JP2001094002A - Ｂｇａ実装方法およびその実装構造 - Google Patents
Ｂｇａ実装方法およびその実装構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、基板に半田印刷した後に、スペー
サを搭載し、さらにＢＧＡ部品を搭載することにより、
実装高さを精度良く管理して、半田付けの実装信頼性を
向上させたＢＧＡ実装方法およびその実装構造の提供を
目的とする。 【解決手段】 ＢＧＡ実装方法およびその実装構造にお
いて、基板２に半田ペースト３を印刷し、ＢＧＡ部品１
の実装高さを確保するスペーサ４を搭載し、さらにＢＧ
Ａ部品１を搭載してリフロー加熱することにより、実装
高さが確保された状態で半田付けすることができ、熱ス
トレスなどによる悪影響が低減されるので、実装信頼性
を向上させることができる。
サを搭載し、さらにＢＧＡ部品を搭載することにより、
実装高さを精度良く管理して、半田付けの実装信頼性を
向上させたＢＧＡ実装方法およびその実装構造の提供を
目的とする。 【解決手段】 ＢＧＡ実装方法およびその実装構造にお
いて、基板２に半田ペースト３を印刷し、ＢＧＡ部品１
の実装高さを確保するスペーサ４を搭載し、さらにＢＧ
Ａ部品１を搭載してリフロー加熱することにより、実装
高さが確保された状態で半田付けすることができ、熱ス
トレスなどによる悪影響が低減されるので、実装信頼性
を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ（ボール・
グリッド・アレイ型電子部品）実装方法およびその実装
構造に関し、特に、ＢＧＡ部品の実装工程において、ス
ペーサを搭載するＢＧＡ実装方法およびその実装構造に
関する。
グリッド・アレイ型電子部品）実装方法およびその実装
構造に関し、特に、ＢＧＡ部品の実装工程において、ス
ペーサを搭載するＢＧＡ実装方法およびその実装構造に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ボール・グリッド・アレイ型電子
部品（本明細書においては、ＢＧＡ部品とも称す。）
は、特にスペーサなどが設けられずに、図３に示すよう
に、実装工程において半田ペースト３の塗布された基板
２に搭載され、リフロー工程において半田付けされてい
る。
部品（本明細書においては、ＢＧＡ部品とも称す。）
は、特にスペーサなどが設けられずに、図３に示すよう
に、実装工程において半田ペースト３の塗布された基板
２に搭載され、リフロー工程において半田付けされてい
る。
【０００３】このＢＧＡ部品の接続信頼性に係る要因の
一つとして、半田付け後におけるＢＧＡ部品１の下面と
基板２との距離（適宜、実装高さと略称する。）が挙げ
られる。この実装高さは、複数の要因、例えば、半田ボ
ール径，ランド径，ＳＲ径，ＢＧＡ部品１の自重及び半
田ボール数などの相互作用の結果として定まるものであ
り、この実装高さがばらつくと、接続信頼性などに悪影
響を及ぼすと考えられていた。
一つとして、半田付け後におけるＢＧＡ部品１の下面と
基板２との距離（適宜、実装高さと略称する。）が挙げ
られる。この実装高さは、複数の要因、例えば、半田ボ
ール径，ランド径，ＳＲ径，ＢＧＡ部品１の自重及び半
田ボール数などの相互作用の結果として定まるものであ
り、この実装高さがばらつくと、接続信頼性などに悪影
響を及ぼすと考えられていた。
【０００４】しかし、従来のＢＧＡ実装においては、実
装高さより優先順位の高い接続信頼性に係る要因につい
て研究する必要があったことや、実際の生産工程におい
て、この実装高さを精度良く管理することは困難であっ
たことなどの理由から、特に実装高さの制御は行なわれ
ていなかった。
装高さより優先順位の高い接続信頼性に係る要因につい
て研究する必要があったことや、実際の生産工程におい
て、この実装高さを精度良く管理することは困難であっ
たことなどの理由から、特に実装高さの制御は行なわれ
ていなかった。
【０００５】ところが、近年のＢＧＡ部品の小型化や多
ピン化、狭ピッチ化に伴い、実装高さのばらつきの問題
が顕在化するようになってきた。具体的には、ボール径
が小さくなってきたことや、チップの線膨張係数が直接
的に接続信頼性に影響する構造のＣＳＰ（チップ・サイ
ズ・パッケージ）などが開発され、耐温度サイクル接続
信頼性を確保しなければならないため、実装高さを制御
することが必要となってきた。さらに、マルチチップ化
されたＢＧＡ部品では、重心が偏心するために、ＢＧＡ
部品が傾いて実装される場合もでてきた。
ピン化、狭ピッチ化に伴い、実装高さのばらつきの問題
が顕在化するようになってきた。具体的には、ボール径
が小さくなってきたことや、チップの線膨張係数が直接
的に接続信頼性に影響する構造のＣＳＰ（チップ・サイ
ズ・パッケージ）などが開発され、耐温度サイクル接続
信頼性を確保しなければならないため、実装高さを制御
することが必要となってきた。さらに、マルチチップ化
されたＢＧＡ部品では、重心が偏心するために、ＢＧＡ
部品が傾いて実装される場合もでてきた。
【０００６】このように、半田ボールがつぶれて実装高
さが短くなると、ＢＧＡ部品と基板の温度の上昇や下降
に伴い、線膨張係数の差により発生するストレスが大き
くなり、半田ボールの接合部にクラックが発生し結果的
には破断するといった問題があった。つまり、ＢＧＡ部
品のボディを構成するシリコンチップやセラミック基
板、あるいはテープ材などと、ＢＧＡ部品が実装される
