(57)【要約】【課題】ＢＧＡとＢＧＡ実装用基板とが未接合（オープン）となることを抑制する。【解決手段】ＢＧＡ実装用基板１００には基底部１０２の上面と接するように針状端子１０６が設けられているため、プリント配線基板１０１側の基底部１０２中央部に設けられた針状端子１０６とＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３とが、ＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３が溶融することによって接合される。ここで、針状端子１０６の上端は約１５度の角度を有する針状の形状を有する尖端部であるため、バンプ端子１０３の内部に入り込む際の抵抗が小さい。そのため、尖端部を有する針状端子１０６は、バンプ端子１０３の内部に容易に突き刺さることができる。したがって、ＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３とプリント配線基板１０１との接合部の一部が未接続のままになることを抑制することができる。【選択図】  図１
2006165346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板の上面に設けられたランドとを備え、前記ランドを介してボールグリッドアレイが実装される基板であって、
前記ランドは、その上部に尖端部を有することを特徴とする基板。
【請求項２】
請求項１に記載の基板において、
前記ランドは、突起形状を有することを特徴とする基板。
【請求項３】
基板と、下面にバンプを備えるボールグリッドアレイとが実装してなる構造体であって、
前記基板は、請求項１または２に記載の基板であり、
前記ランドが前記バンプに突き刺さることで、前記基板と前記ボールグリッドアレイとが接合されたことを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の構造体において、
前記ランドの融点は、前記バンプの融点よりも高いことを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項３に記載の構造体を用意する工程と、
前記構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記ボールグリッドアレイを取り外す工程と、
下面にバンプを備える他のボールグリッドアレイを用意し、このボールグリッドアレイのバンプに前記ランドを突き刺し、前記基板と前記他のボールグリッドアレイとを接合させる工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法。
【請求項６】
請求項１に記載の基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程と、
前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程と、
前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールグリッドアレイ実装用基板、この基板を備える構造体およびこれらを用いたリペア方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールグリッドアレイ（以下、適宜「ＢＧＡ」という）を実装する基板の例として、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３８４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＢＧＡ実装用の基板は以下のような課題を有していた。以下、図３および図４を用いて説明する。
【０００５】
図３に、従来の、ＢＧＡに実装される前の状態のＢＧＡ実装用基板１０を示す。ＢＧＡ４は、プリント配線基板１上に設けられたランド２と、ＢＧＡ４の下面に設けられたバンプ端子３とを接合することによってＢＧＡ実装用基板１０に実装される。ここで、図４に示すように、従来のＢＧＡ実装用基板１０上にＢＧＡ４が実装される際には、プリント配線基板１に反りが発生することがある。そのため、ＢＧＡ４に設けられたバンプ端子３とＢＧＡ実装用基板１０との接合部であるランド２とが未接続となる箇所が発生することがあった。つまり、ＢＧＡ４を実装する際にプリント配線基板１が局部的に加熱されることがあり、プリント配線基板１において銅箔の配置バランスが悪い場合にはプリント配線基板１が反ってしまうことがあった。そのため、ＢＧＡ４のバンプ端子３とプリント配線基板１に設けられたランド２との間に隙間７が発生し、ＢＧＡ４とＢＧＡ実装用基板とが未接合（オープン）となることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
配線基板と、前記配線基板の上面に設けられたランドとを備え、前記ランドを介してボールグリッドアレイが実装される基板であって、
前記ランドは、その上部に尖端部を有することを特徴とする基板、
が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、
基板と、下面にバンプを備えるボールグリッドアレイとが実装してなる構造体であって、
前記基板は、上述した本発明に係る基板であり、
前記ランドが前記バンプに突き刺さることで、前記基板と前記ボールグリッドアレイとが接合されたことを特徴とする構造体、
が提供される。
【０００８】
また本発明によれば、
上述した本発明に係る構造体を用意する工程と、
