JP4869444B2 - 電子機器およびプリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等の部品を両面に実装するプリント配線板及びこのプリント配線板を備える電子機器に関する。

パーソナルコンピュータ等の電子機器には、ＣＰＵチップ、ＣＰＵファミリチップ、ＩＯチップ等、各種の半導体回路部品をプリント配線板に実装して所望の機能回路を構成した回路板が実装される。回路板を構成するプリント配線板に、大型で発熱量の大きいＢＧＡ部品を実装する場合、ＢＧＡ部品がパッケージ裏面に格子状に配置された半田ボールによりプリント配線板に接合される構造である。回路板として筐体内に実装されたときに、熱変形や外部から受けるストレスにより、回路板に反りが生じて、ＢＧＡ部品の半田実装面部に過度のストレスが加わる。そこで、ＢＧＡ部品の半田実装面を他面側でバックプレートにより補強することがある。

複数のＢＧＡ部品を実装するプリント配線板において、表裏両面に、ＢＧＡ部品を一部が重なり合う状態で配置しなければならない場合、ＢＧＡ部品の半田実装面部をバックプレートにより十分な強度で補強することができない。プリント配線板の一方面にＢＧＡ部品を配置し、一部が重なり合う状態で他方面に他の回路部品を配置した場合においても生じる。

特開２００６−２１０８５２号公報

上述したように、大型で発熱量の大きいＢＧＡ部品を実装するプリント配線板において、表裏両面に、ＢＧＡ部品を一部重なり合う状態で配置した場合に、ＢＧＡ部品の半田実装面部を補強するバックプレートを設けることができない。また、プリント配線板の一方面にＢＧＡ部品を配置し、他方面に他の回路部品を一部重なり合う状態で配置した場合においても同様である。

本発明の一実施形態は、プリント配線板の表裏両面に、ＢＧＡ部品や回路部品等の一部が重なり合う状態で配置する場合に、部品の半田実装面部を反対側から補強し、部品を高密度に実装するプリント配線板および電子機器を提供する。

一実施形態の電子機器は、ＢＧＡ部品と、回路部品と、プリント配線板と、補助部品と、筐体とを備える。プリント配線板は、第１の面および第２の面を有する。第１の面は、ＢＧＡ部品が実装される第１の領域を含む。第２の面は、第１の面の反対面で第１の領域に一部が重なるように回路部品が実装される第２の領域を含む。補助部品は、第２の面に装着され、第１の領域および第２の領域の外側で固定される。この補助部品は、第１の部分と第２の部分を有する。第１の部分は、第１の領域に対応する範囲の少なくとも一部を覆う。第２の部分は、回路部品に熱的に接続される。筐体は、プリント配線板を収納する。

第１実施形態に係るプリント配線板を示す平面図。 図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図。 第２実施形態に係る補助部品を示す斜視図。 第３実施形態に係るプリント配線板を示す平面図。 図４に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図。 ４実施形態に係る電子機器を示す斜視図。

以下図面を参照して各実施形態を説明する。
第１実施形態に係るプリント配線板を図１および図２に示す。図１は要部の平面、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面をそれぞれ示している。

第１実施形態に係るプリント配線板は、図１および図２に示すように、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の一方面に設けられた第１の部品実装面部１０ａと、プリント配線板１０の他方面に第１の部品実装面部１０ａに一部が重なり合うように設けられた第２の部品実装面部１０ｂと、第１の部品実装面部１０ａに実装されたラージスケールのＢＧＡ部品１１と、第２の部品実装面部１０ｂに実装された回路部品１２と、プリント配線板１０の他方面に設けられ、回路部品１２から発生する熱を放熱する放熱部１５と第１の部品実装面部１０ａを補強する補強部１４とを兼ね備えた補助部品１３とを具備して構成される。

プリント配線板１０は、第１の部品実装面部１０ａに、ＢＧＡ部品１１のパッケージ裏面に格子状に配列された電極と半田接合される複数の電極パッドが配列され、第２の部品実装面部１０ｂに、回路部品１２の電極と半田接合される電極パッドが配列されている。

プリント配線板１０の第１の部品実装面部１０ａに実装されたラージスケールのＢＧＡ部品１１は、パッケージの裏面に格子状に配置した半田ボールにより、第１の部品実装面部１０ａに設けられた電極パッドに半田接合される。

