(57)【要約】【課題】ボイドの発生を効率よく抑制できる実装基板を提供する。【解決手段】実装基板は、絶縁性の基材と、導体膜と、仕切り壁とを有している。導体膜は、はんだと接合する材料からなり、基材上に一連の膜として積層されている。仕切り壁は、導体膜上に形成され、導体膜を複数の区画に仕切る。仕切り壁は、はんだと反応しない材料からなり、導体膜の上面から第1の高さの第1の壁部と、第１の高さより低い第２の高さの第２の壁部とを有している。各区画にはんだを供給し、仕切り壁の上方にパッケージ部品のサーマルパッドを接合すると、それぞれの区画のはんだは、互いに分離した状態で、サーマルパッドと導体膜とを接続する。そして、隣接するはんだ間には、底面が第２の壁部で規定される隙間ができる。この隙間を介して、はんだから発生したガスが外部に放出され、はんだにボイドが発生することを抑制することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基材と、
前記基材上に積層された導体膜と、
前記導体膜上に設けられ、前記導体膜を複数の区画に区画する絶縁性の仕切り壁と
を有し、
前記仕切り壁は、
前記導体膜の上面から第1の高さに上面がある第1の壁部と、
前記第１の高さより低い第２の高さに上面がある第２の壁部と
を有することを特徴とする実装基板。
【請求項２】
それぞれの前記区画が、
少なくとも１つの隣接区画との間に前記第２の壁部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
【請求項３】
前記導体膜の外周上に外周壁を有し、
前記外周壁が、
前記第１の壁部と同じ高さの第３の壁部と、
前記第３の壁部より低い第４の壁部と
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の実装基板。
【請求項４】
前記区画が矩形である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の実装基板。
【請求項５】
前記区画が楕円形である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の実装基板。
【請求項６】
前記第２の壁部の上面から前記基材の裏面までを貫通するスルーホールを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の実装基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の実装基板と、
前記導体膜に対応するサーマルパッドを有するパッケージ部品と、
前記区画に充填された、はんだ、と
を有し、
前記第１の壁部で前記サーマルパッドを支持し、
前記はんだで前記サーマルパッドと前記導体膜とを接続している
ことを特徴とする接続構造。
【請求項８】
絶縁性の基材上に導体膜を形成し、
前記導体膜上に、前記導体膜を複数の区画に区画する絶縁性の仕切り壁を形成し、
前記仕切り壁には、
前記導体膜の上面から第1の高さに上面がある第1の壁部と、
前記第１の高さより低い第２の高さに上面がある第２の壁部とを形成する
ことを特徴とする実装基板の製造方法。
【請求項９】
それぞれの前記区画の、
少なくとも１つの隣接区画との間に前記第２の壁部を形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の実装基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の実装基板の前記区画にはんだを充填し、
前記導体膜に対応するサーマルパッドを有するパッケージ部品の前記サーマルパッドを、前記第１の壁部で支持し、
前記はんだを加熱して、
前記サーマルパッドと前記導体膜とをはんだ接続する
ことを特徴とする接続構造の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板および実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの電子部品を樹脂でモールドしたパッケージ部品が広く用いられている。このようなパッケージ部品の中には、電気信号用の端子に加えて、実装面（底面）に大面積のサーマルパッドを持つものがある。このサーマルパッドは、回路基板のサーマルランドにはんだ付けされて、電子部品で発生した熱を回路基板側に放熱する機構を形成する。
【０００３】
サーマルパッドとサーマルランドのはんだ付けでは、はんだ接合面が大面積であるため、加熱中に発生したガスが、はんだ内に残留しボイド（空洞）が発生する場合がある。ボイドがあると、放熱性、接合強度、信頼性などが低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、ボイドが発生しにくいサーマルランドの構造が提案されている。例えば、特許文献１には、レジストでサーマルランドを複数の領域に区分する技術が開示されている。この技術によれば、はんだが連続する領域が小さくなることにより、加熱中に発生したガスが、はんだから抜けやすくなり、ボイドの発生が抑制できる。
【０００５】
