JP2003198068A - プリント基板、半導体装置、およびプリント基板と部品との電気的接続構造 - Google Patents
プリント基板、半導体装置、およびプリント基板と部品との電気的接続構造Info
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Abstract
加わった場合に接続部材に加わる応力を緩和し、接続部
材の信頼性を向上させる。 【解決手段】 プリント基板1は、絶縁層を有し、その
上面に、一端部が電極パッド4aとなる配線3aが形成
されている。電極パッド4aには、部品が、接続部材で
ある半田によって接続される。電極パッド4aの部分に
おいて絶縁層には空隙部6が形成され、電極パッド4a
は空隙部6に露出している。
Description
極パッドを有するプリント基板、半導体装置、およびこ
れらを用いた配線接続構造に関する。
断面図を示す。図33に示すプリント基板1101は、
絶縁層1102a〜1102cと、最も上側の絶縁層1
102aの上面に形成された配線1103a,1103
bと、2つの絶縁層1102a,1102c間に形成さ
れた配線1103cと、最も下側の絶縁層1102cの
下面に形成された配線1103dとを有する。配線11
03aと配線1103cとは、ヴィアホール1105を
介して互いに電気的に接続されている。配線1103b
と配線1103dとは、スルーホール1106を介して
互いに電気的に接続されている。また、プリント基板1
101の上表面および下表面には、それぞれ絶縁材料か
らなる保護層1108a,1108bが設けられてい
る。
103a,1103dの一端部を露出させるパターンで
形成されている。配線1103a,1103bの、保護
層1108a,1108bから露出した部位は、半導体
素子や半導体装置など外部との電気的接続用の電極パッ
ド1104a,104bとなっている。なお、配線同士
の接続部も広い意味での電極パッドであると考えると、
ヴィアホール1105を介しての配線1103aと配線
1103bとの接続部、およびスルーホール1106を
介しての配線1103bと配線110dとの接続部も、
電極パッドということができる。
半導体装置を実装した状態での要部断面図を示す。図3
4において、半導体装置1110は、外部との電気的接
続用のリード端子1111を有し、そのリード端子11
11が、接続部材である半田1112によってプリント
基板1101の電極パッド1103aと電気的に接続さ
れている。ここで、環境温度の変化や外部からの機械的
応力により、半導体装置1110にプリント基板110
1から離れる向きの力が加わった場合を考える。電極パ
ッド1103aはその下面の絶縁層1102aに密着し
ているので、半導体装置1110にプリント基板110
1から離れる向きの力が加わると、図35に示すよう
に、半田1112に引張応力が作用する。この応力が半
田1112に繰り返しかけられると、場合によっては半
田1112に亀裂が発生し、リード端子1111と電極
パッド1103aとの電気的接続の信頼性が低下する。
の断面図を示す。図36に示す半導体装置1121は、
BGA(Ball Grid Array)タイプと呼ばれるもので、
電極パッド1124bが設けられた半導体素子1122
と、半導体装置1121の下面に設けられた電極パッド
1124aと、この半導体装置1121をプリント基板
(不図示)と電気的に接続するために電極パッド112
4aと電気的に接続された半田ボール1123と、電極
パッド1124aと電極パッド1124bとを電気的に
接続するワイヤ1125と、半導体素子1122、電極
パッド1124a、およびワイヤ1125を封止する封
止樹脂1126とを有する。このような半導体装置11
21をプリント基板に実装した場合、電極パッド112
4aは封止樹脂1126によりその位置が拘束されてい
るので、環境温度が変化したり外部から機械的応力が加
わると、半田ボール1123に引張応力または圧縮応力
が作用する。この応力が半田ボール1123に繰り返し
かけられると、場合によっては半田ボール1123に亀
裂が発生し、半田ボール1123によるプリント基板と
電極パッド1124aとの電気的接続の信頼性が低下す
る。
装置では、上述したような応力を緩和して電気的接続の
信頼性を向上させるための種々の提案がなされている。
には、半導体チップが片面に実装されたフレキシブル基
板と、硬質性を有するリジッド基板と、これらフレキシ
ブル基板とリジッド基板とを電気的に接続する接続部材
とを有する半導体装置が開示されている。この半導体装
置では、フレキシブル基板は半導体チップをリジッド基
板に対面させて配置されている。また、接続部材は、フ
レキシブル基板とリジッド基板との間に半導体チップを
収容する空間を形成するのに十分な高さを有する柱状の
部材であり、半導体チップの周囲でフレキシブル基板を
リジッド基板に対して部分的に支持するように設けられ
ている。このように、半導体チップを実装したフレキシ
ブル基板を、リジッド基板に対して変位可能に接続した
構成とすることで、半導体装置に作用する応力がフレキ
シブル基板で緩和される。
れた例は、フレキシブル基板の柔軟性によって応力を緩
和するものであるが、これに対して、電極パッドを可動
にして応力を緩和するものも提案されている。例えば、
