JP2007059712A - Packaging method - Google Patents

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JP2007059712A JP2005244586A JP2005244586A JP2007059712A JP 2007059712 A JP2007059712 A JP 2007059712A JP 2005244586 A JP2005244586 A JP 2005244586A JP 2005244586 A JP2005244586 A JP 2005244586A JP 2007059712 A JP2007059712 A JP 2007059712A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a packaging method for reducing the manufacturing time. <P>SOLUTION: Processes are performed, namely a process for forming a recess 14 for placing a solder ball 12 in a lead frame 10; a process for placing the solder ball 12 that does not contain flux on the recess 14; and a process for performing the solder junction of a surface 22S to be jointed and the recess 14 by bringing the surface 22S in an SMD 22 into contact with the solder ball 12 and melting the solder ball 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リードフレームに電子部品を実装する実装方法に関する。   The present invention relates to a mounting method for mounting an electronic component on a lead frame.

SMD(表面実装デバイス)などの電子部品(デバイス)をリードフレームに実装することが広く行われている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Electronic components (devices) such as SMD (surface mount device) are widely mounted on lead frames (see, for example, Patent Document 1).

実装方法としては、(1)リフローによりはんだ接合する、(2)導電性接着剤で接合する、(3)はんだペーストをディスペンスや印刷でリードフレームに付着させて接合する、などの方法が挙げられる。   Examples of mounting methods include (1) solder joining by reflow, (2) joining with a conductive adhesive, and (3) attaching solder paste to a lead frame by dispensing or printing and joining. .

しかし、(1)では、通常のリフローではんだ接合すると、発生したフラックスを洗浄することが必要になり、(2)では、タクト(特に硬化時間)が長くなる上、タックフリータイムの管理が必要になり、(3)では、ペーストの粘度の影響が大きく、管理が大変であり、いずれも製造時間の短縮の妨げになっているという問題があった。
特開2005−72266号公報
However, in (1), it is necessary to clean the generated flux when soldered by normal reflow. In (2), the tact (particularly the curing time) is increased and the tack-free time must be managed. Thus, in (3), the effect of the viscosity of the paste is large and management is difficult.
JP 2005-72266 A

本発明は、上記事実を考慮して、製造時間の短縮を図った実装方法を提供することを課題とする。   In view of the above facts, an object of the present invention is to provide a mounting method that shortens the manufacturing time.

請求項1に記載の発明は、リードフレームに電子部品を実装する実装方法であって、はんだボールを載せる凹部を前記リードフレームに形成する工程と、前記凹部に、フラックスを含まないはんだボールを載せる工程と、前記電子部品の被接合部を前記はんだボールに当接させ、前記はんだボールを溶融させることにより、前記被接合部と前記凹部とをはんだ接合する工程と、を行うことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a mounting method for mounting an electronic component on a lead frame, the step of forming a recess for mounting a solder ball on the lead frame, and the mounting of a solder ball not containing flux in the recess. And a step of soldering the portion to be joined and the concave portion by bringing the solder ball into contact with the solder ball and melting the solder ball. .

電子部品とは、パッケージに限らず、実装可能な一般的な部品(コンデンサなど)も含む概念である。   An electronic component is a concept that includes not only a package but also a general component that can be mounted (such as a capacitor).

はんだボールとは、はんだ材をボール状にしたものである。   A solder ball is a ball of solder material.

リードフレームの凹部、及び、電子部品の被接合部には、はんだがぬれ易いように、予め表面改質処理(例えばプラズマ処理)を施しておくことが好ましい。   It is preferable to subject the concave portion of the lead frame and the bonded portion of the electronic component to surface modification treatment (for example, plasma treatment) in advance so that the solder is easily wetted.

はんだボールを載せる凹部をリードフレームに形成するのは、例えばスタンピング時に行う。また、凹部にはんだボールを載せる手法は特に限定しない。   The recess for placing the solder ball is formed in the lead frame, for example, during stamping. Further, the method for placing the solder ball in the recess is not particularly limited.

