JP5387056B2

JP5387056B2 - プリント配線基板

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Publication number: JP5387056B2
Application number: JP2009050093A
Authority: JP
Inventors: 康一郎中瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP2010205946A

Description

本発明は、プリント配線基板に係り、特に携帯電話などの実装部品の低背化が求められる小型電子機器で使用するためのプリント配線基板の技術分野に関する。

近年、携帯電話などの小型電子機器では、部品の小型化・高密度実装化が進んでいるため、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）などの半導体パッケージや、モジュールなどにおいては、低背化や端子の狭ピッチ化が進んでいる。

図６は従来のモジュール実装状態のプリント配線基板を示す断面図である。また、図６は、ＢＧＡやモジュールなど、端子がマトリックス状に並んだ部品を基板本体としての部品実装配線基板（以下、マザーボードという。）に実装した状態の断面図を示している。図６に示すマザーボード１の端子構造は、特許文献１において、半導体チップをフリップチップ実装する配線基板の端子構造として開示されており、それ以外にも特許文献２などに開示されている構造である。また、モジュール２の端子構造は、例えばＢＧＡの端子構造として特許文献３などに開示されている構造である。

図６に示すプリント配線基板では、端子の狭ピッチ化が進むことで、端子電極３ａ，３ｂが小さくなるとともに、モジュール基板５などの部品の端子電極３ａとマザーボード１の端子電極３ｂとを接続するはんだバンプ４が小さくなるため、端子電極３ａ，３ｂの接続信頼性が低下する傾向にあった。

なお、図６において、モジュール基板５側の端子電極３ａ間と、マザーボード１側の端子電極３ｂ間には、それぞれソルダレジスト６ａ，６ｂが樹脂保護および電気絶縁のために形成されている。また、モジュール基板５には、はんだバンプ４を介して部品７が搭載されている。さらに、携帯端末機器では、落下衝撃や折り曲げなどの機械的負荷が端子接続部に加わった場合の接続信頼性を向上させるため、その端子接続部にアンダーフィル剤と呼ばれる封止樹脂を充填することが一般に行われている。

次に、図７および図８を用いて、アンダーフィル剤の充填方法の概略について説明する。図７は従来のアンダーフィル剤塗布方法を示す平面図、図８は従来のアンダーフィル剤塗布方法を示す断面図である。なお、図８において、図６と同一の部分には、同一の符号を用いて説明する。図９〜図１１も同様とする。

まず、図７に示すように、マザーボード１上に実装されたモジュール２の外周にアンダーフィル剤８の塗布を行う。このようにモジュール２の外周に塗布されたアンダーフィル剤８は、図８に示すように毛細管現象によりモジュール基板５とマザーボード１との間に浸透し、その後、加熱して硬化させることで、充填が完了する。

ところで、近年、部品低背化の要求から、低背化されたはんだバンプを実装したＢＧＡパッケージやモジュールが提供されるようになり、アンダーフィル剤の充填に関する問題が見られるようになった。

図９は従来のはんだバンプ実装状態を示す断面図、図１０は従来の低背はんだバンプ実装状態を示す断面図である。なお、図９および図１０においては、モジュール基板５上の部品７を省略している。

図９に示す通常のモジュール２では、はんだバンプ（ボール）４にある程度の高さを有していたため、モジュール基板５側のソルダレジスト６ａと、マザーボード１側のソルダレジスト６ｂとの間の間隙が大きく、アンダーフィル剤８が比較的浸透しやすい状況にある。

特開２００６−１００５５２号公報（第１０頁、図７）特開２００１−３５８４４５号公報（第５頁、図１）特開平０７−２９７３１３号公報（第１０頁、図９）

しかしながら、図１０に示した低背モジュールの場合には、はんだバンプ４の高さが低く、モジュール基板５側のソルダレジスト６ａと、マザーボード１側のソルダレジスト６ｂとの間の間隙が小さくなり、アンダーフィル剤８が、モジュール基板５とマザーボード１との間に浸透しにくくなるという問題が発生する。