また特許文献２には、サーマルランドの導電層に基材面が露出するスリットを形成して、はんだが塗られる領域を分割する技術が開示されている。この技術によれば、特許文献１の技術と同様に、はんだが連続する領域が小さくなりガスが抜けやすくなる。加えて、はんだの無いスリット部を通してガスが抜ける経路ができるため、ボイドの発生が抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−０２６４６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、１つ１つの領域がレジストの壁で囲まれ、サーマルパッドとサーマルランドとで上下が塞がれているため、各領域から発生したガスが外部に放出される経路が無い。その結果ボイドの抑制効果が限られていた。
【０００８】
また特許文献２の技術では、加熱時に、はんだが流動すると隣接する領域に塗られた、はんだ同士がスリットを超えて接触して、一体化してしまう場合があった。このような場合、はんだが連続する体積が大きくなり、ガスが抜け難くなってしまうという問題があった。また、複数の領域のはんだが一体化した部分と、分離した部分ができて、放熱性に偏りが生じるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、放熱部におけるボイドの発生を効率よく抑制できる実装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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、実装基板は、絶縁性の基材と、導体膜と、仕切り壁とを有している。導体膜は、はんだと接合する材料からなり、基材上に一連の膜として積層されている。仕切り壁は、導体膜上に形成され、導体膜を複数の区画に仕切る。仕切り壁は、はんだと反応しない材料からなり、導体膜の上面から第1の高さの第1の壁部と、第１の高さより低い第２の高さの第２の壁部とを有している。各区画にはんだを供給し、仕切り壁の上方にパッケージ部品のサーマルパッドを接合すると、それぞれの区画のはんだは、互いに分離した状態で、サーマルパッドと導体膜とを接続する。そして、隣接するはんだ間には、底面が第２の壁部で規定される隙間ができる。この隙間を介して、はんだから発生したガスが外部に放出され、はんだにボイドが発生することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、放熱部におけるボイドの発生を効率よく抑制できる実装基板を提供できることである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図２】第２の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図３】第２の実施形態の実装基板を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態の実装構造に用いるパッケージ部品を示す平面図である。
【図５】第２の実施形態の実装構造を示す平面図である。
【図６】第２の実施形態に実装構造を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態のガスの流れの一例を示す平面図である。
【図８】第３の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図９】第３の実施形態の実装基板を示す断面図である。
【図１０】第４の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図１１】第５の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図１２】第６の実施形態の実装基板を示す平面図である。
【図１３】第６の実施形態の実装基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の実装基板を示す平面図である。実装基板は、基材１と、導体膜２と、仕切り壁３とを有している。
【００１５】
基材１は、絶縁性の材料でできており、平板形状を有している。
【００１６】
導体膜２は、基材１上に一連の膜として積層されている。導体膜２は、はんだ濡れ性に優れ、はんだと反応する材料で形成されている。
【００１７】
仕切り壁３は、導体膜２上に形成され、導体膜２を複数の区画に仕切る。仕切り壁３は、導体膜２の上面から第1の高さに上面がある第1の壁部３ａと、第１の高さより低い第２の高さに上面がある第２の壁部３ｂとを有している。仕切り壁３は、はんだと反応せず、はんだ濡れ性の悪い材料で形成されている。
【００１８】
上記の構成により、仕切り壁３で仕切られた各区画には、はんだと接合可能な導体膜２で形成された底面と、はんだと反応しない仕切り壁３で囲まれた空間ができる。そして、それぞれの仕切り壁３は、第１の壁部３ａより低い第２の壁部３ｂを有することになる。
【００１９】
