JPH10303330A

JPH10303330A - 配線基板

Info

Publication number: JPH10303330A
Application number: JP12170697A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Murata; 晴彦村田; Yukihiro Kimura; 幸広木村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】熱膨張係数の大きく異なる配線基板同士を接
合した後、温度変化による接続パッド間のハンダのクラ
ックの発生、進展、断線を防ぐ。【解決手段】各接続パッド３を複数のパッド部分３ａ
に分割し、平面視、リング状に分離、配置する。各パッ
ド部分３ａを隆起状としこれに包囲されるパッド中央部
４を各パッド部分３ａの上面３ｂより低くする。ハンダ
ボール６はパッド中央部４ではじかれ複数のパッド部分
３ａに跨がってハンダ付けされるが、ハンダボール６の
最下端部６ａはパッド部分３ａの上面３ｂより低位とな
るから横方向の力に強い。接合後も熱応力は各パッド部
分３ａに分散するのでクラックが発生し難いし発生して
一パッド部分３ａに進展してもハンダボール６で止ま
り、残る他のパッド部分３ａの接続があるから断線しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣパッケージ等
に用いられるＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）パッ
ケージ用基板やこのような配線基板を実装する樹脂製プ
リント基板（マザーボード）等として使用される配線基
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＢＧＡパッケージ用基板は、アル
ミナセラミックや樹脂等の電気絶縁材料からなる基板の
主面に、多数の接続端子を備えており、その端子の構造
例としては図１８に示したものがある。このものは、パ
ッケージ用基板１の主面２にメタライズされた各接続パ
ッド（群）３に、所定のメッキを施し、その表面にＰｂ
−Ｓｎ共晶ハンダ等の鉛組成分の小なるハンダ（以下、
低融点ハンダともいう）５を介し、接続パッド間の間隙
保持手段としてＰｂ９０−Ｓｎ１０など鉛組成分の大な
る比較的高融点のハンダ（以下、高融点ハンダともい
う）からなるハンダボール６などの金属ボール（球体）
をハンダ付けし、これを接続端子（バンプ）７としてい
る。

【０００３】このような接続端子７をもつ配線基板１
は、その配置に対応するように配置、形成された接続パ
ッド（以下、単にパッドともいう）を有するプリント基
板に対し、両配線基板の接続パッドを位置決めして重
ね、両接続パッド間でハンダ付けすることにより電気的
接続がなされる。図１９は、そのようなプリント基板２
１に図１８に示した接続端子７を有するＢＧＡパッケー
ジ用基板１を両者のパッド３，２３間でハンダ接合した
構造である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
接合構造においては次のような問題があった。すなわ
ち、セラミック製のパッケージ用基板のように熱膨張係
数の小さいものが、それが大きい樹脂製プリント基板に
両者の接続パッド間でハンダ付けされて一体化されたも
のでは、その後の温度変化によって、図２０に示したよ
うに、各配線基板１，２１材料の熱膨張係数の違いに起
因する伸縮量の相違により、接続パッド３，２３間のハ
ンダ接合部に亀裂Ｋが生じ、断線を生じるといったこと
があった。これは、低融点ハンダが相対的に低強度であ
り、両基板１，２１間でその主面に沿って作用する熱応
力（せん断応力）に抗しきれないためであり、この応力
は各接続パッド間の低融点ハンダの接続パッドの界面近
傍で最大となる。

【０００５】さらに、低融点ハンダは高融点ハンダに比
べて比較的もろく粘りがないために塑性変形し難い性質
を有する。加えて、低融点ハンダと接続パッドとの接合
界面には、接続パッド上のＡｕメッキ又はＮｉメッキと
ハンダ中のＳｎとの拡散によってＡｕ−Ｓｎ、又はＮｉ
−Ｓｎの硬くて脆い金属間化合物が形成される。こうし
たことから、接合後に大きな温度変化があると、図２１
に示したように、両配線基板１，２１のパッド３，２３
間の低融点ハンダは、パッド３，２３上面に微小厚さＴ
１，Ｔ２の低融点ハンダ層、すなわち低融点ハンダ薄皮
１枚を残すようにして、その外周縁を起点として各配線
基板１，２１の主面２，２２に沿う方向（図示矢印方
向）にクラック（亀裂）Ｋが発生することがあった。こ
うしたクラックＫは、容易には発生しないものの、一度
発生するとその起点から反対側に向けて一気に進展（進
行）しやすく、その結果パッド３，２３間の導通不良
（断線）を招いてしまうといったことがあった。

