JP2762982B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
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- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板より突出し球
形の外郭をもつ半田接続部材（以下単に半田バンプと記
す）の複数を具備する半導体装置に関する。
形の外郭をもつ半田接続部材（以下単に半田バンプと記
す）の複数を具備する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板面上に縦横に並べ配置される多数の
半田バンプをもつこの種の半導体装置として、例えば、
そのパッケージがボールグリッドアレイと呼ばれる半導
体装置が挙げられる。このボールグリットアレイは、電
子回路を形成する素子の増大や素子の高密度化に伴ない
パッケージの大型化および半田バンプの数の増大および
狭ピッチ化が進んできた。
半田バンプをもつこの種の半導体装置として、例えば、
そのパッケージがボールグリッドアレイと呼ばれる半導
体装置が挙げられる。このボールグリットアレイは、電
子回路を形成する素子の増大や素子の高密度化に伴ない
パッケージの大型化および半田バンプの数の増大および
狭ピッチ化が進んできた。
【０００３】この大型化したパッケージの半田バンプと
プリント配線板の導電パッドとの接続は、通常、フェー
スダウンと呼ばれる方法で行なわれていた。この方法
は、例えば、赤外線加熱炉のステージにプリント配線板
を置き、半田バンプを下向きにしそれぞれのプリント配
線板の導電パッドに当接させパッケージをプリント配線
板に乗せてから、赤外線加熱により半田バンプを溶融さ
せ接続する方法である。
プリント配線板の導電パッドとの接続は、通常、フェー
スダウンと呼ばれる方法で行なわれていた。この方法
は、例えば、赤外線加熱炉のステージにプリント配線板
を置き、半田バンプを下向きにしそれぞれのプリント配
線板の導電パッドに当接させパッケージをプリント配線
板に乗せてから、赤外線加熱により半田バンプを溶融さ
せ接続する方法である。
【０００４】従来、この半田バンプの材質は、主原料で
ある鉛に錫６３％を含む共晶半田が使われてた。この共
晶半田による半田バンプの利点は、リフロー時のリラク
ゼーションが大きく外郭の高さは元の高さの６０％程度
しか維持できないものの、プリント配線板に反りがあっ
ても、溶融部がその反りを吸収しプリント配線板のコプ
ラナテイ（平坦度）が得られるとともに溶融される半田
の表面張力によりセルフアライメント作用が働き位置ず
れが起ず接続できることであった。
ある鉛に錫６３％を含む共晶半田が使われてた。この共
晶半田による半田バンプの利点は、リフロー時のリラク
ゼーションが大きく外郭の高さは元の高さの６０％程度
しか維持できないものの、プリント配線板に反りがあっ
ても、溶融部がその反りを吸収しプリント配線板のコプ
ラナテイ（平坦度）が得られるとともに溶融される半田
の表面張力によりセルフアライメント作用が働き位置ず
れが起ず接続できることであった。
【０００５】しかしながら、この共晶半田によるバンプ
の外郭の高さでは、プリント配線板への接続部の信頼性
が問題となってきた。この問題は、基板とプリント配線
板との熱膨張差によるバンプの接続部に働くストレスが
バンプの高さが低いため大きくなり、しかもこのストレ
スがＩＯポートへの通電および遮断が行なわれる毎に繰
返し加えられ、やがては、プリント配線板へのバンプの
接続部が疲労し剪断されることである。
の外郭の高さでは、プリント配線板への接続部の信頼性
が問題となってきた。この問題は、基板とプリント配線
板との熱膨張差によるバンプの接続部に働くストレスが
バンプの高さが低いため大きくなり、しかもこのストレ
スがＩＯポートへの通電および遮断が行なわれる毎に繰
返し加えられ、やがては、プリント配線板へのバンプの
接続部が疲労し剪断されることである。
【０００６】なお、この接続界面に作用するストレスσ
は、周知のように、σ＝ΔαΔＴＧｌ／ｈである。ここ
で、Δαは熱膨張率の差、ΔＴは変化する温度差、Ｇは
弾性係数、ｌはパッケージの中心からストレスが加わる
半田バンプまでの距離およびｈは接続後の半田バンプの
高さである。このストレスを求める式は、リフロー後の
