JP3800705B2 - ボールグリッドアレイ - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は,ボールグリッドアレイに関し,特に半田ボールとビアホールとの配置関係に関する。
【0002】
【従来技術】
従来,図11,図12に示すごとく,絶縁基板97の表面に,相手部材8に対して接合するための多数の半田ボール91を配置してなるボールグリッドアレイ9がある。
また,絶縁基板97には,導体回路94と,絶縁基板97の内部又は表裏の間を電気的に接続するビアホール92が設けられている。半田ボール91は,絶縁基板97の表面に形成した導体回路94におけるパッド部943の上に半田接合されている。ビアホール92と半田ボール91との間は,導体回路94における接続回路942により電気的に接続されている。ビアホール92の壁面は金属めっき膜920により被覆されており,その内部には樹脂,フィラー入り樹脂もしくは半田等の導電性金属等の充填物925が充填されている。
【0003】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来のボールグリッドアレイ9においては,図11に示すごとく,半田ボール91が,パッド部943に対して接合されている。そのため,絶縁基板97の表面にパッド部943を設けるに必要な面積を確保しなければならない。また,パッド部943とビアホール92との間を電気的に接続する接続回路942を設ける必要がある。このため,パッド部943及び接続回路942が,絶縁基板97の表面における高密度実装を妨げている。
【0004】
そこで,図13に示すごとく,ビアホール92の真上に,半田ボール91を配置することが考えられる。これにより,図11に示したような上記接続回路942及びパッド部943が不要となり,絶縁基板97の表面に対して高密度実装が可能となる。
【0005】
しかし,図13に示すごとく,ビアホール92の真上に半田ボール91を設けた場合には,ビアホール92の内壁を被覆する金属めっき膜920と半田ボール91との間の接合強度が,図9に示した上記のパッド部943に半田ボール91を接合した場合よりも弱くなる傾向にある。そのため,多数の半田ボール91の中,外部から力学的作用を受けやすい部分に設けた半田ボール,即ち,多数の半田ボールが配列した半田ボール配列群910の端部に設けた半田ボール91aは,損傷を受けやすく,取れてしまう恐れがある。従って,半田ボール91とビアホール92との電気的な接続信頼性が低くなってしまうという問題がある。
【0006】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み,多数の半田ボールとビアホールとの電気的な接続信頼性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。
【0007】
【課題の解決手段】
請求項1の発明は,絶縁基板に設けたビアホールと,
多角形状の半田ボール配列群の最外周のコーナー部にそれぞれ配置され,前記ビアホールの中心からずれ,前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと,
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され,前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと,
を備え,かつ前記オンセット配置ボールは,電源又はグランドの何れか1つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイである。
【0008】
本発明において最も注目すべきことは,半田ボール配列群の最外周が多角形状を有している場合には,その多角形状の最外周のうちコーナー部にはビアホールの中心からずれた位置(オフセット位置)に接合したオフセット配置ビアホールを配置し,半田ボール配列群の中,上記オフセット配置ボールを除く半田ボールはビアホールの中心位置に接合したオンセット配置ビアホールとすることである。
【0009】
本発明において,最外周が多角形状の半田ボール配列群とは,絶縁基板の表面に,多数の半田ボールを多角形状に配置してなる半田ボール配列群をいう。また,上記多角形状とは,三角形状,四角形状,五角形状,十字形状, 星型状などの,複数のコーナー部を有する形状をいう。上記コーナー部とは,多角形状の半田ボール配列群の最外周を構成している半田ボール列の中の末端をいう。
また,上記最外周における少なくともコーナー部に配置した半田ボールとは,多角形状の半田ボール配列群の最外周を構成している半田ボール列の中の末端を含む1又は2以上の半田ボールをいう。
