(57)【要約】【課題】  その両面の同一位置にＢＧＡを実装したプリント板を作ることである。また、ＢＧＡを両面に実装したプリント板を、加熱または冷却したときに生じる歪みを少なくすることである。【解決手段】  積層基板１０と、積層基板１０のオモテ面に実装される第一のＢＧＡ１１と、積層基板１０のウラ面に実装される第二のＢＧＡ１２とを具備する。第一のＢＧＡ１１の実装位置と、第二のＢＧＡ１２の実装位置とを、積層基板１０に対して、面対称となる位置とする。積層基板１０は、中央にコア材層１３を有し、その両面に、対称に、プリプレグ層１４，１５を有する。プリプレグ層１４，１５は、いずれも、第一のＢＧＡ１１の実装位置及び第二のＢＧＡ１２の実装位置と重なる位置に空乏部１８，１９を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層基板と、
前記積層基板のオモテ面に実装される第一のＢＧＡと、
前記積層基板のウラ面に実装される第二のＢＧＡとを具備し、
前記第一のＢＧＡの実装位置と、前記第二のＢＧＡの実装位置とを、前記積層基板に対して、面対称となる位置とした
プリント板。
【請求項２】
前記積層基板は、
中央にコア材層を有し、その両面に、対称に、プリプレグ層を有する
請求項１記載のプリント板。
【請求項３】
前記プリプレグ層は、いずれも、
前記第一のＢＧＡの実装位置及び前記第二のＢＧＡの実装位置と重なる位置に空乏部を有する
請求項２記載のプリント板。
【請求項４】
前記空乏部に、
前記プリプレグ層の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂を充填した
請求項３記載のプリント板。
【請求項５】
前記積層基板は、
前記第一のＢＧＡの実装位置及び前記第二のＢＧＡの実装位置の中に、一つまたは複数のスルーホールを具備し、
前記プリプレグ層は、いずれも、
前記一つまたは複数のスルーホールが貫通する領域部分を除き、前記第一のＢＧＡの実装位置及び前記第二のＢＧＡの実装位置と重なる位置に空乏部を有する
請求項２記載のプリント板。
【請求項６】
前記空乏部に、
前記プリプレグ層の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂を充填した
請求項５記載のプリント板。
【請求項７】
プリプレグ膜に穴を開ける工程と、
穴を開けたプリプレグ膜を、コア材層の両面に積層する工程と、
前記プリプレグ膜に開けた穴において、一つ又は複数のスルーホールが貫通する領域部分に、プリプレグ片を形成する工程と、
前記プリプレグ膜とプリプレグ片とからなるプリプレグ層の両面に、さらに、他の絶縁層を積層する工程と、
一つ又は複数のスルーホールを貫通させる工程と、
前記プリプレグ膜に開けた穴に重なるように、ＢＧＡを両面実装する工程と
を有するプリント板の製造方法。
【請求項８】
前記プリプレグ片を形成する工程と、前記他の絶縁層を積層する工程との間に、
前記プリプレグ片を形成した領域部分を除き、前記プリプレグ膜に開けた穴に、前記プリプレグ層の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂を充填する工程を具備する
請求項７記載のプリント板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント板、及び、プリント板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信分野に於ける急速な技術進歩に呼応して、半導体装置には、小型軽量化及び低コスト化が強く求めらていれる。半導体装置及びその搭載基板の高集積・高密度化が必須のものとなっている。ＢＧＡ（Ball Grid Array）は、半田による小さいボール状電極（バンプともいう）を格子状に並べた接点を有する半導体装置である。ＢＧＡは、ＩＣパッケージの裏面全体を基板との接続用に使えるため、基板との接点の数を大幅に増やすことができる。しかし、ＢＧＡを実装した基板を、加熱または冷却すると、ＢＧＡと基板との熱膨張率の差により、歪が生じる。この歪みは、接続部の半田ボールを剥離させる原因となる場合がある。今までは、表裏同一位置でのＢＧＡ実装は、ＢＧＡと基板との熱膨張率の差により歪が生じ、接続部の半田ポールが剥離する原因となる場合があるため、半田の接続信頼性に問題があった。このため、従来は、図１に示す様に、表裏同一位置にＢＧＡを実装することはなかった。図１において、プリント板１００の表面には、半田ボール１０３を有する第一のＢＧＡ１０１が実装され、裏面には、第二のＢＧＡ１０２が実装されている。第一のＢＧＡ１０１の実装位置と、第二のＢＧＡ１０２の実装位置とは、異なる位置に配置されている。
