JP4821697B2

JP4821697B2 - マザーボード実装用電子モジュール

Info

Publication number: JP4821697B2
Application number: JP2007121818A
Authority: JP
Inventors: 俊二吉見
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-05-02
Also published as: JP2008277661A

Description

本発明は、パッケージの底面に互いに間隔を介して形成された複数の端子のそれぞれに半田ボールが接合されているＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）構造やＣＳＰ（チップスケールパッケージ）構造のＩＣ部品を有するマザーボード実装用電子モジュールに関するものである。

図３（ａ）にはマザーボード実装用電子モジュールの一形態例が模式的な断面図により示され、図３（ｂ）には図３（ａ）のＸ部分が拡大して示されている。このマザーボード実装用電子モジュール１は、多層基板である回路基板２を有する。当該回路基板２の表面には電子部品４が実装搭載されている。また、回路基板２の表面や内部や裏面には配線パターン５が形成され、さらに、回路基板２の内部には、回路基板２の厚み方向に離れている配線パターン５間を接続させるスルーホール６が形成されている。それら電子部品４と配線パターン５とスルーホール６によって、回路基板２には電子回路が構成されている。さらにまた、回路基板２の裏面には、マザーボード実装用電子モジュール１をマザーボードＭに接合させるための半田の下地となる外部接続ランド７が形成されている。

このマザーボード実装用電子モジュール１の構成では、回路基板２の電子回路を構成する電子部品４の少なくとも一つは、ＢＧＡ構造又はＣＳＰ構造のＩＣ部品４_ICである。このＩＣ部品４_ICが搭載される回路基板２の表面領域には、図４のモデル図に示されるように、ＩＣ部品４_ICの半田ボール８が一対一に対応して接合される個別対応タイプの半田ボール接続ランド１０と、複数の半田ボール８が共通に接合される面積の広い複数対応タイプの半田ボール接続ランド１１とが形成されている。半田ボール接続ランド１０の周囲の回路基板２の表面に、また、半田ボール接続用ランド１１における半田ボール８が接合する部分１３を除いた表面部分に、それぞれ、レジスト膜１２が形成されている。このレジスト膜１２と、ＩＣ部品４_ICのパッケージ１４の底面との間の隙間にアンダーフィル（封止樹脂）１５が設けられ、回路基板２とＩＣ部品４_ICのパッケージ１４との熱膨張係数の差違等に起因してマザーボード実装用電子モジュール１をマザーボードＭに実装する工程で生じる応力の緩和や、回路基板２からのＩＣ部品４_ICの脱落防止のための補強が成されている。

なお、先行技術文献について調査したが、ここに記載するのに適切な先行技術文献は無かった。

上述したマザーボード実装用電子モジュール１をマザーボードＭに実装する際にはリフロー炉が用いられる。そのリフロー炉内でマザーボード実装用電子モジュール１が加熱されてＩＣ部品４_ICの半田ボール８が溶融する。半田ボール８が溶融しても、半田ボール８の表面張力とレジスト膜１２に対する濡れ性とによって、溶融した半田ボール８はその形成位置に留まったままとなり、その後の冷却によって半田ボール８が硬化して元の状態に戻る。

しかしながら、実装のための加熱によって回路基板２とＩＣ部品４_ICのパッケージ１４との間に発生する応力がアンダーフィル１５によって十分に緩和されない場合には、発生する応力によってレジスト膜１２が引っ張られ、図５（ａ）の断面図に示されるように、半田ボール接続ランド１１から剥がれてしまう場合がある。加熱によって溶融した半田は、レジスト膜１２や回路基板２の表面等の絶縁表面に比べて、導体表面に濡れ易い。このために、レジスト膜１２が剥がれると、その剥がれたレジスト膜１２と、半田ボール接続ランド１１との間の隙間に、半田ボール８の溶融した半田が流れ込んでしまう。この結果、図５（ｂ）の模式的な断面図に示されるＡ部分のように半田ボール８が細くなってしまったり、Ｂ部分のように半田ボール８が無くなってしまって、ＩＣ部品４_ICと回路基板２の電子回路との接続不良が発生してしまうという問題が生じる。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、マザーボードへの実装時に発生するＩＣ部品と回路基板との接続不良問題を防止して信頼性を高めることができるマザーボード実装用電子モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、
パッケージの底面に互いに間隔を介して形成された複数の端子のそれぞれに半田ボールが接合されているＩＣ部品と、
該ＩＣ部品が前記半田ボールを介して実装されている回路基板と、
を有するマザーボード実装用電子モジュールであって、
前記各半田ボールがそれぞれ接合する前記回路基板の各表面位置にそれぞれ設けられている独立ランドである半田ボール接続ランドと、
該半田ボール接続ランドに連接して前記回路基板に形成されているスルーホールと、
前記半田ボール接続ランドの表面を露出させ、かつ、該半田ボール接続ランドと間隔を介して前記回路基板の表面に形成されているレジスト膜と、
該レジスト膜と前記ＩＣ部品のパッケージの底面との間の隙間を隙間なく埋めるアンダーフィルと、
を有し、
前記ＩＣ部品と対向する前記回路基板における前記半田ボール接続ランドが設けられている回路基板の表面には配線パターンが全く形成されていないことを特徴としている。

