JP2006216842A - メモリカードおよびプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の端子とランドとの接合強度が高く、小型化および高容量化が可能であるメモリカードおよび電子部品との接合強度が高いプリント配線板を提供する。
【解決手段】電子部品と、接合金属５、６を介して電子部品の端子３と接合されているランド４およびランド４が設置されたプリント配線板本体１を有するプリント配線板とを備えたメモリカード１０であって、ランド４の長手方向に対して垂直である面によるランド４の断面形状は、略台形であり、略台形の互いに平行である二つの辺のうち、長い方の辺にあたるランド４の面が、プリント配線板本体１に接している
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリント配線板に電子部品が実装された構成のメモリカードおよびプリント配線板に関する。

近年、電子機器の小型軽量化に伴い、メモリカードにおけるプリント配線板の薄型化および高密度実装化が進んでいる。具体的には、電子部品の実装形態が、挿入タイプから表面実装タイプへと変わってきている。

電子部品をプリント配線板に実装する工程について以下に示す。プリント配線板は、プリント配線板本体上に、電子部品の端子が接合されるランドが設置された構造である。まず、メタルマスクを用いて、ランドにはんだペーストを印刷供給する。なお、はんだペーストとは、はんだ合金粉末とフラックスを混錬したペースト状のはんだである。さらに、電子部品をプリント配線板上の所定の実装位置にマウントし、電子部品の各端子を、はんだペーストが印刷供給されたランド上に配置する。この状態で、はんだペーストの融点以上に加熱してから冷却することで、端子とランドがはんだを介して接合される。このように電子部品が実装されたプリント配線板において、電子部品の端子の端面に十分なはんだフィレットが形成されていれば、電子部品とランドとの接続信頼性は確保されている。従来のメモリカードにおいては、より充分なフィレットを形成するために、例えば、特許文献１に開示されているように、電子部品の端子形状が工夫されていた。

図４は、従来のメモリカードの構成を示す断面図である。図４を用いて、従来のメモリカード１１０について説明する。プリント配線板本体１０１上にはランド１０４が設置されていてプリント配線板１０８を形成している。ランド１０４は、例えばエッチング等でプリント配線板本体１０１上に形成されればよい。ランド１０４と端子１０３とは、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６およびＳｎＣｕ接合合金１０５を介して接合されている。なお、ＳｎＣｕ接合合金１０５は、ランド１０４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６との接合界面に形成されている。ＳｎＣｕ接合合金１０５は、はんだペーストが設置されたランド１０４に端子１０３を設置して加熱後、冷却して、ランド１０４と端子１０３とが接合される際に、ランド１０４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６との接合界面に形成される。
特開平８−２７９６７６号公報

しかし、プリント配線板本体１０１の厚みが薄すぎると、プリント配線板本体１０１が撓み易く、使用中の落下等による曲げストレス、熱応力等により電子部品とプリント配線板本体１０１の接続部すなわち端子１０３とランド１０４との接合箇所にクラックが発生しやすい。特に接合界面であるＳｎＣｕ接合合金１０５にクラックが発生しやすい。クラックが発生すると、端子１０３とランド１０４とが非導通となり、メモリカード１１０が動作不良となる可能性がある。

メモリカード１１０の小型化および記録容量の向上を実現するためには、プリント配線板本体１０１上に可能な限り多数の半導体装置（メモリ）を設置すればよい。そのため、個々のランド１０４はできるだけ小さく形成される。したがって、ランド１０４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６との接合領域の面積を増加させることは困難である。そのため、メモリカード１１０において小型化および記録容量の向上を実現しようとすると、ランド１０４と端子１０３との接合強度は低くなる。

また、メモリカード１１０を小型化するためにプリント配線板本体１０１は可能な限り薄くすることが望ましいが、それにより、プリント配線板本体１０１の撓みや変形が生じ易くなる。そのため、ランド１０４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６との接合界面であるＳｎＣｕ接合合金１０５にクラックが発生しやすくなる。

