JP2001291741A - 半導体集積回路実装方法及び半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路実装方法及び半導体集積回路装置

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JP2001291741A
JP2001291741A JP2000104367A JP2000104367A JP2001291741A JP 2001291741 A JP2001291741 A JP 2001291741A JP 2000104367 A JP2000104367 A JP 2000104367A JP 2000104367 A JP2000104367 A JP 2000104367A JP 2001291741 A JP2001291741 A JP 2001291741A
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JP
Japan
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integrated circuit
semiconductor integrated
solder
heat sink
substrate
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JP2000104367A
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English (en)
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Naoki Hasegawa
直紀 長谷川
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、ICの温度がメーカ推奨温度を超えな
い範囲でしか、基板パッド上の温度を高くすることがで
きず、半田の溶融状態が十分でない。 【解決手段】 IC11の上面に熱伝導性ペースト(熱
伝導性接着剤)12を塗布した後、ヒートシンク13を
熱伝導性ペースト12を介在させてIC11の上面に押
圧する。続いて、IC11上にヒートシンク13を載せ
た状態で熱伝導性ペーストを硬化させることにより、ヒ
ートシンク13はIC11上に強固に固定される。続い
て、上記のようにしてヒートシンク13が上面に固定さ
れたIC11を基板15上に搭載した後、リフローに投
入する。これにより、基板パッド上に印刷された半田ペ
ーストを溶融して基板上に半導体集積回路を実装する際
に、IC11にヒートシンク13を取り付けておくこと
で、半田ペーストの溶融により発生する熱がIC11に
伝播することによるIC11の過度な温度上昇を抑制で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路実装
方法及び半導体集積回路装置に係り、特にヒートシンク
(放熱板)を取り付けた半導体集積回路実装方法及び半
導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(IC)の実装時の課題
として、リフロー投入時の温度プロファイル設定が挙げ
られる。具体的には、基板パッド上に印刷した半田ペー
ストを溶融させるために、半田溶融温度を超え、更にそ
の温度を一定時間キープする必要がある。半田溶融温度
を超え、一定時間キープする温度設定を行ったときに、
今度はICの温度がメーカ推奨温度を超えてしまい、I
Cの過度な温度上昇による破壊が発生するという不具合
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そのため、従来のIC
実装方法では、ICの温度がメーカ推奨温度を超えない
範囲でしか、基板パッド上の温度を高くすることができ
ず、半田の溶融状態が十分でないという問題がある。特
に、今後、環境面から鉛フロー半田を採用する方向であ
るが、鉛フロー半田は現状使用している半田よりも融点
が高いため、リフローの温度設定を現状よりも高くする
必要があり、この点からも上記の基板パッド上の温度を
高くできないということは大きな問題である。
【0004】なお、従来のIC実装方法として、IC本
体の上部に金属板からなるヒートシンクを、高熱伝導性
樹脂により接合したIC実装方法が知られている(実開
平7-42143号公報)。しかし、この従来のIC実装
方法は、ICを基板に実装した後、ヒートシンクを取り
付け、基板を設備にセットし電源投入したときにIC内
部で発する熱をヒートシンクによって外部へ放散して冷
却するためのものであり、ヒートシンクの取り付けがI
Cの基板実装後になるため、ICの基板実装の際の半田
溶融のためにIC外部で発生する熱からICを守ること
ができないという問題がある。
【0005】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
半導体集積回路の基板実装の際の半田溶融のための熱に
よる半導体集積回路の破壊を防止し得る半導体集積回路
実装方法及び半導体集積回路装置を提供することを目的
とする。
【0006】また、本発明の他の目的は、鉛フロー半田
などの高温半田使用時も従来と同等の品質を確保して半
導体集積回路を基板に実装し得る半導体集積回路実装方
法及び半導体集積回路装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明方法は上記の目的
を達成するため、半導体集積回路の一面に、熱伝導性部
材を介してヒートシンクを取り付ける第1の工程と、熱
