JP4301661B2 - ボールグリッドアレイ構造のデバイスに使用されるコンタクトフィルム及びデバイス実装構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールを外部端子とするボールグリッドアレイ（Ball Grid Array）構造のデバイスに使用されるコンタクトフィルム及びかかるデバイスの実装構造体に関し、特に、外部端子である半田ボールとの電気的接触の確認を容易にすることができ、またより安定した接触を提供することができるデバイスのコンタクトフィルム及びデバイスの実装構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末、携帯電話、デジタルカメラ等の短小軽薄化された情報機器に内蔵される半導体デバイスは、ますます超小型化の要求が厳しい。かかる要求に応えるものとして、パッケージの外部端子に半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体デバイスが広く普及している。マイクロプロセッサやＡＳＩＣ等の大型ＬＳＩは、非常に多くの入出力端子が必要であり、超小型化の要求と整合させるためには、ＢＧＡパッケージ構造が不可欠になりつつある。
【０００３】
かかるＢＧＡタイプのデバイスにおいて、加速試験や性能試験をどのようにして行うかは、非常に重要な課題である。半田ボールを外部端子とするＢＧＡタイプのデバイスでは、出荷前の試験では、半田ボールを溶融（リフロー）させて試験用基板に実装させることはできない。半田ボールを溶融させて実装するのは、最終的にプリント基板に実装するデバイスのカスタマーであり、デバイスのメーカーは、半田ボールの形状等を劣化させないで試験用基板に実装して加速試験または性能試験を行うことが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されているＢＧＡタイプのデバイス用の試験用ソケットのうち、例えば特開平8-37255号公報においては、ソケットの電極に開口部を設け、その開口部にＢＧＡの半田ボールが収納されるように接触させ、ソケットの蓋を上部から押しつける構成を有する。この試験用ソケットは、電気的接触の確実性を向上させたに過ぎず、実際に電気的接触を確認することはできない。
【０００５】
別の提案としては、特開平11-26128号公報において、外部端子への電気的接触を可能にするとともに半田ボールへの損傷をなくすために、柔軟な多層絶縁層の間に導電性の接続パッド及び導電パターンを形成し、表面の絶縁層に形成した窓を通して上記接続パッドが露出され、その接続パッドにデバイスの半田ボールが押しつけて接触されるコンタクトフィルムが開示されている。しかし、柔軟な多層絶縁層を利用することで、試験工程での半田ボールの損傷を防止し、直径にばらつきがある半田ボールに対してもより確実に接触させることが可能になるものの、ここに提案されているコンタクトフィルムでは、半田ボールの電気的接触を確認することはできない。
【０００６】
更に、別の提案として、本出願人により出願された特願平ｘｘｘｘｘｘ（平成１０年１２月２２日出願）には、新規な試験用ソケットとして、ＢＧＡタイプのデバイスと接触するコンタクトフィルムを取り付け可能にして、多品種のＢＧＡデバイスに対して共通の試験用ソケットの使用を可能にすることが提案されている。しかし、このコンタクトフィルムも、半田ボールの電気的接触を確認することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半田ボールとの電気的接触を確認することができるＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、半田ボールとの電気的接触をより安定にすることができるＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、半田ボールに損傷を与えないで電気的接触を行うＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスに対して電気的接触を行うコンタクトフィルムにおいて、半田ボールに対応する位置に設けられる複数のコンタクト用開口部と、その開口部の周囲に半田ボールとの第１の接触を行う第１のコンタクトパターンとを有する第１の絶縁性弾性フィルムと、第１の絶縁性弾性フィルムに積層され、上記開口部に対応する位置に、当該開口部を介して半田ボールとの第２の接触を行う第２のコンタクトパターンを有する第２の絶縁性弾性フィルムとを有し、第１及び第２のコンタクトパターン間における導通の有無により半田ボールの電気的接触の確認を可能にすることを特徴とする。
【００１１】
上記発明によれば、第１の絶縁性弾性フィルムに設けられた開口部の径を、半田ボールの直径以下であるが、半田ボールの最下点が第２のコンタクトパターンに接触する程度の大きさに形成する。そして、開口部周辺に第１のコンタクトパターンを設け、そこに半田ボールが押しつけられるように実装することにより、半田ボールは損傷を与えられることなく、より確実に第１のコンタクトパターンに接触することができる。しかも、開口部の下側には、半田ボールの最下点が接触する第２のコンタクトパターンが設けられるので、第１及び第２のコンタクトパターン間の電気的接触を確認することにより、半田ボールが第１のコンタクトパターンに接触しているか否かを容易に確認することができる。
【００１２】
本発明のより好ましい実施例では、第１の絶縁性弾性フィルムは、多層構造を有する。そして、Ｎ列の半田ボールを有するＢＧＡデバイスに対して、第１の絶縁性弾性フィルムはＮ層で構成される。例えばＮ＝３の場合で説明すると、最外周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第１層フィルムに形成される。第１層フィルムは、第２周より内側の半田ボールをそれぞれ貫通させる貫通孔を有する。
【００１３】
第２周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第１層フィルムに積層される第２層フィルムに形成される。第２層フィルムには、更に、最外周の半田ボールに対応する位置に下層開口部及びその周りの下層コンタクトパッドと、第３周より内側の半田ボールをそれぞれ貫通させる貫通孔が設けられる。第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで最外周の半田ボールと接触する。
【００１４】
第３周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第３層フィルムに形成される。第３層フィルムには、更に、最外周と第２周の半田ボールに対応する位置に下層開口部及びその周りの下層コンタクトパッドが設けられる。第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２、３層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで最外周の半田ボールと接触する。また、第２層フィルムの第１のコンタクトパターンと第３層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで第２周の半田ボールと接触する。
【００１５】
ＢＧＡが更に第４周以上の半田ボールを有する場合は、第Ｎ周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第Ｎ層フィルムに形成され、第１層から第Ｎ−１層フィルムまでの貫通孔を通して、第Ｎ周の半田ボールがその第１のコンタクトパターンに接触する。その場合、最外周の半田ボールは、第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２層から第Ｎ層フィルムまでの下層コンタクトパッドのいずれかと接触する。
【００１６】
上記多層構造を有する第１の絶縁性弾性フィルムの最下層に第２の絶縁性弾性フィルムが積層される。この第２の絶縁性弾性フィルムに設けられた第２のコンタクトパターンに、貫通孔や開口部を介して半田ボールの最下部が接触されるように、ＢＧＡタイプのデバイスがコンタクトフィルムに押しつけられる。そして、第１及び第２のコンタクトパターン間における導通の有無をチェックすることで、半田ボールが第１のコンタクトパターンに接触しているかを間接的にチェックすることが可能になる。
【００１７】
更に、第１のコンタクトパターンに加えてそれより下層の下層コンタクトパッドを設けることにより、半田ボールの径にばらつきがあり、小さい径の半田ボールに対して、下層コンタクトパッドが確実に接触することができる。従って、半田ボールの径がばらついている場合でも、半田ボールの第１のコンタクトパターンへの接触の確実性を高くすることができる。
【００１８】
より好ましい実施例では、各層フィルムの貫通孔の周りには、第１のコンタクトパターンや下層コンタクトパッドと同様にしてダミーパッドが設けられる。このダミーパッドを貫通孔に設けることにより、多層構造のコンタクトフィルムの変形または撓みの程度を、複数列の半田ボールの位置において同程度にすることができ、加圧力を均等化して半田ボールとコンタクトフィルムとの接触の確実性を高くすることができる。
【００１９】
本発明の別の側面によれば、ボールグリッドアレイのデバイスを実装する実装構造体において、前記デバイスを収納する収納開口を有する基板と、前記基板の裏面側に設けられた上記コンタクトフィルムとを有し、コンタクトフィルムの第１及び第２の引き出しパターンが、基板内の配線パターンに接続されていることを特徴とする。かかるデバイス実装構造体は、試験用ソケットとして利用することができる。コンタクトフィルムを介して半田ボールが基板の配線パターンに接続される。しかも、その半田ボールとコンタクトフィルムの第１のコンタクトパターンとの接触確認は、第１及び第２のコンタクトパターン間における接続チェックにより間接的に行われる。
