JP2000244110A - Bgaパッケージの実装方法 - Google Patents

Bgaパッケージの実装方法

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JP2000244110A
JP2000244110A JP11044574A JP4457499A JP2000244110A JP 2000244110 A JP2000244110 A JP 2000244110A JP 11044574 A JP11044574 A JP 11044574A JP 4457499 A JP4457499 A JP 4457499A JP 2000244110 A JP2000244110 A JP 2000244110A
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solder
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bga
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Kenji Kobayashi
健治 小林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CSP・BGAの実装時に新たに半田印刷を
行う工程を不要とし、簡単な工程でBGAパッケージ搭
載時の位置合わせの許容範囲を広げる。 【解決手段】 ボールグリッドアレイ(以下、BGAと
称す。)パッケージを実装するためのボンディングパッ
ドに半田が供給されている配線基板に、半田バンプを形
成したBGAパッケージを実装する方法であって、
(1) 前記半田バンプの前記配線基板と接合する側の
端部をほぼ平坦に形成する工程と、(2) 前記BGA
パッケージの半田バンプ又は/及び前記配線基板に供給
された半田の表面にフラックスを形成する工程と、
(3) 前記BGAパッケージの半田バンプを対応する
前記配線基板の半田に位置合わせして搭載する工程と、
(4) 前記BGAパッケージの半田バンプと前記配線
基板の半田とを加熱溶融させて半田付けする工程と、を
行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はボールグリッドアレ
イ(BGA)パッケージの実装方法に関し、特に、既に
半田メッキや半田印刷リフローにより半田が供給されて
いる配線基板に、チップサイズパッケージ・ボールグリ
ッドアレイ(以下、CSP・BGAと称す。)を半田付
けにより実装する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体基板などのチップサイズパ
ッケージ(CSP)においては基板の高密度化が図られ
ており、それに伴って別のプリント配線基板に実装する
ためのボンディングパッドの数が増大し、その間隔をま
すます狭くする必要が生じた。このため、パッケージの
ボンディングパッドを2次元的にグリッド配列して、パ
ッケージのサイズを大きくせずに狭ピッチ・多ピン化を
実現するCSP・BGAが採用されている。
【0003】このCSP・BGAを接合相手となる配線
基板へ実装するには、CSP・BGAの各ボンディング
パッドに半田バンプと呼ばれる突起電極を配設すると共
に、接合相手となる他の配線基板の対応ボンディングパ
ッドにも、接合部の半田量の確保や半田付け性の向上の
ために予め半田メッキや半田印刷リフローにより半田を
供給しておき、その後前記CSP・BGAを配線基板に
位置合わせして溶融・再固化(リフロー半田付け)して
行われる。通常、CSP・BGAの半田バンプはパッド
上に半田ボールを配置してからリフローさせて形成され
る。従って、実装時には両基板の接合部(CSP・BG
Aの半田バンプと配線基板側の半田)は共に半球面とな
っている。
【0004】ここで、CSP・BGA側に設けた半田バ
ンプ4(球面)と、接合相手となる配線基板側に予め供
給されている半田(球面)とを接合することは、双方の
球面同士を接触させて接合する際の位置合わせの許容範
囲が非常に狭いものになる。球面と球面が接触する状況
は非常に限られるため、基板の位置が僅かにずれたり、
隣接する半田バンプの高さが僅かにずれている場合に
も、半田バンプが接合相手の半田と接触しない状態でリ
フローされ、そのまま回路オープン不良が生じてしま
う。
【0005】そこで、従来は、図4(a)に示すよう
に、CSP・BGA3側の半田バンプ4上に新たに半田
