JP2009231467A - 基板ユニット，電子装置，及び基板ユニット製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置がプリント基板に搭載された基板ユニットにおいて、アンダーフィルを充填することなく、基板ユニットの信頼性を向上できるようにする。
【解決手段】複数の端子２１´を有する半導体装置２０と、この半導体装置２０を搭載し複数の端子２１´のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子１１´を有する基板１０ａと、端子２１´と基板端子１１´とを各々電気的に接合させる、端子２１´または基板端子１１´の接合部１１，２２の面積よりも小さな面積の接合部３２´，３３´を有する複数の導体部３１´とを備えて構成する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、プリント基板に電子部品（例えば半導体装置）を搭載された基板ユニットにおける、プリント基板と電子部品との接合構造に関する。

従来から、Surface Mount Technology（ＳＭＴ）部品（例えば半導体装置）をプリント基板に搭載したプリント基板ユニットに関し、製造過程におけるボイドの発生を抑止するための技術や、搭載部品のヒートシンクとそのヒートシンクを取り付けるためのばねとの荷重を支持するスタンドオフ機構に係る技術や、半導体装置をダミーバンプやダミーランドを用いて複数積層する技術がある（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

ところで、プリント基板とＳＭＴ部品との接合方式としては、ハンダペースト印刷をした後、リフロー加熱を行なう方式が一般的である。
例えば、以下の（１）〜（５）の手順でＳＭＴ部品のプリント基板への接合が行なわれる。
（１）プリント基板に、メタルマスクを用いてハンダペーストを印刷。

（２）部品搭載装置（マウンタ）を用いて小型部品（チップやコイル等）から大型部品［Ball Grid Array（ＢＧＡ）， Land Grid Array（ＬＧＡ），Quad Flat Package（ＱＦＰ）， Chip Scale (Size) Package（ＣＳＰ）部品，コネクタ等］を搭載。
（３）リフロー炉等の加熱装置を用いて部品を一括ハンダ付け。
（４）低耐熱部品や挿入部品等をハンダごて等の局所加熱装置を用いてハンダ付け。

（５）ＢＧＡ，ＬＧＡ，及びＣＳＰ等の部品で信頼性が懸念される部品にハンダフィルを塗布し、恒温槽等の装置で加熱し樹脂硬化。
ところで、近年、ＢＧＡ部品やＬＧＡ部品やＣＳＰ部品の高性能化に伴い、プリント基板と接続するハンダバンプの多ピン化，狭ピッチ化，及び小径化など、接合信頼性の低下につながる要因が多様化している。

そのため、プリント基板ユニットの落下等の衝撃時に発生する応力や、プリント基板と搭載部品（以下、単に部品ともいう）との線熱膨張係数差により温度変化時に生じる応力により、ハンダバンプにクラックが発生するのを抑制することを目的に、上記手順（５）に示すように、プリント基板と部品との間にアンダーフィルを充填することが一般的になっている。

例えば、図２０に示すように、ＢＧＡ部品１０１がプリント基板１０２に搭載されたプリント基板ユニット１００において、プリント基板１０２とＢＧＡ部品１０１との間にアンダーフィル１０３が充填される。
なお、図２０において、符号１０４は、ＢＧＡ部品１０１及びプリント基板１０２のパッドを示し、符号１０５は、ハンダ接合部としてのハンダボールを示す。
特開２００５−１４２４９７号公報 特開２００６−２３７３６９号公報 特許第３８４７６０２号公報

しかしながら、アンダーフィルは、プリント基板と電子部品（半導体装置）との間に毛細管現象を用いて浸透させるため、ハンダバンプが低背だとプリント基板と部品との隙間が狭くなり、部品全体への浸透が困難になってしまう。その場合、アンダーフィルを充填しても十分な信頼性（長寿命性）を得ることができない。
また、上記手順（５）において、アンダーフィルを塗布または充填するためには、そのためのエリアが必要になってしまう。即ち、アンダーフィルを塗布（充填）するノズルやアンダーフィルを落とすためのエリアが必要になってしまう。

さらに、アンダーフィルを充填するという工程（上記手順（５））が加わることは、製造コストの面から好ましくない。
また、部品交換等のリワーク時には、アンダーフィルを除去しなければならず、その作業が困難である。つまり、アンダーフィル除去時にプリント基板表面に残ったアンダーフィルを掃除等するのは困難である。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、半導体装置がプリント基板に搭載された基板ユニットにおいて、アンダーフィルを充填することなく、基板ユニットの信頼性を向上できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、この基板ユニットは、複数の端子を有する半導体装置と、この半導体装置を搭載し複数の端子のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子を有する基板と、端子と基板端子とを各々電気的に接合させる、端子または基板端子の接合部の面積よりも小さな面積の接合部を有する複数の導体部とを備える。
また、上記目的を達成するために、この基板ユニットは、半導体装置の端子と基板の基板端子との導通が、端子におけるハンダ、基板端子におけるハンダ、及び、両ハンダに接する両ハンダよりも融点の低い低温ハンダから形成されている。