【0010】
次に,本発明の作用及び効果について説明する。
本発明においては,多角形状の半田ボール配列群の最外周のうちのコーナー部に,オフセット配置ボールを接合している。オフセット配置ボールは,ビアホールの中心からずれた位置に配置されている。そのため,オフセット配置ボールは,絶縁基板の表面に設けた導体回路に対して接合されることとなる。導体回路は,平面であるため,ホール状のビアホールに比べて,半田ボールを安定して接合状態を保持することができる。
【0011】
それゆえ,オフセット配置ボールと導体回路との間で高い接合強度を得ることができる。また,多角形状の半田ボール配列群の最外周のうちのコーナー部は,半田ボール配列群の中で特に外部から力学的作用を受けやすい部分である。そのため,力学的作用に対する強度が要求されるコーナー部に,上記のごとくオフセット配置ボールを配置することにより,半田ボール配列群の全体の接合強度を高めることができる。
【0012】
また,上記オフセット配置ボールを除く半田ボールは,ビアホールの中心位置に配置されたオンセット配置ボールである。オンセット配置ボールと上記ビアホールとの間は該ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜により接合されている。そのため,半田ボールを接合するためのパッド部は不要となり,またパッド部に電気的接続を図るための接続回路も不要となる。
【0013】
それゆえ,上記半田ボール配列群の中,上記オフセット配置ボールを配置したコーナー部を除く部分に上記オンセット配置ボールを接合することにより,余剰のスペースが生まれる。それゆえ,この余剰のスペースに,更に他の半田ボール,ビアホール,導体回路などを配置することができ,ボールグリッドアレイの高密度実装化を達成することができる。
【0014】
また,オンセット配置ボールは,ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜によりビアホールに対して接合されているため,上記のように導体回路に半田接合されたオフセット配置ボールよりも接合強度は低い。しかし,オンセット配置ボールは,半田ボール配列群の中のコーナー部以外の他の部分,即ち力学的作用を殆ど受けない部分に配置されている。そのため,ビアホールとの接合強度がそれほど高くなくても,力学的作用による損傷の恐れはない。
【0015】
なお,本発明において,最外周が多角形状の半田ボール配列群の内部の半田ボールの配列状態は,最外周の形状に限らず,いかなる配列状態であってもよい。また半田ボール配列群の内部に,電子部品を搭載するための搭載部,導体回路等を設けることができる。
【0016】
次に,上記オフセット配置ボールは,上記半田ボール配列群の中心位置を挟んで対称位置に設けてあることが好ましい。これにより,コーナー部に設けたオフセット配置ボールと導体回路との間の接合強度をバランスよくとることができる。
【0017】
次に,上記コーナー部の1つには,上記オフセット配置ボールが1〜10配置されていることが好ましい。これにより,半田ボール配列群全体の接合強度を高くすることができ,かつ更に高密度に半田ボール,導体回路などを実装することができる。
【0018】
次に,請求項2の発明は,絶縁基板に設けたビアホールと,
円形状の半田ボール配列群の最外周の対称位置にそれぞれ配置され,前記ビアホールの中心からずれ,前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと,
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され,前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと,
を備え,かつ前記オンセット配置ボールは,電源又はグランドの何れか1つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイである。
【0019】
上記請求項2の発明は,半田ボール配列群の最外周が,円形状である点が,最外周が多角形状である上記請求項1と相違する。
本発明においては,半田ボール配列群の中心より最も離れた最外部の位置に設けた半田ボールの中,少なくとも1以上の半田ボールが,上記のオフセット配置ボールである。上記最外部の位置は,その内部の半田ボールに比べて外部から力学的作用を受けやすい部分である。
【0020】
上記最外部の中の少なくとも1以上の半田ボールを,上記のオフセット配置ボールとすることにより,最外周が円形状の半田ボール配列群の全体の接合強度を得ることができる。また,上記最外部に設けた上記オフセット配置ボールの他の半田ボールは,上記オンセット配置ボールである。そのため,絶縁基板の表面に,高密度に半田ボール,ビアホール,導体回路などを高密度に実装することができる。
