JP2000151086A - プリント回路ユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント回路ユニット及びその製造方法に関
し、リードピンを有する半導体部品と、電極を有するＣ
ＳＰやベアチップ等の半導体部品を同一の基板に効率的
に搭載することができることを目的とする。 【解決手段】 第１の半導体部品のリードピンを第１の
低融点金属によりプリント回路基板の電極にはんだ付け
することにより第１の半導体部品を該プリント回路基板
に搭載する工程と、第２の低融点金属をプリント回路基
板の電極上に形成する工程と、第２の半導体部品の電極
を該第２の低融点金属に接合することにより第２の半導
体部品をプリント回路基板に搭載する工程とを含む構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント回路ユニッ
ト及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高速化、小型化、及び
軽量化を目的に集積回路を形成した半導体チップをベア
チップの状態で直接にフェイスダウンでプリント回路基
板に搭載するフリップチップ実装が開発、実用化されて
いる。フリップチップ実装の場合、ベアチップの電極上
に金属バンプを設け、ベアチップの電極は金属のバンプ
によりプリント回路基板の電極に接続される。この方式
によれば、プリント回路基板に高密度に半導体部品を実
装することができるため、小型軽量化を図ることができ
るとともに、信号遅延の短縮や低ノイズ化を図ることが
できることから、高速コンピュータや携帯機器の分野で
普及しつつある。

【０００３】ベアチップの金属バンプとして、半導体チ
ップの表面の電極に格子状に高温はんだ（例えばＰｂ−
５Ｓｎ）のバンプを配置したものや、半導体チップの周
辺部に金バンプを配置したものが用いられる。これらの
金属バンプは、プリント回路基板の電極と接触あるいは
ロー付けによって電気的に接続される。一般に、はんだ
バンプは高速コンピュータ用ＭＣＭ（Multi Chip Modul
e ）などのハイエンド分野で使用され、金バンプは携帯
電話などの小型、軽量化要求が強いモバイル機器で採用
されつつある。

【０００４】はんだバンプを有するベアチップをプリン
ト回路基板に搭載する際には、フリップチップボンダと
呼ばれる装置を用いてベアチップのはんだバンプをプリ
ント回路基板の電極に熱圧着し、その後でリフローす
る。ベアチップを搭載するプリント回路基板には、セラ
ミック板に薄膜法で微細配線を施したものが使用されて
きたが、最近では樹脂基板にインナービアを有する多層
配線をしたいわゆるビルトアップ基板が使用されつつあ
る。

【０００５】はんだバンプを有するベアチップは、ビル
トアップ基板に搭載され、ＭＣＭなどのチップモジュー
ルを構成する。チップモジュールはそれからマザーボー
ドに搭載される。チップモジュールはリードピンを有
し、マザーボードはスルーホールを有し、リードピンを
スルーホールに挿入することによってチップモジュール
をマザーボードに搭載する。同様なリードピンを有する
ＱＦＰ（Quad Flat Package ）やＳＯＰ（small Outlin
e Package ）などの表面実装部品（及び挿入実装部品）
も、チップモジュールとともに同じマザーボードに搭載
される。

【０００６】このように、はんだバンプを有するベアチ
ップは従来は直接マザーボードに搭載されることはな
く、一旦ビルトアップ基板に搭載され、ＭＣＭなどのモ
ジュールとした状態でマザーボードに搭載される。ま
た、その他の半導体部品がマザーボードに搭載される。
このため、マザーボードに全ての半導体部品を搭載した
回路ユニットを形成するのに、工程が煩雑になるととも
に、回路ユニット全体の重量が増すという問題がある。

【０００７】また、最近では、周辺金バンプを有するベ
アチップとリードピンを有する表面実装部品とを同一の
ビルトアップ基板に搭載する技術も開発されている。こ
の場合、ビルトアップ基板にはんだペーストを印刷して
表面実装部品をビルトアップ基板にはんだ付けした後、
金バンプを有するベアチップをビルトアップ基板に搭載
する。この場合、接着剤をベアチップとビルトアップ基
板との間に挟んだ状態で金バンプをビルトアップ基板の
電極に熱圧着し、金バンプをビルトアップ基板の電極に
押しつけた状態で接着剤を硬化させて接続する。

【０００８】しかし、このような構成においてはんだバ
ンプを使用する場合、表面実装部品をビルトアップ基板
にはんだ付けした後、ベアチップをビルトアップ基板に
はんだ付けすることになるが、表面実装部品をビルトア
ップ基板にはんだ付けするためのはんだは、繰り返しし
て高熱をかけられてリフローされ、ビルトアップ基板の
電極がはんだに食われ、はんだの接合強度が低下する。
そのため、ベアチップと表面実装部品とを同一のビルト
アップ基板に搭載する場合には、金バンプが使用され、
はんだバンプは使用されていない。

