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JP2000277898A - ボールグリッドアレイパッケージ実装用基板 - Google Patents

ボールグリッドアレイパッケージ実装用基板

Info

Publication number
JP2000277898A
JP2000277898A JP7906299A JP7906299A JP2000277898A JP 2000277898 A JP2000277898 A JP 2000277898A JP 7906299 A JP7906299 A JP 7906299A JP 7906299 A JP7906299 A JP 7906299A JP 2000277898 A JP2000277898 A JP 2000277898A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
diameter
substrate
solder resist
package
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7906299A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nakagawa
剛 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Avionics Co Ltd filed Critical Nippon Avionics Co Ltd
Priority to JP7906299A priority Critical patent/JP2000277898A/ja
Publication of JP2000277898A publication Critical patent/JP2000277898A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 BGAパッケージ基板と該パッケージの実装
用基板との熱膨張率の差による接続箇所への応力集中の
ない接続信頼性お高いBGAパッケージ用実装基板を実
現する。 【解決手段】 BGAパッケージのソルダボールにそれ
ぞれ対応させて設けた接続用パッドを有する基板におい
て、下層をソルダボールの直径よりも大径とし上層をソ
ルダボールの直径と略同径にして絶縁基板31上に段丘
状に接続用パッド32を形成する。更に絶縁基板31上
に接続用パッド32の下層の直径に略等しい径の開口3
6を有する第1のソルダレジスト35を形成し、その上
にソルダボールの直径に略等しい径の開口38を有する
第2のソルダレジスト37を両者の開口を同軸上に整列
させて形成してBGAパッケージ実装用基板を得る。こ
れらの開口36、38内で溶融されたソルダボールは楔
状のソルダバンプを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールグリッドア
レイ(以下BGAという)パッケージのソルダボールに
それぞれ対応させて設けた接続用パッドを有する基板に
係り、特にソルダボールの位置決めが正確にできると共
に、ソルダボールとの接続信頼性を向上し得る接続用パ
ッドの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、シングルチップモジュールがマル
チチップモジュールへ置き換わるなかで、パッケージは
高密度実装・ハイスピード化が求められ、I/Oピン数
の増加の方向に進んでいる。こうした点に配慮したパッ
ケージとしてBGAパッケージがある。BGAは、半導
体が実装・配線された基板の裏面に1.0〜1.5mm
ピッチ、またはそれ以下のピッチで格子状に入出力用電
極パッドを形成し、その上にはんだによる球形のボール
状端子(以下ソルダボールという)を形成したものであ
る。
【0003】このBGAの実装方法としては、樹脂、セ
ラッミック等からなる基板の接続用パッド上にソルダペ
ーストあるいはフラックスを塗布し、その上にBGAパ
ッケージのソルダボールを対向させて載置してリフロー
ソルダリング法により両者を接合している。このような
基板の接続用パッドは、一般にパネルメッキ、パターン
メッキ、蒸着あるいは印刷工法によって形成されてい
る。
【0004】図4は、前記基板のうちパネルメッキ工法
によって作成されたプリント配線板の側面図であり、こ
のプリント配線板10は銅張り積層板をエッチング処理
して接続用パッド(以下、パッドという)1を形成した
後、パッド1を含むパターン間の絶縁を確保するために
レジストフィルム等を用いてソルダレジスト2を形成し
