JP6866778B2 - パッケージ基板及びパッケージ基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ基板及びパッケージ基板の製造方法に関する。

情報機器のより一層の高機能化及びパッケージ基板の多ピン化に伴い、パッケージ基板のサイズが大型化している。半導体素子が微細化されると共に、半導体素子が低電圧化及び大電流化されている。半導体パッケージは、パッケージ基板と、パッケージ基板の上面に設けられた半導体チップとを備える。半導体パッケージの構造の１つに、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ：Ball Grid Array）がある。ＢＧＡ型の半導体パッケージは、パッケ
ージ基板の下面にＢＧＡボール（半田ボール）が格子状に配置されている。半導体パッケージがプリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）に搭載されている場合、Ｂ
ＧＡボールを介して半導体パッケージがプリント回路基板に電気的に接続されている。

パッケージ基板の仕様の一例として、基板サイズ：５０ｍｍ×５０ｍｍ、ＢＧＡピッチ（ＢＧＡボールのピッチ）：１．０ｍｍ、ＢＧＡボールサイズ：Φ０．６ｍｍがある。大型パッケージ基板の仕様の一例として、基板サイズ：７６ｍｍ×７６ｍｍ、ＢＧＡピッチ：０．８ｍｍ、ＢＧＡボールサイズ：Φ０．５ｍｍがある。大型半導体パッケージでは、パッケージ基板の基板サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍから７６ｍｍ×７６ｍｍに変更されることで基板サイズが大型化され、ＢＧＡピッチが１．０ｍｍから０．８ｍｍに変更されることで、ＢＧＡピッチが微細化されている。パッケージ基板に搭載される半導体素子は、多コア化されており、半導体素子に大電流の供給が行われている。

パッケージ基板から半導体素子への給電方式として、パッケージ基板内に設けられ、パッケージ基板の平面方向に伸びている配線を介して半導体素子に給電を行う横給電方式がある。横給電方式の場合、大電流の供給に応じて、パッケージ基板のコア層数が増加すると共に、プリント回路基板の層数が増加しており、パッケージ基板から半導体素子への給電の際、電源ドロップが大きくなる。電源ドロップを低減するため、半導体素子の直下方向から半導体素子に給電を行う縦給電方式が採用されている。

特開平１１−７４６３７号公報 特開２０１０−１６１２０５号公報 特開２０１１−１１９７６５号公報

図１７に示すように、縦給電方式の半導体パッケージ９０の構造では、プリント基板８０の下であって半導体素子９１の直下の位置に電流供給用のＣｕピラー８１を設け、Ｃｕピラー８１からプリント基板８０を介してＢＧＡボール８２、８３まで電気的に接続することで、半導体素子９１に給電を行う。縦給電方式の半導体パッケージ９０の構造を採用することで、パッケージ基板９２から半導体素子９１への給電の際における電源ドロップが低減される。

縦給電方式の半導体パッケージ９０では、例えば、半導体素子９１がパッケージ基板９２の上面の中央部分に搭載され、ＩＯ部品９３がパッケージ基板９２の上面の外周部分に搭載される。半導体素子９１はＢＧＡボール８２を介してパッケージ基板９２から給電さ
れ、ＩＯ部品９３は、ＢＧＡボール８３を介してパッケージ基板９２から給電される。半導体素子９１への給電に用いられたＢＧＡボール８２の許容電流を満足するために、半導体素子９１への給電に用いられるＢＧＡボール８２のサイズが、ＩＯ部品９３への給電に用いられるＢＧＡボール８３のサイズよりも大きくなっている。したがって、半導体素子９１への給電用のＢＧＡボール８２に接合されるランドのサイズは、ＩＯ部品９３への給電に用いられるＢＧＡボール８３に接合されるランドのサイズよりも大きく設計されている。図１７では、ランドの図示を省略しているが、ランドは、パッケージ基板９２の下面に設けられている。レジストによってランドの一部が覆われており、ランドのサイズは、ランドのうちレジストから露出している部分のサイズである。

図１８〜図２３は、比較例に係るパッケージ基板１０１の断面図である。図１８に示すように、パッケージ基板１０１に設けられたランド１０２上にＢＧＡボール１０３が設けられている。図１８〜図２３では、パッケージ基板１０１の下面が上側を向いている。パッケージ基板１０１に設けられたレジスト１０４によってランド１０２の一部が覆われている。ランド１０２上にフラックス１０５が塗布されている。ランド１０２上にＢＧＡボール１０３を設置する際、ＢＧＡボール１０３の位置ズレが発生する場合がある。また、図１９に示すように、加熱処理が開始された後、ＢＧＡボール１０３が融解する前において、フラックス１０５が広がることにより、ＢＧＡボール１０３が移動し、隣り合うＢＧＡボール１０３同士が接近する場合がある。