【００２０】
基板内に複数の収納開口を設けて、それぞれの収納開口に対して上記のコンタクトフィルムを設けることで、複数のＢＧＡデバイスを基板に実装することができる。かかるデバイス実装構造体は、バーイン試験用または機能試験用の実装基板として有用である。
【００２１】
コンタクトフィルムを取り替え可能に基板に取り付けるようにすることで、複数種類のＢＧＡデバイスに対して、コンタクトフィルムを交換するだけで、共通のデバイス実装構造体を使用することができる。また、消耗したコンタクトフィルムを取り換えて使用することにより、デバイス実装構造体の寿命を長くすることが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１は、ＢＧＡタイプのデバイスの外形図である。図１（Ａ）はデバイスの側面図であり、図１（Ｂ）はデバイスの底面図である。内部にＬＳＩを収納したパッケージ本体１の底面に、内部のＬＳＩとの電気的接続を行うための外部端子として、半田ボールＳＢが格子状に配置される。図１の例では、３列の半田ボールＳＢがパッケージ本体１の外周部に近接して設けられる。即ち、半田ボールＳＢは、３周にわたって配置される。
【００２４】
図２は、本実施の形態例におけるＢＧＡタイプのデバイスを実装するデバイス実装構造体を示す図である。図２（Ａ）はデバイス実装構造体の断面図であり、図２（Ｂ）はその底面図である。図２に示されたデバイス実装構造体は、内部に導電パターンと導電ビアホールが設けられたプリント基板１０と、デバイス本体１の背面に形成された半田ボールと接触するコンタクトフィルム３０とで構成される。基板１０には、デバイス１を収納する収納開口１１が設けられ、その収納開口１１の下面側を塞ぐように、コンタクトフィルム３０が押さえ板１４と共に固定ネジ１７によって基板１０の下面に取り付けられる。固定ネジ１７をはずすことにより、コンタクトフィルム３０は取り替え可能である。
【００２５】
基板１０の収納開口１１には、収納されたＢＧＡデバイス１をコンタクトフィルム３０に加圧する加圧手段として、上蓋部１２が開閉可能に取り付けられる。上蓋部１２は、基板１０に取り付けられた回転可能なロックレバー１３によって、デバイス１を加圧する閉状態になる。ロックレバー１３を開くことにより、収納開口１１に収納されているデバイス１を取り換えることができる。
【００２６】
上蓋部１２には、圧力調整ネジ１８とそれとデバイス１の上面との間に介在される弾性体であるゴムシート台座１９とが設けられる。圧力調整ネジ１８を回転することで、収納されるデバイス１の厚みに応じた最適の圧力が弾性体台座１９を介してデバイス１に与えられる。また、ゴムシート台座１９は、バーイン試験の時の高温に耐えられる耐熱性ゴムで形成されていることが望ましい。
【００２７】
コンタクトフィルム３０の周囲であって、基板１０の底面と押さえ板１４との間に、コンタクトフィルム３０の厚みに応じた厚さのコンタクトフィルム固定枠１５及び弾性体の厚み調整板１６とが設けられる。従って、図２（Ｂ）の底面図に示される通り、下側から、押さえ板１４，コンタクトフィルム３０及び固定枠１５，基板１０の積層アセンブリが、基板１０の固定ネジ孔１７Ａに挿入された固定ネジ１７により一体に固定される。
【００２８】
図２に示されたデバイス収納構造体は、基板１０が単一の収納開口１１を有する場合は、デバイスのソケットとして機能する。また、基板１０に複数の収納開口１１が設けられ、それぞれの収納開口１１に対してコンタクトフィルム３０と押さえ板１４が取り付けられる場合は、複数のデバイス１を実装できるバーイン試験用基板または機能試験用基板として機能する。
【００２９】
コンタクトフィルム３０、押さえ板１４、固定枠１５、厚み調整板１６を、デバイスの種類に応じて取り換えることにより、他品種のデバイスに対して、上蓋部１２を有する基板１０を共通に使用することができる。
【００３０】
コンタクトフィルム３０には、後述する通り、半田ボールＳＢにコンタクトする第１のコンタクトパターンと、半田ボールＳＢの最下部にコンタクトする第２のコンタクトパターンとが設けられ、それらの第１及び第２のコンタクトパターンは、それぞれの引き出しパターンを介して、基板１０の裏面側に設けられた接続パッドに導通する。裏面側の接続パッドは、基板１０に設けられた導通ビアホール２０を介して表面パッド２２に接続される。この表面パッド２２を利用して、第１及び第２のコンタクトパターン間の接続をチェックすることで、半田ボールＳＢが第１のコンタクトパターンに電気的に接触しているか否かをチェックすることができる。
【００３１】
第１のコンタクトパターンは、基板１０に設けられた図示しない接続パターンにより、バーイン試験や機能試験の為に必要な信号の入出力がデバイス１に対して行われる。
【００３２】
図３は、本実施の形態例におけるデバイス実装構造体の詳細断面図である。図３には、コンタクトフィルム３０の構造が詳しく示される。図３の例は、デバイス１の裏面に、図１の如く３列の半田ボールＳＢが格子状に配置されている場合のコンタクトフィルム３０の構成が示される。
【００３３】
コンタクトフィルム３０は、第１層フィルム３１０と、第２層フィルム３２０と、第３層フィルム３３０とが積層された第１の絶縁性弾性フィルムと、第２の絶縁性弾性フィルム３４０とが積層される。従って、合計で４層のフィルムで構成される。このフィルムは、例えば、ポリイミド等の絶縁性で且つ可撓性のフィルムであり、半田ボールＳＢが押しつけられることにより、僅かに撓む程度の弾力性を有する。
【００３４】
第１層フィルム３１０には、最外周の半田パッドＳＢ１に対応する位置に、コンタクト用開口部３１１とその周りに形成された第１のコンタクトパターン３１２が設けられ、２周目及び３周目の半田パッドＳＢ２，ＳＢ３に対応する位置に、半田パッドが非接触となる貫通孔３１３とその周りに形成されたダミーパッド３１４が設けられる。
【００３５】
第１のコンタクトパターン３１２は、第１層フィルム３１０の上面から開口部３１１の側面及び下面に形成され、所定の径を有する導電性のパターンである。同様にダミーパッド３１４も、貫通孔３１３の側面と上面及び下面上に形成される。第１層フィルム３１０上には、第１のコンタクトパターン３１２につながる第１の引き出しパターン３１５が形成される。第１の引き出しパターン３１５は、基板１０の下面の接続パッドに接触して押しつけられる。このコンタクトパターン、ダミーパッド、引き出しパターンなどはメッキにより形成される。
【００３６】
第１層フィルム３１０においては、最外周の半田パッドＳＢ１が、コンタクト用開口部３１１の中に収納され、その周囲に形成されたメッキパターンである第１のコンタクトパターン３１２にコンタクトされ、第１の引き出しパターン３１５を介して、基板１０に設けられた接続端子やビアホールを介して、図示しない入出端子の導電パターンに電気的に導通される。これにより、基板１０の図示しない入出力端子とＢＧＡデバイスの半田バンプＳＢ１とが電気的に接続される。
【００３７】
第２層フィルム３２０においては、最外周の半田パッドＳＢ１に対応する位置に、下層開口部３２６とその周りに形成された下層コンタクトパッド３２７が設けられ、２周目の半田パッドＳＢ２に対応する位置に、コンタクト用開口部３２１とその周りに形成された第１のコンタクトパターン３２２が設けられ、３周目の半田パッドＳＢ３に対応する位置に、その半田パッドが非接触となる貫通孔３２３とその周りに形成されたダミーパッド３２４が設けられる。第１のコンタクトパターン３２２は、コンタクトフィルム３０の周囲に延びる第１の引き出しパターン３２５につながっている。
【００３８】
下層開口部３２６は、第１層フィルムのコンタクト用開口部３１１よりは径が小さく、また下層コンタクトパッド３２７の外径は、第１のコンタクトパターン３１２よりも小さい。そして、下層コンタクトパッド３２７は、第２層フィルムの上面、開口部３２６の側面、及び下面に形成されたメッキ層である。この下層コンタクトパッド３２７は、第１層フィルムの第１のコンタクトパターン３１２と接触している。
【００３９】
第２層フィルム３２０のコンタクト用開口部３２１と第１のコンタクトパターン３２２の構成は、第１層フィルム３１０に設けられたコンタクト用開口部３１１と第１のコンタクトパターン３１２と同じように、フィルムの上面、側面、下面に設けられ、第２周の半田パッドＳＢ２とコンタクトする。第２層フィルム３２０の貫通孔３２３は、第３周の半田パッドＳＢ３が貫通する程度の径を有し、その周りにはダミーパッド３２４が設けられる。
【００４０】
第３層フィルム３３０には、最外周及び第２周の半田パッドＳＢ１、ＳＢ２に対応する位置に、下層開口部３３６とその周りの下層コンタクトパッド３３７が、第３周の半田パッドＳＢ３に対応する位置に、コンタクト用開口部３３１とその周りの第１のコンタクトパターン３３２とが設けられる。
【００４１】
第３層フィルム３３０に設けられる下層コンタクトパッド３３７と、第１のコンタクトパターン３３２とは、第１層及び第２層フィルムと異なり、フィルム上面にしか設けられない。そして、下層コンタクトパッド３３７はその上層の下層コンタクトパッド３２７や第１のコンタクトパターン３２２と接触している。また、第１のコンタクトパターン３３２は、その上の貫通孔３１３，３２３を貫通する半田バンプＳＢ３に接触する。そして、第１のコンタクトパターン３３２は、第１の引き出しパターン３３５につながる。
【００４２】
第１周、第２周、第３周の半田パッドＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３の最下部は、それぞれ開口部や貫通孔を介して第４層フィルム３４０に形成された第２のコンタクトパターン３４１にコンタクトする。これらの第２のコンタクトパターン３４１は、コンタクトフィルム３０の外側の第２の引き出しパターン３４５を経由して、基板１０に設けられたチェック用パッド２２４の接続される。