電子部品の被接合部をはんだボールに当接させ、はんだボールを溶融させる際、電子部品に悪影響が出ない程度で、熱によって溶融させてもよいし、他の方法で溶融させてもよい。   When the soldered part is brought into contact with the solder ball and the solder ball is melted, the electronic part may be melted by heat or may be melted by other methods to the extent that the electronic component is not adversely affected.

請求項1に記載の発明では、このように、凹部にはんだボールを載せ、これを溶融させており、溶融したはんだは凹部内に滞留する。従って、電子部品のリードフレームに対するアンカー(はんだ接合面積)が増大するので、はんだボールがフラックスを含んでいなくても、リードフレームの凹部と電子部品の被接合部とを良好にはんだ接合させ易い。従って、フラックスを除去するための洗浄が不要になるので、実装する上で製造時間が短縮される。また、はんだバンプを形成しなくてもよいので、この効果は一層顕著なものとなる。   In the first aspect of the present invention, the solder balls are placed on the recesses and melted as described above, and the melted solder stays in the recesses. Accordingly, since the anchor (solder joint area) of the electronic component with respect to the lead frame increases, it is easy to satisfactorily solder the concave portion of the lead frame and the joined portion of the electronic component even if the solder ball does not contain flux. . This eliminates the need for cleaning to remove the flux, thereby reducing the manufacturing time for mounting. Further, since it is not necessary to form solder bumps, this effect becomes more remarkable.

また、はんだボールとして鉛フリーのはんだボールを用いてもよい。これにより、鉛フリーはんだ実装が容易に可能となる。   A lead-free solder ball may be used as the solder ball. Thereby, lead-free solder mounting can be easily performed.

請求項2に記載の発明は、前記凹部に前記はんだボールを載せる際、多数のはんだボールが収容されてなるはんだボール集合体内を前記リードフレームに通過させることにより、はんだボールを前記凹部に自己搭載させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, when the solder ball is placed in the recess, the solder ball is self-mounted in the recess by passing through the lead frame through a solder ball assembly in which a large number of solder balls are accommodated. It is characterized by making it.

これにより、著しく短時間で容易に凹部にはんだボールを載せることができる。   As a result, the solder ball can be easily placed in the recess in a remarkably short time.

請求項3に記載の発明は、前記はんだボールを溶融させる際、酸化防止対策を施すことを特徴とする。   The invention described in claim 3 is characterized in that an anti-oxidation measure is taken when the solder ball is melted.

酸化防止対策としては、アンダーフィル用の封止剤をはんだボール及びその近辺のリードフレーム部分に塗布してもよいし、はんだボール近辺を不活性ガス雰囲気にしてもよい。   As an anti-oxidation measure, an underfill sealant may be applied to the solder ball and the lead frame portion in the vicinity thereof, or the vicinity of the solder ball may be set to an inert gas atmosphere.

請求項3に記載の発明により、良好なはんだ接合構造を形成し易い。   According to the invention of claim 3, it is easy to form a good solder joint structure.

請求項4に記載の発明は、前記はんだボールを溶融させる際、前記リードフレームのうち、前記凹部を形成している部位をヒートステージで局部的に加熱するとともに、温度上昇を抑制する部位をヒートシンクで局部的に冷却することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, when the solder ball is melted, a portion of the lead frame where the recess is formed is locally heated by a heat stage and a portion that suppresses the temperature rise is a heat sink. It is characterized by cooling locally.

これにより、はんだボールをリフローさせる際、遠赤外線の照射などによる広い範囲の加熱を行わなくて済む。従って、高温では故障や変形等の不具合を起こしてしまう部品が取付けられているリードフレームにはんだ接合する場合であっても、この部品の機能を損なうことなく良好にはんだ接合することができる。   Thereby, when reflowing a solder ball, it is not necessary to perform heating in a wide range by irradiation of far infrared rays. Accordingly, even when soldering is performed to a lead frame to which a component that causes a failure such as failure or deformation at high temperatures is attached, it is possible to perform good soldering without impairing the function of the component.

