JP2002271009A - 高密度実装用プリント配線基板及びプリント配線基板母材 - Google Patents

高密度実装用プリント配線基板及びプリント配線基板母材

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JP2002271009A
JP2002271009A JP2001065620A JP2001065620A JP2002271009A JP 2002271009 A JP2002271009 A JP 2002271009A JP 2001065620 A JP2001065620 A JP 2001065620A JP 2001065620 A JP2001065620 A JP 2001065620A JP 2002271009 A JP2002271009 A JP 2002271009A
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opening
area
conductor
pad
solder resist
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JP2001065620A
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Yoshiaki Sato
義明 佐藤
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線パターンを備えた絶縁基板上にソルダー
レジスト膜を被覆形成すると共に、微小間隔で隣接配置
された2つの導体パッド間に最小幅のSR膜を配置した
構成を備えたプリント配線基板において、プリント配線
基板面を被覆するSR膜の位置ずれに起因した種々の不
具合を一挙に解決する。 【解決手段】 隣接し合う導体パッド2a間の間隔を微
小幅に設定する一方で、各導体パッドの面積を電子部品
の電極10aを接合するために必要な面積よりも所要値
だけ広くし、ソルダーレジスト3は各導体パッドを露出
させる開口部20を備え,該開口部の開口面積を該開口
部が導体パッドの面積内に包含されるように狭くし、ソ
ルダーレジストが位置ずれを起こしていない正規の状態
においては、各開口部は導体パッドの中央部に包含され
た状態となり、この際の開口部周縁と導体パッド周縁と
の間隔は、ソルダーレジストの最大位置ずれ量と同等
か、それ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導体パッド間隔を従
来の限界値とされていた0.2mm未満に減縮して搭載
部品の実装密度を高めた場合においても、導体パッド間
に配置されるソルダーレジスト膜の位置ずれに起因した
種々の不具合が発生することがないようにした高密度実
装用プリント配線基板及びプリント配線基板母材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】プリント配線基板は、絶縁基板上に銅等
の導体膜から成る配線パターンを形成し、更に配線パタ
ーンを構成する部品搭載用の導体パッドを回避した絶縁
基板面をソルダーレジスト膜(以下、SR膜、という)
によって被覆した構成を備えている。即ち、搭載部品の
小型化、高密度化が進むにつれて部品を搭載する導体パ
ターン間の間隔も狭くなるため、各導体パッド上にクリ
ームハンダを塗布したときにクリームハンダが導体パッ
ドからはみ出して絶縁基板上を流動し、他の導体部分と
の間でハンダブリッジ、短絡等の不具合をもたらす可能
性が増大する。このため、従来から導体パッドの外側へ
ハンダが流動しないように、ハンダの流動を阻止する性
質を有した樹脂材料から成るSR膜を、導体パッドを除
いた配線パターン及び絶縁基板上に被覆することが行わ
れている。
【0003】図3はプリント配線基板上に電子部品を搭
載した状態を示す平面図であり、プリント配線基板は、
絶縁基板1上に配線パターン2を形成した後で、図示し
ないマスク(シルクスクリーン)を用いたスクリーン印
