JP2022134151A - 部品回路装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度に複数のコンデンサ部品を実装できる、部品回路装置、及びその製造方法を提供する。【解決手段】部品回路装置は、プリント基板と、上記プリント基板の一主表面とその一主表面とが平行に配置されている金属板と、上記プリント基板と上記金属板との間に配置された複数のコンデンサ部品であって、第１電極が上記プリント基板のランドに電気的に接続され、第２電極が上記金属板に電気的に接続された複数のコンデンサ部品と、を含む。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、部品回路装置、及びその製造方法に関し、特に表面実装部品を搭載した部品回路装置、及びその製造方法に関する。

近年のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）を使用する装置の多機能化、小型化、高速化に伴い、装置を構成する基板には様々な電子部品が実装されており、小型化に加え、高密度化が求められている。また、ＬＳＩの高速化による低電圧、大電流化が進み、電源ノイズの影響が顕著になるため、電源ノイズを低減するためにデカップリングコンデンサを搭載している。このデカップリングコンデンサの搭載については実装面積の制約もあり、所望の数のコンデンサを搭載することが難しくなっている。

特許文献１は、電源回路に関するものであり、電源回路に入力コンデンサ素子や出力コンデンサ素子などのコンデンサ素子を接続した電子複合部品が提案されている。

特開２０１１－０１９０８３号公報

しかしながら、上述した背景技術の部品回路装置には以下のような課題がある。

基板の電源ノイズを抑えるためには、低周波部品から高周波部品を順番に並べると、電源モジュール（ＶＲＭ [Voltage Regulator Module]）、電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサとなる。一般的に電解コンデンサは、長期使用する装置では信頼性が低く、故障の原因となるため、可能な限り使わない設計を行いたい。そこで電解コンデンサの代わりに、タンタルコンデンサを大量に搭載することにより、電源ノイズを抑えるための特性を確保し、かつ、長期信頼性を確保する。

しかしながら、電力の大きいＬＳＩなどがプリント基板に搭載された装置では、プリント基板上にタンタルコンデンサを所要数置くことができない、という課題があった。特許文献１では、このような課題を解決する実現手段は記載されていない。

本発明の目的は、高密度に複数のコンデンサ部品を実装できる、部品回路装置、及びその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る部品回路装置は、
プリント基板と、上記プリント基板の一主表面とその一主表面とが平行に配置されている金属板と、上記プリント基板と上記金属板との間に配置された複数のコンデンサ部品であって、第１電極が上記プリント基板のランドに電気的に接続され、第２電極が上記金属板に電気的に接続された複数のコンデンサ部品と、を含む。

本発明に係る部品回路装置の製造方法は、
プリント基板を用意し、
第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部品を上記プリント基板に実装するものであって、上記第１電極が上記プリント基板のランドに電気的に接続されるように複数の上記コンデンサ部品を上記プリント基板に実装し、
上記プリント基板に実装された複数のコンデンサ部品の上に、上記コンデンサ部品の上記第２電極が電気的に接続されるように金属板を載置する。

本発明によれば、高密度に複数のコンデンサ部品を実装できる、部品回路装置、及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による部品回路装置の側面図である。 図１Ａのタンタルコンデンサを示す拡大斜視図である。 図１Ａのプリント基板を示す側面図である。 図１ＡのＬＳＩやタンタルコンデンサを実装した状態のプリント基板を示す側面図である。 図１Ａの金属板を実装した状態のプリント基板を示す側面図である。 金属板とプリント基板とをインサート部品で固定する様子を示す側面図である。 本発明の一実施形態による部品回路装置の平面図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〔一実施形態〕
本発明の一実施形態による部品回路装置、及びその製造方法について、説明する。図１Ａは、本発明の一実施形態による部品回路装置の側面図である。図６は、本発明の一実施形態による部品回路装置の平面図である。図１Ｂは、図１Ａのタンタルコンデンサを示す拡大斜視図である。

図１Ａの部品回路装置は、プリント基板１０と、プリント基板１０の一主表面とその一主表面とが平行に配置されている金属板１３と、を含む。さらに図１Ａの部品回路装置は、プリント基板１０の一主表面に実装されたＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）１１を含む。さらに図１Ａの部品回路装置は、プリント基板１０と金属板１３との間に配置された複数のコンデンサ部品の一例としての複数のタンタルコンデンサ１２を含む。この複数のタンタルコンデンサ１２は、図１Ａや図６に示すように整列させて配置されている。本実施形態の複数のコンデンサ部品は、デカップリングコンデンサであり、プリント基板１０に実装されたＬＳＩ１１への電源ノイズを低減するために、配置される。この複数のコンデンサ部品は、並列に接続されている。