本発明は上記構成としたので、以下の効果を奏することができる。   Since the present invention has the above configuration, the following effects can be obtained.

請求項1に記載の発明によれば、実装する上で製造時間が短縮される。   According to the first aspect of the present invention, the manufacturing time is shortened in mounting.

請求項2に記載の発明によれば、著しく短時間で容易に凹部にはんだボールを載せることができる。   According to invention of Claim 2, a solder ball can be easily mounted in a recessed part in a remarkably short time.

請求項3に記載の発明によれば、良好なはんだ接合構造を形成し易い。   According to the invention described in claim 3, it is easy to form a good solder joint structure.

請求項4に記載の発明によれば、高温では故障等を起こしてしまう部品を有するものにはんだ接合する場合であっても、この部品の機能を損なうことなく良好にはんだ接合することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, even when solder bonding is performed to a component having a component that causes a failure or the like at a high temperature, the component can be soldered satisfactorily without impairing the function of the component.

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第2実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments will be described and embodiments of the present invention will be described. In the second and subsequent embodiments, the same components as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態について説明する。本実施形態では、以下に示すような工程を行うことによって、リードフレームにSMD(表面実装部品)を実装する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described below. In the present embodiment, an SMD (surface mounted component) is mounted on the lead frame by performing the following processes.

まず、プラズマ処理によりSMDの被接合面及びリードフレーム表面の表面改質処理を行い、更に、リードフレームの表面をパラジウム(Pd)又は金(Au)でフラッシュメッキしておく。   First, a surface modification treatment is performed on the SMD bonded surface and the lead frame surface by plasma treatment, and the lead frame surface is flash plated with palladium (Pd) or gold (Au).

そして、図1に示すように、はんだボール12(図2参照)を載せる凹部14を、フラッシュメッキした上記のリードフレーム10に形成する。この凹部14を形成するには、本実施形態ではスタンピング時に行う。スタンピング時の盛り上がりをなくし、かつ、はんだボール12が入り易いようなパンチ形状とする。凹部14の寸法は、はんだボール12の寸法に応じて決定する、すなわち、はんだボール12を溶融させて良好にはんだ接合できる寸法にしておく。   Then, as shown in FIG. 1, a recess 14 on which the solder ball 12 (see FIG. 2) is placed is formed in the lead frame 10 that has been flash-plated. In this embodiment, the recess 14 is formed during stamping. The punch shape is such that the bulge during stamping is eliminated and the solder balls 12 are easy to enter. The size of the recess 14 is determined according to the size of the solder ball 12, that is, a size that allows the solder ball 12 to be melted and soldered well.

また、フラックスを含まない鉛フリーのはんだボール12を多数製造しておき、リードフレーム10を通過させることができるような寸法の容器内にこの多数のはんだボール12を収容しておく。   Further, a large number of lead-free solder balls 12 that do not contain flux are manufactured, and the large number of solder balls 12 are accommodated in a container having a size that allows the lead frame 10 to pass therethrough.

そして、リードフレーム10を上記容器内に通過させる。この結果、図2に示すように、フラックスを含まないはんだボール12がリードフレーム10の凹部14に載った状態になる。   Then, the lead frame 10 is passed through the container. As a result, as shown in FIG. 2, the solder ball 12 not containing the flux is placed in the recess 14 of the lead frame 10.

更に、図3に示すように、ヒートステージ18の真上に、凹部14を形成しているリードフレーム部位が位置するように、低温で予熱する低温予熱搬送レール20によってリードフレーム10を搬送する。低温予熱搬送レール20による予熱温度は80〜100℃程度である。   Further, as shown in FIG. 3, the lead frame 10 is transported by a low-temperature preheating transport rail 20 that is preheated at a low temperature so that the lead frame portion where the recess 14 is formed is positioned directly above the heat stage 18. The preheating temperature by the low temperature preheating conveyance rail 20 is about 80-100 degreeC.