伝導性部材を硬化させる第2の工程と、熱伝導性部材の
硬化によりヒートシンクが一面に固定された半導体集積
回路の半田付け用パッドに設けられた半田ボールを基板
パッド上に印刷された半田ペーストに載置し、かつ、半
田ペーストを溶融して基板上に取り付ける第3の工程と
を含むことを特徴とする。
【0008】この発明では、基板パッド上に印刷された
半田ペーストを溶融して基板上に半導体集積回路を実装
する際に、既に半導体集積回路にヒートシンクを取り付
けておくようにしたため、半田ペーストの溶融により発
生する熱が半導体集積回路に伝播することによる半導体
集積回路の過度な温度上昇を抑制することができる。
【0009】また、本発明方法は上記の目的を達成する
ため、半導体集積回路の半田付け用パッドに設けられた
半田ボールは、半田融点が基板パッド上に印刷された半
田ペーストの半田融点よりも高い高温半田ボールであ
り、第3の工程は、基板パッド上に印刷された半田ペー
ストの半田融点よりも高く、かつ、高温半田ボールの半
田融点よりも低い温度に、ピークの温度設定をしてリフ
ローすることを特徴とする。
【0010】この発明では、溶融個所を基板パッド上に
印刷された半田ペーストのみとすることができる。
【0011】また、上記の目的を達成するため、本発明
装置は、基板実装前の半導体集積回路と、半導体集積回
路の一面に設けられた熱伝導性部材と、熱伝導性部材を
介して半導体集積回路の一面に固定されたヒートシンク
とよりなることを特徴とする。この発明では、基板実装
前にヒートシンクが半導体集積回路に設けられているた
め、基板実装時に発生する熱による半導体集積回路の温
度上昇を抑制することかできる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる半導体集積
回路装置の一実施の形態の側面図を示す。図1におい
て、半導体集積回路(IC)11は基板実装前のIC
で、その上面に熱伝導性接着剤12が塗布されており、
この熱伝導性接着剤12により例えば金属製のヒートシ
ンク(放熱板)13がIC11の上面に取り付けられて
いる。熱伝導性接着剤12の硬化により、ヒートシンク
13がIC11上に固定された後、そのIC11が基板
に搭載され、リフローに投入される。なお、IC11
は、その半田付け用パッドに半田ボール17が設けられ
た、BGA(ボールグリッドアレイ)である。このヒー
トシンク付きICの状態で基板実装のためにリフロー投
入される。
【0013】図2は本発明になる半導体集積回路実装方
法の一実施の形態の説明図を示す。まず、図2(A)に
示すように、IC11の上面に熱伝導性ペースト(熱伝
導性接着剤)12を塗布した後、同図(B)に示すよう
に、ヒートシンク13を熱伝導性ペースト12を介在さ
せてIC11の上面に押圧する。
【0014】続いて、図2(C)に示すように、IC1
1上にヒートシンク13を載せた状態で熱伝導性ペース
トを硬化させることにより、ヒートシンク13はIC1
1上に強固に固定される。続いて、上記のようにしてヒ
ートシンク13が上面に固定されたIC11、すなわ
ち、ヒートシンク付きIC14を図2(D)に示すよう
に、基板15上に搭載した後、同図(E)に示すよう
に、リフローに投入する。
【0015】ここで、基板15の基板パッド上には図3
の断面図に示すように、半田ペースト16が印刷されて
おり、この半田ペースト16にIC11の半田ボール1
7が載置された状態で上記のリフロー投入が行われる。
これにより、基板15上の半田ペースト16及び半田ボ
ール17が溶融されて基板15上にIC11を取り付け
るが、半田ペースト16及び半田ボール17を溶融する
際に発生する熱はIC11の外部からIC11に伝播
し、そのままではIC11の過度な温度上昇がもたらさ
れ、甚だしい場合はIC11の内部回路が破壊してしま
う。
【0016】しかし、この実施の形態では、上記のIC
11に伝わった熱は熱伝導性接着剤12を介してヒート
シンク13に伝播し、更にこれより空気中に放散される
ため、IC11の温度を従来よりも低下させることがで
きる。このため、半田溶融時の温度プロファイルを従来
よりも高温に設定することができ、従来よりも半田溶融
状態をより良好とすることができる。
【0017】また、基板パッド上に印刷した半田ペース
トとして、鉛フリー半田などの高温半田を使用するとき
には、半田溶融時の温度プロファイルを高めに設定する
必要があるため、通常ではICの温度が上がり過ぎ、破
壊に至るおそれがあるが、この実施の形態のIC11に
はヒートシンク13を取り付けることで、IC11の温
度が低下するため、従来の半田溶融状態と同等の品質を
確保することができる。
【0018】ところで、IC11がBGAである場合で
も、ヒートシンク13が軽量である場合は、上述したよ
うに、リフロー投入により半田ペースト16及び半田ボ
ール17の両方を溶融してもよい。しかし、ヒートシン
ク13が重い場合は、基板15にヒートシンク付きIC
14を実装すると、ヒートシンク13の重みでブリッジ
等の不良が発生する可能性が高くなる。
【0019】その場合は、図3の断面図に示すように、
IC11の半田付け用パッドに形成される半田ボール1
7として、例えばAg/Sn共晶半田などの半田融点が
280℃程度の高温半田を用い、また、基板パッド上に
印刷した半田ペースト16として、例えばSn/Pb共
晶半田などの半田融点220℃程度の低温半田を使用
し、更に、リフローの温度設定をピークで235℃程度
にする。
【0020】これにより、図3の断面図に示すように、
半田溶融部18は基板パッド上に印刷した半田ペースト
16のみとされるため、上記のヒートシンク13の重み
に起因するブリッジを抑制することができる。
