JP5176680B2 - 多層プリント配線板,及び電子装置 - Google Patents
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Description
複数枚のプリント配線板を接続する方法としては、例えば図9(a)〜(c)に示すように、コネクタを用いる手法が一般的に採用されている。
そして、図9(b)に示すように、スタックコネクタ103,104が接続されることによって、プリント配線板101,102が信号の送受信可能に接続され、図9(c)に示すような電子装置100が構成される。
(1)コネクタ実装では、コネクタピン数によるメイン基板101とサブ基板102との間の配線接続が制約されてしまい、設計の自由度が低下する。
(2)コネクタ接続を介することにより、プリント配線板101,102間の信号の伝送損失が大きくなってしまう。
(4)コネクタ部品103,104を実装するスペースが必要であるため、電子装置100あるいはプリント配線板101,102自体の高密度化、小型化が困難になる。
また、上記特許文献1,2のように、最外層に信号線を設ける場合や、最外層の信号線にコーティングを施す場合には、当該信号線の信号のインピーダンスを一定に保つインピーダンス制御(例えば、50Ω制御)ができず、高速伝送信号の対応ができない。
〔1〕本発明の第1実施形態について
まず、図1を参照しながら、本発明の第1実施形態としての電子装置(以下、本電子装置という)1について説明する。図1に示すように、本電子装置1は、筐体(本体)2と複数(ここでは24個)のプラグインユニット10を有している。なお、本発明においてプラグインユニット10も本発明の電子装置に該当するものである。
なお、図1及び図2においてプラグインユニットの符号10は図の簡略化のために一つのプラグインユニットに対してのみ付している。
プラグインユニット10は、図3(a),(b)に示すように、多層リジッドフレキプリント配線板(以下、多層プリント配線板という)11と、カバー部材14a,14bとを有する。
なお、図3(b)において符号15a,15bは、多層プリント配線板11に搭載された接続端子(インタフェース)を示している。
多層プリント配線板11は、2つのリジッド基板部12a,12bと、フレキシブル基板部13とを有する。
さらに、フレキシブル基板部13は、屈曲性を有するものであり、カバー部材14aの内部で屈曲した状態で収納されている。
図4に多層プリント配線板11を展開した状態の上面図を示す。図4に示すように、多層プリント配線板11は、リジッド基板部12a,12bがフレキシブル基板部13によって接続されて構成されている。なお、図4は図の簡略化のため、後述する図5で示すスルーホール等はその図示を省略している。
図5に示すように、リジッド基板部12a,12b及びフレキシブル基板部13は、それぞれ多層構造である。
フレキシブル基板部13は、リジッド基板部12a,12bの外層部分において、リジッド基板部12a,12bを接続するように、これらリジッド基板部12a,12bの全面にわたって延在するように構成されている。
フレキシブル基板部13のL1層は表層である。また、フレキシブル基板部13のL2層,L4層,L6層は、それぞれl1層〜l5層,l7層〜l11層,l13層〜l17層の5層構造である。
フレキシブル基板部13のL3層及びL5層は、リジッド基板部12a,12b間の信号を伝送する信号層であり、それぞれl6層,l12層の一層構造である。図5において、符号14は当該信号層L3層,L5層の信号線を示している。
フレキシブル基板部13においては、複数の信号層L3層及びL5層のそれぞれの両側にはグラウンド層l3層,l9層,l15層が形成されている。
さらに、フレキシブル基板部13において、信号層L3層及びL5層と両側のグラウンド層l3層,l9層,l15層とのそれぞれの間には、中間層l4−l5層,l7−l8層,l10−l11層,l13−l14層が形成されている。
また、フレキシブル基板部13における外層側のグラウンド層l3層,l15層のそれぞれのさらに外層側には、保護層l1−l2層または保護層l16−l17層が設けられている。
フレキシブル基板部13のl1層,l2層,l4層,l5層,l7層,l8層,l10層,l11層,l16層,l17層は、極薄ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた材料(エポキシ樹脂プリプレグ)によって構成される。各層の厚さは約50μmであることが好ましい。
これにより、各信号層l6層,l12層と、グラウンド層l3層,l9層,l15層との間には、エポキシ樹脂プリプレグによる約100μmの間隔が生じる。
なお、図5において、l1層,l2層,l7層,l8層は右斜め斜線で示し、l4層,l5層,l10層,l11層,l16層,l17層は左斜め斜線で示している。これは、銅箔であるl3層とl4−l5層とが一材料として構成され、銅箔であるl9層とl10−l11層とが一材料として構成され、銅箔であるl15層とl16−l17層とが一材料として構成される場合があるためである。
また、中間層として機能するl13−l14層は、他の中間層(l1−l2層,l4−l5層,l7−l8層,l10−l11層,l16−l17層)と同じく樹脂プリプレグ材料によって構成されるが、他の中間層よりも熱膨張率が小さいノーフロータイプまたは低フロータイプの樹脂プリプレグ材料が使用されている。
これにより、l13層,l14層に熱が集中してしまい、通常のプリプレグだとl13層,l14層が膨張して剥離や亀裂、あるいは、配線の断線が生じてしまう。
なお、後述する接着層l25も、l13層,l14層と同等材料によって構成されている。
リジッド基板部12は、L7層〜L20層を有している。なお、接着層l25もリジッド基板部12として機能するものである。
