(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記スルーホールの途中が最大径を形成する部分であることを特徴とするＢＧＡパッケージ用実装基板。
【請求項２】
載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口で先細りとなる略円錐形状に形成したことを特徴とするＢＧＡパッケージ用実装基板。
【請求項３】
載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口で先細りとなる溝状に形成したことを特徴とするＢＧＡパッケージ用実装基板。
【請求項４】
載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは円柱孔に対して上記ＢＧＡパッケージの載置面側とは反対の側の開口部分に広径部分を形成した構成としたことを特徴とするＢＧＡパッケージ用実装基板。
【請求項５】
上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＢＧＡパッケージ用実装基板において、上記スルーホールにおける上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口部分にランドを並設したことを特徴とするＢＧＡパッケージ用実装基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールグリッド電極を有するＩＣなどの電子パッケージ（「ＢＧＡパッケージ」）を半田付け接続するＢＧＡパッケージ用実装基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＢＧＡパッケージ用実装基板として、図１４に示すものが知られている。
同図において、基板１の表面に半田付けで装着されるＢＧＡパッケージ２は、概略矩形薄箱形に形成され、その底面には略平面状の端子２ａが複数形成されている。ここにおいて、同端子２ａには予備半田が施されているため、わずかに球面状に突出したボールグリッド電極となっている。
【０００３】
一方、基板１の表面には、金属箔にて形成されるプリント配線の端部に上記ＢＧＡパッケージ２の端子２ａに対面するように概略矩形状のランド１ａを形成してある。
かかる構成とした基板１表面にＢＧＡパッケージ２を装着するときは、各ランド１ａ表面にクリーム半田を塗布した後、ＢＧＡパッケージ２を所定位置に載置し、図示しない加熱装置にてリフロー処理を施す。すると、同クリーム半田は溶融し、ボールグリッドの端子２ａとランド１ａとの間を短絡して固着させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＢＧＡパッケージ用実装基板においては、ＢＧＡパッケージ２を半田付け接続したときに端子２ａ部分が外部に露出しないため、半田付け不良が発生している場合には半田付けのやり直しをしなければならなかった。すなわち、リフロー処理を施してＢＧＡパッケージ２を取り外すとともに、ランド１ａ表面をクリーニングし、再度上述したようなリフロー処理を施す。このため、作業的に煩わしいという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、半田付け不良が発生した場合に比較的容易に修正を行うことが可能なＢＧＡパッケージ用実装基板の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、その前提として、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成することが考えられる。
【０００７】
ところで、かかる表面実装基板以外においては、上記プリント配線とともに基板を貫通するスルーホールを形成し、ＩＣの足の端部を挿入して半田付け接続している。このようなスルーホールをそのままＢＧＡパッケージ用実装基板に使用した場合には次のような問題点がある。
クリーム半田を使用する場合にしてもフロー半田を利用する場合にしてもスルーホールに入る半田は多い。一方、半田の熱膨張と熱収縮の際の体積差はかなり大きく、熱膨張したときに実装基板とＢＧＡパッケージとの隙間に入り込んでしまうと隣接する端子間を短絡させてしまうことになりかねない。
【０００８】
これに対し、上記態様においては、実装基板におけるＢＧＡパッケージの端子の半田付け部位にはスルーホールを形成してあり、同スルーホールを介して半田付け接続する。但し、スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成してあるので、半田付けの熱膨張と熱収縮の体積変化は主に半田溜まり内で現れ、スルーホールにおけるＢＧＡパッケージの側では変化が少なく、実装基板とＢＧＡパッケージとの隙間に入り込んで隣接する端子間を短絡させてしまうことはない。
