JP2014027020A - 回路基板、電子機器、および回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の接続信頼性の高い回路基板、電子機器、および回路基板の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】実施形態に係る回路基板は、複数の接続端子を有する矩形の電子部品と、複数の接続端子を介して電子部品を実装するとともに電子部品が重なる部位に他の部品を配置するための貫通した孔を有する基板と、この基板の裏面に取り付けられた補強部材と、を有する。補強部材は、電子部品の角部に近接した複数の第１部分、およびこれら第１部分を連結して基板の孔の近くを通った帯状の第２部分を一体に有する。
【選択図】 図４

Description

本発明の実施形態は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）を実装した回路基板、この回路基板を備えた電子機器、およびこの回路基板の製造方法に関する。

従来、ＢＧＡを実装した回路基板の裏面に補強板を固定した構造が知られている。この補強板は、ＢＧＡの外周近くにおける接続の信頼性を保つため、ＢＧＡの外周に沿って環状に設けられている。

特開２００６−２１０８５２号公報

しかし、ＢＧＡの中心近くの接続信頼性については考慮されておらず、さらなる改良が望まれる。

よって、電子部品の接続信頼性の高い回路基板の開発が望まれている。

実施形態に係る回路基板は、複数の接続端子を有する矩形の電子部品と、複数の接続端子を介して電子部品を実装するとともに電子部品が重なる部位に他の部品を配置するための孔を有する基板と、この基板の裏面に取り付けられた補強部材と、を有する。補強部材は、電子部品の角部に近接した複数の第１部分、およびこれら第１部分を連結して基板の孔の近くを通った帯状の第２部分を一体に有する。

実施形態に係る電子機器は、筐体と、この筐体に取り付けられる回路基板と、を有する。この回路基板は、複数の接続端子を有する矩形の電子部品と、複数の接続端子を介して電子部品を実装するとともに電子部品が重なる部位に他の部品を配置するための孔を有する基板と、この基板の裏面に取り付けられた補強部材と、を有する。補強部材は、電子部品の角部に近接した複数の第１部分、およびこれら第１部分を連結して基板の孔の近くを通った帯状の第２部分を一体に有する。

実施形態に係る回路基板の製造方法によると、まず、溶融した半田を通す貫通した孔を有する基板を用意する。そして、この基板の孔に重なるように基板の裏面に補強部材を対向配置し、基板の表面側で孔に重なる位置に半田を設け、複数の接続端子を有する電子部品をこれら複数の接続端子が基板の表面に対向する姿勢で基板の表面に配置する。さらに、基板、補強部材、および電子部品を重ねた積層体を加熱して、接続端子を溶融して基板の表面に電子部品を接続するとともに、半田を溶融して孔を通して半田を基板の裏面側に導いて補強部材を基板の裏面に固定する。

図１は、実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 図２は、図１の電子機器の本体ユニットを分解した斜視図である。 図３は、図２の回路基板に取り付けられた電子部品の取り付け構造を示す概略図である。 図４は、図３の矢印Ｆ４方向から回路基板を見た部分拡大平面図である。 図５は、図４の第１の実施形態の補強プレートを示す平面図である。 図６は、図３の回路基板から補強プレートを取り除いた状態の第２面のパターンレイアウトの一例を示す平面図である。 図７は、図６のパターンを介して補強プレートを取り付けた状態の平面図である。 図８は、図３の補強プレートと筐体との間に放熱シートを設けた概略図である。 図９は、図３の回路基板の製造方法を説明するための動作説明図である。 図１０は、図３の補強プレートの他の取付例を説明するための概略図である。 図１１は、図１０の補強プレートと筐体との間に放熱シートを設けた概略図である。 図１２は、図１０の回路基板の製造方法を説明するための動作説明図である。 図１３は、第２の実施形態の補強プレートを示す平面図である。 図１４は、第３の実施形態の補強プレートを示す平面図である。 図１５は、第４の実施形態の補強プレートを示す平面図である。 図１６は、第５の実施形態の補強プレートを示す平面図である。 図１７は、第６の実施形態の補強プレートを備えた回路基板の概略図である。 図１８は、図１７の回路基板を矢印Ｆ１８方向から見た部分拡大平面図である。 図１９は、図１７の回路基板の製造方法を説明するための動作説明図である。 図２０は、図１７の補強プレートを筐体に接触させた概略図である。 図２１は、図２０の補強プレートと筐体との間に放熱シートを設けた概略図である。 図２２は、図１７の補強プレートの変形例を示す断面図である。 図２３は、図１７の補強プレートの他の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る電子機器１０の斜視図である。この電子機器１０は、例えばノートブック型のポータブルコンピュータ（ノートＰＣ）である。なお、本実施形態が適用可能な電子機器は、これに限らず、例えば、スレート型ポータブルコンピュータ（スレートＰＣ、タブレット）や、テレビジョン受像機、携帯電話（スマートフォンを含む）、ゲーム機など多くの電子機器に広く適用可能である。