刷等によってSR膜3を被覆形成した構成を備えてい
る。電子部品10は、両端に位置する電極10aを夫々
配線パターン2を構成する導体パッド2a上に載置した
状態でクリームハンダによって固定されている。異なっ
た電子部品を搭載する2つの導体パッド2aが近接する
場合や、一つの部品を搭載する2つの導体パッド間の間
隔が狭い場合には、導体パッド間に細幅帯状のSR膜3
aを配置して各導体パッド上のクリームハンダが流動す
ることを防止している。なお、周知のようにスクリーン
印刷においては、液状のソルダーレジストを通過させる
シルクスクリーンの面上の、各導体パッドに対応する位
置に、SRを透過しないフィルムを固定した構成を備え
ており、該フィルムによって隠蔽された導体パッド部分
だけにSR膜が形成されない状態となる。
【0004】図4は隣接し合う導体パッド2a間に位置
する絶縁基板1面に細幅帯状のSR膜3aを配置して2
つの導体パッド間でのクリームハンダの流動を遮断する
構成を示す拡大図である。細幅帯状のSR膜3aの幅
は、SR膜3aを構成する材質による制限から、SR膜
3aと基板1との密着強度を十分に確保するためには、
最低でも0.1mmは必要とされている。SR膜3a
は、配線パターンを備えた絶縁基板面上に対して図示し
ないマスクを用いて形成されるが、この際、図4(a)
に示した如く位置精度よく両導体パッドの中間位置に成
膜される場合ばかりではなく、(b)に示した如く一方
の導体パッド側に位置ずれして成膜されることも多々あ
る。このようなSR膜の位置ずれの最大幅は、SRの成
膜装置の性能にもよるが、±0.05mm程度であるこ
とが多い。また、導体パッド2の一部にでもSR膜3a
が被さって形成された場合には、電子部品10の電極1
0aを搭載するために必要な導体パッドの面積が減縮さ
れることになり、ハンダによる部品保持強度が低下した
り、搭載部品10の位置ずれの原因となる。このため、
導体パッド間の間隔は、上記位置ずれの最大幅である±
0.05mmを考慮すると、最低0.2mm(0.1m
m+0.05mm×2)は必要とされることになる。つ
まり、このことは搭載部品間隔を0.2mm以下に狭め
ることができないことを意味する。
【0005】ところで、最近になってチップ部品とし
て、縦横寸法が0.6×0.3mm程度の小型のものが
出回るようになってきており、プリント配線基板上に実
装する電子部品の小型化に対応して配線パターンのさら
なる高密度化が求められる結果、導体パッド間隔につい
ても、0.2mm未満であることが強く求められてい
る。しかし、上記導体パッド間隔を0.2mm未満に減
縮した場合、形成可能な最小幅が0.1mmに制限され
るSR膜3aとの関係で、SR膜3aが導体パッド2a
に被さって導体パッドが部品の電極を支持する面積を減
少させる確率が大幅に増大する。即ち、図5(a)
(b)は、導体パッド間隔を0.15mmに減縮した状
態を示す図であり、この場合、0.1mmの幅を有する
SR膜3aと両導体パッド2aの端縁との間隔が更に減
少するため、SR膜3aの形成位置が±0.05mmの
範囲で位置ずれすることによって、図5(b)のように
SR膜3aが導体パッド2a上にオーバーラップする確
率が更に増大する。このようにSR膜が導体パッド上に
一部でも被さった場合には、導体パッドの有効接合面積
にばらつきが発生し、導体パッドが部品の電極10aを
接合する面積が狭くなる結果、部品を接合する強度が低
下する。また、理想的には、導体パッド2aの中心位置
に対して部品の電極10aの適正位置が整合した状態で
の接合が好ましいが、導体パッドの本来の中心位置がS
R膜による被覆によって位置ずれした場合には、該導体
パッド上に接合される部品の電極10aの適正位置との
間にずれが発生し、接合不良や部品の位置ずれが発生す
る原因となる。
【0006】図6(a)(b)及び(c)はこの事情を
説明するためのプリント配線基板母材の平面図、電子部
品を搭載した状態の個片の拡大図及び部品未搭載状態の
個片の拡大図である。即ち、プリント配線基板母材は、
