JP3845314B2 - Bga部品、bga部品の実装方法及び半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に実装するBGA(Ball Grid Array)部品、BGA部品の実装方法及び半導体装置に関し、特に、配線基板への実装時の位置決め及び実装高さの精度を向上させたBGA部品、BGA部品の実装方法及び半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器における小型化、高機能化に伴い、電子回路を構成する電子部品における多端子化、狭ピッチ化の要求が強くなっている。この要求に対して、電子部品(LSI)のパッケージ下部にグリッド状の電極を設け、その電極上に接続用の半田ボールを設けたBGAと呼ばれるパッケージの部品(以下、BGA部品という)が提案され、実用化されている。
【0003】
このBGA部品の接続端子となる球状の半田ボールは、部品の裏面に配置されており、プリント配線基板に実装する場合、半田接続部がBGA部品の下部となる。このため、プリント配線基板との実装位置を合わせることが難しく、実装後の接続状態の確認も困難であるという課題があった。
【0004】
この課題を解決するため、例えば、特開平10−74792号公報には、電極用半田ボールより高融点の位置決め用半田ボールを設け、プリント配線基板のスルーホールにより実装位置を決める方法が開示されている(以下、この技術を従来例1という)。
【0005】
また、特開平11−17307号公報には、半導体装置にガイドピンと導電パンプを設け、プリント基板にはガイドピンと導電パンプに接触される接続パッドを凹設し、半導体装置をプリント基板に実装する際には、ガイドピンをガイドホールに挿入して半田付けすることにより、導電パンプが接続パッドに接触して電気接続が行われる半導体装置の実装構造が開示されている(以下、この技術を従来例2という)。
【0006】
また、特開平7−249709号公報には、プリント配線板に形成された孔と係合して位置決めする位置決めピンを備えた半導体チップが開示されている。この位置決めピンの縦方向の略中心位置には、十文字状に突出したストッパが形成されている。ストッパは、プリント配線板表面に当接して位置規制している(以下、この技術を従来例3という)。
【0007】
さらに、特開平11−111772号公報には、半導体などのチップ部品を配線基板に実装する場合に、チップ部品と配線基板を中継するキャリア基板の配線基板との接続面側に、実装位置決め用端子パッドをキャリア基板の4隅のうち対角になる2隅にそれぞれ設け、実装位置決め用端子パッドに実装位置決め用半田バンプを設け、キャリア基板を実装する配線基板に、実装位置決め用半田バンプに対向する位置に実装位置決め用穴を設け、実装位置決め用半田バンプを実装位置決め用穴に合わせて置き、キャリア基板を配線基板に固定するキャリア基板の実装位置決め方法が開示されている(以下、この技術を従来例4という)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来例1では、プリント配線基板に設けられたスルーホールの径を位置決め用半田ボールの径より大きくなるように形成して、セルフアライメントにより位置決めを行うため、高い精度の位置決めを行うことができない。その結果、実装位置のずれが発生する場合がある。
【0009】
また、位置決め用半田ボールの沈み込みを支える構造を有しておらず、電極用半田ボールのつぶれを抑制することができない。そのため、BGA部品の重心が偏心する場合、実装高さが均一とならない。その結果、実装高さのばらつきや半田ボールのつぶれが発生する場合がある。半田のつぶれが発生すると半田ボール同士が互いに短絡する場合がある。
【0010】
従来例2では、ガイドピンをガイドホールに挿入して半田付けしてあるだけなので、ガイドピンの挿入位置にばらつきが生じ、BGA部品を所望の実装高さで精度よく支えることは困難である。
【0011】
従来例3では、位置決めピンの縦方向の略中心位置にプリント配線板表面に当接するストッパが形成されているが、このストッパは、十文字状に突出したものであり、強度が強くなく、当接時に折れ曲がる可能性があり、BGA部品を所望の実装高さで確実に支えることは困難である。また、位置決めピンを対称に配置しているので、実装向きを誤る可能性がある。
【0012】
従来例4では、BGA部品に配置されている位置決め半田バンプの径が配線用半田バンプの径より大きいため、配線用端子数の減少が大きくなる。また、位置決めを半田バンプで行っているため、リフロー時に位置ずれが発生する可能性があり、実装精度が低くなる。
【0013】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配線基板への実装時の位置決め及び実装高さの精度を向上させたBGA部品、BGA部品の実装方法及び半導体装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のBGA部品は、電子部品を搭載した本体と、その本体の裏面に配置された複数の電極パッドと、その電極パッド上に設けられた接続用半田ボールとを有するBGA部品において、前記本体の裏面には、前記BGA部品が実装される配線基板に形成されたスルーホール内に挿入され、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成された位置決め用端子が設けられ、前記位置決め用端子は、前記スルーホールに嵌入される嵌入部と、前記嵌入部よりも径が大きく、所望の実装高さ分の長さを備えた支持部とからなり、前記スルーホール内には、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成され、前記スルーホールに嵌入される挿入部と、前記挿入部から外側に向かって形成された当接部とからなるガイド部材が設けられ、前記ガイド部材の挿入部に、前記位置決め用端子の嵌入部が嵌入され、前記ガイド部材の当接部上に前記位置決め用端子の支持部が当接し、前記ガイド部材の当接部の当接面は外側に向かって幅広に傾斜して形成され、前記位置決め用端子の支持部の当接面は、前記ガイド部材の当接部の当接面に沿って傾斜して形成されていることを特徴とするものである。
