JPH0856071A - はんだバンプ形成方法 - Google Patents
はんだバンプ形成方法Info
- Publication number
- JPH0856071A JPH0856071A JP20941594A JP20941594A JPH0856071A JP H0856071 A JPH0856071 A JP H0856071A JP 20941594 A JP20941594 A JP 20941594A JP 20941594 A JP20941594 A JP 20941594A JP H0856071 A JPH0856071 A JP H0856071A
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- JP
- Japan
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- substrate
- acid
- solder
- mask
- gas
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板にはんだバンプを形成する際に、はんだ
ボールを基板の接続部に合理的にしかも正確に載置する
とともに、はんだボールを基板に接合後は基板を洗浄す
る必要がなく、基板上のマスクを除去するだけではんだ
バンプが形成できる。 【構成】 基板1の接続部2にマスク9の穴8を一致さ
せてマスクを乗せ、該穴の中にはんだボール4を挿入し
てから、マスクごと基板を蟻酸ガスのような活性ガスと
窒素ガスの混合ガス11が充填されたリフロー炉6で加
熱して、はんだボールを溶融させ、基板上にはんだバン
プを形成させる。
ボールを基板の接続部に合理的にしかも正確に載置する
とともに、はんだボールを基板に接合後は基板を洗浄す
る必要がなく、基板上のマスクを除去するだけではんだ
バンプが形成できる。 【構成】 基板1の接続部2にマスク9の穴8を一致さ
せてマスクを乗せ、該穴の中にはんだボール4を挿入し
てから、マスクごと基板を蟻酸ガスのような活性ガスと
窒素ガスの混合ガス11が充填されたリフロー炉6で加
熱して、はんだボールを溶融させ、基板上にはんだバン
プを形成させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボールグリッドアレイの
ような電子部品の基板や電子機器用基板に、はんだのバ
ンプを形成する方法に関する。
ような電子部品の基板や電子機器用基板に、はんだのバ
ンプを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近時の電子部品は多機能化され、しかも
非常に小型化されてきている。このような電子部品とし
てはQFP、SOIC等というものがある。これらの電
子部品は本体の周囲に多数のリードが設置されているた
め、如何に小型化しようとしてもリードの設置数、リー
ド間隔等の制約を受けて機能的にも制限されるものであ
った。
非常に小型化されてきている。このような電子部品とし
てはQFP、SOIC等というものがある。これらの電
子部品は本体の周囲に多数のリードが設置されているた
め、如何に小型化しようとしてもリードの設置数、リー
ド間隔等の制約を受けて機能的にも制限されるものであ
った。
【0003】そこで最近では、リードの設置数が従来の
電子部品よりも数倍も多くできるボールグリッドアレイ
という電子部品が出現してきた。このボールグリッドア
レイ(Ball Grid Array:以下BGAという)は矩形の
基板の中央に半導体素子が設置されており、そこから多
数のリードが周囲の基板上に延長されている。そして該
リードの先端部は、上下左右が一定間隔となるような位
置にあり、それが基板の裏面に出て接続部となってい
る。従って。基板裏面の接続部の箇所は碁盤の目のよう
に一定間隔である。
電子部品よりも数倍も多くできるボールグリッドアレイ
という電子部品が出現してきた。このボールグリッドア
レイ(Ball Grid Array:以下BGAという)は矩形の
基板の中央に半導体素子が設置されており、そこから多
数のリードが周囲の基板上に延長されている。そして該
リードの先端部は、上下左右が一定間隔となるような位
置にあり、それが基板の裏面に出て接続部となってい
る。従って。基板裏面の接続部の箇所は碁盤の目のよう
に一定間隔である。
【0004】BGAをプリント基板に搭載するにはBG
Aの接続部とプリント基板のはんだ付け箇所とをはんだ
で接合することにより行われる。このはんだ付けする際
に、当初はBGAの基板とプリント基板のはんだ付け箇
所にはんだワッシャーやはんだボールのような成形はん
だを置いてはんだ付けを行っていたが、成形はんだを置
いてのはんだ付け方法は生産性が悪いばかりでなく、成
形はんだを所定のはんだ付け部に保持させておくことが
非常に困難であるため、現在では成形はんだで直接はん
だ付けすることは行われていない。
Aの接続部とプリント基板のはんだ付け箇所とをはんだ
で接合することにより行われる。このはんだ付けする際
に、当初はBGAの基板とプリント基板のはんだ付け箇
所にはんだワッシャーやはんだボールのような成形はん
だを置いてはんだ付けを行っていたが、成形はんだを置