柱形状の半田バンプが弾性変形しないと仮定して成立す
るものの、リフロー時の半田バンプの高さが高く維持で
きれば、その分ストレスは小さくなり疲労破壊が起き難
い言える。
は、周知のように、σ＝ΔαΔＴＧｌ／ｈである。ここ
で、Δαは熱膨張率の差、ΔＴは変化する温度差、Ｇは
弾性係数、ｌはパッケージの中心からストレスが加わる
半田バンプまでの距離およびｈは接続後の半田バンプの
高さである。このストレスを求める式は、リフロー後の
柱形状の半田バンプが弾性変形しないと仮定して成立す
るものの、リフロー時の半田バンプの高さが高く維持で
きれば、その分ストレスは小さくなり疲労破壊が起き難
い言える。
【０００７】そこで、近年、この半田バンプの高さを得
るために種々の試みがなされた。例えば、ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ，
ＰＡ−ＣＫＡＧＩＮＧ，ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲ
ＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧ一ＹＰＡＲＴＢ，ＶＯＬ１
８，ＮＯ１，ＦＥＢＵＲＵＡＲＹ １９９５の５３から
５６ページに開示されている。この半田バンプは、鉛９
０％および錫１０％の高融点の半田をコアにしプリント
配線板および基板の接続に比較的に低融点の共晶半田を
使用し接続する構造である。この半田バンプによれば、
リフローによる接続時にコアの溶解は少なくて済みスタ
ンドオフ（接続後のバンプ高さ）が稼げることを特徴と
するものである。
るために種々の試みがなされた。例えば、ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ，
ＰＡ−ＣＫＡＧＩＮＧ，ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲ
ＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧ一ＹＰＡＲＴＢ，ＶＯＬ１
８，ＮＯ１，ＦＥＢＵＲＵＡＲＹ １９９５の５３から
５６ページに開示されている。この半田バンプは、鉛９
０％および錫１０％の高融点の半田をコアにしプリント
配線板および基板の接続に比較的に低融点の共晶半田を
使用し接続する構造である。この半田バンプによれば、
リフローによる接続時にコアの溶解は少なくて済みスタ
ンドオフ（接続後のバンプ高さ）が稼げることを特徴と
するものである。
【０００８】また、他の例として、ＵＳパテントである
ＵＳ５１４７０８４に開示されているように、目的がリ
ペアし易いように、あるいは、接続後に隣接する接続部
の接触やブリッジすることをを避けるために、高融点の
半田ボールを基板の低融点の半田に乗せその周囲をエポ
キシ樹脂で囲み、リフロー時に被接続板の低融点半田と
この高融点の半田ボールと接続し、半田ボールの高さを
維持するとともに接続部の周囲をエポキシ樹脂で取り囲
む構造である。
ＵＳ５１４７０８４に開示されているように、目的がリ
ペアし易いように、あるいは、接続後に隣接する接続部
の接触やブリッジすることをを避けるために、高融点の
半田ボールを基板の低融点の半田に乗せその周囲をエポ
キシ樹脂で囲み、リフロー時に被接続板の低融点半田と
この高融点の半田ボールと接続し、半田ボールの高さを
維持するとともに接続部の周囲をエポキシ樹脂で取り囲
む構造である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した高融点の半田
コアや半田ボールで形成される接続部は、剪断ストレス
を低くする高さの確保ができるものの、プリント配線板
の反りを吸収する低融点半田層の厚さを必要とする。こ
のように厚くしかも何百個という多数の半田層パターン
のそれぞれを一つも形状を崩さずに形成するのは、安価
な方法であるマスクを用いるスクリーン印刷するにして
も困難である。
コアや半田ボールで形成される接続部は、剪断ストレス
を低くする高さの確保ができるものの、プリント配線板
の反りを吸収する低融点半田層の厚さを必要とする。こ
のように厚くしかも何百個という多数の半田層パターン
のそれぞれを一つも形状を崩さずに形成するのは、安価
な方法であるマスクを用いるスクリーン印刷するにして
も困難である。
