JPH08222843A - 配線基板の外部接続用電極の形成方法 - Google Patents

配線基板の外部接続用電極の形成方法

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JPH08222843A
JPH08222843A JP7026539A JP2653995A JPH08222843A JP H08222843 A JPH08222843 A JP H08222843A JP 7026539 A JP7026539 A JP 7026539A JP 2653995 A JP2653995 A JP 2653995A JP H08222843 A JPH08222843 A JP H08222843A
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JP
Japan
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solder
wiring board
electrode
jig
forming jig
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JP7026539A
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English (en)
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Tatsuhiro Okano
達広 岡野
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】BGAの配線基板の端子電極に要求されてい
る、均一な形状(大きさ、高さ)のハンダパッドを得る
ための外部接続用電極の製造法を提供する。 【構成】端子電極2上にに無電解めっきによりAuーN
i層4を形成した後ハンダフラックスを全面に塗布した
配線基板1を作成し、一方アルミニウム、チタン等の金
属または、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂からなるハンダ
電極形成用冶具5の凹部6にハンダ9を充填、加熱・溶
融した後、前記ハンダ電極形成用冶具5と前記配線基板
1を位置合わせし、圧着、冷却後ハンダ電極形成用冶具
5を取り外し、前記配線基板1の端子電極2上に外部接
続用電極を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業状の利用分野】本発明は、半導体集積回路素子
(以下、チップと称する)を搭載し、外部回路(プリン
ト配線板等)に接続するために用いる配線基板に関す
る。詳しくは、ボール・グリッド・アレイ型(Ball Gri
d Array 以下BGAと称する)の半導体パッケージ用の
配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、チップをプリント配線基板などの
外部回路に接続するための代表的な実装法として、クワ
ッド・フラット・パッケージ(Quad Flat Package 以下
QFPと称する)がある。 QFPはパッケージの内部
で、チップとリードフレームのインナー・リードとをワ
イヤボンディング等により接続し、チップを含む領域を
樹脂にてモールドしてパッケージとし、その四辺からリ
ードフレームのアウター・リード31を引き出し、前記
リードをガルウィング状に形成し、外部回路と接続する
方式の半導体パッケージであり、最も広く普及してい
る。(図3(a)、(b)参照)
【0003】現在、半導体パッケージの主流はQFPで
あるが、電子機器の小型化・高機能化の流れの中で、チ
ップの多ピン化とパッケージサイズの小型化が要求され
ている。QFPではチップのピン数が増えると、パッケ
ージサイズを大きくするか、リード端子のピッチを小さ
くすることになる。パッケージサイズを抑えるためにリ
ード端子ピッチを小さくするには、非常に高度な実装技
術が必要になるとともに、より細かくなったリード端子
の変形(横方向と高さ方向の曲がり)がハンダ付け不良
につながり、実装時の不良率が増加する。BGAは、こ
うしたQFPの問題点を解決するために開発されたパッ
ケージである。
【0004】QFPに対してのBGAの利点は、特に実
