(57)【要約】【課題】簡単な工程で作製でき、貫通ビアの裏面にハンダの突出がない回路基板を提供する。【解決手段】回路基板は、基板と、基板内に形成された貫通ビアと、回路基板の第１の面に形成されたハンダ層と、貫通ビア内に位置するハンダ流入阻害物とを有している。貫通ビアはハンダ層が形成された第１の面につながる大径部と、大径部と、第１の面と反対側の第２の面との間に位置する小径部とを有している。大径部の径はハンダ流入阻害物の最大外形より大きく、小径部の径はハンダ流入阻害物の最大外形より小さくなっている。このため、ハンダ流入阻害物は貫通ビア内に係止される。ハンダ流入阻害物は、ハンダが溶融した際に、貫通ビアに流入したハンダの流れを阻害する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板と、
前記基板の第１の面から第２の面に貫通する貫通ビアと、
前記基板の第１の面上に形成されたハンダ層と、
前記貫通ビア内に位置するハンダ流入阻害物と
を有し、
前記貫通ビアは、
前記第１の面につながり前記ハンダ流入阻害物の最大外形より大きな径を有する大径部と、
前記貫通ビアの中間部に設けられ前記ハンダ流入阻害物の最大外形より小さな径を有する小径部と
を有し、
前記ハンダ流入阻害物は前記貫通ビア内に係止されている
ことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記ハンダ流入阻害物が球状であることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記ハンダ流入阻害物の前記第１の面の側の端部の位置が、前記第１の面から前記ハンダ流入阻害物の半径未満だけ突出した位置と前記第１の面から前記ハンダ流入阻害物の半径未満だけ前記貫通ビアに入り込んだ位置との間にあることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記ハンダ流入阻害物の一端が略円錐形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項５】
前記貫通ビアの断面が前記大径部と前記小径部の間にテーパー形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の回路基板。
【請求項６】
前記ハンダ流入阻害物の前記第１の面の側にハンダが存在することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の回路基板。
【請求項７】
前記貫通ビアの表面が導体層で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載の回路基板の前記ハンダ層と電子部品の放熱部または接地電極とが接続した構造を有することを特徴とする電子装置。
【請求項９】
平板状の基板の第１の面につながる第１の径を有する大径部と前記第１の径より径の小さな第２の径を有する小径部とを有する貫通ビアを形成し、
最大外形が前記第１の径より小さく前記第２の径より大きいハンダ流入阻害物を前記第１の面の側から前記貫通ビアに挿入し、
前記貫通ビア内に前記ハンダ流入阻害物を係止し、
前記第１の面に所定パターンのハンダ層を形成し、
前記ハンダ層をリフローする
ことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１０】
平板状の基板の第１の面につながる第１の径を有する大径部と前記第１の径より径の小さな第２の径を有する小径部とを有する貫通ビアを形成し、
前記貫通ビアの内壁に導体層を形成し、
前記第１の面に所定パターンの導体層を形成し、
最大外形が前記第１の径より小さく前記第２の径より大きいハンダ流入阻害物を前記第１の面の側から前記貫通ビアに挿入し、
前記貫通ビア内に前記ハンダ流入阻害物を係止し、
前記第１の面に前記所定パターンに対応するハンダ層を形成し、
前記ハンダ層の上に電子部品を載置し、
前記ハンダ層をリフローする
ことを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板および回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  ｐａｃｋａｇｅ）やパワートランジスタなどの配線板への電子部品実装では、放熱やＧＮＤ（接地）の強化を目的として配線板のフットプリント内に貫通ビア（Ｖｉａ）を設ける場合がある。このような実装形態でハンダリフローを行うと、溶融した ハンダが、該貫通ビアに流れ込む。そして、実装基板の裏面側に突出した状態でハンダが冷却されると、例えば、裏面実装時に突出部が印刷用メタルマスクに干渉して欠損を生じさせたり、印刷の品質を低下させたりする問題が発生する。また突出したハンダが脱落すると、実装部品間に短絡を生じさせるといった問題も起こりうる。
