(57)【要約】【課題】ＢＧＡ部品をプリント配線板に半田付けする際、ＢＧＡ部品の半田ボールよりもプリント配線板のランド上に塗布したクリーム半田の方が先に溶融するようにして良好なる半田付け状態を得る。【解決手段】プリント配線板５のランド６上に塗布するクリーム半田７の形状を、ＢＧＡ部品１の半田ボール４が当てられる部分の周囲部がランド６側に向かって下降傾斜する錐台状にする。すると、密に多数形成されているクリーム半田７の相互間の隙間が広くなり、その間に熱風が通り易くなってクリーム半田７に熱風が当り易くなる。また、熱風が良く当たる錘面７ｂの表面積が多くなる。しかも、クリーム半田７の体積は従来の断面矩形状のものに比べて小さくなり、熱容量が小さくなる。このため、熱容量のより小さいクリーム半田７が熱をより多く受けるようになり、半田ボール４よりも早く溶融する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品のパッケージの一面にパッドを格子状に配列し、それらパッドに接続用の半田ボールを設けてなるＢＧＡ部品を実装するプリント配線板であって、
前記ＢＧＡ部品の前記半田ボールを接続するためのランドを有し、前記ランドにクリーム半田を塗布し、それらクリーム半田に前記ＢＧＡ部品の前記半田ボールを当てた状態で加熱して前記ランドに前記半田ボールを半田付けするプリント配線板において、
前記ランドに塗布する前記クリーム半田の形状を、前記半田ボールが当てられる部分の周囲部が前記ランド側に向かって下降傾斜する錐台状としたことを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記ランドに塗布する前記クリーム半田のうち、前記半田ボールが当てられる部分の周囲部の下降傾斜部分は、円弧凹面状になっていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記半田ボールは鉛を含む有鉛半田からなり、前記クリーム半田の半田は鉛を含まない無鉛半田からなり、
前記ランドに塗布する前記クリーム半田のうち、前記半田ボールが当てられる部分は前記半田ボールを受け入れる球状凹面に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプリント配線板
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＢＧＡ部品を実装するプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
面実装用の半導体装置として、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）部品がある。これは、内部にＬＳＩなどの電子部品を封止したパッケージの一面にパッド（電極）を格子状に設け、それら各パッドに接続用の半田ボールを設けた構造のものである。このＢＧＡ部品を実装するプリント配線板にあっては、ＢＧＡ部品の半田ボールを半田付けするためのランド（電極）上に、クリーム半田を塗布し、そして、ＢＧＡ部品を半田ボールがランド上のクリーム半田に合うようにプリント配線板に載せ、リフロー炉において熱風で加熱してクリーム半田および半田ボールを溶融させ、ＢＧＡ部品をプリント配線板に半田付けするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５８４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リフロー方式による半田付けにおいて、半田ボールよりもクリーム半田の方が先に溶融すると、良好なる半田付け状態を得ることができるとされている。これは、クリーム半田が先に溶けると、その溶融したクリーム半田がＢＧＡ部品の半田ボールの表面を濡れ上がり、これにより、半田ボールの表面の酸化膜や汚れが除去され、活性化されるからであるとされる。
【０００５】
