(57)【要約】【課題】はんだボールの溶融のばらつき、及びそれによるはんだブリッジの発生を抑制する。【解決手段】基板表面に、複数のパッド、パッドの周囲に形成された表面導体層が設けられ、複数のパッドのうち少なくとも１つは、表面導体層と部分的に接触しているプリント配線基板。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、該基板上に形成された複数のパッド、該パッドの周囲に形成された表面導体層、及び該パッド及び該表面導体層が設けられた基板上に、該パッドの少なくとも一部を露出するように形成されたソルダレジスト層を具備するプリント配線基板であって、
前記複数のパッドのうち少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触していることを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
前記基板は、内部導体パターン、及び該内部導体パターンを基板表面に引き出すための導体パターンを配したビアホールを有し、該ビアホール中の導体と該内部導体パターンとが全体的に接触していることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板。
【請求項３】
複数のはんだボールを有するボールグリッドアレイパッケージを搭載するために配列された複数のパッドを含み、該ボールグリッドアレイパッケージの角に位置するパッドのうち少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板。
【請求項４】
前記外周領域に位置する複数のパッドのうち少なくとも一列の一部は、前記各パッドと該表面導体層とが部分的に接触していることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線基板。
【請求項５】
前記パッドと前記表面導体層との接触部は、電流が流れる向きに沿って設けられる請求項1ないし４のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
【請求項６】
基板、該基板上に形成された複数のパッド、該パッドの周囲に形成された表面導体層、及び該パッド及び該表面導体層が設けられた基板上に、該パッドの少なくとも一部を露出するように形成されたソルダレジスト層を有するプリント配線基板と、複数のはんだボールを有するボールグリッドアレイパッケージとを、前記はんだボールを溶融して前記パッド上に接合させた実装構造を有し、前記複数のパッドの少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触した構成を有することを特徴とするプリント回路基板。
【請求項７】
前記基板は、内部導体パターン、及び該内部導体パターンを基板表面に引き出すためのビアホールを有し、該ビアホール内の導体と該内部導体パターンとが全体的に接触した構成を有することを特徴とする請求項６に記載のプリント回路基板。
【請求項８】
前記ボールグリッドアレイパッケージの外周領域の角に位置するパッドのうち少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触した構成を有することを特徴とする請求項６または７に記載のプリント回路基板。
【請求項９】
前記外周領域に位置するパッドのうち少なくとも一列の一部は、前記表面導体層と部分的に接触した構成を有することを特徴とする請求項８に記載のプリント回路基板。
【請求項１０】
前記パッドと前記表面導体層との接触部は、電流が流れる向きに沿って設けられる請求項６ないし９のいずれか１項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、複数のはんだボールを有する電子部品を搭載するためのプリント配線基板、及びこの電子部品を搭載したプリント回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子デバイスに使用されるプリント回路基板では、必要な電流量が少なかった為に表面導体層を設けて、電流を積極的に供給することが必要とされていなかった。これに対し、電子デバイスに必要な電流量が増え、例えば１００Ｗ級の電子デバイスでは、電源に必要なＰＩＮ数がたくさん必要で、パッケージの内側まで電源ＰＩＮを配置しなければならず、ＰＩＮピッチが狭くなってきたことなどにより、内部導体パターンだけでは必要な電流量を取り出せなくなって、表面導体層からも電流を供給する必要が出てきた。特に、パッケージの内側から電流が取り出せなくなっていた。
