JP3398276B2 - ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造 - Google Patents
ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造Info
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ランドグリッド
アレイ型パッケージの実装構造に関するものである。
アレイ型パッケージの実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子機器の小型化および高速動作
化等のために、半導体のパッケージの形態がＢＧＡ（ボ
ールグリッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレ
イ）というような、パッケージの裏側にグリッド状に接
続電極を設けたリードを持たないパッケージを使おうと
する動きが著しい。
化等のために、半導体のパッケージの形態がＢＧＡ（ボ
ールグリッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレ
イ）というような、パッケージの裏側にグリッド状に接
続電極を設けたリードを持たないパッケージを使おうと
する動きが著しい。
【０００３】このパッケージは、例えば図６に示すよう
な、半導体チップ３０をキャリア基板３１に搭載してな
るＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ：参考文献；日経
エレクトロニクス１９９３年８月２日号ｐ．１０４〜
ｐ．１１８）型パッケージ３２である。従来は、このパ
ッケージ３２のアレイ状の端子電極３６に半田からなる
ボール３３を実装し、この半田ボール３３を介して、パ
ッケージ３２をアレイ状の端子電極３４を有するプリン
ト配線基板３５に実装（半導体パッケージをプリント配
線基板に搭載し電気的に接続すること）している。この
パッケージ３２は、半田ボール３３が実装されているこ
とからボールグリッドアレイと呼ばれている。
な、半導体チップ３０をキャリア基板３１に搭載してな
るＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ：参考文献；日経
エレクトロニクス１９９３年８月２日号ｐ．１０４〜
ｐ．１１８）型パッケージ３２である。従来は、このパ
ッケージ３２のアレイ状の端子電極３６に半田からなる
ボール３３を実装し、この半田ボール３３を介して、パ
ッケージ３２をアレイ状の端子電極３４を有するプリン
ト配線基板３５に実装（半導体パッケージをプリント配
線基板に搭載し電気的に接続すること）している。この
パッケージ３２は、半田ボール３３が実装されているこ
とからボールグリッドアレイと呼ばれている。
【０００４】この構成においては、半田ボール３３の径
を大きくすることにより、パッケージ３２とプリント配
線基板３５との間の実装高さの間隔を大きくすることが
できるので、周囲温度の変化によるパッケージ３２とプ
リント配線基板３５との寸法差を緩和することが可能と
なる。
を大きくすることにより、パッケージ３２とプリント配
線基板３５との間の実装高さの間隔を大きくすることが
できるので、周囲温度の変化によるパッケージ３２とプ
リント配線基板３５との寸法差を緩和することが可能と
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成においては、パッケージ３２をプリント配線基
板３５上に搭載し半田づけするときに、パッケージ３２
とプリント配線基板３５との間の熱膨張の差によりスト
レスが発生する。従来の構成においては、この熱膨脹の
差により発生するストレスを吸収することができないた
め、パッケージ３２とプリント配線基板３５との接続部
における信頼性が悪化する。
来の構成においては、パッケージ３２をプリント配線基
板３５上に搭載し半田づけするときに、パッケージ３２
とプリント配線基板３５との間の熱膨張の差によりスト
レスが発生する。従来の構成においては、この熱膨脹の
差により発生するストレスを吸収することができないた
め、パッケージ３２とプリント配線基板３５との接続部
における信頼性が悪化する。
【０００６】従来から、異なる熱膨張係数を持つ二つの
基板上の向かい合う電極を信頼性よく接続することは困
難であった。そして、ほとんどの場合、ランドグリッド
アレイ型パッケージ３２とプリント配線基板３５とに用
いる材料は異なっており、そのため熱膨張係数も異な
る。
基板上の向かい合う電極を信頼性よく接続することは困
難であった。そして、ほとんどの場合、ランドグリッド
アレイ型パッケージ３２とプリント配線基板３５とに用
いる材料は異なっており、そのため熱膨張係数も異な
る。
【０００７】例えば、プリント配線基板３５によく使わ
れるガラスエポキシは、熱膨張係数が大きくおよそ１５
ｐｐｍ／℃である。一方、ランドグリッドアレイ型のパ
ッケージ３２はシリコンチップ（熱膨張係数は３ｐｐｍ
／℃）を包むために小さく作られていて、ガラスセラミ
ック基板を使う場合は熱膨張係数はおよそ５〜９ｐｐｍ
／℃である。このため、ランドグリッドアレイ型パッケ
ージ３２のサイズが３０ｍｍ角になると、２００℃の温
度差において、ランドグリッドアレイ型パッケージ３２
の端子電極３４と、プリント配線基板３５の端子電極３
６との間に６０μｍもの寸法差が生じてしまう。
れるガラスエポキシは、熱膨張係数が大きくおよそ１５
ｐｐｍ／℃である。一方、ランドグリッドアレイ型のパ
ッケージ３２はシリコンチップ（熱膨張係数は３ｐｐｍ
／℃）を包むために小さく作られていて、ガラスセラミ
ック基板を使う場合は熱膨張係数はおよそ５〜９ｐｐｍ
／℃である。このため、ランドグリッドアレイ型パッケ
ージ３２のサイズが３０ｍｍ角になると、２００℃の温
度差において、ランドグリッドアレイ型パッケージ３２
の端子電極３４と、プリント配線基板３５の端子電極３
６との間に６０μｍもの寸法差が生じてしまう。
【０００８】したがって、ランドグリッドアレイ型パッ
ケージ３２の端子電極３４とプリント配線基板３５の端
