JP3699575B2 - Icパッケージ実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は印刷回路基板(PCB)にテープキャリアパッケージ(Tape Carrier Package:TCP)を実装する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体技術の発展により、電子製品に使用されるICは高機能、高集積化が進んでいる。これに伴い、ICの熱対策のためのICパッケージも発展している。ICは、高機能になるとパッド数が増加し、パッケージのリード数も増加してリード密度が高くなるため、PCBにパッケージを実装する技術の研究も進んでいる。
【0003】
最近は、ノート型コンピュータのような小型コンピュータでも高性能が要求されている。ノート型コンピュータの場合は小型/軽量が製品の特徴であるため、実装するICパッケージが小さいほど良いが、小さくなると熱対策が困難になる。
【0004】
TCPは、リード間隔が0.25mmである高微細部品であり、一般の半導体チップで用いられるワイヤボンディングが無く、小さくできるのでPCBを小さく形成することができる。
【0005】
図7はTCPの一部破断した斜視図である。
【0006】
TCPは、ポリイミドフィルム103の中心に、半導体チップ100がポリイミドフィルム103に対して上下に突出して置かれる。半導体チップ100に接着されたリード102は、ポリイミドフィルム103のチップ表面側にパタン形成されてリード間の絶縁を維持し、外部の衝撃から保護される。また、ポリイミドフィルム103において、半導体チップ100の各エッジから所定間隔離れた位置にエッジに対向してスロット106が開けられリード102の一部を露出させている。
【0007】
このような構成のTCPを、PCB上に実装する従来の方法について説明すると次のようになる。
【0008】
まず、PCBを固定した状態で、TCPのリードが実装されるPCBのリードパタン上にフラックスを均一に塗布する。ここに、別の工程で切断/整形されたTCPを、リードとPCB上のリードパタンが対応するように置いた後、TCPのリードを加熱及び加圧することによりPCB上のリードパタンにTCPのリードを実装する。次に、ソルダリング後のPCBを冷却して、トレーから取り外す。
【0009】
一方、TCPのリードを切断/整形する工程は、TCPを切断/整形部に取り込んでPCB上のリードパタンに適合するように切断/整形装置により切断する。具体的に説明すると、切断/整形部に移送されたTCPを切断/整形装置により図7のA−A’線に沿って切断する。
【0010】
図8は図7のA−A’線に沿って切断されてソルダリングされた状態のTCPの断面図で、図9はTCPにヒートシンクを付着する方法について説明する断面図である。
【0011】
図8を参照すると、スロット106の外側にあるポリイミドフィルム103’を含んで切断が行われる。その後、切断されたリードはすぐ切断/整形装置により所定形態に整形されてPCB内のリードパタンに適合するリード形態になる。
【0012】
また、図9を参照すると従来の実装方法では、PCBは半導体チップ100動作時の熱を外部に放出するヒートシンク130を付着するために、TCPの装着位置に半導体チップ100の大きさの開口部116を持つ。半導体チップ100の裏面はポリイミドフィルム103から突出しているので、この突出部分とヒートシンク130に伝導性接着パッド113、113’を付着し、PCBの開口部116に半導体チップ100の突出部分(裏面)を挿入し、逆方向からヒートシンク130を半導体チップ100に装着する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の実装方法によると、ソルダリング段階でTCPのリードを圧着する際にリードの整列状態が乱れる場合があり、これによって隣接リード間のショートが多発する問題がある。また、ホットバーによりリードに直接圧力が加わることによりリード自体が薄いために損傷して、ソルダリングされてもリードの寿命が短くなったり接触不良が発生することがあった。また、従来の構造でヒートシンクを装着するのは長時間必要で作業が困難である。
【0014】