【０００６】こうした問題は、接続端子が上記のように
金属ボールを用いないで低融点ハンダだけからなるハン
ダバンプの場合でも同様である。また、樹脂製のＩＣパ
ッケージ基板を樹脂製のプリント基板に接続する場合な
ど、樹脂製の配線基板同士を接続する場合でも両者の熱
膨張係数が異なる場合や、搭載するＩＣと樹脂の熱膨張
係数の違いなどに起因して生ずるＩＣパッケージ基板の
変形がある場合などに発生する危険性がある。そして両
配線基板材料の熱膨張係数の差が大きいほど、また、配
線基板のサイズが大きいほど顕著に現れ、サイズによっ
ては樹脂製プリント基板にセラミック製のパッケージ用
基板は搭載できないといった問題があり、さらに一方の
配線基板の材質によっては他方の配線基板の材質が制限
されたり、サイズを大きくできないといった問題を招い
ていた。

【０００７】なお、パッド間のハンダのクラックは、図
２０，２１に示したように、パッケージ用基板１側だけ
でなくプリント基板２１側のパッド２３近傍でも本来同
様に発生するといえるが、例えばセラミック製パッケー
ジ用基板（以下、セラミック基板ともいう）と樹脂製プ
リント基板との接合の場合には、実際にはセラミック基
板側のパッドとハンダとの界面近傍でハンダにクラック
が生じがちであり、樹脂製プリント基板側のパッドとハ
ンダとの界面近傍ではほとんど生じない。その理由は次
のようである。すなわち、セラミック基板の接続端子を
なすパッドは、タングステン等のメタライズ層の上に、
数ミクロンのメッキ層が形成されてなるものである一
方、プリント基板のそれは、樹脂板上に形成されたパッ
ドが通常、銅で２０〜３０μｍと極めて厚く、しかも銅
はタングステンに比べると極めて柔らかい。

【０００８】したがって、この両配線基板の各パッド間
をハンダで接合した場合には、プリント基板側ではパッ
ド自体が厚くしかも柔らい分、変形し易いため、温度差
によって発生する前記の熱応力を吸収しやすいのに対
し、セラミック基板側ではパッドが硬くて薄いためにこ
のような吸収作用はほとんど期待できない。このため、
多くの場合にはセラミック基板側のパッドとハンダとの
界面近傍でそれにクラックが生じている。

【０００９】本発明は、アルミナセラミック製のパッケ
ージ用基板を樹脂製プリント基板などに接合した場合の
ように、熱膨張係数の大きく異なる配線基板同士を接合
した後、温度変化によって生じる接続パッド間のハンダ
のクラックの発生や進展を防ぎ、もって接続パッド間の
断線（接続不良）を解消し、信頼性の高い接合を得るこ
とのできる配線基板を提供することをその目的とする。

【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、本発明は、表面がハンダに濡れる接続パッドを複数
備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面
視、リング状若しくは一円周に外接するように、ハンダ
に濡れない面を介して分離して配置された複数のパッド
部分を有してなると共に、該各パッド部分は隆起状に形
成され、該複数のパッド部分に包囲される内側の面が該
各パッド部分の上面より低く形成されていることにあ
る。ここに、ハンダに濡れるとはハンダが付くことをい
い、ハンダに濡れないとはハンダが付かないことをい
う。また「リング状」には、円リング（環）状及びこれ
に近似のリング状の他、角リング状も含まれる。

【００１１】上記手段では、以後、複数のパッド部分か
らなる各接続パッド上に、低融点ハンダペーストを印刷
又は塗布してリフローすることでハンダバンプが形成さ
れ、或いは、低融点ハンダペーストを印刷又は塗布し、
さらにその上にそれより高融点のハンダボールなどのハ
ンダ付け可能の金属ボールを搭載し、これをその低融点
ハンダでハンダ付けすることによって接続端子（ハンダ
バンプ）が形成される。このように形成された各接続端
子をなすハンダは、各接続パッドにおいてハンダに濡れ
ない面（以下、ハンダ不濡れ面ともいう）ではじかれて
微小な空隙（空間）を形成するものの、複数のパッド部
分に跨がってハンダ付けされる。なお、金属ボールのハ
ンダ付けに使用されるハンダは、共晶ハンダなど、鉛−
すずを主成分とする合金（Ｐｂ−Ｓｎ）のうちＰｂ成分
比率が低いもの（Ｓｎ成分比率が高いもの）から適宜選
択して用いればよい。

【００１２】そして、このような配線基板は、その各接
続端子の配置に対応するように配置、形成された低融点
ハンダ付き接続パッドを有する例えば樹脂製プリント基
板に対し、両配線基板の各接続パッドを位置決めして重
ね、その相互間の低融点ハンダを溶融して両接続パッド
間をハンダ付けした後（接合後）にも、本発明に係る配
線基板の各接続パッドではハンダはその接合前の接続端
子と同様に、複数の各パッド部分に跨がって付いてい
る。