さらに、上記目的を達成するために、この電子装置は、上述した基板ユニットと、その基板ユニットを格納する筐体とを有する。
また、上記目的を達成するために、この基板ユニット製造方法製造方法は、半導体装置を搭載する基板の複数の端子におけるハンダ上に当該ハンダよりも融点の低い低温ハンダを塗布し、その低温ハンダ上に半導体装置を設置し、低温ハンダの融点以上でハンダの融点よりも低い温度で半導体装置と基板とを電気的に接合する。

このように、上述した基板ユニット，電子装置，及び基板ユニット製造方法によれば、基板と半導体装置との間のスタンドオフを、従来のプリント基板ユニットよりも長くできる。そのため、基板と半導体装置との間の応力を緩和することができ、その結果、アンダーフィルを充填することなく、基板ユニットの信頼性（長寿命性）を向上できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〔１〕本発明の第１実施形態について
まず、本発明の第１実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットともいう）１ａについて説明する。図１は本基板ユニット１ａの鳥瞰図である。
図１に示すように、本基板ユニット１ａは、プリント基板（例えばマザーボード）１０ａと、半導体装置２０と、導体介在シート（板状部材）３０ａとを備えている。

つまり、本基板ユニット１ａのプリント基板（以下、単に基板ともいう）１０ａの実装面上には、搭載部品としての半導体装置２０が搭載されている。
そして、基板１０ａと半導体装置２０との間には、導体介在シート３０ａが介在している。即ち、基板１０ａと半導体装置２０とは、導体介在シート３０ａを介して電気的に接続されている。なお、導体介在シート３０ａは、基板１０ａと半導体装置２０との間に生じる応力の緩和効果を高めるために、基板１０ａより剛性が低いものであることが好ましく、また、基板１０ａと半導体装置２０との中間の熱膨張係数を有するものであることが好ましい。なお、導体介在シート３０ａは、基板１０ａと同様の材質で形成されていてもよい。

さらに、導体介在シート３０ａが基板１０ａと同等材料で形成されている場合の導体介在シート３０ａの厚さは、０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましく、さらには０．１〜０．３ｍｍ程度が好ましい。
半導体装置２０は、例えば、ＢＧＡ部品，ＬＧＡ部品，ＣＳＰ部品であり、基板１０ａと電気的に接合するための複数（ここでは６４個）の端子２１を有している。

なお、第１実施形態及び後述する第２〜６実施形態では、半導体装置２０がＢＧＡ部品である場合を例にあげて説明する。
図２（ａ）に図１のＡ−Ａ´断面図を示す。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線領域Ｘの拡大図である。図２（ａ）は図の簡略化のために右端の端子２１にのみ符号を付している。また、図２（ａ）は後述する端子（基板端子）１１，導体部３１，及び貫通孔３５についても、図の簡略化のためそれらの右端のものにのみ符号を付している。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、半導体装置２０の各端子２１は、半導体装置２０の接合部としてのパッド２２と、ハンダ接合部としてのハンダバンプ（例えば、ハンダボール）２３とを有する。
基板１０ａは、搭載する半導体装置２０と電気的に接合するための複数（ここでは６４個）の端子１１を有している。つまり、基板１０ａの端子１１と半導体装置２０の端子２１とはそれぞれ一対一で対応しており、基板１０ａと半導体装置２０とは同数の端子１１，２１を有している。

そして、基板１０ａの各端子１１は、基板１０ａの接合部としてのパッド１２と、ハンダ接合部としてのハンダバンプ（例えばハンダボール）１３とを有する。
導体介在シート（以下、単にシートともいう）３０ａは、半導体装置２０の複数の端子２１と基板１０ａの複数の端子１１とをそれぞれ電気的に接合させる複数（ここでは６４個）の導体部３１を備えている。

つまり、シート３０ａは、対応する半導体装置２０の端子２１と基板の端子１１との一組に対して、一対一で対応する複数の導体部３１を有する。即ち、本基板ユニット１ａにおいて、半導体装置２０の端子２１の数と、基板１０ａの端子１１の数と、シート３０ａの導体部３１との数は、同数である。
そして、シート３０ａの各導体部３１は、半導体装置２０の端子２１のハンダバンプ２３と接合されるパッド３２と、基板１０ａの端子１１のハンダバンプ１３と接合されるパッド３３と、それらパッド３２とパッド３３とを電気的に接続する導通部３４ａとを有する。

ここでは、シート３０ａの内部に導通部３４ａが形成され、その導通部３４ａを挟み込むようにパッド３２，３３が設けられている。
このような構成により、基板１０ａと半導体装置２０とは、端子１１，導体部３１，及び端子２１を順に介して電気的に接続される。
より具体的には、基板１０ａと半導体装置２０とは、パッド１２，ハンダバンプ１３，パッド３３，導通部３４ａ，パッド３２，ハンダバンプ２３，及びパッド２２を順に介して電気的に接続される。

