JP2014175523A - Printed wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はBGA部品を実装するプリント配線板に関する。 The present invention relates to a printed wiring board for mounting a BGA component.
面実装用の半導体装置として、BGA(Ball Grid Array)部品がある。これは、内部にLSIなどの電子部品を封止したパッケージの一面にパッド(電極)を格子状に設け、それら各パッドに接続用の半田ボールを設けた構造のものである。このBGA部品を実装するプリント配線板にあっては、BGA部品の半田ボールを半田付けするためのランド(電極)上に、クリーム半田を塗布し、そして、BGA部品を半田ボールがランド上のクリーム半田に合うようにプリント配線板に載せ、リフロー炉において熱風で加熱してクリーム半田および半田ボールを溶融させ、BGA部品をプリント配線板に半田付けするようにしている。 As a semiconductor device for surface mounting, there is a BGA (Ball Grid Array) component. This is a structure in which pads (electrodes) are provided in a lattice shape on one surface of a package in which electronic components such as LSIs are sealed, and solder balls for connection are provided on these pads. In the printed wiring board on which this BGA component is mounted, cream solder is applied onto a land (electrode) for soldering the solder ball of the BGA component, and the solder ball is applied to the cream on the land. It is placed on a printed wiring board so as to match the solder, heated with hot air in a reflow oven to melt cream solder and solder balls, and solder the BGA component to the printed wiring board.
リフロー方式による半田付けにおいて、半田ボールよりもクリーム半田の方が先に溶融すると、良好なる半田付け状態を得ることができるとされている。これは、クリーム半田が先に溶けると、その溶融したクリーム半田がBGA部品の半田ボールの表面を濡れ上がり、これにより、半田ボールの表面の酸化膜や汚れが除去され、活性化されるからであるとされる。 In the soldering by the reflow method, when the cream solder is melted before the solder balls, a good soldering state can be obtained. This is because when the cream solder is melted first, the melted cream solder wets the surface of the solder ball of the BGA component, thereby removing and activating the oxide film and dirt on the surface of the solder ball. It is supposed to be.
上記特許文献1のプリント配線板では、塗布されたクリーム半田の断面形状が矩形状である。このため、BGA部品をプリント配線板に搭載したとき(クリーム半田の上面に半田ボールが接した状態となる。)、半田ボールとクリーム半田との間に生じる隙間が狭く、その隙間内に熱風が入り難い。また、クリーム半田の断面形状が矩形状で、高さが同じの場合、他の断面形状、例えば台形状のものに比べて体積が大きく、従って熱容量が大きい。このようなクリーム半田では、熱風によって加熱したときの温度上昇が緩やかで、半田ボールに接する中央部分が溶融温度に達するまでに時間がかかる。逆に、半田ボールには熱風が当り易く、比較的早い時期に溶融する。従って、クリーム半田が溶融する前に半田ボールが融け始めることが往々にして起こり、良好なる半田付け状態が得られなくなる恐れがある。
特に、クリーム半田が無鉛(鉛フリー)の半田で、半田ボールが有鉛半田である場合には、無鉛のクリーム半田よりも融点の低い半田ボールの方が先に溶融する傾向が更に強くなり、良好な半田付け状態が得られない。
In the printed wiring board disclosed in
In particular, when the cream solder is lead-free (lead-free) solder and the solder ball is leaded solder, the solder ball having a lower melting point than the lead-free cream solder is more likely to melt first, A good soldering state cannot be obtained.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、クリーム半田が鉛フリーの半田で、BGA部品の半田ボールが有鉛半田であっても、クリーム半田の方が半田ボールよりも先に融けるようにすることができるプリント配線板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances. The purpose of the present invention is to make cream solder lead-free solder, and even if the solder balls of BGA parts are leaded solder, cream solder is more preferable than solder balls. An object of the present invention is to provide a printed wiring board that can be melted first.
