KR20100002075A - 프린트 기판 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20100002075A
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Abstract

본 발명은 전기적인 접속의 장해가 방지된 프린트 기판 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
프린트 기판(30)은, BGA 패키지(50)가 실장(實裝)되는 실장 영역(30R) 내에 복수의 패드(32)와, 실장 영역(30R)의 가장자리와 대향하는 위치에, 인접하는 2변을 따라 연장되는 구멍(35)을 갖는다. 이러한 대향하는 위치에 구멍(35)을 설치함으로써, BGA 패키지(50)의 범프(53a)에 대한 부하를 저감할 수 있고, 이에 따라 범프(53a)가 프린트 기판(30)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
프린트 기판, 실장 영역, 패키지, 땜납 범프

Description

프린트 기판 및 전자 기기{PRINTED SUBSTRATE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 복수의 패드가 설치된 프린트 기판 및 상기 프린트 기판을 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
종래부터, 전자 기기에는 프린트 기판을 내장하고 있는 것이 알려져 있다. 이러한 프린트 기판에 대해서, 땜납 범프를 통하여 전자 부품과의 전기적인 접속이 확보되는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-40901호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 평8-222654호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특허공개 평10-50877호 공보
그러나, 어떠한 원인에 의해 프린트 기판에 응력이 작용한 경우, 땜납 범프가 프린트 기판으로부터 박리되어 전기적인 접속의 장해가 될 우려가 있다.
그래서 본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 전기적인 접속의 장해가 방지된 프린트 기판 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 명세서에 개시되어 있는 프린트 기판은, 전자 부품이 실장(實裝)되는 다각형상의 실장 영역 내에 설치된 복수의 패드와, 상기 실장 영역의 가장자리와 대향하는 위치에 적어도 상기 다각형의 인접하는 2변을 따라 연장되는 구멍이 형성되어 있다. 또한, 본 명세서에 개시되어 있는 전자 기기는, 이 프린트 기판을 구비하고 있다. 이에 따라, 패드에 땜납 범프를 통하여 전자 부품이 프린트 기판에 실장된 경우에, 다각형의 2개의 변으로 구성되는 코너부에 배치된 땜납 범프에 대한 부하의 집중을 방지할 수 있다. 따라서, 땜납 범프와 프린트 기판의 박리를 방지할 수 있고, 전자 부품과 프린트 기판의 전기적인 접속의 장해를 방지할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시되어 있는 프린트 기판은, 전자 부품이 실장되는 다각형상의 실장 영역 내에 설치된 복수의 패드와, 상기 실장 영역의 코너부와 대향하는 위치에 형성된 구멍이 형성되어 있다. 또한, 본 명세서에 개시되어 있는 전자 기기는, 이 프린트 기판을 구비하고 있다.
본 명세서에 개시되어 있는 프린트 기판 및 전자 기기는, 전기적인 접속의 장해가 방지된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은, 휴대 가능한 전자 기기인 노트형 퍼스널 컴퓨터(이하, 노트북이라고 함)(1)를 나타낸 도면이다. 도 1의 (a)는 노트북(1)의 정면도, 도 1의 (b)는 노트북(1)의 측면도, 도 1의 (c)는 저면도이다.
노트북(1)은, 표시부(10)와 본체부(20)를 갖고 있다. 표시부(10)는, 힌지(도시 생략)에 의해 본체부(20)와 개폐 가능하게 연결되어 있다. 도 1에는, 표시부(10)가 닫힌 상태에서의 노트북(1)이 도시되어 있다. 본체부(20)와 대향하는 표시부(10)의 면에는, 디스플레이(도시 생략)가 설치되어 있다. 표시부(10)와 대향하는 본체부(20)의 면에는, 키보드(도시 생략)가 설치되어 있다. 또한, 본체부(20)의 우측면에는, CD(Compact Disk) 및 DVD(Digital Versatile Disk) 등을 삽입 배출하기 위한 트레이(21)가 설치되어 있다. 또한, 본체부(20)의 전방부에는, 본체부(20)의 내부를 냉각하기 위한 통기 구멍(23)이 설치되어 있다. 노트북(1)의 본체부(20)는 그 하우징 내에, 후술하는 프린트 기판(30)을 수용하고 있다.
