JP2021136406A - 回路基板および回路基板の設計方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐振動性の高い回路基板を提供する。【解決手段】回路基板100は、基板4と基板4に配置された回路部品3とを備える。回路部品3は、基板4に対して振動が印加された時における基板面に垂直な方向への変位の大きさを示す等高線に対して、回路部品3の電極端子31a、31bを結ぶ直線が垂直となる向きに配置されている。【選択図】図1
Description
本開示は、回路基板および回路基板の設計方法に関する。
電子機器は、回路部品を搭載した回路基板を内蔵する。使用環境或いは設置状況によっては、回路基板に振動が加わることがある。回路基板に振動が加わると、回路部品が故障する、回路基板と回路部品との接続部分が疲労する、接触不良或いは断線が生ずる等の問題が発生する。
このような問題に鑑み、回路基板の振動を抑える技術或いは回路部品を振動から保護する技術が提案されている。例えば、非特許文献1には、補助電極を回路部品と回路基板とに設け、これらを半田により互いに固定する、あるいは、接着剤を用いて回路部品を基板に接着する、ことにより回路部品の振動を抑制する技術が提案されている。
また、特許文献1には、振動源と回路部品との間に振動波制御片を配置する技術が提案されている。
エルナー株式会社、"車載電装用チップアルミ電解コンデンサ"、[online]、[令和2年1月20日検索]、インターネット<URL : http://www.elna.co.jp/capacitor/syasai.html>
非特許文献1に開示された技術では、補助電極を有するホルダで保護対象の回路部品を保持し、補助電極に対応する電極パッドを回路基板に設け、補助電極を電極パッドにはんだ付け実装する必要ある。このため、構造が複雑でかつ配置工程が複雑であるという問題がある。また、補助電極を用いず、回路部品を回路基板に接着剤で固定する方法も考えられる、接着材を回路部品と回路基板との間に塗布し、硬化させる製造工程が必要となるという問題がある。
また、特許文献1に開示された技術では、振動の制限専用の振動波制御片を配置する必要があり、回路基板を有効に利用できない。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐振動性の高い回路基板を提供することである。
上記目的を達成するため、本開示に係る回路基板は、基板と基板に配置された回路部品とを備える。回路部品は、基板に対して振動が印加された時における基板面に垂直な方向への変位の大きさを示す等高線に対して、回路部品の電極端子を結ぶ直線が垂直となる向きに配置されている。
上記構成によれば、回路部品の電極端子を結ぶ直線と振動の程度を示す等高線とが直交する。従って、基板に実装された回路部品の耐振動性が高い。耐振動性の高い回路基板を提供できる。
以下、本開示の実施の形態に係る回路基板100および回路基板100の設計方法を図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付す。また、理解を容易するため、矩形平板状のプリント配線基板の一辺に平行にX軸、X軸に直交し、プリント配線基板の他辺に平行なY軸、X軸およびY軸に直交し、プリント配線基板の厚さ方向を向くZ軸を有するXYZ座標系を設定し、適宜参照する。
(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係る回路基板100を図1から図4を参照して説明する。
図1に示すように、実施の形態1に係る回路基板100は、プリント配線基板4とプリント配線基板4に搭載された複数の回路部品3とを備える。プリント配線基板4は、その4隅で、図示しない筐体5あるいは装置本体に、ネジ6により固定されている。
以下、実施の形態1に係る回路基板100を図1から図4を参照して説明する。
図1に示すように、実施の形態1に係る回路基板100は、プリント配線基板4とプリント配線基板4に搭載された複数の回路部品3とを備える。プリント配線基板4は、その4隅で、図示しない筐体5あるいは装置本体に、ネジ6により固定されている。
図2にII−II線断面で示すように、プリント配線基板4は、絶縁性基板41と、絶縁性基板41に形成された図示せぬプリント配線と、プリント配線に電気的に接続された電極パッド42aと42bとを備える。
絶縁性基板41は、エポキシ樹脂、ガラス繊維などの絶縁性材料から形成され、平面視でほぼ矩形状に成形されている。絶縁性基板41には、回路部品3の一対の電極端子31aと31bが挿入される一対の貫通孔43aと43bが、回路部品3の配置位置に形成されている。貫通孔43a、43bは、プリント配線基板4の振動特性に基づいて、予め設計された位置に形成されている。