上記特許文献１のプリント配線板では、塗布されたクリーム半田の断面形状が矩形状である。このため、ＢＧＡ部品をプリント配線板に搭載したとき（クリーム半田の上面に半田ボールが接した状態となる。）、半田ボールとクリーム半田との間に生じる隙間が狭く、その隙間内に熱風が入り難い。また、クリーム半田の断面形状が矩形状で、高さが同じの場合、他の断面形状、例えば台形状のものに比べて体積が大きく、従って熱容量が大きい。このようなクリーム半田では、熱風によって加熱したときの温度上昇が緩やかで、半田ボールに接する中央部分が溶融温度に達するまでに時間がかかる。逆に、半田ボールには熱風が当り易く、比較的早い時期に溶融する。従って、クリーム半田が溶融する前に半田ボールが融け始めることが往々にして起こり、良好なる半田付け状態が得られなくなる恐れがある。
特に、クリーム半田が無鉛（鉛フリー）の半田で、半田ボールが有鉛半田である場合には、無鉛のクリーム半田よりも融点の低い半田ボールの方が先に溶融する傾向が更に強くなり、良好な半田付け状態が得られない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、クリーム半田が鉛フリーの半田で、ＢＧＡ部品の半田ボールが有鉛半田であっても、クリーム半田の方が半田ボールよりも先に融けるようにすることができるプリント配線板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、プリント配線のランドに塗布するクリーム半田の形状を、半田ボールが当てられる部分の周囲部がランド側に向かって下降傾斜する錐台状としたので、密に形成されているクリーム半田の相互間の隙間が広くなり、クリーム半田の相互間を熱風が通り易くなる。また、クリーム半田の体積が小さくなり、熱容量が小さくなる。このように、熱容量のより小さいクリーム半田が熱（熱風）をより多く受けることができるようになるので、半田ボールが無鉛半田で、クリーム半田が鉛フリーの半田を用いたとしても、クリーム半田を半田ボールよりも早く溶融させることが可能となる。このため、先に溶融したクリーム半田が未だ溶けていない半田ボールの表面に濡れ上がり、当該半田ボールの表面の酸化膜や汚れを除去した後、半田ボールが溶融してクリーム半田の半田と融合するようになり、良好な半田付け状態が得られる。
【０００８】
請求項２の発明は、クリーム半田のうち、半田ボールが当てられる部分の周囲部の下降傾斜部分を、円弧凹面状にしたものである。このようにすると、クリーム半田の下降傾斜部分の表面積がより広くなるため、クリーム半田が熱風から受ける熱量をより増加させることができる。
【０００９】
請求項３の発明は、半田ボールが鉛を含む有鉛半田からなり、クリーム半田が無鉛半田からなる場合、ランドに塗布するクリーム半田のうち、半田ボールが当てられる部分（上面）を、半田ボールを受け入れる球状凹面にしたものである。
【００１０】
このようにすると、半田ボールと錘台状のクリーム半田の上面との間の隙間がより狭く、または隙間が無くなるので、半田ボールのうち球状凹面に入った部分に熱風が当り難く、または熱風が当らなくなるので、半田ボールの溶融時期が遅れる。一方、クリーム半田も球状凹面には熱風が当り難く、または球状凹面に熱風が当らなくなるが、クリーム半田の場合には、体積が小さいので、その溶融時期に対して、上面を球状凹面としたことによる受熱量の減少よりも、上面の周囲部を下降傾斜させて受熱面積を増大させたことによる受熱量の増加の方がより大きな影響を及ぼす。このため、クリーム半田の上面を球状凹面にすると、半田ボールの溶融時点を遅くできるので、クリーム半田の方を早く溶融させることについて、確実性が増す。
【００１１】
また、球状凹面の半径を変えることで、半田ボールとクリーム半田の球状凹面との間の隙間の大きさを調整することができる。これにより、クリーム半田の球状凹面と半田ボールとの間に生ずる隙間の大きさを調整、ひいては半田ボールの受熱量を調整することができるので、半田ボールの大きさなどに応じて球状凹面の半径を変化させることで、クリーム半田溶融後における半田ボールの溶融時期を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、クリーム半田の溶融過程を順に示す概略的な断面図
【図２】ＢＧＡ部品の底面図
【図３】ＢＧＡ部品の概略的な部分断面図
【図４】プリント配線板の概略的な部分断面図
【図５】ランドに塗布されたクリーム半田の斜視図
