(57)【要約】【課題】本発明は、半田ボール間のショートを抑制する技術を提供することを課題とする。【解決手段】ＢＧＡパッケージ基板は、基板に形成されたランドと、ランドに融着している半田ボールと、基板に形成され、隣り合うランド間を覆うレジストと、を備え、レジストは、ランドを露出させる開口部の縁に、ランドの表面より低い位置に底部を形成する切り欠きを有する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたランドと、
前記ランドに融着している半田ボールと、
前記基板に形成され、隣り合うランド間を覆うレジストと、を備え、
前記レジストは、前記ランドを露出させる開口部の縁に、前記ランドの表面より低い位置に底部を形成する切り欠きを有する、
ＢＧＡパッケージ基板。
【請求項２】
前記ランドは、前記基板に複数形成されており、
前記レジストは、前記複数のランドを各々露出させる各開口部に設けられている複数の前記切り欠きを、隣り合う開口部の切り欠きと互いに同じ位置関係で配置する、
請求項１に記載のＢＧＡパッケージ基板。
【請求項３】
前記レジストは、互いに寄せ集まるように配置される一群の開口部と、前記一群の開口部から離間する位置にある他の開口部とを有しており、少なくとも前記一群の開口部にある各切り欠きを、隣り合う開口部の切り欠きと互いに同じ位置関係で配置する、
請求項１または２に記載のＢＧＡパッケージ基板。
【請求項４】
基板に形成された隣り合うランド間を、前記ランドを露出させる開口部の縁に、前記ランドの表面より低い位置に底部を形成する切り欠きを有するレジストで覆う工程と、
前記開口部から露出する前記ランドに半田ボールを融着する工程と、を有する、
ＢＧＡパッケージ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ＢＧＡパッケージ基板、及びＢＧＡパッケージ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、小型化の一途を辿っている。電子機器の小型化に対応するため、近年では、半導体チップを基板へ電気的に接続する半田ボールを縦横に並べた電極形状を持つＢＧＡ（Ball Grid Array）方式のパッケージ基板（以下、「ＢＧＡパッケージ基板」という
）が用いられている（例えば、特許文献１−２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８７４２７号公報
【特許文献２】特開平１０−２５６４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体チップに入出力される情報量の増大に伴い、ＢＧＡパッケージ基板に設けられる半田ボール数は増加の一途を辿っている。また、半導体チップが処理する情報量の増加に伴って半導体チップの消費電力も増大しており、ＢＧＡパッケージ基板に備わる半田ボールは、許容される電流密度を上回らない程度の大きさが求められる。すなわち、ＢＧＡパッケージ基板に備わる半田ボールは、許容される電流密度を上回らない程度の大きさで多数設けられることになる。よって、ＢＧＡパッケージ基板に縦横に設けられる半田ボール間のピッチは、不可避的に狭小化している。
【０００５】
ところで、ＢＧＡパッケージ基板に備わる半田ボールが互いに接触すると、回路のショートが生じる。よって、ＢＧＡパッケージ基板に備わる半田ボールは、互いに離間した状態でＢＧＡパッケージ基板に融着されることが求められる。しかし、ＢＧＡパッケージ基板に半田ボールが融着される際は、半田ボールの融着時に塗布されるフラックスがランドに濡れ広がるため、ランドに濡れ広がるフラックスの流れに追従して半田ボールが移動する場合がある。隣り合う半田ボールが互いに近接する方向に移動すると、半田ボール同士の接触により回路がショートする場合がある。ランド間のピッチが狭小化すると、半田ボール同士の接触による回路のショートの可能性が高い。
【０００６】
