WO2006059706A1

WO2006059706A1 - プリント基板及びその設計方法並びにｉｃパッケージ端子の設計方法及びその接続方法

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Publication number: WO2006059706A1
Application number: PCT/JP2005/022157
Authority: WO
Inventors: Masaki Watanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2007-06-02
Also published as: JP4211986B2; CN101066003B; EP1814370A4; JP2006165003A; CN101066003A; EP1814370A1; US20080277152A1; KR101160375B1; MY141289A; KR20070084267A; US8097815B2

Abstract

　従来使用していた、通常サイズのスルーホールを用いるも、端子間隔の狭いＢＧＡ等ＩＣパッケージが実装することができるプリント基板を提供する。プリント基板（１）の一主面に、はんだボールが接続されるはんだ付けランド（２ａ），（２ｂ），（２ｃ）および（２ｄ）を格子状に配置する。スルーホール（３）の中心点（Ｂ）を、はんだ付けランド（２ａ）と（２ｂ）を結ぶ対角線（２００ａｂ）と、はんだ付けランド（２ｃ）と（２ｄ）を結ぶ対角線（２００ｃｄ）との交差点（Ａ）よりも、スルーホール（３）と同電位に置かれるはんだ付けランド（２ａ）側に偏心させて設ける。

Description

明細書

プリント基板及びその設計方法並びに ICパッケージ端子の設計方法及びその接続方法

技術分野

[0001] 本発明は、 BGA(Ball Grid Array)などにパッケージ化された IC (Integrated Circuit) , LSI (Large Scale Integrated Circuit)が実装される、プリント基板及びその設計方法並びに ICパッケージ端子の設計方法及びその接続方法に関するものである。

背景技術

[0002] BGAは多ピンィ匕された、たとえば LSIをプリント基板上に実装するために開発された表面実装用のパッケージである。 BGAでは、はんだ材料を小さく丸めたはんだボールが ICパッケージの一主面または他主面に格子状に一定間隔で配置されている。これをプリント基板上に設けた、はんだ付けランドに、はんだ付けして表面実装を行

[0003] 図 15は BGAを実装するためのプリント基板の一例を示す。プリント基板 100のたとえば一主面には、複数のはんだ付けランド 101, 101aを設け、はんだ付けランド 101 には配線パターン 102をそれぞれ接続する。

[0004] プリント基板 100の外周付近に設けられた、はんだ付けランド 101から、プリント基板 100の外側に向力つて配線パターン 102を引き出すことは比較的容易である。しかし、プリント基板 100の内部に存在するはんだ付けランド 101aに接続された配線パターンをプリント基板 100の外側に向力つて引き出すことは困難である。

[0005] プリント基板 100の一主面 (または他主面)から配線を引き出すのが困難なはんだ付けランド 101aについては、プリント基板 100の一主面から他主面に向力つて貫通するスルーホールを設け、プリント基板 100の他主面 100b (後述の図 16参照）から配線を外部に弓 Iき出さなければならな、。

[0006] 図 16はスルーホールを有するプリント基板 100と BGA103をはんだ付けする場合の接続部分の断面を示す図である。 [0007] 図 16において、 BGA103の一主面 103aには複数の端子 104を設け、端子 104には、はんだボール 105を接続する。 BGA103の他主面 103bには何らの素子を形成しないものを示している。プリント基板 100の一主面 100aには、はんだ付けランド 10 1を、 BGA103の一主面 103aに設けた端子 104それぞれに対応して設ける。はんだ付けランド 101には、はんだボール 105が接続されている。はんだ付けランド 101 は、配線パターン 102を介して外に引き出される。また、スルーホール上部ランド 107 及びスルーホール 106の内壁には導体 109を設け，スルーホール下部ランド 108を経由してプリント基板 100の他主面 100b側に引き出す。

[0008] このように、配線パターン 102をプリント基板 100の他主面 100b側に引き出す場合には、プリント基板 100を貫通するスルーホール 106を設けるのが一般的である。 BG A103に設けた端子 104と隣の端子 104との間のピッチ Aが狭くなると、スルーホール上部ランド 107と、はんだ付けランド 101との間（図 16での BC間）の絶縁距離（間隔)が十分に確保できなくなり、電気的な絶縁信頼性が低下するという不具合が生じる。

[0009] 図 17Aは、 BGA103に設けた端子 104同士のピッチ P104aを 1. Ommに設定した場合を示す。このとき、はんだ付けランド 110の直径 φ 110は 0. 5mmとし、スルーホール 106の直径 φ 106は 0. 3mmとしている。また、スルーホール上部ランド 107の直径 φ 107ίま 0. 6mmに設定して!/ヽる。

[0010] 図 17Aの構成においては、はんだ付けランド 110とスルーホール上部ランド 107との間隔 L17aは 157 μ mとなる。この間隔の大きさはスルーホール上部ランド 107とはんだ付けランド 110の間の電気的な短絡事故を防止するために必要な絶縁距離を 1 00 mであるとすると、この大きさに対して十分に大きなものとなるので、電気的な絶縁状態を十分に確保することができる。

[0011] 図 17Bは、 BGA103に設けた端子 104同士のピッチ P104bを 0. 8mmに設定した場合を示す。このとき、はんだ付けランド 111の直径 φ 111は 0. 4mmとし、スルーホール 106の直径 φ 106は 0. 3mmとしている。また、スルーホール上部ランド 107の直径 φ 107ίま 0. 6mmに設定して!/ヽる。

[0012] 図 17Bの構成においては、はんだ付けランド 111とスルーホール上部ランド 107との間隔 L17bは 66 μ mとなる。この間隔はスルーホール上部ランド 107とはんだ付けランド 110の間の電気的短絡を防止するために必要な絶縁距離を 100 mとすると、満足するには至っていない。したがって、図 17Aに示したものとは異なり、電気的な絶縁状態を確保するには不十分である。

