JP2015204421A

JP2015204421A - 電子部品パッケージと電子部品パッケージが実装されるプリント配線板

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Publication number: JP2015204421A
Application number: JP2014084136A
Authority: JP
Inventors: 哲川瀬; Satoru Kawase
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】実装部品の放熱効果を損なうことなく、基板の反りによる実装不良を低減することが可能な導体層の構造を提供することを提供すること。【解決手段】発熱する電子部品パッケージと、前記電子部品パッケージが実装され複数の導体層を有するプリント配線板において、前記電子部品パッケージの下面に複数の電極があり、前記プリント配線板は、前記電子部品パッケージ実装面の内層の導体層に対して、複数の矩形状のスリットが設けられ、前記スリットの幅は、前記プリント配線板の外周側に向かうにつれて、大きくなるよう形成された前記プリント配線板であることを特徴とする構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品パッケージと該電子部品パッケージが実装されるプリント配線板に関し、特に電子部品パッケージの裏面の端子と該端子がはんだ付け実装されるプリント配線板の導体形状に関するものである。

近年、電子部品パッケージの種類として、ＬＧＡ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ）やＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）と呼ばれるものが実用化されている。これらは電子部品パッケージ本体の底面に端子が設けられたものである。これらは、従来のＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）等、電子部品パッケージ本体の周囲に金属のリード端子が一列設けられたものに対し、面に端子を配置できるため、端子数を大幅に増やすことができる。

これら電子部品パッケージの裏面端子とプリント配線板のランドがはんだ付け実装されたものに温度変化が生じると、線膨張係数差により両者には異なる寸法変化が生じる。ＱＦＰの場合は、リード端子がこのような寸法変化を吸収することができるが、ＬＧＡやＢＧＡは、電子部品パッケージ本体とプリント配線板が直接的にはんだで接続されているため、この寸法変化を吸収しづらい。よって、ＬＧＡやＢＧＡははんだ接合信頼性が低いものとされている。特にＬＧＡは、予めはんだボールが付与されているＢＧＡとは異なりはんだが少ないため、一層はんだ接合信頼性については不利である。

また、電子部品パッケージが実装された基板に反りが生じた場合においても同様に、はんだ接合信頼性において、接合不良の懸念が生じる。これは、基板の反りによって、ＬＧＡやＢＧＡの端子部に接合するはんだに対してせん断力が生じるからである。

このため、基板の反りを抑制する方法として、以下のような提案がされている。特許文献１には、半導体チップの実装面と反対側の電極（金属板）に、基板の反り防止用パターン（同心円形状のスリットや放射状形状のスリット）を設けることが提案されている。

一方、プリント配線板に実装された電気部品で発生した熱を放熱するために、様々な方法が提案されている。特許文献２では、貫通ビアに熱伝導性ペーストを充填して、発熱する電気部品が実装される面（Ａ面）の導体から反対側の面（Ｂ面）の導体へ熱伝達して放熱する方法が開示されている。さらに貫通ビアに熱伝達部材としてのロッドを挿通固定し、ロッドのＡ面側の端を発熱する電気部品に接触させ、Ｂ面側の端をプリント配線板表面から突出させて放熱させることが提案されている。

特開平６−２４４３５１号公報特開２０１１−４０５０７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、スリットを設けた導体層の反対側の導体層については言及されておらず、それらの残銅率つまりは基板面積に対する導体層の面積の比が異なる場合、基板の反りを抑制する効果が小さくなる。また、基板に設けられたスリット幅が一律なので、基板の中心側から外周側に向かうに連れて、基板の反りが大きくなる問題が残る。

また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、発熱する電気部品がはんだ付け実装される面（Ａ面）の導体から反対側の面（Ｂ面）の導体へ熱伝達して放熱しており、また、Ｂ面にロッドが突出するため、以下のような課題がある。Ｂ面に熱を伝えて放熱するため、Ｂ面の電気部品が熱に弱い場合は適用できない。貫通ビアならびにＢ面に突出するロッドが、Ａ面の発熱する電気部品の配置に応じて設置されるうえ、放熱用スペースも確保せねばならないため、Ｂ面の電気部品の配置の制約が大きい。