【０００９】さらに、ベアチップと表面実装部品とを同
一のプリント回路基板に搭載する方法として、ベアチッ
プの電極及び表面実装部品のリードピンに対応した配列
ではんだペーストをプリント回路基板に印刷し、ベアチ
ップの電極及び表面実装部品のリードピンをはんだペー
ストでタッキングして、一括してリフローを行う方法が
ある。

【００１０】ベアチップの電極の密度があまり高くない
場合には、１つのマスクを使用してベアチップの電極及
び表面実装部品のリードピンに対応した配列ではんだペ
ーストをプリント回路基板に印刷することができる。し
かし、ベアチップの電極と表面実装部品のリードピンと
は、大きさ及びピッチがかなり相違しており、特にベア
チップの電極の大きさ及びピッチが小さくなるにつれ
て、１つのマスクを使用してベアチップの電極及び表面
実装部品のリードピンに対応した配列ではんだペースト
をプリント回路基板に印刷することが難しくなる。

【００１１】さらに、はんだバンプを有するベアチップ
の別の問題は、はんだバンプが軟らかいため、バーンイ
ンなど部品の電気試験を行う際にはんだバンプに傷がつ
きやすいことである。これを修正するため、再度はんだ
を溶融し、形を整える工程が必要になる。また、バーン
イン試験装置にはんだが付着しやすい。また、はんだバ
ンプを有するベアチップの輸送時や工程中にはんだバン
プが傷つかないように、梱包や取り扱いに神経を使う必
要がある。

【００１２】一方、ベアチップの特徴を維持しつつ取り
扱い性やＫＧＤ（Known Good Die）対策を改善できるも
のとして，極薄肉の封止処理を施したＣＳＰ（Chip Siz
e Package ）が実用化されている。このＣＳＰは、ベア
チップ自身は周辺端子をもつものであっても、外部端子
ははんだバンプ（ボール）が格子状に配置されたＢＧＡ
型のものが多く、狭い面積に多数の電極を配置すること
ができるようになっている。はんだバンプにはPb-Sn 共
晶や、Sn-Ag 共晶が使用される。

【００１３】これまでのＢＧＡ型のＣＳＰは、電極のピ
ッチが０．８ｍｍ以上あるため、ＢＧＡ同様、プリント
回路基板にはんだペーストを印刷し、その上にはんだバ
ンプを載せ、はんだペーストでタッキングして、ＱＦＰ
などのリード電極を有する表面実装部品と一括してＣＳ
Ｐをリフローはんだ付けできる。しかし、今後ピン数の
増加に対応するため、狭ピッチ化が進み、はんだバンプ
の電極のピッチが０．５ｍｍ（ボール径０．３ｍｍ）以
下になると、はんだペーストの印刷が難しくなる。たと
えはんだペーストを印刷できたとしても、ＣＳＰを接合
するペーストの量とＱＦＰなどリード電極を有する表面
実装部品を接合するために必要なペーストの量との差が
大きくなり、はんだペーストを印刷して一括リフローす
ることが困難になる。これはベアチップの場合も同様で
ある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、リー
ドピンを有する部品と、電極を有するＣＳＰやベアチッ
プ等の部品を同一の基板に効率的に搭載することのでき
るプリント回路ユニット及びその製造方法を提供するこ
とである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によるプリント回
路ユニットの製造方法は、第１の部品のリードピンを第
１の低融点金属によりプリント回路基板の電極にはんだ
付けすることにより第１の部品を該プリント回路基板に
搭載する工程と、第２の低融点金属をプリント回路基板
の電極上に形成する工程と、第２の部品の電極を該第２
の低融点金属に接合することにより第２の部品をプリン
ト回路基板に搭載する工程とを含むことを特徴とするも
のである。

【００１６】この方法において、第１の部品は例えばＱ
ＦＰなどの表面実装部品であり、第２の部品は例えばベ
アチップやＣＳＰである。ただし、第１及び第２の部品
として、半導体部品ばかりでなく、コネクタや、表示素
子（ＬＣＤやＥＬデバイス等）を採用することもでき
る。第１の低融点金属は、例えばはんだペーストとして
プリント回路基板の電極に印刷されることができる。第
２の低融点金属は、従来のベアチップやＣＳＰなどに形
成されていた金属バンプに類似するものである。