印刷を行って半田ペースト16を形成し、半田が供給さ
れている配線基板1に搭載してリフローすることにより
両者を確実に接合する方法や、図4(b)に示すよう
に、CSP・BGA3にコア有り半田バンプ15を形成
しておき、加熱ツール14で半田15を半溶融させた状
態で配線基板1に仮半田付けした後に半田リフローを行
う方法が採られている。コア有り半田バンプを用いるこ
とにより溶融させても半田が潰れることなく、確実に配
線基板1側の半田と仮付けすることが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4
(a)に示す方法では、実装時にCSP・GBA3の半
田バンプ4に半田ペースト16を新たに印刷する工程が
必要となり製造工数が増加してしまうとともに、近年の
基板の狭ピッチ化・多ピン化に伴い高い印刷技術が必要
となるという課題が生じている。また、図4(b)に示
す方法では、CSP・BGA3にコア有り半田バンプ1
5を形成する必要があるため、生産コストがかなり高価
なものになってしまうという問題を有する。
【0007】一方、プリント配線板に半田バンプを設け
る際に、該配線板のボンディングパットにそれぞれ対応
する位置に予め底が平坦な窪みを設けたボール保持板に
クリーム半田を盛りつけておき、これを配線板にリフロ
ー半田付けすることにより、その突端部が平坦な半田バ
ンプを形成する方法も提案されている(特開平10−1
26047号公報)。このように半田バンプに予め平坦
面を設けることにより、この配線板を別の配線板に接合
するときには平面(当該配線板)と球面(接合相手の配
線板)の半田を接触させてリフローすれば良いため、両
者の位置合わせの許容範囲が広がり、基板の実装作業を
容易に行うことが可能となった。
【0008】しかしながら、この公報に記載された半田
バンプ形成方法では、適用する配線板毎に対応する窪み
を設けたボール保持板を用意する必要がある上、クリー
ム半田の盛りつけにも複数工程を必要とするため、却っ
て半田バンプ形成時に要する手間の方が過大となってし
まう。また、この半田バンプ形成方法によらずに球面の
半田バンプのまま出荷された配線板には適用することが
できず、一般的な(半田バンプが球面に形成された)配
線板であっても容易かつ確実に実装する方法が求められ
ていた。
【0009】そこで、本発明は、CSP・BGAの実装
時に新たに半田印刷を行う工程を不要とし、簡単な工程
でBGAパッケージ搭載時の位置合わせの許容範囲を広
げたBGAパッケージの実装方法を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため
に、本発明のBGAパッケージの実装方法は、ボールグ
リッドアレイ(以下、BGAと称す。)パッケージを実
装するためのボンディングパッドに半田が供給されてい
る配線基板に、半田バンプを形成したBGAパッケージ
を実装する方法であって、(1) 前記半田バンプの前
記配線基板と接合する側の端部をほぼ平坦に形成する工
程と、(2) 前記BGAパッケージの半田バンプ又は
/及び前記配線基板に供給された半田の表面にフラック
スを形成する工程と、(3) 前記BGAパッケージの
半田バンプを対応する前記配線基板の半田に位置合わせ
して搭載する工程と、(4) 前記BGAパッケージの
半田バンプと前記配線基板の半田とを加熱溶融させて半
田付けする工程と、を具えることを特徴とする。
【0011】このように、既にBGAパッケージに半田
バンプが形成され、接合相手側の配線基板のパッドに半
田が供給されている場合に、前記半田バンプの配線基板
と接合する側の端部をほぼ平坦に形成するようにすれ
ば、従来のように半田バンプに新たに半田印刷を行わな
くても、両者の接合部を平坦面と球面として位置合わせ
の許容範囲を広げることができる。また、加熱溶融時
(リフロー時)に接合部をフラックスで固着して位置ず
れ等を防止しているため、回路オープン等の不都合が生
じることが無くなる。
【0012】また、本発明のBGAパッケージの実装方
法においては、前記半田バンプの端部をほぼ平坦に形成
する工程は、前記半田バンプを任意の高さに、かつ、そ
の平坦面が任意の面積を有するように形成することが望
ましい。BGAパッケージの実装において、接合相手側
に供給された半田のコプラナリティー(平面度)やボン
ディングパッドの相互間隔等により半田バンプの高さや
平坦面の大きさを調整するようにすれば、より好ましい
状態でBGAパッケージを配線基板に実装して、回路オ