いてのはんだ付け方法は生産性が悪いばかりでなく、成
形はんだを所定のはんだ付け部に保持させておくことが
非常に困難であるため、現在では成形はんだで直接はん
だ付けすることは行われていない。
【0005】現在のBGAのはんだ付け方法は、先ずB
GAの接続部にはんだボールを接合させてはんだバンプ
を形成しておく。そしてプリント基板のはんだ付け部に
は印刷法でソルダーペーストを塗布しておき、該ソルダ
ーペーストの上にはんだバンプが形成されたBGAを搭
載し、その後、リフロー炉のような加熱装置でプリント
基板を加熱してはんだバンプとソルダーペーストを溶融
させることによりBGAとプリント基板とをはんだ付け
している。
GAの接続部にはんだボールを接合させてはんだバンプ
を形成しておく。そしてプリント基板のはんだ付け部に
は印刷法でソルダーペーストを塗布しておき、該ソルダ
ーペーストの上にはんだバンプが形成されたBGAを搭
載し、その後、リフロー炉のような加熱装置でプリント
基板を加熱してはんだバンプとソルダーペーストを溶融
させることによりBGAとプリント基板とをはんだ付け
している。
【0006】このように、はんだバンプを形成したBG
Aは、はんだ量が多く確保できること、はんだが既にB
GAの接続部に付着しているため未はんだによる不良が
ないこと、同一大きさのはんだボールを使用するため均
一なはんだ付けができること、等多くの優れた特長を有
している。
Aは、はんだ量が多く確保できること、はんだが既にB
GAの接続部に付着しているため未はんだによる不良が
ないこと、同一大きさのはんだボールを使用するため均
一なはんだ付けができること、等多くの優れた特長を有
している。
【0007】従来のBGAにおけるはんだバンプ形成方
法を図2で説明する。
法を図2で説明する。
【0008】(イ)BGA基板1の接続部2がある面に
粘着性フラックス3を塗布する。 (ロ)接続部2の上にはんだボール4をエアーピンセッ
ト5で載置し、粘着性フラックス3でこれを保持する。 (ハ)はんだボールが粘着性フラックスで保持された基
板1をリフロー炉6で加熱し、はんだボールを溶融させ
て、はんだボールを接続部2に接合させる。 (ニ)はんだボールを接合させた後、基板上のフラック
ス残渣を溶剤7で洗浄除去する。 (ホ)基板洗浄後、基板を洗浄液から取り出して乾燥さ
せる。
粘着性フラックス3を塗布する。 (ロ)接続部2の上にはんだボール4をエアーピンセッ
ト5で載置し、粘着性フラックス3でこれを保持する。 (ハ)はんだボールが粘着性フラックスで保持された基
板1をリフロー炉6で加熱し、はんだボールを溶融させ
て、はんだボールを接続部2に接合させる。 (ニ)はんだボールを接合させた後、基板上のフラック
ス残渣を溶剤7で洗浄除去する。 (ホ)基板洗浄後、基板を洗浄液から取り出して乾燥さ
せる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のBGAのはんだ
バンプ形成方法は、BGAの多数の接続部にエアーピン
セットではんだボールを一個ずつ載置していたため、全
ての接続部にはんだボールを載置するまでに大変な時間
がかかり、生産性の悪いものであった。
バンプ形成方法は、BGAの多数の接続部にエアーピン
セットではんだボールを一個ずつ載置していたため、全
ての接続部にはんだボールを載置するまでに大変な時間
がかかり、生産性の悪いものであった。
【0010】また従来のBGAのはんだバンプ形成方法
は、はんだボールを粘着性のフラックスで接続部に保持
していたが、粘着性フラックスの粘着力だけでは、はん
だボールの保持が十分でなく、多少の振動や基板の傾き
ではんだボールが位置ずれしたり、脱落したりして未は
んだや接続不良等を起こす問題があった。
は、はんだボールを粘着性のフラックスで接続部に保持
していたが、粘着性フラックスの粘着力だけでは、はん
だボールの保持が十分でなく、多少の振動や基板の傾き
ではんだボールが位置ずれしたり、脱落したりして未は
んだや接続不良等を起こす問題があった。
【0011】さらにまた、従来のBGAのはんだバンプ
形成方法は、粘着性のフラックスを使用するため、はん
だバンプ形成後にBGAの基板にフラックス残渣が残っ
てしまうものであった。フラックス残渣が基板上に残る
と、長期間経過するうちに、これが空気中の水分を吸湿
して絶縁抵抗を低下させたり、腐食生成物を発生させた
りしてBGAの機能を劣化させてしまうことがあった。
そのため、はんだバンプ形成後には、BGAの基板に付
着したフラックス残渣を洗浄除去しなければならなかっ
た。フラックス残渣の洗浄除去にはフロンやトリクレン
等の溶剤が適しているが、これらの溶剤は地球を取り巻
くオゾン層を破壊して太陽から放射される紫外線を地球
上に多量に到達させて人類に皮膚癌を発生させることか
ら、使用が規制され、フラックス残渣の洗浄が容易に行
えなくなってきている。
形成方法は、粘着性のフラックスを使用するため、はん
だバンプ形成後にBGAの基板にフラックス残渣が残っ
てしまうものであった。フラックス残渣が基板上に残る
と、長期間経過するうちに、これが空気中の水分を吸湿
して絶縁抵抗を低下させたり、腐食生成物を発生させた
りしてBGAの機能を劣化させてしまうことがあった。
