JP3425903B2 - BGA mounting method and mounting structure - Google Patents

BGA mounting method and mounting structure

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ（ボール・
グリッド・アレイ型電子部品）実装方法およびその実装
構造に関し、特に、ＢＧＡ部品の実装工程において、ス
ペーサを搭載するＢＧＡ実装方法およびその実装構造に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a BGA (ball,
More particularly, the present invention relates to a BGA mounting method and a mounting structure for mounting a spacer in a mounting process of a BGA component.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、ボール・グリッド・アレイ型電子
部品（本明細書においては、ＢＧＡ部品とも称す。）
は、特にスペーサなどが設けられずに、図３に示すよう
に、実装工程において半田ペースト３の塗布された基板
２に搭載され、リフロー工程において半田付けされてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a ball grid array type electronic component (also referred to as BGA component in this specification).
3 is mounted on the substrate 2 coated with the solder paste 3 in the mounting process and soldered in the reflow process, as shown in FIG.

【０００３】このＢＧＡ部品の接続信頼性に係る要因の
一つとして、半田付け後におけるＢＧＡ部品１の下面と
基板２との距離（適宜、実装高さと略称する。）が挙げ
られる。この実装高さは、複数の要因、例えば、半田ボ
ール径，ランド径，ＳＲ径，ＢＧＡ部品１の自重及び半
田ボール数などの相互作用の結果として定まるものであ
り、この実装高さがばらつくと、接続信頼性などに悪影
響を及ぼすと考えられていた。One of the factors relating to the connection reliability of this BGA component is the distance between the lower surface of the BGA component 1 and the substrate 2 after soldering (abbreviated as mounting height as appropriate). This mounting height is determined as a result of interaction of a plurality of factors, for example, the solder ball diameter, the land diameter, the SR diameter, the self-weight of the BGA component 1, the number of solder balls, and the like. , It was thought to have an adverse effect on connection reliability.

【０００４】しかし、従来のＢＧＡ実装においては、実
装高さより優先順位の高い接続信頼性に係る要因につい
て研究する必要があったことや、実際の生産工程におい
て、この実装高さを精度良く管理することは困難であっ
たことなどの理由から、特に実装高さの制御は行なわれ
ていなかった。However, in the conventional BGA mounting, it is necessary to study the factors relating to the connection reliability, which has a higher priority than the mounting height, and the mounting height is accurately controlled in the actual production process. However, the mounting height was not controlled because it was difficult.

【０００５】ところが、近年のＢＧＡ部品の小型化や多
ピン化、狭ピッチ化に伴い、実装高さのばらつきの問題
が顕在化するようになってきた。具体的には、ボール径
が小さくなってきたことや、チップの線膨張係数が直接
的に接続信頼性に影響する構造のＣＳＰ（チップ・サイ
ズ・パッケージ）などが開発され、耐温度サイクル接続
信頼性を確保しなければならないため、実装高さを制御
することが必要となってきた。さらに、マルチチップ化
されたＢＧＡ部品では、重心が偏心するために、ＢＧＡ
部品が傾いて実装される場合もでてきた。However, as the BGA parts have been downsized, the number of pins has been increased, and the pitch has been narrowed in recent years, the problem of variations in mounting height has come to the surface. Specifically, CSP (chip size package) with a structure in which the ball diameter has become smaller and the linear expansion coefficient of the chip directly affects the connection reliability has been developed. Therefore, it is necessary to control the mounting height because it is necessary to secure the compatibility. Furthermore, in the case of multi-chip BGA parts, the center of gravity is eccentric.
There are cases where parts are mounted at an angle.

【０００６】このように、半田ボールがつぶれて実装高
さが短くなると、ＢＧＡ部品と基板の温度の上昇や下降
に伴い、線膨張係数の差により発生するストレスが大き
くなり、半田ボールの接合部にクラックが発生し結果的
には破断するといった問題があった。つまり、ＢＧＡ部
品のボディを構成するシリコンチップやセラミック基
板、あるいはテープ材などと、ＢＧＡ部品が実装される
基板のエポキシ材との熱膨張係数の差が大きければ、大
きいストレスが半田ボールに作用し、特に半田ボールの
接合部がこのストレスに耐えられないからである。ま
た、ＢＧＡ部品の実装高さが短くなると、ＢＧＡ部品の
下面と基板上面との隙間（適宜、スタンドオフと略称す
る。）が狭くなり、線膨張係数の差によるせん断応力の
半田ボール内における分布密度が高くなり（半田ボール
に作用するせん断応力が大きくなり）、同時にボールの
弾性変形による応力緩和効果が期待できなくなるからで
ある。As described above, when the solder balls are crushed and the mounting height is shortened, the stress generated due to the difference in the linear expansion coefficient increases with the temperature rise and fall of the BGA component and the substrate, and the solder ball joints There was a problem in that a crack was generated on the surface and eventually it was broken. In other words, if there is a large difference in the coefficient of thermal expansion between the silicon chip or the ceramic substrate or the tape material that constitutes the body of the BGA component and the epoxy material of the substrate on which the BGA component is mounted, a large stress acts on the solder ball. This is because the solder ball joints cannot withstand this stress. Further, when the mounting height of the BGA component becomes shorter, the gap between the lower surface of the BGA component and the upper surface of the substrate (appropriately referred to as standoff) becomes narrower, and the shear stress due to the difference in linear expansion coefficient is distributed in the solder ball. This is because the density becomes high (the shear stress acting on the solder balls becomes large), and at the same time, the stress relaxation effect due to the elastic deformation of the balls cannot be expected.