[0013] BGAのピッチ（図 16に示すピッチ A)の大きさをどの程度に設定するかについては、携帯電話や携帯型デジタル音楽プレーヤを初めとする様々なデジタル機器の多機能化，小型軽量ィ匕の動向に伴って変わってくる。狭ピッチ化が要求されている昨今においては、端子幅が 0. 5mm以下のものも出現している。今後は、このような狭ピッチ化に対応することができ、かつ安価なプリント基板の出現がますます増加していくことが予測される。

[0014] スルーホール上部ランド 107と、これと電位の異なる、すなわち異電位に置かれる、はんだ付けランド 101との間での電気的な絶縁状態を十分に確保し、電気的な短絡を防止するために種々の方法が提案されて！ヽる。

[0015] たとえば、スルーホール 106の直径 φ 106及びスルーホール上部ランド 107の直径 φ 107の直径を小さくする方法が提案されている。これを図 18に示す。図 18には、はんだ付けランド 112の直径 φ 112を 0. 4mmとし、スルーホール 106の直径 φ 10 6を 0. 25mm,スルーホール上部ランド 107の直径 φ 107を 0. 5mmに設定したものを示す。こうしたスルーホール 106の大きさであれば、スルーホール上部ランド 107と、はんだ付けランド 112との間の距離は十分に確保することが可能である。

[0016] しかしながら、スルーホール 106の直径 φ 106を小さくするためには、プリント基板 1 00にスルーホールを形成するときには、細い穴加工用ドリルを使用しなければならない。このため、プリント基板の板厚を所定の厚みまで薄くしなければならないという制約を受ける。したがって、プリント基板の板厚を薄くできない場合にはこの方法を採用するには困難が伴う。

[0017] スルーホール 106の直径 φ 106を変えずに、スルーホール上部ランド 107の直径 φ 107を小さくすることも可能である。し力し、この場合、スルーホール 106を高い精度をもって所定の位置に配置しなければならな、ので、プリント基板の製造歩留まりやカ卩ェ歩留まりを低下させ、ひいては、プリント基板のコストアップを招くことになる。 [0018] 異電位のはんだ付けランド間の絶縁距離を所定の間隔に確保するためは、はんだ付けランド 112の直径 φ 112を極小化することが考えられる。しかし、はんだ付けランド 112の直径 φ 112を小さくすると、はんだにクラックが入りやすくなるため、機械的，電気的な接続の信頼性が劣化するという不具合が生じる。

[0019] また、異電位のはんだ付けランド間の絶縁距離を所定の間隔に確保するために、いわゆるパッドオンビアと呼ばれる方法がある。この方法は、図 19,図 20に示すように、スルーホール 106の空洞部分を埋めて、スルーホール 106の上にはんだ付けランド 113を設ける方法である。これにより、スルーホール 106とはんだ付けランド 113 を同じ箇所に設置することができるため、他のはんだ付けランドとの間の絶縁距離を確保することが可能となる。

[0020] しかし、図 19,図 20に示す IVH (Interstitial Via Hole)基板、ビルドアップ基板は高価であり、また、スルーホール 106内を埋めた基板 100自体も一般的な貫通スルーホール型の基板よりも高価になってしまう。なお、図 19,図 20には、スルーホール 106及びはんだ付けランド 113も合わせ示して!/、る。

[0021] 異電位のはんだ付けランド間の絶縁距離を所定の間隔に確保するために、ほかにも、図 21に示すように、スルーホール上部ランド 107をはんだ付けランドとして用いる方法が知られている（例えば、日本特許公開、特開 2001— 168511号公報)。

[0022] し力し、この方法では、各スルーホール 106に取り込まれるはんだ量にもばらつきが生じる。このため、端子 104とスルーホール上部ランド 107を接続するはんだ量にばらつきが生じ、機械的，電気的な接続において、満足できる信頼性を維持することができなくなる。なお、図 21には BGA103及びはんだボール 105も合わせ示している発明の開示

[0023] 本発明は、従来、採用していた通常サイズのスルーホールを用いるも、端子間隔の狭い BGA等の ICパッケージをプリント基板に実装することが可能なプリント基板及びその設計方法並びに ICパッケージの端子の設計方法及びその接続方法を提供するものである。

[0024] 本発明のプリント基板は、格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板である。ノッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、プリント基板の一主面から他主面に向かって貫通するスルーホールを有する。スルーホールには導体が形成されている。また、スルーホールのうち、はんだ付けランドと同じ面側の周囲には、スルーホール上部ランドを有する。また、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれたスルーホールを、スルーホール上部ランドと接続する同電位のはんだ付けランド側に偏心させる。

[0025] また、本発明のプリント基板は、格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板である。パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、プリント基板の一主面力も他主面に向力つて貫通するスルーホールを有する。スルーホールには導体が形成されている。また、スルーホールの中で、はんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有する。また、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれたスルーホール上部のプリント基板を凹状に形成する。プリント基板の凹状底部に、スルーホール上部ランドを形成する。

[0026] さらに、本発明のプリント基板は、格子状に配列された複数の接続端子を有する IC ノッケージを搭載するプリント基板である。パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、プリント基板の一主面力他主面を貫通する導体を導くスルーホールを有する。スルーホールのうちはんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有する。また、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれたスルーホール上部ランドと、スルーホール上部ランドとは接続されな、異電位のはんだ付けランドとの間のプリント基板上に、絶縁素材力もなるリブを設ける。

