JPH10223798A - ボール・グリッド・アレイ・パッケージの構造及び該ボール・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板に実装する方法 - Google Patents

ボール・グリッド・アレイ・パッケージの構造及び該ボール・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板に実装する方法

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JPH10223798A
JPH10223798A JP9027389A JP2738997A JPH10223798A JP H10223798 A JPH10223798 A JP H10223798A JP 9027389 A JP9027389 A JP 9027389A JP 2738997 A JP2738997 A JP 2738997A JP H10223798 A JPH10223798 A JP H10223798A
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ball grid
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JP9027389A
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Kazuhiro Takami
和裕 高見
Akio Yoshida
明生 吉田
Toshiyasu Takei
利泰 武井
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
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    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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    • H05K3/3494Heating methods for reflowing of solder

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフローはんだ接合される部分全体に略均一
温度の熱を付与することができるようにして未溶融部分
を無くし、信頼性の高いはんだ接合が可能なボール・グ
リッド・アレイ・パッケージの構造及びこのボール・グ
リッド・アレイ・パッケージをプリント回路板に実装す
る方法を提供する。 【解決手段】 裏面側にマトリクス状に複数のはんだボ
ール7を配してなるボール・グリッド・アレイ・パッケ
ージ1に貫通穴8を設け、リフローはんだ時に、この貫
通穴8を用いてボール・グリッド・アレイ・パッケージ
1とプリント回路板10との間にリフローはんだ熱を循
環させ、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ1とプ
リント回路板10との間の温度を平均化させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
おけるボール・グリッド・アレイ・パッケージ(通称
「BGAパッケージ」と言う)の構造及びこのボール・
グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板にリフ
ローはんだ付けにより実装する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図10乃至図12はボール・グリッド・
アレイ・パッケージをプリント回路板に実装した一例を
示すもので、図10はその斜視図、図11は図10のD
−D線に沿う概略断面図、図12は一部の部品を省略し
て示すその概略上面図である。図10乃至図11におい
て、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ51は、プ
リント配線板52上に半導体チップ(LSIチップ)5
3を配し、そのプリント配線板52と半導体チップ53
の端子を金線54にて接続した後、エポキシ樹脂55等
にて金線54及び半導体チップ53を封止してベアチッ
プ56を形成し、最後にプリント配線板52の裏面側に
マトリックス状に複数(本例では36個)のはんだボー
ル57を配した構造となっている。一方、ボール・グリ
ッド・アレイ・パッケージ51や他の電子部品等が実装
されるプリント回路板60上には、プリント配線(図示
せず)の他に、はんだボール57に対応して接続パッド
61が設けられている。そして、ボール・グリッド・ア
レイ・パッケージ51は、接続パッド61上にはんだボ
ール57が乗るようにして、ソルダペーストやフラック
ス等を介してプリント回路板60上に装着され、この状