電極パッド42aと42bは、回路部品3の電極端子31a、31bに接続される電極部材である。電極パッド42aは、プリント配線基板4の貫通孔43aの周囲に、絶縁性基板41の表面および裏面に形成されおり、電極パッド42bは、貫通孔43bの周囲に形成されて、絶縁性基板41の表面および裏面に形成されている。電極パッド42aと42bは、それぞれプリント配線に電気的に接続されており、回路部品3をプリント配線に接続する。
絶縁性基板41は、図1に示すように、その4隅で、図示しない筐体5あるいは装置本体に、ネジ6により固定されている。
回路部品3は、電子回路を構成する、コンデンサ、抵抗素子などの部品である。回路部品3は、本実施の形態では、図2に示すように、2本の電極端子31a、31bを備える。2本の電極端子31a、31bは、それぞれ、貫通孔43a、43bに挿入され、反対方向に折り返され、電極パッド42a、42bにはんだ44a、44bで固定されている。あるいは、貫通孔を施工しないで、プリント配線基板4に面実装される。
上記構成のプリント配線基板4において、回路部品3は、耐振動性を考慮して配置されている。以下この点について説明する。
外部から周波数fの振動を受けたとき、プリント配線基板4は、図3に例示するように撓み、振動する。プリント配線基板4の各位置Pでの振動の大きさは、プリント配線基板4に振動がかかっていない状態での基板面、すなわち、X−Y平面からの最大変位量AM、すなわち、振幅で表される。この最大変位量AMが等しい位置を結ぶと一種の等高線7を描くことができる。基板に対して振動が印加された時における、基板面に垂直な方向への変位の大きさが等しい位置を等高線7は示している。
外部から周波数fの振動を受けたとき、プリント配線基板4は、図3に例示するように撓み、振動する。プリント配線基板4の各位置Pでの振動の大きさは、プリント配線基板4に振動がかかっていない状態での基板面、すなわち、X−Y平面からの最大変位量AM、すなわち、振幅で表される。この最大変位量AMが等しい位置を結ぶと一種の等高線7を描くことができる。基板に対して振動が印加された時における、基板面に垂直な方向への変位の大きさが等しい位置を等高線7は示している。
図1に示す構成例では、プリント配線基板4の4隅がネジ6により固定されているため、等高線7は図4に示すようになる。
図5に示すように、回路部品3を固定および接続するための貫通孔43aと43bおよび電極パッド42aと42bは、それらを結ぶ直線72が、その間を通る等高線7に垂直となるように配置されている。
図5に示すように、回路部品3を固定および接続するための貫通孔43aと43bおよび電極パッド42aと42bは、それらを結ぶ直線72が、その間を通る等高線7に垂直となるように配置されている。
絶縁性基板41の振動に伴い、回路部品3には、図5(B)の矢印9に示すように、回路部品3を揺り動かす力が加わる。この力は、回路部品3にプリント配線基板4の振動による加速度により生じる慣性力である。しかし、2本の電極端子31aと31bにより回路部品3の両端部が電極パッド42a、42bに固定されているため、回路部品3が大きく振動することはなく、電極端子31aおよび31bが変形することはない。
一方、本実施形態と異なり、図6(A)に示すように、回路部品3を固定および接続するための貫通孔43aと43bおよび電極パッド42aと42bを結ぶ直線72、あるいは、回路部品3の一方の電極端子31aと他方の電極端子31bとを結ぶ直線72が、等高線7に並行となるように、回路部品3を配置することが考えられる。この場合、絶縁性基板41の振動に伴い、回路部品3には、図6(B)の矢印9に示すように、回路部品3を揺り動かす力が加わる。このため、回路部品3は、大きく揺動し、電極端子31a、31bが疲労によって損傷し、回路部品3が横倒しになり、或いは、断線するおそれがある。また、この方向の回路部品3の剛性は小さいため、共振を起こすことが考えられる。共振によって電極端子31a、31bの疲労が格段に早く生じてしまう。
以上説明したように、本実施の形態によれば、プリント配線基板4の振動特性を予め求めておき、振動の等高線7に、回路部品3の電極間方向が直角となる向きに、回路部品3を配置する。これにより、プリント配線基板4が振動しても、回路部品3が大きく振動することが防止される。
なお、プリント配線基板4の信号の等高線7は、プリント配線基板4の形状、材質、厚さ、固定方法、振動周波数などにより異なる。
