(57)【要約】【課題】  複数のバンプを用いて樹脂基板とセラミック基板を接合した基板装置において、樹脂基板とセラミック基板の線膨張係数差によって生じる熱応力を緩和することを目的とする。【解決手段】  複数の凹み部が形成され、当該凹み部の底面の導体端子に接続される低温はんだが充填された第１の回路基板と、上記凹み部の低温はんだに接合された複数のバンプにより、導体端子が上記第１の回路基板と接続され、第１の回路基板と線膨張係数の異なる第２の回路基板を備えることで、樹脂基板１とセラミック基板２の間に生じる熱応力を緩和する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹み部が形成され、当該凹み部の底面の導体端子に接続される低温はんだが充填された第１の回路基板と、
上記凹み部の低温はんだに接合された複数のバンプにより、導体端子が上記第１の回路基板と接続され、第１の回路基板と線膨張係数の異なる第２の回路基板と、
を備えた基板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバンプを用いて、異なる回路基板を相互に重ねて接続した基板装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）実装は、２つの異なる回路基板の間にはんだボール、金ボール等のバンプを複数個挟んで、基板間を接続する実装構造である。ＢＧＡ実装は、複数のバンプを用いて、立体的に回路接続ができるため、回路基板の小型化に有効である。
【０００３】
ＢＧＡ実装はバンプを介して２つの回路基板を接合するため、２つの基板間の距離が短く、かつ基板間の距離を調整することができない。このため、セラミック基板と樹脂基板をＢＧＡ実装により接合する場合、両基板の線膨張係数差が２倍以上あるが故に、両基板間に生じる熱応力を緩和することが困難である。従って、ＢＧＡ実装においては、セラミック基板の寸法が、上記熱応力に耐えて破損しない大きさに限定されるため、セラミック基板に必要な数の回路を構成することができない。
【０００４】
これに対し、バンプの代わりに導電性接続部材として複数のピンを用いて、２つの回路基板の間の距離を設けるピングリッドアレイ実装が知られている。ピングリッドアレイ実装では、セラミック基板に３００℃未満で焼結するナノ粒子またはマイクロ金属粒子によって、ピンをセラミック基板に焼結結合する方法が提案されている。
【０００５】
ピングリッドアレイ実装は、バンプを使用するＢＧＡ実装構造とは異なり、ピンリードの高さによって、基板間の距離を大きく取ることができる。これにより基板間の線膨張差によって発生する熱応力を、ＢＧＡ実装構造よりも緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１-１８１６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ピングリッドアレイはＢＧＡ実装と異なり、ピンの傾きを制御しなければならず、基板間の距離が大きくなればなるほどピンが顕著に傾くことになる。また、ピンの接合に用いるナノ粒子またはマイクロ金属粒子は、通常の低温はんだと比較して高価であり、延いては基板装置の価格が高騰するという問題がある。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、複数のバンプを用いて相互接続する第１、第２の回路基板において、第１、第２の回路基板の線膨張係数差によって生じる熱応力を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による基板装置は、複数の凹み部が形成され、当該凹み部の底面の導体端子に接続される低温はんだが充填された第１の回路基板と、上記凹み部の低温はんだに接合された複数のバンプにより、導体端子が上記第１の回路基板と接続され、第１の回路基板と線膨張係数の異なる第２の回路基板と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、重ねて接続する第１、第２の回路基板において、第１の回路基板の導体端子と第２の回路基板の導体端子間の距離をより長くすることができるので、線膨張係数差により第１、第２の回路基板間に生じる熱応力を、より緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による基板装置の構成を示す図である。
