(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだボールの欠落を十分に防止したＢＧＡパッケージを提供する。【解決手段】複数のはんだボール１０２と、複数のはんだボールとそれぞれ電気的に接続される複数のＢＧＡパッド１０１と、複数のＢＧＡパッドと複数のはんだボールとの間に配置される少なくとも１つの基板層１０９とを有する多層基板とを含み、少なくとも１つの基板層は、複数のＢＧＡパッドと複数のはんだボールとの間のそれぞれに貫通孔１１３を持ち、各貫通孔には、複数のはんだボールと複数のＢＧＡパッドと複数の貫通孔の壁面とを固定する溶着はんだ１１０がそれぞれ充填される。【選択図】図３
2009129959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール・グリッド・アレイ構造を備える半導体装置であって、
複数のはんだボールと、
前記複数のはんだボールとそれぞれ電気的に接続される複数のＢＧＡパッドと、前記複数のＢＧＡパッドと前記複数のはんだボールとの間に配置される少なくとも１つの基板層とを有する多層基板とを含み、
前記少なくとも１つの基板層は、前記複数のＢＧＡパッドと前記複数のはんだボールとの間のそれぞれに貫通孔を持ち、
各前記貫通孔には、前記複数のはんだボールと前記複数のＢＧＡパッドと複数の前記貫通孔の壁面とを固定する溶着はんだがそれぞれ充填されることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記溝形状は、ネジ形状であることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数のＢＧＡパッドと前記複数のはんだボールとの間には、２つ以上の基板層が配置され、
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接する基板層の各貫通孔の開口面積は、前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の開口面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状であることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状であることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記溝形状は、ネジ形状であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
多層基板上に複数のはんだボールが配列されるボール・グリッド・アレイ構造を備える半導体装置の製造方法であって、
前記複数のはんだボールとそれぞれ電気的に接続される複数のＢＧＡパッドを形成するステップと、
前記複数のはんだボールと前記複数のＢＧＡパッドとの間に配置される少なくとも１つの基板層を形成するステップと、
前記少なくとも１つの基板層において、前記複数のはんだボールと前記複数のＢＧＡパッドとの間に貫通孔をそれぞれ形成するステップと、
各前記貫通孔に充填され、前記複数のはんだボールと前記複数のＢＧＡパッドと複数の前記貫通孔の壁面とを固定する複数の溶着はんだを形成するステップとを備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状であることを特徴とする、請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状であることを特徴とする、請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記溝形状は、ネジ形状であることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの基板層を形成するステップにおいて、２つ以上の基板層が形成され、