【図６】クリーム半田の塗布工程を示す概略的な断面図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図９】クリーム半田の上面を球状凹面に形成する工程の一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施形態により具体的に説明する。
［第１の実施形態］
図１〜図６は本発明の第１の実施形態を示す。図２には、ＢＧＡ部品１が示されている。このＢＧＡ部品１は、内部に図示しないＬＳＩなどの電子部品を封止したパッケージ２を主体とするもので、このパッケージ２の一面（底面）には、図３に示すパッド（電極）３が格子状に配列され、そのパッドに接続端子となる半田ボール４が設けられている。この実施形態における半田ボール４は、周知の有鉛半田が用いられている。なお、電子部品はボンディングワイヤなどによってパッド３に接続されている。
【００１４】
図４には、ＢＧＡ部品１を実装するプリント配線板５が示されている。このプリント配線板５は、表面或いは内部にプリント配線された導電路（図示せず）を有し、表面に導電路に接続されたランド６が形成されている。このランド６のうち、所要のものはＢＧＡ部品１を実装するために当該ＢＧＡ部品１の半田ボール４と同じピッチ間隔で格子状に配列されている。
【００１５】
プリント配線板４のランド６のうち、ＢＧＡ部品１を実装するランド６（以下、単にランド６という）には、クリーム半田７が設けられている。このクリーム半田７は、半田の粉末にフラックスを加えて適度な粘度にしたもので、半田は例えば鉛を含まない鉛フリーの半田（無鉛半田）からなる。鉛フリーの半田は、ＳｎＡｇＣｕ系、ＳｎＣｕ系、ＳｎＺｎＢｉ系など種々のものがある。
【００１６】
クリーム半田７は、図５にも示すように、ＢＧＡ部品１の半田ボール４が当てられる部分（上面）の周囲部がランド６側に向かって末広がり状に直線的に下降傾斜する円錐台状に形成されている。このクリーム半田７は、図６に示すように、プリント配線板５にメタルマスク８を宛てがい、メタルマスク８上にクリーム半田材９を置き、スキージ１０で掻くことによって形成する。つまり、メタルマスク８にはクリーム半田７と同じ円錐台状の穴８ａが形成されており、スキージ１０で掻くと当該穴８ａ内にクリーム半田材９が埋め込まれてクリーム半田７として形成されるのである。
【００１７】
各ランド６に円錐台状のクリーム半田７が形成されたプリント配線板５にＢＧＡ部品１を実装するには、ＢＧＡ部品１を、図１（ａ）に示すように、その半田ボール４が各ランド６上のクリーム半田７に合うようにプリント配線板５上に載せ、リフロー炉に入れる。リフロー炉では、プリント配線板５とＢＧＡ部品１との間の隙間を通る熱風によって半田ボール４およびクリーム半田７が加熱される。
【００１８】
リフロー炉での加熱時、従来は、クリーム半田が背の低い円柱状（断面が矩形状）であったため、縦横に多数密に形成されているクリーム半田の相互間の隙間は狭く、クリーム半田の相互間に熱風が侵入し難い。しかも、無鉛半田からなるクリーム半田は融点が高いので、半田ボールよりも溶融開始時期が遅れる恐れがあった。
【００１９】
これに対し、本実施形態では、クリーム半田７が円錐台状になっている。このため、クリーム半田７の上面７ａ（円錐台の台面）よりも外側はプリント配線板５側に向かって下降傾斜する錐面７ｂになっているので、密に多数形成されているクリーム半田７の相互間の隙間は広くなり、クリーム半田７の相互間に熱風が入り易くなる。しかも、円錐面７ｂの表面積は、従来の円柱状のクリーム半田の円周側面の表面積よりも広く、受熱量は増加する上、本実施形態のクリーム半田７では、断面が台形状であるから、全体の体積が従来の円柱状のクリーム半田に比べて体積が小さく、同じ受熱量であった場合、円柱状の従来のクリーム半田よりも早く温度上昇する。
【００２０】
