(57)【要約】【課題】  センターパッドでＩＣチップをリフロー半田付けするのに好適なプリント回路基板を提供する。【解決手段】  センターパッド１１は概ね矩形形状となっているが、各列の二本の貫通穴１３の間の近辺からセンターパッド１１の内側に向けて先細りとなるようにえぐれており、細幅の部位を形成してある。先細りの形状は、長辺の中程で内側に凹んでおり、いわゆる山形のような形状となっている。レジストはセンターパッド１１上には塗布されていないので、センターパッド１１に形成された両側の先細り形状と対応して当該部位に入り込むような形状となっている。すなわち、一列上の貫通穴１３と貫通穴１３との間の近辺からセンターパッド１１側に向けて突き出るように、かつ、基板Ｂ上で盛り上がるようにレジストは形成されており、段部１４を形成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅箔で回路基板が形成されると共に、クリーム半田を使用してＩＣチップを所定位置に搭載可能なプリント回路基板であって、
前記ＩＣチップの端子が配置される部位に対応して形成される端子パッドと、
前記ＩＣチップのヒートパッド部位に対応して形成されるセンターパッドと、
前記端子パッドと前記センターパッドの間で、同センターパッドの周囲を断続的に囲み、内周壁面に銅箔が形成された貫通穴と、
前記貫通穴と貫通穴との間の近辺から前記センターパッド側に向けて突き出るように形成され、かつ、基板上で盛り上がるように形成された段部とが形成されていることを特徴とするプリント回路基板。
【請求項２】
前記貫通穴は、スリット状の長穴であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板。
【請求項３】
前記貫通穴は、前記センターパッドとともに、前記ＩＣチップのヒートパッド部位に対面する範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント回路基板。
【請求項４】
前記センターパッドは、前記段部とほぼ一致する形状で当該センターパッドの内側に向けて凹む形状としてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のプリント回路基板。
【請求項５】
前記段部は、レジストで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプリント回路基板。
【請求項６】
前記段部は、前記レジストと、同レジスト上に印刷されたシルクスクリーン印刷部位とで形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプリント回路基板。
【請求項７】
前記段部は、前記貫通穴と貫通穴との間の近辺から前記センターパッド側に向けて突き出る際に、徐々に幅狭となる山形に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプリント回路基板。
【請求項８】
前記段部は、前記貫通穴と貫通穴との間の近辺から前記センターパッド側に向けて突き出る際に、円弧を描くように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプリント回路基板。
【請求項９】
前記段部は、前記貫通穴と貫通穴との間の近辺から前記センターパッド側に向けて突き出る際に、一定幅で突き出た後、先端部位で直線的に結ばれた形状として形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプリント回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅箔で回路基板が形成されると共に、クリーム半田を使用してＩＣチップを所定位置に搭載可能なプリント回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーム半田を使用して電子回路素子をプリント回路基板上の所定位置にリフロー半田で固定している。リフロー半田を行う場合、クリーム半田が溶融したときに余分な半田が周囲に流れ出る可能性がある。
特許文献１は、パットの周りにコ字状の溝を設けた印刷配線板を開示する。請求項３と図２〜図６では、パットの周りにコ字状の案内溝を設け、溝の内面に銅めっきによる被膜を形成する技術を開示している。
【０００３】
特許文献２は、矩形状の貫通穴を設けたシート状基板および電子部品を開示する。
請求項１と、図６および段落００３６では、ガスの放出を主眼として基板に矩形状の貫通穴を設ける技術を開示している。
特許文献３は、ランド上にスリット設けた表面実装部品用半田付けランドを開示する。請求項１と、図１〜図４では、部品ランド上にスリット設け、部品ランド上の余分な半田がスリットにより、導電部から離間する方向へ排出する技術を開示している。
【０００４】
特許文献４は、ランドの厚さよりも高いバリを形成した電子部品実装用基板を開示する。請求項１と図１では、隣接し合うランド間の基板本体上に、切欠き溝を形成することによりランドの厚さよりも高いバリを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平11-340615号公報
