(57)【要約】【課題】  上面及び下面を持つ基材を含むボールグリッドアレイパッケージを提供する。【解決手段】  回路部品が下面に配置されている。回路部品は一対の端部を有する。一対の導体が前記下面に配置されている。導体は、回路部品の端部に接続される。導電性エポキシが導体の一部及び下面の一部を覆う。導電性エポキシは導体と電気的に接触している。ボールを導電性エポキシに連結する。導電性エポキシは、導体とボールとの間を電気的に接続する。ボールは、好ましくは銅製であり、後に耐蝕性コーティングが施される。ボールを無くし、導電性エポキシを使用して基材の通孔を充填した本発明のこの他の実施例が図示されている。【選択図】  図２
2005057285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールグリッドアレイにおいて、
ａ）第１及び第２の表面、及びこれらの第１及び第２の表面の間を貫通した複数の通孔を持つ基材、
ｂ）前記第１表面に配置された、前記通孔を少なくとも部分的に包囲する複数の導体、
ｃ）前記通孔を充填し、前記導体と電気的に接触し、前記第２表面で前記通孔を少なくとも部分的に取り囲むように前記第２表面上に延びる導電性エポキシ、及び
ｄ）前記第２表面に配置され、前記導電性エポキシに連結され、前記導電性エポキシが前記導体との間に電気的接続を提供する複数のボールを含む、ボールグリッドアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボールははんだボールである、ボールグリッドアレイ。
【請求項３】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボールは銅製ボールである、ボールグリッドアレイ。
【請求項４】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボールは導体で覆われた非導電性ボールである、ボールグリッドアレイ。
【請求項５】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、カバーコートが前記第１表面を前記導体間で覆っている、ボールグリッドアレイ。
【請求項６】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、カバーコートが前記第２表面を前記ボール間で覆っている、ボールグリッドアレイ。
【請求項７】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記基材はセラミックである、ボールグリッドアレイ。
【請求項８】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記導電性エポキシは銀粒子及びポリマーの混合物である、ボールグリッドアレイ。
【請求項９】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記第１表面に抵抗器が配置され、この抵抗器は導体のうちの二つの導体の間に連結されている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１０】
請求項１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記第２表面に抵抗器が配置され、この抵抗器は通孔のうちの二つの通孔の間に連結されている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１１】
ボールグリッドアレイにおいて、
ａ）第１及び第２の表面、及びこれらの第１及び第２の表面の間を貫通した複数の通孔を持つ基材、
ｂ）前記第１表面に配置された、前記通孔を少なくとも部分的に包囲する複数の導体、
ｃ）前記通孔を充填する、各通孔と関連した第１及び第２の部分を持つ導電性エポキシ、
ｄ）前記第１部分は前記導体と電気的に接触しており、