【０００３】
上記の問題を解決する技術が、例えば特許文献１に開示されている。この技術では、内部に貫通ビアを持つ配線板の電極上に、電極を複数の領域に区画するレジストパターンを形成する。そして貫通ビアが含まれる領域を避けてハンダを印刷する。次いでリフローを行うと、レジストが、溶融したハンダを堰き止めるため、貫通ビアへのハンダの流入を防ぐことができる。
【０００４】
また、特許文献２には、部品固定用の接着剤、印字用のインク、微小部品などで、貫通ビアを塞いで、貫通ビアに溶融したハンダが流入することを防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６４６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、レジスト層の形成とパターンニングが必要なため、工程が複雑になるという問題がある。また特許文献２には、各貫通ビアに、接着剤、インク、微小部品などを位置決めする必要があるため、処理時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な工程で作製でき、貫通ビアの裏面にハンダの突出がない回路基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の回路基板は、基板と、基板内に形成された貫通ビアと、回路基板の第１の面に形成されたハンダ層と、貫通ビア内に位置するハンダ流入阻害物とを有している。貫通ビアはハンダ層が形成された第１の面につながる大径部と、大径部と、第１の面と反対側の第２の面との間に位置する小径部とを有している。大径部の径はハンダ流入阻害物の最大外形より大きく、小径部の径はハンダ流入阻害物の最大外形より小さくなっている。このため、ハンダ流入阻害物は貫通ビア内に係止される。このハンダ流入阻害物は、ハンダが溶融した際に、貫通ビアに流入したハンダの流れを阻害する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果は、簡単な工程で作製でき、貫通ビアの裏面にハンダの突出がない回路基板を提供できることである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】実装部品の一例を示す平面図である。
【図４】基板の部品実装部の一例示す平面図である。
【図５】部品を実装した回路基板の例を示す断面図である。
【図６】第４の実施形態を示す断面図である。
【図７】第５の実施形態を示す断面図である。
【図８】第５の実施形態の別の例を示す断面図である。
【図９】第６の実施形態を示す断面図である。
【図１０】第７の実施形態の一例を示す断面図である。
【図１１】第７の実施形態の別の一例を示す断面図である。
【図１２】第７の実施形態の考察を示す断面図である。
【図１３】第８の実施形態の製造方法の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の回路基板を示す断面図である。回路基板は、平板状の基板１と、基板１内に形成された貫通ビア２と、基板１の第１の面１ａに形成されたハンダ層３と、貫通ビア２の内に位置するハンダ流入阻害物４とを有している。
【００１３】
貫通ビア２はハンダ層３が形成された第１の面につながる大径部２ａと、大径部２ａにつながる小径部２ｂとを有している。大径部２ａはハンダ流入阻害物４の最大外形より大きい第１の径を有し、小径部２ｂはハンダ流入阻害物４の最大外形より小さい第２の径を有する。このため、ハンダ流入阻害物４は貫通ビア２の中間部に係止される。そして、ハンダ流入阻害物４の先にハンダが流動することを阻害する。なお、図１では、大径部と小径部の境界が階段状になっているが、別の形状、例えば、テーパー状に連続的に変化するようになっていても良い。また、ハンダ流入阻害物４０の係止位置は、図１の例に限るものではなく、貫通ビア内の任意の位置に設定しても良い。
【００１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡単な構成で、ハンダが貫通ビアの裏面に突出することのない回路基板を作製することができる。