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接する基板層の各貫通孔の開口面積は、前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の開口面積よりも大きいことを特徴とする、請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状であることを特徴とする、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記２つ以上の基板層のうち前記複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各前記貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状であることを特徴とする、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記溝形状は、ネジ形状であることを特徴とする、請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール・グリッド・アレイ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ：以下ＢＧＡという）パッケージに関し、より詳細には、ＢＧＡパッドと電気的・機械的接続を図るためのはんだボールを設置した構造の多層基板を備えるＢＧＡパッケージ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体チップの高密度化・高集積化に伴い、半導体チップの表面実装技術において、ＢＧＡパッケージの使用が主流となりつつある。ＢＧＡパッケージは、はんだボールによって端子接続を行うので、寄生容量及び寄生インダクタンスが小さく電気的特性に優れている。また、ＢＧＡパッケージは、接続点の面配列のサイズを小さくした高密度実装形態に対応することが可能である。ＢＧＡパッケージは、セラミック又はプラスチック等の誘電体材料から成る基板の上面及び下面に電気構造を有する。そして、これらの面に、少なくとも１つの半導体チップ及び複数のはんだボールが配列される。なお、半導体チップとはんだボールとは、同一面に搭載される場合と、異なる面にそれぞれ搭載される場合とがある。
【０００３】
図１４は、従来のＢＧＡパッケージ５００に半導体チップを搭載した従来のＢＧＡモジュールの一例を示す断面図である。図１５は、図１４に示す従来のＢＧＡモジュールを構成する従来のＢＧＡパッケージ５００を示す断面図である（例えば、特許文献１を参照）。なお、説明の便宜のために、図１５では、図１４に対して上下を反転させて図示をしている。図１５に示す通り、従来のＢＧＡパッケージ５００は、配線である複数のＢＧＡパッド５０１と、ＢＧＡパッド５０１にそれぞれ接続及び固定されてマトリクス状に配列される複数のはんだボール５０２と、表面の保護及びはんだボール５０２を相互に絶縁するソルダーレジスト層５０３とを備える。
【０００４】
以下では、従来のＢＧＡパッケージ５００の製造方法について説明する。図１６は、従来のＢＧＡパッケージ５００の製造方法について説明するための図である。まず、図１６（ａ）に示す通り、２〜４層の配線層が形成されたコア基板５０５を形成する。コア基板５０５の形成方法は一般的な技術なので、その説明は省略する。次に、図１６（ｂ）に示す通り、コア基板５０５の周囲に絶縁層５０６を形成する。次に、図１６（ｃ）に示す通り、絶縁層５０６に孔５０７を開けて、配線である金属端子５０８を表面に露出させる。次に、図１６（ｄ）に示す通り、孔５０７内に配線を形成して配線層間を接続する配線であるビア配線５０９を形成し、また、必要な配線５１０を絶縁層５０６上に形成する。次に、更に配線層の形成が必要な場合は、図１６（ｅ）に示す通り、絶縁層５１１を形成し、配線５１２を形成し、ビア配線５１３を形成する。この様に、必要な配線層数に応じて、図１６（ｂ）から図１６（ｅ）に示す工程を繰り返して基板層を作製する。次に、図１６（ｆ）に示す通り、絶縁層５１１の上層に最外層となるソルダーレジスト層５０３を形成し、ソルダーレジスト層５０３に孔を開けて配線（配線５１２及びビア配線５１３）を露出させる。次に、露出させた配線に、必要に応じて表面処理を施す。この表面処理を施された配線（配線５１２及びビア配線５１３）は、図１５に示すＢＧＡパッド５０１と成る。次に、図１６（ｇ）に示す通り、ＢＧＡパッド５０１上に、フラックスを塗布したはんだボール５０２をそれぞれを搭載し、リフロー炉に入れて加熱する。このことによって、図１５に示す通り、はんだボール５０２は、一部が溶融してＢＧＡパッド５０１に溶着する。なお、はんだボール５０２の溶着後、必要に応じてフラックスを除去する。以上に説明した方法によって、図１５に示す従来のＢＧＡパッケージ５００は製造される。