【０００７】また、ＢＧＡ部品の実装高さがばらつく
と、ラベルシールやヒートシンクなどの取り付けが困難
になるといった問題が発生する。さらにまた、ＢＧＡ部
品が自重による沈み込みや、部分的なスタンドオフの減
少などにより、リフロー工程において溶融した半田ボー
ルが水平方向に広がり、隣接した半田ボールとショート
するといった問題を引き起こす場合もあった。Further, if the mounting height of the BGA parts varies, it is difficult to attach a label seal, a heat sink, etc. Furthermore, the BGA component may sink due to its own weight or partially reduce the standoff, so that the solder balls melted in the reflow process may spread in the horizontal direction and short-circuit with the adjacent solder balls. .

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記課題に関連する技
術として、特開平９−２９８２５３号にて開示された、
ＢＧＡ部品または基板に実装高さを規定するストッパを
突設した半導体装置およびその実装構造体が提案されて
いる。この技術は、ＢＧＡ部品が、ストッパにより実装
高さを一定に維持した状態で、半田接合されるので、接
続強度不足を解消しようとする技術であるものの、ＢＧ
Ａ部品の半田接合は、基板の種類，半田ペーストの種
類，印刷方法，印刷形状，印刷高さなどの様々な条件を
考慮したうえで決定されるものなので、例えば、各社ご
とに異なる高さのストッパのＢＧＡ部品を生産すること
は、実際上極めて困難であり上記課題を解決することが
できない場合がある。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention As a technique related to the above problem, disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-298253,
There has been proposed a semiconductor device and a mounting structure thereof in which a stopper that defines a mounting height is provided on a BGA component or a substrate. Although this technique is a technique for solving the lack of connection strength because BGA parts are soldered while the mounting height is kept constant by a stopper,
The solder joint of the A component is determined in consideration of various conditions such as the type of board, the type of solder paste, the printing method, the printing shape, and the printing height. Producing a BGA part for a stopper may be extremely difficult in practice and the above problems may not be solved.

【０００９】また、上記課題に関連する技術として、特
開平１０−１１２４７８号にて開示された、接着剤を用
いてＢＧＡ部品と基板の実装高さを規定する半導体装置
およびその実装方法が提案されている。この技術は、Ｂ
ＧＡ部品が、接着剤により実装高さを一定に維持した状
態で半田接合し、接続強度不足を解消しようとする技術
であるものの、基板と接着されるので交換ができず、ま
た、接着剤の厚さを精度良く管理することは実際上困難
な場合があり、上記課題を解決することはできない。As a technique related to the above problem, there is proposed a semiconductor device and a mounting method thereof, which disclose the mounting height of a BGA component and a substrate by using an adhesive, as disclosed in JP-A-10-112478. ing. This technology is
Although GA parts are a technology that attempts to solve the lack of connection strength by soldering while maintaining the mounting height constant with an adhesive, they cannot be replaced because they are bonded to the substrate. It may be practically difficult to accurately control the thickness, and the above problems cannot be solved.

【００１０】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、特に、基板に半田印刷した後に、スペー
サを搭載し、さらにＢＧＡ部品を搭載することにより、
実装高さを精度良く管理して、半田付けの実装信頼性を
向上させたＢＧＡ実装方法およびその実装構造の提供を
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, by solder printing on a substrate, mounting a spacer, and further mounting a BGA component,
An object of the present invention is to provide a BGA mounting method and a mounting structure thereof in which the mounting height is accurately controlled and soldering mounting reliability is improved.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載のＢＧＡ実装方法は、
基板に半田ペーストを印刷する印刷工程と、この基板と
ＢＧＡ部品（ボール・グリッド・アレイ型電子部品）と
の間に挟まれ、このＢＧＡ部品の前記基板に対する実装
高さを確保するスペーサを、前記基板に搭載する第一マ
ウント工程と、前記基板にＢＧＡ部品を搭載する第二マ
ウント工程と、前記半田ペーストを溶融して半田付けす
るリフロー工程と、前記リフロー工程後に、前記スペー
サを取り外す工程とを少なくとも含む方法としてある。In order to achieve the above object, the BGA mounting method according to claim 1 of the present invention comprises:
Printing process of printing solder paste on the board, and this board
A first mounting step of mounting a spacer, which is sandwiched between a BGA component (ball grid array type electronic component) and secures a mounting height of the BGA component on the substrate, and a BGA on the substrate. The second mounting step of mounting the component, the reflow step of melting and soldering the solder paste, and the space after the reflow step.
The method includes at least the step of removing the blade .

【００１２】このようにすることにより、実装高さを高
めに設定できるので、熱応力によるせん断歪みを小さく
でき、半田ボールの接合部にクラックが発生する危険性
を低減することができ、半田付けの実装信頼性を向上さ
せることができる。また、ＢＧＡ部品を実装する企業に
とっては、自社の半田付けの技術（ノウハウなどを含
む。）に基づいて最適のスペーサを選定することができ
るので好都合であり、一方、ＢＧＡ部品を生産する企業
にとっては、客先ごとのスペーサを設けたＢＧＡ部品を
生産する必要がなくなり、生産管理が容易となる。By doing so, the mounting height can be set higher, so that the shear strain due to thermal stress can be reduced, the risk of cracks occurring at the joints of the solder balls can be reduced, and soldering can be performed. The mounting reliability of can be improved. In addition, it is convenient for a company that mounts BGA parts because it is possible to select an optimum spacer based on its own soldering technology (including know-how), while for companies that manufacture BGA parts. Eliminates the need for producing BGA parts provided with spacers for each customer, and facilitates production management.