【００１７】第１の低融点金属としてのはんだペースト
の印刷は、第２の低融点金属の形成の前又は後に行うこ
とができる。第２の低融点金属をプリント回路基板の電
極上に形成することにより、第２の低融点金属の邪魔に
ならずに第１の低融点金属を形成することができ、且つ
第２の低融点金属の邪魔にならずに第１の部品をプリン
ト回路基板に搭載することができる。

【００１８】従って、第１の部品を第２の部品に近づけ
て配置することができ、小型化や高速化に対応できる。
また、ベアチップやＣＳＰの電極上にはんだバンプを形
成する必要がないので、部品の検査や輸送がやりやすい
という特徴がある。第１の低融点金属の形成及び第２の
低融点金属の形成をそれぞれ確実に行うことができ、特
に第２の部品の電極がピッチ０．５ｍｍ以下で配置され
たものであっても、第２の低融点金属を形成することが
でき、第１及び第２の部品をプリント回路基板に搭載す
ることができる。

【００１９】本発明によるプリント回路ユニットは、上
記製造方法により製造されることができるものであり、
リードピンを有する第１の部品と、ピッチ０．５ｍｍ以
下で配置された電極を有する第２の部品と、該第１の部
品及び該第２の部品が搭載されているプリント回路基板
とを含み、該プリント回路基板は、該第１の部品のリー
ドピン及び該第２の部品の電極にそれぞれ相当する電極
を有し、該第１の部品のリードピンが第１の低融点金属
により該プリント回路基板に接続され、該第２の部品の
電極が第２の低融点金属により該プリント回路基板に接
続されていることを特徴とするものである。第２の部品
の電極は格子状に配置されているのが好ましい。

【００２０】従来、リードピンを有する第１の部品と、
ピッチ０．５ｍｍ以下で配置された電極を有する第２の
部品とを同一のプリント回路基板に搭載することはでき
なかったが、本発明によれば、上記の製造方法により、
そのような構成を実現することができる。第２の低融点
金属の融点が第１の低融点金属の融点よりも低いと、プ
リント回路基板が第２の低融点金属の融点以上に過熱さ
れたた場合でも、第１の低融点金属は再溶融されること
がなく、上記したプリント回路基板の電極のはんだ食わ
れを防止することができる。また、第２の低融点金属を
低融点とすることで、ベアチップやＣＳＰをプリント回
路基板に搭載する際の基板と部品の熱膨張差に起因する
歪みを低減できる効果もある。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例のプリ
ント回路ユニットの製造方法を示す図である。プリント
回路基板１０は第１の配列で配置された複数の第１の電
極１２と、第２の配列で配置された複数の第２の電極１
４とを有する。第１の電極１２は図１の（Ｂ）に示され
るＱＦＰ１６などの表面実装部品のリードピン１８に対
応する配列で配置されたものである。第２の電極１４は
図１の（Ｄ）に示されるベアチップ２０の電極２２に対
応する配列で配置されたものである。第２の電極１４及
び電極２２は非常に小さなピッチで配置されたものであ
るので図１の（Ａ）から図１の（Ｄ）においては個々に
区分して示されていない。

【００２２】図１の（Ａ）において、はんだを含むはん
だペースト２４をプリント回路基板１０の第１の電極１
２に印刷する。すなわち、第１の電極１２に対応する開
口部２６ａを有するマスク２６をプリント回路基板１０
の上に配置し、はんだペースト２４をマスク２６の上に
のせ、スキージ２８をマスク２６の表面に沿って滑ら
せ、はんだペースト２４をマスク２６の開口部２６ａに
充填する。マスク２６をプリント回路基板１０から取り
外すと、はんだペースト２２がプリント回路基板１０の
第１の電極１２の上に印刷される。

【００２３】図１の（Ｂ）において、ＱＦＰ１６をプリ
ント回路基板１０に搭載する。この場合、ＱＦＰ１６の
リードピン１８がプリント回路基板１０の第１の電極１
２の上のはんだペースト２２の上に載るようにＱＦＰ１
６をプリント回路基板１０に対して位置合わせし、ＱＦ
Ｐ１６のリードピン１８をはんだペースト２４によって
タッキングし、赤外線ランプ３０を照射することによっ
てはんだペースト２４をリフローする。すると、ＱＦＰ
１６のリードピン１８ははんだペースト２４に含まれる
はんだ２４ａによってプリント回路基板１０の第１の電
極１２に接続される。なお、図には１つのＱＦＰ１６の
みが示されているが、リードピン１８と同様のリードピ
ンを有するその他のＱＦＰ及び表面実装部品をＱＦＰ１
６と同時にプリント回路基板１０に搭載することができ
る。