そこで、本発明の目的は、実装部品の放熱効果を損なうことなく、基板の反りによる実装不良を低減することが可能な導体層の構造を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係るプリント配線板は、発熱する電子部品パッケージと、前記電子部品パッケージが実装され複数の導体層を有するプリント配線板において、前記電子部品パッケージの下面に複数の電極があり、前記プリント配線板は、前記電子部品パッケージ実装面の内層の導体層に対して、複数の矩形状のスリットが設けられ、前記スリットの幅は、前記プリント配線板の外周側に向かうにつれて、大きくなるよう形成された前記プリント配線板であることを特徴とする。

本発明によれば、実装部品の放熱効果を損なうことなく、基板の反りによる実装不良を低減することが可能な導体層の構造を提供することができる。

本実施例における、矩形状のスリットを持つプリント配線板の導体層本発明を適用したデジタル一眼レフカメラの外観斜視図本実施例におけるデジタル一眼レフカメラのブロック図外装ユニットを外した状態のカメラ本体の斜視図外装ユニットを外した状態のカメラ本体をカメラ正面側から見た分解斜視図撮像基板ユニットの構成図撮像基板と撮像基板の層構成図撮像基板の断面模式図撮像基板の導体層Ｌ６の拡大図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図２は本発明を適用したデジタル一眼レフカメラの外観斜視図である。図３は本実施例におけるデジタル一眼レフカメラのブロック図である。

カメラ本体１００の上面外装カバー１０１に設けられた主電源スイッチ１０７がＯＮ位置へ操作されると、カメラマイコン１０は所定のシーケンスによりカメラを起動する。通常、電源がＯＦＦの状態では閃光ユニット１０３は収納位置に保持されている。

カメラ本体１００の上方にファインダ接眼窓１１２の他、カメラの撮影前情報や設定内容、また、撮影した画像などを表示可能なカラー液晶モニター１１０が設けられている。カメラ本体１００には、撮影画像を記録するＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（ＣＦ）カードやＳＤカードなどの外部メモリーを格納する収納部１１３が備えられている。

カメラマイコン１０は操作検出回路１２により操作部材の操作を検出すると、対応する設定を行う。例えば、撮影モードダイヤル１０８が操作され撮影モードが選択されると、選択された撮影モードに対応したシャッタースピードと絞りとの組み合わせを決定するプログラム線図を設定する。また電子ダイヤル１０５が操作されると、露出補正などの設定を行う。ＩＳＯ感度設定ボタン１０６が操作されると、ＩＳＯ感度条件を設定する。

撮影モードダイヤル１０８で自動設定モードが選択された場合における、一連の撮影動作を述べる。操作検出回路１２によりレリーズボタン１０４が第一の位置まで押し込まれたことが検知されると、カメラマイコン１０は撮影条件制御回路１３を駆動し、適切なシャッタースピードと絞り値を決定するために、ファインダ１１２の近辺に設けられた不図示の測光センサーにより被写体光を測光する。

得られた測光結果から被写体光が所定の輝度よりも低いと判断されると、カメラマイコン１０はモーター制御回路１４を駆動し、閃光ユニット１０３を発光位置まで移動させるべく不図示のモーターを駆動し、回転運動により所定の位置まで移動する（図２に示す状態）。

操作検出回路１２によりレリーズボタン１０４が第二の位置まで押し込まれたことが検知されると、不図示の撮像素子に被写体光が到達するように、カメラマイコン１０はモーター制御回路１４を駆動し、ミラーユニットを所定の位置に退避させ、不図示のシャッターを開放し、閃光制御回路１１を駆動し、所定のタイミングで発光させ被写体に適切な光を照射させる。

発光後、カメラマイコン１０はモーター制御回路１４を駆動し、所定の時間でシャッターを遮光状態とする。撮像素子に被写体光が到達した状態でカメラマイコン１０は撮像素子駆動回路１５を駆動し、光電変換により被写体光を電子データとして取得する。取得された電子データはデータ処理回路１６により所定の増幅、変換、補正などのデータ処理を施され、撮影画像データとなる。

カメラマイコン１０は記録処理回路１７を駆動することで、得られた撮影画像データを不図示のメモリーに記録する。撮影者が不図示の画像再生ボタンを操作すると、カメラマイコン１０は再生処理回路１８を駆動し、カメラ背面側に設けられた表示装置１１０に、メモリーに保存されている撮影画像を表示させる。

