JPWO2009131204A1 - 基板、表面実装部品の実装構造、および電子装置 - Google Patents

Abstract

縁端部近傍で半田付けされる表面実装部品を半田により実装する場合、基板や表面実装部品に反りが発生してしまうと、基板と表面実装部品それぞれの端子の距離が離れてしまい、半田による接続が接続不良になるという課題を解決する。このため、表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより基板に接続されて構成された表面実装部品の実装構造について、基板の表面実装部品が実装される範囲における半田付けのための接合部相互間に凹部を形成する。この凹部は、基板または／および表面実装部品の反りによる変形の影響をこの凹部により軽減できるよう構成される。

Description

本発明は、表面実装部品を縁端部近傍で半田付けにより実装するよう構成された基板、表面実装部品の実装構造、および電子装置に関する。

一般に、表面実装部品を基板に実装し、リフローなどによる部品反りや基板の反りがない場合、図１に示すように、基板ランドと部品側のランドが半田により接続される。

また、本発明の関連技術として、半田ボールを介して半導体装置を基板にマウントする工程で、端部の半田ボールの高さを中央部より増大させ、表面実装部品の反りによる接続不良を回避しようとするものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、本発明の関連技術として、基板におけるチップ部品の実装部周辺に、チップ部品の端子に平行なスリットまたは孔を開設し、チップ部品と基板との熱膨張係数の差から生じる疲労故障を軽減しようとするものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、本発明の関連技術として、半田づけの際の半田のフラックスが部品の底板と基板のレジスト表面との間にしみ出し、部品側面に独立した半田ボールを形成することを防止しようとするものがある。このためのレジスト塗布構造として、半田付けのためのランド相互間で、基板導体部のない部品の下の基板部分にレジストを塗布しないようにしている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００７−６７１２９号公報 実開平６−１３１７７号公報 実開平７−１０９７６号公報

しかしながら、表面実装部品や基板にリフロー工程などで反りが発生すると、図２、図３に示すように、基板８１と表面実装部品２１それぞれのランドの距離が離れてしまい、半田による接続が接続不良となってしまう虞があった。

また、上述した特許文献１のものは、ＢＧＡ（Ball Grid Array）のような格子状に端子を持つ表面実装部品に適用することを意図したものであり、例えばＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）の表面実装部品のように、縁端部近傍で半田付けされて実装される表面実装部品に適用しうるものではなかった。

また、上述した特許文献２のものは、チップ部品と基板との熱膨張係数の差による機械的ストレスを軽減するために、基板を貫通する孔またはスリットをチップ部品周辺部に開設するものであり、基板や表面実装部品の反りによる変形の影響を凹部により軽減させることについてまで考慮されたものではなかった。

また、上述した特許文献３のものは、半田のフラックスが毛細管現象により部品の底板と基板のレジスト表面との間に吸い出されてくるのをレジスト塗布構造の工夫により防止しようとするものであり、基板や表面実装部品の反りによる変形の影響を軽減させることについてまで考慮されたものではなかった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、縁端部近傍で半田付けされる表面実装部品を半田により実装しても、基板や表面実装部品の反りによる変形の影響を軽減させることができる基板、表面実装部品の実装構造、および電子装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明に係る基板は、表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより実装されるよう構成された基板であって、上記表面実装部品が実装される範囲における上記半田付けのための接合部相互間に凹部が形成され、上記基板または／および上記表面実装部品の反りによる変形の影響を該凹部により軽減できるよう構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る表面実装部品の実装構造は、表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより基板に接続されて構成された表面実装部品の実装構造であって、上記基板の上記表面実装部品が実装される範囲における上記半田付けのための接合部相互間に凹部が形成され、上記基板または／および上記表面実装部品の反りによる変形の影響を該凹部により軽減できるよう構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る電子装置は、上述した本発明に係る表面実装部品の実装構造を備えて構成されたことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、縁端部近傍で半田付けされる表面実装部品を半田により実装しても、基板や表面実装部品の反りによる変形の影響を軽減させることができる。