도 2, 도 3은, 노트북(1)에 탑재된 프린트 기판(30)을 나타낸 도면이다. 도 2는 프린트 기판(30)의 표면을 나타내고 있다. 도 3은, 프린트 기판(30)의 이면을 나타내고 있다. 프린트 기판(30)은, 노트북(1)의 머더보드이다. 프린트 기판(30) 의 표면에는, 외부 부착의 모니터용 코넥터(40a), 헤드폰용 코넥터(40b), 마이크용 코넥터(40c)가 실장되어 있다. 또한, 프린트 기판(30)의 표면에는, USB(Universal Serial Bus) 코넥터(40d), CPU(Central Processing Unit)(45), 메모리 슬롯(80) 등이 실장되어 있다. 프린트 기판(30)에는, 구멍(38)이 복수 설치되어 있다. 프린트 기판(30)의 이면에는, BGA(Ball Grid Array) 구조의 반도체 패키지(이하, 패키지라고 함)(50), ICH(I/O Controller Hub)(60)가 실장되어 있다. 또한, 프린트 기판(30)의 양면에 걸쳐서 하드디스크(70)가 실장되어 있다.
CPU(45)는, 노트북(1) 전체의 동작을 제어하는 것이다. 하드디스크(70)에는, 각종 프로그램이나 데이터 등이 보존되어 있다. 메모리 슬롯(80)은, RAM(Random Access Memory)등의 메모리 모듈을 프린트 기판(30)에 탑재하기 위한 것이다.
구멍(38)은, 나사에 의해 프린트 기판(30)을 본체부(20)의 하우징 내에 고정하기 위한 구멍이다. 이에 따라, 프린트 기판(30)이 본체부(20) 내에 고정된다. 패키지(50)는 정사각형상으로 형성되어 있지만 직사각형상이라도 좋다. 이 정사각형상이나 직사각형상은 다각형상에 상당한다.
다음에 패키지(50)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는, 패키지(50)의 설명도이다. 도 4의 (a)는, 프린트 기판(30)에 실장된 패키지(50)의 확대도이다. 도 4의 (b)는, 패키지(50)의 측면도이다. 패키지(50)는 전자 부품에 상당한다.
패키지(50)는 반도체 칩(51)을 내장하고 있다. 또한, 패키지(50)의 하면에는 복수의 패드(52)가 격자 형상으로 설치되어 있다. 패드(52)에는 각각 땜납 범 프(이하, 범프라고 함)(53)가 접착되어 있다. 또한, 프린트 기판(30)에는, 범프(53)와 접착된 복수의 패드(32)가 설치되어 있다. 반도체 칩(51)은, 와이어(도시 생략)를 통하여 패드(52)와 전기적으로 접속되어 있다. 프린트 기판(30)에는, 패드(32)와 전기적으로 접속된 배선 패턴이 형성되어 있다. 이상에 의해, 패키지(50)와 프린트 기판(30)의 전기적인 접속이 확보되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 프린트 기판(30)에는, 패키지(50)의 4개의 코너부(55)의 각각과 대향하도록, 4개의 구멍(35)이 설치되어 있다. 구멍(35)은 패키지(50)의 코너부(55)의 형상을 따르도록 긴 구멍 형상으로 형성되어 있고, 패키지(50)의 가장자리변에서의 인접하는 2변을 따라 연장된 대략 L자 형상으로 형성되어 있다. 구멍(35)은, 프린트 기판(30)을 관통하고 있다. 구멍(35)은 루터 가공에 의해 형성된다.
도 5는 패키지(50)가 실장되기 전에서의 패키지(50)의 실장 영역(30R)의 확대도이다. 실장 영역(30R)은 정사각형상으로 형성되어 있다. 이 정사각형상은 다각형상에 상당한다. 실장 영역(30R) 내에 복수의 패드(32)가 설치되어 있다. 또한 구멍(35)은, 실장 영역(30R)의 4개의 코너부(35R)의 각각과 대향한다. 구멍(35)은, 실장 영역(30R) 내에 설치된 복수의 패드(32) 중, 가장 코너에 배치된 패드(32a)와 대향한다. 또한, 도 5에서는, 패드(32)의 일부를 생략하고 있다. 또한, 패드는 원형상이거나 직사각형상이라도 좋다.
4개의 구멍(35)의 각각은, 실장 영역(30R)의 인접하는 2변을 따라 연장되어 있다. 즉, 4개의 구멍(35)은, 실장 영역(30R)의 다각형의 제 1 변과 제 2 변을 따 라 연장되는 제 1 구멍과, 다각형의 제 3 변과 제 4 변을 따라 연장된 제 2 구멍을 포함한다. 또한, 4개의 구멍(35)은, 다각형의 제 1 변과 제 4 변을 따라 연장된 제 3 구멍과, 다각형의 제 2 변과 제 3 변을 따라 연장된 제 4 구멍을 포함한다. 여기서, 제 1 변과 제 3 변이 다각형에서의 대향변이며, 제 2 변과 제 4 변이 다각형에서의 대향변이다. 또한, 이들 4개의 구멍(35)은 서로 이간되어 있다.