【００４３】
最外周の半田パッドＳＢ１は、第１層フィルムの第１のコンタクトパターン３１２，第２層及び第３層の下層コンタクトパッド３２７，３３７で形成される半球状のコンタクト形状のいずれかの位置に接触する。かかる半球状のコンタクト形状は、半田バッドＳＢ１の径にばらつきがあり、標準よりも小さい径の半田パッドであっても、コンタクトを容易にし、従って半田パッドの第１のコンタクトパターンへのコンタクトの確実性を高めることができる。
【００４４】
貫通孔３１３、３２３の周囲にも、コンタクトパターンやコンタクトパッドと同様にダミーパッド３１４，３２４が形成される。かかる構成にすることにより、半田ボールがコンタクトフィルム３０に押しつけられた場合、それぞれの開口部や貫通孔で同様の撓みを生成し、従って、全ての半田バンプに対して均一の形状変化をコンタクトフィルム３０に与えることができ、デバイス本体１からの加圧量を格子状に配置された半田ボールに均一に与えることができる。その結果、半田ボールの変更を防止し、コンタクトの確実性を高めることができる。
【００４５】
図３の例の基板１０は、６層構造であり、それぞれの層には、所定の導電パターンが形成される。コンタクトフィルム３０の第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５と第２の引き出しパターン３４５は、それぞれ基板１０に形成された下面の接続パッドから、ビアホール２０を経由して、表面の接続パッド２２１，２２２，２２３，２２４にそれぞれ接続される。そして、これらの接続パッド間の導通をチェックすることにより、半田パッドが、第１のコンタクトパターンに電気的に導通しているかを間接的にチェックすることができる。
【００４６】
図４は、コンタクトフィルムの展開図である。図３にて示した通り、コンタクトフィルム３０は、４つのフィルム３１０，３２０，３３０，３４０が積層されている。第１層フィルム３１０の外形が最も小さく、それより下層のフィルム３２０，３３０，３４０の外形が順番に大きくなる。それにより、それぞれのフィルムの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５，３４５に接続された接続パッド３１６，３２６，３３６，３４６が、それぞれ露出される。
【００４７】
接続パッド３１６〜３４６は、それぞれ１列に配列されているが、第１のコンタクトパターンのピッチが狭い場合は、２列または３列に配列されることが好ましい。または、第１の引き出しパターン３１５〜３４５は、扇型に広がるように設けられても良い。それにより、各フィルムの接続パッド３１６〜３４６のピッチを、第１のコンタクトパターンのピッチよりも大きくすることができる。
【００４８】
各フィルムには、積層時の位置合わせマークとしてのパッド４０，４２が設けられる。このパッドを整合させて積層させることで、各フィルムの貫通孔や開口部の位置を整合（マッチング）させることができる。各フィルムには、固定ネジが挿入される固定ネジ孔１７Ａが設けられる。この固定ネジ孔１７Ａは、固定ネジの挿入を容易にするために、一定のマージンを有するので、積層時の位置合わせに利用することはあまり好ましくない。しかし、この固定ネジ孔１７Ａを高精度に形成することで、積層時の位置合わせに利用することも可能である。
【００４９】
図４に示される通り、それぞれのフィルムの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターン３１５〜３４５は、外側の下層コンタクトパッドの間を通過して、接続パッド３１６〜３４６に接続される。
【００５０】
図５は、コンタクトフィルムの各層の一部構成図である。図５には、第１層〜第４層フィルム３１０〜３４０の一部上面図が示される。但し、図４の各層フィルムの形状が、角部が切り取られて全体として十文字形状であるのに対して、図５ではかかる形状は示されていない。しかしながら、図５には、各フィルムに形成されているコンタクト用開口部３１１，３２１，３３１、その周りの第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２、貫通孔３１３，３２３、その周りのダミーパッド３１４，３２４、下層開口部３２６，３３６、その周りの下層コンタクトパッド３２７，３３７が、デバイス１に対してどのように配置されているかが、詳細に示される。
【００５１】
また、各フィルムには、第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２と基板１０に接続するための接続パッド３１６３２６，３３６とをつなぐ第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５がそれぞれ示される。図５に示される通り、この第１の引き出しパターンは、第１層フィルム３１０では、第１のコンタクトパターン３１２から直接つながるパターンであり、第２層フィルム３２０では、第１の引き出しパターン３２５が、最外周の半田パッドに対応する下層コンタクトパッド３２７の間を通って外部への接続パッド３２６につながる。更に、第３層フィルム３３０では、第１の引き出しパターン３３５が、外側の下層コンタクトパッド３３７の間を通って接続パッド３３６につながる。
【００５２】
後述する通り、半田パッドに接触する最上層の第１のコンタクトパターンの外径は、下層コンタクトパッドの外径よりも大きい。しかも、各層に形成される貫通孔とその周りのダミーパッドの外径は、下層コンタクトパッドより大きく、第１のコンタクトパターンと同程度になる。従って、第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２を、第１層、第２層、第３層の順に外側から形成することにより、内側の周に形成される第１のコンタクトパターンから、第１の引き出しパターンをフィルム周辺の接続パッドに引き出すことができる。
【００５３】
図５には、第４層目のフィルム３４０（第２の絶縁性弾性フィルム）の平面図が示される。各半田ボールの最下面に接触する第２のコンタクトパターン３４１が格子状に配置され、それらの第２のコンタクトパターン３４１は、第２の引き出しパターン３４５を介して接続パッド３４６に接続される。この最下層のフィルム３４０には、外径が小さい第２のコンタクトパターン３４１が設けられるだけであるので、それから引き出される第２の引き出しパターン３４５は、比較的スペースに余裕を持って形成することができる。
【００５４】
図６は、コンタクトフィルムの各層の表裏面のパターンを示す図である。図６には、開口部や貫通孔の具体的寸法例、その周りに形成される第１のコンタクトパターンや下層コンタクトパッド、ダミーパッドの外径例が示される。図６（Ａ）は表面側を、（Ｂ）は裏面側を示す。
【００５５】
第１層フィルム３１０の表面側には、最外周の半田パッドの位置にコンタクト用開口部３１１とその周りの太い第１のコンタクトパターン３１２、及びそれにつながる第１の引き出しパターン３１５が設けられる。また、第２周、第３周の半田パッドの位置に、貫通孔３１３とその周りのダミーパッド３１４が設けられる。第１層フィルムの裏面側には、第１のコンタクトパターン３１２とダミーパッド３１４が設けられる。図示される通り、コンタクト用開口部３１１に比べて貫通孔３１３の径は大きい。
【００５６】
第２層フィルム３２０の表面側には、最外周の半田パッドの位置に、下層開口部３２６とその周りの下層コンタクトパッド３２７が設けられる。また、第２周の半田パッドの位置に、コンタクト用開口部３２１とその周りの第１のコンタクトパターン３２２が設けられる。そして、第３周の半田パッドの位置に、貫通孔３２３とその周りのダミーパッド３２４が設けられる。裏面側にも、同様に下層コンタクトパッド３２７、第１のコンタクトパターン３２２、ダミーパッド３２４がそれぞれ設けられる。
【００５７】
下層開口部３２６は、第１層フィルムのコンタクト用開口部３１１より小さい径を有し、またその周りの下層コンタクトパッド３２７は、第１のコンタクトパターン３１２，３２２よりも小さい外径を有する。これにより、第１の引き出しパターン３２５は、下層コンタクトパッド３２７の間を通り抜けて設けることが可能になる。
【００５８】
半田パッドとの接触を実現する第１の絶縁性弾性フィルムを構成する多層フィルムの最下層である第３層フィルム３３５には、表面側にのみ下層コンタクトパッド３３７、第１のコンタクトパターン３３２が形成される。裏面側にはこれらのパッドやパターンは形成されない。図５に示した通り、第３層フィルムの下には、第２のコンタクトパターン３４１が設けられたコンタクト確認用のフィルム３４０が積み重ねられるからであり、第２のコンタクトパターン３４１とコンタクトパターンやパッドとの絶縁性を確実にするためである。
【００５９】
第３層フィルム３３０の下層開口部３３６は、第２層フィルム３２０の下層開口部３２６よりも小さい径に形成される。また、第３周の半田パッドに接続される第１のコンタクトパターン３３２は、下層コンタクトパッド３３７の間を通り抜けて形成される第１の引き出しパターン３３５により、基板への接続パッドへ導き出される。
【００６０】
上記実施の形態例に示したコンタクトフィルム３０は、３周の半田ボールを有するＢＧＡデバイスに対応して、３列の開口部などを有する３層のフィルムと、コンタクト確認用の最下層フィルムとの合計４層構成になっている。Ｎ周の半田ボールを有するデバイスに対応させるためには、半田ボールへの接触を行うためのフィルムをＮ層にする必要がある。そして、更に、その接触確認のための第２のコンタクトパターンを有する最下層のフィルムも必要であるから、合計でＮ＋１層構成が必要である。
【００６１】
