JPH09270444A - 基板間の接続構造 - Google Patents
基板間の接続構造Info
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- JPH09270444A JPH09270444A JP7644196A JP7644196A JPH09270444A JP H09270444 A JPH09270444 A JP H09270444A JP 7644196 A JP7644196 A JP 7644196A JP 7644196 A JP7644196 A JP 7644196A JP H09270444 A JPH09270444 A JP H09270444A
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- 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
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
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- H—ELECTRICITY
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- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢＧＡパッケージ基板４１、プリント基板４
３の熱膨張係数が異なっており、使用中における半導体
素子の発熱、環境温度の変化により、熱歪に基づく剪断
応力が接続構造に繰り返し作用する。すると接続パッド
４１ｄ、４３ｂと接続ハンダとの境界近傍、あるいは接
続ハンダと金属ボール４２ａとの境界近傍に疲労破壊が
生じたり、接続パッド４１ｄ、４３ｂがＢＧＡパッケー
ジ基板４１、プリント基板４３より剥れることがあり、
ＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３との電気
的及び機械的接続が不十分になるおそれがあった。 【解決手段】 ＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基
板４３とを金属ボール４２ａを介して接続する際、ＢＧ
Ａパッケージ基板４１及びプリント基板４３の接続パッ
ド４１ｄ、４３ｂ上に高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａ
を形成しておく。
３の熱膨張係数が異なっており、使用中における半導体
素子の発熱、環境温度の変化により、熱歪に基づく剪断
応力が接続構造に繰り返し作用する。すると接続パッド
４１ｄ、４３ｂと接続ハンダとの境界近傍、あるいは接
続ハンダと金属ボール４２ａとの境界近傍に疲労破壊が
生じたり、接続パッド４１ｄ、４３ｂがＢＧＡパッケー
ジ基板４１、プリント基板４３より剥れることがあり、
ＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３との電気
的及び機械的接続が不十分になるおそれがあった。 【解決手段】 ＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基
板４３とを金属ボール４２ａを介して接続する際、ＢＧ
Ａパッケージ基板４１及びプリント基板４３の接続パッ
ド４１ｄ、４３ｂ上に高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａ
を形成しておく。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板間の接続構造に
関し、より詳細にはＬＳＩ等の半導体素子が搭載された
ボールグリッドアレイパッケージ基板をプリント基板上
に金属ボールを介して実装・接続する際に用いられる基
板間の接続構造に関する。
関し、より詳細にはＬＳＩ等の半導体素子が搭載された
ボールグリッドアレイパッケージ基板をプリント基板上
に金属ボールを介して実装・接続する際に用いられる基
板間の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のこの種基板間の接続構造を
示した模式的断面図であり、図中４１ａはセラミック積
層体を示している。セラミック積層体４１ａはアルミナ
やガラスセラミック材料を用いて形成され、セラミック
積層体４１ａ内には複数個の配線層（図示せず）が埋設
され、この配線層の一端部はスルーホール４１ｂに充填
された導電体４１ｃに接続されている。導電体４１ｃの
下端部にはタングステン（Ｗ）や銀（Ａｇ）材料等を含
んだ導体ペーストをスクリーン印刷して焼き付けた接続
パッド４１ｄがそれぞれ形成され、接続パッド４１ｄの
表面には通常ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）メッキ層
（共に図示せず）が形成されている。これらセラミック
