(57)【要約】【課題】安価な貫通基板で必要な配線の引き出しを行いながら、峡ピッチＢＧＡの電気的接続信頼性を損なうことなく確実に実装する方法を提供すること。【解決手段】ＢＧＡを実装する貫通基板であって、ＢＧＡを所定の区画に分割し、その区画内で熱膨張率の変化が所定値以上あるか否かを判定した結果に応じて、熱膨張率の変化が所定値以上ある区画のＢＧＡランドサイズは、ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とし、熱膨張率の変化が所定値以上ない区画のＢＧＡランドサイズは、ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以上小さいランドサイズ（少し小さいサイズ）とし、ＢＧＡランドサイズを決定することを特徴とする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＧＡを実装する貫通基板であって、
前記ＢＧＡを所定の区画に分割し、その区画内で熱膨張率の変化が所定値以上あるか否かを判定した結果に応じて、
前記熱膨張率の変化が所定値以上ある区画のＢＧＡランドサイズは、ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とし、
前記熱膨張率の変化が所定値以上ない区画のＢＧＡランドサイズは、  ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以上小さいランドサイズ（少し小さいサイズ）とし、
ＢＧＡランドサイズを決定することを特徴とする貫通基板。
【請求項２】
前記所定の区画が前記ＢＧＡインターポーザの半田ボールのピッチ単位であることを特徴とする請求項１に記載の貫通基板。
【請求項３】
前記熱膨張率の変化の所定値が前記ＢＧＡ内のシリコンダイの熱膨張率と、前記ＢＧＡインターポーザの熱膨張率の差によって生じる変化であることを特徴とする請求項２に記載の貫通基板。
【請求項４】
前記熱膨張率の変化の所定値が前記ＢＧＡに備えられたヒートスプレッターの熱膨張率と、前記ＢＧＡインターポーザの熱膨張率の差によって生じる変化であることを特徴とする請求項２に記載の貫通基板。
【請求項５】
前記所定比率以内のランドサイズが前記インターポーザのランドサイズがφ０．４ｍｍの場合、前記ＢＧＡランドサイズがφ０．４ｍｍ±５０ｕｍであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の貫通基板。
【請求項６】
前記所定比率以上小さいランドサイズが前記インターポーザのランドサイズがφ０．４ｍｍの場合、前記ＢＧＡランドサイズがφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の貫通基板。
【請求項７】
前記熱膨張率の変化が所定値以上ある区画に隣接する区画も前記所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の貫通基板。
【請求項８】
前記熱膨張率の変化が所定値以上ある区画により示される内側の図形の内周の区画も前記所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の貫通基板。
【請求項９】
前記熱膨張率の変化が所定値以上ある区画により示される図形が４角形であった場合、前記４角形の４隅の区画のみを前記所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の貫通基板。
【請求項１０】
前記４角形の４隅に隣接する区画もさらに前記所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とすることを特徴とする請求項９に記載の貫通基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等に使用される半導体部品を実装する貫通基板に関し、より詳細には、半導体部品のパッケージがボールグリッドアレイパッケージ（以後ＢＧＡと記載する）の場合のランド仕様に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置等に使用される半導体部品のパッケージとしてＢＧＡが使われており、貫通基板に実装している。
【０００３】
図１〜図３は、ＢＧＡの基本構造の例を示す概略図であり、これらを用い説明する。
【０００４】
ＢＧＡ１００の基本構造としては、シリコンダイ１０１をワイヤボンディング１０２等でインターポーザ１０３（基板）に電気的に接続しており、セラミック１０４等で封止している。さらに、動作時の発熱を逃がすためのヒートスプレッター１０５を備えているものもある。また、インターポーザのランドには、半田ボール１０６を搭載しており、これをリフロー実装することで、貫通基板と電気的に接続している。
【０００５】
図１はヒートスプレッターを持たない例で、セラミック１０４により封止している。図２はヒートスプレッター１０５を備えており、セラミック１０４により封止している。図３はセラミックではなく、大きなヒートスプレッター１０５により封止している。
【０００６】
ところで、シリコンダイとインターポーザの平面方向への熱膨張率が大きく異なっており、動作時に熱印加されると、応力がかかり、ワイヤボンディングや、半田ボールでの電気的接続部に断線が生じることがある。このような電気的接続の信頼性を向上するものとして、特許文献１のようなものがある。
【０００７】
また、貫通基板上で必要な配線の引き出しを行うためには、図４に示すように、ピン間にＶＩＡを設ける必要があるが、近年、ＢＧＡのピン数が増え、ピンピッチが狭くなり、貫通基板上で必要な配線の引き出しを行うのが難しくなってきている。
【０００８】
図４は貫通基板のＢＧＡ搭載領域の概略図であり、ＢＧＡ１００の半田ボール１０６に対応するように、ピンピッチ２０２の間隔で、ＢＧＡランド２０１を設けている。貫通基板表面は絶縁する必要があり、レジストをかけているが、オープンレジスト開口２０４を設け、ＢＧＡランド２０１を露出させ、リフロー実装により半田接続できるようにしている。ＢＧＡ１００の内側のＢＧＡランド２０１から配線の引き出しを行うためには、ＶＩＡ２０３を設け、ＶＩＡ２０３を介し、一旦内層を通すことで配線接続している。
