JP2009010201A - プリント回路板、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 余分な量の接着剤を塗布することなく半導体パッケージとプリント配線板との接続を確保する。
【解決手段】 プリント回路板１５は、プリント配線板１６と、パッケージ裏面に複数の半田ボール２９を有し、半田ボール２９の半田接合によりプリント配線板１６実装された半導体パッケージ１７と、プリント配線板１６の半導体パッケージ１７を実装した実装面部に設けられ、半導体パッケージ１７の外縁近傍に位置する複数の凹部４１と、実装面部とパッケージ裏面とを補強接続する補強材料により形成された接着剤３１とを備え、接着剤３１の一部が凹部４１に充填されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、プリント回路板に係り、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）形の半導体パッケージのような回路部品が実装されたプリント回路板に関する。

例えば、ポータブルコンピュータに用いられるプリント回路板は、ＢＧＡ形の半導体パッケージが実装されたプリント配線板を有している。このようなプリント回路板において、複数の半田ボールを介して半導体パッケージとプリント配線板とが精密に接続されるため、所定の強度を確保してプリント配線板に半導体パッケージを固定する必要がある。このため、従来のプリント回路板では、半導体パッケージの角部を樹脂製の接着剤を介してプリント配線板に固定することが行われている。接着剤は、回路部品の側面に充填されている。接着剤の充填位置は、半田が供給される領域に隣接している。

接着剤が複数の半田の内部にまで流入した場合、熱による膨張、収縮の繰り返しにより半田接合部に熱応力が加わり、クラックが生じることもありうる。例えば特許文献１では、回路部品とプリント配線板との間を、接着剤が充填される領域全部を段差部として構成する技術が開示されている。
特開２００７−４８９７６号公報（第８頁、図４）

しかしながら、特許文献１の技術では、接着剤の塗布領域の全面が、その周辺よりも一段下がった位置である。従って、所定の高さに接着剤を塗布する場合、必ず一段下がった高さ分は余分に接着剤を塗布することとなる。一方、所定の接着剤のままの量で余分に接着剤を塗布しない場合には、接着剤は一段下がった状態で塗布されるため、半導体パッケージまで十分接着剤が行き届かない場合も生じうる。

そこで、本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、余分な量の接着剤を塗布することなく半導体パッケージとプリント配線板との接続を確保できるプリント回路板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のプリント回路板は、プリント配線板と、パッケージ裏面に複数の半田接合部を有し、前記半田接合部の半田接合により前記プリント配線板に実装された半導体パッケージと、前記プリント配線板の前記半導体パッケージを実装した実装面部に設けられ、前記半導体パッケージの外縁近傍に位置する複数の凹部と、前記実装面部と前記パッケージ裏面とを補強接続する補強材料により形成された補強部とを備え、前記補強部の一部が前記凹部に充填されていることを特徴とする。

また、本発明の電子機器は、プリント回路板を収容した電子機器であって、前記プリント回路板は、プリント配線板と、パッケージ裏面に複数の半田接合部を有し、前記半田接合部の半田接合により前記プリント配線板に実装された半導体パッケージと、前記プリント配線板の前記半導体パッケージを実装した実装面部に設けられ、前記半導体パッケージの外縁近傍に位置する複数の凹部と、前記実装面部と前記パッケージ裏面とを補強接続する補強材料により形成された補強部とを備え、前記補強部の一部が前記凹部に充填されていることを特徴等している。

余分な量の接着剤を塗布することなく半導体パッケージとプリント配線板との接続を確保できる。

図１は、本発明の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図を示す。図１において、ポータブルコンピュータ１１の本体１２には、表示部筐体１４ａがヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体１２には、ポインティングデバイス１３ｂ、キーボード１３ａ等の操作部が設けられている。表示部筐体１４ａには例えばＬＣＤ等の表示デバイス１４ｂが設けられている。

また本体１２には、上記ポインティングデバイス１３ｂ、キーボード１３ａ等の操作部および表示デバイス１４ｂを制御する制御回路を組み込んだプリント回路板（マザーボード）１５が設けられている。

図２は、図１に示したプリント回路板の一部を切り出して示す斜視図である。図２に示すように、プリント回路板１５は、プリント配線板１６、およびＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒ
ｉｄ Ａｒｒａｙ）形の半導体パッケージ１７を有している。