図７は、バーイン試験用実装構造体の例を示す斜視図である。この例では、基板１０に複数のデバイス収納開口１１が設けられ、それぞれの収納開口１１の上部に上蓋部１２が、収納開口１１の裏面側にコンタクトフィルム３０及び押さえ板１４が設けられる。図７の例では、基板１０に複数のＢＧＡデバイスを実装することができるので、バーイン試験用の実装構造体として有用である。図７の実装構造体は、デバイスの機能試験においても利用することができる。
【００６２】
以上の実施の形態に従って、本発明をまとめると以下の通りである。
【００６３】
１．外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスに対して電気的接触を行うコンタクトフィルムにおいて、
前記半田ボールに対応する位置に設けられる複数のコンタクト用開口部と、その開口部の周囲に前記半田ボールとの第１の接触を行う第１のコンタクトパターンとを有する第１の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１の絶縁性弾性フィルムに積層され、前記開口部に対応する位置に、当該開口部を介して前記半田ボールとの第２の接触を行う第２のコンタクトパターンを有する第２の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１及び第２のコンタクトパターンにつながる第１及び第２の引き出しパターンとを有することを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６４】
２．上記１において、
前記第１の絶縁性弾性フィルムは、少なくとも第１層及び第２層フィルムを有し、当該第１層フィルムには、最外周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部及び第１のコンタクトパターンが、第２周より内側の半田ボールの位置に対応して当該半田ボールより径が大きい貫通孔がそれぞれ設けられ、前記第２層フィルムには、前記最外周の半田ボールの位置に対応して下層開口部が、前記第２周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部と第１のコンタクトパターンがそれぞれ設けられ、
前記最外周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第１層フィルムに設けられ、前記第２周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第２層フィルム上に、前記最外周の半田ボールに対応する下層開口部の間を通過するように設けられることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６５】
３．上記２において、
前記第１の絶縁性弾性フィルムは、第Ｎ層フィルム（Ｎは３以上の整数）を更に積層し、前記第Ｎ層フィルムに、前記第Ｎ周の半田ボールの位置に対応する前記コンタクト用開口部及び第１のコンタクトパターンが設けられていることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６６】
４．上記２または３において、
前記下層開口部の周りに下層コンタクトパッドが設けられ、当該下層コンタクトパッドは上層に設けられた第１のコンタクトパターンと接触していることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６７】
５．上記４において、
前記下層開口部は、上層に設けられたコンタクト用開口部よりも小さい径を有することを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６８】
６．上記４または５において、
前記下層コンタクトパッドの外径は、それに対応する前記第１のコンタクトパターンの外径より小さいことを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６９】
７．上記６において、
前記第２周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第２層フィルム上に、前記最外周の半田ボールに対応する下層コンタクトパッドの間を通過するように設けられることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００７０】
８．上記２または３において、
前記貫通孔の周りにダミーパッドが設けられていることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００７１】
９．外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスを実装する実装構造体において、
前記デバイスを収納する収納開口を有する基板と、
前記基板の裏面側に設けられた、上記１乃至８のいずれかのコンタクトフィルムとを有し、
前記コンタクトフィルムの第１及び第２の引き出しパターンが、前記基板内の配線パターンに接続されていることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７２】
１０．上記９において、
前記コンタクトフィルムが、取り替え可能に前記基板に圧接して取り付けられることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７３】
１１．上記９または１０において、
更に、前記基板の表面側に設けられ、前記収納開口内に収納された前記デバイスを、前記コンタクトフィルムに押しつける加圧手段を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７４】
１２．上記１０において、
更に、前記コンタクトフィルムの前記基板と反対側に、取り替え可能に取り付けられ、当該コンタクトフィルムを前記デバイスに押しつける押さえ板を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７５】
１３．上記１２において、
更に、前記コンタクトフィルムの周囲の前記押さえ板と基板との間に挿入され、前記コンタクトフィルムに対応する厚みを有する外枠部材を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７６】
１４．上記９乃至１３のいずれかにおいて、
前記基板内に複数の収納開口が設けられ、それぞれの収納開口の裏面側に前記コンタクトフィルムが設けられていることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７７】
１５．上記９乃至１３のいずれかに記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用ソケット。
【００７８】
１６．上記１４に記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用のテストボード。
【００７９】
１７．上記１４に記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用のバーインボード。
【００８０】
本発明は、以上説明した実施の形態例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載されたものとその均等物を含むものである。
【００８１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ボールグリッドアレイタイプのデバイスに対して、半田ボールへのコンタクトを確認することが容易にできるコンタクトシートを提供することができる。また、そのコンタクトシートを利用したデバイスの実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＧＡタイプのデバイスの外形図である。
【図２】本実施の形態例におけるＢＧＡタイプのデバイスを実装するデバイス実装構造体を示す図である。
【図３】本実施の形態例におけるデバイス実装構造体の詳細断面図である。
【図４】コンタクトフィルムの展開図である。
【図５】コンタクトフィルムの各層の一部構成図である。
【図６】コンタクトフィルムの各層の表裏面のパターンを示す図である。
【図７】バーイン試験用実装構造体の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３１０〜３３０ 第１の絶縁性弾性フィルム
３４０ 第２の絶縁性弾性フィルム
３１１，３２１，３３１ コンタクト用開口部
３１２，３２２，３３２ 第１のコンタクトパターン
３１３，３２３ 貫通孔
３１４，３２４ ダミーパッド
３１５，３２５，３３５ 第１の引き出しパターン
３４５ 第２の引き出しパターン
３２６，３３６ 下層開口部
３２７，３３７ 下層コンタクトパッド
３４１ 第２のコンタクトパターン
１０ 基板
１１ 収納開口
３０ コンタクトフィルム
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールを外部端子とするボールグリッドアレイ（Ball Grid Array）構造のデバイスに使用されるコンタクトフィルム及びかかるデバイスの実装構造体に関し、特に、外部端子である半田ボールとの電気的接触の確認を容易にすることができ、またより安定した接触を提供することができるデバイスのコンタクトフィルム及びデバイスの実装構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末、携帯電話、デジタルカメラ等の短小軽薄化された情報機器に内蔵される半導体デバイスは、ますます超小型化の要求が厳しい。かかる要求に応えるものとして、パッケージの外部端子に半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の半導体デバイスが広く普及している。マイクロプロセッサやＡＳＩＣ等の大型ＬＳＩは、非常に多くの入出力端子が必要であり、超小型化の要求と整合させるためには、ＢＧＡパッケージ構造が不可欠になりつつある。
