(57)【要約】【課題】  回路基板に加えられる外部応力によって、回路基板が変形してパッドが剥離するのを抑制する。【解決手段】  回路基板の回路部品実装面に格子状に複数形成されるＢＧＡ回路部品用のパッドの形状を方形にすることで、パッドの面積を大きくして剥離強度を増大させると共に形状自体が有する剥離抵抗性によってパッドが剥離されるのを抑制する。さらに、方形の領域に格子状に配置された長方形パッドの、コーナーに位置するパッドのコーナー側の角を斜めに直線的に切除することで、剥離強度を増大させた。さらに、長方形状のパッドにスルーホールを形成して半田付着量を増大させることで剥離強度を増大させた。  【選択図】図６
2006210851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装型回路部品が接合される、格子状に配列される複数のパッドのうち、少なくとも最も外側に配置されるパッドの平面形状を方形としたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
ＢＧＡ回路部品が接合されるパッドの平面形状を長方形としたことを特徴とする回路基板。
【請求項３】
表面実装型回路部品が接合される、方形領域に格子状に配列される複数のパッドのうち、少なくとも前記方形領域のコーナー部に位置するパッドを、長方形をベースにしてそのコーナー部側の角を直線的に除去した平面形状に形成したことを特徴とする回路基板。
【請求項４】
前記直線的に除去する角度を、当該パッドと交わる、前記領域の略中央に中心を置く同心円の接線の角度に略等しく設定したことを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
【請求項５】
平面形状が長方形であり、かつその表面に、半田ボールによる半田付け領域と、スルーホールを形成したパッドを備えたことを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面実装型のパッケージを有する半導体回路部品を実装するための回路基板に関し、特に、パッケージ底面に形成された電極を半田ボール等の金属バンプを介して基板のパッドに接続するように構成された表面実装型回路部品を実装する回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、回路基板に実装される半導体回路部品としては、そのパッケージの多様化が進み、基板との電気的接続にリードあるいはピンを用いることのない、リードレスの表面実装型パッケージが広く実用に供されるに至っている。
【０００３】
このような、リードレス表面実装型パッケージとしては、例えば、外部回路と接続するための複数の電極（パッド）をそのパッケージの底面に例えば格子状に形成し、このパッドに半田ボールを装着することで接続端子としたＢＧＡ（Ball Grid Array）、あるいは、パッケージの底面に格子状に形成した複数のパッド（ランド）をそのまま接続端子としたＬＧＡ（Land Grid Array）がある。
【０００４】
また、半導体を構成するベアチップと略同じ大きさのパッケージを備えたＣＳＰ（Chip Size Package）も知られている。このＣＳＰも、パッケージの底面に複数のパッドを備え、半田ボールあるいは他の金属バンプを介して回路基板のパッドと接続するように構成することが可能である。
【０００５】
ＢＧＡは、その半田ボールを、接続する回路基板のパッドに接触させた状態で、加熱して半田付けを行ういわゆるリフロー半田付けによって回路基板に実装される。
【０００６】
ＬＧＡは、パッケージの底面に形成した複数のパッドに接触する接触子を備えたソケットを介して回路基板に実装されるか、あるいは、パッドに装着された半田バンプを介して回路基板に直接的に実装される。
【０００７】
ＣＳＰも、それら回路部品と実質的に同様にして回路基板に実装することが可能である。
【０００８】
このように、リードを有しない表面実装型の半導体が実装された回路基板は、それを利用する電子機器の筐体内部に取り付けられることで、電子機器の回路を構成する部品として組み込まれる。
【０００９】
この回路基板組み込み作業が実行される過程において、時として回路基板に基板面と交わる方向に応力が加えられたり、あるいは落下等によって衝撃が加えられることがある。それによって、回路基板が反ったり歪んだりすることがあり、それが回路部品と基板の接合部分に波及して、基板のパッドが剥離したり、あるいは半田付け部分が切断されたりして、回路基板としての本来の機能を発揮することができなくなるという問題を有している。
【００１０】
回路基板のパッドが基板本体から剥離してしまうと、回路基板そのものを交換しなくてはならず、電子機器の組み立て作業が著しく手間のかかるものになってしまう。
【００１１】