【０００９】
本発明のＢＧＡパッケージとは、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したようなものであればよく、広い意味でのＩＣなどの電子パッケージであればよい。従って、ＩＣ以外にも小型モータであったり、小型スイッチ素子であったりするなど適宜変更可能である。
また、半田溜まりはスルーホール内の半田付けの熱膨張と熱収縮を吸収するバッファの役目をするものであればよく、具体的な形状については適宜変更可能である。その一例として、上記半田溜まりは上記スルーホールにおける上記ＢＧＡパッケージの載置面の開口以外の部分に形成した大径部分で構成してもよい。
【００１０】
かかる構成からなる態様によれば、スルーホール内で大径部分を形成してあり、体積変化をこの大径部分で吸収できるようになる。
上記に鑑みて、本発明の請求項１においては、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記スルーホールの途中が最大径を形成する部分である構成としてある。
さらに、他の一例として、請求項２にかかる発明は、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口で先細りとなる略円錐形状に形成した構成としてある。
かかる構成からなる請求項２にかかる発明においては、ＢＧＡパッケージの側の開口が細径となるとともに裏面は太径となっているので、太径の側で半田の体積変化を吸収できるし、裏面からの修正時には大きな開口によって作業を容易にできる。また、ＢＧＡパッケージの載置面と反対の側からドリルの先端部分で孔空けするようにすれば、かかる円錐形状も容易に形成できる。
【００１１】
さらに、半田溜まりの他の一例として、請求項３にかかる発明は、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口で先細りとなる溝状に形成した構成としてある。
スルーホールを溝状とすることにより、スルーホール自身の毛細管現象による吸引性が高くなり、実装基板とＢＧＡパッケージとの隙間に入り込んで吸引されようとするのに抗することになる。そして、ＢＧＡパッケージの載置面側の開口では不必要にたくさんの半田が溢れ出るというようなことも無くなる。
【００１２】
さらに、請求項４にかかる発明は、載置面との対向面に端子を略平面状に形成したＢＧＡパッケージ用実装基板であって、同実装基板における上記端子の半田付け部位にはスルーホールを形成するとともに、同スルーホールにはＢＧＡパッケージとは裏面側に半田溜まりを形成し、上記半田溜まりは円柱孔に対して上記ＢＧＡパッケージの載置面側とは反対の側の開口部分に広径部分を形成した構成としてある。
本来の円柱孔のスルーホールの反対側開口部分に広径部分を形成したことにより、この広径部分が体積変化を吸収する。また、かかる半田溜まりは一定径のスルーホールを作成しておいてから、反対側開口部分を大径化するだけであり、ドリルで円錐径を形成する場合に比べて深さの精度が低くても良くなる。
【００１３】
以上のようにしてスルーホールを備えるものの、必ずしもスルーホールだけで構成する必要はなく、その一例として、請求項５にかかる発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＢＧＡパッケージ用実装基板において、上記スルーホールにおける上記ＢＧＡパッケージの載置面側の開口部分にランドを並設した構成としてある。
ランドを並設してあればクリーム半田でのリフロー処理による半田付けを行い、半田付け不良が生じている部分で裏面側から修正が可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、ＢＧＡパッケージの実装にスルーホールを使用しているので、実装後に修正が必要なときには裏面から容易に行えるとともに、単にスルーホールを使用した場合に生じる短絡の可能性を無くして信頼性を向上させることが可能になり、スルーホール内に形成する大径部分で容易に体積変化を吸収可能となる。
【００１５】
また、請求項２にかかる発明によれば、ＢＧＡパッケージの実装にスルーホールを使用しているので、実装後に修正が必要なときには裏面から容易に行えるとともに、単にスルーホールを使用した場合に生じる短絡の可能性を無くして信頼性を向上させることが可能になり、円錐形状であるので、ドリルなどによって極めて容易に形成できるし、修正作業時に開口が大きいので作業も容易となる。