積層体４１ａ、導電体４１ｃ、接続パッド４１ｄ等を含
んでボールグリッドアレイ（Ball Grid Array:以下、Ｂ
ＧＡと記す）パッケージ基板４１が構成されている。図
示しないが、ＢＧＡパッケージ基板４１上部には凹部が
形成され、この凹部内にはＬＳＩ等の半導体素子が搭載
され、この半導体素子に形成された電極パッドと前記配
線層の他端部とは電気的に接続されており、前記凹部が
リッドにより封止されることにより、前記半導体素子が
ＢＧＡパッケージ基板４１にパッケージングされるよう
になっている。あるいはＢＧＡパッケージ基板４１の表
面にＬＳＩ等の半導体素子が搭載され、前記半導体素子
が樹脂封止されることにより、前記半導体素子がＢＧＡ
パッケージ基板４１にパッケージングされるようになっ
ている。また接続パッド４１ｄの下方には高さが約０．
９ｍｍの金属ボール４２ａがそれぞれ配設され、金属ボ
ール４２ａは例えば銅（Ｃｕ）材料や、あるいは約９５
重量パーセント（wt% ）鉛（Ｐｂ）と約５wt% 錫（Ｓ
ｎ）とにより構成された高融点（融点約３１４℃）のハ
ンダ材料（以下、高温ハンダ材料と記す）等を用いて形
成されている。また図示しないが、金属ボール４２ａが
Ｃｕボールの場合、Ｃｕボールの表面には例えばＮｉメ
ッキが施され、さらにこのＮｉメッキ表面が共晶ハンダ
材料で被覆されている。この金属ボール４２ａと接続パ
ッド４１ｄとは接続ハンダ４２ｂを用いて接続されてお
り、この接続ハンダ４２ｂとしては、例えば約３７wt%
Ｐｂと約６３wt% Ｓｎとにより構成された低融点（融点
約１８３℃）のいわゆる共晶ハンダ材料が用いられてい
る。これら金属ボール４２ａ、接続ハンダ４２ｂを含ん
で電極端子４２が構成されている。一方、ＢＧＡパッケ
ージ基板４１の下方には例えばエポキシ樹脂材料を用い
て略平板形状に形成された基板本体４３ａが配設され、
電極端子４２と対向する基板本体４３ａ上部には接続パ
ッド４３ｂがＣｕ材料等を用いて形成され、接続パッド
４３ｂにはプリント配線（図示せず）がそれぞれ接続さ
れている。これら基板本体４３ａ、接続パッド４３ｂ等
を含んでプリント基板４３が構成されている。また接続
パッド４３ｂと電極端子４２の金属ボール４２ａとは、
例えば共晶ハンダ材料を用いた接続ハンダ４４を介して
接続されている。これら電極端子４２、接続ハンダ４４
を含んで基板間の接続構造４０が構成されている。
示した模式的断面図であり、図中４１ａはセラミック積
層体を示している。セラミック積層体４１ａはアルミナ
やガラスセラミック材料を用いて形成され、セラミック
積層体４１ａ内には複数個の配線層（図示せず）が埋設
され、この配線層の一端部はスルーホール４１ｂに充填
された導電体４１ｃに接続されている。導電体４１ｃの
下端部にはタングステン（Ｗ）や銀（Ａｇ）材料等を含
んだ導体ペーストをスクリーン印刷して焼き付けた接続
パッド４１ｄがそれぞれ形成され、接続パッド４１ｄの
表面には通常ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）メッキ層
（共に図示せず）が形成されている。これらセラミック
積層体４１ａ、導電体４１ｃ、接続パッド４１ｄ等を含
んでボールグリッドアレイ（Ball Grid Array:以下、Ｂ
ＧＡと記す）パッケージ基板４１が構成されている。図
示しないが、ＢＧＡパッケージ基板４１上部には凹部が
形成され、この凹部内にはＬＳＩ等の半導体素子が搭載
され、この半導体素子に形成された電極パッドと前記配
線層の他端部とは電気的に接続されており、前記凹部が
リッドにより封止されることにより、前記半導体素子が
ＢＧＡパッケージ基板４１にパッケージングされるよう
になっている。あるいはＢＧＡパッケージ基板４１の表
面にＬＳＩ等の半導体素子が搭載され、前記半導体素子
が樹脂封止されることにより、前記半導体素子がＢＧＡ
パッケージ基板４１にパッケージングされるようになっ
ている。また接続パッド４１ｄの下方には高さが約０．
９ｍｍの金属ボール４２ａがそれぞれ配設され、金属ボ
ール４２ａは例えば銅（Ｃｕ）材料や、あるいは約９５
重量パーセント（wt% ）鉛（Ｐｂ）と約５wt% 錫（Ｓ
ｎ）とにより構成された高融点（融点約３１４℃）のハ
ンダ材料（以下、高温ハンダ材料と記す）等を用いて形
成されている。また図示しないが、金属ボール４２ａが
Ｃｕボールの場合、Ｃｕボールの表面には例えばＮｉメ
ッキが施され、さらにこのＮｉメッキ表面が共晶ハンダ
材料で被覆されている。この金属ボール４２ａと接続パ
ッド４１ｄとは接続ハンダ４２ｂを用いて接続されてお
り、この接続ハンダ４２ｂとしては、例えば約３７wt%
Ｐｂと約６３wt% Ｓｎとにより構成された低融点（融点
約１８３℃）のいわゆる共晶ハンダ材料が用いられてい
る。これら金属ボール４２ａ、接続ハンダ４２ｂを含ん
で電極端子４２が構成されている。一方、ＢＧＡパッケ
ージ基板４１の下方には例えばエポキシ樹脂材料を用い
て略平板形状に形成された基板本体４３ａが配設され、
電極端子４２と対向する基板本体４３ａ上部には接続パ
ッド４３ｂがＣｕ材料等を用いて形成され、接続パッド
