JP3180041B2 - 接続端子及びその形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は接続端子及びその形
成方法に関し、より詳細にはボール・グリッド・アレイ
（Ball Grid Array 、以下、ＢＧＡと記す）型のパッケ
ージをプリント基板へ実装するため、パッケージ側に形
成される接続端子及びその形成方法に関する。
成方法に関し、より詳細にはボール・グリッド・アレイ
（Ball Grid Array 、以下、ＢＧＡと記す）型のパッケ
ージをプリント基板へ実装するため、パッケージ側に形
成される接続端子及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化に伴いＬＳＩチ
ップの入出力端子数は増加の傾向にある。それに伴い、
多数の入出力接続端子を備え、かつ小型であるパッケー
ジの開発が望まれている。従来のパッケージとしては、
前記パッケージに形成された接続端子としてのピン電極
を前記プリント基板に差し込むことにより接続するいわ
ゆるピン・グリッド・アレイ（Pin Grid Array、以下、
ＰＧＡと記す）タイプのパッケージが主流であった。し
かしながら前記ピン電極が形成されたＰＧＡタイプのパ
ッケージにおいては、前記ピン電極の径を細く設定する
ことが強度上難しく、かつ前記ピン電極をパッケージ基
体に確実に固定するため、これらピン電極が接続される
表層パッドの径も大きくしておく必要があった。このた
めピン電極間ピッチが比較的広くなり、プリント基板へ
の実装密度も低くなるため、ＬＳＩの高集積化に伴うＩ
／Ｏ（Input/Output) 接続端子数の増加に対応すること
が困難であるという問題があった。
ップの入出力端子数は増加の傾向にある。それに伴い、
多数の入出力接続端子を備え、かつ小型であるパッケー
ジの開発が望まれている。従来のパッケージとしては、
前記パッケージに形成された接続端子としてのピン電極
を前記プリント基板に差し込むことにより接続するいわ
ゆるピン・グリッド・アレイ（Pin Grid Array、以下、
ＰＧＡと記す）タイプのパッケージが主流であった。し
かしながら前記ピン電極が形成されたＰＧＡタイプのパ
ッケージにおいては、前記ピン電極の径を細く設定する
ことが強度上難しく、かつ前記ピン電極をパッケージ基
体に確実に固定するため、これらピン電極が接続される
表層パッドの径も大きくしておく必要があった。このた
めピン電極間ピッチが比較的広くなり、プリント基板へ
の実装密度も低くなるため、ＬＳＩの高集積化に伴うＩ
／Ｏ（Input/Output) 接続端子数の増加に対応すること
が困難であるという問題があった。
【０００３】これらの問題に対処できるものとして、パ
ッケージ上に半田ボール等を含む接続端子を形成し、該
接続端子をプリント基板の表層パッドと位置合わせした
後に溶融接続を行うＢＧＡ型タイプのものが近年注目さ
れている。該ＢＧＡ型タイプのパッケージでは、前記Ｐ
ＧＡタイプのパッケージに比べて接続端子数を著しく増
やすことができ、プリント基板への高密度実装が可能と
なる。
ッケージ上に半田ボール等を含む接続端子を形成し、該
接続端子をプリント基板の表層パッドと位置合わせした
後に溶融接続を行うＢＧＡ型タイプのものが近年注目さ
れている。該ＢＧＡ型タイプのパッケージでは、前記Ｐ
ＧＡタイプのパッケージに比べて接続端子数を著しく増
やすことができ、プリント基板への高密度実装が可能と
なる。
【０００４】一般にＢＧＡ型タイプのパッケージにおけ
る前記接続端子は、図５に示すように構成されている。
る前記接続端子は、図５に示すように構成されている。
【０００５】すなわち、スルーホール１０ａ及び導電部
材１０ｂを含むパッケージ基体１０上に表層パッド１０
ｃが形成され、表層パッド１０ｃ上の半田層２２を介し
て半田ボール２１がリフロー処理により固着され、これ
ら表層パッド１０ｃと半田ボール２１と半田層２２とを
含んで接続端子２０が構成されている。
材１０ｂを含むパッケージ基体１０上に表層パッド１０
ｃが形成され、表層パッド１０ｃ上の半田層２２を介し
て半田ボール２１がリフロー処理により固着され、これ
ら表層パッド１０ｃと半田ボール２１と半田層２２とを
含んで接続端子２０が構成されている。
【０００６】一般に接続端子２０の形成方法としては、
特開昭６３−１０４３９７号公報に記載されているよう
に、フラックスの粘着力を利用して半田ボール２１を表
層パッド１０ｃ上の所定箇所に付着させ、その後リフロ
ー処理することにより表層パッド１０ｃと半田ボール２
１とを固着させて接続端子２０を形成する。
特開昭６３−１０４３９７号公報に記載されているよう
に、フラックスの粘着力を利用して半田ボール２１を表
層パッド１０ｃ上の所定箇所に付着させ、その後リフロ
ー処理することにより表層パッド１０ｃと半田ボール２
１とを固着させて接続端子２０を形成する。
【０００７】図６は米国特許第５０６０８４４号明細書
に開示された発明を示したものであり、融点の異なる２
種類の半田を用い、低融点半田１１３上に高融点半田ボ
ール１１４を配置し、エポキシ等の絶縁層１１５を半田
ダムとして接続端子を形成したものである。なお、図中
に示した符号１０４は表層パッドを示している。また、
図６中に示した符号の値は、前記米国特許明細書中に示
されている符号の値に１００を加えた値になっている。