【００１３】また、ＢＧＡ部品を半田付けした後に、ス
ペーサを取り外すと、半田ボールの半田付け性を検査す
る際の検査性を向上させることができるとともに、スペ
ーサを取り外すことによって、製品の軽量化を行なうこ
とができる。 Furthermore, after soldering a BGA component, by removing the spacer, it is possible to improve the inspection of the time of inspecting the solderability of the solder balls, by removing the spacer, the weight of the product Can be done.

【００１４】請求項２記載の発明は、表面に複数の半田
ボールを有するＢＧＡ部品を基板に実装するＢＧＡ実装
方法であって、前記基板に半田ペーストを印刷する印刷
工程と、前記ＢＧＡ部品の前記基板に対する実装高さを
確保するスペーサを、前記基板に搭載する第一マウント
工程と、前記ＢＧＡ部品を前記基板に搭載し、前記半田
ボールを前記基板上の半田ペーストに接触させる第二マ
ウント工程と、前記半田ペーストおよび前記半田ボール
を溶融して半田付けするリフロー工程とを含み、前記ス
ペーサは、線膨張係数が前記半田ペーストより大きい材
料からなる方法としてある。 According to a second aspect of the invention, a plurality of solders are provided on the surface.
BGA mounting for mounting BGA parts having balls on a substrate
A method for printing a solder paste on the substrate
The process and the mounting height of the BGA component on the board.
First mount for mounting the spacer to be secured on the board
Process, mounting the BGA component on the board, soldering
A second marker that brings the ball into contact with the solder paste on the board.
Und process, the solder paste and the solder balls
A reflow step of melting and soldering
The pacer is a material whose coefficient of linear expansion is larger than that of the solder paste.
There is a method that consists of fees.

【００１５】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２に記載のＢＧＡ実装方法において、前記印刷工程と
前記第一マウント工程との間に、前記基板上の前記スペ
ーサが搭載される位置に、耐熱グリースまたは接着剤を
塗布する工程を含む方法としてある。 The invention according to claim 3 is the same as claim 1 or 2.
In the BGA mounting method described in 2,
Between the first mounting step and the space on the substrate.
Heat resistant grease or adhesive at the position where the sensor is mounted.
This is a method including a step of applying.

【００１６】このようにすると、載置したスペーサが搬
送中の振動などで、基板上を移動してしまうといったこ
とを有効に防止することができる。With this configuration, it is possible to effectively prevent the mounted spacer from moving on the substrate due to vibration during transportation.

【００１７】請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３
のいずれかに記載のＢＧＡ実装方法において、前記第一
マウント工程において、前記スペーサを、実装ラインの
電子部品搭載装置によって搭載する工程を含む方法とし
てある。The invention according to claim 4 is the above-mentioned claims 1 to 3.
In any one of the BGA mounting methods described above, in the first mounting step, the spacer is mounted by an electronic component mounting device on a mounting line.

【００１８】このように、電子部品搭載装置を用いてス
ペーサを搭載することによって、他の部品とともに実装
することができ、結果的に生産効率を向上させることが
できる。As described above, by mounting the spacer using the electronic component mounting device, the spacer can be mounted together with other components, and as a result, the production efficiency can be improved.

【００１９】本発明における請求項５記載の発明は、基
板上にＢＧＡ部品が半田付けされているＢＧＡ実装構造
において、前記基板上に塗布された耐熱グリースまたは
接着剤上に搭載され、かつ、前記基板と前記ＢＧＡ部品
との間に取り外し可能に設けられるとともに、前記ＢＧ
Ａ部品の実装高さを確保するスペーサを備え、このスペ
ーサは、線膨張係数が前記ＢＧＡ部品の半田ボールより
大きく、かつ、形状が球状である構成としてある。According to a fifth aspect of the present invention, in a BGA mounting structure in which a BGA component is soldered on a substrate, the BGA mounting structure is mounted on a heat resistant grease or an adhesive applied on the substrate, and The BG is detachably provided between the substrate and the BGA component, and
A spacer for ensuring the mounting height of the A component is provided, and this spacer has a linear expansion coefficient larger than that of the solder ball of the BGA component and a spherical shape.

【００２０】このように、スペーサの形状が球状なの
で、構造が単純であり廉価な実装構造とすることがで
き、また、材料が半田ボールより線膨張係数が大きいこ
とにより、スペーサは、半田ボールが凝固した後は半田
ボールより多く縮むので、半田ボールにストレスを加え
るといった悪影響を与えることがない。As described above, since the spacer has a spherical shape, the mounting structure can be simple and inexpensive, and the material of the spacer has a larger linear expansion coefficient than that of the solder ball. After being solidified, the solder balls shrink more than the solder balls, so that the solder balls are not adversely affected by stress.

【００２１】請求項６記載の発明は、上記請求項５に記
載のＢＧＡ実装構造において、前記スペーサによって、
同じ実装高さとなるように実装された複数のＢＧＡ部品
上に、一体化されたヒートシンクが取り付けられた構成
としてある。According to a sixth aspect of the present invention, in the BGA mounting structure according to the fifth aspect, the spacer is used.
An integrated heat sink is mounted on a plurality of BGA components mounted so as to have the same mounting height.