態で図示せぬ自動はんだリフロー装置炉内に搬送され
て、このリフロー装置炉内で予熱、はんだ溶融温度加
熱、冷却を経てリフローはんだ接合が一括して行われ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来におけるボール・グリッド・アレイ・パッケージ
の実装構造では、はんだ付けが行われる部分がボール・
グリッド・アレイ・パッケージ51の下側にある。この
ため、リフローするための熱が弱いとボール・グリッド
・アレイ・パッケージ51の中央下部まで熱が十分に行
き渡らずに、中央下部にはんだ未溶融によるはんだ接合
不良が発生する虞がある。これは、特に最近のMCM
(マルチ・チップ・モジュール)実装のように、パッケ
ージの中に複数のベアチップ56を実装したボール・グ
リッド・アレイ・パッケージを採用する場合に顕著に現
れる。そこで、この問題を解決するために、例えばQF
P(クワッド・フラット・パッケージ)やSOP(スモ
ール・アウトライン・パッケージ)等の一般の部品より
も高いリフロー温度を付与してはんだ付けを行っている
が、リフロー温度を余り高くすると他の電子部品への悪
影響も懸念される。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的はリフローはんだ接合される部分全
体に略均一温度の熱を付与することができるようにして
未溶融部分を無くし、信頼性の高いはんだ接合が可能な
ボール・グリッド・アレイ・パッケージの構造及び該ボ
ール・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板
に実装する方法を提供することにある。さらに、他の目
的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行
く。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、裏面側にマトリクス状に複数のはんだボー
ルを配してなるボール・グリッド・アレイ・パッケージ
が実装されるプリント回路板または前記ボール・グリッ
ド・アレイ・パッケージに貫通穴を設け、リフローはん
だ時に、この貫通穴を用いて前記ボール・グリッド・ア
レイ・パッケージと前記プリント回路板との間にリフロ
ーはんだ熱を循環させ、前記ボール・グリッド・アレイ
・パッケージと前記プリント回路板との間の温度が平均
化するようにした。
【0006】これによれば、リフローはんだ熱は、貫通
穴を通してボール・グリッド・アレイ・パッケージとプ
リント回路板との間に積極的に入り込み、接合を図る部
分の全てのはんだボールを平均した温度に熱し、略同じ
溶融状態にしてリフローはんだ接合を行うことができ
る。これにより未溶融の部分を無くすことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる形態は、本発明の好適な具体例であるから技術的に
好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの形態に限られるものでもないもの
である。
【0008】図1乃至図3は本発明の好ましい実施の一
形態を示すもので、図1はその斜視図、図2は図1のA
−A線に沿う概略断面図、図3は一部の部品(ベアチッ
プ)を省略して示すその概略上面図である。図1乃至図
3において、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ
(BGAパッケージ)1は、プリント配線板2上に半導
体チップ(LSIチップ)3を配し、プリント配線板2
と半導体チップ3の端子を金線4にて接続した後、エポ
キシ樹脂5等にて金線4及び半導体チップ3を封止して
ベアチップ6を形成し、最後にプリント配線板2の裏面
(以下、「はんだボール面」と言う)側にマトリックス
状に複数(本例では36個)のはんだボール7を配した
構造となっている。加えて、プリント配線板2には貫通
穴8がベアチップ6を中心として周囲4箇所に形成して
ある。この貫通穴8は、リフローはんだ時における高温
雰囲気をはんだボール面に伝えるためのものであって、
一つの穴径は少なくとも1mm以上が好ましく、また穴の
個数は1つ以上であれば幾つでも良く、プリント配線板
2の強度も考慮しながらプリント配線板面積の1パーセ
ント以上になることを目安として、その穴径と個数が設
定される。さらに、穴の位置としては、できるだけボー
ル・グリッド・アレイ・パッケージ1の中心に設けるの
が好ましく、当然ながらこの位置にはプリント配線は行
わない。一方、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ
1や他の電子部品等が実装されるプリント回路板10上
には、プリント配線(図示せず)の他に、はんだボール
7に対応して接続パッド11が設けられている。
【0009】そして、ボール・グリッド・アレイ・パッ
ケージ1は、接続パッド11上にはんだボール7が乗る
