JP2007059699A - プリント配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦｅＲＡＭ等の半導体素子が搭載されたＢＧＡパッケージをプリント配線基板に実装した際に、プリント配線基板から半導体素子に加わる応力を十分に緩和し、応力による半導体素子の特性劣化を防止することができるプリント配線基板を提供する。
【解決手段】下面側に複数の半田ボール２８がグリット状に配列されたＢＧＡパッケージ１２が基板面に実装されるプリント配線基板１０において、ＢＧＡパッケージ１２の直下の領域にＢＧＡパッケージ１２に重なり合うように配置され、貫通孔が形成されていない剛性板２２と、剛性板２２の外側の領域に形成された配線層２０ｄとを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線基板に関し、特に、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージが実装されるプリント配線基板に関する。

近時、キャパシタの誘電体膜として強誘電体膜を用いた強誘電体キャパシタが注目されている。そして、強誘電体の分極反転を利用して情報を強誘電体キャパシタに保持する強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ）の開発が進められている。ＦｅＲＡＭは、電源の供給を停止しても保持された情報が消失しない不揮発性メモリであることに加えて、高集積化が可能である、高速動作が可能である、低消費電力である、書き込み／読み出し耐久性に優れている等の長所を有する。

強誘電体キャパシタを構成する強誘電体膜の材料としては、１０〜３０μＣ／ｃｍ^２程度の大きな残留分極量を有するＰＺＴ（ＰｂＺｒ_１−ＸＴｉ_ＸＯ_３）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）等のペロブスカイト結晶構造を有する強誘電体酸化物が主として用いられている。

このようなＦｅＲＡＭが形成されたＦｅＲＡＭチップは、ＢＧＡパッケージ等の半導体パッケージに搭載されて配線基板上に実装される。

従来より、ＢＧＡパッケージ等の半導体パッケージが実装される樹脂製の配線基板としては、ガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなるコア基板の上下面に、銅等よりなる配線層と、樹脂や複合材料よりなる絶縁層とが交互に積層された配線基板が知られている。

図８は、従来の配線基板の構造を示す断面図である。図８（ａ）は配線基板単独での断面構造を示し、図８（ｂ）はＢＧＡパッケージが実装された状態での配線基板の断面構造を示している。

図８（ａ）に示すように、配線基板１００は、ガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなるコア基板１０２を有している。

コア基板１０２には、その上面１０２ａと下面１０２ｂとの間を貫通する貫通孔１０４が形成されている。コア基板１０２の上面１０２ａ及び下面１０２ｂには、配線層１０６ａ、１０６ｂが形成されている。貫通孔１０４の内壁には、コア基板１０２の上下面１０２ａ、１０２ｂにそれぞれ形成された配線層１０６ａ、１０６ｂを互いに電気的に接続する導電膜１０８が形成されている。

配線層１０６ａが形成されたコア基板１０２の上面１０２ａには、絶縁層１１０ａと、配線層１１２ａと、絶縁層１１４ａと、配線層（電極パッド）１１６ａとが順次積層されている。配線層１１２ａは、絶縁層１１０ａに埋め込まれたビア配線１１８ａにより配線層１０６ａに電気的に接続されている。配線層１１６ａは、絶縁層１１４ａに埋め込まれたビア配線１２０ａにより配線層１１２ａに電気的に接続されている。

配線層１０６ｂが形成されたコア基板１０２の下面１０２ｂには、絶縁層１１０ｂと、配線層１１２ｂと、絶縁層１１４ｂと、配線層１１６ｂとが順次積層されている。配線層１１２ｂは、絶縁層１１０ｂに埋め込まれたビア配線１１８ｂにより配線層１０６ｂに電気的に接続されている。配線層１１６ｂは、絶縁層１１４ｂに埋め込まれたビア配線１２０ｂにより配線層１１２ｂに電気的に接続されている。

上記図８（ａ）に示す配線基板は、次のようにして製造される。

まず、硬化させたガラス−エポキシ複合材料よりなるコア基板１０２に、ドリル等を用いて穿孔し、貫通孔１０４を形成する。

次いで、銅めっき及びエッチングにより、コア基板１０２の上下面１０２ａ、１０２ｂにそれぞれ所定のパターンを有する配線層１０６ａ、１０６ｂを形成し、貫通孔１０４の内壁に、配線層１０６ａ、１０６ｂを互いに電気的に接続する導電膜１０８を形成する。

次いで、コア基板１０２の上下面１０２ａ、１０２ｂに樹脂や複合材料よりなるペーストを塗布した後、塗布されたペーストの所定の位置に、ビア配線１１８ａ、１１８ｂが埋め込まれる貫通孔を開口する。

