JP2009105189A - 静電気対策部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、静電気対策部品を回路基板に実装した際の回路基板上の静電気対策部品の取り付け位置における伝送線路の特性インピーダンスの落ち込みを小さくすることができる静電気対策部品の実装方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の静電気対策部品の実装方法は、絶縁基板１１の上面（上面保護樹脂層１７を有する面）側が回路基板２５に接するようにして裏面配線２０を上向きにして実装するようにしたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は電子機器を静電気から保護する静電気対策部品、特に集積回路の保護に用いる複数回路用多端子タイプの静電気対策部品の実装方法に関するものである。

近年、携帯電話等の電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の耐電圧は低下するもので、これにより、人体と電子機器の端子が接触した時に発生する静電気パルスによって機器内部の電気回路が損傷するのが増えてきている。これは静電気パルスによって１ナノ秒以下の立ち上がり速度でかつ数百ボルトから数キロボルトという高電圧が機器内部の電気回路に印加されるからである。

従来から、このような静電気パルスへの対策として、静電気が入るラインとグランド間に対策部品を設ける方法がとられているが、近年では信号ラインの伝送速度が数百Ｍｂｐｓ以上といった高速化が進んでおり、前記した対策部品の浮遊容量が大きい場合には信号品質が劣るため、浮遊容量はより小さい方が好ましく、したがって、数百Ｍｂｐｓ以上の伝送速度になると１ｐＦ以下の低静電容量の対策部品が必要になってくるものである。

このような高速伝送ラインでの静電気対策として、従来においては複数の信号端子とグランド端子を有する集積回路を静電気から保護するために複数の静電気対策部品を使用していたが、昨今、集積回路の信号端子とグランド端子の順序および間隔に対応させて実装効率を高めるために、複数の静電気対策部品を１個のチップ部品で提供することへの要望が高まってきている。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−１８８３６８号公報

