JP2916086B2 - 電子部品の実装方法 - Google Patents

電子部品の実装方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面実装型の電子部品
の実装技術に関し、特にプリント配線板と熱膨張率が異
なり発熱量の多いＢＧＡ（Ball Grid Array)型等の電子
部品の実装に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、株式会社工業調査会、１９９
４年９月１日発行、「電子材料」第３３巻第９号、Ｐ４
９〜Ｐ５４、等の文献にも記載されているように、従来
のＢＧＡ型の電子部品の実装方式は、セラミックまたは
有機材料で形成されたサブストレート（Substrate)にボ
ールバンプを設けた構造のＢＧＡ型の電子部品をプリン
ト配線板に、そのまま実装するため、接続バンプは球を
押し潰したような樽型の断面形状となる。そして、接続
バンプの、サブストレートおよびプリント配線板の各々
に対する接続部の周囲には、断面が楔型の間隙が形成さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このため、ＢＧＡ型の
電子部品の発熱による部材の熱膨張収縮により接続バン
プに発生する熱応力は、楔型の間隙が形成される、接続
バンプの、サブストレートおよびプリント配線板のパッ
ド近傍の接続部に集中することが知られており、はんだ
接続信頼性への影響が大きいという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、余分な工程を必要とする
ことなく、バンプ形状を球型から鼓型に制御できるＢＧ
Ａ型の電子部品の実装方法を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、はんだバンプの接続
部の信頼性を向上させることが可能な電子部品の実装技
術を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、余分な工程を必要と
することなく接続部の信頼性の高い鼓型接続バンプを形
成することが可能な電子部品の実装技術を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電子部品に設
けられたはんだバンプを介して当該電子部品を実装基板
に実装する電子部品の実装方法において、球状接続バン
プを形成する部位と、鼓型接続バンプを形成する部位と
で異なる量のはんだを供給する工程と、はんだの上に電
子部品を位置決めして重ね合わせる工程と、はんだの組
成に応じた温度でのリフロー操作を行うことで、はんだ
の位置に球状接続バンプおよび鼓型接続バンプを形成す
る工程と、を含むようにしたものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【作用】前記した本発明の電子部品の実装方法によれ
ば、リフロー時等において電子部品と実装基板との間隔
を制御するための特別な部材や工程等を必要とすること
なく、電子部品と実装基板との間に鼓型接続バンプを形
成することが可能となる。すなわち、バンプ形状が鼓型
になるため、当該バンプのサブストレートやプリント配
線板等の実装基板に対する接続部の周囲には、応力集中
の原因となる楔型の空隙が形成されない。このため応力
集中の少ないバンプによりＢＧＡ型の電子部品のはんだ
接続を行なえるため、はんだ接続信頼性の良い実装が実
現する。
【００１１】
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【００１３】（参考例１） 図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の参考例である電子部品
の実装方法を、工程順に例示した略断面図である。
【００１４】まず、接続パッド２、ＢＧＡ型の電子部品
６のボールバンプ７に対応したスルーホール４を設けた
スルーホール付き接続パッド３をプリント板１に形成す
る（図１（ａ））。このようなプリント板１の形成方法
としては、一例として、たとえば、表裏両面に銅泊が被
着された基板の所定の位置に穴明け加工を施すことによ
ってスルーホール４を穿設した後、基板の全体に、たと
えば無電解メッキ等の方法で銅メッキを施すことによ
