JP2019121652A - 実装基板及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より高密度に電気素子が配置された実装基板を実現する。【解決手段】基板１００の主面上に設けられた第１の配線１１０及び不連続な第２の配線１２０と、第２の配線１２０の導電部材１２５と、第２の配線１２０の導電部材１２５に接続された電気素子１４０と、を備える。第２の配線１２０の導電部材１２５は、第１の配線１１０の上方を通り、第１の配線１１０と第２の配線１２０とが接続しないように第２の配線１２０の第１の部分１２１と第２の部分１２２とを接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、実装基板及び電子機器に関する。

スキャナ又はプリンタ等の電子機器は、配線基板上に複数の電気素子が実装された実装基板を有している。電気素子には、抵抗、コンデンサ、コイル、及び集積回路等が含まれる。配線基板の主面上には、集積回路等に電源電圧を供給するための電源配線、集積回路等を設置するためのグランド配線、及び集積回路等との信号の授受を行うための信号配線、等の配線が、所定の回路パターンに従って設けられている。

小さい実装基板上に複雑な回路パターンを実現するために、２つの配線を互いに接続されないように交差させることが望まれることがある。例えば、特許文献１には、ジャンパ素子を用いて、ある配線が別の配線を跨ぐように構成された実装基板が開示されている。

特開２００１−１６８４８７号公報

電気機器の小型化に伴い、特許文献１に記載の技術よりも実装基板をより高密度化する方法が求められていた。

本発明は、より高密度に電気素子が配置された実装基板を実現することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の実装基板は以下の構成を備える。すなわち、
基板の主面上に設けられた第１の配線及び不連続な第２の配線と、
前記第１の配線の上方を通り、前記第１の配線と前記第２の配線とが接続しないように前記第２の配線の第１の部分と第２の部分とを接続する、第２の配線の導電部材と、
前記第２の配線の導電部材に接続された電気素子と、
を備えることを特徴とする。

より高密度に電気素子が配置された実装基板を実現できる。

一実施形態に係る実装基板の概略斜視図。 一実施形態に係る実装基板の拡大模式図。 一実施形態に係る実装基板の拡大模式図。 一実施形態に係る実装基板の拡大模式図。 一実施形態に係る実装基板の拡大模式図。 一実施形態において用いられる導電部材の模式図。 一実施形態に係る実装基板の一部の回路図。

一実施形態に係る実装基板は、第１の配線、第２の配線、第２の配線の導電部材、及び電気素子を備える。第１の配線及び第２の配線は、基板の主面上に設けられている。第２の配線の導電部材は、第１の配線の上方を通り、第１の配線と第２の配線とが接続しないように第２の配線の第１の部分と第２の部分とを接続する。電気素子は、第２の配線の導電部材に接続されている。以下、このような実装基板について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものに過ぎず、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において、同一の部材又は同一の要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。

図１は、一実施形態に係る実装基板１００の斜視図である。本実施形態に係る実装基板１００は、基板１９０、第１の配線１１０、第２の配線１２０、第２の配線の導電部材１２５、及び第１の電気素子１４０を有している。実装基板１００の種類は特に限定されず、プリント配線基板であってもよいし、リジット配線基板若しくは折り曲げ可能なフレキシブル配線基板であってもよい。また、図１に示すように、実装基板１００等は集積回路等の様々な電気素子及び追加の配線をさらに有していてもよいが、その説明は省略する。

基板１９０は、電気素子及び配線を支持する基材である。基板１９０の種類は特に限定されず、例えば樹脂基板であってもよい。本明細書においては、第１の配線１１０及び第２の配線１２０が設けられる基板１９０の表面を、主面と呼ぶ。もちろん、主面とは反対側の基板１９０の面や、基板１９０の内部に、さらに配線及び電気素子等が配置されていてもよい。