また、図１１Ａは従来のプリント配線基板におけるモジュール実装状態を示す断面図、図１１Ｂは従来のプリント配線基板におけるマザーボード端子構造を示す平面図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、端子電極が格子状に並んでいるモジュールやＢＧＡパッケージなどを実装するマザーボード１の端子電極の従来の構造を示している。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、従来は、端子電極３ｂの全てまたは一部が露出するようにソルダレジストを開口している。図１１Ｂでは、これをソルダレジスト開口部９として示している。それ以外の部分は、ソルダレジスト６ｂが全面に形成されている。図１１Ａに示すような従来の端子構造では、ソルダレジスト６ｂの厚みの分、モジュール基板５とマザーボード１との間の間隙１０が狭くなり、図８で説明したようにアンダーフィル剤８の浸透および充填を阻害していた。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子部品外形位置からアンダーフィル剤を浸透させる場合、電子部品の全面に対するアンダーフィル剤の浸透性を良好としたプリント配線基板を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板本体にマトリックス状に複数の端子電極が並んでいる電子部品を実装し、前記電子部品の端子接続部にアンダーフィル剤を充填するプリント配線基板において、前記電子部品の外形位置の一端から複数の経路を辿って他端までソルダレジスト開口溝を形成し、前記ソルダレジスト開口溝は、対角に位置した端子電極間を結び全ての端子電極に接続しており、外周に配置される各前記端子電極には、前記ソルダレジスト開口溝が夫々前記電子部品の外形位置まで延びて形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線基板において、前記基板本体と、当該基板本体に実装する電子部品の双方に前記ソルダレジスト開口溝を形成し、これらのソルダレジスト開口溝のパターンを鏡像の位置関係としたことを特徴とする。

本発明に係るプリント配線基板によれば、電子部品の外形位置の一端から複数の経路を辿って他端までソルダレジスト開口溝を形成したので、電子部品の外形位置の周辺に塗布したアンダーフィル剤が、ソルダレジスト開口溝に沿って基板本体の中心へ向かって浸透しやすくなり、アンダーフィル剤の充填性を良好にすることができる。

本発明の第１実施形態のプリント配線基板におけるモジュール実装状態を示す断面図である。本発明の第１実施形態のプリント配線基板におけるマザーボード端子構造を示す平面図である。本発明の第１実施形態の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態のプリント配線基板を示す平面図である。本発明の第３実施形態のプリント配線基板を示す平面図である。本発明の第４実施形態のプリント配線基板を示す断面図である。従来のモジュール実装状態のプリント配線基板を示す断面図である。従来のアンダーフィル剤塗布方法を示す平面図である。従来のアンダーフィル剤塗布方法を示す断面図である。従来のはんだバンプ実装状態を示す断面図である。従来の低背はんだバンプ実装状態を示す断面図である。従来のプリント配線基板におけるモジュール実装状態を示す断面図である。従来のプリント配線基板におけるマザーボード端子構造を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１Ａは本発明の第１実施形態のプリント配線基板におけるモジュール実装状態を示す断面図、図１Ｂは本発明の第１実施形態のプリント配線基板におけるマザーボード端子構造を示す平面図である。なお、従来の構成と同一または対応する部分には、同一の符号を用いて説明する。

図１Ａに示すように、本実施形態は、モジュール基板５とプリント配線基板であるマザーボード１との間の間隙１１を大きくとることで、アンダーフィル剤８の浸透性を高めたものである。具体的には、基板本体としてのマザーボード１の端子電極３ｂ間に樹脂保護および電気絶縁のために形成されたソルダレジスト６ｂを除去した構造となっている。

