JP3217041B2 - 電子部品の実装構造 - Google Patents
電子部品の実装構造Info
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の実装構
造に関し、特に、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）
型半導体装置において、スペーサを用いることにより、
半田ボールの接合部に応力集中を発生させない電子部品
の実装構造に関する。
造に関し、特に、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）
型半導体装置において、スペーサを用いることにより、
半田ボールの接合部に応力集中を発生させない電子部品
の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子部品の実装構造について、図
面を参照して説明する。先ず、従来の電子部品につい
て、図面を参照して説明する。図９は、従来例における
ＢＧＡ型半導体装置の模式側面図を示している。同図に
おいて、１５はＢＧＡ型半導体装置であり、基板６０、
半導体ダイ５０及び半田ボール２０から構成してあり、
基板６０の上面には半導体ダイ５０がマウントされ、基
板６０の底面には半田ボール２０がマトリックス状に配
設されたパッド７０に半田接合してある。また、多数の
ボンドパットを有する半導体ダイ５０は、フェースアッ
プでワイヤーボンディングされ、基板６０を介して半田
ボール２０に電気的に接続してある。
面を参照して説明する。先ず、従来の電子部品につい
て、図面を参照して説明する。図９は、従来例における
ＢＧＡ型半導体装置の模式側面図を示している。同図に
おいて、１５はＢＧＡ型半導体装置であり、基板６０、
半導体ダイ５０及び半田ボール２０から構成してあり、
基板６０の上面には半導体ダイ５０がマウントされ、基
板６０の底面には半田ボール２０がマトリックス状に配
設されたパッド７０に半田接合してある。また、多数の
ボンドパットを有する半導体ダイ５０は、フェースアッ
プでワイヤーボンディングされ、基板６０を介して半田
ボール２０に電気的に接続してある。
【０００３】上記のＢＧＡ型半導体装置１５の実装構造
について、図面を参照して説明する。図１０は、従来例
におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構造の模式側面図を
示している。同図において、ＢＧＡ型半導体装置１５
は、配線基板８０に搭載され、半田ボール２０を、配線
基板８０の表面にマトリックス状に配設してある配線基
板パッド９０にリフロー加熱により半田接合してある。
について、図面を参照して説明する。図１０は、従来例
におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構造の模式側面図を
示している。同図において、ＢＧＡ型半導体装置１５
は、配線基板８０に搭載され、半田ボール２０を、配線
基板８０の表面にマトリックス状に配設してある配線基
板パッド９０にリフロー加熱により半田接合してある。
【０００４】次に、半田ボール２０の半田接合状態につ
いて、図面を参照して説明する。図１１は、従来例にお
ける半田ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフロー
加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を
示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の配線
基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、その
上に、ＢＧＡ型半導体装置１５の半田ボール２０を搭載
してある。また、同図（ｂ）において、半田ペースト１
００は半田ボール２０と溶融して一体となり、半田ボー
ル２０は、パッド７０と配線基板パッド９０を物理的か
つ電気的に接続してある。
いて、図面を参照して説明する。図１１は、従来例にお
ける半田ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフロー
加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を
示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の配線
基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、その
上に、ＢＧＡ型半導体装置１５の半田ボール２０を搭載
してある。また、同図（ｂ）において、半田ペースト１
００は半田ボール２０と溶融して一体となり、半田ボー
ル２０は、パッド７０と配線基板パッド９０を物理的か
つ電気的に接続してある。
【０００５】ここで、リフロー加熱前において、半田ボ
ール２０は球形状を維持しているが、リフロー加熱によ
り、半田ペースト１００と半田ボール２０が溶融し一体
となった半田ボール２０は、ＢＧＡ型半導体装置１５の
自重により、下方向につぶされて中央部が膨らんだ形状
となる。また、リフロー加熱前と加熱後では、基板６０
の高さはＨ５だけ低くなる。
ール２０は球形状を維持しているが、リフロー加熱によ
り、半田ペースト１００と半田ボール２０が溶融し一体
となった半田ボール２０は、ＢＧＡ型半導体装置１５の
自重により、下方向につぶされて中央部が膨らんだ形状
となる。また、リフロー加熱前と加熱後では、基板６０
の高さはＨ５だけ低くなる。
【０００６】このように、半田ボール２０がつぶれる
と、配線基板８０の配線基板パッド９０の接合面付近に
おける半田ボール２０の接合部分は、くびれた形状とな
り断面積が急激に小さくなり応力集中が発生するので、
疲労破壊を起こしやすくなる。また、ＢＧＡ型半導体装
置１５のパッド７０と半田ボール２０の接合部分も同様
である。このため、このくびれた接合部分は、例えば、
熱歪みや衝撃による外力が作用すると応力集中し、特
に、パッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境
界面からクラック等の疲労破壊を起こす危険性が高いと
いった問題があった。
と、配線基板８０の配線基板パッド９０の接合面付近に