基板のエポキシ材との熱膨張係数の差が大きければ、大
きいストレスが半田ボールに作用し、特に半田ボールの
接合部がこのストレスに耐えられないからである。ま
た、ＢＧＡ部品の実装高さが短くなると、ＢＧＡ部品の
下面と基板上面との隙間（適宜、スタンドオフと略称す
る。）が狭くなり、線膨張係数の差によるせん断応力の
半田ボール内における分布密度が高くなり（半田ボール
に作用するせん断応力が大きくなり）、同時にボールの
弾性変形による応力緩和効果が期待できなくなるからで
ある。
さが短くなると、ＢＧＡ部品と基板の温度の上昇や下降
に伴い、線膨張係数の差により発生するストレスが大き
くなり、半田ボールの接合部にクラックが発生し結果的
には破断するといった問題があった。つまり、ＢＧＡ部
品のボディを構成するシリコンチップやセラミック基
板、あるいはテープ材などと、ＢＧＡ部品が実装される
基板のエポキシ材との熱膨張係数の差が大きければ、大
きいストレスが半田ボールに作用し、特に半田ボールの
接合部がこのストレスに耐えられないからである。ま
た、ＢＧＡ部品の実装高さが短くなると、ＢＧＡ部品の
下面と基板上面との隙間（適宜、スタンドオフと略称す
る。）が狭くなり、線膨張係数の差によるせん断応力の
半田ボール内における分布密度が高くなり（半田ボール
に作用するせん断応力が大きくなり）、同時にボールの
弾性変形による応力緩和効果が期待できなくなるからで
ある。
【０００７】また、ＢＧＡ部品の実装高さがばらつく
と、ラベルシールやヒートシンクなどの取り付けが困難
になるといった問題が発生する。さらにまた、ＢＧＡ部
品が自重による沈み込みや、部分的なスタンドオフの減
少などにより、リフロー工程において溶融した半田ボー
ルが水平方向に広がり、隣接した半田ボールとショート
するといった問題を引き起こす場合もあった。
と、ラベルシールやヒートシンクなどの取り付けが困難
になるといった問題が発生する。さらにまた、ＢＧＡ部
品が自重による沈み込みや、部分的なスタンドオフの減
少などにより、リフロー工程において溶融した半田ボー
ルが水平方向に広がり、隣接した半田ボールとショート
するといった問題を引き起こす場合もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記課題に関連する技
術として、特開平９−２９８２５３号にて開示された、
ＢＧＡ部品または基板に実装高さを規定するストッパを
突設した半導体装置およびその実装構造体が提案されて
いる。この技術は、ＢＧＡ部品が、ストッパにより実装
高さを一定に維持した状態で、半田接合されるので、接
続強度不足を解消しようとする技術であるものの、ＢＧ
Ａ部品の半田接合は、基板の種類，半田ペーストの種
類，印刷方法，印刷形状，印刷高さなどの様々な条件を
考慮したうえで決定されるものなので、例えば、各社ご
とに異なる高さのストッパのＢＧＡ部品を生産すること
は、実際上極めて困難であり上記課題を解決することが
できない場合がある。
術として、特開平９−２９８２５３号にて開示された、
ＢＧＡ部品または基板に実装高さを規定するストッパを
突設した半導体装置およびその実装構造体が提案されて
いる。この技術は、ＢＧＡ部品が、ストッパにより実装
高さを一定に維持した状態で、半田接合されるので、接
続強度不足を解消しようとする技術であるものの、ＢＧ
Ａ部品の半田接合は、基板の種類，半田ペーストの種
類，印刷方法，印刷形状，印刷高さなどの様々な条件を
考慮したうえで決定されるものなので、例えば、各社ご
とに異なる高さのストッパのＢＧＡ部品を生産すること
は、実際上極めて困難であり上記課題を解決することが
できない場合がある。
【０００９】また、上記課題に関連する技術として、特
開平１０−１１２４７８号にて開示された、接着剤を用
いてＢＧＡ部品と基板の実装高さを規定する半導体装置
およびその実装方法が提案されている。この技術は、Ｂ
ＧＡ部品が、接着剤により実装高さを一定に維持した状
態で半田接合し、接続強度不足を解消しようとする技術
であるものの、基板と接着されるので交換ができず、ま
た、接着剤の厚さを精度良く管理することは実際上困難
な場合があり、上記課題を解決することはできない。
開平１０−１１２４７８号にて開示された、接着剤を用
いてＢＧＡ部品と基板の実装高さを規定する半導体装置
およびその実装方法が提案されている。この技術は、Ｂ
ＧＡ部品が、接着剤により実装高さを一定に維持した状
態で半田接合し、接続強度不足を解消しようとする技術
であるものの、基板と接着されるので交換ができず、ま
た、接着剤の厚さを精度良く管理することは実際上困難
な場合があり、上記課題を解決することはできない。
【００１０】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、特に、基板に半田印刷した後に、スペー
サを搭載し、さらにＢＧＡ部品を搭載することにより、
実装高さを精度良く管理して、半田付けの実装信頼性を
向上させたＢＧＡ実装方法およびその実装構造の提供を
目的とする。
たものであり、特に、基板に半田印刷した後に、スペー
サを搭載し、さらにＢＧＡ部品を搭載することにより、
実装高さを精度良く管理して、半田付けの実装信頼性を
向上させたＢＧＡ実装方法およびその実装構造の提供を
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載のＢＧＡ実装方法は、
基板に半田ペーストを印刷する印刷工程と、この基板と