【００２４】図１の（Ｃ）において、プリント回路基板
１０の第２の電極１４の上にはんだ３２を形成する。そ
れから、図１の（Ｄ）において、ベアチップ２０をプリ
ント回路基板１０に搭載する。この場合、ベアチップ２
０の電極２２がプリント回路基板１０の第２の電極１４
の上のはんだ３２に載るようにベアチップ２０をプリン
ト回路基板１０に対して位置合わせし、赤外線ランプ３
０を照射することによってはんだ３２をリフローする。
すると、ベアチップ２０の電極２２ははんだによってプ
リント回路基板１０の第２の電極１４に接続される。な
お、図には１つのベアチップ２０のみが示されている
が、複数のベアチップ２０を同時にプリント回路基板１
０に搭載することができる。

【００２５】図２はベアチップ２０の電極２２の配列を
示す図である。プリント回路基板１０の第２の電極１４
及びはんだ３２はベアチップ２０の電極２２と同じ配列
で配置される。ベアチップ２０の電極２２は非常に小さ
なピッチで格子状に配置される。実施例では、ベアチッ
プ２０の電極２２はピッチ０．５ｍｍ以下で配置されて
いる。このようにベアチップ２０の電極２２のピッチが
小さくても、本発明によればベアチップ２０をＱＦＰ１
６とともに搭載することができるようになる。好ましく
は、ベアチップ２０の電極２２は、Ａｌ−Ｔｉ−Ｎｉ−
Ａｕであり、最外層が、金、パラジウム、錫、及び錫合
金の少なくとも一つで覆われたニッケル、ニッケル合
金、銅、及び銅合金の少なくとも一つからなる。

【００２６】図３は図１の（Ｃ）の工程ではんだ３２を
形成するための例を示す図である。この例では吸着ヘッ
ド３４が使用される。吸着ヘッド３４ははんだ３２を形
成すべき位置に対応する小孔３６を有するテンプレート
３８を含む。吸着ヘッド３４内に真空を導入することに
より、所定の大きさに形成されたはんだボール３２ａを
小孔３６の壁に吸着し（Ａ）、吸着ヘッド３４をプリン
ト回路基板１０の上に移動させて真空を解除することに
より、はんだボール３２ａをプリント回路基板１０の第
２の電極１４の上に配置する。はんだボール３２ａを熱
圧着することにより、はんだボール３２ａがはんだ３２
になる。

【００２７】図４ははんだ３２を形成するための他の例
を示す図である。この例では、角錐状の凹部４２を有す
るディンプルプレート４０が使用される。ディンプルプ
レート４０はシリコンの板であり、凹部４２をシリコン
の板に異方性エッチングを行うことによって形成する
と、非常に小さく且つ等しい大きさを有する凹部４２を
得ることができる。はんだペースト３２ｂをディンプル
プレート４０の凹部４２にスキージによって充填する
（Ａ）。ディンプルプレート４０を加熱すると、各凹部
４２内のはんだペースト３２ｂのはんだ成分が丸くなっ
てはんだボール３２ｃとなる（Ｂ）。それから、ディン
プルプレート４０をプリント回路基板１０の第２の電極
１４の上に移動し、はんだボール３２ｃをディンプルプ
レート４０からプリント回路基板１０へ転写し、ディン
プルプレート４０を取り外す。はんだボール３２ｃを熱
圧着することにより、はんだボール３２ｃがはんだ３２
になる。プリント回路基板１０の第２の電極１４は銅で
作られている。

【００２８】図５ははんだ３２を形成するための他の例
を示す図である。この例では、溶融はんだ噴射装置４４
が使用される。溶融はんだ噴射装置４４内にある溶融は
んだ３２ｄがノズル４４ａから噴射されるようになって
いる。噴射された溶融はんだの塊３２ｅはプリント回路
基板１０の第２の電極１４に付着するようになってい
る。噴射された溶融はんだの塊３２ｅは偏向板４６ａ、
４６ｂの間を通ることにより飛翔方向を制御される。従
って、溶融はんだの塊３２ｅは格子状に配置された第２
の電極１４に付着し、はんだ３２になる。この方法を利
用すると、既に他の部品を搭載したプリント基板１０上
に容易にはんだ３２を形成することができる。

【００２９】図６は図１の（Ｄ）においてベアチップ２
０をプリント回路基板１０に搭載するところを示す部分
拡大図である。ベアチップ２０の表面にはフラックス４
８が塗布されている。フラックス４８は、ベアチップ２
０の電極２２をはんだ３２に仮止めする作用をするとと
もに、はんだ３２をリフローするときにはんだの濡れを
促進する。

