JP2001007502A - 電子部品パッケージの接続構造及び接続方法 - Google Patents

電子部品パッケージの接続構造及び接続方法

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JP2001007502A
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/811Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector the bump connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/81101Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector the bump connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a bump connector, e.g. provided in an insulating plate member

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基
板のコストアップを容易に防止できると共に、最適なサ
イズや形状、材質の固体半田を容易に選択、入手するこ
とができる電子部品パッケージの接続構造及び接続方法
を提供する。 【解決手段】 底面に多数の電極端子23をマトリック
ス状に並べて設けた電子部品パッケージ22と、表面に
電極端子23と導通するランド電極部28を設けたプリ
ント回路基板24と、電子部品パッケージ22とプリン
ト回路基板24との間に配置され、電子部品パッケージ
22の多数の電極端子23に対応する各々の位置にあけ
た孔に表裏両面から突出する固体半田30を支持する半
田支持シート26とを備えた電子部品パッケージの接続
構造20。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体パ
ッケージ等の電子部品パッケージの電極端子とプリント
回路基板のランド電極部を導通するような、電子部品パ
ッケージの接続構造及び接続方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化、高機能化に伴って実
装の高密度化が益々進んでいるが、従来の電子部品パッ
ケージの接続構造としては、図9に示すようなものがあ
る。同図において、BGA(Ball Grid Ar
ray)10の底面には多数の半田ボール12(固体半
田)が、図10に示すように、縦横にマトリックス状
(格子状)に並べて設けられている。このようなBGA
10は、メーカー側で半田ボール12を付けた状態で出
荷されて、ユーザーの手元に届く。
【0003】BGA10の半田ボール12は、プリント
回路基板14の表面に設けられたランド電極部16上
に、位置合わせして載置され、リフロー炉において半田
ボール12を加熱溶融することにより、BGA10の電
極部とプリント回路基板14の電極部16とが半田付け
されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子部品パッケージの接続構造にあっては、
以下のような問題を有している。
【0005】(1)BGA10の製造工程においては充
分検査されていても、ごくまれには半田ボール12が一
部欠落している場合がある。このように半田ボール12
が一部欠落しているBGA10がプリント回路基板14
に実装後に発見されると、加熱により半田を溶融して、
その実装したBGA10をプリント回路基板14から取
り外して再びBGA10の実装をやり直さなければなら
ず(リワーク)、このため、作業能率の低下やプリント
回路基板14のコストアップを招く。その対策としてB
GA10の実装の直前に半田ボール12の全数検査をし
たり、実装機自身に半田ボール12の検査機能を持たせ
たりすることもできるが、やはり同様の問題を伴う。
【0006】(2)上記のようにBGA10の実装をや
り直す場合(リワーク)は、BGA10と半田ボール1
2は一体不可分となっているため、BGA10の中身の
機能には全く問題が無いにもかかわらず、別の新しいB
GA10と付け替えることになり、取り外された高価な
BGA10が無駄になるという問題がある。まれには取
り外されたBGA10の壊れた半田ボール12をユーザ
ーが修理して再実装を行う場合もあるが、そのためのコ
ストアップや加熱によるBGA10の品質の低下の懸念
が出てくる。
【0007】(3)半田ボール12のサイズや形状、材
質がBGA10のメーカーで決められてしまい、ユーザ
ー側でサイズや形状、材質を選んだり変更させたりする
ことが難しい。このため、ユーザー側で半田ボール12
の最適なサイズや形状、材質を欲しくとも入手できず、
ユーザー側でその最適なサイズや形状、材質の半田ボー
ル12を用いて品質、性能の高い製品を作ることができ
ないという問題があった。
【0008】そこで本発明は、このような問題点に鑑み
