説明

基板、基板を備える構造体、およびリペア方法

【課題】BGAとBGA実装用基板とが未接合(オープン)となることを抑制する。
【解決手段】BGA実装用基板100には基底部102の上面と接するように針状端子106が設けられているため、プリント配線基板101側の基底部102中央部に設けられた針状端子106とBGA104のバンプ端子103とが、BGA104のバンプ端子103が溶融することによって接合される。ここで、針状端子106の上端は約15度の角度を有する針状の形状を有する尖端部であるため、バンプ端子103の内部に入り込む際の抵抗が小さい。そのため、尖端部を有する針状端子106は、バンプ端子103の内部に容易に突き刺さることができる。したがって、BGA104のバンプ端子103とプリント配線基板101との接合部の一部が未接続のままになることを抑制することができる。

【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実装用基板、この基板を備える構造体およびこれらを用いたリペア方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ボールグリッドアレイ(以下、適宜「BGA」という)を実装する基板の例として、特許文献1に記載されたものがある。
【0003】
【特許文献1】特開2000−138447号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来のBGA実装用の基板は以下のような課題を有していた。以下、図3および図4を用いて説明する。
【0005】
図3に、従来の、BGAに実装される前の状態のBGA実装用基板10を示す。BGA4は、プリント配線基板1上に設けられたランド2と、BGA4の下面に設けられたバンプ端子3とを接合することによってBGA実装用基板10に実装される。ここで、図4に示すように、従来のBGA実装用基板10上にBGA4が実装される際には、プリント配線基板1に反りが発生することがある。そのため、BGA4に設けられたバンプ端子3とBGA実装用基板10との接合部であるランド2とが未接続となる箇所が発生することがあった。つまり、BGA4を実装する際にプリント配線基板1が局部的に加熱されることがあり、プリント配線基板1において銅箔の配置バランスが悪い場合にはプリント配線基板1が反ってしまうことがあった。そのため、BGA4のバンプ端子3とプリント配線基板1に設けられたランド2との間に隙間7が発生し、BGA4とBGA実装用基板とが未接合(オープン)となることがあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、
配線基板と、前記配線基板の上面に設けられたランドとを備え、前記ランドを介してボールグリッドアレイが実装される基板であって、
前記ランドは、その上部に尖端部を有することを特徴とする基板、
が提供される。
【0007】
また、本発明によれば、
基板と、下面にバンプを備えるボールグリッドアレイとが実装してなる構造体であって、
前記基板は、上述した本発明に係る基板であり、
前記ランドが前記バンプに突き刺さることで、前記基板と前記ボールグリッドアレイとが接合されたことを特徴とする構造体、
が提供される。
【0008】
また本発明によれば、
上述した本発明に係る構造体を用意する工程と、
前記構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記ボールグリッドアレイを取り外す工程と、
下面にバンプを備える他のボールグリッドアレイを用意し、このボールグリッドアレイのバンプに前記ランドを突き刺し、前記基板と前記他のボールグリッドアレイとを接合させる工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法が提供される。
【0009】
また本発明によれば、
上述した本発明に係る基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程と、
前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程と、
前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法が提供される。
【0010】
本発明によれば、尖端部を有する形状のランドを備えているため、ボールグリッドアレイに設けられたバンプに対しランド尖端部が突き刺さる形態で接合される。このため、ランドがバンプに確実に接合され、実装時の加熱により配線基板に反りが発生した場合においてもBGAとBGA実装用基板とが未接合(オープン)となることを効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、BGAとBGA実装用基板とが未接合(オープン)となることを効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0013】
図1は、本実施形態に係るBGA実装用基板100を示す。BGA実装用基板100は、配線基板(プリント配線基板101)と、プリント配線基板101の上面と接するように設けられたランド110(基底部102、針状端子106)とを備えている。針状端子106は全体が突起形状となっており、上部に尖端部を有している。BGA実装用基板100上には、基底部102と針状端子106とを介してBGA104が実装されている。