第１の配線１１０及び第２の配線１２０は導電部材であり、電源電圧又は電気信号等を伝播することができる。第１の配線１１０及び第２の配線１２０は、実装基板１００の設計に合わせて、所定の配線パターンに従って設けられている。図１に示すように、実装基板１００は、基板１９０の主面上に設けられた第３の配線１３０のようなさらなる配線を有していてもよい。これらの配線の具体的な構成は特に限定されず、例えばめっき又はフォトリソグラフィにより得られた銅箔でありうる。

本実施形態において、第２の配線１２０は不連続であり、第１の部分１２１と第２の部分１２２とを有している。図１の例において、第１の部分１２１と第２の部分１２２とは、少なくとも一部において第１の配線１１０を介して対向している。具体的には、第１の部分１２１と第２の部分１２２とは不連続であって直接接触しておらず、第１の部分１２１の端部１２１ａと第２の部分１２２の端部１２２ａとは離れている。そして、第１の部分１２１の端部１２１ａと第２の部分１２２の端部１２２ａとの間には、第１の配線１１０が通っている。

第２の配線の導電部材１２５は、第２の配線１２０の第１の部分１２１と第２の部分１２２とを接続する。第１の部分１２１と第２の部分１２２とは直接接触していないが、導電部材１２５を介して電気的に接続されている。図１の例において、導電部材１２５は、第１の部分１２１と第２の部分１２２とが対向する部分である、第１の部分の端部１２１ａ及び第２の部分の端部１２２ａにおいて、第１の部分１２１と第２の部分１２２とを接続している。

図１に示す実施形態において、第２の配線の導電部材１２５は第２の配線の第１の部分１２１と物理的に接続している。また、導電部材１２５は、第２の配線の第２の部分１２２と物理的に接続している。本明細書において、物理的に接続しているとは、互いに直接接触しているか、又は導電性の接着部材（例えばはんだ又はメタルマスク等）を介して互いに接続されていることを意味する。

ここで、導電部材１２５は、第１の配線１１０の上方を通り、第１の配線１１０と第２の配線１２０とが接続しないように、第１の部分１２１と第２の部分１２２とを接続している。例えば、導電部材１２５が第１の配線１１０を跨ぐ部分において、第２の配線１２０又は導電部材１２５は、第１の配線１１０と電気的に直接接続されていない。もっとも、導電部材１２５が第１の配線１１０を越える部分とは異なる実装基板１００上の他の場所において、第１の配線１１０と第２の配線１２０とが、例えば集積回路等の電気素子を介して電気的に接続されていてもよい。図１に示すように、導電部材１２５は、２つ以上の配線を跨いでいてもよい。

ここで、上方を通るとは、基板１９０の主面からより離れた位置を通ることを意味する。例えば、導電部材１２５と第１の配線１１０との間には空隙が存在してもよい。一方で、導電部材１２５が絶縁性の表面を有する場合、導電部材１２５は第１の配線１１０と接触していてもよい。

図１に示すように、実装基板１００は、第３の配線の導電部材１３５をさらに有していてもよい。例えば、導電部材１３５が、第３の配線１３０の第１の部分１３１と第２の部分１３２とを接続していてもよい。ここで、導電部材１３５は、第１の配線１１０の上方を通り、第３の配線１１０と第２の配線１２０とが直接接続しないように、第１の部分１３１と第２の部分１３２とを接続している。第１の部分１３１と第２の部分１３２とは不連続であり直接接触していないが、導電部材１３５を介して電気的に接続されている。図１に示す実施形態において、導電部材１３５は第１の部分１３１と物理的に接続している。また、導電部材１３５は、第２の部分１３２と物理的に接続している。図１の例において、導電部材１３５は、第１の部分１３１と第２の部分１３２とが対向する部分である、第１の部分の端部１３１ａ及び第２の部分の端部１３２ａにおいて、第１の部分１３１と第２の部分１３２とを接続している。

