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発明の名称 電子部品
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−35949(P2001−35949A)
公開日 平成13年2月9日(2001.2.9)
出願番号 特願平11−205805
出願日 平成11年7月21日(1999.7.21)
代理人 【識別番号】100078499
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 俊郎 (外2名)
発明者 小枝 秋彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設け、このスルーホールの内周面には前記電極部に連続するように金属箔を設けるとともに、前記上面側には前記金属箔に連続するように逃がし用ランドを設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホールを通って前記逃がし用ランドへと逃がすように構成したことを特徴とする電子部品。
【請求項2】 請求項1に記載する電子部品において、前記逃がし用ランドは正方形であることを特徴とする電子部品。
【請求項3】 下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設けるとともに、このスルーホールの内周面には金属箔を前記電極部に連続し且つ前記スルーホール内周面の途中まで設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホール内に逃がすように構成したことを特徴とする電子部品。
【請求項4】 下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通し、且つ、前記下面から途中位置までの穴径よりも前記途中位置から前記上面までの穴径を大きくして金属溜まりを形成したスルーホールを設けるとともに、このスルーホール内周面には前記電極部に連続するように金属箔を設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホール内に逃がして前記金属溜まりに溜めるように構成したことを特徴とする電子部品。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント回路基板に関し、特に、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package) などのグリッドアレイ型半導体装置をプリント回路基板に実装する場合に適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】電極部にボール状端子を有する電子部品として、BGAやCSPなどのグリッドアレイ型半導体装置が知られている。このグリッドアレイ型半導体装置は、ボール状端子であるハンダボールが例えば外側と内側の2列に配列されたものであり、QFP(Quad Flat Package) やPGA(Pin Grid Array)に比べて高密度実装に適したものである。
【0003】図9(a),(b)は従来のグリッドアレイ型半導体装置の平面図及び側面図、図10は前記グリッドアレイ型半導体装置及びこれを実装するプリント回路基板の側面図、図11(a),(b)は前記グリッドアレイ型半導体装置を前記プリント回路基板に実装した状態を示す平面図及び側面図、図12は前記グリッドアレイ型半導体装置のハンダボール同士がブリッジした状態を示す平面図である。
【0004】図9に示すように、グリッドアレイ型半導体装置1はインターポーザ3の中央部にベアチップ2を設けてなるものであり、下面3aの周縁の電極部7には、プリント回路基板への接続端子として多数のハンダボール4が、内側と外側の2列に配列されている。これらのハンダボール4は図示しない多数のリードを介してベアチップ2に電気的に接続されている。
【0005】一方、図10及び図11に示すように、グリッドアレイ型半導体装置1が実装されるプリント回路基板5の上面5aには、銅箔を印刷してなる多数のランド6が、グリッドアレイ型半導体装置1のハンダボール4に対応するように内側と外側の2列に配列されている。
【0006】そして、プリント回路基板5にグリッドアレイ型半導体装置1を実装する際には、プリント回路基板5のランド6上にハンダペーストを印刷した後、実装機によってグリッドアレイ型半導体装置1をプリント回路基板5に載せ、リフロー炉にてハンダ付けを行う。このとき、図11に示すように平面視において、ランド6の中心とハンダボール4の中心とがほぼ一致した状態に位置決めされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、グリッドアレイ型半導体装置1を載せたプリント回路基板5をリフロー炉に通したとき、図11のA部のようにグリッドアレイ型半導体装置1の特に四隅近傍のグリッド間でハンダブリッジが多発していた。即ち、前記四隅近傍において、近接するハンダボール4同士が繋がってしまうとう不具合が多発していた。
【0008】これは、グリッドアレイ型半導体装置1を載せたプリント回路基板5をリフロー炉に通した際、グリッドアレイ型半導体装置1とプリント回路基板5とで熱収縮率が異なることから、図11に示すように特にグリッドアレイ型半導体装置1の方がプリント回路基板5に対してグリッドアレイ型半導体装置1の四隅を基点にしてドーム型に反り、そのために前記四隅に近いハンダボール4ほど、グリッドアレイ型半導体装置1とプリント回路基板5とによってより多く押し潰されてランド6からはみ出すため、隣のハンダボール4へと流れ込んでブリッジし易くなるためであると考えられる。