このため、回路部品3の配置位置および向きを決定する前に、シミュレーションなどにより、等高線7を求めておき、この等高線7に、長軸方向が直角になるように回路部品3の配置位置を決定し、プリント配線パターン、電極パッド42aと42b、貫通孔43aと43bを配置することが望ましい。このようにして、耐振動性の高い回路基板100が得られる。
このため、回路部品3の配置位置および向きを決定する前に、シミュレーションなどにより、等高線7を求めておき、この等高線7に、長軸方向が直角になるように回路部品3の配置位置を決定し、プリント配線パターン、電極パッド42aと42b、貫通孔43aと43bを配置することが望ましい。このようにして、耐振動性の高い回路基板100が得られる。
(実施の形態2)
回路部品3の配置を工夫するだけでなく、プリント配線基板4の撓みそのものを抑制する振動抑制手段を配置してもよい。
本実施の形態においては、図7に示すように、板状体2が、プリント配線基板4の一辺に沿って密着して固着されている。板状体2は、プリント配線基板4の撓みを低減せしめる、あるいは、撓む方向を制限する振動制限手段として機能する。
回路部品3の配置を工夫するだけでなく、プリント配線基板4の撓みそのものを抑制する振動抑制手段を配置してもよい。
本実施の形態においては、図7に示すように、板状体2が、プリント配線基板4の一辺に沿って密着して固着されている。板状体2は、プリント配線基板4の撓みを低減せしめる、あるいは、撓む方向を制限する振動制限手段として機能する。
板状体2が密着しているため、プリント配線基板4の撓みは、板状体2の長手方向にはほとんど生じず、板状体2の長手方向に垂直な方向に生じる。このため、プリント配線基板4の変位の程度を示す等高線7は、板状体2の長手方向に平行な方向に伸びる。
各回路部品3は、その長手方向、すなわち、一対の電極端子31aと31bを結ぶ線が等高線7に垂直になるように、プリント配線基板4に配置されている。
このような構成によれば、実施の形態1と同様に、回路部品3の長手方向と等高線7が直交することにより、耐振動性が高まる。さらに、板状体2が固着されることにより、プリント配線基板4の振動が抑制されると共にプリント配線基板4の撓む方向がコントロールされる。
このような構成によれば、実施の形態1と同様に、回路部品3の長手方向と等高線7が直交することにより、耐振動性が高まり、さらに、板状体2が固着されることにより、プリント配線基板4の振動が抑制されると共にプリント配線基板4の撓む方向がコントロールされる。従って、回路基板100の耐振動性がより向上する。
(第1の変形例)
振動抑制手段は、板状体2に限定されず、プリント配線基板4の振動を制限できるならば任意である。図8に振動抑制手段の変形例を示す。
振動抑制手段は、板状体2に限定されず、プリント配線基板4の振動を制限できるならば任意である。図8に振動抑制手段の変形例を示す。
本変形例においては、図8(A)に示すように、プリント配線基板4が固定されている筐体5、プリント配線基板4の一辺に沿って突出部10が形成されている。図8(B)に示すように、突出部10の断面はV字状に形成されており、拘束面8にプリント配線基板4の一辺が押し当てられている。このため、プリント配線基板4の撓みは、突出部10の長手方向にはほとんど生じず、また、振動の程度も抑えられる。このため、プリント配線基板4の変位の大きさを示す等高線7は、突出部10の長手方向に平行となっている。
各回路部品3は、その長手方向、すなわち、一対の電極端子31aと31bを結ぶ線が等高線7に垂直になるように、プリント配線基板4に配置されている。
このような構成によれば、プリント配線基板4自体には付加物はなく、耐振動性の高い回路基板100が得られる。
このような構成によれば、プリント配線基板4自体には付加物はなく、耐振動性の高い回路基板100が得られる。
(第2の変形例)
図9に示すように、ネジ6とは別に、振動抑制手段として追加のネジ6aを、プリント配線基板4の一辺に沿って配置し、プリント配線基板4を図示せぬ筐体5に固定してもよい。この構成の場合も、追加のネジ6aの配置方向に平行に等高線7が形成される。
各回路部品3は、その長手方向、すなわち、一対の電極端子31aと31bを結ぶ線が等高線7に垂直になるように、プリント配線基板4に配置されている。
このような構成によれば、追加のネジ6aを長くすることができるので、筐体5とプリント配線基板4との間に距離がある場合等に好適である。
図9に示すように、ネジ6とは別に、振動抑制手段として追加のネジ6aを、プリント配線基板4の一辺に沿って配置し、プリント配線基板4を図示せぬ筐体5に固定してもよい。この構成の場合も、追加のネジ6aの配置方向に平行に等高線7が形成される。