特に最近では、電子機器の外形を小型、薄型化することを目的として、回路基板そのものも厚さの薄い素材を用いることがあり、基板の剛性が低くなるため、外部から加えられる応力あるいは衝撃によって、基板が変形し易くなって、ＢＧＡ等のリードを持たない表面実装型回路部品を実装するための回路基板のパッドが剥離する事故が発生する可能性が高くなってきている。
【００１２】
従来、例えば特許文献１には、ＢＧＡ回路部品あるいはＣＳＰ回路部品が実装される回路基板のパッドの形状を、最外周のコーナー部で径大に形成することで、パッドの剥離強度の低下を防止するようにした提案が開示されている。この提案では、パッドが円形であるため、回路基板のスペースを有効活用することができず、また外部応力が加わった場合、それがパッドの外縁の一点に集中して加わるため、剥離し易いという問題を有している。
【特許文献１】特開２００３−７８２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上のように、従来、ＢＧＡあるいはＣＳＰ等の表面実装型回路部品を実装する回路基板において、基板に外部から加えられる応力によって、回路部品と基板のパッドとの半田付け接合部分にストレスが発生して、パッドが回路基板本体から剥離してしまうという問題があった。
【００１４】
したがって、この発明は、ＢＧＡあるいはＣＳＰ等の表面実装型回路部品を実装する回路基板において、それら部品と接合されるパッドの剥離強度を高めることのできる回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る回路基板は、表面実装型回路部品が接合される、格子状に配列される複数のパッドのうち、少なくとも最も外側に配置されるパッドの平面形状を方形としたことを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る回路基板は、ＢＧＡ回路部品が接合されるパッドの平面形状を長方形としたことを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る回路基板は、表面実装型回路部品が接合される、方形領域に格子状に配列される複数のパッドのうち、少なくとも前記方形領域のコーナー部に位置するパッドを、長方形をベースにしてそのコーナー部側の角を直線的に除去した平面形状に形成したことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る回路基板は、平面形状が長方形であり、かつその表面に、半田ボールによる半田付け領域と、スルーホールを形成したパッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回路部品と接合される複数のパッドの内、少なくとも外周部に配置されるパッドの形状を方形としたので、パッドの面積を大きくすることができ、さらに、最も外部応力を受け易い外周部のパッドのコーナー形状を直線状にしたので、剥離しようとする力が加わる部分の単位長を長くすることができる剥離強度を高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図９及び図１０は、表面実装型回路部品である、一般的なＢＧＡ回路部品を説明するために示す斜視図である。
【００２１】
図９において、ＢＧＡ回路部品９０１は、立方形状の合成樹脂製パッケージ材によって封止された図示しない半導体チップを内部に備え、そのパッケージの底面９０２に、半導体チップの外部接続電極と電気的に結合され複数の電極が例えば格子状に配設され、さらにその電極にそれぞれ半田ボール９０３装着されて構成される。
【００２２】
図１０は、図１に示すＢＧＡ回路部品９０１を底面９０２側から見た図面であり、複数の半田ボール９０３が、底面９０２に格子状に設けられた図示しない電極に装着されている。
【００２３】
図１は、この発明に係わる回路基板を説明するために示す図面であり、回路基板１００はその回路部品取付け面１０１に、ＢＧＡ回路部品を実装するためのパッド１０２が、ＢＧＡ回路部品の半田ボールの配置に対応するように複数形成されている。
【００２４】
パッド１０２は、長方形状に形成されており、その短辺方向の幅寸法Ｗは、ＢＧＡ回路部品の半田ボールの径より所定寸法だけ大きく設定されている。実際には、各パッド１０２は、ＢＧＡ回路部品の半田ボールの径と略同一の円形形状を残して、半田レジストで覆われるものであり、その例を図２に示す。図２に示すように、パッドの表面において、ＢＧＡ回路部品の半田ボールの径と略同一の円形形状２０１を残し、斜線で示す半田レジスト２０２を塗布している。
【００２５】
次に、パッドの形状を長方形にしたことの効果について検証する。パッドの剥離強度はパッドの面積に比例する。すなわちここにおいて、剥離強度とはパッドを回路基板本体から剥離しようとする力が働いた場合に、実際にパッドが剥離される力の度合いを示すもので、剥離強度が大であるということは、剥離し難いということであり、パッドの面積が大きければそれだけ剥離強度が大であると言うことができる。