前記構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記ボールグリッドアレイを取り外す工程と、
下面にバンプを備える他のボールグリッドアレイを用意し、このボールグリッドアレイのバンプに前記ランドを突き刺し、前記基板と前記他のボールグリッドアレイとを接合させる工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法が提供される。
【０００９】
また本発明によれば、
上述した本発明に係る基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程と、
前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程と、
前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法が提供される。
【００１０】
本発明によれば、尖端部を有する形状のランドを備えているため、ボールグリッドアレイに設けられたバンプに対しランド尖端部が突き刺さる形態で接合される。このため、ランドがバンプに確実に接合され、実装時の加熱により配線基板に反りが発生した場合においてもＢＧＡとＢＧＡ実装用基板とが未接合（オープン）となることを効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＢＧＡとＢＧＡ実装用基板とが未接合（オープン）となることを効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るＢＧＡ実装用基板１００を示す。ＢＧＡ実装用基板１００は、配線基板（プリント配線基板１０１）と、プリント配線基板１０１の上面と接するように設けられたランド１１０（基底部１０２、針状端子１０６）とを備えている。針状端子１０６は全体が突起形状となっており、上部に尖端部を有している。ＢＧＡ実装用基板１００上には、基底部１０２と針状端子１０６とを介してＢＧＡ１０４が実装されている。
【００１４】
図２は、上記ＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とが接合してなる構造体２００を示す図である。
【００１５】
プリント配線基板１０１は、セラミックスなどの絶縁体の表面に銅箔などの導電体が設けられた構成を有する。
【００１６】
ランド１１０は、後述するＢＧＡ１０４に設けられたバンプ端子１０３と接合されることによって、ＢＧＡ実装用基板１００の上にＢＧＡ１０４を実装し、構造体２００を作製する機能を有する。本実施形態において、ランド１１０は、基底部１０２と突起部である針状端子１０６とにより構成される。
【００１７】
ランド１１０の基底部１０２は、バンプ端子１０３よりも融点の高い金属などの導電体を用いて構成されており、たとえば、銅を主体とする金属材料が用いられる。ＢＧＡ１０４に設けられたバンプ端子１０３と接合できるように、バンプ端子１０３と対応する位置に設けられている。本実施形態においては、基底部１０２は、バンプ端子１０３の位置に合わせて、プリント配線基板１０１の配線上に設けられている。
【００１８】
ランド１１０の針状端子１０６は、バンプ端子１０３よりも融点の高い金属などの導電体を用いて構成されており、たとえば、銅を主体とする金属材料が用いられる。ＢＧＡ１０４に設けられたバンプ端子１０３と接続される部分において尖端部を有する。また、針状端子１０６は円錐状の突起形状を有しており、基底部１０２の上面と針状端子１０６の下面とが接するように、針状端子１０６は、基底部１０２の中央部分に設けられている。
【００１９】
針状端子１０６の長さは、ＢＧＡ実装用基板１００上にランド１１０とバンプ端子１０３を介してＢＧＡ１０４を実装する際にプリント配線基板１０１に反りが生じた場合であっても、針状端子１０６とバンプ端子１０３との間に未接合が生じることなく接続されてＢＧＡ実装用基板１００上にＢＧＡ１０４が実装される程度の長さであることが求められる。また、針状端子１０６の長さは、ＢＧＡ実装用基板１００上にＢＧＡ１０４が実装された際に、バンプ端子１０３を突き抜けてＢＧＡ１０４に到達しない長さであることが求められる。そのため、針状端子１０６の長さは、プリント配線基板１０１の材質、プリント配線基板１０１に設けられた配線の材質および配置、基底部１０２の高さ、バンプ端子１０３の大きさ、実装時の温度などにより適宜調整される。本実施形態においては、針状端子１０６の高さは０．４〜０．６ｍｍ程度であり、基底部１０２の高さは０．１〜０．３ｍｍ程度である。
【００２０】
ＢＧＡ１０４を実装する時に針状端子１０６がバンプ端子１０３に突き刺さりやすいように、針状端子１０６は尖端部を有している。ここで、「尖端部を有する」とは、頂部に平坦な部分を有さず、上部に１つまたは複数の頂点を有することをいう。本実施形態においては、針状端子１０６は円錐状の突起形状を有しているので、上部に１つの頂点を有している。また、前述の特許文献１に記載されている凸型を除くものとする。なお、尖端部の角度は３０度以下であることが望ましく、２０度以下であることが、より望ましい。ここで、針状端子１０６の尖端部の角度とは、図１中、針状端子１０６の上端部を含み、基底部１０２の上面と垂直な断面における、針状端子１０６の上端部近傍の角度をさす。なお、本実施形態において、針状端子１０６の尖端部の角度は約１５度である。
【００２１】
ＢＧＡ１０４は、その下面に、ボール状の外部接続端子であるバンプ端子１０３がアレイ状に配置された構造を有する。