【００１３】したがって、このような接合構造部分に温
度変化があり、両配線基板（材料）の熱膨張係数の相違
により、その主面に沿って作用するせん断力によって各
接続端子における低融点ハンダにクラックが発生する場
合には次のような作用がある。すなわち、このようなせ
ん断力が作用する際には、各接続パッドをなす複数の各
パッド部分に応力が分散されるから、一パッド部分当り
の応力が小さくなるために基本的にクラックが発生し難
くくなる。

【００１４】そして、たとえ本発明に係る配線基板側の
各パッドの一パッド部分と低融点ハンダとの界面近傍の
ハンダの外周縁にクラックが発生し、その一パッド部分
の上面に沿って進展しても、その進展による切断は一パ
ッド部分にすぎない。すなわち本発明においては、一パ
ッド部分のハンダが切断されても残る他のパッド部分で
は接続が確保されているため、一接続端子として断線に
は至らない。

【００１５】このように、本発明では一接続パッドを複
数のパッド部分に分割、分離して設けたことから、接続
端子をなすハンダはその各パッド部分に跨がって付いて
おり、したがってその（パッド部分）数分の新たなクラ
ックの発生がないかぎり、完全な断線に至ることはな
い。クラックは切れ始めると容易に進展する一方で新た
なクラックの発生は容易でないことから、本発明ではハ
ンダバンプが形成されているパッド部分が複数ある分、
結果として断線を遅らせることができる。

【００１６】さらに本発明に係る配線基板は、複数のパ
ッド部分が、リング状若しくは一円周に外接するように
配置されてなると共に隆起状に形成され、それらに包囲
される内側の面つまりパッド中央部が各パッド部分の上
面より低く形成されていることから、接続端子としてハ
ンダ付け可能の金属ボールを該金属ボールの融点より低
融点のハンダでハンダ付けする場合には次のようにし得
る。すなわち、各接続パッドをなす複数のパッド部分に
包囲される内側において、接続端子としてハンダ付け可
能の金属ボールがその最下端部を前記各パッド部分の上
面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点の
ハンダで各パッド部分にハンダ付けされる。

【００１７】このように上記配線基板においては、金属
ボールが、隆起する複数のパッド部分の内側つまりパッ
ド中央部に落込み、横方向に係止する形となってハンダ
付けされるから、金属ボールの位置が安定するし、その
落込みがある分、接合後において発生する横方向の力
（熱応力）に対する耐久性を高めることができる。とく
に、複数のパッド部分が、平面視、一円周に外接するよ
うに、ハンダに濡れない面を介して分離して配置されて
なるものは金属ボールの位置が安定するので好ましい。

【００１８】そして、このような接合において、本発明
に係る配線基板側の各パッドをなす一パッド部分と低融
点ハンダとの界面近傍のハンダの外周縁にクラックが発
生し、その一パッド部分の上面に沿って進展し、その進
展が金属ボールの表面に達した場合には、前記したよう
にその一パッド部分でハンダが切断されるが、この際、
せん断力はパッド中央部に落込んで横方向への動きが規
制されている金属ボールで受圧されることになる。した
がって、接合後、一パッド部分に接合されたハンダが切
断されても、他のパッド部分に接合されたハンダにクラ
ックがはいるのを遅らせることができる。

【００１９】さらに、鉛成分の多い高融点ハンダや銅か
らなる金属ボールは、柔らかく外力に対して容易に変形
して応力を吸収する作用を持つから、新たなクラックを
発生させることもなく、したがって断線に至る危険性を
低減する。とりわけ、Ｐｂ成分の割合が高い高融点ハン
ダや鉛からなる金属ボールは、極めて柔軟で展延性に富
むとともに再結晶する温度が常温に近いため、これに配
線基板の主面に沿う方向にせん断力が作用するときには
金属ボール自体が変形して応力を許容、吸収する。すな
わち、このような金属ボールを用いることによって、本
発明によれば、低融点ハンダの外周縁であって例えばセ
ラミック基板側のパッドとの界面近傍で発生しがちであ
ったクラックの進展は同金属ボールでその進展を止める
ことができるとともに、金属ボール自体の変形容易性に
よりパッド間の断線を防止することもできる。

【００２０】なお、樹脂製プリント基板のパッドは、前
記したように通常セラミック基板側のパッドに比べて柔
らかくて厚い銅であり、それ自体が変形して応力を吸収
することができるので、基本的にクラックの発生に至る
ことは少ないが、接合される両配線基板側のパッドで本
発明を具体化すれば、さらに断線の危険が低減され、信
頼性の向上が図られる。