ｅ）前記第２部分は、前記第２表面の上方に延びており、前記第２表面で前記通孔を取り囲み、前記第２部分は端子隆起部を形成し、前記導電性エポキシが前記端子隆起部と導体との間を電気的に接続する、ボールグリッドアレイ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、カバーコートが前記第１表面を前記導体間で覆っている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、カバーコートが前記第２表面を前記端子隆起部間で覆っている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１４】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記基材はセラミックである、ボールグリッドアレイ。
【請求項１５】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記導電性エポキシは銀粒子及びポリマーの混合物である、ボールグリッドアレイ。
【請求項１６】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記第１表面に抵抗器が配置され、この抵抗器は導体のうちの二つの導体の間に連結されている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１７】
請求項１１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記第２表面に抵抗器が配置され、この抵抗器は端子隆起部のうちの二つの端子隆起部の間に連結されている、ボールグリッドアレイ。
【請求項１８】
ボールグリッドアレイの製造方法において、
ａ）第１及び第２の表面及びこれらの第１及び第２の表面の間を貫通した複数の通孔を持つ基材を提供する工程、
ｂ）複数の導体を前記第１表面に前記通孔を少なくとも部分的に取り囲むようにスクリーン印刷する工程、
ｃ）導体を加熱する工程、
ｄ）前記通孔に導電性エポキシを充填し、この導電性エポキシが前記導体と電気的に接触する工程、
ｅ）ボールを前記第２表面上で前記導電性エポキシに配置する工程、及び
ｆ）導電性エポキシを硬化させ、前記導体と前記ボールとの間を電気的に接続する工程を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
ａ）抵抗器を前記第１表面に前記導体のうちの二つの導体の間にスクリーン印刷する工程、及び
ｂ）前記抵抗器を加熱する工程を更に含む、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、
ａ）抵抗器を前記第２表面に前記ボールのうちの二つのボールの間にスクリーン印刷する工程、及び
ｂ）前記抵抗器を加熱する工程を更に含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
ａ）カバーコートを前記第２表面にスクリーン印刷する工程を更に含む、方法。
【請求項２２】
ボールグリッドアレイの製造方法において、
ａ）第１及び第２の表面及びこれらの第１及び第２の表面の間を貫通した複数の通孔を持つ基材を提供する工程、
ｂ）複数の導体を前記第１表面に前記通孔を少なくとも部分的に取り囲むようにスクリーン印刷する工程、
ｃ）導体を加熱する工程、
ｄ）キャビティを持つ金型を前記第２表面と隣接して配置する工程、
ｅ）前記通孔及び前記キャビティを導電性エポキシで充填し、この導電性エポキシが前記導体と電気的に接触する工程、
ｆ）導電性エポキシを硬化させる工程、及び
ｇ）前記金型を取り外し、前記キャビティ内の前記導電性エポキシが端子隆起部を形成する工程を含む、方法。
【請求項２３】
ボールグリッドアレイにおいて、
ａ）第１及び第２の表面を持つ基材、
ｂ）前記第２表面上に配置された、第１及び第２の端部を持つ回路部品、
ｃ）前記第２表面上に配置された第１及び第２の導体であって、前記第１導体は前記第１端に接続されており、前記第２導体は前記第２端に接続されている、第１及び第２の導体、
ｄ）前記第１及び第２の導体の少なくとも一部の夫々及び前記第２表面の一部を覆い、前記導体と電気的に接触した第１及び第２の導電性エポキシ、及び
ｅ）前記第１及び第２の導電性エポキシに接続され、前記導電性エポキシが前記導体との間を電気的に接続する、第１及び第２のボールを含む、ボールグリッドアレイ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記回路部品は抵抗器である、ボールグリッドアレイ。