【００３０】図１の（Ａ）から図１の（Ｄ）において
は、本発明によるプリント回路ユニットの製造方法は、
ＱＦＰ１６をはんだ２４ａによってプリント回路基板１
０に搭載する第１工程と、はんだ３２をプリント回路基
板１０に形成する第２工程と、ベアチップ２０をはんだ
３２によってプリント回路基板１０に搭載する第３工程
とを含んでいる。第１工程では、基板のスルーホールに
嵌合される半導体部品と表面実装部品を両方搭載する場
合は、フローとリフローを両方実施する。

【００３１】こうすれば、ベアチップ２０や後で説明す
るＣＳＰなどのリードピンのない半導体部品が搭載され
る前にＱＦＰ１６を搭載するためのはんだペースト２４
を印刷でき、はんだ３２は印刷によらずに形成できるの
で、ＱＦＰ１６などの表面実装部品とベアチップ２０や
ＣＳＰなどのリードピンのない半導体部品を互いに近づ
けて配置することができ、小型化や高速化に対応でき
る。また、ベアチップ２０やＣＳＰの電極２２上にはん
だバンプを形成する必要がないので、ベアチップ２０や
ＣＳＰなどの半導体部品の検査や輸送がやりやすいとい
う利点がある。

【００３２】ここで、第１工程で使用されるはんだペー
スト２４のはんだ２４ａの融点が、第２工程で使用され
るはんだ３２のはんだの融点よりも高いことが望まし
い。そうすれば、第２工程及び第３工程においてプリン
ト回路基板１０がはんだ３２のはんだの融点以上に加熱
されたとしても、はんだペースト２４のはんだ２４ａの
融点よりも高く加熱される必要はなく、すでにＱＦＰ１
６を固着しているはんだ２４ａの再溶融を防止すること
ができる。また、はんだ３２のはんだを低融点とするこ
とで、ベアチップ２０やＣＳＰを搭載する際の基板と部
品の熱膨張差に起因する歪みを低減できる効果もある。

【００３３】ベアチップ２０やＣＳＰの電極２２は平面
状でよく、この電極２２にはんだを形成する必要はな
い。しかし、流通している部品には既に錫合金の突起
（はんだバンプ）が形成されていることが多い。この場
合、わざわざその突起を除去する必要はなく、その突起
とプリント基板１０上のはんだ３２とを突き合わせ、は
んだの融点以上に加熱すれば接合できる。このとき、ベ
アチップに形成された錫合金の突起よりも基板側に形成
したはんだ３２が低融点であれば、熱圧着の際、ベアチ
ップの錫合金の突起の融点と基板のはんだ３２の融点の
間の温度にベアチップを加熱することで、熱圧着だけで
はんだバンプを接合できる。

【００３４】格子状電極２２を接続するはんだ３２のは
んだ（はんだＡと言う）にはＳｎ−Ｐｂ共晶またはその
近似組成のはんだ合金を使用できる。しかし、電気機器
の廃棄物からの鉛汚染が問題となっており、下記の鉛フ
リーはんだの組み合わせが望ましい。リードピン１８を
接続するはんだ２４ａ（はんだＢと言う）については、
環境問題への対応に加えて、鉛からのα線によるトラン
ジスタのソフトエラーを防止する目的もある。

【００３５】はんだの好ましい組み合わせの例 はんだＡ：錫を８０重量％以上含む無鉛はんだ。はんだ
Ｂ：４０〜６０重量％の錫と、ビスマス、インジウム、
及び銀の少くとも一つとを含む無鉛はんだ。はんだＡ：
Ｓｎ−Ｐｂ共晶またはこれに少量のＢｉ、Ｃｕを添加し
た、融点１９０〜２００℃のもの（Ｂｉ添加量は１３８
℃近辺の低温融解が起こらないよう、５ｗｔ％以下を推
奨）。はんだＢ：Ｓｎ−Ｂｉ共晶またはこれに少量の添
加元素を加えたもの。

【００３６】はんだＡ：Ｓｎ−Ｚｎ共晶またはこれに少
量の添加元素を加えたもの。はんだＢ：Ｓｎ−Ｉｎ共晶
またはこれに少量の添加元素を加えたもの。これらを使
用する場合には、はんだの酸化に十分留意する必要があ
る。また、はんだＢにおいて、鉛からのα線によるトラ
ンジスタのソフトエラーを防止するには、α粒子カウン
ト量が０．１ｃｐｈ／ｃｍ² 以下のはんだが推奨され
る。