電子機器１０は、第１ユニット１１と、第２ユニット１２と、ヒンジ部１３ａ、１３ｂと、を有する。第１ユニット１１は、例えば、メインボードを内蔵した本体ユニットである。第１ユニット１１は、第１筐体１４（筐体）を備えている。第１筐体１４内には、例えば、メインボードとしての回路基板６（後述する）が収容配置されている。第１筐体１４は、上壁１４ａ、下壁１４ｂ、及び周壁１４ｃを有し、扁平な箱状に形成されている。

下壁１４ｂは、例えば、電子機器１０を机の上に置いた時、その机上面（載置面）に向かい合う。下壁１４ｂは、例えば、机上面に接する複数の脚部１５を有する。上壁１４ａは、下壁１４ｂとは反対側に位置する。上壁１４ａは、下壁１４ｂとの間に空間を空けて、下壁１４ｂと略平行に広がる。周壁１４ｃは、下壁１４ｂの周縁部と上壁１４ａの周縁部との間を繋いでいる。

第２ユニット１２は、例えば、表示ユニットであり、第２筐体１６と、この第２筐体１６に収容された表示装置５と、を備えている。表示装置５は、例えば、液晶ディスプレイであるが、これに限定されるものではない。表示装置５は、表示画面５ａを有する。第２筐体１６は、表示画面５ａが露出する開口部１６ａを有する。

第２筐体１６は、ヒンジ部１３ａ、１３ｂによって、第１筐体１４の端部に回動可能（開閉可能）に連結されている。これにより、第１筐体１４と第２筐体１６とが重ねられる閉塞位置と、第１筐体１４と第２筐体１６とが開かれる開放位置（図１の位置）と、の間で、第２筐体１６が第１筐体１４に対して回動可能である。

第１ユニット１１の第１筐体１４（以下、筐体１４と称する）の上壁１４ａには、入力装置としてのキーボード１７が設けられている。入力装置は、キーボード１７に限定されるものではなく、タッチパネル（タッチセンサ）やその他の入力装置であってもよい。

筐体１４は、ベース１８（下カバー）と、カバー１９（上カバー）とを有する。ベース１８は、下壁１４ｂと、周壁１４ｃの一部とを含む。カバー１９は、上壁１４ａと、周壁１４ｃの一部とを含む。本実施形態では、ベース１８とカバー１９とが組み合わされることで、筐体１４が構成されている。

カバー１９は、キーボード１７が取り付けられるキーボード取付部２１を有する。キーボード取付部２１は、筐体１４の長手方向に延び、筐体１４の略全幅に亘る。キーボード取付部２１は、上壁１４ａから窪んでいる。これにより、キーボード取付部２１に取り付けられたキーボード１７は、上壁１４ａと略同じ高さか、上壁１４ａからわずかに高くなる。

図２は、第１ユニット１１の分解斜視図である。ここでは、ベース１８の図示は省略してある。裏返しにされたカバー１９の内面には、回路基板６、バッテリ２３、及びスピーカ２４ａ、２４ｂが取り付けられる。回路基板６は、キーボード取付部２１の裏面（下面）に取り付けられ、キーボード取付部２１よりベース１８側（ここでは図示せず）に位置する。回路基板６は、例えば図示しないケーブルを介して表示装置５と電気的に接続されている。本実施形態の回路基板６は、基板６０の表面６ａ（図２で見える側の第１面６ａ）に複数の電子部品を備えた片面実装タイプのものである。

基板６０は、第１面６ａと、この第１面６ａと反対側に位置した第２面６ｂ（裏面）と、を有する。本実施形態では、第１面６ａは、ベース１８側を向く基板６０の下面であり、第２面６ｂは、カバー１９側を向く基板６０の上面である。なお第１面６ａ及び第２面６ｂは、上下逆でもよい。

図２に示すように、回路基板６の第１面６ａには、電子部品２５が実装されている。電子部品２５は、例えば、表面実装タイプの半導体部品である。電子部品２５は、通電されることで発熱する。本実施形態において、電子部品２５は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）である。なお、電子部品２５は、ＢＧＡに限定されるものではなく、エリアアレイ型またはその他の半導体部品を含む種々の部品が適宜該当する。回路基板６の第１面６ａには、この電子部品２５以外にも複数の電子部品が取り付けられており、ここでは図示していないものもある。