【００２２】このように、本発明は、ＢＧＡ部品の実装
高さをスペーサにより、一定の高さに合わせることがで
きるので、例えば、ＢＧＡ部品にヒートシンクを取り付
ける場合に、隣接したＢＧＡ部品に対して、接合面が平
板状の一体化されたヒートシンクを用いて取り付けるこ
とができるので、ヒートシンクが共用化され、結果的に
廉価な構造のＢＧＡ実装構造とすることができる。As described above, according to the present invention, the mounting height of the BGA component can be adjusted to a certain height by the spacer. Therefore, for example, when a heat sink is attached to the BGA component, the adjacent BGA components are Since the heat sink can be attached by using an integrated heat sink having a flat joint surface, the heat sink is shared, and as a result, an inexpensive BGA mounting structure can be obtained.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造について、図面を参
照して説明する。先ず、本発明の第一実施形態に係るＢ
ＧＡ実装方法およびその実装構造について説明する。図
１は、第一実施形態に係るＢＧＡ実装方法の各工程にお
ける概略断面図を示している。同図において、の印刷
工程，の第一マウント工程，の第二マウント工程及
びのリフロー工程におけるＢＧＡ実装構造を示してあ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A BGA mounting method and its mounting structure according to each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, B according to the first embodiment of the present invention
A GA mounting method and its mounting structure will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view in each step of the BGA mounting method according to the first embodiment. In the figure, the BGA mounting structure in the printing process, the first mounting process, the second mounting process, and the reflow process is shown.

【００２４】先ず、印刷工程において、基板２は、ＳＭ
Ｔライン（一般に、印刷機、接着剤塗布機、チップ部品
搭載機、異型部品搭載機、リフロー炉からなる。）の印
刷機において、半田ペーストが印刷される。ここで、半
田ペーストは、一般的に使用されるＳｎ−Ｐｂ共晶半田
を用いるが、これに限定するものではなく、低温および
高温半田や鉛フリーの半田であっても良い。なお、この
印刷によって、搭載するＢＧＡ部品１に対するパッドの
他に、他の部品に対するパッドにも半田印刷が行われ
る。First, in the printing process, the substrate 2 is SM
A solder paste is printed on a T-line (generally, a printing machine, an adhesive coating machine, a chip component mounting machine, a different-shaped component mounting machine, and a reflow furnace). Here, as the solder paste, a Sn-Pb eutectic solder that is generally used is used, but the solder paste is not limited to this, and low-temperature and high-temperature solder or lead-free solder may be used. By this printing, solder printing is performed not only on the pads for the BGA component 1 to be mounted but also on the pads for other components.

【００２５】次に、第一マウント工程において、スペー
サ４は、搭載後に搬送や他の部品を搭載する振動で移動
するのを防ぐため、予め、仮固定用の耐熱グリース７を
基板上のＢＧＡ部品１の四隅に当たる位置にディスペン
サ塗布してから、その耐熱グリース７上に搭載される。
このように、仮固定用の耐熱グリース７を用いることに
よって、ＢＧＡ部品１を半田付けした後で、スペーサ４
を容易に取り外すことができる。なお、耐熱グリース７
の代わりに、剥離可能な熱硬化樹脂を用いることもでき
る。Next, in the first mounting step, in order to prevent the spacers 4 from moving due to vibrations of carrying or other components after mounting, the heat-resistant grease 7 for temporary fixing is previously attached to the BGA components on the substrate. After applying the dispenser to the positions corresponding to the four corners of No. 1, it is mounted on the heat resistant grease 7.
As described above, by using the heat-resistant grease 7 for temporary fixing, after the BGA component 1 is soldered, the spacer 4
Can be easily removed. Heat resistant grease 7
Alternatively, a peelable thermosetting resin may be used.

【００２６】また、スペーサ４は、球状の形状としてあ
り、このようにすることにより、部品搭載機によって搭
載される際に、耐熱グリース７の塗布が厚くても、基板
２に点接触しやすいので、塗布厚に影響されにくいとい
った効果がある。ここで、このスペーサは、ＢＧＡ部品
１の半田ボール１１より線膨張係数が大きい材料として
ある。具体的には、スペーサ４の材料としては、線膨張
係数がＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの約２７より若干大きく、
かつリフロー工程で溶融しない、金属的に安定な材料で
ある必要があり、例えば、Ｐｂ（鉛：線膨張係数約２
９）が好適である。Further, the spacer 4 has a spherical shape, and by doing so, even when the heat-resistant grease 7 is thickly applied, it is easy to make point contact with the substrate 2 when it is mounted by the component mounting machine. The effect is that it is not easily affected by the coating thickness. Here, the spacer is made of a material having a larger linear expansion coefficient than the solder ball 11 of the BGA component 1. Specifically, as the material of the spacer 4, the linear expansion coefficient is slightly larger than about 27 of Sn—Pb eutectic solder,
In addition, it must be a metallically stable material that does not melt in the reflow process. For example, Pb (lead: linear expansion coefficient of about 2
9) is preferred.