図３は、図２に示すプリント回路板の上面図である。図３に示すように、半導体パッケージ１７は、パッケージ本体２８を第１の接着要素３２の上側１／４に重ねた状態で、プリント配線板１６に固定されている。また、半導体パッケージ１７は、パッケージ本体２８を第２の接着要素３４の上側１／２に重ねた状態で、プリント配線板１６に固定されている。

図４は、図３に示すプリント回路板をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図４に示すように、プリント配線板１６は、例えば銅製の配線層を積層した銅張積層板で構成されている。プリント配線板１６は、基材としてガラスクロスを通した樹脂製の絶縁層１８と、絶縁層１８に挟まれて設けられる配線層１９と、プリント配線板の上面に設けられた複数のパッド２５と、このパッド２５の部分、及び後述する凹部４１を残してプリント配線板１６の表面を覆うソルダーレジスト層２６と、を備えている。配線層１９は、例えば銅箔をエッチングすることにより、所定のパターンで絶縁層１８上に形成されている。

パッド２５は、図示しないビアホールに設けたメッキで、例えば下層に位置する配線２７に接続されている。ソルダーレジスト層２６は、図示しない最上位層の配線に対して例えばソルダーレジストを印刷することにより形成される。

図２に示すように、半導体パッケージ１７は、回路部品の一例であり、プリント配線板１６上に実装されている。半導体パッケージ１７は、図示しない半導体素子を樹脂モールドしたパッケージ本体２８、および接続端子としての複数の半田ボール２９を有している。パッケージ本体２８は、正方形の板状を有している。複数の半田ボール２９は、前記パッド２５に対応するようにパッケージ本体２８の下面に格子状に並べて配置されている。

このため、図４に示すように、半田ボール２９とパッド２５との接続部は、プリント配線板１６と半導体パッケージ１７との間に位置している。

図２に示すように、半導体パッケージ１７の四つの角部１７ａは、それぞれ接着剤３１を介してプリント配線板１６に固定されている。接着剤３１は、例えば、熱硬化性の樹脂で構成されている。接着剤３１は、半導体パッケージ１７の各角部１７ａにつき、３点でパッケージ本体２８をプリント配線板１６に固定している。すなわち、接着剤３１は、半導体パッケージ１７の角部１７ａに面して設けられる第１の接着要素３２と、第１の接着要素３２に隣接して設けられる一対の第２の接着要素３４と、を有している。第２の接着要素３４は、角部１７ａに隣接する半導体パッケージ１７の２辺に面して設けられている。接着剤３１は、半導体パッケージ１７の外周部３３とプリント配線板１６との間に充填されている。

図４に示すように、プリント配線板１６に、段差部４０が設けられている。本実施形態において、段差部４０は、プリント配線板に塗布される接着剤３１の接着面の縁部にプリント配線板１６の表面を覆うソルダーレジスト層２６を施さないことにより形成される凹部４１で規定されている。凹部４１は、プリント配線板１６のソルダーレジスト層から絶縁層１８に向けて突出している。また、本実施の形態では、凹部４１は、接着面において半導体パッケージ１７側に設けられている。即ち、接着剤３１は凹部４１を含み半導体パッケージ１７の周外方向に塗布されている。

次に、半導体パッケージ１７の実装作業の流れについて説明する。

まず、プリント配線板１６上のパッド２５の位置に対応して、半田４４を供給する。

次に、プリント配線板１６上に接着剤３１を塗布する。接着剤３１の塗布は、凹部４１を含む接着面の領域に接着要素３２、３４を塗布する。接着要素３２、３４の塗布後の接着剤３１の高さは、半田ボール２９の高さよりも十分高く設けられる。また、その高さは半導体パッケージ１７の高さまで届くような高さになるように適宜容量を調整して塗布することが好ましい。

接着剤３１の塗布により、接着要素３２、３４の一部は凹部４１に入り込むが、その量は各接着要素の各々の全体の量に比して極めて小さな量であるため、接着要素３２、３４の塗布後の接着剤３１の高さは凹部４１の有無によって極端に低くはならない。

