JPH11163044A - プリント配線板および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリント配線板のはんだ接続用パッド周辺に仕
切板を設け、ＢＧＡ（ボールグリッドアレー）との位置
決め精度の向上と安定したはんだ接続品質を得るプリン
ト配線板と電子部品の実装構造を提供する。 【解決手段】プリント配線板の各はんだ接続用パッド周
辺に、絶縁耐熱樹脂による仕切板を設ける。この仕切板
にガイドさせ、ＢＧＡのはんだバンプとはんだ接続用パ
ッドとの位置決めを行う。 【効果】ＢＧＡとプリント配線板との位置決めを容易に
行うことができ、かつ、はんだ溶融時におけるバンプの
移動及びはんだバンプの潰れを防止できるため、安定し
たはんだ接続品質を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線板の構
造とその製造方法、ならびに電子部品の実装方法に関す
るものであり、特にボールグリッドアレイパッケージ
（以下、ＢＧＡパッケージと称する）を実装するものに
適したプリント配線板とその実装方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型高性能化に伴い、プリン
ト配線板上に実装される電子部品は益々多端子化，狭ピ
ッチ化しており、歩留まり低下等の要因となっている。
これらの問題点の一解決方法として、電子部品（ＬＳ
Ｉ）のパッケージ下部にグリッド上に電極を設け、プリ
ント配線板との電気的接続用にはんだバンプをその電極
上に設けたＢＧＡが脚光を浴びている。比較的広い端子
間ピッチ（１.０〜１.２７mm）で多端子化が可能なため
である。プリント配線板にＢＧＡを実装するためには、
プリント配線板上のパッド上に、クリームはんだ、又
は、フラックスを供給し、その上にＢＧＡを位置決め搭
載し、リフローはんだ付けを行うことにより電気的，機
械的接続を行う。この方式では他の表面実装部品も同一
プロセスで実装できるため最も一般的な方法となってい
る。

【０００３】しかし、部品のリフローはんだ付け工程に
おいては、はんだ溶融時の表面張力により、ＢＧＡに設
けられたはんだバンプは不安定な状態となり、はんだバ
ンプの移動によるブリッジ，未接続等のはんだ接続不
良，部品の位置ずれ等が発生する問題があった。特には
んだ接続不良に関しては、端子間ピッチが１mm以下にな
ると顕著に発生する。更に、リフロー時，リペア時の加
熱工程において、熱バランスが崩れると、はんだ付け高
さ方向に傾きが生じ、ブリッジ，未接続等のはんだ接続
不良が発生する問題があった。この現象は部品の大型
化，大熱容量化に伴い、発生し易い傾向にあり、最初に
溶融したはんだバンプの表面張力により部品が基板側に
引き寄せられ、反対側のはんだバンプが溶融しないうち
に最初に溶融したはんだバンプが固着してしまうことに
より発生する。そのため、特開平8−335774号公報に記
載されているように、リフロー時の部品の傾斜を防止す
るために、部品と基板の間に間隔を保持するためのスペ
ーサを設け、チップの傾きを防いでいた。

【０００４】またＢＧＡのように部品パッケージの下部
に電気接続用のはんだバンプがあるような電子部品は、
プリント配線板上のパッドとの搭載時の位置決め、位置
決め後のチェックが非常に困難である。これは、電極同
士の位置決め状態を光学的に確認できないことによる。

【０００５】このため、ＢＧＡとプリント配線板との位
置決めを正確に行うため、特開平8−111578号公報に記
載されているように、絶縁板上の銅箔のエッチング又、
銅メッキ等により電子部品との電気接続用パッド他配線
回路を形成し、はんだブリッジ等の防止を図るためソル
ダレジストを電気接続用パッド以外に塗布しているのが
一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8−335
774 号に記載の技術では、チップの底面外周部の間隔が
保持されるのみであり、チップの正確な位置決めに関し
ては考慮されておらず、後から隙間に封止樹脂を注入し
なければならない。