【００２７】スペーサ４のサイズに関しては、シミュレ
ーションや実験などで最適高さを求める必要があるが、
スペーサ４を用いない場合の実装高さ以上でないと意味
をなさないため、この値が下限となる。また、スペーサ
４のサイズがＢＧＡ部品１のボール高さと半田ペースト
３の印刷高さの和より大きいとオープンになるため、こ
の値が上限となる。具体的には、ボール１１高さ０．３
８ｍｍ、ペースト３印刷高さ０．１５ｍｍの場合、スペ
ーサ４高さ０．４５ｍｍで接合信頼性、実装歩留共に良
好な結果が得られた。Regarding the size of the spacer 4, it is necessary to obtain the optimum height by simulation or experiment.
This value is the lower limit because it has no meaning unless it is equal to or higher than the mounting height when the spacer 4 is not used. Further, when the size of the spacer 4 is larger than the sum of the ball height of the BGA component 1 and the printing height of the solder paste 3, the spacer 4 becomes open, and this value becomes the upper limit. Specifically, ball 11 height 0.3
When the height of the spacer 3 was 8 mm and the printing height of the paste 3 was 0.15 mm, the spacer 4 had a height of 0.45 mm, and good results were obtained in terms of bonding reliability and mounting yield.

【００２８】次に、第二マウント工程において、ＢＧＡ
部品１は、チップ部品搭載機または異型部品搭載機によ
って、基板２上に搭載される。この搭載された状態で
は、ＢＧＡ部品１の半田ボール１１は、半田ペースト３
と接触する必要があるが、スペーサ４とＢＧＡ部品１の
下面は必ずしも接触していなくともよい。Next, in the second mounting step, the BGA
The component 1 is mounted on the substrate 2 by a chip component mounting machine or atypical component mounting machine. In this mounted state, the solder balls 11 of the BGA component 1 are solder paste 3
However, the spacer 4 and the lower surface of the BGA component 1 do not necessarily have to be in contact with each other.

【００２９】次に、リフロー工程において、基板２はリ
フロー炉に搬入され、半田付けが行われる。ここで、一
般的に、リフロー工程では１５０℃付近で予備加熱さ
れ、その後、２３０℃付近のピーク温度で本加熱し、半
田付けが行われる。約２３０℃まで加熱されると、ＢＧ
Ａ部品１の半田ボール１１も溶融し液体状態となり、Ｂ
ＧＡ部品１は、自重及び半田ボール１１の表面張力で、
スペーサ４に接触するまで下降する。Next, in the reflow process, the substrate 2 is carried into the reflow furnace and soldered. Here, generally, in the reflow process, preheating is performed at around 150 ° C., and then main heating is performed at a peak temperature near 230 ° C. to perform soldering. When heated to about 230 ° C, BG
The solder ball 11 of the A component 1 is also melted into a liquid state, and B
The GA component 1 has its own weight and the surface tension of the solder ball 11,
It descends until it contacts the spacer 4.

【００３０】そして、本加熱後、ピーク温度から室温に
温度降下する際、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田は１８３℃付近で
凝固し、接合ボール１２（半田ボール１１と半田ペース
ト３が溶融混合した後、凝固したボール）となる。さら
に、室温まで温度が降下する際に、スペーサ４の線膨張
係数が半田より小さいと接合ボール１２の収縮をスペー
サ４が妨げる形になり、接合ボール１２は基板２やＢＧ
Ａ部品１との接合面で常に引っ張り応力を受けることと
なり、この応力は半田付けの実装信頼性を低下させる。
ここで、スペーサ４の線膨張係数は結合ボール１２の線
膨張係数より大きく、常温にまで冷却されるとスペーサ
４の方が縮み量が大きいので、ＢＧＡ部品１の下面とス
ペーサ４の間に隙間が生じて、接合ボール１２には、引
っ張り応力は生じない。After the main heating, when the temperature drops from the peak temperature to room temperature, the Sn-Pb eutectic solder solidifies at around 183 ° C., and the bonding balls 12 (the solder balls 11 and the solder paste 3 are melted and mixed, Solidified ball). Furthermore, when the linear expansion coefficient of the spacers 4 is smaller than that of the solder when the temperature drops to room temperature, the spacers 4 hinder the contraction of the bonding balls 12, so that the bonding balls 12 form the substrate 2 or the BG.
The joint surface with the A component 1 is always subjected to tensile stress, and this stress reduces the mounting reliability of soldering.
Here, the linear expansion coefficient of the spacer 4 is larger than the linear expansion coefficient of the connecting ball 12, and the amount of shrinkage of the spacer 4 is larger when cooled to room temperature, so that there is a gap between the lower surface of the BGA component 1 and the spacer 4. Therefore, no tensile stress is generated in the bonding ball 12.

【００３１】上述したＢＧＡ実装方法により実装された
ＢＧＡ実装構造は、リフロー工程の断面図が示すよう
に、ＢＧＡ部品１が基板２方向に接近しようとするのを
スペーサ４が、支持することによって、接合ボール１２
が基板２に垂直方向に長い樽状の形状を有する。なお、
スペーサ４は、例えば、吸い込み式回収装置によって、
基板２から取り除かれる。ここで、スペーサ４は、ＢＧ
Ａ部品１との間に、隙間を有していることから、容易に
回収することができる。In the BGA mounting structure mounted by the above-mentioned BGA mounting method, as shown in the sectional view of the reflow process, the spacer 4 supports that the BGA component 1 is approaching toward the substrate 2, Bonding ball 12
Has a barrel shape that is long in the vertical direction to the substrate 2. In addition,
The spacer 4 is, for example, by a suction type recovery device,
It is removed from the substrate 2. Here, the spacer 4 is BG
Since it has a gap between it and the A component 1, it can be easily recovered.

