JP6741456B2 - 多層回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、多層回路基板に関し、詳しくは、コネクターが実装される多層回路基板に関する。

電子機器には、各種の多層回路基板が含まれている。このような多層回路基板には、他の電子機器等との接続に用いられるコネクターが実装されるものがある。コネクターは、相手側の電子機器のソケットを受け入れるハウジングと、ハウジング内に配設されたコンタクトピンと、コンタクトピンに接続されておりハウジングの所定位置から突出している信号端子とを有している。この信号端子は、回路基板上に設けられた信号端子用パッドに半田付けされている。そして、信号端子用パッドは、所定の回路パターンに接続されている。このため、ハウジングにソケットが挿し込まれることにより、一方の電子機器と他方の電子機器とが電気的に接続される。

ところで、コネクターのハウジングに対してソケットの抜き挿しを比較的大きな力で行う、あるいは、ソケットがハウジングに接続された状態で抜き挿しの方向とは異なる方向にひねられると、コネクターには、回路基板から引き剥がされる方向に応力が加わる。このように、コネクターが回路基板から引き剥がされる方向に応力が加わると、信号端子と信号端子用パッドとの接合部に応力が集中し、斯かる接合部が剥離して、接合不良を起こす場合がある。

このような接合不良の発生を抑制するために、応力が加えられてもハウジングが回路基板に対して引き剥がされないようにして、接合部に応力が集中することを回避するための対策が種々検討されている。このような対策の一つとして、特許文献１に示されているような補強タブを用いてハウジングを固定することが知られている。この特許文献１の補強タブによれば、外部からの大きな応力が加えられても、コネクターのハウジングが回路基板に対して引き剥がされることを抑え、接合不良の発生を抑制することができる。

ところで、近年は、電子機器の小型化が求められており、多層回路基板に搭載されるコネクターにおいても小型化が進められている。このような小型化が進められているコネクター（以下、小型コネクターという）としては、ＵＳＢコネクターやマイクロＵＳＢコネクターといったものが開発されている。

このような小型コネクターにおいても、上記したような外部応力の付加にともなう接合不良の発生を抑制する必要がある。

しかしながら、特許文献１に代表されるような補強タブは、大きな実装スペースを要するため、電子モジュールの小型化を阻害する。よって、小型コネクターの補強には斯かる補強タブは向いていない。

通常、小型コネクターにおいては、ハウジングから延びる固定用の脚端子が、回路基板上に設けられた脚端子用パッドに半田付けされることにより固定されている。そこで、接合部の強度を高めるために、半田の量を増やす対策が採られている。

特開２００６−０４８９７１号公報

半田の量を増やして半田接合部の強度を高めると、脚端子と脚端子用パッドとは分離し難くなる。しかしながら、コネクターに外部から応力が加わると、脚端子と脚端子用パッドとは分離しないものの、脚端子用パッドが回路基板から外れてしまうことがあり、それにともない、信号端子用パッドも回路基板から剥離し、接合不良が発生してしまう。

このため、脚端子用パッド及び信号端子用パッドの周縁部にソルダレジスト層をオーバーラップさせ、これらパッドの剥離を防止することが行われている。

しかしながら、小型コネクターに対しユーザーから不規則な方向へ複数回にわたって強い応力が加えられると、上記したようなソルダレジストの被覆だけではパッドの剥離を十分に防止することは困難である。このため、一般的には、回路基板上において半田接合部を覆うように補強用樹脂を塗布して補強を行い接合部の剥離を防止する対策が採られている。

ところで、上記したような補強用樹脂の塗布は、半田付けが終了した後に所定範囲に対して行わなければならず、作業工数が増える。また、細かい部分に補強用樹脂を塗布するのは、煩雑な作業となり、手間がかかる。更に、補強用樹脂の材料コストも増えてしまう。このため、補強用樹脂を塗布する補強対策は、多層回路基板の製造効率の低下、及び、製造コストの増加を招くため、省略することが望まれている。