【００１５】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の回路基板を示す断面図である。回路基板は、基板１０と、基板１０内に形成された貫通ビア２０と、ハンダ層３０と、ハンダ流入阻害物４０と、導体層５０とを有している。ハンダ流入阻害物４０は、ハンダの流れを止めるストッパである。このため、以降の説明では、ハンダ流入阻害物４０のことをストッパ４０とも称することとする。
【００１６】
貫通ビア２０はハンダ層３０を形成する第１の面１０ａにつながる大径部２０ａと、大径部２０ａと第２の面１０ｂの間に位置する小径部２０ｂとを有している。大径部２０ａの径はストッパ４０の最大外形より大きく、小径部２０ｂの径はストッパ４０の最大外形より小さくなっている。このため、ストッパ４０は小径部２ｂによって、貫通ビア２０に係止される。そして、ストッパ４０の先にハンダが流動することを阻害する。上記の構成が確実に機能するためには、ストッパ４０はハンダより比重が大きいことが望ましい。具体的には、例えば銅ボールを使用することができる。なお、図２では、大径部と小径部の境界が階段状になっているが、別の形状、例えば、テーパー状に連続的に変化するようになっていても良い。また、ストッパ４０の係止位置は、図２の例に限らず、貫通ビア内の任意の位置に設定しても良い。
【００１７】
導体層５０は、貫通ビア２０の内壁を被覆し、第１の面と第２の面との間に電気的、熱的接続を行うように設けられる。導体層５０は、第１の面および第１の面の反対側の第２の面で、それぞれ所定のパターンとなるように形成されている。具体的には、導体層５０を、例えば銅めっきで形成することができる。
【００１８】
ストッパ４０は、ハンダ層３０を形成する前に貫通ビア２０に挿入し、小径部２０ｂに係止する。その後ハンダを導体層５０上に形成し、ハンダを溶融すると、大径部２０ａから流入したハンダはストッパ４０に堰き止められ、ハンダの第２の面１０ｂ側への流動が阻害される。こうして回路基板の構成は、図２のようなものとなる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、簡単な構成で、ハンダが貫通ビアの裏面に突出することのない回路基板を作製することができる。
【００２０】
（第３の実施形態）
次に、第２の実施形態の回路基板に電子部品を実装する構成を、具体例を用いて説明する。
【００２１】
図３は、電子部品の一種であるＱＦＮパッケージの一例を示す平面図である。図は回路基板に接続される側の面を示している。ＱＦＮパッケージ２００は、基板の配線と接続される導体の端子２１０と、放熱やグランドの強化に利用される導体の放熱板２２０とを有している。放熱板２２０はスラグ、ヒートスラグなどとも呼ばれ放熱部として機能する。なお放熱板は、用途が接地電極であってもよい。
【００２２】
図４は、ＱＦＮパッケージ２００を実装する位置の回路基板の外観を示す平面図である。図は、導体層５０上にハンダを印刷した状態を表している。端子２１０に接続する端子接続ハンダ３０ａと、放熱板２２０を接続する放熱板接続ハンダ３０ｂのパターンが形成されている。放熱板接続ハンダ３０ｂのパターン内には貫通ビア２０が設けられ、ハンダ流入阻害物４０が、貫通ビア２０内に係止されている。
【００２３】
図５は、図３のＱＦＮパッケージ２００を図４の回路基板に所定位置に載置し、ハンダを溶融および冷却固化して、実装した時の構造を示す断面図である。基板１０の第１の面１０ａ上に、端子電極５０ａと、放熱板用電極５０ｂが形成されている。そして端子２１０は、端子接続ハンダ３０ａによって端子電極５０ａに接続され、放熱板２２０は、放熱板接続ハンダ３０ｂによって放熱板用電極５０ｂに接続されている。
【００２４】
貫通ビア２０にはストッパ４０が挿入され、大径部２０ａと小径部２０ｂの境目に係止されている。ストッパ４０は、ハンダを溶融した際に、ハンダが第２の面１０ｂ側へ流動することを阻害する。このため、図２は、ストッパ４０から第２の面１０ｂ側には、ハンダが存在しない断面図としている。しかしながら、第２の面１０ｂから外に、ハンダが突出しない限りにおいて、ストッパ４０から第２の面側の貫通ビア内にハンダが漏れ出していても良い。すなわち、ストッパ４０によるハンダ流動の阻害は完全でなくても良い。
【００２５】
以上、説明したように、本実施形態によれば、貫通ビアから裏面側にハンダを突出させることなく、回路基板に電子部品を実装した電子装置を製造することができる。
【００２６】
（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態では、ストッパが球状である例を用いて説明してきたが、最大外形が大径部より小さく、小径部より大きければ、他の形状であっても良い。