本実施形態の複数のコンデンサ部品は、例えばお互いに外形は同じである。また本実施形態の複数のコンデンサ部品は、長手方向の幅が同じであれば、それ以外の外形はお互いに異なっていても用いることができる。本実施形態の複数のコンデンサ部品はサイズの一例として、長さ２０ｍｍ×幅１２ｍｍタイプもしくは長さ３２ｍｍ×幅１６ｍｍタイプが想定される。また本実施形態の複数のコンデンサ部品の容量については、異なっていても問題ない。基板のインピーダンス特性の結果から、容量値を数種類変えることを想定している。

図１Ａのタンタルコンデンサ１２は、図１Ｂの拡大斜視図に示すような表面実装型のコンデンサ部品であり、その長手方向の両端に第１電極１２_１と第２電極１２_２とを有する。そして図１Ａの部品回路装置では、複数のタンタルコンデンサ１２の、例えば第１電極１２_１がプリント基板１０のランドに電気的に接続され、第２電極１２_２が金属板１３に電気的に接続されている。

言い換えると、図１Ａの部品回路装置では、複数のタンタルコンデンサ１２の片方の電極（第１電極１２_１）をプリント基板１０に接続し、もう片方の電極（第２電極１２_２）をプリント基板１０から離れた位置に実装する。そして、プリント基板１０から離れた位置にあるタンタルコンデンサ１２の第２電極１２_２は、金属板１３を用いて給電する。

さらに図１Ａや図６の部品回路装置は、プリント基板１０の接地（ＧＮＤ）端子と、金属板１３とに接続されたインサート部品１４を含む。このインサート部品１４はねじ等であり、導電性部材で構成されており、インサート部品１４を経由して金属板１３にプリント基板１０の接地電位を与える。インサート部品１４は、金属板１３に設けられた開口部に挿入されて、金属板１３と面で接触して電気的に接続し、プリント基板１０へねじ込み（や押し込み）されてプリント基板１０へ固定される。インサート部品１４とプリント基板１０の接続については、プリント基板１０の表面に金属の面を設けておき、インサート部品１４で固定する際にプリント基板１０の金属面に接することで導通させることが想定される。

プリント基板１０に実装された複数のタンタルコンデンサ１２は低周波のため、リターン電流はあまり考慮する必要がないが、必要な距離に応じてインサート部品１４を使用して、プリント基板１０へ接続する。これにより、金属板１３による接続は、片方の電極のみ（第２電極１２_２のみ）でよく、またインサート部品１４は、多数配置する必要はないため、低コストの部材で高密度のコンデンサを実装することができる。

（製造方法）
次に図面を参照しながら、本実施形態による部品回路装置の製造方法について説明する。図２は、図１Ａのプリント基板を示す側面図である。図３は、図１ＡのＬＳＩ１１やタンタルコンデンサ１２を実装した状態のプリント基板１０を示す側面図である。図４は、図１Ａの金属板１３を実装した状態のプリント基板１０を示す側面図である。図５は、金属板１３とプリント基板１０とをインサート部品１４で固定する様子を示す側面図である。

まず図２のような、ＬＳＩやコンデンサ、その他部品が搭載される、プリント基板１０を用意する。図示を省略するが、部品が搭載されるプリント基板１０の一主表面には、搭載される部品の電極や端子が接続されるランドが形成されている。

次に、図３に示すように、プリント基板１０の一主表面に、ＬＳＩ１１や複数のタンタルコンデンサ１２、図示を省略するがその他部品を実装する。ここで、タンタルコンデンサ１２については一方の電極（例えば第１電極１２_１）がプリント基板１０のランドへ接続するように、タンタルコンデンサ１２を実装する。複数のタンタルコンデンサ１２と接続されるプリント基板１０のランドにクリームはんだを塗布した後、このランドに複数のタンタルコンデンサ１２の電極（例えば図１Ｂの第１電極１２_１）の端面が接触するように複数のタンタルコンデンサ１２をプリント基板１０上に直立した態様で搭載する。この複数のタンタルコンデンサ１２がプリント基板１０上に直立した状態を維持するため、治具のようなものを挿入してタンタルコンデンサ１２を挟んで支えることが想定される。