に開示された発明を示したものであり、融点の異なる２
種類の半田を用い、低融点半田１１３上に高融点半田ボ
ール１１４を配置し、エポキシ等の絶縁層１１５を半田
ダムとして接続端子を形成したものである。なお、図中
に示した符号１０４は表層パッドを示している。また、
図６中に示した符号の値は、前記米国特許明細書中に示
されている符号の値に１００を加えた値になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記接続
端子によってパッケージ基体１０をプリント基板へ実装
すると、セラミック製であるパッケージ基体１０と通常
樹脂製であるプリント基板との間に存在する大きな熱膨
張係数差に起因して、パッケージ基体１０とプリント基
板との接続部、すなわち低融点半田１１３（半田層２
２）、高融点半田ボール１１４（半田ボール２１）、又
はプリント基板と高融点半田ボール１１４（半田ボール
２１）との接続部等に大きな熱応力が作用し、前記部分
に歪みや亀裂が生じる場合がある。
端子によってパッケージ基体１０をプリント基板へ実装
すると、セラミック製であるパッケージ基体１０と通常
樹脂製であるプリント基板との間に存在する大きな熱膨
張係数差に起因して、パッケージ基体１０とプリント基
板との接続部、すなわち低融点半田１１３（半田層２
２）、高融点半田ボール１１４（半田ボール２１）、又
はプリント基板と高融点半田ボール１１４（半田ボール
２１）との接続部等に大きな熱応力が作用し、前記部分
に歪みや亀裂が生じる場合がある。
【０００９】かかる課題に対処するものとして特開平７
−９４６２６号公報において、パッケージ基体１０とプ
リント基板との接続間隔をできるだけ大きくとり、接続
端子２０の単位長さ当たりに作用する剪断変位を小さく
する方法が提案されている。しかしながら、上記方法を
採用した場合であっても、なお上記課題が残り、十分な
信頼性を得ることは困難であった。
−９４６２６号公報において、パッケージ基体１０とプ
リント基板との接続間隔をできるだけ大きくとり、接続
端子２０の単位長さ当たりに作用する剪断変位を小さく
する方法が提案されている。しかしながら、上記方法を
採用した場合であっても、なお上記課題が残り、十分な
信頼性を得ることは困難であった。
【００１０】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、ＢＧＡタイプのパッケージとプリント基板とを十分
な信頼性をもって接続することができ、温度変化等に対
する耐疲労性が高い接続端子及びその形成方法を提供す
ることを目的としている。
り、ＢＧＡタイプのパッケージとプリント基板とを十分
な信頼性をもって接続することができ、温度変化等に対
する耐疲労性が高い接続端子及びその形成方法を提供す
ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】一般に上記接続端子等に
生じる歪みや亀裂は半導体装置の信頼性低下の要因とな
っており、前記歪みや亀裂の発生量は、接続端子の高さ
により大きく影響され、前記接続端子の高さが低いほど
歪みや亀裂の発生量が増える傾向がある。
生じる歪みや亀裂は半導体装置の信頼性低下の要因とな
っており、前記歪みや亀裂の発生量は、接続端子の高さ
により大きく影響され、前記接続端子の高さが低いほど
歪みや亀裂の発生量が増える傾向がある。
【００１２】そこで、上記目的を達成するために本発明
に係る接続端子は、表層パッド上に上面が平坦又は上面
に窪みのある半田バンプが形成され、該半田バンプ上
に、半田ボールが、該半田ボール及び前記半田バンプよ
りも低融点の半田層を介して固着されていることを特徴
としている。
に係る接続端子は、表層パッド上に上面が平坦又は上面
に窪みのある半田バンプが形成され、該半田バンプ上
に、半田ボールが、該半田ボール及び前記半田バンプよ
りも低融点の半田層を介して固着されていることを特徴
としている。
【００１３】上記接続端子によれば、該接続端子の高さ
が前記半田バンプの高さ分だけ高くなり、前記接続端子
を含んだ上記接続部に作用する単位長さ当たりの剪断応
力が小さくなる。よって、前記接続部における温度変化
に対する耐疲労性を高めることができ、ＢＧＡタイプの
パッケージとプリント基板とを十分な信頼性をもって接
続することができる。
が前記半田バンプの高さ分だけ高くなり、前記接続端子
を含んだ上記接続部に作用する単位長さ当たりの剪断応
力が小さくなる。よって、前記接続部における温度変化
に対する耐疲労性を高めることができ、ＢＧＡタイプの
パッケージとプリント基板とを十分な信頼性をもって接
続することができる。
【００１４】また、本発明に係る接続端子の形成方法
（１）は、上記接続端子の形成方法であって、表層パッ
ド上に上面が平坦又は上面に窪みのある半田バンプを形
成し、該半田バンプ上に該半田バンプよりも低融点の半
田ペーストを塗布し、該半田ペーストの上に半田ボール
を仮固定し、前記半田ペーストは溶融するが前記半田バ
ンプ及び前記半田ボールは溶融しない温度でリフロー処
理して前記半田バンプ上に前記半田ボールを固着させる
ことを特徴としている。
（１）は、上記接続端子の形成方法であって、表層パッ
ド上に上面が平坦又は上面に窪みのある半田バンプを形
成し、該半田バンプ上に該半田バンプよりも低融点の半
田ペーストを塗布し、該半田ペーストの上に半田ボール