【００２７】
図６はその一例を示す断面図である。この例では、基板１０は多層板で、基板１０の内部にも配線５１が形成されている。貫通ビア２０を含む導体層５０上には、電極３１０を有する電子部品３００が、ハンダ層３０を介して実装されている。そして、ストッパ４０ａは、略円錐形の形状を有するものとしている。本例では、大径部２０ａ、小径部２０ｂともに円筒型であり、その境界は階段状である。ストッパ４０ａは、頂点を第２の面方向に向けた状態で、小径部２０ｂによって係止されている。なお、全体が円錐形でなくても、一端が略円錐形状の物体をストッパ４０ａとして用いてもよい。
【００２８】
上記の構成とすると、ハンダ溶融時にストッパ４０ａが、ハンダの流動を阻害するため、第２の面１０ｂの外側にハンダが突出することがない。なお、ストッパ４０ａが違う向きで貫通ビア内に係止されている場合、上記の例に比べて、ハンダの流動を阻害する効果は小さくなると考えられるが、第２の面１０ｂ外側にハンダが突出させないという目的は概ね達成することができる。
【００２９】
以上説明したように、ストッパが球状以外の形状であっても、ハンダが貫通ビアの裏面に突出していない回路基板および電子装置を作製することができる。
【００３０】
（第５の実施形態）
第１から第４の実施形態では、貫通ビアの大径部と小径部との境界が階段状になっている例を用いて説明したが、貫通ビアの形状は、これに限るものではない。図７は、貫通ビア２１の一部がテーパー形状を有している例を示す断面図である。貫通ビア２１の径は、第１の面内ではストッパ４０より大きく、途中でストッパ４０の直径より小さくなっている。またストッパ４０は球状であるとしている。この組み合わせでは、貫通ビア２１の、ストッパ４０の直径より径の大きな部分が大径部２１ａ、ストッパ４０の径より小さい部分が小径部２１ｂとなる。上記のような第１の面１０ａ側が径の大きな貫通ビア２１と球状のストッパ４０とを用いると、ストッパ４０を貫通ビア２１に挿入しやすいというメリットがある。
【００３１】
他の構成は、第４の実施形態と同様である。
【００３２】
図８は別の例を示す断面図である。この例では、貫通ビア２２の全体がテーパーとなっている。貫通ビア２２の径は、第１の面内ではストッパ４０より大きく、途中でストッパ４０の直径より小さくなっている。この組み合わせでは、貫通ビア２１の、ストッパ４０の直径より径の大きな部分が大径部２２ａ、ストッパ４０の径より小さい部分が小径部２２ｂとなる。他の構成は図７と同様である。
【００３３】
上記の例に示すように、本実施形態を用いても、ハンダが貫通ビアの裏面に突出していない回路基板および電子装置を作製することができる。
【００３４】
（第６の実施形態）
第１から第５の実施形態では、貫通ビア内にストッパが１つだけ挿入されている例を示したが、これに限るものではない。図９は第５の実施形態と同じ構成の貫通ビア２２に、複数のストッパ４０ｂを挿入した例を示す断面図である。その他の構成は第５の実施形態の図８の例と同様である。
【００３５】
本実施形態では、各貫通ビアに１つだけストッパを挿入する制御が必要ないので、処理が容易であるというメリットがある。
【００３６】
（第７の実施形態）
次に、貫通ビアにストッパを１つだけ挿入する方法について説明する。図１０（ａ）は第２の実施形態と同様に、大径部２１ａと小径部２１ｂとの境界が階段状となっている貫通ビア２３に球状のストッパ４０を挿入されている状態を示す断面図である。この貫通ビア２０では第１の面１０ａ側の導体層５０の表面からストッパ４０の端までの距離が、ストッパ４０の半径よりも少し小さくなるように、大径部２３ａと小径部２３ｂの形状を設定している。この状態で、別のストッパ４０´が貫通ビア２３に入ろうとしても、ストッパ４０´は半分以下しか貫通ビア２３に入り込むことができない。このため２つ目のストッパ４０´を容易に除去することができる。例えば、図１０（ｂ）のようにスキージ４００を導体層５０の表面に沿ってスライドさせることにより、除去することができる。
【００３７】
図１１（ａ）の貫通ビア２４は、図１０と同様に大径部２４ａと小径部２４ｂとの境界が階段状になっているが、境界がより第１の面１０ａに近いところにある。そして挿入されたストッパ４０の端が導体層５０の表面より外側に出ている。この場合、別のストッパ４０´が貫通ビア２４に入ろうとしても入ることができず、不安定な状態でストッパ４０に接触した状態になる。このため、例えば、図１１（ｂ）のように基板１０を傾けるだけで、２つ目のストッパ４０´を容易に除去することができる。