【請求項２５】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記回路部品はコンデンサーである、ボールグリッドアレイ。
【請求項２６】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボールは銅製である、ボールグリッドアレイ。
【請求項２７】
請求項２６に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボールは合金でコーティングされている、ボールグリッドアレイ。
【請求項２８】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、カバーコートが前記回路部品を覆っている、ボールグリッドアレイ。
【請求項２９】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記導電性エポキシは還元性導電性エポキシである、ボールグリッドアレイ。
【請求項３０】
請求項２３に記載のボールグリッドアレイにおいて、銀イオン移動が起こらない、ボールグリッドアレイ。
【請求項３１】
ボールグリッドアレイにおいて、
ａ）第１及び第２の表面を持つ基材、
ｂ）前記第２表面上に配置された、第１及び第２の端部を持つ回路部品、
ｃ）前記第２表面上に配置された第１及び第２の導体であって、前記第１導体は前記第１端に接続されており、前記第２導体は前記第２端に接続されている、第１及び第２の導体、及び
ｄ）前記第１及び第２の導体の少なくとも一部の夫々及び前記第２表面の一部を覆い、前記導体と電気的に接触した、導電性エポキシから形成された第１及び第２の端子隆起部を含む、ボールグリッドアレイ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記導電性エポキシは還元剤を含む、ボールグリッドアレイ。
【請求項３３】
請求項３１に記載のボールグリッドアレイにおいて、前記ボール間で銀の移動が起こらない、ボールグリッドアレイ。
【請求項３４】
ボールグリッドアレイにおいて、
ａ）第１及び第２の表面を持つ基材、
ｂ）前記第２表面上に配置された導体、
ｃ）前記導体の一部及び前記第２表面の一部を覆い、前記導体と電気的に接触した導電性エポキシ、及び
ｄ）前記導電性エポキシに接続され、前記導電性エポキシにより前記導体との間が電気的に接触されるボール、
ｅ）前記ボールを覆う、銀イオン移動が起こらないようにする合金層を含む、ボールグリッドアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、電子部品用パッケージに関する。詳細には、本発明は電子部品の電気接続部を形成するためのボールグリッドアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電子パッケージは、回路の一つのレベル又は層を別のレベル又は層に連結する通孔を使用する。通孔は、パッケージの異なる平面間を電気的に接続し、一方の側部を他方の側部に電気的に接続できるようにするため、導電性コンパウンドで充填された穴又は孔である。
【０００３】
通孔は、加工後、続いて行われる加工工程をうまく行うために非常に平らであることを必要とする。通孔の端部は、平らで、突起や窪みがない必要がある。通孔は、更に、通孔用の穴の側壁に付着し、加工後にここから引き離さないようにする必要がある。
【０００４】
従来技術の通孔には、加工中に過度に収縮することにより、通孔の端部に窪みを形成するという欠点があった。更に、従来技術の配合物は、通孔充填材料を通孔用の穴の側壁から引き離し、開回路を生じることがある。
【０００５】
ボールグリッドアレイパッケージは、従来技術でも周知である。代表的には、はんだボールを使用して基材とプリント回路基板との間を接続する。ボールグリッドアレイで使用する場合、ボールパッドを通孔の周囲に配置する必要がある。はんだボールを備えたボールパッドにはんだペーストを置き、オーブン内で再流動する。ボールパッドによりはんだをボールの周囲に拡げ、均等な接続部を形成する。ボールパッドは、更に、熱サイクル中にはんだ継ぎ目に作用する力を拡散し、パッケージの寿命に亘って信頼性のある接続部を形成する。
【０００６】
