特許 7427378 プリント基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】プリント基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20240129BHJP

   H05K 1/14 20060101ALI20240129BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 501D

H05K1/14 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019108495

(22)【出願日】2019-06-11

(65)【公開番号】P2020202303

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-04-20

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(74)【代理人】

【識別番号】100217021

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 進吾

(72)【発明者】

【氏名】大西 陽一

(72)【発明者】

【氏名】石田 真澄

【審査官】鹿野 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２０５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０５９８８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－２０３６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－０３８３６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－０６８６７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－１８７２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１９６７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｈ０５Ｋ １／１４

Ｈ０５Ｋ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の部品取り付けパッドを備える第１のプリント基板と、
前記第１のプリント基板の仮想領域内に積層され、複数の表面実装部品が実装される第２のプリント基板と、を備え、
前記第２のプリント基板には、前記一対の部品取り付けパッドと対向する位置に開口部がそれぞれ設けられ、
前記複数の表面実装部品は前記第２のプリント基板に直列に実装され、
直列に実装された前記複数の表面実装部品の内の両端に位置する２個の表面実装部品のそれぞれ一側の端子は、前記開口部を介して前記一対の部品取り付けパッドのそれぞれに接続される、プリント基板。

【請求項2】

前記第２のプリント基板は、前記第１のプリント基板より薄いフレキシブル基板である請求項１に記載のプリント基板。

【請求項3】

前記第２のプリント基板の素材は、ポリイミドフィルムである請求項２に記載のプリント基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１のプリント基板に積層される第２のプリント基板を備えるプリント基板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、寸法の異なる表面実装型のチップ部品をプリント基板に実装することができるようにするために、特殊形状にしたはんだ付け用のランドを備えるプリント基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、一部の部品を他種類の部品に交換するために、交換用の部品を小基板に実装し、その小基板の外部端子を母基板の専用ランドにはんだ付けするプリント基板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－３０８５０３号公報

【文献】特開平８－７８８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のプリント基板では、プリント基板の設計時点において、実装可能性のある異なる寸法の表面実装型のチップ部品の専用ランドを用意する必要がある。従って、設計時点以降に新たに追加された寸法のチップ部品は、既設の専用ランドに実装することができない。

【0006】

また、特許文献２のプリント基板では、小基板の外形寸法が母基板の表面に形成された専用ランドの寸法よりも大きくなる場合がある。そのような場合には、小基板が母基板上に実装されている既存の部品と干渉することが考えられる。

【0007】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、既存の部品と干渉することなく、既設のランドを利用しながら、この既設のランドに実装予定の表面実装部品とは異なる寸法の表面実装部品を複数実装可能とするプリント基板を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るプリント基板は、一対の部品取り付けパッドを備える第１のプリント基板と、第１のプリント基板の仮想領域内に積層され、複数の表面実装部品が実装される第２のプリント基板と、を備え、第２のプリント基板には、一対の部品取り付けパッドと対向する位置に開口部がそれぞれ設けられている。

【発明の効果】

【0009】

上記のように構成された本発明のプリント基板によれば、既存の部品と干渉することなく、既設のランドを利用しながら、この既設のランドに実装予定の表面実装部品とは異なる寸法の表面実装部品を複数実装することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１によるプリント基板を示す平面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図である。

【図3】図１の第１のプリント基板を示す平面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。

【図5】図１の第２のプリント基板を示す平面図である。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った矢視断面図である。

【図7】本発明の実施の形態１によるプリント基板にチップ抵抗器を実装した状態を示す平面図である。

【図8】図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。

【図9】図８のＡ部を拡大した断面図である。

【図10】本発明の実施の形態１によるプリント基板の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、この発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図中、同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。