一般的な表面実装部品の実装構造を示す断面図である。 一般的な表面実装部品の実装構造で部品に反りが発生した場合を示す断面図である。 一般的な表面実装部品の実装構造で基板に反りが発生した場合を示す断面図である。 本発明の実施形態の概略を示す図である。 本発明の実施形態としての表面実装部品の実装構造を示す断面図である。 表面実装部品直下のレジストを除去して凹部を形成した場合の構成例を示す断面図である。 表面実装部品直下の銅箔層を除去して凹部を形成した場合の構成例を示す断面図である。 表面実装部品直下のレジストと銅箔層の両方を除去して凹部を形成した場合の構成例を示す断面図である。 本実施形態としての表面実装部品の実装構造で部品に反りが発生した場合を示す断面図である。 本実施形態としての表面実装部品の実装構造で基板に反りが発生した場合を示す断面図である。 本実施形態としての表面実装部品の実装構造で部品と基板の両方に反りが発生した場合を示す断面図である。

次に、本発明に係る基板、表面実装部品の実装構造、および電子装置を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、本実施形態の概略について説明する。
本実施形態としての表面実装部品の実装構造は、図４に示すように、表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより基板に接続されて構成される。この基板表面の、表面実装部品が実装される範囲における半田付けのための接合部相互間には、凹部が形成されている。
このことにより、基板または／および表面実装部品に反りによる変形が生じた場合であっても、その変形部分が凹部のために基板に直接接触しにくいようにすることができ、反りによる変形の影響を軽減できるようになっている。

このように、本実施形態は、実装基板や部品の反りによる半田接続不良を低減し、半田接続の信頼性を向上させることを特徴としている。

このため、リフロー工程での部品反りまたは基板の反りの影響を緩和するために、一例として、実装基板の表面実装部品直下の部分のみにレジストを塗布しないことで、部分的に基板の厚みを減らした凹部を形成し、反りによる出っ張りを吸収して、部品端子と基板側ランドの距離が離れることや、リフロー時にかかる応力を緩和する。
または、他の例として、表面実装部品直下の部分の銅箔層のＧＮＤベタパターンあるいは配線パターンを削除することで基板厚を減らし、凹部を形成することによっても、同様の効果を得ることができる。

図５は、本実施形態としての表面実装部品の実装構造による、基板と表面実装部品の構成を表したものである。
本実施形態の基板１１は、銅箔層１２ａ、１２ｂと、絶縁層１３と、レジスト１４ａ，１４ｂとの層構造により構成される。また、表面実装部品２１を半田で接続させるため、基板１１の表面にはランド１５ａ、１５ｂが設けられ、このランド１５それぞれの表面に半田１６が凸状に形成される。

基板１１に実装される表面実装部品２１は、下面の端部にランド２２ａ、２２ｂが設けられる。このことにより、表面実装部品２１が基板１１にリフローにより実装される際、このランド２２ａ、２２ｂがそれぞれ基板１１側のランド１５ａ、１５ｂと半田１６により接続される。

ここで、図１のように本実施形態による凹部が設けられていない構成では、関連技術として上述したように、基板８１、表面実装部品２１の両方にリフロー時の反りが発生しない場合、この図１に示すように基板のランド１５と表面実装部品のランド２２が半田１６により正常に接続される。
しかしながら、図２に例示するように表面実装部品に反りが発生した場合や、図３に例示するように基板に反りが発生した場合には、基板と表面実装部品それぞれのランド間の距離が離れてしまうため、半田１６で端子が接続されず、実装不良となる虞があった。

これに対し、本実施形態では、図６に示すように表面実装部品直下のレジストを除去、または図７に示すように銅箔層を除去、または図８に示すようにレジストと銅箔層の両方を除去し、基板１１表面における表面実装部品の下部に凹部を形成している。このことにより、基板１１または表面実装部品２１にリフローなどによる反りが発生した場合であっても、その反りによる端子浮きを軽減し、実装の信頼性を向上させるようにしている。

すなわち、本実施形態では、例えば図９、図１０に示すように、基板１１表面における表面実装部品直下の部分のレジストを除去した構成とすることにより、反りによる基板または部品の出っ張り部分をレジスト厚みによる凹部で吸収し、表面実装部品２１と基板１１とが確実に半田で接続されるようにしている。

また、他の構成例として、例えば図７、図８に示すように、銅箔層の除去またはレジストと銅箔層の両方を除去して凹部を形成することによっても同様の効果を得ることができる。
このように、レジストと銅箔層の両方を除去して凹部を形成した場合、レジストのみを除去した場合よりも凹部の深さを深くすることができる。このため、例えば図１１に示すように、基板１１と表面実装部品２１の両方が大きく反ってしまった場合であっても、端子間が離れてしまうことなく、表面実装部品２１と基板１１とが確実に半田で接続されるようにすることができる。

