JP2901955B1 - 回路基板、基板実装方法及び回路アセンブリ - Google Patents

回路基板、基板実装方法及び回路アセンブリ

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    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 エリアバンプアレイパッケージ等に係る電子
部品を回路基板に実装する際の端子接続不良を低減す
る。 【解決手段】 回路基板22上に、導体パターン21の
一部を取り囲み他の一部を取り囲まないよう電気絶縁層
27をシルクスクリーン印刷等の手法により形成する。
クリーム半田25を印刷する際、電気絶縁層27のスク
リーン23を押し上げるため、電気絶縁層27によって
取り囲まれている導体パターン21上の半田印刷厚は、
取り囲まれていない導体パターン21上の半田印刷厚よ
りも厚くなる。電気絶縁層27を、回路基板22の反り
やその上に実装すべき電子部品の反りの影響を受けやす
い電子部品隅部対向部分に形成することにより、反りに
よる端子接続不良を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、その一表面に二
次元的に配置された複数の端子を有する電子部品が実装
される回路基板、当該電子部品を当該回路基板に実装す
るための基板実装方法、及びこの基板実装方法を実行す
ることにより得られる回路アセンブリに関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路(IC)チップ等のチップ状部
品を収納するパッケージの構造に対しては、小型化が容
易であること、端子数を増やせること、低価格であるこ
と、信頼性が高いこと等が要請されている。従来から広
く用いられているQFP(QuadFlat Package)は、チップ
状部品を樹脂等により被覆して平板状のパッケージと
し、その端縁部から四方に端子を引き出す構造のパッケ
ージであるから、端縁部の周長を長くするかでなければ
端子の間隔を狭めるかしない限り、端子数を増やすこと
ができない。この不具合、即ち端子数が多くかつ小型の
パッケージを実現困難であるという不具合がないパッケ
ージ構造としては、既に、PPGA(Plastic Pin Grid
Array)が知られている。PPGAは、チップ状部品を樹
脂等により被覆して平板状のパッケージとし、その底面
に二次元的に即ちグリッドアレイ状にピンを配置し、こ
のピンを実装先基板上のソケットに差し込むようにした
パッケージ構造である。このように、パッケージ底面を
有効に利用することで、QFPより小さいパッケージに
QFPと同数又はそれ以上の個数の端子(ピン)を設け
ることができる。
【0003】しかしながら、PPGAはピンを端子とし
て用いているためその製造コストを低減するのに限界が
ある、という問題がある。エリアバンプアレイパッケー
ジは、ピンに代えて金属のバンプ例えば共晶半田のバン
プを端子として用いることで、PPGAに比べ低コスト
で製造できるようにしたパッケージである。図2に、エ
リアバンプアレイパッケージの一例として、PBGA(P
lastic Ball Grid Array)の構造を示す。この構造で
は、チップ状部品11が樹脂基板12の一方の面(図2
(b)では上側の面)の上に載置乃至固定されている。
チップ状部品11は例えばICチップ、樹脂基板は例え
ばBTレジン基板である(なお、「BTレジン」は商品
名)。薄い層であるため図上は現れないが、チップ状部
品11の表面には導体パッドが、また樹脂基板12の表
面には導体パターンがそれぞれ形成されており、両者の
間はボンディングワイヤ13によって電気的に接続され
ている。樹脂基板12上の導体パターンの一部は、さら
に、樹脂基板12の他方の面(図2(b)では下側の
面)に引き出されており(図示せず)、その部位には共
晶半田から形成される球状のバンプ15が配置・固定さ
れている。
【0004】PBGAパッケージを用いた電子部品を回
路基板に実装する作業は、概略、図3に示す手順にて行
う。まず、図3(a)に示すように、その表面に導体パ
ターン21が形成されている回路基板22を準備する。
次に、図3(b)に示すように、スクリーン23及びス
キージ24を用いて、クリーム状の共晶半田(以下単に
「クリーム半田」と呼ぶ)25を導体パターン21上に
印刷する。図3(c)に示したのはスクリーン23を取
り外した状態である。この状態で、印刷状態の検査、他
種部品の装着等を行う。更に、光学的位置認識等の手法
を用いてバンプ15の位置を導体層21上のクリーム半
田25の位置に合わせながら、PBGAパッケージの電
子部品を回路基板22上に装着する。しかる後、図3
(d)に示すように、リフロー炉に投入して加熱する。
図中、符号26はリフロー炉内の加熱手段を表してい
る。このような工程を用いれば、PBGAパッケージを
用いた電子部品を回路基板22上に概ね成功裏に実装す
ることができる。
【0005】なお、PBGAの技術的背景に関しては、
特開平8−213505号公報、特開平8−32156
8号公報、特開平9−27568号公報等も参照された
い。また、PBGAはエリアバンプアレイパッケージの
一例にすぎず、テープを用いたパッケージであるTBG
A(Tape Ball Grid Array)等も、エリアバンプアレイパ