子電極３６とが半田等で強固に接続されていると、環境
温度の変化で熱膨張差によるストレスが発生して、前記
従来の構成の弱い部分が破壊され断線に至る。また、パ
ッケージサイズが大きい場合には、環境温度が変化する
ことによって熱膨脹差によるストレスが発生し、実装部
あるいは半田ボール３３の部分にストレスが懸かり、構
造的に弱い部分で破壊され断線してしまう。
ケージ３２の端子電極３４とプリント配線基板３５の端
子電極３６とが半田等で強固に接続されていると、環境
温度の変化で熱膨張差によるストレスが発生して、前記
従来の構成の弱い部分が破壊され断線に至る。また、パ
ッケージサイズが大きい場合には、環境温度が変化する
ことによって熱膨脹差によるストレスが発生し、実装部
あるいは半田ボール３３の部分にストレスが懸かり、構
造的に弱い部分で破壊され断線してしまう。
【０００９】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、ランドグリッドアレイ型パッケージを
プリント配線基板に実装する場合において、ランドグリ
ッドアレイ型パッケージとプリント配線基板との間に生
ずる熱膨脹の差によるストレスを緩和し、信頼性のある
ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造を提供す
ることを目的とする。
なされたもので、ランドグリッドアレイ型パッケージを
プリント配線基板に実装する場合において、ランドグリ
ッドアレイ型パッケージとプリント配線基板との間に生
ずる熱膨脹の差によるストレスを緩和し、信頼性のある
ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るランドグリッドアレイ型パッケージの実
装構造は、端子電極を有するランドグリッドアレイ型の
パッケージと、前記端子電極に対応した電極を有するプ
リント配線基板と、前記パッケージの前記端子電極と前
記プリント配線基板の前記電極とを電気的に接続する綿
状の接続媒体とを備え、前記綿状の接続媒体は導体線が
絡み合った構造である。ここで、前記接続媒体は、前記
導体線が絡み合った状態で前記パッケージ上に突起電極
として形成されており、前記導体線が絡み合った状態で
あるために、前記接続媒体は柔軟性を有する。そして、
前記パッケージを前記プリント配線基板に実装した場
合、前記パッケージの各端子電極と前記プリント配線基
板の各電極とが前記接続媒体を形成している前記導体線
により複数の点で接続される。
の本発明に係るランドグリッドアレイ型パッケージの実
装構造は、端子電極を有するランドグリッドアレイ型の
パッケージと、前記端子電極に対応した電極を有するプ
リント配線基板と、前記パッケージの前記端子電極と前
記プリント配線基板の前記電極とを電気的に接続する綿
状の接続媒体とを備え、前記綿状の接続媒体は導体線が
絡み合った構造である。ここで、前記接続媒体は、前記
導体線が絡み合った状態で前記パッケージ上に突起電極
として形成されており、前記導体線が絡み合った状態で
あるために、前記接続媒体は柔軟性を有する。そして、
前記パッケージを前記プリント配線基板に実装した場
合、前記パッケージの各端子電極と前記プリント配線基
板の各電極とが前記接続媒体を形成している前記導体線
により複数の点で接続される。
【００１１】このような構造であるので、環境温度の変
化による熱膨張係数の異なるパッケージとプリント配線
基板とを電気的に接合した場合においても、柔軟性を有
する前記接続媒体（導体線）が、熱膨張差が原因で発生
するストレスを緩和させるように働くので、前記パッケ
ージと前記プリント配線基板とを接続する接合部分の断
線や破壊を防止することができる。また、ヒートサイク
ル試験のような環境試験においても、ランドグリッドア
レイ型パッケージをプリント配線基板に実装する場合の
その接続部分において高い信頼性を得ることができる。
したがって、以上のような実装構造にすることにより、
熱膨脹係数の差の大きいプリント配線基板とランドグリ
ッドアレイ型パッケージとの実装を有効に行うことがで
きる。また、前記接続媒体の体積に占める前記導体線の
割合を５０％以下とすることが好ましい。こうすること
により、半田を用いて実装する際の実装不良を防止する
ことができる。
化による熱膨張係数の異なるパッケージとプリント配線
基板とを電気的に接合した場合においても、柔軟性を有
する前記接続媒体（導体線）が、熱膨張差が原因で発生
するストレスを緩和させるように働くので、前記パッケ
ージと前記プリント配線基板とを接続する接合部分の断
線や破壊を防止することができる。また、ヒートサイク
ル試験のような環境試験においても、ランドグリッドア
レイ型パッケージをプリント配線基板に実装する場合の
その接続部分において高い信頼性を得ることができる。
したがって、以上のような実装構造にすることにより、
熱膨脹係数の差の大きいプリント配線基板とランドグリ
ッドアレイ型パッケージとの実装を有効に行うことがで
きる。また、前記接続媒体の体積に占める前記導体線の
割合を５０％以下とすることが好ましい。こうすること
により、半田を用いて実装する際の実装不良を防止する
ことができる。
【００１２】さらに、前記導体線を用いて形成された綿
状の接続媒体が、球状、円柱状および角柱状のいずれか
であることが好ましい。この構成においては、前記導体
線によって前記接続媒体を形成しているので、比較的容
易に接続媒体を柱状に高くすることができる。
状の接続媒体が、球状、円柱状および角柱状のいずれか
であることが好ましい。この構成においては、前記導体
線によって前記接続媒体を形成しているので、比較的容
易に接続媒体を柱状に高くすることができる。
【００１３】また、前記接続媒体を形成するために用い
られている導体線の主成分が、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ
およびＮｉのいずれかであること、前記接続媒体を形成
するために用いられている導体線の表面に、Ａｕ，Ａ
ｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＰｂおよびＳｎのいずれかによ
りなる金属層を形成させることも好ましい。
られている導体線の主成分が、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ
およびＮｉのいずれかであること、前記接続媒体を形成
するために用いられている導体線の表面に、Ａｕ，Ａ
ｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＰｂおよびＳｎのいずれかによ
りなる金属層を形成させることも好ましい。
【００１４】さらに、前記接続媒体を形成するために用
いられている導体線の外径が、０．０１ｍｍから０．１
ｍｍであることも好ましい。また、前記ランドグリッド
アレイ型パッケージの前記端子電極と、前記接続媒体と
を半田および導電性接着剤のいずれかを用いて接続した
ことが好ましく、さらに、前記導電性接着剤の導電成分
が、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，ＣｕおよびＮｉのいずれかであ
ることも好ましい。
いられている導体線の外径が、０．０１ｍｍから０．１
ｍｍであることも好ましい。また、前記ランドグリッド
アレイ型パッケージの前記端子電極と、前記接続媒体と
を半田および導電性接着剤のいずれかを用いて接続した
ことが好ましく、さらに、前記導電性接着剤の導電成分
が、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，ＣｕおよびＮｉのいずれかであ
ることも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面と実施例とに基づいて説明する。図１は、本発
明の第一の実施形態に係るランドグリッドアレイ型パッ
ケージの実装構造の断面図を示したものである。この図
１において、１はランドグリッドアレイ型のパッケー
ジ、２は端子電極、４は半田、５は綿状に形成された導
体線からなる接続媒体である。６はその表面に電極７
（電極７は、ランドグリッドアレイ型のパッケージ１に
設けられているアレイ状の端子電極２と同一配置であ
る。）が設けられているプリント配線基板で、８は導体
パターン、９は半田である。なお、図１はこの発明のラ
ンドグリッドアレイ型パッケージ１の実装構造を説明す
るために局部のみを拡大図示した模式的なものであっ
て、実際にはパッケージ１とプリント配線基板６とは大
きさが異なるのが普通である。
て、図面と実施例とに基づいて説明する。図１は、本発
明の第一の実施形態に係るランドグリッドアレイ型パッ
ケージの実装構造の断面図を示したものである。この図
１において、１はランドグリッドアレイ型のパッケー
ジ、２は端子電極、４は半田、５は綿状に形成された導
体線からなる接続媒体である。６はその表面に電極７
（電極７は、ランドグリッドアレイ型のパッケージ１に
設けられているアレイ状の端子電極２と同一配置であ
る。）が設けられているプリント配線基板で、８は導体
パターン、９は半田である。なお、図１はこの発明のラ
ンドグリッドアレイ型パッケージ１の実装構造を説明す
るために局部のみを拡大図示した模式的なものであっ
て、実際にはパッケージ１とプリント配線基板６とは大
きさが異なるのが普通である。
【００１６】図２は、接続媒体５の拡大図であり、これ
は、導体線３を用いて球状（綿状）に形成されたもので
ある。このランドグリッドアレイ型パッケージ１の実装
構造は、ランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２と、プリント配線基板６の電極７とが、導体線３
を用いて形成された球状（綿状）の接続媒体５を介して
電気的に接続される構造である。
は、導体線３を用いて球状（綿状）に形成されたもので
ある。このランドグリッドアレイ型パッケージ１の実装
構造は、ランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２と、プリント配線基板６の電極７とが、導体線３
を用いて形成された球状（綿状）の接続媒体５を介して
電気的に接続される構造である。
【００１７】ランドグリッドアレイ型のパッケージ１と
は、半導体チップ１ａをキャリア基板１ｂの表面に搭載
して形成されており、半導体チップ１ａと導通する端子
電極２が、キャリア基板１ｂを貫通してキャリア基板１
ｂの裏面に設けられたものである。端子電極２と電極７
とは、接続媒体５を介して接続されており、端子電極２
と接続媒体５とは半田４を介して、そして接続媒体５と
電極７とについては半田９を介して接続されている。導
体線３を用いて綿状に形成された接続媒体５は、図２に
示すように球状であり、この導体線３は、例えばＣｕ等
を主成分としている。
は、半導体チップ１ａをキャリア基板１ｂの表面に搭載
して形成されており、半導体チップ１ａと導通する端子
電極２が、キャリア基板１ｂを貫通してキャリア基板１
ｂの裏面に設けられたものである。端子電極２と電極７
とは、接続媒体５を介して接続されており、端子電極２
と接続媒体５とは半田４を介して、そして接続媒体５と
電極７とについては半田９を介して接続されている。導
体線３を用いて綿状に形成された接続媒体５は、図２に
示すように球状であり、この導体線３は、例えばＣｕ等
を主成分としている。
【００１８】以上のように構成された本実施形態に係る
ランドグリッドアレイ型パッケージ１の接続構造と従来
の接続構造とを比較しながら、熱膨張差によるストレス
を、本実施形態がどのようにして緩和するのかについて
以下に説明する。
ランドグリッドアレイ型パッケージ１の接続構造と従来
の接続構造とを比較しながら、熱膨張差によるストレス
を、本実施形態がどのようにして緩和するのかについて
以下に説明する。
【００１９】まず、この第一の実施形態においては、パ
ッケージ１の表面の端子電極２に半田ペースト４が印刷
され、接続媒体５が各端子電極２の上に配置される。そ
の後、リフロー炉で半田が溶融接続される。それにより
接続媒体５を有するランドグリッドアレイ型のパッケー
ジ１が形成される。
ッケージ１の表面の端子電極２に半田ペースト４が印刷
され、接続媒体５が各端子電極２の上に配置される。そ
の後、リフロー炉で半田が溶融接続される。それにより
