスリット形状とを組み合わせても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る回路基板ユニット１等によれば、金属板等の特別な付加部材のない通常のセラミックコンデンサを用いる場合であっても、不要な共振音を低減することができる。

なお、本発明は上記の各実施形態そのまま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て具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の第１の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。本発明の各実施形態に係る貫通孔の作用を概念的に説明する図。本発明の第２の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。本発明の第３の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。本発明の第４の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。本発明の第５の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。本発明の第６の実施形態に係る回路基板ユニットの構成例を示す図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ回路基板ユニット
２セラミックコンデンサ
３コンデンサ本体
４第１の電極
５第２の電極
２０パッド
２１接続パターン
３０、３０ａ、３０ｂ貫通孔
４０絶縁板
５０スルーホール
６０導体パターン（裏層）

Claims

基板と、
前記基板に表面実装され、一端に第１の電極を他端に第２の電極を具備する電子部品と、を備え、
前記基板には、前記基板を貫通する貫通孔が、前記第１の電極に近接する位置と前記第２の電極に近接する位置とに、夫々略対象の配置となるように設けられる、
ことを特徴とする回路基板ユニット。
前記電子部品は、セラミックコンデンサである、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
前記貫通孔は、複数の貫通孔が、前記第１の電極の周囲と、前記第２の電極の周囲とを夫々囲むように設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
前記複数の貫通孔は、前記第１の電極の周囲と、前記第２の電極の周囲とを夫々コの字状に囲む、
ことを特徴とする請求項３に記載の回路基板ユニット。
前記貫通孔は、その断面形状が略円形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
前記貫通孔は、その断面形状がスリット形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
前記貫通孔は、その断面形状が略円形状である貫通孔と、その断面形状がスリット形状である貫通孔とを組み合わせて配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。
前記基板は、多層基板であり、
前記貫通孔は、層間を接続するスルーホールである、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板ユニット。