WO98/32170号公報、特開2000−1741
65号広報、および特開2001−118882号広報
には、電極パッドをエラストマなどの弾性率の低い樹脂
材料上に設け、これにより応力を緩和する構造が開示さ
れている。
絶縁性基板上に形成する配線を、部分的に絶縁性基板か
ら浮かせて設けた配線構造が開示されている。この構造
によれば、絶縁性基板と配線との界面に生ずる応力が、
絶縁性基板から浮いた配線の部分で緩和され、その結
果、配線の位置ずれ等が防止される。
機能化に伴い、部品の接続端子は狭ピッチ化している。
これに伴って、半導体装置あるいはプリント基板の電極
パッドの面積すなわち接続領域も小さくなる傾向にあ
る。そのため、特開2001−77226号公報に開示
された構造のように接続部材でフレキシブル基板を部分
的に支持する構造とした場合、接続部材による接続領域
が小さくなることによって接続部材の強度も小さくなる
ので、思ったほどの接続信頼性の向上は望めない。
2000−174165号公報、および特開2001−
118882号公報に示されるように、電極パッドを弾
性率の低い樹脂上に設けた構造では、電極パッドは弾性
率の低い樹脂に密着して設けられているため、電極パッ
ドに応力が作用した場合の変位は樹脂によってある程度
拘束されることになる。特に、樹脂の弾性率は単に常温
での弾性率を指すことが多く、低温になると数GPa〜
数十GPaの弾性率になるというガラス化の影響が考慮
されていないため、寒冷地での使用時や温度サイクル等
で低温になる際には上記発明では接続信頼性は環境温度
によって左右される。
のものでは、配線の一部が絶縁性基板に対して浮き上が
って設けられているので、配線に作用する応力を効果的
に緩和することができるが、電極パッドについては絶縁
性基板上に密着して形成されているので、電極パッド上
での接続部材自身の信頼性に関する問題点は残されたま
まである。
低減することによって接続部材の信頼性を向上させ、ひ
いては電極パッドを介しての接続構造における電気的接
続の信頼性を向上させることを目的とする。
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、外部からの応力に
応じて電極パッドを変位可能とすれば、電極パッド上の
接続部材に加わる応力が緩和され、電極パッドの面積が
小さい場合や環境温度の変化があった場合でも、接続部
材の信頼性を効果的に向上させることができることを見
出した。電極パッドを変位可能とする構成としては、電
極パッドを、その電極パッドと隣接している部材(周囲
部材)に密着させずに接触させただけの構成とすること
が考えられる。しかし、このような構成では、電極パッ
ドが周囲部材から離れる方向に応力が加わった場合には
効果があるが、電極パッドが周囲部材に押し込まれる方
向に応力が加わった場合には効果がない。したがって、
実際に製品を使用する環境を考えると、低温状態または
高温状態のどちらかで効果をなさない場合がある。
と、前記絶縁層上に設けられた、電極パッドおよび該電
極パッドに接続する配線とを有し、前記絶縁層には空隙
部が形成され、前記電極パッドおよび前記配線のうち少
なくとも前記電極パッドの一部が前記空隙部に露出して
いる。
と、前記半導体素子を封止する封止樹脂と、前記半導体
素子に接続される配線、および該配線と接続される電極
パッドとを有し、前記封止樹脂には空隙部が形成され、
前記電極パッドおよび前記配線のうち少なくとも前記電
極パッドの一部が前記空隙部に露出している。
気的接続構造は、上述した本発明のプリント基板と部品
との電気的接続構造であって、プリント基板の電極パッ
ドは、部品と接続される電極パッドであり、接続部材に
よって部品と電気的に接続されている電気的接続構造、
または、上述した本発明の半導体装置とプリント基板と
の電気的接続構造であって、半導体装置の電極パッドは
プリント基板と接続される電極パッドであり、プリント
基板は、半導体装置の電極パッドと接続される電極パッ
ドを表面に有し、半導体装置の電極パッドとプリント基
板の電極パッドとが接続部材によって電気的に接続され
ている電気的接続構造である。
パッドおよびそれに接続する配線のうち少なくとも電極
パッドの一部が空隙部に露出しているため、空隙部に露
出した部分では電極パッドは周囲の部材に拘束されるこ
となく自由に変位可能となる。そのため、電極パッドに
接続された接続部材に加わった応力に応じて電極パッド
が変位するので、接続部材に加わる応力が緩和され、結
果的に、接続部材の信頼性が向上し、ひいては電極パッ
ドを介しての接続構造における電気的接続の信頼性が向
上する。
の電極パッドの近傍の部分も露出させるのが好ましい。
これにより、電極パッドの変位可能量が大きくなるの
で、接続部材に加わる応力がより効果的に緩和される。
また、配線の、空隙部に露出していない部分を低弾性部
材で覆うことにより、低弾性部材で覆われた部分でも配
線は変位可能となる。また、配線の低弾性部材で覆われ
た部分や空隙部に露出した部分を曲がった形状とするこ
とで、電極パッドの変位可能な範囲をより大きくするこ
とができる。さらに、空隙部に露出した部分の一部の裏
面を支持部で支持することで、接続部材による電極パッ
ドの接続時の、電極パッドの過剰な変形が抑制される。
て図面を参照して詳細に説明する。
の実施形態に係るプリント基板の斜視図、図2は、図1