導電部材１２５及び導電部材１３５は、直流電流又は交流電流を通過させることができる、導電性を有している部材であり、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、導電部材１２５及び導電部材１３５は、それぞれ独立に、導電材料で形成されたジャンパ、又は抵抗、コンデンサ、若しくはコイル等の電気素子でありうる。これらの導電部材１２５及び導電部材１３５の具体的な例については、後に詳しく説明する。

第１の電気素子１４０は、第２の配線の導電部材１２５に接続されている。一実施形態において、第１の電気素子１４０の第１の端子は導電部材１２５に接続されている。また、第１の電気素子１４０の第２の端子は、第３の配線１３０又は導電部材１３５のような、基板１９０上に設けられた回路の一部に接続されている。本実施形態において、第１の電気素子１４０は、導電部材１２５に物理的に接続されている。また、第１の電気素子１４０は、導電部材１３５に物理的に接続されていてもよい。

図１の例において、第１の電気素子１４０は、第２の配線の導電部材１２５と第３の配線の導電部材１３５との間に接続されている。また、２以上の電気素子が導電部材１２５に接続されていてもよい。例えば、図１の例では、第１の電気素子１４０に加えて、第２の電気素子１４５が、導電部材１２５と導電部材１３５とを接続している。ここで、第２の電気素子１４５は、導電部材１２５に物理的に接続されている。また、第２の電気素子１４５は、導電部材１３５に物理的に接続されていてもよい。

第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５の種類は特に限定されない。本明細書において、電気素子とは、電圧波形、電流波形、又は電気信号に対して影響を与えることを目的として設けられた素子のことを指し、抵抗、コンデンサ、コイル、又は集積回路等を含む。これらの第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５の具体的な例については、後に詳しく説明する。

次に、図２を参照して、第２の配線の導電部材１２５、第３の配線の導電部材１３５、第１の電気素子１４０、及び第２の電気素子１４５の配置例について詳しく説明する。図２Ａは、一実施形態に係る実装基板１００の拡大図である。図２Ａでは、導電部材１２５が、第２の配線の第１の部分１２１と第２の部分１２２とを接続している。

図３には、図２Ａで用いられている導電部材１２５の形状が示されている。図３に示す導電部材１２５は、直方体形状を有しており、第１の端子１２６と、第２の端子１２７と、本体部１２８とを有している。第１の端子１２６及び第２の端子１２７は導電部材であり、これらは本体部１２８を介して電気的に接続されている。また、本体部１２８の表面は絶縁性を有しているため、本体部１２８は第１の配線１１０とは接続されていない。図２Ａの例において、第１の端子１２６は第１の部分の端部１２１ａと導電性の接着部材を介して接続されており、第２の端子１２７は第２の部分の端部１２２ａと導電性の接着部材を介して接続されている。接続を容易とするために、第１の部分の端部１２１ａ及び第２の部分の端部１２２ａの配線幅は、図２Ａに示すように、第１の部分１２１及び第２の部分１２１の他の部分と比較して広くなっていてもよい。

図２Ａの例においては、さらに、第３の配線の導電部材１３５が、第３の配線の第１の部分１３１と第２の部分１３２とを接続している。導電部材１３５は、第２の配線の導電部材１２５とは異なる形状を有していてもよいが、図２Ａのように同じ形状を有していてもよい。図２Ａの例において、導電部材１３５は、導電部材１２５と同様に、第１の端子１３６と、第２の端子１３７と、本体部１３８とを有している。また、導電部材１３５は、導電部材１２５とは異なる種類の又は異なる電気特性を有する部材であってもよいが、同じ種類の又は同じ電気特性を有する部材であってもよい。例えば、導電部材１２５が抵抗であり、導電部材１３５が同じ形状だが異なる抵抗値を有する抵抗であってもよい。

図２Ａの例においては、導電部材１２５及び導電部材１３５の上に、導電部材１２５及び導電部材１３５を接続するように第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５が設けられている。第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５は、導電部材１２５とは異なる形状を有していてもよいが、図２Ａのように同じ形状を有していてもよい。また、第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５は、導電部材１２５とは異なる種類の又は異なる電気特性を有する部材であってもよいが、同じ種類の又は同じ電気特性を有する部材であってもよい。

