JP4825919B1

JP4825919B1 - 電子機器

Info

Publication number: JP4825919B1
Application number: JP2010124935A
Authority: JP
Inventors: 健治長谷川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: US20110292296A1; US8513538B2; JP2011253848A

Abstract

【課題】パッドに開口する貫通孔内にはんだが進入するのを抑制することが可能であり、かつ不都合がより生じにくくすることが可能なテレビジョン装置、電子機器、および基板構造体を得る。
【解決手段】本発明の実施形態にかかるテレビジョン装置、電子機器、および基板構造体にあっては、電子部品が実装された基板と、前記基板の表面上に設けられたパッドと、前記パッドに開口した前記基板の貫通孔の内周面上に形成された伝熱層と、前記伝熱層の内側に配置されて前記貫通孔を塞いだ樹脂材料を含む閉塞部と、を備えたことを特徴の一つとする。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、電子機器に関する。

従来、基板に、パッドに開口する貫通孔が形成され、当該貫通孔の内周面上にメッキ層が形成され、さらに、貫通孔の開口の周囲に当該貫通孔内にはんだが進入するのを抑制する環状のレジストが設けられた電子機器が、知られている。

特開２００８−２２６９８３号公報

この種の電子機器では、パッドに開口する貫通孔内にはんだが進入するのを抑制することが可能であり、かつ不都合がより生じにくくすることが可能な構成が望まれている。

そこで、本発明の実施形態は、パッドに開口する貫通孔内にはんだが進入するのを抑制することが可能であり、かつ不都合がより生じにくくすることが可能な電子機器を得ることを目的の一つとする。

本発明の実施形態にかかる電子機器は、筐体と、基板と、パッドと、電子部品と、伝熱層と、塞部と、接続層と、を備える。基板は、筐体に収容される。基板には、貫通孔が設けられる。パッドは、貫通孔周辺に設けられる。電子部品は、パッドに熱的に接続される。伝熱層は、貫通孔の内周面に設けられる。塞部は、樹脂材料を含み、貫通孔に充填されて該貫通孔を塞ぐ。接続層は、加熱に伴い軟化する樹脂材料を含み、パッドの一部および塞部を覆い、塞部とパッドの周縁部とを接続する。

図１は、第１実施形態にかかる電子機器としてのテレビジョン装置の正面図である。図２は、第１実施形態にかかるテレビジョン装置の基板の一部の電子部品が実装される前の状態を模式的に示した平面図である。図３は、第１実施形態にかかるテレビジョン装置の基板の一部の電子部品が実装された状態を模式的に示した図２の一部の断面図である。図４は、第２実施形態にかかる電子機器としてのパーソナルコンピュータの斜視図である。図５は、第３実施形態にかかる電子機器としての磁気ディスク装置の斜視図である。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態にかかる電子機器としてのテレビジョン装置１は、前方から見た正面視（前面に対する平面視）で、長方形状の外観を呈している。このテレビジョン装置１は、筐体２と、筐体２の前面２ａに設けられた開口部２ｂから前方に露出する表示画面３ａを有した表示装置（ディスプレイ）としてのディスプレイパネル３（例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等）と、電子部品（図示せず）等が実装された基板４（例えばプリント基板）と、を備えている。ディスプレイパネル３および基板４は、筐体２に、図示しないねじ等によって固定されている。本実施形態では、電子部品等が実装された基板４が、基板構造体に相当する。

ディスプレイパネル３は、前後方向（図１の紙面に垂直な方向）に薄い扁平な直方体状に形成されている。ディスプレイパネル３は、基板４に実装された電子部品等で構成された制御回路に含まれる映像信号処理回路（いずれも図示せず）から映像信号を受け取り、その前面側の表示画面３ａに、静止画や動画等の映像を表示させる。テレビジョン装置１の制御回路は、映像信号処理回路の他、いずれも図示しないチューナ部や、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）信号処理部、ＡＶ（Audio Video）入力端子、リモコン信号受信部、制御部、セレクタ、オンスクリーンディスプレイインタフェース、記憶部（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等）、音声信号処理回路等を有している。基板４は、筐体２内のディスプレイパネル３の後方に収容されている。また、テレビジョン装置１は、音声出力用のアンプやスピーカ等（図示せず）も内蔵している。

