(57)【要約】【課題】ＢＧＡとプリント回路基板とを接合する際に用いられる接着剤の接合部への浸透性を好適に向上させることができるようにする。【解決手段】本発明の携帯端末においては、一面に複数のＢＧＡ電極３が配列されて設けられるＢＧＡ２と、ＢＧＡ２に設けられたぞれぞれのＢＧＡ電極３に対応して、複数の第１の基板電極パッド４−１乃至４−３および４−５が設けられるとともに、ＢＧＡ電極３が存在しない部分に対応して複数の第２の基板電極パッド４−４が設けられる回路基板１と、ＢＧＡ電極３と基板電極パッド４とがはんだ接合された状態で、ＢＧＡ２と回路基板１との間で、複数の第２の基板電極パッド４−４上にはんだ５−４により所定の厚さをもって形成される突起部と、ＢＧＡ２と回路基板１との間に設けられた樹脂からなる接着剤とを備える。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数のＢＧＡ電極が配列されて設けられるＢＧＡと、
前記ＢＧＡに設けられたぞれぞれの前記ＢＧＡ電極に対応して、複数の第１の基板電極パッドが設けられるとともに、前記ＢＧＡ電極が存在しない部分に対応して複数の第２の基板電極パッドが設けられる回路基板と、
前記ＢＧＡ電極と前記基板電極パッドとがはんだ接合された状態で、前記ＢＧＡと前記回路基板との間で、前記複数の第２の基板電極パッド上にはんだにより所定の厚さをもって形成される突起部と、前記ＢＧＡと前記回路基板との間に設けられた樹脂からなる接着剤とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第２の基板電極パッドの前記回路基板上における占有面積は、前記第１の基板電極パッドの前記回路基板上における占有面積と略同一またはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記突起部の有する前記所定の厚さは、前記第２の基板電極パッドの前記回路基板上における占有面積により調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記第２の基板電極パッドにはんだ接合された電子部品またはリード線をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項５】
前記接着剤は、アンダーフィラー接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器に係り、特に、ＢＧＡと回路基板とを好適に接合することができるようにした電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などに代表される携帯端末においては、ＢＧＡ（Ball Grid Alley）は、プリント回路基板にはんだ接合されて実装される。しかし、ＢＧＡとプリント回路基板との接合強度は、はんだによる接合だけでは十分ではなく、携帯端末が落下等により衝撃を受けた場合、ＢＧＡとプリント回路基板との間のはんだ接合が剥離してしまうことがあった。そこで、ＢＧＡとプリント回路基板との接合強度を補強するために、ＢＧＡをプリント回路基板に実装した後にＢＧＡ端面にアンダーフィラー接着剤を塗布し、このアンダーフィラー接着剤を毛細管現象にてＢＧＡの接合部全体に浸透させる。その後、実装基板全体を過熱することにより、塗布後のアンダーフィラー接着剤を加熱硬化させ、ＢＧＡとプリント回路基板との接合強度を補強する。
【０００３】
ところが、アンダーフィラー接着剤を用いてＢＧＡとプリント回路基板との接合強度を補強する場合、はんだ付け加熱時におけるプリント回路基板やＢＧＡの反りの影響や、作業環境などによって、アンダーフィラー接着剤の浸透性が悪化し、ＢＧＡ接合部全体にアンダーフィラー接着剤が十分に浸透しないという問題があった。
【０００４】
そこで、アンダーフィラー接着剤の浸透性を改善させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に提案されている技術によれば、バンプが形成されていない本体部の下面中央部と、この下面中央部と対向する回路基板との間に設けられた隙間を小さくするための凸部を設けるようにする。これにより、アンダーフィラー接着剤が下面中央部と回路基板との間に早く流入して、気泡を無くすことができ、アンダーフィラー接着剤が剥がれにくくすることができる。
