(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に、複数の半田ボールを備えた表面実装デバイスを実装した表面実装デバイスの実装構造体であって、
前記プリント基板は、
前記表面実装デバイスが備える前記複数の半田ボールの溶融により当該表面実装デバイスが実装されるプリント基板であって、
前記表面実装デバイスが備える前記複数の半田ボールが溶融接合される複数の実装用パッドを有すると共に、その各実装用パッドにそれぞれ凹型バイアホールが設けられ、
前記凹型バイアホールの中心位置が、前記実装用パッドの中心からそれぞれ前記凹型バイアホールの直径寸法以上離れていることを特徴とし、
前記表面実装デバイスは、
前記表面実装デバイスの各半田ボールを前記各実装用パッドの中心部に配置した状態で当該半田ボールの溶融により前記プリント基板に半田接続されたことを特徴とし、
さらに、
前記表面実装デバイスと前記プリント基板とを接続する際に、クリーム半田を間に挟んで前記凹型バイアホールと対向する箇所に、前記半田ボールの一部が存在するように構成されたことを特徴とする表面実装デバイスの実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整列配置された複数の半田ボールを有するボールグリッドアレイ（ＢＧＡ（Ball Grid Array））パッケージ等の表面実装デバイスを実装するのに好適なプリント基板、及び、当該プリント基板を用いた表面実装デバイスの実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント基板の高密度実装化には目覚しいものがあり、多層基板ではインターステシャルバイアホール（ＩＶＨ）（以下、単に「バイアホール」という）が多用され、表面実装デバイスが半田付けされる実装用パッドにもバイアホールを設ける必要が生じてきた（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
まず、従来の表面実装デバイスの実装構造体について、図６を参照しながら説明する。図６は、従来技術における表面実装デバイスの実装構造体の一部を示す断面図である。
【０００４】
図６において、１７は表面実装デバイスとしてのＢＧＡパッケージであり、ＢＧＡパッケージ１７は、整列配置された複数の半田ボール１７ａを有している。また、１８はプリント基板であり、プリント基板１８は、複数の半田ボール１７ａにそれぞれ対応する複数の実装用パッド１９を有している。ここで、各実装用パッド１９には、その中心に凹型バイアホール２０が設けられている。尚、図６中、２１、２２は絶縁基板、２３、２４は配線、２５はバイアホールをそれぞれ示している。そして、ＢＧＡパッケージ１７は、半田ボール１７ａの溶融によってプリント基板１８上の実装用パッド１９に接合されることにより、プリント基板１８に実装されている。
【０００５】
次に、従来の表面実装デバイスの実装構造体の製造方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、従来技術における表面実装デバイスの実装構造体の製造方法を示す工程断面図である。
【０００６】
図７（ａ）に示すように、従来技術におけるプリント基板１８においては、実装用パッド１９の中心に凹型バイアホール２０が設けられている。
【０００７】
まず、図７（ｂ）に示すように、実装用パッド１９にクリーム半田２６をスクリーン印刷する。
【０００８】
次に、図７（ｃ）に示すように、クリーム半田２６上に半田ボール１７ａを介してＢＧＡパッケージ１７を載置する。
【０００９】
最後に、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、加熱によるリフロー処理により、プリント基板１８を、クリーム半田２６が溶ける温度まで加熱する。これにより、ＢＧＡパッケージ１７は、半田ボール１７ａ、クリーム半田２６の溶融によってプリント基板１８上の実装用パッド１９に接合され、プリント基板１８に実装される。
【特許文献１】特開平４−９９３９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７４４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図７（ｂ）の工程で実装用パッド１９にクリーム半田２６を印刷する際に、凹型バイアホール２０内にはクリーム半田２６が完全に充填されずに空気が残り、従来のように凹型バイアホール２０が実装用パッド１９の中心に設けられるものにあっては、図７（ｃ）の工程でクリーム半田２６上にＢＧＡパッケージ１７を載置するときに、ＢＧＡパッケージ１７の半田ボール１７ａによって凹型バイアホール２０が閉塞されてしまう。すなわち、凹型バイアホール２０内に空気が閉じ込められてしまう。そして、このように凹型バイアホール２０内に空気が閉じ込められた状態で、クリーム半田２６が溶ける温度まで加熱すると（図７（ｃ）、図７（ｄ）参照）、半田ボール１７ａが溶融した状態で凹型バイアホール２０内の空気が膨張する。この空気は、半田ボール１７ａの溶融半田によって周囲から均等に押さえ込まれるため、半田ボール１７ａの外部に抜けることができず、この空気が凹型バイアホール２０に繋がった状態で半田付け（ＢＧＡパッケージ１７のプリント基板１８への実装）が完了することとなる。この空気（ボイド）２７は、その発生源である凹型バイアホール２０と繋がっているため、ＢＧＡパッケージ１７とプリント基板１８との接続強度及び接続信頼性において課題となっていた。