残念なことに、ボールパッドを使用することにより、有用な面積が損なわれ、単位面積当たりの接続部の数が少ない低密度パッケージが形成されてしまう。ボールパッドは、更に、製造中に組み立てを行うための追加のプロセス工程を必要とする。電子パッド用の穴を持つ基材を購入することは、穴がない基材よりも高価である。穴の費用をなくすことができる高密度ボールグリッドアレイパッケージを提供するのが望ましい。
【０００７】
従来技術の電子パッケージの別の問題点は、鉛を使用することである。鉛は、様々な電子部品間を相互接続するために最も一般的に使用されている。鉛は、人に対する周知の毒物であり、電子装置での使用を禁止する政府機関による幾つかの努力が提案されてきた。鉛を不要にする電子パッケージを提供するのが望ましい。
【０００８】
従来技術の電子パッケージの別の問題点は、これらのパッケージでは、銀イオン移動による短絡が生じ易いということである。銀イオン移動は、水分及び電位が存在する状態で銀のイオン移動が起こることである。銀は、樹枝状結晶を形成し、この結晶は別の導体まで延びて短絡を引き起こすまで成長できる。短絡が起こると、樹枝状結晶は、代表的には、抵抗加熱によって開放する。厚膜導体、導電性エポキシ、及び導電性接着剤等の銀配合物で銀イオン移動の問題が起こることが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術の欠点を解決するボールグリッドアレイパッケージに対し、現在未解決の問題点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴は、電子部品用ボールグリッドアレイパッケージを提供することである。
本発明の別の特徴は、上面及び下面を持つ基材を含むボールグリッドアレイを提供することである。回路部品が下面に配置されている。回路部品は一対の端部を有する。一対の導体が下面に配置されている。導体は、回路部品の端部に接続される。導電性エポキシが導体の一部及び下面の一部を覆う。導電性エポキシは導体と電気的に接触している。ボールを導電性エポキシに連結する。導電性エポキシは、導体とボールとの間を電気的に接続する。ボールは、好ましくは銅製であり、後に耐蝕性コーティングが施される。
【００１１】
本発明の別の実施例は、基材の通孔の充填に導電性エポキシを使用する。
本発明の更に別の実施例は、ボールをなくし、導電性エポキシを端子隆起部として使用する。
【００１２】
本願に添付した図面は等縮尺ではないということに注目されたい。本発明の説明には、例えば上下、左右といった説明的用語が含まれる。これらの用語は、本発明の部分の全体としての配向を提供しようとするものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【実施例】
【００１３】
図１及び図２を参照すると、これらの図にはボールグリッドアレイパッケージ２０が示してある。ボールグリッドアレイパッケージ２０は、上面２３及び下面２４を持つ平らな基材２２を有する。この基材２２は、好ましくは、アルミナ等のセラミック材料で形成されている。プリント回路基板等の他の基材を使用してもよい。
【００１４】
導体即ち回路ライン２６が下面２４に配置されている。抵抗、コンデンサー、インダクター、集積回路、又は他の電子部品等の回路の構成部品２８が下面２４に配置された状態で示してある。この例については、回路部品２８は抵抗を仮定している。回路部品２８は、第１端２８Ａ及び２８Ｂを有する。導体及び抵抗は、従来の厚膜加工技術を使用して形成される。導体２６及び回路部品２８は僅かに重なっており、加工中に加熱により機械的及び電気的結合部を形成する。
【００１５】
カバーコート３２が、表面２４、部品２８、及び導体２６上に配置される。カバーコートには孔３４が設けられている。カバーコートにより、導体のはんだ付けをなくし、腐蝕や磨耗から保護する。
【００１６】
