特開2016-195210(P2016-195210A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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  • 特開2016195210-プリント配線板 図000003
  • 特開2016195210-プリント配線板 図000004
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-195210(P2016-195210A)
(43)【公開日】2016年11月17日
(54)【発明の名称】プリント配線板
(51)【国際特許分類】
   H05K 3/46 20060101AFI20161021BHJP
【FI】
   H05K3/46 Z
   H05K3/46 N
   H05K3/46 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2015-75054(P2015-75054)
(22)【出願日】2015年4月1日
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095795
【弁理士】
【氏名又は名称】田下 明人
(72)【発明者】
【氏名】古谷 俊樹
(72)【発明者】
【氏名】豊田 幸彦
【テーマコード(参考)】
5E316
【Fターム(参考)】
5E316AA12
5E316AA15
5E316AA32
5E316AA38
5E316BB02
5E316DD02
5E316EE31
5E316FF23
5E316FF45
5E316HH11
(57)【要約】
【課題】 SMDタイプのパッドの外周を覆う上側のソルダーレジスト層にクラックが発生しやすい。
【解決手段】 実施形態のプリント配線板は、第1エリアER1と第1エリアER1を囲む第2エリアER2で形成される実装エリアを有する。そして、第1エリアER1内のパッドはSMDタイプであって、実装エリアの4角に位置するパッドはNSMDタイプである。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
最上の樹脂絶縁層と、
前記最上の樹脂絶縁層上に形成されている矩形の実装エリアと、
前記実装エリア内に形成されている電子部品を搭載するための複数のパッドと、
前記パッドを露出するための複数の開口を有する上側のソルダーレジスト層と、を有するプリント配線板であって、
前記実装エリアは、矩形の第1エリアと前記第1エリアを囲む第2エリアで形成されていて、前記第1エリアの短辺は18mm以上であって、前記第1エリア内の前記パッドはSMDタイプのパッドであり、前記実装エリアの4角に形成されている前記パッドはNSMDタイプのパッドである。
【請求項2】
請求項1のプリント配線板であって、前記第2エリア内の前記パッドはNSMDタイプのパッドであって、前記第2エリア内の前記パッドは複数の列に並んでいて、前記列の数は10以上、25以下である。
【請求項3】
請求項1のプリント配線板であって、前記第2エリア内の前記パッドはNSMDタイプのパッドである。
【請求項4】
請求項1のプリント配線板であって、前記第1エリア内の前記パッドの数と前記第1エリアの面積との比(第1エリア内のパッドの数/第1エリアの面積)は、前記第2エリア内の前記パッドの数と前記第2エリアの面積との比(第2エリア内のパッドの数/第2エリアの面積)より大きい。
【請求項5】
請求項1のプリント配線板であって、さらに、前記最上の樹脂絶縁層上に形成されている複数の最上の導体回路を有し、前記4角に形成されている前記パッドのそれぞれから延びる前記最上の導体回路は存在しない。
【請求項6】
請求項1のプリント配線板であって、前記第1エリアと前記実装エリアの形状は正方形である。
【請求項7】
請求項1のプリント配線板であって、前記実装エリアの短辺は23mm以上であって、前記実装エリアの長辺は75mm以下であって、前記第1エリアの長辺は25mm以下である。
【請求項8】
請求項1のプリント配線板であって、前記第1エリア内の前記パッドの数は前記第2エリア内の前記パッドの数より多い。
【請求項9】