本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、補強樹脂を塗布しなくても、パッドが剥離することを防止することができ、もって、製造コストの削減を図ることができる多層回路基板を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の配線層が絶縁層を介して積層されてなる多層回路基板において、前記複数の配線層のうち最も表面の側に位置する表面配線層を覆うソルダレジスト層を備え、前記表面配線層は、前記多層回路基板の表面に実装されるコネクターの端子が接合されるパッドを含み、前記ソルダレジスト層は、前記パッドの一部を露出させている開口部を有し、前記パッドの下部における前記開口部の輪郭線を跨ぐ所定範囲にビアが設けられており、前記ビアは、前記配線層のうち前記多層回路基板の内部に位置する内部配線層と前記パッドとを接続している、多層回路基板が提供される。

ここで、前記ビアは、前記輪郭線に沿って複数設けられている態様とすることが好ましい。

また、前記内部配線層のうち、同じ階層にある内部配線層は、複数の前記ビアのうち、２個以上のビアと接続されている態様とすることが好ましい。

より好ましくは、前記開口部は、平面視形状が矩形状をなし、前記ビアは、前記矩形状における角の部分及び辺の部分にそれぞれ設けられている態様とする。

更に、前記ビアは、前記配線層のうち最も裏面の側に位置する裏面配線層にまで延びており、前記パッド、前記内部配線層及び前記裏面配線層を接続している態様とすることが好ましい。

コネクターの端子がパッドに半田付けされると、パッドには半田接合部が形成され、ソルダレジスト層における開口部の輪郭線の部分に半田接合部の先端が位置付けられる。そして、コネクターに対して外部から応力が加えられると、半田接合部の先端、すなわち、ソルダレジスト層における開口部の輪郭線の部分に応力が集中し易い。本発明の多層回路基板は、前記パッドの下部における前記開口部の輪郭線を跨ぐ所定範囲にビアが設けられており、前記ビアは、前記パッドと前記内部配線層とを接続している。このため、応力が集中し易い部分に内部配線層と接続されているビアが存在しているので、斯かるビアがアンカー効果を発揮し、補強樹脂の塗布を行わなくてもパッドの剥離を十分に防止することができる。

よって、本発明によれば、補強樹脂を塗布しなくても、パッドが剥離することを防止することができ、もって、製造コストの削減を図ることができる多層回路基板を提供することができる。

コネクターの挿入口側から見た形態及びコネクターの後壁側から見た形態を概略的に示した斜視図である。 第１の実施形態の多層回路基板の一部を示した平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 図２のIV−IV線に沿った断面図である。 第２の実施形態の多層回路基板における図３に対応する断面図である。 第２の実施形態の多層回路基板における図４に対応する断面図である。

（第１の実施形態）
本発明に係る多層回路基板１について図面を参照しながら以下に説明する。

多層回路基板１は、多数の配線層が絶縁層を介して重ね合わされてなる多層回路基板である。この多層回路基板の所定位置には、各種電子部品及びコネクターが実装される。

コネクター１０は、図１の（１）及び（２）に示すように、他の電子部品のソケット（図示せず）が挿し込まれる挿入口１２を有するハウジング１４と、ハウジング１４の両側壁１６に配設された脚端子１８と、挿入口１２とは反対側に位置するハウジング１４の後壁２０から突出する信号端子２２とを含んでいる。

このコネクター１０は、脚端子１８及び信号端子２２が多層回路基板１の表面の所定位置に半田付けされることにより実装される。

多層回路基板１の表面におけるコネクター１０を実装する部分においては、図２に示すように、コネクター１０の脚端子１８が接合される脚端子用パッド２４と、コネクター１０の信号端子２２が接合される信号端子用パッド２６とが設けられている。

これら脚端子用パッド２４及び信号端子用パッド２６は、多層回路基板１の最も表面の側に位置する表面側絶縁層２８の上に設けられた表面配線層３０の所定箇所が所定形状に加工されて形成されている。なお、表面配線層３０は、この他に所定形状の配線パターン３４も形成している。