[0027] また、本発明のプリント基板は、格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板である。パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、プリント基板の一主面力も他主面に向力つて貫通するスルーホールを有する。スルーホールには導体が形成されている。また、スルーホールの中ではんだ付けランドと同じ面側の周囲にはスルーホール上部ランドを有する。周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれたスルーホール上部ランドと、このスルーホール上部ランドとは接続されない異電位のはんだ付けランドとの間のプリント基板上に、溝部を設ける。 [0028] これらの構成により、特殊な微小サイズのスルーホールを用いることなぐ端子間隔の狭い、いわゆる、狭ピッチタイプの BGA等の ICパッケージをプリント基板に実装することが可能になる。従って、プリント基板の低コストィ匕を実現することができる。

[0029] また、本発明のプリント基板の設計方法は上記のプリント基板のスルーホールを配置する。

[0030] また、本発明の ICパッケージ接続端子の設計方法は、同電位となる複数の接続端子を近接させて配置する。

[0031] また、本発明の ICパッケージの接続方法は、 ICパッケージの接続端子の配列において、同電位となる複数の接続端子を近接させて配置する。

[0032] 本発明のプリント基板及びプリント基板の設計方法並びに ICパッケージ端子の設計方法及びその接続方法によれば、従来採用して!/、た通常サイズのスルーホールを用いることができるので、安価なプリント基板であるにも関わらず、端子間隔の狭い B

GA等 ICパッケージを実装することができる。

図面の簡単な説明

[0033] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1にかかるプリント基板を示す図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1にかかるプリント基板の断面図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1にかかるスルーホールの移動可能エリアを示す図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1にかかるプリント基板の別の態様を示す図である。

[図 5]図 5は実施の形態 1にかかるスルーホールの移動可能エリアを示す図である。

[図 6]図 6は実施の形態 1にかかるスルーホールの移動可能なエリアを示す図である

[図 7]図 7は実施の形態 1にかかるプリント基板の別の態様を示す図である。

[図 8]図 8は実施の形態 1にかかる BGAの端子配列を示す図である。

[図 9]図 9は実施の形態 2にかかるプリント基板を示す図である。

[図 10]図 10は実施の形態 2にかかるプリント基板の別態様を示す図である。

[図 11]図 11は実施の形態 2にかかるプリント基板の別態様を示す図である。

[図 12]図 12は実施の形態 3にかかるプリント基板の別態様を示す図である。圆 13]図 13は実施の形態 4にかかるプリント基板の別態様を示す図である。圆 14]図 14は実施の形態 5にかかるプリント基板の別態様を示す図である。

[図 15]図 15は従来例に力かるプリント基板の一例を示す図である。

[図 16]図 16は従来例に力かるプリント基板の断面を示す図である。

[図 17A]図 17Aは従来例に力かるプリント基板を示す図である。

[図 17B]図 17Bは従来例にかかるもう 1つのプリント基板を示す図である。

[図 18]図 18は従来例に力かるプリント基板を示す図である。

[図 19]図 19は従来例にかかるプリント基板の断面を示す図である。

[図 20]図 20は従来例に力かるプリント基板の断面を示す図である。

[図 21]図 21は従来例に力かるプリント基板の断面を示す図である。

符号の説明

1, 40, 50, 60, 100 基板

2, 2a, 2b, 2c, 2d, 101, 110, 111, 112, 113 はんだ付けランド

3, 106 スルーホール

4, 107 スルーホール上部ランド

5 パターン

6, 103 BGA

7, 104 端子

8, 105 はんだボーノレ

9, 109 導体

10, 108 スルーホール下部ランド

20 はんだ

30 レジスト層

31 はんだ付けランド開口部

32 スルーホール上部ランド開口部

33 端部分

41 凹部

51 リブ 61 溝

102 配線パターン

発明を実施するための最良の形態

[0035] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1にかかる、はんだ付けランドとスルーホール上部ランドとの位置関係を示す図である。

[0036] 図 1において、プリント基板 1の一主面には、 BGAの端子をはんだボールを介して、はんだ接続するはんだ付けランド 2a, 2b, 2c及び 2dを形成する。これらの 4つのはんだ付けランドは格子状に配置されている。また、プリント基板 1の一主面には、スル一ホール 3,スルーホール 3の上面に設けられたスルーホール上部ランド 4及び、はんだ付けランド 2b, 2c, 2dからプリント基板 1の一主面 laを介して外方向に配線を引き出すための配線パターン 5を各別に設ける。スルーホール 3は、はんだ付けランド 2 a〜2dによって囲まれている。図 1においては、スルーホール上部ランド 4に接続される同電位のはんだ付けランド 2aの数は、 1つものを示す。もちろん、スルーホール 3と同電位にすべきはんだ付けランドは 1つである必要はな、。同電位のはんだ付けランドが 2つ， 3つのものについては後述する。

[0037] はんだ付けランド 2b, 2c及び 2dは、はんだ付けランド 2aとは電位が別のもの、すなわち異電位に置かれるものとして示している。このため、これら 3つのはんだ付けランドは、スルーホール上部ランド 4には接続されないものである。すなわち、はんだ付けランド 2aは、実施の形態 1においては、はんだ付けランド 2b, 2c及び 2dとは電位が異なる、すなわち、異電位のはんだ付けランドとしている。

[0038] 対角線 200abは、はんだ付けランド 2aと 2bの各中心点を結ぶ。対角線 200cdは、はんだ付けランド 2cと 2dの各中心点を結ぶ。対角線 200abと対角線 200cdとの交差する箇所が交差点 Aとして示されて、る。

[0039] スルーホール 3の中心点 Bは、交差点 Aから所定の大きさだけ、はんだ付けランド 2 a側に偏心させている。ここで、スルーホール 3の中心点 Bをはんだ付けランド 2b側または 2c, 2d側ではなぐ同電位に置かれる、はんだ付けランド 2a側に偏心させたことを特徴としている。偏心させる大きさ、すなわち交差点 Aからスルーホール 3の中心点 Bまでの間隔，距離はたとえば、 200 /z mである。こうした構成によれば、スルーホール上部ランド 4と異電位のはんだ付けランド 2c, 2dとの間隔 L40は約 100 μ mとなり、電気的な絶縁を確保するに必要な距離，間隔を満足することができる。