を仮固定し、前記半田ペーストは溶融するが前記半田バ
ンプ及び前記半田ボールは溶融しない温度でリフロー処
理して前記半田バンプ上に前記半田ボールを固着させる
ことを特徴としている。
【００１５】上記接続端子の形成方法（１）によれば、
前記半田ボールと前記半田バンプとの固着の際に、前記
半田ボール及び前記半田バンプが完全に溶融してしまう
ことはなく、接続端子の高さを高く確保することができ
る。また、前記半田バンプの上面が平坦又は該上面に窪
みがあるため、塗布された半田ペーストの厚みが均一又
は中央部が厚くなり、前記半田ボールの固着位置の半田
ペースト量を十分に確保することができ、前記半田ボー
ルをしっかりと仮固定することができる。また、前記リ
フロー処理時に半田ペーストが溶融した際、溶融半田ペ
ーストが一方向のみに流れることがなく、それに伴って
半田ボールが適正位置からずれてしまうということもな
い。よって半田バンプ上の適正位置に半田ボールを固着
することができる。特に前記半田バンプの上面に窪みが
ある場合は、前記半田ボールを前記窪み上方に的確に固
着することができる。
前記半田ボールと前記半田バンプとの固着の際に、前記
半田ボール及び前記半田バンプが完全に溶融してしまう
ことはなく、接続端子の高さを高く確保することができ
る。また、前記半田バンプの上面が平坦又は該上面に窪
みがあるため、塗布された半田ペーストの厚みが均一又
は中央部が厚くなり、前記半田ボールの固着位置の半田
ペースト量を十分に確保することができ、前記半田ボー
ルをしっかりと仮固定することができる。また、前記リ
フロー処理時に半田ペーストが溶融した際、溶融半田ペ
ーストが一方向のみに流れることがなく、それに伴って
半田ボールが適正位置からずれてしまうということもな
い。よって半田バンプ上の適正位置に半田ボールを固着
することができる。特に前記半田バンプの上面に窪みが
ある場合は、前記半田ボールを前記窪み上方に的確に固
着することができる。
【００１６】また、本発明に係る接続端子の形成方法
（２）は、上記接続端子の形成方法（１）であって、表
層パッド上に半田ペースト又は半田ボールを塗布又は配
置し、前記半田の融点以上の温度で加熱して溶融させ、
該半田を表面張力を利用して半球状にした後冷却し、加
工成形して、上面が平坦な半田バンプを形成することを
特徴としている。
（２）は、上記接続端子の形成方法（１）であって、表
層パッド上に半田ペースト又は半田ボールを塗布又は配
置し、前記半田の融点以上の温度で加熱して溶融させ、
該半田を表面張力を利用して半球状にした後冷却し、加
工成形して、上面が平坦な半田バンプを形成することを
特徴としている。
【００１７】上記接続端子の形成方法（２）によれば、
溶融した前記半田の表面張力を利用するため、冷却後の
半田の形状を容易に半球状とすることができる。また、
前記半球状の半田をもとにその上面を加工成形するた
め、前記半田の底部は表層パッド上にしっかりと固定さ
れており、加工作業に伴って前記半田が表層パッドから
剥離するのを防止することができる。よって、後の電気
的接続に支障を来すことなく、上面が平坦な半田バンプ
を研磨等により容易に形成することができる。
溶融した前記半田の表面張力を利用するため、冷却後の
半田の形状を容易に半球状とすることができる。また、
前記半球状の半田をもとにその上面を加工成形するた
め、前記半田の底部は表層パッド上にしっかりと固定さ
れており、加工作業に伴って前記半田が表層パッドから
剥離するのを防止することができる。よって、後の電気
的接続に支障を来すことなく、上面が平坦な半田バンプ
を研磨等により容易に形成することができる。
【００１８】また、本発明に係る接続端子の形成方法
（３）は、上記接続端子の形成方法（１）であって、表
層パッド上に半田ペーストを塗布し、半田濡れ性が低い
突起を有する治具を、前記突起が前記半田ペーストと接
触するよう配置した後リフロー処理し、前記突起の表面
形状と合致する平坦面又は窪み面を有する半田バンプを
形成することを特徴としている。
（３）は、上記接続端子の形成方法（１）であって、表
層パッド上に半田ペーストを塗布し、半田濡れ性が低い
突起を有する治具を、前記突起が前記半田ペーストと接
触するよう配置した後リフロー処理し、前記突起の表面
形状と合致する平坦面又は窪み面を有する半田バンプを
形成することを特徴としている。
【００１９】上記接続端子の形成方法（３）によれば、
前記治具を押し付ける位置や押し付ける距離を制御する
ことにより、略均一な上面形状を有する複数の半田バン
プを容易に形成することができる。また、前記上面形状
は突起の表面形状と合致するものとなるため、研磨等に
よっては困難とされる窪み面の形成も容易に行うことが
できる。さらに、リフロー処理時に治具を配置すること
で所望形状の半田バンプが得られるため、作業の複雑化
を避けることができる。
前記治具を押し付ける位置や押し付ける距離を制御する
ことにより、略均一な上面形状を有する複数の半田バン
プを容易に形成することができる。また、前記上面形状
は突起の表面形状と合致するものとなるため、研磨等に
よっては困難とされる窪み面の形成も容易に行うことが
できる。さらに、リフロー処理時に治具を配置すること
で所望形状の半田バンプが得られるため、作業の複雑化
を避けることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る接続端子及び