【特許文献１】特許第３９１０３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、半導体チップの高密度化・高機能化に伴い、ＢＧＡパッケージの多ピン化（多電極化）が行われている。そのため、単位面積に配列されるはんだボール５０２の数量が増大するので、はんだボール５０２の径は小さくなる。このことによって、はんだボール５０２とＢＧＡパッド５０１との溶着面積が小さくなので、ＢＧＡパッド５０１とはんだボール５０２との溶着強度に問題が生じ、溶着不良が生じやすい。この結果として、検査工程、実装工程等において外部からの応力が従来のＢＧＡモジュールに加わった場合、基板の反り等の要因等も影響して、はんだボール５０２は、ＢＧＡパッド５０１から剥がれ落ちやすい。はんだボール５０２は、ＢＧＡパッケージ５００（ＢＧＡモジュール）を固定する役割と同時にリード（電極）の役割を果たしている。このため、はんだボール５０２が１つでも欠落すると、電気的導通に不備が生じ、ＢＧＡパッケージ５００（ＢＧＡモジュール）は不良品となる。
【０００６】
そこで、はんだボール５０２がＢＧＡパッド５０１から剥がれ落ちることを防止するために、種々の方法が実施されている。例えば、製造工程においてはんだボール５０２をＢＧＡパッド５０１上に配置する際に使用する保持用治具を、検査工程及び実装工程においても使用して、はんだボール５０２を保持する方法である。しかし、この方法では、検査工程及び実装工程において、保持用治具を設置しなければならず、製造工程が煩雑となる。また、例えば、強い溶着力をもつはんだ材料を使用する方法もある。しかし、この方法を用いても、はんだボール５０２の小型化のために溶着面積が少なくなっているので、十分にはんだボール５０２の欠落を防止することはできない。
【０００７】
それ故に、本発明の目的は、ＢＧＡパッケージにおけるはんだボールの溶着強度を上げることによって、検査工程及び実装工程等において保持用治具等を用いた複雑な工程を経ることなく、はんだボールの欠落を十分に防止したＢＧＡパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ボール・グリッド・アレイ構造を備える半導体装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の半導体装置は、複数のはんだボールと、複数のはんだボールとそれぞれ電気的に接続される複数のＢＧＡパッドと、複数のＢＧＡパッドと複数のはんだボールとの間に配置される少なくとも１つの基板層とを有する多層基板とを含み、少なくとも１つの基板層は、複数のＢＧＡパッドと複数のはんだボールとの間のそれぞれに貫通孔を持ち、各貫通孔には、複数のはんだボールと複数のＢＧＡパッドと複数の貫通孔の壁面とを固定する溶着はんだがそれぞれ充填される。
【０００９】
また、好ましくは、各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状である。更に好ましくは、各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状である。また、溝形状は、ネジ形状であってもよい。
【００１０】
また、好ましくは、複数のＢＧＡパッドと複数のはんだボールとの間には、２つ以上の基板層が配置され、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接する基板層の各貫通孔の開口面積は、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の開口面積よりも大きい。
【００１１】
また、好ましくは、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状である。
【００１２】
また、更に好ましくは、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状である。また、溝形状は、ネジ形状であってもよい。
【００１３】
本発明は、多層基板上に複数のはんだボールが配列されるボール・グリッド・アレイ構造を備える半導体装置の製造方法にも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の製造方法は、複数のはんだボールとそれぞれ電気的に接続される複数のＢＧＡパッドを形成するステップと、複数のはんだボールと複数のＢＧＡパッドとの間に配置される少なくとも１つの基板層を形成するステップと、少なくとも１つの基板層において、複数のはんだボールと複数のＢＧＡパッドとの間に貫通孔をそれぞれ形成するステップと、各貫通孔に充填され、複数のはんだボールと複数のＢＧＡパッドと複数の貫通孔の壁面とを固定する複数の溶着はんだを形成するステップとを備える。
【００１４】
