JP3252757B2 - ボールグリッドアレイ - Google Patents

ボールグリッドアレイ

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JP3252757B2
JP3252757B2 JP16333797A JP16333797A JP3252757B2 JP 3252757 B2 JP3252757 B2 JP 3252757B2 JP 16333797 A JP16333797 A JP 16333797A JP 16333797 A JP16333797 A JP 16333797A JP 3252757 B2 JP3252757 B2 JP 3252757B2
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solder
grid array
ball
ball grid
layer
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輝代隆 塚田
博之 小林
佳和 鵜飼
健司 千原
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49109Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は,ボールグリッドアレイに関し,
特に,半田ボールと接続端子との接続性の改良に関す
る。
【0002】
【従来技術】従来,電子部品搭載用基板としては,図5
に示すごとく,マザーボード8に,半田ボール91を介
して接続するボールグリッドアレイ9がある。半田ボー
ル91は,ボール形状の半田(Sn−Pb)である。半
田ボール91は,絶縁基板97の表面に設けた接続端子
94の上に接合されている。接続端子94は,銅箔をエ
ッチングによりパターン形成した銅層941と,その表
面を被覆する無電解Ni/Auめっき層942とからな
る。
【0003】
【解決しようとする課題】しかしながら,上記半田ボー
ル91は,接続端子94との接合性が低い。即ち,半田
ボールの溶融,接続時に,図5に示すごとく,半田ボー
ル91中のSn(スズ)が無電解Ni/Auめっき層9
42の表面に浸み出して,半田ボール91と接続端子9
4との界面に,半田ボール91の中のSn(スズ)と無
電解Ni/Auめっき層942に含まれるNi(ニッケ
ル)成分とからなるNi−Sn合金層95が生成する。
Ni−Sn合金層95には,無電解Ni/Auめっき層
942に含まれているリン(P)が,すばやく浸透す
る。
【0004】そのため,リンが無電解Ni/Auめっき
層942から溶出して,Ni−Sn合金層95に拡散
し,その中のリン濃度が増加する。Ni−Sn合金層9
5中のリン濃度が高くなると,半田ボール91と接続端
子94との接合強度が劣化し,半田ボール91の破断の
原因となる。一方,無電解Niめっきからリンを除くこ
とも考えられる。しかし,この場合には,Niめっき被
覆の析出が不均一になる。
【0005】本発明はかかる従来の問題点に鑑み,半田
ボールと接続端子との接合強度に優れたボールグリッド
アレイを提供しようとするものである。
【0006】
【課題の解決手段】請求項1の発明は,表面に無電解N
i/Auめっき層を形成してなる接続端子に,外部接続
用の半田ボールを接合してなるボールグリッドアレイに
おいて,上記半田ボールは,金属コアと,該金属コアの
表面を被覆する半田層とからなることを特徴とするボー
ルグリッドアレイである。
【0007】本発明の作用及び効果について説明する。
半田ボールは,金属コアの表面に,Sn−Pbを主成分
とする半田層を被覆したものである。そのため,半田ボ
ール接続の際の加熱溶融時に,半田以外の金属からなる
金属コアが存在することになる。この金属コアが存在す
ることにより,無電解Ni/Auめっき層中に含まれる
ことがあり半田ボールの接合強度の低下の原因となるリ
ンが,Ni−Sn合金へ拡散することを抑制できる。従
って,半田ボールと接続端子間の破断を抑制し,接合強
度の低下を抑制できる。
【0008】請求項2の発明のように,上記金属コア
は,銅(Cu),ニッケル(Ni)及びコバルト(C
o)のグループから選ばれる1種又は2種以上からなる
ことが好ましい。これにより,半田ボールの半田層内に
含まれるSnの溶出を更に効果的に防止して,Ni−S
n合金の生成を一層抑制でき,半田ボールと接続端子と
の間の破断を更に抑制できる。
【0009】半田ボールは,例えば,半田浴ディップ
法,めっき法等により金属コアに半田を被覆することに
より形成し,このものは接続端子の上に溶融接合され
る。半田ボールは,半田ボール接合に十分な面積を有す
る接続端子に接合されている。接続端子としては,例え
ば,スルーホールのランド,絶縁基板表面に設けたパッ
ドを用いることができる。
【0010】接続端子は,例えば,銅(Cu),ニッケ
ル(Ni),金(Au)等を用いて,エッチング,めっ
き等により形成される。接続端子は,1層又は2層以上
の絶縁層からなる基板の上に形成される。絶縁層は,例
えば,エポキシ系,ポリイミド系,ビスマレイミド系の
樹脂にガラス等のフィラーを混合してなる複合基材を用
いることができる。
【0011】半田ボールは,外部接続用の端子であり,
例えば,マザーボード,ドーターボード,メモリーモジ
ュール,マルチチップモジュール,プラスチックパッケ
ージ等の相手部材に接続して,本発明のボールグリッド