４３ｂにはプリント配線（図示せず）がそれぞれ接続さ
れている。これら基板本体４３ａ、接続パッド４３ｂ等
を含んでプリント基板４３が構成されている。また接続
パッド４３ｂと電極端子４２の金属ボール４２ａとは、
例えば共晶ハンダ材料を用いた接続ハンダ４４を介して
接続されている。これら電極端子４２、接続ハンダ４４
を含んで基板間の接続構造４０が構成されている。
【０００３】このように構成された基板間の接続構造４
０を形成する場合、接続パッド４１ｄが形成された側の
面を上にしてＢＧＡパッケージ基板４１を置き、共晶ハ
ンダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペーストを接
続パッド４１ｄ上にスクリーン印刷する。次に治具を用
いて前記ハンダペースト上に金属ボール４２ａを配置
し、これらを接続ハンダ４２ｂの融点以上の所定温度に
昇温させた後冷却し、ＢＧＡパッケージ基板４１の接続
パッド４１ｄに電極端子４２を接続する。次に共晶ハン
ダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペーストをプリ
ント基板４３の接続パッド４３ｂ上にスクリーン印刷し
た後、前記ハンダペーストを介して所定の接続パッド４
３ｂに所定の電極端子４２を位置合わせしつつ、プリン
ト基板４３上にＢＧＡパッケージ基板４１を配置する。
次にこれらを接続ハンダ４４の融点以上の所定温度に昇
温させた後冷却し、基板間の接続構造４０を形成してＢ
ＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３とを電気的
及び機械的に接続する。
０を形成する場合、接続パッド４１ｄが形成された側の
面を上にしてＢＧＡパッケージ基板４１を置き、共晶ハ
ンダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペーストを接
続パッド４１ｄ上にスクリーン印刷する。次に治具を用
いて前記ハンダペースト上に金属ボール４２ａを配置
し、これらを接続ハンダ４２ｂの融点以上の所定温度に
昇温させた後冷却し、ＢＧＡパッケージ基板４１の接続
パッド４１ｄに電極端子４２を接続する。次に共晶ハン
ダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペーストをプリ
ント基板４３の接続パッド４３ｂ上にスクリーン印刷し
た後、前記ハンダペーストを介して所定の接続パッド４
３ｂに所定の電極端子４２を位置合わせしつつ、プリン
ト基板４３上にＢＧＡパッケージ基板４１を配置する。
次にこれらを接続ハンダ４４の融点以上の所定温度に昇
温させた後冷却し、基板間の接続構造４０を形成してＢ
ＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３とを電気的
及び機械的に接続する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の基板間
の接続構造４０においては、セラミック材料から成るＢ
ＧＡパッケージ基板４１と、通常樹脂材料から成るプリ
ント基板４３との熱膨張係数が大きく異なっており、使
用中における前記半導体素子の発熱、あるいは環境温度
の変化により、熱歪に基づく剪断応力が接続構造４０に
繰り返し作用する。すると接続パッド４１ｄ、４３ｂと
接続ハンダ４２ｂ、４４との境界近傍、あるいは接続ハ
ンダ４２ｂ、４４と金属ボール４２ａとの境界近傍に疲
労破壊が生じたり、あるいは接続パッド４１ｄ、４３ｂ
がＢＧＡパッケージ基板４１、プリント基板４３より剥
れることがあり、この結果、ＢＧＡパッケージ基板４１
とプリント基板４３との電気的及び機械的接続が不十分
になるおそれがあるという課題があった。
の接続構造４０においては、セラミック材料から成るＢ
ＧＡパッケージ基板４１と、通常樹脂材料から成るプリ
ント基板４３との熱膨張係数が大きく異なっており、使
用中における前記半導体素子の発熱、あるいは環境温度
の変化により、熱歪に基づく剪断応力が接続構造４０に
繰り返し作用する。すると接続パッド４１ｄ、４３ｂと
接続ハンダ４２ｂ、４４との境界近傍、あるいは接続ハ
ンダ４２ｂ、４４と金属ボール４２ａとの境界近傍に疲
労破壊が生じたり、あるいは接続パッド４１ｄ、４３ｂ
がＢＧＡパッケージ基板４１、プリント基板４３より剥
れることがあり、この結果、ＢＧＡパッケージ基板４１
とプリント基板４３との電気的及び機械的接続が不十分
になるおそれがあるという課題があった。
【０００５】近年、半導体素子の高集積化が進んできて
おり、高集積化に伴ないＩ／Ｏ端子数が増大してきてお
り、Ｉ／Ｏ端子数の増大にともないＢＧＡパッケージ基
板４１はますます大形化してきている。ＢＧＡパッケー
ジ基板４１の大形化にともない、前記剪断応力は大きく
なり、前記課題は深刻化してきている。
おり、高集積化に伴ないＩ／Ｏ端子数が増大してきてお
り、Ｉ／Ｏ端子数の増大にともないＢＧＡパッケージ基
板４１はますます大形化してきている。ＢＧＡパッケー
ジ基板４１の大形化にともない、前記剪断応力は大きく