【００２１】また、上記手段において、その各接続パッ
ドは、平面視、リング状若しくは一円周に外接するよう
に、ハンダに濡れない面を介して分離して配置された複
数のパッド部分を有してなると共に該各パッド部分は隆
起状に形成され、該複数のパッド部分に包囲される内側
の面が、該各パッド部分の上面より低く形成されていれ
ばよく、一接続パッドをなすパッド部分の数、平面形
状、リング状の配置、間隔、隆起高さ等は配線基板の種
類、材質、平面（主面）形状及びその大きさに応じ、さ
らにパッド部分に包囲される内側に金属ボールが適切深
さ安定して落込むように適宜に設定すればよい。

【００２２】さらに上記手段において、各接続パッドを
なす複数のパッド部分は、平面視、略同形状同寸法とさ
れ、各接続パッドの中心に関して略等角度間隔で配置さ
れているのが好ましい。このような接続パッドでは、一
パッド部分に応力が平均に分散されるからである。そし
て、各接続パッドをなすパッド部分は３以上からなるも
のとするのが好ましいが、略同形状同寸法で各接続パッ
ドの中心に関して略等角度間隔で配置するのがとくに好
ましい。というのは、基板の冷熱によって応力が作用す
る方向は基板の中心に関し放射状方向と考えられる。し
たがって、このように３以上に分割、分離して配置され
ている場合には、各接続パッドにおいて熱伸縮による応
力を略同じ状態で受けられるからである。

【００２３】なお、一パッドをなす各パッド部分の平面
視形状は、円形に限定されるものではなく、詳しくは後
述するが、円弧形状の他、正方形などとすることもでき
る。ただし、円形など角部を有しない形状であるものが
好ましい。角部のある形状となっていると、基板に作用
する応力により、角部近傍が起点となってクラックが生
じ易くなるが、角部を有しない形状、例えば曲線で囲ま
れた形状の場合には、応力が分散され、クラックの起点
となる部分が特定部分に集中し難くなり、結果としてク
ラックの発生を遅らせることができるからである。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態例につい
て、図１〜８を参照しながら詳細に説明する。ただし、
本例ではセラミック基板に具体化したものである。図中
１は、アルミナセラミック製のＢＧＡパッケージ用基板
であって、その平坦な一主面２には表面がハンダに濡れ
る金属からなるパッド３，３が縦横に多数形成されてい
る。ただし、図１，２に示したように各パッド３は、一
定の直径Ｄ１、高さＨで短円柱状（円板状）の複数（本
例では４つ）の各パッド部分３ａ〜３ａに分割、分離さ
れ、その各パッド部分３ａが平面視、四角リング状をな
すようにパッド中心に関して等距離、９０度間隔で配置
され、それらの表面（上面３ｂ、側面３ｃ）がハンダ濡
れ面をなすよう形成されている。

【００２５】このような本例においては、各パッド部分
３ａの上面３ｂ及び側面３ｃ以外の面（部位）は、この
４つのパッド部分３ａに包囲される内側（図２中２点鎖
線で示した一仮想円Ｓの内側）の面（以下、パッド中央
部という）４も含め、ハンダ不濡れ面とされている。そ
して、本例において一接続パッド３をなす各パッド部分
３ａは、平面視、パッド中央部４の一仮想円Ｓに外接す
る形で配置されている。また、基板１の一主面（上面）
２において所定高さＨ隆起するように形成されている結
果、各パッド３に包囲される中央部４において後述する
ハンダボールが所定量（深さ）落ち込むように設定され
ている。

【００２６】なお、一パッド３をなす４つのパッド部分
３ａは、図示はしないがそれぞれ基板１内で導通が確保
されて所定の内部回路配線に各々接続されており、その
各表面には電解又は無電解メッキ法によりＮｉメッキ及
びＡｕメッキが施されている。因みに本例ではこうして
形成されたパッド３をなす各パッド部分３ａは、その上
面３ｂの直径Ｄ１が１５０μｍで基板１の主面２からの
隆起高さ（側面３ｃの高さ）Ｈが５０μｍ程度とされて
いる。なお、これらが外接する一仮想円Ｓは直径３００
μｍとされている。

【００２７】そして、図３及び４に示したように、この
ような各パッド３に対しては、その表面のＡｕメッキ層
の上に、低融点ハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダ）５を介
して、それより高融点の例えばＰｂ９０％−Ｓｎ１０％
からなるハンダボール（単にハンダボールともいう）６
を搭載、ハンダ付けすることで接続端子７が形成され
る。そしてこの場合には、ハンダボール６はパッド中央
部４の上にて低融点ハンダ５を介して各パッド部分３ａ
にハンダ付けされるが、低融点ハンダ５はパッド部分３
ａ以外とは基板１側において縁切状態（不濡れ状態）に
ある。したがって、ハンダ５はパッド中央部４の面上に
空隙Ｇを保持しつつこれを跨ぐ形で各パッド部分３ａ，
３ａに主としてその上面３ｂ、及び側面３ｃのうちパッ
ド中央部４寄りに接着している。そしてハンダボール６
は、その自重により最下端部６ａがパッド中央部４内に
上面３ｂから所定深さＨｂ落込んでおり、その分、横方
向の力に対する耐久性が大きいものとなっている。