請求項1のプリント配線板であって、前記第1エリアの対角線の交点と前記実装エリアの対角線の交点は一致する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、SMDタイプのパッドとNSMDタイプのパッドを有するプリント配線板に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、SMDタイプのパッドとNSMDタイプのパッドを有する半導体パッケージを開示している。特許文献1は、ドロップテストとボードレベルの温度サイクルに対する信頼性を改善するため、SMDタイプのパッドとNSMDタイプのパッドの配列を研究している。特許文献1の図5A図5B図8では、NSMDタイプのパッドとSMDタイプのパッドは交互に形成されている。図6A図6B図9A図9Bでは、NSMDタイプのパッドとSMDタイプのパッドが行毎に配置され、NSMDタイプのパッドの行とSMDタイプのパッドの行が交互に形成されている。図7A図7B図10A図10Bでは、NSMDタイプのパッドとSMDタイプのパッドが列毎に配置され、NSMDタイプのパッドの列とSMDタイプのパッドの列が交互に形成されている。図11では、基板の中央領域にNSMDタイプのパッドが配置され、基板の外周領域にNSMDタイプのパッドとSMDタイプのパッドが交互に形成されている。図12では、基板の中央領域にNSMDタイプのパッドが配置され、基板の外周領域にNSMDタイプのパッドの行とSMDタイプのパッドの行が交互に形成されている。図13図14では、基板の中央領域にNSMDタイプのパッドが配置され、基板の外周領域にNSMDタイプのパッドの列とSMDタイプのパッドの列が交互に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】US2007/0096338A1
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明に係るプリント配線板は、最上の樹脂絶縁層と、前記最上の樹脂絶縁層上に形成されている矩形の実装エリアと、前記実装エリア内に形成されている電子部品を搭載するための複数のパッドと、前記パッドを露出するための複数の開口を有する上側のソルダーレジスト層と、を有する。そして、前記実装エリアは、矩形の第1エリアと前記第1エリアを囲む第2エリアで形成されていて、前記第1エリアの短辺は18mm以上であって、前記第1エリア内の前記パッドはSMDタイプのパッドであり、前記実装エリアの4角に形成されている前記パッドはNSMDタイプのパッドである。
【0005】
本発明の実施形態によれば、大きなストレスを受けやすいパッドがNSMDタイプのパッドである。そのため、上側のソルダーレジスト層は大きなストレスを受けやすいパッドの束縛を受け難い。従って、上側のソルダーレジスト層にクラックが入りがたい。また、本発明の実施形態によれば、第1エリアのパッドはSMDタイプのパッドである。そのため、プリント配線板のサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1図1(A)は本発明の実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図1(B)はSMDタイプのパッドとNSMDタイプのパッドの断面であり、図1(C)は第1エリアと第2エリアの平面図である。
図2図2(A)は実施形態のプリント配線板の最上の導体層と最上の導体層から露出する最上の樹脂絶縁層を示す平面図であり、図2(B)はSMDタイプのパッドとNSMDタイプのパッドの平面図であり、図2(C)は、1つの導体回路に形成されている複数のSMDタイプのパッドを示す平面図であり、図2(D)は図2(C)の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図1(A)は、実施形態のプリント配線板10の断面図を示す。プリント配線板10は、コア基板30とコア基板30の両面に形成されているビルドアップ層55F、55Sを有する。ビルドアップ層55Fは、上側のビルドアップ層であり、ビルドアップ層55Sは下側のビルドアップ層である。
【0008】
コア基板30は、第1面Fと第1面Fと反対側の第2面Sとを有する絶縁基板30Zと絶縁基板の第1面F上に形成されている第1導体層34Fと第2面S上に形成されている第2導体層34Sと絶縁基板30Zを貫通し第1導体層34Fと第2導体層34Sとを接続するスルーホール導体36とで形成されている。スルーホール導体36は、絶縁基板を貫通する貫通孔31内に形成される。
【0009】
コア基板30の第2面S上に下側のビルドアップ層55Sが形成されている。下側のビルドアップ層55Sは、交互に積層されている導体層58と樹脂絶縁層50を有する。さらに、下側のビルドアップ層55Sは、樹脂絶縁層を貫通し隣接する導体層を接続するビア導体60を有する。下側のビルドアップ層55S上に開口71Sを有する下側のソルダーレジスト層70Sが形成されている。開口71Sにより下側のパッド73Sが露出される。下側のパッド73S上にマザーボードと接続するための半田バンプ76Sが形成されている。
