プリント配線基板の改造方法および改造済プリント配線基板
【課題】プリント配線基板の製造不良の救済や設計変更に容易に対応することができる改造方法を提供する。
【解決手段】プリント配線基板４０上の部品搭載用パッド１２の内、接続先を変更すべき改造対象パッド１２ａ、１２ｂをパッド径よりも大きい径でパッドごと除去し、所定の深さの穴１８を形成する〔（ｂ）、（ｂ’）〕。樹脂１９を穴１８の途中の深さまで充填し、部品搭載用パッド部６、７とワイヤ接続部８、９とを有し、それらの間が配線により接続されているリペアシート１０の部品搭載用パッド部６、７を樹脂１９上に固着する〔（ｃ）、（ｃ’）〕。その後、ＬＳＩの半田ボールを部品搭載用パッド１２、部品搭載用パッド部６、７上にボンディングし、ワイヤをワイヤ接続部８、９に接続する。
【解決手段】プリント配線基板４０上の部品搭載用パッド１２の内、接続先を変更すべき改造対象パッド１２ａ、１２ｂをパッド径よりも大きい径でパッドごと除去し、所定の深さの穴１８を形成する〔（ｂ）、（ｂ’）〕。樹脂１９を穴１８の途中の深さまで充填し、部品搭載用パッド部６、７とワイヤ接続部８、９とを有し、それらの間が配線により接続されているリペアシート１０の部品搭載用パッド部６、７を樹脂１９上に固着する〔（ｃ）、（ｃ’）〕。その後、ＬＳＩの半田ボールを部品搭載用パッド１２、部品搭載用パッド部６、７上にボンディングし、ワイヤをワイヤ接続部８、９に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板の改造方法とそれにより改造された改造済プリント配線基板に関し、特に半導体装置等の高性能な電気部品搭載用に使用されるプリント配線基板の改造方法および改造済プリント配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等に代表される電気機器の多くは、プリント配線基板を用いて構成されている。このプリント配線基板に搭載される部品に大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）等の半導体装置がある。半導体装置の集積度の向上に伴って、それらを搭載するプリント配線基板に対する高密度化の要求は益々高まっている。さらに電気機器の高機能化の進展により、プリント配線基板の仕様が複雑化し、回路設計や製造プロセス設計の難易度が高くなってきている。このような状況の下、プリント配線基板の製造不良の救済や設計変更に容易に対応することができるプリント配線基板の改造方法が求められている。
【０００３】
従来のプリント配線基板の改造方法としては、プリント配線基板上の素子実装用パッド上に補修用パッドを貼り付ける手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。図８（ａ）、（ｂ）は、特許文献１にて開示された改造方法を説明する斜視図と断面図である。絶縁体１１８の表面に導体層１０７を形成した補修用パッド１０６を使用する。この補修用パッド１０６は、ワイヤボンディング部１０９と素子実装用パッド部１１０とを有するものであって、表面に導体層１０７を形成したポリイミド絶縁フィルムに打ち抜き加工を施すことにより製造される。まず、プリント配線基板１０３上の改造対象の素子実装用パッド１０４上に補修用パッド１０６を貼り付ける。その後、ＬＳＩ１０１の入出力ピン１０２を、補修用パッド１０６の貼り付けられていない素子実装用パッド１０４と補修用パッド１０６の素子実装用パッド部１１０とに接合する。これによって、改造対象の入出力ピンはヴィア１１９を介して接続される内層配線１０５と切り離される。次いで、補修用パッド１０６のワイヤボンディング部１０９と中継パッド（図示なし）とをワイヤ１０８により布線する。
【０００４】
また、他の改造手段としてプリント配線基板に開けた穴に通すリード部を有するリペアコンタクトを用いる方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。図９は、特許文献２にて開示された改造方法を説明する断面図と上面図である。プリント配線基板２０４のスルーホールをスルーホールランドの直径より大きな径のドリルでドリリングし、このドリリングで開けられた穴に樹脂２１０を充填する。この樹脂をスルーホールの径より小さな径のドリルでドリリングし、リペアコンタクト２０１のリード部２０３を通す穴２１１を開ける〔図９（ａ）、（ｂ）〕。この穴にリペアコンタクト２０１のリード部２０３を挿入してプリント配線基板２０４の裏面から突出させ、接着剤２１２等によってリード部２０３を樹脂２１０に固着し、リペアコンタクト２０１のバンプ部２０２をプリント配線基板２０４上に固着する〔図９（ｃ）、（ｄ）〕。こうして組み立てたリペアコンタクトのプリント配線基板の裏面から突出したリード部の先端にワイヤ２１４を半田付けすることでＬＳＩ２１３の入出力ピン２１５の接続先を内層配線２０８からワイヤ２１４の接続先へと変更することができる〔図９（ｅ）、（ｆ）〕。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−９５５９３号公報
【特許文献２】特開平１０−７０３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示されたものにおいては、ＬＳＩの入出力ピンが接続されるべきプリント配線基板上の素子実装用パッド上に補修用パッドが貼り付けられるため、補修用パッド表面の基板からの高さが、周辺の他のパッドよりも高くなり、この部分だけ半田付け条件が異なってくる。ＬＳＩの入出力ピンの長さや半田量の調整といった新たな対策が必要になり、良品のプリント配線基板と同等な半田付けプロセスの適用ができなくなる問題がある。さらに近年は、ＬＳＩパッケージの入出力端子はピンではなく、半田ボールが多用されており、基板表面とＬＳＩパッケージ裏面間の隙間が非常に小さくなり、素子実装用パッド高さの違いが半田付け信頼性に与える影響が極めて大きくなってきている。こうした状況下で補修用パッド表面の基板からの高さが、周辺の他のパッドよりも高くなることは大きな問題である。
【０００７】
また、特許文献２にて開示されたものにおいては、プリント配線基板上の素子実装用パッドを内層配線から電気的に切り離すために、素子実装用パッドに隣接し、素子実装用パッドと表面層を介して電気的に接続されるスルーホール部をドリルで除去する際、スルーホール周辺に位置する切り離す目的外の内層配線を破壊してしまう可能性がある。特に通常ベタパターンで形成されるグランドや電源のパターンには、大きな穴があいてしまい、電源、信号の品質の悪化が問題となる。また、信号配線断線の危険性が高いという問題もある。さらに、この従来技術は、Ｌ型のリペアコンタクトを用いて、素子実装用パッドに隣接した、素子実装用パッドと表面層を介して電気的に接続するスルーホール部がある構造にのみ対応できるもので、素子実装用パッドから直接ビアホールを介して内層配線と接続するような仕様のプリント配線基板には対応できない問題がある。またリペアコンタクトを取り付けるために２度のドリル加工を必要とし、改造するための工程が多い問題もある。さらにリペアコンタクトの介在は信号配線の特性インピーダンスを乱す要因となり、高速信号用配線の信号品質を悪化させる問題もある。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、補修されたパッドが他のパッドと高さを含め同等の状態となるようにすることであり、第２に、プリント配線基板に損傷を与える可能性の低い改造方法を提供することであり、第３に、パッドとプリント配線基板の内層配線との接続経路の如何によらず実施できるプリント配線基板の改造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドとこれに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部を前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤを接続する第５の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法、が提供される。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて囲んでなる電気部品搭載用パッド部を有するリペアシートを前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法、が提供される。