なり、前記課題は深刻化してきている。
【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、基板間の熱膨張係数が大きく異なっている場合にお
いても、疲労破壊や接続パッド剥離の発生を防止するこ
とができ、基板どうしの接続を安定的に維持することが
できる基板間の接続構造を提供することを目的としてい
る。
り、基板間の熱膨張係数が大きく異なっている場合にお
いても、疲労破壊や接続パッド剥離の発生を防止するこ
とができ、基板どうしの接続を安定的に維持することが
できる基板間の接続構造を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係る基板間の接続構造は、ＢＧ
Ａパッケージ基板とプリント基板とを金属ボールを介し
て接続する基板間の接続構造において、前記ＢＧＡパッ
ケージ基板及び／または前記プリント基板の接続パッド
上に高温ハンダバンプが形成されていることを特徴とし
ている（１）。
達成するために本発明に係る基板間の接続構造は、ＢＧ
Ａパッケージ基板とプリント基板とを金属ボールを介し
て接続する基板間の接続構造において、前記ＢＧＡパッ
ケージ基板及び／または前記プリント基板の接続パッド
上に高温ハンダバンプが形成されていることを特徴とし
ている（１）。
【０００８】上記基板間の接続構造（１）によれば、前
記接続パッド間の距離が前記高温ハンダバンプの高さ分
だけ長くなり、前記基板間の熱膨張係数差に基づいて接
続構造に作用する単位長さ当たりの剪断応力が小さくな
る。そのため、接続構造の疲労破壊や接続パッドの剥離
を抑制することができる。
記接続パッド間の距離が前記高温ハンダバンプの高さ分
だけ長くなり、前記基板間の熱膨張係数差に基づいて接
続構造に作用する単位長さ当たりの剪断応力が小さくな
る。そのため、接続構造の疲労破壊や接続パッドの剥離
を抑制することができる。
【０００９】また本発明に係る基板間の接続構造は、上
記基板間の接続構造（１）において、金属ボールが高温
ハンダ材料を用いて形成されていることを特徴としてい
る（２）。
記基板間の接続構造（１）において、金属ボールが高温
ハンダ材料を用いて形成されていることを特徴としてい
る（２）。
【００１０】上記基板間の接続構造（２）によれば、前
記金属ボールと前記高温ハンダバンプとが同様の材料を
用いて形成されており、材料が異なる場合に比べて前記
金属ボールと前記高温ハンダバンプとの間に生じる熱歪
みを少なくすることができ、疲労破壊の発生を一層抑制
することができる。
記金属ボールと前記高温ハンダバンプとが同様の材料を
用いて形成されており、材料が異なる場合に比べて前記
金属ボールと前記高温ハンダバンプとの間に生じる熱歪
みを少なくすることができ、疲労破壊の発生を一層抑制
することができる。
【００１１】また本発明に係る基板間の接続構造は、上
記基板間の接続構造（１）または（２）において、ＢＧ
Ａパッケージ基板がセラミックにより形成され、プリン
ト基板が樹脂により形成されていることを特徴としてい
る（３）。
記基板間の接続構造（１）または（２）において、ＢＧ
Ａパッケージ基板がセラミックにより形成され、プリン
ト基板が樹脂により形成されていることを特徴としてい
る（３）。
【００１２】上記基板間の接続構造（３）によれば、前
記接続パッド間の距離が前記高温ハンダバンプの高さ分
だけ長く設定されるため、基板間の熱膨張係数差がセラ
ミックと樹脂とのように大きくても、接続部の剛性が下
がる（柔軟性が増す）ため接続構造の疲労破壊や接続パ
ッドの剥離を防止することができる。
記接続パッド間の距離が前記高温ハンダバンプの高さ分
だけ長く設定されるため、基板間の熱膨張係数差がセラ
ミックと樹脂とのように大きくても、接続部の剛性が下
がる（柔軟性が増す）ため接続構造の疲労破壊や接続パ
ッドの剥離を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基板間の接続
構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従
来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付す
こととする。図１は実施の形態に係る基板間の接続構造
を示した模式的断面図であり、図中４１は図２に示した
ものと同様のＢＧＡパッケージ基板を示している。ＢＧ
Ａパッケージ基板４１における接続パッド４１ｄの下面
には、高さｈ1 の高温ハンダバンプ１１ａが高温ハンダ
材料を用いて形成されている。また高温ハンダバンプ１
１ａの下方には高さが約０．９ｍｍの金属ボール４２ａ
がそれぞれ配設されており、金属ボール４２ａは高温ハ
ンダ材料を用いて形成されている。この金属ボール４２
ａと高温ハンダバンプ１１ａとは接続ハンダ１１ｂを介
して接続されており、この接続ハンダ１１ｂには共晶ハ
ンダ材料が用いられている。これら高温ハンダバンプ１
１ａ、接続ハンダ１１ｂ、金属ボール４２ａを含んで電
極端子１１が構成されている。