ボール・グリッド・アレイ型電子部品（以下、ＢＧＡ部
品という。）との間に挟まれ、このＢＧＡ部品の前記基
板に対する実装高さを確保するスペーサを、前記基板に
搭載する第一マウント工程と、前記基板にＢＧＡ部品を
搭載する第二マウント工程と、前記半田ペーストを溶融
して半田付けするリフロー工程とを少なくとも含む方法
としてある。
に、本発明における請求項１記載のＢＧＡ実装方法は、
基板に半田ペーストを印刷する印刷工程と、この基板と
ボール・グリッド・アレイ型電子部品（以下、ＢＧＡ部
品という。）との間に挟まれ、このＢＧＡ部品の前記基
板に対する実装高さを確保するスペーサを、前記基板に
搭載する第一マウント工程と、前記基板にＢＧＡ部品を
搭載する第二マウント工程と、前記半田ペーストを溶融
して半田付けするリフロー工程とを少なくとも含む方法
としてある。
【００１２】このようにすることにより、実装高さを高
めに設定できるので、熱応力によるせん断歪みを小さく
でき、半田ボールの接合部にクラックが発生する危険性
を低減することができ、半田付けの実装信頼性を向上さ
せることができる。また、ＢＧＡ部品を実装する企業に
とっては、自社の半田付けの技術（ノウハウなどを含
む。）に基づいて最適のスペーサを選定することができ
るので好都合であり、一方、ＢＧＡ部品を生産する企業
にとっては、客先ごとのスペーサを設けたＢＧＡ部品を
生産する必要がなくなり、生産管理が容易となる。
めに設定できるので、熱応力によるせん断歪みを小さく
でき、半田ボールの接合部にクラックが発生する危険性
を低減することができ、半田付けの実装信頼性を向上さ
せることができる。また、ＢＧＡ部品を実装する企業に
とっては、自社の半田付けの技術（ノウハウなどを含
む。）に基づいて最適のスペーサを選定することができ
るので好都合であり、一方、ＢＧＡ部品を生産する企業
にとっては、客先ごとのスペーサを設けたＢＧＡ部品を
生産する必要がなくなり、生産管理が容易となる。
【００１３】請求項２記載の発明は、上記請求項１に記
載のＢＧＡ実装方法において、前記印刷工程と前記第一
マウント工程との間に、前記基板上の前記スペーサが搭
載される位置に、耐熱グリースまたは接着剤を塗布する
工程を含む方法としてある。
載のＢＧＡ実装方法において、前記印刷工程と前記第一
マウント工程との間に、前記基板上の前記スペーサが搭
載される位置に、耐熱グリースまたは接着剤を塗布する
工程を含む方法としてある。
【００１４】このようにすると、載置したスペーサが搬
送中の振動などで、基板上を移動してしまうといったこ
とを有効に防止することができる。
送中の振動などで、基板上を移動してしまうといったこ
とを有効に防止することができる。
【００１５】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２に記載のＢＧＡ実装方法において、前記リフロー工
程後に、前記スペーサを取り外す工程を含む方法として
ある。
は２に記載のＢＧＡ実装方法において、前記リフロー工
程後に、前記スペーサを取り外す工程を含む方法として
ある。
【００１６】このように、ＢＧＡ部品を半田付けした後
に、スペーサを取り外すと、半田ボールの半田付け性を
検査する際の検査性を向上させることができるととも
に、スペーサを取り外すことによって、製品の軽量化を
行なうことができる。
に、スペーサを取り外すと、半田ボールの半田付け性を
検査する際の検査性を向上させることができるととも
に、スペーサを取り外すことによって、製品の軽量化を
行なうことができる。
【００１７】請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載のＢＧＡ実装方法において、前記第一
マウント工程において、前記スペーサを、実装ラインの
電子部品搭載装置によって搭載する工程を含む方法とし
てある。
のいずれかに記載のＢＧＡ実装方法において、前記第一
マウント工程において、前記スペーサを、実装ラインの
電子部品搭載装置によって搭載する工程を含む方法とし
てある。
【００１８】このように、電子部品搭載装置を用いてス
ペーサを搭載することによって、他の部品とともに実装
することができ、結果的に生産効率を向上させることが
できる。
ペーサを搭載することによって、他の部品とともに実装
することができ、結果的に生産効率を向上させることが
できる。
【００１９】本発明における請求項５記載の発明は、基
板上にＢＧＡ部品が半田付けされているＢＧＡ実装構造
において、前記基板上に塗布された耐熱グリースまたは
接着剤上に搭載され、かつ、前記基板と前記ＢＧＡ部品
との間に取り外し可能に設けられるとともに、前記ＢＧ
Ａ部品の実装高さを確保するスペーサを備え、このスペ
ーサは、線膨張係数が前記ＢＧＡ部品の半田ボールより
大きく、かつ、形状が球状である構成としてある。
板上にＢＧＡ部品が半田付けされているＢＧＡ実装構造
において、前記基板上に塗布された耐熱グリースまたは
接着剤上に搭載され、かつ、前記基板と前記ＢＧＡ部品
との間に取り外し可能に設けられるとともに、前記ＢＧ
Ａ部品の実装高さを確保するスペーサを備え、このスペ
ーサは、線膨張係数が前記ＢＧＡ部品の半田ボールより
大きく、かつ、形状が球状である構成としてある。
【００２０】このように、スペーサの形状が球状なの
で、構造が単純であり廉価な実装構造とすることがで
き、また、材料が半田ボールより線膨張係数が大きいこ
とにより、スペーサは、半田ボールが凝固した後は半田
ボールより多く縮むので、半田ボールにストレスを加え
