JP5146280B2 - 基板 - Google Patents

Description

本発明は、ＢＧＡを実装する基板に関する。

従来、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）を実装する基板においては、該基板の一面にランドを備えると共に、同電位化パターンにより電気的に接続されて同電位をなすビアを備え、当該導電位のランド及びビアを一組として複数組のランド及びビアが整列状態で配列されている。この配列状態では、特定のビアに対して、該ビアと同電位のランドと異なる電位のランドとが当該特定ビアを囲うように配置されている。

この基板の前記一面にＢＧＡのハンダボールを前記ランドに接触させた状態でリフローハンダ付けする場合、該ハンダボールが溶融して前記ランドから溢れ、隣りに位置する導通関係にないランド（非同電位のランド）やビア（非同電位のビア）へ流れて該ランドに接触してしまうことがあり、本来同電位ではないランドやビアと導通することがある。

また、一面に前記ＢＧＡを搭載（実装）した後、他面をフローハンダした場合に、一面においてビアが溶融ハンダとなって周囲に流れたりして、同電位ではないランドやビアと導通することがある。

このような不具合の改善策として有効視されている技術が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、基板としては一般的な基板（ＢＧＡ搭載用の基板ではない）であり、該基板における複数のランドの間に直線状の溝を形成し、一方のランドから溶融ハンダが流れ出たとしても、この溝により隣のランドに接触することを阻止することが可能である。
特開平１０−２９４５５４号公報

しかし、前記特許文献１に記載の技術では、溝加工用の別の加工機を用いて溝を形成しなければならず、製造コストが高くつく。また、上述した直線状の溝では、ＢＧＡ搭載用の基板の場合、前述したようにランドとビアとが多数配列されているため、単に直線状の溝を設けただけでは、溶融したハンダが該溝に沿って移動した場合、該溝の端から流出して別のランドやビアに接触するおそれもある。又、上述したＢＧＡ搭載用の基板では、ビアのハンダが溶融して溢れ出て、他のビアやランドに接触して導通してしまうおそれもある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、作業コストを増やすことなく、ランドから溢れ出した溶融ハンダが非同電位の他のランド及びビアに接続することを防止できるようにすることにある。

また、第２の目的は、ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、作業コストを増やすことなく、ビアから溢れ出した溶融ハンダが非同電位の他のランド及びビアに接続することを防止できるようにすることにある。

また、第３の目的は、ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、作業コストを増やすことなく、ランド及びビアから溢れ出した溶融ハンダが非同電位の他のランド及びビアに接続することを防止できるようにすることにある。

前記第１の目的を達成するために、請求項１の発明においては、基板本体の前記一面に、各ランドの外周で該ランドを非接触で取り囲むＣ形状をなす２本の拡散防止用導体パターンが形成されており、しかも該拡散用導体パターンの当該Ｃ形状の開口が該ランドと同電位をなすビアの方向を向き且つ該ランドに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態であるから、ランドのハンダが溶融し該溶融ハンダが該ランド周囲に流れたとしても、該Ｃ形状をなす２本の拡散防止用導体パターンのうちの内側の拡散防止用導体パターンに沿って付着し、溶融ハンダを停留させることが可能となり、該拡散防止用導体パターンを乗り越えることを少なくできる。しかも、該拡散防止用導体パターンが２本であるから、溶融ハンダの量が多い場合に、一部が内側の拡散防止用導体パターンを仮に乗り越えることがあったとしても、溶融ハンダは当該内側の拡散防止用導体パターンと外側の拡散防止用導体パターンとの間の帯状非導体パターン部分で広がるから、相当量の該溶融ハンダを停留でき、この結果、溶融ハンダのさらなる外側への拡散を防止でき、もって、該ランド周囲の非同電位のランドやビアに接触して導通することを防止できる。

さらに、溶融ハンダがさらに多い場合には、上記帯状非導体パターンに誘導されて該拡散防止用導体パターンのＣ形状の開口部分に至り、該開口部分から溶融ハンダが出たとしても、この開口が同電位のビア方向に向いているから、該同電位のビアに接触するのみであって、該同電位のビア以外のランド及びビアに溶融ハンダが接触することがない。

しかも、このようにランドの溶融ハンダの拡散を防止する拡散防止用導体パターンは、ランドや同電位化パターンを作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