【0012】

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１によるプリント基板を示す平面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図である。プリント基板１は、第１のプリント基板１０と、第１のプリント基板１０の上側に積層された第２のプリント基板２０を備えている。図は分かり易く説明するために、複数の表面実装部品が実装されるプリント基板の一部として、１つの表面実装部品が実装される部品取り付けパッドに限定して示している。本実施の形態では、部品取り付けパッドとして、ランドが使われている。

【0013】

第１のプリント基板１０について、図３及び図４で詳細に説明する。図３は、図１の第１のプリント基板を示す平面図、図４は図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。第１のプリント基板１０は、平板状である。第１のプリント基板１０の基材の材質は、プリント基板として一般的に使用されている材質であればよい。

【0014】

第１のプリント基板１０は、設計、製作済みの基板である。すなわち、第１のプリント基板１０は、既存品である。第１のプリント基板１０の一側の表面には、プリント基板の長手方向（図３の紙面に対して左右方向）に間隔を空けて対向配置された一対のはんだ付け用のランド１１及びランド１２が設けられている。各ランド１１，１２は、矩形である。各ランド１１，１２からは、他の部品に接続する細長形状の配線パターン１４が設けられている。

【0015】

ランド１１及びランド１２間に点線で示されているのは、これら既設のランド１１，１２に実装されて使用される表面実装部品である。この例では、表面実装部品として、例えば、１６０８サイズ（１．６ｍｍ×０．８ｍｍ）のチップ抵抗器１３が示されている。

【0016】

チップ抵抗器１３を点線で示したのは、本実施の形態では、第１のプリント基板１０には、チップ抵抗器１３が実装されることがなく、第１のプリント基板１０にチップ抵抗器１３が実装され得る仮想領域（一点鎖線で表示）１５の範囲を規定するためだからである。仮想領域とは、第１のプリント基板１０の既設のランド１１，１２に実装され得るチップ抵抗器１３を取り囲む領域で、他の既存の表面実装部品と干渉することがない領域である。

【0017】

仮想領域１５は、チップ抵抗器１３を取り囲むような長方形状をしている。仮想領域１５の長手方向の長さは、一対のランド１１，１２の外向きの端部間、すなわち、配線パターン１４側の端部間の長さと同じ、あるいはほぼ同じである。仮想領域１５の幅方向の長さは、既設のランド１１，１２に実装され得るチップ抵抗器１３の幅と同じ、あるいはほぼ同じである。

【0018】

仮想領域１５の大きさは、第１のプリント基板１０の上側に第２のプリント基板２０を積層させた場合に、他の既存の表面実装部品と干渉することがないように規定したものである。従って、本実施の形態では、仮想領域１５の形状は、長方形状にしたが、これに限定されるものではない。仮想領域の形状は、矩形、円、楕円など、他の既存の表面実装部品と干渉することがなければ、どのような形状でもよい。

【0019】

上述した１６０８サイズのチップ抵抗器１３が市場から供給を受けられる間は、このチップ抵抗器１３を第１のプリント基板１０に実装して使用することができる。しかしながら、チップ抵抗器を製造するメーカーが部品の小型化を促進したことにより、１６０８サイズのチップ抵抗器１３の供給が困難になってきている。

【0020】

第１のプリント基板１０が大量生産用途であれば、パターン設計変更により１６０８サイズより小型のチップ抵抗器が実装できるプリント基板に作り変えるのが一般的である。しかしながら、少量且つ多品種生産用途、あるいは第１のプリント基板１０の在庫が多い場合には、この第１のプリント基板の継続を希望するユーザーが多い。

【0021】

そこで本実施の形態では、１６０８サイズのチップ抵抗器１３の在庫が無くなっても、この第１のプリント基板１０を継続して使用できるよう、第２のプリント基板２０を用意した。第２のプリント基板２０について、図５及び図６で詳細に説明する。図５は、図１の第２のプリント基板を示す平面図、図６は図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った矢視断面図である。