に示すプリント基板の配線に沿った断面図、図3は、図
1に示すプリント基板の上面に露出した電極パッドの近
傍の拡大斜視図である。
a,2b,2cと、最も上側の絶縁層2cの上面に形成
された配線3a,3bと、2つの絶縁層2b,2c間に
形成された配線3cと、最も下側の絶縁層2aの下面に
形成された配線3dとを有する。配線3aと配線3cと
は、ヴィアホール5を介して互いに電気的に接続されて
いる。配線3bと配線3dとは、スルーホール5’を介
して互いに電気的に接続されている。また、プリント基
板1の上表面および下表面には、それぞれ絶縁材料から
なる保護層2pが設けられている。
露出させるパターンで形成されている。配線3a,3d
の、保護層2pから露出した部位は、半導体素子、半導
体装置、あるいはチップ部品(これらを総称して表面実
装部品という)など他の部品との電気的接続用の電極パ
ッド4a,4bとなっている。図に示した例では、電極
パッド4aは丸形であるが、その形状は丸形である必要
性は無く、他の形状(涙型、方形、多角形、球、立方
体、多面体など)でもよい。
て、最も上側の絶縁層2cの一部が除去されることによ
って、絶縁層2cには空隙部6が形成されている。電極
パッド4aは、この空隙部6中に露出した状態で、配線
3aのみによって片持ち梁状に支持されている。
て半導体装置7を実装した状態での電極パッド4aの近
傍での断面図を示す。図4に示すように、半導体装置7
は外部との電気的接続用のリード端子8を有し、そのリ
ード端子8が、接続部材である半田9によって電極パッ
ド4aと接続される。この状態で、プリント基板1と半
導体装置7との間に相対的な変位を生じさせるような応
力が作用すると、プリント基板1と半導体装置7とを接
続している半田9に引張応力または圧縮応力が加わる。
ここで、前述したように、電極パッド4aは空隙部6中
に支持されており、周辺部材すなわち絶縁層2cに拘束
されていないので、図5に示すように、プリント基板1
と半導体装置7との相対的な変位に応じて電極パッド4
aが変形する。このことにより、半田9に加わる応力が
緩和され、半田9に加わる応力による半田9の破壊の危
険性もなくなるので、半田9の信頼性が向上する。そし
て、半田9の信頼性が向上することにより、結果的に
は、プリント基板1と半導体装置7との電気的接続の信
頼性を向上させることができる。
基板1から持ち上げられる向きに変位している例を示し
たが、電極パッド4aは、空隙部6中に配線3aのみに
よって支持されているので、プリント基板1に対して押
し込まれる向きに変位することも可能である。従って、
低温と高温が繰り返されるような温度環境下であって
も、その温度環境に応じて電極パッド4aがプリント基
板1から持ち上げられる向きおよびプリント基板1に押
し込まれる向きに変位するので、半田9に加わる応力を
効果的に緩和することができる。
場合を例に挙げて説明したが、接続部材としては、半田
の他に、金、銅、または導電性樹脂を用いることもでき
る。
の実施形態に係る半導体装置を、プリント基板に実装し
た状態での斜視図であり、図7は、図6の断面図であ
る。
プと呼ばれるもので、電極パッド12aが設けられた半
導体素子12と、半導体装置11の下面に設けられ、両
端部がそれぞれ電極パッド14a,14bとして形成さ
れた配線14と、配線14の電極パッド14aの部分に
設けられた半田ボール13と、電極パッド14bと電極
パッド12aとを電気的に接続するワイヤ15と、半導
体素子12、配線14の一部、およびワイヤ15を封止
する封止樹脂16とを有する。また、封止樹脂16の、
電極パッド14aの周囲の領域には空隙部17が形成さ
れており、電極パッド14aはこの空隙部17内に露出
した状態で設けられている。
半導体装置11自体が、本発明でいう接続部材を備えて
いる。すなわち、半田ボール13は、半導体装置11を
プリント基板18の電極パッド19に接続するための接
続部材であり、ワイヤ15は、半導体素子12と配線1
4との接続のための接続部材である。
は、半田ボール13が設けられた電極パッド14aが空
隙17中に突出して設けられているので、環境温度の変
化等により半導体装置11とプリント基板18とを相対
的に変位させるような応力が作用すると、電極パッド1
4は空隙部17内で変形することができる。これによ
り、半田ボール13に加わる応力を減少させ、結果的に
半田ボール13による電気的接続の信頼性を向上させる
ことができる。例えば、半導体装置11とプリント基板
18とが互いに離れるような変形があった場合、図8
(a)に示すように、電極パッド14はプリント基板1
8に向かって変形し、これによって半田ボール13に作
用する応力が緩和される。一方、その逆に半導体装置1
1とプリント基板18とが互いに近づくような変形があ
った場合、図8(b)に示すように、電極パッド14
は、空隙部17内に押し込まれるように変形し、これに
よって半田ボール13に作用する応力が緩和される。
である場合を例に挙げて説明したが、接続部材として
は、これに限らず、金、銅、または導電性樹脂を用いる
こともできる。
は、外部との接続に用いられる電極パッドに対して、個
々の電極パッドごとに、しかも電極パッド全体が空隙部
中に存在するように、空隙部を設けた例を示したが、空
隙部の形態は、これに限るものではない。以下に、空隙