【００１０】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッド部と該電気部品搭載用パッド部の電気部品搭載用パッドに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部が固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続され、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤが接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板、が提供される。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて包囲してなるリペアシートが固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
第１に、改造対象の電気部品搭載用パッドの基板からの高さ、形状、サイズを、周辺の他のパッドと同等に構成することができ、改造後のプリント配線基板においても良品のプリント配線基板と同等な半田付けプロセスを適用することができ、信頼性の高いボンディングを行なうことが可能になる。
第２に、改造対象の電気部品搭載用パッドと内層配線との接続を電気的に切り離す際に、改造対象である電気部品搭載用パッド周辺配下のプリント配線基板の内層配線を破壊することがなく、良好な品質のプリント配線基板への改造が可能になる。
第３に、改造対象の電気部品搭載用パッドが、表面層と隣接するスルーホールを介して内層配線と電気的に接続される態様や、搭載用パッドから直接内層配線と電気的に接続する態様のいずれにも対応してプリント配線基板の改造を行なうことができる。
第４に、信号配線の特性インピーダンスを制御できるリペアシートを使ってプリント配線基板の改造を行うことができるため、高速信号の信号品質を劣化させない改造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１で使用するリペアシートの上面図と断面図。
【図２Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１を示す断面図と上面図（その１）。
【図２Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１を示す断面図と上面図（その２）。
【図３】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２で使用するリペアシートの上面図と断面図。
【図４Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２を示す断面図と上面図（その１）。
【図４Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２を示す断面図と上面図（その２）。
【図５】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３で使用するリペアシートの上面図。
【図６Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３を示す断面図と上面図（その１）。
【図６Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３を示す断面図と上面図（その２）。
【図７Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例４を示す断面図と上面図（その１）。
【図７Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例４を示す断面図と上面図（その２）。
【図８】一従来技術のプリント配線基板の改造方法を示す斜視図と断面図。
【図９】他の従来技術のプリント配線基板の改造方法を示す断面図と上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によるプリント配線基板の改造方法は次の三つの工程を有する。
（ａ）穴開け工程
（ｂ）樹脂充填工程
（ｃ）リペアシート固着工程
本発明において、第１の工程で開ける穴の深さと、第２の工程において充填される樹脂の膜厚と、第３の工程で樹脂上に固着されるリペアシートの部品搭載用パッドの厚さは、固着されたリペアシートの補修パッドの表面高さが、プリント配線基板上の除去されなかった部品搭載パッドの表面高さとほぼ一致するように調整される。
【００１５】
（ａ）穴開け工程：
変更すべきＬＳＩなどの電気部品の入出力端子（例えば、半田ボールからなる）に対応するプリント配線基板上の部品搭載パッドの形成領域に、部品搭載用パッドの径より大きい径の所定の深さの穴を開け、改造対象の部品搭載用パッドを除去する。このとき形成する穴は、最も浅い内層配線の上面に至らない深さとすることが望ましい。少なくとも、最も浅い内層配線を貫通することのないようになされる。穴開けは、反応性ガスエッチングのような化学的エッチング法、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチングなどの物理・化学的エッチング法やイオンミリング、レーザ加工などの物理的加工法を用いて行なうことができる。あるいは、機械的なドリリングで穴開けしてもよい。
【００１６】
（ｂ）樹脂充填工程：
第２の工程では、第１の工程で開けた穴に、途中の深さまで樹脂が詰まるように樹脂を充填する。樹脂の材料は、半田リフロー工程の温度に耐えうるものの中から適宜選択することができ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミドなどを採用することができる。樹脂充填は、ディスペンサを用いたポッティング法で行なうことができる。あるいは、円板状に加工された樹脂（プリプレグであってもよい）を穴にはめ込むようにしてもよい。
【００１７】
（ｃ）リペアシート固着工程：
第３の工程では、第２の工程で充填した樹脂の上に、リペアシートの電気部品搭載用パッド部を搭載し固着する。この電気部品搭載用パッド部は、金属製の補修パッドの周囲を樹脂製の絶縁シートで囲んだ構成を有するものである。電気部品搭載用パッド部の固着は、先に穴に充填された樹脂を用いて行なうこともできるが、別途接着剤を用いて固着するようにしてもよい。後者の方法による場合には、第２の工程において予め樹脂の硬化が行なわれる。リペアシートは、少なくとも１個の電気部品搭載用パッド部を有し、他にワイヤ接続部を持つ場合もある。ワイヤ接続部を持つ場合は、その個数は、電気部品搭載用パッド部の個数と同数となり、それぞれのワイヤ接続部は、対応する電気部品搭載用パッド部と絶縁シートに形成された配線により電気的に接続される。形成される配線が複数の場合、配線部の構成は絶縁シートで分離された多層配線構造となる。配線部が２層または３層の多層配線である場合、一方の配線または中央の配線をグランド配線とし、他の配線を信号配線として、マイクロストリップ構造に構成することもできる。１個のリペアシートに具備されるワイヤ接続部と電気部品搭載用パッド部の個数は、特に限定はないが、２、３個ずつ以下が望ましい。
リペアシートがワイヤ接続部と配線部を持つ場合、これらのワイヤ接続部と配線部は、続くボンディング工程で邪魔となることのないように、プリント配線基板上に接着剤など用いて固着される。このようにして、プリント配線基板の改造を行なった後、ＬＳＩなどの電気部品の実装を行ない、リペアシートにワイヤ接続部が形成されている場合には、そのワイヤ接続部とプリント配線基板上の所定の接続点との間をワイヤを用いて接続する。
【実施例１】