この構造を実現するマザーボードの端子構造を図１Ｂに示す。具体的には、図１Ｂに示すように、端子電極３ｂが５列×５行（端子列Ａ〜Ｅ、端子行１〜５）のマトリックス状に並んだモジュール実装領域を一例として説明する。なお、本実施形態では、図１１Ｂに示す従来例と同様に、端子電極３ｂの全てまたは一部が露出するようにソルダレジスト開口部９を予め形成している。

ソルダレジスト６ｂを除去（開口）する部分は、モジュール実装領域全体ではなく、多数の端子電極３ｂ間を結ぶようにソルダレジスト開口溝１２のような形態で開口部を形成する。その際、最も近接する端子間、例えば端子Ａ１（端子列Ａ、端子行１）と端子Ｂ１（端子列Ｂ、端子行１）間を結ぶようなソルダレジスト開口溝は設けず、２番目に近接する対角に位置する端子間、例えば、端子Ａ１と端子Ｂ２を結ぶようなソルダレジスト開口溝１２を設ける。

因みに、最も近接する端子間に開口溝を設けない理由は、隣接した端子電極３ｂ間をソルダレジスト開口溝１２で結んだ場合、ソルダレジスト本来の機能である端子電極３ｂ間のショート（はんだブリッジによるショート）を防止するという効果が損なわれるためであり、この効果を維持するために、端子電極３ｂ間を結ぶのは対角に位置する端子電極３ｂ間としている。

以下、図１Ｂを用いて本実施形態を詳細に説明する。

図１Ｂに示すように、端子Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４、Ｅ５間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ａ２、Ｂ３、Ｃ４、Ｄ５間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ａ３、Ｂ４、Ｃ５間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ａ４、Ｂ５間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ｂ１、Ｃ２、Ｄ３、Ｅ４間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ｃ１、Ｄ２、Ｅ３間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。端子Ｄ１、Ｅ２間は、互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。

また、同様に端子Ａ５、Ｂ４、Ｃ３、Ｄ２、Ｅ１間、端子Ａ４、Ｂ３、Ｃ２、Ｄ１間、端子Ａ３、Ｂ２、Ｃ１間、端子Ａ２、Ｂ１間、Ｂ５、Ｃ４、Ｄ３、Ｅ２間、端子Ｃ５、Ｄ４、Ｅ３間、端子Ｄ５、Ｅ４間は、それぞれ互いに結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。さらに、四隅を除く外周の端子Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ５、Ｃ１、Ｃ５、Ｄ１、Ｄ５、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４については、各端子とモジュール基板５の外形部１３の位置との間を結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設ける。

また、四隅の端子については、まず、端子Ａ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｄ４、Ｅ５を結ぶソルダレジスト開口溝１２を端子Ａ１、端子Ｅ５の方向にモジュール基板５の外形部１３の位置まで延長し、同様に、端子Ａ５、Ｂ４、Ｃ３、Ｄ２、Ｅ１を結ぶソルダレジスト開口溝１２を端子Ａ５、端子Ｅ１方向にモジュール基板５の外形部１３の位置まで延長する。

したがって、本実施形態では、ソルダレジスト開口溝１２が対角に位置した端子電極３ｂ間を結び全ての端子電極３ｂに接続されている。

以上のようにソルダレジスト６ｂを構成とすることで、このマザーボード１にモジュール２を実装した際、Ｘ１−Ｙ１間や、Ｘ２−Ｙ２間の断面構造が図１Ａに示す構造となる。その結果、モジュール基板５とマザーボード１との間の間隙１１をマザーボード１側のソルダレジスト６ｂを除去した分だけ従来（図１１Ａ）よりも大きくすることが可能となり、アンダーフィル剤８がモジュール基板５とマザーボード１との間に浸透しやすくなる。

なお、本実施形態では、図示していないが、図１Ａのモジュール基板５側の最外周の端子電極３ｂのレジスト開口溝１２をモジュール基板５の外形部１３の位置まで延長することにより、アンダーフィル剤８の浸透性をさらに改善することができる。

