JPH11121649A - 電子部品実装体並びにこれを構成する電子部品および基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品の位置ずれを防止するとともに、半田
バンプの潰れによる半田付け不良を簡易に防止すること
ができる電子部品実装体並びにこれを構成する電子部品
および基板を提供する。 【解決手段】半田バンプ（１２）をＢＧＡ基板（１１）
の底面に配設したＢＧＡ型半導体装置の該ＢＧＡ基板
（１１）の底面に、弾性変形可能な湾曲形状を一部に有
する潰れ防止部材（１３）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装体並
びにこれを構成する電子部品および基板に関し、特に、
弾性変形可能な弾性部と変形しにくい剛性部とを有する
潰れ防止部材を電子部品と基板との間に介在させること
により、基板上に異物が付着している場合であっても、
半田バンプ等の通電用部材の潰れを防止することができ
る電子部品実装体並びにこれを構成する電子部品および
基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置等の電子部品の高機能化に伴
い、当該電子部品に設けられた入出力用の端子数が増大
する傾向にある。また、プリント基板の実装密度を高く
するため、電子部品の電極間ピッチは狭くなり、例え
ば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）で
は、０．３ｍｍピッチといった極めて狭いものまで使用
されている。

【０００３】しかし、電極間ピッチの狭小化は製造工程
の困難さを招き、電子部品の品質を確保するには、高度
な製造技術が必要である等の問題がある。

【０００４】そこで、近年、電子部品の裏面にグリッド
状に半田バンプ配置し、当該半田バンプを電極として使
用するものが注目されている。この種の電子部品として
は、例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａ
ｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）、あるいはフリップチップ等が挙げられる。

【０００５】上記のような半田バンプを具備する電子部
品のプリント基板への実装は、当該プリント基板上に配
置されたパッド等の電気的接続部位に当該電子部品に配
置された半田バンプが対応するように当該電子部品を位
置決めし、搭載した後、所定のリフロー工程によって半
田バンプを溶融し、当該電子部品と当該プリント基板と
を電気的に接続する。

【０００６】このように、半田バンプ等の通電用部材を
溶融することにより、電気的接続を達成する電子部品実
装基板においては、リフロー時に、プリント基板に搭載
する電子部品の重量に応じて半田バンプが潰れるため、
部品重量が大きい場合には、潰れた半田バンプが隣接す
る半田バンプに接触したり、極端な場合には、半田バン
プが完全に潰れて当該電子部品の底面とプリント基板の
表面とが直接接触することもある。

【０００７】特に、ヒートシンクを装着した電子部品や
ノイズ対策用のシールドでパッケージングされている電
子部品においては、上記傾向が顕著に現れる。

【０００８】この問題を解決するため、特開平８−４６
０８８および特開平８−１１１４７０に記載されている
発明では、ＢＧＡ型半導体装置の底面に半田バンプの高
さと同じか、またはそれよりも低い高さを有するスペー
サを形成し、リフローによって生じる半田バンプの潰れ
を当該スペーサで防止している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−４
６０８８および特開平８−１１１４７０に記載されてい
る発明では、プリント基板の表面に異物等があった場合
には、その機能を実現することができないという問題点
がある。この問題点を図７および図８を使用して説明す
る。

【００１０】図７は、従来の電子部品実装基板が位置ず
れを生じている場合の一例を示す側面図である。

【００１１】同図においてＢＧＡ型半導体装置は、半導
体チップを内部に封止した半導体チップモールド部１０
と、当該半導体チップの入出力に特定の配線パターンを
供給するＢＧＡ基板１１と、ＢＧＡ基板１１の裏側に設
けられ当該半導体チップの入出力と電気的に接続し、外
部端子となる半田バンプ１２と、前述した半田バンプ１
２の潰れを防止するためのスペーサ２５から構成され
る。

【００１２】一方、プリント基板２０には、前記半田バ
ンプ１２に対応する位置にＢＧＡ型半導体装置との電気
的接続を達成するための電極パッド２１が配置されてい
る。

【００１３】ここで、プリント基板２０の表面には、配
線やシルク印刷、レジストインキ等によって形成された
凸部３０および異物３１が付着しているものとする。

【００１４】プリント基板上に凸部や異物がない場合に
は、ＢＧＡ型半導体装置をプリント基板に載置したとき
に、たとえ、半田バンプ１２と電極パッド２１の位置が
ずれている場合であっても、半田バンプ１２が溶融する
際に生じる張力によりＢＧＡ型半導体装置は正規の位置
に固着される。