【特許文献２】特開2005-039064号公報
【特許文献３】特開平09-260821号公報
【特許文献４】特開平05-090731号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＣ−ＤＣコンバーターＩＣ等のＩＣチップでは、部品裏面（基板に対面する面）に放熱用ヒートパッド部が形成されている。このようなＩＣチップを多層基板（以下、単に基板という）等にリフロー半田で半田付けする場合、ＩＣチップのヒートパッド部を、基板上に形成したセンターパッドに半田付けする。このとき、ＩＣチップの端子を基板に半田付けする端子パッドと、センターパッドとの間で、半田の短絡不良を防ぐ必要がある。センターパッドに塗布するクリーム半田は端子パッドに塗布するクリーム半田よりも多く、また、ＩＣチップの傾きなどにより、クリーム半田が偏った方向に押しつぶされ、溶融した半田が偏ってにじみ出ることもあるからである。
【０００７】
上述した特許文献１は、端子パッドの周囲に溝を形成するものであるが、端子パッドで対策すべきクリーム半田の量はセンターパッドで使用する量とは異なり、単なる溝では対応しきれない。
特許文献２は、ガスの放出を主眼としており、余分な溶融半田の対策にはならない。
特許文献３は、端子よりも大きな端子パッド上なので、余分なクリーム半田を押しのける際に有効となるが、溶融時の対策にはならない。
特許文献４は、バリを形成するための別の工数が必要となるし、そもそも端子パッドで対策すべきクリーム半田の量はセンターパッドで使用する量とは異なり、対応しきれない。
【０００８】
図１５は、本出願人が実施した他の手法のプリント回路基板を上面図により示している。
この例では、センターパッド１に複数のスルーホール２を設けている。スルーホール２はプリント回路基板を貫通すると共にその内周壁面にも銅箔が形成してあるので、余分な溶融半田を吸収する。しかし、吸収できる量が少なく、センターパッド１上では本格的な対策にならない。
【０００９】
本発明は、センターパッドでＩＣチップをリフロー半田付けするのに好適なプリント回路基板に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、銅箔で回路基板が形成されると共に、クリーム半田を使用してＩＣチップを所定位置に搭載可能なプリント回路基板であって、前記ＩＣチップの端子が配置される部位に対応して形成される端子パッドと、前記ＩＣチップのヒートパッド部位に対応して形成されるセンターパッドと、前記端子パッドと前記センターパッドの間で、同センターパッドの周囲を断続的に囲み、内周壁面に銅箔が形成された貫通穴と、前記貫通穴と貫通穴との間の近辺から前記センターパッド側に向けて突き出るように形成され、かつ、基板上で盛り上がるように形成された段部とが形成した構成としてある。
【００１１】
前記構成において、前記端子パッドと前記センターパッドの間には内周壁面に銅箔が形成された貫通穴が備えられ、センターパッド上の余分な溶融半田が周囲ににじみ出るときには同貫通穴内の銅箔に伝わる。貫通穴なので溶融半田を吸収する量は多い。また、同センターパッドの周囲を断続的に囲むので、周囲のいずれの方向ににじみ出るとしても貫通穴に吸収される。前記貫通穴と貫通穴との間では、この近辺からは、センターパッド側に向けて突き出るように基板上で盛り上がった段部が形成されているので、溶融半田がしみ出ようとしても同段部にて阻止され、流れを変えられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センターパッドを取り込むように周囲に貫通穴を形成してあるので、センターパッドでＩＣチップの本体を固定する場合でも溶融半田がにじみ出るのを防止することが可能なプリント回路基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプリント回路基板の要部を示す上面図である。
【図２】プリント回路基板の部分拡大斜視図である。
【図３】プリント回路基板の部分拡大上面図である。
【図４】第二実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図５】第三実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図６】プリント回路基板の部分拡大斜視図である。
【図７】プリント回路基板の部分拡大断面図である。
【図８】第四実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図９】第五実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図１０】第六実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図１１】第七実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図１２】第八実施例のプリント回路基板の上面図である。
【図１３】第九実施例のプリント回路基板の部分拡大上面図である。
【図１４】第十実施例のプリント回路基板の部分拡大上面図である。