【０００３】
ＢＧＡを実装したプリント板に関連する公知文献としては、特開２００１−２１７５１４号公報（特許文献１参照）、特開２００２−１８５０９４号公報（特許文献２参照）、特開２００４−１４６６５６号公報（特許文献３参照）、特開２００６−１９６８７４号公報（特許文献４参照）、特開平１１−２９８１４７号公報（特許文献５参照）が知られる。特許文献１に記載された多層配線基板の発明においては、樹脂材料を主体とした多層の絶縁層を有する。また、表面及び前記絶縁層間に導体パターンを有する。また、その表面を表面実装部品が半田付けされる実装面としたものである。さらに、前記実装面側に位置する絶縁層と、それとは反対側に位置する絶縁層との間で、特性の異なる樹脂材料が採用されている。
【０００４】
特許文献２に記載されたＢＧＡパッケージ実装基板の発明においては、プリント配線板、上記プリント配線板に半田ボールを介して実装されるＢＧＡパッケージよりなる。上記プリント配線板は、積層された３層以上の基材間に、上記基材よりも線膨張係数が小さい低線膨張係数材層をそれぞれ配置した。特許文献２は、コア材(ガラスエポキシ基板)と絶縁層の間に緩衝層を入れるというものである。
【０００５】
特許文献３に記載された多層配線基板の発明においては、層間に導体パターンを有する多層の絶縁層を備えて構成される。また、表面に表面実装部品がはんだ接合される実装部を備える。さらに、前記実装部とは反対面側の該実装部に対応した位置に、一部の絶縁層を切欠いた切欠凹部を設ける。特許文献３は、ＢＧＡの片面実装を目的としている。
【０００６】
特許文献４に記載された半導体装置の発明においては、プリント配線板を備える。ペリフェラル型の第１半導体パッケージは、ペリフェラル状の第１配列領域に配列された第１ボール電極群と、前記第１配列領域の内側の領域に部分的に設けられた第１補助ボール電極群とを有し、前記プリント配線板の第１面に配置される。ペリフェラル型の第２半導体パッケージは、ペリフェラル状の第２配列領域に配列された第２ボール電極群と、前記第２配列領域の内側の領域に部分的に設けられた第２補助ボール電極群とを有し、前記プリント配線板の第２面に配置される。さらに、前記第１ボール電極群のうち少なくとも１つの角部分に位置するボール電極は、前記プリント配線板を挟んで、前記第２補助ボール電極群に対向する位置に配置される。また、前記第２ボール電極群のうち少なくとも１つの角部分に位置するボール電極は、前記プリント配線板を挟んで、前記第１補助ボール電極群に対向する位置に配置されている。特許文献４は、ＢＧＡを両面に実装するものの、同一位置には実装しないようにすることで接続信頼性を高めている。
【０００７】
特許文献５に記載された多層プリント配線板の発明においては、内層材は、熱硬化性樹脂を含浸した芳香族ポリアミドからなる被圧縮性の多孔質基材の貫通穴に導電性ペーストを充填し両面に張り合わせた金属箔で導電パターンを形成してなる。インタースティシャルバイアホールは、この内層材の両面に形成された絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層にレーザ加工により形成された非貫通穴に絶縁樹脂層の外表面に形成した外層用の導電パターンと内層材の導電パターンを接続する。特許文献５は、スルーホールの無い多層基板を作ることを目的としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１７５１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５０９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１４６６５６号公報
【特許文献４】特開２００６−１９６８７４号公報