次いで、貫通孔が形成されたペーストを硬化させる。こうして、コア基板１０２の上下面１０２ａ、１０２ｂに、樹脂等よりなる絶縁層１１０ａ、１１０ｂをそれぞれ形成する。

次いで、樹脂層１１０ａ、１１０ｂに形成された貫通孔内に、例えば銅めっきによりビア配線１１８ａ、１１８ｂをそれぞれ埋め込む。

次いで、絶縁層１１０ａ、１１０ｂの表面を整面した後、サブトラクティブ法等の周知の配線形成方法により、絶縁層１１０ａ、１１０ｂ上に、所定のパターンを有する配線層１１２ａ、１１２ｂをそれぞれ形成する。

以後、同様にして、コア基板１０２ａの上下面側のそれぞれに、絶縁層１１４ａ、１１４ｂ、ビア配線１２０ａ、１２０ｂ、及び配線層１１６ａ、１１６ｂを順次形成する。

このような配線基板１００に、ＦｅＲＡＭチップ等の半導体チップが搭載されたＢＧＡパッケージが実装される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す配線基板１００に、ＦｅＲＡＭチップが搭載されたＢＧＡパッケージ１２２が実装された状態を示している。

図示するように、ＢＧＡパッケージ１２２においては、パッケージ基材（ステージ）１２４の上面に、ＦｅＲＡＭチップ１２６が搭載されている。パッケージ基材１２４の下面には、外部接続端子となる半田ボール１２８がグリッド状に形成されている。半田ボール１２８は、パッケージ基材１２４の内部に形成された配線、パッケージ基材上のリード配線、ボンディングワイヤ（いずれも図示せず）等を介してＦｅＲＡＭチップ１２６の上面に形成された電極パッド（図示せず）と接続されている。ＦｅＲＡＭチップ１２６が搭載されたパッケージ基材１２４の上面は、モールド樹脂層１３０により封止されている。

ＢＧＡパッケージ１２２は、配線基板１００の電極パッド１１６ａに半田ボール１２８が溶融接合されて、配線基板１１０の上面に実装される。

しかしながら、ＦｅＲＡＭチップが搭載されたＢＧＡパッケージを単に図８に示すような配線基板に実装すると、以下に述べる不都合が生じる場合がある。

ＦｅＲＡＭは圧電素子であるため、素子が受けるストレスによってその特性が変化する。つまり、ＦｅＲＡＭにおいて、強誘電体膜の分極軸方向に応じた情報として記憶された“１”、“０”の状態を反転するためには、上下に動くことが可能な極僅かな空間を必要とする。このため、ＢＧＡパッケージが実装された配線基板の反りや歪み等により、ＦｅＲＡＭの強誘電体キャパシタが上方から強い圧縮ストレス、又は不均一なストレスを受けると、正常に動作しない等の不都合が生じる。

図９は、配線基板の反りによりＢＧＡパッケージに搭載されたＦｅＲＡＭチップに加わる応力を説明する図である。
図９（ａ）は配線基板の周縁部に応力が加わった場合の配線基板の反りを示す断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示すように配線基板が反った場合にＦｅＲＡＭチップに加わる応力を説明する断面図である。

図９（ａ）に示すように、配線基板１００の上面には、ＦｅＲＡＭチップが搭載されたＢＧＡパッケージ１２２が実装されている。このような配線基板１００の周縁部に、ＢＧＡパッケージ１２２が実装された上面側から応力が加わると、配線基板１００は、上面側に凸に反った状態となる。これにより、配線基板１００の上面は伸張する。

このような配線基板１００の上面の伸張に伴い、配線基板１００の上面に実装されたＢＧＡパッケージ１２２もまた上面側に凸に反り、上面が伸張した状態となる。ＢＧＡパッケージ１２２は、例えば２ｃｍ四方の大きさに対して厚さが例えば１ｍｍ以下のとなっている。このようにＢＧＡパッケージ１２２は薄いために剛性を保つことが困難であり、配線基板１００の反りに伴って容易に反ってしまう。

ＢＧＡパッケージ１２２が反った状態になると、ＢＧＡパッケージ１２２に搭載されたＦｅＲＡＭチップ１２６には、図９（ｂ）に示すように、上方から圧縮応力が加わることとなる。こうして、ＦｅＲＡＭに応力が加わる結果、ＦｅＲＡＭの特性劣化、ひいては動作不良が発生する。