【0014】
図2は、上記BGA実装用基板100とBGA104とが接合してなる構造体200を示す図である。
【0015】
プリント配線基板101は、セラミックスなどの絶縁体の表面に銅箔などの導電体が設けられた構成を有する。
【0016】
ランド110は、後述するBGA104に設けられたバンプ端子103と接合されることによって、BGA実装用基板100の上にBGA104を実装し、構造体200を作製する機能を有する。本実施形態において、ランド110は、基底部102と突起部である針状端子106とにより構成される。
【0017】
ランド110の基底部102は、バンプ端子103よりも融点の高い金属などの導電体を用いて構成されており、たとえば、銅を主体とする金属材料が用いられる。BGA104に設けられたバンプ端子103と接合できるように、バンプ端子103と対応する位置に設けられている。本実施形態においては、基底部102は、バンプ端子103の位置に合わせて、プリント配線基板101の配線上に設けられている。
【0018】
ランド110の針状端子106は、バンプ端子103よりも融点の高い金属などの導電体を用いて構成されており、たとえば、銅を主体とする金属材料が用いられる。BGA104に設けられたバンプ端子103と接続される部分において尖端部を有する。また、針状端子106は円錐状の突起形状を有しており、基底部102の上面と針状端子106の下面とが接するように、針状端子106は、基底部102の中央部分に設けられている。
【0019】
針状端子106の長さは、BGA実装用基板100上にランド110とバンプ端子103を介してBGA104を実装する際にプリント配線基板101に反りが生じた場合であっても、針状端子106とバンプ端子103との間に未接合が生じることなく接続されてBGA実装用基板100上にBGA104が実装される程度の長さであることが求められる。また、針状端子106の長さは、BGA実装用基板100上にBGA104が実装された際に、バンプ端子103を突き抜けてBGA104に到達しない長さであることが求められる。そのため、針状端子106の長さは、プリント配線基板101の材質、プリント配線基板101に設けられた配線の材質および配置、基底部102の高さ、バンプ端子103の大きさ、実装時の温度などにより適宜調整される。本実施形態においては、針状端子106の高さは0.4〜0.6mm程度であり、基底部102の高さは0.1〜0.3mm程度である。
【0020】
BGA104を実装する時に針状端子106がバンプ端子103に突き刺さりやすいように、針状端子106は尖端部を有している。ここで、「尖端部を有する」とは、頂部に平坦な部分を有さず、上部に1つまたは複数の頂点を有することをいう。本実施形態においては、針状端子106は円錐状の突起形状を有しているので、上部に1つの頂点を有している。また、前述の特許文献1に記載されている凸型を除くものとする。なお、尖端部の角度は30度以下であることが望ましく、20度以下であることが、より望ましい。ここで、針状端子106の尖端部の角度とは、図1中、針状端子106の上端部を含み、基底部102の上面と垂直な断面における、針状端子106の上端部近傍の角度をさす。なお、本実施形態において、針状端子106の尖端部の角度は約15度である。
【0021】
BGA104は、その下面に、ボール状の外部接続端子であるバンプ端子103がアレイ状に配置された構造を有する。
バンプ端子103は、BGA104の下面に設けられた、はんだボールであり、BGA104とBGA実装用基板100とを接合する機能を有する。本実施形態においては、図2に示すように、バンプ端子103は、針状端子106のみ、または、基底部102および針状端子106の両方と接合される。
【0022】
図1に示すように、BGA実装用基板100は、図3に示す従来のBGA実装用基板10と異なり、プリント配線基板101の表面に設けられた基底部102の中央部分に針状端子106が設けられた構造となっている。基底部102の中央部に針状端子106を形成する方法としては、たとえば、ウェットエッチングによって作製する方法が挙げられる。具体的には、円柱状の銅を主体とする金属材料の上部をマスクで被覆し、上記金属材料をエッチングすることが可能なエッチング液を用いて円柱状の金属材料をサイドエッチングすることによって、頂部に尖端部を有する針状端子106を作製する。また、基底部102の中央部に穴(スルーホール)をあけて、その穴へ針状端子106を圧入する方法でも作製することができる。この場合、針状端子106の下部の寸法に合わせて基底部102の中央部に穴をあけることによって、針状端子106が基底部102に固定される。なお、針状端子106は、たとえば、円柱状の銅を主体とする金属材料を目の細かいヤスリを用いて切削加工することなどによって作製される。
【0023】
次に本実施形態に係るリペア方法を説明する。このリペア方法は、図2に示した構造体を作製した後、BGAを取り外し、別のBGAと接合させる方法であって、以下のステップを含む。
