(57)【要約】【課題】  プリント配線板材料の線膨張とパッケージ部品材料との線膨張との差による、パッケージ部品のはんだボール電極とプリント配線板上の実装パッドのはんだ接合継手部の接合破壊に耐えうるプリント配線板を提供する。【解決手段】   絶縁基板１と、この絶縁基板１の外層に設けられ、２次元配置した実装パッド群と、実装パッド群に延在して設けられ、外縁部に複数の非貫通スルーホール５を配置した略球形の実装パッド３とした実装パッド群とする構成とし、非貫通スルーホール５にもはんだが流れ込むことにより、外層に搭載するパッケージ部品２の電極群と絶縁基板１の実装パッド群とをはんだ接合するようにした。【選択図】          図１
2005228960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、この絶縁基板の外層に設けられ、２次元配置した実装パッド群と、前記実装パッド群に延在して設けられ、外縁部に複数の非貫通スルーホールを配置した略球形の実装パッドとした実装パッド群とを備え、前記非貫通スルーホールにもはんだが流れ込むことにより、前記外層に搭載するパッケージ部品の電極群と前記絶縁基板の実装パッド群とをはんだ接合するプリント配線板。
【請求項２】
非貫通スルーホールは略球形の実装パッドの直径又はその短軸側サイズの１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
非貫通スルーホールは実装パッドの４隅に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板。
【請求項４】
非貫通スルーホールは絶縁基板の外層に搭載するパッケージ部品の外縁に位置する電極群に相当する前記絶縁基板の実装パッド群に設けたことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプリント配線板、特にエリアアレイパッケージ部品を実装するプリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年高集積化による多ピン化されたＬＳＩやゲートアレイのパッケージデバイスの代表であるＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）の搭載が増加してきている。部品実装のはんだ付け継手部（接合部）は、プリント配線板に設けられた実装パッドと、パッケージ部品の電極でもあるはんだボールとを溶融はんだの固化により接続している。この接続（接合）状態は平面的に実装パッド内で結合していることになるが、プリント配線板材料による線膨張係数と、パッケージ部品（ＢＧＡ、ＦＧＢＡ、ＣＳＰ）の線膨張係数との差異による、はんだのクラック等による接合部の破壊が問題となる。例えば、特開平１０−２２９２５８号公報では表面実装部品とプリント配線板との接続の信頼性を高くするため、外層に開口部を持つ非貫通穴のバイアホール内部に穴内導体を形成したものが開示されている。
【０００３】
特開平１０−２２９２５８号公報図１において、１はバイアホール、２は穴内導体、１０はプリント配線板である。この場合、バイアホール１の内部に専用の穴導体層を形成するため、穴内導体２に表面実装部品を搭載する前にあらかじめ溶融はんだなどを流し込んで形成しておく必要があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２９２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＢＧＡは、ＢＧＡの電極としてのはんだボール（はんだボール電極）と、プリント配線板（基板）上の実装パッドとをはんだ接合でもって実装される。このはんだ接合部（接合継手部とも呼ぶ）は、はんだボールと基板上の実装パッドとの面接合により接合強度を維持している。しかし面接合だけでは、ＢＧＡなどのパッケージ部品とプリント配線板材料との線膨張係数の差による歪みにより、はんだボールと実装パッドとの界面にて、クラック等の接合破壊が発生すると言う問題があった。特に接合破壊は、ＢＧＡに配列されているはんだボール電極の外縁部位の４隅での発生率が高い。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、プリント配線板材料の線膨張とパッケージ部品材料の線膨張との差により発生するはんだボール電極とプリント配線板上の実装パッドのはんだ接合界面の歪みに耐えうる接合強度を保持するプリント配線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】
