JP7001734B2 - プリント配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板に関する。さらに詳細には、本発明は、マイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板に関する。

一般に、プリント配線基板として、マイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板が知られている。

こうしたプリント配線基板を用いて、プリント配線基板上の部品実装ランドにチップ部品をはんだ付けして実装することにより、プリント配線基板上にチップ部品が電気的に接続されて電子回路が形成されたプリント回路基板が作製される。

ところで、従来のプリント配線基板においては、チップ部品を実装する際におけるはんだ付けに伴い発生する熱によって、プリント配線基板とチップ部品とが熱膨張・熱収縮することになるが、プリント配線基板とチップ部品との間では熱膨張・熱収縮に差があるため、この差に起因して発生する熱応力によってはんだ付け部分にストレスが加わり、はんだ付け部分においてはんだクラックが発生して故障の原因となるという問題点があった。

また、従来のプリント配線基板においては、プリント配線基板のたわみによりチップ部品外側に生じる応力によってはんだ付け部分にストレスが加わり、はんだ付け部分においてはんだクラックが発生して故障の原因となるという問題点もあった。

こうした問題点に鑑みて、プリント配線基板の技術分野においては、故障の原因となるはんだクラックの発生を防止することを目的として、従来より種々の手法によりはんだクラックの発生を防止したプリント配線基板が提案されている。

例えば、図１に示すプリント配線基板１００においては、プリント配線基板１００の表面におけるパターン線路１０２から離れた位置に部品実装ランド１０４を形成し、はんだ１０６によりチップ部品１０８の電極部１１０を部品実装ランド１０４にはんだ付けすることにより、部品実装ランド１０４にチップ部品１０６を実装するとともに、パターン線路１０２と部品実装ランド１０４とを細いパターン線路１１２により接続して電気的導通を図っている。

従って、プリント配線基板１００によれば、パターン線路１０２と部品実装ランド１０４とが細いパターン線路１１２で接続されているので、この接続部分においてはんだ付けで実装したチップ部品１０６に生じる応力が緩和され、はんだクラックの発生が防止される。

また、はんだクラックの発生を防止したプリント配線基板の他の例としては、例えば、特開２０１３－１９７１３８号公報に開示されたような構成を備えたプリント配線基板も知られている。

ここで、図２乃至図３には、上記した特開２０１３－１９７１３８号公報に開示された構成と同様な構成を備えたプリント配線基板が示されている。

なお、図２乃至図３において、図１を参照しながら上記において説明した構成と同一または相当する構成については、それぞれ同一の符号を付してそれぞれ示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。

この図２乃至図３に示すプリント配線基板２００においては、スリット２０２が、プリント配線基板２００においてチップ部品１０８が実装される両側の部品実装ランド１０４に対して、外側の近傍に２本平行に設けられている。

そして、このスリット２０２は、プリント配線基板２００の厚み方向における表面から裏面まで貫通している（図３を参照する。）。

また、スリット２０２の縦方向の長さは、部品実装ランド１０４の縦方向の長さよりも長く設定されている。

なお、符号２０４は、プリント配線基板２００の裏面に形成されたパターン線路を示している。

従って、プリント配線基板２００によれば、プリント配線基板２０２上における部品実装ランド１０４の外側で発生する熱応力がスリット２０２により吸収されて緩和され、これによりはんだ１０６に加わる応力を低減できるため、はんだクラックの発生が防止される。

しかしながら、はんだクラックを防止するために、図１に示すプリント配線基板１００のように、パターン線路１０２から離れた位置に部品実装ランド１０４を設けてチップ部品１０８をはんだ付けした場合には、適切なマイクロストリップ線路を構成することが容易ではないため所望の特性インピーダンスを得ることが困難になってしまい、マイクロストリップ線路の電気特性に影響を及ぼすことになるという新たな問題点を招来することとなっていた。

即ち、高周波回路における特性インピーダンスは、マイクロストリップ線路を構成する導体のパターン線路の幅にも依存しており、プリント配線基板１００では細いパターン線路１１２により特性インピーダンスが変化することとなっていた。

このため、プリント配線基板１００においては、適切なマイクロストリップ線路を構成して所望の特性インピーダンスを得ることが困難なものとなっていた。

また、はんだクラックを防止するために、図２乃至図３に示すプリント配線基板２００のように、部品実装ランド１０４の近傍にスリット２０２を設けた場合には、スリット２０２がプリント配線基板２００の厚み方向における表面から裏面まで貫通しているため、プリント配線基板２００の裏面に形成するパターン線路２０４の形成箇所に制限を受けることとなり、マイクロストリップ線路の電気特性が劣化する恐れがあり、マイクロストリップ線路の電気特性に影響を及ぼすことになるという新たな問題点を招来することとなっていた。

