JPH1131876A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体部品を実装する際に、ボイドやブロ
−ホ−ルの発生を防止する回路基板の提供を目的とす
る。 【解決手段】 半導体部品のパッケ−ジの裏面には、
接地用のリ−ド端子の代わりに接地層が設けられる。半
導体部品を実装する回路基板の表面には、接地層と対向
して接地パタ−ンが形成される。回路基板の接地パタ−
ンの部分には、貫通孔が設けられる。半導体部品を回路
基板に実装する場合、接地層と接地パタ−ンは半田付け
される。この際、半田に含まれるフラックスのガスや、
溶融半田に取り込まれた空気が、接地層と接地パタ−ン
の間からだけではなく、貫通孔を介して気散される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波で動作する
半導体部品を実装するための回路基板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化を図るため、電子回路
を構成する電子部品の高密度化が飛躍的に進んでいる。
このため、大部分の電子部品の実装は一般に、回路基板
の表面に形成された回路パタ−ンの一部であるパッドに
電子部品の電極端子を半田付けすることによって行われ
る。

【０００３】次に、実装方法の概略を説明する。まず、
回路パタ−ンが形成された回路基板の表面に、所定形状
に形成されたマスクを重ね合わせる。この後、スキ−ジ
を用いて、パットの表面に半田ペ−ストを印刷する。さ
らに、電子部品の電極端子とパッドとが重なるように電
子部品を回路基板に載置した後、リフロ−炉に流して半
田ペ−ストを溶融する。この結果、電極端子とパッドと
は、半田を介して電気的に接続される。

【０００４】また、リフロ−炉を使用せずにレ−ザ−ビ
−ムを用いて半田ペ−ストを溶融する方法も知られてい
る。この方法では、特開平４−７３９１１号公報に記載
されたように、電子部品が搭載される基板には半田ペ−
ストを溶融した際に発生する半田ペ−ストに含まれるフ
ラックスのガスや、溶融ハンダ中に取り込まれた空気を
逃がすためのガス抜き用の開口部が、電子部品の側面端
部から少なくとも一部分が露出するように設けられる。

【０００５】さらに、近年、ＰＨＳ等の移動体通信機器
やスイッチング電源等には、高周波で動作する半導体部
品が電子部品として多く使用される。一般に半導体部品
は、半導体素子と、半導体素子と電気的に接続されたリ
−ド端子とを備え、半導体素子およびリ−ド端子は樹脂
パッケ−ジされる。高周波で動作する半導体部品を用い
て電子回路を設計する場合、半導体部品のリ−ド端子が
インダクタンス成分として働くため、リ−ド端子の数が
少ないほうが望ましい。従って、高周波で動作する半導
体部品では、接地用のリ−ド端子を省いてリ−ド端子の
数を減らした製品が開発されている。

【０００６】図５に示すように、接地用のリ−ド端子を
省いた高周波で動作する半導体部品１では、接地用のリ
−ド端子の代わりに、例えば金メッキ等による接地層２
が半導体部品１の樹脂あるいはセラミック等のパッケ−
ジの底面に形成され、半導体部品１を構成する半導体素
子（図示せず）の接地端子と接地層２とが電気的に直接
接続される。

【０００７】そして、半導体部品１を回路基板３に実装
する場合は、接地層２と対向する回路基板３の表面に接
地パタ−ン４が形成され、接地層２と接地パタ−ン４と
が半田５を介して電気的に接続される。半導体部品１の
接地用以外のリ−ド端子６は、回路基板３の表面に形成
された回路パタ−ンの一部であるパッド７に半田５を介
して電気的に接続される。

【０００８】また、半田５を介して接地層２と接地パタ
−ン４が接続されるので、半導体部品１を構成する半導
体素子で発生した熱は、接地層２および半田５を介して
接地パタ−ン４に効率良く逃げる。このため、半導体部
品１を用いて設計した電子回路の温度上昇が低減され、
温度上昇に伴う誤動作等を防ぐことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
部品１を回路基板３に実装する際、半田ペ−ストを溶融
させるために加えられる熱が接地パタ−ン４に逃げやす
く、接地層２および接地パタ−ン４の近傍温度が均一に
上昇しないという問題がある。この結果、半田ペ−スト
が溶融されにくくなり、リフロ−炉の温度を比較的高め
に設定しなければならなかった。

【００１０】一方、半導体部品１を高い温度中に長時間
保持すると、半導体部品１を構成する半導体素子のジャ
ンクション部分の耐熱性から半導体素子が熱破壊してし
まう。従って、リフロ−炉に保持する時間をできるだけ
短かくしなければならなかった。この結果、半田ペ−ス
トを溶融した際に発生する半田ペ−ストに含まれるフラ
ックスのガスや、溶融ハンダ中に取り込まれた空気が、
接地層２と接地パタ−ン４との間から充分に逃げ切ら
ず、ボイド８やブロ−ホ−ル９の発生原因となってい
た。このため、半導体部品１の位置ズレや、傾きが発生
するという問題があった。また、接地層２と接地パタ−
ン４との間の接着面積が減少するため、高周波の接地特
性や、放熱効果の低下という問題や、さらに、ヒ−トサ
イクルが加わるような状態で使用する場合には接続強度
の低下が著しく電気的信頼性に欠けるという問題もあっ
た。