ープンやショートといった不具合を好適に回避すること
ができる。
【0013】また、本発明のBGAパッケージの実装方
法では、前記半田バンプの端部をほぼ平坦に形成する工
程は、前記半田バンプを加熱溶融させて、平坦な板材に
押しつけることが望ましい。このように半田バンプを加
熱溶融して平板に押しつけるようにすれば、BGAパッ
ケージが具える複数の半田バンプの高さを均一化するこ
とができ、例えば特定の半田バンプの高さが足りずに配
線基板側の半田と非接触のままリフローされてオープン
不良が生じる事態を防ぐことができる。なお、この工程
は、例えば半田バンプ側を下にしてBGAパッケージを
平板の上に載置し、その上に重量を選択した重りを載せ
て加熱溶融するようにすれば、前述したように半田バン
プの高さやその平坦面の面積を任意に構成することが可
能となる。
【0014】また、本発明のBGAパッケージの実装方
法では、前記BGAパッケージの半田バンプと前記配線
基板の半田とを加熱溶融させて半田付けする工程は、前
記BGAパッケージを前記配線基板の上側に載置して加
熱溶融し、前記半田バンプが溶融した際に前記配線基板
側に膨らむようにすることが望ましい。このようにすれ
ば、半田バンプが下の配線基板側の半田を覆うようにリ
フローされるため、配線基板側の半田のコプラナリティ
ー状態に関わらず確実に接合することができる。即ち、
これにより実装時の配線基板側半田のコプラナリティー
の許容範囲が広がることになる。
【0015】更に、本発明はBGAパッケージのリペア
工事にも用いることができる。従来のリペア工事ではB
GAパッケージを配線基板から取外した後に、配線基板
側に残った半田を半田コテ等でならし、その後両基板の
位置合わせ精度を高めるために再び配線基板に半田印刷
を行ってからBGAパッケージを再実装していた。そこ
で、上述した本発明の実装方法を用いてリペア工事を行
うようにすれば、接合時の位置合わせ精度の許容範囲が
広がるため新たに半田印刷を行う必要を省略することが
できる。従って、リペア工事の工数を低減させて作業を
簡単化することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を用いて以下に詳細に説明する。図1は本発明に係る
BGAパッケージ(CSP・BGA)の実装方法を説明
する図である。図1に示すように、本発明の実施形態
は、(1) CSP・BGA3の半田バンプ4の配線基
板1側の端部をほぼ平坦に形成する工程と、(2) C
SP・BGA3の半田バンプ4又は/及び配線基板1に
供給された半田9の表面にフラックス5を形成する工程
と、(3) CSP・BGA3の半田バンプ4を配線基
板1の半田9に位置合わせして搭載する工程と、(4)
CSP・BGA3の半田バンプ4と配線基板1の半田
9とを加熱溶融させて半田付けする工程とを具えてお
り、各工程について以下に分説する。
【0017】まず、図1(a)に示すように、半田バン
プ4を形成したCSP・BGA3を用意する。ここで、
CSP・BGA3の半田バンプ4は出荷時に予め公知技
術を用いて形成されているものとし、その形成方法の説
明はここでは省略する。
【0018】次に、図1(b)に示すように、CSP・
BGA3の半田バンプ4にフラット面10を形成する。
すなわち、CSP・BGA3をセラミックや金属等のリ
フロー板7の上に半田バンプ4が下になるようにセット
して、上から重り6を載せるとともに、下側から加熱装
置8を用いて半田バンプ4を溶融させて半田バンプフラ
ット面10を形成する。ここで使用するリフロー板7は
上記材料でなくても構わないが、溶融半田をはじくもの
であることが必要である。また、このリフロー板7の表
面にフラックス5を塗布するようにすれば、半田バンプ
4の表面酸化膜を除去できるため好適である。
【0019】この工程の前後における半田バンプ4の状
態を図2に示す。上記工程ではCSP・BGA3の搭載
精度や配線基板側の半田のコプラナリティー状態に応じ
て重り6の重量を選択するようにして、図3に矢印12
で示すつぶれ量や、矢印13で示すフラットエリア面積
13を任意に決定するようにする。この重り6の重量と
つぶれ量12・フラットエリア面積13との関係は、予
め実験により求めておく。なお、所望するつぶれ量等に
よっては、重り6を使用しなすることなくCSP・BG
A3の自重だけでも半田バンプ4のフラット化は達成す
ることができる。
【0020】次に、図1(c)に示すように、配線基板
1の半田9の表面にフラックス5を薄く塗り広げる。こ
こで、接合相手の配線基板1の半田9は、予め半田メッ