【特許文献５】特開平１１−２９８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、その両面の同一位置にＢＧＡを実装したプリント板を作ることである。本発明の他の課題は、ＢＧＡを両面に実装したプリント板を、加熱または冷却したときに生じる歪みを少なくすることである。また、本発明のその他の課題は、ＢＧＡを両面に実装したプリント板に、スルーホールを形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明によるプリント板においては、積層基板（１０，２５，３０，４５）と、前記積層基板（１０，２５，３０，４５）のオモテ面に実装される第一のＢＧＡ（１１，３１）と、前記積層基板（１０，２５，３０，４５）のウラ面に実装される第二のＢＧＡ（１２，３２）とを具備する。前記第一のＢＧＡ（１１，３１）の実装位置と、前記第二のＢＧＡ（１２，３２）の実装位置とを、前記積層基板（１０，２５，３０，４５）に対して、面対称となる位置とする。また、本発明によるプリント板においては、前記積層基板（１０，２５，３０，４５）は、中央にコア材層（１３，３３）を有し、その両面に、対称に、プリプレグ層（１４，１５，３４，３５）を有する。
【００１２】
本発明によるプリント板においては、前記プリプレグ層（１４，１５）は、いずれも、前記第一のＢＧＡ（１１）の実装位置及び前記第二のＢＧＡ（１２）の実装位置と重なる位置に空乏部（１８，１９）を有する。また、本発明によるプリント板においては、前記空乏部（１８，１９）に、前記プリプレグ層（１４，１５）の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂（２１，２２）を充填する。
【００１３】
また、本発明によるプリント板においては、前記積層基板（３０，４５）は、前記第一のＢＧＡ（３１）の実装位置及び前記第二のＢＧＡ（３２）の実装位置の中に、一つまたは複数のスルーホール（５０，５１）を具備する。前記プリプレグ層（３４，３５）は、いずれも、前記一つまたは複数のスルーホール（５０，５１）が貫通する領域部分を除き、前記第一のＢＧＡ（３１）の実装位置及び前記第二のＢＧＡ（３２）の実装位置と重なる位置に空乏部（３８，３９）を有する。また、本発明によるプリント板においては、前記空乏部（３８，３９）に、前記プリプレグ層（３４，３５）の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂（４３，４４）を充填する。
【００１４】
また、本発明によるプリント板の製造方法においては、穴を開ける工程は、プリプレグ膜に穴を開ける。第一の積層する工程は、穴を開けたプリプレグ膜を、コア材層の両面に積層する。形成する工程は、前記プリプレグ膜に開けた穴において、一つ又は複数のスルーホールが貫通する領域部分に、プリプレグ片を形成する。第二の積層する工程は、前記プリプレグ膜とプリプレグ片とからなるプリプレグ層の両面に、さらに、他の絶縁層を積層する。貫通させる工程は、一つ又は複数のスルーホールを貫通させる。両面実装する工程は、前記プリプレグ膜に開けた穴に重なるように、ＢＧＡを両面実装する。また、本発明によるプリント板の製造方法においては、前記プリプレグ片を形成する工程と、前記他の絶縁層を積層する工程との間に、前記プリプレグ片を形成した領域部分を除き、前記プリプレグ膜に開けた穴に、前記プリプレグ膜の弾性率よりも低い弾性率を有する樹脂を充填する工程を具備する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、その両面の同一位置にＢＧＡを実装したプリント板を作ることができる。また、ＢＧＡを両面に実装したプリント板を、加熱または冷却したときに生じる歪みを少なくすることができる。また、ＢＧＡを両面に実装したプリント板に、スルーホールを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
今後、更に、ＢＧＡ搭載基板の高集積・高密度化が進むと、表裏同一位置にも、ＢＧＡを実装できるようにすることが望ましい。ＢＧＡをプリント板に実装する場合には、プリント板の片面だけではなく、両面に実装できれば非常に便宜である。しかし、表裏同一位置にＢＧＡを実装した基板を、加熱または冷却すると、ＢＧＡと基板との熱膨張率の差により、歪が生じる。この歪みは、接続部の半田ボールを剥離させる原因となる。本実施の形態では、ＢＧＡをプリント板に表裏同一位置実装を行った場合、その実装間に空乏層又は柔軟性がある樹脂層を挟むことにより、ＢＧＡと搭載基板との接続信頼性を向上させる。
【００１７】