該母材を構成する絶縁基板1の部品搭載領域1Aを、配
線パターン2を構成する導体パッド2aだけを露出させ
た状態でソルダーレジスト膜(以下、SR膜、という)
3によってほぼ全面被覆した構成を備えている。また、
部品搭載領域1Aの外側に位置する外側領域(絶縁基板
面露出領域)1Bの適所、例えば4つの角隅部には、導
体パターンから成る認識マーク5が形成されている。こ
の認識マーク5は、対をなす導体パッド2a上に一つの
電子部品10を搭載する際に、部品搭載位置を知るため
の基準点となる部分である。即ち、電子部品を自動的に
搭載する装置は、画像読み取り手段等によって得た認識
マーク5の座標位置についての情報を基準として、予め
メモリされている各導体パッドについてのx、y座標値
から各導体パッド2aの位置を判定し、判定した座標位
置に部品を搭載するように構成されている。外側領域1
B上にも、認識マーク5を除いた全域にSR膜3が形成
されている。
【0007】SR膜3を絶縁基板1上の部品搭載領域1
Aに形成する場合には、上記のように導体パッド2aに
対応する部分だけにSR膜3が付着しないように構成し
たシルクスクリーンを用いて、それ以外の部分にSR膜
3を一括してスクリーン印刷するが、この際に最大±
0.05mmの範囲でx方向、或いはy方向、その他の
方向に印刷位置がずれた場合には、図7(a)の右側の
電子部品のようにSR膜3aによって導体パッド2aの
一部が被覆されて、本来の導体パッド中心位置C(実線
図示)に対して、実際の導体パッド中心位置は鎖線で示
した中心位置C’に移動する。しかし、自動部品搭載装
置は、SR膜が導体パターンに被っていることを認識で
きないため、読み取った認識マーク5の座標位置を手が
かりとして一義的に各導体パッド上に電子部品を搭載す
る作業を実施する。従って、電子部品の電極10aは、
導体パッド本来の中心位置C(実線図示)を基準として
導体パッド上に載置されることとなる。このため、電極
の一部はクリームハンダ6が付着しにくいSR膜(導体
パッドとのオーバーラップ部)上にも跨って載置される
こととなり、接合に寄与する導体パッド面積(ハンダ
量)が減少するため、十分な接合強度を得ることが困難
となる。この結果、導体パッドごとに接合強度にばらつ
きを持つこととなり、品質が不安定となる。また、図7
(b)に示すように、前記導体パッド上に被さったSR
膜部分上にクリームハンダ6を介して電極の一部が載置
された場合には、リフロー時に溶融してから硬化する過
程で発生するハンダのセルフアラインメント作用によっ
て部品が位置ずれ(実際の露出面の中心位置C’への移
動)を起こす、という不具合がある。更に、導体パッド
上に被さったSR膜上にクリームハンダ6が印刷される
と、SR膜上のクリームハンダ6は溶融、固着しずらい
ため、ハンダボール6a等の不良現象が発生する。ハン
ダボールは基板上を転がって移動しやすい為、他の導体
部分に付着して導体間をショートさせる原因となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、配線パターンを備えた絶縁基板上
の特定領域にSR膜を被覆形成すると共に、0.2mm
未満の間隔で隣接配置された2つの導体パッド間に0.
1mm幅のSR膜を配置した構成を備えたプリント配線
基板において、プリント配線基板面を被覆するSR膜の
位置ずれに起因した種々の不具合が発生することがない
ようにした高密度実装用プリント配線基板及びソルダー
レジスト膜の形成方法を提供することを課題とする。具
体的には、従来、SR膜が位置ずれを起こして導体パッ
ド上に被さることによって発生していた電子部品の搭載
不良、導体パッド間のハンダブリッジ、その他の不具合
を一挙に解決することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1は、絶縁基板と、該絶縁基板面に
形成した導体パッドを含む配線パターンと、少なくとも
導体パッドを除いた絶縁基板表面を被覆するソルダーレ