バンプ端子１０３は、ＢＧＡ１０４の下面に設けられた、はんだボールであり、ＢＧＡ１０４とＢＧＡ実装用基板１００とを接合する機能を有する。本実施形態においては、図２に示すように、バンプ端子１０３は、針状端子１０６のみ、または、基底部１０２および針状端子１０６の両方と接合される。
【００２２】
図１に示すように、ＢＧＡ実装用基板１００は、図３に示す従来のＢＧＡ実装用基板１０と異なり、プリント配線基板１０１の表面に設けられた基底部１０２の中央部分に針状端子１０６が設けられた構造となっている。基底部１０２の中央部に針状端子１０６を形成する方法としては、たとえば、ウェットエッチングによって作製する方法が挙げられる。具体的には、円柱状の銅を主体とする金属材料の上部をマスクで被覆し、上記金属材料をエッチングすることが可能なエッチング液を用いて円柱状の金属材料をサイドエッチングすることによって、頂部に尖端部を有する針状端子１０６を作製する。また、基底部１０２の中央部に穴（スルーホール）をあけて、その穴へ針状端子１０６を圧入する方法でも作製することができる。この場合、針状端子１０６の下部の寸法に合わせて基底部１０２の中央部に穴をあけることによって、針状端子１０６が基底部１０２に固定される。なお、針状端子１０６は、たとえば、円柱状の銅を主体とする金属材料を目の細かいヤスリを用いて切削加工することなどによって作製される。
【００２３】
次に本実施形態に係るリペア方法を説明する。このリペア方法は、図２に示した構造体を作製した後、ＢＧＡを取り外し、別のＢＧＡと接合させる方法であって、以下のステップを含む。
(i)上部に尖端部を有するランドを備える基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装（積層）し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程、
(ii)前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程、および
(iii)前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で積層し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程。
【００２４】
以下、上記工程を含むリペア方法について具体的に説明する。まず、図２に示した構造体を作製する。すなわち、針状端子１０６を備えるＢＧＡ実装用基板１００と、下面にバンプ端子１０３を備えるＢＧＡ１０４とをこの順で実装（積層）し、バンプ端子１０３を溶融させた状態で針状端子１０６をバンプ端子１０３に突き刺す。これにより、ＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とを接合し、図２の構造体を得る。
つづいて、ＢＧＡリペア装置等で加熱することによって、ＢＧＡ実装用基板１００に実装されていたＢＧＡを取り外す（除去する）。
【００２５】
次に、基底部１０２と針状端子１０６とに溶着したはんだを、はんだ除去機などで取り除く。本実施形態においては、はんだ除去作業には、一般的に使用されているリード部品用のはんだ除去機が使用される。
【００２６】
ついで、はんだを除去した後に、ディスペンサなどを用い、ＢＧＡ実装用基板１００の針状端子１０６の上側にクリームはんだが供給される。本実施形態においては、供給されるクリームはんだの量は、針状端子１０６の先端が隠れる程度の量とする。
【００２７】
続いて、ＢＧＡリペア装置（不図示）を用いて、基底部１０２に設けられた針状端子１０６の上部に供給されたクリームはんだの上面に新しい別のＢＧＡ１０４を実装する。
【００２８】
次に、ＢＧＡリペア装置を用いてＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とを加熱し、はんだ付けを行う。ＢＧＡリペア装置を用いて加熱すると、ＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３と針状端子１０６の上部に供給されたクリームはんだとが溶融し、ＢＧＡ１０４の自重によって、ＢＧＡ１０４が下向きに下降する。
【００２９】
以上のプロセスにより、バンプ端子１０３と、基底部１０２または針状端子１０６とが再接合されることによってＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とがリペア（実装）されて、ＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とが接合された構造体２００が完成する。
【００３０】
以下、図２を用いて、ＢＧＡ１０４をリペアすることでプリント配線基板１０１に反りが発生した際の構造体２００を構成するＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４との接合部の状態を説明するとともに、本実施形態に係るＢＧＡ実装用基板１００および構造体２００の効果を説明する。
【００３１】