既述の通り、接着剤３１は熱硬化性のものを使用する。また、接着剤３１は半導体パッケージ１７よりも先にプリント配線板１６上に塗布する、いわゆる「先入れ」の接着剤である。即ち、半導体パッケージ１７よりも後にプリント配線板１６上に塗布する「後入れ」の接着剤よりも粘性が高い接着剤を使用する。

次に、半導体パッケージ１７を、自動搭載機（マウンター）でピックアップし、プリント配線板１６の上側に搭載する。半導体パッケージ１７は、その半田ボール２９が、パッド２５に供給された半田４４上に乗るようにプリント配線板１６に搭載する。

次に、リフロー炉において半田４４の溶融と接着剤の硬化とを一括して行う。これにより半田４４および半田ボール２９の溶融がなされる。半田４４および半田ボール２９の溶融により、プリント配線板１６と半導体パッケージ１７とが電気的に接続される。また、接着剤が硬化し、半導体パッケージの角部と、プリント配線板１６とが接着剤３１で接続される。尚、リフロー炉での加熱処理は、半田４４の溶融よりも後に接着剤３１の硬化がなされるように条件を設定することが好ましい。このようにすれば、半田４４の溶融がなされた後であっても、位置ずれして搭載された半導体パッケージ１７の微調整、すなわちアライメントをすることができる。この場合、アライメント作業の後、さらに加熱を継続し、接着剤３１の硬化を行うようにする。

本実施形態によれば、凹部４１上に接着剤３１が塗布される。この接着剤はいわゆる先入れ用の接着剤であり、後入れ用の接着剤よりも粘性が高い。従って、プリント配線板１６上の接着面の一部に凹部４１があり、接着剤３１は、一部が凹部４１に充填されている。従って、半導体パッケージ１７の内側にある半田ボール２９の方までは流入するには、接着剤３１は、凹部４１を乗り越えなければならない。即ち、接着剤３１が複数の半田の内部にまで流入しにくくなる。従って、熱による膨張、収縮の繰り返しによる半田接合部のクラック発生を低減することが出来る。

また、接着要素３２、３４は、凹部４１に入り込むが、その量は各接着要素の各々の全体の量に比して極めて小さな量であるため、接着要素３２、３４の塗布後の接着剤３１の高さは凹部４１の有無によって極端に低くはならない。従って、凹部の底面の面積を広く取り、接着面をその凹部底面の全部とした場合に比して接着剤３１の容量を少なく抑えることが可能となる。

従って、余分な量の接着剤を塗布することなく半導体パッケージとプリント配線板との接続を確保できる。

尚、本実施の形態では、凹部４１はソルダーレジスト層２６を塗布しないことにより形成したが、レーザ加工などにより、ソルダーレジスト層２６だけでなく、絶縁層１８や配線層１９の深さまで、又は場合によりプリント配線板１９を厚さ方向に関するような加工を施して形成しても良い。また、凹部４１は、半導体パッケージ１７に隣接しているが、図４（ｂ）に示すように、最外の半田ボール２９と接着要素３２とが接する程度まで凹部４１が近づいていても良い。

（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、プリント回路板１５の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施の形態に係るプリント回路板を図３のＡ−Ａ線に対応した線で切断した断面図である。第２の実施形態のプリント回路板１５は、プリント配線板１６以外の構成については、第１実施形態のものと同様であるため、共通の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態のプリント回路板１５は、段差部４０が、半導体パッケージ１７に近いほうだけでなく、遠い側にも設けられた凹部５１によって構成されている。

凹部５１は、凹部４１と同様、ソルダーレジスト層２６を塗布しないことにより形成することができる。また、レーザ加工などにより、ソルダーレジスト層２６だけでなく、絶縁層１８や配線層１９の深さまで、又は場合によりプリント配線板１９を厚さ方向に関するような加工を施して形成しても良い。

凹部５１を設けることで、接着剤３１は、半導体パッケージ１７の方に流れ込むことを防止できるだけでなく、パッケージの周方向に広がることも防止でき、接着剤の高さを確実に確保すること出来る。

従って、余分な量の接着剤を塗布することなく半導体パッケージとプリント配線板との接続を確保できる。

（第３の実施の形態）
次に、図６を参照して、プリント回路板１５の第３の実施形態について説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るプリント回路板の上面図である。図７は、図６に示すプリント回路板をB−B線で切断した断面図である。第３の実施形態のプリント回路板１５は、プリント配線板１６と接着剤３１以外の構成については、第１実施形態のものと同様であるため、共通の符号を付して説明を省略する。