り、スルーホール４の内部および表裏両面に銅メッキ層
を形成し、その後、表裏両面の銅メッキ層をエッチング
によって選択的に除去して、接続パッド２およびスルー
ホール付き接続パッド３を残存させる、いわゆるサブト
ラクティブ法を用いることができる。
【００１５】次に、接続パッド２およびスルーホール付
き接続パッド３にはんだペースト５を供給する（図１
（ｂ））。このはんだペースト５は、たとえば、粒径が
数十μｍのはんだ粒子をフラックスに混和したものを用
いることができる。
【００１６】更に、図１（ｃ）に例示されるように、接
続パッド１０の上にはんだからなる複数のボールバンプ
７が配列形成された電子部品６を、複数の前記ボールバ
ンプ７の各々が、プリント板１上の対応する複数の接続
パッド２およびスルーホール付き接続パッド３（はんだ
ペースト５）の各々に対向するように位置決めして、重
ね合わせることにより、プリント板１上に搭載する。
【００１７】電子部品６のボールバンプ７は、たとえ
ば、はんだボールを接続パッド１０に塗着されたフラッ
クス等を介して付着させたのち、リフロー操作を施す、
いわゆるボール転写法によって形成することができる。
【００１８】その後、電子部品６を搭載したプリント板
１を、たとえば、ボールバンプ７やはんだペースト５の
組成等に応じた所定の温度の加熱炉内に入れることによ
って、ボールバンプ７およびはんだペースト５を加熱し
て溶融させる、リフロー操作によって、図１（ｄ）に例
示されるように、電子部品６はプリント板１にはんだ付
けされる。こうして、電子部品６等の実装部品を、プリ
ント板１等の実装基板に、はんだからなる鼓型接続バン
プ９を介して搭載した構造の本実施の形態のプリント基
板が得られる。
【００１９】この時、本参考例の場合には、スルーホー
ル付き接続パッド３部のボールバンプ７およびはんだペ
ースト５が溶融して形成される溶融はんだがスルーホー
ル４に流出し、応力集中の少ない鼓型接続バンプ９が形
成される。また、通常の接続パッド２と接続パッド１０
の間には、断面形状が樽型の球状接続バンプ８が形成さ
れ、電子部品６とプリント板１の間隙寸法（スタンドオ
フ）はこの球状接続バンプ８によって決定される。
【００２０】たとえば、実装するプリント板１の厚さを
1.５ｍｍ、ボールバンプ７およびはんだペースト５によ
る球状接続バンプ８の全はんだ量を0.２５ｍｍ3 （但
し、ボールバンプ７により球状接続バンプ８の全はんだ
量0.２５ｍｍ3 が得られればはんだペースト５はフラッ
クスでも良い）、プリント板１の側の接続パッド２を直
径0.９ｍｍ、電子部品６の側の接続パッド１０を直径0.
９ｍｍ、球状接続バンプ８の高さを0.４ｍｍとし、ボー
ルバンプ７に対応したプリント板１に、スルーホール４
の内径を0.２ｍｍとしたスルーホール付き接続パッド３
を設けることにより、リフローによる接続時に0.０５ｍ
ｍ3 のはんだがスルーホール４へ流出し、最小直径部が
0.６ｍｍの鼓型接続バンプ９を形成できる。
【００２１】従って、本参考例の電子部品の実装方法に
よれば、応力集中の少ない鼓型接続バンプ９が形成され
るので、はんだ接続信頼性の良いＢＧＡ型の電子部品６
のプリント板１に対する実装を行なうことができる。
【００２２】また、たとえば、九州松下クリエイトショ
ウーセミナー技術レポート Ｊｕｎ．’９３、ＩＢＭ
ジャーナル Ｒ＆Ｄ １９９３．９ ｖｏｌ．３７ ｎ
ｏ．５の技術文献等で報告されているように、熱歪解析
から、はんだ接続部を同はんだ量で同パッド寸法の鼓型
にすれば球状はんだ接続部に比べ１０％程度応力を緩和
できることが報告されており、本参考例の鼓型接続バン
プ９の有効性は明らかである。
【００２３】特に、ボールバンプ７の数の多い、いわゆ
る多ピン仕様で、かつプリント板１と熱膨張率が異な
り、発熱量の多いＢＧＡ型の電子部品６の場合でも、よ
り接続信頼性の高い実装を行なうことができる。
【００２４】また、特に配線効率の高いプリント板１に
ＢＧＡ型の電子部品６を実装する場合は、接続バンプ毎
の応力を考慮し、応力の集中する接続バンプ（たとえ
ば、電子部品６における複数のボールバンプ７の矩形の
配列領域の隅部に位置する数個）に部分的に鼓型接続バ
ンプ９を設けることにより、スルーホール４の形成によ
るプリント板１の内部の配線パターンの引き回しを阻害
することなく、効率の高い実装を行なうことができる。