そして、このような構成により、本基板ユニット１ａは、前述した図２０に示す従来のプリント基板ユニット１００よりもスタンドオフを長くすることができる。例えば、従来のプリント基板ユニット１００のスタンドオフαに対して、本基板ユニット１ａのスタンドオフβ（図２（ａ）参照）を倍程度あるいは倍以上長くできる。
このように、本基板ユニット１ａのスタンドオフβを長くすることにより、落下時や温度変化時に基板１０ａと半導体装置２０間で発生する応力を緩和することができる。その結果、ハンダバンプ１３，２３にクラックが入ることや、基板１０ａや半導体装置２０に亀裂等が発生して壊れてしまうことを抑止でき、本基板ユニット１ａを長寿命化できる。

また、シート３０ａは、複数の導体部３１間に貫通孔３５を有している。図３にシート３０ａの上面図を示す。
図３に示すように、シート３０ａは、端子３１を８行８列の６４個備えており、シート３０ａ全体に亘って、各導体部３１間にシート３０ａを貫通する貫通孔３５を有している。なお、図３は図の簡略化のため右上端の端子３１，パッド３２，及び貫通孔３５にのみ符号を付している。したがって、図３において白抜きの円はすべて貫通孔３５を示している。また、本発明において、貫通孔３５はすべての導体部３１間に設けられる必要はなく、シート３０ａは導体部３１間の少なくとも一部に貫通孔３５を有していればよい。

なお、上記図２（ａ）におけるシート３０ａは、図３のａ−ａ´断面に相当する。
このように、シート３０ａが導体部３１間に貫通孔３５を有するので、個々の導体部３１を独立化させて、各導体部３１にかかる応力をシート３０ａがより多く吸収（緩和）することができ、その結果、本基板ユニット１ａを長寿命化できる。例えば、温度サイクル試験によれば、貫通孔３５を設けた場合には、貫通孔３５を設けない場合よりも１．５〜２倍程度の長寿命化を達成できるという結果が得られた。

以上詳述したように、本発明の第１実施形態としてのプリント基板ユニット１ａによれば、基板１０ａと半導体装置２０との間に、端子１１と端子２１とをそれぞれ電気的に接合させる導体部３１を有するシート３０ａを備える。したがって、プリント基板ユニット１ａのスタンドオフを、前述した従来のプリント基板ユニット１００よりも高くできる。ここでは、シート３０ａに加えて、ハンダバンプ１３，２３が一つ追加される（つまり、２つのハンダバンプ１３，２３を有する）ことになるので、スタンドオフを非常に長くできる。そのため、基板１０ａと半導体装置２０との応力を緩和することができ、その結果、プリント基板ユニット１ａの信頼性（即ち、長寿命性）を向上できる。

しかも、シート３０ａは、導体部３１間に貫通孔３５を有するので、上記の応力緩和効果をより高めることができ、その結果、プリント基板ユニット１ａの信頼性をさらに向上できる。
つまり、本プリント基板ユニット１ａは、アンダーフィルを充填することなく、プリント基板ユニット１ａの信頼性を向上できる。そのため、前述したアンダーフィルを充填する従来技術に対して、高密度化を実現できるとともに、基板ユニット１ａ製造のための工数増加を抑えることができ、さらには、部品交換等のリワークも容易になるという効果を得ることもできる。

〔２〕本発明の第２実施形態について
次に、本発明の第２実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットともいう）１ｂについて説明する。

図１に示すように、第２実施形態としての本基板ユニット１ｂは、シート３０ｂが導体部３１の間に貫通孔３５を有していない点を除いては、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａと同様に構成されている。
つまり、図４に示すように、本基板ユニット１ｂのシート３０ｂは、複数の導体部３１のみを有し、導体部３１の間に貫通孔３５を有していない。なお、図４は図の簡略化のため右上端の端子３１及びパッド３２にのみ符号を付している。

なお、本基板ユニット１ｂの鳥瞰図は図１と同様であり、図１のＡ−Ａ´断面図は、図５に示すように図２に対して貫通孔３５がないだけでその他は同様である。なお、図５は図の簡略化のため右端の端子１１，２１及び導体部３１にのみ符号を付している。
このような構成によっても、本基板ユニット１ｂは、シート３０ｂを有するので、基板１０ａと半導体装置２０とのスタンドオフを長くでき、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

即ち、本基板ユニット１ｂは、半導体装置２０の端子２１と基板１０ａの端子１１とを各々電気的に接合させる複数の導体部３１を有し、端子２１と端子１１との間に生じる応力を緩和する応力緩和部としてのシート３０ｂを、基板ユニット半導体装置２０と基板１０ａとの間に有する。
ここで、シート３０ｂを基板１０ａと半導体装置２０との間に介装しない場合、シート３０ｂが基板１０ａと同等材料によって形成され、このときのシート３０ｂの厚さが０．１ｍｍの場合、０．２ｍｍの場合、及び０．３ｍｍの場合の４通りの基板ユニットに対する温度サイクル試験の結果の一例を図６に示す。

図６に示すように、基板ユニット１ｂがシート３０ｂを有さない場合（図中、“無”と表記）の接続部の信頼性、即ち、温度サイクル試験結果としての寿命を１００％とする。なお、接合部とは、基板１０ａと半導体装置２０とのハンダ接合部分をいい、主としてハンダバンプ１３，２３をいう。
これに対して、シート３０ｂの厚さが０．１ｍｍの場合（図中、“t=0.1mm”と表記）は、信頼性は約１１８％になる。また、シート３０ｂの厚さが０．２ｍｍの場合（図中、“t=0.2mm”と表記）は、信頼性は約１２５％になる。さらに、シート３０ｂの厚さが０．３ｍｍの場合（図中“t=0.3mm”と表記）は、信頼性は約１０８％になる。

