JP2001274556A - プリント配線板 - Google Patents

プリント配線板

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JP2001274556A JP2000083006A JP2000083006A JP2001274556A JP 2001274556 A JP2001274556 A JP 2001274556A JP 2000083006 A JP2000083006 A JP 2000083006A JP 2000083006 A JP2000083006 A JP 2000083006A JP 2001274556 A JP2001274556 A JP 2001274556A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装部品との接続信頼性に優れた表面実
装用のプリント配線板の提供する。 【解決手段】 表面実装部品100を実装するプリント
配線基板2の上に熱膨張緩衝シート3を一体に積層す
る。熱膨張緩衝シート3の熱膨張係数を6〜12ppm
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板に
関し、特に、表面実装用の信頼性に優れたプリント配線
板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高密度化が進
むにつれて、プリント配線板への実装方式は半導体部品
などを直接プリント配線板の上に実装するチップオンボ
ード(COB)実装方式が主流になってきている。
【0003】このような表面実装方式では、一般に多用
されているガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸し積層し
たプリント配線板用銅張積層板(FR−4)を用いてプ
リント配線板を製造し、表面実装部品(SMD)を用
い、表面実装を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面実
装部品は、大きさ、形状、接続方法が各々異なり、ま
た、温度(熱)による挙動(熱膨張)もそれぞれ異な
る。特に、セラミック部品、ベアチップ部品などは熱膨
張係数が3〜7ppm程度であり、また、部品自体が繰
り返し発熱を行う部品は、熱膨張係数が13〜20pp
m程度であるFR−4材プリント配線板と熱膨張係数の
隔たりが大きい。
【0005】そのため、部品実装後の熱ストレスで基板
と部品をハンダにより電気的に接続する電極部に延び縮
みによる繰り返し応力が集中し、接続部に疲労破壊を生
じ、断線するなどの問題点がある。
【0006】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
ものであり、表面実装部品との接続信頼性に優れた表面
実装用のプリント配線板の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載のプリント配線板は、配線パターンが
設けられたプリント配線基板と、前記プリント配線基板
の表面に一体に積層された前記プリント配線基板より低
熱膨張係数の熱膨張緩衝シートとを備えることを特徴と
するプリント配線板構成としてある。
【0008】このような構成の発明によれば、プリント
配線基板に、このプリント配線基板より低熱膨張係数の
熱膨張緩衝シートを積層したプリント配線板を用いてい
るので、熱膨張緩衝シートの介在により、表面実装部品
とプリント配線基板との熱膨張係数の不整合を解消し、
実装部品の機械的、電気的接続の信頼性を向上させるこ
とができる。
【0009】請求項2記載のプリント配線板は、請求項
1記載のプリント配線板において、前記プリント配線基
板の熱膨張係数が13〜20ppmであり、前記熱膨張
緩衝シートの熱膨張係数が6〜12ppmであることを
特徴とするプリント配線板構成としてある。
【0010】このような構成の発明によれば、プリント
配線基板より低熱膨張係数の熱膨張緩衝シートの介在に
より、表面実装部品とプリント配線基板との熱膨張係数
の不整合を解消し、実装部品の機械的、電気的接続の信
頼性を向上させることができる。
【0011】請求項3記載のプリント配線板は、請求項
1又は2記載のプリント配線板において、前記プリント
配線基板が、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸し積層
したプリント配線板用銅張積層板であることを特徴とす
るプリント配線板構成としてある。
【0012】このような構成の発明によれば、一般的に
用いられるプリント配線基板を用いて安価に製造するこ
とができる。
【0013】請求項4載のプリント配線板は、請求項1
〜3いずれかに記載のプリント配線板において、前記熱
膨張緩衝シートが、アラミド材料で構成されることを特
徴とするプリント配線板構成としてある。
【0014】このような構成の発明によれば、アラミド
材料は熱膨張係数が9ppm程度であり、表面実装部品
の熱膨張係数に近いため、表面実装部品とプリント配線
基板との熱膨張係数の不整合を解消し、実装部品の機械
的、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【0015】請求項5記載のプリント配線板は、請求項
1〜4のいずれかに記載のプリント配線板において、前
記熱膨張緩衝シート表面に、表面実装部品と接続する電
極部を備える実装用配線パターンが設けられていること
を特徴とするプリント配線板構成としてある。