(i)上部に尖端部を有するランドを備える基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装(積層)し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程、
(ii)前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程、および
(iii)前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で積層し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程。
【0024】
以下、上記工程を含むリペア方法について具体的に説明する。まず、図2に示した構造体を作製する。すなわち、針状端子106を備えるBGA実装用基板100と、下面にバンプ端子103を備えるBGA104とをこの順で実装(積層)し、バンプ端子103を溶融させた状態で針状端子106をバンプ端子103に突き刺す。これにより、BGA実装用基板100とBGA104とを接合し、図2の構造体を得る。
つづいて、BGAリペア装置等で加熱することによって、BGA実装用基板100に実装されていたBGAを取り外す(除去する)。
【0025】
次に、基底部102と針状端子106とに溶着したはんだを、はんだ除去機などで取り除く。本実施形態においては、はんだ除去作業には、一般的に使用されているリード部品用のはんだ除去機が使用される。
【0026】
ついで、はんだを除去した後に、ディスペンサなどを用い、BGA実装用基板100の針状端子106の上側にクリームはんだが供給される。本実施形態においては、供給されるクリームはんだの量は、針状端子106の先端が隠れる程度の量とする。
【0027】
続いて、BGAリペア装置(不図示)を用いて、基底部102に設けられた針状端子106の上部に供給されたクリームはんだの上面に新しい別のBGA104を実装する。
【0028】
次に、BGAリペア装置を用いてBGA実装用基板100とBGA104とを加熱し、はんだ付けを行う。BGAリペア装置を用いて加熱すると、BGA104のバンプ端子103と針状端子106の上部に供給されたクリームはんだとが溶融し、BGA104の自重によって、BGA104が下向きに下降する。
【0029】
以上のプロセスにより、バンプ端子103と、基底部102または針状端子106とが再接合されることによってBGA実装用基板100とBGA104とがリペア(実装)されて、BGA実装用基板100とBGA104とが接合された構造体200が完成する。
【0030】
以下、図2を用いて、BGA104をリペアすることでプリント配線基板101に反りが発生した際の構造体200を構成するBGA実装用基板100とBGA104との接合部の状態を説明するとともに、本実施形態に係るBGA実装用基板100および構造体200の効果を説明する。
【0031】
図2に示すように、BGA104をリペアする際に、局部的な加熱によってプリント配線基板101が反ってしまうことがある。しかしながら、BGA実装用基板100には基底部102の上面と接するように針状端子106が設けられているため、プリント配線基板101側の基底部102中央部に設けられた針状端子106とBGA104のバンプ端子103とが、BGA104のバンプ端子103が溶融することによって接合される。ここで、針状端子106の上端は約15度の角度を有する針状の形状を有する尖端部であるため、バンプ端子103の内部に入り込む際の抵抗が小さい。そのため、尖端部を有する針状端子106は、バンプ端子103の内部に容易に突き刺さることができる。したがって、BGA104のバンプ端子103とプリント配線基板101との接合部の一部が未接続のままになることを抑制することができる。
【0032】
また、ランド110を構成する基底部102および針状端子106の融点は、バンプ端子103の融点よりも高い。そのため、BGA104がリペアされる際における基底部102および針状端子106の形状変化を抑制することができる。
【0033】
また、本実施形態においては、基底部102に針状端子106が設けられているため、BGA実装用基板100とBGA104とを接合する工程におけるはんだ除去作業において、通常用いられているリード部品用のはんだ除去機を用いることができ、上記はんだ除去機を用いることによって、容易にはんだを除去することができる。
【0034】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【0035】
たとえば、上記実施形態においては、BGA104とプリント配線基板101とをリペアする際にプリント配線基板101に反りが生じる形態について説明したが、BGA104とプリント配線基板101とを実装する際にもプリント配線基板101に反りは生じ、その場合にもランド110を構成する針状端子106が尖端部を有することによって上記実施形態に記載した効果を得ることができる。
【0036】
また、上記実施形態においては、基底部102の上に針状端子106が設けられる形態について説明したが、上部に尖端部を有する突起部であって、上記実施形態において説明した効果を奏することができればよい。また、その上部に尖端部を有する一体のランドであってもよく、一体のランドを形成する際には、上記実施形態と同様のエッチング方法を用いて作製することができる。
【0037】