るといった悪影響を与えることがない。
で、構造が単純であり廉価な実装構造とすることがで
き、また、材料が半田ボールより線膨張係数が大きいこ
とにより、スペーサは、半田ボールが凝固した後は半田
ボールより多く縮むので、半田ボールにストレスを加え
るといった悪影響を与えることがない。
【００２１】請求項６記載の発明は、上記請求項５に記
載のＢＧＡ実装構造において、前記スペーサによって、
同じ実装高さとなるように実装された複数のＢＧＡ部品
上に、一体化されたヒートシンクが取り付けられた構成
としてある。
載のＢＧＡ実装構造において、前記スペーサによって、
同じ実装高さとなるように実装された複数のＢＧＡ部品
上に、一体化されたヒートシンクが取り付けられた構成
としてある。
【００２２】このように、本発明は、ＢＧＡ部品の実装
高さをスペーサにより、一定の高さに合わせることがで
きるので、例えば、ＢＧＡ部品にヒートシンクを取り付
ける場合に、隣接したＢＧＡ部品に対して、接合面が平
板状の一体化されたヒートシンクを用いて取り付けるこ
とができるので、ヒートシンクが共用化され、結果的に
廉価な構造のＢＧＡ実装構造とすることができる。
高さをスペーサにより、一定の高さに合わせることがで
きるので、例えば、ＢＧＡ部品にヒートシンクを取り付
ける場合に、隣接したＢＧＡ部品に対して、接合面が平
板状の一体化されたヒートシンクを用いて取り付けるこ
とができるので、ヒートシンクが共用化され、結果的に
廉価な構造のＢＧＡ実装構造とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造について、図面を参
照して説明する。先ず、本発明の第一実施形態に係るＢ
ＧＡ実装方法およびその実装構造について説明する。図
１は、第一実施形態に係るＢＧＡ実装方法の各工程にお
ける概略断面図を示している。同図において、の印刷
工程，の第一マウント工程，の第二マウント工程及
びのリフロー工程におけるＢＧＡ実装構造を示してあ
る。
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造について、図面を参
照して説明する。先ず、本発明の第一実施形態に係るＢ
ＧＡ実装方法およびその実装構造について説明する。図
１は、第一実施形態に係るＢＧＡ実装方法の各工程にお
ける概略断面図を示している。同図において、の印刷
工程，の第一マウント工程，の第二マウント工程及
びのリフロー工程におけるＢＧＡ実装構造を示してあ
る。
【００２４】先ず、印刷工程において、基板２は、ＳＭ
Ｔライン（一般に、印刷機、接着剤塗布機、チップ部品
搭載機、異型部品搭載機、リフロー炉からなる。）の印
刷機において、半田ペーストが印刷される。ここで、半
田ペーストは、一般的に使用されるＳｎ−Ｐｂ共晶半田
を用いるが、これに限定するものではなく、低温および
高温半田や鉛フリーの半田であっても良い。なお、この
印刷によって、搭載するＢＧＡ部品１に対するパッドの
他に、他の部品に対するパッドにも半田印刷が行われ
る。
Ｔライン（一般に、印刷機、接着剤塗布機、チップ部品
搭載機、異型部品搭載機、リフロー炉からなる。）の印
刷機において、半田ペーストが印刷される。ここで、半
田ペーストは、一般的に使用されるＳｎ−Ｐｂ共晶半田
を用いるが、これに限定するものではなく、低温および
高温半田や鉛フリーの半田であっても良い。なお、この
印刷によって、搭載するＢＧＡ部品１に対するパッドの
他に、他の部品に対するパッドにも半田印刷が行われ
る。
【００２５】次に、第一マウント工程において、スペー
サ４は、搭載後に搬送や他の部品を搭載する振動で移動
するのを防ぐため、予め、仮固定用の耐熱グリース７を
基板上のＢＧＡ部品１の四隅に当たる位置にディスペン
サ塗布してから、その耐熱グリース７上に搭載される。
このように、仮固定用の耐熱グリース７を用いることに
よって、ＢＧＡ部品１を半田付けした後で、スペーサ４
を容易に取り外すことができる。なお、耐熱グリース７
の代わりに、剥離可能な熱硬化樹脂を用いることもでき
る。
サ４は、搭載後に搬送や他の部品を搭載する振動で移動
するのを防ぐため、予め、仮固定用の耐熱グリース７を
基板上のＢＧＡ部品１の四隅に当たる位置にディスペン
サ塗布してから、その耐熱グリース７上に搭載される。
このように、仮固定用の耐熱グリース７を用いることに
よって、ＢＧＡ部品１を半田付けした後で、スペーサ４
を容易に取り外すことができる。なお、耐熱グリース７
の代わりに、剥離可能な熱硬化樹脂を用いることもでき
る。
【００２６】また、スペーサ４は、球状の形状としてあ
り、このようにすることにより、部品搭載機によって搭
載される際に、耐熱グリース７の塗布が厚くても、基板
２に点接触しやすいので、塗布厚に影響されにくいとい
った効果がある。ここで、このスペーサは、ＢＧＡ部品
１の半田ボール１１より線膨張係数が大きい材料として
ある。具体的には、スペーサ４の材料としては、線膨張
係数がＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの約２７より若干大きく、
かつリフロー工程で溶融しない、金属的に安定な材料で
ある必要があり、例えば、Ｐｂ（鉛：線膨張係数約２
９）が好適である。
り、このようにすることにより、部品搭載機によって搭
載される際に、耐熱グリース７の塗布が厚くても、基板
２に点接触しやすいので、塗布厚に影響されにくいとい
った効果がある。ここで、このスペーサは、ＢＧＡ部品