【0016】このような構成の発明によれば、電極部を
介して表面実装部品を電気的、機械的に接続することが
できる。
【0017】請求項6記載のプリント配線板は、請求項
4記載のプリント配線板において、前記表面実装部品
が、半田ボールを介して前記電極部に接合されて接続さ
れることを特徴とするプリント配線板構成としてある。
【0018】このような構成の発明によれば、熱膨張緩
衝シートにより、特に表面実装部品とプリント配線基板
との熱膨張係数の不整合の影響の大きい半田ボールを介
して接続される表面実装部品の半田ボールに対する熱応
力を緩和し、表面実装部品の機械的、電気的接続の信頼
性を向上させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明のプリント配線板の
一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1に
本発明のプリント配線板の断面構造を示す。このプリン
ト配線板1は、プリント配線基板(コア材)2の両面に
熱膨張緩衝シート3、3が一体に積層された積層構造を
有する。プリント配線基板2は、例えばガラス布基材に
エポキシ樹脂を含浸し積層したプリント配線板用銅張積
層板(FR−4)である。
【0020】図1に示すプリント配線基板2は、ガラス
織布にエポキシ樹脂を含浸させた三層のプリプレグ2
1、22,23で構成されている。プリプレグ22、2
3の両面に銅箔を熱プレスにより接着させ、フォトリソ
グラフィにより銅箔を回路パターンに形成し、これらの
間にプリプレグ21を挟んで熱プレスにて積層したもの
である。配線パターンが形成されたプリプレグ22、2
3にはインナーVIA221、231がそれぞれ穿設さ
れ、更にメッキ法でインナーVIA221,231の内
面に銅のメッキ層が形成され、プリプレグ22,23の
両面の配線パターン相互が接続されている。
【0021】また、プリント積層基板2の全体を貫通す
るインナーVIA24が穿設され、更にメッキ法でイン
ナーVIAの内面に銅のメッキ層が形成され、このイン
ナーVIAの銅層でプリント配線基板2の両面の配線パ
ターン25、26相互が接続されている。これらのイン
ナーVIA221、231、24はそれぞれ樹脂で埋め
られている。
【0022】本発明のプリント配線板1では、このプリ
ント配線基板2の両面にプリント配線基板2より低熱膨
張係数の熱膨張緩衝シート3が積層基板2と一体に積層
されている。熱膨張緩衝シート3熱膨張係数は、実装部
品を含む各部材の膨張係数が「ベアチップ部品、セラミ
ックスの熱膨張係数3〜7ppm<熱膨張緩衝シートの
熱膨張係数6〜12ppm<プリント配線板の熱膨張係
数13〜20ppm」の関係に有り、ベアチップ部品、
セラミックスの熱膨張係数3〜7ppmとプリント配線
板の熱膨張係数13〜20ppmの熱衝撃幅(膨張変
動)に対し双方に概ね1/2の衝撃緩和が可能であるこ
とから6〜12ppmの範囲とすることが好ましい。
【0023】このような熱膨張係数を有する熱膨張緩衝
シート3としては、例えばアラミド材料等のような樹脂
自体が低熱膨張性の樹脂、低熱膨張性を有するガラスク
ロス入りプリプレグ、あるいは樹脂内にセラミック粉、
水酸化アルミニウム粉などを混合して熱膨張を抑制した
樹脂材料を例示することができる。
【0024】熱膨張緩衝シート3の積層基板2への接合
は、積層プレスで一体化することができる。熱膨張緩衝
シート3の両側の表面には実装用配線パターン4が設け
られている。この配線パターン4は、例えばレーザーに
より熱膨張緩衝シート3にVIAホール6、7を形成
し、更にドリルによってプリント配線板1を貫通する貫
通VIAホール8を形成した後、メッキ法にて銅メッキ
層を熱膨張緩衝シート3に形成する。これにより、VI
Aホール6、7、8の内面と熱膨張緩衝シート3表面に
銅層が形成される。
【0025】更に、銅層をフォトリソグラフィにてパタ
ーン化し、実装用配線パターン4を形成する。これによ
り、図1に示すプリント配線板1が構成できる。なお、
アラミド材料は、フォトリソグラフィによるVIAホー
ルの形成に適さない。レーザー法により所定の位置にレ
ーザーを照射し切削加工して熱膨張緩衝シート3を貫通
するVIAホールを形成することができる。
【0026】図2に、本発明のプリント配線板1にボー
ルグリッドアレイにより半導体装置100を表面実装し
た部分の拡大図を示す。半導体装置100は、マイクロ
半田ボール110を介して実装用配線パターン4の基板
電極41に電気的、機械的に接合されている。そのた
め、プリント配線基板2の熱膨張係数α3と半導体装置
100の熱膨張係数α1が異なると、熱膨張係数の不整
合によって両者の温度差による熱応力が発生する。この
熱応力が半田ボール110の接合部分に作用して、半田
ボール110に亀裂、クラックが生じ、断線するなどの
問題点が生じてしまう。
【0027】本発明のプリント配線板1では、プリント
配線基板2と実装素子100との間に熱膨張緩衝シート
3を介在させている。一般に用いられるガラス布基材に
エポキシ樹脂を含浸したプリント配線基板のFR−4の
熱膨張係数は13〜20ppm程度である。一方、半導
体素子等の表面実装部品の熱膨張係数は、3〜7ppm
程度である。
【0028】熱膨張緩衝シート3の熱膨張係数α2は、
プリント配線基板2と実装部品100、特にボールグリ
ッドアレイによりプリント配線板に直接実装される半導
体素子の熱膨張係数の中間である。これにより、部品実
装後の熱ストレスでプリント配線板1と実装部品100
をハンダ110により電気的に接続する電極部41にか