前記の目的を達成するために本発明は、TCP型ICパッケージの印刷回路基板(PCB)への実装方法において、PCB上の異物を除去する段階と、ICパッケージの半導体チップが位置する部分に伝導性ボンドを塗布する段階と、PCB上に形成されたリードパタンにフラックスを塗布する段階と、ICパッケージのリードをフラックスが塗布されたPCB上のリードパタン上に揃える段階と、揃えたICパッケージの半導体チップ部分をホールディングブロックでカバーして全面に光ビームを照射して前記リードと前記リードパタンとをソルダリングする段階と、ソルダリングされたPCB及びホールディングブロックを冷却する段階とを含むことを特徴とするICパッケージ実装方法を提供する。伝導性ボンドは、半導体チップサイズの60%の面積にわたって塗布され、伝導性ボンドは、PCBに形成されたビアホールを通してPCBの裏面にも塗布され。このPCBの裏面に塗布された伝導性ボンドを介在してヒートシンクを付着する。フラックスは、ノズルにより塗布する。フラックスは、リードパタンが刻印されたスタンプを利用して塗布する。ホールディングブロックに付着した磁性体と磁石固定治具の磁石によりPCBが固定される。PCB上の認識マークを基準にしてICパッケージをPCB上に取り付ける。キセノン(Xe)光ビームによりソルダリングを行う。ホールディングブロックを介在してICパッケージを吸着した後、ICパッケージのリードをPCB上のリードパタン上に揃える。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、 本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るTCP実装システムを示すブロック図である。本実装システムは、PCBを実装システムに取り込むロ−ダ部10と、取り込んだPCBのTCP裏面に対応する部分に伝導性ボンドを塗布するディスペンサ部20と、TCPを所定の大きさに切断してリードを整形する切断/整形部30と、伝導性ボンドが塗布されたPCBのTCPリードパタンにフラックスを塗布して整形したTCPのリードがPCBのリードパタンと一致するように揃えるマウント部40と、PCBに装着したTCPをキセノン(Xe)光ビームでソルダリングするソルダリング部50と、ソルダリングされたPCBを冷却する冷却部60とからなる。
【0017】
図2はTCP実装工程のフロ−チャート、図3はTCPのリード切断工程図、図4Aはホールディングブロックの斜視図、図4BはホールディングブロックがTCP上に位置したときの一部破断した斜視図、図5AはPCBを装着した磁石固定治具の断面図、図5Bは磁石固定治具の斜視図、図6はTCPを装着したPCBにヒートシンクを取り付けたときの図である。
【0018】
以下、TCPを実装する工程を詳細に説明する。以下の実施形態において、PCBは4枚のPCBがアレイ状に組合わされている。
【0019】
図2のフローで示されるように、S200段階でロ−ダ部10に供給された4枚のPCB110は、S210段階で表面に付着している汚染物質を除去される。次に、PCB110は図5A及び図5Bに図示された磁石固定治具120上に置かれる。
【0020】
磁石固定治具120は平板プレート122と、この平板プレート122の各頂点に形成された支持脚124とで構成される。平板プレート122上には4枚のPCB110に対応して、4個の開口部128があり、この開口部128はPCB110のリードパタン部に対応する。また、各開口部128の四隅には、ホールディングブロック150を固定するための磁石126が平板プレート122の表面と同一面になるような深さに埋設されている。この開口部に置かれるPCB110は、図4Bに図示されるように、対角線方向に一対の認識マーク115があり、ホールディングブロック150をPCB110上に取り付ける時の基準マークとなる。
【0021】
PCB110を磁石固定治具120上に固定後、S220段階でディスペンサ部20に設置されたディスペンサにより、伝導性ボンド114がPCB110上のTCP半導体チップ100が安着される領域の中央部から一定面積だけ塗布される。塗布する面積は、半導体チップ100の面積の60%の面積に該当する部分に塗布することが好ましい。
【0022】
図6に図示されるように、PCB110上の伝導性ボンド114が塗布される部分には、ビアホ−ル(スルーホール)118が形成され、伝導性ボンド114はビアホ−ル118を通じてPCB110の裏面にも塗布される。PCB110の裏面に塗布された伝導性ボンド114’は、ヒートシンク130をPCB110の裏面に付着させて半導体チップ110の動作時に発生する熱を放熱する。
【0023】