構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従
来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号を付す
こととする。図１は実施の形態に係る基板間の接続構造
を示した模式的断面図であり、図中４１は図２に示した
ものと同様のＢＧＡパッケージ基板を示している。ＢＧ
Ａパッケージ基板４１における接続パッド４１ｄの下面
には、高さｈ1 の高温ハンダバンプ１１ａが高温ハンダ
材料を用いて形成されている。また高温ハンダバンプ１
１ａの下方には高さが約０．９ｍｍの金属ボール４２ａ
がそれぞれ配設されており、金属ボール４２ａは高温ハ
ンダ材料を用いて形成されている。この金属ボール４２
ａと高温ハンダバンプ１１ａとは接続ハンダ１１ｂを介
して接続されており、この接続ハンダ１１ｂには共晶ハ
ンダ材料が用いられている。これら高温ハンダバンプ１
１ａ、接続ハンダ１１ｂ、金属ボール４２ａを含んで電
極端子１１が構成されている。
【００１４】一方、ＢＧＡパッケージ基板４１の下方に
は、図２に示したものと同様のプリント基板４３が配設
されている。プリント基板４３における接続パッド４３
ｂの表面には高さｈ2 の高温ハンダバンプ１２ａが高温
ハンダ材料を用いて形成され、高温ハンダバンプ１２ａ
と電極端子１１の金属ボール４２ａとは、共晶ハンダ材
料を用いた接続ハンダ１２ｂを介して接続されており、
これら高温ハンダバンプ１２ａ、接続ハンダ１２ｂを含
んで電極端子１２が構成されている。これら電極端子１
１、電極端子１２を含んで基板間の接続構造１０が構成
されており、接続構造１０の高さはｈ3 となっている。
なお、高温ハンダバンプ１１ａの高さｈ1 と高温ハンダ
バンプ１２ａの高さｈ2 との和（ｈ1 ＋ｈ2 ）は０．６
ｍｍ以上が望ましい。
は、図２に示したものと同様のプリント基板４３が配設
されている。プリント基板４３における接続パッド４３
ｂの表面には高さｈ2 の高温ハンダバンプ１２ａが高温
ハンダ材料を用いて形成され、高温ハンダバンプ１２ａ
と電極端子１１の金属ボール４２ａとは、共晶ハンダ材
料を用いた接続ハンダ１２ｂを介して接続されており、
これら高温ハンダバンプ１２ａ、接続ハンダ１２ｂを含
んで電極端子１２が構成されている。これら電極端子１
１、電極端子１２を含んで基板間の接続構造１０が構成
されており、接続構造１０の高さはｈ3 となっている。
なお、高温ハンダバンプ１１ａの高さｈ1 と高温ハンダ
バンプ１２ａの高さｈ2 との和（ｈ1 ＋ｈ2 ）は０．６
ｍｍ以上が望ましい。
【００１５】上記構成の基板間の接続構造１０を形成す
る場合、接続パッド４１ｄを上方に向けてＢＧＡパッケ
ージ基板４１を置き、高温ハンダ材料の粉末を含んで構
成されたハンダペーストを接続パッド４１ｄ上にスクリ
ーン印刷した後、これらを高温ハンダ材料の融点以上の
所定温度に昇温させた後冷却し、接続パッド４１ｄ上に
高温ハンダバンプ１１ａを形成する。次に共晶ハンダ材
料の粉末を含んで構成されたハンダペーストを高温ハン
ダバンプ１１ａ上にスクリーン印刷した後、治具を用い
て前記ハンダペースト上に金属ボール４２ａを配置し、
これらを共晶ハンダ材料の融点以上の所定温度に昇温さ
せた後冷却し、ＢＧＡパッケージ基板４１の接続パッド
４１ｄに電極端子１１を接続する。
る場合、接続パッド４１ｄを上方に向けてＢＧＡパッケ
ージ基板４１を置き、高温ハンダ材料の粉末を含んで構
成されたハンダペーストを接続パッド４１ｄ上にスクリ
ーン印刷した後、これらを高温ハンダ材料の融点以上の
所定温度に昇温させた後冷却し、接続パッド４１ｄ上に
高温ハンダバンプ１１ａを形成する。次に共晶ハンダ材
料の粉末を含んで構成されたハンダペーストを高温ハン
ダバンプ１１ａ上にスクリーン印刷した後、治具を用い
て前記ハンダペースト上に金属ボール４２ａを配置し、
これらを共晶ハンダ材料の融点以上の所定温度に昇温さ
せた後冷却し、ＢＧＡパッケージ基板４１の接続パッド
４１ｄに電極端子１１を接続する。
【００１６】一方、高温ハンダ材料の粉末を含んで構成
されたハンダペーストをプリント基板４３の接続パッド
４３ｂ上にスクリーン印刷した後、これらを高温ハンダ
材料の融点以上の所定温度に昇温させた後冷却し、接続
パッド４３ｂ上に高温ハンダバンプ１２ａを形成する。
次に共晶ハンダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペ
ーストを高温ハンダバンプ１２ａ上にスクリーン印刷し
た後、前記ハンダペーストを介して所定の高温ハンダバ
ンプ１２ａに所定の電極端子４２を位置合わせしつつ、
プリント基板４３上にＢＧＡパッケージ基板４１を配置
する。次にこれらを共晶ハンダ材料の融点以上の所定温
度に昇温させた後冷却し、基板間の接続構造１０を形成
してＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３とを
電気的及び機械的に接続する。
されたハンダペーストをプリント基板４３の接続パッド