各回路部品3は、その長手方向、すなわち、一対の電極端子31aと31bを結ぶ線が等高線7に垂直になるように、プリント配線基板4に配置されている。
このような構成によれば、追加のネジ6aを長くすることができるので、筐体5とプリント配線基板4との間に距離がある場合等に好適である。
(第3の変形例)
図10に示すように、板状体12をネジ13により、プリント配線基板4に固定してもよい。この構成では、板状体12とネジ13とが振動抑制手段として機能する。また、板状体12のプリント配線基板4への固定方法として、接着剤を併用しても良い。
図10に示すように、板状体12をネジ13により、プリント配線基板4に固定してもよい。この構成では、板状体12とネジ13とが振動抑制手段として機能する。また、板状体12のプリント配線基板4への固定方法として、接着剤を併用しても良い。
板状体12によってプリント配線基板4の変位は拘束を受ける。このため、板状体12の周辺におけるプリント配線基板4の変位の大きさを示す等高線7は、板状体12の長手方向に平行になる。
図10の例では、板状体12を間にして複数の回路部品3が配置されている。各回路部品3は、一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。なお、板状体12はプリント配線基板4の任意の位置に具備され得る。
(第4の変形例)
この変形例では、図11に示すように、板状体12は直線状ではなく、平面視でコの字状であり、ネジ13によりプリント配線基板4に固定されている。
板状体12で囲まれた部位にあっては、プリント配線基板4はほとんど撓みのない状態となる。従って、板状体12で囲まれた領域では、回路部品3の向きは任意に選択できる。ただし、板状体12の周囲には、撓みが発生する。このため、板状体12の周囲では、回路部品3は、その長手方向が等高線7に垂直となるように、配置されている。なお、板状体12の形状は、平面視でコ字形状に限定されず、プリント配線基板4のある範囲の領域の撓みを抑えることができるならば、L字形状あるいはロ字形状等でもよい。
この変形例では、図11に示すように、板状体12は直線状ではなく、平面視でコの字状であり、ネジ13によりプリント配線基板4に固定されている。
板状体12で囲まれた部位にあっては、プリント配線基板4はほとんど撓みのない状態となる。従って、板状体12で囲まれた領域では、回路部品3の向きは任意に選択できる。ただし、板状体12の周囲には、撓みが発生する。このため、板状体12の周囲では、回路部品3は、その長手方向が等高線7に垂直となるように、配置されている。なお、板状体12の形状は、平面視でコ字形状に限定されず、プリント配線基板4のある範囲の領域の撓みを抑えることができるならば、L字形状あるいはロ字形状等でもよい。
(第5の変形例)
板状体12が配置される基板面は、回路部品3の配置面となる基板面と異なっていてもよい。
例えば、図12に示すように、プリント配線基板4において回路部品3の実装面の裏面に板状体12を固着してもよい。このような構成であれば、板状体12の設けられている部位にも回路部品3を実装することが可能となり、回路部品3の配置可能領域を広くとることが可能となる。
板状体12が配置される基板面は、回路部品3の配置面となる基板面と異なっていてもよい。
例えば、図12に示すように、プリント配線基板4において回路部品3の実装面の裏面に板状体12を固着してもよい。このような構成であれば、板状体12の設けられている部位にも回路部品3を実装することが可能となり、回路部品3の配置可能領域を広くとることが可能となる。
(第6の変形例)
以上の説明では、板状体12をプリント配線基板4の一面に配置したが、両基板面に配置することも可能である。
以上の説明では、板状体12をプリント配線基板4の一面に配置したが、両基板面に配置することも可能である。
例えば、図13(A)、(B)に示すように、プリント配線基板4の一辺に枠材14と枠材受け15とを配置し、プリント配線基板4を挟みこむようにしてもよい。枠材14および枠材受け15とは、共にプリント配線基板4よりも剛性が高い。図13(B)に示すように、枠材14と枠材受け15とは、プリント配線基板4の一辺部を挟み込み、ネジ13aで互いに固定されている。ネジ13aを用いるために、プリント配線基板4に穴を空けることも、プリント配線基板4の端部に切り欠きを設けることも可能である。枠材14および枠材受け15のプリント配線基板4の外側に位置する部位を広げ、プリント配線基板4の外側にネジ13aを設けることも可能である。この場合、プリント配線基板4に穴を設けずにプリント配線基板4を挟み込むことが可能となる。