【0009】このようなハンダブリッジはX線検査機により検査されて修理されるが、この修理作業には手間がかかり、実装作業の効率低下を招いていた。
【0010】従って本発明はこのような問題点に鑑み、グリッドアレイ型半導体装置などのボール状端子を有する電子部品であって、プリント回路基板へ実装する際にブリッジの発生を容易に防止することができる電子部品を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第1発明の電子部品は、下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設け、このスルーホールの内周面には前記電極部に連続するように金属箔を設けるとともに、前記上面側には前記金属箔に連続するように逃がし用ランドを設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホールを通って前記逃がし用ランドへと逃がすように構成したことを特徴とする。
【0012】また、第2発明の電子部品は、第1発明の電子部品において、前記逃がし用ランドは正方形であることを特徴とする。
【0013】また、第3発明の電子部品は、下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設けるとともに、このスルーホールの内周面には金属箔を前記電極部に連続し且つ前記スルーホール内周面の途中まで設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホール内に逃がすように構成したことを特徴とする。
【0014】また、第4発明の電子部品は、下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、前記電極部には前記下面側から上面側へと貫通し、且つ、前記下面から途中位置までの穴径よりも前記途中位置から前記上面までの穴径を大きくして金属溜まりを形成したスルーホールを設けるとともに、このスルーホール内周面には前記電極部に連続するように金属箔を設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによって前記ボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、前記スルーホール内に逃がして前記金属溜まりに溜めるように構成したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0016】<実施の形態1>図1(a),(b)は本発明の実施の形態1に係るグリッドアレイ型半導体装置の平面図及び側面図、図2は図1のB部拡大断面図、図3(a),(b)は前記グリッドアレイ型半導体装置をプリント回路基板に実装した状態を示す平面図及び側面図である。
【0017】図1に示すように、グリッドアレイ型半導体装置11はインターポーザ13の中央部にベアチップ12を設けてなるものであり、下面13aの周縁の電極部15には、プリント回路基板への接続端子として例えば直径0.3mm程度の多数のハンダボール14が、内側と外側の2列に配列されている。これらのハンダボール14は図示しない多数のリードを介してベアチップ12に電気的に接続されている。
【0018】そして、電極部15には下面13a側から上面13b側へと貫通するスルーホール16が設けられている。図2に基づいて詳述すると、スルーホール16の内周面には、銅箔をメッキしてなる電極部15に連続するように銅箔17がメッキされるとともに、上面13b側には前記銅箔17に連続するように銅箔をメッキしてなる円形のハンダ逃がし用ランド18が設けられている。
【0019】従って、本実施の形態1のグリッドアレイ型半導体装置11をプリント回路基板に実装する場合には、図3に示すような作用・効果が得られる。
【0020】図3に示すように、グリッドアレイ型半導体装置11が実装されるプリント回路基板21の上面21aには、銅箔を印刷してなる多数のランド22が、グリッドアレイ型半導体装置11のハンダボール14に対応するように内側と外側の2列に配列されている。
【0021】かかるプリント回路基板21にグリッドアレイ型半導体装置11を実装する際には、まず、プリント回路基板21のランド22上にハンダペーストを印刷し、その後、実装機によってグリッドアレイ型半導体装置11をプリント回路基板21に載せる。このとき、ハンダボール14はランド16に対し、平面視において、ハンダボール14の中心とランド22の中心とがほぼ一致するように位置決めされる。
【0022】そして、このグリッドアレイ型半導体装置11を載せたプリント回路基板21をリフロー炉に通すと、やはりグリッドアレイ型半導体装置11とプリント回路基板21との熱収縮率の違いから、グリッドアレイ型半導体装置11がプリント回路基板21に対してグリッドアレイ型半導体装置11の四隅を基点にしてドーム型に反り、前記四隅に近いハンダボール14ほど、グリッドアレイ型半導体装置11とプリント回路基板21とによってより多く押し潰されて流れ出そうとする。
【0023】しかし、このとき本実施の形態では、ハンダボール14が押し潰されたときの押圧力により、このハンダボール14の余分なハンダ14aが、スルーホール16を通って逃がし用ランド18へと逃げるため、グリッドアレイ型半導体装置11の中央部は勿論、四隅近傍においても、近接するハンダボール14同士がブリッジするのを防止することができる。このため、ハンダブリッジの修理作業が低減されて、実装作業の効率が向上する。