特開２０１３－１９７１３８号公報

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マイクロストリップ線路の電気特性に影響を与えることなく、はんだクラックを防止することができるようにしたプリント配線基板を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明によるプリント配線基板は、所望の特性インピーダンスを持つマイクロストリップ線路上にはんだ付けでチップ部品を実装する際に、はんだ付けなどにより生じる熱応力や当該プリント配線基板のたわみなどにより生じる応力を緩和してはんだクラックを防止する構造を備えながら、当該マイクロストリップ線路の電気特性に影響を与えないようにしたものである。

こうした本発明によるプリント配線基板は、マイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板において、誘電体の表面に形成されたマイクロストリップ線路を構成するパターン線路と部品実装ランドとの間の領域に空隙（パターン線路あるいは部品実装ランドのような導体が形成されていない領域）を形成するようにしたものである。

また、本発明によるプリント配線基板は、マイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板において、誘電体の表面に形成されたマイクロストリップ線路を構成するパターン線路おける部品実装ランドと隣接する領域に空隙（パターン線路あるいは部品実装ランドのような導体が形成されていない領域）を形成するようにしたものである。

ここで、上記した空隙は、例えば、部品実装ランドの外周部の周囲を回りこむように配置してもよいし、あるいは、部品実装ランドの外郭の一部領域に沿って配置するようにしてもよい。

また、上記したパターン線路と部品実装ランドとは、部品実装ランドにはんだ付けして実装するチップ部品の短手（チップ部品の外郭における長さの短い部位）方向側において接続するようにしてもよい。

従って、上記した本発明によれば、はんだ付けなどにより生じる熱応力や当該プリント配線基板のたわみなどにより生じる応力、特に、チップ部品の長手（チップ部品の外郭における長さの長い部位）方向側に発生する熱応力が空隙の存在により緩和され、はんだクラックの発生を防止することができる。

また、上記した空隙は、プリント配線基板の表面側にのみ形成されるものであって、プリント配線基板の厚み方向における表面から裏面まで貫通するものではない。

このため、上記した空隙によってプリント配線基板の裏面に形成するパターン線路の形成箇所が制限されることはなく、プリント配線基板の裏面にはマイクロストリップ線路のグラウンド導体を全面に形成することができるので、表面の導体と裏面の導体とにより良好なマイクロストリップ線路を構成することができ、上記した空隙が電気特性に影響を与えることはない。

即ち、本発明は、誘電体の表面に表面導体パターンのパターン線路ならびに部品実装ランドを形成し、かつ、上記誘電体の裏面に裏面導体パターンのパターン線路を形成して、上記表面導体パターンと上記裏面導体パターンとによりなるマイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板であって、上記誘電体の上記表面に形成された上記マイクロストリップ線路を構成する上記パターン線路と上記部品実装ランドとの間の領域に空隙を形成したものである。

また、本発明は、誘電体の表面に表面導体パターンのパターン線路ならびに部品実装ランドを形成し、かつ、上記誘電体の裏面に裏面導体パターンのパターン線路を形成して、上記表面導体パターンと上記裏面導体パターンとによりなるマイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板であって、上記誘電体の上記表面に形成された上記マイクロストリップ線路を構成する上記パターン線路おける上記部品実装ランドと隣接する領域に空隙を形成したものである。

また、本発明は、上記した本発明において、上記空隙は、上記部品実装ランドの外周部の周囲を回りこむように形成されたものである。

また、本発明は、上記した本発明において、上記空隙は、上記部品実装ランドの外郭の一部領域に沿って形成されたものである。

また、本発明は、上記した本発明において、上記パターン線路と上記部品実装ランドとは、上記部品実装ランドにはんだ付けして実装するチップ部品の短手方向側において接続したものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、マイクロストリップ線路の電気特性に影響を与えることなく、はんだクラックを防止することができるという優れた効果を奏するものである。

図１は、従来のプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図である。 図２は、従来のプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図である。 図３は、図２に示すプリント回路基板のＩＩＩ－ＩＩＩ線による断面構造を模式的に示す断面説明図である。 図４は、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図である。 図５は、図４に示すプリント回路基板のＶ－Ｖ線による断面構造を模式的に示す断面説明図である。 図６は、本発明の実施の形態の一例（第２の実施の形態）によるプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるプリント配線基板の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

