JP2001007502A - 電子部品パッケージの接続構造及び接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基
板のコストアップを容易に防止できると共に、最適なサ
イズや形状、材質の固体半田を容易に選択、入手するこ
とができる電子部品パッケージの接続構造及び接続方法
を提供する。 【解決手段】 底面に多数の電極端子２３をマトリック
ス状に並べて設けた電子部品パッケージ２２と、表面に
電極端子２３と導通するランド電極部２８を設けたプリ
ント回路基板２４と、電子部品パッケージ２２とプリン
ト回路基板２４との間に配置され、電子部品パッケージ
２２の多数の電極端子２３に対応する各々の位置にあけ
た孔に表裏両面から突出する固体半田３０を支持する半
田支持シート２６とを備えた電子部品パッケージの接続
構造２０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体パ
ッケージ等の電子部品パッケージの電極端子とプリント
回路基板のランド電極部を導通するような、電子部品パ
ッケージの接続構造及び接続方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化、高機能化に伴って実
装の高密度化が益々進んでいるが、従来の電子部品パッ
ケージの接続構造としては、図９に示すようなものがあ
る。同図において、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒ
ｒａｙ）１０の底面には多数の半田ボール１２（固体半
田）が、図１０に示すように、縦横にマトリックス状
（格子状）に並べて設けられている。このようなＢＧＡ
１０は、メーカー側で半田ボール１２を付けた状態で出
荷されて、ユーザーの手元に届く。

【０００３】ＢＧＡ１０の半田ボール１２は、プリント
回路基板１４の表面に設けられたランド電極部１６上
に、位置合わせして載置され、リフロー炉において半田
ボール１２を加熱溶融することにより、ＢＧＡ１０の電
極部とプリント回路基板１４の電極部１６とが半田付け
されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子部品パッケージの接続構造にあっては、
以下のような問題を有している。

【０００５】（１）ＢＧＡ１０の製造工程においては充
分検査されていても、ごくまれには半田ボール１２が一
部欠落している場合がある。このように半田ボール１２
が一部欠落しているＢＧＡ１０がプリント回路基板１４
に実装後に発見されると、加熱により半田を溶融して、
その実装したＢＧＡ１０をプリント回路基板１４から取
り外して再びＢＧＡ１０の実装をやり直さなければなら
ず（リワーク）、このため、作業能率の低下やプリント
回路基板１４のコストアップを招く。その対策としてＢ
ＧＡ１０の実装の直前に半田ボール１２の全数検査をし
たり、実装機自身に半田ボール１２の検査機能を持たせ
たりすることもできるが、やはり同様の問題を伴う。

【０００６】（２）上記のようにＢＧＡ１０の実装をや
り直す場合（リワーク）は、ＢＧＡ１０と半田ボール１
２は一体不可分となっているため、ＢＧＡ１０の中身の
機能には全く問題が無いにもかかわらず、別の新しいＢ
ＧＡ１０と付け替えることになり、取り外された高価な
ＢＧＡ１０が無駄になるという問題がある。まれには取
り外されたＢＧＡ１０の壊れた半田ボール１２をユーザ
ーが修理して再実装を行う場合もあるが、そのためのコ
ストアップや加熱によるＢＧＡ１０の品質の低下の懸念
が出てくる。

【０００７】（３）半田ボール１２のサイズや形状、材
質がＢＧＡ１０のメーカーで決められてしまい、ユーザ
ー側でサイズや形状、材質を選んだり変更させたりする
ことが難しい。このため、ユーザー側で半田ボール１２
の最適なサイズや形状、材質を欲しくとも入手できず、
ユーザー側でその最適なサイズや形状、材質の半田ボー
ル１２を用いて品質、性能の高い製品を作ることができ
ないという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、このような問題点に鑑み
て、固体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基板のコ
ストアップを容易に防止できると共に、最適なサイズや
形状、材質の固体半田を容易に選択、入手することがで
きる電子部品パッケージの接続構造及び接続方法を提供
することを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明による電子部品パッケージの接続構造及
び接続方法は、次のような構成としたものである。

