JPH1092965A - 面実装型半導体パッケージ - Google Patents

面実装型半導体パッケージ

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JPH1092965A
JPH1092965A JP8247790A JP24779096A JPH1092965A JP H1092965 A JPH1092965 A JP H1092965A JP 8247790 A JP8247790 A JP 8247790A JP 24779096 A JP24779096 A JP 24779096A JP H1092965 A JPH1092965 A JP H1092965A
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JP
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wiring board
printed wiring
solder
semiconductor package
solder balls
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JP8247790A
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Yoshinori Kamikawa
喜規 上川
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Toshiba Corp
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】パッケージ本体の反り変形により発生する半田
付け不良を防止することができ、信頼性に優れた面実装
型半導体パッケージを得ることにある。 【解決手段】矩形状をなしICチップ17を収容するパ
ッケージ本体15の裏面16bに、半田層によって被覆
された多数の半田ボール22をマトリクス状に並べて配
置し、これら半田ボール22をプリント配線板2のパッ
ド8に半田付けする面実装型半導体パッケージ3におい
て、半田ボール22の配置エリア7の少なくとも隅部1
5a〜15dに配置された半田ボール22aは、ICチ
ップ17とは接続されていないダミーボールである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICチップに接続
された多数の半田ボールを有する面実装型半導体パッケ
ージに関する。
【0002】
【従来の技術】面実装型半導体パッケージの1つとし
て、ボールグリッドアレイ型(以下、「BGA型」と称
す)の半導体パッケージが知られている。この種の半導
体パッケージは、ICチップが合成樹脂製のモールド材
でモールドされたプラスチックBGA、パッケージ基材
がセラミック等からなるセラミックBGAおよびパッケ
ージ基材がフィルム状の部材からなるテープBGA等が
知られている。
【0003】これらBGAのうち、上記プラスチックB
GAは、ICチップがボンディングされた回路基板と、
上記ICチップをモールドする合成樹脂製のモールド材
とを有し、上記回路基板の裏面には、多数の半田ボール
がマトリクス状に並べて配置されている。半田ボール
は、半導体パッケージの外部端子として機能するもので
あり、上記回路基板の裏面に半田付けされている。
【0004】このようなBGA型の半導体パッケージ
は、プリント配線板に実装され、モジュール基板を構成
している。プリント配線板は、半導体パッケージが実装
される実装面を有し、この実装面には、多数のパッドが
マトリクス状に並べて配置されている。また、パッド
は、プリント配線板の導体パターンに電気的に接続され
ており、これらパッドに半導体パッケージの半田ボール
が接合されるようになっている。
【0005】ところで、上記構成の半導体パッケージ
は、例えばリフロー・半田付け方式によりプリント配線
板に実装されている。この半導体パッケージをプリント
配線板に実装するには、まず、プリント配線板のパッド
の上に半田ペーストを印刷する。次に、プリント配線板
上に半導体パッケージを装着し、そのパッケージ本体の
半田ボールをパッドに接触させる。この状態でプリント
配線板をリフロー炉に収容し、プリント配線板および半
導体パッケージを加熱することにより、上記半田ペース
トを溶融させる。このことにより、半田ボールとパッド
とが互いに接合され、半導体パッケージがプリント配線