また、リジッド基板部12のl19層,l21層,l23層,l27層,l29層,l31層,l33層,l35層,l37層,l39層,l41層,l43層は、極薄ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものである。
なお、図5において、符号19a〜19dはスルーホールランドを示し、符号18a,18bは信号線を示している。
ここで、上述したようにl25層は接着層であり、ノーフロータイプ等のプリプレグを接着剤として使用している。
なお、図5に示す多層プリント配線板11に対しては、従来通り、めっき処理やソルダーレジスト処理、防錆処理等が施される。
具体的には、中間層l4−l5層,l7−l8層,l10−l11層,l13−l14層が、極薄ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた材料によって構成しているので、複数の信号線14を備えるべく、多層構造になっても、フレキシブル基板部13の屈曲性を維持することができる。
さらに、リジッド基板部12に最も近接したグラウンド層l15層に対して、フレキシブル基板部13の内側に隣接する中間層l13−l14層が、他の中間層よりも熱膨張率が小さい材料によって構成されている。したがって、リフロー処理時等、フレキシブル基板部13のリジッド基板部12側に熱が加わった際に、最も膨張し易い部分の熱膨張を抑止でき、フレキシブル基板部13の材料の膨張によって引き起こされる配線の断線等の不具合を抑止できる。
次に、図6及び図7を参照しながら、本発明の第2実施形態としての多層プリント配線板(以下、本多層プリント配線板という)11´について説明する。
なお、本多層プリント配線板11´も、上述した第1実施形態と同様に、上記図1〜図4に示すように電子装置1やプラグインユニット10を構成するものである。
つまり、本多層プリント配線板11´は、フレキシブル基板部13の外層側であって複数のリジッド基板部12の間において、リジッド基板部12及びフレキシブル基板部13のうちの少なくとも一方(ここでは、リジッド基板部12a,12b)に対し、少なくとも一箇所(ここでは合計2箇所)で接続されたダミー基板部20を備えている。
図7に示すように、ダミー基板部20の第1ダミー基板部21は、第1多層プリント配線板11aを積層して製造する際に他の部分と一体に製造され、その後、スリット加工等によってl24層〜l18層に切り込みが入れられることにより形成されたものである。ただし、l24層〜l18層に対する切り込みは、第1多層プリント配線板11aの全面にわたって入れられるのではなく、一部分は他の部分(リジッド基板部12)と接続された残存部分が残るように構成されている。なお、図6及び図7に示す断面図では、その残存部分は示していない。
また、ダミー接着部23は、上述したスリット加工後の第1多層プリント配線板11aと、スリット加工前の第2多層プリント配線板11b(即ち、リジッド基板部12a,12b及び第2ダミー基板部22が一体に形成されたもの)とを接着するプリプレグであり、接着層l25と一体のものである。
さらに、図6に示す本多層プリント配線板11´のダミー基板部20は、リジッド基板部12の部品搭載面(L20層)に電子部品を搭載するはんだ付け工程において、リフロー処理等の加熱処理が行なわれた後に取り外される。
このように、本発明の第2実施形態としての多層プリント配線板11´(電子装置1(10)の製造方法)によれば、部品実装時のリフローはんだ付け時に掛かる熱が、フレキシブル基板部13に直接当たることを防止し、フレキシブル基板部13が熱膨張することを抑止できる。その結果、フレキシブル基板部13内の剥離や亀裂の発生、あるいは、配線の断裂等を抑止できる。つまり、本多層プリント配線板11´を確実に製造できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、電子装置1として複数のプラグインユニット10が搭載された装置を例にあげて説明したが、本発明の電子装置はこれに限定されるものではなく、多層プリント配線板11,11´を有していればよい。
この場合、図8(c)に示すように、多層プリント配線板11´´の各リジッド基板部12a〜12cは、3層構造を成すようにスペーサ等によって接続される。これにより、上述した実施形態よりもより高密度化、省スペース化に寄与できる。
また、上述した実施形態では、リジッド基板部12a,12bの層数が同一である場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リジッド基板部12の層数は異なっていても良い。
(付記1)
複数のリジッド基板部と、
前記複数のリジッド基板部の外層部分または内層部分において、当該複数のリジッド基板部を接続するように当該複数のリジッド基板部にわたって延在するフレキシブル基板部とを備え、
前記フレキシブル基板部が、
当該複数のリジッド基板部間の信号を伝送する信号層と、
前記信号層の両側にそれぞれ形成されたグラウンド層と、
前記信号層と前記両側のグラウンド層とのそれぞれの間に形成された中間層とを備えたことを特徴とする、多層プリント配線板。
前記フレキシブル基板部が、前記信号層を複数備え、各信号層の両側に前記中間層と前記グラウンド層とが形成されていることを特徴とする、付記1記載の多層プリント配線板。
(付記3)
3以上の前記リジッド基板部を備え、前記3以上のリジッド基板部が前記フレキシブル基板部によって接続されていることを特徴とする、付記1または2記載の多層プリント配線板。
前記フレキシブル基板部は、前記グラウンド層の外層側に保護層を備えていることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
(付記5)
前記中間層は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた材料によって構成されていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