装密度の向上にあり、QFPを取り付けるのに必要な外
部回路基板の実質的面積よりも、BGAを取り付けるの
に必要な前記面積が大幅に小さくなる点にある。また、
電極部がパッケージ外周部ではなく、底部に形成される
ため、ピッチを大きくできる等の利点をもっている。
【0005】BGAの構造は、図2に示すように、配線
基板21の上面に半導体チップ24が実装、モールドさ
れており、下面に格子状に配置された端子電極22の上
に球状のハンダパッド23が形成されたもので、この球
状のハンダパッドで外部回路(プリント配線基板等)に
接続される。
【0006】ハンダパッドの形成方法としては次の二通
りの方法があり、一つは上記配線基板の下面に形成され
端子電極にスクリーン印刷によってハンダペーストを印
刷し、これをハンダの溶融温度まで加熱、リフローする
ことでハンダパッドを形成する方法である。もう一つは
配線基板下面の端子電極に粘性の高いハンダフラックス
を塗布し、その部分に予め形成されたハンダボールを載
せた後、同様に加熱、リフローすることによってハンダ
パッドを形成する方法である。
【0007】これらの方法では、ハンダパッドの形状や
大きさ(高さ)は、端子電極の表面に滴下するハンダペ
ーストの量や滴下の方法に依存し、またハンダ溶融時の
温度や環境条件でも形状にバラツキを生じている。ハン
ダパッド形状のバラツキは、配線基板と外部回路(プリ
ント配線基板)との接続の際に、ハンダパッドどうしが
結合したり、外部回路との接続不良などが発生する原因
となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点に着目してなされたもので、BGAのハンダパ
ッドに要求されている、形状や大きさの均一化を実現す
ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、配線基板の
下面に設けられた端子電極に予め外部接続用の電極と同
型の凹部を設けたハンダ電極形成用治具を使用して、そ
こにハンダペーストあるいはハンダボールを充填、加熱
・溶融後配線基板へ転写する。
【0010】請求項1記載の本発明は、以下の工程を備
えることを特徴とする外部接続用電極の形成方法であ
る。 (a)外部接続用電極を形成するための凹部の形状を有
するハンダ電極形成用治具にハンダペーストあるいは、
ハンダボールを充填する工程。 (b)前記ハンダを充填したハンダ電極形成用治具を、
ハンダの融点まで加熱し、ハンダ電極形成用治具の凹部
と配線基板の端子電極を位置合わせして、配線基板に押
し当てる工程。 (c)溶融ハンダが前記配線基板の端子電極に接した
後、前記ハンダ電極形成用治具および配線基板をハンダ
の固まる温度まで冷却する工程。 (d)ハンダが前記配線基板の端子電極に固着した後、
前記ハンダ電極形成用治具を配線基板より取り外す工
程。
【0011】請求項2記載の発明は、工程(a)〜
(d)において、ハンダ電極形成用治具とハンダを加
熱、溶融する為の加熱ヒーターを一体化した治具を用い
たことを特徴とする請求項1記載の外部接続用電極の形
成方法。
【0012】請求項3記載の発明は、工程(a)〜
(d)において、ハンダ電極形成用治具部材に耐熱性の
高いポリイミドあるいはフッ素系の樹脂を用いたことを
特徴とする請求項1記載の外部接続用電極の形成方法。
【0013】請求項4記載の発明は、工程(a)〜
(d)において、ハンダ電極形成用治具部材にアルミニ
ウムやチタンなどのハンダヌレ性の悪い金属を用いたこ
とを特徴とする請求項1記載の外部接続用電極の形成方
法。
【0014】
【作用】予めハンダ電極形成用治具に充填されたハンダ
を配線基板に転写する方法を用いているため、外部接続
用電極の形状はハンダ電極形成用治具に設けられた凹部
の形状に依存する。このため電極の高さや大きさの制御
は、ハンダ電極形成用冶具の凹部の形状によって容易に
調整することが可能である。
【0015】また、ハンダ電極形成用冶具と加熱ヒータ
ーを一体化することで冶具の加熱速度を向上することが
でき、これによってハンダ電極形成用冶具に充填された
ハンダの溶融までの時間を短縮できる。ハンダ電極形成
用冶具部材に、耐熱性の高いポリイミドやフッ素系の樹
脂を用いることでハンダを転写した後のハンダ電極形成
用冶具の取り外しを容易にすることができる。また、ハ