したがって、従来のメモリカード１１０において、プリント配線板本体１０１に実装する半導体装置の数を増やす場合は、その数に応じてメモリカード１１０が大型化する。また、プリント配線板本体１０１の薄さにも限界がある。このように、従来のメモリカード１１０の小型化および高容量化には限界があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、電子部品の端子とランドとの接合強度が高く、小型化および高容量化が可能であるメモリカード、および電子部品との接合強度が高いプリント配線板を提供することを目的とする。

本発明のメモリカードは、電子部品と、接合金属を介して前記電子部品の端子と接合されているランドおよび前記ランドが設置されたプリント配線板本体を有するプリント配線板とを備えたメモリカードであって、前記ランドの長手方向に対して垂直である面による前記ランドの断面形状は、略台形であり、前記略台形の互いに平行である二つの辺のうち、長い方の辺にあたる前記ランドの面が、前記プリント配線板本体に接していることを特徴とする。

また、本発明のプリント配線板は、ランドと、前記ランドが設置されているプリント配線板本体とを有するプリント配線板であって、
前記ランドは、長手方向に対して垂直である面による断面形状が略台形であり、前記略台形の互いに平行である二つの辺のうち、長い方の辺にあたる面が前記プリント配線板本体に接していることを特徴とする。

本発明によれば、電子部品の端子とランドとの接合強度が高く、小型化および高容量化が可能であるメモリカードを提供することができる。

また、本発明によれば、電子部品との接合強度が高いプリント配線板を提供することができる。

本発明のメモリカードは、ランドの断面形状が台形であるので、ランドとプリント配線板本体との接触個所の面積に比べて、ランドと接合金属との接合領域の面積を大きくすることができる。そのため、ランドとプリント配線板本体との接触面積が小さい場合でも、ランドと接合金属との接合界面でクラックが生じにくく、ランドと接合金属との接合強度が高い。したがって、メモリカードの小型化および高容量化が可能である。

また、本発明のメモリカードにおいて、好ましくは、互いに平行である前記二つの辺のうち、長い方の辺以外の辺にあたる前記ランドの面は、前記接合金属により覆われている。それにより、ランドとプリント配線板本体との接触個所の面積に比べて、ランドと接合金属との接合領域の面積が大きい。そのため、ランドとプリント配線板との接触面積が小さい場合でも、ランドと接合金属との接合界面でクラックが生じにくく、ランドと接合金属との接合強度が高い。したがって、メモリカードの小型化および高容量化が可能である。

また、本発明のプリント配線板は、断面形状が略台形であるランドを備えている。それにより、ランドとプリント配線板本体との接触個所の面積に比べて、ランドと接合金属との接合領域の面積を大きくすることができる。そのため、ランドに電子部品の端子を接合する場合に、高い接合強度を実現できる。したがって、電子部品の高密度実装が可能な、プリント配線板を実現できる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係るメモリカードについて図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るメモリカードの構成を示す平面図である。図１に示すように、メモリカード１０は、プリント配線板本体１にランド（図示せず）が設置された構成のプリント配線板に、電子部品である半導体装置２が実装された構成である。ランドには接合金属であるＳｎＡｇＣｕはんだ合金６およびＳｎＣｕ接合合金（図示せず）により半導体装置２の端子３が接合されている。つまり、端子３はランドに固定および電気的に接続されている。

ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６は、ランド、端子３およびＳｎＣｕ接合合金を覆うように形成されているため、ランド、端子３およびＳｎＣｕ接合合金は露呈していない。なお、図１では、プリント配線板上に１つの半導体装置２が実装されているが、実際には、複数の半導体装置２がプリント配線板上に実装されている。