도 6은, 코너부(55)의 확대도이다. 구멍(35)은, 범프(53) 중 가장 코너에 배치된 범프(53a)를 패키지(50)의 외측으로부터 둘러싸도록 형성되고, 범프(53a)와 대향하도록 형성되어 있다. 또한, 도 6에서는, 범프(53)의 일부를 생략하고 있다.
이와 같이, 코너부(55)와 대향하는 위치에 구멍(35)이 형성되어 있음으로써, 프린트 기판(30)에 휨 등의 변형이 발생한 경우에, 그 변형을 구멍(35)이 흡수한다. 이에 따라, 패키지(50)의 코너부(55), 즉 범프(53a)에 대한 부하가 경감된다.
도 7은, 구멍(35)이 설치되어 있지 않은 종래의 프린트 기판과, 본 실시예의 프린트 기판(30)의, 미제스(mises) 응력의 최대값의 비교도이다. 도 7에서는, 패키지(50)의 코너부, 즉 범프(53a)에 상당하는 위치에서의 미제스 응력의 최대값을 시뮬레이션에 의해 산출하고 있다. 종래의 프린트 기판에서의 미제스 응력의 최대값은 132.1MPa인 것에 대해서, 본 실시예의 프린트 기판(30)에서의 미제스 응력의 최대값은 116.3MPa이다. 이와 같이, 구멍(35)은, 코너부(55), 즉 범프(53a)에 대한 부하를 저감할 수 있다.
코너부(55)와 대향하는 위치에 구멍(35)을 형성한 이유에 대해서 이하에 기술한다. 예를 들면, 노트북(1)이 낙하한 경우에는, 충격에 의해 프린트 기판(30) 이 변형되는 경우가 있다. 프린트 기판(30)의 변형에 의해 범프(53)가 프린트 기판(30)으로부터 박리될 우려가 있다. 특히, 범프(53) 중 가장 코너에 배치된 범프(53a)가 박리되기 쉽다. 이 이유는 다음과 같이 고려된다. 가장 코너에 배치된 범프(53a) 이외의 범프(53)는, 인접하는 범프(53)에 의해 패키지(50)와 프린트 기판(30)의 접합이 유지된다. 그러나 가장 코너에 배치된 범프(53a)는, 인접하는 범프(53)의 수가 적으므로 범프(53a)가 박리되기 쉽다고 생각되기 때문이다.
따라서, 코너부(55)와 대향하는 위치에 구멍(35)을 설치함으로써, 범프(53a)에 대한 부하를 저감할 수 있고, 이에 따라 범프(53a)가 프린트 기판(30)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 프린트 기판(30)과 패키지(50)의 전기적인 접속을 확보할 수 있고, 노트북(1)의 고장을 방지할 수 있다.
또한, 프린트 기판(30)에는 고열을 발생하는 전자 부품이 실장되어 있고, 이 고열이 프린트 기판(30)에 전달되어 프린트 기판(30)이 열팽창되는 경우가 있다. 특히, CPU(45), 하드디스크(70)는 고온이 되기 때문에 이들의 주위가 고온화되어, 프린트 기판(30)의 열 분포는 불균일해진다. 또한, CPU(45)는 프린트 기판(30)의 표면에 실장되어 있기 때문에, 프린트 기판(30)의 표면과 이면에서 온도차가 생기게 된다. 이러한 열 분포의 불균일에 의해 프린트 기판(30)에 휨 등의 변형이 일어나는 경우가 있다. 이러한 열의 영향에 의해 발생하는 범프(53a)에 대한 부하도 저감할 수 있다.
또한, 예를 들면 환경 문제를 고려해서 범프(53)에 무연(無鉛) 땜납을 사용한 경우에는, 접합력이 저하해서 범프(53a)가 박리될 우려가 있다. 그러나, 본 실 시예와 같은 프린트 기판을 채용함으로써, 무연 땜납을 사용한 경우라도 범프(53a)의 박리를 방지할 수 있다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 구멍(35)의 ｙ방향, x방향 각각의 길이는, 패드(32a), 범프(53a)의 직경보다도 긴 쪽이 바람직하다. 이에 따라, 범프(53a)에 부하가 집중하는 것을 저감할 수 있다.