ランド１０２のサイズが大きくなると、ＢＧＡボール１０３の移動量が増加する。加熱処理中において、隣り合うＢＧＡボール１０３同士が接近した状態で、ＢＧＡボール１０３が融解することにより、図２０に示すように、ＢＧＡボール１０３同士が繋がる場合がある。図２１には、隣り合うＢＧＡボール１０３同士が繋がった状態において、加熱処理が終了した後のＢＧＡボール１０３の形状が示されている。図２１に示すように、隣り合うＢＧＡボール１０３同士が繋がった状態で、ＢＧＡボール１０３がランド１０２上に広がっている。

また、加熱処理中において、隣り合うＢＧＡボール１０３同士が接近した状態で、ＢＧＡボール１０３が融解することにより、図２２に示すように、隣り合うＢＧＡボール１０３のうちの一方が、隣り合うＢＧＡボール１０３のうちの他方に引き込まれる場合がある。図２３には、隣り合うＢＧＡボール１０３のうちの一方が、隣り合うＢＧＡボール１０３のうちの他方に引き込まれた状態において、加熱処理が終了した後のＢＧＡボール１０３の形状が示されている。図２３に示すように、ＢＧＡボール１０３の高さが高くなると共に、ランド１０２に対してＢＧＡボール１０３が未着である箇所が発生する。

隣り合うＢＧＡボール１０３同士が繋がることで、ＢＧＡボール１０３の高さが規定値よりも低くなった場合や、ランド１０２に対してＢＧＡボール１０３が未着である箇所が発生した場合には、ＢＧＡボール１０３をランド１０２から取り外す等の修正作業が発生し、修正作業に多くの工数を要する。また、修正作業によりランド１０２が剥離し、パッケージ基板１０１の不良に繋がる場合がある。そのため、ＢＧＡボール１０３のサイズを小さくすることにより、ＢＧＡボール１０３同士が繋がることを抑止することが考えられる。しかし、ＢＧＡボール１０３のサイズを小さくすると、ＢＧＡボール１０３の許容電流値が減少する。

本願は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、半田ボールを流れる電流の許容電流値を増加することを目的とする。

本願の一観点によれば、基板と、前記基板上に設けられた複数のランドと、前記基板上
に設けられ、前記複数のランドそれぞれを取り囲むソルダレジストと、前記複数のランドのうち２つのランド及び前記２つのランドに挟まれた前記ソルダレジストに跨った状態にある半田ボールを含む、複数の群と、を備え、前記複数の群のうちの隣り合う２つの群の一方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、前記隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、の間の各ピッチは、前記各群に含まれる前記２つのランドのうちの一方が設けられた位置と、前記各群に含まれる前記２つのランドのうちの他方が設けられた位置と、の間のピッチよりも大きい、パッケージ基板が提供される。

本願によれば、半田ボールを流れる電流の許容電流値を増加することができる。

図１は、パッケージ基板の断面図である。 図２は、パッケージ基板の下面図である。 図３は、パッケージ基板の下面図である。 図４は、パッケージ基板の断面図である。 図５は、パッケージ基板の下面図である。 図６Ａは、パッケージ基板の断面図である。 図６Ｂは、パッケージ基板の断面図である。 図７Ａは、パッケージ基板の下面図である。 図７Ｂは、パッケージ基板の下面図である。 図８は、パッケージ基板の下面図である。 図９は、ＢＧＡボールを正規格子配列で設計したときのパッケージ基板の下面図である。 図１０Ａは、ソルダレジストの開口径とＢＧＡボールの移動量との関係を示す図である。 図１０Ｂは、ＢＧＡボールの移動量とＢＧＡボール間の隙間の最小ギャップとの関係を示す図である。 図１１Ａは、ソルダレジストの開口径とＢＧＡボールの移動量との関係を示す図である。 図１１Ｂは、ＢＧＡボールの移動量とＢＧＡボール間の隙間の最小ギャップとの関係を示す図である。 図１２（Ａ）は、実施形態に係るパッケージ基板の下面図である。図１２（Ｂ）は、比較例に係るパッケージ基板の下面図である。 図１３は、実施形態に係るパッケージ基板及び比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図１４は、比較例に係るパッケージ基板の下面図である。 図１５は、実施形態に係るパッケージ基板及び比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図１６（Ａ）は、実施形態に係るパッケージ基板及びプリント回路基板の断面図である。図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）は、比較例に係るパッケージ基板及びプリント回路基板の断面図である。 図１７は、縦給電方式の半導体パッケージの構造を示す図である。 図１８は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図１９は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図２０は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図２１は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図２２は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。 図２３は、比較例に係るパッケージ基板の断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。

