JP2005340233A

JP2005340233A - 電子回路基板

Info

Publication number: JP2005340233A
Application number: JP2004152837A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Wada; 貴之和田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】
樹脂モールドチップを回路基板上に実装する際、回路基板上の半田層が溶解し、ソース電極接続用ランド上の半田層がスルーホールから全面半田層に流れ出し、ソース電極の半田付けが不完全になり、信頼性が低下する問題がある。また、スルーホール内が空洞となるため、樹脂モールドチップで発生した熱の放熱が不充分なものとなる。
【解決手段】
電子部品と、上記電子部品を搭載する回路基板とからなり、上記回路基板は、スルーホールと、上記回路基板の表面に形成され、上記電子部品の電極が接続される接続端子を有すると共に、上記回路基板の裏面には、上記スルーホールを介して上記接続端子に接続される電極を有し、上記回路基板の裏面に上記スルーホールを囲むように半田層流出阻止層を形成するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路基板に関し、特に、基板表面に電子部品が搭載される表面実装型の回路基板における電極接続を改善した電子回路基板に関するものである。

無線機や無線基地局での信号伝送、あるいはカメラや映像伝送装置等の映像信号の伝送には、パワーアンプ（出力増幅器）が必要であることは良く知られている。そして、これらのパワーアンプは、ＩＣパッケージ等、半導体パッケージとしてプリント基板等の電子回路基板に実装されているが、小型化のためにその電子回路基板は、できるだけ小さなサイズにならざるを得ない。しかしながらパワーアンプは、大電力を必要とするため、小型化のためには、電極接続と放熱の問題が極めて重要である。

図４は、半導体パッケージを実装された、従来の電子回路基板の断面構造を示す図である。図４において、１は、半導体パッケージ、例えば、ＭＯＳＦＥＴのような電界効果トランジスタをその内部に実装された樹脂モールドのチップであり、大きさは、約６ｍｍ×５ｍｍ角の大きさの樹脂モールドチップである。この樹脂モールドチップ１には、電界効果トランジスタのゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６が設けられている。２は、ガラスエポキシ樹脂等で形成された多層の回路基板である。なお、図４では、多層の回路基板２は、ガラスエポキシ樹脂層１５と全面半田層１０とからなる２層の電子回路基板を示している。

多層の回路基板２の表面には、電界効果トランジスタを実装された樹脂モールドチップ１を実装するためのゲート電極４を接続するためのランド７、ソース電極５を接続するためのランド８およびドレイン電極６を接続するためのランド９が形成されている。電界効果トランジスタのゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６は、それぞれゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８およびドレイン電極接続用ランド９に半田層１６により半田付けされている。また、ソース電極接続用ランド８は、多層の回路基板２に設けられたスルーホール１２により多層の回路基板２の全面半田層１０と電気的接続されている。なお、スルーホール１２の大きさは、約０．５ｍｍφである。この全面半田層１０は、アース電極（接地電位）であり、ソース電極５は、接地電位で駆動されるように構成されている。

３は、放熱板（ヒートシンク）で、通常、銅ブロックで構成され、全面半田層１０に半田層１３で固着されている。この放熱板３は、樹脂モールドチップ１で発生する熱を多層の回路基板２を介して外部に放熱する働きをする。例えば、無線基地局で使用されるリニアアンプでは、ＭＯＳＦＥＴのような電界効果トランジスタが約１Ｗ程度の電力を消費するので、約６ｍｍ×５ｍｍ角の大きさの樹脂モールドチップ１の放熱が十分となるように放熱板３の大きさ等が設計されている。なお、図４では、多層の回路基板２には、樹脂モールドチップ１のみが実装されているが、実際は、各種回路が実装されており、それらについては省略して示してある。