【００１１】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、表面実装デバイスを実装する際の接続強度及び接続信頼性を十分に確保することができるプリント基板、及び、当該プリント基板を用いた表面実装デバイスの実装構造体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】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明に係るプリント基板の構成は、凹型バイアホールが設けられた複数の実装用パッドを有し、表面実装デバイスに整列配置された、前記複数の実装用パッドにそれぞれ対応する複数の半田ボールを介して前記表面実装デバイスが実装されるプリント基板であって、前記実装用パッド上の前記凹型バイアホールの中心位置が、前記実装用パッドの中心から前記凹型バイアホールの直径寸法以上離れていることを特徴とする。
【００１３】
このプリント基板の構成によれば、凹型バイアホールをその中心位置が実装用パッドの中心から凹型バイアホールの半径寸法距離以上離れた位置に設けることで、原理的には表面実装デバイスの半田ボールが凹型バイアホールを閉塞することを抑制できるが、凹型バイアホールを、その中心位置が実装用パッドの中心から凹型バイアホールの直径寸法以上離れた位置に設けることで、実装用パッドのクリーム半田上に表面実装デバイスを載置するときに、確実に表面実装デバイスの半田ボールによって凹型バイアホールが閉塞されることはない。そして、このようにクリーム半田上に表面実装デバイスを載置した段階では半田ボールによって凹型バイアホールが閉塞されていないので、クリーム半田を溶かす工程においても、クリーム半田が溶けるまでの温度では、クリーム半田の粒子間を通って凹型バイアホール内の空気が抜ける。また、表面実装デバイスの半田ボールが溶融する温度では、凹型バイアホール寄りの溶融半田壁が薄く、凹型バイアホールをずらした方向と逆方向にある溶融半田に押されることによって空気が抜けやすくなる。その結果、凹型バイアホール内に半田が充填された状態となり、半田接続部中にボイドが滞留することも少なくなるので、表面実装デバイスとプリント基板との接続強度及び接続信頼性が十分に確保された表面実装デバイスの実装構造体を実現することができる。
【００１４】
本発明に係る表面実装デバイスの実装構造体の構成は、凹型バイアホールが設けられた複数の実装用パッドを有するプリント基板と、整列配置された、前記複数の実装用パッドにそれぞれ対応する複数の半田ボールを有し、前記半田ボールを介して前記プリント基板に実装された表面実装デバイスとを備えた表面実装デバイスの実装構造体であって、前記実装用パッド上の前記凹型バイアホールの中心位置が、前記実装用パッドの中心から前記凹型バイアホールの直径寸法以上離れていることを特徴とする。
【００１５】
また、前記本発明のプリント基板、又は表面実装デバイスの実装構造体の構成においては、前記実装用パッドの表面形状が、円形、楕円形及び矩形からなる群から選ばれる１つであるのが好ましい。また、この場合には、前記実装用パッドの表面形状が円形であり、前記凹型バイアホールが前記実装用パッドの円周近傍に設けられているのが好ましい。また、この場合には、前記実装用パッドの表面形状が楕円形であり、前記凹型バイアホールが前記実装用パッドの長軸方向の端部近傍に設けられているのが好ましい。また、この場合には、前記実装用パッドの表面形状が矩形であり、前記凹型バイアホールが前記実装用パッドのコーナー部近傍に設けられているのが好ましい。これらの好ましい例によれば、上記のような効果を容易に発揮ざせることが可能となる。
【００１６】
また、前記本発明の表面実装デバイスの実装構造体の構成においては、前記表面実装デバイスがＢＧＡパッケージであるのが好ましい。
【００１７】
本発明の表面実装デバイスの実装方法は、上記いずれかのプリント基板における前記実装用パッドの中心部に、表面実装デバイスが備える半田ボールを配置し、前記実装用パッドと前記表面実装デバイスとを半田接続することを特徴とする。この実装用パッドの中心部に半田ボールを配置することで、実装用パッドと表面実装デバイスの端子電極との半田接続が確実に行えると共に、上述の実装用パッドが備える凹型バイアホールを半田ボールが閉塞することを抑制でき、確実な半田接続を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、表面実装デバイスを実装する際の、プリント基板と表面実装デバイスとの間の接続強度及び接続信頼性を十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２０】