４３ｂ上にスクリーン印刷した後、これらを高温ハンダ
材料の融点以上の所定温度に昇温させた後冷却し、接続
パッド４３ｂ上に高温ハンダバンプ１２ａを形成する。
次に共晶ハンダ材料の粉末を含んで構成されたハンダペ
ーストを高温ハンダバンプ１２ａ上にスクリーン印刷し
た後、前記ハンダペーストを介して所定の高温ハンダバ
ンプ１２ａに所定の電極端子４２を位置合わせしつつ、
プリント基板４３上にＢＧＡパッケージ基板４１を配置
する。次にこれらを共晶ハンダ材料の融点以上の所定温
度に昇温させた後冷却し、基板間の接続構造１０を形成
してＢＧＡパッケージ基板４１とプリント基板４３とを
電気的及び機械的に接続する。
【００１７】上記説明から明らかなように、実施の形態
に係る基板間の接続構造１０では、接続パッド４１ｄ、
４３ｂ間の距離ｈ3 が高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａ
の高さｈ1 、ｈ2 だけ長くなり、基板ＢＧＡパッケージ
基板４１、プリント基板４３間の熱膨張係数差に基づい
て接続構造１０に作用する単位長さ当たりの剪断応力が
小さくなる。そのため、接続構造１０の疲労破壊や接続
パッド４１ｄ、４３ｂの剥離を抑制することができる。
に係る基板間の接続構造１０では、接続パッド４１ｄ、
４３ｂ間の距離ｈ3 が高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａ
の高さｈ1 、ｈ2 だけ長くなり、基板ＢＧＡパッケージ
基板４１、プリント基板４３間の熱膨張係数差に基づい
て接続構造１０に作用する単位長さ当たりの剪断応力が
小さくなる。そのため、接続構造１０の疲労破壊や接続
パッド４１ｄ、４３ｂの剥離を抑制することができる。
【００１８】また、金属ボール４２ａと高温ハンダバン
プ１１ａ、１２ａとが同様の材料を用いて形成されてお
り、材料が異なる場合に比べて金属ボール４２ａと高温
ハンダバンプ１１ａ、１２ａとの間に生じる熱歪みを少
なくすることができ、疲労破壊の発生を一層抑制するこ
とができる。
プ１１ａ、１２ａとが同様の材料を用いて形成されてお
り、材料が異なる場合に比べて金属ボール４２ａと高温
ハンダバンプ１１ａ、１２ａとの間に生じる熱歪みを少
なくすることができ、疲労破壊の発生を一層抑制するこ
とができる。
【００１９】また、接続パッド４１ｄ、４３ｂ間の距離
ｈ3 が高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａの高さｈ1、ｈ2
だけ長くなるため、ＢＧＡパッケージ基板４１、プリン
ト基板４３間の熱膨張係数差が大きくなっても、疲労破
壊や剥離を防止することができる。
ｈ3 が高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａの高さｈ1、ｈ2
だけ長くなるため、ＢＧＡパッケージ基板４１、プリン
ト基板４３間の熱膨張係数差が大きくなっても、疲労破
壊や剥離を防止することができる。
【００２０】なお、実施の形態に係る基板間の接続構造
１０では、接続パッド４１ｄ、４３ｂの表面に高温ハン
ダバンプ１１ａ、１２ａが形成されている場合について
説明したが、接続パッド４１ｄの表面のみに高温ハンダ
バンプ１１ａが形成されていてもよく、あるいは接続パ
ッド４３ｂの表面のみに高温ハンダバンプ１２ａが形成
されていてもよい。
１０では、接続パッド４１ｄ、４３ｂの表面に高温ハン
ダバンプ１１ａ、１２ａが形成されている場合について
説明したが、接続パッド４１ｄの表面のみに高温ハンダ
バンプ１１ａが形成されていてもよく、あるいは接続パ
ッド４３ｂの表面のみに高温ハンダバンプ１２ａが形成
されていてもよい。
【００２１】また、実施の形態に係る基板間の接続構造
１０では、高温ハンダ材料製の金属ボール４２ａを用い
た場合について説明したが、金属ボール４２ａはＣｕ等
の導電材料を用いて形成されたものであってもよい。
１０では、高温ハンダ材料製の金属ボール４２ａを用い
た場合について説明したが、金属ボール４２ａはＣｕ等
の導電材料を用いて形成されたものであってもよい。
【００２２】また、実施の形態に係る基板間の接続構造
１０では、ＢＧＡパッケージ基板４１としてアルミナ製
のセラミック積層体４１ａを含んで構成されたものを用
いた場合について説明したが、セラミック積層体４１ａ
はチッ化アルミ（ＡｌＮ）等の別のセラミック材料を用
いて形成されていてもよく、またＢＧＡパッケージ基板
４１は樹脂基板であってもよい。
１０では、ＢＧＡパッケージ基板４１としてアルミナ製
のセラミック積層体４１ａを含んで構成されたものを用
いた場合について説明したが、セラミック積層体４１ａ
はチッ化アルミ（ＡｌＮ）等の別のセラミック材料を用
いて形成されていてもよく、またＢＧＡパッケージ基板
４１は樹脂基板であってもよい。
【００２３】また、実施の形態に係る基板間の接続構造
１０では、プリント基板４３としてエポキシ樹脂製の基
板本体４３ａを含んで構成されたものを用いた場合につ
いて説明したが、基板本体４３ａは別の樹脂材料を用い
