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発明の名称 電子機器、電子部品の実装方法およびプリント回路板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12695(P2007−12695A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−188496(P2005−188496)
出願日 平成17年6月28日(2005.6.28)
代理人 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 梶 健二
要約 課題
プリント回路板に実装された電子部品を外部応力から保護することによって安定した回路動作を期待できる電子機器、電子部品の実装方法およびプリント回路板を提供する。

解決手段
プリント回路板11には、半導体チップ12の実装部位近傍に、プリント回路板11に加わる外部応力に伴うプリント回路板11の撓みから半導体チップ12を保護するための、剛性を有する保護部品15,…が実装されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
回路基板と、
サブストレートの下面に複数の外部接合端子を有し、前記外部接合端子を介して前記回路基板に実装され回路接続された電子部品と、
前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に設けられ前記電子部品を前記回路基板に加わる外部応力から保護する、剛性を有する保護部品と
を具備したことを特徴とする電子機器。
【請求項2】
前記保護部品は、前記サブストレートの角部近傍に少なくとも1個設けられている請求項1記載の電子機器。
【請求項3】
前記保護部品は、前記サブストレートの対角線上に沿って少なくとも1個設けられている請求項1記載の電子機器。
【請求項4】
前記保護部品は、前記回路基板と前記サブストレートとの間隙に少なくとも一部が侵入して設けられている請求項1記載の電子機器。
【請求項5】
前記保護部品は前記回路基板に回路接続されないダミーチップであり、前記保護部品は、BGA、CSP、LGAのいずれかの半導体チップであって、前記各チップは前記回路基板にはんだ実装される請求項1記載の電子機器。
【請求項6】
サブストレートの下面に設けられた複数の外部接合端子を介して回路基板に実装される電子部品の実装方法であって、
前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に、前記電子部品を前記回路基板に加わる外部応力から保護する、剛性を有する保護部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項7】
サブストレートの下面に設けられた複数の外部接合端子を介して回路接続され実装された電子部品と、
前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に実装された剛性を有する保護部品と
を具備したことを特徴とするプリント回路板。
【請求項8】
前記保護部品は前記電子部品の周囲に複数実装されて前記電子部品の接合面を板面の撓みから保護する請求項7記載のプリント回路板。
【請求項9】
前記電子部品の角部近傍に実装されて前記電子部品を板面の撓みから保護する請求項8記載のプリント回路板。
【請求項10】
前記保護部品は前記電子部品の対角線上に沿い実装されて前記電子部品を板面の撓みから保護する請求項8記載のプリント回路板。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、サブストレートの下面に複数の外部接合端子を有する電子部品を用いた電子機器、電子部品の実装方法およびプリント回路板に関する。
【背景技術】
【0002】
プリント配線板(PWB)の薄板化、筐体の薄肉化、軽量化等に伴い、プリント配線板に実装した実装部品に於ける、はんだ接合面の剥離、損傷等が問題となっている。例えばBGA部品を搭載したプリント回路板(PCB)を筐体へ組み込んだ場合や、プリント回路板のハンドリング時等に於いて、落下による衝撃、押圧偏奇力等により、プリント回路板に外部応力が加わると、プリント回路板に撓みが生じ、プリント回路板に実装されているBGA部品がその応力を受けて、はんだ接合部の剥離、損傷等を招き、回路動作に支障をきたすという問題が生じる。
【0003】
BGA部品の実装工程に於いては、特殊な装置を必要とせず、一般的な表面実装工程でプリント配線板に実装することができるとともに、はんだの表面張力によるセルフアライメント作用により多少の位置ずれは自然に修正されるという長所をもつ反面、プリント回路板のBGA接合面とBGA部品の基板接合面とが直接はんだ接合される構造であることから、プリント回路板の反り、撓み等に対して、はんだ接合面が影響を受け易く、また、はんだ接合面を目視検査できないという問題がある。
【0004】
BGA部品の機械的強度を向上させる技術として、従来では、信号バンプの断面積と同一またはそれより大きい断面積をもつ補強バンプをBGAコーナー部に配置する技術が存在する。