次に、図２を参照して第１実施形態の製造方法を説明する。図２は本発明の第１実施形態の製造方法を示す工程図である。

図２に示すように、まず、プリント配線基板表面、すなわちマザーボード基材１４表面にソルダレジスト１５を塗布し、その後に熱処理を行うことで、ソルダレジスト１５の表面を乾燥させる。

次いで、フィルム１６を通して紫外線を照射し、露光を行う。このとき、紫外線がフィルム１６を透過して照射された部分のソルダレジスト１５が感光する。

さらに、フィルム１６の領域において露光時に感光しなかった部分（紫外線非透過部分１６ａとして示す）のソルダレジスト１５を現像液で溶解して洗い流す。最後に、再度熱処理を行い、マザーボード基材１４の表面を乾燥させることで、本実施形態のプリント配線基板を得る。

本実施形態のプリント配線基板（マザーボード１）は、図１Ｂに示すように、端子電極３ｂ間を結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を形成したので、図１Ａに示す間隙１１をマザーボード１側のソルダレジスト６ｂを除去した分だけ大きくすることが可能になる。なお、このとき、マザーボード１側のソルダレジスト６ｂは、モジュール基板５の外形部１３付近までソルダレジスト開口溝１２を形成する。つまり、本実施形態のプリント配線基板（マザーボード１）は、モジュール基板５の外形部１３の一端から複数の経路を辿ってモジュール基板５の外形部１３の他端までソルダレジスト開口溝１２が形成されている。

このように本実施形態によれば、マザーボード１の端子電極３ｂ間にソルダレジスト開口溝１２を形成したので、モジュール基板５の外形部１３の周辺に塗布したアンダーフィル剤８が、ソルダレジスト開口溝１２に沿ってモジュール２の中心へ向かって浸透しやすくなり、アンダーフィル剤８の充填性を良好にすることができる。

すなわち、本実施形態によれば、マザーボード１とモジュール基板５との間へのアンダーフィル剤８の充填を容易にすることができる。その結果、小型電子機器の信頼性の向上を実現するとともに、低背部品の採用を可能にして、小型電子機器の低背化を実現することができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態のプリント配線基板を示す平面図である。なお、前記第１実施形態と同一または対応する部分には、同一の符号を用いて説明する。その他の実施形態も同様とする。

図１Ｂに示す前記第１実施形態では、全ての端子電極３ｂがソルダレジスト開口溝１２に接続されていたが、図３に示す本実施形態では、ソルダレジスト開口溝１２に接続されない端子電極３ｂが存在するように構成している。すなわち、本実施形態では、ソルダレジスト開口溝１２が対角に位置した端子電極３ｂ間を結び一部の端子電極３ｂに接続している。

なお、ソルダレジスト開口溝１２に接続しない端子電極３ｃは、他の端子電極３ｂに比べてアンダーフィル剤８が流れ込みにくいという懸念がある。

しかしながら、アンダーフィル工程の後にリフローなどによる加熱工程が存在しない場合、電子部品の下側に空隙が存在していても問題はないため、アンダーフィル剤８が隙間なく充填されている必要はなく、全面に渡って浸透していれば、はんだバンプ４の接続信頼性を確保することができる。そのため、本実施形態のような構成でも、アンダーフィル剤８の充填性を良好にすることが可能である。また、図３のＸ１、Ｙ１間およびＸ２、Ｙ２間の断面構造は、図１Ａと同じ構造になる。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態のプリント配線基板を示す平面図である。

本実施形態は、前記第１、第２実施形態と類似した例として、端子電極３ｂ間をソルダレジスト開口溝１２で結ぶのではなく、端子電極３ｂを通らず、端子電極３ｂ間にソルダレジスト開口溝１２を形成する構成になっている。