おける半田ボール２０の接合部分は、くびれた形状とな
り断面積が急激に小さくなり応力集中が発生するので、
疲労破壊を起こしやすくなる。また、ＢＧＡ型半導体装
置１５のパッド７０と半田ボール２０の接合部分も同様
である。このため、このくびれた接合部分は、例えば、
熱歪みや衝撃による外力が作用すると応力集中し、特
に、パッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境
界面からクラック等の疲労破壊を起こす危険性が高いと
いった問題があった。
【０００７】なお、本発明に類似する技術として、第３
０１２９４８号公報において開示されているＢＧＡ電子
部品の技術がある。しかし、この技術は、ＢＧＡと配線
基板の熱膨張率が非常に相違するために、これらが温度
上昇するたびに、外周部の半田ボール程大きな熱歪みを
受けて、金属疲労によりひび割れることを防止する技術
であり、電気的な接続をしていない金属ボールをＢＧＡ
の四隅に設けることにより、この金属ボールがＢＧＡと
配線基板を物理的に接続し、半田ボールが受ける熱歪み
による応力を低減する技術であることから、本発明が解
決しようとする課題を解決することができない。
０１２９４８号公報において開示されているＢＧＡ電子
部品の技術がある。しかし、この技術は、ＢＧＡと配線
基板の熱膨張率が非常に相違するために、これらが温度
上昇するたびに、外周部の半田ボール程大きな熱歪みを
受けて、金属疲労によりひび割れることを防止する技術
であり、電気的な接続をしていない金属ボールをＢＧＡ
の四隅に設けることにより、この金属ボールがＢＧＡと
配線基板を物理的に接続し、半田ボールが受ける熱歪み
による応力を低減する技術であることから、本発明が解
決しようとする課題を解決することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決すべくなされたものであり、スペーサを用いて、
半田ボールを円筒状に半田接合させることにより、半田
ボールがつぶれて半田接合され、そのくびれた接合部分
が応力集中による疲労破壊を起こすことを未然に防止
し、個々の半田ボールの物理的接続強度及びその接続信
頼性を向上する電気部品の実装構造の提供を目的とす
る。
を解決すべくなされたものであり、スペーサを用いて、
半田ボールを円筒状に半田接合させることにより、半田
ボールがつぶれて半田接合され、そのくびれた接合部分
が応力集中による疲労破壊を起こすことを未然に防止
し、個々の半田ボールの物理的接続強度及びその接続信
頼性を向上する電気部品の実装構造の提供を目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、半田ボールを外部接続子とする電子部品を、配線基
板等の被搭載物に搭載する実装構造において、前記電子
部品と前記被搭載物との間に挟まれ、この隙間を一定に
保持する半田の溶融温度では熱変形しない剛体からなる
スペーサと、このスペーサと半田接合する、前記電子部
品と前記被搭載物との間に挟まれる部分を除き前記電子
部品の上面外形より大きな内周形状を有する環状の補強
部材とを具備する構成としてある。このようにすると、
個々の半田ボールの接続強度を向上させることができ
る。
に、半田ボールを外部接続子とする電子部品を、配線基
板等の被搭載物に搭載する実装構造において、前記電子
部品と前記被搭載物との間に挟まれ、この隙間を一定に
保持する半田の溶融温度では熱変形しない剛体からなる
スペーサと、このスペーサと半田接合する、前記電子部
品と前記被搭載物との間に挟まれる部分を除き前記電子
部品の上面外形より大きな内周形状を有する環状の補強
部材とを具備する構成としてある。このようにすると、
個々の半田ボールの接続強度を向上させることができ
る。
【００１０】また、本発明の電子部品の実装構造は、前
記補強部材を、前記電子部品または前記被搭載物のいず
れか一方の線膨張係数とほぼ同じ先膨張係数を有する構
成としてある。 このようにすると、電子部品がセラミッ
クなどの線膨張係数の小さい材質からなる場合に、線膨
張係数が大きい被搭載物の温度上昇による熱膨張を抑制
することができるので、半田ボールに作用する熱歪みに
よる外力を小さくすることができる。
記補強部材を、前記電子部品または前記被搭載物のいず
れか一方の線膨張係数とほぼ同じ先膨張係数を有する構
成としてある。 このようにすると、電子部品がセラミッ
クなどの線膨張係数の小さい材質からなる場合に、線膨
張係数が大きい被搭載物の温度上昇による熱膨張を抑制
することができるので、半田ボールに作用する熱歪みに
よる外力を小さくすることができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】また、本発明の電子部品の実装構造は、前
記スペーサを、前記被搭載物に半田接合した構成として
ある。このようにすると、電子部品を表面実装する際の
既存の生産プロセスを有効に利用することができ、容易
にスペーサを被搭載物に接合することができる。
記スペーサを、前記被搭載物に半田接合した構成として
ある。このようにすると、電子部品を表面実装する際の
既存の生産プロセスを有効に利用することができ、容易
にスペーサを被搭載物に接合することができる。
【００１５】また、本発明の電子部品の実装構造は、前
記電子部品と前記被搭載物の間に、チップ部品や半導体
装置等の電子部品を搭載した構成としてある。このよう
にすると、電子部品と被搭載物の間に確保した隙間を有
効に利用して、異なる部品を搭載することができるの
で、特に、電子部品がＭＣＭ（マルチ・チップ・モジュ
ール）である場合に、スペースを有効に活用して高密度
実装を行うことができる。
記電子部品と前記被搭載物の間に、チップ部品や半導体
装置等の電子部品を搭載した構成としてある。このよう
にすると、電子部品と被搭載物の間に確保した隙間を有
効に利用して、異なる部品を搭載することができるの
で、特に、電子部品がＭＣＭ（マルチ・チップ・モジュ
ール）である場合に、スペースを有効に活用して高密度
実装を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態に係
る電子部品の実装構造について、図面を参照して説明す
る。先ず、電子部品について、図面を参照して説明す
る。図１は、第一実施形態における電子部品の模式図で