つまり本発明によると、ヒートシンク130を付着するためにPCB110内に開口部を形成する必要がなく、裏面に塗布された伝導性ボンド114’によりヒートシンク130をPCB110に付着することが可能になるため作業が容易になる。また、塗布された伝導性ボンド114は、整形時に曲げるTCPのリード102のためにTCPの半導体チップ100とPCB110との間隔を補償するのでTCPの装着安定性を高める。同一方法で他の3個のPCB110にも伝導性ボンド114を塗布する。
【0024】
次にS230段階で、固形粉のフラックスをノズルでPCB110上のリードパタンに均一に塗布する。この時、TCPのリードパタンを刻印したスタンプにフラックスを付けPCB110上のリードパタン上に押すことにより迅速かつ均一にフラックスが塗布できる。フラックスは次のソルダリング段階でソルダリングを円滑にするための潤滑剤として使用される。フラックスが塗布されたPCB110は、PCB110上のリードパタン330部分を拡大してモニタできるようにカメラが装着されたマウント部40に移送される。
【0025】
一方、S300段階で切断/整形部30に取り込まれたTCPは、S310段階でPCB110上のリードパタン330に適合する大きさに切断/整形される。具体的には図3A、3Bに図示されるように、切断/整形装置160はスロット106内の外側端部近傍で多数のリード102を一斉に切断する。この時、スロット106の外側のポリイミドフィルム103は含まない。次に、図3Cに図示されるように切断されたリード102は、すぐ切断/整形装置160によりPCB110に接合されるように所定曲率を持つ形態に整形される。切断/整形が完了したTCPは、S240段階でマウント部40内に設置したPCB110上のリードパタン330上に移され取り付けられる。
【0026】
このときに、ホールディングブロック150が真空ポンプにより吸着されてTCPの上へ移送される。図4Aに示すように、ホールディングブロック150はTCPの半導体チップ100の形状に対応して四角形状で所定の厚さを持ち、中央部には実装システム内に設置された真空ポンプを利用してホールディングブロック150内部に位置したTCPを吸着できるようにホ−ル154が開けられる。この時、ホールディングブロック150の裏面にはTCPの半導体チップ100の位置決め溝が形成されておりTCPを安定に吸着できる。また、ホールディングブロック150の四隅には支持部152が形成され、支持部152の下部には、図5Aに図示されるように、所定の厚さをもつ磁性体156が付着する。この磁性体156が、取り付け段階で磁石126に引っ張られることによりホールディングブロック150を固定する。
【0027】
取り付けは、TCPとPCBのカメラ映像により、自動あるいは手動で行うことができる。即ち、PCB110上の認識マーク115を利用して、磁石固定治具120に固定されたPCB110の位置を確認して、TCPのリード102をPCB110上のリードパタン330上に正確に揃える。
【0028】
リード102を揃え終わると、図4Bに図示されるように、真空ポンプを操作してTCPを吸着したホールディングブロック150と共にPCB110上のリードパタン330上に位置させる。すると図5Aに示されるように、ホールディングブロック150の支持部152の下部に付着した磁性体156と磁石固定治具120に埋設された4個の磁石126が引き合うので固定され、間に位置するPCB110も固定される。これによって、TCPをPCB110上に位置させる時発生するホールディングブロック150のこじれが防止できる。TCPのリード102がPCB110上のリードパタン330に対応して整列した後、ホールディングブロック150とTCPが位置するPCB110をソルダリング部50に移動して、S250段階に移る。
【0029】
S250段階では、ソルダリング部のホールディングブロック150とTCPにキセノン(Xe)光ビームを照射することにより約300℃でソルダリングを実行する。この時、光ビームをPCB110上のリードパタン全体に照射するために均一にソルダリングが行われる。
【0030】
ソルダリングが完了したPCB110は、S260段階で冷却部60に移送され、ソルダリングにより高温状態になったPCB110とホールディングブロック150を冷却する。その後、S270段階でホールディングブロック150は、真空ポンプによりPCB110から取り外され、他の3個のPCBに対して前記過程が反復実行される。
【0031】
【発明の效果】