導電性エポキシ３６が孔３４に配置されており、導体２６の部分及び表面２４を覆う。導電性エポキシは銀及びポリマーの混合物であり、スクリーン印刷又は圧力充填される。好ましい導電性エポキシは還元性添加剤を含む。これらの添加剤は、酸素脱除剤又は腐蝕防止剤とも呼ばれる。好ましい導電性エポキシは、マサチューセッツ州ビレリカのエマーソン及びカミング社から第８１７５号の表示で商業的に入手できる。銅製のボール又は球３８が導電性エポキシ３６によって導体２６に機械的及び電気的に取り付けられている。銅製ボール３８は、ニュージャージー州セイアビルのボウ・エレクトロニック・ソルダー社から商業的に入手できる。銅製ボールを導電性エポキシ上に置き、次いで１時間に亘って硬化させる。銅製ボール３８は、代表的には、後に外部電気回路に、例えばプリント回路基板に取り付けられる。還元性添加剤は、ボール３８の表面上の銅酸化物をボール−導電性エポキシ界面のところで還元して銅に戻す。これにより、電気接続部の全体としての抵抗が、特に熱サイクル後に大幅に減少する。還元性添加剤により、接続部の電気抵抗の量を適切にできる。
【００１７】
導電性エポキシは二つの機能を果たさなければならない。第１には、導電性エポキシは、銅製ボールと結合してこれらのボールを熱イクスカーション（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）中に固定的に保持するのに十分な機械的強度を備えていなければならない。第２に、導電性エポキシは、ボールの表面上の銅酸化物をボール−導電性エポキシ界面で銅に変換し、接触抵抗を減少する。
【００１８】
エポキシの硬化後、パッケージ２０を溶融状態の錫、銀、銅、及びアンチモンの合金（カスチン（Ｃａｓｔｉｎ）としても周知である）の浴に浸漬し、銅製ボール３８に薄い層をコーティングする。この合金は後に幾つかの機能を果たす。第１に、合金層により、貯蔵中のボールの酸化を防ぐ。第２に、溶融合金浴は、導電性エポキシから最の外側の銀の層を浸出し即ち除去し、銀イオン移動を阻止する。合金層は、導電性エポキシに付着したりこれを覆ったりしない。
【００１９】
別の態様では、エポキシの硬化後、パッケージ２０を錫で電気メッキしてもよい。錫層もまた、貯蔵中の酸化及び銀イオン移動を阻止する。
導電性エポキシ材料は、導電性であり、可撓性であり、そして小さな特徴を形成するために調合することができる。代表的には、導電性エポキシは、樹脂材料を硬化剤と組み合わせる二液系である。代表的には、樹脂及び硬化剤を予め混合した後、化学的硬化反応が起こらないように凝固温度以下に保持する。好ましい樹脂には、ビスフェノール−Ｆを基剤とした樹脂が含まれる。
【００２０】
硬化中の銅製ボールへの連結を改善するため、酸素脱除剤又は他の種類の脱酸素剤を加えてもよい。酸素脱除剤は、電気化学的腐蝕が起こらないようにする。酸素脱除剤は、硬化後に残滓を残してはならない。可能な酸素脱除剤には、アビエチン酸、アジピン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、マレイン酸、ポリアクリル酸が含まれ、又は弗素、塩素、臭素、沃素、硫黄、ニトリル基、ヒドロキシ基、又はベンゾイル基等の電子を引き出す基を含む有機酸が含まれる。
【００２１】
腐蝕防止剤は、好ましい導電性エポキシにも含まれる。腐蝕防止剤は、キレート剤を使用することによって腐蝕が開始しないようにする。
導電性エポキシの導電性部分は、銀フレークで形成されている。銀フレークは、銀粒子をプレスで機械的に平らにし、フレークの割合が粒子の割合に対して高い粉体を製造することによって形成される。粒子を膨張空気流中に浮遊させ、これらの粒子を空気抵抗によって分類する。その場合、空気抵抗によって分類された粒子は、大きさによって分別され、フレークをこれよりも遙かに小さいコンパクトな粒子から分離する。銀フレークを、樹脂に、続いて行われる硬化中に導電性材料を形成するのに十分なだけ混入する。
【００２２】
銀フレークは、材料が高抵抗材料から非常に低抵抗の材料に切り換わるパーコレーション閾値が非常に低い。幅が厚さの三倍の銀フレークについての理論的パーコレーション閾値は、約１６容量％（約２５重量％）に過ぎない。更に好ましくは、導電性エポキシは、スクリーニング可能な限り多くの粒子を含む。銀フレークの重量％の好ましい範囲は、約６０重量％乃至９０重量％であり、更に好ましくは約７０重量％である。好ましくは、フレークの平均幅は、フレークの平均厚さの少なくとも二倍であり、更に好ましくは三倍である。
【００２３】