【００３２】このようなＢＧＡ実装構造とすることによ
り、具体的には、接合ボール１２が垂直方向に長いため
に、ＢＧＡ部品１の本体と基板との線膨張係数の差に基
づく応力やストレスを緩和することができ、実装信頼性
を向上させることができる。また、スタンドオフ寸法が
長くなることにより、ＢＧＡ部品１の放熱性の改善，洗
浄工程がある場合には、洗浄性の向上及び側面から外観
検査する場合の検査性の改善を行なうことができる。By adopting such a BGA mounting structure, specifically, since the joining ball 12 is long in the vertical direction, stress or stress due to the difference in linear expansion coefficient between the main body of the BGA component 1 and the substrate is applied. It can be relaxed and the mounting reliability can be improved. Further, by increasing the stand-off dimension, it is possible to improve the heat dissipation of the BGA component 1 and, if there is a cleaning step, improve the cleaning property and the inspection property when the appearance is inspected from the side.

【００３３】また、ＢＧＡ部品１の高さや姿勢を精度良
くコントロールできるため、実装スペースの制限やヒー
トシンク取り付けへの対応が容易になる。さらにまた、
半田供給量、製品重量、レジスト位置ずれ、搭載位置ず
れ、基板、製品の反りなどの要因に関係なくスタンドオ
フを一定にすることによって、ブリッジの発生が抑えら
れ、半田付け品質を改善することができる。Further, since the height and the posture of the BGA component 1 can be controlled with high accuracy, it becomes easy to limit the mounting space and to attach the heat sink. Furthermore,
By keeping the standoff constant regardless of factors such as the solder supply amount, product weight, resist position deviation, mounting position deviation, board, product warpage, etc., the occurrence of bridges can be suppressed and soldering quality can be improved. it can.

【００３４】このように、本発明の第一実施形態におけ
るＢＧＡ実装方法およびその実装構造によれば、実装工
程において、スペーサ４を実装しその上にＢＧＡ１を搭
載することができ、結果的に、実装信頼性を向上させる
などの効果を得ることができる。なお、半田ペーストや
半田印刷による条件は、基板の種類や、搭載する他の部
品の半田印刷条件などから総合的に決定されるので、同
じＢＧＡ部品であっても異なるスペーサ４を用いなけれ
ばならない場合が考えられる。このような場合に、本発
明は、実装直前でスペーサ４を変更することも可能で、
実際に使用する上で、極めて効果的である。As described above, according to the BGA mounting method and the mounting structure thereof in the first embodiment of the present invention, the spacer 4 can be mounted and the BGA 1 can be mounted on the spacer 4 in the mounting step. It is possible to obtain effects such as improvement in mounting reliability. Since the conditions for the solder paste and the solder printing are comprehensively determined from the type of the board and the solder printing conditions of other components to be mounted, different spacers 4 must be used even for the same BGA component. There are cases. In such a case, the present invention can change the spacer 4 immediately before mounting,
It is extremely effective in actual use.

【００３５】次に、本発明の第二実施形態に係るＢＧＡ
実装構造について、図面を参照して説明する。図２は、
第二実施形態に係るＢＧＡ実装構造の概略断面図を示し
ている。同図において、１はＢＧＡ部品であり、基板２
上に塗布された接着剤８上に、球状のスペーサ４が搭載
され、ＢＧＡ１が搭載されリフロー加熱された後に、ス
ペーサ４の上部とＢＧＡ部品１の下面とを接着剤８で固
定し、スペーサ４を補強部材として使用する構造として
ある。Next, the BGA according to the second embodiment of the present invention.
The mounting structure will be described with reference to the drawings. Figure 2
The schematic sectional drawing of the BGA mounting structure which concerns on 2nd embodiment is shown. In the figure, 1 is a BGA component, and a substrate 2
The spherical spacer 4 is mounted on the adhesive 8 applied on the upper surface, the BGA 1 is mounted, and reflow heating is performed. Then, the upper portion of the spacer 4 and the lower surface of the BGA component 1 are fixed by the adhesive 8 to form the spacer 4 Is used as a reinforcing member.

【００３６】また、隣接するＢＧＡ部品１の上面高さを
同じ高さに制御し、これらの上面に一つのヒートシンク
５をシリコン系接着剤または接着シートによって接合し
た構造としてある。なお、その他の構造および作用につ
いては、第一実施形態におけるＢＧＡ実装方法およびそ
の実装構造と同様としてある。Further, the heights of the upper surfaces of the adjacent BGA parts 1 are controlled to the same height, and one heat sink 5 is bonded to these upper surfaces with a silicon adhesive or an adhesive sheet. The other structures and operations are the same as those of the BGA mounting method and its mounting structure in the first embodiment.

【００３７】このように、第二実施形態におけるＢＧＡ
実装構造は、スペーサ４を基板２とＢＧＡ部品１に接着
させることにより、接合ボール１２の接合強度を補強す
る効果が得られ、温度サイクルなどに対する半田付けの
接合強度の信頼性を向上させることができる。なお、ス
ペーサ４の接合については、接着剤８に限定するもので
はなく、基板４とＢＧＡ部品１の下面にダミー電極を設
けて、半田接合させることや、ろう材を用いることも可
能である。Thus, the BGA in the second embodiment
In the mounting structure, by bonding the spacer 4 to the substrate 2 and the BGA component 1, an effect of reinforcing the bonding strength of the bonding ball 12 can be obtained, and the reliability of the bonding strength of soldering with respect to temperature cycle and the like can be improved. it can. It should be noted that the joining of the spacers 4 is not limited to the adhesive 8, and it is also possible to provide a dummy electrode on the lower surface of the substrate 4 and the BGA component 1 for solder joining, or to use a brazing material.