ッケージの一種であることに、留意されたい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】エリアバンプアレイパ
ッケージには、しかしながら、回路基板に実装し終えた
後に回路基板との接続状態を修正することが困難であ
る、という問題点がある。図2及び図3に示したPBG
Aを例としていえば、隣接するバンプ15間の短絡(ブ
リッジ)や、バンプ15と導体パターン21の間の接続
不良があったとしても、バンプ15が樹脂基板12と回
路基板22の間に隠れてしまっているから、半田付け作
業に熟練した作業者であってもこれを手修正することが
できない。
【0007】この発明は、上述の問題点に鑑みなされた
ものであり、エリアバンプアレイパッケージに係る電子
部品、より一般には二次元的に配置された複数の端子を
有する電子部品を、半田付けにより回路基板に実装する
に際して、バンプ、より一般には端子による接続に関す
る不良の発生を抑えることを、目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この発明においては、電子部品の表面に二次
元的に配置されている複数の端子それぞれと半田付けに
より接続すべく回路基板の一表面に形成されている導体
パターンのうち、電子部品又は回路基板の反りの影響に
より対応する端子との間隔が開きやすい箇所を取り囲
み、他の箇所を取り囲まないよう、即ち、クリーム半田
印刷時にスクリーンを押し上げるよう、導体パターン形
成面と同じ面に電気絶縁層が形成された回路基板を提供
することとした。
【0009】この電気絶縁層は、回路基板への文字・記
号印刷と同時に電気絶縁性のインクにて形成された層と
する。
【0010】更に、樹脂基板上にチップ状電子部品を樹
脂モールドしその底面に端子たるバンプをグリッドアレ
イ状に配置したPBGAに係る電子部品を実装する際に
は、この電気絶縁層は、導体パターンのうち、電子部品
の底面隅部に配置されているバンプと接続されるべき箇
所を、取り囲むよう、配置する。
【0011】また、この発明においては、この発明に係
る回路基板に電子部品を実装する基板実装方法を提供す
ることとした。
【0012】そして、この発明においては、この発明に
係る基板実装方法により電子部品が回路基板上に実装さ
れた回路アセンブリを提供することとした。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1に、この発明
の実施の形態1にかかる回路基板や、この回路基板への
電子部品の実装方法の流れを示す。この実施の形態で
は、図1(b)に示されているように、回路基板22の
導体パターン21形成面上に、電気絶縁層27が形成さ
れている。電気絶縁層27は、回路基板22上に形成さ
れている導体パターン21のうち一部を取り囲み、他の
一部を取り囲まないように配置されている。電気絶縁層
27が配置される箇所は、回路基板22の反りやこの回
路基板22上に実装する電子部品の反りの影響を受けや
すく、従って図3(e)に示されるようなバンプ接続不
良が発生しやすい箇所である。PBGAに係る電子部品
を実装する場合の例としていえば、図1(a)に示され
ているように、当該電子部品の底面隅部に対向する部分
に、電気絶縁層27を形成する。すなわち、図2及び図
3に示した樹脂基板12や回路基板22に反りが生じた
場合に、図3(e)に示されるごときバンプ接続不良が
生じやすいのは、当該電子部品の隅部であるから、この
部位に、電気絶縁層27を形成する。
【0014】このように、導体パターン21とともに電
気絶縁層27が形成されている回路基板22上に、図3
(b)〜(d)に示したものと同様の工程によって電子
部品を実装した場合、図3(e)に示されるごときバン
プ接続不良を生じにくくなる。これは、図1(c)に示
されるように、電気絶縁層27が形成されている部位で
は、この電気絶縁層27によってスクリーン23が図中
上方向に押し上げられる結果、電気絶縁層27によって
取り囲まれている導体パターン21上のクリーム半田2
5の印刷厚が、取り囲まれていない導体パターン21上
のクリーム半田25の印刷厚に比べ厚くなることによる
(図1(d))。このようにして、電子部品の底面隅部
に対向する部位に関しては、クリーム半田印刷厚を厚く
しているため、図3(d)に示したリフロー工程を経て
形成されるバンプ接続においては、図3(e)に示した
接続不良が従来に比べ生じにくくなる。
【0015】また、電気絶縁層27は、格別の製造工程
を付加することなく、形成することができる。すなわ
ち、従来から、回路基板22上に各種の文字・記号を電
気絶縁層のインクによってシルクスクリーン印刷するこ
とが行われており、この工程を実行する際、同時に当該
電気絶縁性のインクによって電気絶縁層27を形成する
ことができるため、追加工程が発生せず、製造工程をお
さえることができる。
【0016】このように、この実施の形態においては、
従来と同程度の製造コストによって、従来よりもバンプ
接続不良が少なく、従って信頼性の高い実装状態を実現
することができる。なお、この発明は、エリアバンプア
レイパッケージ、例えばPBGAに限定適用されるべき
ものではなく、その少なくとも一表面に端子たとえばバ
ンプが2次元的に配置されたパッケージにかかる電子部
品を実装するための回路基板であれば、適用することが
できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電子部品の表面に二次元的に配置されている複数の