さらに、請求項３にかかる発明によれば、ＢＧＡパッケージの実装にスルーホールを使用しているので、実装後に修正が必要なときには裏面から容易に行えるとともに、単にスルーホールを使用した場合に生じる短絡の可能性を無くして信頼性を向上させることが可能になり、スルーホールの吸引性によって半田が溢れ出にくくすることができる。
さらに、請求項４にかかる発明によれば、ＢＧＡパッケージの実装にスルーホールを使用しているので、実装後に修正が必要なときには裏面から容易に行えるとともに、単にスルーホールを使用した場合に生じる短絡の可能性を無くして信頼性を向上させることが可能になり、円柱孔のスルーホールの一端の開口を大きくするだけであるので、製造が容易になる。
【００１６】
さらに、請求項５にかかる発明によれば、ランドの併用によって従来の作業工程を変化させる必要が無くなり、修正が必要な時にだけスルーホールを利用するといったことも可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＢＧＡパッケージ用実装基板を斜視図により示している。
同図において、電子部品としてのＩＣをＢＧＡパッケージ１０として形成してあり、実装基板２０上に当該ＢＧＡパッケージ１０を半田付け接続可能としてある。
【００１８】
ＢＧＡパッケージ１０は概略薄箱形に形成されているとともに底面には六つの矩形状の端子１１が縦に二列、横に三列形成されており、その表面には予備半田を施してある。本実施形態においては、かかる形状及び数量の端子１１からなるボールグリッド電極としてあるが、むろんこれに限るものではないし、また、全体の形状についても薄箱形等である必要はない。そして、少なくともその底面に複数の端子１１が形成されているものであれば、広く適用可能である。
【００１９】
実装基板２０上にはプリント配線３１が配線されるとともに実装される上記ＢＧＡパッケージ１０の端子１１に対面する部位にはクリーム半田を塗布可能なランド３２を形成してある。また、このランド３２部分には、予め、図２及び図３に示すような円錐形状のスルーホール４０を形成してある。
このスルーホール４０は、予め実装基板２０の表裏面に所定のプリント配線３１を施しておき、テーパー状の孔を空け、表裏面のプリント配線３１を導通させるように銅メッキや半田メッキを施して形成する。むろん、これらは半田の濡れ性が高いものである。
【００２０】
本実施例においては、スルーホール４０をテーパー状（円錐形状）に形成してあるが、いわゆる半田溜まりを備えるものであれば良く、必ずしもかかる形状に限られる必要はない。半田溜まりは半田の熱膨張と熱収縮の体積変化を吸収するものであり、基本的にはスルーホール４０におけるＢＧＡパッケージ１０の載置面の開口以外の部分に形成した大径部分である。
従って、図４に示すように、スルーホール４１の途中が最大径となるようにしてあっても良い。このような形状は、例えば、図５に示すようにして細径のドリルを斜めに差し込んで回転させるようにして形成可能である。
【００２１】
一方、図６には、スルーホール４２自体を溝状に形成する例を示している。溝状にすると半田の吸引性が良くなり、半田が溢れにくいし、溢れ出た場合でも熱収縮時に吸い込むことができるようになる。
図２及び図３に示すような円錐形状の場合や、図６に示すような先細りの溝状とする場合、いずれにおいても深すぎると実装基板２０における開口が大きくなりすぎてしまい、高い加工精度が要求される。これに対し、図７に示す例では、最初に細径のスルーホール４３を形成しておき、その後でＢＧＡパッケージ１０の実装面とは反対の面から太径とする。この場合、深さの精度は低くてもＢＧＡパッケージ１０の実装面での開口は一定径となる。従って、孔空けの作業は二回になるものの精度は低くても良くなる。また、孔空けを二回する場合でも、一回目の孔空けは一定径であるので複数枚の実装基板２０を重ねておいて同時に孔空け可能である。
【００２２】
図１〜図３の例に戻って本実施形態の動作を説明する。
かかる構成とした実装基板２０にＢＧＡパッケージ１０を装着するときは、スルーホール４０の当該実装基板２０の裏面側開口よりクリーム半田５０を塗り込んでおき、図８に示すように、ＢＧＡパッケージ１０のボールグリッド電極の端子１１がスルーホール４０における実装基板２０の表面側開口に当接するように位置決めしてＢＧＡパッケージ１０を載置する。
【００２３】
この後、図示しない加熱装置にてリフロー処理を行うと、図９に示すようにクリーム半田５０は溶融してＢＧＡパッケージ１０の端子１１にからみつき、冷却して固着する。