ボールグリッドアレイパッケージ２０は、以下のプロセス順序によって組み立てられる。即ち、導体２６を表面２４上にスクリーン印刷し、オーブン内で加熱する。回路部品２８を表面２４上にスクリーン印刷し、オーブン内で加熱する。カバーコート３２をスクリーン印刷し、硬化させる。次いで導電性エポキシ３６をマスクを通して導体２６上に孔３４を通してスクリーン印刷する。銅製ボール３８を導電性エポキシ上に置き、１時間に亘って１５０℃で硬化させる。次に、錫、銀、銅、及びアンチモンを含む溶融合金に銅製ボール３８を浸漬する。最後に、アッセンブリ２０を電気的に試験する。
【００２４】
ボールグリッドアレイパッケージ２０には多くの利点がある。これは導電性エポキシが非常に柔軟であり且つ可撓性であるためである。良好な熱サイクル寿命を維持しつつ従来技術のボールパッドをなくすことができ、更に稠密なパッケージが得られる。ボールグリッドアレイパッケージ２０により、孔のない基材を使用でき、これによって低価格のパッケージが得られる。ボールグリッドアレイパッケージ２０には鉛が含まれず、そのため、環境に優しい無鉛パッケージが得られる。
【００２５】
第１変形例
図３は、ボールグリッドアレイパッケージの変形例の側断面図を示す。ボールグリッドアレイパッケージ４０は、ボールグリッドアレイパッケージ２０と同様である。パッケージ２０の銅製ボール３８の代わりに、導電性エポキシで形成された隆起部４２を使用する。導電性エポキシを分配する工程及び銅製ボールを置く工程を含む上述の二工程プロセスを簡略化し、隆起部を形成するのに十分な導電性エポキシを分配するだけである。導電性エポキシ隆起部を使用する接続部の抵抗は、全体として、銅製ボール及びエポキシを組み合わせて使用する接続部よりも高い。隆起部４２を形成するのに使用される導電性エポキシは、これが置かれた後で硬化前にその形状を保持するのを補助するため、粘度が高い。
【００２６】
第２変形例
次に図４を参照すると、この図はボールグリッドアレイパッケージの別の変形例の側断面図を示す。ボールグリッドアレイパッケージ５０は、円筒形の穴即ち通孔５４のアレイが形成された基材５２を有する。これらの通孔は、基材５２を上面２３から下面２４まで貫通している。
【００２７】
導体即ち回路ライン２６が上面２３に配置されている。抵抗、コンデンサー、インダクター、集積回路、又は他の電子部品等の回路部品２８もまた、表面２３上に配置されている。この例について、回路部品２８を抵抗と仮定する。回路部品２８は第１端２８Ａ及び第２端２８Ｂを有する。導体及び抵抗は、従来の厚膜加工技術を使用して形成される。導体２６及び回路部品２８は僅かに重なっており、プロセス中に加熱により基材的及び電気的結合を形成する。導体２６は、穴５４内に僅かに延びている。
【００２８】
カバーコート３２が、表面２３、部品２８、及び導体２６上に配置される。カバーコートにより、導体のはんだ付けをなくし、腐蝕及び磨耗から保護するのを補助する。
穴即ち通孔５４は導電性エポキシ３６で充填されている。導電性エポキシは銀及びポリマーの混合物であり、スクリーン印刷又は通孔５４に圧力充填される。好ましい導電性エポキシは還元性添加剤を含む。導電性エポキシは、下面２４を僅かに越えて延びている。銅製ボール即ち球３８は導電性エポキシ３６に機械的に及び電気的に取り付けられる。銅製ボールを導電性エポキシ上に置いた後、１時間に亘って硬化させる。銅製ボール３８は、代表的には、後に、プリント回路基板上等の外部電気回路に取り付けられる。還元性添加剤は、ボール−導電性エポキシ界面のところで銅製ボール３８の表面上の銅酸化物を変換して銅に戻す。これにより電気接続部の全体としての抵抗を大幅に減少する。還元性添加剤により、接続部の電気抵抗を適切な量にできる。エポキシの硬化後、パッケージ５０をカスチン合金の溶融浴に浸漬し、ボール３８をコーティングする。この合金層は、貯蔵中の酸化を防止する。
【００２９】
図５を参照すると、この図にはボールグリッドアレイパッケージ５０の製造方法が示してある。導体２６を表面２３上にスクリーン印刷し、オーブン内で加熱する。導体２６は、上方から見た第２の図面に示すように、穴５４の内側を上側から僅かに覆う。所望であれば、回路部品及びカバーコートをこの時点でスクリーン印刷及び加熱によって加えることができる。上から見た第３の図面は、基材５２を引っ繰り返してプレート５８上に置いたことを示す。プレート５８は、導電性エポキシが表面２３に漏れないようにする。表面２４上にマスク５６を配置する。マスク５６には、基材５２の穴５４と整合した穴のアレイが設けられている。次いで、導電性エポキシ３６を穴５４に入れ、ここに導電性エポキシが流入し、導体２６と接触する。一番下の図に示すようにマスク５６を除去し、銅製ボール３８を導電性エポキシの上に置き、硬化させる。次に、プレート５８を除去する。次に銅製ボール３８をカスチン合金に浸漬する。最後に、アッセンブリ５０を電気的に試験する。
