JP4018676B2 - 表面実装用基板 - Google Patents

Description

本発明は、種々の基板に表面実装される、シールドキャップにて電磁シールドした表面実装用基板に関するものである。

情報通信機器等の基板に、電磁シールドした表面実装用基板が配置されることがある。係る表面実装用基板は、例えば、基板に配設されたＩＣチップ等のサポートモジュールとして、ＩＣの単体の特性を補正するため、ＩＣの特性に適合するものが選択され取り付けられている。この表面実装用基板は、数ミリ×数ミリの非常に小型の基板で、表面に抵抗、インダクタ、コンデンサ等の受動素子が実装され、該実装表面は、電磁シールド用のシールドキャップで覆われている。

このシールドキャップの基板への被覆方法としては、例えば、特開平４−２１６６５２号に開示されているように、基板表面に実装する方法がある。この方法では、図９（Ａ）に示すように、基板２２０の表面に、シールドキャップ２５０の取り付け用の配線パターン２４０を設け、該配線パターン２４０にシールドキャップ２５０を半田２３０にて取り付ける。また、特開昭６３−３１４８９８号に記載されているように、シールドキャップにて基板周縁部を覆う方法もある。この方法では、図９（Ｂ）に示すように、基板２２０の側面から底面にかけて接続用の配線パターン２４０を設け、該シールドキャップ２５０に基板２２０を嵌入し、配線パターン２４０とシールドキャップ２５０とを半田２３０により接続する。
特開平４−２１６６５２号公報 特開昭６３−３１４８９８号公報 特開平４−３０７５９号公報 特開平５−１２１８９０号公報 特開平９−３０７２６１号公報

しかしながら、図９（Ａ）に示すように、シールドキャップを表面実装する方法では、シールドキャップ２５０を実装するための配線パターン２４０を設けるので、図中で示すように、該配線パターン２４０の幅Ｗ１分だけ、上面の電子部品を実装する面積が狭くなるという問題がある。

他方、図９（Ｂ）に示すように、シールドキャップを基板へ嵌入する方法においては、入出力端子の配設に問題が生じる。即ち、相対的に大きな基板に置いては、図９（Ｂ）中に示すようにピン２９０、或いは、図９（Ｃ）に示すように基板２９０の裏面の中央部にランド２９２を配設して、載置される基板への取り付けは可能であるが、上述したようにＩＣチップ等のサポートモジュールを構成する表面実装用基板は、数ミリ角であるため、ピンは大きさ的に配置不可能である。また、図９（Ｃ）に示すようにランド２９２は、接続強度及び信頼性から採用することが困難である。即ち、基板中央のランド２９２にて接続すると、高い強度を発生し得ないのに加えて、載置する基板と表面実装用基板との間にあるランドが適正に接続できているかを光学的に確認できない。このため、図９（Ｄ）に示すように表面実装用基板の裏面の周囲に入出力端子２８０を配設すれば、周囲で接続が取れるため、強固に基板に取り付け得るのに加えて、入出力端子の半田付けが適正に行われているか容易に確認できる。しかし、図８（Ｂ）に示すように、シールドキャップを基板へ嵌入する方法においては、アースへ接続されるシールドキャップ２５０が基板２２０の周囲を取り囲んでいるため、図９（Ｄ）に示すように基板の周縁に及ぶようには、入出力端子を配設することができなかった。

一方、表面実装用基板の側面を示す図１０（Ａ）のように、シールドキャップ２５０に足部２５２を設け、該足部２５２のみを、基板２２０の裏面まで延在させる方法もある。しかしながら、係る方法においても、図１０（Ａ）に示す表面実装用基板の裏面を表す図１０（Ｂ）のように、シールドキャップ２５０の足部２５２が存在するため、入出力端子２８０の配設に制約を受ける。即ち、サポートモジュール用の小型の表面実装用基板において、多数本の入出力端子を配設することはできなかった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、上面の実装面積を大きくすると共に、裏面に多数の入出力端子を配設することができる表面実装用基板を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、基板上面に電子部品を表面実装するための配線パターンを配設し、基板底面に前記表面実装するための配線パターンと基板内に形成された配線パターン及びビアを介して接続される入出力端子を配設し、
該基板表面をシールドキャップで覆った表面実装用配線基板であって、
前記シールドキャップに前記基板を把持するための足部を形成し、
前記基板側面に、前記シールドキャップの足部を嵌入するための凹部を設け、
該凹部内には、前記シールドキャップとの接続用の配線パターンが配設され、該接続用の配線パターンは、前記基板内に形成された配線パターン及びビアを介してグランド端子に接続され、
前記足部の下端が前記基板上面と前記基板底面の間に位置するように、
前記シールドキャップを該基板に取り付けたことを技術的特徴とする。