（表面実装デバイスの実装構造体）
まず、本発明の一実施の形態の表面実装デバイスの実装構造体について説明する。図１は、本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体の一部を示す断面図、図２は、本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体に用いられる実装用パッドを示す平面図、図３は、本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体の全体構成を示す断面図である。
【００２１】
図１、図３に示すように、本実施の形態の表面実装デバイスの実装構造体（以下、単に「実装構造体」ともいう）１は、プリント基板２と、プリント基板２に実装された表面実装デバイスとしてのＢＧＡパッケージ３とを備えている。
【００２２】
ＢＧＡパッケージ３は、整列配置された複数の半田ボール３ａを有している。また、プリント基板２は、複数の半田ボール３ａにそれぞれ対応する複数の実装用パッド４を有している。そして、ＢＧＡパッケージ３は、半田ボール３ａの溶融によってプリント基板２上の実装用パッド４に接合されることにより、プリント基板２に実装されている。
【００２３】
本実施の形態の実装構造体１においては、プリント基板２として多層基板が用いられている。図１、図３中、５、６は絶縁基板、７、８は配線、９はバイアホールをそれぞれ示している。
【００２４】
図１、図２に示すように、実装用パッド４の表面形状は円形であり、この実装用パッド４には凹型バイアホール１０が形成されており、凹型バイアホール１０内には半田ボール３ａの一部が入り込んでいる。ここで、凹型バイアホール１０の中心位置は、実装用パッド４の中心Ｏから凹型バイアホール１０の直径寸法以上離れている。具体的な数値例を挙げると、実装用パッド４の直径は４００μｍであり、凹型バイアホール１０の直径が１００μｍの場合、凹型バイアホール１０は、その中心位置が実装用パッド４の中心Ｏから１００μｍ以上離れている。好ましくは、凹型バイアホール１０が実装用パッド４の円周近傍に設けられているのがよい。尚、「円周近傍」とは、円周上の任意の点と凹型バイアホール１０の中心との距離が凹型バイアホール１０の直径寸法以内にある位置をいう。
【００２５】
また、以上のように実装用パッド４の中心部に半田ボール３ａを配置し、ＢＧＡパッケージ３を半田実装することによって、溶融した半田ボール３ａが凹型バイアホール１０を閉塞することなく確実に半田実装することができる。
【００２６】
（表面実装デバイスの実装構造体の製造方法）
次に、本実施の形態の表面実装デバイスの実装構造体の製造方法について説明する。
【００２７】
図４は、本発明の一実施の形態の表面実装デバイスの実装構造体の製造方法を示す工程断面図である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、本実施の形態におけるプリント基板２において、凹型バイアホール１０は、その中心位置が実装用パッド４の中心Ｏから凹型バイアホール１０の直径寸法以上離れた位置に設けられている。
【００２９】
まず、図４（ｂ）に示すように、実装用パッド４にクリーム半田１１をスクリーン印刷する。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、クリーム半田１１上に半田ボール３ａを介して表面実装デバイスとしてのＢＧＡパッケージ３を載置する。
【００３１】
最後に、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、加熱によるリフロー処理により、プリント基板２を、クリーム半田１１が溶ける温度まで加熱する。これにより、ＢＧＡパッケージ３は、半田ボール３ａ、クリーム半田１１の溶融によってプリント基板２上の実装用パッド４に接合され、プリント基板２に実装される。
【００３２】
（効果）
以下、凹型バイアホール１０を、その中心位置が実装用パッド４の中心Ｏから凹型バイアホール１０の直径寸法以上離れた位置に設けることによる効果について説明する。
【００３３】
従来と同様、図４（ｂ）の工程で実装用パッド４にクリーム半田１１を印刷する際に、凹型バイアホール１０内にはクリーム半田１１が完全に充填されずに空気が残ってしまう。
【００３４】