【0024】なお、この場合、もしハンダ逃がし用ランド18を設けていなければ、スルーホール16を通って上面13bへと達した余分なハンダ14aが、スルーホール16の上端で盛り上がり、ついには周囲に流れ落ちてしまう虞がある。これに対して、ハンダ逃がし用ランド18を設けた場合には、ハンダには銅箔に沿って流れ易い性質があるため、余分なハンダ14aがハンダ逃がし用ランド18に沿って横に広がり、ハンダ逃がし用ランド18の範囲内にとどまるため、上記のように余分なハンダ14aが周囲に流れ落ちるのを防止することができる。
【0025】また、ハンダ逃がし用ランド18の径(面積)を適宜調節すれば、上方へ逃げる余分なハンダ14aの量を調節することもできる。なお、この場合、近接するハンダ逃がし用ランド18間においてハンダブリッジが発生しないように、近接するハンダ逃がし用ランド18の間隔を適宜確保する必要がある。
【0026】なお、上面13bにハンダ逃がし用ランド18を設けたため、このハンダ逃がし用ランド18を用いてハンダブリッジの検査を電気的に行うこともできる。即ち、ハンダ逃がし用ランド18はファンクションチェック用テストランドとして利用することもできる。
【0027】<実施の形態2>図4は本発明の実施の形態2に係るグリッドアレイ型半導体装置の要部断面図である。
【0028】図4に示すように、本実施の形態2では、ハンダ逃がし用ランド18が正方形に形成されている。なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0029】本実施の形態2のグリッドアレイ型半導体装置11によれば、ハンダ逃がし用ランド16を正方形にしたことにより、近接するハンダ逃がし用ランド18の間隔を狭めてハンダブリッジを発生し易くすることなく、ハンダ逃がし用ランド18の面積を大きくすることができて、上方へ逃げる余分なハンダ14aの量を多くすることができる。
【0030】つまり、ハンダ逃がし用ランド18が円形の場合には、ハンダ逃がし用ランド18の面積を大きくするために直径を大きくする必要があり、その結果、近接するハンダ逃がし用ランド18の間隔が狭まってハンダブリッジが発生し易くなるが、ハンダ逃がし用ランド18を正方形にすることによって、近接するハンダ逃がし用ランド18の間隔を狭めることなくハンダ逃がし用ランド18の面積を大きくすることができる。
【0031】<実施の形態3>図5は本発明の実施の形態3に係るグリッドアレイ型半導体装置の要部断面図、図6は前記グリッドアレイ型半導体装置のスルーホールのメッキ方法を示す説明図である。
【0032】図5に示すように、電極部15には下面13a側から上面13b側へと貫通するスルーホール16を設けるとともに、このスルーホール16の内周面には、メッキされた銅箔17が、電極部15に連続し、且つ、スルーホール16の内周面の途中まで設けられている。なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0033】スルーホール16の内周面の途中まで銅箔17を設けるには、図6に示すように、グリッドアレイ型半導体装置11の上面13bにシール30を貼ってスルーホール16を塞ぎ、この状態で銅をメッキする。その結果、銅メッキの際にスルーホール16の内圧が高くなって、銅がスルーホール16の内周面の上端まで達せずに、スルーホール16の内周面の途中まで銅メッキされる。かくして、スルーホール16の内周面の途中まで銅箔17が設けられ、その後、シール30をはがすとともにハンダボール14を設けることによって図5に示すような状態となる。
【0034】本実施の形態3のグリッドアレイ型半導体装置11によれば、図5中に一点鎖線で示すように、グリッドアレイ型半導体装置11とプリント回路基板21とによってハンダボール14が押し潰されたときに、このハンダボール14の余分なハンダ14aをスルーホール16内に逃がすことにより、近接するハンダボール14同士がブリッジするのを防止することができる。
【0035】つまり、ハンダボール14が押し潰されたとき、余分なハンダ14aは、銅箔17の上端部までは、ハンダには銅箔に沿って流れ易いという性質が有るため、容易に上昇していくが、更に上へは、スルーホール16の内周面が樹脂の粗い面であるため、非常に上昇しにくい。このため、余分なハンダ14aは銅箔17の上端部までしか上昇しない。従って、余分なハンダ14aが上面13aに流れ出すことがないため、上面13aにハンダ逃がし用ランドを設ける必要がない。換言すれば、ハンダ逃がし用ランドを設ける手間を要することなく、余分なハンダ14aの流出を防止することができる。また、必要以上にハンダを上方に逃がしてしまうのを防止することができる。
【0036】なお、この場合、スルーホール16内へ逃がす余分なハンダ14aの量を調節するには、スルーホール16の内径(銅箔17の内径)や銅箔17を設ける位置を調節すればよい。
【0037】<実施の形態4>図7は本発明の実施の形態4に係るグリッドアレイ型半導体装置の要部断面図、図8は前記グリッドアレイ型半導体装置のスルーホールの形成方法を示す説明図である。
【0038】図7に示すように、電極部15には下面13a側から上面13b側へと貫通し、且つ、下面13aから途中位置までの穴径φdよりも前記途中位置から上面13aまでの穴径φDを大きくしてハンダ溜まり31を形成したスルーホール16が設けられており、このスルーホール16の内周面には、電極部15に連続するように銅箔17がメッキされている。なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0039】2種類の穴径φd,φD(φd<φD)を有するスルーホール16を形成するには、図8(a)に示すように、まず、φdのスルーホール16’を開け、続いて、図8(b)に示すように、前記スルーホール16’のセンタに位置合せをして、前記スルーホール16’の途中までφDの穴を開ける。かくして、小径部16aと大径部16bとを有するスルーホール16が形成され、その後、このスルーホール16の内周面等に銅メッキが施されて図7に示すような状態となる。なお、小径部16aと大径部16aの境界部はテーパ面になっており、これに沿って当該境界部の銅箔17もテーパ面となっている。