예를 들면, 구멍(35)의 길이를, 패키지(50)의 각 변의 중앙에 이르기까지 길게 형성하는 것도 고려된다. 그러나, 구멍(35)을 너무 길게 하면, 범프(53)와의 전기적인 접속을 확보하기 위한 배선 패턴의 방해가 될 우려가 있다. 또한, 다른 전자 부품의 실장 면적이 적어질 우려도 있다. 따라서, 구멍(35)의 길이 및 크기는, 배선 패턴의 확보, 실장 면적의 확보, 범프(53)의 박리 방지를 고려하여, 코너부(55)와 대향하도록 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 범프(53a)의 박리를 방지하기 위해서, 범프(53a) 주위에 접착제를 도포해서 접착을 강화하는 것도 고려된다. 그러나, 이와 같이 접착제를 도포하면, 그만큼 프린트 기판(30)의 중량이 무거워진다. 또한, 이러한 접착제의 도포는, 패키지(50)가 프린트 기판(30)에 실장된 후에 행할 필요가 있기 때문에 작업이 번잡화된다. 본 실시예와 같이, 프린트 기판(30)에 구멍(35)을 형성함으로써 프린트 기판(30)의 경량화가 도모되고 있다. 또한, 구멍(35)은 루터 가공에 의해, 프린트 기판(30)의 외형을 형성할 때에 일체로 형성되므로, 작업성의 효율화가 도모되고 있다. 작업성의 효율화에 의해 제조 비용도 저감할 수 있다.
또한, 구멍(35)은 L자 형상으로 형성되어 있지만, 이 형상에 한정되지 않고 예를 들면 C자 형상이라도 좋다.
다음에, 프린트 기판의 변형예에 관하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 변형예에 대해서는, 상술한 본 실시예와 동일, 유사한 구성에 대해서는, 동일, 유사한 부호를 부여함으로써 그 상세한 설명을 생략한다. 도 8은, 제 1 변형예에 따른 프린트 기판(30a)의 도면이다. 도 8은, 도 4의 (a)와 대응하고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 패키지(50)의 대각선상에서의 2개소의 코너부(55)에 대향하도록, 2개의 구멍(35a)이 설치되어 있다. 2개의 구멍(35)은, 패키지(50)의 외형인 다각형의 제 1 변과 제 2 변을 따라 연장되는 제 1 구멍과, 다각형의 제 3 변과 제 4 변을 따라 연장된 제 2 구멍을 포함한다. 제 1 변과 제 3 변이 다각형에서의 대향변이고, 제 2 변과 제 4 변이 다각형에서의 대향변이다. 이와 같이 대각선상의 2개소에만 구멍(35a)을 설치함으로써, 범프(53)의 배선 패턴의 확보와 범프(53)의 박리의 방지가 도모되고 있다.
또한, 프린트 기판(30a)의 변형되기 쉬운 방향 등을 미리 알고 있는 경우에는, 효과적인 위치에 구멍(35a)을 설치해도 좋다. 예를 들면, 프린트 기판(30a)이 나사에 의해 본체부(20)의 하우징 내에 고정되는 개소는 미리 알고 있기 때문에, 각 개소에 의한 프린트 기판(30a)의 휨량 등을 추정할 수 있다. 또한, 고열을 발생하는 전자 부품의 위치 등도 미리 알고 있다. 따라서, 4개의 코너부(55) 중, 미제스 응력의 최대값이 가장 큰 개소를 추정하고, 그 개소에만 구멍(35a)을 설치해도 좋다.
도 9의 (a)는, 제 2 변형예에 따른 프린트 기판(30b)의 도면이다. 구 멍(35b)은, 1개의 코너부(55)에 대해서 2개소에 걸쳐 형성되어 있다. 환언하면 구멍(35b)은, 본 실시예에서의 구멍(35)을 패키지(50)의 대각선으로 2개로 분단한 것처럼 형성되어 있다. 구멍(35b)은, 패키지(50)의 직교하고 또한 인접한 2변의 각각을 따르도록 형성되어 있다. 또한, 구멍(35b)의 각각의 길이는 범프(53a)의 직경보다도 약간 길다. 구멍(35b)은, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 범프(53a)와 대향하고 있다.
구멍(35b)이 분단되어 있음으로써, 구멍(35b)의 사이에 배선 패턴을 통과시킬 수 있다. 특히, 범프(53a)와 접속하는 배선 패턴을 실시하는 것이 용이해진다.
또한, 구멍(35b)은, 패키지(50)의 대각선으로 2개로 분단된 것처럼 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 1개의 코너부(55)에 대향하는 구멍이 적어도 2개 이상이 되도록 분단되어 있으면 좋다. 이것에 의해, 구멍끼리의 사이에 배선 패턴을 통과시킬 수 있기 때문이다.