図６、図７に示すように、第３の実施形態のプリント回路板１５は、各角部において段差部４０が、繋がった凹部６１によって構成され、その部分に接着要素３２、３４が連続して塗布されている。

凹部６１は、凹部４１と同様、ソルダーレジスト層２６を塗布しないことにより形成することができる。また、レーザ加工などにより、ソルダーレジスト層２６だけでなく、絶縁層１８や配線層１９の深さまで、又は場合によりプリント配線板１９を厚さ方向に関するような加工を施して形成しても良い。凹部６１を設けることで、半導体パッケージ１７とプリント配線板１６とを更に強固に接続することが出来る。

図８は、図６に示すプリント回路版の凹部の他の実施の形態を示した断面図である。段サブ４０は、図８に示すように半導体パッケージ１７に近いほうだけでなく、遠い側にも設けた凹部７１であっても良い。この図８によっても半導体パッケージ１７とプリント配線板１６とを更に強固に接続することが出来る。

尚、本発明に係るプリント回路板は、上記実施形態に示したポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯情報端末のようなその他の電子機器に対しても実施可能である。

本発明の第１の実施形態のポータブルコンピュータの斜視図。 図１に示す、ポータブルコンピュータの筐体内部に収容されるプリント回路板の一部を切り出して示す斜視図。 図２に示すプリント回路板の上面図。 図３に示すプリント回路板をＡ−Ａ線で切断した断面図。 第２の実施の形態に係るプリント回路板を図３のＡ−Ａ線に対応した線で切断した断面図。 本発明の第３の実施形態に係るプリント回路板の上面図。 図６に示すプリント回路板をB−B線で切断した断面図。 図６に示すプリント回路版の凹部の他の実施の形態を示した断面図。

符号の説明

１１ ポータブルコンピュータ１１
１２ 本体１２
１３ａ キーボード１３ａ
１３ｂ ポインティングデバイス１３ｂ
１４ａ 表示部筐体１４ａ
１４ｂ 表示デバイス１４ｂ
１５ プリント回路板１５
１６ プリント配線板１６
１７ 半導体パッケージ１７
１７ａ 角部１７ａ
１８ 絶縁層１８
１９ 配線層１９
２５ パッド２５
２６ ソルダーレジスト層２６
２７ 配線２７
２８ パッケージ本体２８
２９ 半田ボール２９
３１ 接着剤３１
３２，３４ 接着要素３２
３３ 外周部３３
４０ 段差部４０
４１、５１、６１、７１ 凹部４１
４４、 半田４４

Claims (6)

1. プリント配線板と、
   パッケージ裏面に複数の半田接合部を有し、前記半田接合部の半田接合により前記プリント配線板に実装された半導体パッケージと、
   前記プリント配線板の前記半導体パッケージを実装した実装面部に設けられ、前記半導体パッケージの外縁近傍に位置する複数の凹部と、
   前記実装面部と前記パッケージ裏面とを補強接続する補強材料により形成された補強部とを備え、
   前記補強部の一部が前記凹部に充填されていることを特徴とするプリント回路板。
2. 前記補強部は、前記半導体パッケージの複数のコーナー部を局所的に補強していることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
3. 前記凹部よりも前記半導体パッケージ周縁から外側において他の凹部が設けられていることを特徴する請求項１に記載のプリント配線板。
4. 前記補強部の一部は、前記半導体パッケージの半田接合部の一部に接していることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
5. 前記補強部は、半導体パッケージよりも先にプリント配線板上に塗布されることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
6. プリント回路板を収容した電子機器であって、
   前記プリント回路板は、
   プリント配線板と、
   パッケージ裏面に複数の半田接合部を有し、前記半田接合部の半田接合により前記プリント配線板に実装された半導体パッケージと、
   前記プリント配線板の前記半導体パッケージを実装した実装面部に設けられ、前記半導体パッケージの外縁近傍に位置する複数の凹部と、
   前記実装面部と前記パッケージ裏面とを補強接続する補強材料により形成された補強部とを備え、
   前記補強部の一部が前記凹部に充填されていることを特徴とする電子機器。

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