【００１１】そこで、本発明は上記問題を解決するため
高周波で動作をする半導体部品を実装するための回路基
板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のように構成される。すなわち、第一
に、半導体部品を実装する回路基板において、前記半導
体部品の底面に設けられた接地層と対向する位置に形成
されて該接地層と半田付けされる接地パタ−ンを有し、
該接地パタ−ン部分には貫通孔が形成されているもので
ある。

【００１３】半田付する際に、接地層と接地パタ−ンの
間に発生する、半田ペ−ストに含まれるフラックスのガ
スや、溶融半田中に取り込まれた空気が、貫通孔を介し
て気散する。

【００１４】第二に、半導体部品を実装する回路基板に
おいて、前記半導体部品の底面に設けられた接地層と対
向する位置に形成され且つ前記接地層と半田付けされる
接地パタ−ンを有し、該接地パタ−ン部分には少なくと
も一方の端部を接地パタ−ンの周縁として絶縁基板を露
出させる溝が形成されているものである。

【００１５】半田付する際に、接地層と接地パタ−ンの
間に発生する、半田ペ−ストに含まれるフラックスのガ
スや、溶融半田中に取り込まれた空気が、溝を介して気
散する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１および図２を用いて、請求項
１に係る回路基板１０について説明する。なお、従来と
同じ構成部分は同じ番号を用いて説明する。また、回路
基板１０は、高周波で動作する半導体部品１を実装する
部分についてのみ説明する。

【００１７】図１のように、半導体部品１を実装する回
路基板１０の表面には、回路パタ−ンの一部であるパッ
ド７と、接地パタ−ン１１が設けられる。パッド７は、
半導体部品１を回路基板１０に実装した際に、半導体部
品１を構成する半導体素子（図示せず）に接続されたリ
−ド端子６と電気的に接続される。また、接地パタ−ン
１１は、半導体部品１の樹脂パッケ−ジの底面に設けら
れた接地層２と対向するように形成される。一般に、接
地パタ−ン１１は、回路基板１０の形状を小形にするた
め、接地層２とほぼ大きさの同じ形状に形成される。な
お、接地パタ−ン１１を接地層２よりも大きく形成した
場合は、半導体部品１の放熱効果がより大きくなる。

【００１８】さらに、回路基板１０の接地パタ−ン１１
の部分には、少なくとも一以上の貫通孔１２が形成され
る。貫通孔１２は、ガス抜きの役目を果たすために設け
られる。このため、貫通孔１２の開口は、溶融した半田
の毛細管減少によって塞がれない程度の大きさに形成さ
れる。貫通孔１２は、一般にドリルを用いて形成され
る。従って、貫通孔１２の内径は、スル−ホ−ルに用い
られる３００μｍ程度の大きさに通常は形成される。ま
た、貫通孔１２は、接地層２および接地パタ−ン１１の
形状を考慮して、フラックスのガスや、溶融半田中に取
り込まれた空気が気散しにくい、例えば接地パタ−ン１
１の中央部に形成される。貫通孔１２の数は、接地パタ
−ン１１の大きさ、あるいは形状を考慮して適宜選択さ
れる。

【００１９】次に、実装方法の概略を説明する。まず、
回路パタ−ンが形成された回路基板１０の表面に、所定
形状に形成されたマスクを重ね合わせる。この後、スキ
−ジを用いて、パット７および接地パタ−ン１１の表面
に半田ペ−ストを印刷する。さらに、半導体部品１のリ
−ド端子６とパッド７が重なるように、半導体部品１を
回路基板１０に載置する。このとき、接地層２と接地パ
タ−ン１１とは重なる。この後、半導体部品１を載置し
た回路基板１０をリフロ−炉に流して、半田ペ−ストを
溶融する。なお、半田ペ−ストを溶融させるために加え
られる熱は接地パタ−ン１１に逃げやすいため、パッド
７に比べて接地パタ−ン１１の温度上昇が遅くなる。こ
のため、接地層２の代わりに接地用のリ−ド端子が設け
られた高周波で動作する半導体部品を実装する場合に比
べて、リフロ−炉の温度は高めに設定されるとともに、
リフロ−炉に保持する時間は短かく設定される。

【００２０】このとき、接地層２と接地パタ−ン１１の
間に発生するフラックスのガスや、溶融ハンダ中に取り
込まれた空気は、接地層２と接地パタ−ン１１の間から
だけではなく、貫通孔１２を気道として気散される。こ
の結果、接地層２と接地パタ−ン１１の間には、ボイド
８やブロ−ホ−ル９の発生が防止される。

【００２１】上述した回路基板１０では、回路基板１０
における接地パタ−ン１１の部分に貫通孔１２を形成し
たが、これに限られることはない。図３を用いて、請求
項２に係る第一の回路基板１３について説明する。