ここで、表面側絶縁層２８及び表面配線層３０においては、半田との接触を避けなければならない部分にソルダレジスト層３２が設けられている。上記した脚端子用パッド２４及び信号端子用パッド２６の部分は、逆に半田と接触して半田接合部を形成しなければならないので、脚端子用パッド２４及び信号端子用パッド２６の上にはソルダレジスト層３２は設けられておらず、これらパッドは部分的に露出されている。

脚端子用パッド２４は、図２から明らかなように、コネクター１０が実装予定箇所３６にセットされた際に、ハウジング１４の両側壁１６に配設された脚端子１８がそれぞれ位置付けられる所定位置に設けられている。脚端子用パッド２４は、平面視形状が矩形状をなしており、外周縁３８から内側へ所定長さだけ入り込んだ範囲（以下、外周縁部４０という）がソルダレジスト層３２により覆われている。そして、脚端子用パッド２４は、外周縁部４０を除いた部分、すなわち、ソルダレジスト層３２で覆われていない部分が露出している。

ここで、ソルダレジスト層３２においては、脚端子用パッド２４の外周縁部４０と重なっている部分をオーバーラップ部４４とし、脚端子用パッド２４を露出させている部分は開口部（以下、脚端子用開口部４６という）とする。この脚端子用開口部４６は、脚端子用パッド２４の輪郭の形状を縮小したような矩形状の輪郭をなしている。

本実施形態においては、脚端子用パッド２４の下部における上記したソルダレジスト層３２の脚端子用開口部４６の輪郭線を跨ぐ所定範囲にビア（以下、脚端子用ビア４８という）が設けられている。詳しくは、図２において仮想円で描かれているように、脚端子用開口部４６の矩形の輪郭線に沿って、脚端子用ビア４８が設けられている。より詳しくは、１つの脚端子用パッド２４当たり、矩形の輪郭線の４つの角の部分に１つずつ、矩形の輪郭線の長辺５０の部分に２つずつ、矩形の輪郭線の短辺５２の部分に１つずつの計１０個の脚端子用ビア４８が設けられている。

この脚端子用ビア４８は、図３に示すように、表面配線層３０を第１層目の配線層とすると、第２層目の配線層である第１内部配線層５４にまで到達しており、斯かる第１内部配線層５４と脚端子用パッド２４とを接続している。

ここで、図３において、参照符号８０は中央絶縁層、参照符号８２は第３層目の配線層である第２内部配線層、参照符号８４は裏面側絶縁層、参照符号８６は裏面配線層、参照符号８８は裏面側ソルダレジスト層をそれぞれ示している。なお、後述の図４〜図６に関しても同様とする。

一方、信号端子用パッド２６は、図２から明らかなように、コネクター１０が実装予定箇所３６にセットされた際に、ハウジング１４の後壁２０から突出している信号端子２２がそれぞれ位置付けられる所定位置に設けられている。

信号端子用パッド２６は、表面配線層３０の配線パターン３４の一部が幅広に加工されて形成されており、平面視形状が矩形状をなしている。この信号端子用パッド２６においては、配線パターン３４の幅よりも拡張されている部分（以下、拡幅部５６という）がソルダレジスト層３２で覆われており、配線パターン３４と同じ幅の部分は、露出されている。つまり、各信号端子用パッド２６が存在する部分のソルダレジスト層３２においては、図２から明らかなように、矩形状の開口部（以下、信号端子用開口部６０という）が設けられている。

本実施形態においては、信号端子用パッド２６の下部におけるソルダレジスト層３２の信号端子用開口部６０の輪郭線を跨ぐ所定範囲にビア（以下、信号端子用ビア６２という）が設けられている。詳しくは、図２において仮想円で描かれているように、信号端子用開口部６０の矩形の輪郭線の短辺６４の部分に信号端子用ビア６２が設けられている。より詳しくは、１つの信号端子用パッド２６当たり、矩形の輪郭線の短辺６４の部分に１つずつ、計２個の信号端子用ビア６２が設けられている。なお、各信号端子間に余裕があれば、信号端子のパターン幅を広げて、信号端子用開口部６０の長辺の部分に信号端子用ビア６２を設け、信号端子長辺側にもソルダレジストを被覆する態様としても構わない。