図２Ａの例において、第１の電気素子１４０は、導電部材１２５と同様に、第１の端子１４１と、第２の端子１４２と、本体部１４３とを有している。そして、第１の端子１４１は導電部材１２５の第１の端子１２６に、第２の端子１４２は導電部材１３５の第１の端子１３６に、それぞれ接続されている。図３に示すように、導電部材１２５の第１の端子１２６は、基板１９０側の第１の面１２６ａと、第１の面とは反対側の第２の面１２６ｂとを有している。ここで、第１の面が第１の部分の端部１２１ａと対向するように接続されることで、導電部材１２５は第２の配線１２０と接続されている。また、第２の面が第１の電気素子１４０の第１の端子１４１と対向するように接続されることで、導電部材１２５は第１の電気素子１４０と接続されている。図２Ａの例においては、導電部材１２５の第２の端子１２７、並びに導電部材１３５の第１の端子１３６及び第２の端子１３７も、同様の構成を有している。このような構成によれば、導電部材１２５、導電部材１３５、第１の電気素子１４０、及び第２の電気素子１４５の基板１９０への組み付けが容易となる。

図２Ａの例において、第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５は、基板１９０の主面から離れた位置において、第２の配線の導電部材１２５及び第３の配線の導電部材１３５と接触している。例えば、第１の電気素子１４０は、例えば導電部材１２５の基板１９０とは反対側の第２の面において、導電部材１２５と接触している。このような構成によれば、導電部材１２５、導電部材１３５、第１の電気素子１４０、及び第２の電気素子１４５の基板１９０への組み付けが容易となる。

図２Ａの例において、第２の配線の導電部材１２５と第３の配線の導電部材１３５とは平行に配置されている。より具体的には、第２の配線の第１の部分１２１及び第２の部分１２２並びに導電部材１２５は直線状に並んでいる。また、第３の配線の第１の部分１３１及び第２の部分１３２並びに導電部材１３５は直線状に並んでいる。さらに、第２の配線の第１の部分１２１及び第２の部分１２２並びに導電部材１２５の配列と、第３の配線の第１の部分１３１及び第２の部分１３２並びに導電部材１３５の配列と、は平行に並んでいる。このような構成をとることにより、配線方向とは直交する方向に並んでいる第２の配線１２０及び第３の配線１３０がほぼ同じ場所で第１の配線１１０を跨ぐ配線パターンを実装する際に用いる、基板１９０上の面積を節約することができる。

図２Ｂ〜図２Ｄは、第２の配線の導電部材１２５、第３の配線の導電部材１３５、第１の電気素子１４０、及び第２の電気素子１４５の別の配置例を示す。図２Ｂにおいて、導電部材１２５及び導電部材１３５は配線部材として用いられるジャンパである。本明細書において、ジャンパとは、抵抗がほぼ０Ωであり、他の配線を跨ぐように構成された配線部材のことを指す。導電部材１２５は、第２の配線の第１の部分１２１と接続する第１の端子１２６と、第２の部分１２２と接続する第２の端子１２７と、基板１９０の主面及び第１の配線１１０から離れた本体部１２８とを有する。導電部材１３５も、同様に、第１の端子１３６、第２の端子１３７、及び本体部１３８を有している。そして、第１の電気素子１４０は、本体部１２８と本体部１３８とを接続している。このように、導電部材１２５及び導電部材１３５は、電気素子ではなくてもよい。また、実装基板１００は第１の電気素子１４０を有し、第２の電気素子１４５を有さなくてもよい。さらに、第１の電気素子１４０は、導電部材１２５の端子部以外の部分と接続されていてもよい。