また、シート３０ｂの厚さが０．１ｍｍ程度の場合は、シート３０ｂが薄く軟らかいため、作業性が著しく劣る。一方、シート３０ｂの厚さが０．３ｍｍの場合は、作業性は良いが剛性が高いので上記のように信頼性が若干劣る。
したがって、シート３０ｂが基板１０ａと同等の材料である場合、シート３０ｂの厚さは、約０．１〜０．３ｍｍが好ましく、中でも作業性と信頼性との双方の効果が高い約０．２mmであることがより好ましい。

なお、上述した第１実施形態のように、シート３０ａが貫通孔３５を有する場合にも、上記図６に示す結果と同様の結果が得られる。したがって、上述した第１実施形態においても、シート３０ａの厚さは約０．１〜０．３ｍｍが好ましく、約０．２mmであることがさらに好ましい。
このように、本発明の第２実施形態としての基板ユニット１ｂによれば、基板１０ａと半導体装置２０との間に、端子２１と端子１１との間に生じる応力を緩和する応力緩和部としてのシート３０ｂが介装される。そのため、基板１０ａと半導体装置２０との間のスタンドオフを長くすることができ、基板１０ａと半導体装置２０との応力を緩和することができる。その結果、アンダーフィルを充填することなく、プリント基板ユニット１ｂの信頼性を向上できる。

〔３〕本発明の第３実施形態について
続いて、本発明の第３実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットともいう）１ｃについて説明する。図７は本基板ユニット１ｃの鳥瞰図である。なお、図７において既述の符号と同一の符号は同一の部分もしくは略同一の部分を示している。

図７に示すように、第３実施形態としての本基板ユニット１ｃは、半導体装置２０がブロック矢印Ｐに示す方向にずれており、これに伴ってシート３０ｃの導通部３４ｂが斜めに形成されている点を除いては、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａと同様に構成されている。
図８に図７のＢ−Ｂ´断面図を示す。この図８に示すように、本基板ユニット１ｃの半導体装置２０の端子２１の中心は、基板１０ａの端子１１の中心から基板１０ａの半導体装置２０の搭載面と平行な方向（ここでは矢印Ｐに示す方向）にずれている。なお、図８は図の簡略化のため右端の端子１１，２１及び導体部３１にのみ符号を付している。

つまり、端子２１の中心が、電気的に接続される端子１１の中心を通る基板１０ａの半導体装置２０搭載面の垂直方向からずれるように、半導体装置２０が配設される。
即ち、端子２１が対応する端子１１の直上（対向位置）からずれるように、半導体装置２０が配置される。なお、ずらす寸法は、例えば端子２１のずらす方向の長さの約２５〜５０％分が好ましい。

これにより、端子１１，２１間の電気接合の容易性や確実性を確保しながら、端子１１と端子２１との間のスタンドオフ長を実質的に延長できる。つまり、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａの場合のスタンドオフは一点鎖線Ｑの長さになる。これに対して、本基板ユニット１ｃの場合のスタンドオフは、太実線Ｒの長さになり、端子１１と端子２１との間のスタンドオフ長を、一点鎖線Ｑの長さよりも長くできる。

なお、図８に示すように、シート３０ｃの導体部３１の導通部３４ｂは、パッド３２，３３を電気的に確実に接続するために、シート３０ｃにおいて斜めに形成されている。
ただし、第３実施形態において導通部３４ｂが斜めに形成されることは必須ではなく、パッド３２，３３間を電気的に接続可能であれば、導通部３４ｂを上記図２に示したように、基板１０ａ及び半導体装置２０の接続面に対して垂直な方向に形成してもよい。

このように、本発明の第３実施形態としての基板ユニット１ｃは、半導体装置２０の端子２１の中心が、基板１０ａの端子１１の中心から基板１０ａの半導体装置２０の搭載面と平行な方向にずれているので、基板１０ａと半導体装置２０とのスタンドオフをより長くできる。そのため、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、各端子１１，２１にかかる応力をシート３０ｃに分散して、基板１０ａと半導体装置２０との応力をより確実に緩和することができ、プリント基板ユニット１ａの信頼性をより向上できる。

〔４〕本発明の第４実施形態について
次に、本発明の第４実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットともいう）１ｄについて説明する。図９は本基板ユニット１ｄの鳥瞰図である。なお、図９において既述の符号と同一の符号は同一の部分もしくは略同一の部分を示している。

図９に示すように、第４実施形態としての本基板ユニット１ｄは、基板１０ｂが端子１１の外周に複数のダミー端子（第２基板端子）１４を有しており、それに伴ってシート３０ｄが複数のダミー端子１４に対応する複数のダミーパッド（ダミー接合部）３６を有している点を除いては、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａと同様に構成されている。