ジストと、を備えた高密度実装用プリント配線基板にお
いて、隣接し合う前記導体パッド間の間隔を微小幅に設
定する一方で、各導体パッドの面積を電子部品の電極を
接合するために必要な面積よりも所要値だけ広くし、前
記ソルダーレジストは各導体パッドを露出させる開口部
を備え、該開口部の開口面積を該開口部が導体パッドの
面積内に包含されるように狭くし、前記ソルダーレジス
トが位置ずれを起こしていない正規の状態においては、
各開口部は導体パッドの中央部に包含された状態とな
り、この際の開口部周縁と導体パッド周縁との間隔は、
ソルダーレジストの最大位置ずれ量と同等か、それ以上
であることを特徴とする。
【0010】請求項2は、面上に部品搭載用の導体パッ
ドを含む配線パターンを備えた絶縁基板個片を複数連結
した構造の部品搭載領域と、該部品搭載領域の外周縁に
連接配置され且つ少なくとも一つの認識マークを備えた
外側領域と、を一体化したプリント配線基板母材であっ
て、少なくとも前記導体パッドを除いた部品搭載領域
上、及び、少なくとも前記認識マークを除いた外側領域
上に夫々ソルダーレジストを被覆し、隣接し合う前記導
体パッド間の間隔を微小幅に設定する一方で、各導体パ
ッドの面積を電子部品の電極を接合するために必要な面
積よりも所要値だけ広くし、前記部品搭載領域を被覆す
るソルダーレジストは各導体パッドを露出させる開口部
を備え、該開口部の開口面積を該開口部が導体パッドの
面積内に包含されるように狭くし、前記ソルダーレジス
トが位置ずれを起こしていない正規の状態においては、
各開口部は導体パッドの中央部に包含された状態とな
り、この際の開口部周縁と導体パッド周縁との間隔は、
ソルダーレジストの最大位置ずれ量と同等か、それ以上
であり、前記外側領域を被覆するソルダーレジストは、
前記認識マークを露出させる外側開口部を備え、該外側
開口部の開口面積を該外側開口部が認識マークの面積内
に包含されるように狭くし、前記ソルダーレジストが位
置ずれを起こしていない正規の状態においては、外側開
口部は認識マークの中央部に包含された状態となり、こ
の際の外側開口部周縁と認識マーク周縁との間隔は、ソ
ルダーレジストの最大位置ずれ量と同等か、それ以上に
設定されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図1(a)及び(b)は
本発明の一実施形態に係る高密度実装用プリント配線基
板の要部の構成を示す拡大平面図である。なお、図6を
併せて参照しつつ説明する。この高密度実装用プリント
配線基板(以下、単に、プリント配線基板、という)
は、配線パターン2を備えた絶縁基板1上に、配線パタ
ーン2を構成する導体パッド2aの一部が露出するよう
にスクリーン印刷によってソルダーレジスト膜(以下、
SR膜、という)3を被覆形成した構成を備えている。
具体的には、本実施形態においては、隣接し合う導体パ
ッド2a間の間隔をSR膜3形成時の最大ばらつき値で
ある0.05mmの2倍分(0.1mm)だけ狭くする
と同時に、導体パッド2aの面積を図4、図5などに示
した本来必要な接合面積よりも拡大した構成を備えてい
る。一方、SR膜3に関しては、導体パッド2aに対応
する位置に導体パッド2aの面積よりも狭い開口面積を
備えた開口部20を設けて開口部20内に導体パッド2
aの一部を露出させるように構成している。この開口部
20の開口面積は、接合対象である電子部品10の電極
10aをハンダ接合するのに本来必要な面積と同等に設
定する。従って例えば導体パッド2a間の間隔を微小
幅、例えば0.2mm未満(例えば0.15mm)に設
定した場合に、図1(a)に示すようにSR膜3が位置
ずれすることなく基板1上に印刷された場合には、開口
部20が導体パッド2aの面積内中央部に完全に収まる
ように構成する。なお、導体パッド2a間に位置するS
R膜3の幅は0.1mmを越えているため、絶縁基板面
との接合力は十分に確保されている。図1(a)に示し
た如くSR膜3が正規の位置に印刷された場合において
開口部20の内周縁と対応する導体パッド2aの外周縁