図１は、パッケージ基板１の断面図である。図１は、加熱処理前のパッケージ基板１の一部が示されている。パッケージ基板１は、基板２と、基板２上に設けられた複数のランド３と、基板２上に設けられ、複数のランド３それぞれを取り囲むソルダレジスト４と、複数のランド３上に設けられた複数のＢＧＡボール（半田ボール）５とを備える。１つのランド３上に複数のＢＧＡボール５を設けてもよいし、１つのランド３上に１つのＢＧＡボール５を設けてもよい。図１に示す例では、１つのランド３上に１つのＢＧＡボール５が設けられている。１つのランド３上に複数のＢＧＡボール５を設ける場合、１つのランド３上に設けられた複数のＢＧＡボール５は、グランド接続又は電源接続に用いられる。すなわち、１つのランド３上に設けられた複数のＢＧＡボール５同士は同電位である。また、隣り合う２つのランド３上に設けられた２つのＢＧＡボール５同士が同電位であってもよい。ランド３、ソルダレジスト４及び複数のＢＧＡボール５は、基板２の下面（第１面）に設けられている。図１、図４、図６Ａ、図６Ｂ、図１３及び図１５では、基板２の下面が上側を向いている。ソルダレジスト４の一部が、複数のランド３上に設けられていてもよい。各ランド３と各ＢＧＡボール５との間にフラックス６が塗布されている。

図１には、複数のＢＧＡボールのうちのＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄが複数のランド３のうちのランド３Ａ〜３Ｄ上に設けられた状態が示されている。実施形態において、ランド３Ａ〜３Ｄ及び他のランド３を示す場合、複数のランド３と記述する場合がある。ランド３Ａ〜３Ｄ及び他のランド３の其々を示す場合、各ランド３と記述する場合がある。ランド３Ａ〜３Ｄ及び他のランド３のうちの少なくとも１つを示す場合、ランド３と記述する場合がある。実施形態において、ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄ及び他のＢＧＡボール５を示す場合、複数のＢＧＡボール５と記述する場合がある。ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄ及び他のＢＧＡボール５の其々を示す場合、各ＢＧＡボール５と記述する場合がある。ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄ及び他のＢＧＡボール５のうちの少なくとも１つを示す場合、ＢＧＡボール５と記述する場合がある。

基板２の上面（第２面）には、半導体素子（半導体チップ）及びＩＯ部品と、半導体素子及びＩＯ部品を覆うモールド樹脂が設けられている。図１、図４、図６Ａ、図６Ｂ、図１３及び図１５では、基板２の上面が下側を向いている。ＢＧＡボール５は、半導体素子への給電に用いられてもよいし、ＩＯ部品への給電に用いられてもよい。基板２は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を用いて形成されている。ランド３は、例えば、銅箔又はアルミニウム箔である。基板２の下面に銅箔又はアルミニウム箔を形成し、エッチングを行うことにより、基板２の下面にランド３を形成してもよい。ソルダレジスト４は、エポキシ樹脂等の樹脂を用いて形成されている。液状のソルダレジスト４を基板２上に塗布し、露光、現像及び加熱を行うことにより、基板２上に所定形状のソルダレジスト４を形成してもよい。また、基板２上にフィルム状のソルダレジスト４を貼り付け、加熱を行うことにより、所定形状のソルダレジスト４を形成してもよい。

ソルダレジスト４は開口を有し、ランド３がソルダレジスト４の開口から露出している。ランド３の一部がソルダレジスト４の開口から露出してもよい。ソルダレジスト４の開口から露出した各ランド３上に各ＢＧＡボール５が設けられている。各ランド３の中心に各ＢＧＡボール５が配置されている。図２及び図３は、パッケージ基板１の下面図である。図２には、複数のランド３上に複数のＢＧＡボール５を設ける前のパッケージ基板１が示されている。図３には、ランド３Ａ〜３Ｄ上にＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄを設けた後のパ
ッケージ基板１が示されている。

図１及び図２に示すように、ランド３Ａとランド３Ｂとが隣り合うようにして基板２上に設けられ、ランド３Ｃとランド３Ｄとが隣り合うように基板２上に設けられている。このように、隣り合う２つのランドを含む複数の群が基板２上に設けられている。例えば、ランド３Ａ及び３Ｂを１つの群と規定し、ランド３Ｃ及び３Ｄを１つの群と規定してもよい。図１及び図２に示すパッケージ基板１の構成例では、ランド３Ａ及び３Ｂを含む群とランド３Ｃ及び３Ｄを含む群とが隣り合っており、ランド３Ａ及び３Ｂを含む群及びランド３Ｃ及び３Ｄを含む群が一列に並んでいる。図１及び図３に示すように、ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとが隣り合うようにしてランド３Ａ、３Ｂ上に設けられ、ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとが隣り合うようにしてランド３Ｃ、３Ｄ上に設けられている。このように、隣り合う２つのＢＧＡボール５を含む複数の群が複数のランド３上に設けられている。例えば、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを１つの群と規定し、ＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを１つの群と規定してもよい。図１及び図３に示すパッケージ基板１の構成例では、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを含む群とＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを含む群とが隣り合っており、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを含む群及びＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを含む群が一列に並んでいる。