あり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示してい
る。
る電子部品の実装構造について、図面を参照して説明す
る。先ず、電子部品について、図面を参照して説明す
る。図１は、第一実施形態における電子部品の模式図で
あり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示してい
る。
【００１７】同図において、１０はＢＧＡ型半導体装置
であり、基板６０の底面に、パッド７０がマトリックス
状に配設してあり、基板６０の四隅の各パッド７０に
は、半田メッキ４０された銅（以下、Ｃｕと総称す
る。）からなる金属ボール３０を半田接合してあり、そ
の他のパッド７０には、半田ボール２０を半田接合して
ある。なお、その他の構造については、従来例における
ＢＧＡ型半導体装置１５と同様としてある。
であり、基板６０の底面に、パッド７０がマトリックス
状に配設してあり、基板６０の四隅の各パッド７０に
は、半田メッキ４０された銅（以下、Ｃｕと総称す
る。）からなる金属ボール３０を半田接合してあり、そ
の他のパッド７０には、半田ボール２０を半田接合して
ある。なお、その他の構造については、従来例における
ＢＧＡ型半導体装置１５と同様としてある。
【００１８】次に、上記のＢＧＡ型半導体装置１０の実
装構造について、図面を参照して説明する。図２は、第
一実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構造の模
式側面図を示している。同図において、ＢＧＡ型半導体
装置１０は、配線基板８０に搭載され、リフロー加熱に
より半田ボール２０と金属ボール３０を配線基板８０の
表面に配設してある配線基板パッド９０に半田接合して
ある。
装構造について、図面を参照して説明する。図２は、第
一実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構造の模
式側面図を示している。同図において、ＢＧＡ型半導体
装置１０は、配線基板８０に搭載され、リフロー加熱に
より半田ボール２０と金属ボール３０を配線基板８０の
表面に配設してある配線基板パッド９０に半田接合して
ある。
【００１９】次に、金属ボール３０の半田接合状態につ
いて、図面を参照して説明する。図３は、第一実施形態
における金属ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフ
ロー加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面
図を示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の
配線基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、
その上に、半田メッキ４０してある金属ボール３０を搭
載してある。また、同図（ｂ）において、半田ペースト
１００は半田メッキ４０と溶融して一体となり、パッド
７０と配線基板パッド９０を物理的かつ電気的に接続し
てある。
いて、図面を参照して説明する。図３は、第一実施形態
における金属ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフ
ロー加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面
図を示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の
配線基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、
その上に、半田メッキ４０してある金属ボール３０を搭
載してある。また、同図（ｂ）において、半田ペースト
１００は半田メッキ４０と溶融して一体となり、パッド
７０と配線基板パッド９０を物理的かつ電気的に接続し
てある。
【００２０】ここで、リフロー加熱後において、金属ボ
ール３０は、材質がＣｕとしてあるので、半田の溶融温
度では溶融して変形するといったことがないので、球形
状を維持している。このため、パッド７０と配線基板パ
ッド９０に挟まれた金属ボール３０の直径より、パッド
７０と配線基板パッド９０が接近することはなく、リフ
ロー加熱前と加熱後では、基板６０の高さはＨだけ低く
なる。また、このＨ寸法は、ＢＧＡ型半導体装置１０が
重くなったとしても、大きくなることがないことは勿論
である。
ール３０は、材質がＣｕとしてあるので、半田の溶融温
度では溶融して変形するといったことがないので、球形
状を維持している。このため、パッド７０と配線基板パ
ッド９０に挟まれた金属ボール３０の直径より、パッド
７０と配線基板パッド９０が接近することはなく、リフ
ロー加熱前と加熱後では、基板６０の高さはＨだけ低く
なる。また、このＨ寸法は、ＢＧＡ型半導体装置１０が
重くなったとしても、大きくなることがないことは勿論
である。
【００２１】次に、半田ボール２０の半田接合状態につ
いて、図面を参照して説明する。図４は、第一実施形態
における半田ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフ
ロー加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面
図を示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の
配線基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、
その上に、ＢＧＡ型半導体装置１５の半田ボール２０を
搭載してある。また、同図（ｂ）において、半田ペース
ト１００は半田ボール２０と溶融して一体となり、この
一体となった半田ボール２０は、パッド７０と配線基板
パッド９０を物理的かつ電気的に接続してある。
いて、図面を参照して説明する。図４は、第一実施形態
における半田ボールの模式拡大側面図で、（ａ）はリフ
ロー加熱前の側面図を、（ｂ）はリフロー加熱後の側面
図を示してある。同図（ａ）において、配線基板８０の
配線基板パッド９０上に半田ペースト１００を印刷し、
その上に、ＢＧＡ型半導体装置１５の半田ボール２０を
搭載してある。また、同図（ｂ）において、半田ペース
ト１００は半田ボール２０と溶融して一体となり、この
一体となった半田ボール２０は、パッド７０と配線基板