【特許文献１】特開２００７−１７３７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＢＧＡ接合部全体にアンダーフィラー接着剤が十分に浸透しないという問題は、以下のように分析することができる。すなわち、ＢＧＡにはボール形状のＢＧＡボール電極が所定の形状に配列されるが、このＢＧＡボール電極はフルマトリックス状には配列されておらず、配列が可能な全配列のうちの、少なくとも１乃至２列程度の割合でＢＧＡボール電極が形成されていない。このようにフルマトリックス状に配列されていないＢＧＡに対してアンダーフィラー接着剤を塗布した場合、ＢＧＡボール電極が形成されていない部分では電極間（ＢＧＡボール電極と基板電極パッドとの間）に隙間が生じてしまい、塗布後のアンダーフィラー接着剤に対して毛細管現象が働かず、アンダーフィラー接着剤が浸透しにくくなってしまう。
【０００６】
アンダーフィラー接着剤の未浸透の不具合が発生すると、ＢＧＡのはんだ接合部の接合強度を保証することができない他、ＢＧＡ外周に、未浸透となったアンダーフィラー接着剤が溢れ出てしまい、プリント回路基板上の広範囲に流出してしまうだけでなく、場合によっては、アンダーフィラー接着剤を塗布することが禁止されているアンダーフィラー接着剤塗布禁止エリアにまで流出してしまい、その結果、他の不具合を引き起こす危険性が生じてしまう。
【０００７】
勿論、特許文献１に提案されている技術を用いれば、ある程度、アンダーフィラー接着剤の浸透性を改善することは可能であるが、下面中央部と対向する回路基板との間に設けられた隙間を小さくするための凸部はレジスト膜からなるため、印刷工程において、ある程度幅はあるものの略均一の高さでしか凸部を形成することができず、アンダーフィラー接着剤の浸透性を十分に改善するところまで至っていない。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＢＧＡとプリント回路基板とを接合する際に用いられる接着剤の接合部への浸透性を好適に向上させることができる携帯端末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】
本発明の携帯端末は、上述した課題を解決するために、一面に複数のＢＧＡ電極が配列されて設けられるＢＧＡと、ＢＧＡに設けられたぞれぞれのＢＧＡ電極に対応して、複数の第１の基板電極パッドが設けられるとともに、ＢＧＡ電極が存在しない部分に対応して複数の第２の基板電極パッドが設けられる回路基板と、ＢＧＡ電極と基板電極パッドとがはんだ接合された状態で、ＢＧＡと回路基板との間で、複数の第２の基板電極パッド上にはんだにより所定の厚さをもって形成される突起部と、ＢＧＡと回路基板との間に設けられた樹脂からなる接着剤とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＢＧＡとプリント回路基板とを接合する際に用いられる接着剤の接合部への浸透性を好適に向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、携帯端末上のプリント回路基板１とＢＧＡ２とを接合する際に用いられる従来の接合方法を表している。図１に示されるように、プリント回路基板１とＢＧＡ２とは、まず、はんだを用いてはんだ接合される。ＢＧＡ２のプリント回路基板１側の面には、図２に示されるように、略同心枠状の配列で複数のＢＧＡボール電極３群が形成されている。同様に、プリント回路基板１のＢＧＡ２側の面には、図３に示されるように、略同心枠状の配列で形成されたＢＧＡボール電極３に対応する位置に、略同心枠状の配列で複数の基板電極パッド４群が形成されている。プリント回路基板１とＢＧＡ２とがはんだ接合される場合には、ＢＧＡ２のＢＧＡボール電極３と、それに対応するプリント回路基板１の基板電極パッド４とが、はんだ付けされて接合される。
【００１３】
図４は、プリント回路基板１とＢＧＡ２とをはんだ接合した際の、図１のＸ−Ｘ´線上における断面図を表している。図４に示されるように、ＢＧＡ２のＢＧＡボール電極３−１と、それに対応するプリント回路基板１の基板電極パッド４−１とが、はんだ５−１によってはんだ付けされて接合される。他のＢＧＡボール電極３−２乃至３−４とそれに対応するプリント回路基板１の基板電極パッド４−２乃至４−４についても同様である。
【００１４】