図２及び図３に、本発明による第一の実施の形態を示す。図２は、プリント板の平面図、図３は、厚み等を誇張して示したプリント板の側断面説明図である。図２に示すように、表面のＢＧＡ１１は、積層基板１０のほぼ中央の位置に実装されている。また、図３に示すように、裏面のＢＧＡ１２は、表面のＢＧＡ１１の実装位置と同一の実装位置に実装されている。図３において、積層基板１０は、中央にコア材層１３を具備し、このコア材層１３を中心として、上下対称になるように、プリプレグ層１４，１５と、絶縁層１６，１７とを積層して成る。積層基板１０と、ＢＧＡ１１，１２とは、半田ボール２０で接続されている。図３に示すように、コア材層１３を挟むプリプレグ層１４，１５には、それぞれ、空乏部１８，１９が設けられている。この空乏部１８，１９は、ＢＧＡ１１，１２の実装位置と同一位置に渡って設けられている。すなわち、図２に示されている表面のＢＧＡ１１の占有領域と同じ大きさの空乏部が、プリプレグ層１４，１５に設けられている。この空乏部１８，１９は、ＢＧＡ１１，１２と積層基板１０との熱膨張差に起因する応力を効果的に吸収する。すなわち、ＢＧＡ１１，１２の半田ボール２０に掛かる歪を吸収することが可能となり、ＢＧＡ１１，１２と積層基板１０との接続信頼性が向上する。
【００１８】
図４は、図３の変形例を示す側断面の説明図である。図３においては、プリプレグ層１４，１５に、空乏部１８，１９を設けたが、図４においては、その空乏部に柔軟性のある樹脂を充填して、樹脂部２１，２２と変形している。この樹脂は、プリプレグよりも柔らかい性質を有し、粘着性の高いものを使用する。その弾性率は、プリプレグの弾性率よりも小さいという特徴を有する。こうした樹脂は、ＢＧＡ１１，１２と積層基板２５との熱膨張差に起因する応力を効果的に吸収する。すなわち、ＢＧＡ１１，１２の半田ボール２０に掛かる歪を吸収することが可能となり、ＢＧＡ１１，１２と積層基板２５との接続信頼性が向上する。
【００１９】
図５及び図６に、本発明による第二の実施の形態を示す。図５は、プリント板の平面図、図６は、厚み等を誇張して示したプリント板の側断面説明図である。図５に示すように、表面のＢＧＡ３１は、積層基板３０のほぼ中央の位置に実装されている。また、ＢＧＡ３１の下には、点線で示されるように、スルーホール５０，５１が形成されている。図６を参照して明らかなように、裏面のＢＧＡ３２は、表面のＢＧＡ３１の実装位置と同一の実装位置に実装されている。図６において、積層基板３０は、中央にコア材層３３を具備し、このコア材層３３を中心として、上下対称になるように、プリプレグ層３４，３５と、絶縁層３６，３７とを積層して成る。積層基板３０と、ＢＧＡ３１，３２とは、半田ボール４０で接続されている。図６に示すように、コア材層３３を挟むプリプレグ層３４，３５には、それぞれ、空乏部３８，３９が設けられている。この空乏部３８，３９は、ＢＧＡ３１，３２の実装位置と同一位置に渡って設けられている。すなわち、図５に示されている表面のＢＧＡ３１の占有領域と同じ大きさの空乏部３８，３９が、プリプレグ層３４，３５に設けられている。但し、プリプレグ層３４，３５において、スルーホール５０，５１が貫通する領域部分には、プリプレグ片が形成されている。スルーホール５０，５１は、このプリプレグ片に穴を穿つように形成されている。スルーホール５０，５１には、メッキ体４１，４２が設けられている。メッキ体４１，４２は、表面のＢＧＡ３１と、裏面のＢＧＡ３２とを電気的に接続する。第二の実施の形態に示すように、プリプレグ３４，３５に空乏部３８，３９を設けても、スルーホール５０，５１の形成が可能である。この空乏部３８，３９は、ＢＧＡ３１，３２と積層基板３０との熱膨張差に起因する応力を効果的に吸収する。すなわち、ＢＧＡ３１，３２の半田ボール４０に掛かる歪を吸収することが可能となり、ＢＧＡ３１，３２と積層基板３０との接続信頼性が向上する。
【００２０】
図７は、図６の変形例を示す側断面の説明図である。図６においては、プリプレグ層３４，３５に、空乏部３８，３９を設けたが、図７においては、その空乏部に柔軟性のある樹脂を充填して、樹脂部４３，４４と変形している。この樹脂は、プリプレグよりも柔らかい性質を有し、粘着性の高いものを使用する。その弾性率は、プリプレグの弾性率よりも小さいという特徴を有する。こうした樹脂は、ＢＧＡ３１，３２と積層基板４５との熱膨張差に起因する応力を効果的に吸収する。すなわち、ＢＧＡ３１，３２の半田ボール４０に掛かる歪を吸収することが可能となり、ＢＧＡ３１，３２と積層基板４５との接続信頼性が向上する。