て、固体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基板のコ
ストアップを容易に防止できると共に、最適なサイズや
形状、材質の固体半田を容易に選択、入手することがで
きる電子部品パッケージの接続構造及び接続方法を提供
することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明による電子部品パッケージの接続構造及
び接続方法は、次のような構成としたものである。
【0010】(1) 底面に多数の電極端子をマトリッ
クス状に並べて設けた電子部品パッケージと、表面に前
記電極端子と導通するランド電極部を設けた回路基板
と、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配
置され、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあ
けた孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田
支持シートとを備えたことを特徴とする電子部品パッケ
ージの接続構造。
【0011】(2) 底面に多数の電極端子をマトリッ
クス状に並べて設けた電子部品パッケージと、表面に前
記電極端子と導通するランド電極部を設けた回路基板
と、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配
置され、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあ
けた孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田
支持シートとを備えた電子部品パッケージの接続構造を
用いて、前記電子部品パッケージと前記回路基板との間
に前記半田支持シートを挾むように相互間の位置決めを
して配置し、前記半田支持シートの支持する固体半田を
加熱溶融することにより、前記電子部品パッケージの電
極端子と前記回路基板のランド電極部を半田が導通する
ようにしたことを特徴とする電子部品パッケージの接続
方法。
【0012】このような構成の電子部品パッケージの接
続構造及び接続方法によれば、電子部品パッケージと回
路基板との間に半田支持シートを挾むように相互間の位
置決めをして配置し、半田支持シートの支持する固体半
田を加熱溶融することにより、電子部品パッケージの電
極端子と回路基板のランド電極部を半田が導通すること
ができるので、固体半田の欠落や、作業能率の低下、回
路基板のコストアップを容易に防止できると共に、最適
なサイズや形状、材質の固体半田を容易に選択、入手す
ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図1ないし図4
は、本発明による電子部品パッケージの接続構造及び接
続方法の第1の実施の形態について説明するために参照
する図である。
【0014】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
電子部品パッケージの接続構造20を示す図であり、同
図において、電子部品パッケージ22とプリント回路基
板24との間には、半田支持シート26が配置されてい
る。電子部品パッケージ22には、図9におけるような
従来のBGA10の底面に半田ボール12を設けない
で、その半田ボールの位置には電極端子23が露出して
設けられているものを用いている。プリント回路基板2
4には、従来のプリント回路基板14と同様の、表面に
ランド電極部28が設けられたものを用いている。
【0015】半田支持シート26は、図2に示すよう
に、多数の半田ボール30(固体半田)が縦横にマトリ
ックス状(格子状)に並べて設けられている。詳しく
は、図3(b)に示すように、半田支持シート26は2
枚の弾性板材26a,26bを重ねて接着した構造とな
っており、図3(a)に示すように、半田ボール30は
半田支持シート26の3カ所の弾性係止部26kにおい
て、図3(b)に示すように、弾性板材26a,26b
が弾性的に押し広げられて接触している。
【0016】このような構成の電子部品パッケージの接
続構造20を用いた電子部品パッケージの接続方法につ
いて、以下に説明する。まず、図1に示すように、電子
部品パッケージ22とプリント回路基板24の間に相互
の位置決めをして半田支持シート26を配置する。すな
わち、プリント回路基板24の上にランド電極部28と
半田ボール30の相互間の位置決めをして半田支持シー
ト26を載置し、それから半田支持シート26の上に半
田ボール30と電極端子23の相互間の位置決めをして
電子部品パッケージ22を載置し、これら三者を相互に
仮止めの固定をする。
【0017】このとき図3(b)に示すように、半田支
持シート26の半田ボール30は、電子部品パッケージ
22の電極端子23とプリント回路基板24のランド電
極部28に接触している。次に、このような電子部品パ
ッケージの接続構造20をリフロー炉に入れて加熱する
と、図4に示すように、半田ボール30が溶融して上記
電極端子23とランド電極部28に接着することによ