更に、少なくともはんだボール12の近辺を不活性ガス雰囲気にする。そして、ヒートステージ18を上昇させて、凹部14を形成しているリードフレーム部位にヒートステージ18を下方から接触させ、ヒートステージ18で凹部14を局部的に加熱する。これと併せて、実装するSMD22の下面側に形成されている被接合面22Sをはんだボール12に当接させてはんだボール12を押圧する。この結果、はんだボール12が溶融する。このとき、必要に応じ、リードフレーム10のうち温度上昇を抑制すべき部分(例えば、図4に示すように、熱で変形してしまうコネクタ16が取付けられている部分など)が存在している場合、ヒートステージ18と連動させてヒートシンク24を所定位置に当接させ、この位置から先にはあまり熱が伝わらないようにする。ヒートシンク24の材質としては、アルミニウムや銅などの熱伝導率が良いものを用いることが好ましい。   Further, at least the vicinity of the solder ball 12 is set to an inert gas atmosphere. Then, the heat stage 18 is raised, the heat stage 18 is brought into contact with the lead frame part forming the recess 14 from below, and the recess 14 is locally heated by the heat stage 18. At the same time, the solder ball 12 is pressed by bringing the bonded surface 22S formed on the lower surface side of the SMD 22 to be mounted into contact with the solder ball 12. As a result, the solder ball 12 is melted. At this time, if necessary, there is a portion of the lead frame 10 where the temperature rise should be suppressed (for example, a portion to which a connector 16 that is deformed by heat as shown in FIG. 4 is attached). In this case, the heat sink 24 is brought into contact with a predetermined position in conjunction with the heat stage 18 so that the heat is not transmitted much beyond this position. As the material of the heat sink 24, it is preferable to use a material having good thermal conductivity such as aluminum or copper.

その後、ヒートステージ18を下降させてリードフレーム10に非接触とし、溶融はんだを固化させる。この結果、図5に示すように、SMD22の被接合面22Sとリードフレーム10の凹部14とがはんだ接合部26によって接合される。   Thereafter, the heat stage 18 is lowered to make no contact with the lead frame 10, and the molten solder is solidified. As a result, as shown in FIG. 5, the to-be-joined surface 22 </ b> S of the SMD 22 and the concave portion 14 of the lead frame 10 are joined by the solder joint portion 26.

この後、SMD22を封止する封止工程を行う。封止工程としては、例えば、トランスファー成形やインジェクション成形などにより、ホットメルト材でSMD22を覆う。   Thereafter, a sealing process for sealing the SMD 22 is performed. As the sealing process, for example, the SMD 22 is covered with a hot-melt material by transfer molding, injection molding, or the like.

以上説明したように、本実施形態では、リードフレーム10の凹部14にはんだボール12を載せ、これを溶融させており、溶融したはんだは凹部14内に滞留する。従って、SMD22のリードフレーム10に対するアンカー(はんだ接合面積)が増大するので、はんだボール12がフラックスを含んでいなくても、凹部14と被接合面22Sとを良好にはんだ接合させ易い。   As described above, in the present embodiment, the solder balls 12 are placed on the recesses 14 of the lead frame 10 and melted, and the melted solder stays in the recesses 14. Accordingly, since the anchor (solder joint area) of the SMD 22 to the lead frame 10 increases, it is easy to satisfactorily solder the recess 14 and the joined surface 22S even if the solder ball 12 does not contain flux.

また、はんだボール12として鉛フリーのはんだボールを用いおり、これにより、鉛フリーはんだ実装が容易に可能となっている。   In addition, a lead-free solder ball is used as the solder ball 12, which makes it possible to easily perform lead-free solder mounting.