しかし、本実施の形態においては、凹型バイアホール１０を、その中心位置が実装用パッド４の中心Ｏから凹型バイアホール１０の直径寸法以上離れた位置に設けたので、図４（ｃ）の工程でクリーム半田１１上にＢＧＡパッケージ３を載置するときに、ＢＧＡパッケージ３の半田ボール３ａによって凹型バイアホール１０が閉塞されることはない。そして、このようにクリーム半田１１上にＢＧＡパッケージ３を載置した段階では半田ボール３ａによって凹型バイアホール１０が閉塞されていないので、図４（ｃ）、図４（ｄ）のクリーム半田１１を溶かす工程においても、クリーム半田１１が溶けるまでの温度では、クリーム半田１１の粒子間を通って凹型バイアホール１０内の空気が抜ける。また、ＢＧＡパッケージ３の半田ボール３ａが溶融する温度では、凹型バイアホール１０寄りの溶融半田壁が薄く、凹型バイアホール１０をずらした方向と逆方向にある溶融半田に押されることによって空気が抜けやすくなる。その結果、凹型バイアホール１０内に半田が充填された状態となり、半田接続部中にボイドが滞留することも少なくなるので、ＢＧＡパッケージ３とプリント基板２との接続強度及び接続信頼性が十分に確保された実装構造体１を実現することができる。そして、以上のような効果を容易に発揮ざせるためには、上記したように、凹型バイアホール１０は実装用パッド４の円周近傍に設けられているのが好ましい。
【００３５】
尚、本実施の形態においては、表面形状が円形の実装用パッド４を用いた場合を例に挙げて説明したが、実装用パッドの表面形状は円形に限定されるものではなく、例えば、図５に示すような、表面形状が楕円形、矩形等の実装用パッドを用いることもできる。
【００３６】
そして、図５（ａ）に示す表面形状が楕円形の実装用パッド１２を用いる場合において、上記のような効果を容易に発揮させるためには、凹型バイアホール１３が実装用パッド１２の長軸１４方向の端部近傍に設けられているのが好ましい。具体的な数値例を挙げると、実装用パッド１２の長径は４００μｍ、短径は３００μｍであり、凹型バイアホール１３の直径が１００μｍの場合、凹型バイアホール１３は、その中心位置が実装用パッド１２の中心Ｏから１００μｍ以上離れている。尚、「長軸方向の端部近傍」とは、長軸方向の端部と凹型バイアホール１３の中心との距離が凹型バイアホール１３の直径寸法以内にある位置をいう。
【００３７】
また、図５（ｂ）に示す表面形状が矩形の実装用パッド１５を用いる場合において、上記のような効果を容易に発揮ざせるためには、凹型バイアホール１６が実装用パッド１５のコーナー部近傍に設けられているのが好ましい。具体的な数値例を挙げると、実装用パッド１５の長辺の長さは４００μｍ、短辺の長さは３００μｍであり、凹型バイアホール１６の直径が１００μｍの場合、凹型バイアホール１６は、その中心位置が実装用パッド１５の中心から１００μｍ以上離れている。尚、「コーナー部近傍」とは、コーナー部と凹型バイアホール１６の中心との距離が凹型バイアホール１６の直径寸法以内にある位置をいう。
【００３８】
また、本実施の形態においては、表面実装デバイスとしてＢＧＡパッケージ３を例に挙げて説明したが、表面実装デバイスは、ＢＧＡパッケージに限定されるものではない。本発明は、例えば、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ（Land Grid Array））パッケージ等の実装構造体として用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、表面実装デバイスを実装する際の、プリント基板と表面実装デバイスとの間の接続強度及び接続信頼性を十分に確保することができ、従って、本発明は、落下衝撃等に対する堅牢性の要求が高くなっている携帯電話等のモバイル機器に組み込まれる表面実装デバイスの実装構造体として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体の一部を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体に用いられる実装用パッドを示す平面図
【図３】本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体の全体構成を示す断面図
【図４】本発明の一実施の形態の表面実装デバイスの実装構造体の製造方法を示す工程断面図
【図５】本発明の一実施の形態における表面実装デバイスの実装構造体に用いられる実装用パッドの他の例を示す平面図（（ａ）は楕円形状の実装用パッド、（ｂ）は矩形状の実装用パッド）
【図６】従来技術における表面実装デバイスの実装構造体の一部を示す断面図
【図７】従来技術における表面実装デバイスの実装構造体の製造方法を示す工程断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  表面実装デバイスの実装構造体
２  プリント基板
３  ＢＧＡパッケージ（表面実装デバイス）
３ａ  半田ボール
４、１２、１５  実装用パッド
５、６  絶縁基板
７、８  配線
９  バイアホール
１０、１３、１６  凹型バイアホール
１１  クリーム半田
【図１】
0005078683.tif 000002
【図２】
0005078683.tif 000003
【図３】
0005078683.tif 000004
【図４】
0005078683.tif 000005
【図５】
0005078683.tif 000006
【図６】
0005078683.tif 000007
【図７】
0005078683.tif 000008