【0022】

第２のプリント基板２０は、第１のプリント基板１０より薄いフレキシブル基板である。第２のプリント基板２０は、長方形状をしている。第２のプリント基板２０の大きさは、仮想領域１５と同一、あるいはほぼ同一である。第２のプリント基板の材質は、例えば材質ポリイミドである。

【0023】

第２のプリント基板２０には、第１のプリント基板１０の上側に積層した時に、ランド１１と対応する位置に開口部２１が、ランド１２と対応する位置に開口部２２がそれぞれ設けられている。各開口部２１，２２は、長方形状である。

【0024】

第２のプリント基板２０の一側の表面には、２個の表面実装部品の片側の端子がはんだ付けできる２個のランド２４及びランド２５が設けられている。第２のプリント基板２０には、ランド２４とランド２５との間を接続する配線パターン２６が設けられている。

【0025】

本実施の形態では、表面実装部品として、例えば、０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）のチップ抵抗器２３が使われている。チップ抵抗器２３は、第１のプリント基板１０に実装され得るチップ抵抗器１３とは異なる寸法の部品である。

【0026】

図７は、図１に示す第１のプリント基板１０の上側に第２のプリント基板２０が積層されて形成されたプリント基板１に、２個の０６０３サイズのチップ抵抗器２３が実装された状態を示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図９は、図８のＡ部を拡大した断面図である。

【0027】

第２のプリント基板２０は、第１のプリント基板１０の上側に積層されている。第２のプリント基板２０は、第１のプリント基板１０に接着剤２７により固定されている。接着剤２７は、第１のプリント基板１０のランド１１とランド１２との間に設けられている。

【0028】

２個のチップ抵抗器２３は、それぞれ第２のプリント基板２０上に接着剤２８により固定されている。接着剤２８は、ランド２４と開口部２１との間、ランド２５と開口部２２との間にそれぞれ設けられている。

【0029】

２個のチップ抵抗器２３の内の図９の紙面左側のチップ抵抗器２３は、はんだ２９ａ及びはんだ２９ｂにより、第１のプリント基板１０のランド１１と、第２のプリント基板２０のランド２４とにはんだ付けされている。

【0030】

２個のチップ抵抗器２３の内の図９の紙面右側のチップ抵抗器２３は、はんだ２９ａ及びはんだ２９ｂにより、第１のプリント基板１０のランド１２と、第２のプリント基板２０のランド２５とにはんだ付けされている。

【0031】

２個のチップ抵抗器２３は、第２のプリント基板２０上に直列に実装されている。２個のチップ抵抗器２３は、それぞれ直列に実装されたチップ抵抗器の両端に位置している。左側のチップ抵抗器２３の一側の端子、すなわち、開口部２１に面している端子は、開口部２１を介してランド１１にはんだ付けされている。右側のチップ抵抗器２３の一側の端子、すなわち、開口部２２に面している端子は、開口部２２を介してランド１２にはんだ付けされている。

【0032】

一方、左側のチップ抵抗器２３の他側の端子は、ランド２４にはんだ付けされている。右側のチップ抵抗器２３の他側の端子は、ランド２５にはんだ付けされている。このようにチップ抵抗器２３をはんだ付けすることで、第２のプリント基板２０を介して異なる寸法のチップ抵抗器を複数個、既存のランド１１，１２に実装することができる。

【0033】

次に、プリント基板１の製作方法について説明する。第１のプリント基板１０は、既存品である。第２のプリント基板２０は、周知の技術により作成される。例えば、ポリイミドフィルムのベース材に、ランド２４、ランド２５、及び配線パターン２６となる銅箔が接着される。さらに、ベース材のポリイミドフィルムの上に、ポリイミドフィルム、感光性のカバーフィルム等が接着されて第２のプリント基板２０が製作される。

【0034】

ここで、第２のプリント基板２０は、複数個をまとめてシート状に製作されたものを、一個ずつにカットして使用される。また、プリント基板のベース材としてポリイミドフィルムを使用することで、第２のプリント基板２０を薄型にすることができる。すなわち、第２のプリント基板２０は、第１のプリント基板１０より薄いフレキシブル基板である。