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１で用いるリペアシート１０の上面図と断面図である。リペアシート１０は、絶縁シート１と、その内部に形成された導体層から構成されている。一端に二つの部品搭載用パッド部６、７を備え、他端に二つのワイヤ接続部８、９を備える。部品搭載用パッド部とワイヤ接続部は、それぞれ導体層の一部と絶縁シート１の一部とを含むが、この内部品搭載用パッド部６、７についてより詳しく説明すると、これらは、補修パッド４、５とそれの周囲を囲む絶縁シートを含んでいる。部品搭載用パッド部とワイヤ接続部は、絶縁シート１内の導体層（配線）を介して電気的に接続されている。本実施例では、部品搭載用パッド部６の補修パッド４は、信号配線２を介してワイヤ接続部８の導体層と接続され、部品搭載用パッド部７の補修パッド５は、グランド配線３を介してワイヤ接続部９の導体層と接続されている。つまり、部品搭載用パッド部６とワイヤ接続部８は信号配線用で、部品搭載用パッド部７とワイヤ接続部９はグランド配線用である。信号配線２とグランド配線３は、多層構造で絶縁シート内において、マイクロストリップライン構造をとっており、信号配線の配線幅と、信号配線層とグランド配線の層間の距離を制御することで、信号配線の特性インピーダンスを制御することが可能である。２箇所の部品搭載用パッド部の間隔は、改造対象部品の搭載用パッドピッチに合わせてある。また、部品搭載用パッド部６、７の導体層露出部である補修パッド４、５の形状とサイズは、改造対象パッドの周辺の部品搭載用パッドと同等に形成されている。また、本実施例のリペアシート１０は、部品搭載用パッド部６、７が単層導体層で形成されており、絶縁シート内で配線が重なり合う箇所から多層配線構造となっている。部品搭載用パッド部６、７とワイヤ接続部８、９間の長さは、本リペアシートの補修パッド４、５上に電気部品が搭載された状態で、ワイヤ接続部８、９が電気部品より外側に出るように構成される。
【００１９】
図２Ａ（ａ）〜図２Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例１によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図２Ａ、図２Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。
図２Ａ（ａ）、（ａ’）に改造対象のプリント配線基板４０を示す。プリント配線基板４０は、多層構造で、上層からグランド層１３、信号層１４、信号層１５、電源層１６を備え、基板表面はソルダーレジスト層１１で被覆され、基板表面のソルダーレジスト層に規則的配置で開けられた開口部には部品搭載用パッド１２が形成されている。部品搭載用パッド１２の内、１２ａ、１２ｂは改造対象パッドである。改造対象パッド１２ａは、信号接続用であって、スルーホール１７を介して内層の信号層１４に電気的に接続されている。一方、改造対象パッド１２ｂはグランド接続用であって、ビアホール（図示なし）を介してグランド層１３と接続されている。
改造対象のプリント配線基板４０は、図２Ａ（ｂ）、（ｂ’）に示されるように、改造対象パッド１２ａ、１２ｂの形成領域に所定の深さの穴１８が開けられる。穴１８の径はパッド１２ａ、１２ｂの径より大きく、そのため、改造対象パッド１２ａ、１２ｂは完全に除去される。穴の深さは、最上層の配線層、本実施例においてはグランド層１３の上面に到達しない深さとする。
【００２０】
続いて、図２Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、先の工程で形成した穴１８に樹脂１９を注入し、穴１８の底面に露出しているスルーホール上部を封止し、穴１８と内層配線との電気的接続を切り離す。このとき樹脂１９の表面は、プリント配線基板の表面より低く、穴１８の一部が樹脂１９により充填された状態である。次いで、図１に示すリペアシート１０をプリント配線基板上に配置し、リペアシート１０の部品搭載用パッド部６、７を穴１８内に挿入し固着する。部品搭載用パッド部６、７の固着は、樹脂１９によって行なうこともできるが、別途接着剤を用いて固着してもよい。このとき、部品搭載用パッド部６、７の補修パッド４、５の表面高さが、周辺の部品搭載用パッドのそれと同等になるように調整される。また、リペアシート１０の他の部分を周辺の部品搭載用パッド上を覆うことのないよう接着剤等を用いてプリント配線基板上に固着する。
【００２１】
次に、図２Ｂ（ｄ）、（ｄ’）に示すように、上記の工程で改造されたプリント配線基板上に電気部品５０を搭載する。電気部品５０は、入出力端子に半田ボール５０ａを備えるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプの電気部品である。ＢＧＡタイプの電気部品５０は、部品搭載時に半田量や部品搭載用パッドの開口部サイズ等をシビアに制御する必要があり、搭載条件出しには注意を要するが、本実施例により改造されたプリント配線基板の補修パッドは、サイズ、形状、プリント配線基板からの高さ等、周辺の部品搭載用パッドと同等であり、良品のプリント配線基板と同様な製造プロセスの使用が可能である。
【００２２】
最後に、図２Ｂ（ｅ）、（ｅ’）に示すように、リペアシート１０のワイヤ接続部に同軸ケーブル６０を半田付けする。同軸ケーブル６０の芯線６０ａは、信号線接続用のワイヤ接続部８に、また同軸ケーブルのグランドシールド部に接続されているドレイン線６０ｂは、グランド接続用のワイヤ接続部９に、半田２１を用いて接続される。なお、同軸ケーブル６０の他端は、プリント配線基板４０の図外接続箇所に接続される。
以上の改造方法を用いることによって、プリント配線基板の内層配線を傷つけることのない、また高速信号の伝送性を犠牲にすることのない高品質の改造が行え、プリント配線基板の製造不良や設計変更に有効に対応することができる。これによりプリント配線基板の歩留まり向上、コスト低減も可能になる。
【実施例２】
【００２３】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２で用いるリペアシート２０の上面図と断面図である。リペアシート２０は、絶縁シート１と、その内部に形成された導体層から構成されており、一端に部品搭載用パッド部２４を、他端にワイヤ接続部２５を備える。部品搭載用パッド部２４とワイヤ接続部２５は、それぞれ導体層の一部と絶縁シート１の一部とを含むが、この内部品搭載用パッド部２４は、補修パッド２３とそれの周囲を囲む絶縁シートの部分を含んでいる。本実施例で用いるリペアシート２０において、部品搭載用パッド部２４の補修パッド２３は、配線２２を介してワイヤ接続部２５の導体層と接続されている。本実施例で用いられるリペアシート２０は、実施例１で示したようなリペアシート１０内での配線の特性インピーダンスを制御する必要が無い信号を扱うパッドを対象とした改造時に用いるものである。
【００２４】
図４Ａ（ａ）〜図４Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例２によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図４Ａ、図４Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。図４Ａ、図４Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。図４Ａ（ａ）、（ａ’）、（ｂ）、（ｂ’）に示されるように、本実施例２において、改造対象パッドは、改造対象パッド１２ａの一つだけであり、プリント配線基板４０に開けられる穴１８も一つだけである。穴開け工程の後、図４Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、穴１８内に樹脂１９を注入し、図３に示すリペアシート２０を取り付ける。その後、電気部品５０を搭載し〔図４Ｂ（ｄ）、（ｄ’）〕、図４Ｂ（ｅ）、（ｅ’）に示すように、ケーブル７０の芯線７０ａを、リペアシート２０のワイヤ接続部２５に半田２１にて接続する。本実施例においては、リペアシート２０は単線であり、半田付けされるワイヤもケーブル７０の単芯の芯線である。ケーブル７０の他端は、プリント配線基板４０の図外接続部に接続される。本実施例により、高周波特性を求めない信号を扱うパッドの接続の改造を容易に行うことができる。
【実施例３】
【００２５】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例３で用いるリペアシート３０の上面図と断面図である。本実施例で用いるリペアシート３０は、部品搭載用パッド部２７のみから構成される。そして、部品搭載用パッド部２７は、補修パッド２６とそれの周囲を囲む絶縁シート１から構成される。本実施例のリペアシート３０は、改造対象パッド部において、搭載部品の入出力端子とプリント配線基板との電気的接続を遮断するためのものである。
【００２６】