プリント配線基板4は、枠材14と枠材受け15とにより拘束を受ける。このため、板状体12の周辺におけるプリント配線基板4の変位の大きさを示す等高線7は、板状体12の長手方向に平行になる。
回路部品3は、電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。
枠材14と枠材受け15とはプリント配線基板4のどの辺にあってもよい。枠材14と枠材受け15とによってプリント配線基板4の撓みが制限され、等高線7は枠材14と枠材受け15の長手方向に平行となる。この構成によれば、プリント配線基板4の外縁部に枠材14が配置されるので、プリント配線基板4における回路部品3の実装面積をより広く取ることができる。
(第7の変形例)
プリント配線基板4の撓みを抑える手段は、専用の部品である必要なく、他部品がその機能を兼ねてもよい。
例えば、図14に示す例では、プリント配線基板4に、プリント配線基板4よりも高い剛性を有し、且つ、前記回路部品3よりも大きい実装面積を有する回路部品16が実装されている。この場合、回路部品16を取り巻くように等高線7が形成される。回路部品3は、一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。このような構成でも、耐振動性に優れた回路基板100が実現される。
プリント配線基板4の撓みを抑える手段は、専用の部品である必要なく、他部品がその機能を兼ねてもよい。
例えば、図14に示す例では、プリント配線基板4に、プリント配線基板4よりも高い剛性を有し、且つ、前記回路部品3よりも大きい実装面積を有する回路部品16が実装されている。この場合、回路部品16を取り巻くように等高線7が形成される。回路部品3は、一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。このような構成でも、耐振動性に優れた回路基板100が実現される。
(第8の変形例)
図15に示すように、振動抑制手段は、プリント配線基板4に比べて剛性の高い材料で構成される部材に限定されず、振動を吸収するジェル状の板状体、弾性体、剛性の高い材料の板とこれらの板との複合体から構成された板状体でもよい。部材17の両端は図示せぬ筐体に固定されている。部材17はプリント配線基板4の撓みを軽減させる。この場合、部材17にほぼ平行に等高線7が形成される。回路部品3は、一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。このような構成でも、耐振動性に優れた回路基板100が実現される。
なお、板状の部材17は、図15では直線状であるが、曲線形状あるいは二股形状、クランク形状であってもよい。板状の部材17の固定はプリント配線基板4の外部で行われるから、プリント配線基板4への加工は不要となる効果がある。
図15に示すように、振動抑制手段は、プリント配線基板4に比べて剛性の高い材料で構成される部材に限定されず、振動を吸収するジェル状の板状体、弾性体、剛性の高い材料の板とこれらの板との複合体から構成された板状体でもよい。部材17の両端は図示せぬ筐体に固定されている。部材17はプリント配線基板4の撓みを軽減させる。この場合、部材17にほぼ平行に等高線7が形成される。回路部品3は、一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。このような構成でも、耐振動性に優れた回路基板100が実現される。
なお、板状の部材17は、図15では直線状であるが、曲線形状あるいは二股形状、クランク形状であってもよい。板状の部材17の固定はプリント配線基板4の外部で行われるから、プリント配線基板4への加工は不要となる効果がある。
(実施の形態3)
プリント配線基板4に形成された開口を振動抑制手段として使用することも可能である。
図16に示す例では、プリント配線基板4に、スリット状の開口(以下、単にスリット18)が形成されている。重い部品19がプリント配線基板4に実装されていると、当該重い部品19を中心にプリント配線基板4が撓む。しかし、スリット18を形成することにより、スリット18を挟んで重い部品19と反対側の領域において、撓みが抑制される。スリット18の形状、配置、サイズにより、等高線7の形状は変化する。各回路部品3は、一対の電極端子31aと31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。
プリント配線基板4に形成された開口を振動抑制手段として使用することも可能である。