【0035】

第１のプリント基板１０に、第２のプリント基板２０を積層する工程は、第１のプリント基板１０に表面実装部品を実装する工程と同様にして行われる。具体的には、まず、第１のプリント基板１０のランド１１とランド１２との中間部に、接着剤２７をディスペンサ（図示しない）により塗布する。

【0036】

その後、吸着マウンタ（図示しない）により第２のプリント基板２０を吸着して、接着剤２７が塗布された第１のプリント基板１０上に第２のプリント基板２０を搭載する。第２のプリント基板２０を搭載する際の位置合わせ等は、通常の表面実装部品を実装する際の位置合わせと同等に行われる。

【0037】

すなわち、第２のプリント基板２０は、第１のプリント基板１０の仮想領域１５内に積層される。そのため、チップ抵抗器１３を２個の異なる寸法のチップ抵抗器２３に変更するにあたり、余分な領域を必要としない。また、薄型の第２のプリント基板２０は、チップ抵抗器を実装しない状態で第１のプリント基板１０に接着することができるため、チップ抵抗器のはんだ付け工程に影響を与えることがない。

【0038】

このような手順で製作されたプリント基板１に対して、次にチップ抵抗器２３を実装するまでの工程について説明する。最初に、第１のプリント基板１０のランド１１，１２と、第２のプリント基板２０のランド２４，２５とにクリームはんだを塗布する。これには、一般的なメタルマスク（図示しない）を使用して行われる。

【0039】

次に、第２のプリント基板２０の開口部２１及びランド２４の中間部と、開口部２２及びランド２５の中間部とに、接着剤２８をディスペンサにより塗布する。その後、吸着マウンタにてチップ抵抗器２３を吸着して、接着剤２８が塗布された第２のプリント基板２０上にチップ抵抗器２３を搭載する。最後にプリント基板１をリフロー炉（図示せず）内へ通過させて、プリント基板１への２個のチップ抵抗器２３の固定が完了する。

【0040】

このようにして、第２のプリント基板２０を新規に製作するとともに、プリント基板１用のメタルマスクを製作するだけで、後の製作工程は、元々第１のプリント基板１０を製作していたラインをほぼそのまま使用することができる。また、プリント基板１用のメタルマスクは、第１のプリント基板１０のメタルマスクのデータを一部修正するのみで製作することができる。従って、プリント基板１を安価に製作することができる。

【0041】

以上の説明では、第２のプリント基板２０に２個のチップ抵抗器２３が実装される例について説明した。しかしながら、第２のプリント基板２０に実装されるチップ抵抗器の数は、これに限定されるものではない。

【0042】

図１０は、本発明の実施の形態１によるプリント基板の変形例を示す平面図である。図に示すような第２のプリント基板３０を第１のプリント基板１０に積層することもできる。この第２のプリント基板３０は、第１のプリント基板１０上に、例えば２０１２サイズ（２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ）のチップ抵抗器が実装されるランド１１，１２に対応して使用される。

【0043】

すなわち、仮想領域の広さ、第２のプリント基板に実装するチップ抵抗器の大きさ等に応じて、第２のプリント基板に３個以上のチップ抵抗器を実装することができる。この変形例では、第２のプリント基板３０に３個のチップ抵抗器を実装することができる。

【0044】

第２のプリント基板３０は、第１のプリント基板１０より薄い長方形状のフレキシブル基板である。薄型のフレキシブル基板の材質は、例えば材質ポリイミドである。第２のプリント基板３０には、第１のプリント基板１０の上側に積層した時に、２０１２サイズのチップ抵抗器のランド１１，１２と対応する位置に開口部３１，３２がそれぞれ設けられている。