ランド３Ａ〜３Ｄが、基板２における所定位置１１Ａ〜１１Ｄに設けられている。ランド３Ａの中心位置と基板２の所定位置１１Ａとが一致してもよい。ランド３Ｂの中心位置と基板２の所定位置１１Ｂとが一致してもよい。ランド３Ｃの中心位置と基板２の所定位置１１Ｃとが一致してもよい。ランド３Ｄの中心位置と基板２の所定位置１１Ｄとが一致してもよい。ソルダレジスト４の開口径Ｄ１は其々等しい。また、ソルダレジスト４の開口径Ｄ１は、基板２の下面の法線方向からの平面視で、ランド３の直径と等しくてもよい。ランド３Ａとランド３Ｂとの間に挟まれたソルダレジスト４の幅Ｗ１は、ランド３Ｃとランド３Ｃとの間に挟まれたソルダレジスト４の幅Ｗ２と等しい。したがって、基板２の所定位置１１Ａと所定位置１１Ｂとの間のピッチＰ１は、基板２の所定位置１１Ｃと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ２と等しい。

ランド３Ｂとランド３Ｃとの間に挟まれたソルダレジスト４の幅Ｗ３は、幅Ｗ１よりも大きく、かつ、幅Ｗ２よりも大きい。したがって、基板２の所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ３は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２の所定位置１１Ａと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ４は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２の所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ５は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２の所定位置１１Ａと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ６は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。このように、隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのランド３のうちの１つのランド３が設けられた位置と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのランド３のうちの１つのランド３が設けられた位置と、の間の各ピッチは、各群に含まれる２つのランド３のうちの一方が設けられた位置と、各群に含まれる２つのランド３のうちの他方が設けられた位置と、の間のピッチよりも大きい。

図４は、パッケージ基板１の断面図である。図５は、パッケージ基板１の下面図である。図４及び図５には、加熱処理後のパッケージ基板１の一部が示されている。図４及び図５に示すように、パッケージ基板１は、ランド３Ａ及び３Ｂと、ランド３Ａとランド３Ｂとに挟まれたソルダレジスト４に跨った状態で形成されたＢＧＡボール５Ｅと、を備えている。ＢＧＡボール５Ｅは、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを有する。ＢＧＡボール５Ｅは、基板２の下面の法線方向からの平面視で、１つの楕円形状である。パッケージ基板１は、ランド３Ａ、３Ｂ及びランド３Ａとランド３Ｂとに挟まれたソルダレジスト４に跨った状態で形成されたＢＧＡボール５Ｅを含む１つの群を備えている。また、図４及び図５に示
すように、パッケージ基板１は、ランド３Ｃ及び３Ｄと、ランド３Ｃとランド３Ｄとに挟まれたソルダレジスト４に跨った状態で形成されたＢＧＡボール５Ｆと、を備えている。ＢＧＡボール５Ｆは、ＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを有する。ＢＧＡボール５Ｆは、基板２の下面の法線方向からの平面視で、１つの楕円形状である。パッケージ基板１は、ランド３Ｃ、３Ｄ及びランド３Ｃとランド３Ｄとに挟まれたソルダレジスト４に跨った状態で形成されたＢＧＡボール５Ｆを含む１つの群を備えている。このように、パッケージ基板１は、複数のランド３のうち２つのランド３及び２つのランド３に挟まれたソルダレジスト４に跨った状態にあるＢＧＡボール５を含む複数の群を備えている。

実施形態に係るパッケージ基板１の製造方法について説明する。まず、複数のランド３上に隣り合う２つのＢＧＡボール５を含む複数の群を設ける工程を行う。次いで、加熱処理を行い、各群に含まれる２つのＢＧＡボール５同士をソルダレジスト４に跨った状態で接合する工程を行う。パッケージ基板１をプリント回路基板に搭載する際に加熱処理を行ってもよい。また、パッケージ基板１をプリント回路基板に搭載する前に加熱処理を行ってもよい。

加熱処理について説明する。パッケージ基板１に対して加熱処理を行うと、ランド３上に塗布されたフラックス６によって、ランド３の表面の酸化物及びＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄの酸化物が除去される。パッケージ基板１に対する加熱処理が進行し、ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄが融解することにより、ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄがランド３上に濡れ広がる。ＢＧＡボール５Ａ、５Ｂが、ランド３Ａとランド３Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４を跨って繋がる。これにより、ランド３Ａとランド３Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４にＢＧＡボール５Ｅが跨った状態で形成され、ランド３Ａとランド３Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４にＢＧＡボール５Ｅが跨った状態でＢＧＡボール５Ｅが融解する。ＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄが、ランド３Ｃとランド３Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４を跨って繋がる。これにより、ランド３Ｃとランド３Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４にＢＧＡボール５Ｆが跨った状態で形成され、ランド３Ｃとランド３Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４にＢＧＡボール５Ｆが跨った状態でＢＧＡボール５Ｆが融解する。パッケージ基板１を冷却することで、ＢＧＡボール５Ｅが凝固し、ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとが、ランド３Ａとランド３Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４に跨った状態で接合される。パッケージ基板１を冷却することで、ＢＧＡボール５Ｆが凝固し、ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとが、ランド３Ｃとランド３Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４に跨った状態で接合される。