更に、請求項２は、請求項１において、前記基板側面の前記凹部を、基板の上面から裏面まで貫通するよう形成したことを技術的特徴とする。

請求項１の表面実装用基板では、シールドキャップの足部を基板の裏面に接触させていないため、該裏面に多くの入出力端子を配設することが可能となる。また、該シールドキャップを基板の上面で支持していないため、基板上面の実装面積を大きくすることができる。基板底面に入出力端子を配設することで、表面実装用基板が搭載される基板に強固に固定される。

請求項１の表面実装用基板では、基板の側面に設けた凹部でシールドキャップの足部を嵌入・固定するため、シールドキャップを強固に固定することができる。

請求項２の表面実装用基板は、基板側面の凹部を基板の上面から裏面まで貫通するよう形成してあるため、製造が容易である。

以下、本発明の第１実施形態に係る表面実装用基板について図を参照して説明する。本実施形態の表面実装用基板は、携帯無線機の基板に配設されたＩＣチップ等のサポートモジュールとして、ＩＣの単体の特性を補正するため、ＩＣの特性に適合するものが選択され取り付けられる。

図１は、第１実施態様の表面実装用基板１０の全体の構成、即ち、基板２０にシールドキャップ５０を載置した状態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す基板２０にシールドキャップ５０を載置する前の状態を示す斜視図であり、また、図３は、図２に示す基板２０の裏面側に形成されるキャスタレーションを説明するための図である。図２に示すように基板２０は、縦６．３mm、横５．０mm、高さ１．０mmに形成されている。図１に示すようにシールドキャップ５０には、下方に延在する足部５２が形成されており、図２に示すように基板２０の側面には、該足部５２を嵌入するための凹部２２が穿設されている。該凹部２２内には、シールドキャップ５０との接続用の配線パターン４２が配設されている。該基板２０の上面には、抵抗、インダクタ（コイル）、コンデンサを実装するための配線パターン４０が形成されており、裏面には、図３に示すようにキャスタレーション２４が形成されている。該キャスタレーション２４には、配線パターン４４が配設されている。

この基板２０の裏面を図５（Ｄ）に示す。基板２０の裏面には、周縁まで延在する配線パターン４６が形成されている。それぞれの配線パターン４６には、キャスタレーション２４が各々配設されている。該配線パターン４６と、図３を参照して上述したキャスタレーション２４内の配線パターン４４とが、それぞれ入出力端子を形成する。

図２に示す基板２０を展開して図４に示す。基板は、下側から第１層３１、第２層３２、第３層３３、第４層３４、第５層３５の５枚の厚さ０．２mmのガラスセラミック板から成る。第１層３１の外周には、図３を参照して上述したキャスタレーション２４が形成され、内部にはビア６１が形成されている。キャスタレーション２４の側壁には、図２を参照して上述したように配線パターン４４が配設されている。第１層３１の裏面には、図５（Ｄ）を参照して上述したようにキャスタレーション２４と共に入出力端子を形成する配線パターン４６が形成されている。ビア６１は、図５（Ｄ）を参照して上述した入出力端子を構成する配線パターン４６と上層（第２層３２）のビア６２Ａとを接続するために配設されている。

また、第２層３２には、第１層のビア６１と、第３層のビア６３とを接続するためのビア６２Ａと、第３層のビア６３との接続用のビア６２Ｂと、該ビア６２Ａとビア６２Ｂとを結ぶ配線パターン７２Ａと、図２を参照して上述した基板の凹部２２に配設される配線パターン４２の下端面を構成する配線パターン４２ａと、ビア６２Ａと配線パターン４２ａとを結ぶ配線パターン７２Ｂとが形成されている。