【００３７】なお、はんだＢを用いてバンプ接合を行っ
た後、応力や湿度からバンプ接合部を保護する目的でい
わゆるアンダーフィル（エポキシ樹脂等によって基板と
部品の隙間を充填）を行ってもよい。ただし、上記の各
種材料は好ましい例を示すもので、本発明を限定するも
のではない。また、本発明においては、ＱＦＰ１６やベ
アチップ２０などの半導体部品ばかりでなく、リードや
電極ピンのあるコネクタや、表示素子等をそれらの半導
体部品と同様にして搭載することもできる。

【００３８】次にさらに詳細な例について説明する。 （ａ）ベアチップ２０：Ａ、Ｂ２系統の独立したディジ
ーチェーンパターンが形成された１３ｍｍ角チップを使
用。電極数２０２５（４５×４５の格子状、２５０μｍ
ピッチ）。電極材料はアルミニウム電極上にＴｉ（０．
１μｍ）、Ｎｉ（２μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）を形成
した。

【００３９】（ｂ）ＱＦＰ１６：２０８ピン、ピンピッ
チ０．５ｍｍ。 （ｃ）プリント回路基板１０：厚さ０．５ｍｍのアルミ
ナ板に、厚さ５μｍの銅配線層と厚さ１０μｍのポリイ
ミド絶縁層とからなる３層の配線を行った。最表層の配
線には、Ｎｉ（２μｍ）、Ａｕ（０．３μｍ）の膜を形
成。 （ｄ）以下のプロセスでＱＦＰ１６とベアチップ２０を
プリント回路基板１０に形成した。

【００４０】(1) プリント回路基板１０の第１の電極１
２にスクリーン印刷法でＳｎ−３Ａｇ−５Ｂｉ（融点２
１０℃）のはんだを含むはんだペースト２４を印刷し
た。 (2) ＱＦＰ１６をプリント回路基板１０に載せ、リード
ピン１８をはんだペースト２４でタッキングさせた状態
でピーク温度２４０℃でリフロー（赤外線で加熱）し、
ＱＦＰ１６をプリント回路基板１０にはんだ付けした。

【００４１】(3) Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ（融点１３７
℃）のはんだを含むはんだペースト３２ｂをディンプル
プレート４０の凹部４２（図４）に充填し、温度１７０
℃でリフローして、直径１５０μｍのはんだボール３２
ｃを形成した。次いで、フリップチップボンダを用い
て、ディンプルプレート４０とプリント回路基板１０と
を位置合わせして圧接した。その後、温度１７０℃でリ
フローして、プリント回路基板１０の第２の電極１４に
はんだ３２を形成した。

【００４２】(4) フリップチップボンダを用いて、ベア
チップ２０の電極２２とはんだ３２を位置合わせし、圧
接した。その後、温度１７０℃でリフローして、ベアチ
ップ２０の電極２２をはんだ３２に接続した。はんだの
濡れとチップの仮固定を目的に、ベアチップ２０の表面
に予めロジンフラックス４８を塗布しておいた（図
６）。

【００４３】以上の手順により、表面実装部品であるＱ
ＦＰ１６と格子状電極２２を有するベアチップ２０とを
同一のプリント回路基板１０に搭載することができた。
先に接続されたＱＦＰ１６の接合部は、後の工程で再溶
融することはなかった。また、ディジーチェーンの導通
試験を行い、ベアチップ２０の格子状電極２２が全て接
続されていることを確認した。

【００４４】図７は本発明の第２実施例のプリント回路
ユニットの製造方法を示す図である。この実施例では、
ＣＳＰ（Chip Size Package ）５８が使用される。図７
の（Ａ）において、はんだを含むはんだペースト５０を
プリント回路基板１０の第２の電極１４に印刷する。こ
の場合、第２の電極１４に対応する開口部５２ａを有す
るマスク５２をプリント回路基板１０の上に配置し、は
んだペースト５０をマスク５２の上にのせ、スキージ２
８をマスク５２の表面に沿って滑らせ、はんだペースト
５０をマスク５２の開口部５２ａに充填する。マスク５
２をプリント回路基板１０から取り外すと、はんだペー
スト５０がプリント回路基板１０の第２の電極１４の上
に印刷される。

【００４５】図８（Ａ）ははんだペースト５０がプリン
ト回路基板１０の第２の電極１４の上に印刷されたとこ
ろを示す図である。図８（Ｂ）ははんだペースト５０を
リフローし、はんだペースト５０のはんだ成分によって
はんだ３２を形成したところを示す図である。このはん
だ３２は図１（Ｃ）のはんだ３２と同様のものである。