基板１０ｂは、上述した第１実施形態の基板１０ａと同様に、半導体装置２０の６４個の端子２１に対応して、８行８列の６４個の端子（第１基板端子）１１を有する。
さらに、基板１０ｂは、その６４個の端子１１の外周に３６個のダミー端子１４を有する。ダミー端子１４は、シート３０ｄや半導体装置２０と電気的に接続されるものではない。

図１０に図９のＣ−Ｃ´断面図を示す。この図１０に示すように、基板１０ｂのダミー端子１４は、パッド１５と、ハンダバンプ１３と同様のハンダバンプ１６とを有する。なお、図１０は図の簡略化のため右端の端子２１及び導体部３１にのみ符号を付している。
シート３０ｄは、上述した第１実施形態と同様に、半導体装置２０の端子２１に対応する導体部３１に加えて、基板１０ｂと対向する面に、複数のダミー端子１４のそれぞれに対応する複数（ここでは３６個）のダミーパッド３６を有する。

ところで、基板１０ｂと半導体装置２０との間、あるいは、基板１０ｂとシート３０ｄとの間に発生する応力は、コーナー部分や外周部分に集中し易いという特性がある。
したがって、本基板ユニット１ｄは、基板１０ｂとシート３０ｄとの間の応力が集中し易い部分にダミー端子１４を設け、このダミー端子１４で応力を吸収する。つまり、ダミー端子１４は、半導体装置２０と電気的に接続されるものではなく、クラックが生じても何ら問題のない。そのため、本基板ユニット１ｄは、ダミー端子１４を通常の端子１１の外周に設置して、ダミー端子１４がクラック等を発生することで、かかる応力を吸収できるようにしている。

このように、本発明の第４実施形態としての基板ユニット１ｄは、基板１０ｂが端子１１の外周に複数のダミー端子１４を有し、シート３０ｄが導体部３１の他にダミー端子１４に接合する複数のダミーパッド３６を有する。したがって、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、基板１０ｂと半導体装置２０との間で発生した応力を、壊れても問題がないダミー端子１４によって吸収させることができる。これにより、ダミー端子１４にクラックが発生したとしても、実質的に基板ユニット１ｄの寿命を長寿命化でき、信頼性をより向上できる。

〔５〕本発明の第５実施形態について
次に、本発明の第５実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットともいう）１ｅについて説明する。
図１に示すように、第５実施形態としての本基板ユニット１ｅは、シート３０ｅの導体部３１´のパッド３２´，３３´が、基板１０ａのパッド１２及び半導体装置２０のパッド２２に対して面積が小さく形成されている点を除いては、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａと同様に構成されている。
図１１（ａ）に図１における本基板ユニット１ｅのＡ−Ａ´断面図を示す。また、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の破線領域Ｙの拡大図である。なお、図１１は図の簡略化のため右端の端子１１´，２１´及び導体部３１´にのみ符号を付している。

図１１（ａ），（ｂ）に示すように、シート３０ｅの導体部３１´のパッド３２´，３３´それぞれの面積が、パッド１２，２２よりも小さく形成されている。
即ち、シート３０ｅは、端子１１´，２１´とを電気的に接合させる、パッド１２，２２の面積よりも小さな面積のパッド３２´，３３´を有する。
例えば、パッド３２´，３３´の面積は、パッド１２，２２の８割程度であることが好ましい。

このような構成により、ハンダバンプ１３´，２３´は、それぞれ、パッド３２´，３３´に向けて先細な形状になる。つまり、基板１０ａと半導体装置２０とをそれぞれシート３０ｅに接合すると、上述した第１実施形態の場合、即ち、パッド１２，２２の面積とパッド３２，３３の面積とがそれぞれ同等である場合より、ハンダバンプ１３´，２３´それぞれの長さを、１．１〜１．２倍程度長くできる。

このように、本発明の第５実施形態としてのプリント基板ユニット１ｅによれば、
シート３０ｅの導体部３１´のそれぞれが、パッド１２，２２の面積よりも小さな面積のパッド３２´，３３´を有する。したがって、基板１０ａと半導体装置２０とのスタンドオフもより長くすることができ、基板１０ａと半導体装置２０との応力をより確実に緩和して、プリント基板ユニット１ｅの信頼性をより向上できる。

〔６〕本発明の第６実施形態について
次に、本発明の第６実施形態としてのプリント基板ユニット（以下、本基板ユニットという）１ｆについて説明する。図１２は本基板ユニット１ｆの鳥瞰図である。なお、図１２において既述の符号は、同一の部分もしくは略同一の部分を示している。

図１２に示すように、本基板ユニット１ｆは、複数の端子１１を有するプリント基板１０ａと、複数の端子２１を有する半導体装置２０とを備えている。
そして、本基板ユニット１ｆは、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａのごとくシート３０ａを備えていない。しかしながら、シート３０ａの代わりに、プリント基板１０ａの端子１１（具体的には、ハンダバンプ１３）と、半導体装置２０の端子２１（具体的には、ハンダバンプ２３）との間に、ハンダバンプ１３，２３よりも融点の低い低温（低融点）ハンダ４０（後述する図１３（ｂ），（ｃ）参照）を有している。

