JPH11507769A - テープボールグリッドアレイ回路に用いられるフレキシブルリード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フレキシブル回路構造は、ポリマーシートと、シートのバイア孔と、シートに配置された金属の回路とを含む。回路はバイア孔に部分的に伸長するカンチレバー端部で終端し、カンチレバー端部にはんだボールが直後に取り付けられる。カンチレバーの端部は、はんだボールがフレキシブル回路に対して動くことを可能にするので、位置合わせのずれおよび異なった熱膨張による影響を補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 テープボールグリッドアレイ回路に用いられるフレキシブルリード 発明の分野 本発明は、一般には、フレキシブル回路構造に関し、詳細には、テープボール グリッドアレイ（ＴＢＧＡ）によるフレキシブル回路構造に関し、より詳細には 、そのような回路構造に形成される接点に関する。 発明の背景 電子装置に用いられる一般的なパッケージング構造は、保護のためにポリマー で集積回路が封止されたいわゆるカッドフラットパック(quad flat pack)である 。この構造は、配線基板のような他の電子部品と接続するためにその封止から引 き出される多くのフレキシブルリードと直角をなすものである。リードが有する 可撓性は、ポリマーからなるカッドフラットパックと配線基板との間の熱膨張の 差に対処するものであり、したがって、リードを配線基板に接続するはんだ接合 の亀裂または破損を相当に防止することができる。 テープボールグリッドアレイ（ＴＢＧＡ）装置は、より多くの入出力端子を有 する集積回路を収容するために、また、製造コストを減少させるために、カッド フラットパック構造に取って代わるものとして提案された。これらのＴＢＧＡ装 置は、金属層が少なくとも１つの面に配置されたフレキシブルポリマーベースシ ートを含む。このベースは、一般的には、金属補強材に接着剤で張り付けられ、 はんだボールからなるアレイが、金属層によって規定される回路に取り付けられ て配線基板との接続を可能にする。残念ながら、このような構成は、ベースに対 してのはんだボールの適応性をそれほど与えるものではなく、そのために、はん だボールとポリマーベースの金属層との間のはんだ接合の亀裂あるいは破損が問 題となる。カッドフラットパックの動作に適合させるために、ＴＢＧＡパッケー ジ構造の改善が必要とされる。 発明の概要 本発明によるＴＢＧＡパッケージは、パッケージと基板との間の熱膨張率の差 よって熱サイクリング期間においてボールグリッドアレイはんだ接合に発生する 疲労変形応力に対して耐久性を有する。本発明によれば、フレキシブル回路基板 は、フレキシブル回路の端部がバイア孔(via hole)に延在するカンチレバービー ムを含むように構成される。従来の方法によって、はんだボールがカンチレバー ビームに取り付けられる。好ましくは、このカンチレバービームは下向きに曲げ られ、それによって、ボールはフレキシブル回路に対してある程度動くことがで きる。この付加的な動きが、熱サイクリング期間において蓄積される変形応力の 度合いを減少させ、それによって、パッケージの耐久性を増大させ、さらに、パ ッケージと基板との間の共面性(coplanarity)を改善し、それが、表面実装時に 各ボールのはんだペーストとの接触を確実なものにする。 より詳細には、本発明は、はんだボールを取り付けるためのフレキシブル回路 構造に関し、２つの主たる表面を有するポリマーシートと、ポリマーシートを貫 通する少なくとも１つのバイア孔と、そのポリマー層の少なくとも１つの主たる 表面に配置され、バイア孔におけるリードで末端とする電気回路を形成する金属 とからなり、ポリマーシートの主たる表面に垂直な方向に移動自在であるカンチ レバーの端部を形成するために、リードは、バイア孔を横切って途中までしか突 出しない。カンチレバーの端部の有効な長さを増加させ、そして、カンチレバー の端部の動きの可撓性および動作範囲を増大させるために、バイア孔はリードに 沿って広がってもよく、あるいは、ポリマーシートはリードの近傍において切れ 目を入れられてもよい。 図面の簡単な説明 添付の図面に沿って本発明を説明する。図面においては、いくつかの図面を通 して同一の番号は、同一の要素を参照する。 図１は、本発明によるフレキシブル回路構造の断面図であり、はんだボールが それに取り付けられている。 図２は、図１に示されるフレキシブル回路の部分上面図であり、１つの回路ト レースの端部を示す。 図３は、図１に示されるはんだボールが取り付けられたフレキシブル回路の部 分断面図、および、フレキシブル回路に取り付けられた後にはんだボールを操作 するための装置の断面図である。 