JP2000133920A - プリント配線板及び印刷ユニット構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半田付けリフローで溶けないボール
端子を備えたＢＧＡをプリント配線板に実装する印刷ユ
ニットに於いて、ＢＧＡボディーとプリント配線板の線
膨張係数が異なることから発生する半田付部のストレス
を著しく緩和することができ、半田付部の接続信頼性を
向上することができるプリント配線板及び印刷ユニット
構造を提供することを課題とする。 【解決手段】スペーサ１３を設けたプリント配線板１１
のパッド１２上に、半導体パッケージ１４の高温半田ボ
ール端子１６を共晶半田１７で接合することにより、高
温半田ボール端子１６とプリント配線板１１のパッド１
２との間には、スペーサ１３の高さ（肉厚）に応じた、
軟質共晶半田１７による所謂“軟質半田層”が形成され
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、半田付リフローで
溶けないボール端子をもつＢＧＡ（Ball Grid Array ）
構造の例えば半導体パッケージ等の電子部品が実装され
るプリント配線板、及び当該プリント配線板を用いた印
刷ユニット構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＢＧＡ構造の半導体部品を実装し
た印刷ユニット構造として、図３に示すように、リフロ
ーで融けない半田ボール（ここでは高温半田ボールと称
す）を設けた半導体部品を実装する印刷ユニット構造が
存在する。

【０００３】図３に於いて、３１はプリント配線板、３
２はプリント配線板３１に設けられたＢＧＡ接合用パッ
ド、３４はＢＧＡ（Ball Grid Array ）構造の電子部品
（例えばセラミック半導体パッケージ）、３５は半導体
パッケージ３４に設けられたパッドである。

【０００４】３６は半田付リフローで溶けない高温半田
ボール端子であり、半田付リフローで溶ける半田（ここ
では共晶半田と称す）３８により予め半導体パッケージ
３４のパッド３５に接合されている。

【０００５】３７は半導体パッケージ３４に設けられた
高温半田ボール端子３６をプリント配線板３１に設けら
れたパッド３２に接合する共晶半田であり、この接合に
より半導体パッケージ３４がプリント配線板３１に実装
される。

【０００６】このように、ＢＧＡ構造による半導体パッ
ケージ３４の半田付部（端子）は、リフローで融けない
高温半田のボール３６を核として、リフローで融ける共
晶半田３７，３８によりプリント配線板３１の端子（パ
ッド３２）に接合される。

【０００７】しかしながら、上記したような高温半田の
ボールを接合端子にもつセラミック半導体パッケージ等
の電子部品を実装対象とした従来の印刷ユニット構造に
於いては、ＢＧＡボディーとプリント配線板の線膨張係
数が異なることから、使用状態下に於ける熱の影響で、
半田付け部にストレスが生じ、長期に亘る信頼性の高い
半田付実装状態が維持できないという問題が生じてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、高温
半田のボールを接合端子にもつセラミック半導体パッケ
ージ等の電子部品を実装対象とした従来の印刷ユニット
構造に於いては、ＢＧＡボディーとプリント配線板の線
膨張係数が異なることから、使用状態下に於ける熱の影
響で、半田付け部にストレスが生じ、長期に亘る信頼性
の高い半田付実装状態が維持できないという問題が生じ
ていた。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みなされたもので、
半田付リフローで溶けないボール端子をもつＢＧＡ構造
の電子部品が実装されるプリント配線板、及び当該プリ
ント配線板を用いた印刷ユニット構造に於いて、ＢＧＡ
ボディーとプリント配線板の線膨張係数が異なることか
ら発生する半田付け部のストレスを著しく緩和すること
ができ、これにより半田付け部の接続信頼性を向上する
ことのできるプリント配線板、及び印刷ユニット構造を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、リフローで融
けない高温半田のボールを端子部にもつ、例えばセラミ
ック半導体パッケージ等の電子部品をプリント配線板に
実装する際に、高温半田のボールとプリント配線板のパ
ッドとの間に、リフローで融ける半田層を形成し、この
半田層により、線膨張係数が異なることから発生するス
トレスを緩和することを特徴とする。