１の半田ボール１１より線膨張係数が大きい材料として
ある。具体的には、スペーサ４の材料としては、線膨張
係数がＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの約２７より若干大きく、
かつリフロー工程で溶融しない、金属的に安定な材料で
ある必要があり、例えば、Ｐｂ（鉛：線膨張係数約２
９）が好適である。
【００２７】スペーサ４のサイズに関しては、シミュレ
ーションや実験などで最適高さを求める必要があるが、
スペーサ４を用いない場合の実装高さ以上でないと意味
をなさないため、この値が下限となる。また、スペーサ
４のサイズがＢＧＡ部品１のボール高さと半田ペースト
３の印刷高さの和より大きいとオープンになるため、こ
の値が上限となる。具体的には、ボール１１高さ０．３
８ｍｍ、ペースト３印刷高さ０．１５ｍｍの場合、スペ
ーサ４高さ０．４５ｍｍで接合信頼性、実装歩留共に良
好な結果が得られた。
ーションや実験などで最適高さを求める必要があるが、
スペーサ４を用いない場合の実装高さ以上でないと意味
をなさないため、この値が下限となる。また、スペーサ
４のサイズがＢＧＡ部品１のボール高さと半田ペースト
３の印刷高さの和より大きいとオープンになるため、こ
の値が上限となる。具体的には、ボール１１高さ０．３
８ｍｍ、ペースト３印刷高さ０．１５ｍｍの場合、スペ
ーサ４高さ０．４５ｍｍで接合信頼性、実装歩留共に良
好な結果が得られた。
【００２８】次に、第二マウント工程において、ＢＧＡ
部品１は、チップ部品搭載機または異型部品搭載機によ
って、基板２上に搭載される。この搭載された状態で
は、ＢＧＡ部品１の半田ボール１１は、半田ペースト３
と接触する必要があるが、スペーサ４とＢＧＡ部品１の
下面は必ずしも接触していなくともよい。
部品１は、チップ部品搭載機または異型部品搭載機によ
って、基板２上に搭載される。この搭載された状態で
は、ＢＧＡ部品１の半田ボール１１は、半田ペースト３
と接触する必要があるが、スペーサ４とＢＧＡ部品１の
下面は必ずしも接触していなくともよい。
【００２９】次に、リフロー工程において、基板２はリ
フロー炉に搬入され、半田付けが行われる。ここで、一
般的に、リフロー工程では１５０℃付近で予備加熱さ
れ、その後、２３０℃付近のピーク温度で本加熱し、半
田付けが行われる。約２３０℃まで加熱されると、ＢＧ
Ａ部品１の半田ボール１１も溶融し液体状態となり、Ｂ
ＧＡ部品１は、自重及び半田ボール１１の表面張力で、
スペーサ４に接触するまで下降する。
フロー炉に搬入され、半田付けが行われる。ここで、一
般的に、リフロー工程では１５０℃付近で予備加熱さ
れ、その後、２３０℃付近のピーク温度で本加熱し、半
田付けが行われる。約２３０℃まで加熱されると、ＢＧ
Ａ部品１の半田ボール１１も溶融し液体状態となり、Ｂ
ＧＡ部品１は、自重及び半田ボール１１の表面張力で、
スペーサ４に接触するまで下降する。
【００３０】そして、本加熱後、ピーク温度から室温に
温度降下する際、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田は１８３℃付近で
凝固し、接合ボール１２（半田ボール１１と半田ペース
ト３が溶融混合した後、凝固したボール）となる。さら
に、室温まで温度が降下する際に、スペーサ４の線膨張
係数が半田より小さいと接合ボール１２の収縮をスペー
サ４が妨げる形になり、接合ボール１２は基板２やＢＧ
Ａ部品１との接合面で常に引っ張り応力を受けることと
なり、この応力は半田付けの実装信頼性を低下させる。
ここで、スペーサ４の線膨張係数は結合ボール１２の線
膨張係数より大きく、常温にまで冷却されるとスペーサ
４の方が縮み量が大きいので、ＢＧＡ部品１の下面とス
ペーサ４の間に隙間が生じて、接合ボール１２には、引
っ張り応力は生じない。
温度降下する際、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田は１８３℃付近で
凝固し、接合ボール１２（半田ボール１１と半田ペース
ト３が溶融混合した後、凝固したボール）となる。さら
に、室温まで温度が降下する際に、スペーサ４の線膨張
係数が半田より小さいと接合ボール１２の収縮をスペー
サ４が妨げる形になり、接合ボール１２は基板２やＢＧ
Ａ部品１との接合面で常に引っ張り応力を受けることと
なり、この応力は半田付けの実装信頼性を低下させる。
ここで、スペーサ４の線膨張係数は結合ボール１２の線
膨張係数より大きく、常温にまで冷却されるとスペーサ
４の方が縮み量が大きいので、ＢＧＡ部品１の下面とス
ペーサ４の間に隙間が生じて、接合ボール１２には、引
っ張り応力は生じない。
【００３１】上述したＢＧＡ実装方法により実装された
ＢＧＡ実装構造は、リフロー工程の断面図が示すよう
に、ＢＧＡ部品１が基板２方向に接近しようとするのを
スペーサ４が、支持することによって、接合ボール１２
が基板２に垂直方向に長い樽状の形状を有する。なお、
スペーサ４は、例えば、吸い込み式回収装置によって、
基板２から取り除かれる。ここで、スペーサ４は、ＢＧ
Ａ部品１との間に、隙間を有していることから、容易に
回収することができる。
ＢＧＡ実装構造は、リフロー工程の断面図が示すよう
に、ＢＧＡ部品１が基板２方向に接近しようとするのを
スペーサ４が、支持することによって、接合ボール１２
が基板２に垂直方向に長い樽状の形状を有する。なお、
スペーサ４は、例えば、吸い込み式回収装置によって、
