JP2000183469A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撓み変形し易い薄肉のプリント配線基板上に
水晶発振器の如き比較的大きな表面実装部品を搭載した
場合に、基板の撓みに起因して、実装部品の電極と接続
される基板上の電極パッドと導体パターンとの接続部に
おいて断線が発生することを防止する。 【解決手段】 薄肉の基板１ａと、基板上に形成された
導体パターン１２と、該導体パターンと接続されると共
に該基板上に搭載する表面実装型部品の電極と対応する
位置に設けられた部品接続用電極パッド１１と、を備え
たプリント配線基板において、導体パターンを電極パッ
ドと接続する位置として、表面実装型部品を搭載したプ
リント配線基板に外部から衝撃が加わった時にプリント
配線基板が変形することによって応力が発生し易い基板
部分を回避した電極パッドの周縁部１１ｂを選定した。
導体パターンを電極パッドに対して接続する位置を、表
面実装型部品によって覆われる電極パッド周縁部１１ｂ
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面実装部品を搭載
したプリント配線基板が外力によって撓み等の変形を起
こした時に、基板の変形に起因して応力が加わる部品搭
載部分に位置する導体パターンが断線しやすくなるとい
う不具合を解決することができるプリント配線基板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、利用者数が大幅に増大している携
帯電話、ＰＨＳ等の移動通信器は、主として移動時、外
出時に携帯され、使用されるため、誤って床面、路面等
に落下させることがある。これらの移動通信器が落下す
る度に故障していたのでは、信頼性が低下する為、落下
時等に加わる衝撃に対する耐久性の向上が求められてお
り、一定以上の強さ、回数の衝撃に対して耐久性を有す
ることが一つのスペックとして求められている。移動通
信器の電装部はプリント配線基板から構成されており、
移動通信器の小型軽量化に伴ってプリント配線基板も薄
型化が進んでおり、プリント配線基板の薄型化は曲げ強
度を代表とする基板強度の低下を招いている。移動通信
器に衝撃が加わって、内蔵されたプリント配線基板に衝
撃が加わると、プリント配線基板は撓み変形を起こす。
基板上にはさまざまな回路部品が実装されており、外
皮、パッケージが樹脂等のごとく比較的柔軟な材質から
構成されている部品が搭載されている基板部分は撓むこ
とができる為問題はないが、外皮、パッケージがセラミ
ック等の硬質材料からなる高強度部品を搭載している基
板部分は撓むことができない。これは、当該高強度部品
に設けた電極が基板上の電極パッド上にハンダ等を介し
て固着されているために、基板の撓みを抑制するからで
ある。この際、この電極パッドには基板から局所的なス
トレスが加わっており、高強度部品を実装した基板部分
を境界としてプリント配線基板が撓み変形を起こす為、
この境界部分に位置する導体パターンにクラックが入り
易い。これを図面に基づいて更に詳述すると、図５に示
した如くプリント配線基板１が十分に厚肉である場合に
は、基板１の電極パッド２上に電極４を載置してハンダ
５によって実装部品３を接続固定した状態で、基板１に
衝撃が加わったとしても基板は撓み変形しない。従っ
て、この場合には実装部品自体の耐衝撃性さえ考慮すれ
ば、求められるスペックを満足することとなる。