【００２２】回路基板１３の表面には、回路パタ−ンの
一部であるパッド７と、接地パタ−ン１４が設けられ
る。

【００２３】回路基板１３の接地パタ−ン１４の部分に
は、少なくとも一以上の溝１５が形成される。溝１５は
接地パタ−ン１４の周縁から接地パタ−ン１４の中央付
近に伸びるように形成される。溝１５の内壁に溶融した
半田が付着すると溝１５が塞がれてしまうので、溝１５
はフラックスのガスや、溶融半田中に取り込まれた空気
を、気散させるための気道として機能しなくなる。この
ため、溝１５は、接地パタ−ン１４の下層の回路基板１
３を構成する絶縁基板１６の表面を露出するように形成
される。なお、絶縁基板１６は、例えばガラス繊維にエ
ポキシ樹脂を含浸して形成された基板や、セラミック基
板で形成されるので溶融半田は付着せず、溝１５は塞が
れない。

【００２４】また、溝１５は、パタ−ンエッチング等に
よる化学的方法を用いて、溝１５の幅が３００μｍ程度
となるように形成される。また、溝１５は、接地パタ−
ン１４の形状を考慮して、フラックスのガスや、溶融半
田中に取り込まれた空気が気散しにくい部分に形成され
る。

【００２５】さらに、溝１５の数は、接地パタ−ン１４
の大きさ、あるいは形状により適宜選択される。溝１５
が複数形成される場合は、溝１５を放射状に形成しても
良いし、平行に形成しても良いし、交差するように形成
しても良い。また、溝１５は、接地パタ−ン１４を分割
するように形成しても良い。なお、溝１５によって接地
パタ−ン１４が複数に分割された場合は、分割された接
地パタ−ン１４のそれぞれの部分を接地した場合に、半
導体部品１で発生した熱を効率良く逃がすことができ
る。

【００２６】なお、溝１５は、化学的方法を用いて形成
する代わりに、エンドミルを用いて切削する等の物理的
方法によって形成しても良い。図４を用いて、請求項２
に係る第二の回路基板１７について説明する。

【００２７】回路基板１７は、接地パタ−ン１８の部分
にエンドミルを用いて切削して形成した溝１９を有す
る。

【００２８】エンドミルを用いて接地パタ−ン１８を切
削する場合は、接地パタ−ン１８だけでなく、絶縁基板
１６の表面層も除去する。このため、溝１９の底面は絶
縁基板１６の表面よりも低くなり、溝１９の深さは化学
的方法によって形成された溝１５よりも深くなる。この
ため溝１９の断面形状は、溝の幅が同じならば、化学的
方法を用いて形成した溝１５に比べて大きくなり、フラ
ックスのガスや、溶融半田中に取り込まれた空気を気散
させる気道としての効果は大きくなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、上述のような構成であるから
次のような効果を有する。すなわち、接地層と接地パタ
−ンの間に発生するフラックスのガスや、溶融ハンダ中
に取り込まれた空気は、接地層と接地パタ−ンの間から
だけではなく、貫通孔あるいは溝を介しても気散され
る。この結果、接地層と接地パタ−ンの間には、ボイド
やブロ−ホ−ルの発生が防止される。このため、半導体
部品の位置ズレや、傾きが発生しにくくなる。従って、
高周波で動作をする半導体部品を回路基板に実装する際
の歩留まりが向上する。また、半導体部品の接地層と接
地パタ−ンとの間の接着面積が一定となるので、半導体
部品の高周波特性のバラツキが減少するとともに、放熱
効果の低下を防ぐことができる。さらに、ヒ−トサイク
ルが加わるような状態で実装した回路基板を使用する場
合でも、接続強度の著しく低下を防ぐことができ、電気
的信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の回路基板であり、図１（ａ）は上面
図の一部であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−
Ａ´での断面図である。

【図２】請求項１の回路基板に半導体部品を実装した図
であり、図２（ａ）は上面図の一部であり、図２（ｂ）
は図２（ａ）におけるＡ−Ａ´での断面図である。

【図３】請求項２の回路基板であり、図３（ａ）は上面
図の一部であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−
Ａ´での断面図である。

【図４】請求項２の回路基板であり、図４（ａ）は上面
図の一部であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−
Ａ´での断面図である。

【図５】従来の回路基板に半導体部品を実装した図であ
り、図５（ａ）は上面図の一部であり、図５（ｂ）は図
５（ａ）におけるＡ−Ａ´での断面図である。

【符号の説明】

１０ 回路基板 １１ 接地パタ−ン １２ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体部品を実装する回路基板におい
   て、前記半導体部品の底面に設けられた接地層と対向す
   る位置に形成されて該接地層と半田付けされる接地パタ
   −ンを有し、該接地パタ−ン部分には貫通孔が形成され
   ていることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】 半導体部品を実装する回路基板におい
   て、前記半導体部品の底面に設けられた接地層と対向す
   る位置に形成され且つ前記接地層と半田付けされる接地
   パタ−ンを有し、該接地パタ−ン部分には少なくとも一
   方の端部を接地パタ−ンの周縁として絶縁基板を露出さ
   せる溝が形成されていることを特徴とする回路基板。