【０００３】
このため、近年、プリント回路基板に表面導体層を設けて、電流を取り出している。
【０００４】
しかしながら、最近の電子デバイスは、１００Ｗ級の発熱を放熱するために、パッケージ上にＬＩＤを設けており、プリント配線基板と電子部品をアセンブリ時に加熱しても、ＬＩＤに熱を吸収されるため、時間をかけないと、はんだが溶けないという不都合が生じていた（例えば、特許文献１参照）。また、加熱の際には、パッケージのはんだボール全てが均一に溶融する温度まで上げる必要があるけれども、この均一な溶融の制御が困難であった。
【０００５】
はんだボールの加熱および溶融には、加熱装置内の空気の対流による熱伝導、及び導体の熱伝導が関与する。空気の対流による熱伝導では、例えばパッケージの外周領域に設けられたはんだボールは早く溶融し、その内部は溶融し難い。また、導体の熱伝導では、例えばグラウンド電源電極上のはんだボールは、表面導体層と離間しているので溶融が遅く、また、電源電圧電極のはんだボールは、表面導体層と一体化しているので溶融が早い。このようなはんだボールの溶融のばらつきにより、表面導体層を設けたプリント回路基板では、過度に溶融したはんだボールが、隣接するはんだボールまで及んで電極間の短絡を生ずる現象すなわちはんだブリッジが生じ易かった。
【特許文献１】特開２００５−１２０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目的は、はんだボールの溶融のばらつき、及びそれによるはんだブリッジの発生を抑制し得るプリント配線基板を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプリント配線基板は、基板、該基板上に形成された複数のパッド、該パッドの周囲に形成された表面導体層、及び該パッド及び該表面導体層が設けられた基板上に、該パッドの少なくとも一部を露出するように形成されたソルダレジスト層を具備するプリント配線基板であって、
前記複数のパッドのうち少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触していることを特徴とする。
【０００８】
本発明のプリント回路基板は、基板、該基板上に形成された複数のパッド、該パッドの周囲に形成された表面導体層、及び該パッド及び該表面導体層が設けられた基板上に、該パッドの少なくとも一部を露出するように形成されたソルダレジスト層を有するプリント配線基板と、複数のはんだボールを有するボールグリッドアレイパッケージとを、前記はんだボールを溶融して前記パッド上に接合させた実装構造を有し、前記複数のパッドの少なくとも１つは、前記表面導体層と部分的に接触した構成を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、はんだボールの溶融のばらつきを低減し、はんだブリッジの発生を抑制して、信頼性の高い接続を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のプリント配線基板は、基板、基板上に形成された複数のパッド、パッドの周囲に形成された表面導体層、及びパッド及び表面導体層が設けられた基板上に、パッドの少なくとも一部を露出するように形成されたソルダレジスト層を有し、複数のパッドのうち少なくとも１つは、表面導体層と部分的に接触している。
【００１１】
本発明のプリント配線基板は、表面導体層を有することから、はんだ付け時に、空気の対流による熱伝導のみならず、表面導体層による熱伝導を用いることができるので、はんだボールを効率よく溶融させることができる。また、本発明に用いられる複数のパッドのうち少なくとも１つは、表面導体層と部分的に接触しており、このようなパッドを、はんだボールが過度に溶融しやすい箇所に設けると、そのパッドへの熱伝導が抑制されるので、ボールグリッドパッケージとの接続時に、はんだボールの溶融のばらつきを低減し、はんだブリッジの発生を防ぐことができる。
【００１２】
本発明に使用される複数のパッドと表面導体層の配置について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に用いられるパッドと表面導体層の配置の一例を説明するための図、図２は、この配置の他の一例を説明するための図、図３は、この配置のさらに他の一例を説明するための図、図４は、この配置のさらにまた他の一例を説明するための図である。
【００１４】