【００４６】図７の（Ｂ）において、はんだを含むはん
だペースト５４をプリント回路基板１０の第１の電極１
２に印刷する。この場合、第１の電極１２に対応する開
口部５６ａを有するマスク５６をプリント回路基板１０
の上に配置し、はんだペースト５４をマスク５６の上に
のせ、スキージ２８をマスク５６の表面に沿って滑ら
せ、はんだペースト５４をマスク５６の開口部５６ａに
充填する。マスク５６をプリント回路基板１０から取り
外すと、はんだペースト５４がプリント回路基板１０の
第１の電極１２の上に印刷される。先に形成したはんだ
３２は非常に小さいものであり、且つはんだペーストで
はなくて固体のはんだ３２となっているので、マスク５
６をプリント回路基板１０の上に配置しても、はんだ３
２はほとんど邪魔にならない。

【００４７】図７の（Ｃ）において、ＱＦＰ１６をプリ
ント回路基板１０に搭載する。この場合、ＱＦＰ１６の
リードピン１８がプリント回路基板１０の第１の電極１
２の上のはんだペースト５４の上に載るようにＱＦＰ１
６をプリント回路基板１０に対して位置合わせし、ＱＦ
Ｐ１６のリードピン１８をはんだペースト５４によって
タッキングし、赤外線ランプ３０を照射することによっ
てはんだペースト５４をリフローする。すると、ＱＦＰ
１６のリードピン１８ははんだペースト５４に含まれる
はんだ５４ａによってプリント回路基板１０の第１の電
極１２に接続される。

【００４８】図７の（Ｄ）において、ＣＳＰ５８をプリ
ント回路基板１０の第２の電極１４に搭載する。図９は
図７の（Ｄ）の部分拡大図である。図示のＣＳＰ５８は
はんだボール６０を有するＢＧＡ型のＣＳＰとして形成
されている。ＣＳＰ５８はベアチップ６２を極薄肉の封
止樹脂６４で封止したものである。ベアチップ６２の電
極はワイヤ６６によって封止樹脂６４の表面に形成した
電極６８に接続されている。はんだボール６０は封止樹
脂６４の表面の電極６８上に形成されている。はんだボ
ール６０は電極６８の一部として見ることができる。こ
のようなＣＳＰ５８では、ベアチップ６２の電極は格子
状の配置になっていなくても、封止樹脂６４の表面の電
極６８及びはんだボール６０は格子状の配置とすること
ができる。

【００４９】ＣＳＰ５８のはんだボール６０がプリント
回路基板１０のはんだ３２に載るようにＣＳＰ５８をプ
リント回路基板１０に対して位置合わせし、赤外線ラン
プを照射することによってはんだ３２をリフローする。
すると、ＣＳＰ５８のはんだボール６０ははんだ３２の
はんだによってプリント回路基板１０の第２の電極１４
に接続される。

【００５０】次にさらに詳細な例について説明する。 （ａ）ＣＳＰ５８：外寸１１ｍｍ角のＢＧＣ型ＣＳＰ。
電極数３２４（１８×１８の格子状、５００μｍピッ
チ）。電極材料は銅電極上にＳｎ−Ｐｂ共晶はんだボー
ル６０（ボール高さ２３０μｍ）を形成したもの。 （ｂ）ＱＦＰ１６：２０８ピン、ピンピッチ０．５ｍ
ｍ。

【００５１】（ｃ）プリント回路基板１０：スルーホー
ルを有するガラスエポキシ板（厚さ１．０ｍｍ）に、厚
さ１８μｍの銅配線層と厚さ４０μｍのエポキシ絶縁層
とからなる３層の配線を行った。 （ｄ）以下のプロセスでＱＦＰ１６とＣＳＰ５８をプリ
ント回路基板１０に形成した。

【００５２】(1) プリント回路基板１０の第２の電極１
４にＳｎ−Ｉｎ共晶（融点１１７℃）のはんだを含むは
んだペースト５０を印刷し、リフローしてはんだ３２を
形成した。はんだ３２はプリント回路基板１０の表面か
らわずかに頭を出す程度の大きさとした。 (2) プリント回路基板１０の第１の電極１２にスクリー
ン印刷法でＳｎ−Ｐｂ（融点１８３℃）のはんだを含む
はんだペースト５４を印刷した。

【００５３】(3) ＱＦＰ１６をプリント回路基板１０に
載せ、リードピン１８をはんだペースト５４でタッキン
グさせた状態でピーク温度２２０℃でリフロー（赤外線
で加熱）し、ＱＦＰ１６をプリント回路基板１０にはん
だ付けした。 (4) フリップチップボンダを用いて、ＣＳＰ５８のはん
だボール６０とはんだ３２を位置合わせし、圧接した。
その後、温度１５０℃でリフローして、ＣＳＰ５８のは
んだボール６０をはんだ３２に接続した。はんだの濡れ
とチップの仮固定を目的に、はんだ３２の表面に予めロ
ジンフラックスを塗布しておいた。