プリント配線板１０の第２の部品実装面部１０ｂに実装された回路部品１２は、動作時に熱を発生する半導体回路部品である。ここではラージスケールのＢＧＡ部品１１と同等のＢＧＡ部品であるものとする。このＢＧＡ部品１２は、パッケージの裏面に格子状に配置した半田ボールにより、第２の部品実装面部１０ｂに設けられた電極パッドに半田接合される。

補助部品１３は、図２に示すように、補強部１４と放熱部１５とを一体に設けている。この補強部１４と放熱部１５とを一体に設けた補助部品１３は、金属板をプレス加工することにより提供される。

補助部品１３の放熱部１５は、回路部品１２から発生する熱を放熱する放熱板を構成し、同じく補助部品１３の補強部１４はＢＧＡ部品１１の実装面部（第１の部品実装面部１０ａ）を補強するバックプレートを構成している。この放熱板を構成する放熱部１５と、バックプレートを構成する補強部１４とを一体に備えた補助部品１３は、例えばビスとナットによる固定部材１６によりプリント配線板１０の一方面に固定される。なお、この第１実施形態では、放熱部１５を箱状に形成しているが、凹状に形成してもよい。

補助部品１３の補強部１４は、第１の部品実装面部１０ａに対応するプリント配線板１０の一方面部において、ＢＧＡ部品１１，１２の重なり合う部分を除き、第１の部品実装面部１０ａに対応するプリント配線板１０の一方面部に面接触して、第１の部品実装面部１０ａを補強している。また、第１の部品実装面部１０ａのＢＧＡ部品１１，１２の重なり合う部分に対しては補助部品１３に補強部１４と一体に設けた放熱部１５が間接的に第１の部品実装面部１０ａの補強部として作用する。この補助部品１３による第１の部品実装面部１０ａの補強により、プリント配線板１０の熱変形、あるいは外部からのストレスに伴う第１の部品実装面部１０ａの板面の反り（撓み）を抑制している。これにより、板面の反り（撓み）に伴う第１の部品実装面部１０ａの半田接合部に加わる半田剥離方向への応力発生を排除している。

一方、プリント配線板１０の第２の部品実装面部１０ｂに実装されたＢＧＡ部品１２の上面（放熱面）は、放熱部１５の裏面に接触し、若しくは熱伝導性の高い導電性ペーストあるいは放熱用シート等を介して放熱部１５の裏面に接触している。これにより、ＢＧＡ部品１２から発生する熱を、放熱部１５を主に、補強部１４を含めた表面積の広い補助部品１３全体で放熱できる。これにより効率の良い熱拡散が可能になる。

このように、放熱部１５と補強部（バックプレート）１４とを一体に備えた補助部品１３を用いることにより、プリント配線板の一方面と他方面に、それぞれ一部が面内方向に重なる状態で、ＢＧＡ部品とＢＧＡ部品、またはＢＧＡ部品と他の半導体回路部品を配置した場合において、プリント配線板の一方面に実装されたＢＧＡ部品をバックプレートにより補強することができるとともに、プリント配線板の他方面に実装されたＢＧＡ部品または他の半導体回路部品から発生する熱を効率よく放散できる。

第２実施形態を図３を参照して説明する。この第２実施形態は、図３に破線で示すように、放熱部１５と補強部（バックプレート）１４とを一体に備えた補助部品１３において、補強部（バックプレート）１４に、開口部１８を形成するとともに、開口部１８を形成するために折り曲げた切り起こし片１９により放熱フィン１９を形成している。このような構成とすることにより、開口部１８に部品実装を可能にし、かつ、開口部１８を形成したときの切り起こし片１９を利用して放熱フィン１９を形成することができる。

第３実施形態を図４および図５に示す。図４は要部の平面、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面をそれぞれ示している。

第３実施形態に係るプリント配線板は、図４および図５に示すように、プリント配線板２０と、プリント配線板２０の一方面に設けられた第１の部品実装面部２０ａと、プリント配線板２０の他方面に第１の部品実装面部２０ａに一部が重なり合うように設けられた第２の部品実装面部２０ｂと、第１の部品実装面部２０ａに実装されたラージスケールのＢＧＡ部品２１と、第２の部品実装面部２０ｂに実装された回路部品２２と、プリント配線板２０の他方面に設けられ、回路部品２２から発生する熱を放熱する放熱部２５と第１の部品実装面部２０ａを補強する補強部２４とを兼ね備えた補助部品２３とを具備して構成される。