図４は、図１に示されるはんだボールが取り付けられたフレキシブル回路の断 面図であり、図３に示される装置によってはんだボールが操作された結果を示す 。 図５は、本発明によるフレキシブル回路のもう１つの実施例を示す。 図６は、本発明によるフレキシブル回路のさらにもう１つの実施例を示す。 好ましい実施例の説明 図１は、全体が符号１０として示されるフレキシブル回路と、それが使用され る典型的な環境とを図示する。このフレキシブル回路１０は、一般的にはポリイ ミド樹脂からなるポリマーシート１２と、電気回路１４を規定するための、シー ト１２の主たる表面の少なくとも１つに配置された一般的には銅からなる金属と を含む。図１に示される例においては、金属１４の上側層は信号トレース１６を 規定し、下側層は接地平面１８を規定する。場合によっては、接地平面１８が存 在せず、したがって、ポリマーシート１２はただ１つの金属層だけを備えること もある。 フレキシブル回路１０は、典型的には、接着剤２２によって補強材２０に張り 付けられる。この補強材２０は、フレキシブル回路１０に寸法安定性を付与する 。集積回路が、典型的には、信号トレース１６および接地平面１８に接続され、 それは、ワイヤボンディング、熱圧着、あるいは、フリップチップ技術のような どのような一般的手段によってでもよい。 フレキシブル回路１０、それの補強材２０、および、その他の部品からなるア センブリは、典型的には、一般的なプリント配線基板に取り付けられる。この取 り付けは、フレキシブル回路１０にはんだ付けされるはんだボール２４によるも のであり、プリント配線基板にまとめてリフローはんだ付けされる。フレキシブ ル回路１０へのはんだボール２４の取り付けは、ポリマーシート１２に形成され たバイア孔２６を通して、各ボール２４を適切な回路トレース１６にはんだ付け することによってなされる。従来のフレキシブル回路構造では、回路トレース１ ６は、バイア孔２６の端から端にまたがり、したがって、フレキシブル回路１０ と比較すれば曲がることなく所定の位置に保持される。温度変化の結果として様 々な部品の寸法が変化するときに、この撓まない堅固さが、アセンブリに、特に 、はんだボール２４のはんだ接合部に蓄積される変形応力をもたらす。やがては 、これらの変形応力は、部品またはそれらの取り付け領域の破損をもたらし、そ して、この装置に故障を発生させる場合がある。 本発明は、これらの変形応力を除去するように設計され、それは、バイア孔２ ６の端から端まで完全にはまたがらずにバイア孔２６において終端する回路トレ ース１６を提供することによって実現される。図２からもっとも良くわかるよう に、この回路トレース１６は、バイア孔２６を横切って途中までしか突出しない カンチレバーの端部３０を含む拡幅されたリード２８で終端する。 はんだボール２４は、一般的手段によってカンチレバーの端部３０に取り付け られ、かつ、従来の回路トレースと異なってカンチレバーの端部３０がシート１ ２に対して動くことができるという事実に基づいてポリマーシート１２に対して 移動自在である。自由端３０の可撓性およびばね定数は、カンチレバーの端部３ ０の幅および厚さを選択することによって調整することができる。 図３は、カンチレバーの端部３０をバイア孔２６の中へ曲げることによって、 はんだボール２４のこの動きやすさを増大させる方法を示す。取付具３２は、は んだボール２４を受け入れるような寸法を有する溝３４を含む。この取付具３２ は、所定の位置に配置されると、フレキシブル回路１０に対して動かされて（図 ３でみれば左に）、カンチレバーの端部３０は図４に示される位置に曲がる。図 ３は同時に取り付けられる多くのはんだボール２４の中の１つだけを示すことを 理解すべきである。はんだボール２４は、典型的には、いくつかの行および列、 すなわち、テープおよびボールグリッドアレイからなる“アレイ”部分でもって 配置される。取付具は、アレイに存在するはんだボール２４からなる行数を収容 するための一連の溝３４によって形成される。もちろん、図３は、はんだボール ２４をかたよらせる方法の中の１つだけを示すものであり、他の方法も可能であ る。例えば、カンチレバーの端部３０に接触する突起によって上からカンチレバ ーの端部３０をかたよらせることができる。 図４に示されるカンチレバーの端部３０およびはんだボール２４の最終的な構 成は、はんだボール２４が水平および垂直方向に動くことを可能にして、それに よって、はんだボール２４が接続する部品の熱の影響による移動を調整し、また 、製造許容差、はんだボール２４の寸法差、あるいは、部品の狂いのようなもの に起因するはんだボール２４のあらゆる位置合わせのずれをも補正する。 図５は、カンチレバーの端部３０の可撓性および動作範囲を増大させる１つの 方法を示す。ここでは、２つの切れ目３６が、隣接するポリマーシート１２にお いて回路トレース１６の方向に形成される。