図４及び図５に示すように、ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとがショートし、ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとがショートしているが、ＢＧＡボール５ＢとＢＧＡボール５Ｃとはショートしていない。このように、各群に含まれる２つのＢＧＡボール５同士が接合されており、隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのＢＧＡボール５と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのＢＧＡボール５とが接合されていない。

図４及び図５に示すパッケージ基板１の構成例では、ランド３Ａ〜３Ｄ上にＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄが設けられている。ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂ同士は同電位であり、ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄ同士は同電位である。図４及び図５に示すパッケージ基板１の構成例に限らず、図６Ａに示すように、基板２上にランド３Ｅ、３Ｆを設け、ランド３Ｅ上にＢＧＡボール５Ａ、５Ｂを設け、ランド３Ｆ上にＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄを設けてもよい。図６Ａは、パッケージ基板１の断面図である。ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとが、ランド３Ｅ上に設けられたソルダレジスト４の一部に跨った状態で接合されている。ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとが、ランド３Ｆ上に設けられたソルダレジスト４の一部に跨った状態で接合されている。この場合、ＢＧＡボール５Ａ
、５Ｂ同士が同電位であり、ＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄ同士が同電位である。また、ＢＧＡボール５Ａ、５Ｂの各電位と、ＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄの各電位とが、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄが、電源電位又はグランド電位であってもよい。ＢＧＡボール５Ａ、５Ｂが、電源電位であり、ＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄがグランド電位であってもよい。ＢＧＡボール５Ａ、５Ｂが、グランド電位であり、ＢＧＡボール５Ｃ、５Ｄが電源電位であってもよい。

図６Ｂに示すように、基板２上にランド３Ｇを設け、ランド３Ｇ上にＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄを設けてもよい。図６Ｂは、パッケージ基板１の断面図である。ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとが、ＢＧＡボール５ＡとＢＧＡボール５Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４に跨った状態で接合されている。ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとが、ＢＧＡボール５ＣとＢＧＡボール５Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４に跨った状態で接合されている。この場合、ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄ同士が同電位である。ＢＧＡボール５Ａ〜５Ｄが、電源電位又はグランド電位であってもよい。

図７Ａ及び図７Ｂは、パッケージ基板１の下面図である。図７Ａには、ランド３上に複数のＢＧＡボール５を設ける前のパッケージ基板１が示されている。図７Ｂには、ランド３上に複数のＢＧＡボール５を設けた後のパッケージ基板１が示されている。図７Ｂに示すパッケージ基板１の構成例では、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを含む群とＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを含む群とが隣り合っており、ＢＧＡボール５Ａ及び５Ｂを含む群及びＢＧＡボール５Ｃ及び５Ｄを含む群が二列に並んでいる。

ランド３Ａ〜３Ｄが、基板２における所定位置１１Ａ〜１１Ｄに設けられている。図７Ａ及び図７Ｂに示すパッケージ基板１の構成例では、ランド３Ａの中心位置と基板２の所定位置１１Ａとが一致し、ランド３Ｂの中心位置と基板２の所定位置１１Ｂとが一致している。また、図７Ａ及び図７Ｂに示すパッケージ基板１の構成例では、ランド３Ｃの中心位置と基板２の所定位置１１Ｃとが一致し、ランド３Ｄの中心位置と基板２の所定位置１１Ｄとが一致している。ソルダレジスト４の開口径は其々等しい。ランド３Ａとランド３Ｂとの間に配置されたソルダレジスト４の幅Ｗ１は、ランド３Ｃとランド３Ｄとの間に配置されたソルダレジスト４の幅Ｗ２と等しい。したがって、基板２における所定位置１１Ａと所定位置１１Ｂとの間のピッチＰ１は、ランド３における所定位置１１Ｃと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ２と等しい。

基板２における所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ３は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２における所定位置１１Ａと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ４は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２における所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ５は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。基板２における所定位置１１Ａと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ６は、ピッチＰ１よりも大きく、かつ、ピッチＰ２よりも大きい。このように、隣り合う２つの群の一方に含まれる２つのランド３のうちの１つのランド３が設けられた位置と、隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドのうちの１つのランド３が設けられた位置と、の間の各ピッチは、各群に含まれる２つのランドのうちの一方が設けられた位置と、各群に含まれる２つのランドのうちの他方が設けられた位置と、の間のピッチよりも大きい。