【００１０】（１） 底面に多数の電極端子をマトリッ
クス状に並べて設けた電子部品パッケージと、表面に前
記電極端子と導通するランド電極部を設けた回路基板
と、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配
置され、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあ
けた孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田
支持シートとを備えたことを特徴とする電子部品パッケ
ージの接続構造。

【００１１】（２） 底面に多数の電極端子をマトリッ
クス状に並べて設けた電子部品パッケージと、表面に前
記電極端子と導通するランド電極部を設けた回路基板
と、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配
置され、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあ
けた孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田
支持シートとを備えた電子部品パッケージの接続構造を
用いて、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間
に前記半田支持シートを挾むように相互間の位置決めを
して配置し、前記半田支持シートの支持する固体半田を
加熱溶融することにより、前記電子部品パッケージの電
極端子と前記回路基板のランド電極部を半田が導通する
ようにしたことを特徴とする電子部品パッケージの接続
方法。

【００１２】このような構成の電子部品パッケージの接
続構造及び接続方法によれば、電子部品パッケージと回
路基板との間に半田支持シートを挾むように相互間の位
置決めをして配置し、半田支持シートの支持する固体半
田を加熱溶融することにより、電子部品パッケージの電
極端子と回路基板のランド電極部を半田が導通すること
ができるので、固体半田の欠落や、作業能率の低下、回
路基板のコストアップを容易に防止できると共に、最適
なサイズや形状、材質の固体半田を容易に選択、入手す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１ないし図４
は、本発明による電子部品パッケージの接続構造及び接
続方法の第１の実施の形態について説明するために参照
する図である。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
電子部品パッケージの接続構造２０を示す図であり、同
図において、電子部品パッケージ２２とプリント回路基
板２４との間には、半田支持シート２６が配置されてい
る。電子部品パッケージ２２には、図９におけるような
従来のＢＧＡ１０の底面に半田ボール１２を設けない
で、その半田ボールの位置には電極端子２３が露出して
設けられているものを用いている。プリント回路基板２
４には、従来のプリント回路基板１４と同様の、表面に
ランド電極部２８が設けられたものを用いている。

【００１５】半田支持シート２６は、図２に示すよう
に、多数の半田ボール３０（固体半田）が縦横にマトリ
ックス状（格子状）に並べて設けられている。詳しく
は、図３（ｂ）に示すように、半田支持シート２６は２
枚の弾性板材２６ａ，２６ｂを重ねて接着した構造とな
っており、図３（ａ）に示すように、半田ボール３０は
半田支持シート２６の３カ所の弾性係止部２６ｋにおい
て、図３（ｂ）に示すように、弾性板材２６ａ，２６ｂ
が弾性的に押し広げられて接触している。

【００１６】このような構成の電子部品パッケージの接
続構造２０を用いた電子部品パッケージの接続方法につ
いて、以下に説明する。まず、図１に示すように、電子
部品パッケージ２２とプリント回路基板２４の間に相互
の位置決めをして半田支持シート２６を配置する。すな
わち、プリント回路基板２４の上にランド電極部２８と
半田ボール３０の相互間の位置決めをして半田支持シー
ト２６を載置し、それから半田支持シート２６の上に半
田ボール３０と電極端子２３の相互間の位置決めをして
電子部品パッケージ２２を載置し、これら三者を相互に
仮止めの固定をする。

【００１７】このとき図３（ｂ）に示すように、半田支
持シート２６の半田ボール３０は、電子部品パッケージ
２２の電極端子２３とプリント回路基板２４のランド電
極部２８に接触している。次に、このような電子部品パ
ッケージの接続構造２０をリフロー炉に入れて加熱する
と、図４に示すように、半田ボール３０が溶融して上記
電極端子２３とランド電極部２８に接着することによ
り、電極端子２３とランド電極部２８の間を導通させる
半田付けを行うことができる。このとき弾性係止部２６
ｋにおける弾性板材２６ａ，２６ｂは、弾性復元力によ
り水平方向に伸びて、その先端が溶融した半田ボール３
０内に埋没して固化する。