【0021】
なお,本発明において,最外周が円形状の半田ボール配列群の内部の半田ボールの配列状態は,円形状に限らず,いかなる配列状態であってもよい。
また,本発明においても,上記オフセット配置ボールは,上記半田ボール配列群の中心位置を挟んで対称位置に設けてあることが好ましい。
【0022】
また,上記のように,前記オンセット配置ボールは,電源又はグランドの何れか1つの共通端子である。具体的には,電源やグランドは,プレート状の配線を形成し,これにより複数個の端子が出る。電源やグランドはなるべく短い配線とした方が電気的特性に有利である。従って,電源端子,グランド端子は,上記オンセット配置ボールとした方が良い。
【0023】
また,これらのオンセット配置ボールが何らかの影響で断線した場合,他の端子が上記オンセット配置ボールの断線を補足する役目をするため,電気的にはほとんど影響がないという利点がある。そして,電源やグランドはなるべく多く端子が出されるため,高密度配線を行うためにもオンセット配置ボールとした方が良い。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施形態例1
本発明の実施形態例にかかるボールグリッドアレイについて,図1〜図5を用いて説明する。
本例のボールグリッドアレイは,図1に示すごとく,絶縁基板7の表面に相手部材に対して接合するための多数の半田ボール1を配置している。半田ボール1は絶縁基板7に設けたビアホール21,22と電気的に接続している。
【0025】
多数の半田ボール1は,図4に示すごとく,最外周が四角状に配列された半田ボール配列群10を構成している。半田ボール配列群10の最外周における少なくともコーナー部101における半田ボール1は,図2に示すごとく,ビアホール21の中心からずれた位置に配置されたオフセット配置ボール11である。オフセット配置ボール11とビアホール21との間は導体回路4により電気的に接続されている。
【0026】
オフセット配置ボール11は,導体回路4を介して,ビアホール21と電気的に接続した導体回路4におけるパッド部43に対して半田接合されている。パッド部43は,導体回路4における接続回路42を介してビアホール21と電気的に接続している(図12参照)。
【0027】
また,図4,図3に示すごとく,オフセット配置ボール11を除く半田ボール1は,ビアホール22の中心位置に配置されたオンセット配置ボール12である。図3に示すごとく,オンセット配置ボール12とビアホール22との間は,ビアホール22の内壁を被覆する金属めっき膜220により電気的に接続されている。
【0028】
図4に示すごとく,オフセット配置ボール11は,半田ボール配列群10の中心位置100を挟んで対称位置に設けてある。それぞれのコーナー部101には,オフセット配置ボール11が3個ずつ配置されている。
半田ボール1は,図2,図3に示すごとく,略球体であり,その一部を面取りしてなる平面部18を設けている。半田ボール1は,平面部18をパッド部43又はビアホール22に対面させて,パッド部43に半田接合されている。
【0029】
ビアホール21,22の内壁は,金属めっき膜210,220により被覆されている。ビアホール21,22の内部には,充填物25が充填されている。充填物25としては,例えば,樹脂,フィラー入り樹脂,半田等の導電性金属等を用いる。
【0030】
絶縁基板7の片面は,図4に示すごとく,その全面が半田ボール配列群10により占有されている。一方,図5に示すごとく,絶縁基板7の他方の面には,電子部品を搭載するための搭載部5,及び導体回路49が設けられている。
なお,図4においては,オフセット配置ボール11を黒丸で,オンセット配置ボール12を白抜き丸で示した。また,後述する図6〜図8においても同様である。
【0031】
次に,本例の作用及び効果について説明する。
本例においては,図1,図4に示すごとく,四角状の半田ボール配列群10の最外周のうちのコーナー部101に,オフセット配置ボール11を接合している。オフセット配置ボール11は,図2に示すごとく,ビアホール21の中心からずれた位置に配置されている。
【0032】
そのため,オフセット配置ボール11は,絶縁基板7の表面に設けた導体回路4のパッド部43に対して接合されることとなる。パッド部43は,平面であるため,図3に示すホール状のビアホール22に比べて,半田ボール1を安定して接合状態を保持することができる。それゆえ,オフセット配置ボール11と導体回路4との間で高い接合強度を得ることができる。
【0033】
