(57)【要約】【課題】外部からの衝撃に対してプリント基板の電子部品への接続部の耐久性を向上させる。【解決手段】プリント基板１が、絶縁膜を貫通して内部に導電性材料１０が設けられ前後左右に間隔を置いて並んで形成されたヴィアホール５と、ヴィアホール５上に導電性材料１０に接続されるようにして形成されパッケージ２を実装するための接続用パッド４とを具え、ヴィアホール５が、接続用パッド４の平面視略中心位置に対して接続用パッド４に接合されるパッケージ２の平面視略中心方向にシフトした位置に形成されている。【選択図】図２
2008141036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールと、当該ヴィアホール上に形成され電子部品を接合するための接続用パッドとを具えるプリント基板において、
１以上の前記ヴィアホールが、前記接続用パッドの平面視略中心位置に対して前記接続用パッドに接合される前記電子部品の平面視略中心方向にシフトした位置に形成されていることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記ヴィアホール内部の前記導電性材料と前記接続用パッドとが接触接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記ヴィアホール内部の前記導電性材料と前記接続用パッドとが合金接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記ヴィアホールのシフトする方向が前記接続用パッドに接合される前記電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項５】
前記ヴィアホールが複数並設されてそれぞれの前記ヴィアホール上に複数の前記接続用パッドが形成され、
複数の前記ヴィアホールのうち前記複数の接続用パッドに接合される前記電子部品の平面視周縁部に対応する前記ヴィアホールのみが前記電子部品の平面視略中心方向にシフトしていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント基板。
【請求項６】
絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールと、当該ヴィアホール上に形成され電子部品を接合するための接続用パッドとを具えるプリント基板の製造方法であって、
１以上の前記ヴィアホールを、前記接続用パッドの平面視略中心位置に対して前記接続用パッドに接合される前記電子部品の略中心方向にシフトした位置に形成することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項７】
前記ヴィアホールのシフトする方向が前記接続用パッドに接合される前記電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向であることを特徴とする請求項６に記載のプリント基板の製造方法。
【請求項８】
前記ヴィアホールが複数並設されてそれぞれの前記ヴィアホール上に複数の前記接続用パッドが形成され、
複数の前記ヴィアホールのうち前記複数の接続用パッドに接合される前記電子部品の平面視周縁部に対応する前記ヴィアホールのみが前記電子部品の平面視略中心方向にシフトしていることを特徴とする請求項６に記載のプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁膜に形成されたヴィアホールを通して上下両面の回路が電気的に接続されるプリント基板およびおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化、高速化、及び薄型化により、端子の増加及び狭ピッチ化が進行しており、これらの半導体デバイスを搭載する半導体搭載用配線基板においては、これまで以上に高密度かつ高精度に半導体デバイスを搭載でき、かつ信頼性に優れたものが要求されている。現在よく用いられている半導体搭載用配線基板の例としては、多層構造のプリント基板上に電子部品であるチップサイズパッケージ（Chip Size Package, CSP）が実装されたビルドアップ基板（例えば、特許文献１：特開２００１−２８４７８３号公報）がよく知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８４７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなビルドアップ基板におけるチップサイズパッケージのプリント基板への実装には、チップサイズパッケージにグリッド状に並設された半田ボール（ボールグリッドアレイ（Ball Grid Array, BGA））が使用される。しかしながら、半田ボールを使用して接合する場合、チップサイズパッケージが小さくなれば半田ボールとプリント基板との接続部も小さくなる傾向にあるため、チップサイズパッケージを接合したプリント基板を装備した装置（例えば、携帯電話）の使用時に装置が外部から衝撃を受けると、機械的なストレスによりパッケージのプリント基板からの脱落やプリント基板におけるクラックの発生を引き起こすことがあった。このような場合更なる機械的なストレスを受けることでクラックが進展し接続部が破断する場合があった。