【００１８】このような電子部品パッケージの接続構造
２０によれば、半田支持シート２６における半田ボール
３０の欠落の有無を半田付けする前に検査することによ
り、半田ボール３０の欠落による電子部品パッケージ２
２の付け替え作業が不要となり、付け替えにより取り外
した電子部品パッケージ２２を棄てる無駄を防止するこ
とができる。

【００１９】また、後の２４の品質検査により電子部品
パッケージ２２を付け替えることになったとしても、取
り外した電子部品パッケージ２２はその電極端子２３に
残っている半田を除去するだけで又使うことができるの
で、電子部品パッケージ２２を棄てないで済むだけでな
く、従来電子部品パッケージの付け替えのために用いて
いた高価なリワーク専用の設備が不要となる。

【００２０】また、電子部品パッケージ２２をプリント
回路基板２４に再取り付け（リワーク）するときに固体
半田３０の追加が容易にできる。

【００２１】また、半田支持シート２６の半田ボール３
０のサイズや形状、材質を自由に選択することができる
ようになるため、ユーザー側で最も適したサイズや形
状、材質の半田ボール３０を選択することができる。こ
のため、従来の既製品のＢＧＡ１０を用いるよりも性能
や品質のよい製品をユーザー側で作ることが可能とな
る。

【００２２】このように本実施の形態によれば、半田ボ
ール３０のサイズを変更して半田付け品質の改善のため
に半田量を調整したり、耐久性や半田付け品質の面で球
状以外の形状の固体半田を選択したり、融点の変更や鉛
の除去のために半田ボール３０の材質を変更することが
可能となる。

【００２３】図５，６は、本発明の第２の実施の形態に
ついて説明するために参照する図である。 前記第１の
実施の形態においては、半田支持シート２６が半田ボー
ル３０を３カ所の弾性係止部２６ｋで弾性力により保持
していたのに対し、この第２の実施の形態においては、
図５に示すように、半田支持シート３６に空けた丸孔の
内周と半田ボール３０との間にロジン３８を充填するこ
とにより半田ボール３０を保持する点において異なるも
のである。

【００２４】このような第２の実施の形態は、リフロー
炉に入れて加熱すると、半田ボール３０が溶融して電極
端子２３とランド電極部２８の間を導通させると共に、
図６に示すように、ロジン３８も溶融してその役割を終
了する。このような第２の実施の形態によっても、前記
第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００２５】図７，８は、本発明の第３の実施の形態に
ついて説明するために参照する図である。 前記第１，
第２実施の形態においては、半田ボール３０が溶融前は
ボール形状に形成されていたのに対し、この第３の実施
の形態においては、図７に示すように、固体半田４０が
円柱状に形成されている点において異なるものである。
そして、半田支持シート４６に空けた孔４６ａの長さ方
向中央部は固体半田４０が嵌合できる程度の径を有して
いるが、その孔４６ａの両端部は固体半田４０の径より
もかなり大きな径に拡大されて形成されている。

【００２６】さらに半田支持シート４６の厚さは、図８
に示されるように、リフロー炉による固体半田４０の溶
融後（半田付け終了後）の電子部品パッケージ２２とプ
リント回路基板２４との間の隙間寸法と同等に設定され
ている。このような第３の実施の形態によれば、前記第
１，第２の実施の形態におけるのと同様の効果が得られ
る他に、次のような効果が得られる。

【００２７】まず、電子部品パッケージ２２の実装時の
半田付けでは、プリント回路基板２４の反りなどによ
り、部分的な短絡不良が発生することがあるが、それは
電子部品パッケージ２２とプリント回路基板２４との距
離が近づき過ぎることによるためで、半田支持シート４
６の厚さを半田付け終了後の電子部品パッケージ２２と
プリント回路基板２４との間の適正隙間と同じ寸法にし
ておくことにより、上記短絡不良の発生を防止すること
ができる。