【００１５】しかし、図７に示すように、プリント基板
上に凸部３０や異物３１があった場合には、スペーサ２
５が当該凸部または異物に引っかかり、ＢＧＡ型半導体
装置が正規の位置に移動することができなくなる。その
結果、当該ＢＧＡ型半導体装置は、電極パッド２１に対
して位置ずれを生じたまま半田付けされる。

【００１６】また、プリント基板表面上に形成された異
物は、図８に示すような半田付け不良を生じることもあ
る。図８は、従来の電子部品実装基板が半田付けされて
いない状態の一例を示す側面図である。

【００１７】同図に示すように、ＢＧＡ型半導体装置を
プリント基板２０に搭載する際に、スペーサ２５が凸部
３０または異物３１の上に位置決めされてしまった場合
には、凸部３０または異物３１の大きさの分だけＢＧＡ
型半導体装置とプリント基板間の距離が離れてしまう。

【００１８】即ち、セルフアライメントが効かない状態
となる。その結果、半田バンプ１２が電極パッド２１に
融着できなくなり、当該ＢＧＡ型半導体装置は半田付け
不良となる。

【００１９】以上図７および図８を使用して説明したよ
うな問題は、半田バンプの狭ピッチ化または小型化が進
み、半田バンプのサイズとプリント基板上に形成された
異物のサイズとの差が小さくなるにつれて顕著に現れ
る。

【００２０】一方、特開平７−２４９６３２号公報に
は、半田バンプ中に金属製の芯部材を設けて半田バンプ
の潰れを防止する技術が開示されている。この技術を図
９を使用して説明する。

【００２１】図９は、ＢＧＡ型半導体装置に配設された
半田バンプ内部に芯部材を設けた場合の構造を示す側面
図である。同図に示すように、上記技術では、金属製の
芯部材４０をＢＧＡ基板１１の底面に半田づけによって
取付け、半田バンプ１２を溶融した際にこの芯部材４０
でＢＧＡ基板１１を支えるように作用させるものであ
る。

【００２２】しかし、半導体装置に配設される半田バン
プは非常に小さい（同公報に記載されている例では高さ
が０．１ｍｍ）ため、このような金属製の芯部材を潰れ
防止用に使用した場合には、当該芯部材の製作精度によ
り、半田付け不良が発生し得る。この様子を図１０を使
用して説明する。

【００２３】図１０は、図９に示す半田バンプを溶融す
る前および溶融した後の状態を示す断面拡大図である。
同図に示すように、溶融する前の半田バンプ１２には、
数十から数百マイクロミリメートル程度のオーダーで直
径の異なるものが存在し得る。また、芯部材４０もその
製作誤差により寸法の異なるものが存在する。

【００２４】上記のようにサイズの異なる半田バンプ１
２を溶融すると、大きい方の半田バンプは電極パッド２
１に融着するが、小さい方の半田バンプは芯部材の製作
誤差のために、電極パッドに融着できなくなる。その結
果、半導体装置の接続不良が発生する。

【００２５】上記のような問題は、半導体装置に配設さ
れる半田バンプの個数が多ければ多いほど、発生し易く
なり、半導体装置の電極数は増加傾向にあるため、この
問題を解決する手段が求められている。

【００２６】また、特開平７−２４９６３２号公報に
は、半田バンプ中に金属製のバネを設けて半田バンプの
潰れを防止する技術が開示されている。この技術を図１
１を使用して説明する。

【００２７】図１１は、ＢＧＡ型半導体装置に配設され
た半田バンプ内部にバネ等の弾性部材を設けた場合の構
造を示す側面図である。同図に示すように、上記技術で
は、金属製のバネ４１をＢＧＡ基板１１の底面に半田づ
けによって取付け、半田バンプ１２を溶融した際にこの
バネ４１の弾性力でＢＧＡ基板１１を支えるように作用
させるものである。

【００２８】しかし、上記技術では、弾性部材の弾性定
数が潰れ防止の主要パラメータとなり、また、当該弾性
部材は半田バンプ中に埋め込まれているという状態であ
るため、所望の弾性度を得るためにはかなり精度のよい
設計が必要となる。

