JP2003197681A - 電子装置 - Google Patents
電子装置Info
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- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
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- Combinations Of Printed Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
く、簡便な方法で、セラミック基板と有機プリント配線
基板を接合するバンプ等にクラックが発生することを抑
制する。 【解決手段】 素子搭載面の裏側に第1の電極が形成さ
れた素子搭載基板と、素子搭載基板と所定間隔を隔てて
対向するように配置され、しかも第1の電極に対向する
位置に第2の電極が形成された配線基板と、第1の電極
と第2の電極を接合する溶融性部材と、溶融性部材より
も外方に配置され、素子搭載基板の端部とこの端部に対
向する配線基板の部位とを接着する樹脂製補強部材で電
子装置を構成した。樹脂製補強部材は、素子搭載基板の
側面から外方に向かって裾野広がりの形状を有している
ことが望ましい。また、素子搭載基板の全周にわたって
適宜間隔をおいて形成されていることが望ましい。
Description
り、特に、電子装置を構成する複数の基板の接合強度を
向上させ、その電気的信頼性を高める技術に関する。
体素子などを固定するセラミック基板とこのセラミック
基板を搭載する有機プリント配線基板との接合に、ハン
ダバンプ(半田ボール)を用いることが一般的に行われ
ている。ところが、ハンダバンプを用いるBGA(Ball
Grid Array)基板では、セラミック基板の熱膨張率が
3ppm/℃程度であるのに対して、有機プリント配線基
板の熱膨張率は20〜60ppm/℃と前者に比べて大き
いため、昇温時にはセラミック基板と有機プリント配線
基板の熱膨張率差に起因する応力が発生し、この応力に
より、接合されたハンダバンプやセラミック基板にクラ
ックが発生し、導通不良が生じることがある。
の間に発生するクラックや導通不良を防止することを目
的にして、様々な手法が提案されている。例えば、図5
に示すように、固定棒を用いて2枚の基板の端部を固定
する方法が特開平10-209213号公報に開示され
ている。
す断面図おいて、10はセラミックス製BGA基板、2
0はプリント基板、21は凹部、30、60はメタライ
ズパッド、40、50は共晶ハンダ、70は高温ハンダ
ボール(バンプ)、80は固定棒、90、110は接合
材、100は貫通穴である。セラミックス製BGA基板
10の少なくとも2個所以上の角には貫通穴100が形
成され、プリント基板20の貫通穴100に相対する箇
所には固定棒80が設けられている。
ス製BGA基板10は、温度変化で膨張収縮するプリン
ト基板20の変形を、固定棒80を介して抑えることが
できる。しかし、この方法では、セラミックス製BGA
基板10に貫通穴100の形成と、プリント基板20に
は凹部21の形成が必要で、しかも固定棒80を凹部2
1に接合するために、高温ハンダボール70とは別に、
はんだ付を実施する必要がある。従って、部品点数や工
程数が増大するため、製造コストの上昇をまねくことが
懸念される。
問題点を解決するためになされたもので、部品点数や工
程数を大幅に増大させること無く、簡便な方法で、セラ
ミック基板と有機プリント配線基板などのように熱膨張
率が異なる基板どうしを多層に積層した場合に生じるク
ラックの発生を抑制することを目的としている。
置は、素子搭載面の裏側に第1の電極が形成された素子
搭載基板と、素子搭載基板と所定間隔を隔てて対向する
ように配置され、しかも第1の電極に対向する位置に第
2の電極が形成された配線基板と、第1の電極と第2の
電極を接合する溶融性部材と、溶融性部材よりも外方に
配置され、素子搭載基板の端部とこの端部に対向する配
線基板の部位とを接着する樹脂製補強部材を備えてなる
ものである。
側面から外方に向かって裾広がりの形状を有しているも
のである。
全周にわたって適宜間隔をおいて形成されているもので
ある。
5,000cps以上、200,000cps以下であ
る。
に、溶融性部材から離れて、その周囲を囲むように形成
された樹脂製壁部材を備えているものである。
態1を、図1に示す断面図を用いて説明する。セラミッ
ク基板(素子搭載基板)1は、例えば、数枚のセラミッ
クのグリーンシートを積層・焼成したLTCC(Low Te
mperature Co-fired Ceramic)で、層間には配線パタン
