JP6468054B2 - プリント基板及びシールド板金固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板及びシールド板金固定方法に関する。

携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の電子機器は、基板に実装されている部品（以下、実装部品と称する。）が発生するノイズ対策として、実装部品を囲むシールド板金が基板に実装されている。シールド板金は、実装部品が発生する電磁波（ノイズ）を抑制するもので、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）により基板に実装されている。

特開２００３−６９１６８号公報 特開平８−１３０３６１号公報

シールド板金は、実装部品と比較してサイズが大きいため、電子機器に落下の衝撃等が加わった際、基板上に形成された銅箔とシールド板金とを接合するハンダ接合部により強い応力が加わり易い。過度の応力は、銅箔の剥離を引き起こす可能性がある。銅箔の剥離は、信頼性の低下に繋がるため、銅箔の剥離の対策が要求されている。

本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、プリント基板の銅箔の剥離を抑制できる技術を提供することを目的とする。

本件の一観点によると、基板と、前記基板上に形成された銅箔と、前記基板上に形成され、前記銅箔の一部を覆うレジストと、を備え、前記銅箔は、前記レジストによって覆われた第１領域と、前記基板の所定領域を囲むシールド板金が設置される第２領域とを含み、前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記第１領域の前記銅箔の外縁部と前記銅箔を覆う前記レジストの外縁部とでなす角度が鈍角である、プリント基板が提供される。

本件の他の観点によると、基板上に銅箔を形成する工程と、前記基板上に、前記銅箔の一部を覆うレジストを形成する工程と、前記銅箔に対してシールド板金をハンダで固定する工程と、を備え、前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記レジストによって覆われた前記銅箔の外縁部と前記銅箔を覆う前記レジストの外縁部とでなす角度が鈍角である、シールド板金固定方法が提供される。

本件によれば、プリント基板の銅箔の剥離を抑制できる技術を提供できる。

図１は、実施形態に係るプリント基板の上面図である。 図２は、シールド板金の斜視図である。 図３は、フットパターンの上面図である。 図４は、フットパターンの断面図である。 図５は、レジストオーバーラップ構造の説明図である。 図６は、非レジストオーバーラップ構造の説明図である。 図７は、フットパターンの部分拡大図である。 図８は、フットパターンの部分拡大図である。 図９は、フットパターンの部分拡大図である。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係るプリント基板１の上面図（平面図）である。プリント基板１は、基板（基材）２、基板２上に形成された複数の回路３、複数のフットパターン４及びレジスト５を備えている。プリント基板１は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の電子機器に実装される。基板２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板であり、板状に形成されている。回路３は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）及びＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体チップである。回路３は、半導体パッケージであ
ってもよい。フットパターン４は、銅箔を加工することによって基板２上に形成される。フットパターン４は、銅箔の一例である。レジスト５は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。レジスト５は、例えば、スクリーン印刷等の印刷法を用いて、基板２上に形成される。

基板２における回路３が形成されている領域を囲むようにしてシールド板金６が基板２上に設置される。基板２における回路３が形成されている領域は、基板の所定領域の一例である。図２は、シールド板金６の斜視図である。シールド板金６は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅又は鉄等の金属部材で形成されている。図２には、フレーム形状のシールド板金６を示している。基板２上にシールド板金６を実装した後、シールド板金６上に蓋形状のシールド板金を取り付ける。図２に示す例に限らず、シールド板金６は、フレーム形状の板金と蓋形状の板金とが一体となった凹形状であってもよい。シールド板金６は、回路３が発生する電磁波（ノイズ）の放射を抑制する。また、シールド板金６は、電子機器の落下による衝撃（以下、落下衝撃とも称する）等から回路３を保護する。シールド板金６は、基板２上に複数設置されてもよい。例えば、回路３の特性に応じて、第１の回路３を囲むように第１のシールド板金６を設置し、第２の回路３を囲むように第２のシールド板金６を設置してもよい。