次に樹脂モールドチップ１の回路基板２への実装工程について図５、図６を用いて説明する。まず、図６は、回路基板２の表面上に半田マスク１７を密着させた状態を示している。ここで、回路基板２は、図４で説明したようにゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９、全面半田層１０、スルーホール１２およびソース電極接続用ランド８と全面半田層１０をスルーホール１２を介して接続する半田層（スルーホール１２の内面に形成されている。）およびガラスエポキシ樹脂層１５とから構成されている。そして、半田マスク１７は、例えば、ゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９に対応したそれぞれの開口部１８、１９、２０を有するメタルマスクから構成されている。

この状態でペースト状の半田を印刷により塗布すると、回路基板２上のゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９上にペースト状の半田層が形成される。この状態で樹脂モールドチップ１のゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６を対応させて搭載する。そして、全体を加熱炉で約１８０°Ｃで過熱（リフローする。）すると、ペースト状の半田が溶解し、樹脂モールドチップ１のゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６は、それぞれ基板２上のゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９に固着される。固着された状態を図５に示す。なお、全体を加熱炉で約１８０°Ｃで過熱したとしても樹脂モールドチップ１の内部の電界効果トランジスタの特性に影響を与えることはない。

しかしながら図５に示すように半田層１６が溶解する程度に過熱されるため、ソース電極接続用ランド８上の半田層１６がスルーホール１２から全面半田層１０に流れ出し、半田層２１を形成する。その結果、ソース電極５とソース電極接続ランド８とを接続する半田１６の量が著しく減少するため、ソース電極５とソース電極接続ランド８との半田付けが不完全になり、電極の接続不良が発生し、電子回路基板の信頼性が低下する問題がある。また、スルーホール１２内が、空洞２２となるため、放熱が不十分なものとなる。その対策としてスルーホール１２内に金属を埋める方法も検討されているが、作業が複雑で電子回路基板の製造コストが高くなる等の問題がある。

また、半導体パッケージの基板への端子ピンの取付方法（例えば、特許文献１参照）には、基板の表面およびスルーホールの開口内周縁にソルダーレジストを塗布し、スルーホールの開口から半田が突出しないようにする技術が開示されている。

また、両面スルーホールプリント回路板（例えば、特許文献２参照）には、スルーホール内のメッキ表面をソルダーレジストで被覆し、スルーホール内を半田が充填されないようにする技術が開示されている。

特開平５−２９５２６号公報

特開平８−１２５３０３号公報

前述の従来技術では、樹脂モールドチップを回路基板上に実装する際、回路基板上の半田層が溶解し、ソース電極接続用ランド上の半田層がスルーホールから全面半田層に流れ出す。その結果、ソース電極の半田付けが不完全になり、接続のための信頼性が低下する問題がある。また、スルーホール内が空洞となるため、樹脂モールドチップで発生した熱の放熱が不充分なものとなる。

本発明の目的は、電子部品が回路基板に確実に実装され、信頼性の高い電子回路基板を提供することである。

本発明の他の目的は、電子部品と回路基板との接続不良をなくし、また、放熱性の優れた電子回路基板を提供することである。

本発明の電子回路基板は、電子部品と、上記電子部品を搭載する回路基板とからなり、上記回路基板は、スルーホールと、上記回路基板の表面に形成され、上記電子部品の電極が接続される接続端子を有すると共に、上記回路基板の裏面には、上記スルーホールを介して上記接続端子に接続される電極を有し、上記回路基板の裏面に上記スルーホールを囲むように半田層流出阻止層を形成するように構成される。

また、本発明の電子回路基板において、上記半田層流出阻止層は、レジスト層で形成される。

また、本発明の電子回路基板は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を有する電界効果トランジスタからなる増幅器と、上記増幅器を搭載する回路基板とからなり、上記回路基板は、スルーホールと、上記回路基板の表面に形成され、上記増幅器のゲート電極、ソース電極、ドレイン電極がそれぞれ接続される接続端子を有すると共に、上記回路基板の裏面には、上記スルーホールを介して上記ソース電極に接続される電極を有し、上記回路基板の裏面に上記スルーホールを囲むように半田層流出阻止層を形成るように構成される。