配線基板からＢＧＡパッケージに加わる応力を緩和する技術としては、これまで、ＢＧＡパッケージの半田ボールを可動構造とするものや、ＢＧＡパッケージ自体の剛性を向上するものが提案されている。また、配線基板のコアに、金属板等を用いるものが提案されている（例えば特許文献１〜４を参照）。
特開平１１−１１２１４５号公報 特開２００２−３３５０５７号公報 特開２００４−３１７６５号公報 特開２００４−１１１７０２号公報

しかしながら、配線基板からＢＧＡパッケージに加わる応力が大きいと、半田ボールを可動構造としたり、ＢＧＡパッケージ自体の剛性を向上したりしたとしても、配線基板からの応力を十分に緩和することは困難であった。

他方、特許文献１においては、配線基板のコアとして金属板を用い、配線基板全体の強度や剛性を調節する技術が開示されている。しかし、この金属板には、金属板の上下面に形成された配線層を接続するために、金属板の上面と下面との間を貫通する貫通孔が形成されている。このように貫通孔が形成された金属板では、よじれに対する強度を十分に確保することは困難である。さらに、金属板は、配線基板の全面に配置されている。このため、金属板は、その厚さと比較して面方向の長さが格段に長くなっており、自重により容易に曲がってしまう虞がある。

したがって、特許文献１に開示された技術では、配線基板からＢＧＡパッケージに加わる応力を十分に緩和することは困難である。

特許文献２〜４に開示された技術においても、配線基板のコアに金属板等が用いられているが、上記特許文献１と同様の問題を有している。

本発明の目的は、ＦｅＲＡＭ等の半導体素子が搭載されたＢＧＡパッケージをプリント配線基板に実装した際に、プリント配線基板から半導体素子に加わる応力を十分に緩和し、応力による半導体素子の特性劣化を防止することができるプリント配線基板を提供することにある。

本発明の一観点によれば、下面側に複数の半田ボールがグリット状に配列された半導体パッケージが基板面に実装されるプリント配線基板であって、前記半導体パッケージの直下の領域に前記半導体パッケージに重なり合うように配置され、貫通孔が形成されていない剛性板と、前記剛性板の外側の領域に形成された配線層とを有するプリント配線基板が提供される。

本発明によれば、下面側に複数の半田ボールがグリット状に配列された半導体パッケージが基板面に実装されるプリント配線基板において、半導体パッケージの直下の領域に半導体パッケージに重なり合うように、貫通孔が形成されていない剛性板が配置されているので、半導体パッケージに搭載された半導体素子にプリント配線基板から加わる応力を十分に緩和し、応力による半導体素子の特性劣化を防止することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるプリント配線基板について図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施形態によるプリント配線基板の構造を示す概略図、図２は本実施形態によるプリント配線基板における剛性板の平面的な配置を説明する図である。

本実施形態によるプリント配線基板の構造について図１を用いて説明する。図１（ａ）は本実施形態によるプリント配線基板の構造を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ本実施形態によるプリント配線基板１０の上面に、ＦｅＲＡＭチップが搭載されたＢＧＡパッケージ１２が実装された状態の平面図及び断面図を示している。

図１（ａ）に示すように、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ａに、その上面と下面との間を貫通する貫通孔１６ａが形成されている。貫通孔１６ａには、例えば銅よりなるビア配線１８ａが埋め込まれている。

ビア配線１８ａが埋め込まれた絶縁層１４ａの下面には、例えば銅よりなる配線層２０ａが形成されている。絶縁層１４ａの上面には、例えば銅よりなる配線層２０ｂが形成されている。絶縁層１４ａの上下面に形成された配線層２０ａ、２０ｂは、ビア配線１８ａにより互いに電気的に接続されている。

配線層２０ｂが形成された絶縁層１４ａ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｂが形成されている。

絶縁層１４ｂには、配線層２０ｂに達する貫通孔１６ｂが形成されている。貫通孔１６ｂには、例えば銅よりなるビア配線１８ｂが埋め込まれている。

ビア配線１８ｂが埋め込まれた絶縁層１４ｂ上には、例えば銅よりなる配線層２０ｃが形成されている。配線層２０ｃは、ビア配線１８ｂにより配線層２０ｂに電気的に接続されている。

配線層２０ｃが形成された絶縁層１４ｂ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｃが形成されている。

絶縁層１４ｃには、配線層２０ｃに達する貫通孔１６ｃが形成されている。貫通孔１６ｃには、例えば銅よりなるビア配線１８ｃが埋め込まれている。

ビア配線１８ｃが埋め込まれた絶縁層１４ｃ上には、例えば銅よりなる配線層２０ｄが形成されている。配線層２０ｄは、ビア配線１８ｃにより配線層２０ｃに電気的に接続されている。