図４は本発明を適用したデジタル一眼レフカメラの外装ユニットを外した状態のカメラ本体を、図４（ａ）はカメラ正面側から、図４（ｂ）はカメラ正面側から見た斜視図であり、図５は図４（ａ）の分解斜視図である。５０はカメラ本体の骨格となるメインベースである。ペンタプリズム５１および回動可能に固定されたミラー５８により、撮影者に被写体像が提供される。

メインベース５０には、カメラの使用者がストラップ（不図示）などのカメラ用アクセサリーを取り付けるための第一の金属環である耳環５９ａ、および第二の金属環である５９ｂが固定される。耳環５９ａおよび５９ｂの材質はステンレスなどの金属材料である。

メインベース５０には、第一の基板（メイン基板）５５と第二の基板（撮像基板）５６が固定されており、メイン基板５５と撮像基板５６は、フレキシブルプリント配線板（フレキ）５８を介して、互いに電気的に接続されている。

メイン基板５５は略コの字形状であり、カメラマイコン１０をはじめとする図２に示した各種電気回路が実装されている。

撮像基板５６にはＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換素子が実装されており、撮像素子６０からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

また、撮像基板５６上には電磁波遮蔽効果を有するシールドケース５７が固定されている。

図６に示すように、撮像基板５６には、凸部６２が設けられ、受熱部材６１が接触する構成となっている。また、受熱部材６１はメインベース５０に対して、ビス（不図示）により締結固定されることにより、メインベース５０に撮像基板５６の熱を伝えることが可能である。

図７ａは撮像基板５６を、また図７ｂは撮像基板５６の層構成を示す図である。本実施例における撮像基板５６はプリント配線板（以下ＰＷＢと称する）であり、Ｌ１からＬ６までの６層の導体層と、各導体層間を絶縁するｉ１からｉ５までの絶縁層とを有する６層ＰＷＢである。詳しくは、導体層Ｌ３と導体層Ｌ４および絶縁層ｉ３からなる２層ＰＷＢをコアとし、表裏にビルドアップ層としての導体層Ｌ２とＬ１および導体層Ｌ５とＬ６が積層されている、２−２−２構成の６層ビルドアップ配線板である。

このとき、導体層Ｌ５には図１に示すように、矩形状のスリットＳ１〜Ｓ４を設けている。スリットＳ１〜Ｓ４は、導体層としての銅箔パターンが無い領域である。また、詳細は後述するが、矩形状の各スリットＳ１〜Ｓ４には、更に、撮像センサ６０の熱を導体層中のＡ部に伝えるためにスリットの無い導体部となる熱伝導部Ｓも設けており、これによりスリットＳ１〜Ｓ４は、略コの字形状を成している。また、スリットＳ１〜Ｓ４の幅は、基板端に向かうほど、その幅を大きくするよう構成している。

一般的に、基板に実装されている電子部品などにより基板に熱が加わった場合、基板に反りが生じる。これは、導体層の線膨張係数が大きく、一方で絶縁層の線膨張係数が小さいため、それらの線膨張係数の差が基板に反りを生じさせていることによる。また、基板の反りは、基板中央部を基準とした場合、基板端に向かうほど反り量が大きくなる傾向がある。

本実施例では、基板の反りを低減するために、矩形状のスリットＳ１〜Ｓ４を設けることにより、線膨張係数の大きな導体層Ｌ５が基板面積に占める割合を減らしている。また更に、スリットＳ１〜Ｓ４の幅を基板端に向かうほど大きくすることにより、反り量が大きくなる基板端において、より効果的に基板の反りを低減することが可能である。また、基板面積に対する導体層の比について、導体層Ｌ５と導体層Ｌ２のそれらの比が同程度であるほど、基板の反りを低減することが可能である。これは、基板の表裏の導体層の残銅率、つまり基板面積に対する導体層の比の差が大きい場合に、各々の導体層の線膨張係数が異なるため、結果的に基板の反りが大きくなる。従って、それらの残銅率を同程度にすると、基板の反りを抑制する効果が期待できることに拠るものである。

次に図８と図９を用いて、各導体層Ｌ１からＬ６間の電気的接続と、発熱部品による熱の伝達について説明する。導体層Ｌ３と導体層Ｌ４は、ＮＣ加工による貫通穴加工後に施される銅めっきにより互いに接続される。この接続箇所は、ビルドアップ層が積層されると内部の層となって外部からは観察できない箇所となるため、インナービアホール（以下ＩＶＨと称する）１０３と呼ばれる。