その形成方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
その形成方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】＜実施の形態１及び２＞図１（ａ1 ）
（（ａ2 ））〜（ｆ）は実施の形態１及び２に係る接続
端子の形成方法を工程順に示した模式的断面図であり、
（ａ1 ）、（ａ2 ）は同じ工程段階における状態を示し
ている。なお、従来例と同一の機能を有する構成部品に
は同一の符号を付してある。
（（ａ2 ））〜（ｆ）は実施の形態１及び２に係る接続
端子の形成方法を工程順に示した模式的断面図であり、
（ａ1 ）、（ａ2 ）は同じ工程段階における状態を示し
ている。なお、従来例と同一の機能を有する構成部品に
は同一の符号を付してある。
【００２２】図中１０はセラミックス等が積層されて形
成されたパッケージ基体を示しており、パッケージ基体
１０内には複数個の配線層（図示せず）が埋設され、こ
の配線層の一端部はスルーホール１０ａに充填された導
電部材１０ｂに接続されている。導電部材１０ｂの図中
上端部にはタングステン、モリブデン材料等の導体ペー
ストをスクリーン印刷し、焼成することにより形成され
た表層パッド１０ｃが形成され、表層パッド１０ｃの表
面には例えばＮｉ／Ａｕメッキ層（図示せず）が形成さ
れている。
成されたパッケージ基体を示しており、パッケージ基体
１０内には複数個の配線層（図示せず）が埋設され、こ
の配線層の一端部はスルーホール１０ａに充填された導
電部材１０ｂに接続されている。導電部材１０ｂの図中
上端部にはタングステン、モリブデン材料等の導体ペー
ストをスクリーン印刷し、焼成することにより形成され
た表層パッド１０ｃが形成され、表層パッド１０ｃの表
面には例えばＮｉ／Ａｕメッキ層（図示せず）が形成さ
れている。
【００２３】実施の形態１では、まず表層パッド１０ｃ
を上方に向けてパッケージ基体１０を置き、所望の半田
材料の粉末を含んで構成された半田ペースト１１を表層
パッド１０ｃ上にスクリーン印刷する（ａ1 ）。
を上方に向けてパッケージ基体１０を置き、所望の半田
材料の粉末を含んで構成された半田ペースト１１を表層
パッド１０ｃ上にスクリーン印刷する（ａ1 ）。
【００２４】また実施の形態２では、同じく所望の半田
材料の粉末を含んで構成された半田ボール１２を表層パ
ッド１０ｃの所定位置に配置する（ａ2 ）。
材料の粉末を含んで構成された半田ボール１２を表層パ
ッド１０ｃの所定位置に配置する（ａ2 ）。
【００２５】次に、これらを半田ペースト１１又は半田
ボール１２の半田材料の融点以上の所定温度に昇温させ
た後冷却し、表層パッド１０ｃ上に半田バンプ１３Ａを
形成する（ｂ）。
ボール１２の半田材料の融点以上の所定温度に昇温させ
た後冷却し、表層パッド１０ｃ上に半田バンプ１３Ａを
形成する（ｂ）。
【００２６】次にダイヤモンドプレート等を用いて半田
バンプ１３Ａの頂部１３Ａａを研磨し、上面１３Ｂａが
平坦な半田バンプ１３Ｂを形成する（ｃ）。
バンプ１３Ａの頂部１３Ａａを研磨し、上面１３Ｂａが
平坦な半田バンプ１３Ｂを形成する（ｃ）。
【００２７】この半田バンプ１３Ｂ上に所望の半田材料
の粉末を含んで構成された半田ペースト１４Ａをスクリ
ーン印刷した後（ｄ）、治具を用いて半田ペースト１４
Ａ上に半田ボール１５を配置し（ｅ）、これらを半田ペ
ースト１４Ａの融点以上の所定温度に昇温させた後冷却
し、半田ボール１５を半田層１４Ｂを介して半田バンプ
１３Ｂ上に固着させて接続端子１を形成する（ｆ）。
の粉末を含んで構成された半田ペースト１４Ａをスクリ
ーン印刷した後（ｄ）、治具を用いて半田ペースト１４
Ａ上に半田ボール１５を配置し（ｅ）、これらを半田ペ
ースト１４Ａの融点以上の所定温度に昇温させた後冷却
し、半田ボール１５を半田層１４Ｂを介して半田バンプ
１３Ｂ上に固着させて接続端子１を形成する（ｆ）。
【００２８】半田バンプ１３Ａ（１３Ｂ）及び半田ボー
ル１５の組成としては９０Ｐｂ／１０Ｓｎ、９５Ｐｂ／
５Ｓｎ等、通常の共晶半田よりも高融点で、かつ、柔ら
かい材質であるものが望ましい。これは、半田バンプ１
３Ａ（１３Ｂ）及び半田ボール１５の材質が柔らかいこ
とにより接続部全体に発生する熱応力や歪み等を吸収・
緩和する効果がアップされるためである。
ル１５の組成としては９０Ｐｂ／１０Ｓｎ、９５Ｐｂ／
５Ｓｎ等、通常の共晶半田よりも高融点で、かつ、柔ら
かい材質であるものが望ましい。これは、半田バンプ１
３Ａ（１３Ｂ）及び半田ボール１５の材質が柔らかいこ
とにより接続部全体に発生する熱応力や歪み等を吸収・
緩和する効果がアップされるためである。
【００２９】また、半田バンプ１３Ｂと半田ボール１５
とを接続する半田１４Ｂは６３Ｓｎ／３７Ｐｂ等、半田
バンプ１３Ａ（１３Ｂ）や半田ボール１５の材料よりも
低融点の材料である必要がある。
とを接続する半田１４Ｂは６３Ｓｎ／３７Ｐｂ等、半田
バンプ１３Ａ（１３Ｂ）や半田ボール１５の材料よりも
低融点の材料である必要がある。
【００３０】上記方法によれば、半田ボール１５と半田
バンプ１３Ｂとの固着の際に、半田ボール１５及び半田
バンプ１３Ｂが完全に溶融してしまうことはなく、接続
端子１の高さを高く確保することができる。また、半田
バンプ１３Ｂの上面１３Ｂａが平坦であるため、塗布さ