以下、電子部品２５の取り付け構造について、図３乃至図５を参照して説明する。
図３は、この電子部品２５の取り付け構造の概略図である。図３では、説明を分かり易くするため、基板６０のみ後述する孔６１の中心で切断した断面として示す。また、図４は、図３の回路基板６をカバー１９側から見た部分拡大平面図である。さらに、図５は、図４に示した第１の実施形態の補強プレート４０（補強部材）を示す平面図である。

補強プレート４０は、基板６０を間に挟んで電子部品２５に重なる位置で回路基板６の第２面６ｂ側に取り付けられる。補強プレート４０は、電子部品２５と略同じサイズを有する。なお、図４では、回路基板６の第１面６ａ側に取り付けた電子部品２５を破線で示してある。また、図３および図４では、回路基板６の第１面６ａに取り付けた電子部品２５だけを図示してあるが、回路基板６の第１面６ａには、この他に多数の図示しない電子部品が実装されている。

図３に示すように、電子部品２５は、パッケージ３１と、複数のバンプ３２と、を有する。パッケージ３１は、基板３１ａと、この基板３１ａに搭載された半導体チップ３１ｂと、を含む。パッケージ３１は、部品を外部環境から保護するケースであり、部品を完全に覆うものに限られず、部品の一部が外部に露出されているものでもよい。

パッケージ３１は、例えば矩形の扁平な箱状に形成され、その基板３１ａは、４つの角部と、４つの辺部と、を有する。また、パッケージ３１の基板３１ａは、回路基板６の第１面６ａに向かい合う矩形の裏面３１ｃを有する。

このパッケージ３１の裏面３１ｃには、複数のバンプ３２がマトリックス状に整列配置されている。また、この裏面３１ｃの略中央位置には、２つの電子部品２６、２７（他の部品）が取り付けられている。ここでは２つの電子部品２６、２７を例示したが裏面３１ｃに取り付ける電子部品の個数は３つ以上でも良い。複数のバンプ３２は、これら２つの電子部品２６、２７が取り付けられたエリアを除く裏面３１ｃの全体に整列して設けられている。このように、パッケージ３１の裏面３１ｃに電子部品２６、２７を取り付けることにより、電子部品２６、２７の配線長を短くできる。

基板３１ａの裏面３１ｃには、複数のバンプ３２を電気的に接続するための図示しない複数のパッドが設けられている。本実施形態では、複数のバンプ３２は、半田ボールであり、そのレイアウトを図４に破線で示す。複数のバンプ３２は、電子部品２５を基板６０に接続するための接続端子の一例である。なお、複数のバンプ３２にそれぞれ対向する基板６０の第１面６ａにも、複数の図示しないパッドがマトリックス状に設けられている。

複数のバンプ３２は、後述するリフロー工程で溶融されて、基板６０側の複数のパッドにそれぞれ半田固定され、パッケージ３１の基板３１ａと回路基板６の第１面６ａを電気的に接続する。これにより、電子部品２５は、回路基板６の第１面６ａに表面実装される。

基板６０は、電子部品２５が重なる位置に基板６０を貫通した矩形の孔６１を有する。この孔６１は、パッケージ３１の基板３１ａの裏面３１ｃに取り付けられた電子部品２６、２７を収容配置する。このように、基板６０の孔６１内に電子部品２５の裏面３１ｃに取り付けた他の部品を配置することで、回路基板６の積層方向の高さを低くすることができ、且つ部品レイアウトの自由度を高めることができる。特に、本実施形態の回路基板６のように、片面実装タイプの基板を用いることで、回路基板６の全体として厚さを薄くできる。言い換えると、回路基板６の薄型化のため、片面実装タイプの回路基板６を採用し、且つ基板６０に他の電子部品２６、２７を配置するための孔６１を設けてある。

なお、孔６１は、必ずしも基板６１を貫通している必要はなく、第１面６ａ側からザグリを設けたものでも良い。また、孔６１の位置は、図示のように必ずしも電子部品２５の中心にする必要はなく、電子部品２５が重なる位置であれば良い。孔６１の位置は、パッケージ３１の裏面３１ｃに取り付けた２つの電子部品２６、２７の位置に応じて決められる。

しかし、回路基板６にこのような孔６１を設けると、その部位の基板６０の剛性が低くなって変形し易くなり、外部から力が加えられた場合、その応力が孔６１の近くに集中し易くなる。特に、バンプ３２を用いた表面実装タイプの電子部品２５においては、このような応力が作用した場合、孔６１の周りに配置した最も内側のバンプ３２に応力が集中して、この部分で接続破壊を生じる可能性が高くなる。よって、本実施形態では、孔６１を設けた基板６０の第２面６ｂに補強プレート４０を設けた。補強プレート４０は、接着部材４５によって基板６０の第２面６ｂに接着固定した。