【００２５】また、ＢＧＡ型の電子部品６の交換の必要
が生じたときも、本参考例によればスルーホール４を介
して、バンプ接続部を容易に加熱してはんだを溶融でき
るのでＢＧＡ型の電子部品６を容易に交換できる、とい
う利点もある。
【００２６】（参考例２） 図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の参考例である電子
部品の実装方法を、工程順に例示した略断面図である。
【００２７】まず、ボールバンプを形成しないＢＧＡ
（ＬＧＡ：Land Grid Array とも呼ばれる）型の電子部
品のサブストレート６Ａに、たとえば前述の参考例１に
おけるプリント板１と同様の製造方法で接続パッド１０
およびスルーホール１２を設けたスルーホール付き接続
パッド１１を形成する（図２（ａ））。
【００２８】また、プリント板１Ａの複数の接続パッド
２にははんだペースト１３が供給され、これらの接続パ
ッド２に対して、ＢＧＡ型の電子部品のサブストレート
６Ａの複数の接続パッド１０およびスルーホール付き接
続パッド１１が対向して位置決めされ（図２（ｂ））、
重ね合わせて搭載される（図２（ｃ））。
【００２９】なお、はんだペースト１３の代わりに、プ
リント板１Ａ上にボールバンプを形成して電子部品のサ
ブストレート６Ａの実装を行ってもよい。
【００３０】その後、はんだペースト１３の組成等に応
じた所定の温度でのリフロー操作によって、はんだペー
スト１３を溶融させてはんだ付けする（図２（ｄ））。
こうして、電子部品等の実装部品のサブストレート６Ａ
を、プリント板１Ａ等の実装基板に、はんだからなる鼓
型接続バンプ９Ａを介して搭載した構造の本実施の形態
のプリント基板が得られる。
【００３１】この時、本参考例の場合には、スルーホー
ル付き接続パッド１１部の溶融はんだがスルーホール１
２に流出し、応力集中の少ない鼓型接続バンプ９Ａが形
成される。また、同時に、通常の接続パッド１０と接続
パッド２の間には断面が樽型の球状接続バンプ８が形成
され、電子部品のサブストレート６Ａとプリント板１Ａ
の間隙寸法はこの球状接続バンプ８によって決定され
る。
【００３２】たとえば、実装するＢＧＡ型の電子部品６
の厚さを1.５ｍｍ、はんだペースト１３による球状接続
バンプ８の全はんだ量を0.２５ｍｍ3 、プリント板１Ａ
の側の接続パッド２を直径0.９ｍｍ、電子部品のサブス
トレート６Ａの側の接続パッド１０を直径0.９ｍｍ、球
状接続バンプ８の高さを0.４ｍｍとし、スルーホール１
２の内径を0.２ｍｍとしたスルーホール付き接続パッド
１１を設けることにより、リフローによる接続時に0.０
５ｍｍ3 のはんだがスルーホール１２へ流出し、最小直
径部が0.６ｍｍの参考例１と同様の効果が得られる鼓型
接続バンプ９Ａを形成できる。
【００３３】本参考例２の場合にも、接続部における応
力集中の少ない鼓型接続バンプ９Ａを形成できるので、
プリント板１Ａに対する、鼓型接続バンプ９Ａおよび球
状接続バンプ８を介した、電子部品のサブストレート６
Ａの実装構造の信頼性が向上する。
【００３４】（実施例） 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施例である電子部
品の実装方法を、工程順に例示した略断面図である。
【００３５】まず、プリント板１Ｂに、たとえば、前述
したサブトラクティブ法等の製造方法で接続パッド２を
形成し、接続パッド２に球状接続バンプ８を形成すべく
はんだ量が調整されたはんだペースト１４、および鼓型
接続バンプ９Ｂを形成すべくはんだ量が調整されたはん
だペースト１５を供給する（図３（ａ））。
【００３６】次に、たとえば、前述の参考例１に例示し
たようなＢＧＡ型の電子部品６を、その複数のボールバ
ンプ７が、はんだペースト１４およびはんだペースト１
５の各々に対応するように位置決めしてプリント板１Ｂ
に重ね合わせて搭載する（図３（ｂ））。
【００３７】その後、はんだペースト１４およびはんだ
ペースト１５の組成等に応じた温度によるリフロー操作
を行い、当該はんだペースト１４およびはんだペースト
１５を溶融させてはんだ付けすることで、断面が樽型の
球状接続バンプ８と、応力集中の少ない鼓型接続バンプ
９Ｂをそれぞれ形成する（図３（ｃ））。こうして、電
子部品６等の実装部品を、プリント板１Ｂ等の実装基板
に、はんだからなる鼓型接続バンプ９Ｂを介して搭載し