配線層２０ｄが形成された絶縁層１４ｃ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｄが形成されている。

絶縁層１４ｄには、矩形状の平面形状を有する平板状の剛性板２２が埋め込まれている。剛性板２２は、金属板であり、具体的には例えば銅板である。剛性板２２は、プリント配線基板１０の全面には形成されておらず、後述するように、実装されるＢＧＡパッケージ１２直下の領域に形成されている。また、剛性板２２には、ビア配線を埋め込むための貫通孔は形成されていない。配線層２０ｄは、剛性板２２の外側の領域に形成されている。

剛性板２２が埋め込まれた絶縁層１４ｄ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｅが形成されている。

剛性板２２の周りには絶縁層１４ｄ、１４ｅが存在するため、プリント配線基板１０に形成された配線と剛性板２２とがショートすることはない。

絶縁層１４ｄ、１４ｅには、配線層２０ｄに達する貫通孔１６ｄが形成されている。貫通孔１６ｄには、例えば銅よりなるビア配線１８ｄが埋め込まれている。ビア配線１８ｄは、剛性板２２の外側の領域に形成されている。

ビア配線１８ｄが埋め込まれた絶縁層１４ｅ上には、例えば銅よりなる配線層（電極パッド）２０ｅが形成されている。配線層２０ｅと剛性板２２との間は、絶縁層１４ｅにより絶縁されている。配線層２０ｅには、ＢＧＡパッケージ１２の半田ボール２８が接続される。

こうして、本実施形態によるプリント配線基板１０が構成されている。

配線層２０ｅが形成されたプリント配線基板１０の上面には、ＢＧＡパッケージ１２が実装されている。

ＢＧＡパッケージ１２においては、パッケージ基材（ステージ）２４の上面に、ＦｅＲＡＭが形成されたＦｅＲＡＭチップ２６が搭載されている。パッケージ基材２４の下面には、外部接続端子となる半田ボール２８がグリッド状に形成されている。半田ボール２８は、パッケージ基材２４の内部に形成された配線、パッケージ基材２４上のリード配線、ボンディングワイヤ（いずれも図示せず）等を介してＦｅＲＡＭチップ２６の上面に形成された電極パッド（図示せず）と接続されている。ＦｅＲＡＭチップ２６が搭載されたパッケージ基材２４の上面は、モールド樹脂層３０により封止されている。こうして、ＢＧＡパッケージ１２が構成されている。ＢＧＡパッケージ１２は、矩形状の平面形状を有している。

半田ボール２８は、プリント配線基板１０の上面に形成された電極パッド２０ｅ上に溶融接合されている。こうして、ＢＧＡパッケージ１２が、プリント配線基板１０の上面に実装されている。

プリント配線基板１０の剛性板２２は、ＢＧＡパッケージ１２の平面形状とほぼ同等の大きさの平面形状を有するように形成されている。すなわち、剛性板２２は、ＢＧＡパッケージ１２とほぼ同じ平面形状及び平面積を有している。そして、剛性板２２は、ＢＧＡパッケージ１２とほぼ重なり合うように、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域に配置されている。

図２（ａ）は、種々の電子部品が実装されたプリント配線基板１０の全体を示す平面図である。図２（ｂ）は、図（２（ａ）に示すプリント配線基板１０におけるＢＧＡパッケージ実装部を拡大して示した平面図であり、ＢＧＡパッケージ実装部におけるＢＧＡパッケージ１２に対する剛性板２２の平面的な配置を示している。

図２（ｂ）に示すように、プリント配線基板１０の剛性板２２は、プリント配線基板１０の上面に実装されたＢＧＡパッケージ１２とほぼ重なり合うように、ＢＧＡパッケージ１２の直下の領域に配置されている。

本実施形態によるプリント配線基板１０は、その上面に実装されたＢＧＡパッケージ１２とほぼ重なり合うようにＢＧＡパッケージ１２の直下の領域に配置された剛性板２２を有することに主たる特徴の一つがある。

剛性板２２により、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域のプリント配線基板１０の剛性を確保することができ、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域におけるプリント配線基板１０の反りを確実に抑制することができる。さらに、剛性板２２は、プリント配線基板１０の全面には形成されておらず、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域にＢＧＡパッケージ１２と同等の大きさの平面形状を有するように形成されている。このため、剛性板２２が自重により曲がることもない。したがって、ＢＧＡパッケージ１２に搭載されたＦｅＲＡＭにプリント配線基板１０から加わる応力を十分に緩和することができ、リテンション特性（データ保持特性）等のＦｅＲＡＭの特性が劣化するのを確実に防止することができる。

