JP5168156B2 - Ｂｇａ搭載用基板 - Google Patents

Description

本発明は、ＢＧＡを実装するＢＧＡ搭載用基板に関する。

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、該基板本体の一面にランドを備えると共に、同電位化導体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。前記ビアは基板本体の一面から反対側の他面まで貫通している。

この基板の前記一面にＢＧＡを搭載（実装）した後、他面をフローハンダすると、フローハンダの熱により一面側のハンダが溶け出してビアやランドから溢れたり、ビアにスルーホールが有る場合にはそこからフローハンダが一面側に登ってきてビアから溢れ出すことがある。ＢＧＡを前記一面に搭載する前に他面をフローハンダしても、ビアにスルーホールが有する場合は同様にそこからフローハンダが一面側に登ってきてビアから溢れ出すことがある。

このような不具合の改善策として参考となる技術が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、溶融ハンダの流出方向を、ソルダレジストクリアランスにより、他のランドから遠くなる方向へ特定する技術が記載されている。

特開平１０−２９４５５４号公報

そこで、ＢＧＡ搭載用基板では、ビアで発生した溶融ハンダが他のビアやランドに流れないようにする必要があるが、しかしＢＧＡ搭載用基板では、ビアとランドとが極めて密集して形成されていることから、前記特許文献１のように距離を取るという手法では、不必要にＢＧＡの巨大化を強いることになるので、採用できない。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、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ＢＧＡ搭載用基板を提供することにある。

請求項１の発明においては、基板本体の一面の表面をランドとビア以外の部分は絶縁膜で被覆し、ビアにおける基板本体の一面側の部分に、前記絶縁膜によって被覆されずに該一面で露出し、平面的にみて円に三角形を接合し該三角形の一つの頂点だけが該円から張り出した形状で、且つ該頂点が該ビアと同電位のランドの方向を向く形態の案内用導体パターンを形成している。

上記構成において、ビア上に溶融ハンダが溢れた場合、該ビアから案内用導体パターン上に伝わる。そして、該溶融（液状）ハンダの圧力は案内用導体パターンの頂点部分が最大となる。従って、一番最初に表面張力の限界を超えるのは該案内用導体パターンの頂点部分となる。この頂点部分は同電位のランドの方向を向いているから、溢れた溶融ハンダは同電位のランドに向かう。この結果、溶融ハンダが行き着く先は結局同電位のランドとなる。

しかも、該ランドに到達した溶融ハンダは、該ランドが円形をなすことによって、溶融ハンダが該円形のランドの外周部分で毛細管現象（ランドと基板表面との間の僅かな段差又は隙間による毛細管現象）によりランド外周を回るように展開することになる。そして、溢れ出た時点で弱まっている溶融ハンダの圧力では、ランド外周の毛細管現象による動作から抜け出せず、結局、同電位のランドに留まる。この結果、ビアから溢れ出した溶融ハンダがランドに接続することはあっても同電位のランドに接続するようになって、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。

請求項２の発明においては、案内用導体パターンの前記三角形の部分の中心は、ビアを取り囲む各非同電位のランドの各中心からの距離よりも、当該ビアと同電位となっているランドの中心からの距離の方が近くなるように設定されているところに特徴を有する。この請求項２の発明によれば、ビアから溢れ出した溶融ハンダが同電位のランドに到達しやすく、該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、さらに確実に防止できる。

請求項３の発明においては、前記案内用導体パターンの三角形の円から張り出している鋭角部分の頂点は、該頂点を構成する２辺より延長される該頂点側方向の仮想線が同電位のランドの外周と接触するもしくはランド平面と重なる位置になるように、基板本体に配置されているところに特徴を有する。

案内用導体パターンの三角形の頂点から溢れ出た溶融ハンダは、三角形の当該頂点方向に収束している力により押し出されたものであるから、同方向の力がかかっている。この結果、当該溶融ハンダは、頂点の指向方向に向かう。この場合、上記構成では、該頂点を構成する２辺より延長される該頂点側方向の仮想線が同電位のランドの外周が接触するもしくはランド平面と重なる位置になるように、基板本体に配置されているから、該頂点の指向方向は同電位のランド方向であり、よって、確実に同電位のランドに辿り着きやすくなり、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、さらに確実に防止できる。

請求項４の発明においては、ランドの外周部の一部に、平面的にみてほぼＶ状に張り出した形状で、且つ該Ｖ状の頂点が前記同電位のビアの方向を向く形態の補助案内用導体パターンを形成したところに特徴を有する。ビアの案内用導体パターンの三角形の頂点部に対して、該ビアと同電位のランドがそのＶ状の頂点で近くなることで、ビアから溢れ出した溶融ハンダが同電位のランドにより確実に接続するようになって、非同電位の他のランド及びビアに接続することをさらに確実に防止できる。