図１及び図２の配置例では、電源電圧電極用パッド１，１’が、同等の電位をもつ表面導体層２と、接触部３において部分的に接触している。電源電圧電極用パッド１と表面導体層２が同じ材料例えば銅等である場合は、マスクを用いてメッキすることにより、同一工程で形成し得る。得られる銅メッキ層の形状は、図１の場合、ほぼ円形の電源電圧電極用パッド１及びその周囲に設けられた表面導体層２間がパッド１周囲からその一直径の延長上に所定幅で延出された２つの接触部３を除いて離間した構成を有する。また、図２の場合、得られる銅メッキ層の形状は、パッド１周囲から、図１の２つの接触部と、これらの接触部を結ぶ一直径と直交する直径の延長上に所定幅で延出されたさらに２つの接触部３を除いて、電源電圧電極用パッド１及びその周囲に設けられた表面導体層２間が離間した構成を有する。
【００１５】
また、図３の配置例では、グランド電源電圧用パッド４が、電位の異なる表面導体層２と完全に離間している。このパッド４と表面導体層もまた、同じ材料で形成する場合は、マスクを用いてメッキすることにより、同一工程で形成し得る。得られるメッキ層の形状は、パッド４及び表面導体層２間が、くり抜かれた構成を有する。
【００１６】
さらに、図４の配置例では、電源電圧電極用パッド６が、同等の電位をもつ表面導体層２とほぼ一体化している。このパッド６と表面導体層２もまた、同じ材料で形成する場合は、マスクを用いてメッキすることにより、同一工程で形成し得、これにより、一様なメッキ層が得られる。
【００１７】
図１及び図２に示すパッド１は、図４に示すパッド６に比べて、表面導体層２との接触部分が少ないので、表面導体層２からの熱伝導が遅い。
【００１８】
本発明のプリント配線基板において、このようなパッド１を、その上に接続され得るはんだボールが過度に溶融しやすい箇所に設けることができる。これにより、ボールグリッドパッケージとの接続時に、はんだボールの溶融のばらつきを低減することができる。
【００１９】
また、図３に示すパッド４は、表面導体層２と接触していないので、表面導体層２から直接熱伝導されることはない。
【００２０】
本発明のプリント配線基板には、例えば図１ないし図４に示すような形状の複数のパッド１，１’，４，６と、表面導体層２とを設けることができる。
【００２１】
図５に、ボールグリッドアレイパッケージを搭載するために配列された複数のパッドと表面導体層との配置例を示す。
【００２２】
図示するように、このプリント配線基板１８には、表面導体層２と複数のパッド１，１’，４，６とが所定の範囲のピッチで配列されている。枠１７は、搭載されるボールグリッドアレイパッケージの外周に相当する位置を表す。ボールグリッドアレイパッケージの４角に相当する位置には、パッド１，１’が、表面導体層２と、接触部３において部分的に接触している。それ以外の部分には、パッド４，及び６が配列されている。
【００２３】
また、この接触部３は、例えばパッド１のように、電流が流れる向きに沿って設けることができる。これにより、動作時の電流の妨げを低減し得る。
【００２４】
図６に、本発明に係るプリント配線基板の一例を説明するための模式的な断面図を示す。
【００２５】
図示するように、このプリント配線基板１５は、例えば銅からなるグランド配線等の内部導体パターン１１及び内部導体パターン１１を表面に引き出すための例えば０．２５ｍｍ径を有するビアホール１２が設けられた基板１０表面上に、例えば銅からなる表面導体層２と図示しない接触部において部分的に接触した例えば銅からなる電源電圧電極用パッド１、内部導体パターン１１と導通し、例えば銅メッキが施されたビアホール１２上に形成され、表面導体層２と離間して設けられた例えば銅からなるグランド電源電圧用パッド４、表面導体層２と一体的に設けられた電源電圧電極用パッド６、及びパッド１，４，６の少なくとも一部が露出するように、表面導体層２が設けられた基板上を被覆するソルダレジスト層１３を有する。
【００２６】
このプリント配線基板１５は複数のパッドを有し、そのうち少なくとも１つが、表面導体層と部分的に接触しているパッド１である。
【００２７】
グランド電源電圧用パッド４は、例えば図３に示すように、表面導体層２と離間して設けられているけれども、ビアホール１２を介して内部導体パターン１１と接続されており、内部導体パターン１１からの熱伝導をはんだボールの溶融に適用することができる。
【００２８】
図７に、ビアホールと内部導体パターンとの配置の一例を説明するための図を示す。
【００２９】