また、剛性板２２には貫通孔が形成されていないため、プリント配線基板１０の剛性を確実に確保することができ、ＢＧＡパッケージ１２に搭載されたＦｅＲＡＭにプリント配線基板１０から加わる応力を十分に緩和することができる。

（変形例）
本発明の第１実施形態の変形例によるプリント配線基板について図３を用いて説明する。図３（ａ）は本変形例によるプリント配線基板の構造を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。

本変形例によるプリント配線基板は、図３に示すように、ＢＧＡパッケージ１２直下に配置される剛性板２２が、ＢＧＡパッケージ１２の平面形状よりも大きな平面形状を有している。剛性板２２の周縁部は、ＢＧＡパッケージ１２の周縁部よりも外側に位置している。

本変形例のように、プリント配線基板１０の剛性板２２が、ＢＧＡパッケージ１２の平面形状よりも大きな平面形状を有するようにしてもよい。

なお、この場合において、矩形状の平面形状を有する剛性板２２の端辺の長さは、これに並行しているＢＧＡパッケージ１２の端辺の長さの例えば１．１倍以内の長さであることが望ましい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態によるプリント配線基板について図４及び図５を用いて説明する。図４（ａ）は本実施形態によるプリント配線基板の構造を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、図５は本実施形態によるプリント配線基板における剛性板を構成する形状記憶合金の相変態を説明するグラフである。なお、第１実施形態によるプリント配線基板と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。

本実施形態によるプリント配線基板の基本的構成は、第１実施形態によるプリント配線基板とほぼ同様である。本実施形態によるプリント配線基板は、第１実施形態によるプリント配線基板における剛性板２２が、形状記憶合金により構成されていることに主たる特徴がある。

図４に示すように、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域に、第１実施形態によるプリント配線基板と同様に剛性板２２が配置されている。剛性板２２は、形状記憶合金により構成されている。

図５は、剛性板２２を構成する形状記憶合金の温度に対する弾性係数の変化を示すグラフである。

グラフに示すように、剛性板２２を構成する形状記憶合金は、ＢＧＡパッケージ１２の半田ボール２８をプリント配線基板１０の電極パッド２２ｅ上に溶融接合する際のリフロー温度で、マルテンサイト相からオーステナイト相に相変態する。半田ボールのリフロー温度は通常２４０〜２５０℃であり、鉛フリーの場合は２６０〜２７０℃が一般的である。したがって、リフロー温度は、例えば２４０〜２７０℃である。

このように、本実施形態によるプリント配線基板は、ＢＧＡパッケージ１２の直下の領域に配置された剛性板２２が、半田ボール２８を電極パッド２２ｅ上に溶融接合する際のリフロー温度で、マルテンサイト相からオーステナイト相に相変態する形状記憶合金により構成されていることに主たる特徴がある。

剛性板２２を構成する形状記憶合金が、半田バンプ１８を電極パッド２２ｅ上に溶融接合する際のリフロー温度で相変態するため、半田バンプ２８を溶融接合する際の加熱により形状記憶効果が発揮される。これにより、半田バンプ２８を溶融接合する際の加熱による剛性板２２の変形を防止し、また、剛性板２２が既に変形していても、元の平板形状を回復することができる。したがって、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域におけるプリント配線基板１０の反り等の変形を確実に抑制することができる。これにより、ＢＧＡパッケージ１２に搭載されたＦｅＲＡＭにプリント配線基板１０から加わる応力を十分に緩和することができ、リテンション特性等のＦｅＲＡＭの特性が劣化するのを確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、半田バンプ２８を溶融接合する際のリフロー温度で相変態する形状記憶合金により剛性板２２を構成したが、剛性板２２を構成する形状記憶合金はこのようなものに限定されるものではない。例えば、プリント配線基板１０の使用環境における所定の温度以上で相変態する形状記憶合金により剛性板２２を構成してもよい。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態によるプリント配線基板について図６を用いて説明する。図６は本実施形態によるプリント配線基板の構造を示す断面図である。なお、第１実施形態によるプリント配線基板と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。

本実施形態によるプリント配線基板の基本的構成は、第１実施形態によるプリント配線基板とほぼ同様である。本実施形態によるプリント配線基板は、実装されるＢＧＡパッケージ１２よりも厚い剛性板２２を有することに主たる特徴がある。

図６に示すように、第１実施形態によるプリント配線基板１０と同様に、下面及び上面にそれぞれ配線層２０ａ、２０ｂが形成された絶縁層１４ａ上に、絶縁層１４ｂと、配線層２０ｃと、絶縁層１４ｃと、配線層２０ｄと、絶縁層１４ｄとが順次積層されている。