部について他の幾つかの例について説明する。
極パッド24aごとに設けられているが、各電極パッド
24aの一部分だけが空隙部26中に位置するプリント
基板21の例である。このように電極パッド24aの裏
面(部品が接続される際に半田が設けられる面と反対側
の面)の一部分を絶縁層上に密着させて支持している場
合であっても、電極パッド24aの、空隙部26中に位
置している部分が変形可能である。それによって、プリ
ント基板21に部品(不図示)を実装した後に、部品と
電極パッド24aとを接続する半田(接続部材)に加わ
る応力を緩和することができる。また、図9に示す例で
は、電極パッド24aの裏面の一部分が絶縁層上に密着
しているので、プリント基板11に部品を実装する際の
電極パッド24aの沈み込みが抑制され、電極パッド2
4aの位置安定性が向上する。
aに対して共通の空隙部36を絶縁層に設けたプリント
基板31の例である。この場合は、空隙部36のパター
ニングを容易に行うことができる。また、個々の電極パ
ッド34aに対して空隙部を設ける必要もないので、空
隙部36の設計時の手間を軽減することができる。
aに対して複数の空隙部46a,46bを絶縁層に設
け、電極パッド44aの中央部を絶縁層上に密着させて
支持したプリント基板41の例である。この場合も、図
9に示した例と同様に、プリント基板41に部品を実装
する際の電極パッド44aの位置安定性が向上する。な
お、図9および図11に示した例において、電極パッド
24a,44aの、絶縁層上に密着させる部分の位置や
面積は、特に限定されるものではない。ただし、接続部
材に加わる応力を電極パッド24a,44aの変位によ
って緩和することを考慮すると、少なくとも、接続部材
に大きな応力が加わり易い部分で電極パッド24a,4
4aが変位するように空隙部を設けることによって、接
続部材に加わる応力を効果的に緩和することができる。
て説明したが、この構造は半導体装置についても適用す
ることができる。また、図9〜図11に示す構造を任意
に組み合わせることも可能である。
部の電極に対して設けることもできる。例えば、図12
に示すプリント基板51のように、上層の配線53aと
中間の配線53cとを接続するヴィアホール55の部分
において中間の絶縁層に空隙部56を形成することもで
きる。上層の配線53aと中間の配線53cとの関係に
おいては、ヴィアホール55は両配線53a,53cを
接続する接続部材であり、配線53cのヴィアホール5
5との接続部は電極パッド54cとして作用する。そこ
で、この電極パッド54cに対しても空隙部56を適用
することにより、プリント基板51自身が変形するよう
な場合に、ヴィアホール55に加わる応力が緩和され、
ヴィアホール55の信頼性を向上させることができる。
上層の配線53aとを接続する接続部材としての役割を
果たし、配線53cのヴィアホール55との接続部も、
広い意味では電極パッドである。そこで、このプリント
基板51の内部の電極パッドに対し、中間の絶縁層に空
隙部56を設けることで、プリント基板51に応力が加
わったとき、配線53cの電極パッドの部分は他の部分
よりも変位し易くなる。このように、配線53cの電極
パッドの部分が変位することにより、ヴィアホール55
に加わる応力が緩和されるので、ヴィアホール55の信
頼性が向上し、ひいては上層の配線53aと中層の配線
53cとの電気的接続の信頼性が向上する。
となる電極パッドの変位を容易とするためには、その電
極パッドを境にして接続部材を含む領域と含まない領域
とにプリント基板を区分したとき、空隙部は、接続部材
を含まない領域に設けることが望ましい。すなわち、図
12に示した例のように、空隙部56は、上側の絶縁層
ではなく中間の絶縁層に設けるのが望ましい。
イヤ65との接続部において、その周囲に空隙部67を
設けた半導体装置61の例である。特に、図13に示す
例では、半導体装置61のベース部材の一部および封止
樹脂の一部を除去することによって空隙部67を形成し
ている。この場合も、半導体装置自身に応力が加わった
際に空隙部67内で電極パッド64bが変位し、ワイヤ
65に加わる応力を緩和することができる。これによ
り、ワイヤ65の信頼性が向上し、結果的にワイヤ65
と電極パッド64との電気的接続の信頼性が向上する。
6,67は、図9〜図11に示すような形状や配置とす
ることもでき、また、それらを任意に組み合わせた形状
や配置としてもよい。
4の実施形態に係るプリント基板の一例の斜視図であ
る。本実施形態のプリント基板71では、電極パッド7
4だけでなく、電極パッド74に接続する配線73の一
部も露出するように、絶縁層に空隙部76が形成されて
いる。このように、配線73の一部を空隙部中に露出さ
せることにより、電極パッド74はさらに自由に変位す
ることが可能となり、電極パッド74に接続する接続部
材の信頼性が向上する。
ト基板を図15に示す。図15に示すプリント基板81
では、電極パッド84に対応する第1の空隙部86a
と、配線83に対応する第2の空隙部86bとが絶縁層
に設けられ、配線83と電極パッド84との境界部はプ
リント基板81の絶縁層上に密着して支持されている。
電極パッドだけでなく配線の一部も空隙部中に設けた場
合、電極パッドのみを空隙部中に設けた場合と比較し
て、部品を実装する際に電極パッドが沈み込み易くな