そこで、本発明は、半田ボール間のショートを抑制する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、ＢＧＡパッケージ基板は、基板に形成されたランドと、ランドに融着している半田ボールと、基板に形成され、隣り合うランド間を覆うレジストと、を備え、レジストは、ランドを露出させる開口部の縁に、ランドの表面より低い位置に底部を形成する切り欠きを有する。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面として、半田ボール間のショートを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るＢＧＡパッケージ基板を側方から示した図である。
【図２】図２は、実施形態に係るＢＧＡパッケージ基板を半田ボールが配列されている側から示した図である。
【図３】図３は、図２において符号Ａ−Ａで示す部位の断面図である。
【図４】図４は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第１の図である。
【図５】図５は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第２の図である。
【図６】図６は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第３の図である。
【図７】図７は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第４の図である。
【図８】図８は、図７において部分的に示す基板をランドが露出している側から全体的に俯瞰して見た図である。
【図９】図９は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第５の図である。
【図１０】図１０は、ＢＧＡパッケージ基板の製造工程を示した第６の図である。
【図１１】図１１は、フラックスが融解する様子を示した図である。
【図１２】図１２は、フラックスが融解する前後の半田ボールの動きを側方から示した図である。
【図１３】図１３は、フラックスが融解する前後の半田ボールの動きを半田ボールが配置されている側から全体的に俯瞰して見た図である。
【図１４】図１４は、切り欠きの形態のバリエーションを例示した第１の図である。
【図１５】図１５は、切り欠きの配置のバリエーションを例示した図である。
【図１６】図１６は、開口部と半田ボールの寸法の関係を示した図である。
【図１７】図１７は、比較例においてフラックスが融解する様子を示した図である。
【図１８】図１８は、比較例においてフラックスが融解する前後の半田ボールの動きを側方から示した図である。
【図１９】図１９は、比較例においてフラックスが融解する前後の半田ボールの動きを半田ボールが配置されている側から全体的に俯瞰して見た図である。
【図２０】図２０は、切り欠きの形態のバリエーションを例示した第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１１】
図１は、実施形態に係るＢＧＡパッケージ基板を側方から示した図である。また、図２は、実施形態に係るＢＧＡパッケージ基板１を半田ボール４が配列されている側から示した図である。ＢＧＡパッケージ基板１は、半導体チップが実装される板状の基板２と、基板２の表面に縦横に配列された半田ボール４とを備える。基板２は、ＢＧＡパッケージ基板１が実装されるメインボードと、基板２に実装される半導体チップとを電気的に繋ぐ役割を担うため、インターポーザと呼ばれる場合もある。
【００１２】
図３は、図２において符号Ａ−Ａで示す部位の断面図である。基板２には、ランド３とレジスト５が形成されている。そして、半田ボール４は、各ランド３に融着されている。レジスト５は、基板２の表面に形成されており、隣り合うランド３間を覆う。よって、ランド３は、半田ボール４が融着されていない場合、レジスト５の開口部６から露出することになる。
【００１３】
レジスト５は、切り欠き７を有する。切り欠き７は、ランド３を露出させる開口部６の縁に設けられている。切り欠き７は、ランド３の表面より低い位置に底部８を形成する。切り欠き７の底部８は、ランド３の表面より低い位置にあるため、ランド３に半田ボール４を融着する際に用いられるフラックスがランド３の表面から流下する。切り欠き７は、各開口部６において、隣り合う開口部６の切り欠き７と互いに同じ位置関係で配置されている。すなわち、各切り欠き７は、何れも開口部６において同じ方向に片寄った位置に形成されている。
【００１４】