【０００３】
かかるＢＧＡタイプのデバイスにおいて、加速試験や性能試験をどのようにして行うかは、非常に重要な課題である。半田ボールを外部端子とするＢＧＡタイプのデバイスでは、出荷前の試験では、半田ボールを溶融（リフロー）させて試験用基板に実装させることはできない。半田ボールを溶融させて実装するのは、最終的にプリント基板に実装するデバイスのカスタマーであり、デバイスのメーカーは、半田ボールの形状等を劣化させないで試験用基板に実装して加速試験または性能試験を行うことが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来提案されているＢＧＡタイプのデバイス用の試験用ソケットのうち、例えば特開平8-37255号公報においては、ソケットの電極に開口部を設け、その開口部にＢＧＡの半田ボールが収納されるように接触させ、ソケットの蓋を上部から押しつける構成を有する。この試験用ソケットは、電気的接触の確実性を向上させたに過ぎず、実際に電気的接触を確認することはできない。
【０００５】
別の提案としては、特開平11-26128号公報において、外部端子への電気的接触を可能にするとともに半田ボールへの損傷をなくすために、柔軟な多層絶縁層の間に導電性の接続パッド及び導電パターンを形成し、表面の絶縁層に形成した窓を通して上記接続パッドが露出され、その接続パッドにデバイスの半田ボールが押しつけて接触されるコンタクトフィルムが開示されている。しかし、柔軟な多層絶縁層を利用することで、試験工程での半田ボールの損傷を防止し、直径にばらつきがある半田ボールに対してもより確実に接触させることが可能になるものの、ここに提案されているコンタクトフィルムでは、半田ボールの電気的接触を確認することはできない。
【０００６】
更に、別の提案として、本出願人により出願された特願平ｘｘｘｘｘｘ（平成１０年１２月２２日出願）には、新規な試験用ソケットとして、ＢＧＡタイプのデバイスと接触するコンタクトフィルムを取り付け可能にして、多品種のＢＧＡデバイスに対して共通の試験用ソケットの使用を可能にすることが提案されている。しかし、このコンタクトフィルムも、半田ボールの電気的接触を確認することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半田ボールとの電気的接触を確認することができるＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、半田ボールとの電気的接触をより安定にすることができるＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、半田ボールに損傷を与えないで電気的接触を行うＢＧＡタイプのデバイス用のコンタクトフィルム及びそれを利用した実装構造体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスに対して電気的接触を行うコンタクトフィルムにおいて、半田ボールに対応する位置に設けられる複数のコンタクト用開口部と、その開口部の周囲に半田ボールとの第１の接触を行う第１のコンタクトパターンとを有する第１の絶縁性弾性フィルムと、第１の絶縁性弾性フィルムに積層され、上記開口部に対応する位置に、当該開口部を介して半田ボールとの第２の接触を行う第２のコンタクトパターンを有する第２の絶縁性弾性フィルムとを有し、第１及び第２のコンタクトパターン間における導通の有無により半田ボールの電気的接触の確認を可能にすることを特徴とする。
【００１１】
上記発明によれば、第１の絶縁性弾性フィルムに設けられた開口部の径を、半田ボールの直径以下であるが、半田ボールの最下点が第２のコンタクトパターンに接触する程度の大きさに形成する。そして、開口部周辺に第１のコンタクトパターンを設け、そこに半田ボールが押しつけられるように実装することにより、半田ボールは損傷を与えられることなく、より確実に第１のコンタクトパターンに接触することができる。しかも、開口部の下側には、半田ボールの最下点が接触する第２のコンタクトパターンが設けられるので、第１及び第２のコンタクトパターン間の電気的接触を確認することにより、半田ボールが第１のコンタクトパターンに接触しているか否かを容易に確認することができる。
【００１２】
本発明のより好ましい実施例では、第１の絶縁性弾性フィルムは、多層構造を有する。そして、Ｎ列の半田ボールを有するＢＧＡデバイスに対して、第１の絶縁性弾性フィルムはＮ層で構成される。例えばＮ＝３の場合で説明すると、最外周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第１層フィルムに形成される。第１層フィルムは、第２周より内側の半田ボールをそれぞれ貫通させる貫通孔を有する。
【００１３】
第２周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第１層フィルムに積層される第２層フィルムに形成される。第２層フィルムには、更に、最外周の半田ボールに対応する位置に下層開口部及びその周りの下層コンタクトパッドと、第３周より内側の半田ボールをそれぞれ貫通させる貫通孔が設けられる。第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで最外周の半田ボールと接触する。
【００１４】
第３周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第３層フィルムに形成される。第３層フィルムには、更に、最外周と第２周の半田ボールに対応する位置に下層開口部及びその周りの下層コンタクトパッドが設けられる。第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２、３層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで最外周の半田ボールと接触する。また、第２層フィルムの第１のコンタクトパターンと第３層フィルムの下層コンタクトパッドとは互いに接触し、いずれかで第２周の半田ボールと接触する。
【００１５】
ＢＧＡが更に第４周以上の半田ボールを有する場合は、第Ｎ周の半田ボールに対する第１のコンタクトパターンとコンタクト用開口部は、第Ｎ層フィルムに形成され、第１層から第Ｎ−１層フィルムまでの貫通孔を通して、第Ｎ周の半田ボールがその第１のコンタクトパターンに接触する。その場合、最外周の半田ボールは、第１層フィルムの第１のコンタクトパターンと第２層から第Ｎ層フィルムまでの下層コンタクトパッドのいずれかと接触する。
【００１６】
上記多層構造を有する第１の絶縁性弾性フィルムの最下層に第２の絶縁性弾性フィルムが積層される。この第２の絶縁性弾性フィルムに設けられた第２のコンタクトパターンに、貫通孔や開口部を介して半田ボールの最下部が接触されるように、ＢＧＡタイプのデバイスがコンタクトフィルムに押しつけられる。そして、第１及び第２のコンタクトパターン間における導通の有無をチェックすることで、半田ボールが第１のコンタクトパターンに接触しているかを間接的にチェックすることが可能になる。
【００１７】
更に、第１のコンタクトパターンに加えてそれより下層の下層コンタクトパッドを設けることにより、半田ボールの径にばらつきがあり、小さい径の半田ボールに対して、下層コンタクトパッドが確実に接触することができる。従って、半田ボールの径がばらついている場合でも、半田ボールの第１のコンタクトパターンへの接触の確実性を高くすることができる。
【００１８】
より好ましい実施例では、各層フィルムの貫通孔の周りには、第１のコンタクトパターンや下層コンタクトパッドと同様にしてダミーパッドが設けられる。このダミーパッドを貫通孔に設けることにより、多層構造のコンタクトフィルムの変形または撓みの程度を、複数列の半田ボールの位置において同程度にすることができ、加圧力を均等化して半田ボールとコンタクトフィルムとの接触の確実性を高くすることができる。
【００１９】
本発明の別の側面によれば、ボールグリッドアレイのデバイスを実装する実装構造体において、前記デバイスを収納する収納開口を有する基板と、前記基板の裏面側に設けられた上記コンタクトフィルムとを有し、コンタクトフィルムの第１及び第２の引き出しパターンが、基板内の配線パターンに接続されていることを特徴とする。かかるデバイス実装構造体は、試験用ソケットとして利用することができる。コンタクトフィルムを介して半田ボールが基板の配線パターンに接続される。しかも、その半田ボールとコンタクトフィルムの第１のコンタクトパターンとの接触確認は、第１及び第２のコンタクトパターン間における接続チェックにより間接的に行われる。
【００２０】
基板内に複数の収納開口を設けて、それぞれの収納開口に対して上記のコンタクトフィルムを設けることで、複数のＢＧＡデバイスを基板に実装することができる。かかるデバイス実装構造体は、バーイン試験用または機能試験用の実装基板として有用である。
【００２１】
コンタクトフィルムを取り替え可能に基板に取り付けるようにすることで、複数種類のＢＧＡデバイスに対して、コンタクトフィルムを交換するだけで、共通のデバイス実装構造体を使用することができる。また、消耗したコンタクトフィルムを取り換えて使用することにより、デバイス実装構造体の寿命を長くすることが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１は、ＢＧＡタイプのデバイスの外形図である。図１（Ａ）はデバイスの側面図であり、図１（Ｂ）はデバイスの底面図である。内部にＬＳＩを収納したパッケージ本体１の底面に、内部のＬＳＩとの電気的接続を行うための外部端子として、半田ボールＳＢが格子状に配置される。図１の例では、３列の半田ボールＳＢがパッケージ本体１の外周部に近接して設けられる。即ち、半田ボールＳＢは、３周にわたって配置される。