る。そこで、図15に示す例のように、配線83と電極
パッド84との境界部を支持することで、プリント基板
81に部品を実装する際の電極パッド84の沈み込みを
抑制することができる。なお、図15に示す例では、第
1の空隙部86aは複数の電極パッド84に共通に設け
られているが、個々の電極パッド84に対して個別に設
けても良い。このことは、第2の空隙部86bについて
も同様である。
説明したが、半導体装置についても同様の構造を適用す
ることができる。さらに、空隙部の形状や配置に関して
も、配線の一部を含む位置に空隙部が形成されていれ
ば、図9〜図13に示したような形状や配置を適用した
ものも本実施形態に含まれる。
に空隙部を設ける場合、空隙部は、配線と電極パッドと
の境界部を含む位置に設ける必要はない。しかし、電極
パッドの変位量をより大きくするためには、電極パッド
から配線まで連続した空隙部とすることが望ましい。
5の実施形態に係るプリント基板の一例の斜視図であ
り、図17は、図16に示すプリント基板の空隙部の近
傍での配線方向に沿った断面図である。
パッド94に接続する配線93の、少なくとも電極パッ
ド94との境界部の近傍に、プリント基板91の主面に
垂直な面内で波形に曲がった余長部93aを有してい
る。空隙部96は、絶縁層の、電極パッド94および配
線93の余長部93aを含む領域に形成されている。こ
のように配線93に余長部93aを有することで、配線
93が直線状の場合と比較して、電極パッド94の変位
量の制限および変位方向の制限が大幅に緩和され、電極
パッド94がより変位し易くなる。これにより、プリン
ト基板91に部品を実装した後に、部品と電極パッド9
4とを接続する接続部材(半田)に加わる応力がより緩
和され、接続部材の信頼性、ひいては部品と電極パッド
94との電気的接続の信頼性をより効果的に向上させる
ことができる。
リント基板91の周面に垂直な面内で曲がった余長部9
3aを有する例を示したが、本実施形態においては、配
線の形状はこれに限られるものではない。
では、電極パッド104に接続する配線103は、空隙
部106が設けられた領域内で、電極パッド104の近
傍の部分に、プリント基板101の主面と平行な面内で
曲がった余長部103aを有している。また、図19に
示すプリント基板111では、配線113は、空隙部1
16が設けられた領域内で、電極パッド114の近傍の
部分に、電極パッド114の周囲を周回して電極パッド
114と接続する余長部113aを有している。さら
に、図20およびその断面図である図21に示すプリン
ト基板121では、電極パッド124を、配線123が
形成された面に対して空隙部126側にずらした位置に
形成し、結果的に、空隙部126が設けられた領域での
配線の部分を余長部123aとしている。また、図16
〜図21に示した構成を適宜組み合わせたものとしても
よい。
態を示したが、実際の配線の形成工程を考慮すると、図
18や図19に示すように、プリント基板101,11
1の主面と平行な面内で余長部103a,113aを設
けたほうが、配線103,113を容易に形成すること
ができるので好ましい。また特に、図19に示したよう
な、電極パッド114の周囲を周回した余長部113a
を有する構成は、配線113の長さが短く、配線113
の中間部に余長部を設けるだけの余裕がない場合(例え
ば、電極パッド114のすぐ近くにヴィアホールがある
ような場合)に有効である。
設けられた領域に余長部を有する例を示したが、後述す
るように、必ずしもその必要はない。ただし、電極パッ
ドをより自由に変位可能にするには、余長部が空隙部内
に設けられているのが望ましい。また、本実施形態では
プリント基板を例に挙げて説明したが、上述した各例は
半導体装置にも適用することができる。
は、電極および配線は、空隙部中に露出していない部分
で周囲の部材に固定されている例を示したが、空隙部に
露出していない部分も変位可能な構成とすることもでき
る。
22に示し、図22の配線に沿った断面図を図23に示
す。
31は、図11に示したものと同様に、電極パッド13
4が、絶縁層132cに設けられた2つの空隙部136
a,136bに跨って形成されており、電極パッド13
4の中央部が、絶縁層の2つの空隙部136a,136
bの間の領域である支持部132で支持されている。た
だし、電極パッド134のプリント基板131に支持さ
れた部分は、プリント基板131には固定されておら
ず、単に接触しているだけであり、この点が、図21お
よび図22に示したプリント基板と図11に示したプリ
ント基板との相違点である。
ド134の沈み込みを回避しつつも、電極パッド134
は、空隙部136a,136bの部分だけでなく全体が
変位可能であるため、図11に示した構成と比較してプ
リント基板131から離れる方向へ大きく変位すること
ができる。
ッド134を支持しただけの構成では、電極パッド13
4は、プリント基板131に対して押し込まれる方向へ
は変位することはできない。そこで、図23に示すよう
に、支持部132の上面に低弾性部材137を設け、電
極パッド134を、この低弾性部材137を介して支持
した構成としてもよい。低弾性部材137は、電極パッ
ド134を押し込むような力が作用したときに弾性変形
することができるものであれば種類は特に限定されない