また、好ましくは、各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状である。更に好ましくは、各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状である。また、溝形状は、ネジ形状であってもよい。
【００１５】
また、好ましくは、少なくとも１つの基板層を形成するステップにおいて、２つ以上の基板層が形成され、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接する基板層の各貫通孔の開口面積は、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の開口面積よりも大きい。
【００１６】
また、好ましくは、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、段形状である。
【００１７】
また、更に好ましくは、２つ以上の基板層のうち複数のＢＧＡパッドに当接しない基板層の少なくとも１つの各貫通孔の壁面の形状の少なくとも一部は、溝形状である。また、溝形状は、ネジ形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した発明によれば、溶着はんだによってはんだボールを基板層に固定することができる。このことによって、ＢＧＡパッケージにおけるはんだボールの溶着強度を上げることができるので、検査工程及び実装工程等において、保持用治具等を用いた複雑な工程を経ることなく、はんだボールの欠落を十分に防止したＢＧＡパッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００に半導体チップを搭載したＢＧＡモジュールを示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００を示す断面図である。なお、説明の便宜のために、図２では、図１に対して上下を反転させて図示をしている。図２に示す通り、ＢＧＡパッケージ１００において、多層基板上に複数のはんだボール１０２が溶着され、マトリクス状に配列される。
【００２０】
図３は、図２の破線で示すはんだボール１０２の溶着部周辺部分の拡大図である。本発明のＢＧＡパッケージ１００は、図３に示すはんだボール１０２の溶着部に特徴を有する。以下では、図３を参照して、本発明のＢＧＡパッケージ１００の構成について説明する。なお、従来技術に関する内容については、詳しい説明を省略する。
【００２１】
図３に示す通り、ＢＧＡパッケージ１００は、コア基板１０５と、絶縁層１０６〜１０９と、ソルダーレジスト層１０３と、配線１０４と、ＢＧＡパッド１０１と、はんだボール１０２と、溶着はんだ１１０とを備える。絶縁層１０６は、コア基板１０５に当接して形成される。絶縁層１０７は、絶縁層１０６の上層に形成される。絶縁層１０８は、絶縁層１０７の上層に形成される。絶縁層１０９は、絶縁層１０８の上層に形成される。ソルダーレジスト層１０３は、絶縁層１０９の上層に形成される。なお、説明の便宜のために、図３に示す矢印の方向を多層基板の上層に向かう方向とする。
【００２２】
配線１０４は、必要に応じて各絶縁層の間に配置される。ＢＧＡパッド１０１は、絶縁層１０７と絶縁層１０８との間に配置される。なお、図３に示すＢＧＡパッド１０１は、絶縁層１０６及び１０７を貫通するビア配線形状をしている。しかし、図２からも解る通り、ＢＧＡパッド１０１の形状は、ビア配線形状には限られない。絶縁層１０８は、ＢＧＡパッド１０１に当接した部分に、絶縁層１０８を貫通する貫通孔１１２を有する。また、絶縁層１０９は、貫通孔１１２に当接し、絶縁層１０９を貫通する貫通孔１１３を有する。ソルダーレジスト層１０３は、貫通孔１１３に当接し、ソルダーレジスト層１０３を貫通する貫通孔１１４を有する。貫通孔１１３の壁面には、ネジ形状の溝が掘られている。また、貫通孔１１４の壁面にも、ネジ形状の溝が掘られている。貫通孔１１３の開口面積は、貫通孔１１２の開口面積よりも小さい。また、貫通孔１１３の開口面積は、貫通孔１１４の開口面積よりも小さく、はんだボール１０２の中心を通る断面積よりも小さい。ここで、貫通孔１１２〜１１４は、全体として、絶縁層１０８、１０９及びソルダーレジスト層１０３を貫通する１つの貫通孔１１５と考えることができる。はんだボール１０２は、貫通孔１１３に当接し、一部が貫通孔１１４内に位置して配置される。溶着はんだ１１０は、貫通孔１１５に充填され、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１とを電気的に接続し、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１と貫通孔１１５の壁面とを固定する。