図６Ａ（ａ）〜図６Ｂ（ｄ）は、本発明の実施例１によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図６Ａ、図６Ｂの（ａ’）〜（ｄ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｄ）の各工程に対応する上面図である。図６Ａ、図６Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。図６Ａ（ａ）、（ａ’）に示されるように、本実施例３において、改造対象パッドは、改造対象パッド１２ａの一つだけであり、その改造対象パッド１２ａは、スルーホール１７を介して内層の電源層１６に接続されている。本実施例は、搭載される電気部品の該当する入出力端子とプリント配線基板の電源層との電気的接続を切断する事例に係る。そのため、図６Ａ（ｂ）、（ｂ’）に示す工程で、改造対象パッド部１２ａをパッド径よりも大きい径でパッドごと除去し、所定の深さの穴１８を形成する。続いて、図６Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、樹脂１９を充填しリペアシート３０を取り付け、さらに図６Ｂ（ｄ）、（ｄ’）に示すように、電気部品５０を搭載する。本実施例によれば、電気部品の構造を変更することなく、搭載電気部品における所定の入出力端子の電気的接続を切断する改造を容易に行なうことができる。
【実施例４】
【００２７】
図７Ａ（ａ）〜図７Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例４によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図７Ａ、図７Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。図７Ａ、図７Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。本実施例で用いるリペアシートは、図１に示される実施例１で用いたリペアシート１０と同様のものである。本実施例４が、図２Ａ、図２Ｂで説明した実施例１と異なる点は、プリント配線基板に形成される部品搭載用パッド１２が、表面層の引き出し配線２８と隣接するスルーホール１７を介して内層配線（１３〜１６）と接続される形態をとっていることである。ここで、改造対象パッド１２ａ、１２ｂは、それぞれ信号層１４、グランド層１３に接続されている〔図７Ａ（ａ）、（ａ’）〕。これらの改造対象パッドの形成領域には穴１８が開けられるが、穴の底にスルーホールやビアホールが露出されることはない。改造対象パッドと内層配線との電気的接続の切断部は、穴１８の側面に露出する引き出し配線２８の断面である〔図７Ａ（ｂ）、（ｂ’）〕。図７Ａ（ｃ）、（ｃ’）以降の工程は、実施例１の場合と同様である。本実施例によれば、改造対象の電気部品搭載用パッドが、表面層の引き出し配線と隣接するスルーホールを介して内層配線に接続される態様を採っている場合であっても改造を容易に行うことができる。
なお、以上の実施例では改造対象の搭載用パッドが２箇所までの場合について説明したが、改造対象の搭載用パッドはそれ以上の場合でも、本発明の改造方法、構造は適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 絶縁シート
２ 信号配線
３ グランド配線
４、５、２３、２６ 補修パッド
６、７、２４、２７ 部品搭載用パッド部
８、９、２５ ワイヤ接続部
１０、２０、３０ リペアシート
１１ ソルダーレジスト層
１２ 部品搭載用パッド
１２ａ、１２ｂ 改造対象パッド
１３ グランド層
１４、１５ 信号層
１６ 電源層
１７ スルーホール
１８ 穴
１９ 樹脂
２１ 半田
２２ 配線
２８ 引き出し配線
４０ プリント配線基板
５０ 電気部品
５０ａ 半田ボール
６０ 同軸ケーブル
６０ａ、７０ａ 芯線
６０ｂ ドレイン線
７０ ケーブル
１０１ ＬＳＩ
１０２ 入出力ピン
１０３ プリント配線基板
１０４ 素子実装用パッド
１０５ 内層配線
１０６ 補修用パッド
１０７ 導体層
１０８ ワイヤ
１０９ ワイヤボンディング部
１１０ 素子実装用パッド部
１１８ 絶縁体
１１９ ヴィア
２０１ リペアコンタクト
２０２ バンプ部
２０３ リード部
２０４ プリント配線基板
２０８ 内層配線
２１０ 樹脂
２１１ 穴
２１２ 接着剤
２１３ ＬＳＩ
２１４ ワイヤ
２１５ 入出力ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板の改造方法とそれにより改造された改造済プリント配線基板に関し、特に半導体装置等の高性能な電気部品搭載用に使用されるプリント配線基板の改造方法および改造済プリント配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等に代表される電気機器の多くは、プリント配線基板を用いて構成されている。このプリント配線基板に搭載される部品に大規模集積回路（ＬＳＩ：Large Scale Integration）等の半導体装置がある。半導体装置の集積度の向上に伴って、それらを搭載するプリント配線基板に対する高密度化の要求は益々高まっている。さらに電気機器の高機能化の進展により、プリント配線基板の仕様が複雑化し、回路設計や製造プロセス設計の難易度が高くなってきている。このような状況の下、プリント配線基板の製造不良の救済や設計変更に容易に対応することができるプリント配線基板の改造方法が求められている。
【０００３】
従来のプリント配線基板の改造方法としては、プリント配線基板上の素子実装用パッド上に補修用パッドを貼り付ける手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。図８（ａ）、（ｂ）は、特許文献１にて開示された改造方法を説明する斜視図と断面図である。絶縁体１１８の表面に導体層１０７を形成した補修用パッド１０６を使用する。この補修用パッド１０６は、ワイヤボンディング部１０９と素子実装用パッド部１１０とを有するものであって、表面に導体層１０７を形成したポリイミド絶縁フィルムに打ち抜き加工を施すことにより製造される。まず、プリント配線基板１０３上の改造対象の素子実装用パッド１０４上に補修用パッド１０６を貼り付ける。その後、ＬＳＩ１０１の入出力ピン１０２を、補修用パッド１０６の貼り付けられていない素子実装用パッド１０４と補修用パッド１０６の素子実装用パッド部１１０とに接合する。これによって、改造対象の入出力ピンはヴィア１１９を介して接続される内層配線１０５と切り離される。次いで、補修用パッド１０６のワイヤボンディング部１０９と中継パッド（図示なし）とをワイヤ１０８により布線する。
【０００４】
また、他の改造手段としてプリント配線基板に開けた穴に通すリード部を有するリペアコンタクトを用いる方法も提案されている（例えば特許文献２参照）。図９は、特許文献２にて開示された改造方法を説明する断面図と上面図である。プリント配線基板２０４のスルーホールをスルーホールランドの直径より大きな径のドリルでドリリングし、このドリリングで開けられた穴に樹脂２１０を充填する。この樹脂をスルーホールの径より小さな径のドリルでドリリングし、リペアコンタクト２０１のリード部２０３を通す穴２１１を開ける〔図９（ａ）、（ｂ）〕。この穴にリペアコンタクト２０１のリード部２０３を挿入してプリント配線基板２０４の裏面から突出させ、接着剤２１２等によってリード部２０３を樹脂２１０に固着し、リペアコンタクト２０１のバンプ部２０２をプリント配線基板２０４上に固着する〔図９（ｃ）、（ｄ）〕。こうして組み立てたリペアコンタクトのプリント配線基板の裏面から突出したリード部の先端にワイヤ２１４を半田付けすることでＬＳＩ２１３の入出力ピン２１５の接続先を内層配線２０８からワイヤ２１４の接続先へと変更することができる〔図９（ｅ）、（ｆ）〕。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−９５５９３号公報
【特許文献２】特開平１０−７０３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示されたものにおいては、ＬＳＩの入出力ピンが接続されるべきプリント配線基板上の素子実装用パッド上に補修用パッドが貼り付けられるため、補修用パッド表面の基板からの高さが、周辺の他のパッドよりも高くなり、この部分だけ半田付け条件が異なってくる。ＬＳＩの入出力ピンの長さや半田量の調整といった新たな対策が必要になり、良品のプリント配線基板と同等な半田付けプロセスの適用ができなくなる問題がある。さらに近年は、ＬＳＩパッケージの入出力端子はピンではなく、半田ボールが多用されており、基板表面とＬＳＩパッケージ裏面間の隙間が非常に小さくなり、素子実装用パッド高さの違いが半田付け信頼性に与える影響が極めて大きくなってきている。こうした状況下で補修用パッド表面の基板からの高さが、周辺の他のパッドよりも高くなることは大きな問題である。
