印制基板和电子设备.pdf

本发明提供了一种印制基板和电子设备，该印制基板包括：设置在安装区域中的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中安装有电子元器件；以及面对该多边形形状的至少两个邻边并沿着它们延伸的孔。

1、  一种印制基板，该印制基板包括：
设置在安装区域中的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中安装有电子元器件；以及
面对该多边形形状的至少两个邻边并沿着它们延伸的孔。

2、  根据权利要求1所述的印制基板，其中，所述孔至少包括：
第一孔，其沿着所述多边形形状的第一边和第二边延伸；以及
第二孔，其沿着所述多边形形状的第三边和第四边延伸，且与第一孔分离开。

3、  根据权利要求2所述的印制基板，其中，第一边与第三边在所述多边形形状中彼此相对，而第二边与第四边在所述多边形形状中彼此相对。

4、  根据权利要求2所述的印制基板，其中所述孔包括：
第三孔，其沿着所述多边形形状的第一边和第四边延伸并且与第一孔和第二孔分离开；以及
第四孔，其沿着所述多边形形状的第二边和第三边延伸并且与第二孔和第四孔分离开。

5、  根据权利要求1所述的印制基板，其中：
所述电子元器件包括与所述多个焊盘相连并且安装在所述印制基板上的多个焊料凸块；并且
所述孔面对所述电子元器件的边缘。

6、  根据权利要求5所述的印制基板，其中所述焊料凸块中的至少一个由无铅焊料制成。

7、  一种电子设备，该电子设备包括：
印制基板，其包括：
设置在安装区域中的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中安装有电子元器件；以及
面对该多边形形状的至少两个邻边并沿着它们延伸的孔；以及
外壳，其容纳了该印制基板。

8、  一种印制基板，该印制基板包括：
设置在安装区域中的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中安装有电子元器件；以及
面对该安装区域的角部的孔。

9、  根据权利要求8所述的印制基板，其中：
所述电子元器件包括与所述多个焊盘相连并且安装在所述印制基板上的多个焊料凸块；并且
所述孔面对所述电子元器件的角部。

10、  一种电子设备，该电子设备包括：
印制基板，其包括：
设置在安装区域内的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中
安装有电子元器件；以及
面对该安装区域的角部的孔；以及
外壳，其容纳了该印制基板。