パッド９０を物理的かつ電気的に接続してある。
【００２２】ここで、リフロー加熱後において、基板６
０は金属ボール３０によりＨ寸法以上は配線基板パッド
９０に接近することがないので、ＢＧＡ型半導体装置１
０が重くても、半田ボール２０は、従来例のように押し
つぶされることがなく、パッド７０と配線基板パッド９
０を円筒状に半田接合することができる。このようにす
ることにより、半田ボール２０は、接合部分のくびれに
よる応力集中が発生しないので接続強度が向上する。ま
た、この半田ボール２０の形状は、パッド７０の直径、
配線基板パッド９０の直径、半田ボール２０の直径、半
田ペースト１００の塗布量及び金属ボール３０の直径と
に関係し、これらを調整することにより、容易に円筒状
とすることができる。なお、この円筒状の形状は、ほぼ
円筒状であれば応力の集中を防止できるので、例えば、
樽状とすることも可能である。
０は金属ボール３０によりＨ寸法以上は配線基板パッド
９０に接近することがないので、ＢＧＡ型半導体装置１
０が重くても、半田ボール２０は、従来例のように押し
つぶされることがなく、パッド７０と配線基板パッド９
０を円筒状に半田接合することができる。このようにす
ることにより、半田ボール２０は、接合部分のくびれに
よる応力集中が発生しないので接続強度が向上する。ま
た、この半田ボール２０の形状は、パッド７０の直径、
配線基板パッド９０の直径、半田ボール２０の直径、半
田ペースト１００の塗布量及び金属ボール３０の直径と
に関係し、これらを調整することにより、容易に円筒状
とすることができる。なお、この円筒状の形状は、ほぼ
円筒状であれば応力の集中を防止できるので、例えば、
樽状とすることも可能である。
【００２３】上述したように、第一実施形態の電子部品
の実装構造は、半田ボール２０は、応力集中するくびれ
た接合部分がなく、接続強度を向上させることができる
ので、熱歪みや衝撃による外力が作用しても、特に、パ
ッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境界面か
らクラック等の疲労破壊を起こす危険性を排除すること
ができる。また、金属ボール３０の材質としては、Ｃｕ
に限定するものではなく、ニッケル（以下、Ｎｉと総称
する。）系合金などの、半田より融点の高い金属を使用
することができる。また、金属ボール３０は、パッド７
０と配線基板パッド９０を半田接合することにより、物
理的な接続としてだけではなく、電気的な接続とするこ
ともできる。
の実装構造は、半田ボール２０は、応力集中するくびれ
た接合部分がなく、接続強度を向上させることができる
ので、熱歪みや衝撃による外力が作用しても、特に、パ
ッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境界面か
らクラック等の疲労破壊を起こす危険性を排除すること
ができる。また、金属ボール３０の材質としては、Ｃｕ
に限定するものではなく、ニッケル（以下、Ｎｉと総称
する。）系合金などの、半田より融点の高い金属を使用
することができる。また、金属ボール３０は、パッド７
０と配線基板パッド９０を半田接合することにより、物
理的な接続としてだけではなく、電気的な接続とするこ
ともできる。
【００２４】以下、本発明の第二実施形態に係る電子部
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図５
は、第二実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構
造の模式側面図を示している。同図において、１２はＢ
ＧＡ型半導体装置であり、配線基板８２に搭載され、リ
フロー加熱により半田ボール２０と基板６０の底面中央
部に配設した金属ボール３０を、配線基板８２の表面に
配設してある配線基板パッド９０と配線基板パッド９２
に半田接合してある。
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図５
は、第二実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置の実装構
造の模式側面図を示している。同図において、１２はＢ
ＧＡ型半導体装置であり、配線基板８２に搭載され、リ
フロー加熱により半田ボール２０と基板６０の底面中央
部に配設した金属ボール３０を、配線基板８２の表面に
配設してある配線基板パッド９０と配線基板パッド９２
に半田接合してある。
【００２５】ＢＧＡ型半導体装置１２は、基板６０の底
面の中央部を除き、パッド７０が整列して配設してあ
り、このパッド７０上に、半田ボール２０を半田接合し
てある。また、基板６０の底面の中央部に、パッド７２
が配設してあり、パッド７２上に、半田メッキ４０され
たＣｕからなる金属ボール３０を半田接合してある。ま
た、金属ボール３０と半田接合される配線基板８２の配
線基板パッド９２は、パッド７２より大きくしてあるの
で、金属ボール３０を配線基板パッド９２に接続強度を
向上させて半田接合することができる。
面の中央部を除き、パッド７０が整列して配設してあ
り、このパッド７０上に、半田ボール２０を半田接合し
てある。また、基板６０の底面の中央部に、パッド７２
が配設してあり、パッド７２上に、半田メッキ４０され
たＣｕからなる金属ボール３０を半田接合してある。ま
た、金属ボール３０と半田接合される配線基板８２の配
線基板パッド９２は、パッド７２より大きくしてあるの
で、金属ボール３０を配線基板パッド９２に接続強度を
向上させて半田接合することができる。
【００２６】ここで、金属ボール３０を一個とする場合
には、金属ボール３０の位置としては、ＢＧＡ型半導体
装置１２のほぼ重心位置に配設されることが必要であ
る。このように、金属ボール３０がＢＧＡ型半導体装置
１２のほぼ重心位置に配設されると、ＢＧＡ型半導体装
置１２の重さを金属ボール３０が受けることができ、一
点支持によるアンバランスとなる重さを半田ボール２０
の表面張力が受けることができるので、パッド７０と配
線基板パッド９０の距離を一定に保持することができ
る。なお、その他のＢＧＡ型半導体装置１２の構造につ
いては、従来例と同様としてある。
には、金属ボール３０の位置としては、ＢＧＡ型半導体
装置１２のほぼ重心位置に配設されることが必要であ
る。このように、金属ボール３０がＢＧＡ型半導体装置
