JPH10303331A - ボール・グリッド・アレイ・モジュール - Google Patents

ボール・グリッド・アレイ・モジュール

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JPH10303331A
JPH10303331A JP10099260A JP9926098A JPH10303331A JP H10303331 A JPH10303331 A JP H10303331A JP 10099260 A JP10099260 A JP 10099260A JP 9926098 A JP9926098 A JP 9926098A JP H10303331 A JPH10303331 A JP H10303331A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＦ適用例に使用されるキャビティ・ダウン
型のプラスッチック・ボール・グリッド・アレイ電子パ
ッケージを提供する。 【解決手段】 外部のＨＦ波干渉から能動素子を保護す
るために、ファラデー籠が実現される。ファラデー籠の
横方向側面は、基板の４つのエッジに沿ってメッキ・ス
ルーホールにジグザグに接続された１列のはんだボール
によって構成される。籠の上面はスルーホールに電気的
に接続されたキャビティ・ダウン・パッケージの金属補
強材であり、籠の底面は、はんだボールに適切に接続さ
れた主基板の接地面によって表される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層基板に関し、
さらに詳細には、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）
電子モジュールの製造に使用される積層基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の技術の発達により、シングル・チ
ップ・モジュール（ＳＣＭ）型、またはマルチ・チップ
・モジュール（ＭＣＭ）型の電子モジュールの製造用基
板としてプリント回路板（ＰＣＢ）積層板の使用が導入
された。このモジュールには、（マザー・ボード、バッ
ク・プレーン、アプリケーション・ボードなどの）電子
回路との電気接続用の複数の導電性パッドが設けられ
る。この種類の電子モジュールに対する電気接続は、ボ
ール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）と名付けられるはん
だ合金の小さな球形部分によって達成される。通常、こ
の種のモジュールは、有機材料から作られるＰＣＢ積層
を使用する。このモジュールは、通常プラスチック・ボ
ール・グリッド・アレイと呼ばれる。定義「プラスチッ
ク」は、セラミック基板ではなくＰＣＢが有機的性質の
ものであることを示す。ＢＧＡモジュールの別の例とし
ては、積層板ではなく基板としてテープ状の有機材料を
使用するテープＢＧＡ（ＴＢＧＡ）がある。
【０００３】図１に、ＳＣＭ型のＢＧＡモジュールの断
面図を示す。積層板１０１の下部面上に複数の導電性パ
ッド１０３があり、各パッドには、電子回路と接触さ
れ、リフローされ、それによって電気接続を実現するは
んだボール１０５が供給される。モジュールの上側面上
に、能動素子を保護する樹脂キャップ１０９によって覆
われる能動素子１０７がある。電子モジュールを製造す
る際に、基板の異なった導電層を電気的に相互接続する
ために、ホールを介してメッキされる基板を提供するこ
とは、普通である。基板は、基板の外部面上に位置する
導電層２枚だけを有するＮＩＰ（ノー・インタ−ナル・
プレーン）型であり、あるいは、１枚または複数枚の中
間の導電層を有する多層基板である。
【０００４】図２に、キャビティ・ダウン・パッケージ
によって構成される代替ＰＢＧＡモジュールを示す。
（図１を参照して先に説明したチップアップ・モジュー
ルに対する）キャビティ・ダウン・モジュールの主な差
違点は、能動素子２０７がモジュールの下面にはんだボ
ール２０５の同じ側に取り付けられ、能動素子２０７を
完全に取り囲む有機基板の一種の空洞２０１中に配置さ
れていることである。この構成は、チップアップＰＢＧ
Ａモジュールに比べていくつかの利点をもたらす。利点
の１つは、チップが基板中に「収容されている」ので、
結果としてパッケージ厚さが縮小されることである。さ
らに、このモジュールは、能動素子がモジュールの上面
を構成する金属補強材に通常は取り付けられるため、よ
り良好な熱放散をもたらし、熱放散装置としても働く。
【０００５】ＢＧＡ技術は、一般にピン・グリッド・ア
レイなどの従来技術に勝る、信頼性、堅牢性、および低
製造コストなどいくつかの利点を有する。ＢＧＡ技術内
では、プラスッチックＢＧＡは、セラミック基板のよう
な他の基板を使用するよりはるかに安い解決方法とな