が、支持部132よりも弾性率が低い、樹脂などの部材
が用いられる。これにより、プリント基板131に部品
を実装した後で、電極パッド134はその全体がプリン
ト基板131に対して押し込まれる方向へも変位するこ
とができるようになるので、部品と電極パッド134と
を接続する接続部材の信頼性をより向上させることがで
きる。また、低弾性部材137を設ける代わりに、支持
部132と電極パッド134との間にギャップが形成さ
れるように支持部132の高さを低くし、これによって
電極パッド134全体を、プリント基板131に対して
押し込まれる方向に変位可能とした構成としてもよい。
隙部の部分での断面図である図25に示す。図24およ
び図25に示すプリント基板141では、電極パッド1
44と接続される配線143に、図18と同様の余長部
143aを設けている。空隙部146は、絶縁層の、電
極パッド144に対応する位置のみに形成され、配線1
43の余長部143aは空隙部146に露出しておら
ず、プリント基板141の内部に保持されている。ただ
し、配線143の余長部143aの周囲は低弾性部材1
47で覆われている。
く、配線143の余長部143aも低弾性部材147の
弾性変形の範囲内で変位可能となっている。その結果、
図1に示した構成と比較して電極パッド144の変位量
を大きくすることができ、その分だけ接続部材の信頼性
を向上させることができる。また、図24および図25
に示した構成によれば、配線143が露出せず周囲の部
材に保護されているので、配線143自身の信頼性を向
上させることもできる。配線143が低弾性部材147
で覆われる領域は特に限定されないが、電極パッド14
4の変位可能な量を大きくするためには、低弾性部材1
47を空隙部146と繋がるように設けたほうが好まし
い。
低弾性部材147で覆うことにより電極パッド144の
変位可能な量を大きくする構成を示したが、低弾性部材
147で覆う代わりに、余長部143aの周囲の部材と
の間に隙間を設け、この隙間の範囲内で余長部143a
を変位可能としてもよい。また、ここでは、余長部14
3aを有する配線を例に挙げて説明したが、余長部のな
い直線状の配線に対しても同様の構成を適用することが
できる。なお、図24および図25に示した構成に対す
る付加的な構成として、図23に示したような支持部を
電極パッド144の裏面に設けることもできる。さら
に、図24および図25に示した例では電極パッド14
4のみが空隙部146に露出しているが、配線143a
の電極パッド144の近傍の部分も空隙部146に露出
させた構造とすることもできる。この場合も、配線14
3aの空隙部146に露出していない部分が低弾性部材
147で覆われるが、さらに、電極パッド144の裏面
に支持部を設けてもよい。
の部分および配線の部分も変位可能とする実施形態につ
いて、プリント基板を例に挙げて説明したが、本実施形
態の構成は、プリント基板だけでなく半導体装置にも同
様に適用することができる。
7の実施形態に係るプリント基板の、空隙部近傍での配
線方向に沿った断面図を示す。
154との境界部の近傍に余長部153aを有し、空隙
部156は、電極パッド154および配線153の余長
部153aを露出させるように、プリント基板151の
絶縁層に形成されている。電極パッド154に対応する
位置において、絶縁層152cには、電極パッド154
を支持するピン部材158が、空隙部156から突出し
て設けられている。ピン部材158は、その下端部が絶
縁層152cに揺動自在に支持され、上端部が電極パッ
ド154に固定されている。このように、ピン部材15
8で電極パッド154を支持することにより、電極パッ
ド154は、ピン部材158を揺動させて変位すること
ができる。
した後、部品と電極パッド154とを接続する接続部材
に応力が加わったとき、その応力に応じて電極パッド1
54が変位するので、接続部材に加わる応力を緩和する
ことができる。しかも、電極パッド154はピン部材1
58で支持されているので、プリント基板151に部品
を実装する際の電極パッド154の沈み込みも防止する
ことができる。
持した例を示したが、弾性変形可能なピン部材を絶縁層
152cに固定して設け、ピン部材が弾性変形すること
で電極パッド154を変位可能に支持する構成としても
同様の効果が得られる。この場合、ピン部材は必ずしも
電極パッドに固定しなくてもよい。また、本実施形態の
ようにピン部材により電極パッドを変位可能にする構成
は、プリント基板に限らず半導体装置に適用することも
できる。
パッドの構造の、種々の例を示す。以下に示す例は、電
極パッド以外の構造の制限が特にない限り、上述した各
実施形態に適用可能である。また、以下の説明ではプリ
ント基板を例に挙げて説明するが、本実施形態の構造は
半導体装置にも適用可能である。
表面に、バリアメタルとして2種類の導電性材料167
a,167b(例えば、ニッケルと金など)が積層され
ている。このように、電極パッド164の表面にバリア
メタルを設けることで、電極パッド164に部品を接続
する際に、接続部材である半田の熱で電極パッド164
が溶融しにくくなるので、電極パッド164と半田との
界面の信頼性を向上させることができる。
る図29に示す例では、電極パッド174の表面の周縁
部に、絶縁材料177が設けられている。このように絶