キや半田印刷リフローにより半球形に形成されているも
のとする。この工程において、作業性の面から粘着性の
低いフラックスを使用した方が好ましいが、この場合は
CSP・BGA3の搭載後に加熱して、該フラックス5
の固着性を高めるようにする。なお、フラックス5の形
成方法はここに示す例に限るものではなく、例えばCS
P・BGA3側に塗布するようにしても良いし、図3に
変形例として示すように、フラックス転写板11の上に
フラックス5を薄く広げ、CSP・BGA3の半田バン
プフラット面10(又は、球面なのであまり好ましくな
いが配線基板1の半田9)を押し当てて転写するように
しても良い。
【0021】次に、図1(d)に示すように、配線基板
1に供給された半田9の上にCSP・BGA3の半田バ
ンプ4のフラット面10を位置合わせして搭載する。図
1(d)に示すように半田バンプ4のフラット面10が
配線基板側半田9の上に載置されるので、球面と球面を
位置合わせするより位置合わせ精度の許容範囲が広く、
搭載作業を簡単に行うことができる。前述したように半
田バンプ4と配線基板側半田9の接合部にはフラックス
5が形成されているため、CSP・BGA3と配線基板
1は仮止めされた状態になる。
【0022】このようにしてCSP・BGA3を配線基
板1に位置合わせして固着した後に、図1(e)に示す
ように、ホットプレートや遠赤外線加熱装置、ベーパー
リフロー槽などにより半田リフローを行い、配線基板1
へのCSP・BGA3の実装を完了する。このとき、C
SP・BGA3を上側にして加熱溶融すると、図1
(d)から(e)に示すように、フラット化した半田バ
ンプ4が溶融して配線基板側半田9を覆うように膨らむ
ため、配線基板側の半田9のコプラナリティーにむらが
ある場合などであっても確実に隙間なく接合される。
【0023】本発明のBGAパッケージの実装方法は、
CSP・BGAのリペア工事にも適用することができ
る。従来のCSP・BGAリペア工事は、半田接合部分
を加熱溶融してCSP・BGAを配線基板から取外した
後に配線基板側に残った半田を半田コテ等で均一になら
し、その後に再びCSP・BGAあるいは配線基板に半
田印刷等により半田を供給してから搭載・リフローを行
っていた。これに本発明の方法を用いれば、接合時に新
たに半田印刷を行うことなく、半田バンプをフラット化
したCSP・BGAを位置合わせ搭載してリフローを行
うだけで好適に実装することができる。フラット化した
半田バンプを用いて再実装するようにすれば上述した位
置合わせ精度の許容範囲拡大等の利益が得られるため、
リペア工事を比較的簡単に素早く行うことが可能とな
る。
【0024】
【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明の
BGAパッケージの実装方法によれば、既にBGAパッ
ケージに半田バンプが形成され、接合相手側の配線基板
のパッドに半田が供給されている場合に、前記半田バン
プをほぼ平坦に構成することにより、従来のように半田
バンプに新たに半田印刷を行わなくても、両者の接合部
を平坦面と球面として位置合わせの許容範囲を広げるこ
とができる。従ってBGAパッケージの実装に要する工
程数が減り、かつ、簡単に行うことができる。また、半
田バンプが球面に構成された一般的なBGAパッケージ
であっても簡単な作業でフラット化することができるた
め、従来のBGAパッケージを用いて簡単かつ確実に実
装することができる。
【0025】また、前記半田バンプを加熱溶融させて、
平坦な板材に押しつけることにより半田バンプの端部を
ほぼ平坦に構成するようにしたため、BGAパッケージ
が具える複数の半田バンプの高さを均一化することがで
き、リフロー後のオープン不良を好ましく防ぐことがで
きる。更に、重量を選択した重りを載せて加熱溶融する
ようにすると、半田バンプの高さやその平坦面の面積を
任意に決定することができる。
【0026】また、CSP・BGAを配線基板の上側に
載置して半田リフローを行うため、半田バンプが溶融し
た際に下側の配線基板側の半田を覆うように膨らんで、
配線基板側の半田のコプラナリティー状態に関わらず確
実に接合することができる。
【0027】更に、本発明の実装方法をBGAパッケー
ジのリペア工事に用いるようにすれば、配線基板側の半
田をならした後に半田印刷を行わなくても好適にCSP
・BGAを再実装できるため、リペア工事の工数を低減
させて作業を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のBGAパッケージの実装方法