【００３０】
第３変形例
次に図６及び図７を参照すると、ボールグリッドアレイパッケージの別の実施例の側断面図が示してある。ボールグリッドアレイパッケージ６０は、円筒形の穴即ち通孔５４のアレイが形成された基材５２を有する。通孔は、基材５２を上面２３と下面２４との間で貫通している。
【００３１】
導体即ち回路ライン２６を上面２３上に配置する。導体は、従来の厚膜加工技術を使用して形成される。導体２６は穴５４を取り囲み且つこれらの穴内に僅かに延びている。
穴即ち通孔５４を成形導電性エポキシ６２で充填する。この導電性エポキシは銀とポリマーの混合物であり、通孔５４内にスクリーン印刷又は圧力充填される。好ましい導電性エポキシは還元性添加剤を含む。好ましい導電性エポキシは、エマーソン及びカミング社から第８１７５号の表示で商業的に入手できる。この導電性エポキシを金型６４を使用して隆起部の形状に成形する。
【００３２】
図７を参照すると、この図には、ボールグリッドアレイパッケージ６０の製造方法が示してある。導体２６を表面２３上にスクリーン印刷し、オーブン内で加熱する。導体２６は、上方から見た第２の図面に示すように、穴５４の内側を僅かに覆う。所望であれば、回路部品及びカバーコートをこの時点でスクリーン印刷及び加熱によって加えることができる。上から見た第３の図面は、金型６４を表面２４に当てて置いたことを示す。金型６４は、基材５２の穴５４と整合したキャビティのアレイを有する。次いで、導電性エポキシ３６を表面２３から穴５４に入れ、ここに導電性エポキシが流入し、導体２６と接触する。所望であれば、穴５４を充填するために表面２３でマスクを使用できる。導電性エポキシの硬化後、一番下の図に示すように金型６４を除去し、成形した導電性エポキシ６２を残す。最後に、アッセンブリ６０を電気的に試験する。
【００３３】
第４変形例
次に図８を参照すると、ボールグリッドアレイパッケージの別の実施例の側断面図が示してある。一番下の図では、ボールグリッドアレイパッケージ８０は、円筒形の穴即ち通孔５４のアレイが形成された基材５２を有する。通孔は、基材５２を上面２３と下面２４との間で貫通している。
【００３４】
導体即ち回路ライン２６を上面２３上に配置する。導体は、従来の厚膜加工技術を使用して形成される。導体２６は穴５４を取り囲み且つこれらの穴内に僅かに延びている。
穴即ち通孔５４を成形導電性エポキシ８２で充填する。この導電性エポキシは銀とポリマーの混合物であり、通孔５４内にスクリーン印刷又は圧力充填される。好ましい導電性エポキシは還元性添加剤を含む。この導電性エポキシを金型８４を使用して隆起部の形状に成形する。
【００３５】
図８を参照すると、この図には、ボールグリッドアレイパッケージ８０の製造方法が示してある。導体２６を表面２３上にスクリーン印刷し、オーブン内で加熱する。導体２６は、上方から見た第２の図面に示すように、穴５４の内側を僅かに覆う。所望であれば、回路部品及びカバーコートをこの時点でスクリーン印刷及び加熱によって加えることができる。上から見た第３の図面は、金型８４を表面２４に当てて置き、プレート８６を表面２３に当てて置いたことを示す。金型８４は、基材５２の穴５４と整合したキャビティのアレイを有する。次いで、導電性エポキシ３６を金型８４に入れる。導電性エポキシは穴５４に流入し、導体２６と接触する。導電性エポキシの硬化後、一番下の図に示すように金型及びプレートを除去し、成形した導電性エポキシ８２を残す。最後に、アッセンブリ８０を電気的に試験する。
【００３６】
熱サイクル試験
幾つかの試験ビヒクルを製造し、熱サイクル性能について試験を行った。試験ビヒクルは、回路ラインによってデイジー状に連鎖した（ｄａｉｓｙ−ｃｈａｉｎｅｄ）即ち相互連結されたボールの３×１６のアレイを持つアルミナ基材を有する。ボールは、基材上の導体に取り付けられる。三つの異なるボール／接着剤組み合わせを試験した。
１．錫が１０％で９０％が鉛のはんだボールを錫が６３％で３７％が鉛の導体にはんだ付けした。
２．エマーソン及びカミング社から入手できるＣＥ３１０２還元性導電性接着剤を使用して銅製ボールを導体に取り付けた。