れた半田ペースト１４Ａの厚みが均一になり、半田ボー
ル１５の固着位置の半田ペースト１４Ａ量を十分に確保
することができ、半田ボール１５をしっかりと仮固定す
ることができる。また、リフロー処理時に半田ペースト
１４Ａが溶融した際、溶融半田ペースト１４Ａが一方向
のみに流れることがなく、それに伴って半田ボール１５
が適正位置からずれてしまうということもない。よって
半田バンプ１３Ｂ上の適正位置に半田ボール１５を固着
することができる。
バンプ１３Ｂとの固着の際に、半田ボール１５及び半田
バンプ１３Ｂが完全に溶融してしまうことはなく、接続
端子１の高さを高く確保することができる。また、半田
バンプ１３Ｂの上面１３Ｂａが平坦であるため、塗布さ
れた半田ペースト１４Ａの厚みが均一になり、半田ボー
ル１５の固着位置の半田ペースト１４Ａ量を十分に確保
することができ、半田ボール１５をしっかりと仮固定す
ることができる。また、リフロー処理時に半田ペースト
１４Ａが溶融した際、溶融半田ペースト１４Ａが一方向
のみに流れることがなく、それに伴って半田ボール１５
が適正位置からずれてしまうということもない。よって
半田バンプ１３Ｂ上の適正位置に半田ボール１５を固着
することができる。
【００３１】また、溶融した半田の表面張力を利用する
ため、冷却後の半田バンプ１３Ａの形状を容易に半球状
とすることができる。また、前記半球状の半田バンプ１
３Ａをもとにその上面１３Ａａを加工成形するため、前
記半田バンプ１３Ａの底部は表層パッド１０ｃ上にしっ
かりと固定されており、加工作業に伴って前記半田バン
プ１３Ａが表層パッド１０ｃから剥離するのを防止する
ことができる。よって、後の電気的接続に支障を来すこ
となく、上面１３Ｂａが平坦な半田バンプ１３Ｂを研磨
等により容易に形成することができる。
ため、冷却後の半田バンプ１３Ａの形状を容易に半球状
とすることができる。また、前記半球状の半田バンプ１
３Ａをもとにその上面１３Ａａを加工成形するため、前
記半田バンプ１３Ａの底部は表層パッド１０ｃ上にしっ
かりと固定されており、加工作業に伴って前記半田バン
プ１３Ａが表層パッド１０ｃから剥離するのを防止する
ことができる。よって、後の電気的接続に支障を来すこ
となく、上面１３Ｂａが平坦な半田バンプ１３Ｂを研磨
等により容易に形成することができる。
【００３２】また、上記方法により形成された接続端子
１によれば、接続端子１の高さＨが半田バンプ１３Ｂの
高さｈ分だけ長くなり、接続端子１を含んだ接続部に作
用する単位長さ当たりの剪断応力が小さくなる。よっ
て、前記接続部において、温度変化に対する耐疲労性を
高めることができ、ＢＧＡタイプのパッケージとプリン
ト基板とを十分な信頼性をもって接続することができ
る。
１によれば、接続端子１の高さＨが半田バンプ１３Ｂの
高さｈ分だけ長くなり、接続端子１を含んだ接続部に作
用する単位長さ当たりの剪断応力が小さくなる。よっ
て、前記接続部において、温度変化に対する耐疲労性を
高めることができ、ＢＧＡタイプのパッケージとプリン
ト基板とを十分な信頼性をもって接続することができ
る。
【００３３】＜実施の形態３及び４＞図２（ａ）〜（ｃ
1 ）（（ｃ2 ））は実施の形態３及び４に係る接続端子
の形成方法の一部の工程を順に示した模式的断面図であ
り、（ｂ1 ）と（ｂ2 ）及び（ｃ1 ）と（ｃ2 ）はそれ
ぞれ同じ工程段階における状態を示している。実施の形
態１の場合と同一の機能を有する構成部品には同一の符
号を付してある。
1 ）（（ｃ2 ））は実施の形態３及び４に係る接続端子
の形成方法の一部の工程を順に示した模式的断面図であ
り、（ｂ1 ）と（ｂ2 ）及び（ｃ1 ）と（ｃ2 ）はそれ
ぞれ同じ工程段階における状態を示している。実施の形
態１の場合と同一の機能を有する構成部品には同一の符
号を付してある。
【００３４】実施の形態３及び４では、まず表層パッド
１０ｃを上方に向けてパッケージ基体１０を置き、所望
の半田材料の粉末を含んで構成された半田ペースト１１
を表層パッド１０ｃ上にスクリーン印刷する（ａ）。
１０ｃを上方に向けてパッケージ基体１０を置き、所望
の半田材料の粉末を含んで構成された半田ペースト１１
を表層パッド１０ｃ上にスクリーン印刷する（ａ）。
【００３５】次に、実施の形態３では半田濡れ性が低
く、表面形状が平坦な突起１６Ａａを有する治具１６Ａ
を用意し、突起１６Ａａの表面が半田ペースト１１と接
触するよう治具１６Ａを配置する（ｂ1 ）。
く、表面形状が平坦な突起１６Ａａを有する治具１６Ａ
を用意し、突起１６Ａａの表面が半田ペースト１１と接
触するよう治具１６Ａを配置する（ｂ1 ）。
【００３６】また実施の形態４では、同じく半田濡れ性
が低く、表面形状が球面状である突起１６Ｂａを有する
治具１６Ｂを用意し、突起１６Ｂａの表面が半田ペース
ト１１と接触するよう治具１６Ｂを配置する（ｂ2 ）。
が低く、表面形状が球面状である突起１６Ｂａを有する
治具１６Ｂを用意し、突起１６Ｂａの表面が半田ペース
ト１１と接触するよう治具１６Ｂを配置する（ｂ2 ）。
【００３７】次に、これらを半田ペースト１１の半田材
料の融点以上の所定温度に昇温させた後冷却し、表層パ
ッド１０ｃ上に半田バンプ１３Ｂ又は１３Ｃを形成する
（（ｃ1 ）、（ｃ2 ））。この時、突起１６Ａａの表面
形状と半田バンプ１３Ｂの上面１３Ｂａの形状とは合致
し、突起１６Ｂａの表面形状と半田バンプ１３Ｃの上面