【００２９】従って、半田バンプの溶融条件やバネの弾
性誤差等があった場合には、図１２に示すように、溶融
後の半田バンプが接触してしまうような場合がある。

【００３０】図１２は、図１１に示す半田バンプを溶融
する前および溶融した後の状態を示す断面拡大図であ
る。

【００３１】以上説明したように、従来の技術では、半
田バンプの潰れによる半田付け不良を防止するには、精
度の高い設計を要し、簡易に実施することができなかっ
た。そこで、本発明は、電子部品の位置ずれを防止する
とともに、半田バンプの潰れによる半田付け不良を簡易
に防止することができる電子部品実装体並びにこれを構
成する電子部品および基板を提供することを目的とす
る。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、第１の導電部が複数配置さ
れた電子部品と、該第１の導電部に対応する位置に第２
の導電部が配置された基板とを、該第１の導電部と該第
２の導電部との間で通電用部材を溶融することにより、
該第１の導電部と該第２の導電部とを電気的に接続した
電子部品実装体において、前記第１の導電部と前記第２
の導電部との間に介在し、前記通電用部材の融点より高
い融点を有する高融点材料で形成された潰れ防止部材を
具備し、該潰れ防止部材は、前記通電用部材の許容変形
高さに対応する剛性部と、前記剛性部に接続された弾性
変形可能な弾性部とを有することを特徴とする。

【００３３】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記剛性部は、前記基板に対して直
立した直立形状を有し、前記弾性部は、湾曲形状を有す
ることを特徴とする。

【００３４】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載の発明において、前記潰れ防止部材
は、前記通電用部材内に設けられていることを特徴とす
る。

【００３５】また、請求項４記載の発明は、基板上に配
置された導電部に融着される通電用部材が複数配設され
た電子部品において、前記通電用部材の融点より高い融
点を有する高融点材料で形成された潰れ防止部材を具備
し、該潰れ防止部材は、前記通電用部材の許容変形高さ
に対応する剛性部と、前記剛性部に接続された弾性変形
可能な弾性部とを有することを特徴とする。

【００３６】また、請求項５記載の発明は、電子部品に
配置された第１の導電部に対応する位置に第２の導電部
を配置し、通電用部材を溶融することにより該第１の導
電部と該第２の導電部とを電気的に接続し、前記電子部
品を実装する基板において、前記通電用部材の融点より
高い融点を有する高融点材料で形成された潰れ防止部材
を具備し、該潰れ防止部材は、前記通電用部材の許容変
形高さに対応する剛性部と、前記剛性部に接続された弾
性変形可能な弾性部とを有することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子部品実装
体並びにこれを構成する電子部品および基板の一実施の
形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

【００３８】まず、図１を使用して本発明の概要を説明
する。図１は、本発明に係る電子部品および基板の構造
を示す斜視図である。

【００３９】本発明は、同図に示すように、半田バンプ
１２をＢＧＡ基板１１の底面に配設したＢＧＡ型半導体
装置の該ＢＧＡ基板１１の底面に、弾性変形可能な湾曲
形状を一部に有する潰れ防止部材１３を設けることによ
り、電子部品の位置ずれを防止するとともに、半田バン
プの潰れによる半田付け不良を簡易に防止することがで
きる電子部品実装体並びにこれを構成する電子部品およ
び基板を提供するものである。

【００４０】以下、本発明の内容をさらに詳細に説明す
る。

【００４１】図１に示すＢＧＡ型半導体装置は、半導体
チップを内部に封止した半導体チップモールド部１０
と、当該半導体チップの入出力に特定の配線パターンを
供給するＢＧＡ基板１１と、ＢＧＡ基板１１の裏面に設
けられ当該半導体チップの入出力と接続された半田バン
プ１２と、前述した潰れ防止部材１３から構成される。

【００４２】この潰れ防止部材１３は、半田バンプ１２
の融点よりも高い融点を有する金属材料、例えば金、
銀、銅、鉄等の金属からなるワイヤで形成し、ＢＧＡ基
板１１の底面四隅に設ける。この潰れ防止部材１３は、
さらに複数設けても、ＢＧＡ基板の対角二隅に設けても
よく、本発明は、潰れ防止部材を配設する個数および位
置には制限されない。また、ＢＧＡ基板１１の底面では
なく側面または上面からプリント基板２０に向けて配設
してもよい。

【００４３】一方、プリント基板２０の表面上には、前
記半田バンプ１２に対応する位置に設けられＢＧＡ型半
導体装置との電気的接続を達成するための電極パッド２
１が配置される。

【００４４】図２は、図１に示すＢＧＡ型半導体装置を
プリント基板２０に載置した状態を示す側面図である。
同図に示すように、ＢＧＡ型半導体装置がプリント基板
２０に載置された場合には、ＢＧＡ型半導体装置の半田
バンプ１２とプリント基板２０表面に設けられた電極パ
ッド２１とが接触した状態となる。

【００４５】潰れ防止部材１３は、同図に示すように、
プリント基板２０に対して直立した形状で形成された剛
性部１４と、湾曲状に形成された弾性部１５とを有す
る。この剛性部１４は変形しにくいため、半田バンプ溶
融時にＢＧＡ基板１１を支えるように作用し、弾性部１
５は弾性変形可能であるため、プリント基板２０上に異
物がある場合でもＢＧＡ型半導体装置の位置ずれを吸収
することができる。