板に電気的かつ機械的に接続される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、BGA型の
半導体パッケージをプリント配線板に半田付けする際、
この半導体パッケージは、プリント配線板と共に加熱さ
れるために、パッケージ本体の熱膨張係数とプリント配
線板との熱膨張係数とが相違していると、回路基板を含
むパッケージ本体の外周部がプリント配線板の実装面か
ら遠ざかる方向に反るように変形する場合がある。そし
て、このパッケージ本体の反り量は、パッケージ本体が
大型化する程に増大する傾向にある。
【0007】そのため、マトリクス状に配置された半田
ボールのうち、特にパッケージ本体の隅部に近い半田ボ
ールとパッドの半田付け部が離間し、半田付けが不良と
なる場合がある。特にBGA型の半導体パッケージで
は、半田ボールとパッドとの半田付け部が、パッケージ
本体とプリント配線板との間の微細な隙間に入り込んで
いるため、通常の面実装型のIC部品のように、半田付
け部に異常があるか否かを外観的に検査することができ
ない。
【0008】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、その目的は、パッケージ本体の反り変形
により発生する半田付け不良を防止することができ、信
頼性に優れた面実装型半導体パッケージを得ることにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、矩形状をなし半導体素子を
収容するパッケージ本体の裏面に、半田層によって被覆
された多数の半田ボールをマトリクス状に並べて配置
し、これら半田ボールをプリント配線板のパッドに半田
付けする面実装型半導体パッケージにおいて、上記半田
ボールの配置エリアの少なくとも隅部に配置された半田
ボールは、上記半導体素子とは接続されていないダミー
ボールとした。
【0010】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。すなわち、リフロー・半田付け等の加熱時にパ
ッケージ本体に反りが発生し、パッケージ本体とプリン
ト配線板との半田付け部に負荷が作用した場合、この負
荷の多くは、ダミーボールとこのダミーボールに対応す
るパッドとの半田付け部が荷担することになる。このた
め、他のダミーボールではない半田ボールとこの半田ボ
ールに対応するパッドの半田付け部に上記負荷が直接作
用するのを防止でき、これら半田ボールとパッドとの半
田付け部に不良が発生し難くなる。
【0011】また、配置エリアの隅部以外に配置された
半田ボールに半導体素子を接続することになるので、半
田ボールと半導体素子との配線距離を短くなり、高速信
号の扱いが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図1
乃至図3に基づいて説明する。図1は本発明に係る面実
装型半導体パッケージの1つであるBGA型の半導体パ
ッケージが組込まれたモジュール基板を示す縦断面図で
ある。また、図2は半導体パッケージの底面図、図3の
(a),(b)は要部を拡大して示す断面図である。
【0013】図1に示すように、モジュール基板1は、
プリント配線板2と、このプリント配線板2に実装され
たBGA型の半導体パッケージ3とを備えている。プリ
ント配線板2は、図3の(a)に示すように例えばポリ
イミド等により形成された絶縁基板5と、この絶縁基板
5上に形成された導体パターン6とを有している。絶縁
基板5の表面は、平坦な実装面5aをなしている。実装
面5aの配置エリア7には、多数のパッド8がマトリク
ス状に並べて配置されている。パッド8は、上記導体パ
ターン6に電気的に接続されている。パッド8は、夫々
円形の平面形状を有し、これらパッド8の形状は、互い
に同一となっている。そして、パッド8の表面は、半田
層9によって覆われており、この半田層9は、パッド8
の表面に半田ペーストを印刷することにより構成されて
いる。
【0014】絶縁基板5は、ソルダレジスト層11によ
って覆われている。このソルダレジスト層11は、上記
パッド8に対応した部分において除去されている。その
ため、パッド8は、上記プリント配線板2の外方に露出
されている。
【0015】一方、図1や図2に示すように、上記半導
体パッケージ3は、パッケージ本体15を有している。
パッケージ本体15は、四つの隅部15a〜15dを有
する偏平な矩形状をなしている。このパッケージ本体1
5は、パッケージ基材としてのプリント配線基板16
と、このプリント配線基板16の表面16aに実装され
たICチップ(半導体素子)17と、このICチップ1