【００２３】
上記した構造とすることによって、はんだボール１０２は、ＢＧＡパッド１０１と貫通孔１１５の壁面とに固定される。このことによって、溶着はんだ１１０によるはんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度は、向上する。また、貫通孔１１３及び１１４の壁面はネジ形状をしているので、貫通孔１１５の壁面に対する溶着はんだ１１０の溶着面積は拡大し、加えて、当該ネジ形状が引っ掛かりとなる。このことによって、溶着はんだ１１０と貫通孔１１５の壁面との接着強度は向上する。更に、貫通孔１１３の開口面積は貫通孔１１２の開口面積よりも小さいので、貫通孔１１３を有する絶縁層１０９が引っ掛かりとなって溶着はんだ１１０と貫通孔１１５の壁面との接着強度は更に向上する。この結果として、溶着はんだ１１０によるはんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度は、格段に向上する。
【００２４】
以下では、本発明のＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明する。図４〜図１０は、本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図である。まず、従来のＢＧＡパッケージ５００の製造方法と同様に、図１６（ａ）〜（ｅ）を用いて説明した製造工程を実施して、図１６（ｅ）に示す基板層を作製する。なお、図１６（ａ）〜（ｅ）に示すコア基板５０５、絶縁膜５０６、絶縁膜５１１、配線５１２及びビア配線５１３は、それぞれ、ＢＧＡパッケージ１００（図３を参照）のコア基板１０５、絶縁膜１０６、絶縁膜１０７、配線１０４及びＢＧＡパッド１０１に対応する。
【００２５】
次に、図４に示す通り、絶縁膜１０７の上層に絶縁層１０８を形成し、レーザー加工等によって絶縁層１０８に孔を開けてＢＧＡパッド１０１と成る配線を露出させ、必要に応じて当該露出した配線に表面処理を施す。次に、図５（ａ）に示す通り、シート状又はフィルム状の絶縁材を絶縁層１０８の上層に貼り付けることによって、絶縁層１０９を形成する。このことによって、図３を用いて説明した絶縁層１０８の貫通孔１１２が形成される。次に、図５（ｂ）に示す通り、絶縁膜１０９における貫通孔１１２の上方部分にレーザを照射して、壁面がネジ形状の貫通孔１１３を形成する。ここで、図６を参照して、貫通孔１１３の形成方法について説明する。まず、図６（ａ）に示す通り、絶縁膜１０９表面の法線方向から絶縁膜１０９に対してレーザを照射して、貫通孔１１２に到達する貫通孔を形成する。この貫通孔の開口面積は、貫通孔１１２の開口面積よりも小さく、はんだボール１０２（図３を参照）の中心を通る断面積よりも小さい。次に、図６（ｂ）に示す通り、図６（ａ）に示した絶縁膜１０９の貫通孔の壁面にレーザを照射することでネジ形状を形成して、貫通孔１１３を形成する。このとき、レーザは、絶縁膜１０９表面の法線方向に対して所定角度をつけた方向から、図６（ａ）に示した貫通孔の中心線を中心軸として回転しつつ照射深度を変えて照射される。
【００２６】
次に、図７（ａ）に示す通り、絶縁層１０９の上層に、最外層となるソルダーレジスト層１０３を形成する。なお、通常、最外層は、はんだボール１０２間の絶縁及び基板保護を行うソルダーレジスト層とするが、これには限られない。次に、図７（ｂ）に示す通り、ソルダーレジスト層１０３における貫通孔１１３の上方部分にレーザを照射して、壁面がネジ形状の貫通孔１１４形成する。ここで、図８を参照して、貫通孔１１４の形成方法について説明する。まず、図８（ａ）に示す通り、ソルダーレジスト層１０３表面の法線方向からソルダーレジスト層１０３に対してレーザを照射して、ソルダーレジスト層１０３を貫通する貫通孔を形成する。この貫通孔の開口面積は、貫通孔１１３の開口面積よりも大きい。次に、図８（ｂ）に示す通り、図８（ａ）に示したソルダーレジスト層１０３の貫通孔の壁面にレーザを照射することでネジ形状を形成して、貫通孔１１４を形成する。このとき、レーザは、ソルダーレジスト層１０３表面の法線方向に対して所定角度をつけた方向から、図８（ａ）に示した貫通孔の中心線を中心軸として回転しつつ照射深度を変えて照射される。
【００２７】