また、上記実施形態においては、針状端子106の上側にクリーム状のはんだを供給する形態について説明したが、BGA104に設けられたバンプ端子103側にクリーム状のはんだを印刷してもよい。
【0038】
また、上記実施形態においては、円錐形状を有する針状端子106が基底部102に設けられたランド110について説明したが、その他の形状であっても、実装時にバンプ端子103の下部と接する部分である上部に尖端部が設けられている突起部を有するランドであり、上記実施形態で説明したエッチングや圧入などの方法によって作製できる形状であればよい。
【0039】
また、上記実施形態においては、BGA実装用基板100にBGA104が実装される形態について説明したが、BGA実装用基板100の下部に、バンプを介して、さらに配線基板が設けられていてもよい。
【0040】
また、上記実施形態においては、BGA実装用基板100とBGA104とを接合する工程におけるはんだ除去作業において、リード部品用のはんだ除去機が用いられる形態について説明したが、他のはんだ除去機を用いてもよい。
【0041】
また、上記実施形態においては、基底部102に1つの針状端子106が設けられる形態について説明したが、基底部102に2つ以上の針状端子が設けられていてもよい。
【0042】
また、上記実施形態においては、リペアの際にプリント配線基板101の端部に近い部分が図2中、下方向に反る形態について説明したが、プリント配線基板101の中央部近傍が下方向に反ることもあり得る。こういった場合であっても、プリント配線基板101の中央部近傍に設けられたランド110に備えられた針状端子とBGA104のバンプ端子103とが接合されることによって、上記実施形態において説明した効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】実施の形態に係るBGA実装用基板とBGAとを模式的に示した断面図である。
【図2】実施の形態に係るBGA実装用基板とBGAとを模式的に示した断面図である。
【図3】従来の技術に係るBGA実装用基板とBGAとを模式的に示した断面図である。
【図4】従来の技術に係るBGA実装用基板とBGAとを模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【0044】
100 BGA実装用基板
101 プリント配線基板
102 基底部
103 バンプ端子
104 BGA
106 針状端子
110 ランド
200 構造体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、前記配線基板の上面に設けられたランドとを備え、前記ランドを介してボールグリッドアレイが実装される基板であって、
前記ランドは、その上部に尖端部を有することを特徴とする基板。
【請求項2】
請求項1に記載の基板において、
前記ランドは、突起形状を有することを特徴とする基板。
【請求項3】
基板と、下面にバンプを備えるボールグリッドアレイとが実装してなる構造体であって、
前記基板は、請求項1または2に記載の基板であり、
前記ランドが前記バンプに突き刺さることで、前記基板と前記ボールグリッドアレイとが接合されたことを特徴とする構造体。
【請求項4】
請求項3に記載の構造体において、
前記ランドの融点は、前記バンプの融点よりも高いことを特徴とする構造体。
【請求項5】
請求項3に記載の構造体を用意する工程と、
前記構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記ボールグリッドアレイを取り外す工程と、
下面にバンプを備える他のボールグリッドアレイを用意し、このボールグリッドアレイのバンプに前記ランドを突き刺し、前記基板と前記他のボールグリッドアレイとを接合させる工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法。
【請求項6】
請求項1に記載の基板と、下面にバンプを備える第一のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第一のボールグリッドアレイとが接合してなる第一の構造体を得る工程と、
前記第一の構造体を加熱し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを抜き去り、前記基板から前記第一のボールグリッドアレイを取り外す工程と、
前記基板と、下面にバンプを備える第二のボールグリッドアレイとをこの順で実装し、前記バンプを溶融させた状態で前記ランドを前記バンプに突き刺し、前記基板と前記第二のボールグリッドアレイとが接合してなる第二の構造体を得る工程と、
を含むことを特徴とするリペア方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−165346(P2006−165346A)
【公開日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−355881(P2004−355881)
【出願日】平成16年12月8日(2004.12.8)
【出願人】(390010179)埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Fターム(参考)】