【０００９】
例えば、０．８ｍｍピッチＢＧＡで、インターポーザのランドサイズがφ０．４ｍｍの場合、１．６ｍｍ厚の貫通基板ではＢＧＡランドサイズをφ０．４ｍｍとしてピン間にφ０．３ｍｍのＶＩＡを設ける事が出来ない。必要なクリアランスを確保し、ピン間にＶＩＡを設けるためには、ＢＧＡランドサイズをφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍ以下にする必要がある。そのようにＢＧＡランドサイズを小さくすると、動作時の熱印加による応力によって、半田剥離が引き起こされ、断線する可能性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１７６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術は、電気的接続信頼性を向上させるために貫通孔を設ける必要があるため、基板製造加工の手間が増える、貫通孔が配線の引き出しを阻害する可能性があるといった課題がある。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、安価な貫通基板で必要な配線の引き出しを行いながら、峡ピッチＢＧＡの電気的接続信頼性を損なうことなく確実に実装する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明に係る貫通基板は、
ＢＧＡを実装する貫通基板であって、
ＢＧＡを所定の区画に分割し、その区画内で熱膨張率の変化が所定値以上あるか否かを判定した結果に応じて、
熱膨張率の変化が所定値以上ある区画のＢＧＡランドサイズは、ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以内のランドサイズ（ほぼ１対１のサイズ）とし、
熱膨張率の変化が所定値以上ない区画のＢＧＡランドサイズは、  ＢＧＡインターポーザのランドサイズと所定比率以上小さいランドサイズ（少し小さいサイズ）とし、
ＢＧＡランドサイズを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る貫通基板によれば、貫通基板のＢＧＡランド仕様を、貫通基板とＢＧＡでの熱膨張率の違いによる断線が発生しやすいか否かでランドサイズを使い分ける事により、必要な配線の引き出しを行いながら、電気的接続信頼性を損なうことなく確実に実装することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＢＧＡの基本構造の例を説明する概略図である。
【図２】ＢＧＡの基本構造の例を説明する概略図である。
【図３】ＢＧＡの基本構造の例を説明する概略図である。
【図４】貫通基板のＢＧＡ搭載領域の概略図である。
【図５】本発明を実施した貫通基板の熱膨張率の差と、ＢＧＡランドの差を説明する概略図である。
【図６】本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【図７】本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【図８】本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【図９】本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【図１０】本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【図１１】本発明を実施する貫通基板のＢＧＡランドサイズを決定するためのフローを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明に係る第一の実施形態について説明する。
【００１８】
図５は本発明を実施した貫通基板の熱膨張率の差と、ＢＧＡランドの差を説明する概略図である。
【００１９】
貫通基板３０１は、半田接続が必要な部分は、導体を露出させ、半田接続が不要な部分は、レジスト３０２により、電気的に絶縁されるように構成されている。ＢＧＡ１００を搭載する部分に関しては、ＢＧＡ１００の半田ボール１０６のピッチに合わせて、ＢＧＡランド２０１を設けており、リフロー接続により、半田接続部３０３で電気的に接続される。図中で点線囲いの矢印で示しているのは、熱膨張率であり、左側は熱膨張率が異なる場合、右側は熱膨張率が同じ場合を示している。
【００２０】
まず左側は、ＢＧＡ１００の内部にシリコンダイ１０１がある部分であり、シリコンダイ１０１の熱膨張率は非常に小さいため、インターポーザ１０３や、貫通基板３０１の熱膨張率と差がある。そのため、ＢＧＡランド２０１（Ｂ）は半田ボール１０６と同じ大きさで構成し、半田接続部３０３（Ｂ）で接続される。このように動作時の熱応力で半田剥離が発生しやすい個所は、ＢＧＡランド２０１（Ｂ）は半田ボール１０６と同じ大きさで構成することで、電気的接続信頼性を損なうことが無いようにする。
【００２１】
次に右側は、ＢＧＡ１００の内部はインターポーザ１０３だけであり、熱膨張率は大きいが、貫通基板３０１の熱膨張率と差が無い。そのため、ＢＧＡランド２０１（Ａ）は半田ボール１０６より少し小さいサイズで構成し、半田接続部３０３（Ａ）で接続される。このように動作時の熱応力で半田剥離が発生しづらい個所は、ＢＧＡランド２０１（Ａ）は半田ボール１０６より少し小さいサイズで構成することで、コストアップ無く、配線の引き出しを行えるようにする。
【００２２】
図６乃至図９は本発明を実施した貫通基板のＢＧＡランドの例を説明する概略図である。
【００２３】
ＢＧＡ１００は、図３に示すような、大きなヒートスプレッター１０５により封止しているタイプのもので説明する。
【００２４】