ている。なお3は銅張り積層板のコア材たる樹脂基板で
ある。
【0005】図5は前記プリント配線板10へBGAパ
ッケージを搭載した状態の側面図である。この図におい
て21はBGAパッケージ20の基板であって、半導体
チップなどの実装面の裏面側に設けられたプリント配線
板等のマザーボードと接続するためのI/Oパッド22
上にソルダボール23が形成されている。
【0006】BGAパッケージ20はマウンタ等の実装
機を用いて、予めソルダペーストあるいはフラックスを
塗布したプリント配線板10の決められたパッド1上に
接続端子となるソルダボール23を搭載し、その後リフ
ロー加熱によりソルダボール23を溶融させ、プリント
配線板10のパッド1とはんだ付けによって接合する。
【0007】図6はこの接合状態を示す側面図であり、
ソルダボール23がパッド1と接合してできたソルダバ
ンプ24は、プリント配線板10のパッド1やソルダレ
ジスト2によって溶融時の広がりが規制され、かつソル
ダバンプ24自体の表面張力によって樽状の形状を呈す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法においては、プリント配線板10とBGAパ
ッケージ20の基板は材質の違いにより熱膨張率に差が
あり、両者をはんだ付けにより接続させる時に加えられ
る熱の影響でソルダバンプ24とプリント配線板10の
パッド1およびBGAパッケージ20のI/Oパッド2
2との接続箇所5および25に応力が集中し、これらの
箇所においてクラックが生じ接続の信頼性が悪くなるば
かりか、最終的には電気的な接続を破壊してしまうとい
う問題があった。
【0009】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたもので、BGA搭載用基板とBGAパ
ッケージ基板に熱膨張率の相違があっても接続信頼性が
低下せず、また基板のI/OパッドとBGAの位置合わ
せの簡単なボールグリッドアレイパッケージ実装用基板
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第1の発明は、ボールグリッドアレイパッケージのソ
ルダボールにそれぞれ対応させて設けた接続用パッドを
有する基板において、下層が前記ソルダボールの直径よ
りも大径とされ上層が前記ソルダボールの直径と略同径
とされ前記基板上に段丘状に形成された接続用パッド
と、前記基板上に形成され前記接続用パッドの下層の直
径に略等しい径の開口を有する第1のソルダレジスト
と、前記ソルダボールの直径に略等しい径の開口を形成
し該開口と前記第1のソルダレジストの開口を同軸上に
整列させて前記第1のソルダレジスト上に形成した第2
のソルダレジストとからなることを特徴とする。
【0011】このように基板を構成すると、第2のソル
ダレジストに形成した開口にソルダボールが嵌合し、ソ
ルダボールと接続用パッドが正確に位置合わせされる。
また、第1および第2のソルダレジストの開口によって
形成された空洞内で溶融されたソルダボールは、段丘状
の接続用パッドに倣って流下し、楔状のソルダバンプを
形成する。
【0012】また第2の発明は、前記第1のソルダレジ
ストおよび第2のソルダレジストのそれぞれの厚みが、
前記ソルダボールの半径の略2分の1であることを特徴
としている。このため、ソルダボールと接続用パッドが
正確に位置合わせできながら、ソルダボールの溶融によ
って沈下するボールグリッドアレイパッケージが第2の
ソルダレジストに当接せず、所望形状のソルダバンプが
形成される。
【0013】
【実施の形態】以下、図1乃至図3を参照して本発明の
詳細について説明する。図1乃至図3は、本発明の一実
施形態を示す楔状ソルダバンプ形成工程を示す図であ
る。図1はパッケージ実装用プリント配線板の断面図で
ある。同図において、30はプリント配線板であり、こ
のプリント配線板30にはBGAパッケージのソルダボ
ールにそれぞれ対応させて、2層の段丘状に形成された
接続用パッド32が形成されている。
【0014】この接続用パッド32は、プリント配線板
30の素材たる銅張り積層板の絶縁基板31上の銅箔に
フォトレジストを貼着し、BGAパッケージのソルダボ
ールに対応するそれぞれの位置に、ソルダボールの直径
よりも若干大径の領域を残してそれ以外の領域を遮光す
るフォトマスクを重ねて露光後現像し、接続用パッド3
2の下層のパッド33の部分をフォトレジストで被覆す
る。この状態でエッチング処理することによってパッド
33以外の銅箔を除去し、その後パッド33上のフォト
レジストを剥離することによって作成される。
【0015】次いで、このようにして形成されたパッド