【００２４】
図２は、本実施の形態例におけるＢＧＡタイプのデバイスを実装するデバイス実装構造体を示す図である。図２（Ａ）はデバイス実装構造体の断面図であり、図２（Ｂ）はその底面図である。図２に示されたデバイス実装構造体は、内部に導電パターンと導電ビアホールが設けられたプリント基板１０と、デバイス本体１の背面に形成された半田ボールと接触するコンタクトフィルム３０とで構成される。基板１０には、デバイス１を収納する収納開口１１が設けられ、その収納開口１１の下面側を塞ぐように、コンタクトフィルム３０が押さえ板１４と共に固定ネジ１７によって基板１０の下面に取り付けられる。固定ネジ１７をはずすことにより、コンタクトフィルム３０は取り替え可能である。
【００２５】
基板１０の収納開口１１には、収納されたＢＧＡデバイス１をコンタクトフィルム３０に加圧する加圧手段として、上蓋部１２が開閉可能に取り付けられる。上蓋部１２は、基板１０に取り付けられた回転可能なロックレバー１３によって、デバイス１を加圧する閉状態になる。ロックレバー１３を開くことにより、収納開口１１に収納されているデバイス１を取り換えることができる。
【００２６】
上蓋部１２には、圧力調整ネジ１８とそれとデバイス１の上面との間に介在される弾性体であるゴムシート台座１９とが設けられる。圧力調整ネジ１８を回転することで、収納されるデバイス１の厚みに応じた最適の圧力が弾性体台座１９を介してデバイス１に与えられる。また、ゴムシート台座１９は、バーイン試験の時の高温に耐えられる耐熱性ゴムで形成されていることが望ましい。
【００２７】
コンタクトフィルム３０の周囲であって、基板１０の底面と押さえ板１４との間に、コンタクトフィルム３０の厚みに応じた厚さのコンタクトフィルム固定枠１５及び弾性体の厚み調整板１６とが設けられる。従って、図２（Ｂ）の底面図に示される通り、下側から、押さえ板１４，コンタクトフィルム３０及び固定枠１５，基板１０の積層アセンブリが、基板１０の固定ネジ孔１７Ａに挿入された固定ネジ１７により一体に固定される。
【００２８】
図２に示されたデバイス収納構造体は、基板１０が単一の収納開口１１を有する場合は、デバイスのソケットとして機能する。また、基板１０に複数の収納開口１１が設けられ、それぞれの収納開口１１に対してコンタクトフィルム３０と押さえ板１４が取り付けられる場合は、複数のデバイス１を実装できるバーイン試験用基板または機能試験用基板として機能する。
【００２９】
コンタクトフィルム３０、押さえ板１４、固定枠１５、厚み調整板１６を、デバイスの種類に応じて取り換えることにより、他品種のデバイスに対して、上蓋部１２を有する基板１０を共通に使用することができる。
【００３０】
コンタクトフィルム３０には、後述する通り、半田ボールＳＢにコンタクトする第１のコンタクトパターンと、半田ボールＳＢの最下部にコンタクトする第２のコンタクトパターンとが設けられ、それらの第１及び第２のコンタクトパターンは、それぞれの引き出しパターンを介して、基板１０の裏面側に設けられた接続パッドに導通する。裏面側の接続パッドは、基板１０に設けられた導通ビアホール２０を介して表面パッド２２に接続される。この表面パッド２２を利用して、第１及び第２のコンタクトパターン間の接続をチェックすることで、半田ボールＳＢが第１のコンタクトパターンに電気的に接触しているか否かをチェックすることができる。
【００３１】
第１のコンタクトパターンは、基板１０に設けられた図示しない接続パターンにより、バーイン試験や機能試験の為に必要な信号の入出力がデバイス１に対して行われる。
【００３２】
図３は、本実施の形態例におけるデバイス実装構造体の詳細断面図である。図３には、コンタクトフィルム３０の構造が詳しく示される。図３の例は、デバイス１の裏面に、図１の如く３列の半田ボールＳＢが格子状に配置されている場合のコンタクトフィルム３０の構成が示される。
【００３３】
コンタクトフィルム３０は、第１層フィルム３１０と、第２層フィルム３２０と、第３層フィルム３３０とが積層された第１の絶縁性弾性フィルムと、第２の絶縁性弾性フィルム３４０とが積層される。従って、合計で４層のフィルムで構成される。このフィルムは、例えば、ポリイミド等の絶縁性で且つ可撓性のフィルムであり、半田ボールＳＢが押しつけられることにより、僅かに撓む程度の弾力性を有する。
【００３４】
第１層フィルム３１０には、最外周の半田パッドＳＢ１に対応する位置に、コンタクト用開口部３１１とその周りに形成された第１のコンタクトパターン３１２が設けられ、２周目及び３周目の半田パッドＳＢ２，ＳＢ３に対応する位置に、半田パッドが非接触となる貫通孔３１３とその周りに形成されたダミーパッド３１４が設けられる。
【００３５】
第１のコンタクトパターン３１２は、第１層フィルム３１０の上面から開口部３１１の側面及び下面に形成され、所定の径を有する導電性のパターンである。同様にダミーパッド３１４も、貫通孔３１３の側面と上面及び下面上に形成される。第１層フィルム３１０上には、第１のコンタクトパターン３１２につながる第１の引き出しパターン３１５が形成される。第１の引き出しパターン３１５は、基板１０の下面の接続パッドに接触して押しつけられる。このコンタクトパターン、ダミーパッド、引き出しパターンなどはメッキにより形成される。
【００３６】
第１層フィルム３１０においては、最外周の半田パッドＳＢ１が、コンタクト用開口部３１１の中に収納され、その周囲に形成されたメッキパターンである第１のコンタクトパターン３１２にコンタクトされ、第１の引き出しパターン３１５を介して、基板１０に設けられた接続端子やビアホールを介して、図示しない入出端子の導電パターンに電気的に導通される。これにより、基板１０の図示しない入出力端子とＢＧＡデバイスの半田バンプＳＢ１とが電気的に接続される。
【００３７】
第２層フィルム３２０においては、最外周の半田パッドＳＢ１に対応する位置に、下層開口部３２６とその周りに形成された下層コンタクトパッド３２７が設けられ、２周目の半田パッドＳＢ２に対応する位置に、コンタクト用開口部３２１とその周りに形成された第１のコンタクトパターン３２２が設けられ、３周目の半田パッドＳＢ３に対応する位置に、その半田パッドが非接触となる貫通孔３２３とその周りに形成されたダミーパッド３２４が設けられる。第１のコンタクトパターン３２２は、コンタクトフィルム３０の周囲に延びる第１の引き出しパターン３２５につながっている。
【００３８】
下層開口部３２６は、第１層フィルムのコンタクト用開口部３１１よりは径が小さく、また下層コンタクトパッド３２７の外径は、第１のコンタクトパターン３１２よりも小さい。そして、下層コンタクトパッド３２７は、第２層フィルムの上面、開口部３２６の側面、及び下面に形成されたメッキ層である。この下層コンタクトパッド３２７は、第１層フィルムの第１のコンタクトパターン３１２と接触している。
【００３９】
第２層フィルム３２０のコンタクト用開口部３２１と第１のコンタクトパターン３２２の構成は、第１層フィルム３１０に設けられたコンタクト用開口部３１１と第１のコンタクトパターン３１２と同じように、フィルムの上面、側面、下面に設けられ、第２周の半田パッドＳＢ２とコンタクトする。第２層フィルム３２０の貫通孔３２３は、第３周の半田パッドＳＢ３が貫通する程度の径を有し、その周りにはダミーパッド３２４が設けられる。
【００４０】
第３層フィルム３３０には、最外周及び第２周の半田パッドＳＢ１、ＳＢ２に対応する位置に、下層開口部３３６とその周りの下層コンタクトパッド３３７が、第３周の半田パッドＳＢ３に対応する位置に、コンタクト用開口部３３１とその周りの第１のコンタクトパターン３３２とが設けられる。
【００４１】
第３層フィルム３３０に設けられる下層コンタクトパッド３３７と、第１のコンタクトパターン３３２とは、第１層及び第２層フィルムと異なり、フィルム上面にしか設けられない。そして、下層コンタクトパッド３３７はその上層の下層コンタクトパッド３２７や第１のコンタクトパターン３２２と接触している。また、第１のコンタクトパターン３３２は、その上の貫通孔３１３，３２３を貫通する半田バンプＳＢ３に接触する。そして、第１のコンタクトパターン３３２は、第１の引き出しパターン３３５につながる。
【００４２】
第１周、第２周、第３周の半田パッドＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３の最下部は、それぞれ開口部や貫通孔を介して第４層フィルム３４０に形成された第２のコンタクトパターン３４１にコンタクトする。これらの第２のコンタクトパターン３４１は、コンタクトフィルム３０の外側の第２の引き出しパターン３４５を経由して、基板１０に設けられたチェック用パッド２２４の接続される。
【００４３】
最外周の半田パッドＳＢ１は、第１層フィルムの第１のコンタクトパターン３１２，第２層及び第３層の下層コンタクトパッド３２７，３３７で形成される半球状のコンタクト形状のいずれかの位置に接触する。かかる半球状のコンタクト形状は、半田バッドＳＢ１の径にばらつきがあり、標準よりも小さい径の半田パッドであっても、コンタクトを容易にし、従って半田パッドの第１のコンタクトパターンへのコンタクトの確実性を高めることができる。
【００４４】
貫通孔３１３、３２３の周囲にも、コンタクトパターンやコンタクトパッドと同様にダミーパッド３１４，３２４が形成される。かかる構成にすることにより、半田ボールがコンタクトフィルム３０に押しつけられた場合、それぞれの開口部や貫通孔で同様の撓みを生成し、従って、全ての半田バンプに対して均一の形状変化をコンタクトフィルム３０に与えることができ、デバイス本体１からの加圧量を格子状に配置された半田ボールに均一に与えることができる。その結果、半田ボールの変更を防止し、コンタクトの確実性を高めることができる。