【図２】従来のＢＧＡ実装を用いた基板装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、この発明に係る実施の形態１による基板装置の構成を示す断面図であり、（ａ）はＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）実装後の基板装置の構成を示し、（ｂ）はＢＧＡ実装前の樹脂基板の形態を示す。図１（ａ）に示すように、実施の形態１による基板装置１００は、ＰＣＡ（Printed Circuit Assembly）基板をなす第１の回路基板としての樹脂基板１と、第１の回路基板と線膨張係数の異なる第２の回路基板としてのセラミック基板２から構成される。また、樹脂基板１とセラミック基板２の間に複数のはんだボール４が挟まれ、はんだボール４が多数配列されている。セラミック基板２は、多数配列されたはんだボール４を介在して、樹脂基板１の上面に接合され、ＢＧＡ実装がなされる。はんだボール４は球状または円筒形状または樽形状等をなし、バンプを形成する。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、樹脂基板１は、上面が掘り込まれて複数の凹み（陥没）部５を形成する。各凹み部５は円筒形状または直方体形状をなしている。各凹み部５の底面部は導体端子１５としての導体パターンが形成されてはんだが接合される。各凹み部５の側面部は導体パターンがないかもしくは導体に酸化膜を付着しているため実装パターンがなく、はんだ非接合領域を形成している。樹脂基板１は、凹み部５に低温はんだ３が充填され、導体端子を形成する。セラミック基板２は、底面に薄膜状に低温はんだ３０が付着しており、複数の導体端子を形成する。はんだボール４は、樹脂基板１における上面の低温はんだ３とセラミック基板２における底面の低温はんだ３０の間に挟まれて、それぞれに接合される。
【００１４】
セラミック基板２は、低温焼結セラミック多層基板（Low Temperature Co-fired Ceramics、以下ＬＴＣＣ）、または高温焼成セラミック多層基板（High Temperature Co-fired Ceramic、以下ＨＴＣＣ）等から構成される。ＬＴＣＣは、Ａｇ、Ｃｕ等を素材とする導体ペーストを圧膜印刷したグリーンシートを複数枚積層し、焼結して形成される。ＨＴＣＣは、導体を薄膜に印刷して焼成し形成される。セラミック基板２は、例えば増幅器、ミクサ、移相器等の高周波半導体素子が実装され、抵抗、キャパシタ、インダクタ、フィルタ、電力分配回路、アンテナ、マイクロストリップ線路−導波管変換器等の高周波信号処理回路が形成される。
【００１５】
ここで、従来のＢＧＡ実装を用いた基板装置について説明する。図２は、比較例として示す従来のＢＧＡ実装を用いた基板装置の構成を示す図である。図２において、従来のＢＧＡ実装を用いた基板装置２００は、樹脂基板５０とセラミック基板２の間に複数のはんだボール４が挟まれ、当該はんだボール４を介在して、セラミック基板２が樹脂基板５０の上面に接合され、ＢＧＡ実装がなされる。はんだボール４は、樹脂基板５０における上面の低温はんだ４０とセラミック基板２における底面の低温はんだ３０の間に挟まれて、それぞれに接合されている。樹脂基板５０の上面は凹み部が形成されていない。
【００１６】
これに対し、実施の形態１による基板装置１００は、図１（ｂ）に示すように、樹脂基板１の表面から一段落とし込まれて凹み部５が形成されている。実施の形態１では、ＢＧＡ実装の前工程として、低温はんだ３が凹み部５の内部に充填されて、図２に示す従来の基板装置２００の低温はんだ４０よりも厚く印刷される。実施の形態１によるはんだボール４は、この厚く印刷された低温はんだ３の上に、従来の基板装置２００と同様にしてＢＧＡ実装され、上面にセラミック基板２を搭載している。このとき、樹脂基板１の凹み部５の側面部は実装パターンがないため、低温はんだ３は樹脂基板１における凹み部５の側面部で接合されることはない。
【００１７】
以上説明した通り、実施の形態１による基板装置は、複数の凹み部が形成され、当該凹み部５の底面の導体端子１５に接続される低温はんだ３が充填された第１の回路基板である樹脂基板１と、上記凹み部５の低温はんだ３に接合された複数のバンプであるはんだボール４により、低温はんだ３０からなる導体端子が上記第１の回路基板と接続され、第１の回路基板と線膨張係数の異なる第２の回路基板であるセラミック基板２とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように実施の形態１による基板装置１００は、セラミック基板２と樹脂基板１を多数配列されたバンプで接合するＢＧＡ実装を行う際に、樹脂基板１のＢＧＡ接合部を一段落とすことで凹み部５の段差を設け、ＢＧＡ接合用のはんだ印刷量を多くする。これによって樹脂基板１の導体端子１５からセラミック基板２の導体端子（低温はんだ３０）までの実装距離を長くすることができるため、線膨張係数差が２倍以上ある樹脂基板１とセラミック基板２の間で生じる熱応力を、従来の基板装置２００とＢＧＡ実装時の製造方法を変えることなく、単純かつ安価に緩和することができる。また、樹脂基板１及びセラミック基板２のＢＧＡ接合部に生じる破損を抑制することができる。
【００１９】
かくして、実施の形態１による基板装置１００は、ＢＧＡ実装の接合信頼性の向上に繋がるとともに、搭載するセラミック基板２を大型化することが可能となる。
【符号の説明】
【００２０】
１  樹脂基板、２  セラミック基板、３  低温はんだ、４  はんだボール、５  凹み部、１５  導体端子、３０，４０  低温はんだ、１００  基板装置。
【図１】
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【図２】
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