【０００７】また、特開平8−111578 号に記載の技術で
は、レジスト層を厚くするために塗布工程を複数回繰り
返す必要がある上、リフロー後の修正作業を容易に実施
することができない。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ＢＧＡとプリント配線板の安定
した位置決め、はんだ接続品質の確保を有効に実施する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるプリント
配線板には、ＢＧＡ等の電子部品をはんだ接続するパッ
ド周辺に、ポリイミド、又はエポキシ等の耐熱樹脂によ
り、実装位置決め，位置ずれ防止、及び、はんだ付け高
さの制御を図るための、パッドの径より大きめの穴を設
けた一定の高さを有する耐熱樹脂の仕切板を設ける。そ
してこのようにして設けた仕切板内に、ＢＧＡの搭載は
んだボールを合わせた後リフローはんだ付けを行う。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１，
図２，図３を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に
おけるプリント配線板２の構造及び、ＢＧＡ４を実装し
た際の断面図を表している。

【００１１】プリント配線板２のＢＧＡ用のはんだ接続
用パッド３の周辺に、仕切板１を設けておく。仕切板１
の大きさは、図２に示すように、ＢＧＡの底面外周より
も大きくし、はんだ接続パッド３に対応する位置にはん
だボールを誘導するためのガイド穴８が穿たれている。
この仕切板１の厚さは、ＢＧＡ４をプリント配線板２上
でリフローはんだ付けを行った際、全はんだ接続ポイン
トが確実にはんだ接続される厚さを有する必要がある。
図３にＢＧＡのはんだボール径を０.６Φ とした場合
の、接続高さをパラメータとしたはんだ接続不良発生率
を確認した実験結果を示す。この結果によれば、ＢＧＡ
のはんだボール径が０.６Φ の場合は、接続高さが０.
２５mm 以下では、はんだバンプ潰れによるブリッジが
生じ易くなり、反対に０.４５mm 以上では未接続が生じ
るため、仕切板の高さは最低でも0.25mm以上の高さを有
し、最高でも０.４５mm 以下でなければならない。しか
し、プリント配線板の反り等を考慮すると、最高高さ
０.４５mmより０.１mm程度低くした方が、接続安定性が
増すため、仕切板１の厚さは０.２５〜０.３５mmの高さ
が望ましい。

【００１２】又、仕切板１のガイド穴８の径は、リフロ
ー時にはんだバンプ５が溶けて潰れた場合の広がりを考
慮して、はんだ接続時に得られるはんだバンプの径よ
り、０.１〜０.２mm大きい穴径を設けておく。

【００１３】この仕切板を形成する手段としては、一定
厚みを持つポリイミド、又はエポキシ等の耐熱樹脂のシ
ートにプレス加工等により、パッドの径より大きめのガ
イド穴８を設け、電子部品実装工程時にこのガイド穴８
を開けた耐熱樹脂シートを、マウンター等で自動搭載
し、予め塗布された接着剤等によりプリント配線板に固
定することにより実現できる。またマウンターで搭載す
る際に正確な位置に固定するために仕切板１の少なくと
も２つの隅に位置決め用の突起９を設け、プリント配線
板２に穿った孔にはめ込んでもよい。

【００１４】この仕切板１のガイド穴８により、ＢＧＡ
４に設けられたはんだバンプ５はプリント配線板２のは
んだ接続パッド３に誘引位置決めされる。その際、位置
決め状態の確認はＢＧＡ４を前後左右に軽く押した時
の、移動の有無を確認することにより容易に確認出来
る。又、はんだ接続工程におけるはんだ溶融時において
も、表面張力により不安定状態にあるはんだバンプの移
動防止機能を合わせ持つことになる。そして、はんだ付
け時の熱バランスの崩れにより、はんだ付け高さ方向に
傾きが生じても、仕切板にＢＧＡパッケージ裏面が当た
ることにより仕切板の高さよりはんだ付けの高さが低く
ならず、安定したはんだ接続品質を得ることが出来る。