つまり、ハンダ接合部４１は、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す手順で製造された結果、低温ハンダ４０が溶解され、ハンダバンプ１３，２３及び低温ハンダ４０が一体化したものである。
なお、図１２において、ハンダ接合部４１は図の簡略化のため符号を一つしか示していないが、上述した第１実施形態と同様、本基板ユニット１ｆは、端子１１，２１を８行８列の６４個備えており、したがって、ハンダ接合部４１も６４個備えている。

ここで、図１３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、第２実施形態の基板ユニット製造方法について説明する。なお、図１３（ａ）〜（ｄ）は、図の簡略化のために基板１０ａ及び半導体装置２０の一端子１１，２１のみを示す正面図である。
図１３（ａ）に示すように、まず、基板１０ａの端子１１のパッド１２にハンダプリコート処理を施すことで、各パッド１２にハンダバンプ１３を形成する。

そして、図１３（ｂ）に示すように、基板１０ａの各パッド１２上にハンダバンプ１３が形成されると、ハンダバンプ１３（ハンダプリコート）上に低温ハンダペースト４０を塗布または印刷する。
つまり、半導体装置２０を搭載する基板１０ａの複数の端子１１におけるハンダ１３上に、当該ハンダ１３よりも融点の低い低温ハンダ（ここではペースト状のもの）４０を塗布する。

なお、図１３（ｂ）及び後述する図１３（ｃ）において、低温ハンダ４０を他と区別するために、ハンダバンプ１３上に塗布した低温ハンダ４０を矩形で示しているが、実際は、ハンダバンプ１３の表面形状に馴染むように変形する。
次に、図１３（ｃ）に示すように、ハンダバンプ１３上に塗布（印刷）された低温ハンダ４０上に、半導体装置２０のハンダバンプ２３をそれぞれ設置することによって、低温ハンダ４０上に半導体装置２０を設置する。

そして、図１３（ｄ）に示すように、低温ハンダ４０の融点以上、且つ、ハンダバンプ１３の融点よりも低い温度で低温ハンダ４０を加熱することによって、半導体装置２０と基板１０ａとを電気的に接合する。
ここで、低温ハンダ４０は、例えば、Ｓｎ−ＢｉやＳｎ−Ｉｎであり、それらの融点は、Ｓｎ−Ｂｉ合金が１３９℃程度、Ｓｎ−Ｉｎ合金が１１７℃程度である。

これらに対して、基板１０ａや半導体装置２０のハンダバンプ１３，２３に用いる一般的なハンダ合金である、Ｓｎ−Ｐｂ系合金は融点が１８３℃程度、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ合金は融点が２１７℃と程度である）。
したがって、ハンダバンプ１３，２３は溶解せず、低温ハンダ４０のみ溶解する温度、例えば１５０℃でハンダ加熱処理（例えばリフロー加熱）を行なうことによって、低温ハンダ４０を溶解させてハンダバンプ１３，２３を接合する。つまり、各ハンダバンプ１３，２３の形状を変えずに接触面を基点として低温ハンダ４０がぬれ広がり、ハンダバンプ１３，２３を接合する。

そのため、例えば図１４の斜線部分４０´示すように、低温ハンダ４０は融解してハンダバンプ１３，２３のそれぞれと一体化する。このとき、ハンダバンプ１３，２３は変形していないことが好ましい。
このように、本発明の第６実施形態としての基板ユニット１ｆは、半導体装置２０の端子２１と基板１０ａの端子１１との導通が、端子２１におけるハンダバンプ２３、端子１１におけるハンダバンプ１３、及び、それらハンダバンプ１３，２３に接する低温ハンダ４０から形成される。

つまり、本発明の基板ユニット１ｆの製造方法は、半導体装置２０を搭載する基板１０ａの複数の端子１１におけるハンダバンプ１３上に当該ハンダよりも融点の低い低温ハンダ４０を塗布し、その低温ハンダ４０上に半導体装置２０を設置し、低温ハンダ４０の融点以上でハンダの融点よりも低い温度で半導体装置２０と基板１０ａとを電気的に接合する。

したがって、プリント基板ユニット１ｆのスタンドオフγ（図１３（ｄ）参照）を、前述した従来のプリント基板ユニット１００よりも高くできる。ここでは、ハンダバンプ１３，２３が一つ追加される（つまり、２つのハンダバンプ１３，２３を有する）ことになるとともに、低温ハンダ４０の厚み分スタンドオフを長くできる。その結果、上述した第１実施形態と同様に、基板１０ａと半導体装置２０との応力を緩和することができ、その結果、アンダーフィルを充填することなく、プリント基板ユニット１ｆの信頼性を向上できる。

〔７〕本発明の変形例について
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形、または、組み合わせて実施することができる。

例えば、上述した実施形態では、半導体装置２０がＢＧＡ部品である場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。半導体装置２０は、例えば、ＬＧＡ部品やＣＳＰ部品であってもよい。つまり、本発明における半導体装置２０としての電子部品は、複数の端子２１を有していればその種類は限定されるものではない。
つまり、半導体装置２０がハンダバンプを有さない場合であっても、シート３０ａ〜ｅを基板１０ａ，ｂと半導体装置２０との間に介在することにより、スタンドオフを長くでき、その結果、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本発明において、半導体装置２０が有する端子２１の数は限定されるものではなく、これに対応する基板１０ａ，ｂの端子１１の数も限定されるものではない。
さらに、上述した第１〜６実施形態は、それぞれ組み合わせて実行することができる。例えば、上述した第３〜５実施形態のシート３０ｃ〜ｅは、第２実施形態のシート３０ｂのごとく貫通孔３５を有さなくてもよい。