【００４５】
図３の例の基板１０は、６層構造であり、それぞれの層には、所定の導電パターンが形成される。コンタクトフィルム３０の第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５と第２の引き出しパターン３４５は、それぞれ基板１０に形成された下面の接続パッドから、ビアホール２０を経由して、表面の接続パッド２２１，２２２，２２３，２２４にそれぞれ接続される。そして、これらの接続パッド間の導通をチェックすることにより、半田パッドが、第１のコンタクトパターンに電気的に導通しているかを間接的にチェックすることができる。
【００４６】
図４は、コンタクトフィルムの展開図である。図３にて示した通り、コンタクトフィルム３０は、４つのフィルム３１０，３２０，３３０，３４０が積層されている。第１層フィルム３１０の外形が最も小さく、それより下層のフィルム３２０，３３０，３４０の外形が順番に大きくなる。それにより、それぞれのフィルムの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５，３４５に接続された接続パッド３１６，３２６，３３６，３４６が、それぞれ露出される。
【００４７】
接続パッド３１６〜３４６は、それぞれ１列に配列されているが、第１のコンタクトパターンのピッチが狭い場合は、２列または３列に配列されることが好ましい。または、第１の引き出しパターン３１５〜３４５は、扇型に広がるように設けられても良い。それにより、各フィルムの接続パッド３１６〜３４６のピッチを、第１のコンタクトパターンのピッチよりも大きくすることができる。
【００４８】
各フィルムには、積層時の位置合わせマークとしてのパッド４０，４２が設けられる。このパッドを整合させて積層させることで、各フィルムの貫通孔や開口部の位置を整合（マッチング）させることができる。各フィルムには、固定ネジが挿入される固定ネジ孔１７Ａが設けられる。この固定ネジ孔１７Ａは、固定ネジの挿入を容易にするために、一定のマージンを有するので、積層時の位置合わせに利用することはあまり好ましくない。しかし、この固定ネジ孔１７Ａを高精度に形成することで、積層時の位置合わせに利用することも可能である。
【００４９】
図４に示される通り、それぞれのフィルムの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターン３１５〜３４５は、外側の下層コンタクトパッドの間を通過して、接続パッド３１６〜３４６に接続される。
【００５０】
図５は、コンタクトフィルムの各層の一部構成図である。図５には、第１層〜第４層フィルム３１０〜３４０の一部上面図が示される。但し、図４の各層フィルムの形状が、角部が切り取られて全体として十文字形状であるのに対して、図５ではかかる形状は示されていない。しかしながら、図５には、各フィルムに形成されているコンタクト用開口部３１１，３２１，３３１、その周りの第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２、貫通孔３１３，３２３、その周りのダミーパッド３１４，３２４、下層開口部３２６，３３６、その周りの下層コンタクトパッド３２７，３３７が、デバイス１に対してどのように配置されているかが、詳細に示される。
【００５１】
また、各フィルムには、第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２と基板１０に接続するための接続パッド３１６３２６，３３６とをつなぐ第１の引き出しパターン３１５，３２５，３３５がそれぞれ示される。図５に示される通り、この第１の引き出しパターンは、第１層フィルム３１０では、第１のコンタクトパターン３１２から直接つながるパターンであり、第２層フィルム３２０では、第１の引き出しパターン３２５が、最外周の半田パッドに対応する下層コンタクトパッド３２７の間を通って外部への接続パッド３２６につながる。更に、第３層フィルム３３０では、第１の引き出しパターン３３５が、外側の下層コンタクトパッド３３７の間を通って接続パッド３３６につながる。
【００５２】
後述する通り、半田パッドに接触する最上層の第１のコンタクトパターンの外径は、下層コンタクトパッドの外径よりも大きい。しかも、各層に形成される貫通孔とその周りのダミーパッドの外径は、下層コンタクトパッドより大きく、第１のコンタクトパターンと同程度になる。従って、第１のコンタクトパターン３１２，３２２，３３２を、第１層、第２層、第３層の順に外側から形成することにより、内側の周に形成される第１のコンタクトパターンから、第１の引き出しパターンをフィルム周辺の接続パッドに引き出すことができる。
【００５３】
図５には、第４層目のフィルム３４０（第２の絶縁性弾性フィルム）の平面図が示される。各半田ボールの最下面に接触する第２のコンタクトパターン３４１が格子状に配置され、それらの第２のコンタクトパターン３４１は、第２の引き出しパターン３４５を介して接続パッド３４６に接続される。この最下層のフィルム３４０には、外径が小さい第２のコンタクトパターン３４１が設けられるだけであるので、それから引き出される第２の引き出しパターン３４５は、比較的スペースに余裕を持って形成することができる。
【００５４】
図６は、コンタクトフィルムの各層の表裏面のパターンを示す図である。図６には、開口部や貫通孔の具体的寸法例、その周りに形成される第１のコンタクトパターンや下層コンタクトパッド、ダミーパッドの外径例が示される。図６（Ａ）は表面側を、（Ｂ）は裏面側を示す。
【００５５】
第１層フィルム３１０の表面側には、最外周の半田パッドの位置にコンタクト用開口部３１１とその周りの太い第１のコンタクトパターン３１２、及びそれにつながる第１の引き出しパターン３１５が設けられる。また、第２周、第３周の半田パッドの位置に、貫通孔３１３とその周りのダミーパッド３１４が設けられる。第１層フィルムの裏面側には、第１のコンタクトパターン３１２とダミーパッド３１４が設けられる。図示される通り、コンタクト用開口部３１１に比べて貫通孔３１３の径は大きい。
【００５６】
第２層フィルム３２０の表面側には、最外周の半田パッドの位置に、下層開口部３２６とその周りの下層コンタクトパッド３２７が設けられる。また、第２周の半田パッドの位置に、コンタクト用開口部３２１とその周りの第１のコンタクトパターン３２２が設けられる。そして、第３周の半田パッドの位置に、貫通孔３２３とその周りのダミーパッド３２４が設けられる。裏面側にも、同様に下層コンタクトパッド３２７、第１のコンタクトパターン３２２、ダミーパッド３２４がそれぞれ設けられる。
【００５７】
下層開口部３２６は、第１層フィルムのコンタクト用開口部３１１より小さい径を有し、またその周りの下層コンタクトパッド３２７は、第１のコンタクトパターン３１２，３２２よりも小さい外径を有する。これにより、第１の引き出しパターン３２５は、下層コンタクトパッド３２７の間を通り抜けて設けることが可能になる。
【００５８】
半田パッドとの接触を実現する第１の絶縁性弾性フィルムを構成する多層フィルムの最下層である第３層フィルム３３５には、表面側にのみ下層コンタクトパッド３３７、第１のコンタクトパターン３３２が形成される。裏面側にはこれらのパッドやパターンは形成されない。図５に示した通り、第３層フィルムの下には、第２のコンタクトパターン３４１が設けられたコンタクト確認用のフィルム３４０が積み重ねられるからであり、第２のコンタクトパターン３４１とコンタクトパターンやパッドとの絶縁性を確実にするためである。
【００５９】
第３層フィルム３３０の下層開口部３３６は、第２層フィルム３２０の下層開口部３２６よりも小さい径に形成される。また、第３周の半田パッドに接続される第１のコンタクトパターン３３２は、下層コンタクトパッド３３７の間を通り抜けて形成される第１の引き出しパターン３３５により、基板への接続パッドへ導き出される。
【００６０】
上記実施の形態例に示したコンタクトフィルム３０は、３周の半田ボールを有するＢＧＡデバイスに対応して、３列の開口部などを有する３層のフィルムと、コンタクト確認用の最下層フィルムとの合計４層構成になっている。Ｎ周の半田ボールを有するデバイスに対応させるためには、半田ボールへの接触を行うためのフィルムをＮ層にする必要がある。そして、更に、その接触確認のための第２のコンタクトパターンを有する最下層のフィルムも必要であるから、合計でＮ＋１層構成が必要である。
【００６１】
図７は、バーイン試験用実装構造体の例を示す斜視図である。この例では、基板１０に複数のデバイス収納開口１１が設けられ、それぞれの収納開口１１の上部に上蓋部１２が、収納開口１１の裏面側にコンタクトフィルム３０及び押さえ板１４が設けられる。図７の例では、基板１０に複数のＢＧＡデバイスを実装することができるので、バーイン試験用の実装構造体として有用である。図７の実装構造体は、デバイスの機能試験においても利用することができる。
【００６２】
以上の実施の形態に従って、本発明をまとめると以下の通りである。
【００６３】
１．外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスに対して電気的接触を行うコンタクトフィルムにおいて、
前記半田ボールに対応する位置に設けられる複数のコンタクト用開口部と、その開口部の周囲に前記半田ボールとの第１の接触を行う第１のコンタクトパターンとを有する第１の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１の絶縁性弾性フィルムに積層され、前記開口部に対応する位置に、当該開口部を介して前記半田ボールとの第２の接触を行う第２のコンタクトパターンを有する第２の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１及び第２のコンタクトパターンにつながる第１及び第２の引き出しパターンとを有することを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６４】