도 9의 (b)는, 제 3 변형예에 따른 프린트 기판(30c)의 도면이다. 구멍(35c)은, 원형으로 형성되어 있다. 구멍(35c)의 직경은 범프(53a)의 직경보다도 길다. 이에 따라, 범프(53a)에의 부하를 효과적으로 저감할 수 있다.
도 9의 (c)는, 제 4 변형예에 따른 프린트 기판(30d)의 도면이다. 구멍(35d)은 타원형으로 형성되어 있다. 구멍(35d)의 긴 변의 길이는 범프(53a)의 직경보다도 길다. 이에 따라, 범프(53a)에의 부하를 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 구멍(35d)의 긴 변과 패키지(50)의 1변과의 각도는 45도로 설정되어 있다.
또한, 이상의 변형예에서 설명한 구멍(35a∼35d)은, 각각 루터 가공에 의해 형성된다.
상술한 실시예는 본 발명의 적합한 실시예이다. 단, 이것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 실시가 가능하다.
구멍의 형상은 상기 이외라도 좋다. 상기 실시예에서는, 전자 기기로서 노트북을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 데스크톱형의 퍼스널 컴퓨터라도 좋다. 또한, 휴대 전화나 휴대 가능한 외부 부착용 하드디스크 장치와 같은, 휴대 가능한 전자 기기라도 좋다. BGA 패키지에 한정되지 않고, 반도체 칩과 거의 동일한 크기의 패키지를 구비한 CSP(Chip Size Package)라도 좋다.
도 1은 노트북을 나타낸 도면.
도 2는 노트북에 탑재된 프린트 기판을 나타낸 도면.
도 3은 노트북에 탑재된 프린트 기판을 나타낸 도면.
도 4는 패키지의 설명도.
도 5는 패키지의 실장 영역의 확대도.
도 6은 패키지의 코너부의 확대도.
도 7은 미제스 응력의 최대값의 비교도.
도 8은 제 1 변형예에 따른 프린트 기판의 도면.
도 9는 제 2, 제 3, 및 제 4 변형예에 따른 프린트 기판의 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 노트북(전자 기기) 30 : 프린트 기판
30R : 실장 영역 32 : 패드
35 : 구멍 50 : 패키지(전자 부품)
53 : 땜납 범프

Claims (10)

  1. 전자 부품이 실장(實裝)되는 다각형상의 실장 영역 내에 설치된 복수의 패드와,
    상기 실장 영역의 가장자리와 대향하는 위치에, 적어도 상기 다각형의 인접하는 2변을 따라 연장되는 구멍을 갖는 프린트 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍은, 적어도, 상기 다각형의 제 1 변과 제 2 변을 따라 연장되는 제1 구멍과, 상기 다각형의 제 3 변과 제 4 변을 따라 연장되고 또한 상기 제 1 구멍과 이간된 제 2 구멍을 포함하는 프린트 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 변과 상기 제 3 변이 상기 다각형에서의 대향변이고, 또한 상기 제 2 변과 상기 제 4 변이 상기 다각형에서의 대향변인 프린트 기판.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서
    상기 구멍은, 상기 다각형의 상기 제 1 변과 상기 제 4 변을 따라 연장되고 또한 상기 제 1 구멍 및 상기 제 2 구멍과 이간된 제 3 구멍과, 상기 다각형의 상기 제 2 변과 상기 제 3 변을 따라 연장되고 또한 상기 제 1 구멍, 상기 제 2 구멍 및 상기 제 3 구멍과 이간된 제 4 구멍을 포함하는 프린트 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 부품은, 상기 복수의 패드와 접속되는 복수의 땜납 범프를 갖고 있는 동시에 그 프린트 기판에 실장되고,
    상기 구멍은, 상기 전자 부품의 가장자리변과 대향하는 프린트 기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 땜납 범프는 무연(無鉛) 땜납으로 구성되어 있는 프린트 기판.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 기판과,
    상기 프린트 기판을 수용하는 하우징을 구비한 전자 기기.
  8. 전자 부품이 실장되는 다각형상의 실장 영역 내에 설치된 복수의 패드와,
    상기 실장 영역의 코너부와 대향하는 위치에 형성된 구멍을 갖는 프린트 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자 부품은, 상기 복수의 패드와 접속되는 복수의 땜납 범프를 갖고 있는 동시에 그 프린트 기판에 실장되고,
    상기 구멍은, 상기 전자 부품의 코너부와 대향하는 프린트 기판.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 기재된 프린트 기판과,
    상기 프린트 기판을 수용하는 하우징을 구비한 전자 기기.
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