プリント回路基板１とＢＧＡ２とがはんだ５によってはんだ接合された後、ＢＧＡ２端面にアンダーフィラー接着剤（樹脂から成る接着剤）を塗布し、実装基板全体を過熱することで、塗布後のアンダーフィラー接着剤を加熱硬化させ、ＢＧＡ２とプリント回路基板１との接合強度を補強する。ＢＧＡ２端面にアンダーフィラー接着剤を塗布する際には、ＢＧＡ２の端面に沿って、例えば図１の矢印Ｐ１に示される方向にアンダーフィラー接着剤が塗布され、次に、例えば図１の矢印Ｐ２に示される方向にアンダーフィラー接着剤が塗布される。図１の矢印Ｐ１方向へのアンダーフィラー接着剤の塗布によって、アンダーフィラー接着剤は図１の矢印Ｒ方向に毛細管現象が生じてＢＧＡの接合部に浸透していくとともに、図１の矢印Ｐ２方向へのアンダーフィラー接着剤の塗布によって、アンダーフィラー接着剤は図１の矢印Ｑ方向に毛細管現象が生じてＢＧＡの接合部に浸透していく。その結果、アンダーフィラー接着剤は、図１の矢印ＱとＲ方向の合成ベクトルであるＳ方向に毛細管現象が生じてＢＧＡ２の接合部全体に浸透していくこととなる。
【００１５】
図５は、アンダーフィラー接着剤を用いてプリント回路基板１とＢＧＡ２との接合を補強する際の、図１のＸ−Ｘ´線上における断面図を表している。図５に示されるように、アンダーフィラー接着剤を用いたプリント回路基板１とＢＧＡ２との接合時においては、はんだ５によってはんだ接合されたプリント回路基板１とＢＧＡ２に対して、ＢＧＡ２の端面からアンダーフィラー接着剤が塗布され、その後、アンダーフィラー接着剤は図５の矢印Ｍ方向に毛細管現象が生じてＢＧＡ２の接合部に徐々に浸透していく。
【００１６】
しかしながら、従来の接合方法では、ＢＧＡ接合部全体にアンダーフィラー接着剤が十分に浸透しないという問題が生じる。すなわち、図２を用いて上述したように、ＢＧＡ２にはボール形状のＢＧＡボール電極３が略同心枠状の形状に配列されるが、このＢＧＡボール電極３はフルマトリックス状には配列されておらず、配列が可能な全配列のうちの、少なくとも１乃至２列程度の割合でＢＧＡボール電極３が形成されていない。これに対応して、プリント回路基板１には、略同心枠状の配列で形成されたＢＧＡボール電極３に対応する位置にしか、略同心枠状の配列で複数の基板電極パッド４群が形成されていない。例えば図３に示されるように、基板電極パッド４はフルマトリックス状には配列されておらず、基板電極パッド４が形成されていない部分が存在する。従って、ＢＧＡボール電極が形成されていない部分（基板電極パッド４が形成されていない部分）では電極間（ＢＧＡボール電極３と基板電極パッド４との間）に隙間が生じてしまう。
【００１７】
そのため、フルマトリックス状に配列されていないＢＧＡ２とプリント回路基板１に対してアンダーフィラー接着剤を塗布した場合、図６に示されるように、塗布後のアンダーフィラー接着剤に対して毛細管現象が働かず、アンダーフィラー接着剤が浸透しにくくなってしまう。具体的には、図６の場合、ＢＧＡ２の端面から徐々に浸透してきたアンダーフィラー接着剤は、ＢＧＡボール電極３−３と基板電極パッド４−３程度まで浸透してきているが、ＢＧＡボール電極３−３とＢＧＡボール電極３−４との間（すなわち、基板電極パッド４−３と基板電極パッド４−４との間）には、ＢＧＡボール電極３（基板電極パッド４）の１個分程度の隙間が存在し、ＢＧＡボール電極３−４と基板電極パッド４−４まで浸透できていない。
【００１８】
アンダーフィラー接着剤の未浸透の不具合が発生すると、ＢＧＡ２のはんだ接合部の接合強度を保証することができない他、ＢＧＡ２外周に、未浸透となったアンダーフィラー接着剤が溢れ出てしまい、プリント回路基板１上の広範囲に流出してしまうだけでなく、場合によっては、アンダーフィラー接着剤を塗布することが禁止されているアンダーフィラー接着剤塗布禁止エリアにまで流出してしまい、その結果、他の不具合を引き起こす危険性が生じてしまう。
【００１９】
そこで、本発明においては、図７に示されるように、ＢＧＡボール電極３が配列されていない箇所にも、略同心枠状の配列で基板電極パッド４を形成するようにする（すなわち、基板電極パッド４をフルマトリクス配列で形成するようにする）。図７の場合、ＢＧＡボール電極３−３と３−４の間には少なくともＢＧＡボール電極３の１個分の隙間が存在するが、その部分に対応する位置に、略同心枠状の配列で基板電極パッド４−４を形成するようにする。そして、プリント回路基板１とＢＧＡ２とをはんだ接合する場合に、プリント回路基板１に形成された基板電極パッド４すべてに対して、マスクを用いてはんだ５を塗布し、ＢＧＡ２のＢＧＡボール電極３との間ではんだ付けを行う。ＢＧＡ２のプリント回路基板１への実装後、加熱によりはんだ５は一旦溶融し、その後にさらにはんだ５を冷却することで、はんだ５は凝固する。これにより、ＢＧＡ２のＢＧＡボール電極３とプリント回路基板１の基板電極パッド４ははんだ５によってはんだ接合する。