図２Ｃの例では、第２の配線の導電部材１２５、第３の配線の導電部材１３５、第１の電気素子１４０、及び第２の電気素子１４５の構成は、図２Ａの場合と同様である。しかしながら、図２Ｃの例では、第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５の上に、導電部材１２５及び導電部材１３５が設けられている。この場合でも、第１の電気素子１４０及び第２の電気素子１４５は、導電部材１２５及び導電部材１３５に接続されているといえる。この例では、第１の電気素子１４０は、第２の配線の第１の部分１２１に物理的に接続されている。また、第２の電気素子１４５は、第２の配線の第１の部分１２２に物理的に接続されている。

図２Ｄの例では、実装基板１００は第２の配線の導電部材１２５を有するが、第３の配線の導電部材１３５を有さない。そして、第１の電気素子１４０は、導電部材１２５と、基板１９０上に設けられた配線１６０に接続されている。このように、実装基板１００が２つの導電部材を有することは必須ではない。

以上説明した実施形態によれば、第２の配線１２０が第１の配線１１０を跨ぐ箇所が、電気素子を設けるためにも用いられるため、回路実装のために用いられる基板１９０上の面積を節約することができる。一実施形態においては、面積をより節約するために、実装基板１９０の平面視において、第２の配線の導電部材１２５と第１の電気素子１４０とは互いに重なっている。同様に、一実施形態において、実装基板１９０の平面視において、第３の配線の導電部材１３５と第１の電気素子１４０とは互いに重なっている。さらに、実装基板１９０の平面視において、第２の配線の導電部材１２５と第２の電気素子１４５とが互いに重なっていてもよく、第３の配線の導電部材１３５と第２の電気素子１４５とが互いに重なっていてもよい。一実施形態において、スキャナ又はプリンタ等の電子機器は、本実施形態に係る実装基板１００を備えている。

次に、本実施形態の構成を適用可能な具体的な回路の例について、図４に示す実装基板１００の一部の回路図を参照して説明する。図４において、端子１２９ａは、第２の配線の第１の部分１２１、第２の配線の導電部材１２５、及び第１の電気素子１４０の接続部に対応する。端子１２９ｂは、第２の配線の第２の部分１２０、第２の配線の導電部材１２５、及び第２の電気素子１４５の接続部に対応する。端子１３９ａは、第３の配線の第１の部分１３１、第３の配線の導電部材１３５、及び第１の電気素子１４０の接続部に対応する。端子１３９ｂは、第３の配線の第２の部分１３２、第３の配線の導電部材１３５、及び第２の電気素子１４５の接続部に対応する。

一実施形態において、図４の回路はバイパスコンデンサを有する電源回路である。すなわち、第２の配線１２０は電源配線であり、第３の配線１３０は接地用のグランド配線である。また、第１の電気素子１４０はコンデンサである。この実施形態において、導電部材１２５及び導電部材１３５は、ジャンパであってもよいし、抵抗であってもよい。第１の配線１１０を跨ぐために第２の配線１２０及び第３の配線１３０に導電部材１２５及び導電部材１３５を挿入することにより、電源にノイズが混入しやすくなることがある。ここで、第１の電気素子１４０としてコンデンサを設けると、第１の電気素子１４０はバイパスコンデンサとして働くため、電源に混入するノイズを低減することができる。この場合、実装基板１００には第２の電気素子１４５を設けてもよいし設けなくてもよい。第２の電気素子１４５として、第１の電気素子１４０とは異なる容量のコンデンサを設けることにより、より広い周波数のノイズを低減することが可能となる。このような構成によれば、導電部材１２５及び導電部材１３５が設けられている箇所が、バイパスコンデンサを設けるためにも用いられるため、回路実装のために用いられる基板１９０上の面積を節約することができる。

別の実施形態において、図４の回路は差動回路である。すなわち、第２の配線１２０及び第３の配線１３０は差動伝送のための一組の信号配線である。また、第１の電気素子１４０は抵抗である。差動回路には通常終端抵抗が設けられるところ、第１の電気素子１４０を終端抵抗として用いることができる。第１の電気素子１４０の抵抗値は、差動伝送路の特性インピーダンスに合わせて選択することができる。第２の電気素子１４５は設けても設けなくてもよい。このような構成によれば、第２の配線１２０が第１の配線１１０を跨ぐ箇所が、終端抵抗を設けるためにも用いられるため、回路実装のために用いられる基板１９０上の面積を節約することができる。