ＩＶＨ１０３の穴径は一般的にはφ０．２０〜０．３０ｍｍ程度である。導体層Ｌ２と導体層Ｌ３は、導体層Ｌ２側からのレーザー加工による非貫通穴加工後に施される銅めっきにより接続される。導体層Ｌ１と導体層Ｌ２もまた、導体層Ｌ１側からのレーザー加工による非貫通穴加工後に施される銅めっきにより接続される。これらの接続箇所は上述のように非貫通穴となっているため、ブラインドビアホール（以下ＢＶＨと称する）１０４と呼ばれる。ＢＶＨ１０４の穴径は一般的には０．１０〜０．１５ｍｍ程度である。

導体層Ｌ５と導体層Ｌ４、導体層Ｌ６と導体層Ｌ５の接続も同様に構成される。表層の導体層Ｌ１と導体層Ｌ６の表面には、保護と絶縁のためにレジスト１０５が塗布される。レジスト１０５には、所定の位置にレジスト開口部１０５ａが設けられており、導体層Ｌ１および導体層Ｌ６が露出している。このレジスト開口部１０５ａにて露出する導体層Ｌ６は、撮像センサ６０のはんだ付け実装ランドＬ６ａとしての機能の他、ＰＷＢ５６の熱を放熱するための放熱用パッドＬ１ｃとしての機能を有する。

撮像センサ６０は、導体層Ｌ６側の面の実装ランドＬ６ａにはんだ付け実装されるが、撮像センサ６０は、ＰＷＢ５６にはんだ付け実装される発熱電気部品であり、動作に伴って内部の半導体チップ（不図示）が発熱する。この熱は撮像センサ６０の裏面端子７０および実装ランドＬ６ａを介して、ＰＷＢ５６の導体層Ｌ６全体に伝達される。また、導体層Ｌ６はＢＶＨ１０４を介して導体層Ｌ５と、熱伝導率の高い銅で接続されているため、導体層Ｌ６の熱は、導体層Ｌ５全体にも伝達されることになる。

一方、前述の通り、導体層Ｌ５には熱伝導部Ｓが設けてあることにより、熱の経路を遮ることなく、撮像基板５６の凸部６２の導体層Ｌ５に熱が伝達される。凸部６２に伝達された熱は、導体層Ｌ６との間に形成されるＩＶＨを通して、導体層Ｌ６の放熱用パッドＬ１ｃに伝達される。

放熱用パッドＬ１ｃを含む撮像基板５６の凸部６２には、受熱部材６１が接触する構成となっており、また、受熱部材６１はメインベース５０に対して、ビス（不図示）により締結固定されることにより、メインベース５０に撮像基板５６の熱を伝えることが可能な構成となっている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｌ２：導体層Ｌ２、６２：撮像基板に設けた凸形状部、
Ｓ１〜Ｓ４：導体層Ｌ２に設けた複数のスリット、
Ｓ：複数のスリットに設けたスリット

Claims

発熱する電子部品パッケージ（６０）と、前記電子部品パッケージ（６０）が実装され複数の導体層を有するプリント配線板（５６）において、前記電子部品パッケージ（６０）の下面に複数の電極（７０）があり、前記プリント配線板（５６）は、前記電子部品パッケージ（６０）実装面の内層の導体層（Ｌ５）に対して、複数の矩形状のスリット（Ｓ１）〜（Ｓ４）が設けられ、前記スリットの幅は、前記プリント配線板（５６）の外周側に向かうにつれて、大きくなるよう形成されたことを特徴とするプリント配線板（５６）。
前記電子部品パッケージ（６０）は、撮像素子であり、ＬＧＡまたはＢＧＡパッケージであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板（５６）。
前記複数の矩形状のスリット（Ｓ１）〜（Ｓ４）は、コの字形状であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板（５６）。
前記プリント配線板（５６）は、少なくとも１段のビルドアップ層を有し、前記ビルドアップ層の表層には、受熱部材（６１）を接触させて、前記電子部品パッケージ（６０）の熱を放熱するための放熱パッド（Ｌ１ｃ）を有する、多層ビルドアッププリント配線板であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板（５６）。