【００２８】かくして、本例では各接続パッド３にハン
ダボール６がハンダ付けされ、その最下端部６ａをパッ
ド部分３ａの上面３ｂより低位として低融点ハンダ５に
てハンダ付け（接着）されて各接続端子（バンプ）７を
なすＢＧＡパッケージ用基板１となる。なお、本例にお
けるハンダボール６は、その直径が６００μｍのものと
され、ハンダボール６の下部のうちその直径の略７％の
部分がパッド部分３ａの上面３ｂより低位となり、パッ
ド中央部４に落込むように設定されている。

【００２９】このようなセラミック製のＢＧＡパッケー
ジ用基板１は、図５中、２点鎖線で示すようにその接続
端子７の配置に対応するように配置、形成された低融点
ハンダ２５付き接続パッド（群）２３を有する従来と同
様のプリント基板（例えばガラス−エポキシ樹脂製プリ
ント基板）２１に対し、各パッド３，２３が対面するよ
うにして位置決めして重ね（図５，６参照）、低融点ハ
ンダ２５を溶融する。すると図７に示したように、両接
続パッド３，２３間が低融点ハンダ５，２５及びハンダ
ボール６を介してハンダ付けされるが、接続パッド３と
ハンダボール６の接合状態は接合前の接続端子７のとき
と基本的に同じである。

【００３０】その後、このような接合構造に温度変化が
あり、例えば図７中の矢印方向にその主面２に沿ってせ
ん断応力Ｓが作用した場合には、４つのパッド部分３
ａ，３ａにて応力を分散するから各パッド部分３ａには
小さな力しか作用しないのでクラックが発生し難くな
る。そして、もし低融点ハンダ５の同図中の左外周縁で
あってセラミック基板１側のパッド３をなす一つのパッ
ド部分３ａの上面３ｂとこの低融点ハンダ５との界面近
傍（位置Ｐ）を起点として図８に示したようにクラック
Ｋが発生、進展した場合であっても、クラックＫはその
一つのパッド部分３ａにて進展し、一パッド部分３ａの
上面３ｂを切断して止まる。

【００３１】このとき、一接続パッド３をなす他のパッ
ド部分３ａではハンダ５は接合されたままである。ま
た、切断されたパッド部分３ａ（図８左）でもその側面
３ｃのうちのパッド中央部４寄り部位では接続されてい
る。したがって、クラックＫが発生したからといって従
来のように一気にパッドの反対側に進展して断線に至る
といったことがない。すなわち、残存するハンダ接続部
位に新たにクラックが発生しない限り、断線に至るとい
ったことが防止される。

【００３２】しかも、本例ではハンダボール６がパッド
中央部４に所定深さＨｂ落ち込んでいるため、せん断力
Ｓはハンダボール６にもかかるから、基本的にクラック
が発生しにくい。また、一パッド部分３ａ（図８左）で
切断されると、クラックが高融点ハンダボール６の表面
に達し、同ボール６にせん断力Ｓがかかるが、ハンダボ
ール６はその最下端部６ａを含む下部がパッド中央部４
に落込み、横方向への動きが規制されている。すなわ
ち、せん断力Ｓはそのハンダボール６でも受圧されるか
ら、その応力によってはハンダボール６はパッド部分３
ａの上面３ｂより上部が図中２点鎖線で示したように変
形してその応力を吸収する。かくして、新たなクラック
を発生させることもなく、パッド間の断線を防止する。
このように、本例においては、クラックの発生を抑え、
またクラックが発生しても断線に至ることを防止でき、
基板１とプリント基板２１との間の接続全体の耐久性、
信頼性を大幅に向上させることができる。

【００３３】図９に示したように、とくにハンダボール
６がパッド中央部４に落込む深さＨｂがボール６の直径
Ｄｂの略１５％以上となるようにすると、パッド部分の
上面３ｂがボール表面（接線Ｓｅ）と交わる角度θが４
５度以上となり、せん断力が確実にハンダボール６内に
かかるので、クラックの進行を確実に止めることができ
る。すなわち、ハンダボール６などの金属ボールがパッ
ド中央部４に落込んだ際、ボール６はパッド部分３ａの
側面３ｃに当接状態となるが、同ボール６がパッド部分
３ａの上面３ｂから落込む深さＨｂが同ボール６の直径
Ｄｂの略１５％以上と深く落込むようにすると、ボール
６がその直径Ｄｂに近い（円形）横断面でせん断力を受
けるからである。したがって、ボール６の直径Ｄｂ及び
パッド中央部４の大きさ（図２における一仮想円Ｓの径
やパッド部分の隆起高さＨ）は、ボール６の表面と、パ
ッド部分３ａの上面３ｂとのなす角度θが４５度以上と
なるように設定するとよい。なお、図９に示したよう
に、各パッド部分３ａは円錐台形状で隆起されていても
よい。