端子それぞれと半田付けにより接続すべく回路基板の一
表面に形成されている導体パターンのうち、電子部品又
は回路基板の反りの影響により対応する端子との間隔が
開きやすい箇所を取り囲み、他の箇所を取り囲まないよ
う、即ち、クリーム半田印刷時にスクリーンを押し上げ
るよう、導体パターン形成面と同じ面に電気絶縁層を形
成することとしたため、スクリーン印刷等公知の手法に
より半田印刷を行った場合、ほぼ電気絶縁層の厚みに相
当する分だけ、上述の反りの影響を受けやすい箇所にお
ける半田高さが他の箇所に比べ高くなり、従って、上述
の反りによって生じる端子・導体パターン間接続不良が
発生しにくくなるため、従来に比べ不良発生率を低減で
きる。
【0018】特に、回路基板への文字・記号印刷に使用
可能な電気絶縁性のインクを以て同時に電気絶縁層を形
成することにより、回路基板の製造手順を増やすことな
く従って経済的に、上記効果を実現できる。
【0019】更に、導体パターンのうち電子部品の底面
隅部に配置されているバンプと接続されるべき箇所を取
り囲むよう電気絶縁層を配置することにより、PBGA
に係る電子部品を実装する際にPBGAの樹脂基板や回
路基板等の反りにより生じるバンプ接続不良を抑えるこ
とができる。
【0020】また、この発明によれば、端子・導体パタ
ーン間接続不良が発生しにくい基板実装方法を提供する
ことができる。
【0021】そして、この発明によれば、端子・導体パ
ターン間接続不良が発生しにくい基板実装方法により、
従来よりも低コスト・高信頼性の回路アセンブリを提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態1を示す図であり、特に
図1(a)は実施の形態1における電気絶縁層の配置を
示す概略平面図、図1(b)は実施の形態1における電
気絶縁層の配置形態を示す概略断面図、図1(c)はク
リーム半田印刷工程における電気絶縁層の作用を示す概
略断面図、図1(d)は電気絶縁層の効果を示す概略断
面図である。
【図2】 従来におけるPBGAの構造を示す図であ
り、特に図2(a)は上面図、図2(b)はAA断面
図、図2(c)は底面図である。
【図3】 従来のPBGAにおける回路基板への実施の
手順を示す図であり、特に図3(a)は回路基板を示す
概略断面図、図3(b)は回路基板の表面の導体パター
ン上にクリーム半田を印刷する工程を示す概略断面図、
図3(c)はクリーム半田印刷後の回路基板の状態を示
す概略断面図、図3(d)は回路基板上にPBGAにか
かる電子部品を位置決め・装着しリフロー炉に投入した
状態を示す概略側面図、図3(e)は従来のPBGAに
て生じていたバンプ接続不良を示す概略断面図である。
【符号の説明】
12 樹脂基板、15 バンプ、21 導体パターン、
22 回路基板、25 クリーム半田、27 電気絶縁
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/34 H01L 23/12 H05K 3/28 H01L 21/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その表面に二次元的に配置された複数の
    端子を有する電子部品が実装される回路基板において、
    上記複数の端子それぞれと半田付けにより接続すべく上
    記回路基板の一表面に形成されている導体パターンと、
    上記導体パターンが形成されている面と同じ面に当該導
    体パターンの一部を取り囲むよう形成されクリーム半田
    印刷時にスクリーンを押し上げる電気絶縁層とを備え、
    上記電気絶縁層が、上記電子部品又は上記回路基板に反
    りが生じたときに導体パターンとこれに対応する端子の
    間隔が開きやすい箇所に配置されており、上記電気絶縁
    層と、上記回路基板に印すべき文字・記号とが、電気絶
    縁性のインクの印刷により同時に形成された層である
    とを特徴とする回路基板。
  2. 【請求項2】 上記電子部品が、樹脂基板上にチップ状
    電子部品を樹脂モールドしその底面に端子たるバンプを
    グリッドアレイ状に配置したPBGAに係る電子部品で
    あり、上記電気絶縁層が、上記電子部品の底面隅部と対
    向する箇所に配置されていることを特徴とする請求項1
    記載の回路基板。
  3. 【請求項3】 その表面に二次元的に配置された複数の
    端子を有する電子部品とこの電子部品が実装される回路
    基板とを準備するステップと、上記回路基板の一表面に
    形成されている導体パターンの上にクリーム半田をスク
    リーン印刷するステップと、上記電子部品の各端子を上
    記導体パターン中の接続先の箇所に位置決めしつつ上記
    電子部品を上記回路基板上に載置し更に熱を加えること
    により上記各端子をその接続先の箇所に半田付けするス
    テップとを有する基板実装方法において、上記回路基板
    が請求項1又は2に記載の回路基板であることを特徴と
    する基板実装方法
  4. 【請求項4】 上記回路基板と、請求項3記載の基板実
    装方法により上記回路基板上に実装された上記電子部品
    とを備えることを特徴とする回路アセンブリ
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