7をプリント配線基板16上にモールドする合成樹脂あ
るいはセラミック製のモールド材18とを備えている。
ICチップ17は、プリント配線基板16にモールドさ
れる以前に、このプリント配線基板16の表面16aの
配線パターン19にワイヤーボンディングされている。
【0016】図3に示すように、プリント配線基板16
の裏面16bは、モールド材18によって覆われること
なく露出されている。この裏面16bには、多数の接続
パッド20がマトリクス状に並べて配置されている。接
続パッド20は、上記導体パターン19に導通されてい
る。
【0017】プリント配線基板16の接続パッド20に
は、夫々球形の半田ボール22が接合されている。半田
ボール22は、半導体パッケージ3の外部端子として機
能するものであり、上記プリント配線板2のパッド8と
対応するように、上記プリント配線基板16の裏面16
bにおいてマトリクス状に並べて配置されている。これ
ら半田ボール22は、半田層23を介して接続パッド2
0に接合されており、各半田ボール22の外周面は、上
記半田層23によって覆われている。
【0018】図2および図3に示すように、上記マトリ
クス状に配置された半田ボール22のうち、その半導体
パッケージ15の隅部15a〜15dに位置する半田ボ
ール22aは、上記ICチップ17と接続されていない
ダミーボールとなっている。
【0019】一方、二点鎖線Gの範囲は、GND端子が
接続されている。このため、ICチップ17との距離を
短くすることができ、インダクタンスの増加等の悪影響
を最小限に抑えることができる。
【0020】二点鎖線Eの範囲は、電源端子が接続され
ている。このため、ICチップ17との距離を短くする
ことができ、インダクタンスの増加等の悪影響を最小限
に抑えることができる。
【0021】なお、GND端子及び電源端子が接続され
る範囲は上記範囲に限られず、二点鎖線Gの範囲に、電
源端子を接続し、二点鎖線Eの範囲にGND端子を接続
してもよい。また、二点鎖線Gの範囲にGND端子及び
電源端子を接続するようにしてもよい。
【0022】このような構成の半導体パッケージ3は、
リフロー・半田付け方式によりプリント配線板2に実装
されている。すなわち、この半導体パッケージ3をプリ
ント配線板2に実装するには、各半田ボール22,22
aが所望のパッド8上に位置するように、半導体パッケ
ージ3をプリント配線板2の実装面5aに装着する。こ
の後、この状態で半導体パッケージ3が装着されたプリ
ント配線板2をリフロー炉に収容し、プリント配線板2
および半導体パッケージ3全体を加熱する。この加熱温
度は、半田層9,23を溶融させるに充分な温度であれ
ば良く、上記半田ボール22,22aの融点よりも低く
定められている。
【0023】この加熱により、半田層9,23が溶融し
て一体化され、これら半田層9,23を介して半田ボー
ル22,22aとパッド8とが接合される。この結果、
半導体パッケージ3は、パッド8に電気的に接続される
とともに、プリント配線板2に固着される。
【0024】一方、加熱した際には、パッケージ本体1
5の隅部15a〜15dがプリント配線板2の絶縁基板
5の表面5aから遠ざかるように反り変形する。リフロ
ー・半田付け時に、パッケージ本体15とプリント配線
板2との熱膨張係数の相違に起因する負荷がパッケージ
本体15とプリント配線板2との半田付け部に作用した
場合、この負荷の多くは、上記ダミーボール22aとダ
ミーパッドとの半田付け部が荷担することになる。
【0025】このため、パッド8と半田ボール22との
半田付け部に上記負荷が直接作用するのを防止でき、こ
れらパッド8と半田ボール22との半田付け部に不良が
発生し難くなる。
【0026】また、ダミーボールではない半田ボールと
ICチップ17との配線距離を短くすることができるの
で、高速信号の扱いが可能となる。一方、本実施の形態
に係る半導体パッケージ3では、例えば半田ボール22
の配置エリアの外側に負荷を作用させるためのダミーボ
ールを設けた場合に比べて、パッケージ本体15の大き
さを小さくすることができる。また、同じ大きさのパッ
ケージ本体15を用いた場合にあっては、より端子数の
多いICチップ17を用いることができる。したがっ
て、半導体パッケージの高性能化を図ることができる。
【0027】図4は本実施の形態の第1〜第4の変形例
を示す図である。なお、本変形例は、半田ボール22a
の配置が上記実施の形態と相違しており、それ以外の構
成は、上記実施の形態と同様の構成となっている。
【0028】第1の変形例では、図4中二点鎖線R1で