（窪み面）１３Ｃａの形状とは合致する。
料の融点以上の所定温度に昇温させた後冷却し、表層パ
ッド１０ｃ上に半田バンプ１３Ｂ又は１３Ｃを形成する
（（ｃ1 ）、（ｃ2 ））。この時、突起１６Ａａの表面
形状と半田バンプ１３Ｂの上面１３Ｂａの形状とは合致
し、突起１６Ｂａの表面形状と半田バンプ１３Ｃの上面
（窪み面）１３Ｃａの形状とは合致する。
【００３８】その後の工程は実施の形態１の場合と同様
であり、図１（ｄ）〜（ｆ）で説明した工程を行う。こ
こではその説明を省略する。
であり、図１（ｄ）〜（ｆ）で説明した工程を行う。こ
こではその説明を省略する。
【００３９】治具１６Ａ（１６Ｂ）の材質としてはアル
ミナやカーボン等が好ましい。
ミナやカーボン等が好ましい。
【００４０】上記方法によれば、治具１６Ａ（１６Ｂ）
を押し付ける位置や押し付ける距離を制御することによ
り、略均一な上面形状を有する複数の半田バンプ１３Ｂ
（１３Ｃ）を容易に形成することができる。また、前記
上面形状は突起１６Ａａ（１６Ｂａ）の表面形状と合致
するものとなるため、研磨等によっては困難とされる窪
み面１３Ｃａの形成も容易に行うことができる。窪み面
１３Ｃａの存在により、後に半田ボール１５を前記窪み
上方に的確に固着することができる。さらに、リフロー
処理時に治具１６Ａ（１６Ｂ）を配置することで所要形
状の半田バンプ１３Ｂ（１３Ｃ）が得られるため、作業
の複雑化を避けることができる。
を押し付ける位置や押し付ける距離を制御することによ
り、略均一な上面形状を有する複数の半田バンプ１３Ｂ
（１３Ｃ）を容易に形成することができる。また、前記
上面形状は突起１６Ａａ（１６Ｂａ）の表面形状と合致
するものとなるため、研磨等によっては困難とされる窪
み面１３Ｃａの形成も容易に行うことができる。窪み面
１３Ｃａの存在により、後に半田ボール１５を前記窪み
上方に的確に固着することができる。さらに、リフロー
処理時に治具１６Ａ（１６Ｂ）を配置することで所要形
状の半田バンプ１３Ｂ（１３Ｃ）が得られるため、作業
の複雑化を避けることができる。
【００４１】
＜実施例＞実施例では、図１に示した接続端子１を、以
下に示す条件により製造した。
下に示す条件により製造した。
【００４２】 パッケージ基体１０の形成材料：アルミナ 外形寸法：２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ×２．５ｍｍ 表層パッド１０ｃの形成材料 ：タングステン 直径 ：０．６ｍｍ 半田ペースト１１の構成材料 ：９０Ｐｂ／１０Ｓｎ（ｗｔ％） 印刷 ：開口径０．７ｍｍ、開口深さ０．２ｍｍのメ タルマスクを使用 リフロー処理温度 ：約３３０℃ 半田バンプ頂部１３Ａａの研磨：ダイヤモンドプレートを使用 半田バンプ１３Ｂの高さ ：約０．１５ｍｍ 形状 ：平坦 半田ペースト１４Ａの形成材料：６３Ｓｎ／３７Ｐｂ（ｗｔ％） 印刷 ：開口径０．７ｍｍ、開口深さ０．２ｍｍのメ タルマスクを使用 半田ボール１５の形成材料 ：９０Ｐｂ／１０Ｓｎ（ｗｔ％） 直径 ：０．７５ｍｍ 中心ピッチ ：１．２７ｍｍ 個数 ：３６１ リフロー処理温度 ：約２１０℃ 接続端子１の高さＨ ：０．９５ｍｍ 図３は上記条件により形成した接続端子１を有するパッ
ケージをプリント基板４０と接続した状態（接続構造１
００）を示す模式的断面図である。
ケージをプリント基板４０と接続した状態（接続構造１
００）を示す模式的断面図である。
【００４３】プリント基板４０上には直径０．７ｍｍの
表層パッド４０ｃが設けられている。表層パッド４０ｃ
の図面上方には半田層１４Ｂを介して実施例に係る接続
端子１が固着されている。
表層パッド４０ｃが設けられている。表層パッド４０ｃ
の図面上方には半田層１４Ｂを介して実施例に係る接続
端子１が固着されている。
【００４４】半田層１４Ｂは、開口径０．７ｍｍ、開口
深さ０．２ｍｍのメタルマスクを使用し、６３Ｓｎ／３
７Ｐｂ（ｗｔ％）の半田ペーストを印刷することにより
形成されたものである。パッケージ基体１０とプリント
基板４０との接続は、接続端子１と表層パッド４０ｃと
を位置合わせした後、約２３０℃でリフロー処理するこ
とにより行った。
深さ０．２ｍｍのメタルマスクを使用し、６３Ｓｎ／３
７Ｐｂ（ｗｔ％）の半田ペーストを印刷することにより
形成されたものである。パッケージ基体１０とプリント
基板４０との接続は、接続端子１と表層パッド４０ｃと
を位置合わせした後、約２３０℃でリフロー処理するこ
とにより行った。
【００４５】上記条件により形成された接続構造１００
においてパッケージ基体１０とプリント基板４０との距
離ｄを測定した結果、約１ｍｍであった。前記測定は４
箇所の接続構造に対して行ったものであり、前記結果は
その平均値を示している。
においてパッケージ基体１０とプリント基板４０との距
離ｄを測定した結果、約１ｍｍであった。前記測定は４
箇所の接続構造に対して行ったものであり、前記結果は
その平均値を示している。
【００４６】また、上記条件により形成された接続構造
１００において、温度変化に対する耐疲労性を調べるた
め、１０個のサンプルを試作し、それぞれの接続構造１
００に対して−４０〜１２５℃の温度サイクルを１時間
当たり１回のペースで５００回繰り返した結果、いずれ
のサンプルにおいても接続不良の発生は確認されなかっ
た。
１００において、温度変化に対する耐疲労性を調べるた
め、１０個のサンプルを試作し、それぞれの接続構造１