接続媒体５を有するランドグリッドアレイ型のパッケー
ジ１が形成される。
【００２０】次に、プリント配線基板６上の電極７には
半田ペースト９が印刷され、パッケージ１に溶融接続さ
れた接続媒体５と、プリント配線基板６上の電極７（半
田ペースト９）とが相対応するように実装される。その
後、この実装体をリフロー炉に通し、半田９を溶融接合
させる。
半田ペースト９が印刷され、パッケージ１に溶融接続さ
れた接続媒体５と、プリント配線基板６上の電極７（半
田ペースト９）とが相対応するように実装される。その
後、この実装体をリフロー炉に通し、半田９を溶融接合
させる。
【００２１】リフロー炉を通った後、冷却が始まり、共
晶半田は１８０℃位で固化し、この時点から急激に各部
にストレスがたまり始める。プリント配線基板６がガラ
スエポキシ製であり、パッケージ１のキャリア基板１ｂ
がガラスセラミック製である場合には、温度変化に伴
い、プリント配線基板６がパッケージ１よりも縮むの
で、端子電極２は内側に（パッケージの中央に向かっ
て）引っぱられる。このとき仮に、パッケージ１とプリ
ント基板６との接続を従来の半田ボール等で行った場合
には、このストレスのためにパッケージ１とプリント配
線基板６とは図の上方に凸状に曲がることとなる。ま
た、信頼性試験のために温度を−５５℃まで急激に下げ
る熱衝撃試験を行うと、厚さ１ｍｍ、サイズ３０ｍｍ角
のガラスセラミックを基板として用いるパッケージ１
と、１．６ｍｍ厚のガラスエポキシ製のプリント配線基
板６との組み合わせにおいては、数十サイクルで接続部
が破壊される。
晶半田は１８０℃位で固化し、この時点から急激に各部
にストレスがたまり始める。プリント配線基板６がガラ
スエポキシ製であり、パッケージ１のキャリア基板１ｂ
がガラスセラミック製である場合には、温度変化に伴
い、プリント配線基板６がパッケージ１よりも縮むの
で、端子電極２は内側に（パッケージの中央に向かっ
て）引っぱられる。このとき仮に、パッケージ１とプリ
ント基板６との接続を従来の半田ボール等で行った場合
には、このストレスのためにパッケージ１とプリント配
線基板６とは図の上方に凸状に曲がることとなる。ま
た、信頼性試験のために温度を−５５℃まで急激に下げ
る熱衝撃試験を行うと、厚さ１ｍｍ、サイズ３０ｍｍ角
のガラスセラミックを基板として用いるパッケージ１
と、１．６ｍｍ厚のガラスエポキシ製のプリント配線基
板６との組み合わせにおいては、数十サイクルで接続部
が破壊される。
【００２２】しかし、パッケージ１とプリント基板６と
の接続を、この第一の実施形態に係る球状（綿状）に形
成された導体線からなる接続媒体５によって行う場合
は、この接続媒体５がフレキシブルシートのような吸収
役となり、降温時においても大きなストレスがたまらな
い。すなわち、球状（綿状）に形成された導体線３より
なる接続媒体５は０．０１ｍｍから０．１ｍｍ程度の線
径であるために、半田ボール等の金属の固体からなる接
続媒体に比べ柔軟性に富んでいる。したがって、環境温
度の変化でパッケージ１とプリント配線基板６との間に
熱膨張差によるストレスが発生した場合においても、球
状（綿状）に形成された導体線３よりなる接続媒体５の
変形によって、パッケージ１とプリント基板６との間の
接続部にストレスが懸かることを防止することができ
る。パッケージ１の熱膨張係数がプリント配線基板６の
それよりも大きい場合も同様である。
の接続を、この第一の実施形態に係る球状（綿状）に形
成された導体線からなる接続媒体５によって行う場合
は、この接続媒体５がフレキシブルシートのような吸収
役となり、降温時においても大きなストレスがたまらな
い。すなわち、球状（綿状）に形成された導体線３より
なる接続媒体５は０．０１ｍｍから０．１ｍｍ程度の線
径であるために、半田ボール等の金属の固体からなる接
続媒体に比べ柔軟性に富んでいる。したがって、環境温
度の変化でパッケージ１とプリント配線基板６との間に
熱膨張差によるストレスが発生した場合においても、球
状（綿状）に形成された導体線３よりなる接続媒体５の
変形によって、パッケージ１とプリント基板６との間の
接続部にストレスが懸かることを防止することができ
る。パッケージ１の熱膨張係数がプリント配線基板６の
それよりも大きい場合も同様である。
【００２３】この第一の実施形態に係る接続媒体５とし
て、Ｃｕを主材料とし、線径が０．０５ｍｍである導体
線３を使用した場合の実施例について以下に示す。ま
ず、Ｃｕ導体線の線径が０．０５ｍｍである主材料に、
厚さ５ミクロンの半田めっきにより導電層を形成した。
導体線の線径は、０．０７ｍｍとなった。この導体線を
用いて、外径が約０．５ｍｍである球状の接続媒体を形
成した。このとき、この球状の接続媒体は、導体線を用
いて綿状に形成され、具体的には外径が０．５ｍｍの接
続媒体の体積に占める導体線の割合を１０％とした。こ
こで、接続媒体の体積に占める導体線の割合が５０％以
上であると、半田実装を行った場合、導体線の方へ半田
がはい上がり（毛細管現象により半田が接続媒体中に入
り込み）、半田実装部の実装不良が起こってしまう。そ
のため、接続媒体の体積に占める導体線の割合を５０％
以下とした。
て、Ｃｕを主材料とし、線径が０．０５ｍｍである導体
線３を使用した場合の実施例について以下に示す。ま
ず、Ｃｕ導体線の線径が０．０５ｍｍである主材料に、
厚さ５ミクロンの半田めっきにより導電層を形成した。
導体線の線径は、０．０７ｍｍとなった。この導体線を
用いて、外径が約０．５ｍｍである球状の接続媒体を形
成した。このとき、この球状の接続媒体は、導体線を用
いて綿状に形成され、具体的には外径が０．５ｍｍの接
続媒体の体積に占める導体線の割合を１０％とした。こ
こで、接続媒体の体積に占める導体線の割合が５０％以
上であると、半田実装を行った場合、導体線の方へ半田
がはい上がり（毛細管現象により半田が接続媒体中に入
り込み）、半田実装部の実装不良が起こってしまう。そ
のため、接続媒体の体積に占める導体線の割合を５０％
以下とした。
【００２４】次に、キャリア基板としてセラミック基板
を用いるランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２上に、半田ペースト（千住金属（株）社製ＯＺ−