図16に示す例では、プリント配線基板4に、スリット状の開口(以下、単にスリット18)が形成されている。重い部品19がプリント配線基板4に実装されていると、当該重い部品19を中心にプリント配線基板4が撓む。しかし、スリット18を形成することにより、スリット18を挟んで重い部品19と反対側の領域において、撓みが抑制される。スリット18の形状、配置、サイズにより、等高線7の形状は変化する。各回路部品3は、一対の電極端子31aと31bを結ぶ直線72が等高線7に垂直になるように配置されている。
なお、スリット18の端部に応力が集中するので、スリット18の端部は円弧状とすることが望ましい。スリット18の幅は細くでき、実装エリアを大きくは占有しない。またスリット18の代わりに、プリント配線基板4の板厚をスリット18に相当する部分のみ薄く加工してもよい。このような構成でも、耐振動性の高い回路基板100が得られる。
(実施の形態4)
以上説明した耐震性の高い回路基板100を得るためには、外部からの振動に対するプリント配線基板4の等高線7を正確に予想し、回路部品3を配置する必要がある。また、回路部品3自体が等高線7に影響を与える。そこで、そのような配置を可能とするコンピュータによる設計方法について図17を参照して説明する。
以上説明した耐震性の高い回路基板100を得るためには、外部からの振動に対するプリント配線基板4の等高線7を正確に予想し、回路部品3を配置する必要がある。また、回路部品3自体が等高線7に影響を与える。そこで、そのような配置を可能とするコンピュータによる設計方法について図17を参照して説明する。
まず、プリント配線基板4の基本的な事項を設計する。この際、大きな回路部品の配置位置を含めて設計する(ステップS11)。
外部から加わる振動の周波数、大きさ、伝搬ルートを予想し、プリント配線基板4の各部の振動の大きさを評価して仮の等高線7を求める(ステップS12)。
続いて、二電極端子素子の回路部品3に着目し、当該回路部品3の一対の電極端子31aと31bを結ぶ直線72が、等高線7に垂直になるように、プリント配線基板4に仮に配置する(ステップS13)。
次に、振動試験あるいはシミュレーションによる振動計算を行い(ステップS14)、等高線7を再度見積もる(ステップS15)。
次に、回路部品3の一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72と等高線7とが垂直になっているか否かを、交差角度が一定の基準を満たすか否かにより精査する(ステップS16)。次に、回路部品3の一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72と等高線7とが、一定の基準を満たし、十分垂直になっていると判別された場合、回路部品3の位置を確定し上で、所望の回路が得られるように回路パターンを設計し(ステップS17)、処理を終了する。
一方、ステップS16で、一定の基準をみたしていないと判別された場合、回路部品3の一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72と等高線7とは十分には垂直になっていない。このため、垂直になっていないと判別された回路部品3の向き、配置等を調整する、振動抑制部材の位置、特性などを調整する、等の再設計および電子部費の再配置を行う(ステップS18)。その後処理はステップS14に進む。
これにより、実装されている回路部品3の一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72が等高線7に対して垂直となり、信頼性の高い回路基板100が得られる。
これまで、回路部品3の一対の電極端子31a、31bを結ぶ直線72と等高線7とが垂直になっていることを必須の条件として説明したが、ここでの直角は文字通りの直角を意味せず、誤差、および耐震性性能に大きな影響を与えない範囲での変更は可能である。例えば、直角±20°、望ましくは10°以内であれば、直角と見なすことができる。また、全ての回路部品3がこの条件を満たす必要はなく、主要回路部品が満たすだけでもよい。
また、ここまで、回路部品3として、二本の電極端子を有する回路部品を例に説明してきたが、複数の電極端子が直線状に並んでいる回路部品については、共通に適用可能である。直線状に並んだ電極端子を結ぶ直線72が等高線7に垂直な構成は、耐振動性に優れた回路基板100を実現する。
基板4としてプリント配線基板4を例示したが、プリント配線基板に限定される物ではなく、振動により撓み、回路部品が配置される基板であれば、どのようなものでもよい。
本開示内容と、既存の技術とを併用することができることは言うまでもない。