【特許文献1】特開2001−68594号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように従来では、プリント回路板の薄型化、筐体の薄肉化、軽量化等に伴い、プリント回路板に搭載した、例えばBGA部品等の電子部品に外部応力が加わり、電子部品のはんだ接合面が損傷するという問題があった。
【0006】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、プリント回路板に実装された電子部品を外部応力から保護することによって安定した回路動作を期待できる電子機器、電子部品の実装方法およびプリント回路板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、回路基板と、サブストレートの下面に複数の外部接合端子を有し、前記外部接合端子を介して前記回路基板に実装され回路接続された電子部品と、前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に設けられ前記電子部品を前記回路基板に加わる外部応力から保護する、剛性を有する保護部品とを具備した電子機器を提供する。
【0008】
また、本発明は、サブストレートの下面に設けられた複数の外部接合端子を介して回路基板に実装される電子部品の実装方法であって、前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に、前記電子部品を前記回路基板に加わる外部応力から保護する、剛性を有する保護部品を実装することを特徴とする。
【0009】
また、本発明は、サブストレートの下面に設けられた複数の外部接合端子を介して回路接続され実装された電子部品と、前記回路基板の前記電子部品実装部位近傍に実装された剛性を有する保護部品とを具備したプリント回路板を提供する。
【発明の効果】
【0010】
プリント回路板に実装された電子部品を外部応力から保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0012】
本発明の第1実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を図1乃至図3に示している。図1乃至図3に於いて、回路基板11は電子部品12を実装したプリント回路板(PCB)である。電子部品12は、サブストレート12aの下面に複数の外部接合端子を有する、例えばBGA(ball grid array)、CSP(chip size package)、LGA(land grid array)等の半導体チップである。以下、上記回路基板をプリント回路板と称し、上記電子部品を半導体チップと称す。この半導体チップ12を実装したプリント回路板11は、例えばパーソナルコンピュータ等の電子機器1の筐体2に固定され、筐体内に収められる。
【0013】
プリント回路板11には、半導体チップ12を実装する部品実装面が設けられている。部品実装面には複数の接合端子Pbが設けられている。この部品実装面に、半導体チップ12の外部接合端子Paが、はんだ接合されることにより、半導体チップ12がプリント回路板11に回路接続された状態でプリント回路板11の部品実装面に実装される。図3に示す実装構造では、BGAのはんだボール13により、半導体チップ12の外部接合端子Paと、プリント回路板11の部品実装面に設けられた接合端子Pbとがはんだ接合されている。
【0014】
さらにプリント回路板11には、半導体チップ12の実装部位近傍に、プリント回路板11に加わる外部応力に伴うプリント回路板11の撓みから半導体チップ12を保護するための、剛性を有する保護部品15,…が実装されている。尚、保護部品15,…は、プリント回路板11に、有効に機能しない状態でプリント回路板11の保護部品用の部品実装面にはんだ接合される。以下、この保護部品をダミーチップと称す。
【0015】
このダミーチップ15,…は、プリント回路板11に所定量の撓みを生じさせた状態に耐える(破損、クラック等が生じることのない)剛性を有し、プリント回路板11に予め設けられた保護部品用の部品実装面に、はんだ接合され実装される。図3に示す実装構造では、ダミーチップ15の接続端子15aと、プリント回路板11の保護部品用の部品実装面に設けられた接合端子Pcとがはんだ16により、はんだ接合されることによって、ダミーチップ15,…がプリント回路板11に実装されている。
【0016】
この第1実施形態では、半導体チップ12の各角部(サブストレート12aの各角部)に2個ずつ、計8個のダミーチップ15,…が、半導体チップ12を囲むように、プリント回路板11に設けられている。
【0017】
このダミーチップ15,…を設けることによって、プリント回路板11に加わる外部応力により生じるプリント回路板11の撓みに対して半導体チップ12を保護することができる。
【0018】