33を含む絶縁基板31全面にフォトレジストを貼着
し、パッド33に対応する位置にソルダボールの直径と
略同径の領域を遮光するフォトマスクを重ねて露光後現
像し、パッド34となる部分以外の領域をフォトレジス
トで被覆して電解銅メッキして上層のパッド34を形成
し、フォトレジストを剥離することによって作成され
る。
【0016】次いで、このようにして2層の段丘状に形
成された接続用パッド32を備えた絶縁基板31上に、
BGAパッケージのソルダボールの半径の略2分の1の
厚さを有し該パッド32の下層パッド33の周囲に所定
の間隙を残して開口36を形成した第1のソルダレジス
ト35を貼着する。更にこの第1のソルダレジスト35
上に第1のソルダレジスト35と同等の厚さを有しBG
Aパッケージのソルダボールの直径に略等しい開口38
を形成した第2のソルダレジスト37を貼着する。
【0017】なお、ソルダレジスト35および37の厚
みが不足する場合は、複数枚重ねあわせて所要の厚みを
持たせてもよい。その際、最下層のソルダレジスト35
と最上層のソルダレジスト37間に挿入するソルダレジ
ストに設ける開口は、パッド32に接触しない範囲で最
下層のソルダレジスト35に設けた開口36の外縁と最
上層のソルダレジスト37に設けた開口38の外縁とを
結ぶ直線上に略々位置するような径とするのがよい。
【0018】これら第1および第2のソルダレジスト3
5および37は、アクリル系ベースにエポキシ樹脂を組
み合わせたドライフィルム型のものが取り扱い上好適で
あり、開口36および38を含む所望のパターンを描画
したポジまたはネガフィルムを密着させ、パターンを紫
外線露光し、有機溶剤あるいは水溶液を用いて現像して
開口36および38を含む不要部位を溶解除去した後熱
硬化させることによって形成される。
【0019】このようにして制作されたプリント配線板
30にBGAパッケージを搭載した状態を図2に示す。
図2はプリント配線板30へBGAパッケージ20を搭
載した状態の側面図であって、BGAパッケージ20は
マウンタ等の実装機を用いて、予めソルダペースあるい
はフラックスを塗布したプリント配線板30の決められ
たパッド32上に接続端子となるソルダボール23を搭
載し、その後リフロー加熱によりソルダボール23を溶
融させ、プリント配線板30のパッド32とはんだ付け
によって接合する。
【0020】図2において、ソルダレジスト35および
37の厚みはBGAパッケージ20のソルダボール23
の半径の略2分の1にそれぞれ形成されている。従っ
て、ソルダレジスト35と37の高さの合計は、ソルダ
ボール23の半径と同等になり、これによりBGAパッ
ケージ20のソルダボール23は、プリント配線板30
上のソルダレジスト35および37とパッド32で形成
された凹部39に嵌合することになる。
【0021】図3はこのソルダボール23とパッド32
の接合状態を示す側面図であり、リフロー加熱時にソル
ダボール23はプリント配線板30のソルダレジスト3
5、37とパッド32で形成された凹部39において下
層パッド33の外縁まで引き付けられ、またパッド34
によってソルダバンプ25の中間部位の直径が規制され
て、強制的に楔状のバンプ25を形成することができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本願の第1の発明た
るボールグリッドアレイパッケージ実装用基板は、ボー
ルグリッドアレイパッケージのソルダボールにそれぞれ
対応させて設けた接続用パッドを有する基板において、
下層が前記ソルダボールの直径よりも大径とされ上層が
前記ソルダボールの直径と略同径とされ前記基板上に段
丘状に形成された接続用パッドと、前記基板上に形成さ
れ前記接続用パッドの下層の直径に略等しい径の開口を
有する第1のソルダレジストと、前記ソルダボールの直
径に略等しい径の開口を形成し該開口と前記第1のソル
ダレジストの開口を同軸上に整列させて前記第1のソル
ダレジスト上に形成した第2のソルダレジストとからな
るので、2層の段丘状に形成されたパッドと第1乃至第
3レジストの開口部によって形成された空間にソルダボ
ールの溶融はんだが流れ込み、プリント配線板とBGA
パッケージ間におけるソルダボールの形状が応力緩衝作
用のある楔状に形成され、ソルダバンプとプリント配線
板のパッドおよびBGAパッケージの電極との接続箇所
に応力が集中せず、プリント配線板とBGAパッケージ
基板に熱膨張率の相違があっても接続信頼性が低下する
ことはない。また、プリント配線板の最上層のソルダレ
ジストの開口部にBGAパッケージのソルダボールが勘
合するため、両者の位置合わせを正確かつ簡単に行うこ