【００２８】また、図８に示すように半田付け終了後
に、溶融した固体半田４０の両端部が孔４６ａの両端部
の大径部に流入して固化し電極端子２３とランド電極部
２８に広い面積で接着するので、プリント回路基板２４
と電子部品パッケージ２２の膨張係数の違いからくるシ
ェアリング力により、溶融,固化後の固体半田４０にク
ラックが入るのを防止することができると共に、柱状形
状によりそのシェアリング力を吸収することができる。
また、この第３の実施の形態によれば、半田付け後の半
田形状を所望の形に形成することができる。

【００２９】ところで、半田支持シート４６は電子部品
パッケージ２２とプリント回路基板２４との間に入れた
ままとなるので、長期的に絶縁性を維持できる材質を選
択する必要がある。

【００３０】また、電子部品パッケージ２２の隣合う電
極端子２３間のピッチが狭いときでも、半田支持シート
４６があるために短絡不良が生じるのを防止することが
できる。このため、今後の益々の高密度化に対応し易く
なる。

【００３１】なお、前記実施の形態においては電子部品
パッケージ２２としてＢＧＡに半田ボールを設けてない
ものに本発明を適用して説明したが、その他にＣＰＳ
（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等、どのよう
な種類の電子部品パッケージにも半田ボールを設けない
で本発明を適用することができる。

【００３２】以上、本発明の実施の形態について具体的
に述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その
他にも各種の変更が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
パッケージの接続構造及び電子部品パッケージの製造方
法によれば、電子部品パッケージと回路基板との間に半
田支持シートを挾むように相互間の位置決めをして配置
し、半田支持シートの支持する固体半田を加熱溶融する
ことにより、電子部品パッケージの電極端子と回路基板
のランド電極部を半田が導通することができるので、固
体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基板のコストア
ップを容易に防止できると共に、最適なサイズや形状、
材質の固体半田を容易に選択、入手することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパッケージの
接続構造を示す分解側面図である。

【図２】図１の半田支持シートを上から見た平面図であ
る。

【図３】図２の半田支持シートの固体半田の支持部を説
明する図である。

【図４】図３（ｂ）の固体半田の溶融後の状態を示す図
である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半田支持シー
トの固体半田の支持部を説明する図である。

【図６】図５（ｂ）の固体半田の溶融後の状態を示す図
である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る半田支持シー
ト及び固体半田について説明する図である。

【図８】図７の固体半田の溶融後の状態を示す図であ
る。

【図９】従来のパッケージの接続構造を示す分解側面図
である。

【図１０】図９のＢＧＡを下から見た底面図である。

【符号の説明】

１０…ＢＧＡ、１２，３０…半田ボール、１４…プリン
ト回路基板、１６…電極部、２０…電子部品パッケージ
の接続構造、２２…電子部品パッケージ、２３…電極端
子、２４…プリント回路基板、２６，３６，４６…半田
支持シート、２６ａ，２６ｂ…弾性板材、２６ｋ…弾性
係止部、２８…ランド電極部、３８…ロジン，４０…固
体半田、４６ａ…孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底面に多数の電極端子をマトリックス状
   に並べて設けた電子部品パッケージと、 表面に前記電極端子と導通するランド電極部を設けた回
   路基板と、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配置さ
   れ、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあけた
   孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田支持
   シートとを備えたことを特徴とする電子部品パッケージ
   の接続構造。
2. 【請求項２】 底面に多数の電極端子をマトリックス状
   に並べて設けた電子部品パッケージと、 表面に前記電極端子と導通するランド電極部を設けた回
   路基板と、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配置さ
   れ、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあけた
   孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田支持
   シートとを備えた電子部品パッケージの接続構造を用い
   て、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に前記半
   田支持シートを挾むように相互間の位置決めをして配置
   し、 前記半田支持シートの支持する固体半田を加熱溶融する
   ことにより、 前記電子部品パッケージの電極端子と前記回路基板のラ
   ンド電極部を半田が導通するようにしたことを特徴とす
   る電子部品パッケージの接続方法。
3. 【請求項３】 前記半田支持シートの固体半田を支持す
   る孔を固体半田が溶融したときに収まる任意の形状に形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッ
   ケージの接続構造。