ダミーチップ15,…が実装されない状態では、プリント回路板11に加わる外部応力によりプリント回路板11が所定量撓むと、この撓みに伴う応力が半導体チップ12の外部接合端子を含むはんだ接合面に伝達され、はんだ接合面に、はんだ剥離や損傷が生じる。これに対して、半導体チップ12の周部に、剛性を有するダミーチップ15,…を設けた部品実装構造では上記プリント回路板11の撓みに伴う応力が半導体チップ12に至らず、プリント回路板11の撓みに対して半導体チップ12が保護される。半導体チップ12の周部に、ダミーチップ15,…を設けた部品実装構造では、プリント回路板11の撓みに伴う応力が、半導体チップ12の外部接合端子を含むはんだ接合面に伝達される以前に、ダミーチップ15,…に伝達される。ダミーチップ15,…は上述したようにプリント回路板11に所定量の撓みを生じさせた状態に耐える剛性を有していることから、半導体チップ12の近傍にダミーチップ15,…を設けることによって、プリント回路板11の撓みによるプリント回路板11上の変曲点が半導体チップ12の実装位置から、ダミーチップ15,…を跨いだ外側に変位し、これによってプリント回路板11の撓みに伴う応力が半導体チップ12に伝達されず、半導体チップ12が保護される。
【0019】
上記した部品実装構造のプリント回路板11を電子機器1の筐体2内に組み込むことによって、プリント回路板11に実装された半導体チップ12を外部応力から保護することができ、プリント回路板11の撓みがプリント回路板11と半導体チップ12のはんだ接合に影響を及ぼす不都合を回避して、安定した回路接続状態を保つことができる。
【0020】
本発明の第2実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を図4に示している。この第2実施形態は、図4に示すように、プリント回路板21に実装された半導体チップ22に対して、この半導体チップ22の対角線上に沿ってダミーチップ25,…を配置している。この配置による部品実装構造は、特に図示a〜d方向の外部応力に伴うプリント回路板21の撓みに対して効果的に半導体チップ22を外部応力から保護することができる。
【0021】
本発明の第3実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を図5に示している。この第3実施形態は、図5に示すように、プリント回路板31に実装された半導体チップ32に対して、ダミーチップ35,…を上記第2実施形態とは配列方向を変えて配置した例を示している。なお、ダミーチップを設ける位置は半導体チップ32の対角線上に限らず、例えば半導体チップ32の側面近傍にダミーチップ36,…を設けることによっても、上記した各ダミーチップと同様の保護機能を実現できる。
【0022】
本発明の第4実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を図6に示している。この第4実施形態は、図6に示すように、プリント回路板41に実装された半導体チップ42に対して、ダミーチップ45,…を、プリント回路板11と半導体チップ42のサブストレート42aとの間隙に少なくとも一部が侵入して設けた例を示している。この第4実施形態は、特に大型のBGA部品を実装した部品実装構造に適用して有効な手段である。大型のBGAに於いては、はんだボール43の高さが0.5〜0.6mm程度あり、このギャップを活用して、この間隙部分にダミーチップ45,…を実装することができる。
【0023】
本発明の第5実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を図7に示している。この第5実施形態は、図7に示すように、プリント回路板51に実装された半導体チップ52に対して、ダミーチップ55,…を、半導体チップ52のサブストレート52aの下面部に設けている。この第5実施形態では、サブストーレート52aに応力が負荷された場合、ダミーチップ55,…が干渉材となり、BGAパッケージの強制変形を低減して、はんだ接合部に掛かるストレスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の第1実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す平面図。
【図2】本発明の第1実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す側面図。
【図3】本発明の第1実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を一部拡大して示す図。
【図4】本発明の第2実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す図。
【図5】本発明の第3実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す図。
【図6】本発明の第4実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す図。
【図7】本発明の第5実施形態に係る回路基板の電子部品実装構造を示す図。
【符号の説明】
【0025】
1…電子機器、2…筐体、11,21,31,41,51…回路基板(プリント回路板)、12,22,32,42,52…電子部品(半導体チップ)、12a,22a,32a,42a,52a…サブストレート、13,43,53…はんだボール、15,25,35,45,55…保護部品(ダミーチップ)、16…はんだ、Pa…外部接合端子、Pb,Pc…接合端子。




 

 


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