を説明する図である。
【図2】図2は、半田バンプをフラット化する前後の状
態を示す図である。
【図3】図3は、本発明におけるフラックス形成工程の
変形例を示す図である。
【図4】図4は、従来のBGAパッケージの実装方法を
説明する図である。
【符号の説明】
1 配線基板 2 CSP・BGA半田付けパッド 3 CSP・BGA 4 半田バンプ 5 フラックス 6 重り 7 リフロー板 8 加熱装置 9 配線基板側半田 10 半田バンプフラット面 11 フラックス転写板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボールグリッドアレイ(以下、BGAと
    称す。)パッケージを実装するためのボンディングパッ
    ドに半田が供給されている配線基板に、半田バンプを形
    成したBGAパッケージを実装する方法であって、
    (1) 前記半田バンプの前記配線基板と接合する側の
    端部をほぼ平坦に形成する工程と、(2) 前記BGA
    パッケージの半田バンプ又は/及び前記配線基板に供給
    された半田の表面にフラックスを形成する工程と、
    (3) 前記BGAパッケージの半田バンプを対応する
    前記配線基板の半田に位置合わせして搭載する工程と、
    (4) 前記BGAパッケージの半田バンプと前記配線
    基板の半田とを加熱溶融させて半田付けする工程と、 を具えることを特徴とするBGAパッケージの実装方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記半
    田バンプの端部をほぼ平坦に形成する工程は、前記半田
    バンプを任意の高さに、かつ、その平坦面が任意の面積
    を有するように形成することを特徴とするBGAパッケ
    ージの実装方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の方法において、
    前記半田バンプの端部をほぼ平坦に形成する工程は、前
    記半田バンプを加熱溶融させて、平坦な板材に押しつけ
    ることを特徴とするBGAパッケージの実装方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の方法
    において、前記フラックスを形成する工程は、前記BG
    Aパッケージの半田バンプを、フラックスを薄く塗布し
    た転写板に押し当てることにより、前記BGAパッケー
    ジの半田バンプ表面にフラックスを形成することを特徴
    とするBGAパッケージの実装方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかに記載の方法
    において、前記フラックスを形成する工程は、前記配線
    基板に供給された半田にフラックスを薄く塗り広げるこ
    とにより、前記配線基板に供給された半田の表面にフラ
    ックスを形成することを特徴とするBGAパッケージの
    実装方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の方法
    において、前記BGAパッケージの半田バンプと前記配
    線基板の半田とを加熱溶融させて半田付けする工程は、
    前記BGAパッケージを前記配線基板の上側に載置して
    加熱溶融し、前記半田バンプが溶融した際に前記配線基
    板側に膨らむようにすることを特徴とするBGAパッケ
    ージの実装方法。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載のBG
    Aパッケージの実装方法を用いてBGAパッケージを配
    線基板に実装することを特徴とするBGAパッケージの
    修繕方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010118547A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Fujitsu Ltd 回路基板及び電子部品の実装方法
CN104684274A (zh) * 2015-03-06 2015-06-03 昆山意力电路世界有限公司 一种高密度超密节距焊接板及其加工工艺

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