かる延び縮みによる繰り返し応力を緩和し、接続部が疲
労破壊を生じることを防止することができる。
【0029】特に、熱緩衝シー3として、アラミド材料
を用いると、アラミド材料の熱膨張係数は約9ppmと
低く、実装部品100の熱膨張係数に近いため、プリン
ト配線基板2と実装部品100との熱膨張係数の不整合
を有効に緩和できる。しかも、アラミド材料には振動吸
収作用もある。そのため、熱膨張緩衝シート3としてア
ラミド材料を用いた場合は、温度変化に対する電子機器
の信頼性を高めることができると共に、電子機器の耐衝
撃性を向上させることができる。
【0030】本発明のプリント配線板1に表面実装され
る部品としては、WL−CSP実装部品、フリップチッ
プ(F/C)実装部品、セラミックス部品、繰り返し発
熱を行う部品などが挙げられる。本発明のプリント配線
板はこれらの実装部品との接続部の信頼性に優れる。
【0031】本発明のプリント配線板は、図3に示すよ
うな従来のビルドアップ工法のプリント配線板200と
同様の方法で製造することができる。すなわち、ビルド
アップ工法は、プリント配線基板2の上に導体回路層4
と有機絶縁層201とを交互に積み上げ方式で積層して
多層基板を形成する方法である。
【0032】ビルドアップ工法の具体的な工程は、例え
ばプリント基板(コア材)としてFR−4積層基板を用
い、この積層基板にスルーホールを穿設し、スルーホー
ルの壁面にメッキ法で銅層を形成し、その後、積層基板
上の銅箔を配線パターン化する。そして、スルーホール
をエポキシ樹脂等の樹脂で穴埋めし、表面にスクリーン
印刷法などでエポキシ樹脂含有の樹脂組成物をコーティ
ングして有機絶縁層201を形成する。
【0033】その後、レーザー法により配線パターンに
連通するVIAホール6,7を形成する。次いで、無電
解メッキ前処理として、例えばパラジウムなどの触媒を
表面に付着させ、無電解銅メッキ液に浸漬して銅を析出
させてVIAホール6,7及び貫通VIAホール8のそ
れぞれの内面を含む表面に銅層を形成する。
【0034】その後、銅層をフォトリソグラフィにより
パターン化して実装用配線パターン4とVIA配線を形
成する。
【0035】本発明のプリント配線板1の製造方法は、
上記工程におけるスクリーン印刷法などでエポキシ樹脂
含有の樹脂組成物をコーティングする工程をアラミド材
料などの熱膨張緩衝シートを熱プレスする工程に入れ替
えるだけでよい。
【0036】そのため、本発明のプリント配線板は、製
造が容易である。また、現在多用されているFR−4等
のプリント配線基板を用いることができることから、低
い製造コストで生産することができる。
【0037】
【発明の効果】本発明のプリント配線基板によれば、表
面実装部品とプリント配線基板との熱膨張係数の不整合
を解消し、表面実装部品の機械的、電気的接続の信頼性
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプリント配線板の断面構造を示す断面
図である。
【図2】本発明の効果を説明するもので、表面実装部品
を半田ボールを介して実装した状態を示す拡大断面図で
ある。
【図3】従来のビルドアップ法によるプリント配線基板
の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 プリント配線板 2 プリント配線基板 3 熱膨張緩衝シート 4 配線パターン 6,7 VIAホール 8 貫通VIAホール 21〜23 プリプレグ 221 インナーVIAホール 231 インナーVIAホール

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線パターンが設けられたプリント配線
    基板と、前記プリント配線基板の表面に一体に積層され
    た前記プリント配線基板より低熱膨張係数の熱膨張緩衝
    シートとを備えることを特徴とするプリント配線板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプリント配線板におい
    て、 前記プリント配線基板の熱膨張係数が13〜20ppm
    であり、前記熱膨張緩衝シートの熱膨張係数が6〜12
    ppmであることを特徴とするプリント配線板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のプリント配線板に
    おいて、 前記プリント配線基板が、ガラス布基材にエポキシ樹脂
    を含浸し積層したプリント配線板用銅張積層板であるこ
    とを特徴とするプリント配線板。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3いずれかに記載のプリント
    配線板において、 前記熱膨張緩衝シートが、アラミド材料で構成されるこ
    とを特徴とするプリント配線板。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のプリン
    ト配線板において、 前記熱膨張緩衝シート表面に、表面実装部品と接続する
    電極部を備える実装用配線パターンが設けられているこ
    とを特徴とするプリント配線板。
  6. 【請求項6】 請求項4記載のプリント配線板におい
    て、 前記表面実装部品が、半田ボールを介して前記電極部に
    接合されて接続されることを特徴とするプリント配線
    板。
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