アレイと相手部材との電気の授受を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施形態例 本発明の実施形態例に係るボールグリッドアレイについ
て,図1〜図4を用いて説明する。本例のボールグリッ
ドアレイ6は,図1に示すごとく,外部接続用の半田ボ
ール1を接続端子48に接合している。半田ボール1
は,金属コア100と,その表面を被覆する半田層10
とからなる。
【0013】接続端子48は,銅箔にエッチングを施し
てパターン形成した銅層47と,その表面を被覆する無
電解Ni/Auめっき層46とからなる。無電解Ni/
Auめっき層46の形成にあたっては,無電解Ni/A
uめっき層を形成すべき銅層47の表面を露出させ他の
部分はマスクした状態で絶縁基板7を,無電解Ni/A
uめっき槽に浸漬する。無電解Ni/Auめっき槽に
は,Ni,Au,P等が溶解している。
【0014】接続端子48としては,図3に示すごとく
絶縁基板7の表面に設けたパッド481を用いることが
でき,また図4に示すごとくビアホール21の周囲に形
成されるランド482を用いることもできる。
【0015】半田ボール1は,略球状の銅製の金属コア
100を,溶融半田浴に浸漬して表面を半田10により
被覆する。金属コア100は直径600μmで,半田層
10の被覆厚みは80μmである。
【0016】図2に示すごとく,ボールグリッドアレイ
6は,ガラスエポキシ基板からなる多数の絶縁層7を,
プリプレグ接着材79を介して積層した多層板である。
そして,各絶縁層7の表面には,ビアホール21のラン
ド482,パッド481,配線回路41,ボンディング
パッド43が設けられており,これらは上記接続端子4
8と同様に銅層とその表面を被覆する無電解Ni/Au
めっき層とからなる。
【0017】ボールグリッドアレイ6には,ビアホール
21が設けられている。ビアホール21は,その内壁が
銅等の金属めっき膜210により被覆されているととも
に,内部には半田25が充填されている。
【0018】ボールグリッドアレイの略中央には,電子
部品50を搭載するための凹状の搭載部5が形成されて
いる。電子部品50は,銀ペースト等の接着材77によ
り搭載部5の底部に接合されている。電子部品50は,
ボンディングワイヤー501を介してボンディングパッ
ド43と電気的に接続しているとともに,封止用樹脂5
9により保護されている。搭載部5の底部側には,放熱
板55が接着材78により接着されている。ボールグリ
ッドアレイ6は,半田ボール1をマザーボード8表面の
端子81に溶融接合することにより,マザーボード8に
搭載される。
【0019】次に,本例の作用及び効果について説明す
る。図1に示すごとく,半田ボール1は,金属コア10
0の表面に,Sn−Pbを主成分とする半田層10を被
覆したものである。そのため,半田ボール接続の際の加
熱溶融時に,半田以外の金属(Cu)からなる金属コア
100が存在することになる。この金属コア100が存
在することにより,無電解Ni/Auめっき層46中に
含まれることがあり半田ボールの接合強度の低下の原因
となるリンが,Ni−Sn合金951へ拡散することを
抑制できる。従って,半田ボール1と接続端子48間の
破断を抑制し,接合強度の低下を抑制できる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば,半田ボールと接続端子
との接合強度に優れたボールグリッドアレイを提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例における,半田ボールと導体回路と
の接合状態を示す説明図。
【図2】実施形態例における,ボールグリッドアレイの
断面図。
【図3】実施形態例における,パッドに接合した半田ボ
ールを示す説明図。
【図4】実施形態例における,ランドに接合した半田ボ
ールを示す説明図。
【図5】従来例における,半田ボールと導体回路との接
合状態を示す説明図。
【符号の説明】
1...半田ボール, 10...半田層, 100...金属コア, 47...銅層, 46...無電解Ni/Auめっき層, 48...接続端子, 6...ボールグリッドアレイ, 7...絶縁基板,
フロントページの続き (72)発明者 千原 健司 岐阜県大垣市河間町3丁目200番地 イ ビデン株式会社 河間工場内 (56)参考文献 特開 平1−233742(JP,A) 特開 平3−291991(JP,A) 特開 平8−191073(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 H01L 21/60 H05K 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に無電解Ni/Auめっき層を形成
    してなる接続端子に,外部接続用の半田ボールを接合し
    てなるボールグリッドアレイにおいて,上記半田ボール
    は,金属コアと,該金属コアの表面を被覆する半田層と
    からなることを特徴とするボールグリッドアレイ。
  2. 【請求項2】 請求項1において,上記金属コアは,銅
    (Cu),ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)のグ
    ループから選ばれる1種又は2種以上からなることを特
    徴とするボールグリッドアレイ。
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