【０００７】
また、特許文献２にて開示されたものにおいては、プリント配線基板上の素子実装用パッドを内層配線から電気的に切り離すために、素子実装用パッドに隣接し、素子実装用パッドと表面層を介して電気的に接続されるスルーホール部をドリルで除去する際、スルーホール周辺に位置する切り離す目的外の内層配線を破壊してしまう可能性がある。特に通常ベタパターンで形成されるグランドや電源のパターンには、大きな穴があいてしまい、電源、信号の品質の悪化が問題となる。また、信号配線断線の危険性が高いという問題もある。さらに、この従来技術は、Ｌ型のリペアコンタクトを用いて、素子実装用パッドに隣接した、素子実装用パッドと表面層を介して電気的に接続するスルーホール部がある構造にのみ対応できるもので、素子実装用パッドから直接ビアホールを介して内層配線と接続するような仕様のプリント配線基板には対応できない問題がある。またリペアコンタクトを取り付けるために２度のドリル加工を必要とし、改造するための工程が多い問題もある。さらにリペアコンタクトの介在は信号配線の特性インピーダンスを乱す要因となり、高速信号用配線の信号品質を悪化させる問題もある。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、補修されたパッドが他のパッドと高さを含め同等の状態となるようにすることであり、第２に、プリント配線基板に損傷を与える可能性の低い改造方法を提供することであり、第３に、パッドとプリント配線基板の内層配線との接続経路の如何によらず実施できるプリント配線基板の改造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドとこれに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部を前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤを接続する第５の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法、が提供される。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて囲んでなる電気部品搭載用パッド部を有するリペアシートを前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法、が提供される。
【００１０】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッド部と該電気部品搭載用パッド部の電気部品搭載用パッドに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部が固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続され、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤが接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板、が提供される。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて包囲してなるリペアシートが固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板、が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
第１に、改造対象の電気部品搭載用パッドの基板からの高さ、形状、サイズを、周辺の他のパッドと同等に構成することができ、改造後のプリント配線基板においても良品のプリント配線基板と同等な半田付けプロセスを適用することができ、信頼性の高いボンディングを行なうことが可能になる。
第２に、改造対象の電気部品搭載用パッドと内層配線との接続を電気的に切り離す際に、改造対象である電気部品搭載用パッド周辺配下のプリント配線基板の内層配線を破壊することがなく、良好な品質のプリント配線基板への改造が可能になる。
第３に、改造対象の電気部品搭載用パッドが、表面層と隣接するスルーホールを介して内層配線と電気的に接続される態様や、搭載用パッドから直接内層配線と電気的に接続する態様のいずれにも対応してプリント配線基板の改造を行なうことができる。
第４に、信号配線の特性インピーダンスを制御できるリペアシートを使ってプリント配線基板の改造を行うことができるため、高速信号の信号品質を劣化させない改造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１で使用するリペアシートの上面図と断面図。
【図２Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１を示す断面図と上面図（その１）。
【図２Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例１を示す断面図と上面図（その２）。
【図３】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２で使用するリペアシートの上面図と断面図。
【図４Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２を示す断面図と上面図（その１）。
【図４Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例２を示す断面図と上面図（その２）。
【図５】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３で使用するリペアシートの上面図。
【図６Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３を示す断面図と上面図（その１）。
【図６Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例３を示す断面図と上面図（その２）。
【図７Ａ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例４を示す断面図と上面図（その１）。
【図７Ｂ】本発明のプリント配線基板の改造方法の実施例４を示す断面図と上面図（その２）。
【図８】一従来技術のプリント配線基板の改造方法を示す斜視図と断面図。
【図９】他の従来技術のプリント配線基板の改造方法を示す断面図と上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によるプリント配線基板の改造方法は次の三つの工程を有する。
（ａ）穴開け工程
（ｂ）樹脂充填工程
（ｃ）リペアシート固着工程
本発明において、第１の工程で開ける穴の深さと、第２の工程において充填される樹脂の膜厚と、第３の工程で樹脂上に固着されるリペアシートの部品搭載用パッドの厚さは、固着されたリペアシートの補修パッドの表面高さが、プリント配線基板上の除去されなかった部品搭載パッドの表面高さとほぼ一致するように調整される。
【００１５】
（ａ）穴開け工程：
変更すべきＬＳＩなどの電気部品の入出力端子（例えば、半田ボールからなる）に対応するプリント配線基板上の部品搭載パッドの形成領域に、部品搭載用パッドの径より大きい径の所定の深さの穴を開け、改造対象の部品搭載用パッドを除去する。このとき形成する穴は、最も浅い内層配線の上面に至らない深さとすることが望ましい。少なくとも、最も浅い内層配線を貫通することのないようになされる。穴開けは、反応性ガスエッチングのような化学的エッチング法、反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング、反応性レーザービームエッチングなどの物理・化学的エッチング法やイオンミリング、レーザ加工などの物理的加工法を用いて行なうことができる。あるいは、機械的なドリリングで穴開けしてもよい。
【００１６】
（ｂ）樹脂充填工程：