【０００７】
この発明に係るプリント配線板は、絶縁基板と、この絶縁基板の外層に設けられ、２次元配置した実装パッド群と、前記実装パッド群に延在して設けられ、外縁部に複数の非貫通スルーホールを配置した略球形の実装パッドとした実装パッド群とを備え、前記非貫通スルーホールにもはんだが流れ込むことにより、前記外層に搭載するパッケージ部品の電極群と前記絶縁基板の実装パッド群とをはんだ接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るプリント配線板は、絶縁基板と、この絶縁基板の外層に設けられ、２次元配置した実装パッド群と、前記実装パッド群に延在して設けられ、外縁部に複数の非貫通スルーホールを配置した略球形の実装パッドとした実装パッド群とを備え、前記非貫通スルーホールにもはんだが流れ込むことにより、前記外層に搭載するパッケージ部品の電極群と前記絶縁基板の実装パッド群とをはんだ接合するので、パッケージ部品のはんだボール電極とプリント配線板上の実装パッドとのはんだ接合継手部におけるはんだ接合のほかに非貫通スルホール部の深さ方向領域に流れ込んだはんだによる接合面積が増大するので接合強度が向上すると言う利点がある。
【０００９】
また、実装パッド内の接合破壊の起点となりうる予想位置を主体に非貫通スル−ホールを形成するので、起点部のはんだ体積、接合面積が増大し、問題とする破壊起点部のはんだ接合継手部の接合強度が向上するので信頼性の高いパッケージ部品を搭載したプリント配線板を得ることができると言う効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施例１．
以下、この発明の実施例１を図について説明する。図１はこの発明のプリント配線板の構成を示す断面図である。図１において、１はプリント配線板の外層部位にあたる絶縁基板、２は実装対象となるエリアアレイパッケージ部品、３は絶縁基板１にパターン化された実装パッド、４はエリアアレイパッケージ部品（パッケージ部品）２の電極の一部となるはんだボール電極（はんだバンプ）と溶融はんだとが固化し実装パッド３と接合された状態の接合継手部、５は実装パッド３内に設けた非貫通スルホール、６は非貫通スルーホール５の結線や電解めっき用に設けられた内層ランド、７は実装パッド３の外縁にあたり、接合破壊が予想される接合破壊部位、８はパッケージ部品２実装時に非貫通スル−ホール５の内部に流れ込んだ溶融はんだ（はんだ）である。
【００１１】
次に動作について説明する。プリント配線板の外層部位の絶縁基板１上にＢＧＡなどのパッケージ部品２を実装するにあたり、加熱後溶融はんだとなるクリームはんだを予めディスペンサやスクリーン印刷などで所望の実装パッド３位置に塗布又は印刷する。次に実装パッド３に位置合わせを行ったパッケージ部品２を含めた部品群を実装し、はんだ付けする。この工程では通常、リフロー炉でもって加熱を行い、約２３５℃程度の温度下で約３０秒の時間を要してクリームはんだを溶融させはんだ接合を行う。
【００１２】
このとき、プリント配線板材料の線膨張係数（１４ｐｐｍ／℃）と、パッケージ部品２の線膨張係数（７〜１６ｐｐｍ／℃）との差異により熱下降時に接合継手部４に集中した歪み（応力）はプリント配線板の曲がり、ねじれとなって現れるが、微視的には、実装パッド３の接合端となる接合破壊部位７にはパターン剥がれ、もしくは溶融はんだのマイクロクラック（ひび割れ）が観測される。また、初期的には認識できなくても取り扱い時や電子機器に搭載された後の環境温度変化に起因してこの接合破壊部位７における不都合が発生する場合がある。
【００１３】
本実施例では破断起点となる実装パッド３の外縁に位置する部位に非貫通スル−ホール５を設けることにより、リフロー時に溶解した溶融はんだ８が非貫通スルホール５内にも充填される。
【００１４】