上記の構成で、各区画にはんだを供給し、仕切り壁３の上方にパッケージ部品のサーマルパッドを接合すると、それぞれの区画に配置されたはんだは互いに分離した状態で、サーマルパッドと導体膜２とを接続する。そして、ある区画のはんだと、隣接する区画のはんだとの間には、底面が第２の壁部３ｂで規定される隙間ができる。はんだを加熱した際に、ガスが発生した場合、ガスは、この隙間を介して導電膜２の外部に放出される。その結果、はんだにボイドが発生することを抑制することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の実装基板では、放熱部におけるボイドの発生を効率よく抑制することができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の実装基板１００を示す平面図である。実装基板１００は、基材１１０と、サーマルランド１２０と、仕切り壁１３０とを有している。またサーマルランド１２０と離間した外周部には端子ランド１４０を有している。
【００２２】
図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ´における断面を示す断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ´における断面を示す断面図である。
【００２３】
実装基板１００は、パッケージ部品を実装するための平板状の基板であり、基材１１０は、絶縁性の材料からなる。
【００２４】
サーマルランド１２０は、基材１１０上に積層された一連の膜、いわゆるベタ膜として積層された、はんだと接合可能な導体である。パッケージ部品のサーマルパッドをサーマルランド１２０に、はんだ接続することで、パッケージ部品で発生した熱を、実装基板１００側に放熱することができる。
【００２５】
端子ランド１４０は、パッケージ部品の端子と接続するための導体である。端子ランド１４０は、例えば、サーマルランド１２０と同じ導体で形成することができる。
【００２６】
仕切り壁１３０は、サーマルランド１２０上に形成され、サーマルランド１２０を複数の区画に仕切る壁である。仕切り壁１３０は、所定の第１の高さを有する第１の壁部１３０ａと、第１の壁部より低い高さを有する第２の壁部１３０ｂとを有する。この例では、仕切り壁の交差部に第１の壁部を配置し、辺の部分に第２の壁部を配置している。仕切り壁１３０は、はんだ濡れ性が悪く、はんだと反応しない材料を用いて形成されている。仕切り壁の材料には、例えば、ソルダーレジストを用いることができる。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、仕切り壁１３０は、高さｇの第１の壁部１３０ａと、ｇより低い高さｈの第２の壁部１３０ｂを有する。
【００２８】
図４は、実装基板１００に実装するパッケージ部品２００を示す平面図である。パッケージ部品２００は、図示していない電子部品を封止するモールド２１０と、電子部品に接続する端子２２０と、サーマルパッド２３０とを有している。端子２２０は、電子部品と外部回路を接続する接点であり、サーマルパッド２３０は、外部の放熱板等に熱的に接続して、電子部品の発生する熱を放熱するためのものである。
【００２９】
図５は、実装基板１００に、パッケージ部品２００をはんだ接続した実装構造を示す平面図である。この例では、サーマルランド１２０とサーマルパッド２３０とは同じ外形となっている。両者の接続部は仕切り壁１３０によって複数（ここでは１２）の区画に仕切られている。そして、第１の壁部１３０ａを仕切り壁１３０の交差部に配置し、第２の壁部１３０ｂを隣接する区画を仕切る辺の部分に配置している。図示はしていないが、各区画には、はんだが充填され、サーマルパッド２３０とサーマルランド１２０とを接続している。
【００３０】
図６（ａ）、（ｂ）は図５のＣ−Ｃ´、Ｄ−Ｄ´における断面図である。ここでは、端子２２０と端子ランド１４０とが、はんだ１５０で接続され、サーマルパッド２３０とサーマルランド１２０とが、はんだ接続されている。
【００３１】
図６（ａ）の断面では、隣接する区画に配置された、はんだ１５０を仕切るのは第１の壁部１３０ａである。仕切り壁１３０は、はんだ１５０を、はじくため、はんだ１５０の断面は、サーマルパッド２３０、サーマルランド１２０との接合部では仕切り壁１３０の縁一杯まで広がり、中間部では仕切り壁１３０との間に隙間ができている。
【００３２】
図６（ｂ）の断面では、隣接する区画の、はんだ１５０は、第２の壁部１３０ｂで仕切られている。第２の壁部１３０ｂの上面は、第１の壁部１３０ａの上面より低いため、サーマルパッド２３０と第２の壁部１３０ｂとの間には、隙間１６０が形成されている。
【００３３】
図７は、上記の接続構造３００におけるガスの流れＧを模式的に描いた平面図である。図７に示した、はんだ１５０は、厚み方向中央部の断面として描いている。図６（ａ）で説明したように、厚み方向中央部では、仕切り壁１３０が、はんだ１５０をはじく作用により、はんだ１５０と仕切り壁１３０との間には隙間ができている。また、隣接する区画のはんだ１５０同士の間には、第２の壁部１３０ｂの上面を底面とする隙間１６０が存在する。図７で斜線を付した、はんだ１５０で発生したガスは、これらの隙間を通って、接続構造３００の外部に放出される。このため、ガスが、はんだ１５０に閉じ込められてボイドになる確率が低くなる。
【００３４】
（実施例１）
第２の実施形態の実装基板を以下の方法により作製した。
【００３５】
まず、ガラスエポキシ基板上にＣｕ膜でサーマルランドを形成した。
【００３６】
次に、ソルダーレジストを厚さ１００μｍで塗布し、フォトリソグラフィー法により、第２の壁部のパターンを形成した。第２の壁部の幅は０．２ｍｍとした。各区画の大きさは１．４ｍｍ×１．２ｍｍとした。