【００１０】また、後者の半田ボールによるバンプで
は、予じめ絶縁材であるエポキシ樹脂を基板に被着させ
フォトリソグラフィ技術により穴を形成しその穴に低融
点半田を充填してやれば、前述の半田層パターンの形崩
れは解消できるかもしれない。しかしながら、樹脂を所
定の厚みにコーティングし穴開けを行なうという工程が
増えることになり、この工程の増加による歩留の低下や
コストが上昇することは否めない。
は、予じめ絶縁材であるエポキシ樹脂を基板に被着させ
フォトリソグラフィ技術により穴を形成しその穴に低融
点半田を充填してやれば、前述の半田層パターンの形崩
れは解消できるかもしれない。しかしながら、樹脂を所
定の厚みにコーティングし穴開けを行なうという工程が
増えることになり、この工程の増加による歩留の低下や
コストが上昇することは否めない。
【００１１】さらに、このように組成の異なる二つの半
田部をリフローし接続する際に、不十分な洗浄により異
質な物質が残り温度上昇を伴なって接合面に気泡を発生
させ、この気泡が接続強度を低下させるという懸念があ
る。
田部をリフローし接続する際に、不十分な洗浄により異
質な物質が残り温度上昇を伴なって接合面に気泡を発生
させ、この気泡が接続強度を低下させるという懸念があ
る。
【００１２】従って、本発明の目的は、プリント配線板
の反りを吸収し信頼性の高い接続が得られるとともに安
価な半導体装置を提供することである。
の反りを吸収し信頼性の高い接続が得られるとともに安
価な半導体装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、基板表
面より突出し球形の外郭をもつとともに自重をかけなが
ら再溶融させ前記外郭の元の高さの少くなくとも７５パ
ーセントに維持する表面張力をもつ錫を主材とし鉛を添
加した半田接続部材の複数を具備する半導体装置であ
る。また、前記鉛が５乃至２０パーセント含むことが望
ましい。
面より突出し球形の外郭をもつとともに自重をかけなが
ら再溶融させ前記外郭の元の高さの少くなくとも７５パ
ーセントに維持する表面張力をもつ錫を主材とし鉛を添
加した半田接続部材の複数を具備する半導体装置であ
る。また、前記鉛が５乃至２０パーセント含むことが望
ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１５】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の半導体
装置の一実施の形態を説明するための錫と鉛の組成比に
よる表面張力の変化を示すグラフおよび半田ボールによ
る半田バンプを示す図である。一般に、半田バンプの材
料は、鉛と錫の合金が使用されている。これら鉛と錫の
含有比によって融点が異なる他機械的性質も異なってく
る。例えば、１９８９年発行の「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏ
ｆ ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｓｉｇｎ」に
鉛と錫の含有率によって表面張力が変化することが開示
されている。すなわち、鉛（Ｐｂ）に対し錫（Ｓｎ）の
含有率が高くなると、図１（ａ）に示すように、表面張
力が大きくなっている。
装置の一実施の形態を説明するための錫と鉛の組成比に
よる表面張力の変化を示すグラフおよび半田ボールによ
る半田バンプを示す図である。一般に、半田バンプの材
料は、鉛と錫の合金が使用されている。これら鉛と錫の
含有比によって融点が異なる他機械的性質も異なってく
る。例えば、１９８９年発行の「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏ
ｆ ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｓｉｇｎ」に
鉛と錫の含有率によって表面張力が変化することが開示
されている。すなわち、鉛（Ｐｂ）に対し錫（Ｓｎ）の
含有率が高くなると、図１（ａ）に示すように、表面張
力が大きくなっている。
【００１６】本発明は、半田における錫の含有率を高く
し表面張力を上げることによってリフローしたときに表
面張力で半田バンプの高さを高くできるとの推測のもと
になされたものである。試みに、半田バンプとなるべき
半田材料をＳｎを主としＰｂ１０％含有率と共晶半田
