JP7211110B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板に関する。

半導体素子やコンデンサなどの電子部品が実装される配線基板において、このような電子部品と接続するためのパッドとしては、信号用、電源用、接地用などが存在する。配線基板に形成されるパッドは、例えばこれらの用途に応じて、特許文献１に記載のように１つの配線基板内においても種々の大きさで存在する。

特開平６－２０４２８８号公報

本開示に係る配線基板は、絶縁基板と；絶縁基板の表面に存在し、電子部品が半田を介して実装される実装領域と；実装領域に位置する第１パッドと；実装領域に位置し、平面視した場合に第１パッドよりも大きな面積を有する第２パッドと；第１パッドの表面に位置する電子部品接続ポストと；第２パッドの表面に位置し、第２パッドの表面の一部を囲む枠体とを含む。

本開示に係る電子部品実装構造体は、本開示に係る配線基板に、電極を有する電子部品が実装されている。電子部品に含まれる電極のうち、配線基板に含まれる第１パッドと対向する位置に存在する電極は、電子部品接続ポストの表面に被着している半田を介して第１パッドと電気的に接続されている。電子部品に含まれる電極のうち、配線基板に含まれる第２パッドと対向する位置に存在する電極は、表面に配線基板接続ポストを備えており、配線基板接続ポストが、第２パッドにおいて枠体で囲まれた部分に存在する半田を介して第２パッドと電気的に接続されている。

本開示の一実施形態に係る配線基板を示す説明図であり、図１（Ａ）は配線基板と電子部品とを接続する前を示し、図１（Ｂ）は配線基板と電子部品とを接続した状態（電子部品実装構造体）を示す。 図１に示す領域Ｘの構造の一実施形態を説明した拡大説明図である。 図１に示す配線基板において、第２パッドを平面視した場合の枠体の配置例を説明した説明図である。

配線基板に備えられた電子部品接続パッドは、全て同じ大きさを有しているとは限らない。例えば、信号配線に接続されるパッドは、電源配線に接続されるパッドと比べて、平面視した際の面積が小さく形成されることがある。そのため、電子部品接続パッドの上にはんだバンプを形成すると、パッドの大きさによってはんだの量が異なる。その結果、小さい面積を有するパッドに形成されるはんだバンプの高さは低くなり、大きな面積を有するパッドに形成されるはんだバンプの高さは高くなる。このような異なる高さを有するはんだバンプに、半導体素子やコンデンサなどの電子部品を実装すると、接続不良などが生じやすく電気的信頼性が低下する。

本開示の配線基板は、上記のように、平面視した場合に第１パッドよりも大きな面積を有する第２パッドの表面に形成され、第２パッドの表面の一部を囲む枠体とを含む。その結果、半導体素子やコンデンサなどの電子部品を実装する際に、枠体で囲まれた第２パッドの表面に半田を溜めることができ、この溜められた半田と電子部品に備えられた配線基板接続ポストとが接続される。したがって、パッドの大きさの違いによる半田の高低差問題が解消されることから、接続不良などが生じにくく、電気的信頼性を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る配線基板を、図１～３に基づいて説明する。図１（Ａ）に示すように、一実施形態に係る配線基板１は、表面に電子部品２が搭載される実装領域Ａを有している。一実施形態に係る配線基板１は、図１（Ａ）には具体的に図示していないが、例えば絶縁層と導体層とが交互に積層された構造を有している。

絶縁層は、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁層の厚みは特に限定されず、例えば３μｍ以上８００μｍ以下である。それぞれの絶縁層は同じ厚みを有していてもよく、異なる厚みを有していてもよい。さらに、絶縁層には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機絶縁性フィラーが、分散されていてもよい。

絶縁層には、通常、層間を電気的に接続するためのビアホール導体が充填されるビアホールが形成されている。ビアホールは、例えばＣＯ₂レーザー、ＵＶ－ＹＡＧレーザーなどのようなレーザー加工によって形成される。必要に応じて、絶縁層のうちの１層を配線基板１の基体となるコア層として扱ってもよい。コア層には、通常、配線基板の上下面を電気的に接続するためのスルーホール導体が充填されるスルーホールが形成されている。スルーホールは、例えばドリル加工やブラスト加工によって形成される。あるいは、スルーホールもビアホールと同様、例えばＣＯ₂レーザー、ＵＶ－ＹＡＧレーザーなどのようなレーザー加工によって形成されてもよい。