【０００５】
従来においては、チップサイズパッケージとプリント基板との接続部の外部から衝撃に対する補強方法として、対象となる接続部を樹脂材料で補強したり電子部品を囲むケースを設けるなど強化のための新たな部材を付加する方法がある。しかしながら、樹脂材料で補強する方法を用いた場合には、チップサイズパッケージの材質によっては補強によりその特性が変化したり交換しにくくなったりすることがあった。また、電子部品を囲むケースを設ける方法を用いた場合には、基板上にこのようなケースを設けるエリアを確保することが必要となり半導体デバイスの高集積化の障害となったり、ケースを追加する分、製造コストが高くなっていた。さらに、プリント基板の板厚を厚くすることでその剛性を上げたり、プリント基板以外の部品を強化する方法もあるが、このような方法を用いるとチップサイズパッケージやプリント基板が嵩むため、携帯電話等の装置を小型化するが難しかった。
【０００６】
ところで、プリント基板には、基板の厚さ方向に貫通するヴィアホールと称される貫通孔が形成されており、このヴィアホールに銅、銀、ニッケルもしくは半田等を主成分とする導電性材料を充填することで、プリント基板の上面側の回路パターンに繋がる接続用パッドと接続用パッドに接触接続するヴィアホール内部の導電性材料とが電気的に接続される。このような接触接続の場合、接続用パッドとヴィアホール内部の導電性材料との密着力は弱く、接続用パッドは主に基板の樹脂部分との接着により保持されているため、外部から衝撃を受けると密着力の弱い接続用パッドとヴィアホール内部の導電性材料との接触部分において接続用パッドがヴィアホールから剥離し易い傾向にあった。
【０００７】
一方、接続用パッドとヴィアホールに充填された導電性材料とを金や銅などの溶接用の金属を介して所定の温度に加熱した上で圧着し、溶接用の金属の原子を接続用パッドおよびヴィアホール内部の導電性材料に拡散させて、接続用パッドとヴィアホール内部の導電性材料との間で合金を形成させる合金接続方法もある。このような方法の場合には合金が形成されるため、上記接触接続の場合とは異なり密着力の不足による接続用パッドのヴィアホール内部の導電性材料からの剥離は起きないが、外部から機械的なストレスを受けることでプリント基板に発生したクラックがヴィアホールに向けて進展してヴィアホール内部の導電性材料を破断する場合があった。
【０００８】
以上のような課題に鑑みて、本発明は、外部からの衝撃に対する電子部品との接続部の耐久性を向上させたプリント基板およびその製造方法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】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明に係るプリント基板は、絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールと、ヴィアホール上に形成され電子部品（例えば、実施形態におけるパッケージ２）を接合するための接続用パッドとを具え、１以上のヴィアホールが、接続用パッドの平面視略中心位置に対して接続用パッドに接合される電子部品の平面視略中心方向にシフトした位置に形成されている。
【００１０】
また、上記構成のプリント基板において、ヴィアホール内部の導電性材料と接続用パッドとが接触接続されているのが好ましい。
【００１１】
一方、上記構成のプリント基板において、ヴィアホール内部の導電性材料と接続用パッドとが合金接続されていてもよい。
【００１２】
また、上記構成のプリント基板において、ヴィアホールのシフトする方向が接続用パッドに接合される電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向であってもよい。
【００１３】
また、上記構成のプリント基板において、ヴィアホールが複数並設されてそれぞれのヴィアホール上に複数の接続用パッドが形成され、複数のヴィアホールのうち複数の接続用パッドに接合される電子部品の平面視周縁部に対応するヴィアホールのみが電子部品の平面視略中心方向にシフトしてもよい。
【００１４】
一方、前記課題を解決するために本発明に係るプリント基板の製造方法は、絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールと、ヴィアホール上に形成され電子部品（例えば、実施形態におけるパッケージ２）を接合するための接続用パッドとを具えるプリント基板の製造方法であって、１以上のヴィアホールを、接続用パッドの平面視略中心位置に対して接続用パッドに接合される電子部品の略中心方向にシフトした位置に形成する。
【００１５】
また、上記構成のプリント基板の製造方法において、ヴィアホールのシフトする方向が接続用パッドに接合される電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向であるのが好ましい。