（Ｐｂ３７％，Ｓｎ６３％）による半田ボール（直径
０．６７ｍｍの球形）が取り付いた半導体装置をそれぞ
れを準備し、図１（ｂ）に示すように、プリント配線板
２に設けられたパッドに半田ペーストを塗布しその上に
半導体装置の基板４を位置決め搭載しリフローしたとこ
ろ、Ｓｎを主とする半田ボール１の沈みが小さく１０％
程度であった。これに対し共晶半田による半田ボール１
は大きく沈み高さが６０％程度しか維持できなかった。
し表面張力を上げることによってリフローしたときに表
面張力で半田バンプの高さを高くできるとの推測のもと
になされたものである。試みに、半田バンプとなるべき
半田材料をＳｎを主としＰｂ１０％含有率と共晶半田
（Ｐｂ３７％，Ｓｎ６３％）による半田ボール（直径
０．６７ｍｍの球形）が取り付いた半導体装置をそれぞ
れを準備し、図１（ｂ）に示すように、プリント配線板
２に設けられたパッドに半田ペーストを塗布しその上に
半導体装置の基板４を位置決め搭載しリフローしたとこ
ろ、Ｓｎを主とする半田ボール１の沈みが小さく１０％
程度であった。これに対し共晶半田による半田ボール１
は大きく沈み高さが６０％程度しか維持できなかった。
【００１７】また、共晶半田ボールのように４０％と大
きく沈むことがなく、僅か１０％程度の沈みで済むの
で、鼓状の半田ボールの横方向の広がりは、パッドの直
径と半田ボール１の高さと等しいと考えれば、単純に幾
何学的に試算してみても横方向に５％しか広がらず、隣
接する半田ボールが接触することはない。このことは、
半田ボールと半田ボールとの間に絶縁物を設ける必要が
なくさらに狭ピッチ化も可能になることが言える。
きく沈むことがなく、僅か１０％程度の沈みで済むの
で、鼓状の半田ボールの横方向の広がりは、パッドの直
径と半田ボール１の高さと等しいと考えれば、単純に幾
何学的に試算してみても横方向に５％しか広がらず、隣
接する半田ボールが接触することはない。このことは、
半田ボールと半田ボールとの間に絶縁物を設ける必要が
なくさらに狭ピッチ化も可能になることが言える。
【００１８】図２は形成された接続部の温度サイクル試
験の結果を示す表である。ちなみに、この二種類のサン
プルの複数個（１５個）を温度サイクル試験（−４０°
Ｃ／＋１２５°Ｃ，１ＣＹＣＬＥ／Ｈｒ）を行なったと
ころ、図２に示すように、共晶半田のものは５００サイ
クル程度で３個のサンプルが接続部の破断を起している
のに対し９０％の錫を含む半田の場合は１０００サイク
ルでも破断を起すサンプルは皆無であった。また、接続
の信頼性が向上するとともに錫が主体となるため熱伝導
度や電気伝導度も向上し、半導体ペレットからの放熱を
必要としさらに電気抵抗を小さくしなければならないこ
の種の半導体装置には有利となる知見を得た。
験の結果を示す表である。ちなみに、この二種類のサン
プルの複数個（１５個）を温度サイクル試験（−４０°
Ｃ／＋１２５°Ｃ，１ＣＹＣＬＥ／Ｈｒ）を行なったと
ころ、図２に示すように、共晶半田のものは５００サイ
クル程度で３個のサンプルが接続部の破断を起している
のに対し９０％の錫を含む半田の場合は１０００サイク
ルでも破断を起すサンプルは皆無であった。また、接続
の信頼性が向上するとともに錫が主体となるため熱伝導
度や電気伝導度も向上し、半導体ペレットからの放熱を
必要としさらに電気抵抗を小さくしなければならないこ
の種の半導体装置には有利となる知見を得た。
【００１９】図３はリフロー時に異なる荷重をかけたと
き表面張力で維持できる高さと錫に含まれる鉛の含有率
との関係を示すグラフである。ここで、この種の半導体
装置におけるリフロー時における一半田バンプにかかる
荷重（Ｐ）の大小を調べ、それと平行して、錫を主原料
に種々の鉛の含有率の異なる半田ボールを準備し、重量
やパッド数の異なる基板のパッドに半田ボールのそれぞ
れを被着させ、プリント配線板にフェースダウンさせリ
フローし、半田ボールが維持できる高さ（Ｈ）を計測し
てみた。その結果、図３に示すようなグラフが得られ
た。
き表面張力で維持できる高さと錫に含まれる鉛の含有率
との関係を示すグラフである。ここで、この種の半導体
装置におけるリフロー時における一半田バンプにかかる
荷重（Ｐ）の大小を調べ、それと平行して、錫を主原料
に種々の鉛の含有率の異なる半田ボールを準備し、重量
やパッド数の異なる基板のパッドに半田ボールのそれぞ
れを被着させ、プリント配線板にフェースダウンさせリ