印制基板和电子设备
技术领域
这里讨论的实施方式涉及一种设置有多个焊盘的印制基板和一种具有该印制基板的电子设备。
背景技术
常规上来讲，已知一种内部安装有印制基板的电子设备。在这种印制基板中，经由焊料凸块来确保电子元器件与印制基板的电连接是公知的技术(参见日本特开专利第11-40901号公报)。
但是，当由于任意原因导致在该印制基板上施加了应力时，该焊料凸块可能会从印制基板上脱落，从而可能导致发生电连接失效。
发明内容
因此，本实施方式的一个方面的目的在于提供一种能防止电连接失效的印制基板和电子设备。
根据实施方式的一个方面，一种印制基板包括：设置在安装区域中的多个焊盘，该安装区域为多边形形状，其中安装有电子元器件；以及面对该多边形形状的至少两个邻边并沿着它们延伸的孔。
因此，在经由焊料凸块将电子元器件安装在印制基板上的情况下，可以防止负荷集中在位于由多边形形状的两个邻边所限定的角部的焊料凸块上。由此，可以避免焊料凸块与印制基板的剥离，从而可以避免电子元器件与印制基板的电连接失效。
通过在权利要求中特别指出的要素及其组合，可以实现和获得发明的目的和优点。
可以理解的是，前述的概况描述以及下面的详细描述都是示例性和说明性的，并不是对所保护的实施方式的限制。
附图说明
图1A至1C例示了笔记本计算机；
图2例示了设置在该笔记本计算机中的印制基板；
图3例示了设置在该笔记本计算机中的该印制基板；
图4A和4B是封装的说明图；
图5是安装区域的放大图；
图6是封装的角部的放大图；
图7是冯米塞斯应力(von mises stress)的最大值的比较图；
图8例示了印制基板的第一变型例；而
图9A例示了根据第二变型例的印制基板，图9B例示了根据第三变型例的印制基板，图9C例示了根据第四变型例的印制基板。
具体实施方式
下面来描述实施方式。
图1A至1C例示了相当于便携式电子设备的笔记本大小的个人计算机1(下称笔记本计算机)。图1A是笔记本计算机1的前视图，图1B是笔记本计算机1的侧视图，而图1C是笔记本计算机1的仰视图。
笔记本计算机1包括显示器部分10和主机部分20。显示器部分10通过铰链(未示出)与主机部分20相连接从而可以开合。图1A至1C例示了显示器部分10合上的笔记本计算机1。显示器部分10的面对主机部分20的表面上设置有显示屏(未示出)。主机部分20的面对显示器部分10的表面上设置有键盘(未示出)。另外，在主机部分20的右侧设置有用于插入和弹出CD(光盘)、DVD(数字多用途盘)等的盘托21。另外，在主机部分20的前部设置有用来冷却主机部分20的内部的气孔23。笔记本计算机1的主机部分20的外壳容纳了下面提及的印制基板30。
图2和图3例示了设置在笔记本计算机1中的印制基板30。图2例示了印制基板30的正面。图3例示了印制基板30的背面。印制基板30是笔记本计算机1的主板。在印制基板30的正面安装有外部显示器连接器40a、耳机连接器40b以及麦克风连接器40c。另外，印制基板30的正面还安装有USB(通用串行总线)连接器40d、CPU(中央处理器)45、内存槽80等。印制基板30上还设有多个孔38。在印制基板30的背面设置有BGA(球栅阵列)结构的半导体封装(下称封装)50、IHC(I/O控制器集线器)60。另外，印制基板30的两面都安装有硬盘70。
CPU 45控制着笔记本计算机1的整体运转。硬盘70存储着各种程序、数据等。内存槽80用来将例如RAM(随机存取存储器)的存储器模块安装到印制基板30上。
孔38用来通过螺钉将印制基板30固定到主机部分20的外壳内。这样，印制基板30就被固定在主机部分20中。封装50是正方形的，但也可以是矩形的。正方形和矩形都相当于所述多边形。
接下来更详细地描述封装50。图4A和图4B是封装50的说明图。图4A是安装在印制基板30上的封装50的放大图。图4B是封装50的侧视图。封装50相当于电子元器件。
封装50中设有半导体芯片51。另外，封装50的底面上以栅格图案设置有多个焊盘52。焊料凸块(下称凸块)53焊接在焊盘52上。印制基板30上设置有多个焊接到凸块53上的焊盘32。半导体芯片51通过导线(未示出)与焊盘52电连接。印制基板30上设置有与焊盘32电连接的布线图案。如上所述，封装50与印制基板30的电连接得到了保证。
如图4A和4B所示，印制基板30上设置有四个孔35，它们分别面对封装50的四个角部55。孔35的形状为沿着封装50的角部55的形状的长方形孔，并且为沿着封装50的外围的两个邻边的大致L形。孔35穿透了印制基板30。孔35是通过镂铣工艺形成的。
图5是封装50被安装之前，封装50的安装区域30R的放大图。安装区域30R是正方形的。该正方形相当于所述多边形。安装区域30R中设置有多个焊盘32。另外，这些孔35分别面对安装区域30R的四个区域35R。孔35面对着安装区域30R中所设置的多个焊盘32中的布置得最靠近安装区域30R的拐角的一个焊盘32a。并且，图5中省略了某些焊盘32。此外，每个焊盘都可以为圆形和矩形。
四个孔35被设置成分别沿着安装区域30R的两个邻边延伸。换句话说，四个孔35包括：第一孔，其沿着安装区域30R的多边形形状的第一边和第二边延伸；和第二孔，其沿着安装区域30R的多边形形状的第三边和第四边延伸。另外，这四个孔35还包括：第三孔，其沿着多边形形状的第一边和第四边延伸；和第四孔，其沿着多边形形状的第二边和第三边延伸。这里，多边形形状的第一边和第三边彼此相对，而多边形形状的第二边和第四边彼此相对。而且，这四个孔35是彼此分离的。
图6是角部55的放大图。孔35被形成为围绕着凸块53a，凸块53a是多个凸块53中被布置得最靠近封装50的拐角的一个。另外，图6中省略了某些凸块53。
这样，当印制基板30中发生诸如弯曲的形变时，被形成为面对角部55的孔35将吸收这种形变。这降低了施加到封装50的角部55，也就是凸块53a上的负荷。