なお、上述した第１実施形態では、シート３０ａがすべての導体部３１間に貫通孔３５を有する場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば図１５に示すように、シート３０ａが四隅の導体部３１の周囲に複数の貫通孔３５を有していてもよい。
つまり、本発明の第１変形例としての基板ユニットは、半導体装置２０の複数の端子２１が、矩形形状を形成するように設置（配設）され、その矩形形状の角部の端子２１に対応するシート３０ａの導体部３１周辺に複数の貫通孔３５を設けてもよい。これにより、基板１０ａと半導体装置２０との間の応力が最も集中する部分の応力緩和効果を高めることができ、その結果、その結果、発生する応力のバランスを取ることができ、プリント基板ユニット１ａの信頼性をさらに向上できる。

例えば、図１５の構成において、ハンダバンプ２３間のピッチが０．８ｍｍであり、ハンダバンプ２３のサイズが直径０．４ｍｍである半導体装置２０に対して、貫通孔３５の径を０．２ｍｍとした場合、未対策品に対して寿命を１．５〜２倍程度延長できる。
なお、この場合、上記図２に示す場合よりも貫通孔３５の数を減らすことができるので、上述した第１実施形態よりも加工が容易になり製造時間やコストの低減に寄与できる。

また、上述した実施形態では、シート３０ａ，ｃ〜ｅが導通部３４ａ，ｂを有する場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１６に示すように、シート３０ａが導体部３１に貫通孔（スルーホール）３７を有し、図１７に示すごとく、貫通孔３７にハンダを充填することで導通部３４ｃを形成してもよい。なお、図１６は図の簡略化のため右上端の端子３１，パッド３２，及び貫通孔３５，３７にのみ符号を付している。また、図１７は図の簡略化のため右端の端子１１，２１及び導体部３１にのみ符号を付している。

つまり、本発明の第２変形例としての基板ユニット１ａ´は、導体部３１に貫通孔３７を設け、基板１０ａ，半導体装置２０，及びシート３０ａを接合する際に、溶解したハンダ（例えば、ハンダバンプ１３，２３のハンダ）を貫通孔３７に浸透させて導通部３４ｃとして形成してもよい。即ち、導体部３１をハンダによって形成してもよい。これによっても上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、この変形例は、上述した第１実施形態に限らず、当然、他の第２〜５実施形態にも適用可能である。例えば、第５実施形態の基板ユニット１ｅに適用した場合には、基板ユニット１ｅは図１８に示すように構成される。なお、図１８において既述の符号と同一の符号は同一の部分もしくは略同一の部分を示している。したがって、ここでは図１８の詳細な説明は省略する。

また、上述した第５実施形態はシート３０ｅのパッド３２´，３３´が共にパッド２２，１２よりも面積が小さい場合を例にあげて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともパッド３２´またはパッド３３´のいずれか一方の面積が対応するパッド２２，１２よりも面積が小さければよい。この場合でも上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の一実施形態としての電子装置は、上述した基板ユニット１ａ〜ｆのいずれかと、その基板ユニット１ａ〜ｆを格納する筐体とを有する。例えば、図１９に示すように、電子装置５０は、上述した第１実施形態の基板ユニット１ａと、その基板ユニット１ａを格納する筐体５１とを有する。

〔８〕付記
（付記１）
複数の端子を有する半導体装置と、
前記半導体装置を搭載し、前記複数の端子のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子を有する基板と、
前記端子と前記基板端子とを各々電気的に接合させる、前記端子または前記基板端子の接合部の面積よりも小さな面積の接合部を有する複数の導体部とを備えることを特徴とする基板ユニット。

（付記２）
前記半導体装置と前記基板との間に介装される板状部材を備え、
前記板状部材が、前記複数の導体部を有することを特徴とする付記１記載の基板ユニット。
（付記３）
前記半導体装置の前記複数の端子が矩形形状に設置され、前記板状部材は前記矩形形状の角部の端子に対応する前記導体部周辺に孔を有することを特徴とする付記２記載の基板ユニット。

（付記４）
前記板状部材は、前記導体部の間に孔を有することを特徴とする付記２記載の基板ユニット。
（付記５）
前記基板が、前記基板端子の外周に複数のダミー端子を有し、
前記板状部材が前記複数のダミー端子にそれぞれ接合する複数の前記接合部を有することを特徴とする付記２乃至４のいずれか１項に記載の基板ユニット。

（付記６）
前記半導体装置の前記複数の端子のそれぞれが、ハンダ接合部を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の基板ユニット。
（付記７）
前記基板の前記複数の基板端子のそれぞれが、ハンダ接合部を有することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の基板ユニット。