【０００３】これに対して、移動通信器の小型化によっ
て図６(a) のように薄肉の多層基板１ａが使用されるよ
うになると、衝撃が加わった時に基板が図６(b) のよう
に変形し易くなる。例えば、０．５ｍｍ厚の多層基板１
ａ上に、平面積が比較的大きく、且つ電極間距離が大き
い高強度実装部品、例えば６×４ｍｍのセラミックパッ
ケージタイプ水晶振動子３（高強度部品）を実装する
と、図６(b) に示した如く部品搭載部分を除いた基板部
分のみが変形し、部品搭載部分は変形しない。このた
め、(c) に示した如く、部品搭載部分とそれ以外の基板
部分との境界において大きな応力が発生し易くなる。図
６(d) は平面図であり、電極パッド２の外周縁のうち部
品本体３から露出した外周縁部分（黒丸点線図示）が応
力によってクラックが発生し易い部分となる。そして、
従来の導体パターン６は図示のごとく配廻し距離を最短
距離とするために最もクラックが発生しやすい電極パッ
ド周縁部と接続されていた。従って、基板が撓み変形を
起こした場合に導体パターン６と電極パッド２との接続
部においてクラックが発生し断線し易くなり、導通不良
によって機器の機能停止、或は誤動作が発生していた。
従って、例えば小さなチップ抵抗の如き部品を基板上に
実装した場合には、基板に上記と同じ量の撓みが発生し
たとしても、当該部品の電極間隔が短いので応力は発生
しない。つまり、肉厚の薄い基板の撓みに起因して導体
パターンにクラックが発生するのは、基板の肉厚に対す
る部品の平面積（電極間隔）が一定以上であって、部品
の外皮、又はパッケージが硬質材料から成る場合に限ら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、撓み変形
し易い薄肉のプリント配線基板上に水晶発振器の如き比
較的大きな表面実装部品を搭載した場合に、基板の撓み
に起因して、実装部品の電極と接続される基板上の電極
パッドと導体パターンとの接続部において断線が発生し
やすいことを見出し、このような条件下において実装部
品を搭載した場合にあっても、基板の変形に起因した導
体パターンの断線が発生することのないプリント配線パ
ターンを備えたプリント配線基板を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、薄肉の基板と、基板上に形成さ
れた導体パターンと、該導体パターンと接続されると共
に該基板上に搭載する表面実装型部品の電極と対応する
位置に設けられた部品接続用電極パッドと、を備えたプ
リント配線基板において、上記導体パターンを上記電極
パッドと接続する位置として、表面実装型部品を搭載し
たプリント配線基板に外部から衝撃が加わった時にプリ
ント配線基板が変形することによって応力が発生し易い
基板部分を回避した電極パッドの周縁部を選定したこと
を特徴とする。請求項２の発明は、請求項１において、
前記導体パターンを上記電極パッドに対して接続する位
置を、前記表面実装型部品によって覆われる電極パッド
周縁部としたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１は薄肉の変形し易いプリ
ント配線基板上に形成した本発明の配線パターンの例を
示す図であり、ガラスエポキシ等から成る薄肉のプリン
ト配線基板１０上の電極パッド１１上にはセラミックパ
ッケージタイプの水晶発振器等の高強度実装部品１５が
実装されている。プリント配線基板１０上には、実装部
品１５の底面に形成した電極を載置するための矩形の電
極パッド１１が電極と同数だけ一対一の対応関係となる
様に配置され、ハンダ等により接続固定されている。上
述の様に各電極パッド１１の４辺のうち、実装部品１５
の外側に露出する２つの辺１１ａは基板１０の撓み変形
によって断線し易い部分である。これに対して、実装部
品１０により隠蔽される２つの辺１１ｂを支持する基板
部分は、薄肉で撓み変形し易いプリント基板１０が外来
衝撃によって撓んだ場合においても、高強度実装部品１
５の存在によって撓みを起こさない部分である。つま
り、２つの辺１１ｂ及びその直下の基板部分は、実装部
品１５による補強効果によって撓みを起こすことがな
い。このため、本形態例では実装部品１０により隠蔽さ
れる２つの辺１１ｂに導体パターン１２を接続すること
により、基板の変形に起因した導体パターン１２の断線
を防止している。

【０００７】本発明を更に説明すると、図２の従来の配
線状態を示す平面図に示す様に、高強度実装部品１５
（例えば、水晶発振器）の各電極を接続する各電極パッ
ド１１と他の部品（例えばチップ抵抗）２１、２２用の
パッド２３、２４等との間を導体パターン２０ａ〜２０
ｄにて接続する場合に、接続対象となる部品２２との位
置関係から導体パターン２０ｂのように一つの電極パッ
ド１１の内側の辺１１ｂと接続されることはあったが、
これは最短距離にて配線する為の設計に過ぎない。従っ
て、部品２１のパッド２３と接続する導体パターン２０
ａに関しては、最短距離にて配線するためにパッド１１
の外側の辺１１ａから引き出されるのが一般である。他
の２つの電極パッド１１についても特種の事情がない限
り、最短距離にて導体パターン２０ｃ，２０ｄを配線す
る為に、各電極パッド１１の外側の辺１１ａから引き出
されるのが一般である。このため、大半の導体パターン
が基板１０の撓み変形時に、外側の辺１１ａに沿って発
生する歪み応力によって断線する虞れを有していた。こ
れに対して本発明では図３に示す様に最短距離の配線が
可能な場合であっても衝撃に伴う断線の防止を優先する
ために、全ての導体パターンを各電極パッドの内側の辺
１１ｂから引き出す様に構成している。