ＢＧＡパッケージ基板１は、上記のような切り欠き７をレジスト５の各開口部６に有しているため、ランド３に半田ボール４が融着される際、ランド３の表面から切り欠き７の底部８へ流下するフラックスの流れに追従して半田ボール４が切り欠き７側へ移動する。そして、各切り欠き７が何れも開口部６において同じ方向に片寄った位置に形成されているため、互いに近接配置されている各ランド３に融着される半田ボール４は、何れもランド３に対して同じ方向に片寄った状態で配置される。よって、互いに近接配置されている各ランド３に融着される半田ボール４のピッチは、互いに概ね同程度の距離に保たれることになる。
【００１５】
上記実施形態のＢＧＡパッケージ基板１であれば、ＢＧＡパッケージ基板１に実装される半導体チップに入出力される情報量の増大に対応するべく、半田ボール４の数を増やして半田ボール４間のピッチを狭くしても、各半田ボール４のピッチが互いに概ね同程度の距離となる。したがって、上記実施形態のＢＧＡパッケージ基板１では、半田ボール４同士の接触により回路がショートする可能性が低い。
【００１６】
以下、ＢＧＡパッケージ基板１の製造方法の一例を説明する。
【００１７】
図４は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第１の図である。ＢＧＡパッケージ基板１の製造に際しては、表面にランド３を配列した基板２が用意される。
【００１８】
図５は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第２の図である。表面にランド３を配列した基板２が用意された後は、基板２の表面にソルダーレジスト１１が形成される。ソルダーレジスト１１は、基板２に溶液を塗布してから乾燥させたものであってもよいし、或いは、基板２にシート状のものを貼り付けたものであってもよい。ソルダーレジスト１１を溶液の塗布で形成する場合、溶液は、均一の厚さで塗布されることが好ましい。ソルダーレジスト１１の塗布法としては、例えば、スプレーコート、カーテンコート、その他各種の方法が挙げられる。
【００１９】
図６は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第３の図である。ソルダーレジスト１１が形成された後は、マスク１２を用いた露光が行われる。露光に用いるマスク１２には、開口部６と切り欠き７の形状を表したパターンが形成されている。ソルダーレジスト１１の物性にもよるが、露光に用いるマスク１２としては、例えば、ネガ型であれば開口部６と切り欠き７に対応する部位が光を透過しないパターンを有するものが用いられ、ポジ型であれば開口部６と切り欠き７に対応する部位が光を透過するパターンを有するものが用いられる。
【００２０】
図７は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第４の図である。ソルダーレジスト１１の露光が行われた後は、ソルダーレジスト１１が形成されている基板２を所定の溶液に浸漬する現像処理が行われる。開口部６と切り欠き７の形状を表したパターンが形成されているマスク１２を使って露光されたソルダーレジスト１１が所定の溶液に触れると、ソルダーレジスト１１のうち開口部６と切り欠き７に対応する部位が除去されてランド３が露出した状態になり、既述したような、開口部６と切り欠き７を有するレジスト５が形成される。
【００２１】
図８は、図７において部分的に示す基板２をランド３が露出している側から全体的に俯瞰して見た図である。図８は、基板２の外観を示しているので本来的には断面は出現しないが、各部材の対応関係の理解を容易にするため、図７においてハッチングで示した部位と同じ部材には同一のハッチングを付している。図８を見ると判るように、各切り欠き７は、何れも隣り合う開口部６の切り欠き７と互いに同じ位置関係で配置されている。すな
わち、各開口部６にある全ての切り欠き７は、一様に同じ方向へ向かって開口部６の縁を切り欠いている。
【００２２】
図９は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第５の図である。ソルダーレジスト１１に開口部６と切り欠き７が形成された後は、ランド３にフラックス１３が転写される。
【００２３】