第３層３３には、第２層３２のビア６２Ａ、６２Ｂと、第４層のビア６４とを接続するためのビア６３が形成され、図２を参照して上述した基板２０の側面の凹部２２を形成する切り欠き３３ａが側部に形成され、該切り欠き３３ａには、配線パターン４２（図２参照）の一部を構成する配線パターン４２ｂが配設されている。

第４層３４には、第３層３３のビア６３と、第５層のビア（図示せず）とを接続するためのビア６４が形成され、図２を参照して上述した凹部２２を形成する切り欠き３４ａが側部に形成され、該切り欠き３４ａには、配線パターン４２（図２参照）の一部を構成する配線パターン４２ｃが配設されている。更に、ビア６４相互を接続する配線パターン７４Ａと、ビア６４と配線パターン４２ｃとを接続する配線パターン７４Ｂとが配設されている。

第５層３５には、図２を参照して上述した電子部品を表面実装するための配線パターン４０が配設され、該配線パターンの下方には、第４層３４側との接続を取るための図示しないビアが形成されている。また、第５層３５の側部には、凹部２２を形成する切り欠き３５ａが側部に形成され、該切り欠き３５ａには、配線パターン４２の一部を構成する配線パターン４２ｄが配設されている。

基板２０の底面の図５（Ｄ）に示す配線パターン（入出力端子）と、基板２０の上面の表面実装用の配線パターン４０とは、図４中に示すビア及び配線パターンを介して接続される。同様に、図５（Ｄ）に示す配線パターン（入出力端子）中のグランドと、シールドキャップ５０とは、ビア及び配線パターンを介して接続される。このシールドキャップ５０への接続について図５を参照して更に詳細に説明する。

図５（Ａ）は、シールドキャップ５０を取り付けた状態の基板２０の側面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ縦断面図であり、図５（Ｃ）は、シールドキャップ取り付け前の基板２０の平面図であり、図５（Ｄ）は、上述したように基板の底面図である。図５（Ｄ）及び図５（Ｂ）に示すようにキャスタレーション２４内の配線パターン４４及び基板底面の配線パターン４６は、入出力端子を形成する。該基板裏面には１４本の入出力端子（配線パターン４４，４６）が設けられ、図５（Ｄ）中でＧで指示した配線パターンがグランド端子として用いられる。図５（Ｂ）に示すようグランド端子（配線パターン４６、４４）は、図４を参照して上述した第１層３１及び第２層３２のビア６１、６２Ａを介して、第２層３２上に形成された配線パターン７２Ｂに接続される。そして、該配線パターン７２Ｂにより、図２を参照して上述した凹部２２内の配線パターン４２の一部を形成する配線パターン４２ａ、及び、凹部２２内の配線パターン４２の一部を形成する図４を参照して上述した第３、第４、第５層３３、３４、３５の側面の配線パターン４２ｂ、４２ｃ、４２ｄがグランド端子へ接続される。

第１実施形態の表面実装用基板は、搭載される基板（図示せず）の半田ペーストの印刷された電極に、図５（Ｄ）に示す入出力端子（配線パターン４４、４６）が対応するように載置された状態で、リフローされることにより、該半田バンプと入出力端子とが接続される。この際に、電極上の半田ペーストがキャスタレーション２４まで上がって来ることで、表面実装用基板１０が該基板に対して強固に固定される。即ち、第１実施形態の表面実装用基板１０では、基板側面の凹部２２をシールドキャップ５０の足部５２の下端面と当接するように形成することで、シールドキャップとキャスタレーションとの接触を防ぎ、該基板の底面のキャスタレーション２４にて、基板に対して表面実装用基板を強固に固定できるようにしてある。

この第１実施形態の表面実装用基板１０では、図１０（Ｂ）を参照して上述した表面実装用基板２２０と異なり、シールドキャップ５０の足部５２を基板の裏面に接触させていないため、図５（Ｄ）を参照して上述したように該裏面に多くの入出力端子を配設することが可能となる。また、図９（Ａ）を参照して上述した従来技術の表面実装用基板と異なり、該シールドキャップを基板の上面で支持していないため、基板上面の実装面積を大きくすることができる。

更に、この第１実施形態の表面実装用基板では、基板の側面に設けた凹部２２で、シールドキャップ５０の足部５２を嵌入・固定するため、シールドキャップを強固に固定することができる。