[0040] なお、図 1において、スルーホール上部ランド 42は、従前のプリント基板で採用されていた位置を示す。すなわち、スルーホール上部ランド 42の中心点を交差点 Aに合せたときの配置を示す。こうした構成においては、スルーホール上部ランド 42と、はんだ付けランド 2c及び 2dとの間隔 L42は従来技術で述べたように 66 μ m程度となり、電気的な絶縁状態を確保するには十分な距離，間隔であるとは言えない。

[0041] 実施の形態 1は、従来サイズのスルーホール 3を採用することを前提としている。加えて、異電位のはんだ付けランド 2b, 2c及び 2dから一定の距離を確保するために、スルーホール 3の位置を決定する。

[0042] ここで、異電位のはんだ付けランドの中心点力スルーホールの中心点までの距離を α ,はんだ付けランドの半径 ¾rS,スルーホール上部ランドの半径を rTL,異電位のはんだ付けランドとスルーホール上部ランドが確保すべき最低距離を Yとしたときに、式 1を満足させるようにスルーホール 3の位置を決定する。

[0043] a >rS +Y+rTL (式 1)

式 1によって画定されるエリア内にスルーホール 3の中心点 Bを配設すれば、スルーホール上部ランド 4と異電位のはんだ付けランド 2b, 2c及び 2dとの間で所定の距離 Yを確保することができる。

[0044] ただし、スルーホール 3と同電位のはんだ付けランド 2aとが重複した場合、スルーホール 3へのはんだ流れ込みやスルーホール加工時の位置ずれによるはんだ付けランドの欠損の懸念が出てくる。これに鑑み、同電位のはんだ付けランドの中心点からスルーホール中心点までの距離を j8とし、スルーホールの半径を rTとしたときに、式 2 の条件を満たすことが望ま U、。

[0045] j8 >rS +rT (式 2)

図 2は図 1に示したプリント基板 1を、はんだ付けランド 2a〜 2dの中心を結ぶ対角線のうち、スルーホール 3を通る対角線 200abを基準として切断した断面図である。

[0046] 図 2には、本発明にかかる BGA6を示す。 BGA6の一主面 6aにはピッチがたとえば、 0. 8mmであって、格子状に端子 7を設けている。端子 7には、はんだボール 8を接続する。導体 9はスルーホール 3の内壁に形成されている。スルーホール 3の下部にはスルーホール下部ランド 10を設ける。

[0047] プリント基板 1の一主面 la側には、はんだ付けランド 2a, 2b及び配線パターン 5を形成する。はんだ付けランド 2a, 2bには、はんだボール 8を接続する。配線パターン 5を介して、 BGA6に実装された ICの所定の端子が BGAの外側に引き出される。また、スルーホール上部ランド 4力スルーホール 3の内壁に設けた導体 9を介してスル一ホール下部ランド 10に導かれる。

[0048] なお、図 2において、交差点 Aは、前に述べたように対角線 200abと対角線 200cd とが交差する箇所を示す。また、スルーホール 3の中心が中心点 3として示されている

[0049] 図 3は実施の形態 1において、スルーホール 3の中心点が移動可能なエリアを示す。ここで、移動可能なエリアとは、スルーホール 3の中心点を設けることができる領域を言う。

[0050] 図 3において、上記の式 1及び式 2の条件を満たす範囲は、エリア 200として示している。上記の式 1,式 2によって画定されるエリア 200は 3つの線分によって囲まれたエリアである。第 1の線分 202は、はんだ付けランド 2clと同心円であってその半径を (rS +Y+rTL)とする円の一部である。第 2の線分 204は、はんだ付けランド 2dlと同心円であってその半径を (rS+Y+rTL)とする円の一部である。第 3の線分 206 は、はんだ付けランド 2alと同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。なお、上記の rS, Y, rTL及び rTは上記式 1及び式 2で用いたものと同じである

[0051] これらの 3つの線分で囲まれたエリア 200は、上記式 1及び式 2の両者を満たす。ェリア 200の中にスルーホール 3の中心点が存在するようスルーホール 3の位置を決定すればよい。

[0052] このように、 3つの異電位のはんだ付けランド 2b 1, 2cl及び 2dlと、 1つの同電位のはんだ付けランド 2alに囲まれたスルーホール 3を、同電位のはんだ付けランド 2a 側に近づけて配置することで、ピッチの広!、BGAを接続する際に通常用いて、た直径を有するスルーホール 3を用いても、異電位のはんだ付けランド 2b, 2c及び 2cとの距離 (間隔)を十分に確保することができる。

[0053] 具体的にいうと、例えば、スルーホール 3の直径 φ 3を 0. 3mm、スルーホール上部ランド 4の直径を φ 4を 0. 6mmとする。これらのスルーホール 3及びスルーホール上部ランド 4は、従来、 0. 8mmピッチの BGAを塔載するプリント基板として採用することが困難であった。その理由は上述の背景技術の項で、図 17A,図 17Bを用いて述ベたように、スルーホール上部ランドと、はんだ付けランドの間の電気的な短絡事故を防止するために必要な絶縁距離が 66 μ m程度し力確保できな力つたためである。

[0054] 一方、本発明の実施の形態 1の構成を採用すれば、このサイズのスルーホール及びスルーホール上部ランドを 0. 8mmピッチの BGAを塔載するプリント基板に採用することが可能になる。これにより、スルーホールの直径やスルーホール上部ランドの直径が小さくなることによるコストアップを回避することができる。

[0055] 以上、本発明の実施の形態 1について説明した。本発明はこの実施の形態 1に限定されるものではない。他に、以下の別の実施の形態でも本発明を実施することが可能である。