特許文献１に記載の従来の静電気対策部品においては、複数の電子回路を１個の静電気対策部品で保護する方法が開示されているが、その静電気対策部品を実装する方向については特に示されていない。通常は図６（ａ）（ｂ）に示されているように、静電気対策部品１をコネクタ２と集積回路３との間に配置して、上面保護樹脂層４が上向きに、すなわち裏面配線５と裏面保護樹脂層６が下向きになるように回路基板７上に実装されるものと考えられるが、このようにした場合は、回路基板７上に設けられた伝送線路８の特性インピーダンスが静電気対策部品の取り付け位置において低下する。ここで、差動伝送方式を用いるインターフェースであるＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）では、伝送線路の特性インピーダンスの規格値（ＴＤＲ規格）が１００Ω±１５％に規定されており、この規格値を外れると特性インピーダンスの不整合により信号品質が劣化するものである。特に高速信号を伝送する場合において信号の立ち上がり時間が短くなると、図７に示すように、特性インピーダンスの値が静電気対策部品の取り付け位置においてＴＤＲ規格下限の８５Ω付近まで低下し、このため、信号品質が劣化する可能性が高くなるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、複数の電子回路を静電気から保護する静電気対策部品を回路基板に実装した際の回路基板上の静電気対策部品の取り付け位置における伝送線路の特性インピーダンスの落ち込みを小さくすることができる静電気対策部品の実装方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板の上面の長辺側両端部に形成された複数対の上面電極と、前記絶縁基板の裏面の長辺側両端部に形成された複数対の裏面電極と、この複数対の裏面電極と前記複数対の上面電極とを電気的に接続するように前記絶縁基板の端面に形成された複数対の端面電極と、前記絶縁基板の上面の短辺側両端部から中央部にかけて形成された上面グランド電極と、この上面グランド電極と電気的に接続されるように前記絶縁基板の端面に形成された一対の端面グランド電極と、前記複数対の上面電極のいずれか一方と前記上面グランド電極との間に形成されたギャップと、このギャップを充填する過電圧保護材料層と、この過電圧保護材料層を完全に覆う上面保護樹脂層と、前記絶縁基板の裏面に前記複数対の裏面電極間を接続するように形成された裏面配線を有する静電気対策部品において、前記絶縁基板の上面側が回路基板に接するようにして前記裏面配線を上向きにして実装するようにしたもので、この実装方法によれば、静電気対策部品の絶縁基板の上面側が回路基板に接するようにして裏面配線を上向きにして実装するようにしているため、裏面配線が回路基板側に接するように実装していた従来の実装方法に比べて、回路基板上の接地パターンから裏面配線までの距離が静電気対策部品の絶縁基板と上面保護樹脂層の厚み分だけ長くなってその分伝送線路の特性インピーダンスが高くなり、これにより、静電気対策部品の静電容量に起因する特性インピーダンスが高くなり、これにより、静電気対策部品の静電容量に起因する特性インピーダンスの低下分を補正して回路基板の伝送線路の特性インピーダンスの落ち込みを小さくすることができるため、信号品質の劣化を抑制することができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の静電気対策部品の実装方法は、静電気対策部品の絶縁基板の上面側が回路基板に接するようにして裏面配線を上向きにして実装するようにしているため、回路基板上の接地パターンから裏面配線までの距離が長くなってその分伝送線路の特性インピーダンスが高くなり、これにより、静電気対策部品の静電容量に起因する特性インピーダンスの低下分を補正して回路基板の伝送線路の特性インピーダンスの落ち込みを小さくすることができるため、信号品質の劣化を抑制することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）（ｂ）は本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法に用いられる静電気対策部品の上面仕掛り図、図１（ｃ）は同静電気対策部品の上面図であり、この図１（ａ）〜（ｃ）において、１１はアルミナ等の低誘電率材料からなる絶縁基板、１２は絶縁基板１１の長辺側両端部に金レジネートペーストを印刷して焼成することによって形成された複数対の上面電極、１３は絶縁基板１１の短辺側両端部から中央部にかけて上面電極１２と同一の材料で形成された一対の上面グランド電極、１４は前記複数対の上面電極１２のいずれか一方と上面グランド電極１３との間に形成された幅約１０μｍのギャップである。ここで上面電極１２、上面グランド電極１３、ギャップ１４は微細な寸法精度が要求されるため、レーザーカット工法あるいはフォトリソ工法によって形成されるものである。１５は上面電極１２および上面グランド電極１３の上面に、金のはんだ食われ対策として硬化用樹脂と銀の混合物ペーストにより形成された再上面電極、１６はギャップ１４を覆うように複数の上面電極１２毎に独立して形成された過電圧保護材料層、１７は過電圧保護材料層１６のすべてと再上面電極１５の一部を覆う上面保護樹脂層で、この上面保護樹脂層１７は絶縁基板１１の上面に形成された機能素子を保護するだけでなく、絶縁基板１１との密着性があまり良くない過電圧保護材料層１６の密着力を高めて安定な特性が得られるようにする役割も担うものである。

図２（ａ）は本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法に用いられる静電気対策部品の裏面仕掛り図、図２（ｂ）は同静電気対策部品の裏面図であり、この図２（ａ）（ｂ）において、１８は絶縁基板１１の裏面の長辺側両端部に形成された複数対の裏面電極、１９は絶縁基板１１の裏面の短辺側両端部に形成された一対の裏面グランド電極、２０は複数対の裏面電極１８のそれぞれを接続する裏面配線である。ここで裏面電極１８、裏面グランド電極１９および裏面配線２０は例えば銀ペースト、銀パラジウムペースト等をスクリーン印刷して焼成する方法によって形成されるものである。２１は裏面配線２０のすべてを覆う裏面保護樹脂層、２２は裏面保護樹脂層２１の上に形成された捺印層で、この捺印層２２は裏面保護樹脂層２１と異なる色彩で形成し、静電気対策部品を実装する際の方向判別に用いるものである。

図３は本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法に用いられる静電気対策部品の裏面斜視図であり、この図３において、２３は複数対の上面電極１２（図示せず）と複数対の裏面電極１８とを電気的に接続するように絶縁基板１１の端面に形成された端面電極、２４は一対の上面グランド電極１３（図示せず）と一対の裏面グランド電極１９を電気的に接続するように絶縁基板１１の端面に形成された端面グランド電極である。なお、上面電極１２（図示せず）、上面グランド電極１３（図示せず）、裏面電極１８、裏面グランド電極１９、端面電極２３、端面グランド電極２４の表面には、ニッケルめっき層と錫めっき層（ともに図示せず）が形成されているものである。