また、導電性接着剤を用いていないので、タックフリータイムの管理が不要であり、はんだペーストを用いていないので、ペーストの粘度管理が不要である。   In addition, since no conductive adhesive is used, it is not necessary to manage tack-free time, and since no solder paste is used, it is not necessary to manage the viscosity of the paste.

更に、凹部14にはんだボール12を載せる際、多数のはんだボールを収容した容器内をリードフレーム10に通過させることにより、はんだボール12を凹部14に自己搭載させている。これにより、著しく短時間で容易に凹部14にはんだボール12を載せることができる。   Further, when the solder ball 12 is placed in the recess 14, the solder ball 12 is self-mounted in the recess 14 by passing the lead frame 10 through a container containing a large number of solder balls. As a result, the solder balls 12 can be placed on the recesses 14 in an extremely short time.

また、はんだボール12を溶融させる際、はんだボール12の酸化防止対策として不活性ガス雰囲気にしている。これにより、良好なはんだ接合部26を形成し易い。   Further, when the solder ball 12 is melted, an inert gas atmosphere is used as a measure for preventing the solder ball 12 from being oxidized. Thereby, it is easy to form a good solder joint portion 26.

また、はんだボール12を溶融させる際、ヒートステージ18で凹部14を局部的に加熱している。これにより、はんだボールをリフローさせる際、遠赤外線の照射などによる広い範囲の加熱を行わなくて済む。従って、高温では故障や変形等の不具合を起こしてしまう部品(例えばコネクタ16)がリードフレーム10に取付けられている場合であっても、この部品の機能を損なうことなく良好にはんだ接合することができる。更に、必要に応じて、ヒートシンク24により温度上昇を局部的に抑制しており、この効果を一層顕著にしている。   Further, when the solder ball 12 is melted, the recess 14 is locally heated by the heat stage 18. Thereby, when reflowing a solder ball, it is not necessary to perform heating in a wide range by irradiation of far infrared rays. Therefore, even when a component (for example, the connector 16) that causes a failure such as failure or deformation at high temperatures is attached to the lead frame 10, it is possible to perform soldering well without impairing the function of the component. it can. Furthermore, the temperature rise is locally suppressed by the heat sink 24 as necessary, and this effect is made more remarkable.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に比べ、はんだ接合する際のはんだの酸化防止対策として、不活性ガス雰囲気にすることに代えて、図6に示すように、アンダーフィル用の封止剤30をはんだボール12及びその近辺のリードフレーム部分に塗布しておく。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In this embodiment, as compared with the first embodiment, as an anti-oxidation measure for solder at the time of soldering, instead of using an inert gas atmosphere, as shown in FIG. Is applied to the solder ball 12 and the lead frame portion in the vicinity thereof.

そして、第1実施形態と同様に、ヒートステージ18で凹部14を下方から加熱しつつSMD22の被接合面22Sで押圧し、第1実施形態と同様にはんだ接合部を形成している。   Then, as in the first embodiment, the concave portion 14 is heated from below by the heat stage 18 and pressed by the bonded surface 22S of the SMD 22 to form a solder joint as in the first embodiment.

本実施形態により、不活性ガスや、不活性ガス雰囲気にする設備の必要がなくなる。   This embodiment eliminates the need for an inert gas or an inert gas atmosphere.

[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に比べ、はんだボール12に代えて、図7に示すように、無洗浄フラックス40が含まれたはんだボール42を用いる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, as compared with the first embodiment, instead of the solder balls 12, as shown in FIG.

本実施形態では、はんだボール42が溶融した際、この無洗浄フラックス40によりはんだのぬれ性が良好になる。従って、第1実施形態のように、凹部14を形成する前にリードフレーム10のプラズマ処理を行う必要がなくなるので、製造時間を更に短縮させることができる。   In this embodiment, when the solder balls 42 are melted, the non-cleaning flux 40 improves the wettability of the solder. Therefore, unlike the first embodiment, it is not necessary to perform the plasma treatment of the lead frame 10 before forming the recess 14, so that the manufacturing time can be further shortened.