【００３８】
上記２例の考察から、貫通ビアに挿入されたストッパ４０の第１面側の端部の位置を、基板表面からストッパの半径未満外に出すか、半径未満だけ貫通ビア内部に入り込んだ状態にするかすれば、ストッパを１つだけ挿入することが容易になると考えられる。図１２は、このような状態の例を示す断面図である。ここでｒはストッパの半径、ｈは基板表面を０、外側を＋としたときのストッパ４０の端部の位置である。
【００３９】
図１２（ａ）は、０＞ｈ＞−ｒの場合を示す断面図である。２つ目のストッパ４０´は最大径の部分まで貫通ビア２０内に入ることができない。図１２（ｂ）はｈ＝０の場合を示す断面図である。２つ目のストッパ４０´は僅かしか貫通ビア２０内に入ることができない。図１２（ｃ）は０＜ｈ＜ｒの場合を示す断面図である。２つ目のストッパ４０´は貫通ビア２０内に入ることができず、不安定な状態でストッパ４０に接触することしかできない。
【００４０】
上記の考察から−ｒ＜ｈ＜ｒとなるようにストッパと貫通ビアの形状を設定すると、槓子ビアに１つだけストッパを挿入する制御が容易であることが分かる。その際、製造バラツキ等を考慮すると、例えばｈ＝０を目標として制御することにより、歩留りの向上を見込むことができる。なお、ここでは内壁が階段形状を有する貫通ビアを用いて説明したが、他の形状、例えばテーパー形状であっても同様の構成とすることができる。
【００４１】
（第８の実施形態）
次に、回路基板、及び、回路基板に電子部品を実装した電子装置の製造方法について説明する。図１３は、製造方法の工程を示す断面図である。
【００４２】
まず図１３（ａ）のように、基板１０に小径部２０ｂの径に対応する貫通穴を開口する。基板としては、例えば、紙フェノール、ガラスエポキシ、ポリイミド、セラミックなどを用いることができる。また、貫通穴の形成には、例えば、ドリル、炭酸ガスレーザーなどの各種レーザーを用いることができる。
【００４３】
次に図１３（ｂ）のように、大径部２０ａに対応する穴を形成する。これは、例えば、ドリルやレーザーを用いて形成することができる。大径部２０ａの側を基板１０の第１の面１０ａ、反対側の面を第２の面１０ｂとする。なお上記２種の穴あけには、周知の別の技術を用いても良く、また工程の順番が逆であっても良い。
【００４４】
次に図１３（ｃ）のように、導体層５０を形成する。導体層５０は貫通ビアの内壁を被覆するように形成する。導体層５０は、例えば、銅などの金属メッキによって形成することができる。また、図示はしていないが、第１の面１０ａおよび第２の面１０ｂに形成された導体層５０は、それぞれフォトリソグラフィーなどを用いて所定パターンとなるようにパターニングする。
【００４５】
次に図１３（ｄ）のように、第１の面側からストッパ４０を貫通ビアに挿入する。ストッパ４０としては、例えば銅ボールを用いる。この時、第６の実施形態のように一つの貫通ビアに１つのストッパ４０が入るようにしてもよい。
【００４６】
次に図１３（ｅ）のように、第１の面１０ａ側の導体層５０上にハンダペースト３１を印刷する。印刷には、例えばメタルマスクを用いて、ハンダペースト３１が所定パターンを形成するように行うことができる。
【００４７】
次に図１３（ｆ）のように、電子部品３００を、電極３１０を、対応するハンダペースト３１のパターンに位置決めして搭載する。
【００４８】
次にハンダペースト３１を溶融した後に冷却固化してハンダ層３０と成し、実装が完了する。ハンダの溶融は、例えば２３０−２５０℃のリフローで行うことができる。
【００４９】
なお、ここでは、貫通ビアの内壁が階段状の形状を持つ回路基板を例にとって説明したが、第５の実施形態のように貫通ビアがテーパー状の断面を有していても同様である。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態によれば、一般的なプロセスを用いて、簡便に、貫通ビアの裏面にハンダの突出がない回路基板を製造することができる。
【００５１】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０    基板
２、２０    貫通ビア
３、３０    ハンダ層
４、４０    ハンダ流入阻害物
５０    導体層
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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