【００１６】
さらに、上記構成のプリント基板の製造方法において、ヴィアホールが複数並設されてそれぞれのヴィアホール上に複数の接続用パッドが形成され、複数のヴィアホールのうち複数の接続用パッドに接合される電子部品の平面視周縁部に対応するヴィアホールのみが電子部品の平面視略中心方向にシフトしていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプリント基板によれば、絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールが、接続用パッドの中心位置に対して接続用パッドに接合される電子部品の略中心方向にシフトした位置に形成されている。このため、電子部品を実装したプリント基板に外部から衝撃等の機械的なストレスが加わった場合であっても、プリント基板と電子部品とを接続する接続部である接続用パッドやヴィアホール内部の導電性材料の耐久性が向上される。したがって、半導体デバイスの高集積化や薄型化により接続部を弱くした場合でも、電子部品のプリント基板からの脱落や接続部の破断といったことを防止することができる。
【００１８】
また、ヴィアホールのシフト方向を、電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向に限定することで、これらに限定されない場合よりも、ヴィアホールを有するプリント基板の設計がより簡単となり、製造コストを低減させることができる。
【００１９】
プリント基板に複数形成された全てのヴィアホールをシフトさせるのではなく、機械的な衝撃により発生する応力が大きい電子部品の平面視周縁部に対応するヴィアホールのみに限定してシフトさせるように構成しても、外部からの衝撃に対して充分に対抗することができる。
【００２０】
また、本発明に係るプリント基板の製造方法は、従来から有るヴィアホールや接続用パッドといった構成に、樹脂材料で補強したり電子部品を囲むケースを設けるなど強化のための新たな部材を付加する電子部品を囲むケースを設けるものではなく、プリント基板の製造工程は従来と同じであり追加の工程、設備が不要であるため安価に製造することが可能である。このように、本発明のプリント基板の製造方法は、半導体デバイスの高集積化や薄型化に対応できるため、基板の実装スペースが限られる携帯電話といった小さな装置に好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るプリント基板の好ましい実施形態について図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るプリント基板を示す断面図で、図２はその平面図である。なお、以下の説明では、図中に「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」と付記した矢印の方向を、それぞれ、基板を基準とした前方、後方、左方、右方、上方、下方とする。図１に示すように、プリント基板１の上面側に電子部品であるチップサイズパッケージ２（ＣＳＰ、以下「パッケージ２」と称する）が半田ボール３を介した半田接合により実装される。また、図１には１枚のプリント基板１のみ図示しているが、プリント基板１の下方に複数のプリント基板１が積層されてこれらが電気的に接続された多層構造のビルドアップ基板が構成される。
【００２３】
プリント基板１には、プリント基板１を構成する絶縁膜の厚さ方向に貫通する平面視略円形状のヴィアホール５が、前後左右にほぼ同じ間隔を置いて複数形成されている。本実施例では、このヴィアホール５の大きさは直径１００μｍ程度であって、前後に５列および左右に５列形成されている。プリント基板１の下面側には、各ヴィアホール５に向けて直径２５０μm程度の平面視略円形状のヴィア形成用凹部６が形成されている。このヴィア形成用凹部６はヴィアホール５に連通しており、ヴィア形成用凹部６にペースト状の銅、銀、ニッケルもしくは半田等を主成分とする導電性材料１０を入れることでヴィアホール５内にこの導電性材料１０が充填される。ヴィア形成用凹部６内に充填された導電性材料１０は、プリント基板１の下面に形成された回路パターンに繋がるランド部１１を形成する。
【００２４】
プリント基板１の上面側には、実装されるパッケージ２の端子ピッチに合わせて直径４００μｍ程度の複数の接続用パッド４がプリント基板１の上面から盛り上がるように形成されている。この接続用パッド４は、例えば図２に示すように、前後左右に０．８ｍｍ程度の間隔で設けられている。接続用パッド４の下面の一部はヴィアホール５に充填された導電性材料１０に接着され、接続用パッド４の下面の残りの部分はプリント基板１の絶縁膜に接着される。この接着用パッド４は、プリント基板１の上面に形成された回路パターンと電気的に繋がっており、上面側の回路パターンと下面側の回路パターンとが、接着用パッド４およびヴィアホール５内に充填された導電性材料１０を介して電気的に接続される。
【００２５】