図４および図５に示すように、第１の実施形態の補強プレート４０は、電子部品２５の基板３１ａの４つの角部および４つの辺部に沿って矩形環状に配置された外枠部分４１、基板６０の孔６１に沿って矩形環状に配置された内枠部分４２、およびこれら２つの枠部分の各辺部をつないだ４本の連結部分４３を一体に有する。より具体的には、補強プレート４０の外枠部分４１は、パッケージ３１の裏面３１ｃに設けた複数のバンプ３２のうち最も外側にある複数のバンプ３２に重なる位置に配置され、内枠部分４２は、基板６０の孔６１に最も近い複数のバンプ３２に重なる位置に配置される。連結部分４３は少なくとも１本あれば良く、孔６１を間に挟んで互いに対向する２本の連結部分４３を設けても良い。いずれにしても、補強プレート４０は、全ての部分が一体に連結されて剛性を持たせていれば良い。

補強プレート４０の外枠部分４１の４つの角部は、電子部品２５の４つの角部にそれぞれ近接して対向した第１部分として機能し、補強プレート４０のその他の部分は、基板６０の孔６１の近くを通って第１部分を一体に連結した第２部分として機能する。接続破壊を生じる可能性が高いバンプ３２は、パッケージ３１の基板３１ａのエッジ（角部や辺部）や回路基板６側の孔６１のエッジに最も近いバンプ３２であり、本実施形態の場合、基板３１ａの外側のエッジに最も近い外側のバンプと基板６０の孔６１に最も近い内側のバンプである。このため、本実施形態では、これら接続破壊を生じ易い部位をカバーする形状の補強プレート４０を取り付けた。

基板６０の第２面６ｂに電子部品を実装しない本実施形態の片面実装タイプの回路基板６の場合、補強プレート４０は、基板６０の第２面６ｂに半田接続することができる。つまり、この場合、基板６０の第２面６ｂには配線パターンが形成されていないため、半田によって配線パターンがショートする問題がない。また、この場合、例えば、半田による接続箇所は、補強プレート４０の全面にすることができるが、少なくとも、補強プレート４０の外枠部分４１の４つの角部、および内枠部分４２の４つの角部に接続箇所を設けることが好ましい。これにより、最も電子部品２５の接続破壊を生じ易い部位における基板６１の剛性を高めることができ応力集中による変形を抑制できる。なお、片面実装タイプであっても、絶縁性の接着剤や接着シートなどの接着部材４５を用いて補強プレート４０を基板６０の第２面６ｂに取り付けても良い。

一方、電子部品を両面に実装する両面実装タイプの回路基板６の場合、絶縁性の接着剤や接着シートなどの接着部材４５を用いて補強プレート４０を基板６０の第２面に取り付けることができる。この場合においても、補強プレート４０の固定位置は、上記と同様の理由で、補強プレート４０の全面にすることもでき、少なくとも、補強プレート４０の外枠部分４１の４つの角部、および内枠部分４２の４つの角部に固定位置を設けることが好ましい。

或いは、両面実装タイプの回路基板６において、補強プレート４０を半田による接着部材４５で固定することもできる。この場合、基板６０の第２面６ｂには、ここでは図示しない配線パターンが形成されているため、半田による接着部材４５を補強プレート４０の全面に設けることはできない。従って、このような場合、接着部材４５は、この配線パターン以外の部分に設ける必要がある。しかし、配線パターンの形状に合わせて接着部材４５を設けると、補強プレート４０の接着強度や接着位置に影響を及ぼすため、このような場合には、まず初めに、適切な位置に接着部材４５を設けた上で、この接着部材４５を避ける位置に配線パターンを形成することが望ましい。

図６には、基板６０の第２面６ｂに形成した配線パターンの一部４７と、半田による接着部材４５を設けるため基板６０の第２面６ｂに形成した複数のランド４８と、第２面６ｂに実装した複数の電子部品４９のレイアウトの一例を示してある。なお、ここでは、各電子部品４９を配線パターン４７に接続した配線の図示は省略してある。また、図７には、図６の複数のランド４８に半田による接着部材４５を介して補強プレート４０’を固着した状態の平面図を示してある。図７に示す補強プレート４０’は、図４で説明した補強プレート４０の４本の連結部分４３のうち図示上下の２本の連結部分４３を省略した構造を有する。

図６に示すレイアウトを採用した場合、補強プレート４０’を基板６０の第２面６ｂにしっかりと固定でき、応力集中によるバンプ３２の接続破壊を防止することができる。特に、図６に示すように、ランド４８を複数の小さな部分に分割することで、半田の着きを良好にすることができる。つまり、溶融半田の表面張力が比較的大きいため、ランド４８の面積を大きくすると接着が不安定になる。このため、ランド４８を分割することが好ましい。