図１に示すように、回路３が形成されている領域を囲むようにして複数のフットパターン４が離間して形成されている。図３は、フットパターン４の上面図である。図３に示す例では、基板２の領域１１がシールド板金６の外側の領域であり、基板２の領域１２がシールド板金６の内側の領域である。フットパターン４は、平面視で、十字形状部分と、十字形状部分の端部に繋がった矩形状部分とを有する。フットパターン４の一部をレジスト５が覆っている。レジスト５は、フットパターン４が基板２から剥離するのを抑制する。図３では、レジスト５が形成されている部分を点線斜線のハッチングで示している。また、フットパターン４を跨ぐようにしてシールド板金６が基板２上に形成されている。したがって、フットパターン４は、レジスト５によって覆われた領域と、シールド板金６が設置される領域とを含む。レジスト５によって覆われた領域は、第１領域の一例である。シールド板金６が設置される領域は、第２領域の一例である。

図４は、フットパターン４の断面図であって、図３の実線Ａ−Ｂに沿った断面を示している。フットパターン４とシールド板金６との間にハンダ７が形成されている。ハンダ７は、例えば、Ｓｎ−Ａｇ又はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等である。ハンダ７がフットパターン４及びシールド板金６に接合されており、シールド板金６がフットパターン４に固定されている。フットパターン４とハンダ７との初期接続性を高めるため、フットパターン４の露出部分（レジスト５の未形成部分）にＡｕめっきを形成してもよい。図３に示す例では、フ
ットパターン４の中央部が、フットパターン４の両端部よりも太い形状となっている。これは、フットパターン４の中央部に対してハンダ７を集めやすくすることにより、フットパターン４の中央部にハンダ７のフィレットを形成するためである。

シールド板金６の固定方法（シールド板金固定方法）について説明する。シールド板金６の固定方法は、プリント基板１の製造方法の一部として用いてもよい。まず、基板２を用意し、基板２上にフットパターン４を形成する。例えば、スパッタリング及び電解めっき法により、基板２上に銅箔を形成し、エッチングにより銅箔を所定のパターンに形成してもよい。また、例えば、基板２上に銅箔をラミネートし、エッチングにより銅箔を所定のパターンに形成してもよい。

次に、フットパターン４上にハンダペースト（クリームハンダ）を供給する。ハンダペーストは、ハンダ粉末及びフラックスを含む。次いで、シールド板金６を基板２上に配置する。この場合、シールド板金６の位置合わせを行うことにより、シールド板金６をハンダペーストに接触させる。次に、リフロー処理（加熱処理及び冷却処理）を行うことで、ハンダ粉末が溶融するとともに、フラックスが気化し、ハンダ７がフットパターン４及びシールド板金６に接合される。ハンダ７がフットパターン４及びシールド板金６に接合されることにより、シールド板金６がフットパターン４に固定される。すなわち、フットパターン４に対してシールド板金６がハンダ７で固定される。

図３に示すように、フットパターン４の外周部分は、レジスト５によって覆われている部分（レジスト５の形成部分）と、レジスト５によって覆われていない部分（レジスト５の未形成部分）とを有する。フットパターン４の外周部分がレジスト５によって覆われている構造は、レジストオーバーラップ構造（オーバーレジスト構造）と呼ばれる。フットパターン４の外周部分がレジスト５によって覆われていない構造は、非レジストオーバーラップ構造（非オーバーレジスト構造）と呼ばれる。

レジストオーバーラップ構造及び非レジストオーバーラップ構造について説明する。図５は、レジストオーバーラップ構造の説明図であり、図６は、非レジストオーバーラップ構造の説明図である。図５の（Ａ）は、基板２上に形成されたフットパターン４の上面図である。図５の（Ｂ）は、基板２上に形成されたフットパターン４の断面図であって、図５の（Ａ）の実線Ｃ−Ｄに沿った断面を示している。図６の（Ａ）は、基板２上に形成されたフットパターン４の上面図である。図６の（Ｂ）は、基板２上に形成されたフットパターン４の断面図であって、図６の（Ａ）の実線Ｅ−Ｆに沿った断面を示している。