６３−２０１Ｃ−５０−９）をメタル版を使用して印刷
し、導体線３を用いて球状（綿状）に形成された接続媒
体５を端子電極２上に実装し、リフロー炉に通して半田
４を溶融接合した。そして、プリント配線基板６の電極
７上にメタル版により共晶半田と同様の半田ペーストを
印刷し、導体線３を用いて球状（綿状）に形成された接
続媒体５が実装済みであるパッケージ１をプリント配線
基板６に実装し、リフロー炉に通して半田９を溶融接合
した。このとき、接続媒体５への共晶半田のはい上がり
（毛細管現象による接続媒体中への入り込み）はみられ
なかった。
を用いるランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２上に、半田ペースト（千住金属（株）社製ＯＺ−
６３−２０１Ｃ−５０−９）をメタル版を使用して印刷
し、導体線３を用いて球状（綿状）に形成された接続媒
体５を端子電極２上に実装し、リフロー炉に通して半田
４を溶融接合した。そして、プリント配線基板６の電極
７上にメタル版により共晶半田と同様の半田ペーストを
印刷し、導体線３を用いて球状（綿状）に形成された接
続媒体５が実装済みであるパッケージ１をプリント配線
基板６に実装し、リフロー炉に通して半田９を溶融接合
した。このとき、接続媒体５への共晶半田のはい上がり
（毛細管現象による接続媒体中への入り込み）はみられ
なかった。
【００２５】以上の第一の実施形態に係る実施例の実装
体に対して、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４
０度（３０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル
試験により信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の
半田ボールを使用したランドグリッドアレイのプリント
配線基板実装においては２００サイクルにてオープンが
発生していたが、この実施例においては、１０００サイ
クルという結果が得られた。
体に対して、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４
０度（３０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル
試験により信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の
半田ボールを使用したランドグリッドアレイのプリント
配線基板実装においては２００サイクルにてオープンが
発生していたが、この実施例においては、１０００サイ
クルという結果が得られた。
【００２６】図５は、本発明の第二の実施形態に係るラ
ンドグリッドアレイ型パッケージの実装構造の断面図を
示したものである。この第二の実施形態に係るランドグ
リッドアレイ型パッケージの実装構造は、基本的には第
一の実施形態に係るランドグリッドアレイ型パッケージ
の実装構造と同様の構造である。これらの各実施形態に
おいて異なる点は、第二の実施形態が、パッケージ１と
プリント配線基板６との接続に、導体線を用いて円柱状
（綿状）に形成された接続媒体１０を使用するところで
ある。
ンドグリッドアレイ型パッケージの実装構造の断面図を
示したものである。この第二の実施形態に係るランドグ
リッドアレイ型パッケージの実装構造は、基本的には第
一の実施形態に係るランドグリッドアレイ型パッケージ
の実装構造と同様の構造である。これらの各実施形態に
おいて異なる点は、第二の実施形態が、パッケージ１と
プリント配線基板６との接続に、導体線を用いて円柱状
（綿状）に形成された接続媒体１０を使用するところで
ある。
【００２７】この第二の実施形態に係る接続媒体１０と
して、Ｃｕを主材料とし、線径が０．０５ｍｍである導
体線を使用した場合の実施例について以下に示す。ま
ず、Ｃｕ導体線の線径が０．０５ｍｍである主材料に、
厚さ５ミクロンのＡｕめっきにより導電層を形成した。
導体線の線径は、０．０７ｍｍとなった。この導体線を
用いて、図３に示す円柱状の接続媒体１０を形成した。
このとき、この円柱状の接続媒体は、綿状に形成され、
円柱状接続媒体の高さを０．８ｍｍ、径を０．５ｍｍと
し、接続媒体の体積に占める導体線の割合を５０％とし
た。
して、Ｃｕを主材料とし、線径が０．０５ｍｍである導
体線を使用した場合の実施例について以下に示す。ま
ず、Ｃｕ導体線の線径が０．０５ｍｍである主材料に、
厚さ５ミクロンのＡｕめっきにより導電層を形成した。
導体線の線径は、０．０７ｍｍとなった。この導体線を
用いて、図３に示す円柱状の接続媒体１０を形成した。
このとき、この円柱状の接続媒体は、綿状に形成され、
円柱状接続媒体の高さを０．８ｍｍ、径を０．５ｍｍと
し、接続媒体の体積に占める導体線の割合を５０％とし
た。
【００２８】次に、キャリア基板としてセラミック基板
を用いるランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２上に、半田ペースト（千住金属（株）社製 ＯＺ
−６３−２０１Ｃ−５０−９）をメタル版を使用して印
刷し、導体線を用いて円柱状（綿状）に形成された接続
媒体１０の軸方向の一方の円部が端子電極２側になるよ
うに、他方の円部がパッケージ１とプリント配線基板６
との接続方向に向くようにして、接続媒体１０を端子電
極２上に実装し、リフロー炉に通して半田４を溶融接合
した。そして、プリント配線基板６の電極７上にメタル
版により共晶半田と同様の半田ペーストを印刷し、導体
線を用いて円柱状（綿状）に形成された接続媒体１０が
実装済みであるパッケージ１をプリント配線基板６に実
装し、リフロー炉に通して半田９を溶融接合した。
を用いるランドグリッドアレイ型のパッケージ１の端子
電極２上に、半田ペースト（千住金属（株）社製 ＯＺ
−６３−２０１Ｃ−５０−９）をメタル版を使用して印
刷し、導体線を用いて円柱状（綿状）に形成された接続
媒体１０の軸方向の一方の円部が端子電極２側になるよ
うに、他方の円部がパッケージ１とプリント配線基板６