【００３４】さて次に、この様な配線基板１ないし接続
端子７の製法について図１０を参照して説明する。ま
ず、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシート
１１を成形し（図１０−Ａ参照）、その所定位置に、す
なわち各接続パッドをなす位置にタングステン等の高融
点金属からなるメタライズペーストを各パッド部分の形
状、大きさ、数、配置にあわせて印刷などにより所定の
厚さに塗布形成し、同時焼成する。すると、各パッド用
のメタライズ層（パッド部分）３ｍが間隔をおいて４つ
存在するセラミック基板１が製造される。（図１０−Ｂ
参照）。

【００３５】次いで、パッド用のメタライズ層３ｍにＮ
ｉメッキ１５及びＡｕメッキ１６を施すことで、接続パ
ッド（４のパッド部分３ａ，３ａ）を多数備えた基板１
が形成される（図１０−Ｃ参照）。

【００３６】そして、その接続パッド３をなすパッド部
分３ａの部位に低融点ハンダ（ペースト）５を印刷など
により塗布し、さらに、この上に高融点ハンダボール６
を載置する（図１０−Ｄ参照）。そして、例えば２２０
℃に加熱して低融点ハンダ５のみをリフローして高融点
ハンダボール６を各パッド部分３ａにハンダ付けする。
すると、図３，４に示したように各接続パッド中央部４
において、同ボール６がハンダ付けされた接続端子７を
備えた配線基板１となる。すなわち、パッド部分３ａの
形成及びハンダボール６のハンダ付けは、従来のセラミ
ック製のパッケージ用基板の場合と同様の工程で実現で
きる。ただし、本発明においては、接続端子（ハンダバ
ンプ）７の形成におけるハンダボール６の搭載時に、ボ
ール６がパッド中央部４に落込むことからその位置が安
定するといった効果もある。なおパッド部分は、セラミ
ック基板の焼結後に、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ等のペーストを
塗布、焼付けすることでも製造できる。

【００３７】上記の実施形態では、接続端子（ハンダバ
ンプ）７として高融点ハンダボール６を用い、これを低
融点ハンダ５でハンダ付けすることで形成した場合を説
明したが、金属ボールを用いる場合には高融点ハンダボ
ール６に代えてＣｕボールを用いてもよい。ただしＣｕ
ボールを用いる場合にはハンダの濡れ性を高めるためそ
の表面に低融点ハンダをコーティングしておくとよい。
さらに、このような金属ボールを用いることなく、図１
１に示したように、１種類のハンダ例えば低融点ハンダ
５のみをパッド部分３ａ，３ａに印刷（塗布）したあと
リフローして接続端子７としてもよい。この場合には、
接続端子７全体が低融点ハンダ５から形成される。そし
て、この場合も同図に示したようにパッド中央部４を含
むハンダ不濡れ面ではハンダ５がはじかれて空隙Ｇが形
成され、各パッド部分３ａ，３ａに跨がってハンダ付け
される。なお、このような場合にも、各パッドともパッ
ド部分３ａ，３ａの数、クラックの発生があるまで断線
しない。

【００３８】図１１の例も含め、パッド部分３ａの上面
３ｂまでの高さＨは適宜に設定すればよいが、高いほど
その側面３ｃのハンダ濡れ面（ハンダ付け可能面積）が
増大するから、接合部の引っ張り強度の低下を防止でき
る。なお、パッド部分３ａ相互の間隔（ハンダ不濡れ面
の幅）は、パッドの大きさ（径）や、基板１やプリント
基板２１の有する熱膨張係数等を考慮して適切な値を選
択すればよい。

【００３９】また、上記では一パッドを４つのパッド部
分から形成した場合を例示したが、その数はいずれであ
ってもよい。ただし、この数が多いほど、クラックの発
生回数を多く確保でき、断線に至る時間を遅らせること
ができる。この数はパッドの形状、大きさ、配線基板相
互の熱膨張係数の差などに応じて適宜に設定すればよ
い。ただし、あまり多くすると一パッド部分が小さくな
り過ぎるために好ましくなく、一般的には３〜８程度の
パッド部分（ハンダ濡れ面）からなるようにすると良
い。なお、この際各パッド部分は、上記形態例のように
略同形状略同寸法とし、略等角度間隔で一円周上に配置
するとよい。