図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、レジストオーバーラップ構造は、フットパターン４の外周部分にレジスト５が覆い被さっているため、フットパターン４の剥離に対して強い構造である。レジストオーバーラップ構造は、フットパターン４の外縁部をレジスト５が押さえ付ける構造であるため、基板２からフットパターン４が剥離することが抑制される。図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、レジストオーバーラップ構造は、フットパターン４の外縁部にレジスト５が覆い被さっているため、フットパターン４とレジスト５との境界部分に段差が発生する。そのため、フットパターン４上にシールド板金６を設置する場合、シールド板金６の設置位置によっては、フットパターン４とシールド板金６との間に隙間（ギャップ）が発生する可能性がある。

図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、非レジストオーバーラップ構造は、フットパターン４の外周部分にレジスト５が覆い被さっていないため、フットパターン４の剥離に対して弱い構造である。図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、非レジストオーバーラップ構造は、フットパターン４とレジスト５とが離間しているため、フットパターン４とレジスト５との境界部分に段差が発生していない。そのため、フットパターン４上にシールド
板金６を設置する場合、フットパターン４とシールド板金６との間に隙間が発生することが抑制される。

図３に示す例では、フットパターン４の外周部分の一部をレジスト５が覆っているため、基板２からフットパターン４が剥離することが抑制される。また、図３に示す例では、フットパターン４におけるシールド板金６の設置領域については、フットパターン４をレジスト５が覆っていない。そのため、フットパターン４とシールド板金６との間に隙間が発生することが抑制されている。

シールド板金６の外側の領域はシールド板金６によって囲まれていないので、落下衝撃等で発生する応力は、シールド板金６の内側の領域よりもシールド板金６の外側の領域に集中しやすい。そのため、シールド板金６の外側の領域におけるフットパターン４の大部分がレジスト５によって覆われている。すなわち、シールド板金６の外側の領域におけるフットパターン４を覆うレジスト５の面積は、シールド板金６の内側の領域におけるフットパターン４を覆うレジスト５の面積よりも大きい。

図３に示す例では、シールド板金６の外側の領域における大部分がレジストオーバーラップ構造であるのに対し、シールド板金６の内側の領域における中央部のみがレジストオーバーラップ構造であり、シールド板金６の内側の領域における両端部は非レジストオーバーラップ構造となっている。非レジストオーバーラップ構造の場合、銅箔とレジスト５との間には谷間が形成されるため、ハンダペースト供給時にハンダペーストが谷間にも充填され、谷間分のハンダペースト供給量が増加する。ハンダペースト供給量が増加すると、加熱時の溶融ハンダ高さが高くなり、フットパターン４とシールド板金６との隙間をより埋めやすくできる。その利点を生かすのであれば、シールド板金６の内側の領域についてはレジストオーバーラップ構造の面積を小さくするのが好ましい。例えば、シールド板金６の内側の領域における中央部及び両端部を非レジストオーバーラップ構造としてもよい。

図３に示すように、シールド板金６の外側の領域におけるフットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所がある。フットパターン４の外縁部は、フットパターン４の側面と上面との境界部分である。レジスト５の外縁部は、レジスト５の側面と上面との境界部分である。図７は、フットパターン４の部分拡大図である。図７に示す円で囲まれた部分が、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所である。フットパターン４の一方の端部から他方の端部に至る部分が、ハンダ７を介してシールド板金６に接合されている。落下衝撃がシールド板金６に伝わる場合、シールド板金６の延伸方向に応力が発生しやすくなる。そのため、落下衝撃等で発生する応力は、フットパターン４の端部に集中する傾向がある。その結果、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所に、落下衝撃等で発生する応力が集中する。

図７に示すように、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所では、レジスト５によって覆われているフットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部とでなす角度が鈍角（９０度＜θ＜１８０度）となっている。換言すれば、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する点を頂点として、フットパターン４とレジスト５との重なり部分において、頂点を通るフットパターン４の外縁部と、頂点を通るレジスト５の外縁部とでなす角度が鈍角となっている。