【００１１】即ち、本発明は、半田付リフローで溶けな
いボール端子をもつＢＧＡ構造の電子部品が実装される
プリント配線板に於いて、前記ボール端子が半田付接続
されるパッド面上に、前記ボール端子をパッド面より所
定量離間させて半田付接続するためのスペーサを例えば
ソルダーレジスト又はシルク印刷により形成してなるこ
とを特徴とする。

【００１２】また本発明は、印刷ユニット構造に於い
て、ＢＧＡ構造の電子部品実装面に設けれるパットの一
部面に例えばソルダーレジスト又はシルク印刷により所
定肉厚のスペーサを設けてなるプリント配線板と、前記
プリント配線板の前記電子部品実装面に設けられたパッ
トに半田付リフローで溶けないボール端子を前記スペー
サを介在して半田付することにより前記プリント配線板
に実装されたＢＧＡ構造の電子部品とを具備してなるこ
とを特徴とする。

【００１３】また本発明は、印刷ユニット構造に於い
て、パッド間をリフローで融けない高温半田ボールを挟
みリフローで融ける共晶半田により半田付して、ＢＧＡ
構造の電子部品をプリント配線板に実装する印刷ユニッ
ト構造に於いて、少なくともプリント配線板のパッドと
高温半田ボールとの間に、線膨張係数によるストレス回
避のための共晶半田層を形成するスペーサを設けたこと
を特徴とする。

【００１４】このような構成により、ＢＧＡボディーと
プリント配線板の線膨張係数が異なることから発生する
半田付け部のストレスをスペーサがない場合より著しく
緩和することができ、半田付け部の接続信頼性を向上す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態を示す側
断面図である。図中、１１はＢＧＡ（Ball Grid Array
）構造の例えばセラミック半導体パッケージ等の電子
部品が実装されるプリント配線板、１２はプリント配線
板１１に設けられたＢＧＡ接合用のパッドである。

【００１６】１３は上記パッドの面上一部に設けられた
所定の肉厚をもつスペーサであり、例えばプリント配線
板加工工程に於いて、ソルダーレジスト又はシルク印刷
等により形成される。

【００１７】１４はＢＧＡ構造の電子部品（例えばセラ
ミック半導体パッケージ）、１５は半導体パッケージ１
４に設けられたパッドである。１６は上記半導体パッケ
ージ１４に設けられたパッド１５に、半田付リフローで
溶ける半田（ここでは共晶半田と称す）１８により予め
接合された、半田付リフローで溶けないボール端子であ
り、ここでは高温半田ボール端子と称している。

【００１８】１７は半導体パッケージ１４に設けられた
高温半田ボール端子１６をプリント配線板１１に設けら
れたパッド１２に接合する共晶半田であり、この半田接
合により半導体パッケージ１４がプリント配線板１１に
実装される。

【００１９】図２（ａ）乃至（ｃ）はプリント配線板１
１に設けられたパッド１２上に形成されるスペーサ１３
（１３(a) ，１３(b) ，１３(c) ）の形状例を示す平面
図である。このスペーサ１３は、例えばプリント配線板
１１の表面をコーティングしているソルダーレジスト、
印刷文字を形成するコンポーネントマーキング、メッキ
で形成した金属等、いずれによるものであっても良く、
製法や材質等は問わないが、ここでは、加工性、経済性
等を考慮して、プリント配線板加工工程に於いて、ソル
ダーレジスト又はシルク印刷等により形成されるものと
する。

【００２０】ＢＧＡ構造の半導体パッケージ１４に設け
られたパッド１５には、予め、高温半田ボール端子１６
が共晶半田１８により接合されている。尚、部品によっ
ては共晶半田１８を用いず、高温半田ボール端子１６が
直接、パッド１５に接合される場合もある。

【００２１】この高温半田ボール端子１６は、プリント
配線板１１に、リフローで半田付けされるときは溶融し
ないで、ある一定の高さを保つ特徴をもっている。この
高温半田ボール端子１６は、ＢＧＡの特徴である、ＢＧ
Ａボディーに対して面格子状に配置されている。