この発明によれば、回路基板の表面に形成されている全ての半田ボール接続ランドは、それぞれ、ＩＣ部品の半田ボールに一対一に対応した独立ランドである。このため、アンダーフィルが設けられている回路基板の表面領域に限っては、半田ボール接続ランドに連接している導体パターンは無い。これにより、レジスト膜が回路基板の表面から剥がれたとしても、マザーボード実装用電子モジュールをマザーボードに実装する際の加熱によって溶融した半田ボールの半田は、半田ボール接続ランドの位置から流れ出ることはなく、その場に留まったままとなる。これにより、半田ボールが小さくなったり、消失することを回避できてＩＣ部品と回路基板との接続不良の問題発生を回避できる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態例の説明において、従来例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図１（ａ）には、本発明に係る実施形態例のマザーボード実装用電子モジュールにおいて特徴的な構成部分が模式的な断面図により示され、図１（ｂ）には、この実施形態例において特徴的な構成部分の分解図が模式的な斜視図により示されている。この実施形態例では、全ての半田ボール接続ランドは、ＩＣ部品４_ICの半田ボール８に一対一に対応して形成される個別対応タイプの半田ボール接続ランド１０であり、全ての半田ボール接続ランド１０は独立ランドであり、相互に独立した関係となっている。このため、アンダーフィル１５が設けられる回路基板２の表面領域に限っては、半田ボール接続ランド１０同士を接続するための配線パターンや、半田ボール接続ランド１０と、ＩＣ部品４_IC以外の電子部品４とを接続するための配線パターン等の導体パターンは無い。

この実施形態例では、全ての半田ボール接続ランド１０のうち、電気的に浮いている半田ボール接続ランド１０以外は、それぞれ、その直下に形成されているスルーホール６に連接され、さらに、当該スルーホール６を介して回路基板２の内層や裏面の配線パターン５に接続されて接続相手（例えば別の半田ボール接続ランド１０や、電子部品４等）と電気的に接続されている。

この実施形態例におけるマザーボード実装用電子モジュール１の上記以外の構成は従来例のマザーボード実装用電子モジュール１の構成と同様である。

なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、半田ボール接続ランド１０がスルーホール６を介して接続される配線パターン５の一つとして回路基板２の裏面に形成されている配線パターン５の例を挙げたが、半田ボール接続ランド１０がスルーホール６を介して接続される配線パターン５は全て回路基板２の内層に形成されていてもよい。

また、所定の半田ボール接続ランド１０に接続する配線パターン５が、マザーボードＭに形成されていてもよい。この場合、回路基板２の裏面には、前記所定の半田ボール接続ランド１０の直下に形成されたスルーホール６を介して接続された外部接続ランド７が形成される。この構成の一具体例が図２の模式的な断面図に示されている。この具体例では、所定の複数の半田ボール接続ランド１０にそれぞれ接続している各外部接続ランド７が、マザーボードＭに形成された共通の配線パターン５に接合されて、半田ボール接続ランド１０同士が電気的に接続される。

さらに、この実施形態例では、回路基板２は多層基板であったが、回路基板２は単層の基板であってもよく、この場合には、半田ボール接続ランド１０がスルーホール６を介して接続する配線パターン５は、回路基板２の裏面、あるいは、マザーボードＭに形成される。さらに、この実施形態例では、半田ボール８は、ＩＣ部品４_ICのパッケージ１４の底面にマトリックス状に配列形成されていたが、それら半田ボール８のうちの一部の半田ボール８が省略されていてもよい。さらに、この実施形態例では、レジスト膜１２は、半田ボール接続ランド１０の表面全面が露出するように回路基板２の表面に形成されていたが、例えば、半田ボール接続ランド１０の周縁部を覆うようにレジスト膜１２が形成されていてもよい。さらに、図３（ａ）の例では、回路基板２には複数の電子部品４が搭載されていたが、回路基板２には、少なくとも１つのＢＧＡ構造又はＣＳＰ構造のＩＣ部品４_ICが設けられていればよい。

本発明に係るマザーボード実装用電子モジュールの一実施形態例を説明するための図である。その他の実施形態例を説明するための模式的な断面図である。マザーボード実装用電子モジュールの一形態例を説明するための図である。ＢＧＡ構造やＣＳＰ構造のＩＣ部品が搭載される回路基板の表面部分の一従来例を表したモデル図である。従来の課題を説明するための図である。

符号の説明

１マザーボード実装用電子モジュール
２回路基板
４_IC ＩＣ部品
５配線パターン
６スルーホール
７外部接続ランド
８半田ボール
１０半田ボール接続ランド
１２レジスト膜
１５アンダーフィル

Claims

パッケージの底面に互いに間隔を介して形成された複数の端子のそれぞれに半田ボールが接合されているＩＣ部品と、
該ＩＣ部品が前記半田ボールを介して実装されている回路基板と、
を有するマザーボード実装用電子モジュールであって、
前記各半田ボールがそれぞれ接合する前記回路基板の各表面位置にそれぞれ設けられている独立ランドである半田ボール接続ランドと、
該半田ボール接続ランドに連接して前記回路基板に形成されているスルーホールと、
前記半田ボール接続ランドの表面を露出させ、かつ、該半田ボール接続ランドと間隔を介して前記回路基板の表面に形成されているレジスト膜と、
該レジスト膜と前記ＩＣ部品のパッケージの底面との間の隙間を隙間なく埋めるアンダーフィルと、
を有し、
前記ＩＣ部品と対向する前記回路基板における前記半田ボール接続ランドが設けられている回路基板の表面には配線パターンが全く形成されていないことを特徴とするマザーボード実装用電子モジュール。