図１０は、ＢＧＡパッケージ基板１の製造工程を示した第６の図である。ランド３にフラックス１３が転写された後、半田ボール４がフラックス１３を介してランド３に載置される。そして、半田ボール４がフラックス１３を介してランド３に載置された状態で、フラックス１３や半田ボール４が加熱される。加熱されたフラックス１３や半田ボール４が溶けると、図３に示したように、ランド３に半田ボール４が融着したＢＧＡパッケージ基板１が出来る。
【００２４】
図１１は、フラックス１３が融解する様子を示した図である。加熱されたフラックス１３が融点に達して融解すると、ランド３の表面に固形状態で転写されていたフラックス１３は、融解して切り欠き７の底部８へ流下する。よって、フラックス１３を介してランド３に載置されていた半田ボール４は、フラックス１３の流れに沿って移動する。その結果、半田ボール４は、ランド３において切り欠き７側に寄った状態になる。
【００２５】
図１２は、フラックス１３が融解する前後の半田ボール４の動きを側方から示した図である。また、図１３は、フラックス１３が融解する前後の半田ボール４の動きを半田ボール４が配置されている側から全体的に俯瞰して見た図である。フラックス１３を介してランド３に載置された半田ボール４は、融解してランド３から切り欠き７の底部８へ流下するフラックス１３の流れに乗って切り欠き７側へ移動する。各切り欠き７が何れも隣り合う開口部６の切り欠き７と互いに同じ位置関係で配置されているため、半田ボール４は、図１３に示されるように、隣り合う半田ボール４と同じ方向へ移動する。よって、互いに接近して接触する半田ボール４が生じることなく、各半田ボール４が互いに概ね同程度のピッチを保った状態でランド３に融着される。この結果、半田ボール４間のショートが可及的に抑制されることになる。
【００２６】
図１４は、切り欠き７の形態のバリエーションを例示した第１の図である。切り欠き７の形態としては、様々なバリエーションが適用可能である。切り欠き７は、例えば、図１４（Ａ）に示されるような略三角形の形態であってもよいし、図１４（Ｂ）に示されるようなひょうたん型の形態であってもよいし、図１４（Ｃ）に示されるようだんご型の形態であってもよいし、図１４（Ｄ）に示されるような鋭利な針型の形態であってもよいし、図１４（Ｅ）に示されるような角型の形態であってもよいし、図１４（Ｆ）に示されるような帽子型の形態であってもよい。また、切り欠き７は、図１４に例示される形態に限定されるものでなく、フラックス１３がランド３から流入可能なその他各種の形態であってもよい。
【００２７】
図１５は、切り欠き７の配置のバリエーションを例示した図である。切り欠き７は、図８に示したように全ての開口部６において同じ方向へ一様に片寄った位置に形成される形態に限定されるものではない。切り欠き７は、例えば、互いに寄せ集まるように配置される一群の開口部６が、他の開口部６から離間する位置に形成されている場合、当該一群の各開口部６において同じ方向に片寄った位置に形成されていればよく、当該他の開口部６に形成される切り欠き７と同じ方向に片寄った位置に形成されていなくてよい。この場合、当該一群の開口部６と当該他の開口部６との間は、半田ボール４の直径以上に離れていることが好ましい。
【００２８】
また、切り欠き７は、各開口部６に１つずつ形成される形態に限定されるものではない。例えば、切り欠き７は、各開口部６に２つ以上設けられていてもよい。この場合、１つの開口部６に複数ある各切り欠き７の底部８の面積は、例えば、ランド３の中心から９０度ごとに分割された何れか１つの領域において、ランド３と切り欠き７の底部８を合わせた面積の大きさが、他の３つの領域よりも大きくなっていることが好ましい。１つの開口部６に切り欠き７が複数あっても、ランド３の中心から９０度ごとに分割された各領域の面積がこのような条件を満たしていれば、半田ボール４の移動を一定方向にすることができる。
【００２９】
図１６は、開口部６と半田ボール４の寸法の関係を示した図である。切り欠き７によるフラックス１３の流れ方向の制御機能は、ランド３に置かれた半田ボール４が開口部６の縁によって安定して支持されない場合に発揮される。ランド３に置かれた半田ボール４が開口部６の縁によって安定して支持されない場合の開口部６と半田ボール４の寸法の関係としては、例えば、次のような条件が考えられる。すなわち、例えば、半田ボール４が半径Ｒの真円の球体であり、開口部６が直径Ｗの真円の開口部であり、ランド３の上面から開口部６の縁の上端までの高さをＨと仮定した場合、ＲとＷとＨが以下の数式（１）を満たす寸法関係の場合に、ランド３に置かれた半田ボール４が開口部６の縁によって安定して支持されない状態となる。