【００２２】高温半田ボール端子１６は、高温半田で構
成されることが多いが、この発明では、それ以外の半田
付けリフローで溶けない材料による構造のものを含め
て、高温半田ボール端子と称している。

【００２３】プリント配線板１１には、上記高温半田ボ
ール端子１６をもつＢＧＡ構造の半導体パッケージ１４
を半田付実装するためのパッド１２が設けられ、更に、
この面上一部に、例えば図２（ａ）乃至（ｃ）に示すよ
うな形状をなす所定肉厚のスペーサ１３が形成されてい
る。

【００２４】このスペーサ１３は、例えばプリント配線
板１１の表面をコーティングしているソルダーレジス
ト、印刷文字を形成するコンポーネントマーキング、メ
ッキで形成した金属等、いずれによるものであっても良
く、製法や材質等は問わないが、ここでは加工性、経済
性等を考慮して、プリント配線板加工工程に於いて、ソ
ルダーレジスト又はシルク印刷等により形成されるもの
とする。

【００２５】このようなスペーサ１３を設けたプリント
配線板１１のパッド１２上に、半導体パッケージ１４の
高温半田ボール端子１６を共晶半田１７で接合すること
により、高温半田ボール端子１６とプリント配線板１１
のパッド１２との間には、スペーサ１３の高さ（肉厚）
に応じた、軟質共晶半田１７による所謂“軟質半田層”
が形成される。

【００２６】この軟質共晶半田１７による“軟質半田
層”により、ＢＧＡ構造の半導体パッケージ１４とプリ
ント配線板１１の線膨張係数が異なることから発生する
半田付け部のスレストを著しく緩和することができる。
このことにより上記半田付け部の接続信頼性を著しく向
上することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、半
田付リフローで溶けないボール端子をもつＢＧＡ構造の
電子部品が実装されるプリント配線板、及び当該プリン
ト配線板を用いた印刷ユニット構造に於いて、ＢＧＡボ
ディーとプリント配線板の線膨張係数が異なることから
発生する半田付け部のストレスを著しく緩和することが
でき、これにより半田付け部の接続信頼性を著しく向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に於ける印刷ユニット構造を
示す側断面図。

【図２】上記実施形態に適用されるスペーサの各種形状
を例示した平面図。

【図３】従来の印刷ユニット構造を示す側断面図。

【符号の説明】

１１…プリント配線板、 １２…ＢＧＡ接合用のパッド １３…スペーサ、 １４…電子部品（例えばセラミック半導体パッケー
ジ）、 １５…パッド、 １６…高温半田ボール端子（半田付リフローで溶けない
ボール端子）、 １７…半田付リフローで溶ける半田（共晶半田）、 １８…半田付リフローで溶ける半田（共晶半田）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田付リフローで溶けないボール端子を
   もつＢＧＡ構造の電子部品が実装されるプリント配線板
   に於いて、 前記ボール端子が半田付接続されるパッド面上に、前記
   ボール端子をパッド面より所定量離間させて半田付接続
   するためのスペーサを設けたことを特徴とするプリント
   配線板。
2. 【請求項２】 ＢＧＡ構造の電子部品実装面に設けれる
   パットの一部面に所定肉厚のスペーサを設けてなるプリ
   ント配線板と、 前記プリント配線板の前記電子部品実装面に設けられた
   パットに半田付リフローで溶けないボール端子を前記ス
   ペーサを介在して半田付することにより前記プリント配
   線板に実装されたＢＧＡ構造の電子部品とを具備してな
   る印刷ユニット構造。
3. 【請求項３】 パッド間をリフローで融けない高温半田
   ボールを挟みリフローで融ける共晶半田により半田付し
   て、ＢＧＡ構造の電子部品をプリント配線板に実装する
   印刷ユニット構造に於いて、少なくともプリント配線板
   のパッドと高温半田ボールとの間に、線膨張係数による
   ストレス回避のための共晶半田層を形成するスペーサを
   設けたことを特徴とする印刷ユニット構造。
4. 【請求項４】 前記スペーサはソルダーレジスト又はシ
   ルク印刷によりパットの一部面に形成される請求項１記
   載のプリント配線板、又は２又は３記載の印刷ユニット
   構造。