なお、以下において図４乃至図６を参照しながらおこなう説明に際しては、図１乃至図３と同一または相当する構成については、それぞれ同一の符号を付してそれぞれ示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。

（Ｉ）第１の実施の形態の説明

図４には、本発明の実施の形態の一例（第１の実施の形態）によるプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図があらわされている。

また、図５には、図４に示すプリント回路基板のＶ－Ｖ線による断面構造を模式的に示す断面説明図があらわされている。

この図４乃至図５に示す第１の実施の形態によるプリント配線基板１０は、矩形薄板形状の誘電体１２を備え、この誘電体１２の表面１２ａには銅箔で形成された表面導体パターンのパターン線路１０２ならびに部品実装ランド１０４が設けられ、また、誘電体１２の裏面１２ｂの略全面には銅箔で形成された裏面導体（グラウンド導体）パターンのパターン線路１４が設けられていて、電磁波を伝送させるマイクロストリップ線路型の伝送線路を構成している。

そして、誘電体１２の表面１２ａにおいては、マイクロストリップ線路を構成するパターン線路１０２と部品実装ランド１０４との間の領域に空隙（パターン線路１０２あるいは部品実装ランド１０４のような導体が形成されていない領域）１６が設けられている。

より詳細には、この第１の実施の形態によるプリント配線基板１０においては、図４における紙面上において左右に位置する２個の部品実装ランド１０４が形成されており、空隙１６も２個形成されている。

それぞれの空隙１６は略コ字形状を備えていて、それぞれの部品実装ランド１０４の外周部の周囲を回りこむようにそれぞれ形成されている。

なお、パターン線路１０２と部品実装ランド１０４とは、チップ部品１０８の短手（チップ部品１０８の外郭における長さの短い部位）方向側においてパターン線路１８により結合されて電気的接続が図られている。

以上の構成において、プリント配線基板１０の部品実装ランド１０４にチップ部品１０８をはんだ付けする際において、チップ部品１０８の電極部１１０と部品実装ランド１０４との間に生じる熱膨張・熱収縮の際により発生する応力Ｓは、空隙１６により緩和される。

これにより、プリント配線基板１０においては、はんだ１０６に加わるストレスが低減されて、はんだクラックの発生が防止される。

また、プリント配線基板１０におけるマイクロストリップ線路は、表面導体パターンであるパターン線路１０２と部品実装ランド１０４との間に設けられた空隙１６により不連続な面を有するが、高い周波数領域における表皮効果により、この空隙１６が配置された領域付近の高周波電流の電流密度が著しく減少するためほぼ伝送損失は発生せず、良好な電気特性を得ることができる。

さらに、プリント配線基板１０における誘電体１２の裏面１２ａに形成するパターン線路の形成箇所が空隙１６によって制限されることはないので、誘電体１２の裏面１２ａにはマイクロストリップ線路のグラウンド導体パターンであるパターン線路１４を全面に形成することができることになり、表面体導パターンと裏面導体パターンとにより良好なマイクロストリップ線路を構成することができ、空隙１６が電気特性に影響を与えることはない。

（ＩＩ）第２の実施の形態の説明

図６には、本発明の実施の形態の一例（第２の実施の形態）によるプリント配線基板を用いて構成されたプリント回路基板の一例を模式的に示す上面説明図があらわされている。

この図６に示す第２の実施の形態によるプリント配線基板５０は、図４乃至図５に示す第１の実施の形態によるプリント配線基板１０が、パターン線路１０２と部品実装ランド１０４との間の領域に略コ字形状の空隙１６を設けているのに対して、パターン線路１０２の領域の略中央部に略矩形状の空隙５２を設けている点、換言すれば、空隙５２がパターン線路１０２の領域に囲まれている点において異なる。

より詳細には、この第２の実施の形態によるプリント配線基板５０においては、図６における紙面上において左右に位置する２個の部品実装ランド１０４が形成されており、空隙５２も２個形成されている。

それぞれの空隙５２は略矩形状を備えていて、それぞれの部品実装ランド１０４の短手方向に沿って形成されている。

こうしたプリント配線基板５０においては、プリント配線基板５０の部品実装ランド１０４にチップ部品１０８をはんだ付けする際において、チップ部品１０８の電極部１１０と部品実装ランド１０４との間に生じる熱膨張・熱収縮の際により発生する応力Ｓは、空隙５２により緩和される。