り、電極端子23とランド電極部28の間を導通させる
半田付けを行うことができる。このとき弾性係止部26
kにおける弾性板材26a,26bは、弾性復元力によ
り水平方向に伸びて、その先端が溶融した半田ボール3
0内に埋没して固化する。
【0018】このような電子部品パッケージの接続構造
20によれば、半田支持シート26における半田ボール
30の欠落の有無を半田付けする前に検査することによ
り、半田ボール30の欠落による電子部品パッケージ2
2の付け替え作業が不要となり、付け替えにより取り外
した電子部品パッケージ22を棄てる無駄を防止するこ
とができる。
【0019】また、後の24の品質検査により電子部品
パッケージ22を付け替えることになったとしても、取
り外した電子部品パッケージ22はその電極端子23に
残っている半田を除去するだけで又使うことができるの
で、電子部品パッケージ22を棄てないで済むだけでな
く、従来電子部品パッケージの付け替えのために用いて
いた高価なリワーク専用の設備が不要となる。
【0020】また、電子部品パッケージ22をプリント
回路基板24に再取り付け(リワーク)するときに固体
半田30の追加が容易にできる。
【0021】また、半田支持シート26の半田ボール3
0のサイズや形状、材質を自由に選択することができる
ようになるため、ユーザー側で最も適したサイズや形
状、材質の半田ボール30を選択することができる。こ
のため、従来の既製品のBGA10を用いるよりも性能
や品質のよい製品をユーザー側で作ることが可能とな
る。
【0022】このように本実施の形態によれば、半田ボ
ール30のサイズを変更して半田付け品質の改善のため
に半田量を調整したり、耐久性や半田付け品質の面で球
状以外の形状の固体半田を選択したり、融点の変更や鉛
の除去のために半田ボール30の材質を変更することが
可能となる。
【0023】図5,6は、本発明の第2の実施の形態に
ついて説明するために参照する図である。 前記第1の
実施の形態においては、半田支持シート26が半田ボー
ル30を3カ所の弾性係止部26kで弾性力により保持
していたのに対し、この第2の実施の形態においては、
図5に示すように、半田支持シート36に空けた丸孔の
内周と半田ボール30との間にロジン38を充填するこ
とにより半田ボール30を保持する点において異なるも
のである。
【0024】このような第2の実施の形態は、リフロー
炉に入れて加熱すると、半田ボール30が溶融して電極
端子23とランド電極部28の間を導通させると共に、
図6に示すように、ロジン38も溶融してその役割を終
了する。このような第2の実施の形態によっても、前記
第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0025】図7,8は、本発明の第3の実施の形態に
ついて説明するために参照する図である。 前記第1,
第2実施の形態においては、半田ボール30が溶融前は
ボール形状に形成されていたのに対し、この第3の実施
の形態においては、図7に示すように、固体半田40が
円柱状に形成されている点において異なるものである。
そして、半田支持シート46に空けた孔46aの長さ方
向中央部は固体半田40が嵌合できる程度の径を有して
いるが、その孔46aの両端部は固体半田40の径より
もかなり大きな径に拡大されて形成されている。
【0026】さらに半田支持シート46の厚さは、図8
に示されるように、リフロー炉による固体半田40の溶
融後(半田付け終了後)の電子部品パッケージ22とプ
リント回路基板24との間の隙間寸法と同等に設定され
ている。このような第3の実施の形態によれば、前記第
1,第2の実施の形態におけるのと同様の効果が得られ
る他に、次のような効果が得られる。
【0027】まず、電子部品パッケージ22の実装時の
半田付けでは、プリント回路基板24の反りなどによ
り、部分的な短絡不良が発生することがあるが、それは
電子部品パッケージ22とプリント回路基板24との距
離が近づき過ぎることによるためで、半田支持シート4
6の厚さを半田付け終了後の電子部品パッケージ22と
プリント回路基板24との間の適正隙間と同じ寸法にし
ておくことにより、上記短絡不良の発生を防止すること
ができる。
【0028】また、図8に示すように半田付け終了後
に、溶融した固体半田40の両端部が孔46aの両端部
の大径部に流入して固化し電極端子23とランド電極部
28に広い面積で接着するので、プリント回路基板24
と電子部品パッケージ22の膨張係数の違いからくるシ
ェアリング力により、溶融,固化後の固体半田40にク
ラックが入るのを防止することができると共に、柱状形
状によりそのシェアリング力を吸収することができる。
また、この第3の実施の形態によれば、半田付け後の半
田形状を所望の形に形成することができる。
【0029】ところで、半田支持シート46は電子部品
パッケージ22とプリント回路基板24との間に入れた
ままとなるので、長期的に絶縁性を維持できる材質を選
択する必要がある。
【0030】また、電子部品パッケージ22の隣合う電
極端子23間のピッチが狭いときでも、半田支持シート