（付記８）
前記導体部は、ハンダからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板ユニット。
（付記９）
複数の端子を有する半導体装置と、
前記半導体装置を搭載し、前記複数の端子のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子を有する基板とを備え、
前記端子と前記基板端子との導通は、前記端子におけるハンダ、前記基板端子におけるハンダ、及び、前記の両ハンダに接する前記の両ハンダよりも融点の低い低温ハンダから形成されていることを特徴とする基板ユニット。

（付記１０）
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板ユニットと、当該基板ユニットを格納する筐体とを有することを特徴とする電子装置。
（付記１１）
半導体装置を搭載する基板の複数の端子におけるハンダ上に当該ハンダよりも融点の低い低温ハンダを塗布し、
前記低温ハンダ上に前記半導体装置を設置し、
前記低温ハンダの融点以上で前記ハンダの融点よりも低い温度で前記半導体装置と前記基板とを電気的に接合する基板ユニット製造方法。

本発明の第１実施形態としてのプリント基板ユニットの鳥瞰図である。 本発明の第１実施形態としてのプリント基板ユニットを示す図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ´断面図であり、（ｂ）は（ａ）の領域Ｘの拡大図である。 本発明の第１実施形態としてのプリント基板ユニットの導体介在シートの上面図である。 本発明の第２実施形態としてのプリント基板ユニットの導体介在シートの上面図である。 本発明の第２実施形態としてのプリント基板ユニットを示す図１のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の第２実施形態としてのプリント基板ユニットの導体介在シートの厚みに応じた温度サイクル試験の結果の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態としてのプリント基板ユニットの鳥瞰図である。 図７のＢ−Ｂ´断面図である。 本発明の第４実施形態としてのプリント基板ユニットの鳥瞰図である。 図９のＣ−Ｃ´断面図である。 本発明の第５実施形態としてのプリント基板ユニットを示す図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ´断面図であり、（ｂ）は（ａ）の領域Ｙの拡大図である。 本発明の第６実施形態としてのプリント基板ユニットの鳥瞰図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の第６実施形態としての基板ユニット製造方法の手順を説明するための図である。 本発明の第６実施形態としてのプリント基板ユニットのプリント基板と半導体装置とのハンダ接合部分を説明するための図である。 本発明の第１変形例としてのプリント基板ユニットの導体介在シートを示す上面図である。 本発明の第２変形例としてのプリント基板ユニットの導体介在シートを示す上面図である。 本発明の第２変形例としてのプリント基板ユニットを示す、図１のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の他の変形例としてのプリント基板ユニットを示す断面図である。 本発明の一実施形態としての電子装置を示す図である。 従来のプリント基板ユニットを示す断面図である。

符号の説明

１ａ〜ｆ，１ａ´ プリント基板ユニット（基板ユニット）
１０ａ，ｂ プリント基板（基板）
１１，１１´ 端子（基板端子，第１基板端子）
１２，１５ パッド（接合部）
１３，１３´，１６ ハンダバンプ（ハンダ接合部，ハンダ）
１４ ダミー端子（第２基板端子）
２０ 半導体装置
２１，２１´ 端子
２２ パッド（接合部）
２３，２３´ ハンダバンプ（ハンダ接合部，ハンダ）
３０ａ〜ｅ 導体介在シート（板状部材）
３１，３１´ 導体部
３２，３２´，３３，３３´ パッド（接合部）
３４ａ，ｂ 導通部
３４ｃ 導通部（ハンダ）
３５ 貫通孔（孔）
３６ ダミーパッド（ダミー接合部，接合部）
３７ 貫通孔（スルーホール）
４０，４０´ 低温ハンダ
４１ ハンダ接合部
５０ 電子装置
５１ 筐体
１００ プリント基板ユニット
１０１ ＢＧＡ部品
１０２ プリント基板
１０３ アンダーフィル
１０４ パッド
１０５ ハンダボール

Claims (5)

1. 複数の端子を有する半導体装置と、
   前記半導体装置を搭載し、前記複数の端子のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子を有する基板と、
   前記端子と前記基板端子とを各々電気的に接合させる、前記端子または前記基板端子の接合部の面積よりも小さな面積の接合部を有する複数の導体部とを備えることを特徴とする基板ユニット。
2. 前記導体部は、ハンダからなることを特徴とする請求項１記載の基板ユニット。
3. 複数の端子を有する半導体装置と、
   前記半導体装置を搭載し、前記複数の端子のそれぞれと電気的に接合する複数の基板端子を有する基板とを備え、
   前記端子と前記基板端子との導通は、前記端子におけるハンダ、前記基板端子におけるハンダ、及び、前記の両ハンダに接する前記の両ハンダよりも融点の低い低温ハンダから形成されていることを特徴とする基板ユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板ユニットと、当該基板ユニットを格納する筐体とを有することを特徴とする電子装置。
5. 半導体装置を搭載する基板の複数の端子におけるハンダ上に当該ハンダよりも融点の低い低温ハンダを塗布し、
   前記低温ハンダ上に前記半導体装置を設置し、
   前記低温ハンダの融点以上で前記ハンダの融点よりも低い温度で前記半導体装置と前記基板とを電気的に接合する基板ユニット製造方法。

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