以上のように、上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
第１の効果は、リフローにより表面実装部品が反った場合であっても、半田接続不良を回避することができることである。
このように、本実施形態によれば、基板のレジストまたは銅箔を一部除去することにより、リフロー時の表面実装部品の反りの影響を軽減する基板設計方法を提供することができる。

第２の効果は、リフローにより基板が反った場合であっても、半田接続不良を回避することができることである。
このように、本実施形態によれば、基板のレジストまたは銅箔を一部除去することにより、リフロー時の基板の反りの影響を軽減できる基板設計方法を提供することができる。

以上のように、上述した実施形態によれば、表面実装部品や基板の反りによる変形の影響を基板表面に形成した凹部で低減することにより、接続端子の浮きを発生させず、端子部分での接続不良の発生を低減することができる。

また、上述した本実施形態に係る表面実装部品の実装構造を備えて構成された電子装置によれば、リフローなどによる部品や基板の反りが発生した場合であっても、端子部分での接続不良が発生しにくく、信頼性に優れた電子装置とすることができる。
この電子装置は、表面実装部品を備えたものであれば、任意の電子装置であってよい。

なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施形態では、基板１１のランド１５表面に半田１６が凸状に形成されることとして説明したが、表面実装部品２１のランド２２と、基板１１のランド１５とを半田により接続させることができればこの構成に限定されず、半田づけのための接合部としての半田部の配設位置は任意であってよい。例えば、凸状の半田部は、基板１１のランド１５表面に形成されてもよく、表面実装部品のランド２２表面に形成されてもよく、また両方に形成された構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、図６に示すように表面実装部品下のレジストを除去、または図７に示すように銅箔層を除去、または図８に示すようにレジストと銅箔層の両方を除去することで基板１１表面に凹部を形成することとして説明したが、基板表面の表面実装部品が実装される範囲におけるランド相互間に凹部を形成することができればこの構成に限定されず、凹部の形成方法は任意であってよい。例えば、基板表面のランド相互間を所定深さだけ削り除くことにより凹部を形成した構成などであってもよい。

本出願は２００８年４月２４日に出願された日本出願特願２００８−１１３８３０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１１ 基板
１２ 銅箔層
１３ 絶縁層
１４ レジスト
１５ ランド
１６ 半田
２１ 表面実装部品
２２ ランド

Claims (11)

1. 表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより実装されるよう構成された基板であって、
   前記表面実装部品が実装される範囲における前記半田付けのための接合部相互間に凹部が形成され、前記基板または／および前記表面実装部品の反りによる変形の影響を該凹部により軽減できるよう構成されたことを特徴とする基板。
2. 前記凹部は、前記基板における少なくともレジストが除去されることにより形成されたことを特徴とする請求項１記載の基板。
3. 前記凹部は、前記基板における少なくとも銅箔層がさらに除去されることにより形成されたことを特徴とする請求項２記載の基板。
4. 前記表面実装部品は、リフローにより実装されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の基板。
5. 前記接合部は、前記表面実装部品を前記半田付けにより実装するための半田部が表面に凸状に形成されてなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の基板。
6. 表面実装部品が縁端部近傍で半田付けにより基板に接続されて構成された表面実装部品の実装構造であって、
   前記基板の前記表面実装部品が実装される範囲における前記半田付けのための接合部相互間に凹部が形成され、前記基板または／および前記表面実装部品の反りによる変形の影響を該凹部により軽減できるよう構成されたことを特徴とする表面実装部品の実装構造。
7. 前記凹部は、前記基板における少なくともレジストが除去されることにより形成されたことを特徴とする請求項６記載の表面実装部品の実装構造。
8. 前記凹部は、前記基板における少なくとも銅箔層がさらに除去されることにより形成されたことを特徴とする請求項７記載の表面実装部品の実装構造。
9. 前記表面実装部品は、リフローにより前記基板に実装されたことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の表面実装部品の実装構造。
10. 前記表面実装部品は、前記接合部として前記基板表面に凸状に形成された半田部が溶融することにより実装されたことを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の表面実装部品の実装構造。
11. 請求項６から１０の何れか１項に記載の表面実装部品の実装構造を備えて構成されたことを特徴とする電子装置。

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