また、図示のレイアウトを採用すると、基板６０の第２面に形成した配線パターン４７と半田による接着部材４５が干渉することがなく、接続の信頼性を高めることができる。つまり、図示のレイアウトでは、ランド４８の分割部分から配線パターン４７を引き出しているため、干渉が防止される。

さらに、このレイアウトを採用すると、補強プレート４０’の外枠部分４１と内枠部分４２との間に複数の電子部品４９を実装するための隙間を形成でき、部品の実装スペースを確保できる。特に、ここで説明した補強プレート４０’のように連結部分４３の本数を少なくすることで、電子部品４９の実装スペースをさらに広げることができる。

以上のように、補強プレート４０を第２面６ｂに備えた回路基板６は、補強プレート４０が筐体１４のカバー１９に向かう姿勢で、図示しないねじを用いてカバー１９のボス部１９ａ（図３）に締結固定される。この際、例えば、図８に示すように、カバー１９の内面と補強プレート４０との間に放熱シート５０（放熱部材）を設けることで、電子部品２５の放熱性能を高めることができる。

以上のように、本実施形態によると、電子部品２５の裏面３１ｃに設けた部品２６、２７を逃がすための孔６１を基板６０に設けることで部品レイアウトの自由度を高めた上で、孔６１の近くで基板６０が変形してしまう不具合を防止でき、接続端子としてバンプ３２を用いた表面実装タイプの電子部品２５を実装した回路基板６であっても、接続の信頼性が低下することがない。特に、本実施形態では、基板６０の孔６１の近くで補強プレート４０の内枠部分４２を基板６０の第２面６ｂに固定するようにしたため、孔６１の近くに応力が集中して基板６０が変形する不具合を防止でき、電子部品２５の中央近くにおいても、接続信頼性を高めることができる。

次に、上述した補強プレート４０を備えた回路基板６の製造方法について、図９を参照して説明する。なお、ここでは、上述した片面実装タイプの回路基板６の第２面６ｂに半田による接着部材４５を用いて補強プレート４０を固定した場合について説明する。

図９（ａ）に示すように、まず、孔６１を開けた基板６０を用意する。この孔６１は、基板６０の第１面６ａに実装する電子部品２５に重なる位置にある。次に、図９（ｂ）に示すように、基板６０の第２面６ｂに半田による接着部材４５を印刷する。接着部材４５は、例えば、図６の複数のランド４８に重なる位置にパターニングする。そして、図９（ｃ）に示すように、接着部材４５を介して補強プレート４０を第２面６ｂに載置し、図９（ｄ）に示すように、リフロー工程で接着部材４５を溶融して補強プレート４０を基板６０の第２面６ｂに接着固定する。

次に、図９（ｅ）に示すように、補強プレート４０を固設した基板６０を表裏反転し、図９（ｆ）に示すように、基板６０の第１面６ａに、半田による複数のパッド４６を印刷する。これら複数のパッド４６は、電子部品２５の複数のバンプ３２にそれぞれ対応する。さらに、図９（ｇ）に示すように、第１面６ａの複数のパッド４６に複数のバンプ３２が対向する姿勢で電子部品２５を第１面６ａに載置し、図９（ｈ）に示すように、２回目のリフロー工程により、複数のバンプ３２を溶融して電子部品２５を基板６０の第１面６ａに固定する。

これにより、電子部品２５の裏面３１ｃに取り付けた部品２６、２７が基板６０の孔６１内に収容配置されて、電子部品２５が基板６０の第１面６ａに実装され、且つ基板６０の第２面６ｂに補強プレート４０が取り付けられて、回路基板６が完成する。

図１０は、補強プレート４０の他の取り付け例を説明するための概略図である。この図は、図３と対比して示してあるため、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。つまり、図１０の補強プレート４０”は、図３を用いて説明したように接着部材４５を介して基板６０の第２面６ｂに固定しておらず、基板６０のスルーホール５２を通して第１面６ａ側から第２面６ｂ側に溶融した半田５４を導いて、この半田５４によって第２面６ｂに固定されている。なお、この場合においても、図１１に示すように、補強プレート４０”とカバー１９との間に上述した放熱シート５０を配置しても良い。

ここで、図１０の回路基板６の製造方法について、図１２を参照して説明する。なお、ここでは、上述した説明と同様に機能する構成要素には同一符号を付して説明する。

図１２（ａ）に示すように、まず、孔６１を開けた基板６０’を用意し、第２面６ｂに僅かな隙間を開けて補強プレート４０”を重ねて配置する。補強プレート４０”は、上述した補強プレート４０の外周縁を僅かに外側に拡げた大きさを有する。補強プレート４０”は、図１２（ｂ）に示す持具５６で保持しても良い。