縁材料177を設けることで、絶縁材料177は、部品
を電極パッド174に接続する際の、半田の流れ出し防
止用の壁として機能する。
84およびそれに接続する配線183の一部が露出する
ように空隙部186が設けられている。そして、配線1
83および電極パッド184の空隙部186中に露出し
ている部分のうち、部品を接続するときに半田が設けら
れる部分を除いた部分の表面全体に絶縁材料187が設
けられている。これにより、配線183および電極パッ
ド184は絶縁材料187で保護され、外気に直接さら
されなくなるので、配線183および電極パッド184
自身の信頼性が向上する。
193および電極パッド194の、部品の接続に不要な
部分を保護するための絶縁材料197を、配線193お
よび電極パッド194に設けたものである。ただし、図
31に示す例では、電極パッド194のみが空隙部19
6中に露出しており、絶縁材料197は、空隙部196
中に露出していない部分にも設けられている。また、配
線193の電極パッド194側の端部では、絶縁材料1
97は絶縁層に接触しているだけであり、配線193の
この部分も変位可能となっている。
的な構造として、電極パッドの表面に設けるバリアメタ
ル、半田の流れ出し防止用の壁、および配線や電極パッ
ドの保護のための構造を示した。これらの構造は、それ
ぞれ単独で用いてもよいが、必要に応じて互いに組み合
わせて用いることもできる。
幾つかの構造を、半導体装置の半田ボールが接続される
電極パッドに対して適用した例を示す。
(不図示)への実装用の半田ボール203と、半田ボー
ル203が接続される電極パッド204aを一端部に備
えた配線204と、配線204と半導体素子(不図示)
とを接続するワイヤと、半導体素子等を封止する封止樹
脂206とを有する。封止樹脂206には2つの空隙部
207a,207bが形成されている。一方の空隙部2
07aは、電極パッド204aの先端部に対応する位置
に形成されている。他方の空隙部207bは、電極パッ
ド204aの根元部およびそれと連続する配線204の
一部を含む位置に形成されている。電極パッド204a
の中央部は、封止樹脂206の、2つの空隙部207
a,207bの間の領域である支持部208において、
単に接触した状態で支持されている。電極パッド204
aには、半田ボール203が設けられる領域にバリアメ
タルとして導電性材料209bが設けられ、残りの領域
には電極パッド204aの不要な露出を避けるための絶
縁材料209aが設けられている。そして、空隙部20
7b中に露出している配線204の部分には、余長部2
04bが形成されている。
極パッドおよびそれに接続する配線のうち少なくとも電
極パッドの一部を空隙部に露出させることにより、電極
パッドに接続された接続部材に加わった応力に応じて電
極パッドが変位し、接続部材に加わる応力を緩和するこ
とができるので、電極パッドの信頼性を向上させること
ができ、ひいては電極パッドを介しての接続構造におけ
る電気的接続の信頼性を向上することができる。
斜視図である。
である。
パッドの近傍の拡大斜視図である。
た状態での電極パッドの近傍での断面図である。
た状態での電極パッドの変位を示す断面図である。
プリント基板に実装した状態での斜視図である。
変位を示す断面図である。
一例の斜視図である。
の他の例の斜視図である。
の他の例の斜視図である。
の他の例の断面図である。
一例の断面図である。
の一例の斜視図である。
の他の例の斜視図である。
の一例の斜視図である。
の、配線方向に沿った断面図である。
の他の例の、空隙部の近傍での平面図である。
の他の例の、空隙部の近傍での平面図である。
の他の例の斜視図である。
での配線方向に沿った断面図である。
の一例の斜視図である。
での配線方向に沿った断面図である。
の他の例の斜視図である。
での配線方向に沿った断面図である。
の一例の、空隙部の近傍での配線方向に沿った断面図で
ある。
の一例の、空隙部の近傍での配線方向に沿った断面図で
ある。
の他の例の斜視図である。
での配線方向に沿った断面図である。
の他の例の、空隙部の近傍での配線方向に沿った断面図
である。
の他の例の、空隙部の近傍での配線方向に沿った断面図
である。
を半導体装置に適用した例の、空隙部の近傍での断面図
である。
装した状態での断面図である。
説明する断面図である。
1,101,101,111,121,131,14
1,151 プリント基板 2a〜2c 絶縁層 2p 保護層 3a〜3d,14,53a,53c,73,83,9
3,113,123,143,153,183,19
3,204 配線 4a,4b,14a,14b,24a,34a,44
a,64b,74,84,94,104,114,12
4,134,144,154,164,174,18
4,194,204a 電極パッド 5,55 ヴィアホール 5’ スルーホール 6,17,26,36,46a,46b,56,67,
76,86a,86b,96,106,116,12
6,136a,136b,146,156,186,1
96,207a,207b 空隙部 7,11 半導体装置 8 リード端子 9 半田 12 半導体素子 13,203 半田ボール 15,65 ワイヤ 16,206 封止樹脂 余長部 93a,103a,113a,1243a,