との接続方向に向くようにして、接続媒体１０を端子電
極２上に実装し、リフロー炉に通して半田４を溶融接合
した。そして、プリント配線基板６の電極７上にメタル
版により共晶半田と同様の半田ペーストを印刷し、導体
線を用いて円柱状（綿状）に形成された接続媒体１０が
実装済みであるパッケージ１をプリント配線基板６に実
装し、リフロー炉に通して半田９を溶融接合した。
【００２９】以上の第二の実施形態に係る実施例の実装
体に対して、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４
０度（３０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル
試験により信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の
半田ボールを使用したランドグリッドアレイのプリント
配線基板の実装においては２００サイクルにてオープン
が発生していたが、この実施例においては、２０００サ
イクルという結果が得られた。
体に対して、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４
０度（３０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル
試験により信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の
半田ボールを使用したランドグリッドアレイのプリント
配線基板の実装においては２００サイクルにてオープン
が発生していたが、この実施例においては、２０００サ
イクルという結果が得られた。
【００３０】また、接続媒体１０の形状を円柱状にした
ことにより、以下の利点がある。パッケージ１とプリン
ト配線基板６との実装時において、環境温度の変化によ
る熱膨張差によって発生するストレスを、パッケージ１
とプリント配線基板６との間の実装高さの間隔を大きく
することで緩和させるということは、一般的に知られて
いる。そこで、第一の実施形態のような球状体を使用す
ることである程度高さを高くすることは可能であるが、
より高くするには、球の径を大きくしなければならな
い。そうすると隣の接続媒体と接触するおそれがある。
ことにより、以下の利点がある。パッケージ１とプリン
ト配線基板６との実装時において、環境温度の変化によ
る熱膨張差によって発生するストレスを、パッケージ１
とプリント配線基板６との間の実装高さの間隔を大きく
することで緩和させるということは、一般的に知られて
いる。そこで、第一の実施形態のような球状体を使用す
ることである程度高さを高くすることは可能であるが、
より高くするには、球の径を大きくしなければならな
い。そうすると隣の接続媒体と接触するおそれがある。
【００３１】したがって、接続媒体の高さをより高くす
るためには、接続媒体の形状を球状体から円柱状にする
必要がある。さらに、従来の半田ボールを接続媒体とし
て使用していたボールグリッドアレイにおいては、接続
媒体の材料として半田を用いているため柱状物を作製す
ることが困難であった。しかし、本発明に係る接続媒体
の場合は、形状を任意とすることが可能である。
るためには、接続媒体の形状を球状体から円柱状にする
必要がある。さらに、従来の半田ボールを接続媒体とし
て使用していたボールグリッドアレイにおいては、接続
媒体の材料として半田を用いているため柱状物を作製す
ることが困難であった。しかし、本発明に係る接続媒体
の場合は、形状を任意とすることが可能である。
【００３２】次に、本発明の第三の実施形態について図
１を参照して説明する。上述した本発明の第一の実施形
態および第二の実施形態におけるランドグリッドアレイ
型パッケージの実装構造は、ランドグリッドアレイ型パ
ッケージ１の端子電極２と接続媒体５，１０とを半田ペ
ーストを用いて接続した場合について説明した。しか
し、Ｐｂの使用が不可能なデバイス等を使用する場合に
おいては、Ｐｂを含まない導電性接着剤を用いて端子電
極２と接続媒体５，１０との接続を行うことが効果的で
ある。
１を参照して説明する。上述した本発明の第一の実施形
態および第二の実施形態におけるランドグリッドアレイ
型パッケージの実装構造は、ランドグリッドアレイ型パ
ッケージ１の端子電極２と接続媒体５，１０とを半田ペ
ーストを用いて接続した場合について説明した。しか
し、Ｐｂの使用が不可能なデバイス等を使用する場合に
おいては、Ｐｂを含まない導電性接着剤を用いて端子電
極２と接続媒体５，１０との接続を行うことが効果的で
ある。
【００３３】そこで、この第三の実施形態においては、
接続手段としての半田４，９に代えて、導電性接着剤
（例えばテクノアルファ株式会社製 品番１８１ペース
ト）を使用する（図示省略）。以下に、具体的な構造に
ついて説明する。
接続手段としての半田４，９に代えて、導電性接着剤
（例えばテクノアルファ株式会社製 品番１８１ペース
ト）を使用する（図示省略）。以下に、具体的な構造に
ついて説明する。
【００３４】この導電性接着剤は、Ａｇを導電体として
使用しており、この導電性接着剤をランドグリッドアレ
イ型のパッケージ１の端子電極２上にスクリーン印刷法
などにより塗布する。そして、導体線を用いて綿状に形
成された接続媒体５を印刷済み端子電極２上に配置し、
所定の温度にて導電性接着剤を硬化する。次に、プリン
ト配線基板６の電極７上にスクリーン印刷法により導電
性接着剤を印刷し、導体線を用いて綿状に形成された接
続媒体５が実装済みであるパッケージ１をプリント配線
基板６に実装し、所定の温度で硬化させる。この第三の
実施形態においては、このようにしてランドグリッドア
レイ型のパッケージ１がプリント基板６上に実装され
る。
使用しており、この導電性接着剤をランドグリッドアレ
イ型のパッケージ１の端子電極２上にスクリーン印刷法
などにより塗布する。そして、導体線を用いて綿状に形
成された接続媒体５を印刷済み端子電極２上に配置し、
所定の温度にて導電性接着剤を硬化する。次に、プリン
ト配線基板６の電極７上にスクリーン印刷法により導電
性接着剤を印刷し、導体線を用いて綿状に形成された接