图7是在没有设置诸如孔35的孔的印制基板与根据本发明的印制基板30的冯米塞斯应力的最大值的比较图。在图7中，通过仿真来计算封装50的角部，也就是对应于凸块53a的位置处的冯米塞斯应力的最大值。没有设置孔35的印制基板的冯米塞斯应力的最大值为132.1MPa。另一方面，根据本实施方式的印制基板的冯米塞斯应力的最大值为116.3MPa。这样，孔35可以减小施加到角部55，也就是凸块53a上的负荷。
下面将详细说明将孔35布置成面对角部55的原因。例如，如果笔记本计算机1掉落，则冲击力会使印制基板30形变。由于印制基板30的形变，凸块53有可能从印制基板30上脱落下来。具体来讲，多个凸块53中最靠近拐角的凸块53a将很容易脱落。下面来说明原因。对于多个凸块53中除了最靠近拐角的凸块53a之外其他的凸块来说，封装50和印制基板30的连接是通过相邻的凸块53来维持的。但是，对于布置得最靠近拐角的凸块53a来讲，由于邻近凸块53a的凸块53的数量相对较少，所以凸块53a被认为很容易脱落。
因此，孔35被设置为面对角部55，从而减小施加在凸块53a上的负荷。这防止了凸块53a从印制基板30上脱落。因此，确保了印制基板30与封装50之间的电连接，避免了笔记本计算机1的故障。
另外，由于印制基板30上安装的电子元器件会发热，这些热会传导至印制基板30，所以在某些情况下印制基板30会热膨胀。具体来讲，CPU 45和硬盘70发热并且其周围温度升高，从而印制基板30的热分布变得不均匀。另外，CPU 45安装在印制基板30的正面，这样印制基板30的正面和背面会出现温度差。由于这种不均匀的热分布，印制基板30可能会发生形变，例如弯曲。施加到凸块53a上且由热引起的负荷可能会减小。
另外，在考虑环境问题而使用无铅焊料来制造凸块53的情况下，结合力会减小从而导致凸块53a脱落。但是，如果采用本实施方式的印制基板，那么即使使用了无铅焊料，也可以防止凸块53a脱落。
如图6所示，优选的，每个孔35在x方向和y方向上的长度都大于凸块53a和焊盘32a的直径。这样就降低了施加到凸块53a上的负荷的集中度。
例如，孔35的长度可以被形成为抵达封装50的每个边的中间。但是，孔35过长的话，确保凸块53a的电连接的布线图案会被断开。而且，其他电子元器件的安装面积会变小。因此，考虑布线图案、安装面积以及防止凸块53的脱落而优选地将孔35的长度和尺寸设置为正对角部55。
另外，为防止凸块53a脱落，在凸块53a周围涂覆粘接剂来加固连接。但是，粘接剂的涂覆会导致印制基板30由于粘接剂而重量增大。而且，由于粘接剂的涂覆是在封装50被安装到印制基板30上之后进行的，因此工艺会变得比较复杂。然而，在本实施方式中，印制基板30上设置有孔35，从而可以减轻印制基板30的重量。印制基板30的外形和孔35可以通过镂铣工艺一体形成，从而提高了生产效率。生产效率的提高可以降低制造成本。
另外，孔35的形状为大致L形但并不限定于这种形状。例如，孔35的形状可以为大致C形。
接下来将描述这种印制基板的变型例。另外，在以下讨论的多种变型例中，相同的数字指代根据以上实施方式的相同部件或元件以避免重复说明。图8例示了印制基板30a的第一变型例。图8对应于图4A。如图8所示，面对布置在封装50的对角线上的两个角部55设置了两个孔35a。这两个孔35包括：第一孔，其沿着作为封装50的外形的多边形形状的第一边和第二边延伸；和第二孔，其沿着多边形形状的第三边和第四边延伸。第一边和第三边彼此相对，而第二边和第四边彼此相对。在这种情形下，仅在对角线上设置了两个孔35a，从而确保了凸块53的布线图案并且防止了凸块53的脱落。
此外，如果事先能够估计印制基板30a的形变方向，就可以将孔35a设置在能够有效阻止这种形变的位置。例如，因为印制基板30a通过螺钉被固定在主机部分20的外壳内的位置是事先设计好的，所以可以估计出印制基板30a在每个位置的弯曲量。而且，发热的电子元器件的位置也是预先给定的。由此，通过估计四个拐角55的的冯米塞斯应力的最大值，可以将孔35a布置在具有该最大值的位置。
图9A例示了根据第二变型例的印制基板30b。与其中一个角部55相对应地设置了两个孔35b。换句话说，孔35b被形成为，就像是孔35被封装50的对角线分割成了两个。孔35b分别沿着两个直角邻边而设置。另外，每个孔35b的长度都大于凸块53a的直径。参照图9A，孔35b面对着凸块53a。
孔35b是分离的，因此，布线图案形成于孔35b之间。特别是简化了与凸块53a相连接的布线图案的形成。
此外，孔35b被封装50的对角线分成两个。但是孔的形状不限于这种结构，可以被分成两个以上从而面对着角部55中的一个。由此，布线图案可以形成在这些孔之间。
图9B是根据第三变型例的印制基板30c。孔35c的形状为圆形。孔35c的直径大于凸块53a的直径。因此，可以有效地减小施加在凸块53a上的负荷。
图9C是根据第四变型例的印制基板30d。孔35d的形状为椭圆形。孔35d的长轴的长度大于凸块53a的直径。因此，可以有效地减小施加到凸块53a上的负荷。另外，孔35d的长轴与封装50的一边的夹角为45度。
根据上述变形例的孔35a至35d是通过镂铣工艺形成的。
孔的形状并不限于上述形状。在上述实施方式中，作为电子设备的一个例子而描述了笔记本计算机。但是，电子设备并不限于此，还可以是台式计算机。此外，电子设备还可以是移动电话以及诸如便携式外部硬盘驱动器的便携式设备。本发明并不限于BGA封装，也可以使用包括尺寸与半导体芯片完全相同的封装的CSP(芯片级封装)。
这里所述的所有例子以及有条件语言只是为了帮助读者理解发明以及发明人对现有技术的改进，并不是要构造成限于这些所叙述的特定的例子和条件，也不是要限于与表现本发明优势和劣势有关的说明书中的这些例子的组合。虽然在之前已经详细阐述了本发明的实施方式，但是任何在此基础上的各种变化、替换以及改变都应视为不背离本发明的精神和范围。