絶縁層１４ｄには、配線層２０ｄに達する貫通孔１６ｄが形成されている。貫通孔１６ｄには、例えば銅よりなるビア配線１８ｄが埋め込まれている。

ビア配線１８ｄが埋め込まれた絶縁層１４ｄ上には、例えば銅よりなる配線層２０ｆが形成されている。配線層２０ｆは、ビア配線１８ｄにより配線層２０ｄに電気的に接続されている。

配線層２０ｆが形成された絶縁層１４ｄ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｆが形成されている。

絶縁層１４ｆには、配線層２０ｆに達する貫通孔１６ｆが形成されている。貫通孔１６ｆには、例えば銅よりなるビア配線１８ｆが埋め込まれている。

ビア配線１８ｆが埋め込まれた絶縁層１４ｆ上には、例えば銅よりなる配線層２０ｇが形成されている。配線層２０ｇは、ビア配線１８ｆにより配線層２０ｆに電気的に接続されている。

配線層２０ｇが形成された絶縁層１４ｆ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｇが形成されている。

絶縁層１４ｇには、配線層２０ｇに達する貫通孔１６ｇが形成されている。貫通孔１６ｇには、例えば銅よりなるビア配線１８ｇが埋め込まれている。

ビア配線１８ｇが埋め込まれた絶縁層１４ｇ上には、例えば銅よりなる配線層２０ｈが形成されている。配線層２０ｈは、ビア配線１８ｇにより配線層２０ｇに電気的に接続されている。

配線層２０ｈが形成された絶縁層１４ｇ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｈが形成されている。

絶縁層１４ｄ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈには、平板状の剛性板２２が埋め込まれている。剛性板２２は、プリント配線基板１０の全面には形成されておらず、実装されるＢＧＡパッケージ１２直下の領域に形成されている。また、剛性板２２には、ビア配線を埋め込むための貫通孔は形成されていない。配線層２０ｄ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、及びビア配線１８ｄ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈは、剛性板２２の外側の領域に形成されている。

剛性板２２が埋め込まれた絶縁層１４ｈ上には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料よりなる絶縁層１４ｅが形成されている。

金属よりなる剛性板２２の周りには絶縁層１４ｄ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、１４ｅが存在するため、プリント配線基板１０に形成された配線と剛性板２２とがショートすることはない。

絶縁層１４ｆ、１４ｅには、配線層２０ｈに達する貫通孔１６ｈが形成されている。貫通孔１６ｈには、例えば銅よりなるビア配線１８ｈが埋め込まれている。ビア配線１８ｈは、剛性板２２の外側の領域に形成されている。

ビア配線が埋め込まれた絶縁層１４ｅ上には、例えば銅よりなる配線層（電極パッド）２０ｅが形成されている。配線層２０ｅと剛性板２２との間は、絶縁層１４ｅにより絶縁されている。配線層２０ｅには、ＢＧＡパッケージ１２の半田ボール２８が接続される。

こうして、本実施形態によるプリント配線基板１０が構成されている。

プリント配線基板１０の上面には、第１実施形態によるプリント配線基板と同様に、ＢＧＡパッケージ１２が、プリント配線基板１０の上面に形成された電極パッド２０ｅ上に半田ボール２８が溶融接合されて実装されている。

プリント配線基板１０に埋め込まれた剛性板２２の厚さは、ＢＧＡパッケージ１２の厚さよりも厚くなっている。すなわち、剛性板２２の厚さは、ＢＧＡパッケージ１２のパッケージ基材２４の下面からモールド樹脂層１２の上面までの厚さよりも厚くなっている。

このように、本実施形態によるプリント配線基板１０は、ＢＧＡパッケージ１２の直下の領域に配置された剛性板２２の厚さがＢＧＡパッケージ１２の厚さよりも厚くなっていることに主たる特徴がある。

剛性板２２の厚さをＢＧＡパッケージ１２の厚さよりも厚くすることにより、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域におけるプリント配線基板１０の反りを更に確実に抑制することができる。したがって、ＢＧＡパッケージ１２に搭載されたＦｅＲＡＭにプリント配線基板１０から加わる応力を十分に緩和することができ、リテンション特性等のＦｅＲＡＭの特性が劣化するのを更に確実に防止することができる。

なお、本実施形態によるプリント配線基板においても、第２実施形態によるプリント配線基板と同様に、剛性板２２を形状記憶合金により構成してもよい。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態によるプリント配線基板について図７を用いて説明する。図７（ａ）は本実施形態によるプリント配線基板の構造を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ′線断面図である。なお、第１実施形態によるプリント配線基板と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。