【0045】

第２のプリント基板３０の一側の表面には、例えば３個の０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）のチップ抵抗器２３の端子がはんだ付けできる４個のランド３４，３５，３６，３７が設けられている。さらに、第２のプリント基板３０には、ランド３４とランド３５とを接続する配線パターン３８、及びランド３６とランド３７とを接続する配線パターン３９が設けられている。

【0046】

ここで、３個のチップ抵抗器２３はそれぞれ、開口部３１とランド３４との間、ランド３５とランド３６との間、ランド３７と開口部３２との間に搭載される。３個のチップ抵抗器２３は、第２のプリント基板３０上に直列に実装される。３個のチップ抵抗器の内の開口部３１とランド３４との間に実装されるチップ抵抗器２３と、ランド３７と開口部３２との間に実装されるチップ抵抗器２３とは、それぞれ直列に実装されたチップ抵抗器の両端に位置している。

【0047】

開口部３１とランド３４との間に実装されるチップ抵抗器２３の一側の端子、すなわち、開口部３１に面している端子は、開口部３１を介してランド１１にはんだ付けされる。ランド３７と開口部３２との間に実装されるチップ抵抗器２３の一側の端子、すなわち、開口部３２に面している端子は、開口部３２を介してランド１２にはんだ付けされる。

【0048】

このように複数個のチップ抵抗器を直列に実装し、複数個のチップ抵抗器の内の両端に位置する２個のチップ抵抗器のそれぞれ一側の端子を、開口部３１，３２を介してランド１１，１２にはんだ付けすることで、第２のプリント基板３０を介して異なる寸法のチップ抵抗器を複数個、既存のランド１１，１２に実装することができる。

【0049】

プリント基板１の製作方法、及びチップ抵抗器２３の実装方法は、上述したとおりである。第２のプリント基板は、３個のチップ抵抗器を実装できる例を示したが、必要に応じて４個以上のチップ抵抗器を実装することもできる。

【0050】

以上のように、本実施の形態によるプリント基板は、一対の部品取り付けパッドを備える第１のプリント基板と、第１のプリント基板の仮想領域内に積層され、複数の表面実装部品が実装される第２のプリント基板とを備えている。そして、第２のプリント基板には、一対の部品取り付けパッドと対向する位置に開口部がそれぞれ設けられている。

【0051】

このため、既設のランドを利用しながら、置換前の表面実装部品が実装され得る仮想領域に、置換前の表面実装部品とは異なる寸法の表面実装部品を複数個実装することができる。異なる寸法の表面実装部品は、仮想範囲内に実装されるため、他の既存の表面実装部品と干渉することがない。

【0052】

第２のプリント基板は、第１のプリント基板より薄いフレキシブル基板である。また、第２のプリント基板の素材は、ポリイミドフィルムである。このため、第２のプリント基板を第１のプリント基板に積層する際に、通常の表面実装部品を実装する際の位置合わせ等と同等に行なうことができる。また、薄型の第２のプリント基板は、表面実装部品を実装しない状態で第１のプリント基板に搭載することができるため、表面実装部品のはんだ付け工程に影響を与えることがない。

【0053】

複数の表面実装部品は、第２のプリント基板に直列に実装される。そして、直列に実装された複数の表面実装部品の内の両端に位置する２個の表面実装部品のそれぞれ一側の端子は、開口部を介して一対の部品取り付けパッドのそれぞれに接続される。このため、第２のプリント基板を介して異なる寸法のチップ抵抗器を複数個、既存のランドに実装することができる。

【符号の説明】

【0054】

１ プリント基板、１０ 第１のプリント基板、１１，１２ ランド、１３ チップ抵抗器、１４ 配線パターン、１５ 仮想領域、２０ 第２のプリント基板、２１，２２ 開口部、２３ チップ抵抗器、２４，２５ ランド、２６ 配線パターン、２７，２８ 接着剤、２９ａ，２９ｂ はんだ、３０ 第２のプリント基板、３１，３２ 開口部、３４，３５，３６，３７ ランド、３８，３９ 配線パターン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】