143a,153a,204b 支持部 132,208 低弾性部材 137,147 ピン部材 158 導電性材料 167a,167b,209b 絶縁材料 177,187,197,209a
Claims (26)
- 【請求項1】 絶縁層と、 前記絶縁層上に設けられた、電極パッドおよび該電極パ
ッドに接続する配線とを有し、 前記絶縁層には空隙部が形成され、前記電極パッドおよ
び前記配線のうち少なくとも前記電極パッドの一部が前
記空隙部に露出しているプリント基板。 - 【請求項2】 前記電極パッドのみが前記空隙部に露出
している、請求項1に記載のプリント基板。 - 【請求項3】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部分
が低弾性部材で覆われている、請求項2に記載のプリン
ト基板。 - 【請求項4】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部分
は曲がった形状となっている、請求項3に記載のプリン
ト基板。 - 【請求項5】 前記電極パッドの裏面の一部を支持する
支持部を有する、請求項2ないし4のいずれか1項に記
載のプリント基板。 - 【請求項6】 前記支持部は前記電極パッドを変位可能
に支持している、請求項5に記載のプリント基板。 - 【請求項7】 前記電極パッドおよび前記配線の前記電
極パッドの近傍の部分が前記空隙部に露出している、請
求項1に記載のプリント基板。 - 【請求項8】 前記配線の前記空隙部に露出していない
部分が低弾性部材で覆われている、請求項7に記載のプ
リント基板。 - 【請求項9】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部分
は曲がった形状となっている、請求項7または8に記載
のプリント基板。 - 【請求項10】 前記電極パッドおよび前記配線の前記
空隙部に露出している部分の裏面の一部を支持する支持
部を有する、請求項7ないし9のいずれか1項に記載の
プリント基板。 - 【請求項11】 前記支持部は、前記電極パッドおよび
前記配線の前記空隙部に露出している部分を変位可能に
支持している、請求項10に記載のプリント基板。 - 【請求項12】 半導体素子と、 前記半導体素子を封止する封止樹脂と、 前記半導体素子に接続される配線、および該配線と接続
される電極パッドとを有し、 前記封止樹脂には空隙部が形成され、前記電極パッドお
よび前記配線のうち少なくとも前記電極パッドの一部が
前記空隙部に露出している半導体装置。 - 【請求項13】 前記電極パッドのみが前記空隙部に露
出している、請求項12に記載の半導体装置。 - 【請求項14】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部
分が低弾性部材で覆われている、請求項13に記載の半
導体装置。 - 【請求項15】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部
分は曲がった形状となっている、請求項14に記載の半
導体装置。 - 【請求項16】 前記電極パッドの裏面の一部を支持す
る支持部を有する、請求項13ないし15のいずれか1
項に記載の半導体装置。 - 【請求項17】 前記支持部は前記電極パッドを変位可
能に支持している、請求項16に記載の半導体装置。 - 【請求項18】 前記電極パッドおよび前記配線の前記
電極パッドの近傍の部分が前記空隙部に露出している、
請求項12に記載の半導体装置。 - 【請求項19】 前記配線の前記空隙部に露出していな
い部分が低弾性部材で覆われている、請求項18に記載
の半導体装置。 - 【請求項20】 前記配線の前記電極パッドの近傍の部
分は曲がった形状となっている、請求項18または19
に記載の半導体装置。 - 【請求項21】 前記電極パッドおよび前記配線の前記
空隙部に露出している部分の裏面の一部を支持する支持
部を有する、請求項18ないし20のいずれか1項に記
載の半導体装置。 - 【請求項22】 前記支持部は、前記電極パッドおよび
前記配線の前記空隙部に露出している部分を変位可能に
支持している、請求項21に記載の半導体装置。 - 【請求項23】 請求項1ないし11のいずれか1項に
記載のプリント基板と部品との電気的接続構造であっ
て、 前記電極パッドは、前記部品と接続される電極パッドで
あり、接続部材によって前記部品と電気的に接続されて
いる電気的接続構造。 - 【請求項24】 前記接続部材は半田、金、銅、または
導電性樹脂である、請求項23に記載の電気的接続構
造。 - 【請求項25】 請求項12ないし22のいずれか1項
に記載の半導体装置とプリント基板との電気的接続構造
であって、 前記電極パッドは、前記プリント基板と接続される電極
パッドであり、 前記プリント基板は、前記半導体装置の電極パッドと接
続される電極パッドを表面に有し、 前記半導体装置の電極パッドと前記プリント基板の電極
パッドとが、接続部材によって電気的に接続されている
電気的接続構造。 - 【請求項26】 前記半導体装置はボールグリッドアレ
イ型の半導体装置であり、前記接続部材は、前記半導体
装置の電極パッドに設けられた半田、金、銅、または導
電性樹脂である、請求項25に記載の電気的接続構造。
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