前記第２の目的を達成するために、請求項２の発明においては、２本の拡散防止用導体パターンが、各ビアの外周で該ビアを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビアと同電位をなすランドの方向を向き且つ該ビアに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態に形成された点で、請求項１の発明と異なる。この請求項２の発明によれば、ビア部分に溶融ハンダが発生したとしても、２本の拡散防止用導体パターンが前述したように拡散防止作用を発揮し、該溶融ハンダがビア周囲の非同電位のランドやビアと接触導通することを防止でき、また、拡散防止用導体パターンのＣ形状の開口から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のランドに接触させやすくすることで非同電位のランドやビアとの接触導通を防止でき、しかも、拡散防止用導体パターンは、ランドや同電位化パターンを作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

前記第３の目的を達成するために、請求項３の発明は、２本の第１拡散防止用導体パターンが、各ランドの外周で該ランドを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ランドと同電位をなすビアの方向を向き且つ該ランドに接続された同電位化パターンを非接触で通す形態に形成され、２本の第２拡散防止用導体パターンが、各ビアの外周で該ビアを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビアと同電位をなすランドの方向を向き且つ該ビアに接続された同電位化パターンを非接触で通す形態に形成され、第１拡散防止用導体パターンと第２拡散防止用導体パターンとは非接触である点が請求項１の発明と異なる。

この請求項３の発明によれば、ランド部分に溶融ハンダが発生したとしても、２本の第１拡散防止用導体パターンにより、該溶融ハンダがランド周囲の非同電位のランドやビアと接触導通することを防止でき、また、２本の第１拡散防止用導体パターンのＣ形状の開口から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のビアに接触させやすくすることで非同電位のランドやビアとの接触導通を防止できる。また、ビア部分に溶融ハンダが発生したとしても、２本の第２拡散防止用導体パターンにより、該溶融ハンダがビア周囲の非同電位のランドやビアと接触導通することを防止でき、また、２本の拡散防止用導体パターンのＣ形状の開口から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のランドに接触させやすくすることで非同電位のランドやビアとの接触導通を防止できる。しかも、これら第１拡散防止用導体パターン及び第２拡散防止用導体パターンは、ランドや同電位化パターンを作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

以下、本発明の第１の実施例につき図１ないし図３を参照して説明する。図１には、基板１を平面的に見て示しており、図２にはこの基板１の矢印Ｑ−Ｑ線に沿う断面を示している。この基板１の基板本体２の一面２ａには、ランド３と、このランド３と同電位化パターン４により電気的に接続されて同電位をなすビア５とが多数形成されており、この場合、前記同電位化パターン４で同電位の関係にあるランド３及びビア５を一組として、複数組のランド３及びビア５並びに同電位化パターン４が整列状態で配列されている。前記ビア５はビア用導体からなり、基板本体２をその一面２ａから他面２ｂ側へ貫通する形態に設けられている。該ビア５における一面２ａ部分はやや径大（径大部に符号５ａを付している）に形成されている。

この場合、特定のビア５（基板本体２の周縁部以外に位置するビア５）に対して、該ビア５と同電位のランド３と異なる電位のランド３とが当該特定ビア５を囲うように配置された形態となっている。

前記基板本体２の前記一面２ａには、前記各ランド３に対応して拡散防止用導体パターン６が形成されている。この拡散防止用導体パターン６は、前記各ランド３の外周で該ランド３を非接触で取り囲むＣ形状をなし、且つ当該Ｃ形状の開口が該ランド３と同電位をなすビア５の方向を向き且つ該ランド３に接続された前記同電位化パターン４を非接触で通す形態で形成されている。この拡散防止用導体パターン６は狭い間隔で２本設けられており、その２本の拡散防止用導体パターン６は端部で連結されている。

前記ランド３、同電位化パターン４、径大部５ａ、拡散防止用導体パターン６は、予め、前記基板本体２の一面２ａに例えば導体パターンを印刷することにより形成され、前記前記ランド３、径大部５ａ、拡散防止用導体パターン６をマスキングして一面２ａに絶縁層７を塗布し、該マスキングを除去することで、前記ランド３、径大部５ａ、拡散防止用導体パターン６が基板１上面に露出し、同電位化パターン４は該絶縁層７により被覆されている。なお、絶縁層７は図１においては、便宜上斜線を施して示している。

この基板１にはＢＧＡが実装されるものであり、まず、図３（ａ）に示すように、該基板１の一面２ａにＢＧＡ８を配置する。この場合ＢＧＡ８のボールハンダ８ａが適宜のランド３上に位置するように配置する。そして、加温状態でＢＧＡ８を加圧するリフローハンダ工程を行う。これによりボールハンダ８ａが溶け、これによりＢＧＡ８と基板１とが電気的に接続される。リフローハンダ工程が済んだ状態を図３（ｂ）に示している。