【００２１】
このように、積層基板の中に柔軟性のある層を挟むことで、ＢＧＡと積層基板との接続信頼性を向上させることができる。なお、第一及び第二の実施の形態では、プリプレグ層における空乏部又は樹脂部の大きさと、ＢＧＡの大きさとを完全同一とした。しかし、接続信頼性の向上という課題を解決するためには、おおむね同一であればよい。また、表面のＢＧＡの大きさと、裏面のＢＧＡの大きさとを完全同一としたが、こちらも、位置が揃っていれば、大きさが多少異なっていても、接続信頼性を向上させることが可能である。さらに、表面のＢＧＡと、裏面のＢＧＡとの数が、それぞれ、１個の場合を例に挙げて説明したが、もちろん、複数個あっても良い。
【００２２】
次に、図３に示したプリント板の製造工程について説明する。図３のプリント板は、以下の工程により作ることができる。
［ａ］プリプレグに穴を開ける。穴を開ける場所は、ＢＧＡを表裏同一位置に実装する場所である。
［ｂ］穴の開いたプリプレグを、コア材に重ねる。
［ｃ］［ｂ］を積層プレス機で加熱加圧を行って接着する。
［ｄ］絶縁層を積層する。
［ｅ］半田ボールを介して、ＢＧＡを積層する。
【００２３】
続いて、図４に示したプリント板の製造工程について説明する。図４のプリント板は、以下の工程により作ることができる。
［ａ］プリプレグに穴を開ける。穴を開ける場所は、ＢＧＡを表裏同一位置に実装する場所である。
［ｂ］［ａ］で開けた穴を樹脂で埋める。
［ｃ］樹脂部を有するプリプレグを、コア材に重ねる。
［ｄ］［ｃ］を積層プレス機で加熱加圧を行って接着する。
［ｅ］絶縁層を積層する。
［ｆ］半田ボールを介して、ＢＧＡを積層する。
【００２４】
図６及び図７に示したプリント板の製造工程も、同様の工程による。なお、本実施の形態は、ビルドアップ基板（薄膜を下層から積層していくビルドアップ法によって、絶縁層と配線層とを積み上げたプリント基板。）にも適用可能である。
【００２５】
本実施の形態では、ＢＧＡを表裏同一位置に実装した場合でも熱膨張率の差により生じる歪を吸収できるようなプリント板構造を提供した。熱膨張率の差により生じる歪を吸収できる方法として、プリント板の重畳層に、歪を吸収できる空乏部又は柔軟性のある樹脂部を含む層を挟む。その層が、ＢＧＡとプリント配線基板と間の熱膨張差により生じた応力を吸収し、はんだボールに加わる応力を緩和する。こうした応力の緩和効果は、はんだボールのクラック発生を抑制し、ＢＧＡを表裏同一位置に実装した場合の信頼性を高めることができる。よって、プリント板において、ＢＧＡを実装できる面積が広がることにより、高密度実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、ＢＧＡを実装した従来のプリント板を説明する図である。
【図２】図２は、ＢＧＡを実装した本発明による第一のプリント板を示す平面図である。
【図３】図３は、ＢＧＡを実装した本発明による第一のプリント板を示す側断面の説明図である。
【図４】図４は、図３に説明した第一のプリント板の変形例を示す側断面の説明図である。
【図５】図５は、ＢＧＡを実装した本発明による第二のプリント板を示す平面図である。
【図６】図６は、ＢＧＡを実装した本発明による第二のプリント板を示す側断面の説明図である。
【図７】図７は、図６に説明した第二のプリント板の変形例を示す側断面の説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，２５，３０，４５  積層基板
１１，１２，３１，３２，１０１，１０２  ＢＧＡ
１３，３３  コア材層
１４，１５，３４，３５  プリプレグ層
１６，１７，３６，３７  絶縁層
１８，１９，３８，３９  空乏部
２０，４０，１０３  半田ボール
２１，２２，４３，４４  樹脂部
４１，４２  メッキ体
５０，５１  スルーホール
１００  プリント板
【図１】
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【図２】
2008159859.tif 000004
【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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