【００５４】以上の手順により、表面実装部品であるＱ
ＦＰ１６と格子状電極６８及びはんだボール６０を有す
るＣＳＰ５８とを同一のプリント回路基板１０に搭載す
ることができた。先に接続されたＱＦＰ１６の接合部
は、後の工程で再溶融することはなかった。また、ＣＳ
Ｐ５８の導通試験を行い、ＣＳＰ５８の電極６８及びは
んだボール６０が全て接続されていることを確認した。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リードピンを有する半導体部品と、電極を有するＣＳＰ
やベアチップ等の半導体部品を同一の基板に効率的に搭
載することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のプリント回路ユニットの
製造方法を示す図である。

【図２】ベアチップの電極の配列を示す図である。

【図３】低融点金属を形成するための例を示す図であ
る。

【図４】低融点金属を形成するための他の例を示す図で
ある。

【図５】低融点金属を形成するための他の例を示す図で
ある。

【図６】ベアチップをプリント回路基板に搭載するとこ
ろを示す部分拡大図である。

【図７】本発明の第２実施例のプリント回路ユニットの
製造方法を示す図である。

【図８】低融点金属を形成するための例を示す図であ
る。

【図９】図７の（Ｄ）の部分拡大図である。

【符号の説明】

１０…プリント回路基板 １２…第１の電極 １４…第２の電極 １６…ＱＦＰ １８…リードピン ２０…ベアチップ ２２…電極 ２４…はんだペースト ３２…はんだ ５０…はんだペースト ５４…はんだペースト ５８…ＣＳＰ ６０…はんだボール

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部品のリードピンを第１の低融点
   金属によりプリント回路基板の電極にはんだ付けするこ
   とにより第１の部品を該プリント回路基板に搭載する工
   程と、 第２の低融点金属をプリント回路基板の電極上に形成す
   る工程と、 第２の部品の電極を該第２の低融点金属に接合すること
   により第２の部品をプリント回路基板に搭載する工程と
   を含むことを特徴とするプリント回路ユニットの製造方
   法。
2. 【請求項２】 該第２の低融点金属の融点が該第１の低
   融点金属の融点よりも低いことを特徴とする請求項１に
   記載のプリント回路ユニットの製造方法。
3. 【請求項３】 第１の部品のリードピンをプリント回路
   基板に搭載する工程が、第２の低融点金属をプリント回
   路基板の電極上に形成する工程の前に行われることを特
   徴とする請求項１に記載のプリント回路ユニット。
4. 【請求項４】 第１の部品のリードピンをプリント回路
   基板に搭載する工程が、第２の低融点金属をプリント回
   路基板の電極上に形成する工程の後に行われることを特
   徴とする請求項１に記載のプリント回路ユニット。
5. 【請求項５】 リードピンを有する第１の部品と、ピッ
   チ０．５ｍｍ以下で配置された電極を有する第２の部品
   と、該第１の部品及び該第２の部品が搭載されているプ
   リント回路基板とを含み、該プリント回路基板は、該第
   １の部品のリードピン及び該第２の部品の電極にそれぞ
   れ相当する電極を有し、該第１の部品のリードピンが第
   １の低融点金属により該プリント回路基板に接続され、
   該第２の部品の電極が第２の低融点金属により該プリン
   ト回路基板に接続されていることを特徴とするプリント
   回路ユニット。
6. 【請求項６】 該第２の低融点金属の融点が該第１の低
   融点金属の融点よりも低いことを特徴とする請求項５に
   記載のプリント回路ユニット。
7. 【請求項７】 該第２の部品の電極は、格子状に配置さ
   れ、最外層が、金、パラジウム、錫、及び錫合金の少な
   くとも一つで覆われたニッケル、ニッケル合金、銅、及
   び銅合金の少なくとも一つからなることを特徴とする請
   求項５に記載のプリント回路ユニット。
8. 【請求項８】 該第２の低融点金属が錫を８０重量％以
   上含む無鉛はんだであることを特徴とする請求項５に記
   載のプリント回路ユニット。
9. 【請求項９】 該第１の低融点金属が４０〜６０重量％
   の錫と、ビスマス、インジウム、及び銀の少なくとも一
   つとを含む無鉛はんだであることを特徴とする請求項５
   に記載のプリント回路ユニット。
10. 【請求項１０】 該第１の低融点金属がα粒子カウント
    量が０．１ｃｐｈ／ｃｍ² 以下のはんだであることを特
    徴とする請求項５に記載のプリント回路ユニット。