このように本実施形態は、端子電極３ｂを通らず、端子電極３ｂ間にソルダレジスト開口溝１２を通すように、ソルダレジスト開口溝１２を格子状に形成している。すなわち、本実施形態のソルダレジスト開口溝１２は、端子電極３ｂ間を通る溝であり、この溝が全ての端子電極３ｂに対して隣接する位置に形成されている。

したがって、このレジスト開口溝１２は、端子電極３ｂの列の間を通り、モジュール基板５の外形部１３の両端に渡って形成される。その結果、アンダーフィル剤８は、このソルダレジスト開口溝１２を伝ってモジュール２中心に向けて浸透し、前記第１、第２実施形態と同様の充填効果が得られる。

また、前記第１、第２実施形態については、マトリックス状に配置された端子電極３ｂにおいて、対角に位置する端子電極３ｂ間を結ぶようにソルダレジスト開口溝１２を設けているため、現状のソルダレジスト加工精度で十分実現可能である。

しかしながら、本実施形態においては、隣接する端子電極３ｂの間にソルダレジスト開口溝１２を通すため、幅の狭い開口溝を形成する必要があり、高度なソルダレジスト加工精度を要する。

（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態のプリント配線基板を示す断面図である。

本実施形態と図１Ａに示す第１実施形態とは、次の構成が異なる。すなわち、図１Ａに示す第１実施形態では、マザーボード１側の端子電極３ｂ間のソルダレジスト６ａのみが除去されているのに対して、図５に示す本実施形態では、モジュール基板５側の端子電極３ａ間のソルダレジスト６ａについても除去されている構成が異なる。

これを実現する構成としては、マザーボード１側を図１Ｂに示す前記第１実施形態の構成とした場合には、モジュール基板５側も図１Ｂと同じ構成にする。また、マザーボード１側を図３に示す前記第２実施形態の構成とした場合には、モジュール基板５側も図３と同じ構成にすることにより、図５に示す構造にすることが可能となる。前記第３実施形態についても同様である。

本実施形態は、基板本体としてのマザーボード１と、このマザーボード１に実装する電子部品としてのモジュール基板５の双方にソルダレジスト開口溝１２を形成し、これらのソルダレジスト開口溝１２のパターンを鏡像の位置関係としている。

具体的には、本実施形態は、マザーボード１側のソルダレジスト開口溝１２のパターンとモジュール基板５側のソルダレジスト開口溝１２のパターンを、Ｓ１−Ｓ２面に対して鏡像の関係（面対称）とすることにより、モジュール基板５およびマザーボード１との間の間隙１７が図１Ａに示す前記第１実施形態よりもさらに大きくなり、アンダーフィル剤８の浸透性を向上させるのに、より有利な構造とすることが可能となる。

１マザーボード
２モジュール
３ａ、３ｂ端子電極
４はんだバンプ
５モジュール基板
６ａ，６ｂソルダレジスト
７部品
８アンダーフィル剤
９ソルダレジスト開口部
１０間隙
１１間隙
１２ソルダレジスト開口溝
１３外形部
１４マザーボード基材
１５ソルダレジスト
１６フィルム
１７間隙

Claims

基板本体にマトリックス状に複数の端子電極が並んでいる電子部品を実装し、前記電子部品の端子接続部にアンダーフィル剤を充填するプリント配線基板において、
前記電子部品の外形位置の一端から複数の経路を辿って他端までソルダレジスト開口溝を形成し、
前記ソルダレジスト開口溝は、対角に位置した端子電極間を結び全ての端子電極に接続しており、
外周に配置される各前記端子電極には、前記ソルダレジスト開口溝が夫々前記電子部品の外形位置まで延びて形成されていることを特徴とするプリント配線基板。
請求項１に記載のプリント配線基板において、
前記基板本体と、当該基板本体に実装する電子部品の双方に前記ソルダレジスト開口溝を形成し、これらのソルダレジスト開口溝のパターンを鏡像の位置関係としたことを特徴とするプリント配線基板。