また、図３（ｂ）の状態で基板１の他面２ｂは、必要によっては、フローハンダ工程、あるいはリフローハンダ工程が行われる。
上記構成においては、基板本体２の前記一面２ａ側をリフローハンダするような場合に、ランド３において溶融ハンダが該ランド３周囲に流れることがある。

この場合、本実施例によれば、各ランド３の外周で該ランド３を非接触で取り囲むＣ形状をなす２本の拡散防止用導体パターン６が形成されており、しかも該拡散用導体パターン６の当該Ｃ形状の開口が該ランド３と同電位をなすビア５の方向を向き且つ該ランド３に接続された前記同電位化パターン４を非接触で通す形態であるから、ランド３のハンダが溶融し該溶融ハンダが該ランド３周囲に流れたとしても、該Ｃ形状をなす２本の拡散防止用導体パターン６、６のうちの内側の拡散防止用導体パターン６に沿って付着し、溶融ハンダを停留させることが可能となり、該内側の拡散防止用導体パターン６を乗り越えることを少なくできる。しかも、該拡散防止用導体パターン６が２本であるから、溶融ハンダの量が多い場合に、一部が内側の拡散防止用導体パターン６を仮に乗り越えることがあったとしても、溶融ハンダは当該内側の拡散防止用導体パターン６と外側の拡散防止用導体パターン６との間の帯状非導体パターン部分６ｊ（図１参照）で広がるから、相当量の該溶融ハンダを停留でき、この結果、溶融ハンダのさらなる外側への拡散を防止でき、もって、該ランド３周囲の非同電位のランド３やビア５に接触して導通することを防止できる。

さらに、溶融ハンダがさらに多い場合には、上記帯状非導体パターン６ｊに誘導されて該拡散防止用導体パターン６のＣ形状の開口部分（拡散防止用導体パターン６の先端側）に至り、該開口部分から溶融ハンダが出たとしても、この開口が同電位のビア５方向に向いているから、該同電位のビア５に接触するのみであって、該同電位のビア以外のランド３及びビア５に溶融ハンダが接触することがない。

特に２本の拡散防止用導体パターン６、６が先端部で連結された構成であるから、前記内側の拡散防止用導体パターン６と外側の拡散防止用導体パターン６との間の帯状非導体パターン部分での溶融ハンダの停留作用に優れ、溶融ハンダの外側への拡散をさらに確実に防止できる。

しかも、このようにランド３の溶融ハンダの拡散を防止する拡散防止用導体パターン６は、ランド３や同電位化パターン４を作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

図４は本発明の第２の実施例を示しており、この第２の実施例では、拡散防止用導体パターン１１が、各ビア５の外周で該ビア５を非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビア５と同電位をなすランド３の方向を向き且つ該ビア５に接続された前記同電位化パターン４を非接触で通す形態に形成された点で、第１の実施例と異なる。

この第２の実施例によれば、基板１の他面２ｂでのフローハンダ工程により一面２ａ側のビア５部分（径大部５ａ）に溶融ハンダが発生したとしても、２本の拡散防止用導体パターン１１、１１が前述したように拡散防止作用を発揮し、該溶融ハンダがビア５周囲の非同電位のランド３やビア５と接触導通することを防止でき、また、拡散防止用導体パターン１１から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のランド３に接触させやすくすることで非同電位のランド３やビア５との接触導通を防止でき、しかも、拡散防止用導体パターン１１は、ランド３や同電位化パターン４を作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

図５は本発明の第３の実施例を示しており、この第３の実施例では、一組のランド３及びビア５に対して、第１拡散防止用導体パターン２１と、第２の拡散防止用導体パターン２２とを設けた点が第１の実施例と異なる。第１拡散防止用導体パターン２１は、各ランド３の外周で該ランド３を非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ランド３と同電位をなすビア５の方向を向き且つ該ランド３に接続された同電位化パターン４を非接触で通す形態に形成され、第２拡散防止用導体パターン２２は、各ビア３の外周で該ビア３を非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビア５と同電位をなすランド３の方向を向き且つ該ビア３に接続された同電位化パターン４を非接触で通す形態に形成され、第１拡散防止用導体パターン２１と第２拡散防止用導体パターン２２とは非接触とされている。

この第３の実施例によれば、ランド３部分に溶融ハンダが発生したとしても、２本の第１拡散防止用導体パターン２１、２１により、該溶融ハンダが該ランド３周囲の非同電位のランド３やビア５と接触導通することを防止でき、また、第１拡散防止用導体パターン２１のＣ形状の開口から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のビア５に接触させやすくすることで非同電位のランド３やビア５との接触導通を防止できる。また、ビア５部分に溶融ハンダが発生したとしても、第２拡散防止用導体パターン２２により、該溶融ハンダがビア５周囲の非同電位のランド３やビア５と接触導通することを防止でき、また、拡散防止用導体パターン２２のＣ形状の開口から溶融ハンダが出るようなことがあっても同電位のランド３に接触させやすくすることで非同電位のランド３やビア５との接触導通を防止できる。しかも、これら第１拡散防止用導体パターン２１及び第２拡散防止用導体パターン２２は、ランド３や同電位化パターン４を作成するときにその作成工程の作成機器をそのまま流用でき、作業コストが増加することがない。

図６は本発明の第４の実施例を示し、次の点が第１の実施例と異なる。すなわち、第１の実施例では、拡散防止用導体パターン６、６の先端部が相互に連結された構成を示したが、この第４の実施例では、拡散防止用導体パターン３１、３２の先端部は切れており（相互に連結されておらず）、この実施例でも、２本の拡散防止用導体パターン３１、３２による溶融ハンダ拡散防止効果が得られる。

要するに、本発明においては、２本の拡散防止用導体パターンを備えれば良く、それらの先端部の連結、非連結は必要に応じて設ければ良い。

本発明の第１の実施例を示す基板の平面図 図１の矢印Ｑ−Ｑ線断面図 （ａ）は基板一面におけるリフローハンダ工程を説明するための図、（ｂ）はリフローハンダ工程終了後を示す図 本発明の第２の実施例を示す基板の部分的平面図 本発明の第３の実施例を示す基板の部分的平面図 本発明の第４の実施例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１は基板、２は基板本体、２ａは一面、２ｂは他面、３はランド、４は同電位化パターン、５はビア、６は拡散防止用導体パターン、７は絶縁層、８はＢＧＡ、８ａはボールハンダ、１１は拡散防止用導体パターン、２１は第１拡散防止用導体パターン、２２は拡散防止用導体パターン、３１、３２は拡散防止用導体パターンを示す。

Claims (5)

1. ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、
   基板本体の前記一面に、相互に同電位化パターンにより電気的に接続されて同電位をなすランド及びビアを一組として複数組のランド及びビアが整列状態で配列され、且つ特定のビアに対して、該ビアと同電位のランドと異なる電位のランドとが当該特定ビアを囲うように配置され、
   前記基板本体の前記一面に、前記各ランドの外周で該ランドを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ランドと同電位をなすビアの方向を向き且つ該ランドに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態の２本の拡散防止用導体パターンが形成され、
   且つ、前記２本の拡散防止用導体パターンは連結されていることを特徴とする基板。
2. ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、
   基板本体の前記一面に、相互に同電位化パターンにより電気的に接続されて同電位をなすランド及びビアを一組として複数組のランド及びビアが整列状態で配列され、且つ特定のビアに対して、該ビアと同電位のランドと異なる電位のランドとが当該特定ビアを囲うように配置され、
   前記基板本体の前記一面に、前記各ビアの外周で該ビアを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビアと同電位をなすランドの方向を向き且つ該ビアに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態の２本の拡散防止用導体パターンが形成され、
   且つ、前記２本の拡散防止用導体パターンは連結されていることを特徴とする基板。
3. ＢＧＡと一面がハンダ付けされる基板であって、
   基板本体の前記一面に、相互に同電位化パターンにより電気的に接続されて同電位をなすランド及びビアを一組として複数組のランド及びビアが整列状態で配列され、且つ特定のビアに対して、該ビアと同電位のランドと異なる電位のランドとが当該特定ビアを囲うように配置され、
   前記基板本体の前記一面に、前記各ランドの外周で該ランドを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ランドと同電位をなすビアの方向を向き且つ該ランドに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態の２本の第１拡散防止用導体パターンが形成され、
   且つ、前記２本の第１拡散防止用導体パターンは連結され、
   前記基板本体の前記一面に、前記各ビアの外周で該ビアを非接触で取り囲むＣ形状をなし且つ当該Ｃ形状の開口が該ビアと同電位をなすランドの方向を向き且つ該ビアに接続された前記同電位化パターンを非接触で通す形態の２本の第２拡散防止用導体パターンが形成され、
   且つ、前記２本の第２拡散防止用導体パターンは連結され、
   前記第１拡散防止用導体パターンと第２拡散防止用導体パターンとは非接触であることを特徴とする基板。
4. 前記２本の拡散防止用導体パターンは先端部が連結されていることを特徴とする請求項１又は２に基板。
5. 前記２本の第１拡散防止用導体パターンは先端部が連結され、前記２本の第２拡散防止用導体パターンは先端部が連結されていることを特徴とする請求項３に記載の基板。

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