基板２における所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ３は、基板２における所定位置１１Ａと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ４と等しい。基板２における所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｃとの間のピッチＰ３は、基板２における所定位置１１Ｂと所定位置１１Ｄとの間のピッチＰ５と等しい。このように、２つの群の一方に含まれる２つのランド３の一方が設けられた第１位置と、２つの群の他方に含まれる２つのランド３の一
方が設けられた第２位置の間のピッチは、第１位置と、２つの群の他方に含まれる２つのランド３の他方が設けられた第３位置の間のピッチと等しい。

図８は、パッケージ基板１の下面図である。図８に示すように、隣り合う２つのランド３を含む複数の群がパッケージ基板１上に配列されている。図８に示すＰｘは、隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのランド３の一方が設けられた位置と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのランド３の一方が設けられた位置と、の間のピッチであって、第１の群の２つのランド３の一方と第２の群の２つのランド３の一方とが隣り合っている。図８に示すＰｙは、各群に含まれる２つのランド３の間の隙間の距離である。

隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのランド３の一方が設けられた位置と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのランド３の一方が設けられた位置の間の各ピッチ（Ｐｘ）を、下記式（１）により求めてもよい。ただし、第１群の２つのランド３の一方と第２群の２つのランドの一方とが隣り合っている。
Ｐｘ＝Ｐｏ−Ｂ＋Ａ ・・・（１）
式（１）のＰｏ及びＢは、ランド３を正規格子配列で設計して、ランド３をパッケージ基板１に設け、ランド３上にＢＧＡボールを設けたときのパラメータである。式（１）のＰｏは、隣り合う２つのランド３の一方が設けられた位置と、隣り合うランド３の他方が設けられた位置と、の間のピッチである。式（１）のＢは、隣り合う２つのランド３上に設けた隣り合う２つのＢＧＡボール５が接近した場合の２つのＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップである。式（１）のＡは、プロセス係数、パッケージ基板１の反り及び熱挙動等のプロセス要因を考慮して決定される値である。図９は、ランド３を正規格子配列で設計して、ランド３をパッケージ基板１に設けたときのパッケージ基板１の下面図である。

例えば、式（１）に、Ｐｏ＝０．８ｍｍ、Ｂ＝０ｍｍ、Ａ＝０．０５ｍｍを代入すると、Ｐｘ＝０．８−０＋０．０５＝０．８５ｍｍである。この例では、ＢＧＡボール５の径が０．５ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍであり、ランド３の直径及びソルダレジスト４の開口径が０．５ｍｍである。Ｂ＝０ｍｍは、ランド３の直径とＢＧＡボール５の移動量との関係を示す図１０Ａと、ＢＧＡボール５の移動量とＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップとの関係を示す図１０Ｂとから求めることができる。図１０Ａ及び図１０Ｂには、ＢＧＡボール５の径が０．５ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍである場合の上記関係が示されている。

図１０Ａの縦軸は、ＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）である。ＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）は、加熱処理前のＢＧＡボール５の設置位置（ランド３の中心位置）からの移動量である。加熱処理が開始された後、ＢＧＡボール５が融解する前において、フラックス６が広がることにより、ＢＧＡボール５が移動する。図１０Ａの横軸は、ランド３の直径（ｍｍ）である。図１０Ａに示すように、ランド３の直径が大きくなるにつれて、ＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）が大きくなる。図１０ＡのＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）は、ランド３の直径の値を適宜変更して、シミュレーションによって求めてもよいし、パッケージ基板１と同様の構成を備えるＴＥＧ（Test Element Group）基板を作成して測定してもよい。図１０Ａに示すように、ランド３の直径が０．５ｍｍである場合、ＢＧＡボール５の移動量は０．１５ｍｍである。

図１０Ｂの縦軸は、隣り合う２つのＢＧＡボール５が接近した場合の２つのＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップ（ｍｍ）である。図１０Ｂの横軸は、ＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）である。図１０Ｂに示すように、ＢＧＡボール５の移動量（ｍｍ）が大きくなるにつれて、２つのＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップ（ｍｍ）が小さくなる。２つ
のＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップ（ｍｍ）は、ＢＧＡボール５の径及びソルダレジスト４の厚みの各値を適宜変更して、シミュレーションによって求めてもよいし、パッケージ基板１と同様の構成を備えるＴＥＧ基板を作成して測定してもよい。図１０Ｂに示すように、ＢＧＡボール５の移動量が０．１５ｍｍである場合、２つのＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップは０ｍｍである。このように、図１０Ａ及び図１０Ｂに基づいて、Ｂ＝０ｍｍを求めることができる。

ＢＧＡボール５の径が０．５ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍであり、ランド３の直径が０．５ｍｍである場合、図８に示すＰｘが０．８５ｍｍ以上であるように、パッケージ基板１を設計する。これにより、隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのＢＧＡボール５と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのＢＧＡボール５とが繋がることを抑止することができる。一方、図９に示すＰｏが０．８ｍｍであり、ＢＧＡボール５の径が０．５ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍであり、ランド３の直径が０．５ｍｍである場合、隣り合う２つのＢＧＡボール５同士がショートし易い。