基板６０’は、上述した孔６１の他に、基板６０’の第１面６ａから第２面６ｂまで貫通した複数の細長い孔５２を有する。複数の孔５２は、補強プレート４０”の上述した外側に拡げた部分に重なる位置に設けられる。孔５２の数は任意に設定可能であり、補強プレート４０”を固定したい位置に設ければ良い。孔５２の径は、溶融した半田に毛細管作用が働く程度に細いものであっても良い。

次に、図１２（ｂ）に示すように、基板６０’の第１面６ａに、半田による複数のパッド４６を印刷するとともに、孔５２を塞ぐ位置に半田５３を印刷する。複数のパッド４６は、電子部品２５の複数のバンプ３２にそれぞれ対応する。さらに、図１２（ｃ）に示すように、第１面６ａの複数のパッド４６に複数のバンプ３２が対向する姿勢で電子部品２５を第１面６ａに載置し、図１２（ｄ）に示すように、リフロー工程により、複数のバンプ３２を溶融して電子部品２５を基板６０’の第１面６ａに固定する。

このとき、同時に、孔５２を塞ぐ位置に印刷した半田５３を溶融する。すると、溶融した半田が孔５２を通って基板６０’の第２面６ｂ側に流れ、基板６０’の第２面６ｂと補強プレート４０”との間の僅かな隙間において固まり、この固まった部分５４が補強プレート４０”を基板６０’の第２面６ｂに固着せしめる。

これにより、電子部品２５の裏面３１ｃに取り付けた部品２６、２７が基板６０’の孔６１内に収容配置されて、電子部品２５が基板６０’の第１面６ａに実装され、且つ基板６０’の第２面６ｂに補強プレート４０”が取り付けられて、回路基板６が完成する。

図１２で説明した製造方法によると、１回のリフロー工程によって回路基板６を製造することができ、製造に要する工数を削減でき、作業負担を低減できるとともに、製造コストを低減できる。なお、図１２で説明した製造方法では、基板６０’の第２面６ｂと補強プレート４０”との間に隙間を設けて溶融した半田５４を導くようにしたが、例えば、基板６０’の孔５２の補強プレート４０”側の端部の径を大きくして、この大径部分に溶融した半田を流し込んでも良い。この場合、補強プレート４０”を基板６０’の第２面６ｂに密着させて配置することができ、補強プレート４０”の位置決めを容易にできる。

次に、図１３乃至図１６を参照して、補強プレート４０の他の実施形態について説明する。
図１３に示すように、第２の実施形態の補強プレート７０（補強部材）は、ここでは図示しない電子部品２５の基板３１ａの外周縁部に対向する外枠部分７１を有する。また、補強プレート７０は、外枠部分７１の対向する２組の辺部を互いに連結する２本の連結部分７３、７３を有する。２本の連結部分７３、７３は、ここでは図示しない基板６０の孔６１を横切る部位でクロスしている。言い換えると、このクロスした部分７５が基板６０の孔６１に対向する。

本実施形態によると、補強プレート７０の外枠部分７１が電子部品２５の基板３１ａの外周縁に最も近い複数の外側のバンプ３２に対向し、２本の連結部分７３、７３がクロスした部分７５が基板６０の孔６１の縁に最も近い複数の内側のバンプ３２に近接する。このため、本実施形態の補強プレート７０を用いると、ＢＧＡの接続信頼性を高めることができる。

図１４に示すように、第３の実施形態の補強プレート８０（補強部材）は、ここでは図示しない電子部品２５の基板３１ａの外周縁部に対向する外枠部分８１を有する。また、補強プレート８０は、外枠部分８１の対向する組の辺部（図示左右の辺部）を互いに連結した連結部分８３を有する。連結部分８３は、ここでは図示しない基板６０の孔６１を横切る。

本実施形態によると、補強プレート８０の外枠部分８１が電子部品２５の基板３１ａの外周縁に最も近い複数の外側のバンプ３２に対向し、連結部分８３が基板６０の孔６１の縁に最も近い複数の内側のバンプ３２に近接する。このため、本実施形態の補強プレート８０を用いると、ＢＧＡの接続信頼性を高めることができる。

図１５に示すように、第４の実施形態の補強プレート９０（補強部材）は、ここでは図示しない電子部品２５の基板３１ａの４つの角部に対向する４つの角部分９１を有する。また、補強プレート９０は、対角にある２組の角部分９１を互いに連結する２本の連結部分９３、９３を有する。２本の連結部分９３、９３は、ここでは図示しない基板６０の孔６１を横切る部位でクロスしている。言い換えると、このクロスした部分９５が基板６０の孔６１に対向する。