る。しかし、現況技術のプラスッチックＢＧＡモジュー
ルは、あらゆる種類の適用例に適してはいない。
【０００６】一例は、高周波適用例でのＰＢＧＡの使用
である。この種のデバイスは、製品の作用周波数とのバ
ックグラウンド干渉を回避するために、電磁妨害（ＥＭ
Ｉ）遮蔽を必要とする。周波数が高くなるにつれて、関
係する波長が短くなる。波長が充分短い場合、信号は分
子と分子間の原子構造を通過することができ、信号が電
子パッケージの製造に普通使用される材料を横切ること
ができる。この現象が起きた場合、干渉／外乱がチップ
上の能動回路に到達することができ、正しい信号と結合
して、全く勝手に回路をラッチし、またはラッチ解除
し、チップ機能を認識不可能にし、または使用不可能に
し、場合によっては、適用例を物理的に損傷することさ
えある。通常の環境では、電気スパイク、家庭電気器具
からの妨害、雰囲気中に存在する短波光線（Ｘ線）など
の高周波／無線周波数特性をもつランダムな信号のいく
つかの可能性がある。この大きな問題を回避するため
に、ＲＦ妨害が横切らず、それを反射して戻す金属など
の非常にち密な分子構造を有する材料で作られた１種の
箱でＲＦ適用例を保護することが必要である。この金属
箱は、適用例の機能を保護するファラデー籠として動作
する。
【０００７】電子回路を収容する全金属製空洞パッケー
ジを使用するＨＦ適用例のための装置を製造することが
知られている。ハイブリッド・マイクロエレクトロニク
ス回路では、シリコン・ダイスおよび受動デバイスを載
せた基板（通常、セラミック）が、金属パッケージの底
部に接着またはろう付けされる。ワイヤ・ボンディング
相互接続が基板とパッケージ・リード線の間に形成され
る。次いで、ワン・ピースの全金属パッケージを得るた
めに、開いた空洞に覆い蓋をろう付け、または溶接する
ことによって、モジュール全体がキャップ付けされる。
したがって、内部相互接続を通して金属外被を接地する
ことによりＥＭＩ遮蔽が得られる。
【０００８】しかし、この解決方法によると、コストが
かなり高くなる。低コストの有機パッケージを使用する
ことが非常に望ましいが、現況技術のＰＢＧＡはＥＭＩ
遮蔽の要件を満たさない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の欠点を解決する技法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ボール
・グリッド・アレイ電子モジュールの製造に使用される
積層基板が提供される。この基板は、能動素子と接続可
能であり、能動素子と入出力接続するため、第１の複数
のはんだ合金のほぼ球形の部分を受ける第１の複数の導
電性パッドを第１の面上に有する。この基板は、さらに
積層板の周辺に沿って基板の前記第１面上に置かれた第
２の複数のはんだ合金のほぼ球形の部分を受けるための
第２の複数の導電性パッドと、前記第２の複数の導電性
パッドのほぼ近傍にある、基板中の複数のメッキ・スル
ーホールとを備え、前記第２の複数の導電性パッドは前
記複数のスルーホールと電気接続されている。
【００１１】さらに、本発明によると、能動素子および
有機積層基板を備え、基板が、能動素子と入出力接続す
るため、第１の複数のはんだ合金のほぼ球形の部分を受
ける第１の複数の導電性パッドを第１の面上に有する、
プラスッチック・ボール・グリッド・アレイ・モジュー
ルが提供される。この基板は、さらに積層板の周辺に沿
って基板の前記第１面上に置かれた第２の複数のはんだ
合金のほぼ球形の部分を受けるための第２の複数の導電
性パッドと、前記第２の複数の導電性パッドのほぼ近傍
にある、基板中の複数のメッキ・スルーホールとを備
え、前記第２の複数の導電性パッドが、前記複数のスル
ーホールと電気的に接続されている。
【００１２】また、本発明によると、本発明者は有機積
層基板を使用してキャビティ・ダウンＢＧＡパッケージ
を製造する方法を提供する。この方法は、有機積層板に
周辺に沿って複数の導電性パッドを提供するステップ
と、有機積層板に複数の導電性パッドの近傍に複数のメ
ッキされたスルーホールを提供するステップと、金属フ
ェンスを実現するため、複数の導電性パッドを複数のス
ルーホールと電気的接続するステップとを含む。
【００１３】したがって、本発明により、ＨＦ装置を製
造するために低コストで普通に入手できるベース有機材
料を使用することができる。本発明は、無線周波数の大
気中の自然の電磁放射、またはその結果生じる無線装置
干渉の外乱から能動デバイスを保護する一種の完全なフ
ァラデー籠を作成することによって、電磁妨害（ＥＭ
Ｉ）からの効果的な遮蔽をもたらす。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態によれ
ば、図２に示すように、有機基板を備えキャビティ・ダ
ウン型ＢＧＡモジュールが使用されるが、本発明は異な