この第３実施形態が上述の第１実施形態と異なる部分は、放熱部２５と補強部（バックプレート）２４とを一体に備えた補助部品２３において、放熱部２５の肉厚（板厚）と、補強部（バックプレート）２４との肉厚（板厚）とを異にしている。図５に示す構成では、補強部（バックプレート）２４の肉厚（板厚；ａ）を、放熱部２５の肉厚（板厚；ｂ）より厚くしてバックプレートの補強効果を高めている。

第４実施形態を図６に示す。
この第４実施形態は、第１実施形態により製造されたプリント配線板を用いて電子機器を構成している。図６は第１実施形態に係るプリント配線板をハンディタイプのポータブルコンピュータ等の小型電子機器に適用した例を示している。

図６において、ポータブルコンピュータ１の本体２には、表示部筐体３がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体２には、ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部が設けられている。表示部筐体３には例えばＬＣＤ等の表示デバイス６が設けられている。

また本体２には、ポインティングデバイス４、キーボード５等の操作部および表示デバイス６を制御する制御回路を組み込んだ回路板（マザーボード）８が設けられている。この回路板８は、図１に示した第１実施形態のプリント配線板１０を用いて実現される。

この第１実施形態のプリント配線板１０を用いた回路板８には、図６に示すように、一方面の第１の部品実装面部に実装されたＢＧＡ部品１１と、このＢＧＡ部品１１が実装された第１の部品実装面部に一部が重なり合う他方面の第２の部品実装面部に実装された回路部品１２と、上記回路部品１２を実装した他方面に設けられ、回路部品１２から発生する熱を放熱する放熱部１５とＢＧＡ部品１１が実装された第１の部品実装面部を補強する補強部（バックプレート）１４とを兼ね備えた補助部品１３とを具備して構成されている。

このように、放熱部１５と補強部（バックプレート）１４とを一体に備えた補助部品１３を用いることにより、回路板８の一方面と他方面に、それぞれ一部が面内方向に重なる状態で、ＢＧＡ部品とＢＧＡ部品、またはＢＧＡ部品と他の半導体回路部品を配置した基板構造において、回路板８の一方面に実装されたＢＧＡ部品をバックプレートにより補強することができるとともに、プリント配線板の他方面に実装されたＢＧＡ部品または他の半導体回路部品から発生する熱を効率よく放散することができ、これによって部品の実装密度をより高めた信頼性の高い小型電子機器が提供できる。

なお、上述の各実施形態において、放熱部と補強部（バックプレート）とを一体に備えた補助部品の形状は図示したものに限らず、プリント配線板における部品実装設計に応じて種々の変形が可能である。

以下に本特許出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

［１］
プリント配線板と、
前記プリント配線板の一方面に設けられた第１の部品実装面部と、
前記第１の部品実装面部に一部が重なり合う前記プリント配線板の他方面に設けられた第２の部品実装面部と、
前記第１の部品実装面部に実装されたＢＧＡ（Ball Grid Array）部品と、
前記第２の部品実装面部に実装された回路部品と、
前記プリント配線板の前記他方面に設けられ、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第１の部品実装面部を補強する補強部とを兼ね備えた補助部品と、
を具備したことを特徴とするプリント配線板構造。
［２］
前記補助部品は、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱板と、前記ＢＧＡ部品の実装面部を補強するバックプレートとを一体に備えたことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板構造。
［３］
前記回路部品は表面実装回路部品であることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線板構造。
［４］
前記回路部品はＢＧＡ部品であることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板構造。
［５］
前記補助部品は、前記放熱板と前記バックプレートとで肉厚を異にした請求項１に記載のプリント配線板構造。
［６］
前記補強部に開口部を設けた請求項１に記載のプリント配線板構造。
［７］
前記開口部に、切り起こし片による放熱フィンを設けた請求項６に記載のプリント配線板構造。
［８］
プリント配線板の一方面と他方面のそれぞれに、一部が互いに重なり合う位置関係でＢＧＡ部品を配置したプリント配線板の部品実装方法に於いて、
前記プリント配線板の一方面に、前記一方面に実装されるＢＧＡ部品の放熱板と前記他方面に実装されるＢＧＡ部品の実装面を補強するバックプレートとを一体に形成した補助部品を実装することを特徴とするプリント配線板の部品実装方法。
［９］
電子機器本体と、この電子機器本体に設けられた回路基板とを具備し、
前記回路基板は、
一方面の第１の部品実装面部に実装されたＢＧＡ部品と、
前記第１の部品実装面部に一部が重なり合う他方面の第２の部品実装面部に実装された回路部品と、
前記プリント配線板の前記他方面に設けられ、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第２の部品実装面部を補強する補強部とを兼ね備えた補助部品と、
を具備して構成されていることを特徴とする電子機器。