ようにして、ソルダペーストやフラックス等を介してプ
リント回路板10上に装着され、この状態で図示せぬ自
動はんだリフロー装置炉内に搬送されて、このリフロー
装置炉内で予熱、はんだ溶融温度加熱、冷却を経てリフ
ローはんだ接合が一括して行われる。また、このリフロ
ーはんだ時、リフロー装置炉内では、高温雰囲気がボー
ル・グリッド・アレイ・パッケージ1のはんだボール面
とプリント回路板10との間に外周側から流れ込むだけ
でなく、貫通穴8を通して中心側からボール・グリッド
・アレイ・パッケージ1のはんだボール面とプリント回
路板10との間に流れて循環することになり、ボール・
グリッド・アレイ・パッケージ1の中心部分におけるは
んだボール7も外側部分のはんだボール7と同様に加熱
させ、全てのはんだボール7を平均した温度に熱する。
これにより、全てのはんだボール7が略同じ溶融状態に
されてリフローはんだ接合を行うことになるので、従来
問題となっていた未溶融の部分を無くして信頼性の高い
はんだ接合が行われることになる。
【0010】図4乃至図6は本発明の実施の他の形態を
示すもので、図4はその斜視図、図5は図4のB−B線
に沿う概略断面図、図6は一部の部品(ベアチップ)を
省略して示すその概略上面図である。図4乃至図6にお
いて図1乃至図3と同一符号を付したものは図1乃至図
3と同一のものを示している。そして、この図4乃至図
6に示す形態では、プリント配線板2上に、このプリン
ト配線板2の中心を囲ってベアチップ6を複数(本例で
は3つ)設け、そのプリント配線板2の中心に大きな貫
通穴8を1つ設けたものである。
【0011】したがって、この形態でも、リフローはん
だ時、リフロー装置炉内では、高温雰囲気がボール・グ
リッド・アレイ・パッケージ1のはんだボール面とプリ
ント回路板10との間に外周側から流れ込むだけでな
く、貫通穴8を通して中心側からボール・グリッド・ア
レイ・パッケージ1のはんだボール面とプリント回路板
10との間に流れて循環することになり、ボール・グリ
ッド・アレイ・パッケージ1の中心部分におけるはんだ
ボール7も外側部分のはんだボール7と同様に加熱さ
せ、全てのはんだボール7を平均した温度に熱する。こ
れにより、全てのはんだボール7が略同じ溶融状態にさ
れてリフローはんだ接合を行うことになるので、従来問
題となっていた未溶融の部分を無くして信頼性の高いは
んだ接合が行われることになる。
【0012】図7乃至図9は本発明の実施のさらに他の
形態を示すもので、図7はその斜視図、図8は図7のC
−C線に沿う概略断面図、図9は一部の部品(ベアチッ
プ)を省略して示すその概略上面図である。図7乃至図
9において図1乃至図6と同一符号を付したものは図1
乃至図6と同一のものを示している。そして、この図7
乃至図9に示す形態では、図1乃至図6に示す各形態の
構造が、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ1のプ
リン配線板2に貫通穴8を設けていたのに対して、この
形態の構造では、ボール・グリッド・アレイ・パッケー
ジ1側には貫通穴を設けずに、ボール・グリッド・アレ
イ・パッケージ1が実装されるプリント回路板10側に
貫通穴13を設けたものである。この貫通穴13の設け
られる位置は、ボール・グリッド・アレイ・パッケージ
1が搭載されたときに、このボール・グリッド・アレイ
・パッケージ1の略中心と対応する位置が好ましく、ま
た必要によってはボール・グリッド・アレイ・パッケー
ジ1の下側に複数個点在させて設けても良いものであ
り、この場合も貫通穴13が設けられる位置にはプリン
ト配線は設けない。
【0013】したがって、この形態でも、リフローはん
だ時、リフロー装置炉内では、高温雰囲気がボール・グ
リッド・アレイ・パッケージ1のはんだボール面とプリ
ント回路板10との間に外周側から流れ込むだけでな
く、貫通穴13を通して中心側からボール・グリッド・
アレイ・パッケージ1のはんだボール面とプリント回路
板10との間に流れて循環することになり、ボール・グ
リッド・アレイ・パッケージ1の中心部分におけるはん
だボール7も外側部分のはんだボール7と同様に加熱さ
せ、全てのはんだボール7を平均した温度に熱する。こ
れにより、全てのはんだボール7が略同じ溶融状態にさ
れてリフローはんだ接合を行うことになるので、従来問
題となっていた未溶融の部分を無くして信頼性の高いは
んだ接合が行われることになる。なお、図7乃至図9に
示す形態では、プリント回路板10側にだけ貫通穴13
を設けた構造を開示したが、図1乃至図6に示した形態
の構造と同じようにしてボール・グリッド・アレイ・パ
ッケージ1側にも貫通穴8を設け、プリント回路板10
とボール・グリッド・アレイ・パッケージ1の両方に貫
通穴を設けた構造にしても差し支えないもので、こうし
た場合ではさらにリフロー熱の循環が図れる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