次に、図９に示す通り、はんだボール１０２を、貫通孔１１３に当接し、一部が貫通孔１１４内に位置する様に設置する。なお、図９は、図７（ｂ）の破線部分に対応した図である。次に、リフロー炉を用いて加熱することによって、図１０に示す通り、はんだボール１０２の一部を溶融し、当該溶融したはんだを貫通孔１１５（図３を参照）に流れ込ませる。このことによって、溶融したはんだは、貫通孔１１５に充填され、また、貫通孔１１５の壁面及びＢＧＡパッド１０１に密着する。次に、冷却工程を経ることによって、溶融したはんだは、凝固して溶着はんだ１１０と成り、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１とを強固に溶着する。以上に説明した製造方法によって、本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００を製造することができる。
【００２８】
以上に説明した通り、本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００は、溶着はんだ１１０によって、はんだボール１０２をＢＧＡパッド１０１と貫通孔１１５の壁面とに固定する。このことによって、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度を向上させることができる。加えて、溶着はんだ１１０と貫通孔１１５の壁面との接着強度を向上させることによって、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度を格段に向上させることができる。この結果として、本発明のＢＧＡパッケージ１００によれば、従来のＢＧＡパッケージ５００（図１５を参照）と異なり、検査工程及び実装工程等において、保持用治具等を用いた複雑な工程を経ることなく、はんだボールの欠落を十分に防止することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るＢＧＡパッケージ２００（図示せず）は、第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００（図２を参照）に対して、図３に示した貫通孔１１５の壁面形状及び溶着はんだ１１０の形状が異なる構成である。なお、ＢＧＡパッケージ２００において、ＢＧＡパッケージ１００と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３０】
図１１は、ＢＧＡパッケージ２００におけるはんだボール１０２の溶着部周辺部分を拡大した断面図である。図１１に示す通り、ＢＧＡパッケージ２００の溶着はんだ２１０、貫通孔２１５、貫通孔２１３及び貫通孔２１４は、それぞれ、第１の実施形態のＢＧＡパッケージ１００の溶着はんだ１１０、貫通孔１１５、貫通孔１１３及び貫通孔１１４（図３を参照）に対応する。貫通孔２１３の壁面及び貫通孔２１４の壁面は、上層方向に広がる段形状を有する。貫通孔２１３の貫通孔１１２側の開口面積は、貫通孔１１２の開口面積よりも小さい。貫通孔１１２、２１３及び２１４は、全体として、絶縁層１０８、１０９及びソルダーレジスト層１０３を貫通する１つの貫通孔２１５を構成する。はんだボール１０２は、貫通孔２１３に当接し、一部が貫通孔２１４内に位置して配置される。溶着はんだ２１０は、貫通孔２１５に充填され、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１とを電気的に接続しつつ固定する。
【００３１】
上記した構造とすることによって、はんだボール１０２は、ＢＧＡパッド１０１と貫通孔２１５の壁面とに固定される。このことによって、溶着はんだ２１０によるはんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度は、向上する。また、貫通孔２１３及び２１４の壁面は段形状をしているので、貫通孔２１５の壁面に対する溶着はんだ２１０の溶着面積は拡大する。このことによって、溶着はんだ２１０と貫通孔２１５の壁面との接着強度は向上する。更に、貫通孔２１３の開口面積は貫通孔１１２の開口面積よりも小さいので、貫通孔２１３を有する絶縁層１０９が引っ掛かりとなって溶着はんだ２１０と貫通孔２１５の壁面との接着強度は更に向上する。この結果として、溶着はんだ２１０によるはんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度は、格段に向上する。
【００３２】
以下では、ＢＧＡパッケージ２００の製造方法において、第１の実施形態のＢＧＡパッケージ１００の製造方法と異なる点について説明する。図１２及び図１３は、本発明のＢＧＡパッケージ２００の製造方法について説明するための図である。
【００３３】
まず、絶縁層１０９の形成工程（図５（ａ）を参照）の後工程である、貫通孔２１３（図１１を参照）の形成工程について説明する。図１２（ａ）に示す通り、絶縁膜１０９表面の法線方向から絶縁膜１０９に対してレーザを照射して、貫通孔１１２に到達する貫通孔を形成する。この貫通孔の開口面積は、貫通孔１１２の開口面積よりも小さい。次に、図１２（ｂ）に示す通り、絶縁膜１０９表面の法線方向から、図１２（ａ）に示す絶縁膜１０９の貫通孔の外周部分にレーザを照射する。このとき、レーザの出力を、図１２（ａ）に示す絶縁膜１０９の貫通孔から遠ざかるに従って、段階的に減少させる。このことによって、貫通孔２１３の壁面は、上層方向に広がる段形状となる。
【００３４】
次に、ソルダーレジスト層１０３の形成工程（図７（ａ）を参照）の後工程である、貫通孔２１４（図１１を参照）の形成工程について説明する。図１３（ａ）に示す通り、ソルダーレジスト層１０３表面の法線方向からソルダーレジスト層１０３に対してレーザを照射して、貫通孔２１３に到達する貫通孔を形成する。次に、図１３（ｂ）に示す通り、ソルダーレジスト層１０３表面の法線方向から、図１３（ａ）に示すソルダーレジスト層１０３の貫通孔の外周部分にレーザを照射する。このとき、レーザの出力を、図１３（ａ）に示すソルダーレジスト層１０３の貫通孔から遠ざかるに従って、段階的に減少させる。このことによって、貫通孔２１４の壁面は、上層方向に広がる段形状となる。
【００３５】
以上に説明した方法によって、貫通孔２１３及び２１４が形成され、この結果として、図１１に示す貫通孔２１５が形成される。この後に、第１の実施形態と同様に、はんだボール１０２の配置工程、及び、溶着はんだ２１０によるはんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着工程が実施され、ＢＧＡパッケージ２００が製造される。
【００３６】
以上に説明した通り、本発明の第２の実施形態に係るＢＧＡパッケージ２００は、溶着はんだ２１０によって、はんだボール１０２をＢＧＡパッド１０１と貫通孔２１５の壁面とに固定する。このことによって、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度を向上させることができる。加えて、溶着はんだ２１０と貫通孔２１５の壁面との溶着強度を向上させることによって、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との溶着強度を格段に向上させることができる。この結果として、本発明のＢＧＡパッケージ２００によれば、第１の実施形態のＢＧＡパッケージ１００（図２を参照）と同様に、検査工程及び実装工程等において、保持用治具等を用いた複雑な工程を経ることなく、はんだボールの欠落を十分に防止することができる。
【００３７】
なお、第１及び第２の実施形態おいて、ＢＧＡパッケージ１００及び２００が、絶縁層１０６及び絶縁層１０７を備える場合について説明した（図３及び図１１を参照）。しかし、ＢＧＡパッケージ１００及び２００の仕様によっては基板層の数が異なるので、絶縁層１０６及び絶縁層１０７に対応する絶縁層の数は、当該仕様に応じて０以上の数となる。
【００３８】
また、第１及び第２の実施形態おいて、溶着はんだ１１０（２１０）は、貫通孔１１５（２１５）壁面の全てに溶着される必要はない。つまり、溶着はんだ１１０（２１０）は貫通孔１１５（２１５）に完全に充填される必要はなく、貫通孔１１５（２１５）の一部に充填されない部分が有ってもよい（図３及び図１１を参照）。
【００３９】
また、貫通孔１１５（２１５）の壁面は、ネジ形状及び段形状には限られず、溝形状、ディンプル形状等、壁面の表面積が拡大する形状であればよい。また、貫通孔１１５（２１５）を構成する貫通孔１１３（２１３）及び貫通孔１１４（２１４）の壁面の一方のみが壁面の表面積が拡大する形状に加工されてもよい。また、貫通孔１１３（２１３）及び／又は貫通孔１１４（２１４）の壁面の一部のみが壁面の表面積が拡大する形状に加工されてもよい。更には、貫通孔１１３（２１３）及び貫通孔１１４（２１４）の壁面は加工されず、貫通孔１１２、貫通孔１１３（２１３）及び貫通孔１１４（２１４）の開口面積が異なることによって、貫通孔１１５（２１５）の壁面全体として表面積が拡大する形状であってもよい。
【００４０】
また、第１及び第２の実施形態おいて、貫通孔１１５（２１５）は、３つの層（絶縁層１０８、１０９及びソルダーレジスト層１０３）に渡って備えられた。しかし、貫通孔１１５（２１５）は、３つを除く数の層に渡って備えられてもよい。つまり、はんだボール１０２とＢＧＡパッド１０１との間に配置される層は、既に説明した様にはんだボール１０２の溶着強度を向上させることができれば、１つ以上の層数であれば本発明の効果を奏することができる。