図２に示すように、ＢＧＡ１０４をリペアする際に、局部的な加熱によってプリント配線基板１０１が反ってしまうことがある。しかしながら、ＢＧＡ実装用基板１００には基底部１０２の上面と接するように針状端子１０６が設けられているため、プリント配線基板１０１側の基底部１０２中央部に設けられた針状端子１０６とＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３とが、ＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３が溶融することによって接合される。ここで、針状端子１０６の上端は約１５度の角度を有する針状の形状を有する尖端部であるため、バンプ端子１０３の内部に入り込む際の抵抗が小さい。そのため、尖端部を有する針状端子１０６は、バンプ端子１０３の内部に容易に突き刺さることができる。したがって、ＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３とプリント配線基板１０１との接合部の一部が未接続のままになることを抑制することができる。
【００３２】
また、ランド１１０を構成する基底部１０２および針状端子１０６の融点は、バンプ端子１０３の融点よりも高い。そのため、ＢＧＡ１０４がリペアされる際における基底部１０２および針状端子１０６の形状変化を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、基底部１０２に針状端子１０６が設けられているため、ＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とを接合する工程におけるはんだ除去作業において、通常用いられているリード部品用のはんだ除去機を用いることができ、上記はんだ除去機を用いることによって、容易にはんだを除去することができる。
【００３４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００３５】
たとえば、上記実施形態においては、ＢＧＡ１０４とプリント配線基板１０１とをリペアする際にプリント配線基板１０１に反りが生じる形態について説明したが、ＢＧＡ１０４とプリント配線基板１０１とを実装する際にもプリント配線基板１０１に反りは生じ、その場合にもランド１１０を構成する針状端子１０６が尖端部を有することによって上記実施形態に記載した効果を得ることができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、基底部１０２の上に針状端子１０６が設けられる形態について説明したが、上部に尖端部を有する突起部であって、上記実施形態において説明した効果を奏することができればよい。また、その上部に尖端部を有する一体のランドであってもよく、一体のランドを形成する際には、上記実施形態と同様のエッチング方法を用いて作製することができる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、針状端子１０６の上側にクリーム状のはんだを供給する形態について説明したが、ＢＧＡ１０４に設けられたバンプ端子１０３側にクリーム状のはんだを印刷してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態においては、円錐形状を有する針状端子１０６が基底部１０２に設けられたランド１１０について説明したが、その他の形状であっても、実装時にバンプ端子１０３の下部と接する部分である上部に尖端部が設けられている突起部を有するランドであり、上記実施形態で説明したエッチングや圧入などの方法によって作製できる形状であればよい。
【００３９】
また、上記実施形態においては、ＢＧＡ実装用基板１００にＢＧＡ１０４が実装される形態について説明したが、ＢＧＡ実装用基板１００の下部に、バンプを介して、さらに配線基板が設けられていてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、ＢＧＡ実装用基板１００とＢＧＡ１０４とを接合する工程におけるはんだ除去作業において、リード部品用のはんだ除去機が用いられる形態について説明したが、他のはんだ除去機を用いてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、基底部１０２に１つの針状端子１０６が設けられる形態について説明したが、基底部１０２に２つ以上の針状端子が設けられていてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、リペアの際にプリント配線基板１０１の端部に近い部分が図２中、下方向に反る形態について説明したが、プリント配線基板１０１の中央部近傍が下方向に反ることもあり得る。こういった場合であっても、プリント配線基板１０１の中央部近傍に設けられたランド１１０に備えられた針状端子とＢＧＡ１０４のバンプ端子１０３とが接合されることによって、上記実施形態において説明した効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態に係るＢＧＡ実装用基板とＢＧＡとを模式的に示した断面図である。
【図２】実施の形態に係るＢＧＡ実装用基板とＢＧＡとを模式的に示した断面図である。
【図３】従来の技術に係るＢＧＡ実装用基板とＢＧＡとを模式的に示した断面図である。
【図４】従来の技術に係るＢＧＡ実装用基板とＢＧＡとを模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００      ＢＧＡ実装用基板
１０１      プリント配線基板
１０２      基底部
１０３      バンプ端子
１０４      ＢＧＡ
１０６      針状端子
１１０      ランド
２００      構造体
【図１】
2006165346.tif 000003
【図２】
2006165346.tif 000004
【図３】
2006165346.tif 000005
【図４】
2006165346.tif 000006