また,四角状の半田ボール配列群10の最外周のうちのコーナー部101は,半田ボール配列群10の中で特に力学的作用を受けやすい部分である。そのため,この力学的作用に対する強度が要求されるコーナー部101に,上記のごとくオフセット配置ボール11を配置することにより,半田ボール配列群10の全体の接合強度を高めることができる。
【0034】
また,図1,図3に示すごとく,オフセット配置ボール11を除く半田ボール1は,ビアホール22の中心位置に配置されたオンセット配置ボール12である。オンセット配置ボール12とビアホール22との間は,ビアホール22の内壁を被覆する金属めっき膜220により接合されている。そのため,半田ボール1を接合するためのパッド部は不要となり,またパッド部に電気的接続を図るための接続回路も不要となる。
【0035】
それゆえ,半田ボール配列群10の中,オフセット配置ボール11を配置したコーナー部101を除く部分にオンセット配置ボール12を接合することにより,余剰のスペースが生まれる。それゆえ,この余剰のスペースに,更に他の半田ボール,ビアホール,導体回路などを配置することができ,ボールグリッドアレイの高密度実装化を達成することができる。
【0036】
また,オンセット配置ボール12は,ビアホール22の内壁を被覆する金属めっき膜220によりビアホール22に対して接合されているため,上記のように導体回路のパッド部43に半田接合されたオフセット配置ボール11よりも接合強度は低い。しかし,オンセット配置ボール12は,半田ボール配列群10の中のコーナー部101の他の部分,即ち力学的作用を殆ど受けない部分に配置されている。そのため,上記オンセット配置ボール12は,ビアホール22との接合強度がそれほど高くなくても,力学的作用による損傷の恐れはない。
【0037】
実施形態例2
本例においては,図6に示すごとく,半田ボール配列群109の最外周が八角形状である。この最外周の八角形状は,長辺と短辺とを交互に組み合わせてなる。短辺には,2つのオフセット配置ボール11が隣接して設けられている。長辺には,その両末端のコーナー部101に1つのオフセット配置ボール11を配置して,該両末端の他の半田ボールは,オンセット配置ボール12である。その他は,実施形態例1と同様である。
本例においても,実施形態例1と同様の効果を得ることができる。
【0038】
実施形態例3
本例においては,図7に示すごとく,半田ボール配列群108の最外周が,十字形状である。最外周の十字形状は,12の辺からなる。各辺の両末端のコーナー部101には,それぞれ1つずつオフセット配置ボール11が配置されており,それ以外の半田ボールはオンセット配置ボール12である。その他は,実施形態例1と同様である。
本例においても,実施形態例1と同様の効果を得ることができる。
【0039】
実施形態例4
本例においては,図8に示すごとく,多数の半田ボール1が,最外周が円形状に配列された半田ボール配列群107を構成している。円形状の最外周における4つの半田ボールは,ビアホール21の中心からずれた位置に接合されたオフセット配置ボール11である。オフセット配置ボール11とビアホール21との間は導体回路により電気的に接続されている。
【0040】
また,オフセット配置ボール11を除く半田ボールは,ビアホール22の中心位置に接合されたオンセット配置ボール12である。オフセット配置ボール11は,半田ボール配列群107の中心位置100を挟んで対称位置に設けてある。
その他は,実施形態例1と同様である。
本例においても,実施形態例1と同様の効果を得る事ができる。
【0041】
実施形態例5
本例のボールグリッドアレイは,図9に示すごとく,絶縁基板7における搭載部5を形成した側に半田ボール配列群106を有している。半田ボール1は,搭載部5の周囲に枠状に設けられ,各半田ボール1は,最外層の導体回路48と電気的に接続している。
【0042】
図9,図10に示すごとく,半田ボール配列群106の最外周のコーナー部101における半田ボール1は,ビアホール21の中心からずれた位置に配置されたオフセット配置ボール11である。オフセット配置ボール11とビアホール21との間は,導体回路4により電気的に接続されている。
【0043】
また,オフセット配置ボール11を除く半田ボール1は,ビアホール22の中心位置に配置されたオンセット配置ボール12である。オンセット配置ボール12とビアホール22との間は,ビアホール22を被覆する金属めっき膜220により電気的に接続されている。ボールグリッドアレイ6は,その搭載部5の側をマザーボード8に対面させた状態で,半田ボール1とマザーボード8の上の端子81とを接合することにより,マザーボード8に固定される。
【0044】