て形成されていてもよく、またプリント基板４３はセラ
ミック基板であってもよい。
１０では、プリント基板４３としてエポキシ樹脂製の基
板本体４３ａを含んで構成されたものを用いた場合につ
いて説明したが、基板本体４３ａは別の樹脂材料を用い
て形成されていてもよく、またプリント基板４３はセラ
ミック基板であってもよい。
【００２４】
【実施例及び比較例】以下、実施例に係る基板間の接続
構造を形成し、かかる基板間の接続構造について以下の
実験条件で疲労破壊及び剥離の有無を調査した。
構造を形成し、かかる基板間の接続構造について以下の
実験条件で疲労破壊及び剥離の有無を調査した。
【００２５】ＢＧＡパッケージ基板４１としては、熱膨
張係数が５．５ｐｐｍ／℃（−４５〜１２５℃間）のア
ルミナ製のセラミック積層体４１ａを含んで構成され、
その大きさが３５ｍｍ角×１ｍｍ厚さ、接続パッド４１
ｄの直径が０．８６ｍｍ、個数が７２９個のものを用い
た。またプリント基板４３としては、熱膨張係数が１４
ｐｐｍ／℃（−４５〜１２５℃間）のエポキシ樹脂製の
基板本体４３ａを含んで構成され、その大きさが１００
ｍｍ角×１．５７ｍｍ厚さ、接続パッド４１ｄの直径が
０．８０ｍｍのものを用いた。高温ハンダバンプ１１
ａ、１２ａの高さｈ1 、ｈ2 は下記の表１に示したよう
に設定し、このような試料を３０個ずつ作製した。
張係数が５．５ｐｐｍ／℃（−４５〜１２５℃間）のア
ルミナ製のセラミック積層体４１ａを含んで構成され、
その大きさが３５ｍｍ角×１ｍｍ厚さ、接続パッド４１
ｄの直径が０．８６ｍｍ、個数が７２９個のものを用い
た。またプリント基板４３としては、熱膨張係数が１４
ｐｐｍ／℃（−４５〜１２５℃間）のエポキシ樹脂製の
基板本体４３ａを含んで構成され、その大きさが１００
ｍｍ角×１．５７ｍｍ厚さ、接続パッド４１ｄの直径が
０．８０ｍｍのものを用いた。高温ハンダバンプ１１
ａ、１２ａの高さｈ1 、ｈ2 は下記の表１に示したよう
に設定し、このような試料を３０個ずつ作製した。
【００２６】
【表１】
【００２７】これに温度サイクル試験（−４０〜１２５
℃）を５００回施し、３０個中３個以上に疲労破壊及び
剥離があるものを×、１〜２個程度のものを○、ないも
のを◎で評価した。なお、比較例として高温ハンダバン
プ１１ａ、１２ａが形成されていないものを選んだ。評
価結果を下記の表２に示した。
℃）を５００回施し、３０個中３個以上に疲労破壊及び
剥離があるものを×、１〜２個程度のものを○、ないも
のを◎で評価した。なお、比較例として高温ハンダバン
プ１１ａ、１２ａが形成されていないものを選んだ。評
価結果を下記の表２に示した。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２から明らかなように、高温ハンダバン
プ１１ａ、１２ａが形成されていない比較例の場合、疲
労破壊及び剥離が多く発生したが、実施例１〜４に係る
基板間の接続構造では疲労破壊及び剥離が少なくなり、
特に高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａの高さｈ1 、ｈ2
の和が０．３ｍｍ以上の実施例２〜４の場合、疲労破壊
及び剥離は見られなかった。
プ１１ａ、１２ａが形成されていない比較例の場合、疲
労破壊及び剥離が多く発生したが、実施例１〜４に係る
基板間の接続構造では疲労破壊及び剥離が少なくなり、
特に高温ハンダバンプ１１ａ、１２ａの高さｈ1 、ｈ2
の和が０．３ｍｍ以上の実施例２〜４の場合、疲労破壊
及び剥離は見られなかった。
【図１】本発明に係る基板間の接続構造の実施の形態を
示した摸式的断面図である。
示した摸式的断面図である。
【図２】従来の基板間の接続構造を示した模式的断面図
である。
である。
１０ 基板間の接続構造 １１ａ、１２ａ 高温ハンダバンプ ４１ ＢＧＡパッケージ基板 ４１ｄ 接続パッド ４２ａ 金属ボール ４３ プリント基板 ４３ｂ 接続パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 敏彦 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 伊東 拓二 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ボールグリッドアレイパッケージ基板と
プリント基板とを金属ボールを介して接続する基板間の
接続構造において、前記ボールグリッドアレイパッケー
ジ基板及び／または前記プリント基板の接続パッド上に
高温ハンダバンプが形成されていることを特徴とする基
板間の接続構造。 - 【請求項２】 金属ボールが高温ハンダ材料を用いて形
成されていることを特徴とする請求項１記載の基板間の
接続構造。 - 【請求項３】 ボールグリッドアレイパッケージ基板が
セラミックにより形成され、プリント基板が樹脂により