【図１５】他の実施例のプリント回路基板の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第一実施例）
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、本発明のプリント回路基板の要部を上面図により示しており、図２は、プリント回路基板を部分拡大斜視図により示している。
本実施例では、ＳＯＰパッケージであって、基板面側にヒートパッド部を形成したＩＣチップをプリント回路基板上にリフロー半田付けで固定する。
【００１５】
図において、基板Ｂ上におけるＩＣチップの搭載位置（所定位置）には一点鎖線の枠をシルクスクリーン印刷してある。基板Ｂ上には、電気回路を形成する部位や、電子素子やＩＣの端子が載置される部位などに、銅箔が形成されている。また、ＩＣチップのヒートパッド部に対面する位置にはセンターパッド１１が形成されている。ＩＣチップにはパッケージの長手方向の両側面に複数の端子が配置されており、各端子に対面するように複数の端子パッド１２が二列に形成されている。センターパッド１１はＩＣチップの本体よりも小さいが、端子パッド１２よりは十分に大きい。リフロー半田付けをする前提として、端子パッド１２にはクリーム半田が塗布されるし、センターパッド１１にもクリーム半田が塗布される。端子パッド１２はおおむね全面にクリーム半田が塗布されるが、センターパッド１１については全面に塗布するのではなく、部分的に円状に塗布している。
【００１６】
基板Ｂ上の多くの部位にはレジストが塗布されているが、センターパッド１１や端子パッド１２については、レジストを塗布していない。レジストを塗布していない部分については開口しているとも表現する。
センターパッド１１と端子パッド１２との間には、同センターパッド１１の両側にそれぞれ一列ずつスリット状の貫通穴（スルーホール）１３を形成してある。スルーホールであるので、内周壁面にも回路パターンと同様の銅箔が形成されており、溶融半田は付着可能である。
【００１７】
貫通穴１３は、片側毎に二本の長穴を直線上に連ねて形成してある。従って、センターパッド１１の両側で長手方向に沿って二本の長穴が形成され、合計四つの長穴が形成されている。二本の長穴を直線上に連ねて形成してあるため、両者の間にはスルーホールが形成されていない部位が生じている。この意味で、貫通穴１３はセンターパッド１１の周囲を断続的に囲んでいる。
【００１８】
上述したように、ピン数の多いＩＣチップの場合、一本の長穴とせずにスリットを二本の長穴に分割している。これは、スリットが長すぎると、リフロー炉に投入した場合、基板の熱収縮による基板Ｂの反りが発生する恐れが有るからである。基板Ｂの反りによる部品の浮きによって端子部の半田付き不良が生じやすいが、分割しておくことでこのような不具合を防ぐために有効である。
【００１９】
センターパッド１１は概ね矩形形状となっているが、各列の二本の貫通穴１３の間の近辺からセンターパッド１１の内側に向けて先細りとなるようにえぐれており、細幅の部位を形成してある。先細りの形状は、長辺の中程で内側に凹んでおり、いわゆる山形のような形状となっている。上述したようにレジストはセンターパッド１１上には塗布されていないので、センターパッド１１に形成された両側の先細り形状と対応して当該部位に入り込むような形状となっている。すなわち、一列上の貫通穴１３と貫通穴１３との間の近辺からセンターパッド１１側に向けて突き出るように、かつ、基板Ｂ上で盛り上がるようにレジストは形成されており、本発明の段部１４を形成している。
【００２０】
図面上、二点鎖線で囲まれた部位がＩＣチップのヒートパッド部位に対応している。図に示すように、ヒートパッド部位はセンターパッド１１と両側の貫通穴１３とを加えた範囲に相当している。すなわち、貫通穴１３のスルーホール自体も、センターパッド１１のパターンの一部となっている。
【００２１】
次に、前記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
部品を実装する前に、二点鎖線の範囲内における円で示した部位にクリーム半田を印刷する手法で塗布し、その上にＩＣチップ部品を含む所定の部品を載置する。その後、リフロー半田の工程を経ると、ＩＣチップ部品を含む全ての部品は半田付けされる。
リフロー炉内では、クリーム半田が高熱で溶融した状態となる。上述したように、センターパッド１１上のクリーム半田は量が多いので、センターパッド１１の半田量が多過ぎたり、ＩＣチップが傾いて搭載されて一方にクリーム半田が押しやられていたりすると、溶融したクリーム半田が滲み出てしまい兼ねない。
【００２２】
しかし、センターパッド１１と端子パッド１２との間にはスリット状の貫通穴１３が形成されている。同貫通穴１３はスルーホールとして形成されているので、内周面にも銅箔が形成されている。センターパッド１１もスルーホールも半田に対する濡れ性は良好なので、溶融した半田がにじみ出ようとするときは、スルーホール内周面の銅箔上へと引き込まれ、端子パッド１２に到達するものはほぼ無いと言える。
【００２３】