[0056] 図 4は実施の形態 1にかかるプリン基板の別の形態を示す図である。 4つのはんだ付けランド 2a2, 2b2, 2c2及び 2d2を格子状に配置する。図 4には、スルーホール上部ランド 4と同電位のはんだ付けランドが 2a2, 2d2の 2つのものを示している。はんだ付けランド 2b2, 2c2は、はんだ付けランド 2a2, 2d2とは電位が異なる、いわゆる、異電位のはんだ付けとして形成されている。また、対角線 400abは、はんだ付けランド 2 a2と 2b2の各中心点を結んでいる。対角線 400cdは、はんだ付けランド 2c2と 2d2との各中心点を結んでいる。対角線 400abと対角線 400cdの交差する点（箇所）が交差点 A40として示されている。スルーホール 3の中心点 B30は図 4を正視して、交差点 A40から鉛直下方向に所定の大きさだけ偏心させている。図 4において、鉛直下方向に偏心させた理由は、その方向にはスルーホール 3と同電位とされる、はんだ付けランド 2a2と 2d2が存在しているからである。すなわち、偏心させる方向は同電位とされるはんだ付けランド側に向力つて偏心させることにほかならない。その偏心させる偏心の大きさ D40はたとえば 46 mである。こうした構成によれば、異電位のはんだ付けランド 2b2, 2c 2と、スルーホール上部ランド 4との間隔 (距離）は一定以上確保することができる。なお、本実施の形態では、これらの間隔 D60は 100 /z mの距離が確保されている。

[0057] このように、同電位のはんだ付けランドが 2つ（2a2, 2d2)存在する場合は、スルーホール 3をこれらのはんだ付けランドの中央方向に向かって偏心させればよぐ先の実施の形態 1の場合に比べて少なヽ移動距離でも、異電位のはんだ付けランド 2b2 , 2c2との間隔を確保することが可能となる。

[0058] この場合も、上記式 1,式 2を満足するエリア内にスルーホール 3の中心点 B30が存在するようにスルーホール 3の位置を決定すればょ、。異電位のはんだ付けランドが 2つ存在する場合であって、上記数 1,数 2によって画定されるエリアは図 5に示すとおりである。すなわち、図 5において、上記の式 1,式 2の両者の条件を満たすエリアは、エリア 500として示す。エリア 500は 5つの線分によって画定されている。第 1の線分 502は、はんだ付けランド 2c3と同心円であってその半径を (rS+Y+rTL)とする円の一部である。第 2の線分 504は、はんだ付けランド 2a3と同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。第 3の線分 506は、はんだ付けランド 2a3と 2d 3の各中心点を結ぶ直線である。第 4の線分 508は、はんだ付けランド 2d3と同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。第 5の線分 510は、はんだ付けランド 2b3と同心円であってその半径が（rS+Y+rTL)の円の一部である。また、対角線 600abははんだ付けランド 2a3と 2b3との各中心点を結んでいる。対角線 60 Ocdははんだ付けランド 2c3と 2d3との各中心点を結んでいる。

[0059] なお、上記の Y, rTL, rS及び rTは上記の式 1及び式 2で用いたものと同じ値であり、また図 3の説明に用いたものとも同じである。

[0060] これらの 5つの線分で囲まれたエリア 500は、上記の式 1及び式 2の両者を満たすエリアとして画定されることになる。エリア 500の中にスルーホール 3の中心点が存在するようスルーホール 3の位置を決定すればよ!、。

[0061] このように、スルーホール 3を囲む複数のはんだ付けランド 2a3〜2d3のうち 2つが同電位のものである場合、スルーホール 3を 2つの同電位のはんだ付けランド 2a3, 2 d3の中央位置に近づけて配置することによって、異電位であるはんだ付けランド 2b3 , 2c3との距離を所定以上に確保することができる。これによつて、異電位のはんだ付けランド同士の電気的短絡を防止することが可能となる。また、この場合、同電位のはんだ付けランドが 1つの場合に比べて、スルーホール 3の移動可能なエリアが拡大されるため、スルーホール 3の移動距離を小さなものとすることができ、回路設計における自由度が高まる。

[0062] さらに、特定のはんだ付けランドに接近させるわけではなぐ同電位の 2つのはんだ付けランド（図 5においては、 2a3, 2d3)との間でも一定の距離を保つことが可能となり、スルーホール 3へのはんだ流れ込みやスルーホール 3加工時の位置ずれによるはんだ付けランド 2の欠損の懸念も解消することが可能となる。

[0063] 図 6は実施の形態 1にかかるさらに別の形態を示す図である。図 6では、スルーホール上部ランド 4と同電位のはんだ付けランドは 3つ、残る 1つが異電位としている。対角線 800abは、はんだ付けランド 2a4と 2b4との各中心点を結んでいる。対角線 800 cdは、はんだ付けランド 2c4と 2d4との各中心点を結んでいる。この場合も、上記式 1 ,式 2に従って画定されるエリア 600は図 6に示す通りである。すなわち、エリア 600の中にスルーホール 3の中心点が存在するようにスルーホール 3の位置を決定すればよい。

[0064] 図 6において、上記の式 1,式 2を満たす条件のエリアは、エリア 600として示される。エリア 600は 6つの線分によって囲まれた領域である。第 1の線分 602は、はんだ付けランド 2c4と同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。第 2の線分 604は、はんだ付けランド 2c4と 2a4との中心点を結ぶ直線である。第 3の線分 60 6は、はんだ付けランド 2a4と同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。第 4の線分 608は、はんだ付けランド 2a4と 2d4の各中心点を結ぶ直線である。第 5の線分 610は、はんだ付けランド 2d4と同心円であってその半径を (rS+rT)とする円の一部である。第 6の線分 612は、はんだ付けランド 2b4と同心円であってその半径を (rS + Y+rTL)とする円の一部である。