フローし、半田ボールが維持できる高さ（Ｈ）を計測し
てみた。その結果、図３に示すようなグラフが得られ
た。
【００２０】図４（ａ）および（ｂ）は本発明の半導体
装置をプリント配線板に接続する過程を説明するための
工程順に示す図である。次に、この半導体装置であるボ
ールグリッドアレイのプリント配線板への接続について
説明する。まず、半導体装置と接続するプリント配線基
板を準備する。このように準備されたプリント配線基板
の反りは、４０ｍｍ平方の領域で、０．０５〜０．１２
ｍｍあった。この測定は、精密定盤の上にプリント配線
板を乗せ、ダイアルゲージでプリント配線板の各点に触
針を接触させ、そのときのダイアルゲージの指針の最大
の読みを反り（δ）とした。
装置をプリント配線板に接続する過程を説明するための
工程順に示す図である。次に、この半導体装置であるボ
ールグリッドアレイのプリント配線板への接続について
説明する。まず、半導体装置と接続するプリント配線基
板を準備する。このように準備されたプリント配線基板
の反りは、４０ｍｍ平方の領域で、０．０５〜０．１２
ｍｍあった。この測定は、精密定盤の上にプリント配線
板を乗せ、ダイアルゲージでプリント配線板の各点に触
針を接触させ、そのときのダイアルゲージの指針の最大
の読みを反り（δ）とした。
【００２１】次に、図４（ａ）に示すように、予め、ヒ
ートスラグ３を取付けた基板４のパッドに半田ペースト
を塗布しその上に半田ボール１を載置したボールグリッ
ドアレイを、予めパッド５に半田ペーストが薄く塗布さ
れ反りδをもつプリント配線板２の上に位置決めする。
次に、赤外線炉でボールグリッドアレイの周囲が、例え
ば、２２０°Ｃ程度加熱し、半田ボールを完全に再溶融
させボールグリッドアレイを赤外線炉より引き出すこと
で冷却した。その結果、図４（ｂ）に示すように、半田
ボールは沈み鼓状のある高さをもつ半田ボール１ａに成
形され、ボールグリッドアレイは半田ボール１ａを介し
てプリント配線板２に接続され、リフロー前のプリント
配線板２の反り（δ）も半分以上が吸収された。
ートスラグ３を取付けた基板４のパッドに半田ペースト
を塗布しその上に半田ボール１を載置したボールグリッ
ドアレイを、予めパッド５に半田ペーストが薄く塗布さ
れ反りδをもつプリント配線板２の上に位置決めする。
次に、赤外線炉でボールグリッドアレイの周囲が、例え
ば、２２０°Ｃ程度加熱し、半田ボールを完全に再溶融
させボールグリッドアレイを赤外線炉より引き出すこと
で冷却した。その結果、図４（ｂ）に示すように、半田
ボールは沈み鼓状のある高さをもつ半田ボール１ａに成
形され、ボールグリッドアレイは半田ボール１ａを介し
てプリント配線板２に接続され、リフロー前のプリント
配線板２の反り（δ）も半分以上が吸収された。
【００２２】図５は種々の自重とピン数の異なるボール
グリッドアレイに対し鉛含有率の異なる半田ボールを用
いてプリント配線板と接続したときの基板の反りの吸収
および接続信頼性の結果を示す表である。ぞこで、前述
の接続方法を用いて、一半田ボール当りの荷重が異なる
ボールグリッドアレイと０．１ｍｍ程度の歪みのあるプ
リント配線板との接続を組成の異なる半田ボール（直
径、０．６７ｍｍ）で行なってみた。
グリッドアレイに対し鉛含有率の異なる半田ボールを用
いてプリント配線板と接続したときの基板の反りの吸収
および接続信頼性の結果を示す表である。ぞこで、前述
の接続方法を用いて、一半田ボール当りの荷重が異なる
ボールグリッドアレイと０．１ｍｍ程度の歪みのあるプ
リント配線板との接続を組成の異なる半田ボール（直
径、０．６７ｍｍ）で行なってみた。
【００２３】その結果、図５の表に示すように、自重の
軽いボールグリッドアレイ（１Ａ〜１Ｄ）においては、
錫８０，鉛２０の半田ボールでも、パッケージ中央の半
田ボールが大きく沈み基板の反りを吸収し温度サイクル
において５００サイクルまでは接続部の破断が認められ
なかった。
軽いボールグリッドアレイ（１Ａ〜１Ｄ）においては、
錫８０，鉛２０の半田ボールでも、パッケージ中央の半
田ボールが大きく沈み基板の反りを吸収し温度サイクル
において５００サイクルまでは接続部の破断が認められ
なかった。
【００２４】また、前述のボールグリドアレイより稍重
い自重のボールグリッドアレイでは、鉛含有率が１５％
以下のものが良く、最も自重のあるボールグリドアレイ