また、パッケージ２の下面側に形成された半田ボール３を接続用パッド４の上面に接合させることで、パッケージ２とプリント基板１とが半田ボール３を介して電気的に接続される。このようにして、平面視正方形のパッケージ２（図２において鎖線で示す）がプリント基板１の上面側に表面実装（サーフェイス・マウント）される。
【００２６】
このようなプリント基板１の構成の下、パッケージ２を実装したプリント基板１に外部からの衝撃といった機械的なストレスが加わった場合に、プリント基板１とパッケージ２との間に介在する接続用パッド４がプリント基板１から剥離することでパッケージ２がプリント基板１から脱落するのを防止するために、本発明ではヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６がプリント基板１に形成される位置に特徴を有している。
【００２７】
図２に示すように、ヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６は、接続用パッド４に対して接続用パッド４の平面視中心位置よりもパッケージ２の重心位置である略中心位置（図２において点Pで示す）方向にシフトした位置に形成されている。例えば、図２の接続用パッド４ａ（パッケージ２の隅部に対応する）に対応して形成されるヴィアホール５は、接続用パッド４ａの中心位置である点Ｑから点Ｐ方向に、すなわち右斜め４５度手前方向に、７５μｍ程度シフトした位置に位置している。このようにヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６を形成することで、以下の理由により、パッケージ２に衝撃が加わった場合にヴィアホール５が受ける機械的なストレスを緩和できるようになっている。
【００２８】
このようなヴィアホール５のストレス緩和効果について説明する。パッケージ２が外部から機械的な衝撃を受けると、これにともなって接続用パッド４やヴィアホール５内の導電性材料１０といったパッケージ２とプリント基板１との接続部分に発生する応力は、平面視矩形状のパッケージ２の略中央部（点Pの周辺）よりもパッケージ２の周縁部（特に４隅）の方が大きくなる。そこで、ヴィアホール５の位置を接続用パッド４に対して発生する応力の比較的小さいパッケージ２の略中心方向にシフトすることで、衝撃に伴う応力の作用により導電性材料１０にクラックが発生するのを抑えることができる。したがって、導電性材料１０がヴィアホール５から剥離したり、ヴィアホール５内部で破断したりすることが防止される。
【００２９】
ここで、ヴィアホール５のシフト量は、接続用パッド４ａに接し点Pおよび点Qを結ぶ線に直交する鎖線L（図２参照）から点P方向に、ヴィア形成用凹部６がなるべく出ないように設定するのが好ましい。これは、ヴィアホール５のシフト量が大きいと、接続用パッド４からヴィアホール５が外れるため、接続用パッド４が剥離し易くなったり、接続用パッド４とヴィアホール５内の導電性材料１０の導通が悪くなったりするためである。また、仮にヴィアホール５のシフトとともに接続用パッド４をパッケージ２の略中心方向にずらした場合には、ずらした接続用パッド４に隣接する接続用パッド４との間隔が狭くなり、これら接続用パッド４，４間に回路パターンを形成できなくなったり、パッケージ２の実装の際に半田ボール３同士が接触する可能性があるためである。
【００３０】
また、本発明のようにヴィアホール５が形成される位置をパッケージ２の略中心方向にシフトさせることで、パッケージ２を実装したプリント基板１が機械的な衝撃を受けた場合に、ヴィアホール５内の導電性材料１０に接着接合している接続用パッド４がプリント基板１から剥離するのを防止できるようになっている。これは、外部からの衝撃により接続用パッド４に発生する応力はパッケージ２の縁部の側に集中するが、本発明のようにヴィアホール５がシフトした位置に形成されることでヴィアホール５と接続用パッド４との界面（接着面）が発生する応力の比較的小さい領域であるパッケージ２の略中央部側に移動し、パッケージ２の周縁側における接続用パッド４とプリント基板１（プリント基板１を構成する絶縁樹脂）との界面との接着面積が広くなるためである。このようにして、本発明では接続用パッド４とヴィアホール５内の導電性材料１０との接着部分を応力の比較的小さい領域に設定しているため、外部からの衝撃に対する耐久性が向上し、接続用パッド４をプリント基板１から剥離しにくくすることができる。
【００３１】
本発明の別の実施例では、ヴィアホール５を接続用パッド４に接着接続させるのではなく、ヴィアホール５に充填された導電性材料１０と接続用パッド４とを銅や金といった金属を介して合金を形成させるようにしてもよい。この実施例では、ヴィアホール５をパッケージ２の略中心方向にシフトさせたことでクラックの発生源とヴィアホール５との距離が遠くなるため、接続用パッド４におけるパッケージ２の縁側端部に発生してヴィアホール５に向けて伝播するクラックがヴィアホール５に到達しにくくなり、ヴィアホール５が破断するのを防止することができる。
【００３２】