１２のほぼ重心位置に配設されると、ＢＧＡ型半導体装
置１２の重さを金属ボール３０が受けることができ、一
点支持によるアンバランスとなる重さを半田ボール２０
の表面張力が受けることができるので、パッド７０と配
線基板パッド９０の距離を一定に保持することができ
る。なお、その他のＢＧＡ型半導体装置１２の構造につ
いては、従来例と同様としてある。
【００２７】上述した実装構造における金属ボール３０
の半田接合状態については、第一実施形態と同様に、リ
フロー加熱後において、金属ボール３０は、材質がＣｕ
としてあるので、半田の溶融温度では変形することなく
球形状を維持する。このため、金属ボール３０の直径よ
り、パッド７０と配線基板パッド９０が接近することは
なく、基板６０の高さは、リフロー加熱前と加熱後で
は、Ｈだけ低くなるが、第一実施形態と同様に、リフロ
ー加熱後において、基板６０は、金属ボール３０により
Ｈ寸法以上は配線基板パッド９０に接近しない。
の半田接合状態については、第一実施形態と同様に、リ
フロー加熱後において、金属ボール３０は、材質がＣｕ
としてあるので、半田の溶融温度では変形することなく
球形状を維持する。このため、金属ボール３０の直径よ
り、パッド７０と配線基板パッド９０が接近することは
なく、基板６０の高さは、リフロー加熱前と加熱後で
は、Ｈだけ低くなるが、第一実施形態と同様に、リフロ
ー加熱後において、基板６０は、金属ボール３０により
Ｈ寸法以上は配線基板パッド９０に接近しない。
【００２８】したがって、半田ボール２０の半田接合状
態については、ＢＧＡ型半導体装置１０が重くても、半
田ボール２０は、従来例のように押しつぶされることが
なく、ほぼ円筒状に半田接合することができ、応力集中
するくびれた半田接合部分が発生しないので、接続強度
を向上させることができる。
態については、ＢＧＡ型半導体装置１０が重くても、半
田ボール２０は、従来例のように押しつぶされることが
なく、ほぼ円筒状に半田接合することができ、応力集中
するくびれた半田接合部分が発生しないので、接続強度
を向上させることができる。
【００２９】上述したように、第二実施形態の電子部品
の実装構造は、金属ボール３０をＢＧＡ型半導体装置１
２のほぼ重心位置に設けることによって、半田ボール２
０は、応力集中しないので、接続強度を向上させること
ができる。したがって、半田ボール２０に熱歪みや衝撃
による外力が作用しても、パッド７０または配線基板パ
ッド９０の半田接合境界面からクラック等の疲労破壊を
起こす危険性を排除することができる。また、配線基板
パッド９２は、パッド７２より大きくしてあるので、金
属ボール３０と配線基板パッド９２の半田フィレットが
大きく形成され、半田接続面積が増し接続強度を向上さ
せることができる。
の実装構造は、金属ボール３０をＢＧＡ型半導体装置１
２のほぼ重心位置に設けることによって、半田ボール２
０は、応力集中しないので、接続強度を向上させること
ができる。したがって、半田ボール２０に熱歪みや衝撃
による外力が作用しても、パッド７０または配線基板パ
ッド９０の半田接合境界面からクラック等の疲労破壊を
起こす危険性を排除することができる。また、配線基板
パッド９２は、パッド７２より大きくしてあるので、金
属ボール３０と配線基板パッド９２の半田フィレットが
大きく形成され、半田接続面積が増し接続強度を向上さ
せることができる。
【００３０】また、金属ボール３０の配設位置及び配設
数は、配設数が一箇所の場合にはＢＧＡ型半導体装置１
２のほぼ重心位置である必要があるが、この配設位置及
び配設数に限定するものではなく、例えば、基板６０の
底面の空きスペースが対角線上の二箇所にある場合に
は、この空きスペースに金属ボール３０を配設すること
ができる。
数は、配設数が一箇所の場合にはＢＧＡ型半導体装置１
２のほぼ重心位置である必要があるが、この配設位置及
び配設数に限定するものではなく、例えば、基板６０の
底面の空きスペースが対角線上の二箇所にある場合に
は、この空きスペースに金属ボール３０を配設すること
ができる。
【００３１】以下、本発明の第三実施形態に係る電子部
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図６
は、第三実施形態におけるＭＣＭ型半導体装置の実装構
造の模式側面図を示している。同図において、１３はＭ
ＣＭ型半導体装置であり、配線基板８０に搭載され、リ
フロー加熱により半田ボール２０と金属ボール３０を配
線基板８０の表面に配設してある配線基板パッド９０に
半田接合してある。
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図６
は、第三実施形態におけるＭＣＭ型半導体装置の実装構
造の模式側面図を示している。同図において、１３はＭ
ＣＭ型半導体装置であり、配線基板８０に搭載され、リ
フロー加熱により半田ボール２０と金属ボール３０を配
線基板８０の表面に配設してある配線基板パッド９０に
半田接合してある。
【００３２】ＭＣＭ型半導体装置１３は、基板６３の上
面に、半導体ダイ５１及びチップ部品５２を搭載してあ
り、また、基板６３の底面の中央部を除いて、パッド７
０が整列して配設してある。また、これらパッド７０の
四隅の各パッド７０上には、金属ボール３０が半田接合
してあり、その他のパッド７０上には、半田ボール２０
を半田接合してある。さらにまた、基板６０の底面の中
央部に、半導体ダイ５３を実装してある。
面に、半導体ダイ５１及びチップ部品５２を搭載してあ
り、また、基板６３の底面の中央部を除いて、パッド７
０が整列して配設してある。また、これらパッド７０の
四隅の各パッド７０上には、金属ボール３０が半田接合
してあり、その他のパッド７０上には、半田ボール２０
を半田接合してある。さらにまた、基板６０の底面の中
央部に、半導体ダイ５３を実装してある。
【００３３】ここで、金属ボール３０を用いることによ
り、第一実施形態と同様に、半田ボール２０の接続強度
を向上させるとともに、パッド７０と配線基板パッド９
０の距離が金属ボール３０により一定に保持されるの
で、基板６３の底面にも上面と同様に半導体ダイ５３を
実装することができ、高密度実装を行うことができる。
また、半導体ダイ５３の代わりに、チップ部品５２など
を実装することも可能であることは勿論である。
り、第一実施形態と同様に、半田ボール２０の接続強度