また,ボールグリッドアレイ6は,絶縁基板7の表面及び内部に多数の導体回路44〜48を積層した多層プリント配線板である。上記ビアホール21,22は,各層の導体回路44〜48とそれぞれ電気的に接続されている。各層の導体回路44〜48の先端部は,凹状の搭載部5に露出して,電子部品50とワイヤー501により電気的に接続している。
ビアホール21,22の内壁は金属めっき膜210,220により被覆されている。ビアホール21,22の内部は,実施形態例1と同様の充填物25が充填されている。
【0045】
各絶縁基板7の間は,エポキシ系樹脂からなる接着剤79により接着されている。
凹状の搭載部5の底部は,絶縁基板7の裏面を被覆する放熱板55により構成されており,その表面には接着剤77により電子部品50が接合されている。放熱板55は,エポキシ系樹脂からなる接着剤78により絶縁基板7に接着されている。搭載部5の内部は封止用樹脂59により封止されている。
その他は,実施形態例1と同様である。
【0046】
本例においては,導体回路44〜48を多層構造に配置しているため,より一層高密度配線を達成することができる。また,本例においても,実施形態例1と同様の効果を得ることができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば,多数の半田ボールとビアホールとの電気的な接続信頼性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1における,ボールグリッドアレイの断面図。
【図2】実施形態例1における,オフセット配置ボールとビアホールとの位置関係を示す,ボールグリッドアレイの断面図。
【図3】実施形態例1における,オンセット配置ボールとビアホールとの位置関係を示す,ボールグリッドアレイの断面図。
【図4】実施形態例1における,半田ボール配列群の平面説明図。
【図5】実施形態例1における,搭載部を示す,ボールグリッドアレイの裏面図。
【図6】実施形態例2における,ボールグリッドアレイの断面図。
【図7】実施形態例3における,半田ボール配列群の平面説明図。
【図8】実施形態例4における,半田ボール配列群の平面説明図。
【図9】実施形態例5における,ボールグリッドアレイの断面図。
【図10】実施形態例5における,半田ボール配列群の平面説明図。
【図11】従来例における,ボールグリッドアレイの断面図。
【図12】従来例における,ボールグリッドアレイの平面説明図。
【図13】他の従来例における,ボールグリッドアレイの断面図。
【符号の説明】
1...半田ボール,
10,106,107,108,109...半田ボール配列群,
11...オフセット配置ボール,
12...オンセット配置ボール,
100...中心位置,
101...コーナー部,
21,22...ビアホール,
210,220...金属めっき膜,
25...充填物,
4,44〜48...導体回路,
42...接続回路,
43...パッド部,
7...絶縁基板,
Claims (2)
- 絶縁基板に設けたビアホールと,
多角形状の半田ボール配列群の最外周のコーナー部にそれぞれ配置され,前記ビアホールの中心からずれ,前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと,
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され,前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと,
を備え,かつ前記オンセット配置ボールは,電源又はグランドの何れか1つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイ。 - 絶縁基板に設けたビアホールと,
円形状の半田ボール配列群の最外周の対称位置にそれぞれ配置され,前記ビアホールの中心からずれ,前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと,
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され,前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと,
を備え,かつ前記オンセット配置ボールは,電源又はグランドの何れか1つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3296497A JP3800705B2 (ja) | 1997-01-31 | 1997-01-31 | ボールグリッドアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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