本発明の第１の実施例を示すＢＧＡ搭載用基板の平面図 図１の矢印Ｑ−Ｑ線に沿う断面図 （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ＢＧＡ搭載用基板の部分的平面図 本発明の第３の実施例を示す図４相当図 本発明の第４の実施例を示す図１相当図 本発明の第５の実施例を示す図４相当図

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と同電位化導体パターン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、前記同電位化導体パターン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並びに同電位化導体パターン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、該ビア５は、基板本体２に形成されたスルーホール５ａ内面に付設されており、もって、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。

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。
前記ビア５における一面２ａ部分は案内用導体パターン６が形成されている。この案内用導体パターン６は、前記ビア５における前記基板本体２の前記一面２ａで露出し、平面的にみて円に三角形を接合し該三角形の一つの頂点だけが該円から張り出した形状で、且つ該頂点６ａが該ビア５と同電位のランド３の方向を向く形態に形成されている。

さらにこの場合、ビア５における案内用導体パターン６の三角形の部分の中心６ｇ（図１参照）は、当該ビア５を取り囲む各非同電位のランド３（同電位化導体パターン４で繋がっていないランド）の各中心３ｐからの距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３よりも、当該ビア５と同電位となっているランド３の中心３ｐからの距離Ｌｈの方が近くなるように設定されている。ここで、上記「三角形の部分の中心６ｇ」とは、三角形の一つの頂点を構成する２辺と、該２辺にあって円と接する端部同士を結んだ仮想線とで構成された三角形の部分の中心をいう。

前記ランド３、同電位化導体パターン４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ている。そして、前記ランド３をマスキングすると共に、同電位化導体パターン４における案内用導体パターン６形成領域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及び案内用導体パターン６が基板１上面に露出し、同電位化導体パターン４は該絶縁層７により被覆されている。従って、案内用導体パターン６は、同電位化導体パターン４における絶縁層７除去部分で構成されている。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の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、フローハンダ工程が行われる。
この図３（ｂ）で、他面２ｂをフローハンダすると、フローハンダの熱により一面２ａ側のハンダが溶け出してビア５やランド３から溢れたり、本実施例のように、ビア５にスルーホール５ａが有る場合にはそこからフローハンダが一面２ａ側に登ってきてビア５から溢れ出すことがある。ＢＧＡ８を前記一面に搭載する前に他面２ｂをフローハンダしても、ビア５にスルーホール５ａが有する本実施例では同様にそこからフローハンダが一面２ａ側に登ってきてビア５から溢れ出すことがある。

この場合、上記構成においては、登ってきた溶融ハンダは、該ビア５から案内用導体パターン６に伝わる。そして、該溶融ハンダの圧力は案内用導体パターン６の頂点部分が最大となる。従って、一番最初に表面張力の限界を超えるのは該案内用導体パターン６の頂点６ａ部分となる。この頂点６ａ部分は同電位のランド３の方向を向いているから、溢れた溶融ハンダは同電位のランド３に向かう。この結果、溶融ハンダが行き着く先は結局同電位のランドとなる。

しかも、該ランド３に到達した溶融ハンダは、該ランド３が円形をなすことによって、溶融ハンダが該円形のランド３の外周部分で毛細管現象（ランド３とＢＧＡ搭載用基板１表面との間の僅かな段差又は隙間による毛細管現象）にによりランド３外周を回るように展開することになる。そして、溢れ出た時点で弱まっている溶融ハンダの圧力では、ランド３外周の毛細管現象による動作から抜け出せず、結局、同電位のランド３に留まる。この結果、ビア５から溢れ出した溶融ハンダがランド３に接続することはあっても同電位のランド３に接続するようになって、非同電位の他のランド３及びビア５に接続することを防止できる。

又、本実施例によれば、案内用導体パターン６の前記三角形の部分の中心６ｇは、ビア５を取り囲む各非同電位のランド３の各中心からの距離Ｌ１〜Ｌ３よりも、当該ビア５と同電位となっているランド３の中心からの距離Ｌｈの方が近くなるように設定されているから、ビア５から溢れ出した溶融ハンダが同電位のランド３に到達しやすく、該溶融ハンダが非同電位の他のランド３及びビア５に接続することを、さらに確実に防止できる。

図４は本発明の第２の実施例を示している。この実施例では、前記案内用導体パターン６の三角形の円から張り出している鋭角部分の頂点６ａが、該頂点６ａを構成する２辺より延長される該頂点６ａ側方向の仮想線Ｒ１、Ｒ２が同電位のランド３平面と重なる位置になるように、基板本体２に配置されているところに特徴がある。この実施例において、三角形の頂点６ａから溶融ハンダが溢れ出された場合、当該溶融ハンダは、三角形の当該頂点６ａ方向に収束している力により押し出されたものであるから、同方向の力がかかっている。この結果、当該溶融ハンダは、頂点６ａの指向方向に向かう。この場合、上記構成では、該頂点６ａを構成する２辺より延長される該頂点６ａ側方向の仮想線Ｒ１、Ｒ２が同電位のランド３の外周が接触するもしくはランド３平面と重なる位置になるように、基板本体２に配置されているから、該頂点６ａの指向方向は同電位のランド３方向であり、よって、確実に同電位のランド３に辿り着きやすくなり、ビア５から溢れ出した溶融ハンダが非同電位の他のランド３及びビア５に接続することを、さらに確実に防止できる。

なお、この場合、本発明の第３の実施例として示す図５に示すように、頂点６ａが、該頂点６ａを構成する２辺より延長される該頂点６ａ側方向の仮想線Ｒ１、Ｒ２が同電位のランド３の外周と接触する位置になるように、基板本体２に配置されるようにしても良い。このようにしても第２の実施例と同様の効果を得ることができる。

図６は本発明の第４の実施例を示し、この実施例においては、ランド３の外周部の一部に、平面的にみてほぼＶ状に張り出した形状で、且つ該Ｖ状の頂点３ｂが前記同電位のビア５の方向を向く形態の補助案内用導体パターン３ａを形成したところに特徴を有する。ビア５の案内用導体パターン６の三角形の頂点６ａに対して、該ビア５と同電位のランド３がそのＶ状の頂点３ｂで近くなることで、ビア５から溢れ出した溶融ハンダが同電位のランド３により確実に接続するようになって、非同電位の他のランド３及びビア５に接続することをさらに確実に防止できる。

図７は本発明の第５の実施例を示しており、この第４の実施例においては、ランド３とビア５とを導通接続する同電位化導体パターン１１の平面形状が、第１の実施例（図１）と異なる。すなわち、第１の実施例の同電位化導体パターン４は、ランド３と同電位化されるビア５とをほぼ一直線的に接続する形態であったが、この第４の実施例の同電位化導体パターン１１は、ほぼコ字形に接続する形態である。この場合、案内用導体パターン１２は、同電位化導体パターン１１を利用しないで、該同電位化導体パターン１１とは別の導体パターンによりビア５の一面２ａ側に形成されている。この場合も、案内用導体パターン１２は、その頂点１２ａがビア５と同電位のランド３の方向を向く形態をなす。この第５の実施例においても第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

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、３ａは補助案内用導体パターン、４は同電位化導体パターン、５はビア、６は案内用導体パターン、７は絶縁層、８はＢＧＡ、８ａはボールハンダ、１１は同電位化導体パターン、１２は案内用導体パターンを示す。

Claims (4)

1. 基板本体の一面にＢＧＡが実装され、該一面に円形のランドを備えるとともに、該基板本体を該一面から反対側の他面にまで貫通するビアを備え、前記ランドと前記ビアとが前記一面で同電位化導体パターンにより電気的に接続され、前記ランドと前記同電位化導体パターンにより同電位とされた前記ビアとを一組として、複数組のランド及びビアが設けられ、前記他面がハンダ付けされる基板であって、
   前記基板本体の前記一面の表面を前記ランドとビア以外の部分は絶縁膜で被覆し、
   前記ビアにおける前記基板本体の前記一面側の部分に、前記絶縁膜によって被覆されずに該一面で露出し、平面的にみて円に三角形を接合し該三角形の一つの頂点だけが該円から張り出した形状で、且つ該頂点が該ビアと同電位のランドの方向を向く形態の案内用導体パターンを形成したことを特徴とするＢＧＡ搭載用基板。
2. 前記案内用導体パターンの前記三角形の部分の中心は、ビアを取り囲む各非同電位のランドの各中心からの距離よりも、当該ビアと同電位となっているランドの中心からの距離の方が近くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ搭載用基板。
3. 前記案内用導体パターンの三角形の円から張り出している鋭角部分の頂点は、該頂点を構成する２辺より延長される該頂点側方向の仮想線が同電位のランドの外周と接触するもしくはランド平面と重なる位置になるように、基板本体に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＢＧＡ搭載用基板。
4. 前記ランドの外周部の一部に、平面的にみてほぼＶ状に張り出した形状で、且つ該Ｖ状の頂点が前記同電位のビアの方向を向く形態の補助案内用導体パターンを形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＢＧＡ搭載用基板。
   

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