との間の幅は、少なくともSR膜3形成時の最大ばらつ
き値である0.05mmに相当しているため、仮に
(b)に示すようにSR膜3の形成位置が右方向へ最大
0.05mm位置ずれしたとしても、2つの開口部20
は各導体パッド2aの端縁を越えることがなく、依然と
して導体パッドの面積内に収まることができる。このこ
とは、開口部20内に露出する導体パッドの面積が常に
電子部品の電極の接合に必要十分な面積を維持している
ことを意味する。
【0012】更に、本発明の特徴的な構成は、図6に示
した外側領域1Bに相当する絶縁基板面にもSR膜3を
被覆形成した構成にある。この外側領域1B上のSR膜
3は、円形の認識マーク5に相当する位置に小径円形の
外側開口部25を備えている。認識マーク5を露出させ
るために形成した外側開口部25は、その開口面積を該
外側開口部が認識マークの面積内に包含されるように狭
く(小径に)設定されている。つまり、ソルダーレジス
トが位置ずれを起こしていない正規の状態(図2(a)
の状態)においては、外側開口部25は認識マーク5の
中央部に同心円状に包含された状態となり、この際の外
側開口部周縁と認識マーク周縁との間隔Lは、ソルダー
レジストSR膜3の最大位置ずれ量(±0.05mm)
と同等か、それ以上に設定されている。これを換言すれ
ば、外側開口部25に対応する認識マーク5の面積は、
ソルダーレジスト膜SR3の最大位置ずれ量の2倍分だ
け直径が拡大されているため、いずれの方向にソルダー
レジスト膜が位置ずれを起こしたとしても外側開口部2
5は認識マーク5の面積内から脱落することがなくな
る。また、部品搭載領域1A内のソルダーレジストと外
側領域1B上のソルダーレジストは、いずれも単一のシ
ルクスクリーンを用いて一括して形成されるため、位置
ずれも全体として同一方向に同一距離だけ発生する。従
って、外側開口部25に位置ずれが発生している場合に
は、開口部20についても同一方向に同一距離だけ位置
ずれが発生していることになる。
【0013】外側開口部25と認識マーク5との関係と
同様に、開口部20と導体パッド2aとの関係について
も、どの方向にSR膜3の位置ずれが発生しようと、許
容される最大ずれ幅(例えば、±0.05mm)の範囲
内である限り、開口部20は導体パッド2aの面積内に
収まっている。一方、自動部品搭載装置は、外側開口2
5内に露出した円形の認識マーク5の中心部を読み取り
手段によって認識した上で、該中心部の座標に基づいて
各導体パッド2aの位置を割り出し、当該導体パッド上
に電子部品の電極が正しく載置されるように電子部品を
搭載する。従って、SR膜3の位置ずれ幅が、許容され
る最大ずれ幅の範囲内である限り、認識マーク5の中心
部を基準として判定される導体パッドの位置座標は常に
正確なものとなり、電子部品の電極は開口部20内に露
出した導体パッド面に正しく載置される。従って、導体
パッドと部品の電極との間の接合面積、及び接合に使用
可能なハンダの量は必要十分となり、接合不良の発生を
有効に防止できる。導体パッド間の接合力のばらつきに
起因したセルフアラインメントによる部品搭載位置のず
れも防止できる。また、部品搭載に先立って、開口部2
0内に露出した導体パッド面上だけに狙いを定めてクリ
ームハンダを正確に塗布することが可能となるため、導
体パッド面に被さったSR膜上にクリームハンダが付着
することが無くなり、ハンダボールの形成とそれに起因
した不具合が解決される。また、導体パッド間に0.1
mm以上の十分な幅を有したSR膜が介在することにな
るため、導体パッド間のハンダブリッジ発生率を大幅に
減少させることができる。
【0014】なお、本発明に係る導体パッドの構成は、
隣接配置された少なくとも2つの導体パッド間の間隔を
0.2mm未満の値に狭く設定し、且つ該間隔内に最小
幅のSR膜を形成する場合に適用可能である。従って、
隣接し合う2つの電子部品を夫々搭載する各導体パッド
間の間隔が0.2mm未満である場合のみならず、一つ
の電子部品を搭載する複数の導体パッド間の間隔が0.