次に非貫通スル−ホール５に関して詳述する。図２は球形の実装パッド３内に配置された非貫通スル−ホール５である。非貫通スルーホール５はパッケージ部品２の個々のはんだボール電極との接合中心を避けるように実装パッド３の外縁部位に８ｍｉｌ径で２個配置される。通常のＢＧＡの場合、はんだボール電極端子（パッケージ部品の電極端子）のピッチは１ｍｍ又は５０ｍｉｌであり、はんだボール電極やはんだバンプ電極の径は０．５ｍｍから０．８ｍｍである。従って図３に示すような実装パッド３の２次元配列では、実装パッド３の直径が０．６ｍｍの場合には、実装パッド３の中心位置を避けた外縁部に２個の非貫通スルホール５を配置するので０．３ｍｍ径以下の非貫通スルーホール５となる。なお、本実施例では実装パッド３は球形としたが、球形に近い多角形形状でも実装パッド３のパッド形状として替えることができる。
【００１５】
また、非貫通スルーホール５には溶融はんだ８を流し込む必要があるので、パッケージ部品２の電極端子が搭載される中心位置からさらに非貫通スルホール５の配置位置を実装パッド３の外縁部側に遠ざけて配置するために１０ｍｉｌ径程度の非貫通スル−ホール５とすることが好ましい。この場合には基板の主体となる伸縮方向やパッケージ部品２の形状に合わせて球形に近い楕円形状の実装パッド３とし、楕円の短軸サイズの１／２のスルーホール径とする。
【００１６】
なお、８ｍｉｌ径以下の非貫通スル−ホール５ではリフロー時の非貫通スルーホール５への溶融はんだ８の流れ込みが不充分となり、それらのばらつきに起因する問題から接合強度の品質向上には大きくは寄与しない。
【００１７】
また、図３ではすべての実装パッド３群に２個の非貫通スルーホール５を配置したが実装パッドサイズ径が大きければ多数の非貫通スルーホール５を配置しても良い。
【００１８】
また、図３ではすべての実装パッド３群に非貫通スル−ホール５を配置したが、パッケージ部品２の搭載中心位置近傍に位置する実装パッド３群は接合破壊が少ないので非貫通スルーホール５の設置を省略しても良い。また、矩形の２次元配列のＢＧＡなどでは長軸方向にのみ適宜、非貫通スルーホール５を実装パッド３内に設けても良い。
【００１９】
以上から実装パッド３におけるはんだの面接合的結合から非貫通スル−ホール５に流し込んだ溶融はんだ８による３次元的な結合、すなわち、一種のアンカー的効果要素でもって接合継手部４の接合強度を強固とすることができるため、破断応力に耐える接合継手部４を形成することができる。
【００２０】
実施例２．
図４は、この発明の実施例２における非貫通スルホール５を配置した実装パッド３の配列を示す平面図である。図ではパッケージ部品２のリフロー時に発生する接合破壊ストレスの最も集中するパッケージ部品２の外縁部に相当する実装パッド３の４隅にのみ非貫通スルーホール５を設置したもので、この場合にも実施例１と同様、相応の効果を奏する。
【００２１】
また、本実施例では方形形状のパッケージ部品２について説明したが、円形状のパッケージ部品２においては、少なくともパッケージ部品２の外周に位置するはんだ電極端子に相当する実装パッド３の幾つかには非貫通スル−ホール５が配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施例１によるプリント配線板の部分断面図である。
【図２】この発明の実施例１によるプリント配線板の実装パッドを説明する図である。
【図３】この発明の実施例１によるプリント配線板の実装パッドの配列を示す平面図である。
【図４】この発明の実施例２によるプリント配線板の実装パッドの配列を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  絶縁基板、  ２  エリアアレイパッケージ部品（パッケージ部品）、  ３  実装パッド、  ４  はんだ接合継手部（接合継手部）、  ５  非貫通スルーホール、  ６  非貫通スルーホールの内層ランド、  ７接合破壊部位、  ８  溶融はんだ（非貫通スルーホール内の溶融はんだ）。
【図１】
2005228960.tif 000003
【図２】
2005228960.tif 000004
【図３】
2005228960.tif 000005
【図４】
2005228960.tif 000006