が形成されており、この配線パタンを介してセラミック
基板1の上面および下面にそれぞれ形成されている素子
パッド3とバンプパッド4A(第1の電極)の導通が確
保される。
ンサー(歪みセンサーなど)、薄膜磁気ヘッド、半導体
素子などの素子2が搭載され、この素子2は素子パッド
3と接続されている。素子パッド3とバンプパッド4A
は、セラミックのグリーンシートに銀ペーストなどの電
極材を印刷あるいは塗布したのち、焼成することによっ
て形成される。
ミック基板1と対向する面)には、バンプパッド4Aと
対向する位置にバンプパッド4B(第2の電極)が形成
されている。プリント基板7にバンプパッド4Bを形成
するには通常のプリント印刷の手法を適応できる。
んだ、ロー材等からなるバンプ(溶融性部材)8で接合
されている。セラミック基板1の外周には、セラミック
基板1とプリント基板2を接着する補強部材6が、取り
囲むように形成されている。
する手順を、図2(a)〜図2(c)を用いて説明す
る。先ず、治具(図示せず)を用いて、バンプパッド4
Aに重なるようにバンプ8を位置決めし、保持する。セ
ラミック基板1と溶融する前のバンプ8を保持した状態
で、全体をバンプ8の融点以上にまで昇温し、バンプパ
ッド4Aにバンプ8の片側を接合する(図2(a)参
照)。
合されたセラミック基板1を裏返し、バンプ8がバンプ
パッド4Bと対向するように、セラミック基板1とプリ
ント基板3との位置決めを行う。このように位置決めさ
れた状態で、全体を再び昇温し、バンプ8とバンプパッ
ド4Bを接合させる(図2(b)参照)。
ば、ニードル9を用いて適度な粘性を有する接着性樹脂
を供給し、全体を昇温すると、この樹脂が硬化し、セラ
ミック基板1とプリント基板3を接着する補強部材6が
形成される(図2(c)参照)。補強部材6は、接着性
樹脂を供給し、硬化させるだけで形成できるので、工程
や部品数を大幅に増加することがない。
が23,000cpsのエポキシ系樹脂を使用している
が、補強部材6の形状を整えるために接着性樹脂にはあ
る程度の粘性が必要で、そのために接着性樹脂の粘度は
5,000cps以上であることが望ましい。しかし粘
性が高くなるとニードル等から吐出することが困難にな
るため、粘度は200,000cps以下であることが
望ましい。
に側面に、すなわち補強部材6がセラミック基板1の側
面から外方にはみ出るように、供給することが望まし
い。セラミック基板1の側面から外方に広がる裾広がり
の形状を呈する補強部材6は、セラミック基板1からは
み出ていない場合に比べ、はるかに強固に基板どうしを
固定する。
基板3の内部間隙まで供給されていても構わないが、バ
ンプ8に補強部材6が直接触れると、補強部材6にクラ
ックが形成されやすい。この結果、補強部材6の効果が
低下する。特に、接着性樹脂に粘性が低いものを使用す
る場合、外周に供給された樹脂が硬化する前にバンプ8
に向かって、セラミック基板1とプリント基板3の間隙
を進入し、バンプ8と補強部材6が接触しやすいの、接
触を避けるように注意を払う必要がある。
ように、補強部材6とバンプ8の間に、接着性樹脂の進
入を防止する壁部材9をバンプ8の周囲を囲むように設
けてもよい。壁部材9は、接着性樹脂の粘度が低い場合
でも、接着性樹脂が基板の間隙に進入し、バンプ8に接
触すること防ぐ。
前に、バンプ8とバンプパッド4Bを接合する時に行う
と工程が簡略化される。このために壁部材9を構成する
樹脂の硬化温度は、補強部材6の硬化温度よりも高いこ
とが望ましく、バンプ8の接合温度と同程度であればさ
らに望ましい。
6で完全に封じることは、セラミック基板1とプリント
基板3の間隙に存在する空気、およびバンプ8に発生す
る熱を閉じ込めることになるので好ましくない。この意
味で補強部材6および壁部材9は、適当な隙間を設け
て、数箇所に別れて配置されていることが望ましい。た
だし、壁部材9の隙間を配置する位置は、固化する前の
補強部材6がバンプ8にまで進入できないような位置関
係を所有していることが必要である。
てセラミック基板1とプリント基板7に反りが生じるよ
うに応力が発生しても、補強部材6がセラミック基板1
の端部をプリント基板7に強固に固定するため、バンプ
8に加わる応力が低減される。このためバンプ8にクラ
ックが入ったり、セラミック基板1に亀裂が入ることを
抑制する。その結果、電子装置の電気的信頼性が向上す
る。
るため、補強部材6がプリント基板3に届かずに未接合
不良が生じるといった不都合も生じない。つぎに、本発
明の効果を実施例に基づいて説明する。
mm)には、900℃で焼成された厚さ1mmのものを使用
した。セラミック基板の中央部には、φ0.5mmのバンプ
パッド4Aを1mmピッチで729個(27列×27行)