形成されていることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の基板間の接続構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07644196A JP3218281B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 基板間の接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07644196A JP3218281B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 基板間の接続構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09270444A true JPH09270444A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3218281B2 JP3218281B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=13605248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07644196A Expired - Lifetime JP3218281B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 基板間の接続構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218281B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990034732A (ko) * | 1997-10-30 | 1999-05-15 | 윤종용 | 금속 입자를 이용한 플립칩 접속 방법 |
| US6235996B1 (en) * | 1998-01-28 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Interconnection structure and process module assembly and rework |
| US20100159645A1 (en) * | 1998-09-01 | 2010-06-24 | Sony Corporation | Semiconductor apparatus and process of production thereof |
| KR101652900B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-09-02 | 인하대학교 산학협력단 | 반도체 칩 패키지의 솔더 접합 신뢰성 증가를 위한 솔더 패드 구조 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP07644196A patent/JP3218281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990034732A (ko) * | 1997-10-30 | 1999-05-15 | 윤종용 | 금속 입자를 이용한 플립칩 접속 방법 |
| US6235996B1 (en) * | 1998-01-28 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Interconnection structure and process module assembly and rework |
| US6574859B2 (en) | 1998-01-28 | 2003-06-10 | International Business Machines Corporation | Interconnection process for module assembly and rework |
| US20100159645A1 (en) * | 1998-09-01 | 2010-06-24 | Sony Corporation | Semiconductor apparatus and process of production thereof |
| KR101652900B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-09-02 | 인하대학교 산학협력단 | 반도체 칩 패키지의 솔더 접합 신뢰성 증가를 위한 솔더 패드 구조 |
| WO2016208847A1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | 인하대학교 산학협력단 | 반도체 칩 패키지의 솔더 접합 신뢰성 증가를 위한 솔더 패드 구조 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3218281B2 (ja) | 2001-10-15 |
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