図２，３に示すように、基板４の表面４ａ上には銅箔等の導体としてのパッド６Ａ，６Ｂが設けられている。これらパッド６Ａ，６Ｂには、はんだ７を介して電子部品５が実装される。電子部品５は、表面実装部品（ＳＭＤ：Surface Mount Device）であり、本実施形態では、一例として、ＱＦＰ（Quad Flat Package）として構成されている。なお、電子部品５は、ＱＦＰには限定されず、ＢＧＡ（Ball Grid Array）や、ＳＯＰ（Small Outline Package）等であることができる。

本実施形態では、パッド６Ａは、正方形状に形成されており、図３に示すように、電子部品５の本体部５ａの底面とほぼ同じ大きさである。そして、本体部５ａの底面に設けられた電極（例えばグラウンド電極等）とパッド６Ａとが、はんだ７によって接続されている。また、パッド６Ａの周囲には、複数のパッド６Ｂが、パッド６Ａに対して間隔をあけて設けられている。複数のパッド６Ｂは、いずれも細長い長方形状に形成されている。そして、電子部品５のリード５ｂの端子部５ｃとパッド６Ｂとが、はんだ７によって接続されている。

基板４には、基板４の表面４ａおよび裏面４ｂを貫通し、表面４ａ側でパッド６Ａ，６Ｂに開口した貫通孔（スルーホール）４ｃが設けられている。なお、図３には、パッド６Ａの表面６ａに開口する貫通孔４ｃのみ図示されているが、パッド６Ｂに開口する貫通孔４ｃが設けられた部分も、パッド６Ａに開口する貫通孔４ｃと全く同様の構成である。

貫通孔４ｃの内周面上には、メッキ処理等によって熱伝導性を有する金属等としての導体層８が形成されている。本実施形態では、導体層８が伝熱層に相当する。導体層８は、接続層１０が設けられている部分を除く部分で、パッド６Ａ，６Ｂと接続されている。よって、電子部品５で生じた熱が、はんだ７、パッド６Ａ，６Ｂ、および導体層８を経由して、基板４の裏面４ｂ側に伝達される。このような構成によれば、電子部品５の過熱を抑制しやすくなる。電子部品５は発熱体に相当する。

そして、導体層８の内側の貫通部分４ｄは、樹脂材料を含む閉塞部９で閉塞されている。貫通孔４ｃの導体層８の内側の貫通部分４ｄは、パッド６Ａ，６Ｂ上に開口している。仮に、閉塞部９が設けられていない構成で、リフロー工程で溶融したはんだ７が貫通部分４ｄに流れ込むと、電子部品５とパッド６Ａ，６Ｂとの接続に十分なはんだ７の量を確保しにくくなる虞がある。さらに、貫通孔４ｃ内に流れ込んだはんだ７が基板４の裏面４ｂ上に突出すると、裏面４ｂ側で不都合が生じる虞もある。この点、本実施形態では、貫通孔４ｃの貫通部分４ｄが樹脂材料を含む閉塞部９で閉塞されているため、はんだ７が貫通孔４ｃに流れ込むことによって不具合が生じるのを比較的容易に抑制することができる。なお、樹脂材料を含む閉塞部９は、貫通孔４ｃ（貫通部分４ｄ）の深さ方向の全域に亘って設ける必要はなく、貫通孔４ｃの一部が閉塞部９によって閉塞されていればよい。ただし、少なくとも貫通孔４ｃのパッド６Ａ，６Ｂ側の部分には、閉塞部９が存在するのが望ましい。

閉塞部９は、ソルダレジストで構成するのが好適である。こうすることで、基板４の表面４ａあるいは裏面４ｂ上にソルダレジストを塗布する工程で、閉塞部９を比較的容易に形成することができる。