導体層は絶縁層の表面に形成されており、例えば周知のセミアディティブ法により、無電解銅めっき層、および電解銅めっき層を絶縁層の表面に析出させることで形成される。具体的には、次の通りである。まず、絶縁層の表面に無電解銅めっき処理を施す。処理後、乾燥して、めっきレジストでパターンに応じた開口を形成する。パターンを形成しない部分は、めっきレジストでマスクする。次いで、電解銅めっき処理を施すことで、無電解銅めっきが露出している部分のみにパターンを成長させる。電解銅めっき処理後、めっきレジストを剥離し、エッチングでパターン間の無電解銅めっきを除去する。

あるいは、導体層は次の方法によっても得られる。まず、表面に導体（例えば、銅箔など）が形成された絶縁板に、エッチングレジストであるドライフィルムを公知の方法で貼付して露光および現像する。その後、エッチングを行ってドライフィルムを剥離すると、絶縁層の表面に導体層が形成される。

導体層としては、パッド１１、信号用や電源用などの配線導体１２などが挙げられる。図１（Ｂ）に示すように、配線基板１と電子部品２とは半田１３を介して接続される。具体的には、配線基板１の実装領域Ａに形成されたパッド１１と電子部品２に備えられた電極２１とが、半田１３を介して接続され、電子部品実装構造体３が得られる。

図２に示すように、配線基板１には、大きさの異なる複数のパッド１１が形成されている。配線基板１には、平面視した場合に面積の小さい第１パッド１１ａと第１パッド１１ａよりも大きな面積を有する第２パッド１１ｂが形成されている。パッド１１（第１パッド１１ａおよび第２パッド１１ｂ）は、例えば平面視した場合に円形状を有している。

第１パッド１１ａおよび第２パッド１１ｂの大きさは、特に限定されない。第１パッド１１ａおよび第２パッド１１ｂの表面が円形状、すなわち平面視した際に円形状を有する場合、第２パッド１１ｂの径が第１パッド１１ａの径の１０倍以上になると、それぞれのパッド１１の表面に形成される半田１３に高低差が生じやすくなる。第２パッド１１ｂの径は、配線基板１の大きさや配線導体１２の疎密にもよるが、第２パッド１１ｂの径は最大で第１パッド１１ａの径の１５倍程度である。

一実施形態の配線基板１において第１パッド１１ａの表面には、平面視した場合に第１パッド１１ａの表面と実質的に同一の大きさおよび形状を有する電子部品接続ポスト１１１が、実質的に全て同一の高さで形成されている。電子部品接続ポスト１１１は、銅、アルミ、スズ、ニッケルなどの導体で形成されており、例えば、めっき処理を施すことによって形成される。電子部品接続ポスト１１１の高さは、第１パッド１１ａの大きさや電子部品２の大きさなどによって適宜設定され、例えば３０μｍ以上４００μｍ以下程度である。

一実施形態の配線基板１において第２パッド１１ｂの表面には、第２パッド１１ｂの表面の一部を囲む枠体１１２が備えられている。枠体１１２は、配線基板１に電子部品２を実装する際に、第２パッド１１ｂの表面に半田１３を溜めるために備えられる。枠体１１２は、電子部品接続ポスト１１１と同様、銅、銀、金、すず、亜鉛、アルミニウムなどの導体で形成されており、例えば、めっき処理を施すことによって形成される。枠体１１２は、通常、電子部品接続ポスト１１１と略同じ高さを有している。

枠体１１２は、平面視した場合に円形状を有している。配線基板１に電子部品２を実装する際に、より接続不良を生じにくくし、電気的信頼性をより向上させるために、図２に示すように、枠体１１２に囲まれた部分に存在する半田１３と電子部品１に備えられた配線基板接続ポスト２１１との接触面積が大きい方がよい。そのため、図２および図３に示すように、第２パッド１１ｂの表面に形成されている枠体１１２は、第２パッド１１ｂの表面の外周縁に位置しているのがよい。