これにより、プリント配線基板５０においては、はんだ１０６に加わるストレスが低減されて、はんだクラックの発生が防止される。

また、プリント配線基板５０におけるマイクロストリップ線路は、表面導体パターンであるパターン線路１０２の領域に設けられた空隙５２により不連続な面を有するが、高い周波数領域における表皮効果により、この空隙５２が配置された領域付近の高周波電流の電流密度が著しく減少するため、ほぼ伝送損失は発生せず、良好な電気特性を得ることができる。

さらに、プリント配線基板５０における誘電体１２の裏面１２ａに形成するパターン線路の形成箇所が空隙５２によって制限されることはないので、誘電体１２の裏面１２ａにはマイクロストリップ線路のグラウンド導体パターンであるパターン線路１４を全面に形成することができることになり、表面体導パターンと裏面導体パターンとにより良好なマイクロストリップ線路を構成することができ、空隙５２が電気特性に影響を与えることはない。

（ＩＩＩ）その他の実施の形態および変形例の説明

なお、上記した各実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。

例えば、上記した各実施の形態は、以下の（ＩＩＩ－１）乃至（ＩＩＩ－４）に示すように変形するようにしてもよい。

（ＩＩＩ－１）上記した各実施の形態においては、空隙の形状として略コ字形状（略コ字形状の空隙１６）ならびに略矩形状（略矩形状の空隙５２）を示したが、空隙の形状はこれらに限られるものではないことは勿論であり、空隙の形状としては円形状や長円形状あるいは多角形状などの種々の形状を設計条件などに応じて適宜に選択するようにしてよい。

（ＩＩＩ－２）上記した各実施の形態において、図４乃至図６に示したプリント配線基板１０、５０に形成した回路構成は単なる一例に過ぎないものであることは勿論であり、プリント配線基板１０、５０には設計条件などに応じて種々の回路構成を形成することができる。

（ＩＩＩ－３）上記した各実施の形態においては、空隙１６、５２はそれぞれの部品実装ランド１０４の近傍に１個ずつ形成したが、これらに限られるものではないことは勿論であり、それぞれの部品実装ランド１０４の近傍に複数個の空隙を形成するようにしてもよい。

（ＩＩＩ－４）上記した各実施の形態ならびに上記した（ＩＩＩ－１）乃至（ＩＩＩ－３）に示す各実施の形態や変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

本発明は、マイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板に利用することができる。

１０ プリント配線基板
１２ 誘電体
１２ａ 表面
１２ｂ 裏面
１４ パターン線路
１６ 空隙
１８ パターン線路
５０ プリント配線基板
５２ 空隙
１００ プリント配線基板
１０２ パターン線路
１０４ 部品実装ランド
１０６ はんだ
１０８ チップ部品
１１０ 電極部
１１２ パターン線路
２００ プリント配線基板
２０２ スリット
２０４ パターン線路
Ｓ 応力

Claims (5)

1. 誘電体の表面に表面導体パターンのパターン線路ならびに部品実装ランドを形成し、かつ、前記誘電体の裏面に裏面導体パターンのパターン線路を形成して、前記表面導体パターンと前記裏面導体パターンとによりなるマイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板であって、
   前記誘電体の前記表面に形成された前記マイクロストリップ線路を構成する前記パターン線路と前記部品実装ランドとの間の領域に空隙を形成した
   ことを特徴とするプリント配線基板。
2. 誘電体の表面に表面導体パターンのパターン線路ならびに部品実装ランドを形成し、かつ、前記誘電体の裏面に裏面導体パターンのパターン線路を形成して、前記表面導体パターンと前記裏面導体パターンとによりなるマイクロストリップ線路により伝送路を構成されたプリント配線基板であって、
   前記誘電体の前記表面に形成された前記マイクロストリップ線路を構成する前記パターン線路おける前記部品実装ランドと隣接する領域に空隙を形成した
   ことを特徴とするプリント配線基板。
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、
   前記空隙は、前記部品実装ランドの外周部の周囲を回りこむように形成された
   ことを特徴とするプリント配線基板。
4. 請求項１または２のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、
   前記空隙は、前記部品実装ランドの外郭の一部領域に沿って形成された
   ことを特徴とするプリント配線基板。
5. 請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、
   前記パターン線路と前記部品実装ランドとは、前記部品実装ランドにはんだ付けして実装するチップ部品の短手方向側において接続した
   ことを特徴とするプリント配線基板。

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