図２は、本発明の実施の形態に係るメモリカードのランドの断面形状を示す、図１のII−II矢視断面図である。図２を用いて、ランド４と端子３との接合部について説明する。図２に示しているように、プリント配線板本体１上にエッチング等で形成された例えば銅製のランド４は、その断面形状が略台形である。なお、この断面形状は、ランド４の長手方向に対して垂直である面による断面形状である。この略台形において、互いに平行な辺の内、長い方を下底とし短いほうを上底とすると、ランド４の面のうち、断面形状において下底にあたる面がプリント配線板本体１に接している。

また、断面形状において下底以外の辺にあたる面には、ＳｎＣｕ接合合金５がそれらの面に接して沿うように形成されている。さらにその上から、端子３とランド４を覆っているＳｎＣｕ接合合金５とを覆うように、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６が形成されている。端子３は、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６およびＳｎＣｕ接合合金５を介してランド４と接合されている。端子３とランド４とは直接接触していないが、それらの間にはＳｎＣｕ接合合金５およびＳｎＡｇＣｕはんだ合金６が形成されているので、端子３とランド４とは電気的に接続されている。また、ＳｎＣｕ接合合金５およびＳｎＡｇＣｕはんだ合金６により、ランド４と端子３は固定されている。

図１および図２を参照して、ランド４とプリント配線板本体１とにより構成されるプリント配線板８に、半導体装置２を実装する工程について説明する。

プリント配線板本体１上に設置されているランド４は、例えばエッチングにより形成される。ランド４は例えば銅製であって、その長手方向に垂直な面による断面形状は略台形状である。このような形状のランド４を作製することは、エッチング条件の変更、例えばエッチング時間を短くすることにより可能である。そのため、従来のエッチングプロセスを変えることがなくランド４を形成できるので、製造コストが高くなることがない。

まず、このランド４の面のうち、断面形状において、下底以外の辺にあたる面（上面および側面）にはんだペーストを印刷する。ランド４は、上述のように断面形状が略台形であるため、側面がプリント配線板本体１に対して垂直ではない。そのため、ランド４の上面だけでなく側面にもはんだペーストを印刷することができる。なお、はんだペーストとは、はんだ合金粉末とフラックスを混錬したペースト状のはんだであり、はんだペーストの合金組成は、例えばＳｎＡｇＣｕとする。

次に、半導体装置２をプリント配線板８にマウントする。つまり、半導体装置２の各端子３が、それぞれ対応するランド４上に形成された、はんだペースト上に設置される。

次に、半導体装置２がマウントされているこのプリント配線板８を、リフロー炉等で加熱後、冷却する。それにより、ランド４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金６との接合界面にＳｎＣｕ接合合金５が形成され、さらに、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６は端子３を覆う。

以上の工程により、ランド４と端子３がＳｎＡｇＣｕはんだ合金６およびＳｎＣｕ接合合金５で接合される。図２に示されているように、ＳｎＣｕ接合合金５は、ランド４の面のうち、断面形状において下底以外の辺にあたる面のすべてに形成されていて、さらに、ＳｎＣｕ接合合金５は、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６によってすべて覆われている。つまり、ランド４、ＳｎＣｕ接合合金５および端子３は露呈していない。このような構成であるため、本実施の形態のメモリカード１０において、ランド４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金６との接合領域の面積は、ランド４とプリント配線板本体１とが接している面積と比べて大きい。したがって、ランド４とプリント配線板本体１とが接している面積を小さくしても、ランド４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金６との接合領域の面積は、十分な接合強度を有するような大きさとすることができる。つまり、プリント配線板本体１上に形成するランド４の数を増やした場合でも、ランド４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金６との接合界面であるＳｎＣｕ接合合金５にクラックが生じにくい。