すなわち、溶融した半田はセンターパッド１１の両側に設けたスリット状スルーホールである貫通穴１３内に流れ込み、スルーホールの壁面の銅箔に溶着し、同半田が端子パッド１２の方向には、流れ出ず、半田短絡不良を防ぐ事が出来る。また、貫通穴１３自体がセンターパッド１１の一部となっていると、溶融した半田がある方向へにじみ出ようとしても、ヒートパッド部から出る前に貫通穴１３に対面する部位に流れるから、その時点であふれ出る量の半田は反対側の貫通穴１３内に吸い込まれていく。
【００２４】
以前の手法では、センターパッド部には、円形のスルーホールを複数個設けていた。そして、多層基板の内層、及び、部品実装されている基板面と反対側に設けたパターン面にスルーホール内壁の銅箔を伝って、ＩＣチップの発熱を内層又は反対側のパターンへ逃がし、放熱させていた。しかし、センターパッド１１の長さと同等の長さに設定されたスリット状スルーホールの内壁の銅箔面積は、円形スルーホールの内壁面積より広く取る事が可能となり、より放熱性が向上する。
ただし、スリット状の貫通穴１３は断続的にセンターパッド１１を囲んでいるので、その途切れる部位であれば、溶融した半田がすり抜けられる可能性が残る。
【００２５】
図３は、プリント回路基板を部分拡大上面図により示している。
貫通穴１３と貫通穴１３の間の途切れる部位では、センターパッド１１自体が内側にくびれて凹むのと一致して、レジストがそれに伴って内側に食い込んでいる。共に先端が幅細となる山形のような形状となっている。溶融した半田は濡れ性の良い銅箔上を伝いやすいので銅箔が形成されていない部位よりも、銅箔が形成されている部位に沿ってにじみやすく、銅箔のない貫通穴１３が途切れている部位よりも、内側に凹んだセンターパッド１１に沿ってスルーホールの貫通穴１３に吸い込まれやすい。半田量が多くなると銅箔のない部分に伝わる可能性が生じてくるものの、銅箔がない部分はレジストが塗布された段部１４となっているので、段部１４との境界は堰と同じであり、この堰を乗り越えてまでにじみ出る可能性は非常に低くなる。
【００２６】
言い換えると、貫通穴１３であるスリットとスリットの間から溶融した半田が流出するのを防ぐ目的で、レジスト印刷して開口部（銅箔が剥き出しとなって半田付けされる部分）を形成しているが、同開口部はスリットが途切れる部分でセンターパッド１１の内側に向けて突き出ており、溶融した半田は突き出たレジスト印刷部分で弾かれるので、銅箔が形成された部位に沿ってスリット状スルーホールの貫通穴１３内に流れ込む。
【００２７】
（第二実施例）
図４は、第二実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
スリット状の長穴である貫通穴１３は直線状である必要はない。第二実施例では、途中で９０度屈曲したＬ字型で形成している。センターパッド１１の四辺の周囲をできるだけ囲むためには、短辺の側にも貫通穴を形成することが望ましい。しかし、独立して形成すると貫通穴の数が多くなり、工数が増えてしまう。しかし、Ｌ字型とすることで、貫通穴の数は維持した状態でセンターパッド１１の周囲をできるだけ囲み込むことができる。
【００２８】
（第三実施例）
図５は、第三実施例のプリント回路基板を上面図により示しており、図６は、プリント回路基板を部分拡大斜視図により示しており、図７は、プリント回路基板を部分拡大断面図により示している。
本実施例では、貫通穴１３が途切れた部分でレジストによる段部１４を形成しているのに加え、半田滲みを防止するのに補助的にシルクスクリーン印刷部位１５を追加している。図５に示すように、シルクスクリーン印刷部位１５は上面から見ると、センターパッド１１の凹み部位、レジストの突き出ている部位の上面に重ねて印刷されている。
【００２９】
図６と図７に示すように、レジストが基板Ｂから立体的に堰を形成しているのに加え、シルクスクリーン印刷部位１５の塗料によって堰がさらに高くなっている。この結果、溶融した半田は、レジストとシルクスクリーン印刷部位１５の塗料で構成される段部１４の堰を乗り越えることなく、堰の境界面に沿って流れを変えられ、貫通穴１３内に吸い込まれていく。
特開２０１３−１４５８２４号公報には、シルクスクリーン印刷によって半田の滲みを分断する方法が考案されている。しかし、シルクスクリーン印刷の厚みは数１０μｍｍ程度であり、シルクスクリーン印刷だけによってセンターパッド１１の半田の滲みを防ぐには、不十分である。しかし、レジストを補助して段部１４の堰を高くしたり、スリット状の貫通穴１３に余分な半田を流し込んで協同することで、シルクスクリーン印刷部位１５単独の場合とは比べられない充分な半田滲み防止効果を奏する。
【００３０】
（第四実施例）
図８は、第四実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
本実施例は、第三実施例に対して、直線状だったスリット状の長穴である貫通穴１３を、途中で９０度屈曲したＬ字型で形成している。この場合も、Ｌ字型とすることで、貫通穴の数は維持した状態でセンターパッド１１の周囲をできるだけ囲み込むことができる。
【００３１】
（第五実施例）
図９は、第五実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