【0010】
コア基板30の第1面F上に上側のビルドアップ層55Fが形成されている。上側のビルドアップ層55Fは、交互に積層されている導体層58と樹脂絶縁層50を有する。さらに、上側のビルドアップ層55Fは、樹脂絶縁層を貫通し隣接する導体層を接続するビア導体60を有する。上側のビルドアップ層55F上に複数の開口71FC、71FEを有する上側のソルダーレジスト層70Fが形成されている。上側のビルドアップ層55F内の樹脂絶縁層50の内、最も上に形成されている樹脂絶縁層は最上の樹脂絶縁層50UMである。最上の樹脂絶縁層50UM上に形成されている導体層58は最上の導体層58UMである。最上の導体層58UMは、電子部品を搭載するためのパッド73FC、73FEを有する。開口71FC、71FEによりパッド73FC、73FEは露出される。上側のソルダーレジスト層は、個々のパッド73FC、73FEを露出する開口71FC、71FEを有している。
【0011】
図2(A)は、最上の導体層58UMと最上の導体層58UMから露出する最上の樹脂絶縁層50UMを示す平面図である。プリント配線板10は、最上の樹脂絶縁層50UM上にICチップ等の電子部品を搭載するための実装エリアERを有する。実装エリアはプリント配線板10の略中央に形成されている。図2(A)に示されるように、実装エリアER内に複数のパッド73FC、73FEが形成されている。実装エリアERは矩形であって、全てのパッドを含む。そして、実装エリアの面積が最小になるように、実装エリアの各辺は決められる。実装エリアは長方形、または、正方形である。
図2(A)に示されるように、実装エリアERは、第1エリアER1と第2エリアER2に分割される。第1エリアER1と第2エリアER2の境界は点線で描かれている。第1エリアER1に複数のパッドが形成されている。第1エリアER1は第1エリア内の全てのパッドを含む。そして、第1エリアER1の面積が最小になるように、第1エリアの各辺は決められる。第1エリアの形状は矩形であって、長方形、または、正方形である。第2エリアER2に複数のパッドが形成されている。第2エリアER2は第1エリアER1を囲んでいる。第2エリアは枠の形状である。図1(C)に示されるように第1エリアの対角線の交点と実装エリアの対角線の交点は一致する。第1エリアの短辺は18mm以上である。短辺が18mm以上であると、第2エリア内のパッドと実装エリアの中心との間の距離が大きい。そのため、第2エリア内のパッドに大きなストレスが働く。第2エリア内のパッドを介する接続信頼性が低下しやすい。上側のソルダーレジスト層にクラックが入りやすい。
第1エリア内に形成されているパッドはSMDタイプのパッドである。第1エリア内のパッドの内、90%以上のパッドはSMDタイプである。97%以上のパッドはSMDタイプである。全てのパッドがSMDタイプであることが好ましい。SMDタイプのパッドは図1(B)や図2(B)に示される。図1(B)では、SMDタイプのパッド73FCの断面図が上に示され、図2(B)では、SMDタイプのパッド73FCの平面図が左に示される。図2(B)では、パッド73FCの外周は点線で描かれている。そして、上側のソルダーレジスト層70Fは斜線で描かれている。SMDタイプのパッド73FCでは、パッドの外周が上側のソルダーレジスト層70Fで覆われていて、パッドの中央部分が上側のソルダーレジスト層70Fの開口71FCから露出している。SMD(Solder Mask Defined)タイプのパッドでは、パッドの大きさはソルダーレジスト層の開口により決められる。
【0012】
実施形態のプリント配線板10の第1エリアER1は特許文献1の中央領域に相当する。そして、特許文献1の図11等では、中央領域内のパッドはNSMDタイプである。NSMDタイプのパッドは図1(B)や図2(B)に示される。図1(B)では、NSMDタイプのパッド73FEの断面図が下に示されている。図2(B)では、NSMDタイプのパッド73FEの平面図が右に示されている。図2(B)では、パッド73FEの外周は点線で描かれている。そして、上側のソルダーレジスト層は斜線で描かれている。NSMD(Non Solder Mask Defined)タイプのパッド73FEでは、パッド全体が上側のソルダーレジスト層70Fの開口71FEから露出している。