【0017】
前記位置決め用端子は、金属で作られていてもよく、例えば、Cu、Cu合金、Fe−Ni合金からなる群から選択される物質で作られていてもよい。
【0018】
前記位置決め用端子は、本体の中心線を間に挟んで非対称に配置されていてもよい。
【0019】
本発明のBGA部品の実装方法は、前記記載のBGA部品を配線基板に実装するBGA部品の実装方法であって、
前記位置決め用端子表面に半田を塗布する工程と、前記位置決め用端子を配線基板のスルーホール上に接するようにBGA部品を位置決めする工程と、前記BGA部品及び配線基板を半田の溶融温度で加熱する工程と、前記位置決め用端子に塗布された半田が溶融して、BGA部品の自重によりBGA部品の位置決め用端子の嵌入部が前記スルーホール内に嵌合するとともに、前記BGA部品の接続用半田ボールが配線基板のパッド上に接続される工程とを有することを特徴とするものである。
【0020】
本発明の半導体装置は、前記記載のBGA部品と、前記BGA部品を実装するための配線基板とを有することを特徴とするものである。
【0021】
本発明によれば、位置決め用端子が、スルーホールに嵌入される嵌入部と、嵌入部よりも径が大きく、所望の実装高さ分の長さを実質的に備えた支持部とからなるので、加熱後のBGA部品の沈み込みを位置決め用端子の支持部によって実装高さで支えることができる。
【0022】
【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を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態例を説明するための側面断面図であり、(A)は実装前の状態、(B)は実装後の状態を示す。
【0023】
図1に示すように、本発明の第1の実施形態例に係る半導体装置は、BGA部品1と、BGA部品1を実装するためのプリント配線基板2とを有する。
【0024】
BGA部品1は、電子部品を搭載した本体3と、その本体3の裏面に配置された複数の電極パッド4と、その電極パッド4上に設けられた接続用半田ボール5とを有する。
【0025】
BGA部品1の本体3の裏面には、BGA部品1が実装されるプリント配線基板2に形成されたスルーホール6内に挿入され、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成された位置決め用端子7が設けられている。位置決め用端子7は、スルーホール6に嵌入される円柱状の嵌入部7aと、嵌入部7aよりも径が大きく、所望の実装高さH(図1(B)参照)分の長さを実質的に備えた円柱上の支持部7bとからなる。嵌入部7aと支持部7bとの間には段差が形成される。
【0026】
位置決め用端子7は、金属で作られているのが好ましく、例えば、ICのリードフレーム等に用いられるCu、Cu合金、42合金(Fe−Ni合金)等で作られる。
【0027】
次に、BGA部品1の実装方法について説明する。
【0028】
まず、プリント配線基板2のパッド8に半田を塗布する。また、BGA部品1の位置決め用端子7表面に半田メッキ9を塗布する(図1(A)参照)。
【0029】
次いで、位置決め用端子7をプリント配線基板2のスルーホール6上に接するようにBGA部品1を位置決めする。
【0030】
次いで、BGA部品1及び配線基板2を半田の溶融温度で加熱(リフロー)する。この加熱によって、接続用半田ボール5及び半田メッキ9が溶融して、半田は液体状態となり、BGA部品1は沈み込む。BGA部品1の自重によりBGA部品1の位置決め用端子7の嵌入部7aがプリント配線基板2のスルーホール6内に嵌合する。それと同時に、BGA部品1の接続用半田ボール5がプリント配線基板2のパッド8上に接続される(図1(B)参照)。
【0031】
本発明の第1の実施形態例によれば、位置決め用端子7が、スルーホール6に嵌入される嵌入部7aと、嵌入部7aよりも径が大きく、所望の実装高さH分の長さを実質的に備えた支持部7bとからなるので、加熱後のBGA部品1の沈み込みを位置決め用端子7の支持部7bによって実装高さHで支えることができるので、所望する最適な実装高さが確実に得られる。また、BGA部品1の加熱前の実装位置が正確でなかった場合であっても、位置決め用端子7がスルーホール6に嵌入することにより、位置の補正を行うことができる。
【0032】
図2は本発明の第2の実施形態例を説明するための側面断面図であり、(A)は実装前の状態、(B)は実装後の状態を示す。
【0033】
図2に示すように、第2の実施形態例では、プリント配線基板2のスルーホール6内には、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成され、スルーホール6に嵌入される挿入部10aと、挿入部10aから外側に向かって延びて形成された当接部10bとからなる漏斗状のガイド部材10が固定して設けられている。ガイド部材10の挿入部10aに位置決め用端子7の嵌入部7aが嵌入され、ガイド部材10の当接部10b上に位置決め用端子7の支持部7bが当接する。