接合を図る部分の全てのはんだボールを平均した温度に
熱し、略同じ溶融状態にしてリフローはんだ接合を行う
ことができるので、従来問題となっていた未溶融の部分
が無く、信頼性の高いはんだ接合が可能になる等の効果
が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態として示す実装プリント
回路板の斜視図である。
【図2】図1のA−A線に沿う概略断面図である。
【図3】一部の部品を省略して示す図1に示した実装プ
リント回路板の上面図である。
【図4】本発明の実施の他の形態として示す実装プリン
ト回路板の斜視図である。
【図5】図4のB−B線に沿う概略断面図である。
【図6】一部の部品を省略して示す図4に示した実装プ
リント回路板の上面図である。
【図7】本発明の実施のさらに他の形態として示す実装
プリント回路板の斜視図である。
【図8】図7のC−C線に沿う概略断面図である。
【図9】一部の部品を省略して示す図7に示した実装プ
リント回路板の上面図である。
【図10】従来構造の一例として示す実装プリント回路
板の斜視図である。
【図11】図10のD−D線に沿う概略断面図である。
【図12】一部の部品を省略して示す図10に示した実
装プリント回路板の上面図である。
【符号の説明】
1 ボール・グリッド・アレイ・パッケージ 2 プリント配線板 3 半導体チップ 6 ベアチップ 7 はんだボール 8,13 貫通穴 10 プリント回路板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベアチップが樹脂封止されて設けられて
    いるプリント配線板の裏面側にマトリクス状に複数のは
    んだボールを配してなるボール・グリッド・アレイ・パ
    ッケージにおいて、 前記プリント配線板に通気用の貫通穴を設けたことを特
    徴とするボール・グリッド・アレイ・パッケージの構
    造。
  2. 【請求項2】 前記貫通穴を前記ベアチップを囲って複
    数個設けてなる請求項1に記載のボール・グリッド・ア
    レイ・パッケージの構造。
  3. 【請求項3】 前記プリント配線板上に前記ベアチップ
    を互いに離して複数個設けるとともに、前記貫通穴を前
    記ベアチップの間に位置して設けてなる請求項1に記載
    のボール・グリッド・アレイ・パッケージの構造。
  4. 【請求項4】 裏面側にマトリクス状に複数のはんだボ
    ールを配してなるボール・グリッド・アレイ・パッケー
    ジが実装されるプリント回路板または前記ボール・グリ
    ッド・アレイ・パッケージに貫通穴を設け、 前記貫通穴を通して前記ボール・グリッド・アレイ・パ
    ッケージと前記プリント回路板との間にリフローはんだ
    用の熱を循環させながらリフロー半田をするようにした
    ことを特徴とするボール・グリッド・アレイ・パッケー
    ジをプリント回路板に実装する方法。
  5. 【請求項5】 前記貫通穴を前記プリント回路板側に、
    前記ボール・グリッド・アレイ・パッケージが装着され
    る下側に位置させて設けてなる請求項4に記載のボール
    ・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板に実
    装する方法。
  6. 【請求項6】 前記貫通穴を、前記ボール・グリッド・
    アレイ・パッケージ側に設けてなる請求項4に記載のボ
    ール・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板
    に実装する方法。
JP9027389A 1997-02-12 1997-02-12 ボール・グリッド・アレイ・パッケージの構造及び該ボール・グリッド・アレイ・パッケージをプリント回路板に実装する方法 Pending JPH10223798A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100311828B1 (ko) * 1999-12-21 2001-10-17 이형도 기판 패드의 코팅장치
CN100437993C (zh) * 2006-05-23 2008-11-26 台达电子工业股份有限公司 电子封装元件
CN108834304A (zh) * 2018-07-17 2018-11-16 盛世瑶兰(深圳)科技有限公司 一种印刷电路板及其维修方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100311828B1 (ko) * 1999-12-21 2001-10-17 이형도 기판 패드의 코팅장치
CN100437993C (zh) * 2006-05-23 2008-11-26 台达电子工业股份有限公司 电子封装元件
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