【００４６】このように、潰れ防止部材１３を直立形状
と湾曲形状で形成することにより、同一の材料から簡単
に製造することができる。なお、本発明では、剛性度の
異なる２つの材料を組み合わせて、上記のような潰れ防
止部材を形成してもよい。この場合には、剛性部１４の
剛性をより高め、同時に弾性部の弾性度をより高めた潰
れ防止部材を形成することができる。

【００４７】図２に示す状態では、潰れ防止部材１３と
プリント基板２０の表面との間には、半田バンプ１２の
潰れ幅Ｄに対応した隙間が存在する。半田バンプ１２の
潰れによる半田付け不良を防止するためには、剛性部１
４の高さを、半田バンプ１２の許容変形高さ以上で形成
する。「許容変形高さ」とは、リフロー工程によって半
田バンプを溶融した際に隣接する半田バンプが接触した
り、当該半田バンプが潰れすぎたためＢＧＡ型半導体装
置の接続不良とならない最大の変形量をいう。

【００４８】このように、ＢＧＡ型半導体装置とプリン
ト基板との間に介在させる潰れ防止部材のうち剛性部の
高さを許容変形高さ以上にすることにより、半田バンプ
の潰れによる半導体装置の接続不良を防止することがで
きる。

【００４９】いいかえると、上記構成によれば、半田バ
ンプの所望の潰れ量に応じた剛性部１４を形成すること
により、半田バンプの潰れ量をコントロールすることが
できることになる。

【００５０】図２に示す状態を形成した後は、所定のリ
フロー工程により、半田バンプ１２を溶融し、当該半田
バンプと電極パッド２１とを融着させる。尚、本実施形
態では、融着部材として半田バンプを使用したが、これ
に代えて通常の半田を供給する構成のものや電極パッド
上に予めクリーム半田を塗布しておき、このクリーム半
田をリフロー時に溶融する構成のものにも本発明を適用
することができる。

【００５１】図３は、図２に示す状態からリフロー工程
を実行し、半田バンプ１２を溶融した状態を示す側面図
である。同図に示すように、プリント基板２０上に凸部
３０または異物３１が形成されている場合でも、潰れ防
止部材１３には弾性部１５が形成されているため、当該
弾性部１５がこれらの異物を吸収する。

【００５２】尚、潰れ防止部材１３は、半田バンプ１２
の内部に設けてもよい。この場合には、当該潰れ防止部
材１３を導電性の接着材等でＢＧＡ基板１１の底面に配
置された電極部に固着する。また、当該潰れ防止部材
は、半田ぬれをよくするためにメッキ処理することが好
ましいが、特にメッキ処理を施さなくても上記構成で十
分本発明の効果を奏する。

【００５３】このように、潰れ防止部材１３を半田バン
プ１２の内部に設けることにより、プリント基板２０上
に形成された異物等に関係なく、主として半田バンプの
潰れを防止する効果を奏する。

【００５４】また、従来問題であった潰れ防止部材の製
作誤差による半田付け不良を、何ら特別な設計をするこ
となく、簡単な構造で防止することができる。

【００５５】図４は、図２に示す潰れ防止部材１３の第
２の実施形態を示す側面図である。同図に示す例では、
当該潰れ防止部材は、２つの弾性部１５を有したいかり
形状で形成される。この形状は、潰れ防止部材１３を同
一の材料から形成した場合に、弾性部１５の弾力性を高
めたい場合に使用すればよい。

【００５６】図５は、図２に示す潰れ防止部材１３の第
３の実施形態を示す側面図である。同図に示す例では、
当該潰れ防止部材は、２つの剛性部１４を有したＵ字形
状で形成される。この形状は、潰れ防止部材１３を同一
の材料から形成した場合に、剛性部１４の剛性を高めた
い場合に使用すればよい。

【００５７】図６は、図２に示す潰れ防止部材１３の第
４の実施形態を示す側面図である。同図に示す例では、
当該潰れ防止部材は、その弾性部１５がリング状で形成
される。この形状は、図４に示すものと同様に、弾性部
１５の弾力性を高めたい場合に使用すればよい。

【００５８】尚、以上説明した各実施形態は、任意に組
み合わせて使用してもよい。

【００５９】また、本発明は、ＢＧＡ型半導体装置にか
ぎらず、表面実装部品等の通電用部材を溶融して電気的
接続を行うすべての電子部品実装基板に適用することが
できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子部品の位置ずれを防止するとともに、半田バンプの
潰れによる半田付け不良を簡易に防止することができる
電子部品実装体並びにこれを構成する電子部品および基
板を提供することができる。