請求項1の発明は、プリント配線のランドに塗布するクリーム半田の形状を、半田ボールが当てられる部分の周囲部がランド側に向かって下降傾斜する錐台状としたので、密に形成されているクリーム半田の相互間の隙間が広くなり、クリーム半田の相互間を熱風が通り易くなる。また、クリーム半田の体積が小さくなり、熱容量が小さくなる。このように、熱容量のより小さいクリーム半田が熱(熱風)をより多く受けることができるようになるので、半田ボールが無鉛半田で、クリーム半田が鉛フリーの半田を用いたとしても、クリーム半田を半田ボールよりも早く溶融させることが可能となる。このため、先に溶融したクリーム半田が未だ溶けていない半田ボールの表面に濡れ上がり、当該半田ボールの表面の酸化膜や汚れを除去した後、半田ボールが溶融してクリーム半田の半田と融合するようになり、良好な半田付け状態が得られる。
In the invention of
請求項2の発明は、クリーム半田のうち、半田ボールが当てられる部分の周囲部の下降傾斜部分を、円弧凹面状にしたものである。このようにすると、クリーム半田の下降傾斜部分の表面積がより広くなるため、クリーム半田が熱風から受ける熱量をより増加させることができる。
The invention according to
請求項3の発明は、半田ボールが鉛を含む有鉛半田からなり、クリーム半田が無鉛半田からなる場合、ランドに塗布するクリーム半田のうち、半田ボールが当てられる部分(上面)を、半田ボールを受け入れる球状凹面にしたものである。
According to the invention of
このようにすると、半田ボールと錘台状のクリーム半田の上面との間の隙間がより狭く、または隙間が無くなるので、半田ボールのうち球状凹面に入った部分に熱風が当り難く、または熱風が当らなくなるので、半田ボールの溶融時期が遅れる。一方、クリーム半田も球状凹面には熱風が当り難く、または球状凹面に熱風が当らなくなるが、クリーム半田の場合には、体積が小さいので、その溶融時期に対して、上面を球状凹面としたことによる受熱量の減少よりも、上面の周囲部を下降傾斜させて受熱面積を増大させたことによる受熱量の増加の方がより大きな影響を及ぼす。このため、クリーム半田の上面を球状凹面にすると、半田ボールの溶融時点を遅くできるので、クリーム半田の方を早く溶融させることについて、確実性が増す。 In this way, the gap between the solder ball and the upper surface of the frustum-shaped cream solder is narrower or there is no gap, so it is difficult for hot air to hit the part of the solder ball that has entered the spherical concave surface, or hot air Since it does not hit, the melting time of the solder ball is delayed. On the other hand, it is difficult for hot air to hit the spherical concave surface, or hot air does not hit the spherical concave surface, but in the case of cream solder, the volume is small, so the upper surface was made spherical concave for the melting time The increase in the amount of heat received by increasing the heat receiving area by tilting the peripheral portion of the upper surface downward has a greater effect than the decrease in the amount of heat received by. For this reason, if the upper surface of the cream solder is made into a spherical concave surface, the melting point of the solder ball can be delayed, so that the certainty about melting the cream solder earlier is increased.
また、球状凹面の半径を変えることで、半田ボールとクリーム半田の球状凹面との間の隙間の大きさを調整することができる。これにより、クリーム半田の球状凹面と半田ボールとの間に生ずる隙間の大きさを調整、ひいては半田ボールの受熱量を調整することができるので、半田ボールの大きさなどに応じて球状凹面の半径を変化させることで、クリーム半田溶融後における半田ボールの溶融時期を調整することが可能となる。 Further, by changing the radius of the spherical concave surface, the size of the gap between the solder ball and the spherical concave surface of the cream solder can be adjusted. As a result, the size of the gap formed between the spherical concave surface of the cream solder and the solder ball can be adjusted, and consequently the amount of heat received by the solder ball can be adjusted, so the radius of the spherical concave surface can be adjusted according to the size of the solder ball. It is possible to adjust the melting time of the solder ball after melting the cream solder.
以下、本発明を実施形態により具体的に説明する。
[第1の実施形態]
図1〜図6は本発明の第1の実施形態を示す。図2には、BGA部品1が示されている。このBGA部品1は、内部に図示しないLSIなどの電子部品を封止したパッケージ2を主体とするもので、このパッケージ2の一面(底面)には、図3に示すパッド(電極)3が格子状に配列され、そのパッドに接続端子となる半田ボール4が設けられている。この実施形態における半田ボール4は、周知の有鉛半田が用いられている。なお、電子部品はボンディングワイヤなどによってパッド3に接続されている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to embodiments.