る種類のモジュール（たとえば、チップアップ型のＢＧ
Ａ）を使用して実施することもできる。
【００１５】高周波適用例にモジュールを使用するため
に、電子モジュールの能動素子の完全な電磁妨害（ＥＭ
Ｉ）遮蔽が必要であり、そうしないと、外部の短波干渉
が材料を通過し、チップ上の能動回路に到達し、その機
能を変更し、あるいは能動素子を損傷する可能性があ
る。この理由で、ＨＦ適用例で通常使用される材料は、
非常にち密な分子構造を有する。ＨＦ適用例の通常のパ
ッケージにおいては、セラミック基板に取り付けられた
能動シリコン素子が、金属カバーで保護される。セラミ
ック自体ＨＦ波を通過させない材料である。
【００１６】本発明の好ましい実施形態によれば、有機
基板を使用して、モジュールの完全な遮蔽が実現され
る。有機材料はＨＦ波に対して障壁とならない。このた
め、（たとえば）ジグザグに一緒に接続されたはんだボ
ールとメッキ・スルーホールの組み合わせによって基板
の側面に沿って金属フェンスを作成する。図３の平面図
に概略的に示すように、有機基板の４辺に沿ってメッキ
・スルーホール３０１がはんだボール３０２と交互に配
置され、互いに接続されて、モジュール全体を取り囲む
「フェンス」を構成する。このフェンスは、高周波電磁
波を防止するのに非常に効果があることが判っているシ
ールドとなる。実験室でのテストによれば、前述のよう
な遮蔽を使用して１ＧＨ以上のＨＦ放射から保護するこ
とができる。好ましい実施形態では、このスルーホール
およびはんだボールは、ＢＧＡモジュールの製造に使用
される通常のスルーホールおよびはんだボールと同一で
あるが、能動回路との接続はない。スルーホールおよび
はんだボールは、ＨＦ遮蔽を実現するために接地され
る。図３に、能動装置とモジュールが取り付けられる主
基板との間に信号接続を実現する、たとえばいくつかの
はんだボール３０５を概略的に図示する。
【００１７】前述のように、本発明の好ましい実施形態
では、基板は有機でキャビティ・ダウン型である。これ
は、能動素子が基板中に収容されていて、スルーホール
およびはんだボールの「金属フェンシング」が完全な横
方向遮蔽であることを意味する。チップアップ型の場
合、前述のフェンシングは基板に対する遮蔽をもたら
す、能動素子の保護を完全にするために、追加の横方向
遮蔽が必要になるはずである。
【００１８】次に図４を参照すると、本発明の好ましい
実施形態によって実現された完全なファラデー籠の詳細
が示されている。ＨＦ電磁波から遮蔽するために、能動
素子４０１は、ファラデー籠によって完全に取り囲まな
ければならない。前述のように、籠の横方向側面は、互
いに接続されたメッキ・スルーホール３０１およびはん
だボール３０２によって構成される。スルーホール３０
１は（好ましい実施形態によると、有機積層板である）
基板内で遮蔽を実現し、はんだボールは（モジュールを
最終的に基板上に取り付けたとき）基板と主基板の間で
横方向遮蔽を確保する。はんだボール３０３に適切に接
続された主基板中の接地面４０３が、ファラデー籠の下
面を構成するが、好ましい実施形態によると、上面は上
部金属板４０５を接続することによって実現される。上
部金属板はスルーホール３０１とともにキャビティ・ダ
ウン・モジュールの上面を構成する。
【００１９】前述のように、ファラデー籠を構成するス
ルーホールおよびはんだボールは、能動性のものと同一
でもよい。好ましい実施形態によれば、この追加のはん
だボール間の距離は、ＢＧＡＧモジュール製造の業界標
準であるＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｕｎｃｉ
ｌ）によって定められた距離と同一である。この距離
は，１．２７ｍｍであるが、もちろん他の寸法も使用で
きる。
【００２０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００２１】（１）能動素子と接続可能であり、能動素
子と入出力接続するために、第１の複数のはんだ合金の
ほぼ球形の部分を受ける第１の複数の導電性パッドを第
１の面上に有する、ボール・グリッド・アレイ電子モジ
ュールの製造に使用される積層基板であって、積層板の
周辺に沿って基板の前記第１面上に置かれた第２の複数
のはんだ合金のほぼ球形の部分を受けるための第２の複
数の導電性パッドと、前記第２の複数の導電性パッドの
近傍にある、基板中の複数のメッキ・スルーホールとを
備え、前記第２の複数の導電性パッドが、前記複数のス
ルーホールと電気的に接続されている、積層基板。 （２）前記複数のスルーホールと前記第２の複数の導電
性パッドが、スルーホールと導電性パッドが交互にジグ
ザグになるように接続される、上記（１）に記載の積層
基板。 （３）上記（１）または（２）に記載の基板を使用した
ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）モジュール。 （４）基板が、有機プリント回路基板（ＰＣＢ）であ
る、上記（３）に記載のＢＧＡモジュール。 （５）キャビティ・ダウン型の上記（３）または（４）
に記載のＢＧＡモジュール。 （６）前記第１面の反対側のＰＣＢの面上に取り付けら
れ、前記複数のスルーホールに電気的に接続された上面
金属板をさらに備える、上記（５）に記載のキャビティ
・ダウンＢＧＡモジュール。 （７）ＨＦ適用例で使用するための上記（６）に記載の
キャビティ・ダウンＢＧＡモジュール。 （８）はんだ合金の前記第２の複数のほぼ球形の部分を
通して前記第２の複数の導電性パッドに接続可能な導電
性接地面を備える、上記（５）、（６）または（７）に
記載のキャビティ・ダウンＢＧＡモジュールを搭載する
ための主基板。 （９）有機積層板にその周辺に沿って複数の導電性パッ
ドを設けるステップと、有機積層板に複数の導電性パッ
ドの近傍に複数のメッキ・スルーホールを設けるステッ
プと、金属フェンスを実現するため、複数の導電性パッ
ドを複数のスルーホールと電気的に接続するステップと
を含む有機積層基板を使用してキャビティ・ダウンＢＧ
Ａパッケージを製造する方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップアップ型の従来技術によるＢＧＡモジュ
ールの概略図である。
【図２】キャビティ・ダウン型の従来技術によるＢＧＡ
モジュールの概略図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による有機プリント
回路基板の平面図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１０１ 積層板 １０３ 導電性パッド １０５ はんだボール １０７ 能動素子 １０９ 樹脂キャップ ２０１ 空洞 ２０３ 導電性パッド ２０５ はんだボール ２０７ 能動素子 ３０１ メッキ・スルーホール ３０３ 接地接続 ３０５ 信号接続

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】能動素子と接続可能であり、能動素子と入
    出力接続するために、第１の複数のはんだ合金のほぼ球
    形の部分を受ける第１の複数の導電性パッドを第１の面
    上に有する、ボール・グリッド・アレイ電子モジュール
    の製造に使用される積層基板であって、 積層板の周辺に沿って基板の前記第１面上に置かれた第
    ２の複数のはんだ合金のほぼ球形の部分を受けるための
    第２の複数の導電性パッドと、 前記第２の複数の導電性パッドの近傍にある、基板中の
    複数のメッキ・スルーホールとを備え、 前記第２の複数の導電性パッドが、前記複数のスルーホ
    ールと電気的に接続されている、積層基板。
  2. 【請求項２】前記複数のスルーホールと前記第２の複数
    の導電性パッドが、スルーホールと導電性パッドが交互
    にジグザグになるように接続される、請求項１に記載の
    積層基板。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の基板を使用した
    ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）モジュール。
  4. 【請求項４】基板が、有機プリント回路基板（ＰＣＢ）
    である、請求項３に記載のＢＧＡモジュール。
  5. 【請求項５】キャビティ・ダウン型の請求項３または４
    に記載のＢＧＡモジュール。
  6. 【請求項６】前記第１面の反対側のＰＣＢの面上に取り
    付けられ、前記複数のスルーホールに電気的に接続され
    た上面金属板をさらに備える、請求項５に記載のキャビ
    ティ・ダウンＢＧＡモジュール。
  7. 【請求項７】ＨＦ適用例で使用するための請求項６に記
    載のキャビティ・ダウンＢＧＡモジュール。
  8. 【請求項８】はんだ合金の前記第２の複数のほぼ球形の
    部分を通して前記第２の複数の導電性パッドに接続可能
    な導電性接地面を備える、請求項５、６または７に記載
    のキャビティ・ダウンＢＧＡモジュールを搭載するため
    の主基板。
  9. 【請求項９】有機積層板にその周辺に沿って複数の導電
    性パッドを設けるステップと、 有機積層板に複数の導電性パッドの近傍に複数のメッキ
    ・スルーホールを設けるステップと、 金属フェンスを実現するため、複数の導電性パッドを複
    数のスルーホールと電気的に接続するステップとを含む
    有機積層基板を使用してキャビティ・ダウンＢＧＡパッ
    ケージを製造する方法。
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