【００４０】以下、本発明に係る複数のパッド部分の配
置例を幾つか挙げる。図１２は、一パッド３を平面視、
５つの円形のパッド部分３ａからなるものとし円リング
状に配置した形態例であり、図１３は、一パッド３を平
面視、８つの円形のパッド部分３ａからなるものとし、
同様に円リング状に配置した形態例である。もっとも、
各パッド部分の平面形状は円形に限定されるものではな
く、楕円形など任意の形状とすることができる。ただ
し、円形など一パッド部分を角部を有さないで曲線で囲
まれた形状とすると、角部に応力が集中しその近傍を起
点としてクラックが発生することが防止されるので、よ
りクラックの発生の可能性を低減することができる。

【００４１】図１４は、一接続パッド３が全体として略
円形のものにおいて中央部（ハンダ不濡れ面）４を四角
とし、その各々の角においてハンダ不濡れ面を横断させ
て各パッド部分３ａを４つに分割、分離して、平面視、
リング状に配置した例である。さらに、図１５は、一接
続パッド３をなすパッド部分３ａを２つとし、それぞれ
同じ円弧状、大きさに形成、配置した例である。このも
のは形状が単純なためパッドが小さいものに有効であ
る。もちろん、このように円弧状に形成、配置する場合
でも３以上に分割、分離した配置としてもよい。なお、
接続端子として金属ボールをハンダ付けする場合には、
上記各例のように、各パッド部分の平面的配置を円リン
グ状として一（仮想）円周に外接するようにするのがよ
い。金属ボールがパッド中央部にて安定するからであ
る。

【００４２】なお、上記においてはパッド部分の上面よ
り低く形成されているパッド中央部４をハンダ不濡れ面
としたが、本発明においては図１６、１７に示した一接
続パッド３のように、パッド中央部４を、それ自体を包
囲する隆起したパッド部分３ａとは別のパッド部分（ハ
ンダ濡れ面）１３ａとしておいてもよい。このようなパ
ッド部分１３ａがあれば、その分、ハンダ付け面積が増
大するので接合強度が向上する。しかも、中央部４のパ
ッド部分１３ａを包囲するパッド部分３ａが全部切断さ
れても、内側のパッド部分１３ａではハンダが付いてい
るから、この部位に新たなクラックが発生しないかぎり
断線しない。

【００４３】上記においては、セラミック製のパッケー
ジ用基板に本発明を具体化し、これを樹脂製のプリント
基板に搭載した場合で説明したが、本発明は樹脂製のプ
リント基板にも具体化できる。このようなプリント基板
に前例のセラミック基板を搭載、接続した場合には、両
配線基板のパッド相互間の断線がさらに有効に防止され
る。すなわち、本発明は、パッケージ基板やプリント基
板など配線基板の種類、或いはその材質にかかわらず、
熱膨張係数の異なる配線基板や変形を生ずる配線基板を
接合する場合に極めて効果的である。

【００４４】なお、ガラス−エポキシ樹脂等からなる樹
脂製の配線基板において具体化する場合には次のような
形成手法が例示される。すなわち、図１、２のパッド３
を樹脂製の配線基板に具体化する場合には、例えば、樹
脂基板１のパッド部位に、無電解Ｃｕメッキや電解Ｃｕ
メッキを用いたアディティブ法によって、或いはサブト
ラクティブ法によって図示の平面形状通りに所定高さ
（厚さ）の銅パターン（パッド３）を形成することでよ
い。

【００４５】そしてこうした樹脂製の基板のパッドの表
面にＮｉメッキ、Ａｕメッキをかけ、その後、そのパッ
ドに低融点ハンダペーストを印刷し、金属ボールを搭載
してリフローし、或いは共晶ハンダペーストを印刷して
リフローすれば、上記したセラミック製の配線基板と同
様、金属ボールをハンダ付けしてなるもの或いはハンダ
バンプを備えてなる配線基板を得ることができ、それぞ
れ上記の各形態と同様な作用ないし効果がある。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る請求項１記載の配線基板によれば、その各接続パ
ッドに接続端子として、ハンダバンプが形成され若しく
はハンダ付け可能の金属ボールがハンダ付けされる際、
ハンダはハンダ不濡れ面ではじかれ、複数の各パッド部
分に跨がってハンダ付けされる。そして、このような配
線基板を接合した際には、その各接続パッドではその接
続前と同様にハンダは複数の各パッド部分に跨がってい
る。したがって熱応力（せん断力）が作用する際には、
各接続パッドをなす複数の各パッド部分に応力が分散さ
れるから、一パッド部分当りの応力が小さくなるために
基本的にクラックが発生し難くくなる。