【０００８】図３の構成を説明すると、４つの電極パッ
ド１１に対する４つの導体パターン２５ａ〜２５ｄの各
接続位置は、いずれも部品１５により隠蔽された内側の
辺１１ｂに限定されており、部品２４については勿論、
部品２１についても遠回りの配線となるにもかかわら
ず、電極パッド１１の内側の辺１１ｂから引き出されて
いる。他の２つの電極についても同様である。このよう
に構成することにより、基板１０が衝撃によって撓み変
形したとしても、全ての電極パッドの内側の辺１１ｂに
沿って歪み応力が発生していないため、全ての導体パタ
ーン２５ａ〜２５ｄが断線する虞れがなくなる。なお、
図示した部品２１、２２は夫々を支持するパッド２３、
２４の間隔Ｌが短いため、基板が変形したとしても導体
パターンとの接続部にさほど大きな歪み応力が発生する
訳ではないので、各パッド２３、２４の外側の辺２３
ａ，２４ａと接続している。なお、部品２１、２２に関
しても、基板１０として更に薄く、変形し易いものを用
いる場合には、各パッド２３、２４の内側辺２３ｂ，２
４ｂと導体パターンとを接続することにより、導体パタ
ーンとパッドとの接続部における断線の発生を防止する
ことができる。

【０００９】次に、上記形態例では、比較的大面積の薄
肉プリント配線基板と、その上に実装した高強度実装部
品との関係に起因した導体パターンの断線を防止する構
造について提案したが、上記の如き断線の問題は一つの
表面実装部品の内部においても発生することがある。例
えば、図４(a) に示した如き水晶発振器３０は、例えば
縦７ｍｍ、横９ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ程度のガラスエポ
キシ製プリント基板３１上に３．５×６ｍｍの大きさの
セラミックパッケージに収容された水晶振動子３２を実
装した上で金属キャップ３３により基板上面を閉止した
構造を備えている。図４(b) はこのプリント基板上の構
成を示す斜視図であり、このプリント基板３１上には、
水晶振動子３２の電極３４を搭載するための電極パッド
３５と、導体パターン３６が形成されており、水晶振動
子３２がハンダ等によって実装されている。水晶振動子
３２は、セラミックパッケージ内に水晶振動素子を気密
封止した高強度実装部品である。図４(c) はこのような
水晶発振器３０を大面積の薄肉プリント配線基板１ａ上
に実装した状態を示す断面図であり、水晶発振器のプリ
ント基板３１の底面に設けた電極４０をプリント配線基
板１ａ上の電極パッド１１上に接続することにより実装
を行った状態を示している。

【００１０】図示のようにプリント配線基板１ａが衝撃
等によって撓み変形を起こした場合、上記の如くプリン
ト配線基板１ａ上の電極パッド１１と導体パターンとの
接続部において断線を防止する必要があることは勿論で
あるが、水晶発振器３０を構成するプリント基板３１も
プリント配線基板１ａに倣って図示の如く変形する一方
で、プリント基板３１上に実装された高強度実装部品と
しての水晶振動子３２は変形しない。このため、上記他
の形態例において述べたことと同様の理由により、プリ
ント基板３１上の電極パッド３５の四辺のうち水晶振動
子３２により隠蔽されていない外側の２辺に沿った領域
にはプリント基板３１の撓み変形に起因した歪み応力が
発生し、当該辺と導体パターン３６との接続部に断線が
発生しやすくなる。このため、本形態例においても、図
４(b) に示した如く各電極パッド３５の４辺のうち、水
晶振動子３２により隠蔽された内側の辺から導体パター
ン３６を引き出すように構成することにより、プリント
基板３１の撓み変形に起因した断線の発生を有効に防止
することができる。なお、上記形態例では大面積のプリ
ント配線基板１ａ上に実装される表面実装部品として水
晶発振器を例示したが、これは一例に過ぎない。従っ
て、水晶発振器に限らず、大面積の基板上に実装される
表面実装部品が変形し易い基板を含んでいる場合には、
当該変形し易い基板上に実装する高強度実装部品を搭載
するための電極パッドに対する導体パターンの接続位置
については、上記方法を採用して断線を防止することが
できる。