基板２から取り除かれる。ここで、スペーサ４は、ＢＧ
Ａ部品１との間に、隙間を有していることから、容易に
回収することができる。
【００３２】このようなＢＧＡ実装構造とすることによ
り、具体的には、接合ボール１２が垂直方向に長いため
に、ＢＧＡ部品１の本体と基板との線膨張係数の差に基
づく応力やストレスを緩和することができ、実装信頼性
を向上させることができる。また、スタンドオフ寸法が
長くなることにより、ＢＧＡ部品１の放熱性の改善，洗
浄工程がある場合には、洗浄性の向上及び側面から外観
検査する場合の検査性の改善を行なうことができる。
り、具体的には、接合ボール１２が垂直方向に長いため
に、ＢＧＡ部品１の本体と基板との線膨張係数の差に基
づく応力やストレスを緩和することができ、実装信頼性
を向上させることができる。また、スタンドオフ寸法が
長くなることにより、ＢＧＡ部品１の放熱性の改善，洗
浄工程がある場合には、洗浄性の向上及び側面から外観
検査する場合の検査性の改善を行なうことができる。
【００３３】また、ＢＧＡ部品１の高さや姿勢を精度良
くコントロールできるため、実装スペースの制限やヒー
トシンク取り付けへの対応が容易になる。さらにまた、
半田供給量、製品重量、レジスト位置ずれ、搭載位置ず
れ、基板、製品の反りなどの要因に関係なくスタンドオ
フを一定にすることによって、ブリッジの発生が抑えら
れ、半田付け品質を改善することができる。
くコントロールできるため、実装スペースの制限やヒー
トシンク取り付けへの対応が容易になる。さらにまた、
半田供給量、製品重量、レジスト位置ずれ、搭載位置ず
れ、基板、製品の反りなどの要因に関係なくスタンドオ
フを一定にすることによって、ブリッジの発生が抑えら
れ、半田付け品質を改善することができる。
【００３４】このように、本発明の第一実施形態におけ
るＢＧＡ実装方法およびその実装構造によれば、実装工
程において、スペーサ４を実装しその上にＢＧＡ１を搭
載することができ、結果的に、実装信頼性を向上させる
などの効果を得ることができる。なお、半田ペーストや
半田印刷による条件は、基板の種類や、搭載する他の部
品の半田印刷条件などから総合的に決定されるので、同
じＢＧＡ部品であっても異なるスペーサ４を用いなけれ
ばならない場合が考えられる。このような場合に、本発
明は、実装直前でスペーサ４を変更することも可能で、
実際に使用する上で、極めて効果的である。
るＢＧＡ実装方法およびその実装構造によれば、実装工
程において、スペーサ４を実装しその上にＢＧＡ１を搭
載することができ、結果的に、実装信頼性を向上させる
などの効果を得ることができる。なお、半田ペーストや
半田印刷による条件は、基板の種類や、搭載する他の部
品の半田印刷条件などから総合的に決定されるので、同
じＢＧＡ部品であっても異なるスペーサ４を用いなけれ
ばならない場合が考えられる。このような場合に、本発
明は、実装直前でスペーサ４を変更することも可能で、
実際に使用する上で、極めて効果的である。
【００３５】次に、本発明の第二実施形態に係るＢＧＡ
実装構造について、図面を参照して説明する。図２は、
第二実施形態に係るＢＧＡ実装構造の概略断面図を示し
ている。同図において、１はＢＧＡ部品であり、基板２
上に塗布された接着剤８上に、球状のスペーサ４が搭載
され、ＢＧＡ１が搭載されリフロー加熱された後に、ス
ペーサ４の上部とＢＧＡ部品１の下面とを接着剤８で固
定し、スペーサ４を補強部材として使用する構造として
ある。
実装構造について、図面を参照して説明する。図２は、
第二実施形態に係るＢＧＡ実装構造の概略断面図を示し
ている。同図において、１はＢＧＡ部品であり、基板２
上に塗布された接着剤８上に、球状のスペーサ４が搭載
され、ＢＧＡ１が搭載されリフロー加熱された後に、ス
ペーサ４の上部とＢＧＡ部品１の下面とを接着剤８で固
定し、スペーサ４を補強部材として使用する構造として
ある。
【００３６】また、隣接するＢＧＡ部品１の上面高さを
同じ高さに制御し、これらの上面に一つのヒートシンク
５をシリコン系接着剤または接着シートによって接合し
た構造としてある。なお、その他の構造および作用につ
いては、第一実施形態におけるＢＧＡ実装方法およびそ
の実装構造と同様としてある。
同じ高さに制御し、これらの上面に一つのヒートシンク
５をシリコン系接着剤または接着シートによって接合し
た構造としてある。なお、その他の構造および作用につ
いては、第一実施形態におけるＢＧＡ実装方法およびそ
の実装構造と同様としてある。
【００３７】このように、第二実施形態におけるＢＧＡ
実装構造は、スペーサ４を基板２とＢＧＡ部品１に接着
させることにより、接合ボール１２の接合強度を補強す
る効果が得られ、温度サイクルなどに対する半田付けの
接合強度の信頼性を向上させることができる。なお、ス
ペーサ４の接合については、接着剤８に限定するもので
はなく、基板４とＢＧＡ部品１の下面にダミー電極を設
けて、半田接合させることや、ろう材を用いることも可
能である。
実装構造は、スペーサ４を基板２とＢＧＡ部品１に接着
させることにより、接合ボール１２の接合強度を補強す
る効果が得られ、温度サイクルなどに対する半田付けの
接合強度の信頼性を向上させることができる。なお、ス
ペーサ４の接合については、接着剤８に限定するもので
はなく、基板４とＢＧＡ部品１の下面にダミー電極を設
けて、半田接合させることや、ろう材を用いることも可
能である。
【００３８】また、隣接するＢＧＡ部品１の上面高さが
同じになるように、ＢＧＡ部品１を半田付けすることに