００に対して−４０〜１２５℃の温度サイクルを１時間
当たり１回のペースで５００回繰り返した結果、いずれ
のサンプルにおいても接続不良の発生は確認されなかっ
た。
【００４７】＜比較例＞比較例では、図５に示した接続
端子２０を、以下に示す条件により製造した。
端子２０を、以下に示す条件により製造した。
【００４８】 半田層２２の形成材料 ：６３Ｓｎ／３７Ｐｂ（ｗｔ％） 印刷 ：開口径０．７ｍｍ、開口深さ０．２ｍｍのメ タルマスクを使用 半田ボール２１の形成材料 ：９０Ｐｂ／１０Ｓｎ（ｗｔ％） 直径 ：０．７５ｍｍ 中心ピッチ ：１．２７ｍｍ 個数 ：３６１ 接続端子の高さＨ´ ：０．８０ｍｍ その他の条件に関しては実施例の場合と同様である。
【００４９】図４は上記条件により形成した接続端子２
０を有するパッケージ基体１０をプリント基板４０と接
続した状態（接続構造２００）を示す模式的断面図であ
る。
０を有するパッケージ基体１０をプリント基板４０と接
続した状態（接続構造２００）を示す模式的断面図であ
る。
【００５０】プリント基板４０上には直径０．７ｍｍの
表層パッド４０ｃが設けられている。表層パッド４０ｃ
の図面上方には半田層２２を介して比較例に係る接続端
子２０が固着されている。
表層パッド４０ｃが設けられている。表層パッド４０ｃ
の図面上方には半田層２２を介して比較例に係る接続端
子２０が固着されている。
【００５１】半田層２２の形成及びパッケージ基体１０
とプリント基板４０との接続に関しては実施例の場合と
同様に行った。
とプリント基板４０との接続に関しては実施例の場合と
同様に行った。
【００５２】上記条件により形成された接続構造２００
においてパッケージ基体１０とプリント基板４０との距
離ｅを測定した結果、約０．８ｍｍであった。前記測定
は４箇所の接続構造に対して行ったものであり、前記結
果はその平均値を示している。
においてパッケージ基体１０とプリント基板４０との距
離ｅを測定した結果、約０．８ｍｍであった。前記測定
は４箇所の接続構造に対して行ったものであり、前記結
果はその平均値を示している。
【００５３】また、上記条件により形成された接続構造
２００において、１０個のサンプルを試作し、それぞれ
の接続構造２００に対して温度変化に対する耐疲労性の
テストを行った結果、−４０〜１２５℃の温度サイクル
を１時間当たり１回のペースで繰り返したところ、３０
０回繰り返した時点で１０個のサンプル全てに接続不良
が発生した。
２００において、１０個のサンプルを試作し、それぞれ
の接続構造２００に対して温度変化に対する耐疲労性の
テストを行った結果、−４０〜１２５℃の温度サイクル
を１時間当たり１回のペースで繰り返したところ、３０
０回繰り返した時点で１０個のサンプル全てに接続不良
が発生した。
【００５４】上記結果から明らかなように、実施例に係
る接続端子１によれば、比較例に係る接続端子２０の場
合よりも半田バンプ１３Ｂの高さ分その高さが高くな
り、接続端子１が形成されたパッケージ基体をプリント
基板４０に接続した際の前記両者間の距離ｄを、比較例
の場合の距離ｅよりも０．２ｍｍ長くすることができ
た。
る接続端子１によれば、比較例に係る接続端子２０の場
合よりも半田バンプ１３Ｂの高さ分その高さが高くな
り、接続端子１が形成されたパッケージ基体をプリント
基板４０に接続した際の前記両者間の距離ｄを、比較例
の場合の距離ｅよりも０．２ｍｍ長くすることができ
た。
【００５５】これにより、温度変化に対する耐疲労性の
高い接続構造１００とすることができた。
高い接続構造１００とすることができた。
【図１】（ａ1 ）（（ａ2 ））〜（ｆ）は本発明の実施
の形態１及び２に係る接続端子の形成方法を工程順に示
した模式的断面図である。
の形態１及び２に係る接続端子の形成方法を工程順に示
した模式的断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ1 ）（（ｃ2 ））は実施の形態３
及び４に係る接続端子の形成方法の一部の工程を順に示
した模式的断面図である。
及び４に係る接続端子の形成方法の一部の工程を順に示
した模式的断面図である。
【図３】実施例に示した条件により形成した接続端子を
有するパッケージをプリント基板と接続した状態を示す
模式的断面図である。
有するパッケージをプリント基板と接続した状態を示す
模式的断面図である。
【図４】比較例に示した条件により形成した接続端子を
有するパッケージをプリント基板と接続した状態を示す
模式的断面図である。
有するパッケージをプリント基板と接続した状態を示す
模式的断面図である。
【図５】ＢＧＡ型タイプのパッケージにおける一般的な
接続端子を示した模式的断面図である。
接続端子を示した模式的断面図である。
【図６】米国特許第５０６０８４４号明細書に開示され
た発明を示した模式的断面図である。
た発明を示した模式的断面図である。