しかし、本実施形態では、閉塞部９が樹脂材料を含んでいるため、リフロー工程等で基板４が加熱された際に、樹脂材料から気泡（ボイド）が生じる場合がある。ここで、閉塞部９の電子部品５側は、はんだ７で覆われているため、基板４の裏面４ｂ側に比べて気泡が放出されにくい。仮に、はんだ７に気泡だまりが生じた場合には、当該気泡だまりの部分にははんだ７が存在しないことになるから、はんだ７による電子部品５とパッド６Ａ，６Ｂとの接合強度が低下したり、電気的特性や、はんだ７および導体層８を介しての放熱性が低下したりする虞がある。そこで、本実施形態では、パッド６Ａ，６Ｂの表面６ａ上に、閉塞部９とパッド６Ａ，６Ｂの周縁部（周縁６ｂ）とを接続する樹脂材料を含む接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が設けられている。この接続層１０（１０ａ，１０ｂ）は、樹脂材料を含んでおり、基板４が加熱された状態で軟化して、閉塞部９で生じた気泡の通路となる。したがって、はんだ７の部分に樹脂材料の気泡がたまるのを抑制することができる。ここで、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）は、温度特性や製造性等の観点から、閉塞部９と同じ材料で構成する（例えばソルダレジストで構成する）のが好適である。また、同じ材料であれば、閉塞部９と接続層１０（１０ａ，１０ｂ）とを同じ工程で設けることができる。ただし、接続層１０は、加熱された状態で軟化して気泡の経路となる材料であればよく、閉塞部９と同じ材料であることは必須ではない。

なお、本実施形態では、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）は、閉塞部９とパッド６Ａ，６Ｂの周縁６ｂとの間を接続する接続層１０ａと、複数の閉塞部９，９間を接続する帯状の接続層１０ｂとを含んでいる。よって、本実施形態では、接続層１０ｂが第二の接続層に相当する。なお、接続層１０ｂも、その一端側の閉塞部９および接続層１０ａを介して他端側の閉塞部９とパッド６Ａの周縁６ｂとを接続している。すなわち、接続層１０ｂも、閉塞部９とパッド６Ａの周縁６ｂとを接続する接続層１０の一部となっている。

また、本実施形態では、図２に示すように、閉塞部９には、複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が接続されている。閉塞部９に対する気泡の経路が多いほど、気泡は抜けやすくなる。また、仮に、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）の一部に製造不良等が生じた場合に、他の接続層１０ａ，１０ｂを経由して気泡が排出される。

また、本実施形態では、図２に示すように、複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）には、閉塞部９と当該閉塞部９に最も近いパッド６Ａ，６Ｂの周縁６ｂとの間で直線状に設けられた接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が含まれている。接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が直線状である場合、ならびに接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が最短距離で設けられる場合ともに、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）における気泡の通過抵抗が低くなりやすく、気泡が抜けやすくなる。

また、本実施形態では、図２に示すように、パッド６Ａ上では、複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が、少なくとも一つの閉塞部９（本実施形態では四つの閉塞部９の全て）を格子点とする格子状に設けられている。このような構成により、閉塞部９に複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が接続された構成を、比較的容易に得ることができる。また、格子状に形成した複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）がリフロー工程で軟化したはんだ７の流動抵抗となるため、はんだ７が流動してパッド６Ａ上で偏ってはんだ７の厚さがばらつくのを、抑制しやすくなる。

また、本実施形態では、上述したように、複数の閉塞部９，９を接続した第二の接続層としての接続層１０ｂが設けられている。よって、一つの閉塞部９に複数の接続層１０（１０ａ，１０ｂ）が接続された構成を、比較的容易に得ることができる。また、接続層１０ｂが、二つの閉塞部９について気泡の経路として共用されるため、接続層１０をより効率良く設けることができる。そして、一つの閉塞部９に接続された接続層１０ａが、他の閉塞部９に接続された気泡の経路にもなるため、気泡がより抜けやすくなるという効果もある。