より、複数のＢＧＡ部品１の上面に、一体化されたヒー
トシンク５を取り付けることができる。このようにする
ことにより、ヒートシンク５の取り付け工数の削減およ
び部品費の原価低減を行なうことができる。また複数の
部品間でヒートシンク５を共用するため、部品間の温度
差が小さくなるので、実装回路としての温度特性が改善
され、システム全体としての特性の向上が期待できる。
なお、ＢＧＡ部品１の高さが精度良く実装されるので、
ヒートシンク５などの取り付け作業性や取り付け精度が
改善される。
同じになるように、ＢＧＡ部品１を半田付けすることに
より、複数のＢＧＡ部品１の上面に、一体化されたヒー
トシンク５を取り付けることができる。このようにする
ことにより、ヒートシンク５の取り付け工数の削減およ
び部品費の原価低減を行なうことができる。また複数の
部品間でヒートシンク５を共用するため、部品間の温度
差が小さくなるので、実装回路としての温度特性が改善
され、システム全体としての特性の向上が期待できる。
なお、ＢＧＡ部品１の高さが精度良く実装されるので、
ヒートシンク５などの取り付け作業性や取り付け精度が
改善される。
【００３９】上述したように、ＢＧＡ実装方法およびそ
の実装構造について説明したが、本発明は、様々な変更
例を含むものである。例えば、半田ボールの材料やスペ
ーサの材料は必ずしも上記に限定するものではない。つ
まり、スペーサは、材料の熱膨張係数が、半田ボールの
材料のそれより同等または大きければ、同様な効果が期
待できる。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ半田ボールに対して
は、Ｚｎ，Ｐｂ−Ｓｎ逆半田，Ｉｎ，Ｃｄなどのスペー
サを用いることができ、また、Ｓｎ系Ｐｂフリーボール
に対しては、上記スペーサ材料に加え熱膨張率２５付近
の材料も有効である。
の実装構造について説明したが、本発明は、様々な変更
例を含むものである。例えば、半田ボールの材料やスペ
ーサの材料は必ずしも上記に限定するものではない。つ
まり、スペーサは、材料の熱膨張係数が、半田ボールの
材料のそれより同等または大きければ、同様な効果が期
待できる。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ半田ボールに対して
は、Ｚｎ，Ｐｂ−Ｓｎ逆半田，Ｉｎ，Ｃｄなどのスペー
サを用いることができ、また、Ｓｎ系Ｐｂフリーボール
に対しては、上記スペーサ材料に加え熱膨張率２５付近
の材料も有効である。
【００４０】他に、他金属を主成分とする合金、熱硬化
性樹脂、多層構造を有する複合材料などであっても用い
ることができる。また、熱硬化性樹脂などの高分子材料
の場合は、スペーサが絶縁性を有する場合には、ショー
トの心配がないといったメリットがある。
性樹脂、多層構造を有する複合材料などであっても用い
ることができる。また、熱硬化性樹脂などの高分子材料
の場合は、スペーサが絶縁性を有する場合には、ショー
トの心配がないといったメリットがある。
【００４１】また、スペーサの形状は、球状に限定する
ものではなく直方体などにすることも可能である。この
ようにすることにより、スペーサを容易にチップマウン
タなどでそのまま搭載することができる。
ものではなく直方体などにすることも可能である。この
ようにすることにより、スペーサを容易にチップマウン
タなどでそのまま搭載することができる。
【００４２】また、スペーサの配置は、ＢＧＡ部品の四
隅以外に配置する構造とすることもでき、ＢＧＡ部品の
ボール位置や基板の配線状態を考慮して任意の位置に決
定することができる。なお、例えば、基板の反りが大き
い場合には、スペーサを片側にのみ配して意図的にＢＧ
Ａ部品を傾斜させることにより、基板の反りによる悪影
響を効果的に低減することもできる。
隅以外に配置する構造とすることもでき、ＢＧＡ部品の
ボール位置や基板の配線状態を考慮して任意の位置に決
定することができる。なお、例えば、基板の反りが大き
い場合には、スペーサを片側にのみ配して意図的にＢＧ
Ａ部品を傾斜させることにより、基板の反りによる悪影
響を効果的に低減することもできる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造は、基板に半田ペー
ストを印刷した後に、実装条件に適合したスペーサを搭
載することにより、生産現場のフレキシビリティを損な
うことなく、ＢＧＡ部品の接合部を熱応力や熱ストレス
から効果的に保護することができるので、半田付けの実
装信頼性を向上させることができる。また、ＢＧＡ部品
の実装高さを確保することによって、洗浄性，外観検査
性，放熱性及び半田付け性を改善することができる。
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造は、基板に半田ペー
ストを印刷した後に、実装条件に適合したスペーサを搭
載することにより、生産現場のフレキシビリティを損な
うことなく、ＢＧＡ部品の接合部を熱応力や熱ストレス
から効果的に保護することができるので、半田付けの実
装信頼性を向上させることができる。また、ＢＧＡ部品
の実装高さを確保することによって、洗浄性，外観検査
性，放熱性及び半田付け性を改善することができる。
【図１】図１は、第一実施形態に係るＢＧＡ実装方法の
各工程における概略断面図を示している。
各工程における概略断面図を示している。
【図２】図２は、第二実施形態に係るＢＧＡ実装構造の
概略断面図を示している。