なお、ヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６が形成される位置構成は、図２に示すようなものに限られず、これに代わるものとして、図３に示すような位置構成であってもよい。本実施例では、図３に示すように、ヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６のシフト方向が図３における前後左右方向もしくはその４５度方向に限定されている。本実施例と図２に示す実施例との違いは、図２に示す実施例においては点Ｐに向けて中心から６０度方向にシフトさせたヴィアホール５も有るのに対し、８箇所の接続用パッド４ｂ（図３参照）に対応するヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６のシフト方向が前後左右方向もしくは中心から４５度方向である点である。このようにシフト方向を限定することで、これらに限定されない場合よりも、ヴィアホール５を有するプリント基板１の設計がより簡単となり、製造コストを低減することができる。
【００３３】
あるいは、本発明に係るプリント基板１では図４に示すように、シフトさせるヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６を、プリント基板１に形成された全てのヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６ではなく、パッケージ２の平面視周縁部に対応するヴィアホール５およびヴィア形成用凹部６のみパッケージ２の略中心方向にシフトさせるように構成してもよい。このように、機械的な衝撃により発生する応力が大きいパッケージ２の縁部側に対応するヴィアホール５のみをシフトさせて形成した場合であっても、外部からの衝撃に対して対抗することができる。なお、この場合のヴィアホール５のシフト方向は、中心から４５度方向であってもよいし、４５度方向に限定しなくてもよい。
【００３４】
以上に詳細に説明したように、本発明のプリント基板によれば、絶縁膜を貫通して内部に導電性材料が設けられたヴィアホールが、接続用パッドの中心位置に対して接続用パッドに接合される電子部品の略中心方向にシフトした位置に形成されている。このため、電子部品を実装したプリント基板に外部から衝撃等の機械的なストレスが加わった場合であっても、プリント基板と電子部品とを接続する接続部である接続用パッドやヴィアホール内部の導電性材料の耐久性が向上される。したがって、半導体デバイスの高集積化や薄型化により接続部を弱くした場合でも、電子部品のプリント基板からの脱落や接続部の破断といったことを防止することができる。
【００３５】
また、ヴィアホールのシフト方向を、電子部品の平面視前後左右方向もしくはこれらの方向に対して４５度方向に限定することで、これらに限定されない場合よりも、ヴィアホールを有するプリント基板の設計がより簡単となり、製造コストを低減させることができる。
【００３６】
プリント基板に複数形成された全てのヴィアホールをシフトさせるのではなく、機械的な衝撃により発生する応力が大きい電子部品の平面視周縁部に対応するヴィアホールのみに限定してシフトさせるように構成しても、外部からの衝撃に対して充分に対抗することができる。
【００３７】
また、本発明に係るプリント基板の製造方法は、従来から有るヴィアホールや接続用パッドといった構成に、樹脂材料で補強したり電子部品を囲むケースを設けるなど強化のための新たな部材を付加する電子部品を囲むケースを設けるものではなく、プリント基板の製造工程は従来と同じであり追加の工程、設備が不要であるため安価に製造することが可能である。このように、本発明のプリント基板の製造方法は、半導体デバイスの高集積化や薄型化に対応できるため、基板の実装スペースが限られる携帯電話といった小さな装置に好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係るプリント基板およびその製造方法は、携帯電話機、デジタル家電等の製造業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るプリント基板を示す図２におけるA−A断面図である。
【図２】上記プリント基板を示す平面図である。
【図３】上記プリント基板の図２とは別の実施形態を示す平面図である。
【図４】上記プリント基板の図２および図３とは別の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    プリント基板
２    パッケージ（電子部品）
３    半田ボール
４    接続用パッド
５    ヴィアホール
６    ヴィア形成用凹部
１０    導電性材料
１１    ランド部
Ｐ    パッケージの中心位置
Ｑ    接続用パッド４ａの中心位置
【図１】
2008141036.tif 000003
【図２】
2008141036.tif 000004
【図３】
2008141036.tif 000005
【図４】
2008141036.tif 000006