図４に示す従来のメモリカード１１０におけるランド１０４では、プリント配線板本体１０１に接している面に対向する面のみにしかＳｎＣｕ接合合金１０５およびＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６が形成されていなかった。これは、ランド１０４の側面がプリント配線板本体１０１に対して垂直であるためである。このように、プリント配線板本体１０１に対して垂直であるランド１０４の側面には、はんだペーストを印刷することが不可能である。そのため、ランド１０４の側面にはＳｎＣｕ接合合金１０５およびＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６を形成することは不可能であった。したがって、この従来のメモリカード１１０において、ランド１０４におけるＳｎＡｇＣｕはんだ合金１０６との接合領域は、プリント配線板本体１０１に接している面に対向する面のみである。このため、その接合領域の面積はランド１０４とプリント配線板本体１０１との接触面積とほぼ等しかった。

しかし、本実施の形態のメモリカード１０において、ランド４の断面形状は上述のように略台形状である。そのため、ランド４の側面はプリント配線板本体１に対して垂直ではない。それにより、ランド４の上面だけでなく側面にもはんだペーストを印刷することができるので、ランド４の上面および側面にＳｎＣｕ接合合金５およびＳｎＡｇＣｕはんだ合金６を形成することができる。そのため、ランド４とＳｎＡｇＣｕはんだ合金６との接合領域の面積は、ランド４とプリント配線板本体１との接触面積よりも大きい。したがって、ランド４と端子３との接合強度は従来に比べて高い。

ここで、実際に本実施の形態のメモリカード１０を作製し、生じたクラック７の発生状況を評価した結果を示す。具体的には、実際に作製した本実施の形態のメモリカード１０を、−４０℃で３０分、１２５℃で３０分の温度サイクル環境装置に放置することで、メモリカード１０を動作不良にした。この動作不良になったメモリカード１０について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るメモリカードであって、動作不良に至ったものの断面形状を示す断面図である。なお、図３の断面は、図２に示した個所と同様の個所である。図３において、図２に示したメモリカード１０の部品と同様の機能を有する部品は同一の符号を付し、説明を省略している。

図３において、クラック７は、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６およびＳｎＣｕ接合合金５に生じている。クラック７は、外側から進行していくので、まず、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６に発生する。さらにクラック７は、接合界面であるＳｎＣｕ接合合金５に進行する。ＳｎＣｕ接合合金５から、さらにクラック７が進行して、先ほどクラック７が生じたＳｎＡｇＣｕはんだ合金６とは逆側のＳｎＡｇＣｕはんだ合金６に進行する。図３に示す状態になると、端子３とランド４とが電気的に接続しないようになり、メモリカード１０が動作不良となる。

伸びや粒界成長から考えて、ＳｎＣｕ接合合金５に比べて、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６の方がクラック７は生じにくい。本実施の形態のメモリカード１０は、ＳｎＣｕ接合合金５の外側にＳｎＡｇＣｕはんだ合金６が形成されているので、クラック７が生じにくい構成である。

また、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６とＳｎＣｕ接合合金５とは合金組成が異なるため、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６で生じたクラック７は、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６とＳｎＣｕ接合合金５との界面までしか、一旦は進行しない。つまり、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６にクラック７が生じても、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６からＳｎＣｕ接合合金５に連続してクラック７が進行するわけではない。クラック７がそれらの界面まで進行している状態で、さらに応力が加わることによりクラック７がＳｎＣｕ接合合金５へと進行する。このことから、クラック７が生じたとしても、それからメモリカード１０が動作不良に至るまでの時間が、図４に示した従来のメモリカード１１０に比べて長くなることがわかる。このように、本実施の形態のメモリカード１０においては、信頼性の高い接続がなされている。

なお、上記環境試験は、クラック７の発生状況を評価するために、クラック７が生じるように破壊試験を実施したものであり、実使用状態ではメモリカード１０においてクラック７が発生することはない。

以上説明したように、本実施の形態のメモリカード１０では、クラック７が生じにくく、仮にクラック７が生じた場合であってもそのクラック７は進行しにくい。特に、プリント配線板本体１の板厚が薄くなると（例えば０．６ｍｍ以下）、プリント配線板本体１は撓み易く、使用中の落下等による曲げストレス、熱応力等が増す。そのような場合でも、本実施の形態のメモリカード１０では、接続信頼性の高い実装が可能となる。