これによって、シート１２は、カン チレバーの端部３０の近傍において曲がることができ、また、はんだボール２４ に対して有効な動きを与えることができる。 図６は、カンチレバーの端部３０の可撓性および動作範囲を増大させるもう１ つの方法を示す。ここでは、バイア孔２６の形状が、回路リード２８の長さいっ ぱいまでさらに奥へ広がるような形状に変形され、したがって、カンチレバーの 端部３０の自由長を増大させる。 上述したように、テープボールグリッドアレイ装置においてはんだボールの運 動を提供し、それによって、熱膨張の影響を減少させ、位置合わせのずれを調整 するアセンブリの能力を増大させる改善されたフレキシブル回路構造の説明がな された。本発明が限られたいくつかの実施例のみを参照して説明されたが、多く の変形が可能であることはこの分野に通常の知識を有する者には明らかである。 例えば、カンチレバーの端部３０の形状は様々に変更されてもよい。また、カン チレバーの端部３０の可撓性を増大させるために、図５に示される切れ目ではな く１つの切れ目３６かまたはそれそれが異なる形状を付与された切れ目３６が使 用されてもよい。さらなる例として、カンチレバーの端部は、はんだボールに対 してポリマーシートの反対側に配置されるように図示されるが、はんだボールが その後に取り付けられるカンチレバーの端部を規定するためにはんだマスクが使 用されるならば、リードおよびそれのカンチレバーの端部は、はんだボールと同 じ側のシートに配置されてもよい。そして、これらのカンチレバーの端部は、上 述したものと同様の態様でもって変形される。さらに、このカンチレバーの端部 の構成は、フレキシブル回路構造に限定されるものではない。この概念は、リジ ッ ド型のプリント配線基板にも同じように適用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年６月１８日 【補正内容】 請求の範囲 １．プリント配線基板に取り付けるためのフレキシブル回路であって、 フレキシブルポリマーシートからなり２つの主たる表面を有するベースと、 前記ベースを貫くバイア孔と、 前記ベースの第１の主たる表面に配置され、前記バイア孔の部分に延在しかつ ベースの主たる表面に垂直な方向に移動自在であるカンチレバーの末端を末端と する電気回路を形成する導電性トレースであって、前記カンチレバーの端部は前 記導電性トレースから角度をもって変位せしめられて前記バイア孔の中に突出す る導電性トレースと、 前記フレキシブルポリマーシートの平面に対する前記カンチレバーの端部のよ り大きな動きを可能にするための、前記バイア孔におけるその一端で終端する細 長いスリットと、 第２の主たる表面からプリント配線基板を前記フレキシブル回路にその後に取 り付けることによって前記フレキシブル回路と前記プリント配線基板との物理的 な変位を調整することができるように、前記ベースの前記第２の主たる表面から 前記カンチレバーの端部に取り付けられたはんだボールと、 を有するフレキシブル回路。 ２．前記フレキシブルポリマーシートが２つの細長いスリットを含み、それぞ れのスリットは、前記バイア孔におけるその一端で終端し、かつ、前記バイア孔 から前記導電性トレースの反対側へ延在し、これにより、前記フレキシブルポリ マーシートの平面に対する前記カンチレバーの端部のより大きな動きを可能にす る請求項１に記載のフレキシブル回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．はんだボールを取り付けるための回路構造であって、 ２つの主たる表面を有するベースと、 前記ベースの少なくとも１つの主たる表面に配置され、ベースの主たる表面に 垂直な方向に移動するカンチレバーの自由端を末端とする電気回路を形成する金 属と、を備えた回路構造。 ２．前記ベースが、バイア孔を含んだフレキシブルポリマーシートであり、前 記カンチレバーの端部が、前記バイア孔の一部分だけに延在する請求項１に記載 の回路構造。 ３．前記カンチレバーの端部が、前記金属が配置された主たる表面とは反対側 の前記ポリマーシートの主たる表面に向かって前記バイア孔の中に突出するよう に曲げられた請求項２に記載の回路構造。 ４．前記フレキシブルシートが前記バイア孔の近傍で切り込まれて前記ポリマ ーシートの平面に対する前記カンチレバーの端部のより大きな動きを可能にする 請求項２に記載の回路構造。 ５．前記ポリマーシートが前記リードの近傍の前記バイア孔から伸長する２つ の切れ目を含んだ請求項４に記載の回路構造。 ６．前記ポリマーシートを貫き前記バイア孔に隣接して接する第２の孔をさら に含み、前記第２の孔は全体が前記リードにわたって配置されて前記バイア孔の 領域を増加させ、したがって、前記カンチレバーの端部の長さ、可撓性、および 動作範囲を増加させる請求項２に記載のフレキシブル回路構造。