ンダ電極形成用冶具に樹脂を用いることで加工性が良好
で多品種小ロットに対応することができる。
【0016】ハンダ電極形成用冶具部材に、アルミニウ
ムやチタンなどのハンダヌレ性の悪い金属を用いること
で、ハンダ電極形成用冶具の加熱並びに冷却時間を著し
く短縮でき、電極形成時間を短縮することができる。ま
た、金属性のハンダ電極形成用冶具は形状が安定してお
り、大量生産においても外部接続用電極の形状にバラツ
キを生じない。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例を製造工程順に図面
を用いて説明する。本工程の端子電極上のAuーNi
層、ソルダーレジストは場合によってはなくてもかまわ
ない。 <実施例1>周知のプリント配線基板と同様の構成であ
るが、下面において導体パターンの終端部、端子電極2
が略マトリックス状に配置された配線基板1を用いる。
図1(a)参照。配線基板1に感光性のソルダーレジス
ト(プロビマー:チバガイキ社製)をたとえばカーテン
コーターによってコートする。露光、現像等のフォトリ
ソグラフィー工程を用いて端子電極2上のソルダーレジ
ストを取り除く。前記端子電極2上に無電解めっきによ
ってNiならびにAu層3を形成する。図1(b)参
照。
【0018】無電解めっきは、前記配線基板1を無電解
めっきの触媒液であるパラジウム溶液(塩化パラジウム
0. 3mg/l、塩酸50ml/l)に浸せきし、その
後無電解Niめっき液(ニムデンLPX:上村工業
(株)製)に浸せきすることでNiめっき膜の形成を行
う。その後無電解Auめっき液(ELGB−511:上
村工業(株)製)に浸せきし、Auめっき膜の形成を行
う。めっき厚は、Niが1μm、Auが0. 1μm程度
析出していることが望ましい。また、Auめっき後にハ
ンダフラックス(デルタラックス509:千住金属工業
(株)製)をスクリーン印刷により塗布する。
【0019】ハンダ電極形成用の治具部材として、ヒー
ター8を埋め込んだアルミニウム製のヒートブロック7
上にフッ素樹脂を2mm厚ほどコーティングしたものを
使用し、該フッ素樹脂を短パルスのCO2 レーザを用い
てハンダ電極と同サイズの形状に加工し、凹部6を形成
し、ハンダ電極形成用治具5を作成する。凹部6は配線
基板1の端子電極と同一ピッチに形成され、形状は穴径
0. 6mm、深さ0.7mmの円柱状とした。図1
(c)参照。
【0020】前記ハンダ電極形成用冶具5の凹部6にハ
ンダペースト(スパークルペースト:千住金属工業
(株)製)あるいはハンダボール(スパークルボール:
千住金属工業(株)製)を充填し、加熱ヒーター8によ
り、ヒートブロック7をハンダの溶融温度(270℃)
まで加熱する。ハンダの加熱は、N2 やArなどの不活
性ガス中で行うことが望ましい。図1(d)参照。
【0021】ハンダが溶融した後、配線基板1の端子電
極2上のAuーNiめっき層4と溶融ハンダ10が充填
されたハンダ電極形成用冶具5の凹部6が一致するよう
に位置合わせした後治具を圧着し、端子電極とハンダ温
度が同等になったことを確認した後、配線基板1とハン
ダ電極形成用治具5を圧着したまま冷却する。治具の冷
却には、N2 をブローすることが望ましい。N2 ブロー
によってハンダの酸化が防止できるためである。図1
(e)参照。ハンダ電極形成用治具5ならびに配線基板
1が充分冷却した後に、ハンダ電極形成用治具5を取り
外すことにより、凹部6の形状と同一で、形状の均一な
外部接続用電極11が配線基板1の端子電極上に形成さ
れる。図1(f)参照。
【0022】〈実施例2〉実施例1と同様に配線基板1
に端子電極2及びAuーNiめっき層4を形成した後、
アルミニウム製のハンダ電極形成用治具を用いて実施例
1と同様のプロセスでハンダ電極の形成を行ったが、実
施例1と同様に均一な形状の外部接続用端子電極が得ら
れる。また、ハンダ電極形成用冶具の冷却速度を向上す
るためにヒートブロック内に冷却用のパイプを配管し、
冷却時に冷却水を通しても良い。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法で作成された外部接続用電
極は形状の大きさ、高さが均一なものが得られ、プリン
ト配線板等への実装時の接続不良が大幅に減少する。ハ
ンダ電極形成用治具と加熱ヒーターを一体化することに
より、ハンダ溶融までの時間が短縮でき、生産効率を上