第２の工程では、第１の工程で開けた穴に、途中の深さまで樹脂が詰まるように樹脂を充填する。樹脂の材料は、半田リフロー工程の温度に耐えうるものの中から適宜選択することができ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミドなどを採用することができる。樹脂充填は、ディスペンサを用いたポッティング法で行なうことができる。あるいは、円板状に加工された樹脂（プリプレグであってもよい）を穴にはめ込むようにしてもよい。
【００１７】
（ｃ）リペアシート固着工程：
第３の工程では、第２の工程で充填した樹脂の上に、リペアシートの電気部品搭載用パッド部を搭載し固着する。この電気部品搭載用パッド部は、金属製の補修パッドの周囲を樹脂製の絶縁シートで囲んだ構成を有するものである。電気部品搭載用パッド部の固着は、先に穴に充填された樹脂を用いて行なうこともできるが、別途接着剤を用いて固着するようにしてもよい。後者の方法による場合には、第２の工程において予め樹脂の硬化が行なわれる。リペアシートは、少なくとも１個の電気部品搭載用パッド部を有し、他にワイヤ接続部を持つ場合もある。ワイヤ接続部を持つ場合は、その個数は、電気部品搭載用パッド部の個数と同数となり、それぞれのワイヤ接続部は、対応する電気部品搭載用パッド部と絶縁シートに形成された配線により電気的に接続される。形成される配線が複数の場合、配線部の構成は絶縁シートで分離された多層配線構造となる。配線部が２層または３層の多層配線である場合、一方の配線または中央の配線をグランド配線とし、他の配線を信号配線として、マイクロストリップ構造に構成することもできる。１個のリペアシートに具備されるワイヤ接続部と電気部品搭載用パッド部の個数は、特に限定はないが、２、３個ずつ以下が望ましい。
リペアシートがワイヤ接続部と配線部を持つ場合、これらのワイヤ接続部と配線部は、続くボンディング工程で邪魔となることのないように、プリント配線基板上に接着剤など用いて固着される。このようにして、プリント配線基板の改造を行なった後、ＬＳＩなどの電気部品の実装を行ない、リペアシートにワイヤ接続部が形成されている場合には、そのワイヤ接続部とプリント配線基板上の所定の接続点との間をワイヤを用いて接続する。
【実施例１】
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１で用いるリペアシート１０の上面図と断面図である。リペアシート１０は、絶縁シート１と、その内部に形成された導体層から構成されている。一端に二つの部品搭載用パッド部６、７を備え、他端に二つのワイヤ接続部８、９を備える。部品搭載用パッド部とワイヤ接続部は、それぞれ導体層の一部と絶縁シート１の一部とを含むが、この内部品搭載用パッド部６、７についてより詳しく説明すると、これらは、補修パッド４、５とそれの周囲を囲む絶縁シートを含んでいる。部品搭載用パッド部とワイヤ接続部は、絶縁シート１内の導体層（配線）を介して電気的に接続されている。本実施例では、部品搭載用パッド部６の補修パッド４は、信号配線２を介してワイヤ接続部８の導体層と接続され、部品搭載用パッド部７の補修パッド５は、グランド配線３を介してワイヤ接続部９の導体層と接続されている。つまり、部品搭載用パッド部６とワイヤ接続部８は信号配線用で、部品搭載用パッド部７とワイヤ接続部９はグランド配線用である。信号配線２とグランド配線３は、多層構造で絶縁シート内において、マイクロストリップライン構造をとっており、信号配線の配線幅と、信号配線層とグランド配線の層間の距離を制御することで、信号配線の特性インピーダンスを制御することが可能である。２箇所の部品搭載用パッド部の間隔は、改造対象部品の搭載用パッドピッチに合わせてある。また、部品搭載用パッド部６、７の導体層露出部である補修パッド４、５の形状とサイズは、改造対象パッドの周辺の部品搭載用パッドと同等に形成されている。また、本実施例のリペアシート１０は、部品搭載用パッド部６、７が単層導体層で形成されており、絶縁シート内で配線が重なり合う箇所から多層配線構造となっている。部品搭載用パッド部６、７とワイヤ接続部８、９間の長さは、本リペアシートの補修パッド４、５上に電気部品が搭載された状態で、ワイヤ接続部８、９が電気部品より外側に出るように構成される。
【００１９】
図２Ａ（ａ）〜図２Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例１によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図２Ａ、図２Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。
図２Ａ（ａ）、（ａ’）に改造対象のプリント配線基板４０を示す。プリント配線基板４０は、多層構造で、上層からグランド層１３、信号層１４、信号層１５、電源層１６を備え、基板表面はソルダーレジスト層１１で被覆され、基板表面のソルダーレジスト層に規則的配置で開けられた開口部には部品搭載用パッド１２が形成されている。部品搭載用パッド１２の内、１２ａ、１２ｂは改造対象パッドである。改造対象パッド１２ａは、信号接続用であって、スルーホール１７を介して内層の信号層１４に電気的に接続されている。一方、改造対象パッド１２ｂはグランド接続用であって、ビアホール（図示なし）を介してグランド層１３と接続されている。
改造対象のプリント配線基板４０は、図２Ａ（ｂ）、（ｂ’）に示されるように、改造対象パッド１２ａ、１２ｂの形成領域に所定の深さの穴１８が開けられる。穴１８の径はパッド１２ａ、１２ｂの径より大きく、そのため、改造対象パッド１２ａ、１２ｂは完全に除去される。穴の深さは、最上層の配線層、本実施例においてはグランド層１３の上面に到達しない深さとする。
【００２０】
続いて、図２Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、先の工程で形成した穴１８に樹脂１９を注入し、穴１８の底面に露出しているスルーホール上部を封止し、穴１８と内層配線との電気的接続を切り離す。このとき樹脂１９の表面は、プリント配線基板の表面より低く、穴１８の一部が樹脂１９により充填された状態である。次いで、図１に示すリペアシート１０をプリント配線基板上に配置し、リペアシート１０の部品搭載用パッド部６、７を穴１８内に挿入し固着する。部品搭載用パッド部６、７の固着は、樹脂１９によって行なうこともできるが、別途接着剤を用いて固着してもよい。このとき、部品搭載用パッド部６、７の補修パッド４、５の表面高さが、周辺の部品搭載用パッドのそれと同等になるように調整される。また、リペアシート１０の他の部分を周辺の部品搭載用パッド上を覆うことのないよう接着剤等を用いてプリント配線基板上に固着する。
【００２１】
次に、図２Ｂ（ｄ）、（ｄ’）に示すように、上記の工程で改造されたプリント配線基板上に電気部品５０を搭載する。電気部品５０は、入出力端子に半田ボール５０ａを備えるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプの電気部品である。ＢＧＡタイプの電気部品５０は、部品搭載時に半田量や部品搭載用パッドの開口部サイズ等をシビアに制御する必要があり、搭載条件出しには注意を要するが、本実施例により改造されたプリント配線基板の補修パッドは、サイズ、形状、プリント配線基板からの高さ等、周辺の部品搭載用パッドと同等であり、良品のプリント配線基板と同様な製造プロセスの使用が可能である。
【００２２】
最後に、図２Ｂ（ｅ）、（ｅ’）に示すように、リペアシート１０のワイヤ接続部に同軸ケーブル６０を半田付けする。同軸ケーブル６０の芯線６０ａは、信号線接続用のワイヤ接続部８に、また同軸ケーブルのグランドシールド部に接続されているドレイン線６０ｂは、グランド接続用のワイヤ接続部９に、半田２１を用いて接続される。なお、同軸ケーブル６０の他端は、プリント配線基板４０の図外接続箇所に接続される。
以上の改造方法を用いることによって、プリント配線基板の内層配線を傷つけることのない、また高速信号の伝送性を犠牲にすることのない高品質の改造が行え、プリント配線基板の製造不良や設計変更に有効に対応することができる。これによりプリント配線基板の歩留まり向上、コスト低減も可能になる。
【実施例２】
【００２３】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２で用いるリペアシート２０の上面図と断面図である。リペアシート２０は、絶縁シート１と、その内部に形成された導体層から構成されており、一端に部品搭載用パッド部２４を、他端にワイヤ接続部２５を備える。部品搭載用パッド部２４とワイヤ接続部２５は、それぞれ導体層の一部と絶縁シート１の一部とを含むが、この内部品搭載用パッド部２４は、補修パッド２３とそれの周囲を囲む絶縁シートの部分を含んでいる。本実施例で用いるリペアシート２０において、部品搭載用パッド部２４の補修パッド２３は、配線２２を介してワイヤ接続部２５の導体層と接続されている。本実施例で用いられるリペアシート２０は、実施例１で示したようなリペアシート１０内での配線の特性インピーダンスを制御する必要が無い信号を扱うパッドを対象とした改造時に用いるものである。