とができる。
【0023】また第2の発明は、前記第1のソルダレジ
ストおよび第2のソルダレジストのそれぞれの厚みを、
前記ソルダボールの半径の略2分の1としたので、ソル
ダボールと接続用パッドが正確に位置合わせできなが
ら、ソルダボールの溶融によって沈下するボールグリッ
ドアレイパッケージが第2のソルダレジストに当接せ
ず、所望形状のソルダバンプが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明になるボールグリッドアレイパ
ッケージ実装用基板の側断面図である。
【図2】図2は、本発明になるボールグリッドアレイパ
ッケージ実装用基板へボールグリッドアレイパッケージ
を搭載した状態の側断面図である。
【図3】図3は、本発明におけるソルダボールとパッド
の接合状態を示す側断面図である。
【図4】図4は、従来のボールグリッドアレイパッケー
ジ実装用基板の側断面図である。
【図5】図5は、従来のボールグリッドアレイパッケー
ジ実装用基板へボールグリッドアレイパッケージを搭載
した状態の側断面図である。
【図6】図6は、従来のソルダボールとパッドとの接合
状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
20 ボールグリッドアレパッケージ 22 I/O電極 23 ソルダボール 25 ソルダバンプ 30 プリント配線板 31 絶縁基板 32 パッド 33 下層パッド 34 上層パッド 35、37 フォトレジスト 36、38 開口 39 凹部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボールグリッドアレイパッケージのソル
    ダボールにそれぞれ対応させて設けた接続用パッドを有
    する基板において、下層が前記ソルダボールの直径より
    も大径とされ上層が前記ソルダボールの直径と略同径と
    され前記基板上に段丘状に形成された接続用パッドと、
    前記基板上に形成され前記接続用パッドの下層の直径に
    略等しい径の開口を有する第1のソルダレジストと、前
    記ソルダボールの直径に略等しい径の開口を形成し該開
    口と前記第1のソルダレジストの開口を同軸上に整列さ
    せて前記第1のソルダレジスト上に形成した第2のソル
    ダレジストとからなることを特徴とするボールグリッド
    アレイパッケージ実装用基板。
  2. 【請求項2】また第2の発明は、前記第1のソルダレジ
    ストおよび第2のソルダレジストのそれぞれの厚みが、
    前記ソルダボールの半径の略2分の1であることを特徴
    とする請求項1記載のボールグリッドアレイパッケージ
    実装用基板。
JP7906299A 1999-03-24 1999-03-24 ボールグリッドアレイパッケージ実装用基板 Pending JP2000277898A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100575885B1 (ko) 2004-05-12 2006-05-03 주식회사 하이닉스반도체 반도체 칩 패키지용 회로 기판 및 이의 제조 방법
US7098407B2 (en) 2003-08-23 2006-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-solder mask defined (NSMD) type wiring substrate for ball grid array (BGA) package and method for manufacturing such a wiring substrate
JP2008311538A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Rohm Co Ltd 回路基板及び半導体装置
JP2010206038A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Fujitsu Ltd 電子部品の実装構造及び電子部品実装用基板の製造方法
CN102458039A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 上海嘉捷通电路科技有限公司 一种厚铜线路板
JP2019021752A (ja) * 2017-07-14 2019-02-07 富士通株式会社 配線基板、電子機器、配線基板の製造方法及び電子機器の製造方法

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