【００３８】また、隣接するＢＧＡ部品１の上面高さが
同じになるように、ＢＧＡ部品１を半田付けすることに
より、複数のＢＧＡ部品１の上面に、一体化されたヒー
トシンク５を取り付けることができる。このようにする
ことにより、ヒートシンク５の取り付け工数の削減およ
び部品費の原価低減を行なうことができる。また複数の
部品間でヒートシンク５を共用するため、部品間の温度
差が小さくなるので、実装回路としての温度特性が改善
され、システム全体としての特性の向上が期待できる。
なお、ＢＧＡ部品１の高さが精度良く実装されるので、
ヒートシンク５などの取り付け作業性や取り付け精度が
改善される。Further, the integrated heat sinks 5 can be attached to the upper surfaces of the plurality of BGA parts 1 by soldering the BGA parts 1 so that the upper surfaces of the adjacent BGA parts 1 have the same height. it can. By doing so, the number of man-hours for mounting the heat sink 5 and the cost of parts can be reduced. Further, since the heat sink 5 is shared by a plurality of components, the temperature difference between the components is reduced, so that the temperature characteristics of the mounting circuit are improved and the characteristics of the entire system can be expected to be improved.
Since the height of the BGA component 1 is accurately mounted,
Workability and accuracy of mounting the heat sink 5 and the like are improved.

【００３９】上述したように、ＢＧＡ実装方法およびそ
の実装構造について説明したが、本発明は、様々な変更
例を含むものである。例えば、半田ボールの材料やスペ
ーサの材料は必ずしも上記に限定するものではない。つ
まり、スペーサは、材料の熱膨張係数が、半田ボールの
材料のそれより同等または大きければ、同様な効果が期
待できる。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ半田ボールに対して
は、Ｚｎ，Ｐｂ−Ｓｎ逆半田，Ｉｎ，Ｃｄなどのスペー
サを用いることができ、また、Ｓｎ系Ｐｂフリーボール
に対しては、上記スペーサ材料に加え熱膨張率２５付近
の材料も有効である。Although the BGA mounting method and the mounting structure thereof have been described above, the present invention includes various modifications. For example, the material of the solder balls and the material of the spacers are not necessarily limited to the above. That is, if the material of the spacer has a thermal expansion coefficient equal to or larger than that of the material of the solder ball, the same effect can be expected. Specifically, for Sn-Pb solder balls, spacers such as Zn, Pb-Sn reverse solder, In, Cd can be used, and for Sn-based Pb free balls, the above spacer material. In addition, a material having a coefficient of thermal expansion of around 25 is also effective.

【００４０】他に、他金属を主成分とする合金、熱硬化
性樹脂、多層構造を有する複合材料などであっても用い
ることができる。また、熱硬化性樹脂などの高分子材料
の場合は、スペーサが絶縁性を有する場合には、ショー
トの心配がないといったメリットがある。Besides, an alloy containing other metal as a main component, a thermosetting resin, a composite material having a multi-layer structure, etc. can be used. Further, in the case of a polymer material such as a thermosetting resin, there is an advantage that there is no fear of a short circuit when the spacer has an insulating property.

【００４１】また、スペーサの形状は、球状に限定する
ものではなく直方体などにすることも可能である。この
ようにすることにより、スペーサを容易にチップマウン
タなどでそのまま搭載することができる。Further, the shape of the spacer is not limited to the spherical shape, but it may be a rectangular parallelepiped or the like. By doing so, the spacer can be easily mounted as it is by a chip mounter or the like.

【００４２】また、スペーサの配置は、ＢＧＡ部品の四
隅以外に配置する構造とすることもでき、ＢＧＡ部品の
ボール位置や基板の配線状態を考慮して任意の位置に決
定することができる。なお、例えば、基板の反りが大き
い場合には、スペーサを片側にのみ配して意図的にＢＧ
Ａ部品を傾斜させることにより、基板の反りによる悪影
響を効果的に低減することもできる。Further, the spacers can be arranged in a structure other than the four corners of the BGA component, and can be determined at an arbitrary position in consideration of the ball position of the BGA component and the wiring condition of the board. In addition, for example, when the warp of the substrate is large, the spacer is arranged only on one side and the BG is intentionally
By inclining the A component, it is possible to effectively reduce the adverse effect due to the warp of the substrate.

【００４３】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＢＧＡ実装方法およびその実装構造は、基板に半田ペー
ストを印刷した後に、実装条件に適合したスペーサを搭
載することにより、生産現場のフレキシビリティを損な
うことなく、ＢＧＡ部品の接合部を熱応力や熱ストレス
から効果的に保護することができるので、半田付けの実
装信頼性を向上させることができる。また、ＢＧＡ部品
の実装高さを確保することによって、洗浄性，外観検査
性，放熱性及び半田付け性を改善することができる。As described above, according to the present invention,
The BGA mounting method and its mounting structure are such that the solder paste is printed on the substrate and then the spacers that meet the mounting conditions are mounted, so that the joint portion of the BGA component is subjected to thermal stress and heat without impairing the flexibility of the production site. Since it is possible to effectively protect from stress, the mounting reliability of soldering can be improved. Further, by ensuring the mounting height of the BGA component, it is possible to improve the cleaning property, the visual inspection property, the heat dissipation property and the solderability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】図１は、第一実施形態に係るＢＧＡ実装方法の
各工程における概略断面図を示している。FIG. 1 is a schematic sectional view in each step of a BGA mounting method according to a first embodiment.