別の実施形態において、図４の回路はフィルタ回路である。すなわち、第２の配線１２０は信号配線であり、第３の配線１３０はグランド配線である。また、第２の配線の導電部材１２５と第１の電気素子１４０とは、一方が抵抗であり他方がコンデンサである。例えば、導電部材１２５がコンデンサであり第１の電気素子１４０が抵抗である場合、この回路は第１の配線１２０を通る信号に対するハイパスフィルタとして働く。また、導電部材１２５が抵抗であり第１の電気素子１４０がコンデンサである場合、この回路は第１の配線１２０を通る信号に対するローパスフィルタとして働く。これらの場合のカットオフ周波数は、１／２πＣＲとなる（Ｃはコンデンサの容量値であり、Ｒは抵抗の抵抗値である）。このような構成によれば、第２の配線１２０が第１の配線１１０を跨ぐ箇所に、フィルタ回路を設けることができるため、回路実装のために用いられる基板１９０上の面積を節約することができる。

本発明は、以上に例示された態様に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含みうる。

１００：実装基板、１１０：第１の配線、１２０：第２の配線、１２５：第２の配線の導電部材、１３０：第３の配線、１３５：第３の配線の導電部材、１４０：第１の電気素子、１９０：基板

Claims (10)

1. 基板の主面上に設けられた第１の配線及び不連続な第２の配線と、
   前記第１の配線の上方を通り、前記第１の配線と前記第２の配線とが接続しないように前記第２の配線の第１の部分と第２の部分とを接続する、第２の配線の導電部材と、
   前記第２の配線の導電部材に接続された電気素子と、
   を備えることを特徴とする実装基板。
2. 前記第２の配線の導電部材は電気素子であることを特徴とする、請求項１に記載の実装基板。
3. 前記第２の配線の前記第１の部分と前記第２の部分とは、少なくとも一部において前記第１の配線を介して対向しており、前記第２の配線の導電部材は、対向する部分において前記第１の部分と前記第２の部分とを接続することを特徴とする、請求項１又は２に記載の実装基板。
4. 前記電気素子は、前記基板の主面から離れた位置で、前記第２の配線の導電部材と接続していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の実装基板。
5. 基板の主面上に設けられた第３の配線と、
   前記第１の配線の上方を通り、前記第１の配線と前記第３の配線とが直接接続しないように前記第３の配線の第１の部分と第２の部分とを接続する、第３の配線の導電部材と、をさらに備え、
   前記電気素子は、前記第２の配線の導電部材と前記第３の配線の導電部材との間に接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の実装基板。
6. 前記第２の配線の前記第１の部分及び前記第２の部分並びに前記第２の配線の導電部材は直線状に並んでおり、
   前記第３の配線の前記第１の部分及び前記第２の部分並びに前記第３の配線の導電部材は直線状に並んでおり、
   前記第２の配線の前記第１の部分及び前記第２の部分並びに前記第２の配線の導電部材と、前記第３の配線の前記第１の部分及び前記第２の部分並びに前記第３の配線の導電部材と、は平行に並んでいることを特徴とする、請求項５に記載の実装基板。
7. 前記第２の配線は電源配線であり、前記第３の配線はグランド配線であり、前記電気素子はコンデンサであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の実装基板。
8. 前記第２の配線及び前記第３の配線は差動回路の配線であり、前記電気素子は抵抗であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の実装基板。
9. 前記第２の配線は信号配線であり、前記第３の配線はグランド配線であり、前記第２の配線の導電部材と前記電気素子とは、一方が抵抗であり他方がコンデンサであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の実装基板。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の実装基板を備える電子機器。

Images