でも、鉛含有率が１０％程度の半田ボールが良かった。
い自重のボールグリッドアレイでは、鉛含有率が１５％
以下のものが良く、最も自重のあるボールグリドアレイ
でも、鉛含有率が１０％程度の半田ボールが良かった。
【００２５】この表から言えることは、０．６７ｍｍの
高さをもつ半田ボールが自重をかけながらリフローした
とき、その表面張力である程度の高さ、ここでは、０．
５２ｍｍを維持できれば、所望の接続信頼度が得られる
ことである。すなわち、元の高さの０．５２／０．６７
×１００＝７７％以上維持するように、錫に含まれる鉛
の含有率の半田材を選べば良いことになる。ピン当りに
対する自重の軽いボールグリッドアレイであれば、錫に
含まれる鉛の含有率は２０％以下のもの、最も重いもの
では、鉛の含有率が１０％程度のものを選らべば良い。
高さをもつ半田ボールが自重をかけながらリフローした
とき、その表面張力である程度の高さ、ここでは、０．
５２ｍｍを維持できれば、所望の接続信頼度が得られる
ことである。すなわち、元の高さの０．５２／０．６７
×１００＝７７％以上維持するように、錫に含まれる鉛
の含有率の半田材を選べば良いことになる。ピン当りに
対する自重の軽いボールグリッドアレイであれば、錫に
含まれる鉛の含有率は２０％以下のもの、最も重いもの
では、鉛の含有率が１０％程度のものを選らべば良い。
【００２６】また、図３のグラフに示すように、もし、
錫９５％および鉛５％のような半田ボールを使用したと
すれば、従来、後で取付けていた重いラジェータでも、
先に取付けてリフローしても半田バンプの高さを維持で
きる。このことは、プリント配線板への実装工程がより
簡単になるという利点がある。ただ、この場合は、ラジ
ェータによる熱容量が大きくなるので、リフローする際
に、温風赤外線炉でなく、ベーパーフェーズソルダリン
グ法を採ることが望ましい。
錫９５％および鉛５％のような半田ボールを使用したと
すれば、従来、後で取付けていた重いラジェータでも、
先に取付けてリフローしても半田バンプの高さを維持で
きる。このことは、プリント配線板への実装工程がより
簡単になるという利点がある。ただ、この場合は、ラジ
ェータによる熱容量が大きくなるので、リフローする際
に、温風赤外線炉でなく、ベーパーフェーズソルダリン
グ法を採ることが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体装
置の基板表面から突出しプリント配線板のパッドと接続
する球状半田接続部材の組成を錫を主原料とし多くても
２０％の鉛を添加させ前記接続部材を再溶融したときそ
の高さを高く維持し得るように表面張力を大きくし、特
別に高さを高く維持する手段を設けることなく接続部材
を高く維持することができ、接続部に加わる熱ストレス
を小さくし、繰返し熱ストレスが加わっても接続部が剪
断されることなく信頼性が向上するという効果がある。
置の基板表面から突出しプリント配線板のパッドと接続
する球状半田接続部材の組成を錫を主原料とし多くても
２０％の鉛を添加させ前記接続部材を再溶融したときそ
の高さを高く維持し得るように表面張力を大きくし、特
別に高さを高く維持する手段を設けることなく接続部材
を高く維持することができ、接続部に加わる熱ストレス
を小さくし、繰返し熱ストレスが加わっても接続部が剪
断されることなく信頼性が向上するという効果がある。
【００２８】また、前記接続部材を高く維持することが
できるので、横方向への広がりが小さくて済み、隣接す
る接続部材の接触を防止する絶縁物が必要がなくなり、
それを設けることによる工程の増加や工程の増加による
歩留り低下もなく、コストを大幅に低減できるという効
果がある。
できるので、横方向への広がりが小さくて済み、隣接す
る接続部材の接触を防止する絶縁物が必要がなくなり、
それを設けることによる工程の増加や工程の増加による
歩留り低下もなく、コストを大幅に低減できるという効
果がある。
【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態を説明する
ための錫と鉛の組成比による表面張力の変化を示すグラ
フおよび半田ボールによる半田バンプを示す図である。
ための錫と鉛の組成比による表面張力の変化を示すグラ
フおよび半田ボールによる半田バンプを示す図である。
【図２】形成された接続部の温度サイクル試験の結果を
示す表である。