本実施形態によるプリント配線基板の基本的構成は、第１実施形態よるプリント配線基板とほぼ同様である。本実施形態によるプリント配線基板は、平板状の剛性板に代えて、波板状の剛性板２２を有する点で、第１実施形態によるプリント配線基板と異なっている。

図７に示すように、本実施形態によるプリント配線基板１０においては、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域に配置された剛性板２２が、その長手方向に沿って多数の山部２２ａと谷部２２ｂとが交互に連続して設けられた波板状になっている。

このように、本実施形態によるプリント配線基板は、ＢＧＡパッケージ１２の直下の領域に配置された剛性板２２が、その長手方向に多数の山部２２ａと谷部２２ｂとが交互に連続して設けられた波板状になっていることに主たる特徴がある。

剛性板２２をこのような波板状とすることにより剛性板２２の剛性を増すことができるため、ＢＧＡパッケージ１２直下の領域におけるプリント配線基板１０の反りを更に確実に抑制することができる。したがって、ＢＧＡパッケージ１２に搭載されたＦｅＲＡＭにプリント配線基板１０から加わる応力を十分に緩和することができ、リテンション特性等のＦｅＲＡＭの特性が劣化するのを更に確実に防止することができる。

なお、本実施形態によるプリント配線基板においても、第２実施形態によるプリント配線基板と同様に、波板状の剛性板２２を形状記憶合金により構成してもよい。

［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、剛性板２２として例えば銅板のような金属板を用いる場合を例に説明したが、剛性板２２の材料は、熱膨張率、熱伝導率、曲げ強度、曲げ剛性等の種々の物性を勘案して選択することができる。また、剛性板２２は、導電性のものであってもよいし、絶縁性のものであってもよい。例えば、剛性板２２の材料として、銅のほか、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等の金属、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム等のセラミック、ガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂等の樹脂、これらの樹脂とガラス繊維、ポリエステル繊維等のポリマー繊維、金属繊維、カーボン繊維等の繊維との複合材料、これらの樹脂とセラミック粉末との複合材料を用いることができる。樹脂と繊維との複合材料としては、具体的には、例えばガラス−エポキシ樹脂複合材料を用いることができる。

さらに、剛性板２２として、板状体の片面又は両面の表層部分のみが金属よりなり、他の部分が絶縁性材料よりなるものを用いることもできる。例えば、金属板と絶縁板とが積層されてなる層状複合材を用いることができる。具体的には、ガラス−エポキシ樹脂複合材料等よりなる絶縁板の片面又は両面に、銅板等の金属板が貼り付けられた片面又は両面銅張り絶縁板を用いることができる。

また、上記実施形態では、絶縁層１４ａ〜１４ｈの材料として、ガラス−エポキシ樹脂複合材料を用いる場合を例に説明したが、絶縁層１４ａ〜１４ｈの材料は、これに限定されるものではない。絶縁層１４ａ〜１４ｈの材料としては、ガラス−エポキシ樹脂複合材料のほか、例えば、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム等のセラミック、ガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂等の樹脂、これらの樹脂とガラス繊維、ポリエステル繊維等のポリマー繊維、金属繊維、カーボン繊維との複合材料、これらの樹脂とセラミック粉末のとの複合材料を用いることができる。

また、上記実施形態では、ＢＧＡパッケージ１２が矩形状の平面形状を有する場合を例に説明したが、ＢＧＡパッケージ１２の平面形状はこれに限定されるものではない。ＢＧＡパッケージ１２の平面形状は、正方形状を含む矩形状のほか、種々の形状とすることができる。

また、上記実施形態では、剛性板２２が矩形状の平面形状を有する場合を例に説明したが、剛性板２２の平面形状はこれに限定されるものではない。剛性板２２の平面形状は、正方形状を含む矩形状のほか、ＢＧＡパッケージ１２の平面形状等に応じて種々の形状とすることができる。

また、上記実施形態では、ＢＧＡパッケージ１２にＦｅＲＡＭチップ２６が搭載されている場合を例に説明したが、ＢＧＡパッケージ１２には、ＦｅＲＡＭチップのほか、種々の半導体素子が形成された半導体チップを搭載してもよい。この場合において、本発明を適用することにより、プリント配線基板から半導体素子に加わる応力を十分に緩和し、応力による半導体素子の特性劣化を防止することができる。