以上のように構成された静電気対策部品を回路基板上に実装する場合、従来は図６（ａ）（ｂ）に示されているように、静電気対策部品１の上面保護樹脂層４が上向きになるように回路基板７上に実装していた。この場合は、回路基板７上に設けられた伝送線路８の特性インピーダンスが静電気対策部品の取り付け位置において低下し、特に高速信号を伝送する場合において信号の立ち上がり時間が短くなると、図７に示すように、特性インピーダンスの値が静電気対策部品の取り付け位置においてＴＤＲ規格下限の８５Ω付近まで低下し、このため、信号品質が劣化する可能性が高いものであった。

一方、本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法は、図４の断面図に示されているように、上面保護樹脂層１７が下向きになるように、すなわち裏面配線２０（高速信号の伝送線路に接続するジャンパー線）を覆う裏面保護樹脂層２１が上向きになるように回路基板２５上に実装するものである。このように静電気対策部品の裏面側を上向きにして実装することによって、回路基板２５の接地パターン２６と静電気対策部品の裏面配線２０との距離が、従来の静電気対策部品の実装方法では図６（ｂ）に示されているようにその距離がｈ１であるのに対して、本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法では、図４に示されているようにその距離がｈ２であり、この場合、絶縁基板１１の厚みと上面保護樹脂層１７の厚みの和の方が裏面保護樹脂層２１の厚みよりも大きいため、ｈ２＞ｈ１となり、従来の実装方法と比較して回路基板２５の接地パターン２６から静電気対策部品の裏面配線２０までの距離が長くなるものである。したがって、従来の実装方法では図７に示されているように、回路基板上の静電気対策部品の実装位置において特性インピーダンスの落ち込みが激しかったものが、本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法においては、回路基板２５の接地パターン２６から静電気対策部品の裏面配線２０までの距離が長くなることによって特性インピーダンスが上昇するため、図５に示されているように、静電気対策部品の取り付け位置においても特性インピーダンスの落ち込みが比較的少なく、高速信号の伝送品質が安定する効果が得られるものである。

本発明に係る静電気対策部品の実装方法は、静電気対策部品の取り付け位置において特性インピーダンスの落ち込みが少なく信号の伝送品質が安定するという効果を有するものであり、特に高速信号が伝送される回路基板に適用することにより有用となるものである。

（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法に用いられる静電気対策部品の仕掛り上面図 （ａ）（ｂ）同静電気対策部品の仕掛り裏面図 同静電気対策部品の裏面斜視図 本発明の一実施の形態における静電気対策部品の実装方法を示す断面図 同静電気対策部品の実装方法における特性インピーダンスを示す図 （ａ）従来の静電気対策部品の実装方法を示す平面図、（ｂ）同静電気対策部品の実装方法を示す断面図 同静電気対策部品の実装方法における特性インピーダンスを示す図

符号の説明

１１ 絶縁基板
１２ 上面電極
１３ 上面グランド電極
１４ ギャップ
１６ 過電圧保護材料層
１７ 上面保護樹脂層
１８ 裏面電極
２０ 裏面配線
２３ 端面電極
２４ 端面グランド電極
２５ 回路基板

Claims (1)

1. 絶縁基板の上面の長辺側両端部に形成された複数対の上面電極と、前記絶縁基板の裏面の長辺側両端部に形成された複数対の裏面電極と、この複数対の裏面電極と前記複数対の上面電極とを電気的に接続するように前記絶縁基板の端面に形成された複数対の端面電極と、前記絶縁基板の上面の短辺側両端部から中央部にかけて形成された上面グランド電極と、この上面グランド電極と電気的に接続されるように前記絶縁基板の端面に形成された一対の端面グランド電極と、前記複数対の上面電極のいずれか一方と前記上面グランド電極との間に形成されたギャップと、このギャップを充填する過電圧保護材料層と、この過電圧保護材料層を完全に覆う上面保護樹脂層と、前記絶縁基板の裏面に前記複数対の裏面電極間を接続するように形成された裏面配線を有する静電気対策部品において、前記絶縁基板の上面側が回路基板に接するようにして前記裏面配線を上向きにして実装するようにした静電気対策部品の実装方法。

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