引き続き、図２に示す基板２０の製造方法について説明する。
まず、図４に示す各第１〜第５層を構成するセラミックグリーンシートを用意する。この実施形態では、図４中に示す各層を多数個取りするため大判のセラミックグリーンシートを用い、それぞれのシートに金型を用いてパンチングし、ビア形成用の通孔を形成する。ここで、第１層３１を形成するシートについては、該ビアと共に、キャスタレーション２４を形成するための通孔を形成する。引き続き、第３層３３、第４層３４、第５層３５を形成するためのシートについて、図２を参照して上述したシールドキャップ５０の足部５２を嵌入する凹部２２を形成するための通孔を、金型を用いてパンチングにより形成する。図６に第３層３３を形成するためのセラミックグリーンシート８０を示す。該シート８０には、ビアを形成するための通孔８２と、凹部を形成するための通孔８４が穿設されている。なお、図４に示す第２層３２を形成するシートには、凹部を形成するための通孔を開けない。これは、上述したように該第２層３２に、シールドキャップ５０の足部５２の下端を当接させることで、シールドキャップと第１層に形成される入出力端子を形成するキャスタレーション２４とが接触しないようにするためである。

引き続き、ビアを構成する通孔に導体ペーストを充填し、配線パターンを構成するように導体ペーストによりパターンをスクリーン印刷し、また、キャスタレーションを形成する通孔及び凹部を形成する通孔の側面に真空吸引により導体ペーストを印刷する。

そして、第１層〜第５層をそれぞれ構成するシートを張り合わせ、脱脂してから、該セラミックグリーンシートの積層体及び導体ペーストを同時焼成する。表面に配設されている配線パターンに、無電解めっきによりニッケル及び金を析出させ全工程を終了する。この後、基板上面の配線パターン４０（図２参照）に抵抗、コイル、コンデンサを表面実装し、この後、１つ１つの表面実装用基板用の基板に裁断してから（即ち、図６中の鎖線に沿って裁断が行われる）、シールドキャップ５０を取り付けることで表面実装用基板１０を完成する。

引き続き、本発明の第２実施形態に係る表面実装用基板１１０について、図７及び図８を参照して説明する。
図１乃至図５を参照して上述した実施形態においては、基板２０の側面に形成される凹部２２は、シールドキャップ５０の足部５２の下端が当接するように形成されていた。これに対して、第２実施形態の表面実装用基板の基板１２０は、側面に形成される凹部１２２が、基板の上面から裏面まで貫通するよう形成してある。そして、該凹部１２２には、底面側、即ち、図中で示す第１層１３１、第２層１３２の側面には、配線パターンが形成されておらず、上面側、即ち、第３層１３３、第４層１３４、第５層１３５の側面に、配線パターン１４２が形成されている。

該配線パターン１４２を介して、基板１２０の裏面に配設される入出力端子中のグランド端子と、シールドキャップ１５０とが接続される。このシールドキャップ１５０への接続について図８を参照して説明する。

図８（Ａ）は、シールドキャップ１５０を取り付けた状態の基板１２０の側面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ縦断面図であり、図８（Ｃ）は、シールドキャップ取り付け前の基板１２０の平面図であり、図８（Ｄ）は、基板の底面図である。図８（Ｄ）及び図８（Ｂ）に示すように基板裏面の配線パターン１４６Ｂには、凹部１２２と接触するためキャスタレーションが形成されておらず、凹部を接触しない配線パターン１４６Ａには、キャスタレーション１２４が隣接して形成されている。該配線パターン１４６Ａと配線パターン１４６Ｂとが、１４本の入出力端子を形成し、図８（Ｄ）中でＧで指示した配線パターンがグランド端子として用いられる。

図８（Ｂ）に示すように、グランド端子（配線パターン１４６Ｂ）は、図７を参照して上述した第１層１３１及び第２層１３２に形成されているビア１６１、１６２Ａを介して、第２層１３２上に形成された配線パターン１７２Ｂに接続され、該配線パターン１７２Ｂにより図７を参照して上述した凹部１２２内の配線パターン１４２を接続している。そして、該配線パターン１４２を介して、シールドキャップ１５０と上記グランド端子とが接続される。