２．上記１において、
前記第１の絶縁性弾性フィルムは、少なくとも第１層及び第２層フィルムを有し、当該第１層フィルムには、最外周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部及び第１のコンタクトパターンが、第２周より内側の半田ボールの位置に対応して当該半田ボールより径が大きい貫通孔がそれぞれ設けられ、前記第２層フィルムには、前記最外周の半田ボールの位置に対応して下層開口部が、前記第２周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部と第１のコンタクトパターンがそれぞれ設けられ、
前記最外周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第１層フィルムに設けられ、前記第２周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第２層フィルム上に、前記最外周の半田ボールに対応する下層開口部の間を通過するように設けられることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６５】
３．上記２において、
前記第１の絶縁性弾性フィルムは、第Ｎ層フィルム（Ｎは３以上の整数）を更に積層し、前記第Ｎ層フィルムに、前記第Ｎ周の半田ボールの位置に対応する前記コンタクト用開口部及び第１のコンタクトパターンが設けられていることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６６】
４．上記２または３において、
前記下層開口部の周りに下層コンタクトパッドが設けられ、当該下層コンタクトパッドは上層に設けられた第１のコンタクトパターンと接触していることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６７】
５．上記４において、
前記下層開口部は、上層に設けられたコンタクト用開口部よりも小さい径を有することを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６８】
６．上記４または５において、
前記下層コンタクトパッドの外径は、それに対応する前記第１のコンタクトパターンの外径より小さいことを特徴とするコンタクトフィルム。
【００６９】
７．上記６において、
前記第２周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第２層フィルム上に、前記最外周の半田ボールに対応する下層コンタクトパッドの間を通過するように設けられることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００７０】
８．上記２または３において、
前記貫通孔の周りにダミーパッドが設けられていることを特徴とするコンタクトフィルム。
【００７１】
９．外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスを実装する実装構造体において、
前記デバイスを収納する収納開口を有する基板と、
前記基板の裏面側に設けられた、上記１乃至８のいずれかのコンタクトフィルムとを有し、
前記コンタクトフィルムの第１及び第２の引き出しパターンが、前記基板内の配線パターンに接続されていることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７２】
１０．上記９において、
前記コンタクトフィルムが、取り替え可能に前記基板に圧接して取り付けられることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７３】
１１．上記９または１０において、
更に、前記基板の表面側に設けられ、前記収納開口内に収納された前記デバイスを、前記コンタクトフィルムに押しつける加圧手段を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７４】
１２．上記１０において、
更に、前記コンタクトフィルムの前記基板と反対側に、取り替え可能に取り付けられ、当該コンタクトフィルムを前記デバイスに押しつける押さえ板を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７５】
１３．上記１２において、
更に、前記コンタクトフィルムの周囲の前記押さえ板と基板との間に挿入され、前記コンタクトフィルムに対応する厚みを有する外枠部材を有することを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７６】
１４．上記９乃至１３のいずれかにおいて、
前記基板内に複数の収納開口が設けられ、それぞれの収納開口の裏面側に前記コンタクトフィルムが設けられていることを特徴とするデバイス実装構造体。
【００７７】
１５．上記９乃至１３のいずれかに記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用ソケット。
【００７８】
１６．上記１４に記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用のテストボード。
【００７９】
１７．上記１４に記載されたデバイス実装構造体を有するデバイス試験用のバーインボード。
【００８０】
本発明は、以上説明した実施の形態例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載されたものとその均等物を含むものである。
【００８１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ボールグリッドアレイタイプのデバイスに対して、半田ボールへのコンタクトを確認することが容易にできるコンタクトシートを提供することができる。また、そのコンタクトシートを利用したデバイスの実装構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＧＡタイプのデバイスの外形図である。
【図２】本実施の形態例におけるＢＧＡタイプのデバイスを実装するデバイス実装構造体を示す図である。
【図３】本実施の形態例におけるデバイス実装構造体の詳細断面図である。
【図４】コンタクトフィルムの展開図である。
【図５】コンタクトフィルムの各層の一部構成図である。
【図６】コンタクトフィルムの各層の表裏面のパターンを示す図である。
【図７】バーイン試験用実装構造体の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
３１０〜３３０ 第１の絶縁性弾性フィルム
３４０ 第２の絶縁性弾性フィルム
３１１，３２１，３３１ コンタクト用開口部
３１２，３２２，３３２ 第１のコンタクトパターン
３１３，３２３ 貫通孔
３１４，３２４ ダミーパッド
３１５，３２５，３３５ 第１の引き出しパターン
３４５ 第２の引き出しパターン
３２６，３３６ 下層開口部
３２７，３３７ 下層コンタクトパッド
３４１ 第２のコンタクトパターン
１０ 基板
１１ 収納開口
３０ コンタクトフィルム
Claims (3)
- 外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスに対して電気的接触を行うコンタクトフィルムにおいて、
前記半田ボールに対応する位置に設けられる複数のコンタクト用開口部と、その開口部の周囲に前記半田ボールとの第１の接触を行う第１のコンタクトパターンとを有する第１の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１の絶縁性弾性フィルムに積層され、前記開口部に対応する位置に、当該開口部を介して前記半田ボールとの第２の接触を行う第２のコンタクトパターンを有する第２の絶縁性弾性フィルムと、
前記第１及び第２のコンタクトパターンにつながる第１及び第２の引き出しパターンとを有することを特徴とするコンタクトフィルム。 - 請求項１において、
前記第１の絶縁性弾性フィルムは、少なくとも第１層及び第２層フィルムを有し、当該第１層フィルムには、最外周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部及び第１のコンタクトパターンが、第２周より内側の半田ボールの位置に対応して当該半田ボールより径が大きい貫通孔がそれぞれ設けられ、前記第２層フィルムには、前記最外周の半田ボールの位置に対応して下層開口部が、前記第２周の半田ボールの位置に対応して前記コンタクト用開口部と第１のコンタクトパターンがそれぞれ設けられ、
前記最外周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第１層フィルムに設けられ、前記第２周の半田ボールの第１のコンタクトパターンにつながる第１の引き出しパターンは、前記第２層フィルム上に、前記最外周の半田ボールに対応する下層開口部の間を通過するように設けられることを特徴とするコンタクトフィルム。 - 外部端子として複数の半田ボールを格子状に配置したボールグリッドアレイのデバイスを実装する実装構造体において、
前記デバイスを収納する収納開口を有する基板と、
前記基板の裏面側に設けられた、上記１または２のいずれかのコンタクトフィルムとを有し、
前記コンタクトフィルムの第１及び第２の引き出しパターンが、前記基板内の配線パターンに接続されていることを特徴とするデバイス実装構造体。
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