た構造の本実施の形態のプリント基板が得られる。
【００３８】たとえば、ボールバンプ７およびはんだペ
ースト１４による球状接続バンプ８の全はんだ量を0.２
５ｍｍ3 、ボールバンプ７およびはんだペースト１５に
よる鼓型接続バンプ９Ｂの全はんだ量を0.２０ｍｍ3 、
プリント板１Ｂの側の接続パッド２を直径0.９ｍｍ、Ｂ
ＧＡ型の電子部品６の側の接続パッド１０を直径0.９ｍ
ｍ、球状接続バンプ８の高さを0.４ｍｍとし、リフロー
してはんだ付けすることで最小直径部が0.６ｍｍの、参
考例１と同様の効果が得られる鼓型接続バンプ９Ｂを形
成できる。
【００３９】本実施例の場合には、リフロー時等におい
て電子部品と実装基板との間隔を制御するための特別な
部材や工程等を必要とすることなく、電子部品６とプリ
ント基板１Ｂとの間に、接続部における応力集中の少な
い鼓型接続バンプ９Ｂを形成できるので、プリント板１
Ｂに対する、鼓型接続バンプ９Ｂおよび球状接続バンプ
８を介した、電子部品６の実装構造の信頼性が向上す
る。また、スルーホールの形成作業が不要なため、プリ
ント板１Ｂの製造工程を簡略化することができる。
【００４０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４１】
【発明の効果】本発明の電子部品の実装方法によれば、
余分な工程を必要とすることなく、バンプ形状を球型か
ら、応力集中のない鼓型に制御できる、という効果が得
られる。
【００４２】また、はんだバンプの接続部の信頼性を向
上させることができる、という効果が得られる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一参考例である電
子部品の実装方法を、工程順に例示した略断面図であ
る。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の参考例である
電子部品の実装方法を、工程順に例示した略断面図であ
る。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例である電子
部品の実装方法を、工程順に例示した略断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ・・・プリント板（実装基板）、２・・
・接続パッド、３・・・スルーホール付き接続パッド、
４・・・スルーホール、５・・・はんだペースト、６・
・・電子部品、６Ａ・・・電子部品のサブストレート、
７・・・ボールバンプ、８・・・球状接続バンプ、９，
９Ａ，９Ｂ・・・鼓型接続バンプ、１０・・・接続パッ
ド、１１・・・スルーホール付き接続パッド、１２・・
・スルーホール、１３，１４，１５・・・はんだペース
ト。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−130897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−5637（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−28287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−98186（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−201546（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05K 3/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子部品に設けられたはんだバンプを介
    して当該電子部品を実装基板に実装する電子部品の実装
    方法であって、球状接続バンプを形成する部位と、鼓型接続バンプを形
    成する部位とで異なる量のはんだを供給する工程と、 前記はんだの上に前記電子部品を位置決めして重ね合わ
    せる工程と、 前記はんだの組成に応じた温度でのリフロー操作を行う
    ことで、前記はんだの位置に前記球状接続バンプおよび
    前記鼓型接続バンプを形成する工程と、 を含む ことを特徴とする電子部品の実装方法。
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