【数１】
2019009157.tif 000003
【００３０】
以下、開口部６に切り欠き７が無い場合（以下、「比較例」という）の半田ボール４の動きについて説明する。図１７は、比較例においてフラックス１３が融解する様子を示した図である。開口部６に切り欠き７が無い場合、ランド３の表面に固形状態で転写されていたフラックス１３は、融解してもランド３の表面から流下するための流下先が無い。よって、融解したフラックス１３は、ランド３の表面で放射状に濡れ広がる。したがって、比較例においては、フラックス１３を介してランド３に載置されていた半田ボール４がフラックス１３の融解により移動する方向が定まらない。このため、例えば、各半田ボール４が下記のように移動する可能性がある。
【００３１】
図１８は、比較例においてフラックス１３が融解する前後の半田ボール４の動きを側方から示した図である。また、図１９は、比較例においてフラックス１３が融解する前後の半田ボール４の動きを半田ボール４が配置されている側から全体的に俯瞰して見た図である。すなわち、開口部６に切り欠き７が無い本比較例においては、フラックス１３が融解すると、半田ボール４が各々様々な方向へ移動する。よって、半田ボール４は、例えば、図１８に示されるように、隣り合う半田ボール４へ互いに接近する方向へ移動することもある。この結果、半田ボール４間でショートする部位が生ずることになる。
【００３２】
ＢＧＡパッケージの小型化に伴って半田ボール間のピッチが狭小化すると、フラックスの流動に伴う半田ボールの移動により、半田ボール間でショートする可能性が高まる。この点、上記実施形態であれば、少なくとも半田ボール４がランド３に融着する際のフラックス１３による各半田ボール４の移動が一律の方向となるため、各半田ボール４が互い違いの方向へ移動する場合に比べて半田ボール４間のショートの可能性を低くすることができる。この結果、ＢＧＡパッケージ基板１の信頼性の向上が図られることになる。
【００３３】
各半田ボール４の移動方向は、切り欠き７が各開口部６に１つずつ形成される形態のみならず、切り欠き７が各開口部６に２つ以上設けられている形態においても一律の方向にすることができる。図２０は、切り欠き７の形態のバリエーションを例示した第２の図で
ある。既述したように、例えば、ランド３の中心から９０度ごとに分割された４つの領域のうち何れか１つの領域において、ランド３と切り欠き７の底部８を合わせた面積の大きさが、他の３つの領域よりも大きくなっていれば、半田ボール４の移動方向を制御することができる。これは、半田ボール４がランド３に融着する際のフラックス１３が、底部８の面積が比較的大きい切り欠き７へ流れやすいためである。例えば、図２０の（Ａ１）及び（Ａ２）で示すように、楕円形の切り欠き７がランド３の中心から４方向にそれぞれ設けられており、ランド３の中心から破線で示す９０度ごとに分割された４つの領域Ａ〜Ｄのうちの領域Ａにおいて、ランド３と切り欠き７の底部８を合わせた面積の大きさが、他の３つの領域Ｂ〜Ｄよりも大きい場合、半田ボール４がランド３に融着する際、フラックス１３が領域Ａの切り欠き７へ流れやすい。よって、半田ボール４が領域Ａ側へ移動することになる。このような半田ボール４の移動方向の特性は、楕円形の切り欠き７の場合のみならず、例えば、図２０の（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すような角形状の場合、図２０の（Ｃ１）及び（Ｃ２）に示すような円形状の場合も同様である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・ＢＧＡパッケージ基板：２・・基板：３・・ランド：４・・半田ボール：５・・レジスト:６・・開口部：７・・切り欠き：８・・底部：１１・・ソルダーレジスト：１２
・・マスク：１３・・フラックス
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019009157.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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