げることができる。さらに、ハンダ電極形成用治具部材
として耐熱性の高いポリイミドやフッソ系の樹脂を用い
ることで、ハンダを転写する際のハンダ電極形成用治具
の取り外しが容易で、且つ形状加工性に優れ、多品種少
ロットに対応できる。さらに、ハンダ電極形成用治具部
材としてアルミニウムやチタンなどのハンダヌレ性の悪
い金属を用いることで、ハンダ電極形成用治具の加熱並
びに冷却時間を短縮でき、また転写後のハンダ電極形状
が安定しており、量産性に優れている。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造工程を示す断面説明図
【図2】BGA方式パッケージの模式断面図
【図3】(a)従来のクワッド・フラット・パッケージ
(QFP)の模式図 (b)従来のクワッド・フラット・パッケージ(QF
P)の断面図
【符号の説明】
1…配線基板 2…端子電極 3…ソルダーレジスト 4…AuーNiめっき層 5…ハンダ電極形成用治具 6…凹部 7…ヒートブロック 8…加熱ヒーター 9…ハンダ 10…溶融ハンダ 11…外部接続用電極 21…配線基板 22…端子電極 23…ハンダパッド 24…ICチップ 31…リード 32…モールド樹脂 33…端子電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線基板の下面に、外部回路との直接的表
    面取り付けができるように外部接続用電極を設けるにあ
    たって、以下の工程を備えることを特徴とする外部接続
    用電極の形成方法。 (a)外部接続用電極を形成するための凹部の形状を有
    するハンダ電極形成用治具にハンダペーストあるいは、
    ハンダボールを充填する工程。 (b)前記ハンダを充填したハンダ電極形成用治具を、
    ハンダの融点まで加熱し、ハンダ電極形成用治具の凹部
    と配線基板の端子電極を位置合わせして、配線基板に押
    し当てる工程。 (c)溶融ハンダが前記配線基板の端子電極に接した
    後、前記ハンダ電極形成用治具および配線基板をハンダ
    の固まる温度まで冷却する工程。 (d)ハンダが前記配線基板の端子電極に固着した後、
    前記ハンダ電極形成用治具を配線基板より取り外す工
    程。
  2. 【請求項2】工程(a)〜(d)において、ハンダ電極
    形成用治具とハンダを加熱、溶融する為の加熱ヒーター
    部を一体化した治具を用いたことを特徴とする請求項1
    記載の外部接続用電極の形成方法。
  3. 【請求項3】工程(a)〜(d)において、ハンダ電極
    形成用治具部材に耐熱性の高いポリイミドあるいはフッ
    素系の樹脂を用いたことを特徴とする請求項1記載の外
    部接続用電極の形成方法。
  4. 【請求項4】工程(a)〜(d)において、ハンダ電極
    形成用治具部材にアルミニウムやチタンなどのハンダヌ
    レ性の悪い金属を用いたことを特徴とする請求項1記載
    の外部接続用電極の形成方法。
JP7026539A 1995-02-15 1995-02-15 配線基板の外部接続用電極の形成方法 Pending JPH08222843A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2559061B1 (de) * 2010-04-16 2018-07-25 Pac Tech - Packaging Technologies GmbH Verfahren zur ausbildung von lotdepots auf erhöhten kontaktmetallisierungen eines substrats

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2559061B1 (de) * 2010-04-16 2018-07-25 Pac Tech - Packaging Technologies GmbH Verfahren zur ausbildung von lotdepots auf erhöhten kontaktmetallisierungen eines substrats

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031216