【００２６】
図３に示すように、パッドの形状が、直径２ｒの円形である場合と、一辺の長さが２ｒの正方形の場合とを比較すると、円形パッド５０１の面積Ａ１はπｒ２であり、正方形パッド５０２の面積Ａ２は４ｒ２であるから、Ａ２／Ａ１＝４ｒ２／πｒ２＝４／πで、正方形の面積は円形の面積のおよそ１．２７倍である。
【００２７】
また、パッドの形状が長方形の場合、その短辺の長さを２ｒにすると、正方形よりさらにその面積は大きくなり、剥離強度が増す。
【００２８】
このように、バッドをＢＧＡ回路部品の半田ボールを接合するに必要な最小限の面積を備えるものとして構成する場合、全体の面積としては、円形のパッドより方形のパッドの方が大きくなり、剥離強度を大きくすることができるものである。
【００２９】
次に、形状の違いによる剥離強度の差異について図４を参照して説明する。同じ面積の円形のパッドと方形のパッドが存在する場合、方形のパッドの方が剥離強度が大きくなる。
【００３０】
パッドが円形であった場合、図４（ａ）に示すように、パッド４０１を剥離しようとする力Ｆは、バッド４０１の外縁の略一点４０２に加えられることになり、力Ｆが狭い箇所に集中して加えられるため、剥離し易くなると考えられる。
【００３１】
これに対してパッドが長方形であった場合には、図４（ｂ）に示すように、パッド４０３の各辺の中間部位上の点４０４に対してその辺と直行する方向に加えられる力Ｆに関しては、大きな剥離強度が得られる。
【００３２】
これは、図５に示すように、ある面に貼り付けられた粘着テープ５０１を剥がす状況でシミュレーションすると、粘着テープ５０１を剥がす力Ｆは、粘着テープ５０１の幅Ｌに沿って分散して加えられることになるため、円形のパッドに比べてより大きな力を加えないと剥がれないという現象が生ずるためと推測される。
【００３３】
以上説明したように、この発明の一実施の形態によれば、パッドの形状を方形にしたので、パッドの剥離強度を大にした回路基板を提供することができるものである。
【００３４】
しかしながら、パッドが方形である場合、その辺に対して加えられた力に対しては、大きな剥離強度が得られるが、図４（ｂ）において、角部４０５に、力Ｆが加わった場合には、一点に力が加えられるため、円形パッドと同様に剥離し易くなることが考えられる。したがって、角部４０５に力が加わるような環境に配置された方形パッドに関しては、図４（ｃ）に示すように、その角部を直線状に切断することにより、パッド全体の剥離強度を大きくすることができるものである。
【００３５】
また、ＢＧＡ回路部品の半田ボールの位置に対応して、回路基板本体にパッドを形成すると、パッドはＢＧＡ回路部品の例えばパッケージ底面の縁形状によって形成される領域に格子状に配置されるのが一般である。その場合、領域の内側に位置するパッドより外側に位置するパッドの方が剥離の要因となる力の影響を受け易く、最も外側に位置するパッドがより大きな影響を受け易くなる。さらに、パッドが設けられる領域が方形である場合、そのコーナー部に位置するパッドが、他の位置に置かれるパッドよりも剥離の要因となる力の影響を受け易くなる。したがって、パッドが配置される領域の外側においては、パッドの形状を長方形のパッドとし、さらにコーナー部において、パッドの形状を長方形で、かつコーナー部側の角を直線状に切除した形状にすることで、剥離強度を大きくすることができるものである。
【００３６】
図６及び図７は、この発明に係わる回路基板の他の実施の形態を説明するために示す図である。
【００３７】
すなわち、図６に示すように回路基板６００は、長方形状の枠内に格子状に配列される複数のバッドの内、最外周部のバッド６０１と、枠の各コーナーにおける対角線上１個内側のバッド６０２の形状を長方形とすると共に、さらにそれらパッド６０１，６０２のコーナー側の角を斜めに直線的に切断するように構成している。
【００３８】
他の内側に配置されるパッド６０３は、図６では、丸形状に形成されているが、長方形とすることももちろん可能である。
【００３９】
図７は、各パッド６０１，６０２，６０３の、半田ボールが接合される部分を除いて半田レジスト７０１が塗布された状態を示すものである。
【００４０】
なお、図６及び図７において、図中最上行の中央部の２つのバッド６０１，６０１には小さな丸形状６０４が付されているが、これはスルーホールである。
【００４１】
図６及び図７に示す実施の形態においては、長方形状の枠内に格子状に配置された複数のバッド６０１〜６０３のうち、最外周部のパッド６０１を長方形状とし、さらに各コーナー部に配置される４個のパッド６０１，６０２をコーナー側の角を斜めに直線的に切断するようにした。
【００４２】