続媒体５が実装済みであるパッケージ１をプリント配線
基板６に実装し、所定の温度で硬化させる。この第三の
実施形態においては、このようにしてランドグリッドア
レイ型のパッケージ１がプリント基板６上に実装され
る。
【００３５】この第三の実施形態に係る実装体に対し
て、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４０度（３
０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル試験によ
り信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の半田ボー
ルを使用したランドグリッドアレイのプリント配線基板
の実装においては２００サイクルにてオープンが発生し
ていたが、この第三の実施形態においては、１０００サ
イクルという結果が得られた。
て、ＪＩＳ規格Ｃ００２５にて示してある−４０度（３
０分）〜１００度（３０分）のヒートサイクル試験によ
り信頼性試験を行ったところ、０．５ｍｍ径の半田ボー
ルを使用したランドグリッドアレイのプリント配線基板
の実装においては２００サイクルにてオープンが発生し
ていたが、この第三の実施形態においては、１０００サ
イクルという結果が得られた。
【００３６】また、この第三の実施形態においては、Ａ
ｇを導電体とした導電性接着剤を使用した場合について
説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、Ａ
ｕ，Ｃｕ，ＡｌおよびＮｉ等を導電体とした導電性接着
剤を使用した場合においても同等の効果を得ることがで
きる。
ｇを導電体とした導電性接着剤を使用した場合について
説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、Ａ
ｕ，Ｃｕ，ＡｌおよびＮｉ等を導電体とした導電性接着
剤を使用した場合においても同等の効果を得ることがで
きる。
【００３７】さらに、以上の各実施形態においては、導
体線を用いて綿状に形成された接続媒体中の導体線の表
面に、半田メッキおよびＡｕメッキにより導電層を形成
させた場合について説明したが本発明はこれに限定され
るものではなく、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，ＮｉおよびＳｎの
いずれかを用いることによって、導電層を形成させても
よい。そして、導体線を形成するための材料としては、
有機材料を用いてもよい。
体線を用いて綿状に形成された接続媒体中の導体線の表
面に、半田メッキおよびＡｕメッキにより導電層を形成
させた場合について説明したが本発明はこれに限定され
るものではなく、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，ＮｉおよびＳｎの
いずれかを用いることによって、導電層を形成させても
よい。そして、導体線を形成するための材料としては、
有機材料を用いてもよい。
【００３８】また、本発明の各実施形態においては、接
続媒体の形状として球状および円柱状のものについて説
明したが本発明はこれに限定されるものではなく、図４
に示すような角柱状、およびその実装の状況に応じて適
宜他の形状にしてもよい。
続媒体の形状として球状および円柱状のものについて説
明したが本発明はこれに限定されるものではなく、図４
に示すような角柱状、およびその実装の状況に応じて適
宜他の形状にしてもよい。
【００３９】さらに、各実施形態においては、ランドグ
リッドアレイ型のパッケージ１に用いるキャリア基板と
してセラミックを基板材料とするものについて説明した
が本発明はこれに限定されるものではなく、有機材料よ
りなるキャリア基板を用いてもよい。
リッドアレイ型のパッケージ１に用いるキャリア基板と
してセラミックを基板材料とするものについて説明した
が本発明はこれに限定されるものではなく、有機材料よ
りなるキャリア基板を用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、ランドグ
リッドアレイ型パッケージをプリント配線基板に実装す
る場合において、ランドグリッドアレイ型パッケージと
プリント配線基板との間に生ずる熱膨脹の差によるスト
レスを緩和し、信頼性のあるランドグリッドアレイ型パ
ッケージの実装構造を提供することができる。
リッドアレイ型パッケージをプリント配線基板に実装す
る場合において、ランドグリッドアレイ型パッケージと
プリント配線基板との間に生ずる熱膨脹の差によるスト
レスを緩和し、信頼性のあるランドグリッドアレイ型パ
ッケージの実装構造を提供することができる。
【図１】本発明の第一の実施形態に係るランドグリッド
アレイ型パッケージの実装構造の断面図
アレイ型パッケージの実装構造の断面図
【図２】球状（綿状）の接続媒体の概略図
【図３】円柱状（綿状）接続媒体の概略図
【図４】角柱状（綿状）接続媒体の概略図
【図５】本発明の第二の実施形態に係るランドグリッド
アレイ型パッケージの実装構造の断面図
アレイ型パッケージの実装構造の断面図
【図６】半田ボールを使用した従来のボールグリッドア
レイ型パッケージの実装構造の断面図
レイ型パッケージの実装構造の断面図
１ ランドグリッド型のパッケージ
２ 端子電極
３ 導体線
４，９ 接続手段である半田
５，１０ 導体線を用いて形成された綿状の接続媒体
６ プリント配線基板
７ 電極
２１ 球状の接続媒体
２２ 円柱状の接続媒体
２３ 角柱状の接続媒体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
// Ｈ０１Ｌ 21/60 Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｇ
(56)参考文献 特開 平５−304351（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−342795（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−202392（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−235565（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−236654（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−236898（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−134976（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−321170（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 1/18
H05K 3/34
H05K 3/36
H01L 23/12
H01L 21/60
Claims (8)
- 【請求項１】 端子電極を有するランドグリッドアレイ
型のパッケージと、前記端子電極に対応した電極を有す
るプリント配線基板と、前記パッケージの前記端子電極
と前記プリント配線基板の前記電極とを電気的に接続す
る綿状の接続媒体とを備え、前記綿状の接続媒体は導体
線が絡み合った構造である、ランドグリッドアレイ型パ
ッケージの実装構造。 - 【請求項２】 前記接続媒体の体積に占める前記導体線
の割合を５０％以下とした請求項１記載のランドグリッ
ドアレイ型パッケージの実装構造。 - 【請求項３】 前記導体線を用いて形成された綿状の接
続媒体が、球状、円柱状および角柱状のいずれかである
請求項１または２記載のランドグリッドアレイ型パッケ
ージの実装構造。 - 【請求項４】 前記接続媒体を形成するために用いられ
ている導体線の主成分が、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕおよ
びＮｉのいずれかである請求項１、２または３記載のラ
ンドグリッドアレイ型パッケージの実装構造。 - 【請求項５】 前記接続媒体を形成するために用いられ
ている導体線の表面に、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎ
ｉ，ＰｂおよびＳｎのいずれかによりなる金属層を形成
させた請求項１から４のいずれか１項記載のランドグリ
ッドアレイ型パッケージの実装構造。 - 【請求項６】 前記接続媒体を形成するために用いられ
ている導体線の外径が、０．０１ｍｍから０．１ｍｍで
ある請求項１から５のいずれか１項記載のランドグリッ
ドアレイ型パッケージの実装構造。 - 【請求項７】 前記ランドグリッドアレイ型パッケージ
の前記端子電極と、前記接続媒体とを半田および導電性
接着剤のいずれかを用いて接続した請求項１から６のい
ずれか１項記載のランドグリッドアレイ型パッケージの
実装構造。 - 【請求項８】 前記導電性接着剤の導電成分が、Ａｕ，
Ａｌ，Ａｇ，ＣｕおよびＮｉのいずれかである請求項７
記載のランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6501996A JP3398276B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6501996A JP3398276B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260422A JPH09260422A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3398276B2 true JP3398276B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=13274854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6501996A Expired - Fee Related JP3398276B2 (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ランドグリッドアレイ型パッケージの実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398276B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10950586B2 (en) | 2016-02-01 | 2021-03-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices having upper and lower solder portions and methods of fabricating the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050221635A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | International Business Machines Corporation | Micro-bumps to enhance lga interconnections |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6501996A patent/JP3398276B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10950586B2 (en) | 2016-02-01 | 2021-03-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices having upper and lower solder portions and methods of fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09260422A (ja) | 1997-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |