(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板に設けたビアホールと，
多角形状の半田ボール配列群の最外周のコーナー部にそれぞれ配置され，前記ビアホールの中心からずれ，前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと，
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され，前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと，
を備え，かつ前記オンセット配置ボールは，電源又はグランドの何れか１つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイ。
【請求項２】
絶縁基板に設けたビアホールと，
円形状の半田ボール配列群の最外周の対称位置にそれぞれ配置され，前記ビアホールの中心からずれ，前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと，
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され，前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと，
を備え，かつ前記オンセット配置ボールは，電源又はグランドの何れか１つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ボールグリッドアレイに関し，特に半田ボールとビアホールとの配置関係に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，図１１，図１２に示すごとく，絶縁基板９７の表面に，相手部材８に対して接合するための多数の半田ボール９１を配置してなるボールグリッドアレイ９がある。
また，絶縁基板９７には，導体回路９４と，絶縁基板９７の内部又は表裏の間を電気的に接続するビアホール９２が設けられている。半田ボール９１は，絶縁基板９７の表面に形成した導体回路９４におけるパッド部９４３の上に半田接合されている。ビアホール９２と半田ボール９１との間は，導体回路９４における接続回路９４２により電気的に接続されている。ビアホール９２の壁面は金属めっき膜９２０により被覆されており，その内部には樹脂，フィラー入り樹脂もしくは半田等の導電性金属等の充填物９２５が充填されている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のボールグリッドアレイ９においては，図１１に示すごとく，半田ボール９１が，パッド部９４３に対して接合されている。そのため，絶縁基板９７の表面にパッド部９４３を設けるに必要な面積を確保しなければならない。また，パッド部９４３とビアホール９２との間を電気的に接続する接続回路９４２を設ける必要がある。このため，パッド部９４３及び接続回路９４２が，絶縁基板９７の表面における高密度実装を妨げている。
【０００４】
そこで，図１３に示すごとく，ビアホール９２の真上に，半田ボール９１を配置することが考えられる。これにより，図１１に示したような上記接続回路９４２及びパッド部９４３が不要となり，絶縁基板９７の表面に対して高密度実装が可能となる。
【０００５】
しかし，図１３に示すごとく，ビアホール９２の真上に半田ボール９１を設けた場合には，ビアホール９２の内壁を被覆する金属めっき膜９２０と半田ボール９１との間の接合強度が，図９に示した上記のパッド部９４３に半田ボール９１を接合した場合よりも弱くなる傾向にある。そのため，多数の半田ボール９１の中，外部から力学的作用を受けやすい部分に設けた半田ボール，即ち，多数の半田ボールが配列した半田ボール配列群９１０の端部に設けた半田ボール９１ａは，損傷を受けやすく，取れてしまう恐れがある。従って，半田ボール９１とビアホール９２との電気的な接続信頼性が低くなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，多数の半田ボールとビアホールとの電気的な接続信頼性に優れたボールグリッドアレイを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，絶縁基板に設けたビアホールと，
多角形状の半田ボール配列群の最外周のコーナー部にそれぞれ配置され，前記ビアホールの中心からずれ，前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと，
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され，前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと，
を備え，かつ前記オンセット配置ボールは，電源又はグランドの何れか１つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイである。
【０００８】
本発明において最も注目すべきことは，半田ボール配列群の最外周が多角形状を有している場合には，その多角形状の最外周のうちコーナー部にはビアホールの中心からずれた位置（オフセット位置）に接合したオフセット配置ビアホールを配置し，半田ボール配列群の中，上記オフセット配置ボールを除く半田ボールはビアホールの中心位置に接合したオンセット配置ビアホールとすることである。
【０００９】
本発明において，最外周が多角形状の半田ボール配列群とは，絶縁基板の表面に，多数の半田ボールを多角形状に配置してなる半田ボール配列群をいう。また，上記多角形状とは，三角形状，四角形状，五角形状，十字形状, 星型状などの，複数のコーナー部を有する形状をいう。上記コーナー部とは，多角形状の半田ボール配列群の最外周を構成している半田ボール列の中の末端をいう。
また，上記最外周における少なくともコーナー部に配置した半田ボールとは，多角形状の半田ボール配列群の最外周を構成している半田ボール列の中の末端を含む１又は２以上の半田ボールをいう。
【００１０】
次に，本発明の作用及び効果について説明する。
本発明においては，多角形状の半田ボール配列群の最外周のうちのコーナー部に，オフセット配置ボールを接合している。オフセット配置ボールは，ビアホールの中心からずれた位置に配置されている。そのため，オフセット配置ボールは，絶縁基板の表面に設けた導体回路に対して接合されることとなる。導体回路は，平面であるため，ホール状のビアホールに比べて，半田ボールを安定して接合状態を保持することができる。
【００１１】
それゆえ，オフセット配置ボールと導体回路との間で高い接合強度を得ることができる。また，多角形状の半田ボール配列群の最外周のうちのコーナー部は，半田ボール配列群の中で特に外部から力学的作用を受けやすい部分である。そのため，力学的作用に対する強度が要求されるコーナー部に，上記のごとくオフセット配置ボールを配置することにより，半田ボール配列群の全体の接合強度を高めることができる。
【００１２】
また，上記オフセット配置ボールを除く半田ボールは，ビアホールの中心位置に配置されたオンセット配置ボールである。オンセット配置ボールと上記ビアホールとの間は該ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜により接合されている。そのため，半田ボールを接合するためのパッド部は不要となり，またパッド部に電気的接続を図るための接続回路も不要となる。
【００１３】
それゆえ，上記半田ボール配列群の中，上記オフセット配置ボールを配置したコーナー部を除く部分に上記オンセット配置ボールを接合することにより，余剰のスペースが生まれる。それゆえ，この余剰のスペースに，更に他の半田ボール，ビアホール，導体回路などを配置することができ，ボールグリッドアレイの高密度実装化を達成することができる。
【００１４】
また，オンセット配置ボールは，ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜によりビアホールに対して接合されているため，上記のように導体回路に半田接合されたオフセット配置ボールよりも接合強度は低い。しかし，オンセット配置ボールは，半田ボール配列群の中のコーナー部以外の他の部分，即ち力学的作用を殆ど受けない部分に配置されている。そのため，ビアホールとの接合強度がそれほど高くなくても，力学的作用による損傷の恐れはない。
【００１５】
なお，本発明において，最外周が多角形状の半田ボール配列群の内部の半田ボールの配列状態は，最外周の形状に限らず，いかなる配列状態であってもよい。また半田ボール配列群の内部に，電子部品を搭載するための搭載部，導体回路等を設けることができる。
【００１６】
次に，上記オフセット配置ボールは，上記半田ボール配列群の中心位置を挟んで対称位置に設けてあることが好ましい。これにより，コーナー部に設けたオフセット配置ボールと導体回路との間の接合強度をバランスよくとることができる。
【００１７】
次に，上記コーナー部の１つには，上記オフセット配置ボールが１〜１０配置されていることが好ましい。これにより，半田ボール配列群全体の接合強度を高くすることができ，かつ更に高密度に半田ボール，導体回路などを実装することができる。
【００１８】
次に，請求項２の発明は，絶縁基板に設けたビアホールと，
円形状の半田ボール配列群の最外周の対称位置にそれぞれ配置され，前記ビアホールの中心からずれ，前記絶縁基板表面の導体回路を介して前記ビアホールと接合する複数のオフセット配置ボールと，
前記オフセット配置ボールに挟まれた最外周の半田ボール列に配置され，前記ビアホールの内壁を被覆する金属めっき膜に接合するオンセット配置ボールと，
を備え，かつ前記オンセット配置ボールは，電源又はグランドの何れか１つの共通端子であることを特徴とするボールグリッドアレイである。
【００１９】
上記請求項２の発明は，半田ボール配列群の最外周が，円形状である点が，最外周が多角形状である上記請求項１と相違する。
本発明においては，半田ボール配列群の中心より最も離れた最外部の位置に設けた半田ボールの中，少なくとも１以上の半田ボールが，上記のオフセット配置ボールである。上記最外部の位置は，その内部の半田ボールに比べて外部から力学的作用を受けやすい部分である。
【００２０】
上記最外部の中の少なくとも１以上の半田ボールを，上記のオフセット配置ボールとすることにより，最外周が円形状の半田ボール配列群の全体の接合強度を得ることができる。また，上記最外部に設けた上記オフセット配置ボールの他の半田ボールは，上記オンセット配置ボールである。そのため，絶縁基板の表面に，高密度に半田ボール，ビアホール，導体回路などを高密度に実装することができる。
【００２１】
なお，本発明において，最外周が円形状の半田ボール配列群の内部の半田ボールの配列状態は，円形状に限らず，いかなる配列状態であってもよい。
また，本発明においても，上記オフセット配置ボールは，上記半田ボール配列群の中心位置を挟んで対称位置に設けてあることが好ましい。
【００２２】
また，上記のように，前記オンセット配置ボールは，電源又はグランドの何れか１つの共通端子である。具体的には，電源やグランドは，プレート状の配線を形成し，これにより複数個の端子が出る。電源やグランドはなるべく短い配線とした方が電気的特性に有利である。従って，電源端子，グランド端子は，上記オンセット配置ボールとした方が良い。
【００２３】
また，これらのオンセット配置ボールが何らかの影響で断線した場合，他の端子が上記オンセット配置ボールの断線を補足する役目をするため，電気的にはほとんど影響がないという利点がある。そして，電源やグランドはなるべく多く端子が出されるため，高密度配線を行うためにもオンセット配置ボールとした方が良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるボールグリッドアレイについて，図１〜図５を用いて説明する。
本例のボールグリッドアレイは，図１に示すごとく，絶縁基板７の表面に相手部材に対して接合するための多数の半田ボール１を配置している。半田ボール１は絶縁基板７に設けたビアホール２１，２２と電気的に接続している。
【００２５】
多数の半田ボール１は，図４に示すごとく，最外周が四角状に配列された半田ボール配列群１０を構成している。半田ボール配列群１０の最外周における少なくともコーナー部１０１における半田ボール１は，図２に示すごとく，ビアホール２１の中心からずれた位置に配置されたオフセット配置ボール１１である。オフセット配置ボール１１とビアホール２１との間は導体回路４により電気的に接続されている。
【００２６】
オフセット配置ボール１１は，導体回路４を介して，ビアホール２１と電気的に接続した導体回路４におけるパッド部４３に対して半田接合されている。パッド部４３は，導体回路４における接続回路４２を介してビアホール２１と電気的に接続している（図１２参照）。
【００２７】
また，図４，図３に示すごとく，オフセット配置ボール１１を除く半田ボール１は，ビアホール２２の中心位置に配置されたオンセット配置ボール１２である。図３に示すごとく，オンセット配置ボール１２とビアホール２２との間は，ビアホール２２の内壁を被覆する金属めっき膜２２０により電気的に接続されている。
【００２８】
図４に示すごとく，オフセット配置ボール１１は，半田ボール配列群１０の中心位置１００を挟んで対称位置に設けてある。それぞれのコーナー部１０１には，オフセット配置ボール１１が３個ずつ配置されている。
半田ボール１は，図２，図３に示すごとく，略球体であり，その一部を面取りしてなる平面部１８を設けている。半田ボール１は，平面部１８をパッド部４３又はビアホール２２に対面させて，パッド部４３に半田接合されている。
【００２９】
ビアホール２１，２２の内壁は，金属めっき膜２１０，２２０により被覆されている。ビアホール２１，２２の内部には，充填物２５が充填されている。充填物２５としては，例えば，樹脂，フィラー入り樹脂，半田等の導電性金属等を用いる。
【００３０】
絶縁基板７の片面は，図４に示すごとく，その全面が半田ボール配列群１０により占有されている。一方，図５に示すごとく，絶縁基板７の他方の面には，電子部品を搭載するための搭載部５，及び導体回路４９が設けられている。
なお，図４においては，オフセット配置ボール１１を黒丸で，オンセット配置ボール１２を白抜き丸で示した。また，後述する図６〜図８においても同様である。
【００３１】
次に，本例の作用及び効果について説明する。
本例においては，図１，図４に示すごとく，四角状の半田ボール配列群１０の最外周のうちのコーナー部１０１に，オフセット配置ボール１１を接合している。オフセット配置ボール１１は，図２に示すごとく，ビアホール２１の中心からずれた位置に配置されている。
【００３２】
そのため，オフセット配置ボール１１は，絶縁基板７の表面に設けた導体回路４のパッド部４３に対して接合されることとなる。パッド部４３は，平面であるため，図３に示すホール状のビアホール２２に比べて，半田ボール１を安定して接合状態を保持することができる。それゆえ，オフセット配置ボール１１と導体回路４との間で高い接合強度を得ることができる。
【００３３】
また，四角状の半田ボール配列群１０の最外周のうちのコーナー部１０１は，半田ボール配列群１０の中で特に力学的作用を受けやすい部分である。そのため，この力学的作用に対する強度が要求されるコーナー部１０１に，上記のごとくオフセット配置ボール１１を配置することにより，半田ボール配列群１０の全体の接合強度を高めることができる。
【００３４】
また，図１，図３に示すごとく，オフセット配置ボール１１を除く半田ボール１は，ビアホール２２の中心位置に配置されたオンセット配置ボール１２である。オンセット配置ボール１２とビアホール２２との間は，ビアホール２２の内壁を被覆する金属めっき膜２２０により接合されている。そのため，半田ボール１を接合するためのパッド部は不要となり，またパッド部に電気的接続を図るための接続回路も不要となる。
【００３５】
それゆえ，半田ボール配列群１０の中，オフセット配置ボール１１を配置したコーナー部１０１を除く部分にオンセット配置ボール１２を接合することにより，余剰のスペースが生まれる。それゆえ，この余剰のスペースに，更に他の半田ボール，ビアホール，導体回路などを配置することができ，ボールグリッドアレイの高密度実装化を達成することができる。
【００３６】
また，オンセット配置ボール１２は，ビアホール２２の内壁を被覆する金属めっき膜２２０によりビアホール２２に対して接合されているため，上記のように導体回路のパッド部４３に半田接合されたオフセット配置ボール１１よりも接合強度は低い。しかし，オンセット配置ボール１２は，半田ボール配列群１０の中のコーナー部１０１の他の部分，即ち力学的作用を殆ど受けない部分に配置されている。そのため，上記オンセット配置ボール１２は，ビアホール２２との接合強度がそれほど高くなくても，力学的作用による損傷の恐れはない。
【００３７】
実施形態例２
本例においては，図６に示すごとく，半田ボール配列群１０９の最外周が八角形状である。この最外周の八角形状は，長辺と短辺とを交互に組み合わせてなる。短辺には，２つのオフセット配置ボール１１が隣接して設けられている。長辺には，その両末端のコーナー部１０１に１つのオフセット配置ボール１１を配置して，該両末端の他の半田ボールは，オンセット配置ボール１２である。その他は，実施形態例１と同様である。
本例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
実施形態例３
本例においては，図７に示すごとく，半田ボール配列群１０８の最外周が，十字形状である。最外周の十字形状は，１２の辺からなる。各辺の両末端のコーナー部１０１には，それぞれ１つずつオフセット配置ボール１１が配置されており，それ以外の半田ボールはオンセット配置ボール１２である。その他は，実施形態例１と同様である。
本例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施形態例４
本例においては，図８に示すごとく，多数の半田ボール１が，最外周が円形状に配列された半田ボール配列群１０７を構成している。円形状の最外周における４つの半田ボールは，ビアホール２１の中心からずれた位置に接合されたオフセット配置ボール１１である。オフセット配置ボール１１とビアホール２１との間は導体回路により電気的に接続されている。
【００４０】
また，オフセット配置ボール１１を除く半田ボールは，ビアホール２２の中心位置に接合されたオンセット配置ボール１２である。オフセット配置ボール１１は，半田ボール配列群１０７の中心位置１００を挟んで対称位置に設けてある。
その他は，実施形態例１と同様である。
本例においても，実施形態例１と同様の効果を得る事ができる。
【００４１】
実施形態例５
本例のボールグリッドアレイは，図９に示すごとく，絶縁基板７における搭載部５を形成した側に半田ボール配列群１０６を有している。半田ボール１は，搭載部５の周囲に枠状に設けられ，各半田ボール１は，最外層の導体回路４８と電気的に接続している。
【００４２】
図９，図１０に示すごとく，半田ボール配列群１０６の最外周のコーナー部１０１における半田ボール１は，ビアホール２１の中心からずれた位置に配置されたオフセット配置ボール１１である。オフセット配置ボール１１とビアホール２１との間は，導体回路４により電気的に接続されている。
【００４３】
また，オフセット配置ボール１１を除く半田ボール１は，ビアホール２２の中心位置に配置されたオンセット配置ボール１２である。オンセット配置ボール１２とビアホール２２との間は，ビアホール２２を被覆する金属めっき膜２２０により電気的に接続されている。ボールグリッドアレイ６は，その搭載部５の側をマザーボード８に対面させた状態で，半田ボール１とマザーボード８の上の端子８１とを接合することにより，マザーボード８に固定される。
【００４４】
また，ボールグリッドアレイ６は，絶縁基板７の表面及び内部に多数の導体回路４４〜４８を積層した多層プリント配線板である。上記ビアホール２１，２２は，各層の導体回路４４〜４８とそれぞれ電気的に接続されている。各層の導体回路４４〜４８の先端部は，凹状の搭載部５に露出して，電子部品５０とワイヤー５０１により電気的に接続している。
ビアホール２１，２２の内壁は金属めっき膜２１０，２２０により被覆されている。ビアホール２１，２２の内部は，実施形態例１と同様の充填物２５が充填されている。
【００４５】
各絶縁基板７の間は，エポキシ系樹脂からなる接着剤７９により接着されている。
凹状の搭載部５の底部は，絶縁基板７の裏面を被覆する放熱板５５により構成されており，その表面には接着剤７７により電子部品５０が接合されている。放熱板５５は，エポキシ系樹脂からなる接着剤７８により絶縁基板７に接着されている。搭載部５の内部は封止用樹脂５９により封止されている。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４６】
本例においては，導体回路４４〜４８を多層構造に配置しているため，より一層高密度配線を達成することができる。また，本例においても，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば，多数の半田ボールとビアホールとの電気的な接続信頼性に優れたボールグリッドアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，ボールグリッドアレイの断面図。
【図２】実施形態例１における，オフセット配置ボールとビアホールとの位置関係を示す，ボールグリッドアレイの断面図。
【図３】実施形態例１における，オンセット配置ボールとビアホールとの位置関係を示す，ボールグリッドアレイの断面図。
【図４】実施形態例１における，半田ボール配列群の平面説明図。
【図５】実施形態例１における，搭載部を示す，ボールグリッドアレイの裏面図。
【図６】実施形態例２における，ボールグリッドアレイの断面図。
【図７】実施形態例３における，半田ボール配列群の平面説明図。
【図８】実施形態例４における，半田ボール配列群の平面説明図。
【図９】実施形態例５における，ボールグリッドアレイの断面図。
【図１０】実施形態例５における，半田ボール配列群の平面説明図。
【図１１】従来例における，ボールグリッドアレイの断面図。
【図１２】従来例における，ボールグリッドアレイの平面説明図。
【図１３】他の従来例における，ボールグリッドアレイの断面図。
【符号の説明】
１．．．半田ボール，
１０，１０６，１０７，１０８，１０９．．．半田ボール配列群，
１１．．．オフセット配置ボール，
１２．．．オンセット配置ボール，
１００．．．中心位置，
１０１．．．コーナー部，
２１，２２．．．ビアホール，
２１０，２２０．．．金属めっき膜，
２５．．．充填物，
４，４４〜４８．．．導体回路，
４２．．．接続回路，
４３．．．パッド部，
７．．．絶縁基板，
【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】
0003800705.tif 000011
【図１１】
0003800705.tif 000012
【図１２】
0003800705.tif 000013
【図１３】
0003800705.tif 000014