【００３７】
次にソルダーレジストを厚さ５０μｍで塗布し、フォトリソグラフィー法により、第２の壁部の交差部に、長さが０．６ｍｍの十字となるように第１の壁部を形成した。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、はんだから発生したガスを外部に逃がして、ボイドの発生を抑制することができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、サーマルランド１２０とサーマルパッド２３０の外周部では、両者の間が開放した構造であったが、外周部に仕切り壁と同様の構造を持つ外周壁を設けても良い。図８はこのような構造を持つ実装基板１０１を示す平面図である。
【００４０】
実装基板１０１は、第２の実施形態の構成に加えて、外周壁１３１を有している。外周壁１３１は、サーマルランド１２０の外周に設けられ、第１の壁部１３０ａと同じ高さを持つ第３の壁部１３１と、第３の壁部１３１ａより低い第４の壁部１３１ｂとを有している。第４の壁部１３１ｂの高さは、例えば第２の壁部１３０ｂと同じとすることができるが、異なっていても良い。外周壁３１があることにより、はんだ１５０がサーマルランド１２０の外側に流出することを阻止できる。
【００４１】
この実装基板１０１にパッケージ部品２００を実装した場合、外周部には、第４の壁部に対応した隙間ができる。この隙間を通して、ガスを外部に放出することができる。図８では、仮想的に置いたはんだ１５０で発生したガスが、隙間を通って放出されるガスの流れＧを模式的に描いている。
【００４２】
図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８のＥ−Ｅ´、Ｆ−Ｆ´における断面図である。図９（ａ）に示すように、Ｅ−Ｅ´の断面は、高さがｇの第３の壁部１３１ａであり、Ｆ−Ｆ´の断面は、高さがｈの第４の壁部１３１ｂである。このため、上部からパッケージ部品を実装した場合、Ｆ−Ｆ´の断面には、高さが（ｇ−ｈ）の隙間ができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、外周部から、はんだが流れ出ることを阻止する壁を設けつつ、ガスの逃げる経路を確保して、ボイドの発生を抑制することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態では、隣接する区画の間すべてに第２の壁部を設けて隙間を確保していたが、隙間は必ずしも全ての区画間になくても良い。例えば、図１０のように、図の上下方向の隣接区画間に第２の壁部を設けて、図の左右方には設けない構成とすることができる。
【００４５】
このような構成の場合、各区画から外部まで連続して、第２の壁部１３０ｂおよび第４の壁部１３１ｂが並ぶ配置が取れればよい。当然のことながら、第２の壁部および第４の壁部のレイアウトは図１０の例に限られるものではなく、上記の条件を満たす任意のレイアウトとすることができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
第１から第４の実施の形態では、仕切り壁に囲まれたサーマルランドの区画を矩形としていたが、矩形以外の任意の形状とすることができる。例えば、図１１に示す実装基板１０２のように区画が円形であったり、楕円形その他の形状であったりしても良い。この場合も、第１から第４の実施形態と同様に、サーマルパッドを第１の壁部１３０ａで支持し、各区画の少なくとも１つの隣接区画との間に、第２の壁部１３０ｂを設け、外部まで隙間が連続するようにすれば良い。
【００４７】
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態の実装基板１０３を示す平面図である。本実施形態の実装基板１０３は、第２の壁部１３０ｂに、第２の壁部１３０ｂの上面から基材１１０の裏面まで貫通するスルーホール１７０を設けている。
【００４８】
図１３は、図１２のＩ−Ｉ´における断面図である。図１３に示すように、スルーホール１７０は、第２の壁部１３０ｂの上面と基材１１０の裏面までを貫通している。スルーホール１７０を通して、はんだで発生したガスが、外部に抜けることができるため、効率よくガスを放出することができる。その結果、ボイドの発生を抑制することができる。
【００４９】
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】
【００５０】
１、１１０    基材
２    導体膜
３、１３０    仕切り壁
１００、１０１、１０２、１０３    実装基板
１２０    サーマルランド
１３０ａ    第１の壁部
１３０ｂ    第２の壁部
１３１    外周壁
１４０    端子ランド
１５０    はんだ
１６０    隙間
１７０    スルーホール
２００    パッケージ部品
２１０    モールド
２２０    端子
２３０    サーマルパッド
【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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