１０ａ 表層パッド １３Ｂ、１３Ｃ 半田バンプ １３Ｂａ、１３Ｃａ 半田バンプ上面 １５、２１ 半田ボール １４Ｂ、２２ 半田層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日高 明弘 山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番１ 株式会社住友金属エレクトロデバイス 内 (56)参考文献 特開 平８−64717（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−64720（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273146（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 501 H01L 21/60 H05K 3/34 505
Claims (4)
- 【請求項１】 表層パッド上に上面が平坦又は上面に窪
みのある半田バンプが形成され、該半田バンプ上に、半
田ボールが、該半田ボール及び前記半田バンプよりも低
融点の半田層を介して固着されていることを特徴とする
接続端子。 - 【請求項２】 表層パッド上に上面が平坦又は上面に窪
みのある半田バンプを形成し、該半田バンプ上に該半田
バンプよりも低融点の半田ペーストを塗布し、該半田ペ
ーストの上に半田ボールを仮固定し、前記半田ペースト
は溶融するが前記半田バンプ及び前記半田ボールは溶融
しない温度でリフロー処理して前記半田バンプ上に前記
半田ボールを固着させることを特徴とする請求項１記載
の接続端子の形成方法。 - 【請求項３】 表層パッド上に半田ペースト又は半田ボ
ールを塗布又は配置し、前記半田の融点以上の温度で加
熱して溶融させ、該半田を表面張力を利用して半球状に
した後冷却し、加工成形して、上面が平坦な半田バンプ
を形成することを特徴とする請求項２記載の接続端子の
形成方法。 - 【請求項４】 表層パッド上に半田ペーストを塗布し、
半田濡れ性が低い突起を有する治具を、前記突起が前記
半田ペーストと接触するよう配置した後リフロー処理
し、前記突起の表面形状と合致する平坦面又は窪み面を
有する半田バンプを形成することを特徴とする請求項２
記載の接続端子の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28748296A JP3180041B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 接続端子及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28748296A JP3180041B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 接続端子及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116927A JPH10116927A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3180041B2 true JP3180041B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=17717920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28748296A Expired - Fee Related JP3180041B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 接続端子及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180041B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG84511A1 (en) * | 1998-06-17 | 2001-11-20 | Texas Instr Singapore Pte Ltd | Method of forming solder ball contact in ball grid array device |
| KR100429134B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2004-04-28 | 동부전자 주식회사 | 볼 그리드 어레이 패키지의 볼 어태치를 위한 볼 평탄화 장치 |
| US7823762B2 (en) * | 2006-09-28 | 2010-11-02 | Ibiden Co., Ltd. | Manufacturing method and manufacturing apparatus of printed wiring board |
| KR100871034B1 (ko) * | 2007-06-12 | 2008-11-27 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판의 페이스트 범프 형성 방법 |
| JP6197319B2 (ja) | 2013-03-21 | 2017-09-20 | 富士通株式会社 | 半導体素子の実装方法 |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP28748296A patent/JP3180041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10116927A (ja) | 1998-05-06 |
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