示す表である。
【図３】リフロー時に異なる荷重をかけたとき表面張力
で維持できる高さと錫に含まれる鉛の含有率との関係を
示すグラフである。
で維持できる高さと錫に含まれる鉛の含有率との関係を
示すグラフである。
【図４】本発明の半導体装置をプリント配線板に接続す
る過程を説明するための工程順に示す図である。
る過程を説明するための工程順に示す図である。
【図５】種々の自重とピン数の異なるボールグリッドア
レイに対し鉛含有率の異なる半田ボールを用いてプリン
ト配線板と接続したときの歪みの吸収および接続信頼性
の結果を示す表である。
レイに対し鉛含有率の異なる半田ボールを用いてプリン
ト配線板と接続したときの歪みの吸収および接続信頼性
の結果を示す表である。
１，１ａ 半田ボール ２ プリント配線板 ３ ヒートスラグ ４ 基板 ５ パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−177956（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283475（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132353（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183332（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−49900（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/92 603
Claims (2)
- 【請求項１】 基板表面より突出し球形の外郭をもつと
ともに自重をかけながら再溶融させ前記外郭の元の高さ
の少くなくとも７５パーセントに維持する表面張力をも
つ錫を主材とし鉛を添加した半田接続部材の複数を具備
することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記鉛が５乃至２０パーセント含むこと
を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031035A JP2762982B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031035A JP2762982B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232375A JPH09232375A (ja) | 1997-09-05 |
| JP2762982B2 true JP2762982B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=12320253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8031035A Expired - Lifetime JP2762982B2 (ja) | 1996-02-19 | 1996-02-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7276802B2 (en) | 2002-04-15 | 2007-10-02 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor integrated circuit package having electrically disconnected solder balls for mounting |
| KR100818109B1 (ko) * | 2007-03-15 | 2008-03-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 볼 그리드 어레이 패키지 제조용 볼 어태치 장치 |
-
1996
- 1996-02-19 JP JP8031035A patent/JP2762982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09232375A (ja) | 1997-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980224 |