【図２】図２は、第二実施形態に係るＢＧＡ実装構造の
概略断面図を示している。FIG. 2 is a schematic sectional view of a BGA mounting structure according to a second embodiment.

【図３】図３は、従来例におけるＢＧＡ実装方法および
その実装構造を示す概略断面図を示している。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a BGA mounting method and its mounting structure in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ＢＧＡ部品 ２ 基板 ３ 半田ペースト ４ スペーサ ５ ヒートシンク ７ 耐熱グリース ８ 接着剤 １１ 半田ボール １２ 接合ボール 1 BGA parts 2 substrates 3 Solder paste 4 spacers 5 heat sink 7 Heat resistant grease 8 adhesive 11 solder balls 12 bonded balls

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 基板に半田ペーストを印刷する印刷工程
と、 この基板とＢＧＡ部品（ボール・グリッド・アレイ型電
子部品）との間に挟まれ、このＢＧＡ部品の前記基板に
対する実装高さを確保するスペーサを、前記基板に搭載
する第一マウント工程と、 前記基板にＢＧＡ部品を搭載する第二マウント工程と、 前記半田ペーストを溶融して半田付けするリフロー工程
と、前記リフロー工程後に、前記スペーサを取り外す工程と
を少なくとも含むことを特徴とするＢＧＡ実装方法。1. A printing process for printing a solder paste on a board, and the board and BGA parts (ball grid array type electric circuit).
A first mounting step of mounting a spacer, which is sandwiched between the BGA component and the BGA component) to secure a mounting height of the BGA component on the substrate, and a second mounting step of mounting the BGA component on the substrate. A BGA mounting method comprising at least a reflow step of melting and soldering the solder paste, and a step of removing the spacer after the reflow step . 【請求項２】 表面に複数の半田ボールを有するＢＧＡ
部品を基板に実装するＢＧＡ実装方法であって、 前記基板に半田ペーストを印刷する印刷工程と、 前記ＢＧＡ部品の前記基板に対する実装高さを確保する
スペーサを、前記基板に搭載する第一マウント工程と、 前記ＢＧＡ部品を前記基板に搭載し、前記半田ボールを
前記基板上の半田ペーストに接触させる第二マウント工
程と、 前記半田ペーストおよび前記半田ボールを溶融して半田
付けするリフロー工程とを含み、 前記スペーサは、線膨張係数が前記半田ペーストより大
きい材料からなることを特徴とするＢＧＡ実装方法。 2.BGA with multiple solder balls on the surface
A BGA mounting method for mounting a component on a board, comprising: A printing step of printing a solder paste on the substrate, Securing the mounting height of the BGA component on the substrate
A first mounting step of mounting the spacer on the substrate, The BGA parts are mounted on the board, and the solder balls are
Second mounting process to contact the solder paste on the board
And Solder by melting the solder paste and the solder balls
And a reflow step of attaching, The spacer has a coefficient of linear expansion larger than that of the solder paste.
A BGA mounting method characterized in that it is made of a threshold material. 【請求項３】 上記請求項１または２に記載のＢＧＡ実
装方法において、 前記印刷工程と前記第一マウント工程との間に、前記基
板上の前記スペーサが搭載される位置に、耐熱グリース
または接着剤を塗布する工程を含むことを特徴とするＢ
ＧＡ実装方法。3. The BGA mounting method according to claim 1 or 2 , wherein heat-resistant grease or adhesive is provided between the printing step and the first mounting step at a position where the spacer is mounted on the substrate. B, characterized by including a step of applying an agent
GA mounting method. 【請求項４】 上記請求項１〜３のいずれかに記載のＢ
ＧＡ実装方法において、 前記第一マウント工程において、前記スペーサを、実装
ラインの電子部品搭載装置によって搭載する工程を含む
ことを特徴とするＢＧＡ実装方法。4. B according to any one of claims 1 to 3.
The GA mounting method, wherein the first mounting step includes a step of mounting the spacer by an electronic component mounting device on a mounting line. 【請求項５】 基板上にＢＧＡ部品が半田付けされてい
るＢＧＡ実装構造において、 前記基板上に塗布された耐熱グリースまたは接着剤上に
搭載され、かつ、前記基板と前記ＢＧＡ部品との間に取
り外し可能に設けられるとともに、前記ＢＧＡ部品の実
装高さを確保するスペーサを備え、 このスペーサは、線膨張係数が前記ＢＧＡ部品の半田ボ
ールより大きく、かつ、形状が球状であることを特徴と
するＢＧＡ実装構造。5. A BGA mounting structure in which a BGA component is soldered on a substrate, wherein the BGA component is mounted on a heat-resistant grease or adhesive applied on the substrate, and between the substrate and the BGA component. A spacer that is detachably provided and secures a mounting height of the BGA component is provided, and the spacer has a linear expansion coefficient larger than that of the solder ball of the BGA component and a spherical shape. BGA mounting structure. 【請求項６】 上記請求項５に記載のＢＧＡ実装構造に
おいて、 前記スペーサによって、同じ実装高さとなるように実装
された複数のＢＧＡ部品上に、一体化されたヒートシン
クが取り付けられたことを特徴とするＢＧＡ実装構造。6. The BGA mounting structure according to claim 5, wherein an integrated heat sink is mounted on the plurality of BGA components mounted by the spacer so as to have the same mounting height. BGA mounting structure.
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