本実施形態によると、補強プレート９０の４つの角部分９１が電子部品２５の基板３１ａの４つの角部に最も近い複数のバンプ３２に対向し、２本の連結部分９３、９３がクロスした部分９５が基板６０の孔６１の縁に最も近い複数の内側のバンプ３２に近接する。このため、本実施形態の補強プレート９０を用いると、ＢＧＡの接続信頼性を高めることができる。

図１６に示すように、第５の実施形態の補強プレート１００（補強部材）は、ここでは図示しない電子部品２５の基板３１ａの外周縁部に対向する外枠部分１０１を有する。また、補強プレート１００は、ここでは図示しない基板６０の孔６１の縁に沿った円環状の内側部分１０２を有する。さらに、補強プレート１００は、外枠部分１０１の４つの辺部と内側部分１０２とを連結する４本の連結部分１０３を有する。内側部分１０２は、基板６０の孔６１が長方形である場合など、孔の形状が異なる場合にも適用可能である。

本実施形態によると、補強プレート１００の外枠部分１０１が電子部品２５の基板３１ａの外周縁に最も近い複数の外側のバンプ３２に対向し、内側部分１０２が基板６０の孔６１の縁に最も近い複数の内側のバンプ３２に対向或いは近接する。このため、本実施形態の補強プレート１００を用いると、ＢＧＡの接続信頼性を高めることができる。

次に、図１７および図１８を参照して、第６の実施形態の補強プレート１１０（補強部材）について説明する。図１７は、この補強プレート１１０を取り付けた回路基板６の概略図であり、図１８は、回路基板６を図１７の矢印Ｆ１８方向から見た平面図である。図１８では、電子部品２５を破線で示す。

本実施形態の補強プレート１１０は、例えば銅製のインレイ金属であり、基板６０の第２面６ｂ側から孔６１に圧入される凸部１１２を一体に有する。凸部１１２の形状は、孔６１の形状と同じであり、本実施形態では、矩形ブロック状である。また、凸部１１２の突出長さは、基板６０の第１面６ａに実装した電子部品２５の基板３１ａの裏面３１ｃに取り付けた部品２６、２７に干渉しない長さにされている。なお、補強プレート１１０の凸部１１２が孔６１に圧入されて固定されるため、補強プレート１１０は接着部材を必要としない。しかし、接着部材を用いて補強プレート１１０を基板６０の第２面６ｂに接着固定してもよい。

次に、図１９を参照して、補強プレート１１０を備えた回路基板６の製造方法について説明する。
図１９（ａ）に示すように、まず、孔６１の開いた基板６０を用意して、基板６０の第２面６ｂ側から補強プレート１１０の凸部１１２を孔６１に圧入する。これにより、補強プレート１１０は、基板６０の第２面６ｂに固定される。次に、図１９（ｂ）に示すように、基板６０の第１面６ａに、半田による複数のパッド１１４を印刷する。これら複数のパッド１１４は、電子部品２５の複数のバンプ３２にそれぞれ対応する。さらに、図１９（ｃ）に示すように、第１面６ａの複数のパッド１１４に複数のバンプ３２が対向する姿勢で電子部品２５を第１面６ａに載置し、図１９（ｄ）に示すように、リフロー工程によって複数のバンプ３２を溶融して電子部品２５を基板６０の第１面６ａに固定する。

これにより、電子部品２５の裏面３１ｃに取り付けた部品２６、２７が基板６０の孔６１内に収容配置されて、電子部品２５が基板６０の第１面６ａに実装され、且つ基板６０の第２面６ｂに補強プレート１１０が取り付けられて、回路基板６が完成する。

以上のように、本実施形態によると、補強プレート１１０の凸部１１２を基板６０の孔６１に圧入するため、孔６１の近くにおける基板６０の剛性をより高めることができ、ＢＧＡの接続信頼性を高めることができる。また、本実施形態によると、インレイ金属を基板６０の孔６１に取り付けるため、基板６０の放熱性を高めることができる。

例えば、図２０に示すように、補強プレート１１０の裏面１１０ａをカバー１９の内面１９ｂに接触させても良い。この場合、熱容量の大きい補強プレート１１０を介して基板６０の熱がカバー１９に伝熱され、電子部品２５が効果的に放熱される。或いは、図２１に示すように、補強プレート１１０の裏面１１０ａとカバー１９の内面１９ｂとの間に絶縁性の放熱部材１１４を介在させても良い。この放熱部材１１４は、例えば、放熱シートや放熱グリスである。