ところで、スルーホール４０に半田溜まりの機能を持たせたことによる効果を図１０及び図１１に示している。図１０には半田が少なめの場合を示しており、少なめの場合でも熱膨張時と熱収縮時との間では体積差の変動は大きい。しかし、体積変動による液面の変化は開口径に対して一定比率であるため、開口径の大きな裏面側で変動する液面が体積変化の大部分を吸収してしまう。また、図１１には半田が多めの場合を示しており、多めの場合でも開口径の大きな裏面側で変動する液面が体積変化の大部分を吸収してしまう。特に多めの時にはＢＧＡパッケージ１０と実装基板２０との間の隙間に半田が入り込んでしまうことを防がなければならないが、同図から明らかなように開口径の小さな表面側では液面の変化が小さく、溢れ出てしまう心配はない。従って、端子１１間の短絡も防止できる。
【００２４】
一方、半田付け不良が発生した場合は、不具合が発生した箇所のスルーホール４０の実装基板２０裏面側開口に半田小手等をあてがい、固化した半田を再び溶融させ、再度、この部分のみの半田付けの修正作業を行う。例えば、図１２に示すように半田量の不足による不具合が発生した場合は、半田小手６０をスルーホール４０の裏面側開口にあてがいつつ、糸状半田７０などを用いて半田量を補うようにすればよい。従って、従来のようにＢＧＡパッケージ１０を取り外す必要がなく、半田付けの修正作業を行うことができるため、作業性の向上を図ることが可能である。
【００２５】
ここにおいて、かかる修正作業が必要なスルーホール４０の裏面側が広径となっているので、半田小手６０をあてがい易く、修正作業が容易となる。また、同様の理由により、クリーム半田５０の詰め込みも容易となる。
上述した実施例においては、スルーホール４０にクリーム半田５０を塗り込んでおいてリフロー処理をしているが、通常は、従来と同様にランド３２に対して表面側からクリーム半田５０を塗布しておいてＢＧＡパッケージ１０を載置し、リフロー処理して半田付け接続するようにしても良い。そして、修正が必要なときに限って裏面側から半田量を補うようにしても良い。むろん、この場合は端子１１間を短絡してしまった半田を完全に取り除くことはできないこともあるが、従来の工程をそのまま生かせるというメリットもある。特に、この場合にはランド３２を小さめにして短絡を防止し、未接続の半田付け不良が生じたら半田を補うようにすればよい。
【００２６】
また、図１３に示すように、フロー半田槽８０を通すことも可能である。この場合には溶融した半田８１がスルーホール４０の毛細管現象によって吸引され、ＢＧＡパッケージ１０の端子１１とランド３２との間に入り込んで接続する。
このように、実装基板２０におけるＢＧＡパッケージ１０の端子１１が当接する部位には、表面から裏面へと貫通しつつ、表面から裏面へ至る途中で少なくとも大径となる半田溜まりを設けたスルーホール４０を形成してあるため、ＢＧＡパッケージ１０を実装した後で半田付け不良が判明したときでも当該ＢＧＡパッケージ１０を取り外すことなく、半田付けの不良が発生した箇所だけを修正することができ、作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるＢＧＡパッケージ用実装基板の斜視図である。
【図２】スルーホールの拡大斜視図である。
【図３】スルーホールの拡大断面図である。
【図４】スルーホールの変形例を示す断面図である。
【図５】同スルーホールの製造方法を示す説明図である。
【図６】スルーホールの他の変形例を示す透視斜視図である。
【図７】スルーホールの他の変形例を示す透視斜視図である。
【図８】ＢＧＡパッケージの実装過程を示す要部断面図である。
【図９】ＢＧＡパッケージを実装した状態の要部断面図である。
【図１０】半田量が少なめのときにおける半田溶融時と固着時の体積変化を示す要部断面図である。
【図１１】半田量が多めのときにおける半田溶融時と固着時の体積変化を示す要部断面図である。
【図１２】半田付け不良時における修正作業を示す要部断面図である。
【図１３】フロー半田法による半田付け作業を示す模式図である。
【図１４】従来のＢＧＡパッケージ用実装基板の斜視図である。
【符号の説明】
１０…ＢＧＡパッケージ
１１…端子
２０…実装基板
３２…ランド
４０…スルーホール
４１…スルーホール
４２…スルーホール
４３…スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003643656.tif 000012
【図１２】
0003643656.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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