46があるために短絡不良が生じるのを防止することが
できる。このため、今後の益々の高密度化に対応し易く
なる。
【0031】なお、前記実施の形態においては電子部品
パッケージ22としてBGAに半田ボールを設けてない
ものに本発明を適用して説明したが、その他にCPS
(Chip Size Package)等、どのよう
な種類の電子部品パッケージにも半田ボールを設けない
で本発明を適用することができる。
【0032】以上、本発明の実施の形態について具体的
に述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その
他にも各種の変更が可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
パッケージの接続構造及び電子部品パッケージの製造方
法によれば、電子部品パッケージと回路基板との間に半
田支持シートを挾むように相互間の位置決めをして配置
し、半田支持シートの支持する固体半田を加熱溶融する
ことにより、電子部品パッケージの電極端子と回路基板
のランド電極部を半田が導通することができるので、固
体半田の欠落や、作業能率の低下、回路基板のコストア
ップを容易に防止できると共に、最適なサイズや形状、
材質の固体半田を容易に選択、入手することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るパッケージの
接続構造を示す分解側面図である。
【図2】図1の半田支持シートを上から見た平面図であ
る。
【図3】図2の半田支持シートの固体半田の支持部を説
明する図である。
【図4】図3(b)の固体半田の溶融後の状態を示す図
である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る半田支持シー
トの固体半田の支持部を説明する図である。
【図6】図5(b)の固体半田の溶融後の状態を示す図
である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る半田支持シー
ト及び固体半田について説明する図である。
【図8】図7の固体半田の溶融後の状態を示す図であ
る。
【図9】従来のパッケージの接続構造を示す分解側面図
である。
【図10】図9のBGAを下から見た底面図である。
【符号の説明】
10…BGA、12,30…半田ボール、14…プリン
ト回路基板、16…電極部、20…電子部品パッケージ
の接続構造、22…電子部品パッケージ、23…電極端
子、24…プリント回路基板、26,36,46…半田
支持シート、26a,26b…弾性板材、26k…弾性
係止部、28…ランド電極部、38…ロジン,40…固
体半田、46a…孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底面に多数の電極端子をマトリックス状
    に並べて設けた電子部品パッケージと、 表面に前記電極端子と導通するランド電極部を設けた回
    路基板と、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配置さ
    れ、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあけた
    孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田支持
    シートとを備えたことを特徴とする電子部品パッケージ
    の接続構造。
  2. 【請求項2】 底面に多数の電極端子をマトリックス状
    に並べて設けた電子部品パッケージと、 表面に前記電極端子と導通するランド電極部を設けた回
    路基板と、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に配置さ
    れ、前記多数の電極端子に対応する各々の位置にあけた
    孔に表裏両面から突出する固体半田を支持する半田支持
    シートとを備えた電子部品パッケージの接続構造を用い
    て、 前記電子部品パッケージと前記回路基板との間に前記半
    田支持シートを挾むように相互間の位置決めをして配置
    し、 前記半田支持シートの支持する固体半田を加熱溶融する
    ことにより、 前記電子部品パッケージの電極端子と前記回路基板のラ
    ンド電極部を半田が導通するようにしたことを特徴とす
    る電子部品パッケージの接続方法。
  3. 【請求項3】 前記半田支持シートの固体半田を支持す
    る孔を固体半田が溶融したときに収まる任意の形状に形
    成したことを特徴とする請求項1に記載の電子部品パッ
    ケージの接続構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059814A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> ハンダコネクタを囲む圧縮性フィルム
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