上記のように補強プレート１１０が良好な放熱性能を発揮する反面、回路基板６の製造工程のリフロー工程において補強プレート１１０も加熱されるため、補強プレート１１０が熱膨張することが考えられる。この場合、基板６０と近い熱膨張率の金属を補強プレート１１０に用いれば良いが、例えば、図２２に示すように、基板６０の孔６１に圧入する補強プレート１１０’の凸部１１６の構造をリブ構造にしても良く、図２３に示すように、補強プレート１１０”の凸部１１８の構造を筒状にしても良い。これにより、補強プレート１１０’、１１０”に熱膨張を生じた場合であっても、基板６０の孔６１に作用する応力を小さくすることができ、基板６０の歪みを防止することができる。

また、図２２に示すように、リブ状の凸部１１６とした場合、熱容量の大きい補強プレート１１０’の体積を小さくでき、リフロー時に補強プレート１１０’が吸熱してしまう熱量を少なくでき、バンプ３２の溶融を促進できる。特に、図２３に示すように、筒状の凸部１１８を採用して補強プレート１１０”を貫通した孔１１８ａを設けることで、リフロー時における熱風を電子部品２５の裏面側に送り込むことができ、バンプ３２をさらに良好に溶融させることができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の回路基板によれば、ＢＧＡなどの電子部品２５の基板３１ａの裏面３１ｃに取り付けた部品２６、２７を逃がす基板６０の孔６１に近接して補強プレート４０、７０、８０、９０、１００、１１０の少なくとも一部を配置したため、電子部品の基板に対する接続信頼性を高めることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

６…回路基板、６ａ…第１面、６ｂ…第２面、１０…電子機器、１１…第１ユニット、１４…第１筐体、１８…ベース、１９…カバー、２５…電子部品、２６、２７…電子部品、３１…パッケージ、３１ａ…基板、３１ｃ…裏面、３２…バンプ、４０、７０、８０、９０、１００…補強プレート、４１…外枠部分、４２…内枠部分、４３…連結部分、４５…接着部材、５０…放熱シート、５２…孔、５４…半田、６０…基板、６１…孔。

Claims (10)

1. 複数の接続端子を有する矩形の電子部品と、
   上記複数の接続端子を介して上記電子部品を実装し、該電子部品が重なる部位に他の部品を配置するための孔を有する基板と、
   この基板の裏面に取り付けられ、上記電子部品の角部に近接した複数の第１部分、およびこれら第１部分を連結して上記孔の近くを通った帯状の第２部分を一体に有する補強部材と、
   を有する回路基板。
2. 上記補強部材の第２部分は、上記孔を横切って延びている、
   請求項１の回路基板。
3. 上記補強部材の第２部分は、上記孔の縁に沿って環状に配置されている、
   請求項１の回路基板。
4. 上記補強部材は、上記基板の裏面に半田により取り付けられ、
   上記基板は、上記半田を通す貫通した孔を有する、
   請求項１の回路基板。
5. 上記補強部材は、絶縁性の接着剤や接着シートによって上記基板の裏面に取り付けられる、
   請求項１の回路基板。
6. 筐体と、
   この筐体に取り付けられる回路基板と、を有し、
   上記回路基板は、
   複数の接続端子を有する矩形の電子部品と、
   上記複数の接続端子を介して上記電子部品を実装し、該電子部品が重なる部位に他の部品を配置するための孔を有する基板と、
   この基板の裏面に取り付けられ、上記電子部品の角部に近接した複数の第１部分、およびこれら第１部分を連結して上記孔の近くを通った帯状の第２部分を一体に有する補強部材と、
   を有する電子機器。
7. 上記補強部材の第２部分は、上記孔を横切って延びている、
   請求項６の電子機器。
8. 上記補強部材の第２部分は、上記孔の縁に沿って環状に配置されている、
   請求項６の電子機器。
9. 上記回路基板は、上記補強部材と上記筐体との間に放熱部材を介在させた状態で上記筐体に取り付けられる、
   請求項６の電子機器。
10. 溶融した半田を通す貫通した孔を有する基板の裏面に上記孔に重なるように補強部材を対向配置し、
    上記基板の表面に上記孔に重なる半田を設け、
    複数の接続端子を有する電子部品を上記複数の接続端子が上記基板の表面に対向する姿勢で上記基板の表面に配置し、
    上記基板、補強部材、および電子部品を重ねた積層体を加熱することで、上記接続端子を溶融して上記基板の表面に上記電子部品を接続するとともに上記半田を溶融して上記孔を通して上記補強部材を上記基板の裏面に固定する、
    回路基板の製造方法。

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