を向上させるとともに、パッド７０と配線基板パッド９
０の距離が金属ボール３０により一定に保持されるの
で、基板６３の底面にも上面と同様に半導体ダイ５３を
実装することができ、高密度実装を行うことができる。
また、半導体ダイ５３の代わりに、チップ部品５２など
を実装することも可能であることは勿論である。
【００３４】ここで、金属ボール３０は、基板６３の底
面に整列して配設してあるパッド７０の四隅の各パッド
７０上に半田接合してあるので、ＭＣＭ型半導体装置１
３は、半導体ダイ５１によって重心が中心から偏心して
いる場合であっても、金属ボール３０により四点支持さ
れ、半田ボール２０がつぶれるように変形して半田接合
されることはない。したがって、半田ボール２０の接続
強度を向上させることができ、パッド７０と配線基板パ
ッド９０の距離は金属ボール３０の直径と同じ寸法に保
持されるので、基板６３の底面の空きスペースに他の電
子部品を実装することができる。また、その他のＭＣＭ
型半導体装置１３の構造については、従来例と同様とし
てある。
面に整列して配設してあるパッド７０の四隅の各パッド
７０上に半田接合してあるので、ＭＣＭ型半導体装置１
３は、半導体ダイ５１によって重心が中心から偏心して
いる場合であっても、金属ボール３０により四点支持さ
れ、半田ボール２０がつぶれるように変形して半田接合
されることはない。したがって、半田ボール２０の接続
強度を向上させることができ、パッド７０と配線基板パ
ッド９０の距離は金属ボール３０の直径と同じ寸法に保
持されるので、基板６３の底面の空きスペースに他の電
子部品を実装することができる。また、その他のＭＣＭ
型半導体装置１３の構造については、従来例と同様とし
てある。
【００３５】上述したように、第三実施形態の電子部品
の実装構造は、ＭＣＭ型半導体装置１３のように重心位
置が偏心している場合であっても、基板６３の底面の四
隅に配設した金属ボール３０がＭＣＭ型半導体装置１３
を四点支持するので、半田ボール２０にくびれた接合部
分が形成されることがなく、半田ボール２０の接続強度
を向上させることができる。したがって、半田ボール２
０に熱歪みや衝撃による外力が作用しても、パッド７０
または配線基板パッド９０の半田接合境界面からクラッ
ク等の疲労破壊を起こす危険性を排除することができ
る。
の実装構造は、ＭＣＭ型半導体装置１３のように重心位
置が偏心している場合であっても、基板６３の底面の四
隅に配設した金属ボール３０がＭＣＭ型半導体装置１３
を四点支持するので、半田ボール２０にくびれた接合部
分が形成されることがなく、半田ボール２０の接続強度
を向上させることができる。したがって、半田ボール２
０に熱歪みや衝撃による外力が作用しても、パッド７０
または配線基板パッド９０の半田接合境界面からクラッ
ク等の疲労破壊を起こす危険性を排除することができ
る。
【００３６】また、基板６３の底面と配線基板８０の上
面の距離が一定に保持されることから、基板６３の底面
に空きスペースがある場合には、この空きスペースに半
導体ダイ５３などの電子部品を実装して、高密度実装を
行うことができる。
面の距離が一定に保持されることから、基板６３の底面
に空きスペースがある場合には、この空きスペースに半
導体ダイ５３などの電子部品を実装して、高密度実装を
行うことができる。
【００３７】以下、本発明の第四実施形態に係る電子部
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図７
は、第四実施形態における電子部品の模式図であり、
（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示している。ま
た、図８は、第四実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置
の実装構造の模式側面図を示している。図７において、
１４はＢＧＡ型半導体装置であり、材質がセラミックか
らなる基板６０の底面に、パッド７０がマトリックス状
に配設してあり、パッド７０上に半田ボール２０を半田
接合してあり、また、基板６０の底面の四隅端に、補強
パッド７４が配設してあり、この補強パッド７４に、正
八角形の環状の板部材からなる補強部材３４を半田接合
した構造としてある。
品の実装構造について、図面を参照して説明する。図７
は、第四実施形態における電子部品の模式図であり、
（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示している。ま
た、図８は、第四実施形態におけるＢＧＡ型半導体装置
の実装構造の模式側面図を示している。図７において、
１４はＢＧＡ型半導体装置であり、材質がセラミックか
らなる基板６０の底面に、パッド７０がマトリックス状
に配設してあり、パッド７０上に半田ボール２０を半田
接合してあり、また、基板６０の底面の四隅端に、補強
パッド７４が配設してあり、この補強パッド７４に、正
八角形の環状の板部材からなる補強部材３４を半田接合
した構造としてある。
【００３８】また、図８において、４は実装構造であ
り、ＢＧＡ型半導体装置１４は配線基板８０に搭載さ
れ、リフロー加熱により半田ボール２０と補強部材３４
の下面補強パッド７６を配線基板８０の表面に配設して
ある配線基板パッド９０と配線基板補強パッド７７に半
田接合した構造としてある。
り、ＢＧＡ型半導体装置１４は配線基板８０に搭載さ
れ、リフロー加熱により半田ボール２０と補強部材３４
の下面補強パッド７６を配線基板８０の表面に配設して
ある配線基板パッド９０と配線基板補強パッド７７に半
田接合した構造としてある。
【００３９】補強部材３４は、材質を基板６０の材質と
同じセラミックとしてあり、正八角形の環状の形状とし
てあり、八角形の一辺おきの各辺の上面中央部に上面補
強パッド７５が配設してあり、基板６０の補強パッド７
４と高温半田２１により半田接合してある。ここで、補
強パッド７４が配設してある補強部材３４の部分は、Ｂ
ＧＡ型半導体装置１４の基板６０と配線基板８０に挟ま
れるが、その他の部分の内周形状は、基板６０の上面外
形より大きくしてある。このようにすることにより、リ
フロー加熱する際に、熱風が基板６０底面の半田ボール
２０の周囲を良好に循環することができ、半田の未溶解
不良を防止することができる。
同じセラミックとしてあり、正八角形の環状の形状とし
てあり、八角形の一辺おきの各辺の上面中央部に上面補