本実施例は、ＩＣパッケージがＱＦＰの場合に対応している。ＱＦＰの場合、ＩＣチップの裏側のヒートパッド部位が略正方形となるが、センターパッド２１もこれに対応して略正方形となり、周囲の四辺のそれぞれに途中で分断したスリット状スルーホールの貫通穴２３を二本ずつ、計八本を形成してある。
【００３２】
八本の貫通穴２３が隣接している部分では、貫通穴が途切れることになるが、この実施例でも、センターパッド２１を内側に凹ませると共に、ほぼ同形状でレジストの開口部がセンターパッド２１に向けて突き出る形状とした段部２４で堰を形成している。このため、センターパッド２１から溶融半田がにじみ出ようとしても、貫通穴２３に直に吸い込まれるか、段部２４の堰によって流れを変えられて貫通穴２３に吸い込まれることになる。そして、周囲の端子パッド２２へ到達することはない。また、貫通穴２３は、センターパッド２１の一部としてＩＣチップのヒートパッド部位よりも内側に形成されているので、より半田がにじみ出にくくなっている。
【００３３】
（第六実施例）
図１０は、第六実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
本実施例では、第五実施例に加えて、レジストの段部２４の上にほぼ同形状に突き出ることになる補助的な堰としてのシルクスクリーン印刷部位２５を印刷してある。
【００３４】
（第七実施例）
図１１は、第七実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
本実施例では、第五実施例で直線状としていた貫通穴２１を、途中で９０度屈曲したＬ字型で形成している。この場合、Ｌ字型とすることで、角に隣接していた二つの貫通穴２３が一回の工程で形成することができ、貫通穴の数を減らし、センターパッド２１の周囲をできるだけ囲み込むことができる。角に隣接する二つの貫通穴２３が連通したことにより、途切れる部位が減り、段部２４の数が減っている。
【００３５】
（第八実施例）
図１２は、第八実施例のプリント回路基板を上面図により示している。
本実施例では、第七実施例に加えて、レジストの段部２４の上にほぼ同形状に突き出ることになる補助的な堰としてのシルクスクリーン印刷部位２５を印刷してある。
【００３６】
（第九実施例）
図１３は、第九実施例のプリント回路基板を部分拡大上面図により示している。
これまでの実施例では、段部１４は先細りとなるように二本の互いに平行でない直線が突き当たるいわゆる三角形、あるいは徐々に幅狭となる山形の形状となっていた。しかし、途切れた間からにじみ出ようとする半田を堰き止める役目を果たすのであれば、他の形状であっても構わない。
このため、本実施例では、段部１４は、貫通穴１３と貫通穴１３との間の近辺からセンターパッド１１側に向けて突き出る際に、円弧を描くように形成されている。この段部１４は、レジストのみ、またはレジストの開口部位とシルクスクリーン印刷部位とのいずれで形成してもよい。
【００３７】
（第十実施例）
図１４は、第十実施例のプリント回路基板を部分拡大上面図により示している。
本実施例では、段部１４は、貫通穴１３と貫通穴１３との間の近辺からセンターパッド１１側に向けて突き出る際に、一定幅で突き出た後、先端部位で直線的に結ばれた形状として形成されている。この段部１４は、レジストのみ、またはレジストの開口部位とシルクスクリーン印刷部位とのいずれで形成してもよい。
【００３８】
以上のように、本発明によれば、リフロー後に、基板上のＩＣの端子と、ヒートパッド部の半田短絡不良を防ぎ、また、ＩＣの発熱を基板に設けたパターンへの熱伝導の効率を上げ、放熱性の向上が期待でき、この基板設計を用いた製品の発熱の問題を緩和することができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・前記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって前記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が前記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１１…センターパッド、１２…端子パッド、１３…貫通穴、２１…センターパッド、２２…端子パッド、２３…貫通穴。
【図１】
2015138816.tif 000003
【図２】
2015138816.tif 000004
【図３】
2015138816.tif 000005
【図４】
2015138816.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015138816.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015138816.tif 000011
【図１０】
2015138816.tif 000012
【図１１】
2015138816.tif 000013
【図１２】
2015138816.tif 000014
【図１３】
2015138816.tif 000015
【図１４】
2015138816.tif 000016
【図１５】
2015138816.tif 000017