図示するように、内部導体パターン１１からの熱伝導を低減するために、ビアホール１２内の図示しない導体と内部導体パターン１１とを接触部１６を介して部分的に接触させることができる。
【００３０】
上記プリント配線基板１５には、複数のはんだボールを有するボールグリッドアレイパッケージを搭載することができる。
【００３１】
図８に、プリント配線基板上に、ボールグリッドアレイパッケージを搭載する工程の一部を表す図を示す。
【００３２】
まず、プリント配線基板１５のソルダレジスト層１３から露出したパッド１，４，６上に、はんだペースト層１３を形成することができる。パッケージ本体２２の一方の表面に複数のはんだボール２１、及び他方の表面に金属製のＬＩＤ２３を有するボールグリッドアレイパッケージ２５を用意し、その複数のはんだボール２１とパッド１，４，６とを、はんだペースト層１３を介して位置合わせすることができる。
【００３３】
その後、位置合わせしたプリント配線基板１５及びボールグリッドアレイパッケージ２５とを、例えばはんだボールが溶け出す温度以上の加熱雰囲気に供し、はんだ付けを行う。
【００３４】
図９に、本発明に係るプリント回路基板の一例を説明するための模式的な断面図を示す。
【００３５】
図示するように、このプリント回路基板３０は、図６に示すプリント配線基板と同様の構成を有し、例えば１ｍｍピッチで３５×３５個設けられた、パッド１，４，６を含む複数のパッドの配列を有するプリント配線基板１５上に、図８に示すボールグリッドアレイパッケージと同様の構成を有し、上記複数のパッドの配列に相当する複数のはんだボール２１の配列をもつ例えば４０ｍｍ×４０ｍｍの大きさを有するボールグリッドアレイパッケージ２５を、はんだボール２１を介してはんだ付けした接続構造を有する。
【００３６】
はんだボールへの熱伝導はパッケージの外周領域とその内部でばらつきがある。
【００３７】
使用されるパッドの配列のうち少なくとも１つのパッドを、表面導体層と部分的に接触させることができる。このパッドをはんだボールが過度に溶融され易い部分に設けることにより、はんだボールの溶融のばらつきを抑制することができる。
【００３８】
好ましくは、ボールグリッドアレイパッケージ２５の外周領域の、特にはんだボールが過度に溶融され易い４角に位置するパッドのうち少なくとも１箇所に、表面導体層と部分的に接触しているパッド１を設けることができる。これにより、はんだボールの溶融のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００３９】
また、より好ましくは、表面導体層と部分的に接触しているパッド１は、ボールグリッドアレイパッケージ２５の外周領域の少なくとも一列に設けることができる。これにより、はんだボールの溶融のばらつきをより効果的に抑制することができる。
【００４０】
例えば表面導体層と部分的に接触したパッドを５×５ＰＩＮの角に設けてボールグリッドアレイパッケージとのはんだ付けを行ない、得られたプリント回路基板について、導通検査及びＸ線画像によるはんだブリッジの有無の確認を行ったところ、６０枚作成後も、はんだブリッジの発生はみられなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に用いられるパッドと表面導体層の配置の一例を説明するための図
【図２】本発明に用いられるパッドと表面導体層の配置の他の一例を説明するための図
【図３】本発明に用いられるパッドと表面導体層の配置のさらに他の一例を説明するための図
【図４】本発明に用いられるパッドと表面導体層の配置のさらに他の一例を説明するための図
【図５】ボールグリッドアレイパッケージが搭載される複数のパッドと表面導体層の配置の一例を説明するための図
【図６】本発明に係るプリント配線基板の一例を説明するための模式的な断面図
【図７】ビアホール内の導体と内部導体パターンとの配置を説明するための図
【図８】プリント配線基板上に、ボールグリッドアレイパッケージを搭載する工程の一部を表す図
【図９】本発明に係るプリント回路基板の一例を説明するための模式的な断面図
【符号の説明】
【００４２】
１，４，６…パッド、２…表面導体層、３…接触部、１０…基板、１１…内部導体パターン、１２…ビアホール、１３…ソルダレジスト層、１５…プリント配線基板、２１…はんだボール、２５…ボールグリッドアレイパッケージ、３０…プリント回路基板。
【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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