【００４１】
また、第１及び第２の実施形態おいて、溶着はんだ１１０（２１０）は、はんだボール１０２の一部を溶融させて形成された。しかし、溶着はんだ１１０（２１０）は、溶融されたはんだボール１０２の一部に、溶融されたはんだペーストを追加して形成されてもよい。更には、溶着はんだ１１０（２１０）は、溶融されたはんだペーストのみで形成されてもよい。
【００４２】
また、第１及び第２の実施形態おいて、貫通孔１１３（２１３）の壁面を加工した後に貫通孔１１４（２１４）の壁面を加工する方法について説明した（図６、図８、図１２及び図１３を参照）。しかし、貫通孔１１３（２１３）の壁面及び貫通孔１１４（２１４）の壁面は、同時に加工されてもよい。
【００４３】
また、第１及び第２の実施形態おいて、ＢＧＡパッケージ１００及び２００は、はんだボール１０２搭載面と反対の面に半導体チップを搭載するものとして説明した（図１を参照）。しかし、ＢＧＡパッケージ１００及び２００は、はんだボール１０２搭載面と同一面に半導体チップを搭載してもよい。
【００４４】
また、本発明は、プラスチック・ボール・グリッド・アレイ、セラミック・ボール・グリッド・アレイ、及びテープ・ボール・グリッド・アレイ等、種々なボール・グリッド・アレイ構造を有するＢＧＡパッケージに適用できる。
【００４５】
また、多層基板には、プラスチック、ファイバグラス・ラミネート、セラミック、ポリイミド、アルミナ等、種々の材料が用いられる。また、ガラス布エポキシ樹脂積層基板、ポリイミドを用いたプリント配線基板等が好適に用いられる。プリント配線基板は、電気構造を有する多層構造のビルドアップ基板であってもよく、必要に応じて適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、ＢＧＡモジュールを構成するＢＧＡパッケージ等に利用可能であり、特に、はんだボールとＢＧＡパッドとの溶着強度を向上させてはんだボールの欠落を防止する場合等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００に半導体チップを搭載したＢＧＡモジュールを示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００を示す断面図
【図３】図２の破線で示すはんだボール１０２の溶着部周辺部分の拡大図
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図７】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図８】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図９】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るＢＧＡパッケージ１００の製造方法について説明するための図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るＢＧＡパッケージ２００におけるはんだボール１０２の溶着部周辺部分を拡大した断面図
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るＢＧＡパッケージ２００の製造方法について説明するための図
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るＢＧＡパッケージ２００の製造方法について説明するための図
【図１４】従来のＢＧＡパッケージ５００に半導体チップを搭載した従来のＢＧＡモジュールの一例を示す断面図
【図１５】従来のＢＧＡパッケージ５００を示す断面図
【図１６】従来のＢＧＡパッケージ５００の製造方法について説明するための図
【符号の説明】
【００４８】
１００、２００、５００    ＢＧＡパッケージ
１０１、５０１    ＢＧＡパッド
１０２、５０２    はんだボール
１０３、５０３    ソルダーレジスト層
１０４、５０９、５１０、５１２、５１３    配線
１０５、５０５    コア基板
１０６〜１０９、５０６、５１１    絶縁層
１１０、２１０    溶着はんだ
１１２、１１３、１１４、１１５、２１３、２１４、２１５    貫通孔
【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】
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