[0065] なお、上記の rS, rT, Y及び rTLは上記の式 1及び式 2で用いたものと同じであり、また図 3及び図 5の説明に用いたものとも同じである。

[0066] これらの 6つの線分で囲まれたエリア 600は、上記の式 1及び式 2を満たすエリアとして画定されることになる。エリア 600の中にスルーホール 3の中心点が存在するように決定する。

[0067] このように、スルーホール 3を囲む複数のはんだ付けランド 2a4〜2d4のうち 3つが同電位である場合、スルーホール 3を、たとえば、 3つの同電位のはんだ付けランド 2 a4, 2c4及び 2d4の中央位置に近づけて配置することによって、ほかの異電位のはんだ付けランド 2b4との距離を所定以上に確保することができる。すなわち、スルーホール 3を異電位のはんだ付けランド 2b4から遠ざ力る方向に向かって偏心させればよい。これによつて、異電位のはんだ付けランド同士の電気的短絡を防止することが可能となる。また、この場合、同電位のはんだ付けランドが 1つの場合に比べて、スルーホール 3の移動可能エリアが大きくなるため、スルーホール 3の移動距離を小さなものとすることができ、回路設計における自由度がさらに高まる。

[0068] すなわち、先に説明した同電位のはんだ付けランド 2が 1つまたは 2つの場合に比ベて、スルーホール 3の移動可能なエリアが大きくなる。これによつて、回路設計における自由度を高めることができる。また、特定のはんだ付けランドに接近させるわけではないので、スルーホール 3へのはんだ流れ込み、はんだ付けランド（2a4, 2c4, 2d 4)の欠損を回避することができる。

[0069] ほかにも例えば、実施の形態 1では、スルーホール 3の四方をはんだ付けランドで囲んだ一例を説明した。しかしスルーホール 3の周囲のいずれか一方を除く三方をはんだ付けランドで囲んだ場合であっても同様に本発明を実施することができ、同等の効果を奏する。

[0070] なお、上記の式 1,式 2に基づき画定されるエリア内で、スルーホール 3と同電位のはんだ付けランドが接近する場合がある。その場合は図 7に示すように、プリント基板の製造工程にお、て、同電位のはんだ付けランド 2に対するはんだ 20の印刷する位置を、他に周囲に存在するはんだ付けランド 2に影響が及ばない範囲で、スルーホール 3から遠ざ力るいずれかの方向（Y70)にずらすことが可能である。

[0071] これにより、スルーホール 3へのはんだ 20の流れ込みを防止することができる。この場合、はんだ印刷直後は、はんだ付けランド 2からはんだ 20がはみ出している状態であるが、リフローはんだ付けにおいて、はんだ 20が溶融する際、印刷されたはんだ 20とはんだ付けランド 2もしくは BGA6のはんだボール 8との濡れ性により、はんだ 20 の全体がはんだ付けランド 2の中心方向に引き込まれることになる。従って、他に周囲に存在するはんだ付けランド 2との短絡が起こる可能性を低く抑えつつ、スルーホール 3へのはんだ流れ込みを防止することができる。

[0072] なお、実施の形態 1のように、複数のはんだ付けランドが同電位となる場合としては、それぞれのはんだ付けランドが電源端子同士、グランド端子同士である場合が考えられる。ほかにも、同種類の信号端子同士、未使用かつ他の端子と接続しても支障のなヽ端子 (以下 NC端子と呼称)であっても構わな、。

[0073] この場合、プリント基板 1の上のはんだ付けランドの配置に合わせて、 BGA6のパッケージ設計の段階から、端子 7の配置を行うことができる。例えば、図 8に示すように、電源端子を並べて配置すると、四方を囲むはんだ付けランドのうち 2つまたは 3っ以上が同電位のはんだ付けランドと異なるので、スルーホール 3の位置決定の自由度を高めることができる。

[0074] なお、実施の形態 1では BGAを一例としたが、接続端子が格子状に並んだパッケージであれば、同等の呼称である CSP (チップスケールパッケージ）や、はんだボールを有しない LGA (ランドグリッドアレイ）と称されるパッケージについても本発明を実施することができる。

[0075] (実施の形態 2)

図 9は、本発明の実施の形態 1で説明したプリント基板 1上にレジスト層 30を被せた状態を説明する図である。

[0076] 図 9には、はんだ付けランド 2上に設けたレジストのはんだ付けランド開口部 31,スルーホール上部ランド 4上に設けたレジストのスルーホール上部ランド開口部 32をそれぞれ示している。

[0077] プリント基板の製造工程では、各ランド間でのはんだ短絡防止とスルーホール 3への、はんだの流れ込みを防止するために、レジスト層 30をプリント基板 1,はんだ付けランド 2,スルーホール上部ランド 4及びパターン 5の上に被覆させるのが一般的である。この際、 BGA6の端子 7との接続のために、はんだ付けランド 2の上面には、はんだ付けランド開口部 31を設ける。また、スルーホール上部ランド 4の上面にはレジスト層 30が入り込まないように、スルーホール上部ランド開口部 32を設ける。

[0078] そして、スルーホール上部ランド 4に接続される同電位のはんだ付けランド 2の上面に被せられたレジスト 30は、スルーホール上部ランド 4側の端部分 33の分だけ余分に、はんだ付けランド 2の上面を覆う形状となっている。その他の要素は実施の形態 1 と同様であるため説明は省略する。