絶縁性基板41の材料としては、樹脂、プラスチック、セラミックスなどが採用できる。プリント配線基板4としては、回路がプリントされた樹脂製プリント配線基板あるいはリード線などで配線されている基板など多岐にわたり適用できる。絶縁性基板41より剛性の高い板状体、筐体5、枠材14、枠材受け15等としては、ステンレス板、アルミ板、セラミックス板などを適用できる。また、板状の部材17としては、絶縁性基板41より剛性の高いステンレス板、アルミ板、セラミックス板などを適用でき、また、ジェル状の振動吸収体を適用でき、これらを併用することもできる。回路部品3としては、アルミ電解コンデンサ、抵抗、発光ダイオード、コイルなどがあり、直線状に配列された3つ以上の電極端子を有するものとしては、三電極端子レギュレーター、トランジスタ−、ピンヘッダー、トグルスイッチなどがある。
絶縁性基板41の材料としては、樹脂、プラスチック、セラミックスなどが採用できる。プリント配線基板4としては、回路がプリントされた樹脂製プリント配線基板あるいはリード線などで配線されている基板など多岐にわたり適用できる。絶縁性基板41より剛性の高い板状体、筐体5、枠材14、枠材受け15等としては、ステンレス板、アルミ板、セラミックス板などを適用できる。また、板状の部材17としては、絶縁性基板41より剛性の高いステンレス板、アルミ板、セラミックス板などを適用でき、また、ジェル状の振動吸収体を適用でき、これらを併用することもできる。回路部品3としては、アルミ電解コンデンサ、抵抗、発光ダイオード、コイルなどがあり、直線状に配列された3つ以上の電極端子を有するものとしては、三電極端子レギュレーター、トランジスタ−、ピンヘッダー、トグルスイッチなどがある。
2 板状体、3 回路部品、4 プリント配線基板、5 筐体、6 ネジ、6a 追加のネジ、7 等高線、8 拘束面、9 矢印、10 突出部、12 板状体、13 ネジ、13a ネジ、14 枠材、15 枠材受け、16 回路部品、17 部材、18 スリット、19 重い部品、31a、31b 電極端子、41 絶縁性基板、42a、42b 電極パッド、43a、43b 貫通孔、44a、44b はんだ、72 直線、100 回路基板、AM 最大変位量、P 位置、f 周波数。
Claims (11)
- 基板と該基板に配置された回路部品とを具備し、
前記回路部品は、該基板に対して振動が印加された時における基板面に垂直な方向への変位の大きさを示す等高線に対して、該回路部品の電極端子を結ぶ直線が垂直となる向きに配置されている、
回路基板。 - 前記基板の撓みを抑える或いは撓む方向を制限する振動抑制手段をさらに備える請求項1に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板より剛性の高く且つ前記基板に接触している部位を有する部材を備える、請求項2に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板を筐体に固定し、前記基板の少なくとも一辺に沿って複数配置され、前記基板を筐体に固定する複数のネジを備える、請求項2又は3に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板より剛性の高く、前記基板に固着された板状体を備える、請求項2から4のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記回路部品を実装する前記基板の面の裏面に配置されており、前記振動抑制手段が配置されている部位と前記基板を挟んで反対側の部位に前記回路部品が実装されている、請求項2から5のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板の少なくとも一辺部を挟みこんでいる枠材と枠材受けの対を備える、請求項2から6のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、基板より剛性が高く、前記回路部品よりも実装面積の大きい部品を備える、請求項2から7のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板の表面が、固定された部材に接している、請求項2から8のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記振動抑制手段は、前記基板に形成された開口を備える、請求項2から9のいずれか1項に記載の回路基板。
- 基板に対して振動が印加された時における、基板面に垂直な方向への基板に生じる基板の変位の大きさが等しい位置を表す等高線を表記し、
当該等高線と、実装される回路部品の電極端子を結ぶ直線とが、垂直となるように回路部品の配置を調整する、
回路基板の設計方法。
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