この第２実施形態の表面実装用基板１１０では、図１０（Ｂ）を参照して上述した表面実装用基板２２０と異なり、シールドキャップ１５０の足部１５２を基板の裏面に接触させていないため、図８（Ｄ）を参照して上述したように該裏面に多くの入出力端子を配設することが可能となる。また、図９（Ａ）を参照して上述した従来技術の表面実装用基板と異なり、該シールドキャップを基板の上面で支持していないため、基板上面の実装面積を大きくすることができる。

更に、第２実施形態の表面実装用基板では、基板の側面に設けた凹部１２２で、シールドキャップ１５０の足部１５２を嵌入・固定するため、シールドキャップを強固に固定することができる。この表面実装用基板１１０では、図８（Ｃ）に示すように、基板１２０の側面に形成される凹部１２２が、基板の上面から裏面まで貫通するよう形成してあるため、製造し易い利点がある。

以上のように、請求項１の表面実装用基板によれば、シールドキャップの足部を基板の裏面に接触させていないため、該裏面に多くの入出力端子を配設することが可能となる。また、該シールドキャップを基板の上面で支持していないため、基板上面の実装面積を大きくすることができる。

請求項２の表面実装用基板では、基板の側面に設けた凹部でシールドキャップの足部を嵌入・固定するため、シールドキャップを強固に固定することができる。

請求項３の表面実装用基板では、基板側面の凹部をシールドキャップの足部の下端面と当接するように形成することで、キャスタレーションを配設できる。これにより、表面実装用基板を載置する基板に対して、該表面実装用基板を強固に固定することが可能になる。

請求項４の表面実装用基板は、基板側面の凹部を基板の上面から裏面まで貫通するよう形成してあるため、製造が容易である。

なお、上述した第１、第２実施形態では、表面実装用基板をセラミックにて構成する例を挙げたが、樹脂により形成する表面実装用基板に対しても、本発明の構成は好適に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る表面実装用基板の斜視図である。 図１に示す基板にシールドキャップを載置する前の状態を示す斜視図である。 図２に示す基板の裏面側に配設されるキャスタレーションを示す説明図である。 図２の基板を展開して示す展開斜視図である。 図５（Ａ）は、シールドキャップを取り付けた状態の基板の側面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ縦断面図であり、図５（Ｃ）は、シールドキャップ取り付け前の基板の平面図であり、図５（Ｄ）は、基板の底面図である。 図５に示す第４層を形成するためのグリーンシートの平面図である。 第２実施形態の基板にシールドキャップを載置する前の状態を示す斜視図である。 図８（Ａ）は、シールドキャップを取り付けた状態の第２実施形態の表面実装用基板の側面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ縦断面図であり、図８（Ｃ）は、シールドキャップ取り付け前の基板の平面図であり、図８（Ｄ）は、基板の底面図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、従来技術に係る基板の断面図であり、図９（Ｃ）は、従来技術の基板の底面図であり、図９（Ｄ）は、小型の表面実装用基板の底面図である。 図１０（Ａ）は、表面実装用基板の側面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す表面実装用基板の底面図である。

符号の説明

１０ 表面実装用基板
２０ 基板
２２ 凹部
２４ キャスタレーション
４０、４２、４４、４６ 配線パターン
５０ シールドキャップ
５２ 足部
６１、６２ ビア
７２、７４ 配線パターン

Claims (2)

1. 基板上面に電子部品を表面実装するための配線パターンを配設し、基板底面に前記表面実装するための配線パターンと基板内に形成された配線パターン及びビアを介して接続される入出力端子を配設し、
   該基板表面をシールドキャップで覆った表面実装用配線基板であって、
   前記シールドキャップに前記基板を把持するための足部を形成し、
   前記基板側面に、前記シールドキャップの足部を嵌入するための凹部を設け、
   該凹部内には、前記シールドキャップとの接続用の配線パターンが配設され、該接続用の配線パターンは、前記基板内に形成された配線パターン及びビアを介してグランド端子に接続され、
   前記足部の下端が前記基板上面と前記基板底面の間に位置するように、
   前記シールドキャップを該基板に取り付けたことを特徴とする表面実装用基板。
2. 前記基板側面の前記凹部を、前記基板の上面から裏面まで貫通するように形成したことを特徴とする請求項１の表面実装用基板。

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