強パッド７５が配設してあり、基板６０の補強パッド７
４と高温半田２１により半田接合してある。ここで、補
強パッド７４が配設してある補強部材３４の部分は、Ｂ
ＧＡ型半導体装置１４の基板６０と配線基板８０に挟ま
れるが、その他の部分の内周形状は、基板６０の上面外
形より大きくしてある。このようにすることにより、リ
フロー加熱する際に、熱風が基板６０底面の半田ボール
２０の周囲を良好に循環することができ、半田の未溶解
不良を防止することができる。
【００４０】また、八角形の角部の底面には、配線基板
８０の配線基板補強パッド７７に半田接合される下面補
強パッド７３が配設してあり、補強部材３４の厚さは、
ＢＧＡ型半導体装置１４が実装されたときに、基板６０
が寸法Ｈだけ低くなる厚さとしてある。なお、その他の
構造については、従来例のＢＧＡ型半導体装置１５と同
様としてある。
８０の配線基板補強パッド７７に半田接合される下面補
強パッド７３が配設してあり、補強部材３４の厚さは、
ＢＧＡ型半導体装置１４が実装されたときに、基板６０
が寸法Ｈだけ低くなる厚さとしてある。なお、その他の
構造については、従来例のＢＧＡ型半導体装置１５と同
様としてある。
【００４１】ここで、リフロー加熱後において、ＢＧＡ
型半導体装置１４は、補強部材３４によりＨ寸法以上は
配線基板パッド９０に接近することがないので、半田ボ
ール２０は、従来例のように押しつぶされることがな
く、パッド７０と配線基板パッド９０をほぼ円筒状に半
田接合することができるので、応力集中することなく接
続強度を向上させることができる。
型半導体装置１４は、補強部材３４によりＨ寸法以上は
配線基板パッド９０に接近することがないので、半田ボ
ール２０は、従来例のように押しつぶされることがな
く、パッド７０と配線基板パッド９０をほぼ円筒状に半
田接合することができるので、応力集中することなく接
続強度を向上させることができる。
【００４２】また、ＢＧＡ型半導体装置１４を有する電
気装置が使用されると、ＢＧＡ型半導体装置１４と配線
基板８０が温度上昇するが、本実施形態では、基板６０
と同じ線膨張係数を有する材質からなる補強部材３４
を、配線基板８０に半田２２で半田接合することによ
り、配線基板８０の線膨張係数が基板６０の線膨張係数
より大きいことによって、温度上昇するたびに、配線基
板８０が基板６０より大きく伸びる熱歪みを補強部材３
４が抑制することができる。したがって、補強部材３４
は、半田ボール２０に作用する熱歪みによる外力を低減
することができる。
気装置が使用されると、ＢＧＡ型半導体装置１４と配線
基板８０が温度上昇するが、本実施形態では、基板６０
と同じ線膨張係数を有する材質からなる補強部材３４
を、配線基板８０に半田２２で半田接合することによ
り、配線基板８０の線膨張係数が基板６０の線膨張係数
より大きいことによって、温度上昇するたびに、配線基
板８０が基板６０より大きく伸びる熱歪みを補強部材３
４が抑制することができる。したがって、補強部材３４
は、半田ボール２０に作用する熱歪みによる外力を低減
することができる。
【００４３】また、補強部材３４は、基板６０より大き
な内周形状を有する八角形の環状としてあるので、基板
６０の外周と補強部材３４の内周形状との隙間からリフ
ローの熱風が良好に循環することができ、リフロー温度
プロファイルなどに悪影響を及ぼすことを防止すること
ができる。また、補強部材３４の材質については、線膨
張係数がほぼ同じであれば基板６０と同一の材質に限定
するものでないことは勿論であるとともに、必ずしも、
基板６０の底面に取り付けられている必要性はなく、例
えば、配線基板８０上に貼り付けられていても良いし、
配線基板８０の一層として形成することもできる。ま
た、補強部材３４の形状は、八角形に限定するものでは
なく、熱風が良好に循環することができれば、例えば、
円形とすることができる。
な内周形状を有する八角形の環状としてあるので、基板
６０の外周と補強部材３４の内周形状との隙間からリフ
ローの熱風が良好に循環することができ、リフロー温度
プロファイルなどに悪影響を及ぼすことを防止すること
ができる。また、補強部材３４の材質については、線膨
張係数がほぼ同じであれば基板６０と同一の材質に限定
するものでないことは勿論であるとともに、必ずしも、
基板６０の底面に取り付けられている必要性はなく、例
えば、配線基板８０上に貼り付けられていても良いし、
配線基板８０の一層として形成することもできる。ま
た、補強部材３４の形状は、八角形に限定するものでは
なく、熱風が良好に循環することができれば、例えば、
円形とすることができる。
【００４４】上述したように、第四実施形態の電子部品
の実装構造においては、半田ボール２０は、応力集中す
るくびれた接合部分がなく接続強度を向上してあるの
で、熱ひずみや衝撃による外力が作用しても、特に、パ
ッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境界面か
らクラック等の疲労破壊を起こす危険性を低減すること
ができる。また、補強部材３４は、材質をセラミックし
てあるので、基板６０の線膨張係数と同じであり、配線
基板８０に半田接合してあるので、配線基板８０と基板
６０の線膨張係数の相違により、半田ボール２０に熱歪
みによる外力が作用することを防止することができる。
したがって、半田ボール２０の接続信頼性を大幅に向上
させることができる。
の実装構造においては、半田ボール２０は、応力集中す
るくびれた接合部分がなく接続強度を向上してあるの
で、熱ひずみや衝撃による外力が作用しても、特に、パ
ッド７０または配線基板パッド９０の半田接合境界面か
らクラック等の疲労破壊を起こす危険性を低減すること
ができる。また、補強部材３４は、材質をセラミックし
てあるので、基板６０の線膨張係数と同じであり、配線
基板８０に半田接合してあるので、配線基板８０と基板
６０の線膨張係数の相違により、半田ボール２０に熱歪
みによる外力が作用することを防止することができる。
したがって、半田ボール２０の接続信頼性を大幅に向上
させることができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半田の溶融温度において熱変形しない剛体からなるスペ
ーサにより、円筒状に形成された半田ボールによる半田
接合とすることが可能となり、くびれた接合部分が形成
されないので、熱歪みや衝撃による外力が作用しても応
