JP3085265B2 - ボールグリッドアレイ実装構造 - Google Patents
ボールグリッドアレイ実装構造Info
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Description
ールグリッドアレイ型(以下BGAと称する)パッケー
ジ内に封入された半導体装置の実装構造に関するもので
ある。
下面に配列された端子とソルダーボールとを備え、プリ
ント基板に実装時に、ソルダーボールを溶融させること
により、前記端子部とプリント基板上の導体パターンと
を接続する。BGAをプリント基板に実装したとき、振
動や衝撃によるソルダーボール接続部の破壊を防ぐ方法
としては、BGAとプリント基板の間に樹脂を流し込み
固着する、アンダーフィル方式が採用されている。しか
しプリント基板実装時のソルダーボール溶融が不均一に
なってしまうことが多く、これを原因とした不具合が生
じるという問題点があった。例えば、実装時にベース基
板とプリント基板との間隔が狭い場合、溶融したはんだ
が広がり隣接する導体間をショートさせるといった問題
が発生する。
開平8ー316268に記載の発明及び実開平7ー36
451に記載の考案は、ベース基板とプリント基板の間
にスペーサを設けたことを特徴としている。従来例であ
る前記発明の平面図を図5(a)に、CーC’断面の断
面図を図5(b)に示す。ベース基板22は、下面に所
定のピッチで配列形成された複数の端子部を有し、所定
の粒径を有するソルダーボール21がそれぞれの端子部
に被着される。またベース基板22下面の端子部が形成
されていない領域に少なくとも1個のスペーサ3が形成
されている。BGA2実装時には、プリント基板1が有
する導体パターンに端子部を位置決めした後、ベース基
板22をプリント基板1に載置すると共に加熱し、溶融
したソルダーボール21で端子部と導体パターンとを接
続する。ベース基板22をプリント基板1に載置した
時、ベース基板22とプリント基板1との間にスペーサ
ー3により間隙が形成され、例えば溶融したはんだが許
容範囲を超えて周囲に広がり隣接する導体との間をショ
ートさせる等の問題を生じることはない。
ーボール2の溶融の不均一により、BGA2の接続不良
が発生するが、接続不良となる原因はこれだけではな
い。実装後のプリント基板1に振動や衝撃が加わる等し
てプリント基板1に反りが生じた場合、ソルダーボール
21の接続部が破壊され、接続不良を起こすことがあ
る。しかしながら前記従来の例では、スペーサ3はプリ
ント基板1に対するベース基板22の高さを一定に保
ち、ソルダーボール21の溶融を均一化させる目的で形
成されたものであり、スペーサ3は、ベース基板22の
端子部が形成されていない領域に、点在して配置されて
いる。このため、プリント基板1の反りを防止すること
はできない。
451に記載の考案は、実装時のソルダーボール溶融
後、振動や衝撃によるソルダーボール接続部の破壊を防
ぐ方法としてBGAとプリント基板の間に樹脂を流し込
み固着する方法を採用している。特開平8ー31626
8に記載の発明については明記されていないが、同様の
方法が採用されていると思われる。しかしながら、樹脂
を流し込み、固着するためには、通常のリフロー工程
に、樹脂塗布工程、樹脂硬化工程が必要になり、製造コ
ストが増加するという問題点が発生する。また樹脂で固
着されているため、不具合が発生したときの修理では樹
脂を剥がさなければならず、容易ではない。修理ができ
ない場合、不良プリント基板のすべてを破棄することに
なり、大きな損害が発生する。本発明は以上の従来技術
における問題に鑑みてなされたものであって、BGA型
半導体パッケージをプリント基板に実装した後に生じう
るプリント基板の反りを防止すること、これにより、振
動、衝撃によりソルダーボール接続部の破壊を防ぐこと
を課題とする。また、BGA型半導体パッケージをプリ
ント基板に実装するプロセスのコストの低減を図ること
を課題とする。さらに、BGA型半導体パッケージをプ
リント基板に実装した後の修理を容易にすることを課題
とする。
発明のうち請求項1に記載の発明は、ボールグリッドア
レイを実装するプリント基板とボールグリットアレイの
ベース基板との間に所定の間隙を形成する枠状のスペー
サと、前記スペーサを前記プリント基板、または前記プ
リント基板と前記ベース基板に固定する固定手段とを設
けて、前記プリント基板の反り防止構造を成したことを
特徴とするボールグリットアレイ実装構造である。また
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の固定手段
が、前記ベース基板と前記スペーサと前記プリント基板
とを貫通して形成されたネジ穴と、前記ネジ穴にはめ込
むネジと、ナットとから構成されることを特徴とするボ
ールグリットアレイ実装構造である。
記載の固定手段が、前記スペーサの前記プリント基板と
接する面に設けられた凸状の固定ピンと、前記プリント
基板の前記固定ピンと相対する位置に設けられた前記固
定ピンと嵌合するスルーホールとから構成されることを
特徴とするボールグリットアレイ実装構造である。また
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の固定手段
が、前記スペーサのボールグリッドアレイ外側に設けら
れた固定金具と、前記プリント基板の前記固定金具と相
対する位置に設けられた前記固定金具を係止する銅パッ
ドとから構成されることを特徴とするボールグリットア
レイ実装構造である。また請求項5に記載の発明は、請
求項1から4に記載のスペーサがボールグリッドアレイ
外側から内側に向かって設けられたスリットを有するこ
とを特徴とするボールグリットアレイ実装構造である。
あるBGAパッケージの実装構造を持つ半導体装置を示