形成した。プリント基板(30mm×30mm)には厚さ
1.6mmのものを使用し、中央部には、φ0.5mmのバンプ
パッド4Bを1mmピッチで729個(27列×27行)
形成した。
-37Pb)を用い、バンプパッド4A、4Bを230℃で
接合した。補強部材6にはエポキシ樹脂系封止樹脂(E
H0548−8,デクスター社)を用い、150℃で一
時間硬化させた。
の耐クラック性を評価するために、ヒートサイクル試験
(-40℃〜+125℃、15min./15min.)を行った。図4はヒ
ートサイクル試験を1000サイクル実施した後の電子
装置の断面観察写真である。補強部材6がない場合、3
0サイクル程度経ると、セラミック基板1の内部に拡が
るクラックが観察されるが、1000サイクル経た後で
も図4に示されるように全くクラックを発見できなかっ
た。
実施の形態2に基づいて、壁部材9を形成した。壁部材
9には粘度50,000cpsのエポキシ樹脂系封止樹
脂(CB011−1R,デクスター社)を用いた。
れたセラミック基板1をプリント基板に対して位置決め
を行った。さらにCB011−1Rをバンプ8の周囲を
囲むように塗布し、セラミック基板1とプリント基板3
を230℃で一時間硬化させた。このとき、バンプパッ
ド4Bとバンプ8の接合が同時に進行した。
−8,デクスター社)をセラミック基板1の側面に塗布
し、150℃で一時間硬化させて補強部材6を形成し
た。以上のように作成した実施の形態2に係る電子装置
でも、充分な耐クラック性を確認できた。
異なる2種類の基板を接合する例を示したが、熱膨張率
の等しい基板を接合する場合、例えば素子を搭載するセ
ラミック基板(小)とこのセラミック基板を支持する配
線セラミック基板(大)を固定する場合、にも本発明を
適用出来ることは言うまでもない。
面の裏側に第1の電極が形成された素子搭載基板と、素
子搭載基板と所定間隔を隔てて対向するように配置さ
れ、しかも第1の電極に対向する位置に第2の電極が形
成された配線基板と、第1の電極と第2の電極を接合す
る溶融性部材と、溶融性部材よりも外方に配置され、素
子搭載基板の端部とこの端部に対向する配線基板の部位
とを接着する樹脂製補強部材を備えていることにより、
溶融性部材等にクラックが発生することを抑制できる。
側面から外方に向かって裾広がりの形状を有しているこ
とにより、溶融性部材等にクラックが発生することを抑
制できる。
全周にわたって適宜間隔をおいて形成されていることに
より、溶融性部材からの発熱を放散できる。
5,000cps以上、200,000cps以下であ
ることにより、樹脂を吐出し、その形状を整えることが
出来る。
に、溶融性部材から離れて、その周囲を囲むように形成
された樹脂製壁部材を備えていることにより、樹脂製補
強部材と溶融性部材の接触を防止できる。
面を表す図である。
図である。
である。
の電子装置の断面を表す図(写真)である。
である。
3 素子パッド、 4A、4B バンプパッド(第1の
電極、第2の電極)、 6 補強部材、 7プリント基
板(配線基板)、 8 バンプ(溶融性部材)、 9
壁部材
Claims (5)
- 【請求項1】 素子搭載面の裏側に第1の電極が形成さ
れた素子搭載基板と、前記素子搭載基板と所定間隔を隔
てて対向するように配置され、しかも前記第1の電極に
対向する位置に第2の電極が形成された配線基板と、前
記第1の電極と前記第2の電極を接合する溶融性部材
と、前記溶融性部材よりも外方に配置され、前記素子搭
載基板の端部とこの端部に対向する前記配線基板の部位
とを接着する樹脂製補強部材を備えてなる電子装置。 - 【請求項2】 樹脂製補強部材は、素子搭載基板の側面
から外方に向かって裾広がりの形状を有していることを
特徴とする請求項1記載の電子装置。 - 【請求項3】 樹脂製補強部材は、素子搭載基板の全周
にわたって適宜間隔をおいて形成されていることを特徴
とする請求項1記載の電子装置。 - 【請求項4】 樹脂製補強部材の硬化前の粘度は、5,
000cps以上、200,000cps以下であるこ
とを特徴とする請求項1記載の電子装置。 - 【請求項5】 溶融性部材と樹脂製補強部材の間に、前
記溶融性部材から離れて、その周囲を囲むように形成さ
れた樹脂製壁部材を備えていることを特徴とする請求項
1記載の電子装置。
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2001
- 2001-12-28 JP JP2001400103A patent/JP3565204B2/ja not_active Expired - Lifetime
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