【００２４】
図４Ａ（ａ）〜図４Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例２によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図４Ａ、図４Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。図４Ａ、図４Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。図４Ａ（ａ）、（ａ’）、（ｂ）、（ｂ’）に示されるように、本実施例２において、改造対象パッドは、改造対象パッド１２ａの一つだけであり、プリント配線基板４０に開けられる穴１８も一つだけである。穴開け工程の後、図４Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、穴１８内に樹脂１９を注入し、図３に示すリペアシート２０を取り付ける。その後、電気部品５０を搭載し〔図４Ｂ（ｄ）、（ｄ’）〕、図４Ｂ（ｅ）、（ｅ’）に示すように、ケーブル７０の芯線７０ａを、リペアシート２０のワイヤ接続部２５に半田２１にて接続する。本実施例においては、リペアシート２０は単線であり、半田付けされるワイヤもケーブル７０の単芯の芯線である。ケーブル７０の他端は、プリント配線基板４０の図外接続部に接続される。本実施例により、高周波特性を求めない信号を扱うパッドの接続の改造を容易に行うことができる。
【実施例３】
【００２５】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例３で用いるリペアシート３０の上面図と断面図である。本実施例で用いるリペアシート３０は、部品搭載用パッド部２７のみから構成される。そして、部品搭載用パッド部２７は、補修パッド２６とそれの周囲を囲む絶縁シート１から構成される。本実施例のリペアシート３０は、改造対象パッド部において、搭載部品の入出力端子とプリント配線基板との電気的接続を遮断するためのものである。
【００２６】
図６Ａ（ａ）〜図６Ｂ（ｄ）は、本発明の実施例１によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図６Ａ、図６Ｂの（ａ’）〜（ｄ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｄ）の各工程に対応する上面図である。図６Ａ、図６Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。図６Ａ（ａ）、（ａ’）に示されるように、本実施例３において、改造対象パッドは、改造対象パッド１２ａの一つだけであり、その改造対象パッド１２ａは、スルーホール１７を介して内層の電源層１６に接続されている。本実施例は、搭載される電気部品の該当する入出力端子とプリント配線基板の電源層との電気的接続を切断する事例に係る。そのため、図６Ａ（ｂ）、（ｂ’）に示す工程で、改造対象パッド部１２ａをパッド径よりも大きい径でパッドごと除去し、所定の深さの穴１８を形成する。続いて、図６Ａ（ｃ）、（ｃ’）に示すように、樹脂１９を充填しリペアシート３０を取り付け、さらに図６Ｂ（ｄ）、（ｄ’）に示すように、電気部品５０を搭載する。本実施例によれば、電気部品の構造を変更することなく、搭載電気部品における所定の入出力端子の電気的接続を切断する改造を容易に行なうことができる。
【実施例４】
【００２７】
図７Ａ（ａ）〜図７Ｂ（ｅ）は、本発明の実施例４によるプリント配線基板の改造方法の各工程を示す断面図であり、また、図７Ａ、図７Ｂの（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ（ａ）〜（ｅ）の各工程に対応する上面図である。図７Ａ、図７Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂの部分と同等のものには同一の参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。本実施例で用いるリペアシートは、図１に示される実施例１で用いたリペアシート１０と同様のものである。本実施例４が、図２Ａ、図２Ｂで説明した実施例１と異なる点は、プリント配線基板に形成される部品搭載用パッド１２が、表面層の引き出し配線２８と隣接するスルーホール１７を介して内層配線（１３〜１６）と接続される形態をとっていることである。ここで、改造対象パッド１２ａ、１２ｂは、それぞれ信号層１４、グランド層１３に接続されている〔図７Ａ（ａ）、（ａ’）〕。これらの改造対象パッドの形成領域には穴１８が開けられるが、穴の底にスルーホールやビアホールが露出されることはない。改造対象パッドと内層配線との電気的接続の切断部は、穴１８の側面に露出する引き出し配線２８の断面である〔図７Ａ（ｂ）、（ｂ’）〕。図７Ａ（ｃ）、（ｃ’）以降の工程は、実施例１の場合と同様である。本実施例によれば、改造対象の電気部品搭載用パッドが、表面層の引き出し配線と隣接するスルーホールを介して内層配線に接続される態様を採っている場合であっても改造を容易に行うことができる。
なお、以上の実施例では改造対象の搭載用パッドが２箇所までの場合について説明したが、改造対象の搭載用パッドはそれ以上の場合でも、本発明の改造方法、構造は適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 絶縁シート
２ 信号配線
３ グランド配線
４、５、２３、２６ 補修パッド
６、７、２４、２７ 部品搭載用パッド部
８、９、２５ ワイヤ接続部
１０、２０、３０ リペアシート
１１ ソルダーレジスト層
１２ 部品搭載用パッド
１２ａ、１２ｂ 改造対象パッド
１３ グランド層
１４、１５ 信号層
１６ 電源層
１７ スルーホール
１８ 穴
１９ 樹脂
２１ 半田
２２ 配線
２８ 引き出し配線
４０ プリント配線基板
５０ 電気部品
５０ａ 半田ボール
６０ 同軸ケーブル
６０ａ、７０ａ 芯線
６０ｂ ドレイン線
７０ ケーブル
１０１ ＬＳＩ
１０２ 入出力ピン
１０３ プリント配線基板
１０４ 素子実装用パッド
１０５ 内層配線
１０６ 補修用パッド
１０７ 導体層
１０８ ワイヤ
１０９ ワイヤボンディング部
１１０ 素子実装用パッド部
１１８ 絶縁体
１１９ ヴィア
２０１ リペアコンタクト
２０２ バンプ部
２０３ リード部
２０４ プリント配線基板
２０８ 内層配線
２１０ 樹脂
２１１ 穴
２１２ 接着剤
２１３ ＬＳＩ
２１４ ワイヤ
２１５ 入出力ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドとこれに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部を前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤを接続する第５の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記リペアシートの一部をプリント配線基板の表面に固着することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項３】
前記リペアシートは、絶縁フィルムと１ないし複数層の導電層とを有するものであって、前記電気部品搭載用パッド部は、前記穴の径と概略等しい外径の前記絶縁フィルムの部分が電気部品搭載用パッドの周囲を囲んだものであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項４】
前記リペアシートは、複数の電気部品搭載用パッド部と、各電気部品搭載用パッド部のパッドがそれぞれ接続される複数のワイヤ接続部とを備え、前記電気部品搭載用パッド部のパッドと前記ワイヤ接続部間を接続する配線は、絶縁フィルムに多層配線構造に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項５】