す。図1(a)は平面図であり、(b)はA−A’断面
の断面図である。プリント基板1と対向するBGA2の
ソルダーボール21が形成されている面にスペーサ3を
固定する。スペーサ3はBGA2の外形と同程度の大き
さの枠状構造をもち、接着剤等を使ってベース基板22
に接着される。プリント基板1とベース基板22との間
隙となるスペーサ3の厚さは、BGA2をプリント基板
1に実装する前のソルダーボール21の高さより薄く、
また実装後にプリント基板1とスペーサ3の間に隙間の
できない程度にする。スペーサ3の枠の幅は、2〜4m
m程度が適当であるが、これに規制されるものではな
い。スペーサ3の材料としては、ガラスエポキシ樹脂等
の絶縁性の樹脂材料が適しているが、剛性の高い材料で
あればより効果を大きくすることが可能となり、特に規
定するものではない。BGA2とスペーサ3の四隅にネ
ジ穴4を設けるが、ネジ穴4の形成はBGA2とスペー
サ3の接着前でも後でもかまわない。プリント基板1に
は、BGA2のベース基板22に形成されたネジ穴4と
相対する位置にネジ穴4を形成する。
際には、従来のBGAと同様に、表面実装部品の一括リ
フロー工法により、スペーサ3が接着されたBGA2の
ベース基板22をプリント基板1が有する導体パターン
に端子部を位置決めした後、ベース基板22をプリント
基板1に載置すると共に加熱し、溶融したソルダーボー
ル21で端子部と導体パターンとを接続する。その後、
ネジ穴4でBGA2のベース基板22とスペーサ3とプ
リント基板1とを、ネジ41とナット42で共締めす
る。スペーサ3をプリント基板1に固定した後、BGA
2を搭載し、一括リフロー工法によりはんだ付け実装
し、その後、ネジ穴4でBGA2のベース基板22とス
ペーサ3とプリント基板1をネジ止めしてもよい。ま
た、スペーサ3を一体化したベース基板22を使ったB
GA2を製造して使用することも可能である。
び図4に示す。以下、図1に示した前記実施の一形態を
第1の実施の形態と、図2を第2の実施の形態、図3を
第3の実施の形態、図4を第4の実施の形態とする。図
2は、第2の実施の形態の断面図である。第2の実施の
形態は、第1の実施の形態で示したスペーサ3の四隅の
プリント基板1と接する面に、凸状の金属製の固定ピン
5を設け、プリント基板1の固定ピン5と相対する位置
に、固定ピン5が通過するサイズのスローホール6を形
成する。BGA2実装の際、位置決めからのソルダーボ
ール21溶融までは、第1の実施の形態と同じ工程が行
われる。その後、スルーホール6を貫通させた固定ピン
5を、はんだ付けで固定する。
ある。第3の実施の形態は、第1の実施の形態で示した
スペーサ3の外側の四隅に、金属製の固定金具7を取り
付け、プリント基板1の固定金具7と相対する位置に銅
パッド8を設ける。BGA2実装の際、位置決めからの
ソルダーボール21溶融までは、第1の実施の形態と同
じ工程が行われる。その後、工程金具7は銅パッド8に
はんだ付けされる。
面図であり、(b)はBーB’断面の断面図である。第
4の実施の形態は、第1の実施の形態で示したスペーサ
3にBGA2の外側から内側に向けてスリット31を設
ける。スリット31を設けてもスーペーサ3の剛性が保
たれることが必要である。また、第4の実施の形態のス
ペーサ3は、当然に、第2及び第3の実施の形態に用い
ることが可能である。
造によれば、BGAの周辺部に枠状のスペーサーを設け
たことにより、BGAが実装されている部分のプリント
基板の反りを解消することができる。このため、振動、
衝撃によりソルダーボール接続部の破壊を防ぐことがで
きる。また、BGAベース基板の固定は、スペーサ近傍
に設けられたネジや固定金具によって行われるため、通
常のプリント基板実装工程で行うことができる。このた
め、従来の樹脂を流し込んで固着する場合に必要な樹脂
塗布工程と樹脂硬化工程の省略が可能となった。その結
果、製造コストを抑えることができる。また前記同様、
BGAベース基板を樹脂で固着していないため、何か問
題が発生した場合に、容易に修理を行うことができると
いう効果もある。
である。
図である。
図である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ボールグリッドアレイを実装するプリン
ト基板とボールグリットアレイのベース基板との間に所
定の間隙を形成する枠状のスペーサと、前記スペーサを
前記プリント基板または前記プリント基板と前記ベース
基板に固定する固定手段とを設けて、前記プリント基板
の反り防止構造を成したことを特徴とするボールグリッ
トアレイ実装構造。 - 【請求項2】 前記固定手段が前記ベース基板と前記ス
ペーサと前記プリント基板とを貫通して形成されたネジ
穴と前記ネジ穴にはめ込むネジとナットとから構成され
ることを特徴とする請求項1に記載のボールグリットア
レイ実装構造。 - 【請求項3】 前記固定手段が前記スペーサの前記プリ
ント基板と接する面に設けられた凸状の固定ピンと前記
プリント基板の前記固定ピンと相対する位置に設けられ
た前記固定ピンと嵌合するスルーホールとから構成され
ることを特徴とする請求項1に記載のボールグリッドア
レイ実装構造。 - 【請求項4】 前記固定手段が前記スペーサのボールグ
リッドアレイ外側に設けられた固定金具と前記プリント
基板の前記固定金具と相対する位置に設けられた前記固
定金具を係止する銅パッドとから構成されることを特徴
とする請求項1に記載のボールグリッドアレイ実装構
造。 - 【請求項5】 前記スペーサがボールグリッドアレイ外
側から内側に向かって設けられたスリットを有すること
を特徴とする請求項1から4に記載のボールグリッドア
レイ実装構造。
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