また、本発明の電子回路基板において、上記回路基板の裏面に放熱板を設けたものである。

以上のように本発明によれば、溶解した半田がスルーホールから基板の裏面に流れ出し、広がることもなくなるので、電子部品の接続は、回路基板上の電極に確実に接着される。また、充分な量の半田で基板の半田ランドに半田付けされるので、半田付けの信頼性が向上し、また、スルーホール内が半田で充填されるため電子部品の放熱特性が向上する。

図１は、本発明の一実施例の電子回路基板の断面構造を示す図である。ガラスエポキシ樹脂等で形成された回路基板２の表面には、樹脂モールドチップ１を実装するためのゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９が形成されている。樹脂モールドチップ１のゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６は、それぞれゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９に半田１６により半田付けされている。ソース電極接続用ランド８は、スルーホール１２を介して全面半田層１０と電気的に接続されている。回路基板２の裏面は、全面半田層１０となっており、この全面半田層１０は、接地電位となっている。３は、放熱板であり、半田層１３で回路基板２に固着されている。なお、本実施例の電子回路基板の構造は、図４に示す電子回路基板の構造と同様であるので、詳細な説明は省略する。

而して、上述したように樹脂モールドチップを回路基板上に実装する際、回路基板２上の半田層１６を約１８０°Ｃで過熱するため、半田層１６が溶解し、ソース電極接続用ランド８上の半田層１６がスルーホール１２から全面半田層１０に流れ出すこととなる。従って、図１に示す本発明の実施例では、ソース電極接続用ランド８上の半田層１６が溶解してスルーホール１２を介して全面半田層１０に流れ出すのを阻止するための半田層流出阻止層１１を設けている。

次に本発明の樹脂モールドチップ１の回路基板２への実装工程について図２、図３を用いて説明する。まず、図２は、本発明の電子回路基板を作成するための樹脂モールドチップ１を搭載する回路基板２の裏面の構造を示している。図２において、回路基板２の裏面のほぼ全面に全面半田層１０が形成されている。１２は、スルーホールであり、この実施例では、５個のスルーホールが示されている。１個のスルーホールの大きさは、約０．５ｍｍφである。なお、スルーホールの大きさおよび個数は、特に、上記のように限定されるものではなく、樹脂モールドチップ１を搭載する回路基板２の大きさ、消費電力等により適宜最適なように設計されることは言うまでもない。そして、全面半田層１０上にスルーホール１２を囲むように半田層流出阻止層１１、例えば、レジスト層１１が形成されている。半田層流出阻止層１１は、リング状あるいは矩形状等、スルーホール１２を囲むように形成される必要があるが、形状は、特に限定されるものではない。また、半田層流出阻止層１１は、スルーホール１２を囲む範囲ができるだけ小さくなることが望ましい。半田層流出阻止層１１の巾および厚さは、溶解した半田が半田層流出阻止層１１で流出が阻止され、ソース電極５とソース電極接続用ランド８とが確実に接続されるに十分な半田が確保され、かつ、スルーホール１２の中の半田層２３が空洞にならない程度に設定される。例えば、本実施例では、半田層流出阻止層１１の巾は、０．５ｍｍ、厚みは、０．２ｍｍ程度である。また、半田層流出阻止層１１は、レジスト層として説明したが、半田層を溶解する温度で溶解しない程度の材料であれば、金属層等でもよく、レジスト層に限定されない。

次に、図２に示す回路基板２の表面（図２の回路基板２の反対側の面で、ゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９が形成されている面を言う。）に図６で示したと同様、回路基板２の表面上に半田マスク１７を密着させ、この状態でペースト状の半田を印刷により塗布すると、回路基板２上のゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９上にペースト状の半田層が形成される。この状態で樹脂モールドチップ１のゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６を対応させて搭載する。そして、全体を加熱炉で約１８０°Ｃで過熱すると、ペースト状の半田が溶解し、樹脂モールドチップ１のゲート電極４、ソース電極５、ドレイン電極６は、それぞれ基板２上のゲート電極接続用ランド７、ソース電極接続用ランド８、ドレイン電極接続用ランド９に固着される。固着された状態を図３に示す。