この信号端子用ビア６２は、図４に示すように、表面配線層３０を第１層目の配線層とすると、第２層目の配線層である第１内部配線層５４にまで到達しており、斯かる第１内部配線層５４と信号端子用パッド２６とを接続している。

以上のような多層回路基板１は、ビルドアップ法等の従来から用いられている多層回路基板を製造する製造方法により製造することができる。その際、上記したような位置関係となるように、表面配線層３０、第１内部配線層５４、ソルダレジスト層３２、各絶縁層、脚端子用パッド２４、信号端子用パッド２６、脚端子用ビア４８及び信号端子用ビア６２等を設ける。また、脚端子用ビア４８及び信号端子用ビア６２の形成方法としては、特に限定されるものではなく、一般的に用いられている方法により形成される。このとき、各ビアの内部は、銅めっきで満たされているフィルドビアとすることが好ましい。

以上のような脚端子用ビア４８及び信号端子用ビア６２を備えている多層回路基板１には、各種電子部品及びコネクター１０が半田付けされることにより実装される。

半田付けされたコネクター１０は、図３及び図４に示すように、脚端子１８が脚端子用パッド２４上に半田接合部７０を介して接合され、信号端子２２が信号端子用パッド２６上に半田接合部７２を介して接合される。

ここで、例えば、ユーザーが、コネクター１０に対しソケットの抜き挿しを複数回行い、コネクター１０に対し、図３に示す矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に繰り返し大きな応力を加えたり、図４の矢印Ｃ方向のように、正規の抜き挿し方向と異なる方向へ大きな応力を加えたりする場合、半田接合部７０、７２の先端部分、すなわち、半田フィレットの先端部分に応力が集中し易い。通常、半田フィレットの先端部分は、ソルダレジスト層３２の開口部（脚端子用開口部４６、信号端子用開口部６０）の輪郭線の部分にまで延びるので、輪郭線の近傍に半田フィレットの先端部分が位置付けられる。従って、パッド（脚端子用パッド２４、信号端子用パッド２６）におけるソルダレジスト層３２の開口部の輪郭線付近は応力を受けやすく、斯かる部分を起点に剥がれやすい。このような状況に対し、本実施形態の多層回路基板１においては、ソルダレジスト層３２の開口部の輪郭線の下部に脚端子用ビア４８及び信号端子用ビア６２が存在し、これらのビアが、パッド（脚端子用パッド２４、信号端子用パッド２６）と第１内部配線層５４とを接続している。これらのビアは、アンカー効果を発揮するため、パッドの部分に応力が加えられたとしても、パッドが剥がされることを有効に防止することができる。よって、補強樹脂による補強を省略することができる。
（第２の実施形態）

以下、別な実施形態として、第２の実施形態について説明する。斯かる説明に当たり、第１の実施形態と異なる部分のみ説明し、第１の実施態様と同じ部分については、同じ参照符号を用いることで詳細な説明を省略する。

第２の実施形態の多層回路基板３においては、図５及び図６に示すように、脚端子用ビア９０及び信号端子用ビア９２として、表面配線層３０から、第１内部配線層５４、第２内部配線層８２及び裏面配線層８６にまで延びる貫通ビアを用いたことを除いては、第１の実施形態と同様である。

この貫通ビアの形成は、特に限定されるものではなく、一般的な形成方法により形成することができる。本実施形態では、貫通ビアの内部は、樹脂９４で充填してある。つまり、脚端子用ビア９０及び信号端子用ビア９２は穴埋め貫通ビアである。