図1(B)や図2(B)を用い、以下に、第1エリアER1にNSMDタイプのパッド73FEを有するプリント配線板と第1エリアER1にSMDタイプのパッド73FCを有するプリント配線板が比較される。図1(B)と図2(B)では、パッド73FC、73FEの径Wは同じである。また、隣接するパッド73FC、73FEを絶縁するための上側のソルダーレジスト層70Fの長さKは同じである。図1(B)に隣接するパッド73FC、73FE間のピッチPS、PNが示される。ピッチPS、PNは隣接するパッド73FC、73FEの中心間の距離、または、重心間の距離である。SMDタイプのパッド73FCのピッチPSとNSMDタイプのパッド73FEのピッチPNが比較されると、NSMDタイプのパッド73FEは開口71FEにより完全に露出される。そのため、パッドと上側のソルダーレジスト層との間にスペースSPが存在する。従って、図1(B)に示されるように、ピッチPNはピッチPSより大きくなりやすい。特許文献1の図11に示されるように、第1エリアER1にNSMDタイプのパッド73FEが形成されると、ピッチPNが大きいので、第1エリアER1のサイズは大きくなりやすい。
パッドを介して、プリント配線板にICチップ等の電子部品が搭載されると、プリント配線板の熱膨張係数と電子部品の熱膨張係数が異なるので、ヒートサイクルでパッドはストレスを受ける。そして、パッドに働くストレスの大きさは、実装エリアの中心からの距離に関係する。距離が大きいと、ストレスは大きくなりやすい。第1エリアのパッドがNSMDタイプであると、第1エリアER1のサイズが大きくなるので、第2エリアER2内のパッドは大きなストレスを受けやすい。第1エリアER1のサイズを小さくすることで、第2エリア内のパッドに働くストレスを小さくすることができると考えられる。そのため、第1エリア内のパッドはSMDタイプのパッドであることが好ましい。
【0013】
パッドは金属で形成され、上側のソルダーレジスト層は樹脂を含むので、両者の熱膨張係数は異なる。そのため、ヒートサイクルでパッドと上側のソルダーレジスト層の伸縮量は異なる。パッドがSMDタイプであると、上側のソルダーレジスト層はパッドに接着している。そのため、パッドの熱膨張係数と上側のソルダーレジスト層の熱膨張係数が異なっても、ヒートサイクルで上側のソルダーレジスト層の伸縮はパッドに束縛されやすい。従って、パッドがSMDタイプであると、パッドの熱膨張係数と上側のソルダーレジスト層の熱膨張係数の差により、ヒートサイクルで、パッドの外周を覆っている上側のソルダーレジスト層に応力が蓄積されると考えられる。パッドがSMDタイプであると、上側のソルダーレジスト層にクラックが入りやすい。それに対し、パッドがNSMDタイプであると、上側のソルダーレジスト層はパッドを覆っていないので、上側のソルダーレジスト層はパッドからストレスを受けない。あるいは、受けるストレスは小さいと考えられる。従って、パッドがNSMDタイプであると、上側のソルダーレジスト層にクラックが入りがたい。
プリント配線板に電子部品が実装されると、上述の通り、パッドは実装エリアの中心からの距離に関係するストレスを受けると考えられる。そして、パッドがSMDタイプであると、パッドを介するストレスが、直接、上側のソルダーレジスト層に働くと考えられる。それに対し、パッドがNSMDタイプであると、パッドを介するストレスが、直接、上側のソルダーレジスト層に働かないと考えられる。ストレスの大きさが大きく、ストレスが、直接、上側のソルダーレジスト層に働くと、上側のソルダーレジスト層にクラックが発生しやすい。SMDタイプのパッドの外周は、上側のソルダーレジスト層で覆われているので、上側のソルダーレジスト層はパッドから直接ストレスを受けると考えられる。SMDタイプのパッドが大きなストレスを受けると、SMDタイプのパッドと上側のソルダーレジスト層との界面から上側のソルダーレジスト層にクラックが入りやすい。従って、実装エリアの中心から遠い位置に形成されているパッドはNSMDタイプのパッドであることが好ましい。上側のソルダーレジスト層のクラックを防止するため、実装エリア内の4角に形成されているパッドはNSMDタイプである。
第1エリア内のパッドがSMDタイプであると、第1エリアのサイズを小さくすることができる。第2エリア内のパッドに働くストレスを小さくすることができる。第2エリア内のパッドがNSMDタイプであると、上側のソルダーレジスト層の熱膨張係数とパッドの熱膨張係数の差に起因するストレスを小さくすることができる。パッドを介する接続信頼性が低下し難い。上側のソルダーレジスト層にクラックが入り難い。
【0014】
実装エリアの1辺が23mm以上になると、電子部品の熱膨張係数とプリント配線板の熱膨張係数の差に起因するストレスで、第2エリアER2に属するパッドは大きなストレスを受けやすい。上側のソルダーレジスト層のクラックや接続信頼性の低下を防止するため、第2エリア内のパッドはNSMDタイプであることが好ましい。