【0034】
また、ガイド部材10の当接部10bの当接面は外側に向かって幅広に傾斜して形成されており、位置決め用端子7の支持部7bの当接面は、ガイド部材10の当接部10bの当接面に沿って傾斜して形成されている。その他の構造及び実装方法については、第1の実施形態例と同様である。
【0035】
第2の実施形態例によれば、プリント配線基板2のスルーホール6にガイド部材10が設置され、そのガイド部材10にBGA部品1の位置決め用端子7が挿入、当接されるので、実装位置、実装高さの決定をより高い精度で行うことが可能となる。特に、ガイド部材10の当接部10bの当接面が外側に向かって幅広に傾斜して形成されて、位置決め用端子7の支持部7bの当接面が、ガイド部材10の当接部10bの当接面に沿って傾斜して形成されている場合には、位置決め用端子7の挿入方向に対して垂直方向のずれを防止できる。
【0036】
図3(A)及び(B)は位置決め用端子7の配置例を示す裏面図である。位置決め用端子7は、図3(A)に示すように、BGA部品1の本体3裏面の4隅に設けている。この場合、位置決め用端子7は本体3の中心線Lに対して対称に配置されているため、BGA部品1の実装向きを誤るおそれがある。
【0037】
そこで、図3(B)に示すように、例えば、位置決め用端子7を3隅に設け、本体3の中心線Lに対して非対称に配置することにより、実装向きの誤りを防止するのが好ましい。
【0038】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。
例えば位置決め用端子7の配置、数は図示したものに限定されるものではない。また、位置決め用端子7は、全て同じ寸法、形状に限らず、各々異なるようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、位置決め用端子が、スルーホールに嵌入される嵌入部と、嵌入部よりも径が大きく、所望の実装高さ分の長さを実質的に備えた支持部とからなるので、加熱後のBGA部品の沈み込みを位置決め用端子の支持部によって実装高さで支えることができ、所望する最適な実装高さが確実に得られる。また、BGA部品の加熱前の実装位置が正確でなかった場合であっても、位置決め用端子がスルーホールに嵌入することにより、位置の補正を行うことができる。
【0040】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態例を説明するための側面断面図であり、(A)は実装前の状態、(B)は実装後の状態を示す。
【図2】本発明の第2の実施形態例を説明するための側面断面図であり、(A)は実装前の状態、(B)は実装後の状態を示す。
【図3】(A)及び(B)は位置決め用端子の配置例を示す裏面図である。
【符号の説明】
1:BGA部品
2:プリント配線基板
3:本体
4:電極パッド
5:接続用半田ボール
6:スルーホール
7:位置決め用端子
7a:嵌入部
7b:支持部
8:パッド
9:半田メッキ
10:ガイド部材
10a:挿入部
10b:当接部
L:中心線
Claims (6)
- 電子部品を搭載した本体と、その本体の裏面に配置された複数の電極パッドと、その電極パッド上に設けられた接続用半田ボールとを有するBGA部品において、
前記本体の裏面には、前記BGA部品が実装される配線基板に形成されたスルーホール内に挿入され、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成された位置決め用端子が設けられ、前記位置決め用端子は、前記スルーホールに嵌入される嵌入部と、前記嵌入部よりも径が大きく、所望の実装高さ分の長さを備えた支持部とからなり、
前記スルーホール内には、半田の溶融温度で溶融しない材質で形成され、前記スルーホールに嵌入される挿入部と、前記挿入部から外側に向かって形成された当接部とからなるガイド部材が設けられ、
前記ガイド部材の挿入部に、前記位置決め用端子の嵌入部が嵌入され、前記ガイド部材の当接部上に前記位置決め用端子の支持部が当接し、
前記ガイド部材の当接部の当接面は外側に向かって幅広に傾斜して形成され、前記位置決め用端子の支持部の当接面は、前記ガイド部材の当接部の当接面に沿って傾斜して形成されている、
ことを特徴とするBGA部品。 - 前記位置決め用端子は、金属で作られていることを特徴とする請求項1に記載のBGA部品。
- 前記位置決め用端子は、Cu、Cu合金、Fe−Ni合金からなる群から選択される物質で作られていることを特徴とする請求項2に記載のBGA部品。
- 前記位置決め用端子は、本体の中心線を間に挟んで非対称に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つの項に記載のBGA部品
- 前記請求項1乃至4のいずれか1つの項に記載のBGA部品を配線基板に実装するBGA部品の実装方法であって、
前記位置決め用端子表面に半田を塗布する工程と、
前記位置決め用端子を配線基板のスルーホール上に接するようにBGA部品を位置決めする工程と、
前記BGA部品及び配線基板を半田の溶融温度で加熱する工程と、
前記位置決め用端子に塗布された半田が溶融して、BGA部品の自重によりBGA部品の位置決め用端子の嵌入部が前記スルーホール内に嵌合するとともに、前記BGA部品の接続用半田ボールが配線基板のパッド上に接続される工程と、
を有することを特徴とするBGA部品の実装方法。 - 前記請求項1乃至4のいずれか1つの項に記載のBGA部品と、前記BGA部品を実装するための配線基板とを有することを特徴とする半導体装置。
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