[0079] 実施の形態 1で説明したとおり、スルーホール上部ランド 4は、同電位のはんだ付けランド 2に接近した位置に偏心させているため、はんだ付けランド開口部 31とスルーホール上部ランド開口部 32の間の距離 Rも狭いものとなっている。しかし、レジスト層 30は、あまり細すぎると欠損の原因となるので、例えば 100 m以上を目安として幅を確保する必要がある。そこで、実施の形態 2では、はんだ付けランド 2の上面のはんだ付けランド開口部 31の一部をカットして、スルーホール上部ランド開口部 32とはんだ付けランド開口部 31との距離 Rを 100 m以上に確保する。

[0080] これにより、スルーホール上部ランド開口部 32とはんだづけランド開口部 31との間の距離を確保し、もってレジスト層 30の欠損を防止し、また、スルーホール上部ランド 4とはんだ付けランド 2の短絡を防止することが可能となる。

[0081] なお、実施の形態 2では、はんだ付けランド開口部 31とスルーホール上部ランド開口部 32の間の距離を 100 /z mとした力これは一例であって、当業者には設計的仕様の変更の範囲で、この距離を任意に設定することが可能である。

[0082] 以上、本発明の実施の形態 2について説明したが、本発明は実施の形態 2に限定されるものではない。

[0083] (実施の形態 2の別の形態）

図 10は実施の形態 2にかかる別の実施態様を示す図である。はんだ付けランド開口部 31の一部をカットした形状をスルーホール 3と同心円の円弧状として、る。これにより、はんだ付けランド開口部 31とスルーホール上部ランド開口部 32の間の距離を一定に確保する。この方法によれば、はんだ付けランド開口部 31の一部を直線状にカットする場合に比べて、はんだづけランド 2の銅箔露出面積を広くすることができる。

[0084] なお、カット形状としたはんだ付けランド開口部 31を有するはんだ付けランド 2は、電源'グランド，NCなど、回路全体として複数存在する。もしくは、非接続状態となつても直ちに動作不良にはつながらない端子を受けるよう設計することが可能である。はんだ付けランド開口部 31をカット形状としたため、同電位のはんだ付けランド 2におけるはんだ付け面積が減少して、る。このようなはんだ付けランドに前述の端子をあてがうことで、固有の信号端子のランドと比較して、たとえ早期に接続不良が生じたとしても、回路全体の不具合には直結せず、回路動作を所定の正常な状態に保持することがでさる。

[0085] なお、このような接続不良の可能性を低減するため、図 11に示すように、はんだ付けランド開口部 31のうち、一部カットしたスルーホール上部ランド 4側の端部分 33の方向以外の他の方向において、レジスト層 30をカットし、その領域に銅箔 34を設けて、銅箔露出面積の減少を補うことも可能である。このように、銅箔露出面積を増加させることで接続不良を未然に防止することができる。なお、一部カットしたはんだ付けランド開口部 31がグランド端子などであって、ほかのはんだ付けランド 2とパターン 5 によって接続されている場合には、パターン 5上のレジストを広げるだけで余分に銅箔露出面積を確保することができ、銅箔 34を追加するのと同等の効果を奏する。

[0086] (実施の形態 3)

図 12は、本発明の実施の形態 3にかかるプリント基板 40の断面を示す図である。

[0087] 図 12において、プリント基板 40に設けたスルーホール 3の上部表面に凹部 41を設ける。スルーホール上部ランド 4は凹部 41の底面に形成する。凹部 41は、スルーホール 3を形成した後、スルーホール 3に比べて一回りほど大きい穴を途中の深さまで追加加工して形成する。なお、実施の形態 3においても、スルーホール 3の直径は従来用いられていたものと同じサイズである。

[0088] このように、プリント基板 40の上のはんだ付けランド 2よりも下方にスルーホール上部ランド 4を設けることで、従来と同サイズのスルーホール 3を用いた場合であっても、異電位のはんだ付けランド 2とスルーホール上部ランド 4との間の距離 Mを所定値 (例えば、 100 m)に確保することが可能となる。

[0089] なお、凹部 41は円筒上に限定されるものではなぐ例えばすり鉢状であってもよい [0090] (実施の形態 4)

図 13は、本発明の実施の形態 4にかかるプリント基板 50の断面を示す図である。

[0091] 図 13において、プリント基板 50の上にリブ 51を設け、スルーホール上部ランド 4と異電位のはんだ付けランド 2の間にレジスト層 30を厚塗りして形成する。

[0092] このように、絶縁性を有するリブ 51をスルーホール上部ランド 4とはんだ付けランド 2 との間に設けることで、従来と同サイズのスルーホール 3を用いた場合であっても、異電位のはんだ付けランド 2とスルーホール上部ランド 4の短絡を防止することができる

[0093] なお、リブ 51は、レジスト層 30を複数回重ね塗りすることで形成可能である。

[0094] また、実施の形態 4では、レジスト層 30によりリブ 51を形成するものとした力ほかにも、スルーホール上部ランド 4とはんだ付けランド 2との間の絶縁性を確保可能な素材であれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、シルクなどを用いることも可能である。

[0095] (実施の形態 5)

図 14は本発明の実施の形態 4にかかるプリント基板 60の断面を示す図である。

[0096] 図 14において、スルーホール上部ランド 4の周囲には溝 61を設ける。スルーホール上部ランド 4の周囲に溝 61を設けることで、スルーホール上部ランド 4と異電位のはんだ付けランド 2との沿面距離を確保することができ、両者の短絡を防止することが可能となる。異電位のはんだ付けランド 2のはんだが流れたとしても、溝 61に吸い込まれるので、スルーホール上部ランド 4のところまで流れるという不具合を防止することができる。

産業上の利用可能性

[0097] 本発明にかかるプリント基板及びプリント基板の設計方法並びに ICパッケージの端子の設計方法及びその接続方法は、通常サイズのスルーホールを用いた安価なプリント基板上に、狭ピッチ BGA等 ICパッケージを実装可能にするものとして有用であるので、その産業上の利用可能性は高い。