図３及び図７に示す例では、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所では、フットパターン４の外縁部が曲線状に形成されている。すな
わち、シールド板金６の延伸方向であって、フットパターン４の中心から離れる方向に向かって、フットパターン４の外縁部の一部が曲線状に形成されている。

図７に示すように、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とでなす角度が鈍角であることにより、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所における応力が分散される。これにより、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所について、フットパターン４の剥離や破断が抑制される。また、ハンダ７のクラック（破壊）が抑制される。

図３及び図７に示す例では、シールド板金６の外側の領域について、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所におけるフットパターン４の剥離や破断の抑制について説明している。実施形態に係るプリント基板１は、図３及び図７に示す例に限られない。シールド板金６の内側の領域について、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所における、レジスト５によって覆われているフットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部とでなす角度を鈍角としてもよい。

図３及び図７に示す例では、フットパターン４は、平面視で、十字形状部分と、十字形状部分の端部に繋がった矩形状部分とを有する。実施形態に係るプリント基板１は、図３及び図７に示す例に限られない。フットパターン４は、平面視で、十字形状であってもよいし、矩形形状であってもよい。

図３及び図７に示す例では、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所では、フットパターン４の外縁部が曲線状に形成されている。実施形態に係るプリント基板１は、図３及び図７に示す例に限られない。フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差している箇所において、フットパターン４の外縁部が直線状に形成されてもよい。

図８及び図９は、落下衝撃等で発生する応力の影響を説明する図であって、フットパターン４の部分拡大図である。図８に示す例は参考例であり、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所について、レジスト５によって覆われているフットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部とでなす角度が直角になっている。図８に示すように、落下衝撃等で発生する応力が集中する部分について、フットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部とが平面視で垂直に交わっている。そのため、フットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部との交点が起点となって、フットパターン４の剥離や破断が発生しやすい。

図９に示す例は参考例であり、フットパターン４の外縁部とレジスト５の外縁部とが平面視で交差する箇所について、レジスト５によって覆われているフットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部とでなす角度が鋭角になっている。そのため、フットパターン４の外縁部とフットパターン４を覆うレジスト５の外縁部との交点が起点となって、フットパターン４の剥離や破断が発生しやすい。

以上、実施形態に沿ってプリント基板及びシールド板金固定方法について説明したが、上記実施形態は種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者にとって自明である。

１・・・プリント基板
２・・・基板
３・・・回路
４・・・フットパターン
５・・・レジスト
６・・・シールド板金
７・・・ハンダ

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された銅箔と、
   前記基板上に形成され、前記銅箔の一部を覆うレジストと、
   を備え、
   前記銅箔は、前記レジストによって覆われた第１領域と、前記基板の所定領域を囲むシールド板金が設置される第２領域とを含み、
   前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記第１領域の前記銅箔の外縁部と前記銅箔を覆う前記レジストの外縁部とでなす角度が鈍角であり、
   前記レジストと前記シールド板金とが平面視で離間している、
   プリント基板。
2. 前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記銅箔の外縁部が曲線状に形成されている、
   請求項１に記載のプリント基板。
3. 前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記銅箔の外縁部が直線状に形成されている、
   請求項１に記載のプリント基板。
4. 前記第２領域に前記シールド板金がハンダで固定されている、
   請求項１から３の何れか一項に記載のプリント基板。
5. 基板上に銅箔を形成する工程と、
   前記基板上に、前記銅箔の一部を覆うレジストを形成する工程と、
   前記銅箔に対してシールド板金をハンダで固定する工程と、
   を備え、
   前記銅箔の外縁部と前記レジストの外縁部とが平面視で交差する箇所における、前記レジストによって覆われた前記銅箔の外縁部と前記銅箔を覆う前記レジストの外縁部とでな
   す角度が鈍角であり、
   前記レジストと前記シールド板金とが平面視で離間している、
   シールド板金固定方法。

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