１…ポータブルコンピュータ（電子機器）、２…本体（筐体）、８…回路板（マザーボード）、１０，２０…プリント配線板、１０ａ，２０ａ…第１の部品実装面部（第１の領域）、１０ｂ，２０ｂ…第２の部品実装面部（第２の領域）、１１，２１…ＢＧＡ部品（第１の部品）、１２，２２…回路部品（（ＢＧＡ部品）第２の部品）、１３，２３…補助部品（第３の部品）、１４，２４…補強部（（バックプレート）第１の部分）、１５，２５…放熱部（（放熱板）第２の部分）、１６，２６…固定部材、１８…開口部、１９…切り起こし片（放熱フィン）、ａ…補強部（第１の部分）の板厚（厚み）、ｂ…放熱部（第２の部分）の板厚（厚み）。

Claims (10)

1. ＢＧＡ部品と、
   回路部品と、
   前記ＢＧＡ部品が実装される第１の領域を含む第１の面、および、前記第１の面の反対面で前記第１の領域に一部が重なるように前記回路部品が実装される第２の領域を含む第２の面を有するプリント配線板と、
   前記第２の面に装着され、前記第１の領域および前記第２の領域の外側で固定され、前記第１の領域に対応する範囲の少なくとも一部を覆う第１の部分および前記回路部品に熱的に接続される第２の部分を有する補助部品と、
   前記プリント配線板を収納する筐体と、
   を備えた電子機器。
2. 請求項１に記載された電子機器において、
   前記ＢＧＡ部品は、２以上の角部を有し、
   前記補助部品は、前記角部の少なくとも２つに重なる。
3. 請求項１に記載された電子機器において、
   前記補助部品は、前記第２の領域に重ならない前記ＢＧＡ部品の外縁に沿う範囲が前記第２の面に当接する。
4. 請求項１に記載された電子機器において、
   前記補助部品は、前記ＢＧＡ部品の外形よりも大きく形成されている。
5. 請求項１に記載された電子機器において、
   前記補助部品は、前記第１の部分の厚みと前記第２の部分の厚みとが異なる。
6. 請求項１に記載された電子機器において、
   前記第１の部分は、開口部を有する。
7. 請求項６に記載された電子機器において、
   前記第１の部分は、前記開口部を形成するために切り起こされた部分で形成された放熱フィンを有する。
8. プリント配線板の第１の面と第２の面のそれぞれに、一部が互いに重なり合う位置関係でＢＧＡ部品と回路部品を配置したプリント配線板であって、
   前記第１の面に実装される前記ＢＧＡ部品の実装面を前記第２の面側から補強する補強部と前記２の面に実装される前記回路部品に直接接する放熱部とを一体に形成した補助部品を、前記ＢＧＡ部品および前記回路部品が実装された範囲の外側で前記プリント配線板の前記第２の面に取り付けたプリント配線板。
9. 本体と、
   この本体に収納された回路基板と、
   前記回路基板の第１の面に設けられる第１の部品実装面部に実装されたＢＧＡ部品と、
   前記第１の部品実装面部に一部が重なり合うように前記回路基板の第２の面に設けられる第２の部品実装面部に実装された回路部品と、
   前記回路基板の前記第２の面に前記第１の部品実装面部および前記第２の部品実装面部の外側で取り付けられ、前記回路部品から発生する熱を放熱する放熱部と前記第１の部品実装面部を補強する補強部とを有する補助部品と、
   を具備した電子機器。
10. 筐体と、
    前記筐体に収納され、ＢＧＡ部品が第１の面から実装された第１の領域と、回路部品が第２の面から実装され前記第１の領域に一部重なり合う状態で配置された第２の領域とを含むプリント配線板と、
    前記第２の面から取り付けられ、前記第１の領域の外側で前記プリント配線板に固定される部分と、前記第１の領域の少なくとも一部を覆った部分と、前記第２の領域と離間されて前記回路部品に熱的に接続された部分とを有する補助部品と
    を備える電子機器。

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