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments. However, these embodiments are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say, the scope of rights of the present invention is not limited to the above embodiment.

図1(A)及び(B)は、それぞれ、第1実施形態でリードフレームに凹部を形成したことを示す側面断面図、及び、図1(A)の部分拡大図である。FIGS. 1A and 1B are a side cross-sectional view and a partial enlarged view of FIG. 1A, respectively, showing that a recess is formed in the lead frame in the first embodiment. 第1実施形態で、リードフレームの凹部にはんだボールを載せたことを示す側面断面図である。FIG. 3 is a side cross-sectional view showing that the solder ball is placed in the concave portion of the lead frame in the first embodiment. 第1実施形態で、SMDをリードフレームにはんだ接合させることを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows joining SMD to a lead frame by 1st Embodiment. 第1実施形態で、コネクタが接続されている例を示す模式的な側面断面図である。In a 1st embodiment, it is a typical side sectional view showing the example where the connector is connected. 第1実施形態で、SMDをリードフレームのはんだ接合したことを示す側面断面図である。In 1st Embodiment, it is side surface sectional drawing which shows having soldered SMD to the lead frame. 第2実施形態で、アンダーフィル用の封止剤をはんだボール及びその近辺に塗布したことを示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows having apply | coated the sealing agent for underfills to the solder ball | bowl and its vicinity in 2nd Embodiment. 第3実施形態で、無洗浄フラックスが含まれたはんだボールを示す断面図である。In 3rd Embodiment, it is sectional drawing which shows the solder ball in which the non-cleaning flux was contained.

符号の説明Explanation of symbols

10 リードフレーム
12 はんだボール
14 凹部
18 ヒートステージ
22 SMD
22S 被接合面(被接合面)
24 ヒートシンク
42 はんだボール
10 Lead frame 12 Solder ball 14 Recess 18 Heat stage 22 SMD
22S surface to be joined (surface to be joined)
24 heat sink 42 solder ball

Claims (4)

リードフレームに電子部品を実装する実装方法であって、
はんだボールを載せる凹部を前記リードフレームに形成する工程と、
前記凹部に、フラックスを含まないはんだボールを載せる工程と、
前記電子部品の被接合部を前記はんだボールに当接させ、前記はんだボールを溶融させることにより、前記被接合部と前記凹部とをはんだ接合する工程と、
を行うことを特徴とする実装方法。
A mounting method for mounting electronic components on a lead frame,
Forming a recess on the lead frame for placing a solder ball;
A step of placing a solder ball containing no flux in the recess;
A step of soldering the bonded portion and the concave portion by bringing the bonded portion of the electronic component into contact with the solder ball and melting the solder ball;
The mounting method characterized by performing.
前記凹部に前記はんだボールを載せる際、多数のはんだボールが収容されてなるはんだボール集合体内を前記リードフレームに通過させることにより、はんだボールを前記凹部に自己搭載させることを特徴とする請求項1に記載の実装方法。   2. When the solder ball is placed in the recess, the solder ball is self-mounted in the recess by passing the lead frame through a solder ball assembly in which a large number of solder balls are accommodated. Implementation method described in 1. 前記はんだボールを溶融させる際、酸化防止対策を施すことを特徴とする請求項1又は2に記載の実装方法。   The mounting method according to claim 1, wherein an anti-oxidation measure is taken when the solder ball is melted. 前記はんだボールを溶融させる際、前記リードフレームのうち、前記凹部を形成している部位をヒートステージで局部的に加熱するとともに、温度上昇を抑制する部位をヒートシンクで局部的に冷却することを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の実装方法。   When the solder ball is melted, a portion of the lead frame where the concave portion is formed is locally heated with a heat stage, and a portion that suppresses the temperature rise is locally cooled with a heat sink. The mounting method according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010047010A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-29 パナソニック株式会社 Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2015153877A (en) * 2014-02-13 2015-08-24 セイコーインスツル株式会社 Lead frame and method of manufacturing semiconductor device

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