示す範囲、すなわち半導体パッケージ15の中心位置か
らの距離がr1を越える範囲を隅部31とし、この隅部
31に配置された半田ボールをダミーボールとしてい
る。
【0029】第2の変形例では、図4中二点鎖線R2で
示す範囲、すなわち半導体パッケージ15の中心位置か
らの距離がr2を越える範囲を隅部32とし、この隅部
32に配置された半田ボールをダミーボールとしてい
る。
【0030】第3の変形例では、図4中二点鎖線Hで囲
まれた範囲を隅部33とし、この隅部33に配置された
半田ボールをダミーボールとしている。第4の変形例で
は、第3の変形例における範囲の対角線Haよりも外側
の範囲を隅部34とし、この隅部34に配置された半田
ボールをダミーボールとしている。
【0031】これら第1〜第4の変形例においても、前
述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。な
お、本発明は上述した各実施の形態に限定されるもので
はない。すなわち上記実施の形態では、半導体パッケー
ジのパッケージ基材としてプリント配線基板を用いた
が、パッケージ基材を柔軟なフィルムあるいはセラミッ
クにて構成してもよい。また、配置エリアの隅部は上述
した例に限られない。このほか本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、リフロー・半田付け等
の加熱時にパッケージ本体に反りが発生し、パッケージ
本体とプリント配線板との半田付け部に負荷が作用した
場合、この負荷の多くは、ダミーボールとこのダミーボ
ールに対応するパッドとの半田付け部が荷担することに
なる。このため、他のダミーボールではない半田ボール
とこの半田ボールに対応するパッドの半田付け部に上記
負荷が直接作用するのを防止でき、これら半田ボールと
パッドとの半田付け部に不良が発生し難くなる。したが
って、製品歩留まりを向上させることが可能である。
【0033】また、配置エリアの隅部以外に配置された
半田ボールに半導体素子を接続することになるので、半
田ボールと半導体素子との配線距離を短くなり、高速信
号の扱いが可能となる。したがって、半導体パッケージ
の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体パッケージが
組込まれたモジュール基板を示す縦断面図。
【図2】同半導体パッケージの断面図。
【図3】同半導体パッケージの要部を拡大して示す断面
図。
【図4】同半導体パッケージの変形例を示す底面図。
【符号の説明】
1…モジュール基板 2…プリント配線板 3…半導体パッケージ 5…絶縁基板 5a…実装面 7…配置エリア 8…パッド 9…半田層 15…パッケージ本体 22,22a…半田ボール 23…半田層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】矩形状をなし半導体素子を収容するパッケ
    ージ本体の裏面に、半田層によって被覆された多数の半
    田ボールをマトリクス状に並べて配置し、これら半田ボ
    ールをプリント配線板のパッドに半田付けする面実装型
    半導体パッケージにおいて、 上記半田ボールの配置エリアの少なくとも隅部に配置さ
    れた半田ボールは、上記半導体素子とは接続されていな
    いダミーボールであることを特徴とする面実装型半導体
    パッケージ。
JP8247790A 1996-09-19 1996-09-19 面実装型半導体パッケージ Pending JPH1092965A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1001462A3 (en) * 1998-11-10 2000-12-13 Nec Corporation Semiconductor device with connection terminals in the form of a grid array
KR100333386B1 (ko) * 1999-06-29 2002-04-18 박종섭 칩 스캐일 패키지
KR100541397B1 (ko) * 1998-06-25 2006-05-09 삼성전자주식회사 절연된 더미 솔더 볼을 갖는 비지에이 패키지
KR100691488B1 (ko) 2004-12-28 2007-03-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 패키지

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