【００１１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、撓み変形し易
い薄肉のプリント配線基板上に水晶発振器の如き比較的
大きな高強度表面実装部品を搭載した場合に、基板の撓
みに起因して、基板上の電極パッドと導体パターンとの
接続部において断線が発生しやすいという不具合を解消
する為に、電極パッドの周縁部のうち実装部品により隠
蔽されることにより変形しない基板部分上に位置する周
縁部と導体パターンとを接続するようにした。従って、
撓み変形し易い薄肉の基板上に電極間隔が広い高強度実
装部品を搭載した場合にあっても、基板の変形に起因し
た導体パターンの断線が発生することを有効に防止する
ことができる。即ち、請求項１の発明は、導体パターン
を電極パッドと接続する位置として、表面実装型部品を
搭載したプリント配線基板に外部から衝撃が加わった時
にプリント配線基板が変形することによって応力が発生
し易い基板部分を回避した電極パッドの周縁部を選定し
たので、外来衝撃によって基板が撓み変形を起こし、そ
の応力が基板上の各所に対して無視できない歪み応力を
発生させることがあったとしても、電極パッドの周縁部
のうち上記応力が発生しない部分と導体パターンを接続
するようにしたので、両者の接続部において断線が発生
することを有効に防止することができる。なお、請求項
２の発明では、上記導体パターンを上記電極パッドに対
して接続する位置を、上記表面実装型部品によって覆わ
れる電極パッド周縁部としたことにより、請求項１と同
等の効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態例のプリント配線基板の配線パ
ターンを示す平面図。

【図２】従来の配線パターンを示す平面図。

【図３】本発明の形態例の配線パターンを示す平面図。

【図４】(a) (b) 及び(c) は本発明の他の形態例の説明
図であり、(a) は表面実装部品の一例としての水晶発振
器、(b) は水晶発振器の基板上面の構成を示す図、(c)
は不具合を説明する為の図。

【図５】従来の厚肉基板上に実装部品を搭載した状態を
示す縦断面図。

【図６】(a) (b) (c) 及び(d) は従来の薄肉基板上に実
装部品を搭載した状態を示す縦断面図、基板が変形した
状態を示す縦断面図、(b) の要部拡大図、及び平面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 薄肉のプリント配線基板、１１ 電極パッド、１
１ａ 歪み応力が発生する辺、１１ｂ 歪み応力が発生
しない辺、１２ 導体パターン、１５ 高強度実装部
品、２０ａ〜２０ｄ 導体パターン、２１、２２ 他の
部品、２３、２４パッド、２５ａ〜２５ｄ 導体パター
ン、３０ 水晶発振器、３１ プリント基板、３２ 水
晶振動子、３３ 金属キャップ、３４ 電極、３５ 電
極パッド、３６ 導体パターン、４０ 電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉の基板と、基板上に形成された導体
   パターンと、該導体パターンと接続されると共に該基板
   上に搭載する表面実装型部品の電極と対応する位置に設
   けられた部品接続用電極パッドと、を備えたプリント配
   線基板において、 上記導体パターンを上記電極パッドと接続する位置とし
   て、表面実装型部品を搭載したプリント配線基板に外部
   から衝撃が加わった時にプリント配線基板が変形するこ
   とによって応力が発生し易い基板部分を回避した電極パ
   ッドの周縁部を選定したことを特徴とするプリント配線
   基板。
2. 【請求項２】 前記導体パターンを上記電極パッドに対
   して接続する位置を、前記表面実装型部品によって覆わ
   れる電極パッド周縁部としたことを特徴とする請求項１
   記載のプリント配線基板。