【００４７】そして、たとえその応力によって各パッド
をなすの一パッド部分の上面と低融点ハンダとの界面近
傍のハンダの外周縁にクラックが発生し、その一パッド
部分に沿って進展したとしても、その進展は一パッド部
分を貫通して止まる。すなわち、本発明においては一パ
ッド部分のハンダが切断されても残る他のパッド部分で
は接続が確保されているため、一接続端子として断線に
は至らない。このように、本発明では一接続パッドをな
すパッド部分が複数存在することから、その数分の新た
なクラックの発生がないかぎり、完全な断線に至ること
はないので、結果として断線に至るまでの時間が延長さ
れ信頼性の高い接合となるのである。

【００４８】さらに本発明に係る配線基板によれば、接
続端子として金属ボールをハンダ付けする場合には、接
続パッドをなす複数のパッド部分に包囲される内側（パ
ッド中央部）において、同金属ボールがその最下端部を
各パッド部分の上面より低位とされて各パッド部分にハ
ンダ付けされたものとすることができる。すなわち、金
属ボールが隆起する複数のパッド部分の内側に落込み、
横方向に係止する形となってハンダ付けされるから、そ
の位置が安定するし、落込みがある分、接合後において
横方向の力に対する耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＢＧＡパッケージ用基板の一実施
形態例を示す一部破断側面図及びその一接続パッドを説
明する拡大断面図。

【図２】図１の一接続パッドの拡大平面図。

【図３】図１，２の一接続パッドにハンダボールをハン
ダ付けした斜視図。

【図４】図３の中央縦断面図。

【図５】接続パッドにハンダボールがハンダ付けされた
図１のＢＧＡパッケージ用基板の概略構成側面図。

【図６】図５のＢＧＡパッケージ用基板をプリント基板
に重ね合わせた際における両配線基板の接続端子部分の
拡大断面図。

【図７】図６においてハンダ付けした図。

【図８】図７においてクラックが発生しその進展が止ま
る状態の説明用断面図。

【図９】ハンダボールがパッド中央部に落込む適切深さ
を説明する断面図。

【図１０】配線基板及び接続パッドの製造工程図。

【図１１】図２のパッドに低融点ハンダからなるハンダ
バンプを形成した縦断面図。

【図１２】一接続パッドの別の実施形態を示す拡大平面
図。

【図１３】一接続パッドの別の実施形態を示す拡大平面
図。

【図１４】一接続パッドの別の実施形態を示す拡大平面
図。

【図１５】一接続パッドの別の実施形態を示す拡大平面
図。

【図１６】一接続パッドの別の実施形態を示す拡大平面
図。

【図１７】図１６の中央横断面図。

【図１８】従来のＢＧＡ配線基板の接続端子を説明する
図。

【図１９】従来のＢＧＡ配線基板をセラミック基板に重
ねて接続端子を接合した状態の説明用断面図。

【図２０】図１９において温度変化により両配線基板の
伸縮で、ハンダにクラックが生じる状態の説明用断面
図。

【図２１】図２０の部分拡大図。

【符号の説明】

１ＢＧＡパッケージ用基板２ＢＧＡパッケージ用基板の主面３ＢＧＡパッケージ用基板の接続パッド３ａ一接続パッドを構成するパッド部分３ｂパッド部分の上面３ｄパッド部分の側面４パッド中央部（ハンダ不濡れ面）５低融点ハンダ６高融点ハンダボール（金属ボール）７接続端子２１プリント基板２２プリント基板の主面２３プリント基板の接続パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面がハンダに濡れる接続パッドを複数
備えた配線基板において、その各接続パッドは、平面
視、リング状若しくは一円周に外接するように、ハンダ
に濡れない面を介して分離して配置された複数のパッド
部分を有してなると共に、該各パッド部分は隆起状に形
成され、該複数のパッド部分に包囲される内側の面が該
各パッド部分の上面より低く形成されていることを特徴
とする配線基板。
【請求項２】各接続パッドをなす複数のパッド部分に
包囲される内側において、接続端子としてハンダ付け可
能の金属ボールがその最下端部を前記各パッド部分の上
面より低位とされて、該金属ボールの融点より低融点の
ハンダで各パッド部分にハンダ付けされている請求項１
記載の配線基板。
【請求項３】各接続パッドにハンダバンプが形成され
ている請求項１記載の配線基板。
【請求項４】各接続パッドをなす複数のパッド部分
が、平面視、略同形状同寸法とされ、各接続パッドの中
心に関して略等角度間隔で配置されている請求項１ない
し３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】各接続パッドをなすパッド部分が３以上
からなる請求項１、ないし４のいずれかに記載の配線基
板。
【請求項６】各接続パッドをなす複数のパッド部分の
各々が、平面視、角部を有しない形状である請求項１な
いし５のいずれかに記載の配線基板。