【００１５】図４に、本プリント配線板を形成しＢＧＡ
パッケージを実装する例を示す。

【００１６】電子部品を実装するプリント配線板２に
は、電子部品をはんだ接続するはんだ接続用パッド３が
形成される（ａ）。このはんだ接続用パッド３の上に、
はんだクリーム７をスクリーン印刷で供給する（ｂ）。
次に、仕切板１を搭載する(ｃ)。この仕切板１には、プ
リント配線板２との固定用とし、耐熱性接着剤６を裏面
に予め塗布しておく。更に、本実施例では仕切板１に、
位置決め用の突起９を設けておき、プリント配線板２に
は、位置決め用の突起９をはめ込むガイド用の穴を設け
ておく。これにより、仕切板１を搭載する際、予め接着
剤が塗布されてあっても、トレイ等で供給することが出
来るため、マウンターによる自動搭載が可能となる。そ
の後、予めはんだボールが接合されたＢＧＡ４を仕切板
１上の所定の実装位置に搭載する（ｄ）。

【００１７】ＢＧＡ４は接続部が部品下面となってしま
い光学的に確認することができないが、プリント配線板
２上に設けた仕切板１のガイド穴８により、ＢＧＡのは
んだバンプ５がガイドされプリント配線板２のはんだ接
続用パッド３と位置決めすることができる。そして位置
合わせ状態の確認は、ＢＧＡを前後左右に軽く押した際
の移動の有無を確認するか、ＢＧＡ実装高さを測ること
により容易に確認することができる。

【００１８】その後、はんだ溶融温度より高い温度でリ
フローはんだ付けを行うことにより、電気的，機械的接
続が完了となる（ｅ）。その際、はんだ溶融時の表面張
力により、ＢＧＡのはんだバンプは容易に移動可能な状
態になるが、仕切板１によりガードされ、その位置から
移動することはなく安定したはんだ接続品質を得ること
ができる。また、はんだ付け高さ方向に傾きが生じて
も、仕切板高さよりはんだが潰れず、はんだ付け高さは
低くならない。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ＢＧＡのプリント配線
板搭載時の位置決めを容易にし、かつ、はんだ接続時の
はんだバンプ位置ずれによるブリッジ、未接続の発生防
止が図れるため安定したはんだ接続品質を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるプリント配線板の構造とＢＧＡ
の実装状態を表した断面図。

【図２】本発明における仕切板上面の図。

【図３】はんだ接続高さをパラメータにし、はんだ接続
不良率の確認を行った実験結果を表したグラフである。

【図４】本発明におけるＢＧＡ電子部品の実装方法を表
した断面図。

【符号の説明】

１…仕切板、２…プリント配線板、３…はんだ接続用パ
ッド、４…ＢＧＡパッケージ、５…はんだバンプ、６…
接着剤、７…はんだクリーム、８…ガイド穴、９…位置
決め用の突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 功 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品とプリント配線板の接続を、はん
   だボールを介して実装するＢＧＡの実装用プリント配線
   板において、 前記ＢＧＡをはんだ接続するプリント配線板上の各パッ
   ドの周囲に、厚さが制御された耐熱樹脂による仕切板を
   設け、電子部品とプリント配線板の接続高さを調節する
   ことを特徴としたプリント配線板。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前記仕切板は、一定厚の
   耐熱樹脂に穴あけ加工を施したシートを用い、電子部品
   実装工程でプリント配線板に貼付けて形成するプリント
   配線板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の仕切板を用い、前述した
   電子部品の実装位置決め，位置ずれ防止、及び、はんだ
   接続高さの制御を行う電子部品の実装方法。
4. 【請求項４】電子部品とプリント配線板の接続を、はん
   だボールを介して実装するＢＧＡの実装用プリント配線
   板において、 前記ＢＧＡをはんだ接続するプリント配線板上の各パッ
   ドの周囲に、前記BGAの底面外周部と概同じ大きさの耐
   熱樹脂による厚さ０.２５mm以上乃至４.５mm以下の仕切
   板を前記ＢＧＡとプリント配線板の間に設けたことを特
   徴とするプリント配線板。