例えば、図８に示すように、隣り合う２つの群が、Ｘ方向に２列に並んで配置されている場合、隣り合う２つの群の一方の列をＸ方向にずらすように、パッケージ基板１を設計する。ＢＧＡボール５の径が０．５ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍであり、ランド３の直径が０．５ｍｍである場合、図８のずらし幅Ｐｚが０．２７５ｍｍであるように、パッケージ基板１を設計する。これにより、隣り合う２つの群が、所定方向（図８では、Ｘ方向）に２列に並んで配置されている場合において、Ｐｘ＝０．８５ｍｍ以上を確保することができる。

図９に示すランド３の配置と比較して、図８に示すランド３の配置は、同じ面積内においてランド３上に設けるＢＧＡボール５の数が９０から１００に増加している。したがって、実施形態に係るパッケージ基板１によれば、許容電流マージンを拡大することができる。

例えば、式（１）に、Ｐｏ＝１．０ｍｍ、Ｂ＝０．１７ｍｍ、Ａ＝０．０５ｍｍを代入すると、Ｐｘ＝１．０−０．１７＋０．０５＝０．８８ｍｍである。この例では、ＢＧＡボール５の径が０．６ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍであり、ランド３の開口径が０．４５ｍｍである。Ｂ＝０．１７ｍｍは、ランド３の直径とＢＧＡボール５の移動量との関係を示す図１１Ａと、ＢＧＡボール５の移動量とＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップとの関係を示す図１１Ｂとから求めることができる。図１１Ａ及び図１１Ｂには、ＢＧＡボール５の径が０．６ｍｍであり、ソルダレジスト４の厚みが０．０２ｍｍである場合の上記関係が示されている。

図１１Ａの縦軸及び図１１Ａの横軸は、図１０Ａの縦軸及び図１０Ａの横軸と同様である。図１１Ａに示すように、ランド３の直径が０．４５ｍｍである場合、ＢＧＡボール５の移動量は０．１２ｍｍである。図１１Ｂの縦軸及び図１１Ｂの横軸は、図１０Ｂの縦軸及び図１０Ｂの横軸と同様である。図１１Ｂに示すように、ＢＧＡボール５の移動量が０．１２ｍｍである場合、２つのＢＧＡボール５間の隙間の最小ギャップは０．１７ｍｍである。このように、図１１Ａ及び図１１Ｂに基づいて、Ｂ＝０．１７ｍｍを求めることができる。

図１２（Ａ）は、実施形態に係るパッケージ基板１の下面図である。図１２（Ｂ）は、比較例に係るパッケージ基板２０１の下面図である。図１２（Ａ）では、ＢＧＡボール５の図示を省略している。図１２（Ｂ）では、ＢＧＡボール２０５の図示を省略している。図１３は、実施形態に係るパッケージ基板１及び比較例に係るパッケージ基板２０１の断
面図である。図１３の左には実施形態に係るパッケージ基板１が示され、図１３の右には比較例に係るパッケージ基板２０１が示されている。

実施形態に係るパッケージ基板１では、ソルダレジスト４に円形状の２つの開口を形成し、２つのランド３を近づけることにより、隣り合う２つのＢＧＡボール５同士を意図的にショートさせている。比較例に係るパッケージ基板２０１では、基板２０２上に設けられたソルダレジスト２０４に楕円形状の１つの開口が形成されているため、ランド２０３の露出部分が楕円形状である。ランド２０３の露出部分が楕円形状である場合、隣り合う２つのＢＧＡボール２０５同士がショートすると、ＢＧＡボール２０５の高さが規定値よりも低くなる。ＢＧＡボール２０５の高さが規定値よりも低い場合、パッケージ基板２０１をプリント回路基板に搭載する際、パッケージ基板２０１とプリント回路基板との間のオープン不良が発生する。

図１４は、比較例に係るパッケージ基板２０１の下面図である。図１４に示すように、３つのＢＧＡボール２０５同士がショートしており、４つのＢＧＡボール２０５同士がショートしている。図１５は、実施形態に係るパッケージ基板１及び比較例に係るパッケージ基板２０１の断面図である。図１５では、基板２の下面が上側を向いており、基板２０２の下面が上側を向いている。３つ以上のＢＧＡボール２０５同士がショートすると、ＢＧＡボール２０５の高さが規定値よりも低くなる。ＢＧＡボール２０５の高さが規定値よりも低い場合、パッケージ基板２０１をプリント回路基板に搭載する際、パッケージ基板２０１とプリント回路基板との間のオープン不良が発生する。