以上詳述したように、本発明の特徴をまとめると以下のようになる。

（付記１）
下面側に複数の半田ボールがグリット状に配列された半導体パッケージが基板面に実装されるプリント配線基板であって、
前記半導体パッケージの直下の領域に前記半導体パッケージに重なり合うように配置され、貫通孔が形成されていない剛性板と、
前記剛性板の外側の領域に形成された配線層とを有する
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記２）
付記１記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、前記半導体パッケージの平面形状と同等の大きさの平面形状を有する
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記３）
付記１記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、前記半導体パッケージの平面形状よりも大きな平面形状を有し、
前記剛性板の端辺の長さは、前記半導体パッケージの端辺の長さの１．１倍以内の長さである
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、形状記憶合金よりなる
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記５）
付記４記載のプリント配線基板において、
前記形状記憶合金は、前記半田ボールを前記基板面上に溶融接合する際のリフロー温度で相変態する
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記剛性板の厚さは、前記半導体パッケージの厚さよりも厚い
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、複数の山部と谷部とが所定の方向に沿って交互に設けられた波板状である
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記８）
付記１乃至７のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、金属板であり、
前記剛性板の周りに形成され、前記剛性板と配線とを絶縁する絶縁層を更に有する
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記剛性板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、これらの樹脂の少なくとも一種とガラス繊維、ポリマー繊維、金属繊維、及びカーボン繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種との複合材料、又はこれらの樹脂の少なくとも一種とセラミック粉末との複合材料よりなる
ことを特徴とするプリント配線基板。

（付記１０）
付記１乃至９のいずれかに記載のプリント配線基板において、
前記半導体パッケージに搭載された半導体チップには、ＦｅＲＡＭが形成されている
ことを特徴とするプリント配線基板。

本発明の第１実施形態によるプリント配線基板の構造を示す概略図である。 本発明の第１実施形態によるプリント配線基板における剛性板の平面的な配置を説明する図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるプリント配線基板の構造を示す概略図である。 本発明の第２実施形態によるプリント配線基板の構造を示す概略図である。 本発明の第２実施形態によるプリント配線基板における剛性板を構成する形状記憶合金の相変態を説明するグラフである。 本発明の第３実施形態によるプリント配線基板の構造を示す断面図である。 本発明の第４実施形態によるプリント配線基板の構造を示す概略図である。 従来の配線基板の構造を示す断面図である。 配線基板の反りによりＢＧＡパッケージに搭載されたＦｅＲＡＭチップに加わる応力を説明する図である。

符号の説明

１０…プリント配線基板
１２…ＢＧＡパッケージ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ…絶縁層
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｆ、１６ｇ、１６ｈ…貫通孔
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ…ビア配線
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ…配線層
２２…剛性板
２２ａ…山部
２２ｂ…谷部
２４…パッケージ基材
２６…ＦｅＲＡＭチップ
２８…半田ボール
３０…モールド樹脂層
１００…配線基板
１０２…コア基板
１０２ａ…コア基板の上面
１０２ｂ…コア基板の下面
１０４…貫通孔
１０６ａ、１０６ｂ…配線層
１０８…導電膜
１１０ａ、１１０ｂ…絶縁層
１１２ａ、１１２ｂ…配線層
１１４ａ、１１４ｂ…絶縁層
１１６ａ、１１６ｂ…配線層
１１８ａ、１１８ｂ…ビア配線
１２０ａ、１２０ｂ…ビア配線
１２２…ＢＧＡパッケージ
１２４…パッケージ基材
１２６…ＦｅＲＡＭチップ
１２８…半田ボール
１３０…モールド樹脂層

Claims (5)

1. 下面側に複数の半田ボールがグリット状に配列された半導体パッケージが基板面に実装されるプリント配線基板であって、
   前記半導体パッケージの直下の領域に前記半導体パッケージに重なり合うように配置され、貫通孔が形成されていない剛性板と、
   前記剛性板の外側の領域に形成された配線層とを有する
   ことを特徴とするプリント配線基板。
2. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   前記剛性板は、前記半導体パッケージの平面形状と同等の大きさの平面形状を有する
   ことを特徴とするプリント配線基板。
3. 請求項１記載のプリント配線基板において、
   前記剛性板は、前記半導体パッケージの平面形状よりも大きな平面形状を有し、
   前記剛性板の端辺の長さは、前記半導体パッケージの端辺の長さの１．１倍以内の長さである
   ことを特徴とするプリント配線基板。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、
   前記剛性板は、形状記憶合金よりなる
   ことを特徴とするプリント配線基板。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプリント配線基板において、
   前記剛性板は、金属板であり、
   前記剛性板の周りに形成され、前記剛性板と配線とを絶縁する絶縁層を更に有する
   ことを特徴とするプリント配線基板。
   

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