[First Embodiment]
1 to 6 show a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the
図4には、BGA部品1を実装するプリント配線板5が示されている。このプリント配線板5は、表面或いは内部にプリント配線された導電路(図示せず)を有し、表面に導電路に接続されたランド6が形成されている。このランド6のうち、所要のものはBGA部品1を実装するために当該BGA部品1の半田ボール4と同じピッチ間隔で格子状に配列されている。
FIG. 4 shows a printed
プリント配線板4のランド6のうち、BGA部品1を実装するランド6(以下、単にランド6という)には、クリーム半田7が設けられている。このクリーム半田7は、半田の粉末にフラックスを加えて適度な粘度にしたもので、半田は例えば鉛を含まない鉛フリーの半田(無鉛半田)からなる。鉛フリーの半田は、SnAgCu系、SnCu系、SnZnBi系など種々のものがある。
Of the
クリーム半田7は、図5にも示すように、BGA部品1の半田ボール4が当てられる部分(上面)の周囲部がランド6側に向かって末広がり状に直線的に下降傾斜する円錐台状に形成されている。このクリーム半田7は、図6に示すように、プリント配線板5にメタルマスク8を宛てがい、メタルマスク8上にクリーム半田材9を置き、スキージ10で掻くことによって形成する。つまり、メタルマスク8にはクリーム半田7と同じ円錐台状の穴8aが形成されており、スキージ10で掻くと当該穴8a内にクリーム半田材9が埋め込まれてクリーム半田7として形成されるのである。
As shown in FIG. 5, the
各ランド6に円錐台状のクリーム半田7が形成されたプリント配線板5にBGA部品1を実装するには、BGA部品1を、図1(a)に示すように、その半田ボール4が各ランド6上のクリーム半田7に合うようにプリント配線板5上に載せ、リフロー炉に入れる。リフロー炉では、プリント配線板5とBGA部品1との間の隙間を通る熱風によって半田ボール4およびクリーム半田7が加熱される。
In order to mount the
リフロー炉での加熱時、従来は、クリーム半田が背の低い円柱状(断面が矩形状)であったため、縦横に多数密に形成されているクリーム半田の相互間の隙間は狭く、クリーム半田の相互間に熱風が侵入し難い。しかも、無鉛半田からなるクリーム半田は融点が高いので、半田ボールよりも溶融開始時期が遅れる恐れがあった。 When heating in a reflow oven, the cream solder has been in the shape of a short column (with a rectangular cross section). Hot air is unlikely to enter between each other. In addition, the cream solder made of lead-free solder has a high melting point, and there is a possibility that the melting start time is delayed as compared with the solder ball.
これに対し、本実施形態では、クリーム半田7が円錐台状になっている。このため、クリーム半田7の上面7a(円錐台の台面)よりも外側はプリント配線板5側に向かって下降傾斜する錐面7bになっているので、密に多数形成されているクリーム半田7の相互間の隙間は広くなり、クリーム半田7の相互間に熱風が入り易くなる。しかも、円錐面7bの表面積は、従来の円柱状のクリーム半田の円周側面の表面積よりも広く、受熱量は増加する上、本実施形態のクリーム半田7では、断面が台形状であるから、全体の体積が従来の円柱状のクリーム半田に比べて体積が小さく、同じ受熱量であった場合、円柱状の従来のクリーム半田よりも早く温度上昇する。
On the other hand, in this embodiment, the
このように、受熱量が多く、且つ熱容量が小さい本実施形態におけるクリーム半田7では、含有する半田粉末が融点の高い無鉛半田であっても、半田ボール4と接している中央部分まで早期に温度上昇する。このため、クリーム半田7は、有鉛半田からなる半田ボール4よりも早期に溶融し、溶融すると、半田ボール4がクリーム半田7に埋め込まれるようになってBGA部品1全体が沈み始める(図1(b))。そして、溶融したクリーム半田7が半田ボール4の表面に沿って濡れ上がり、半田ボール4の表面の汚れや酸化膜を除去し活性化する(図1(c))。この後、半田ボール4が溶融し、溶融したクリーム半田7の半田と融合一体化する。そして、最終的に冷却され、BGA部品1のパッド3とプリント配線板5のランド6とが半田付けされる。
As described above, in the
以上のように本実施形態では、半田ボール4が有鉛半田で、クリーム半田7が無鉛半田であっても、クリーム半田7がより早く溶融し、半田ボール4の表面を活性化した後、半田ボール4が溶融するので、良好なる半田付け状態を得ることができる。
As described above, in this embodiment, even if the
[第2の実地形態]
図7は本発明の第2の実施形態を示す。この実施形態が上述した第1の実施形態と異なるところは、クリーム半田7の円錐面7bを円弧凹面状に形成したところにある。
このようにすれば、円錐面7bの面積がより広くなるので、熱風からの受熱量が増加し、クリーム半田7の溶融時期がより早くなる。
[Second practical form]
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment described above in that the
In this way, since the area of the
[第3の実地形態]
図8および図9は本発明の第3の実施形態を示す。クリーム半田7の円錐面7bを円弧凹面状にした点では上述の第2の実施形態と同じであるが、この第2の実施形態と異なるところは、上面7aを半田ボール4が入り込む浅い球状凹面としたことにある。なお、上面7aを球状凹面にするには、例えば、図9に示すように、メタルマスク8で円錐台状のクリーム半田7を形成した後、メタルマスク8を外す前に、球状の押型11でクリーム半田7の上面7aを押圧して球状凹面に形成する。
[Third practical form]
8 and 9 show a third embodiment of the present invention. This is the same as the second embodiment described above in that the