【００２０】
このとき、ＢＧＡボール電極３が形成されていない部分の基板電極パッド４−４の配列は、ＢＧＡボール電極３に未接続である。そのため、基板電極パッド４−４上にはんだ５−４が凝固し、はんだ５−４による突起部が形成される。これにより、ＢＧＡボール電極３が形成されていない部分であっても、電極間（ＢＧＡボール電極３と基板電極パッド４との間）に隙間を狭くすることができる。そして、図８に示されるように、ＢＧＡ２とプリント回路基板１に対してアンダーフィラー接着剤を塗布した場合に、ＢＧＡボール電極３が形成されていない部分であっても、塗布後のアンダーフィラー接着剤に対して毛細管現象が働き、アンダーフィラー接着剤の浸透性を活性化させることができる。その結果、図９に示されるように、アンダーフィラー接着剤の局所的な未浸透を防止することができ、アンダーフィラー接着剤を実装基板全体に対して浸透させることができる。
【００２１】
なお、特許文献１に提案されている技術を用いれば、ある程度、アンダーフィラー接着剤の浸透性を改善することは可能ではある。例えば図１０に示されるように、ＢＧＡボール電極３が形成されていない部分であっても、基板電極パッド４−３を形成しておき、ＢＧＡ２とプリント回路基板１との間に設けられた隙間を小さくするための凸部をレジスト膜６によって基板電極パッド４−３に設けるようにする。なお、基板電極パッド４−３に凸部をレジスト膜６によって設けるようにする場合、例えば図１１（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、基板電極パッド４−３上にレジスト膜６を印刷処理によって形成する。例えば図１１（Ｂ）の場合、基板電極パッド４の厚さＬ１は約２０μｍであり、レジスト膜６の厚さＬ２は約３０μｍである。ところが、この凸部はレジスト膜６からなるため、印刷工程において、ある程度幅はあるものの略均一の高さでしか凸部を形成することができず、ＢＧＡボール電極３と基板電極パッド４との間の電極間は約１００μｍであることから、アンダーフィラー接着剤の浸透性を十分に改善することはできない。
【００２２】
これに対して、本発明の場合、図１２（Ａ）に示されるように、ＢＧＡボール電極３が形成されていない部分であっても、その部分での基板電極パッド４上にはんだ５を塗布し、加熱後にはんだ５を冷却すると、はんだ５は凝固し、図１２（Ｂ）に示されように、はんだ５による突起部が形成される。このとき、はんだ５による突起部の高さ（厚さ）Ｌ３は約８０μｍであり、基板電極パッド４の厚さＬ１（約２０μｍ）を加えると、ＢＧＡボール電極３と基板電極パッド４との間の電極間の隙間（約１００μｍ）を埋めることができる。これにより、特許文献１に提案されている技術に比べて、塗布後のアンダーフィラー接着剤に対して毛細管現象をより働かせることができ、アンダーフィラー接着剤の浸透性をより活性化させることができる。なお、はんだ５による突起部の高さ（厚さ）Ｌ３は、基板電極パッド４にはんだ５を塗布する際に用いられるマスク（図示せず）の開口を調整することで、より高くしたり、低くしたりすることも可能である。
【００２３】
以上のように、本発明の実施形態においては、一面に複数のＢＧＡボール電極３が略同心枠状に配列されて設けられるＢＧＡ２と、ＢＧＡ２に設けられたぞれぞれのＢＧＡボール電極３に対応して、複数の第１の基板電極パッドが設けられるとともに、ＢＧＡボール電極３が存在しない部分に対応して複数の第２の基板電極パッドが設けられるプリント回路基板１と、ＢＧＡボール電極３と基板電極パッド４とがはんだ接合された状態で、ＢＧＡ２とプリント回路基板１との間で、複数の第２の基板電極パッド上にはんだにより所定の厚さをもって形成される突起部と、ＢＧＡ２とプリント回路基板１との間に設けられた樹脂からなる接着剤とを備える。
【００２４】
従って、ＢＧＡ２とプリント回路基板１とを接合する際に用いられる接着剤の接合部への浸透性を好適に向上させることができる。その結果、ＢＧＡ２とプリント回路基板１との接合品質を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明の実施形態においては、ＢＧＡ２に形成される複数のＢＧＡボール電極３群が略同心枠状の配列に形成された場合について明示的に記載したが、本発明は、ＢＧＡボール電極３群がフルマトリックス状には配列されていない場合のいずれにも適用することができ、略同心枠状の配列以外の配列の場合にも本発明を適用することができる。