図１６（Ａ）は、実施形態に係るパッケージ基板１及びプリント回路基板２１の断面図である。図１６（Ａ）では、ランド３及びソルダレジスト４の図示を省略している。図１６（Ａ）では、基板２の下面が下側を向いている。図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）では、基板２０２の下面が下側を向いている。実施形態に係るパッケージ基板１によれば、隣り合う２つのＢＧＡボール５同士がショートした状態の各ＢＧＡボール５の高さと、隣り合う２つのＢＧＡボール５同士がショートしていない状態の各ＢＧＡボール５の高さとが同等である。したがって、図１６（Ａ）に示すように、パッケージ基板１をプリント回路基板２１に搭載する際、隣り合う２つのＢＧＡボール５同士がショートした状態で、ＢＧＡボール５がプリント回路基板２１のパッド電極２２に接合される。ＢＧＡボール５がプリント回路基板２１のパッド電極２２に接合されることで、パッケージ基板１とプリント回路基板２１とが電気的に接続される。

図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）は、比較例に係るパッケージ基板２０１及びプリント回路基板３０１の断面図である。図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）では、ランド２０３及びソルダレジスト２０４の図示を省略している。図１６（Ｂ）に示す比較例に係るパッケージ基板２０１では、隣り合う２つのＢＧＡボール２０５同士がショートしていない状態で、ＢＧＡボール２０５がプリント回路基板３０１のパッド電極３０２に接合されている。図１６（Ｃ）に示す比較例に係るパッケージ基板２０１では、３つのＢＧＡボール２０５同士がショートしている。３つ以上のＢＧＡボール２０５同士がショートすると、ＢＧＡボール２０５の高さが規定値よりも低くなる。そのため、ＢＧＡボール２０５がプリント回路基板３０１のパッド電極３０２に届かない箇所が発生し、パッケージ基板２０１をプリント回路基板３０１に搭載する際、パッケージ基板２０１とプリント回路基板３０１との間のオープン不良が発生する。

実施形態に係るパッケージ基板１によれば、各群に含まれる２つのＢＧＡボール５同士が接合されているため、ＢＧＡボール５を流れる電流の許容電流値が増加する。実施形態に係るパッケージ基板１によれば、隣り合う２つの群の一方（第１の群）に含まれる２つのＢＧＡボール５と、隣り合う２つの群の他方（第２の群）に含まれる２つのＢＧＡボー
ル５とが繋がっていないため、３つ以上のＢＧＡボール５同士が繋がることが回避できる。したがって、ＢＧＡボール５の高さが規定値よりも高い状態が維持されるため、パッケージ基板１をプリント回路基板２１に搭載する際、パッケージ基板１とプリント回路基板２１との間のオープン不良が回避される。その結果、ＢＧＡボール５をランド３から取り外す等の修正作業の工数が削減されると共に、修正作業によるパッケージ基板１の不良を回避することができる。

１ パッケージ基板
２ 基板
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ ランド
４ ソルダレジスト
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ ＢＧＡボール
６ ：フラックス
２１ ：プリント回路基板
２２ ：パッド電極

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた複数のランドと、
   前記基板上に設けられ、前記複数のランドそれぞれを取り囲むソルダレジストと、
   前記複数のランドのうち２つのランド及び前記２つのランドに挟まれた前記ソルダレジストに跨った状態にある半田ボールを含む、複数の群と、
   を備え、
   前記複数の群のうちの隣り合う２つの群の一方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、前記隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、の間の各ピッチは、前記各群に含まれる前記２つのランドのうちの一方が設けられた位置と、前記各群に含まれる前記２つのランドのうちの他方が設けられた位置と、の間のピッチよりも大きい、
   ことを特徴とするパッケージ基板。
2. 前記隣り合う２つの群の一方に含まれる２つのランドの一方が設けられた第１位置と前記隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドの一方が設けられた第２位置の間のピッチは、前記第１位置と前記隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドの他方が設けられた第３位置の間のピッチと等しい、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ基板。
3. 前記半田ボールは１つの楕円形状である、請求項１又は２に記載のパッケージ基板。
4. 基板上に設けられたソルダレジストによって取り囲まれた２つのランドを含む複数の群上に複数の半田ボールを設ける際に、前記複数の群のうちの隣り合う２つの群の一方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、前記隣り合う２つの群の他方に含まれる２つのランドのうち１つのランドが設けられた位置と、の間の各ピッチが、各群に含まれる２つのランドのうちの一方が設けられた位置と、前記各群に含まれる２つのランドのうちの他方が設けられた位置と、の間のピッチよりも大きい状態で、前記複数の半田ボールを設ける工程と、
   加熱処理を行い、前記複数の半田ボールのうち隣り合う２つの半田ボールが、前記２つのランドに挟まれた前記ソルダレジストに跨った状態で、前記複数の半田ボールを融解する工程と、
   を備える、ことを特徴とするパッケージ基板の製造方法。

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