なお、図３に示す断面構造から明らかなように、加熱により半田層１３が溶解するが、溶解した半田は、半田層流出阻止層１１で流出が阻止され、半田層流出阻止層１１の範囲外には、流出しない。従って、ソース電極５とソース電極接続用ランド８との接続のための半田層１６が不足することはなく、また、スルーホール１２の内部も半田層で満たされ、空洞化することもない。この状態で放熱板３上に半田層１３で回路基板２を固着することにより図１に示す電子回路基板が構成される。

以上本発明について詳細に説明したが、スルーホール１２は、半田層流出阻止層１１により囲まれているので、加熱により溶解した半田がスルーホール１２から回路基板２の裏面の全面半田層１０に流れ広がることはない。そのためソース電極５を半田付けするに充分な半田量が確保できる。また、半田層流出阻止層１１により溶解した半田が回路基板裏面の全面半田層１０に流れ広がることがないため、ソース電極接続用ランド８にスルーホール１２内に半田が充填するのに充分な程度の半田ペーストを印刷すれば、スルーホール１２内を半田で充填することができ、樹脂モールドチップ１で発生した熱は、図１に示すようにソース電極５からソース電極接続用ランド８、スルーホール１２に形成されたもともとのパターンに加え、スルーホール１２内に充填された半田層２３を経由して放熱板３から外部に放熱される。従って、約６ｍｍ×５ｍｍ角の大きさの樹脂モールドチップ１が約１Ｗ程度の電力を消費したとしても、十分な放熱効果を得ることが可能となる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された電子回路基板の実施例に限定されるものではなく、上記以外の電子回路基板に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例の電子回路基板の断面構造を示す図である。図１に示す実施例の回路基板の裏側の平面図を示す。本発明の一実施例の製造工程を説明するための電子回路基板の断面構造を示す図である。従来の回路基板表面に樹脂モールドチップを搭載された電子回路基板の断面構造を示す図である。従来の電子回路基板の製造工程を説明するための電子回路基板の断面構造を示す図である。従来の電子回路基板の製造工程を説明するための図である。

符号の説明

１：樹脂モールドチップ、２：回路基板、３：放熱板、４：ゲート電極、５：ソース電極、６：ドレイン電極、７：ゲート電極接続用ランド、８：ソース電極接続用ランド、９：ドレイン電極接続用ランド、１０：全面半田層、１１：半田層流出阻止層、１２：スルーホール、１３、１６、：半田層、１５：ガラスエポキシ樹脂層、１７：半田マスク、１８、１９、２０：開口部、２１：半田流出層、２２：空洞、２３：半田充填層。

Claims

電子部品と、上記電子部品を搭載する回路基板とからなり、上記回路基板は、スルーホールと、上記回路基板の表面に形成され、上記電子部品の電極が接続される接続端子を有すると共に、上記回路基板の裏面には、上記スルーホールを介して上記接続端子に接続される電極を有し、上記回路基板の裏面に上記スルーホールを囲むように半田層流出阻止層を形成したことを特徴とする電子回路基板。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を有する電界効果トランジスタからなる増幅器と、上記増幅器を搭載する回路基板とからなり、上記回路基板は、スルーホールと、上記回路基板の表面に形成され、上記増幅器のゲート電極、ソース電極、ドレイン電極がそれぞれ接続される接続端子を有すると共に、上記回路基板の裏面には、上記スルーホールを介して上記ソース電極に接続される電極を有し、上記回路基板の裏面に上記スルーホールを囲むように半田層流出阻止層を形成したことを特徴とする電子回路基板。