力集中することがなく、疲労破壊によるクラック等の接
続不良の発生を低減することができるとともに、高い接
続信頼性を有する半田接続を行うことができる。
半田の溶融温度において熱変形しない剛体からなるスペ
ーサにより、円筒状に形成された半田ボールによる半田
接合とすることが可能となり、くびれた接合部分が形成
されないので、熱歪みや衝撃による外力が作用しても応
力集中することがなく、疲労破壊によるクラック等の接
続不良の発生を低減することができるとともに、高い接
続信頼性を有する半田接続を行うことができる。
【００４６】また、配線基板上の金属ボールを半田接合
するパッドを大きくすることにより、ＢＧＡ型半導体装
置を配線基板により接続強度を向上させて半田接合させ
ることができる。また、ＢＧＡ型半導体装置の基板と配
線基板との隙間距離を一定に保持することができるの
で、この隙間の空きスペースを有効に利用して、異なる
電子部品などを実装できるので、より高密度実装が可能
となる。また、スペーサを環状の板部材とし、この材質
を電子部品または被搭載物の線膨張係数とほぼ同じ線膨
張係数の材質とすることにより、温度上昇によって半田
ボールに作用する熱歪みによる外力を低減することがで
き、半田ボールの接続信頼性を大幅に向上させることが
できる。
するパッドを大きくすることにより、ＢＧＡ型半導体装
置を配線基板により接続強度を向上させて半田接合させ
ることができる。また、ＢＧＡ型半導体装置の基板と配
線基板との隙間距離を一定に保持することができるの
で、この隙間の空きスペースを有効に利用して、異なる
電子部品などを実装できるので、より高密度実装が可能
となる。また、スペーサを環状の板部材とし、この材質
を電子部品または被搭載物の線膨張係数とほぼ同じ線膨
張係数の材質とすることにより、温度上昇によって半田
ボールに作用する熱歪みによる外力を低減することがで
き、半田ボールの接続信頼性を大幅に向上させることが
できる。
【図１】図１は、第一実施形態における電子部品の模式
図であり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示して
いる。
図であり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示して
いる。
【図２】図２は、第一実施形態におけるＢＧＡ型半導体
装置の実装構造の模式側面図を示している。
装置の実装構造の模式側面図を示している。
【図３】図３は、第一実施形態における金属ボールの模
式拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
式拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
【図４】図４は、第一実施形態における半田ボールの模
式拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
式拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
【図５】図５は、第二実施形態におけるＢＧＡ型半導体
装置の実装構造の模式側面図を示している。
装置の実装構造の模式側面図を示している。
【図６】図６は、第三実施形態におけるＭＣＭ型半導体
装置の実装構造の模式側面図を示している。
装置の実装構造の模式側面図を示している。
【図７】図７は、第四実施形態における電子部品の模式
図であり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示して
いる。
図であり、（ａ）は底面図を、（ｂ）は側面図を示して
いる。
【図８】図８は、第四実施形態におけるＢＧＡ型半導体
装置の実装構造の模式側面図を示している。
装置の実装構造の模式側面図を示している。
【図９】図９は、従来例におけるＢＧＡ型半導体装置の
模式側面図を示している。
模式側面図を示している。
【図１０】図１０は、従来例におけるＢＧＡ型半導体装
置の実装構造の模式側面図を示している。
置の実装構造の模式側面図を示している。
【図１１】図１１は、従来例における半田ボールの模式
拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
拡大側面図で、（ａ）はリフロー加熱前の側面図を、
（ｂ）はリフロー加熱後の側面図を示してある。
１０ ＢＧＡ型半導体装置 １２ ＢＧＡ型半導体装置 １３ ＭＣＭ型半導体装置 １４ ＢＧＡ型半導体装置 １５ ＢＧＡ型半導体装置 ２０ 半田ボール ２１ 高温半田 ２２ 半田 ３０ 金属ボール ３４ 補強部材 ４０ 半田メッキ ５０ 半導体ダイ ５１ 半導体ダイ ５２ チップ部品 ５３ 半導体ダイ ６０ 基板 ６３ 基板 ７０ パッド ７２ パッド ７４ 補強パッド ７５ 上面補強パッド ７６ 下面補強パッド ７７ 配線基板補強パッド ８０ 配線基板 ８２ 配線基板 ９０ 配線基板パッド ９２ 配線基板パッド １００ 半田ペースト
Claims (4)
- 【請求項１】 半田ボールを外部接続子とする電子部品
を、配線基板等の被搭載物に搭載する実装構造におい
て、 前記電子部品と前記被搭載物との間に挟まれ、この隙間
を一定に保持する半田の溶融温度では熱変形しない剛体
からなるスペーサと、このスペーサと半田接合する、前記電子部品と前記被搭
載物との間に挟まれる部分を除き前記電子部品の上面外
形より大きな内周形状を有する環状の補強部材と、 を具備することを特徴とする電子部品の実装構造。 - 【請求項２】 上記請求項１に記載の電子部品の実装構
造において、前記補強部材が、前記電子部品または前記被搭載物のい
ずれか一方の線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有する
ことを特徴とする電子部品の実装構造。 - 【請求項３】 上記請求項１又は２に記載の電子部品の
実装構造において、 前記スペーサを、前記被搭載物に半田接合したことを特
徴とする電子部品の実装構造。 - 【請求項４】 上記請求項１〜３のいずれかに記載の電
子部品の実装構造において、 前記電子部品と前記被搭載物の間に、チップ部品や半導
体装置等の電子部品を搭載したことを特徴とする電子部
品の実装構造。
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