電子部品２に備えられた配線基板接続ポスト２１１は、枠体１１２で囲まれた領域（開口部）に挿入し得る形状を有していれば限定されない。配線基板接続ポスト２１１の形状および枠体１１２で囲まれた領域の形状は、平面視した場合に、略同一であるか、あるいは相似の関係にあるのがよい。より接続不良を生じにくくし、電気的信頼性をより向上させるためには、配線基板接続ポスト２１１の面積は、平面視した場合に、枠体１１２で囲まれた領域の面積の５０％以上であるのがよく、略同じであるのがよい。一方、枠体１１２で囲まれた領域への挿入のしやすさを考慮すると、平面視した場合に、配線基板接続ポスト２１１の面積が、枠体１１２で囲まれた領域の面積の８０％以下であるのがよい。電気的な特性および挿入のしやすさを考慮すると、配線基板接続ポスト２１１の面積が、枠体１１２で囲まれた領域の面積の５０％以上８０％以下であるのがよい。

本開示の配線基板は、上述の一実施形態に限定されない。上述の配線基板１では、第１パッド１１ａおよび第２パッド１１ｂは、平面視した場合に円形状を有している。しかし、第１パッドおよび第２パッドの形状は円形状に限定されない。第１パッドおよび第２パッドは、例えば、三角形状、四角形状、五角形状、六角形状などの多角形状を有していてもよく、楕円形状を有していてもよい。第１パッドの形状に応じて、電子部品接続ポスト１１１も、例えば、三角形状、四角形状、五角形状、六角形状などの多角形状を有していてもよく、楕円形状を有していてもよい。

上述の配線基板１では、枠体１１２は第２パッド１１ｂの形状に合わせて円形状を有しており、第２パッド１１ｂの表面の外周縁に位置するように形成されている。しかし、枠体は、第２パッドの表面に一部に形成されていればよく、形状も第２パッドの形状に合わせる必要はない。例えば、平面視した場合に、第２パッドが円形状を有していても、枠体は、多角形状や楕円形状を有していてもよい。一方、第２パッドが多角形状や楕円形状を有していても、枠体は円形状を有していてもよく、第２パッドと異なる形状の多角形状や楕円形状を有していてもよい。

１ 配線基板
１１ パッド
１１ａ 第１パッド
１１ｂ 第２パッド
１１１ 電子部品接続ポスト
１１２ 枠体
１２ 配線導体
１３ 半田
２ 電子部品
２１ 電極
２１１ 配線基板接続ポスト
３ 電子部品実装構造体

Claims (5)

1. 絶縁基板と、
   該絶縁基板の表面に存在し、電子部品が半田を介して実装される実装領域と、
   該実装領域に位置する第１パッドと、
   前記実装領域に位置し、平面視した場合に第１パッドよりも大きな面積を有する第２パッドと、
   前記第１パッドの表面に位置する電子部品接続ポストと、
   前記第２パッドの表面に位置し、該第２パッドの表面の一部を囲む枠体と、
   前記電子部品接続ポストの上面に被着する第１半田と、
   前記第２パッドにおいて前記枠体で囲まれた部分に被着し、少なくとも上面中央部が前記枠体の高さより低い第２半田と、
   を含むことを特徴とする配線基板。
2. 前記枠体が、前記第２パッドの表面の外周縁に位置している請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第１パッドおよび前記第２パッドが、平面視した場合に円形状を有している請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記第２パッドが、前記第１パッドの径の１０倍以上１５倍以下の径を有している請求項３に記載の配線基板。
5. 請求項１～４のいずれかに記載の配線基板に、電極を有する電子部品が実装されており、
   該電子部品に含まれる前記電極のうち、前記配線基板に含まれる前記第１パッドと対向する位置に存在する前記電極は、前記電子部品接続ポストの表面に被着している前記第１半田を介して前記第１パッドと電気的に接続され、
   前記電子部品に含まれる前記電極のうち、前記配線基板に含まれる前記第２パッドと対向する位置に存在する前記電極は、表面に配線基板接続ポストを備えており、
   該配線基板接続ポストが、前記第２パッドにおいて前記枠体で囲まれた部分に被着する前記第２半田を介して前記第２パッドと電気的に接続されている、
   電子部品実装構造体。

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