また、図３に示すように、電子部品５のリード５ｂとパッド６Ｂとを接続されるはんだ７には、リード５ｂの端子部５ｃの根元部５ｃ１と先端部５ｃ２に対応して、比較的大きなフィレット７ａ，７ｂが含まれている。これら比較的大きなフィレット７ａ，７ｂは、はんだ７によるパッド６Ｂと端子部５ｃとの接合強度への寄与度が比較的大きい。ここで、接続層１０ａ（１０）上は、はんだ７が形成されにくい。よって、リード５ｂの端子部５ｃが接続されるパッド６Ｂの表面６ａ上には、これらフィレット７ａ，７ｂを避けて接続層１０ａを設けるのが好適である。

そこで、本実施形態では、図２に示すように、パッド６Ｂ（図２の右上に位置するパッド６Ｂ）上には、接続層１０ａが、リード５ｂの長手方向（図２，３中のＸ方向）の中間部６ｅ上に設けられている。図３に示すように、はんだ７の比較的大きなフィレット７ａ，７ｂは、パッド６Ｂの根元部６ｃおよび先端部６ｄ上に形成されるため、パッド６Ｂの根元部６ｃおよび先端部６ｄの中間となる中間部６ｅ上に、接続層１０ａを設けるのが好適である。このような構成により、接続層１０ａによってフィレット７ａ，７ｂの形成が阻害されるのを、抑制することができる。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、パッド６Ｂ（図２の右上に位置するパッド６Ｂ）上では、接続層１０ａが、リード５ｂの短手方向（図２中のＹ方向）に沿って伸びている。このような構成により、パッド６Ｂの根元部６ｃおよび先端部６ｄ上には接続層１０ａが存在しなくなるため、接続層１０ａによってフィレット７ａ，７ｂの形成が阻害されるのを、抑制することができる。また、長手方向に沿う場合に比べて、接続層１０ａの長さが短くなるため、気泡がより抜けやすくなるという効果も得られる。

＜第２実施形態＞
図４に示すように、本実施形態にかかる電子機器は、所謂ノート型のパーソナルコンピュータ２０として構成されており、矩形状の扁平な第一の本体部２２と、矩形状の扁平な第二の本体部２３と、を備えている。これら第一の本体部２２および第二の本体部２３は、ヒンジ機構２４を介して、回動軸Ａｘ回りに図４に示す展開状態と図示しない折り畳み状態との間で相対回動可能に、接続されている。

第一の本体部２２には、筐体２２ａの外面としての前面２２ｂ側に露出する状態で、入力操作部としてのキーボード２５や、ポインティングデバイス２６、クリックボタン２７等が設けられている。一方、第二の本体部２３には、筐体２３ａの外面としての前面２３ｂ側に露出する状態で、表示装置（部品）としてのディスプレイパネル２８が設けられている。ディスプレイパネル２８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）として構成される。そして、パーソナルコンピュータ２０の展開状態では、キーボード２５や、ポインティングデバイス２６、クリックボタン２７、ディスプレイパネル２８の表示画面２８ａ等が露出して、ユーザが使用可能な状態となる。一方、折り畳み状態では、前面２２ｂ，２３ｂ同士が相互に近接した状態で対向して、キーボード２５や、ポインティングデバイス２６、クリックボタン２７、ディスプレイパネル２８等が、筐体２２ａ，２３ａによって隠された状態となる。なお、図４では、キーボード２５のキー２５ａは一部のみ図示されている。

そして、第１実施形態で示した基板４と同様の基板２１が、第一の本体部２２の筐体２２ａまたは第一の本体部２２の筐体２２ａ内に（本実施形態では、筐体２２ａ内のみに）収容されている。

ディスプレイパネル２８は、基板２１に実装された電子部品等で構成された制御回路（いずれも図示せず）から表示信号を受け取り、静止画や動画等の映像を表示する。また、パーソナルコンピュータ２０の制御回路は、制御部、記憶部（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等）、インタフェース回路、各種コントローラ等を有している。また、パーソナルコンピュータ２０は、音声出力用のスピーカ等（図示せず）も内蔵している。