本実施の形態のメモリカード１０では、端子３とランド４との接合強度が高い状態で、プリント配線板本体１とランド４との接触面積を小さくすることができる。そのため、一定の外形サイズのプリント配線板本体１上に、半導体装置（半導体メモリ）を多数実装することができ、メモリカード１０の高容量化および小型化を実現することができる。また、本実施の形態のメモリカード１０では非常に薄いプリント配線板本体１を使用しても、プリント配線板本体１の曲げや熱応力により、ＳｎＡｇＣｕはんだ合金６とランド４との接合界面でのクラック７の発生を防止することができる。そのため、プリント配線板本体１を薄くすることができ、メモリカード１０の高容量化および小型化を実現することができる。

また、上述のメモリカード１０に用いた、プリント配線板本体１に断面が略台形状であるランド４が設置されたプリント配線板８は、電子部品を十分な接合強度で実装することができる。したがって、このプリント配線板８は、電子部品の高密度実装が可能であり、さまざまな回路基板を作製することができる。

なお、本実施の形態においては、はんだペーストとしてＳｎＡｇＣｕを使用したが、Ｓｎを含有するはんだ合金であれば上記と同様の効果を奏する。また、ランド４は銅製としたが、銅製のランド４の表面にニッケルめっきや金メッキを施した構成でもよい。この場合は、接合界面にはＳｎＮｉ接合合金が形成され、それをＳｎＡｇＣｕはんだ合金６が覆う構成となる。さらに、プリント配線板本体１に実装する電子部品として、端子３を備えた半導体装置２を用いたが、例えば、電子部品を実装したプリント配線板や、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の端子を有さない半導体装置をランド４を備えたプリント配線板本体１に実装しても同様の効果を奏する。

なお、本実施の形態で具体的に示した構造はあくまでも一例であり、本発明はこれらの具体例のみに限定されるものではない。

本発明のメモリカードは、接合強度が高い上、小型化および高密度化が可能である。したがって、例えば、デジタルカメラやムービーといった小型化が望まれるモバイル製品等に用いることができる。

本発明の実施の形態に係るメモリカードの構成を示す平面図 本発明の実施の形態に係るメモリカードのランドの断面形状を示す、図１のII−II矢視断面図 本発明の実施の形態に係るメモリカードであって、動作不良に至ったものの断面形状を示す断面図 従来のメモリカードの構成を示す断面図

符号の説明

１ プリント配線板本体
２ 半導体装置
３ 端子
４ ランド
５ ＳｎＣｕ接合合金
６ ＳｎＡｇＣｕはんだ合金
７ クラック
８ プリント配線板
１０ メモリカード
１０１ プリント配線板
１０３ 端子
１０４ ランド
１０５ ＳｎＣｕ接合合金
１０６ ＳｎＡｇＣｕはんだ合金
１０８ プリント配線板
１１０ メモリカード

Claims (3)

1. 電子部品と、接合金属を介して前記電子部品の端子と接合されているランドおよび前記ランドが設置されたプリント配線板本体を有するプリント配線板とを備えたメモリカードであって、
   前記ランドの長手方向に対して垂直である面による前記ランドの断面形状は、略台形であり、
   前記略台形の互いに平行である二つの辺のうち、長い方の辺にあたる前記ランドの面が、前記プリント配線板本体に接していることを特徴とするメモリカード。
2. 互いに平行である前記二つの辺のうち、長い方の辺以外の辺にあたる前記ランドの面は、前記接合金属により覆われている請求項１に記載のメモリカード。
3. ランドと、前記ランドが設置されているプリント配線板本体とを有するプリント配線板であって、
   前記ランドは、長手方向に対して垂直である面による断面形状が略台形であり、前記略台形の互いに平行である二つの辺のうち、長い方の辺にあたる面が前記プリント配線板本体に接していることを特徴とするプリント配線板。
   
   

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