３．エマーソン及びカミング社から入手できる８１７５還元性導電性接着剤を使用して銅製ボールを導体に取り付けた。
【００３７】
試験ビヒクルを試験チャンバ環境中で−５５℃乃＋１２５℃でサイクルさせた。ボール−導体接続部の抵抗を計測し、接続部の６０％が故障するサイクルの数を記録した。結果を以下の表に示す。
【００３８】
試験ビヒクル ６０％故障サイクル数
１．はんだボール及びはんだ接続部            １５００
２．銅製ボール及びＣＥ３１０２接着剤          ８００
３．銅製ボール及び８１７５接着剤            ２７００
試験によれば、８１７５導電性接着剤が電気接続部の寿命を大幅に改善することが示された。８１７５導電性接着剤は、機械強度がＣＥ３１０２導電性接着剤よりも高い。
【００３９】
銀イオン移動試験
幾つかの試験ビヒクルを製造し、銀イオン移動性について試験を行った。試験ビヒクルは、ボールの３×１６のアレイを持つアルミナ基材を有する。中央ボール列及び外ボール列は別々の回路に接続される。ボールは、基材上の導体に取り付けられる。銅製ボールは、エマーソン及びカミング社から入手できる８１７５還元性導電性接着剤を使用して導体に取り付けられている。一つの部品群を対照標準として保持し、別の群を溶融はんだ合金に３０秒間に亘って浸漬する。溶融合金が銅製ボールをコーティングする。溶融合金は、銀を導電性接着剤の表面から浸出させるが、導電性接着剤に接着しない。
【００４０】
２５ｖのバイアス電圧を試験ビヒクルの中央列と外列との間に加える。接続部を経時的短絡について監視した。結果を以下の表に示す。
試験ビヒクル 故障に至る時間
１．はんだ合金に浸漬していない                    ２
２．はんだ合金に浸漬した                    １０００時間後に０
試験によれば、はんだ合金コーティングにより銀イオン移動が阻止されるということが示された。
【００４１】
本発明の変形例
抵抗の技術分野の当業者は、好ましい実施例を実施するための多くの様々な方法があるということを理解するであろう。例えば、基材２２をセラミックから形成することが想定されているが、ポリイミド又はＦＲ４等の他の適当な材料を使用できる。
【００４２】
本発明の別の変更は、他の種類のボール３８を使用することであり、例えば導体材料でコーティングしたプラスチックボールを使用できる。
本発明を、特に上掲の実施例を参照して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に変更できるということは当業者には理解されよう。上述の実施例は、全ての点において、単なる例示であって限定ではない考えられるべきである。従って、本発明の範囲は、以上の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味及び等価性の範囲内の全ての変更は、特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ボールグリッドアレイパッケージの斜視図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】ボールグリッドアレイパッケージの変形例の側断面図である。
【図４】ボールグリッドアレイパッケージの別の変形例の側断面図である。
【図５】図４のボールグリッドアレイパッケージの製造方法を示す図である。
【図６】ボールグリッドアレイパッケージの更に別の変形例の側断面図である。
【図７】図６のボールグリッドアレイパッケージの製造方法を示す図である。
【図８】図６のボールグリッドアレイパッケージの別の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０  ボールグリッドアレイパッケージ
２２  基材
２３  上面
２４  下面
２６  導体
２８  構成部品
３２  カバーコート
３４  孔
３６  導電性エポキシ
３８  銅製ボール
【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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【外国語明細書】
2005057285000001.pdf