一番外側の大きな枠がヒートスプレッター領域４０１であり、ヒートスプレッター１０５のサイズを示している。それとほぼ同じサイズの大きな枠がインターポーザ領域４０２であり、インターポーザ１０３のサイズを示している。内側の小さな枠がシリコンダイ領域４０３であり、シリコンダイ１０１のサイズを示している。
【００２５】
図６はシリコンダイ１０１とインターポーザ１０３の熱膨張率の差がある区画と、ヒートスプレッター１０５とインターポーザ１０３の熱膨張率の差がある区画の全てをほぼ１対１のサイズとしている例である。
【００２６】
例えば、０．８ｍｍピッチＢＧＡで、インターポーザのランドサイズがφ０．４ｍｍの場合、１．６ｍｍ厚の貫通基板ではＢＧＡランドサイズをφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとする。つまり、図中の区画４０４にあるＢＧＡランド２０１をφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとしている。また、図中の区画４０５は熱膨張率の差が無い区画で、そこにあるＢＧＡランド２０１はφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとしている。
【００２７】
図７は図６に対し、熱膨張率の差がある区画と、さらにその隣の区画も全てをほぼ１対１のサイズとしている例である。
【００２８】
区画４０４に隣接する内周の区画４０６も全てをほぼ１対１のサイズとしている。つまり、図中の区画４０４、及び４０６にあるＢＧＡランド２０１をφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとしている。また、図中の区画４０５は熱膨張率の差が無い区画で、そこにあるＢＧＡランド２０１はφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとしている。
【００２９】
図８は図６に対し、内側の熱膨張率の差がある区画４０４で囲まれた四角形内の区画全て（区画４０７）もほぼ１対１のサイズとしている例である。
【００３０】
つまり、図中の区画４０４、及び４０７にあるＢＧＡランド２０１をφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとしている。また、図中の区画４０５は熱膨張率の差が無い区画で、そこにあるＢＧＡランド２０１はφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとしている。
【００３１】
図９は図６に対し、熱膨張率の差がある区画４０４で囲まれた四角形の４隅の区画のみ（区画４０８）をほぼ１対１のサイズとしている例である。
【００３２】
つまり、図中の区画４０８にあるＢＧＡランド２０１の合計８個所のみをφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとしている。その他の区画４０４、及び４０５にあるＢＧＡランド２０１はφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとしている。この例は、ＢＧＡ１００のサイズが小さく、ピン数が少ない場合に、特に有効である。
【００３３】
図１０は図９に対し、区画４０８に隣接する区画も（区画４０９）さらにほぼ１対１のサイズとしている例である。
【００３４】
つまり、図中の区画４０８、及び４０９にあるＢＧＡランド２０１の合計３２個所のみをφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとしている。その他の区画４０４、及び４０５にあるＢＧＡランド２０１はφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとしている。
【００３５】
図１１は本発明を実施する貫通基板のＢＧＡランドサイズを決定するためのフローを説明するフローチャートである。
【００３６】
まず、ＢＧＡ１００を構成するシリコンダイ１０１、インターポーザ１０３、ヒートスプレッター１０５の外形サイズ、及び材質を確認する（Ｓ５０１）。
【００３７】
材質より決定される熱膨張率を比較し、熱膨張率の差を求める（Ｓ５０２）。熱膨張率は、シリコンダイ１０１は２．４、インターポーザ１０３は５０〜１００、ヒートスプレッターは１０程度である。
【００３８】
インターポーザ１０３の外形サイズ、ピンピッチ２０２に応じて、所定の区画に分割し、熱膨張率の差が所定比率以上ある個所を導き出す（Ｓ５０３）。シリコンダイ１０１の外周にあたる区画と、ヒートスプレッター１０５の外周にあたる区画が、熱膨張率の差が所定比率以上ある個所として導き出される。
【００３９】
熱膨張率の差が所定比率以上無い区画の場合（Ｓ５０４）、その区画のＢＧＡランド２０１をインターポーザのランドサイズより少し小さいサイズにする（Ｓ５０５）。インターポーザ１０３のランドサイズがφ０．４ｍｍだとすると、ＢＧＡランドサイズ２０１をφ０．３８ｍｍ±５０ｕｍとする。
【００４０】
熱膨張率の差が所定比率以上ある区画の場合（Ｓ５０４）、その区画のＢＧＡランド２０１をインターポーザのランドサイズとほぼ１対１のサイズにする（Ｓ５０６）。インターポーザ１０３のランドサイズがφ０．４ｍｍだとすると、ＢＧＡランドサイズ２０１をφ０．４ｍｍ±５０ｕｍとする。
【００４１】
このようにすることで、安価な貫通基板で必要な配線の引き出しを行いながら、峡ピッチＢＧＡの電気的接続信頼性を損なうことなく確実に実装することができるようになる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ＢＧＡ、１０１  シリコンダイ、１０２  ワイヤボンディング、
１０３  インターポーザ、１０４  セラミック、１０５  ヒートスプレッター、
１０６  半田ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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