前記リペアシートは、２個の電気部品搭載用パッド部と、各電気部品搭載用パッド部のパッドがそれぞれ接続される２個のワイヤ接続部とを備え、前記電気部品搭載用パッド部のパッドと前記ワイヤ接続部間を接続する配線は、絶縁フィルムに多層配線構造に形成されてマイクロストリップ線路を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項６】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて囲んでなる電気部品搭載用パッド部を有するリペアシートを前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法。
【請求項７】
前記穴の深さと該穴に充填される前記樹脂の厚さは、前記電気部品搭載用パッド部のパッドの高さが、前記第１の工程で除去されなかった電気部品の入出力端子に対応する部品搭載用パッドの高さと概略等しくなるようになされることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項８】
前記穴を形成する手段として、ドリリング、レーザービーム加工法、イオンミリングまたは物理・化学的エッチング法のいずれかを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項９】
前記第１の工程において形成する穴の深さは、当該プリント配線基板の最も浅い内層配線の下面より浅いことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項１０】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッド部と該電気部品搭載用パッド部の電気部品搭載用パッドに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部が固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続され、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤが接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板。
【請求項１１】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて包囲してなるリペアシートが固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板。
【請求項１２】
プリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の穴の形成されていない領域に存在する前記部品搭載用パッドの高さは、前記電気部品搭載用パッドの高さと概略等しいことを特徴とする請求項１０または１１に記載の改造済プリント配線基板。
【請求項１】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドとこれに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部を前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤを接続する第５の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記リペアシートの一部をプリント配線基板の表面に固着することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項３】
前記リペアシートは、絶縁フィルムと１ないし複数層の導電層とを有するものであって、前記電気部品搭載用パッド部は、前記穴の径と概略等しい外径の前記絶縁フィルムの部分が電気部品搭載用パッドの周囲を囲んだものであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項４】
前記リペアシートは、複数の電気部品搭載用パッド部と、各電気部品搭載用パッド部のパッドがそれぞれ接続される複数のワイヤ接続部とを備え、前記電気部品搭載用パッド部のパッドと前記ワイヤ接続部間を接続する配線は、絶縁フィルムに多層配線構造に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項５】
前記リペアシートは、２個の電気部品搭載用パッド部と、各電気部品搭載用パッド部のパッドがそれぞれ接続される２個のワイヤ接続部とを備え、前記電気部品搭載用パッド部のパッドと前記ワイヤ接続部間を接続する配線は、絶縁フィルムに多層配線構造に形成されてマイクロストリップ線路を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項６】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の部品搭載用パッドを内層から電気的に切り離して接続先を変更するプリント配線基板の改造方法であって、前記部品搭載用パッドを除去して前記部品搭載用パッドの形成領域にパッド径よりも大きい径の所定の深さの穴を形成する第１の工程と、前記穴の下部一部を樹脂にて充填する第２の工程と、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて囲んでなる電気部品搭載用パッド部を有するリペアシートを前記穴内に固着する第３の工程と、前記リペアシートの取り付けられたプリント配線基板上に電気部品を搭載する第４の工程と、を有することを特徴とするプリント配線基板の改造方法。
【請求項７】
前記穴の深さと該穴に充填される前記樹脂の厚さは、前記電気部品搭載用パッド部のパッドの高さが、前記第１の工程で除去されなかった電気部品の入出力端子に対応する部品搭載用パッドの高さと概略等しくなるようになされることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項８】
前記穴を形成する手段として、ドリリング、レーザービーム加工法、イオンミリングまたは物理・化学的エッチング法のいずれかを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項９】
前記第１の工程において形成する穴の深さは、当該プリント配線基板の最も浅い内層配線の下面より浅いことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプリント配線基板の改造方法。
【請求項１０】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッド部と該電気部品搭載用パッド部の電気部品搭載用パッドに電気的に接続されたワイヤ接続部とを有するリペアシートの電気部品搭載用パッド部が固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続され、前記リペアシートの前記ワイヤ接続部に改造用ワイヤが接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板。
【請求項１１】
電気部品の入出力端子に対応するプリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の１ないし複数の部品搭載用パッドの形成領域が、そのパッドより大きい径の所定の深さの穴によって除去されており、当該穴の下部の一部は樹脂にて充填されており、当該穴の前記樹脂上には、電気部品搭載用パッドの周囲を絶縁フィルムにて包囲してなるリペアシートが固着され、電気部品の端子が前記リペアシートの電気部品搭載用パッドとプリント配線基板の除去されなかった部品搭載用パッドとに接続されていることを特徴とする改造済プリント配線基板。
【請求項１２】
プリント配線基板上の複数の部品搭載用パッドの内の穴の形成されていない領域に存在する前記部品搭載用パッドの高さは、前記電気部品搭載用パッドの高さと概略等しいことを特徴とする請求項１０または１１に記載の改造済プリント配線基板。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１９３６４（Ｐ２０１０−２１９３６４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５４８７（Ｐ２００９−６５４８７）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]