2mm未満である場合にも適用可能である。なお、プリ
ント配線基板母材において、外側領域の形状は図6
(a)に示した如く部品搭載領域1A全体を環状に包囲
する形状に限るわけではなく、部品搭載領域1Aの外周
縁に沿って連接された領域であればどのような形状であ
ってもよい。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明に依れば、配線パタ
ーンを備えた絶縁基板上にソルダーレジスト膜を被覆形
成すると共に、微小間隔(例えば、0.2mm未満の間
隔)で隣接配置された2つの導体パッド間に最小幅(例
えば、0.1mm幅)のSR膜を配置した構成を備えた
プリント配線基板において、プリント配線基板面を被覆
するSR膜の位置ずれに起因した種々の不具合、具体的
には、SR膜が位置ずれを起こして導体パッド上に被さ
ることによって発生していた電子部品の搭載不良、導体
パッド間のハンダブリッジ、その他の不具合を一挙に解
決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明の一実施形態に係る高密
度実装用プリント配線基板の要部の構成を示す拡大平面
図。
【図2】(a)(b)はソルダーレジストの位置関係を
説明する図。
【図3】プリント配線基板上に電子部品を搭載した状態
を示す平面図。
【図4】(a)(b)は隣接し合う導体パッド間に位置
する絶縁基板1面に細幅帯状のSR膜を配置して2つの
導体パッド間でのクリームハンダの流動を遮断する構成
を示す拡大図。
【図5】(a)(b)は導体パッド間隔を0.15mm
に減縮した状態を示す図。
【図6】(a)(b)(c)は従来のプリント配線基板
母材の平面図、電子部品を搭載した状態の個片の拡大
図、及び部品未搭載状態の個片の拡大図。
【図7】(a)(b)は従来例の欠点を説明する図。
【符号の説明】
1 絶縁基板、2 配線パターン、2a 導体パッド、
3、3a ソルダーレジスト膜(SR膜)、5 認識マ
ーク、6 クリームハンダ、10 電子部品、10a
電極、20 開口部、25 外側開口部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板と、該絶縁基板面に形成した導
    体パッドを含む配線パターンと、少なくとも導体パッド
    を除いた絶縁基板表面を被覆するソルダーレジストと、
    を備えた高密度実装用プリント配線基板において、 隣接し合う前記導体パッド間の間隔を微小幅に設定する
    一方で、各導体パッドの面積を電子部品の電極を接合す
    るために必要な面積よりも所要値だけ広くし、 前記ソルダーレジストは各導体パッドを露出させる開口
    部を備え、該開口部の開口面積を該開口部が導体パッド
    の面積内に包含されるように狭くし、 前記ソルダーレジストが位置ずれを起こしていない正規
    の状態においては、各開口部は導体パッドの中央部に包
    含された状態となり、この際の開口部周縁と導体パッド
    周縁との間隔は、ソルダーレジストの最大位置ずれ量と
    同等か、それ以上であることを特徴とする高密度実装用
    プリント配線基板。
  2. 【請求項2】 面上に部品搭載用の導体パッドを含む配
    線パターンを備えた絶縁基板個片を複数連結した構造の
    部品搭載領域と、該部品搭載領域の外周縁に連接配置さ
    れ且つ少なくとも一つの認識マークを備えた外側領域
    と、を一体化したプリント配線基板母材であって、 少なくとも前記導体パッドを除いた部品搭載領域上、及
    び、少なくとも前記認識マークを除いた外側領域上に夫
    々ソルダーレジストを被覆し、 隣接し合う前記導体パッド間の間隔を微小幅に設定する
    一方で、各導体パッドの面積を電子部品の電極を接合す
    るために必要な面積よりも所要値だけ広くし、 前記部品搭載領域を被覆するソルダーレジストは各導体
    パッドを露出させる開口部を備え、該開口部の開口面積
    を該開口部が導体パッドの面積内に包含されるように狭
    くし、 前記ソルダーレジストが位置ずれを起こしていない正規
    の状態においては、各開口部は導体パッドの中央部に包
    含された状態となり、この際の開口部周縁と導体パッド
    周縁との間隔は、ソルダーレジストの最大位置ずれ量と
    同等か、それ以上であり、 前記外側領域を被覆するソルダーレジストは、前記認識
    マークを露出させる外側開口部を備え、該外側開口部の
    開口面積を該外側開口部が認識マークの面積内に包含さ
    れるように狭くし、 前記ソルダーレジストが位置ずれを起こしていない正規
    の状態においては、外側開口部は認識マークの中央部に
    包含された状態となり、この際の外側開口部周縁と認識
    マーク周縁との間隔は、ソルダーレジストの最大位置ず
    れ量と同等か、それ以上に設定されていることを特徴と
    する高密度実装用プリント配線基板母材。
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