前記中間層及び前記グラウンド層は、エポキシ樹脂の表面に銅箔を貼り付けた材料によって構成されていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
(付記7)
前記中間層は、ガラス不織布材によって構成されていることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
前記中間層は、複数の前記材料を積層して構成されていることを特徴とする、付記5〜7のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
(付記9)
前記フレキシブル基板部が前記複数のリジッド基板部の外層部分に設けられた場合、前記複数のリジッド基板部に最も近接した前記グラウンド層に対して前記フレキシブル基板部の内側に隣接する前記中間層が、他の前記中間層よりも熱膨張率が小さい材料によって構成されていることを特徴とする、付記1〜8のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
前記フレキシブル基板部の外層側であって前記複数のリジッド基板部の間において、前記リジッド基板部及び前記フレキシブル基板部のうちの少なくとも一方に対し少なくとも一箇所で接続されたリジッドダミー基板部を備えたことを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
付記1〜10のいずれか1項に記載の多層プリント配線板を備えたことを特徴とする、電子装置。
(付記12)
付記10記載の多層プリント配線板の前記リジッド基板部に部品を搭載するはんだ付け工程において加熱処理を実施した後に、前記リジッドダミー基板部を取り外すことを特徴とする、電子装置の製造方法。
複数のリジッド基板部と、前記複数のリジッド基板部の外層部分または内層部分において当該複数のリジッド基板部を接続するように当該複数のリジッド基板部にわたって延在するフレキシブル基板部と、前記フレキシブル基板部の外層側であって前記複数のリジッド基板部の間において、前記リジッド基板部及び前記フレキシブル基板部のうちの少なくとも一方に対し少なくとも一箇所で接続されたリジッドダミー基板部とを有する多層プリント配線板を備えた電子装置の製造方法であって、
前記リジッド基板部に部品を搭載するはんだ付け工程において加熱処理を実施した後に、前記リジッドダミー基板部を取り外すことを特徴とする、電子装置の製造方法。
2 筐体
3 ラック
10 プラグインユニット(電子装置)
11,11´,11´´ 多層プリント配線板
11a 第1多層プリント配線板
11b 第2多層プリント配線板
12,12a,12b,12c リジッド基板部
13 フレキシブル基板部
13a 第1フレキシブル基板部
13b 第2フレキシブル基板部
14a,14b カバー部材
14c,17 ねじ
15a,15b 接続端子
16a,16b スペーサ
14,18a,18b 信号線
19a〜19d スルーホールランド
20 リジッドダミー基板部
21 第1ダミー基板部
22 第2ダミー基板部
23 ダミー接着部
100 電子装置
101,102 プリント配線板
103,104 スタックコネクタ
l1,l2,l16,l17 保護層
l3,l9,l15 グラウンド層
l4,l5,l7,l8,l10,l11,l13,l14 中間層
l6,l12 信号層
l25 接着層
Claims (9)
- 複数のリジッド基板部と、
前記複数のリジッド基板部の外層部分において、当該複数のリジッド基板部を接続するように当該複数のリジッド基板部にわたって延在するフレキシブル基板部とを備え、
前記フレキシブル基板部が、
当該複数のリジッド基板部間の信号を伝送する信号層と、
前記信号層の両側にそれぞれ形成されたグラウンド層と、
前記信号層と前記両側のグラウンド層とのそれぞれの間に形成された中間層とを備え、
前記複数のリジッド基板部に最も近接した前記グラウンド層に対して前記フレキシブル基板部の内側に隣接する前記中間層が、他の前記中間層よりも熱膨張率が小さい材料によって構成されていることを特徴とする、多層プリント配線板。 - 前記フレキシブル基板部が、前記信号層を複数備え、各信号層の両側に前記中間層と前記グラウンド層とが形成されていることを特徴とする、請求項1記載の多層プリント配線板。
- 前記フレキシブル基板部は、前記グラウンド層の外層側に保護層を備えていることを特徴とする、請求項1または2記載の多層プリント配線板。
- 前記中間層は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた材料によって構成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
- 前記中間層及び前記グラウンド層は、エポキシ樹脂の表面に銅箔を貼り付けた材料によって構成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
- 前記中間層は、ガラス不織布材によって構成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
- 前記中間層は、複数の前記材料を積層して構成されていることを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
- 前記フレキシブル基板部の外層側であって前記複数のリジッド基板部の間において、前記リジッド基板部及び前記フレキシブル基板部のうちの少なくとも一方に対し少なくとも一箇所で接続されたリジッドダミー基板部を備えたことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の多層プリント配線板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の多層プリント配線板を備えたことを特徴とする、電子装置。
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