概略断面図を示している。
【図３】図３は、従来例におけるＢＧＡ実装方法および
その実装構造を示す概略断面図を示している。
その実装構造を示す概略断面図を示している。
１ ＢＧＡ部品 ２ 基板 ３ 半田ペースト ４ スペーサ ５ ヒートシンク ７ 耐熱グリース ８ 接着剤 １１ 半田ボール １２ 接合ボール
Claims (6)
- 【請求項１】 基板に半田ペーストを印刷する印刷工程
と、 この基板とボール・グリッド・アレイ型電子部品（以
下、ＢＧＡ部品という。）との間に挟まれ、このＢＧＡ
部品の前記基板に対する実装高さを確保するスペーサ
を、前記基板に搭載する第一マウント工程と、 前記基板にＢＧＡ部品を搭載する第二マウント工程と、 前記半田ペーストを溶融して半田付けするリフロー工程
と を少なくとも含むことを特徴とするＢＧＡ実装方法。 - 【請求項２】 上記請求項１に記載のＢＧＡ実装方法に
おいて、 前記印刷工程と前記第一マウント工程との間に、 前記基板上の前記スペーサが搭載される位置に、耐熱グ
リースまたは接着剤を塗布する工程を含むことを特徴と
するＢＧＡ実装方法。 - 【請求項３】 上記請求項１または２に記載のＢＧＡ実
装方法において、 前記リフロー工程後に、前記スペーサを取り外す工程を
含むことを特徴とするＢＧＡ実装方法。 - 【請求項４】 上記請求項１〜３のいずれかに記載のＢ
ＧＡ実装方法において、 前記第一マウント工程において、前記スペーサを、実装
ラインの電子部品搭載装置によって搭載する工程を含む
ことを特徴とするＢＧＡ実装方法。 - 【請求項５】 基板上にＢＧＡ部品が半田付けされてい
るＢＧＡ実装構造において、 前記基板上に塗布された耐熱グリースまたは接着剤上に
搭載され、かつ、前記基板と前記ＢＧＡ部品との間に取
り外し可能に設けられるとともに、前記ＢＧＡ部品の実
装高さを確保するスペーサを備え、 このスペーサは、線膨張係数が前記ＢＧＡ部品の半田ボ
ールより大きく、かつ、形状が球状であることを特徴と
するＢＧＡ実装構造。 - 【請求項６】 上記請求項５に記載のＢＧＡ実装構造に
おいて、 前記スペーサによって、同じ実装高さとなるように実装
された複数のＢＧＡ部品上に、一体化されたヒートシン
クが取り付けられたことを特徴とするＢＧＡ実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715099A JP3425903B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | Ｂｇａ実装方法およびその実装構造 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715099A JP3425903B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | Ｂｇａ実装方法およびその実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094002A true JP2001094002A (ja) | 2001-04-06 |
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ID=17440793
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26715099A Expired - Fee Related JP3425903B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | Ｂｇａ実装方法およびその実装構造 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3425903B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE10137668A1 (de) * | 2001-08-01 | 2002-10-17 | Infineon Technologies Ag | Baugruppe mit Halbleiterkomponenten und Stützkörpern |
| KR20030095036A (ko) * | 2002-06-11 | 2003-12-18 | 주식회사 칩팩코리아 | 플립 칩 패키지의 솔더 범프 연결방법 |
| JP2006278943A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波回路基板 |
| JP2007318183A (ja) * | 2007-09-03 | 2007-12-06 | Fujitsu Ltd | 積層型半導体装置 |
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| CN105081497A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-25 | 伟创力电子技术(苏州)有限公司 | 一种基于smt工艺批量生产bga植球的制备方法 |
-
1999
- 1999-09-21 JP JP26715099A patent/JP3425903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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