それによって、剥離を起こし易い最外周部のパッド６０１の剥離強度を大きくすることができる。さらに、剥離を起こし易いコーナー部のパッド６０１，６０２についても、それぞれ４個のパッドについて、コーナー側の角を直線的に切断するようにしたので、剥離させるための力がパッドの角一点に集中的に加えられるという現象が発生することなく、さらに剥離強度を大きくすることができるものである。
【００４３】
さらに、スルーホールを設けることによって、半田が余分にスルーホールを設けたバット６０１に付着するようになるため、バッドの剥離強度をさらに増加させることが可能となるものである。
【００４４】
図８は、この発明の回路基板のさらに他の実施の形態を説明するために示す平面図である。図８の実施の形態では、回路基板８００は、回路部品装着面８０１のパッドが配置される領域のコーナー部に配置されるパッド８０２〜８０６のコーナー部側の角を直線状に切除する際に、その角度を、領域の中方に中心を置く同心円の接線と略等しくなるようにしたものである。なお、同じ数字を付したパッドは、切除された角部の位置は異なるが角度が同じであることを示す。
【００４５】
このように構成することで、各パッド毎に、その設けられた位置に応じて適切でかつきめ細かな剥離強度を持たせることができるようになるものである。
【００４６】
以上説明したように、本発明に係わる回路基板によれば、方形形状のパッドを少なくとも剥離が発生し易い部位に配置するようにしたので、パッドの剥離強度を大きくすることができるものである。
【００４７】
さらにまた、長方形状の枠内に格子状に配置されたバッドの内、枠のコーナー部に位置するバッドについては、コーナー側の角を所定角度で斜めに直線的に切断するようにしたので、コーナー部側の角から剥離されるという現象の発生を抑制することができものである。
【００４８】
さらにまた、パッドにスルーホールを設けることで、半田付着量が増加するので剥離強度を大きくすることが可能となるものである。
【００４９】
なお、この発明に係わる回路基板は、以上説明した形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、以上の説明では、パッドをＢＧＡ回路部品の半田ボールと接合されるものとしたが、ＢＧＡ回路部品の他に、ＬＧＡ回路部品を金属バンプを介して接合す場合、あるいはＣＳＰ回路部品を金属バンプを介して接合する場合にも本発明は適用できものであることは述べるまでもない。
【００５０】
さらに、パッドを長方形枠全体に配置するように説明したが、ＢＧＡ回路部品として、底面の中央部分に電極が存在せず、外縁に沿って数列配置されるように構成されるものも存在するが、その場合、本発明の回路基板では、当然ながら、バッドはそれに対応したものとなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明に係わる回路基板の一実施の形態を説明するために示す平面図。
【図２】図１に示す回路基板に半田レジストを塗布した状態を説明するために示す平面図。
【図３】パッドの形状の相違によって、パッドと回路基板面との結合面積の違いを説明するために示す図。
【図４】パッドの形状による剥離強度の相違を説明するために示す図。
【図５】パッドが長方形状である場合に、剥離しようとする力が印加される状況を説明するために示す図。
【図６】本発明に係わる、回路基板の他の実施の形態を説明するために示す平面図。
【図７】図６に示す回路基板に半田レジストを塗布した状態を説明するために示す平面図。
【図８】本発明に係わる、回路基板のさらに他の実施の形態を説明するために示す平面図。
【図９】一般的なＢＧＡ回路部品を説明するために示す斜視図。
【図１０】図９に示すＢＧＡ回路部品の半田ボール配置状況を説明するために示す図。
【符号の説明】
【００５２】
１００…回路基板
１０１…回路部品実装面
１０２…パッド
２０１…半田レジスト
３０１…円形パッド
３０２…正方形パッド
４０１…円形パッド
４０３…長方形パッド
５０１…粘着テープ
６００…回路基板
６０１…回路部品実装面
６０２，６０３，６０４…パッド
６０５…スルーホール
７０１…半田レジスト
８００…回路基板
８０１…回路部品実装面
８０２，８０３，８０４，８０５，８０６…パッド
【図１】
2006210851.tif 000003
【図２】
2006210851.tif 000004
【図３】
2006210851.tif 000005
【図４】
2006210851.tif 000006
【図５】
2006210851.tif 000007
【図６】
2006210851.tif 000008
【図７】
2006210851.tif 000009
【図８】
2006210851.tif 000010
【図９】
2006210851.tif 000011
【図１０】
2006210851.tif 000012