基板２１の少なくとも一部には、上記第１実施形態に示したパッド６Ａ，６Ｂや、導体層８、閉塞部９、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）等と同様の構成を有している（図４には図示せず）。したがって、本実施形態にかかる電子機器としてのパーソナルコンピュータ２０にあっても、上記第１実施形態によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
図５に示すように、本実施形態にかかる電子機器は、磁気ディスク装置３０として構成されている。磁気ディスク装置３０は、磁気ディスク（図示せず）等の部品を収容する扁平な直方体状の筐体３１と、筐体３１にねじ３２等の締結具によって取り付けられた基板（プリント基板）３３と、を有している。

また、基板３３は、筐体３１の上壁部３１ａ上に配置されている。基板３３と上壁部３１ａとの間には、フィルム状の絶縁シート（図示せず）が挟まれている。そして、本実施形態では、基板３３の図５の視線での裏面、すなわち上壁部３１ａに対向する基板３３の裏面（図示せず）が、複数の電子部品等が実装される主たる実装面となっている。基板３３の表面および裏面には、配線パターン（図示せず）が設けられている。なお、もちろん、基板３３の表面にも電子部品を実装することができる。

そして、本実施形態でも、基板３３の少なくとも一部には、上記第１実施形態に示したパッド６Ａ，６Ｂや、導体層８、閉塞部９、接続層１０（１０ａ，１０ｂ）等と同様の構成を有している（図５には図示せず）。したがって、本実施形態にかかる電子機器としての磁気ディスク装置３０にあっても、上記第１実施形態によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、テレビジョン装置や、ノート型のパーソナルコンピュータ、磁気ディスク装置等以外の、基板を有する電子機器として実施することができる。また、基板や、電子部品、パッド、基板、貫通孔、伝熱層、閉塞部、周縁部、接続層、格子形状、はんだ、リード等のスペック（構造や、形状、大きさ、径、幅、高さ（厚さ）、断面積、重量、数、材質、配置、位置等）は、適宜に変更して実施することができる。

上記実施形態によれば、パッドに開口する貫通孔内にはんだが進入するのを抑制することが可能であり、かつ不都合がより生じにくくすることが可能なテレビジョン装置、電子機器、および基板構造体を得ることができる。

１…テレビジョン装置（電子機器）、４，２１，３３…基板、４ａ…表面、４ｃ…貫通孔（内周面）、５…電子部品、５ｂ…リード、６Ａ…パッド、６Ｂ…パッド、６ｂ…周縁（周縁部）、６ｅ…中間部、７…はんだ、８…導体層（伝熱層）、９…閉塞部、１０，１０ａ…接続層、１０ｂ…接続層（第二の接続層）、２０…パーソナルコンピュータ（電子機器）、３０…磁気ディスク装置（電子機器）。

Claims

筐体と、
前記筐体に収容され、貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔周辺に設けられたパッドと、
前記パッドに熱的に接続された電子部品と、
前記貫通孔の内周面に設けられた伝熱層と、
樹脂材料を含み、前記貫通孔に充填されて該貫通孔を塞いだ塞部と、
加熱に伴い軟化する樹脂材料を含み、前記パッドの一部および前記塞部を覆い、前記塞部と前記パッドの周縁部とを接続した接続層と、
を備えた、電子機器。
一つの前記塞部に、複数の前記接続層が接続された、請求項１に記載の電子機器。
前記接続層が、前記塞部とこの塞部に最も近い前記周縁部との間で直線状に設けられた、請求項１または２に記載の電子機器。
複数の前記接続層が、少なくとも一つの前記塞部を格子点とする格子状に設けられた、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の電子機器。
樹脂材料を含み、前記パッドの一部を覆い、複数の前記塞部間を接続した第二の接続層を備えた、請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の電子機器。
前記電子部品が、はんだを介して前記パッドに接続されたリードを有し、
前記接続層が、前記パッドの、前記リードの長手方向の中間部上に、設けられた、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の電子機器。
前記接続層が、前記リードの短手方向に沿って伸びた、請求項６に記載の電子機器。