【0021】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば、IC11にヒートシンク1
3を取り付けるのに使用する熱伝導性接着剤12の代わ
りに、熱伝導性シートなどを使用することもできる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板パッド上に印刷された半田ペーストを溶融して基板
上に半導体集積回路を実装する際に、既に半導体集積回
路にヒートシンクを取り付けておくことで、半田ペース
トの溶融により発生する熱が半導体集積回路に伝播する
ことによる半導体集積回路の過度な温度上昇を抑制する
ようにしたため、半田溶融時の温度プロファイルを従来
よりも高くでき、よって半田の溶融状態を従来よりも良
好にできる。
【0023】また、本発明によれば、半田溶融時の温度
プロファイルを従来よりも高くできるため、鉛フリー半
田などの高温半田を使用した場合でも、鉛フリー半田よ
り低融点の半田を使用する従来と同等の品質の半田溶融
状態を得ることができる。
【0024】更に、本発明によれば、基板パッド上に印
刷された半田ペーストの半田融点よりも高く、かつ、半
導体集積回路の高温半田ボールの半田融点よりも低い温
度に、ピークの温度設定をしてリフローすることによ
り、溶融個所を基板パッド上に印刷された半田ペースト
のみとするようにしたため、半導体集積回路がBGAで
もヒートシンクの重みによるブリッジの発生を抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体集積回路装置の一実施の形態の
側面図である。
【図2】本発明方法の一実施の形態の説明図である。
【図3】本発明装置の一実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
11 半導体集積回路(IC) 12 熱伝導性接着剤(ペースト) 13 ヒートシンク(放熱板) 14 ヒートシンク付きIC 15 基板 16 基板パッド上に印刷した半田ペースト 17 半田ボール 18 半田溶融部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 7/20 H01L 23/36 D 5F044 Fターム(参考) 5E319 AA03 AB05 AC01 BB01 BB04 BB05 BB07 BB08 CC33 CC58 CD29 GG03 GG05 5E322 AA11 AB06 EA11 FA04 5E336 AA04 BB00 CC34 DD28 DD32 DD39 EE03 EE07 GG03 GG06 5E338 AA00 BB71 BB75 EE02 EE51 5F036 AA01 BC05 BE01 5F044 KK01 LL05 LL07

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路の一面に、熱伝導性部材
    を介してヒートシンクを取り付ける第1の工程と、 前記熱伝導性部材を硬化させる第2の工程と、 前記熱伝導性部材の硬化により前記ヒートシンクが一面
    に固定された前記半導体集積回路の半田付け用パッドに
    設けられた半田ボールを基板パッド上に印刷された半田
    ペーストに載置し、かつ、該半田ペーストを溶融して基
    板上に取り付ける第3の工程とを含むことを特徴とする
    半導体集積回路実装方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体集積回路の半田付け用パッド
    に設けられた半田ボールは、半田融点が前記基板パッド
    上に印刷された半田ペーストの半田融点よりも高い高温
    半田ボールであり、前記第3の工程は、前記基板パッド
    上に印刷された半田ペーストの半田融点よりも高く、か
    つ、前記高温半田ボールの半田融点よりも低い温度に、
    ピークの温度設定をしてリフローすることを特徴とする
    請求項1記載の半導体集積回路実装方法。
  3. 【請求項3】 前記熱伝導性部材は、熱伝導性接着剤で
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積
    回路実装方法。
  4. 【請求項4】 前記熱伝導性部材は、熱伝導性シートで
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積
    回路実装方法。
  5. 【請求項5】 基板実装前の半導体集積回路と、 前記半導体集積回路の一面に設けられた熱伝導性部材
    と、 前記熱伝導性部材を介して前記半導体集積回路の一面に
    固定されたヒートシンクとよりなることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記熱伝導性部材は、熱伝導性接着剤で
    あることを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路装
    置。
  7. 【請求項7】 前記熱伝導性部材は、熱伝導性シートで
    あることを特徴とする請求項5記載の半導体集積回路装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1320288A2 (en) * 2001-12-14 2003-06-18 Fujitsu Limited Printing wiring board device and method of manufacture thereof
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