【００２６】
なお、本発明の実施形態においては、ＢＧＡボール電極３が配列されていない箇所にも、略同心枠状の配列で基板電極パッド４を形成するようにしたが、図７の場合には、ＢＧＡボール電極３が配列されている部分に対応する基板電極パッド４とほぼ同一の面積（プリント回路基板１を占有する占有面積）のもの（あるいは同一寸法のもの）を設けるようにしている。具体的には、図１３（Ａ）に示されるように、ＢＧＡボール電極３が配列されていない箇所に対しても、配列２としてプリント回路基板１に基板電極パッド４が形成されるようにした。なお、図１３（Ａ）および（Ｂ）は、プリント回路基板１に形成された基板電極パッド４の上面図を表している。
【００２７】
しかし、このような場合に限られず、例えば、通常の基板電極パッド４を連結し、ＢＧＡボール電極３が配列されている部分に対応する基板電極パッド４に比べて数倍の面積を有する基板電極パッド４を設けるようにしてもよい。例えば図１３（Ｂ）に示されるように、ＢＧＡボール電極３が配列されていない箇所に対して、配列２としてプリント回路基板１に、面積の大きい基板電極パッド４が形成されるようにしてもよい。これにより、はんだ５による突起部の高さ（厚さ）を基板電極パッド４の面積によって適宜調整することができるとともに、はんだ５による突起部の高さ（厚さ）をより高くすることができ、塗布後のアンダーフィラー接着剤に対して毛細管現象をより働かせることができ、アンダーフィラー接着剤の浸透性をより活性化させることができる。
【００２８】
また、はんだ５による突起部の高さ（厚さ）をより高くするために、例えば図１４（Ａ）に示されるように、ＢＧＡボール電極３が配列されていない箇所に対して、配列２としてプリント回路基板１に基板電極パッド４を形成するとともに、その基板電極パッド４に電子部品７をはんだ接合したり、または、図１４（Ｂ）に示されるように、その基板電極パッド４にリード線（リード状のパーツ）８をはんだ接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】携帯端末上のプリント回路基板とＢＧＡとを接合する際に用いられる従来の接合方法を示す図。
【図２】ＢＧＡのプリント回路基板側の面に形成された、略同心枠状の配列で複数のＢＧＡボール電極群を示す図。
【図３】プリント回路基板のＢＧＡ側の面に形成された、略同心枠状の配列で複数の基板電極パッド群を示す図。
【図４】プリント回路基板とＢＧＡとをはんだ接合した際の、図１のＸ−Ｘ´線上における断面図。
【図５】アンダーフィラー接着剤を用いてプリント回路基板とＢＧＡとの接合を補強する際の、図１のＸ−Ｘ´線上における断面図。
【図６】フルマトリックス状に配列されていないＢＧＡとプリント回路基板に対してアンダーフィラー接着剤を塗布した場合におけるアンダーフィラー接着剤の未浸透具合を示す図。
【図７】本発明における基板電極パッドの形成方法を示す図。
【図８】本発明に係るＢＧＡとプリント回路基板に対してアンダーフィラー接着剤を塗布する様子を示す図。
【図９】本発明に係るＢＧＡとプリント回路基板に対してアンダーフィラー接着剤を塗布した場合におけるアンダーフィラー接着剤の浸透具合を示す図。
【図１０】従来の技術を用いたアンダーフィラー接着剤の浸透性を改善する方法を示す図。
【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、基板電極パッド上にレジスト膜を形成する過程を示す図。
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明におけるはんだによる突起部を形成する過程を示す図。
【図１３】（Ａ）および（Ｂ）は、プリント回路基板に形成された基板電極パッドの上面図。
【図１４】（Ａ）および（Ｂ）は、プリント回路基板に形成された他の基板電極パッドの上面図。
【符号の説明】
【００３０】
１…プリント回路基板、２…ＢＧＡ、３…ＢＧＡボール電極、４…基板電極パッド、５…はんだ、６…レジスト膜、７…電子部品、８…リード線。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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