【0040】本実施の形態4のグリッドアレイ型半導体装置11によれば、図7中に一点鎖線で示すように、グリッドアレイ型半導体装置11とプリント回路基板21とによってハンダボール14が押し潰されたときに、このハンダボール14の余分なハンダ14aをスルーホール16内に逃がしてハンダ溜まり31に溜めることにより、近接するハンダボール14同士がブリッジするのを防止することができる。
【0041】つまり、ハンダボール14が押し潰されたとき、余分なハンダ14aがスルーホール16内を上昇してハンダ溜まり31に溜められる。従って、余分なハンダ14aが上面13aに流れ出すことがないため、上面13aにハンダ逃がし用ランドを設ける必要がない。換言すれば、ハンダ逃がし用ランドを設ける手間を要することなく、余分なハンダ14aの流出を防止することができる。また、必要以上にハンダを上方に逃がしてしまうのを防止することができる。
【0042】なお、この場合には、スルーホール16内へ逃がす余分なハンダ14aの量に応じて、ハンダ溜まり31の径を調節すればよい。
【0043】また、上記実施の形態では、図1に示すようにハンダボール14が設けられている全ての電極部15にスルーホール16が形成されているが、これに限定するものではなく、ハンダブリッジの発生しやすいグリッドアレイ型半導体装置11の四隅近傍の電極部15にだけスルーホール16を設けて余分なハンダ14aを逃がすようにしてもよい。
【0044】また、図1に示すグリッドアレイ型半導体装置11ではハンダボール14が2列に配列されているが、本発明は3列以上のハンダボールを有するグリッドアレイ型半導体装置にも適用することができ、更には、その他のハンダボールを有する電子部品にも適用することができる。
【0045】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第1発明の電子部品によれば、下面側の電極部にボール状端子(ハンダボール等)を設けた電子部品において、電極部には下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設け、このスルーホールの内周面には電極部に連続するように金属箔(銅箔等)を設けるとともに、上面側には金属箔に連続するように逃がし用ランドを設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによってボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属(ハンダ等)を、スルーホールを通って前記逃がし用ランドへと逃がすように構成したため、近接するボール状端子同士がブリッジするのを防止することができる。このため、ブリッジの修理作業が低減されて、実装作業の効率が向上する。
【0046】また、第2発明の電子部品によれば、逃がし用ランドを正方形としたことにより、近接する逃がし用ランドの間隔を狭めてブリッジを発生し易くすることなく、逃がし用ランドの面積を大きくすることができて、上方へ逃げる余分な金属の量を多くすることができる。
【0047】また、第3発明の電子部品によれば、下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、電極部には下面側から上面側へと貫通するスルーホールを設けるとともに、このスルーホールの内周面には金属箔を電極部に連続し且つスルーホール内周面の途中まで設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによってボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、スルーホール内に逃がすように構成したため、近接するボール状端子同士がブリッジするのを防止することができる。
【0048】つまり、ボール状端子が押し潰されたとき、余分な金属は、金属箔の上端部までは容易に上昇していくが、更に上へは上昇しにくい。このため、余分な金属は金属箔の上端部までしか上昇しない。従って、余分な金属が上面に流れ出すことがないため、上面に逃がし用ランドを設ける必要がない。換言すれば、逃がし用ランドを設ける手間を要することなく、余分な金属の流出を防止することができる。また、必要以上に金属を上方に逃がしてしまうのを防止することができる。
【0049】また、第4発明の電子部品によれば、下面側の電極部にボール状端子を設けた電子部品において、電極部には下面側から上面側へと貫通し、且つ、下面から途中位置までの穴径よりも途中位置から上面までの穴径を大きくして金属溜まりを形成したスルーホールを設けるとともに、このスルーホール内周面には電極部に連続するように金属箔を設けて、電子部品とこの電子部品を実装するプリント回路基板とによってボール状端子が押し潰されたときに、このボール状端子の余分な金属を、スルーホール内に逃がして金属溜まりに溜めるように構成したため、近接するボール状端子同士がブリッジするのを防止することができる。
【0050】つまり、ボール状端子が押し潰されたとき、余分な金属がスルーホール内を上昇して金属溜まりに溜められる。従って、余分な金属が上面に流れ出すことがないため、上面に逃がし用ランドを設ける必要がない。換言すれば、逃がし用ランドを設ける手間を要することなく、余分な金属の流出を防止することができる。また、必要以上に金属を上方に逃がしてしまうのを防止することができる。




 

 


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