ＬＳＩ１１や複数のタンタルコンデンサ１２、その他部品を実装した後、図４に示すように、金属板１３をプリント基板１０上に実装する。この際、図４に示すように、プリント基板１０に実装された複数のタンタルコンデンサ１２の電極（例えば図１Ｂの第２電極１２_２）の端面とその一主表面とが接触するように、金属板１３を実装する。複数のタンタルコンデンサ１２と接続される金属板１３の主表面にクリームはんだを塗布した後、クリームはんだが塗布された主表面と複数のタンタルコンデンサ１２の第２電極１２_２の端面が接触するように金属板１３を載置する。なおここで、クリームはんだが塗布される金属板１３の主表面の領域は、複数のタンタルコンデンサ１２に対応する全面、もしくはそれに近い形状とする。

次に、クリームはんだのリフロー法により、複数のタンタルコンデンサ１２の第１電極１２_１とプリント基板１０のランドとをそれぞれ固定すると共に、複数のタンタルコンデンサ１２の第２電極１２_２と金属板１３とをそれぞれ固定する。

次に、導電性部材のねじ等のインサート部品１４を用意する。図５や図６に示すように、複数のインサート部品１４により、適切な間隔で金属板１３とプリント基板１０との間を固定する。例えば、インサート部品１４の位置に対応するプリント基板１０の表面に金属面を設けておき、金属板１３の開口を貫通してインサート部品１４を挿入し、インサート部品１４でプリント基板１０と固定する際に、プリント基板１０の上記金属面にインサート部品１４を接触させる。こうして、図１Ａに示す、部品回路装置が完成する。インサート部品１４を配置することにより、電流はタンタルコンデンサ１２、金属板１３、インサート部品１４を通って、プリント基板１０の接地（ＧＮＤ）端子へ流れる。

（効果の説明）
本実施形態による部品回路装置によれば、プリント基板１０に実装されたタンタルコンデンサ１２はその実装面積が片方の電極分（例えば、第１電極１２_１分）で済むので、背景技術と比べて大量のタンタルコンデンサを実装することが可能となる。

背景技術の部品回路装置では、ＬＳＩの電力大きいプリント基板の場合、実装面積の制約上、所望の数のタンタルコンデンサが配置できないという課題が発生していたが、本実施形態の部品回路装置によれば、背景技術と同じプリント基板の面積であっても非常に多くのタンタルコンデンサ１２を搭載できる。各タンタルコンデンサ１２のプリント基板１０上の実装面積を縮小することができるので、所望の数のタンタルコンデンサ１２を配置することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。例えば、複数のタンタルコンデンサ１２の第１電極１２_１とプリント基板１０のランドとの固定と、複数のタンタルコンデンサ１２の第２電極１２_２と金属板１３との固定は、クリームはんだのリフロー法により別々に行うことも考えられる。この場合、１回目のクリームはんだのリフロー法によって、複数のタンタルコンデンサ１２の第１電極１２_１とプリント基板１０のランドとをそれぞれ固定した後、２回目のクリームはんだのリフロー法によって、複数のタンタルコンデンサ１２の第２電極１２_２と金属板１３とを固定することになる。

本発明の活用例として、長期信頼性が求められ、搭載するＬＳＩの電力が大きい装置で使用するプリント基板などの部品回路装置が考えられる。

１０ プリント基板
１１ ＬＳＩ
１２ タンタルコンデンサ
１２_１ 第１電極
１２_２ 第２電極
１３ 金属板
１４ インサート部品

Claims (5)

1. プリント基板と、前記プリント基板の一主表面とその一主表面とが平行に配置されている金属板と、前記プリント基板と前記金属板との間に配置された複数のコンデンサ部品であって、第１電極が前記プリント基板のランドに電気的に接続され、第２電極が前記金属板に電気的に接続された複数のコンデンサ部品と、を含む、
   部品回路装置。
2. 導電性のインサート部品であって、前記プリント基板の接地端子と、前記金属板とに接続されたインサート部品をさらに含む、
   請求項１に記載の部品回路装置。
3. 前記複数のコンデンサ部品はそれぞれ、その一端面が前記プリント基板のランドに接触することにより電気的に接続され、その他端面が前記金属板の表面に接触することにより電気的に接続されている、
   請求項１又は請求項２に記載の部品回路装置。
4. プリント基板を用意し、
   第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部品を前記プリント基板に実装するものであって、前記第１電極が前記プリント基板のランドに電気的に接続されるように複数の前記コンデンサ部品を前記プリント基板に実装し、
   前記プリント基板に実装された複数のコンデンサ部品の上に、前記コンデンサ部品の前記第２電極が電気的に接続されるように金属板を載置する、
   部品回路装置の製造方法。
5. 導電性のインサート部品で、前記プリント基板の接地端子と、前記金属板とを電気的に接続する、
   請求項４に記載の部品回路装置の製造方法。

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