この第２の実施形態の多層回路基板３によれば、脚端子用パッド２４及び信号端子用パッド２６の下部に位置するビアが第１内部配線層５４だけではなく、第２内部配線層８２及び裏面側の裏面配線層８６にまで達しており、これらの層と接続されているため、第１の実施形態よりも強いアンカー効果が得られる。そのため、コネクター１０に応力が加えられた場合に、パッドが剥がれてしまう不具合の発生をより抑制することができる。

ここで、図６に示すように、信号端子用パッド２６の下部において、第１内部配線層５４及び第２内部配線層８２は、図６中右側の信号端子用ビア９２Ｒと図６中左側の信号端子用ビア９２Ｌとの間で分断されている。一方、図５に示すように、脚端子用パッド２４の下部において、第１内部配線層５４及び第２内部配線層８２は、図５中右側の脚端子用ビア９０Ｒと図６中左側の脚端子用ビア９０Ｌとの間で接続されている。このように、同じ階層の内部配線層が、ビアとビアとの間で分断されている態様（以下、分断態様という）に比べ、２個以上のビアの間で接続されている態様（以下、接続態様という）の方が、ビアと接続されている内部配線層における絶縁層と接触する面積を大きくとることができる。そのため、ビアと接続されている内部配線層は、分断態様に比べて接続態様の方が、パッドが剥離される方向、つまり、ビアが引き抜かれる方向に加えられる応力に対して、より強く抵抗でき、アンカー効果がより発揮されるので好ましい。なお、上記した接続態様を採用する場合、２個以上のビアの間に最短距離で内部配線層を配設することがより好ましい。このようにビア同士を最短距離でつなげば、ビア同士の一体性が増し、アンカー効果が更に増強されるためである。

なお、上記したような、分断態様に比べて接続態様の方が、より優れるアンカー効果が得られるということについては、貫通ビアに限定されるものではなく、裏面配線層まで貫通されておらず、途中の内部配線層までしか延びていないビアでも同様である。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ビアの形成位置、個数は任意に設定することができる。また、ビアと接続する配線層も任意に選択することができる。また、パッドの形状は矩形に限定されるものではなく、多角形、円形、楕円形等、任意に選択することができる。

１ 多層回路基板
３ 多層回路基板
１０ コネクター
１８ 脚端子
２２ 信号端子
２４ 脚端子用パッド
２６ 信号端子用パッド
２８ 表面側絶縁層
３０ 表面配線層
３２ ソルダレジスト層
４６ 脚端子用開口部
４８ 脚端子用ビア
５４ 第１内部配線層
６０ 信号端子用開口部
６２ 信号端子用ビア

Claims (5)

1. 複数の配線層が絶縁層を介して積層されてなる多層回路基板において、
   前記複数の配線層のうち最も表面の側に位置する表面配線層を覆うソルダレジスト層を備え、
   前記表面配線層は、前記多層回路基板の表面に実装されるコネクターの端子が接合されるパッドを含み、
   前記ソルダレジスト層は、前記パッドの一部を露出させている開口部を有し、
   前記パッドの下部における前記開口部の輪郭線を跨ぎ、且つ、前記パッドの外周縁と重複することを避けた範囲にビアが設けられており、
   前記ビアは、前記配線層のうち前記多層回路基板の内部に位置する内部配線層と前記パッドとを接続している、多層回路基板。
2. 前記ビアは、前記輪郭線に沿って複数設けられている、請求項１に記載の多層回路基板。
3. 前記内部配線層のうち、同じ階層にある内部配線層は、複数の前記ビアのうち、２個以上のビアと接続されている、請求項２に記載の多層回路基板。
4. 前記開口部は、平面視形状が矩形状をなし、前記ビアは、前記矩形状における角の部分及び辺の部分にそれぞれ設けられている、請求項1〜３の何れかに記載の多層回路基板。
5. 前記ビアは、前記配線層のうち最も裏面の側に位置する裏面配線層にまで延びており、前記パッド、前記内部配線層及び前記裏面配線層を接続している、請求項１〜４の何れかに記載の多層回路基板。

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