【００６１】また、潰れ防止部材１３を直立形状と湾曲
形状で形成することにより、同一の材料から簡単に製造
することができる。

【００６２】また、ＢＧＡ型半導体装置とプリント基板
との間に介在させる潰れ防止部材のうち剛性部の高さを
許容変形高さ以上にすることにより、半田バンプの潰れ
による半導体装置の接続不良を防止することができる。

【００６３】また、潰れ防止部材１３を半田バンプ１２
の内部に設けることにより、プリント基板２０上に形成
された異物等に関係なく、主として半田バンプの潰れを
防止する効果を奏する。

【００６４】また、従来問題であった潰れ防止部材の製
作誤差による半田付け不良を、何ら特別な設計をするこ
となく、簡単な構造で防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品および基板の構造を示す
斜視図。

【図２】図１に示すＢＧＡ型半導体装置をプリント基板
２０に載置した状態を示す側面図。

【図３】図２に示す状態からリフロー工程を実行し、半
田バンプ１２を溶融した状態を示す側面図。

【図４】図２に示す潰れ防止部材１３の第２の実施形態
を示す側面図。

【図５】図２に示す潰れ防止部材１３の第３の実施形態
を示す側面図。

【図６】図２に示す潰れ防止部材１３の第４の実施形態
を示す側面図。

【図７】従来の電子部品実装基板が位置ずれを生じてい
る場合の一例を示す側面図。

【図８】従来の電子部品実装基板が半田付けされていな
い状態の一例を示す側面図。

【図９】ＢＧＡ型半導体装置に配設された半田バンプ内
部に芯部材を設けた場合の構造を示す側面図。

【図１０】図９に示す半田バンプを溶融する前および溶
融した後の状態を示す断面拡大図。

【図１１】ＢＧＡ型半導体装置に配設された半田バンプ
内部にバネ等の弾性部材を設けた場合の構造を示す側面
図。

【図１２】図１１に示す半田バンプを溶融する前および
溶融した後の状態を示す断面拡大図。

【符号の説明】

１０…半導体チップモールド部、１１…ＢＧＡ基板、１
２…半田バンプ、１３…潰れ防止部材、１４…剛性部、
１５…弾性部、２０…プリント基板、２１…電極パッ
ド、２２…共用パッド、２２ａ…半田バンプ用パッド、
２２ｂ…表面実装部品用パッド、２３…ソルダーレジス
ト、２５…スペーサ、３０…凸部、３１…異物、４０…
芯部材、４１…バネ、Ｄ…潰れ幅。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の導電部が複数配置された電子部品
   と、該第１の導電部に対応する位置に第２の導電部が配
   置された基板とを、該第１の導電部と該第２の導電部と
   の間で通電用部材を溶融することにより、該第１の導電
   部と該第２の導電部とを電気的に接続した電子部品実装
   体において、 前記第１の導電部と前記第２の導電部との間に介在し、
   前記通電用部材の融点より高い融点を有する高融点材料
   で形成された潰れ防止部材を具備し、 該潰れ防止部材は、 前記通電用部材の許容変形高さに対応する剛性部と、 前記剛性部に接続された弾性変形可能な弾性部とを有す
   ることを特徴とする電子部品実装体。
2. 【請求項２】 前記剛性部は、 前記基板に対して直立した直立形状を有し、 前記弾性部は、 湾曲形状を有することを特徴とする請求項１記載の電子
   部品実装体。
3. 【請求項３】 前記潰れ防止部材は、 前記通電用部材内に設けられていることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の電子部品実装体。
4. 【請求項４】 基板上に配置された導電部に融着される
   通電用部材が複数配設された電子部品において、 前記通電用部材の融点より高い融点を有する高融点材料
   で形成された潰れ防止部材を具備し、 該潰れ防止部材は、 前記通電用部材の許容変形高さに対応する剛性部と、 前記剛性部に接続された弾性変形可能な弾性部とを有す
   ることを特徴とする電子部品。
5. 【請求項５】 電子部品に配置された第１の導電部に対
   応する位置に第２の導電部を配置し、通電用部材を溶融
   することにより該第１の導電部と該第２の導電部とを電
   気的に接続し、前記電子部品を実装する基板において、 前記通電用部材の融点より高い融点を有する高融点材料
   で形成された潰れ防止部材を具備し、 該潰れ防止部材は、 前記通電用部材の許容変形高さに対応する剛性部と、 前記剛性部に接続された弾性変形可能な弾性部とを有す
   ることを特徴とする基板。