Claims

請求の範囲

[1] 格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板が、

前記パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、前記プリント基板を貫通して前記はんだ付けランドから前記プリント基板の反対側面まで導体を導くスルーホールと、前記スルーホールのうち前記はんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有するとともに、

周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれた前記スルーホールを、前記スルーホール上部ランドと接続する同電位のはんだ付けランド寄りに偏心させたことを特徴とするプリント基板。

[2] 前記スルーホールの周囲を囲む複数のはんだ付けランドのうち、同電位のはんだ付けランドが 2つ存在する場合に、前記 2つのはんだ付けランドの中央方向寄りに前記スルーホールを偏心させたことを特徴とする請求項 1に記載のプリント基板。

[3] 前記スルーホールの周囲を囲む複数のはんだ付けランドのうち、同電位のはんだ付けランドが 3つ存在する場合に、前記 3つのはんだ付けランドのうち、中央に位置するはんだ付けランド寄りに前記スルーホールを偏心させたことを特徴とする請求項 1に記載のプリント基板。

[4] スルーホール上部ランドと接続されな!、異電位のはんだ付けランドの中心点からスル一ホールの中心点までの距離をひ，はんだ付けランドの半径を rS,スルーホール上部ランドの半径 ¾TTL,異電位のはんだ付けランドとスルーホール上部ランドとの確保すべき最低距離を Yとしたときに、前記スルーホールは前記はんだ付けランドで囲まれており、かつ前記スルーホールの中心点の位置が、（a >rS+Y+rTL)の条件を満たすことを特徴とする請求項 1に記載のプリント基板。

[5] 同電位のはんだ付けランドの中心点力もスルーホール中心点までの距離を 13、スル一ホールの半径を rTとしたときに、前記スルーホールの中心点の位置が、（j8 >rS +rT)の条件を満たすことを特徴とする請求項 4に記載のプリント基板。

[6] 前記プリント基板を覆うレジスト層と、前記スルーホール上部ランドを前記レジスト層から露出させるスルーホール上部ランド開口部と、前記はんだ付けランドを前記レジスト層から露出させるはんだ付けランド開口部を備えるとともに、前記はんだ付けランド開口部の前記スルーホール上部ランド開口部を前記レジスト層で塞、だことを特徴とする請求項 1〜5のいずれ力 1項に記載のプリント基板。

[7] 前記はんだ付けランド開口部の前記スルーホール上部ランド開口部を前記スルーホール上部ランドと同心円となる円弧状にレジスト層で塞いだことを特徴とする請求項 6 に記載のプリント基板。

[8] 前記レジスト層でスルーホール上部ランド開口部を塞!、だはんだ付けランド開口部を有するはんだ付けランドは、電源端子、グランド端子、 NC端子のいずれかが接続されるランドであることを特徴とする請求項 6に記載のプリント基板。

[9] 前記レジスト層でスルーホール上部ランド開口部を塞!、だはんだ付けランド開口部を有するはんだ付けランド力スルーホール上部ランド開口部以外のいずれかの方向にはんだ付けランドを拡張する拡張部分を有することを特徴とする請求項 6に記載のプリント基板。

[10] 格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板力前記パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、前記プリント基板を貫通して前記はんだ付けランドから前記プリント基板の反対側面まで導体を導くスルーホールと、前記スルーホールのうち前記はんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有するとともに、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれた前記スルーホール上部のプリント基板を凹状に形成するとともに、前記凹状底部に前記スルーホール上部ランドを構成したことを特徴とするプリント基板。

[11] 格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板力前記パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、前記プリント基板を貫通して前記はんだ付けランドから前記プリント基板の反対側面まで導体を導くスルーホールと、前記スルーホールのうち前記はんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有するとともに、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれた前記スルーホール上部ランドと、前記スルーホール上部ランドとは接続されなヽ異電位のはんだ付けランドとの間のプリント基板上に、絶縁素材からなるリブを設けたことを特徴とするプリント基板。

[12] 前記リブはシルクの厚塗りにより構成されることを特徴とする請求項 11に記載のプリント基板。

[13] 前記プリント基板を覆うレジスト層を備えた請求項 11に記載のプリント基板であって、前記リブは前記レジスト層の厚塗りにより構成されることを特徴とする請求項 11に記載のプリント基板。

[14] 格子状に配列された複数の接続端子を有する ICパッケージを搭載するプリント基板力前記パッケージの接続端子を接続する複数のはんだ付けランドと、前記プリント基板を貫通して前記はんだ付けランドから前記プリント基板の反対側面まで導体を導くスルーホールと、前記スルーホールのうち前記はんだ付けランドと同じ面側の周囲に設けたスルーホール上部ランドを有するとともに、周囲を複数のはんだ付けランドで囲まれた前記スルーホール上部ランドと、前記スルーホール上部ランドとは接続されない異電位のはんだ付けランドとの間のプリント基板上に、溝部を設けたことを特徴とするプリント基板。

[15] 前記 ICパッケージが、ボールグリッドアレイ、チップスケールパッケージ、ランドグリツドアレイのいずれかであることを特徴とする請求項 1, 10, 11, 12, 13及び 14のいずれカ 1項に記載のプリント基板。

[16] 請求項 1〜5のいずれか 1項のスルーホールを配置するプリント基板の設計方法。

[17] 請求項 1〜9のいずれか 1項に記載のプリント基板と前記 ICパッケージのはんだ接続において、前記同電位のはんだ付けランド上に配置するはんだ印刷を、前記スルーホール力も遠ざ力る方向にずらしたことを特徴とするプリント基板への ICパッケージ端子の接続方法。

[18] 請求項 1〜9のいずれか 1項に記載のプリント基板に接続する前記 ICパッケージの接続端子の配列において、同電位となる複数の接続端子を近接させて配置することを特徴とする ICパッケージ端子の設計方法。