このように、受熱量が多く、且つ熱容量が小さい本実施形態におけるクリーム半田７では、含有する半田粉末が融点の高い無鉛半田であっても、半田ボール４と接している中央部分まで早期に温度上昇する。このため、クリーム半田７は、有鉛半田からなる半田ボール４よりも早期に溶融し、溶融すると、半田ボール４がクリーム半田７に埋め込まれるようになってＢＧＡ部品１全体が沈み始める（図１（ｂ））。そして、溶融したクリーム半田７が半田ボール４の表面に沿って濡れ上がり、半田ボール４の表面の汚れや酸化膜を除去し活性化する（図１（ｃ））。この後、半田ボール４が溶融し、溶融したクリーム半田７の半田と融合一体化する。そして、最終的に冷却され、ＢＧＡ部品１のパッド３とプリント配線板５のランド６とが半田付けされる。
【００２１】
以上のように本実施形態では、半田ボール４が有鉛半田で、クリーム半田７が無鉛半田であっても、クリーム半田７がより早く溶融し、半田ボール４の表面を活性化した後、半田ボール４が溶融するので、良好なる半田付け状態を得ることができる。
【００２２】
［第２の実地形態］
図７は本発明の第２の実施形態を示す。この実施形態が上述した第１の実施形態と異なるところは、クリーム半田７の円錐面７ｂを円弧凹面状に形成したところにある。
このようにすれば、円錐面７ｂの面積がより広くなるので、熱風からの受熱量が増加し、クリーム半田７の溶融時期がより早くなる。
【００２３】
［第３の実地形態］
図８および図９は本発明の第３の実施形態を示す。クリーム半田７の円錐面７ｂを円弧凹面状にした点では上述の第２の実施形態と同じであるが、この第２の実施形態と異なるところは、上面７ａを半田ボール４が入り込む浅い球状凹面としたことにある。なお、上面７ａを球状凹面にするには、例えば、図９に示すように、メタルマスク８で円錐台状のクリーム半田７を形成した後、メタルマスク８を外す前に、球状の押型１１でクリーム半田７の上面７ａを押圧して球状凹面に形成する。
【００２４】
このように上面７ａを球状凹面にすると、ＢＧＡ部品１をプリント配線板５に載せたとき、図８（ａ）に示すように、半田ボール４がクリーム半田７の上面７ａの球状凹面内に入り込むため、半田ボール４とクリーム半田７との間の隙間がほとんどなくなり、熱風が入り込み難くなる。このため、半田ボール４の球状凹面に入り込んだ部分からの受熱がほとんどなくなり、半田ボール４の受熱量が減少し、溶融時期が遅れる。
【００２５】
一方、クリーム半田７も、上面７ａからの受熱がなくなるが、上面７ａが平坦であっても、もともと半田ボール４との隙間が小さく、熱風がほとんど入り込まない部分であるから、その影響はより少ない上、球状凹面としたことによる体積減少もあるので、クリーム半田７の溶融時期の遅れは半田ボール４程ではなくなる。
【００２６】
このように第３の実施形態では、クリーム半田７の溶融時期が半田ボール４の溶融時期よりも確実に早くすることができる。
また、第３の実施形態においては、球状凹面の半径を大小変えることで、半田ボール４とクリーム半田７の上面７ａとの間にできる隙間の大きさが変化する。そして、クリーム半田７の球状凹面と半田ボール４との間に生ずる隙間の大きさが変化すると、その隙間内に侵入する熱風量を多少なりとも変化させることができ、これにより、半田ボール４の受熱量を調整することができるので、半田ボール４の大きさなどに応じて球状凹面の半径を変化させることで、クリーム半田４の溶融後における半田ボール４の溶融時期を調整することが可能となる。
【００２７】
［その他の実施形態］
本発明は上述し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形または変更が可能である。
クリーム半田７の形状は円錐台に限らず、角錘台、三角錘台など他の形状であっても良い。
半田ボール４とクリーム半田７は、共に無鉛半田であっても良く、共に有鉛半田であっても良い。
クリーム半田７の傾斜面７ｂの角度は受熱量の調整のために適宜定めれば良い。
第２の実施形態におけるクリーム半田７、つまり傾斜面７ｂが直線状のものにおいて、上面を球状凹面に形成しても良い。
【符号の説明】
【００２８】
図面中、１はＢＧＡ部品、３はパッド、４は半田ボール、５はプリント配線板、６はランド、７はクリーム半田を示す。
【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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