以上のような本発明の実装方法によると、直接加圧せずにソルダリングするのでリードの損傷が無く、作業後に不良が発生しない。また光ビームソルダリングを実行することにより、ソルダリング品質が向上し、ソルダリング時リードを加圧しないので実装後のTCPの信頼性を向上させる効果がある。また、ソルダリングを行う際に全リードに対して一斉にソルダリングするため作業時間を短縮することができる。また、印刷回路基板のTCPが実装される位置に伝導性ボンドを既塗布することにより、TCPをPCB上に装着する時、整形されたリードによるPCBと半導体チップ間の間隔を報償してTCPの装着安定性を高めて、ヒートシンクを付着するための開口部をPCBに形成する必要がなく、裏面上に塗布された伝導性ボンドを介在してヒートシンクをPCBに付着することにより作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実装システムを示すブロック図。
【図2】本発明の工程のフロ−チャートである。
【図3】分図A、B、Cは本発明のTCPリード切断/整形工程図。
【図4】分図Aはホールディングブロックの斜視図、分図BはホールディングブロックがTCP上に位置した一部破断した斜視図。
【図5】分図AはPCBが装着された磁石固定治具の断面図、分図Bは磁石固定治具の斜視図。
【図6】本発明のPCBにヒートシンクを装着した断面図。
【図7】TCPの一部破断の斜視図。
【図8】図7のA−A’に沿って切断した、ソルダリングしたTCPの断面図。
【図9】従来のPCBにヒートシンクを装着した断面図。
【符号の説明】
10 ロ−ダ部
20 ディスペンサ部
30 切断及び整形部
40 マウント部
50 ソルダリング部
60 冷却部
100 半導体チップ
102 リード
103、103’ ポリイミドフィルム
106 スロット
110 PCB
113、113’ 伝導性接着パッド
114、114’ 伝導性ボンド
116、128 開口部
115 認識マーク
118 ビアホ−ル
120 磁石固定治具
122 平板プレート
124 支持脚
126 磁石
130 ヒートシンク
150 ホールディングブロック
156 磁性体
Claims (11)
- TCP型ICパッケージの印刷回路基板(PCB)への実装方法において、
PCB上の異物を除去する段階と、
ICパッケージの半導体チップが位置する部分に伝導性ボンドを塗布する段階と、
PCB上に形成されたリードパタンにフラックスを塗布する段階と、
ICパッケージのリードをフラックスが塗布されたPCB上のリードパタン上に揃える段階と、
揃えたICパッケージの半導体チップ部分をホールディングブロックでカバーして全面に光ビームを照射して前記リードと前記リードパタンとをソルダリングする段階と、
ソルダリングされたPCB及びホールディングブロックを冷却する段階と
を含むことを特徴とするICパッケージ実装方法。 - 伝導性ボンドは、半導体チップサイズの60%の面積にわたって塗布される請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- 伝導性ボンドは、PCBに形成されたビアホールを通してPCBの裏面にも塗布される請求項1に記載のICパッケージ実装方法。
- PCBの裏面に塗布された伝導性ボンドを介在してヒートシンクを付着する請求項3記載のICパッケージ実装方法。
- フラックスは、ノズルにより塗布する請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- フラックスは、リードパタンが刻印されたスタンプを利用して塗布する請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- PCBを磁石固定治具を利用して固定する請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- ホールディングブロックに付着した磁性体と磁石固定治具の磁石によりPCBが固定される請求項7記載のICパッケージ実装方法。
- PCB上の認識マークを基準にしてICパッケージをPCB上に取り付ける請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- キセノン(Xe)光ビームによりソルダリングを行う請求項1記載のICパッケージ実装方法。
- ホールディングブロックを介在してICパッケージを吸着した後、ICパッケージのリードをPCB上のリードパタン上に揃える請求項1記載のICパッケージ実装方法。
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