このように上面7aを球状凹面にすると、BGA部品1をプリント配線板5に載せたとき、図8(a)に示すように、半田ボール4がクリーム半田7の上面7aの球状凹面内に入り込むため、半田ボール4とクリーム半田7との間の隙間がほとんどなくなり、熱風が入り込み難くなる。このため、半田ボール4の球状凹面に入り込んだ部分からの受熱がほとんどなくなり、半田ボール4の受熱量が減少し、溶融時期が遅れる。
When the
一方、クリーム半田7も、上面7aからの受熱がなくなるが、上面7aが平坦であっても、もともと半田ボール4との隙間が小さく、熱風がほとんど入り込まない部分であるから、その影響はより少ない上、球状凹面としたことによる体積減少もあるので、クリーム半田7の溶融時期の遅れは半田ボール4程ではなくなる。
On the other hand, the
このように第3の実施形態では、クリーム半田7の溶融時期が半田ボール4の溶融時期よりも確実に早くすることができる。
また、第3の実施形態においては、球状凹面の半径を大小変えることで、半田ボール4とクリーム半田7の上面7aとの間にできる隙間の大きさが変化する。そして、クリーム半田7の球状凹面と半田ボール4との間に生ずる隙間の大きさが変化すると、その隙間内に侵入する熱風量を多少なりとも変化させることができ、これにより、半田ボール4の受熱量を調整することができるので、半田ボール4の大きさなどに応じて球状凹面の半径を変化させることで、クリーム半田4の溶融後における半田ボール4の溶融時期を調整することが可能となる。
Thus, in the third embodiment, the melting time of the
In the third embodiment, the size of the gap formed between the
[その他の実施形態]
本発明は上述し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形または変更が可能である。
クリーム半田7の形状は円錐台に限らず、角錘台、三角錘台など他の形状であっても良い。
半田ボール4とクリーム半田7は、共に無鉛半田であっても良く、共に有鉛半田であっても良い。
クリーム半田7の傾斜面7bの角度は受熱量の調整のために適宜定めれば良い。
第2の実施形態におけるクリーム半田7、つまり傾斜面7bが直線状のものにおいて、上面を球状凹面に形成しても良い。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and the following modifications or changes are possible.
The shape of the
Both the
What is necessary is just to determine suitably the angle of the
In the
図面中、1はBGA部品、3はパッド、4は半田ボール、5はプリント配線板、6はランド、7はクリーム半田を示す。 In the drawings, 1 is a BGA component, 3 is a pad, 4 is a solder ball, 5 is a printed wiring board, 6 is a land, and 7 is cream solder.
Claims (3)
前記BGA部品の前記半田ボールを接続するためのランドを有し、前記ランドにクリーム半田を塗布し、それらクリーム半田に前記BGA部品の前記半田ボールを当てた状態で加熱して前記ランドに前記半田ボールを半田付けするプリント配線板において、
前記ランドに塗布する前記クリーム半田の形状を、前記半田ボールが当てられる部分の周囲部が前記ランド側に向かって下降傾斜する錐台状としたことを特徴とするプリント配線板。 A printed wiring board for mounting a BGA component in which pads are arranged in a grid pattern on one surface of an electronic component package and solder balls for connection are provided on the pads,
A land for connecting the solder balls of the BGA component; cream solder is applied to the lands; and the solder is applied to the lands by applying the solder balls of the BGA component to the cream solder. In printed wiring boards for soldering balls,
The printed wiring board according to claim 1, wherein the shape of the cream solder applied to the land is a frustum shape in which a peripheral portion of a portion to which the solder ball is applied is inclined downward toward the land side.
前記ランドに塗布する前記クリーム半田のうち、前記半田ボールが当てられる部分は前記半田ボールを受け入れる球状凹面に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のプリント配線板 The solder ball is made of leaded solder containing lead, the cream solder is made of lead-free solder not containing lead,
3. The printed wiring board according to claim 1, wherein a portion of the cream solder applied to the land to which the solder ball is applied is formed as a spherical concave surface that receives the solder ball. 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017221861A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 日本電気株式会社 | Solder paste and solder joint |
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2013
- 2013-03-11 JP JP2013047917A patent/JP2014175523A/en active Pending
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