実装エリアの長辺は75mm以下であることが好ましい。長辺が75mmを超えると、実装エリアの4角に位置するパッドに働くストレスが大きい。4角のパッドを介する接続信頼性が低下しやすい。
【0015】
第1エリアの長辺が25mm以下であることが好ましい。第1エリア内の4角のパッドがSMDタイプであっても、上側のソルダーレジスト層にクラックが発生しがたい。第1エリア内の4角のパッドを介する接続信頼性が低下しがたい。
【0016】
実装エリアの4角のパッドは実装エリアの中心から最も遠い。従って、4角のパッドはNSMDタイプのパッドである。
第2エリア内で最外周に形成されているパッドはNSMDタイプのパッドであることが好ましい。
第2エリア内のパッドは行や列を形成している。パッドで形成される行や列の数は10以上である。パッドで形成される行や列の数は25以下であることが好ましい。第2エリア内の行や列の数が10以上であると、実装エリアのサイズが大きくなる。第2エリアに属するパッドは実装エリアの中心から遠くなる。第2エリアのパッドは、大きなストレスを受けやすい。そのため、第2エリア内のパッドはNSMDパッドであることが好ましい。第2エリア内の行や列の数が25を超えると、実装エリアのサイズが大きすぎる。実装エリアの4角のパッドを介する不具合が発生し易い。
【0017】
第1エリア内のパッドは実装エリアの中心に近い。従って、第1エリア内のパッドに働くストレスは小さい。第1エリア内のパッドに起因する不具合は発生しがたい。そのため、第1エリアER1内のパッド数は第2エリアER2内のパッドの数より大きいことが好ましい。プリント配線板の接続信頼性を高くすることができる。
【0018】
第1エリア内のパッドの密度(第1エリア内のパッドの数/第1エリアの面積)は、第2エリア内のパッドの密度(第2エリア内のパッドの数/第2エリアの面積)より高いことが好ましい。第1エリアER1のサイズを小さくすることができる。第2エリアER2内のパッドと実装エリアの中心との間の距離が小さくなる。第2エリア内のパッドに起因する不具合が発生しがたい。第2エリア内のパッドの密度が低いと、ピッチPNを大きくすることができる。隣接するNSMDタイプのパッド間に形成されている上側のソルダーレジスト層の長さKを長くすることができる。隣接するNSMDタイプのパッド間でマイグレーション等の絶縁不良が発生しがたい。
【0019】
実装エリアの4角のパッドは最も大きなストレスを受けやすい。そのため、4角のパッドに関連する不良が発生しやすい。不良を防止するため、例えば、実装エリアの4角のパッドは、最上の導体回路と直接接続していない。最上の導体層は、実装エリアの4角のパッドのそれぞれから延びる最上の導体回路を有していない。
【0020】
図2(C)と図2(D)にSMDタイプのパッドの1例を示す。図2(C)は上側のソルダーレジスト層70F上から観察することで得られる平面図であり、図2(D)は図2(C)の断面図である。図2(C)や図2(D)に示されている例では、1つの導体回路580は上側のソルダーレジスト層70Fで覆われている。そして、1つの導体回路は複数のSMDタイプのパッド73FCを有する。図2(C)や図2(D)では、パッド73FCの数は2個であって、上側のソルダーレジスト層は、それぞれのパッド73FCを露出する開口71FCを有している。導体回路580は電源、または、グランドである。
第1エリアER1内に電源が形成され、1つの電源回路が複数のSMDタイプのパッドを有すると、ICチップと電源が並列で繋げられる。ICチップと電源が複数の経路で繋げられる。電源は高温になりやすいが、ICチップと電源が並列で繋げられると、温度の上昇を抑制することができる。また、ICチップと電源が複数の経路で繋げられると、断線のリスクを小さくすることができる。ICチップとSMDタイプのパッド73FCを有する電源間の接続信頼性を高くすることができる。
第1エリアER1内にグランドが形成され、1つのグランド回路が複数のSMDタイプのパッドを有すると、ICチップとグランドが並列で繋げられる。ICチップとグランドが複数の経路で繋げられる。グランドが放熱のための経路に用いられる時、高温になりやすい。しかしながら、ICチップとグランドが並列で繋げられると、温度の上昇を抑制することができる。また、ICチップとグランドが複数の経路で繋げられると、断線のリスクを小さくすることができる。ICチップとSMDタイプのパッド73FCを有するグランド間の接続信頼性を高くすることができる。
【符号の説明】
【0021】
50 樹脂絶縁層
58 導体層
60 ビア導体
70F 上側のソルダーレジスト層
71FC 開口
71FE 開口
73FC SMDタイプのパッド
73FE NSMDタイプのパッド
76S 半田バンプ
図1
図2