そのため、はんだバンプ形成後には、BGAの基板に付
着したフラックス残渣を洗浄除去しなければならなかっ
た。フラックス残渣の洗浄除去にはフロンやトリクレン
等の溶剤が適しているが、これらの溶剤は地球を取り巻
くオゾン層を破壊して太陽から放射される紫外線を地球
上に多量に到達させて人類に皮膚癌を発生させることか
ら、使用が規制され、フラックス残渣の洗浄が容易に行
えなくなってきている。
【0012】本発明は、従来のBGAのはんだバンプ形
成方法における欠点に鑑み成されたもので、はんだボー
ルのBGAへの載置が合理的にでき、はんだボールの位
置ずれや脱落がないばかりか、はんだバンプ形成後にフ
ラックス残渣の洗浄も全く不要であるというBGAのは
んだバンプ形成方法を提供することにある。
成方法における欠点に鑑み成されたもので、はんだボー
ルのBGAへの載置が合理的にでき、はんだボールの位
置ずれや脱落がないばかりか、はんだバンプ形成後にフ
ラックス残渣の洗浄も全く不要であるというBGAのは
んだバンプ形成方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、或る種の
活性ガスと不活性ガスとを混合した雰囲気中ではんだ付
けを行うと、フラックスを用いなくてもはんだ付けがで
きることを見いだし本発明を完成させた。
活性ガスと不活性ガスとを混合した雰囲気中ではんだ付
けを行うと、フラックスを用いなくてもはんだ付けがで
きることを見いだし本発明を完成させた。
【0014】本発明は、基板の接続部と同一箇所に穴が
穿設されたマスクを基板に載置するとともに、基板の接
続部とマスクの穴とを一致させて重ね合わせた後、マス
クの全ての穴にマスクの直径よりも少し小さな径のはん
だボールを挿入し、その後、マスクが載置された基板を
活性ガスと不活性ガスの混合ガスで満たされた加熱炉中
で加熱してはんだボールを溶融させることにより基板の
接続部にはんだを接合させることを特徴とするはんだバ
ンプ形成方法である。
穿設されたマスクを基板に載置するとともに、基板の接
続部とマスクの穴とを一致させて重ね合わせた後、マス
クの全ての穴にマスクの直径よりも少し小さな径のはん
だボールを挿入し、その後、マスクが載置された基板を
活性ガスと不活性ガスの混合ガスで満たされた加熱炉中
で加熱してはんだボールを溶融させることにより基板の
接続部にはんだを接合させることを特徴とするはんだバ
ンプ形成方法である。
【0015】本発明に使用する活性ガスとしては、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、ハレリック
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン
酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アクリル酸、サリチル
酸、乳酸、ジアセチル、アセチルアセトン、アセトニル
アセトンを加熱気化させたいずれか1種のガスまたは2
種以上の混合ガスがはんだ付け温度で優れたはんだ付け
性を示すため適当である。
酸、酢酸、プロピオン酸、ブチリック酸、ハレリック
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン
酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アクリル酸、サリチル
酸、乳酸、ジアセチル、アセチルアセトン、アセトニル
アセトンを加熱気化させたいずれか1種のガスまたは2
種以上の混合ガスがはんだ付け温度で優れたはんだ付け
性を示すため適当である。
【0016】また本発明に使用する不活性ガスとして
は、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等がある
が、価格、取り扱いやすさの点から窒素ガスが適してい
る。
は、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等がある
が、価格、取り扱いやすさの点から窒素ガスが適してい
る。
【0017】
【作用】マスクの穴にはんだボールを挿入させたまま、
それらを基板上に載置するため多少の振動や傾斜でも、
はんだボールは落下しない。また粘着性のフラックスを
使用しないため、はんだ付け後にフラックス残渣が残ら
ず、洗浄の必要がない。
それらを基板上に載置するため多少の振動や傾斜でも、
はんだボールは落下しない。また粘着性のフラックスを
使用しないため、はんだ付け後にフラックス残渣が残ら
ず、洗浄の必要がない。
【0018】
【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図1
は本発明のはんだバンプ形成方法の工程を説明する図で
ある。
は本発明のはんだバンプ形成方法の工程を説明する図で
ある。
【0019】(A)先ず、基板1の接続部2と同一箇所
に穴8…が穿設されたマスク9を基板1に重ね合わせる
とともに、基板1の接続部2とマスク9の穴8…とを完
全に一致させる。
に穴8…が穿設されたマスク9を基板1に重ね合わせる
とともに、基板1の接続部2とマスク9の穴8…とを完
全に一致させる。
【0020】(B)次に、マスク9と略同一大きさの枠
10をマスク9上に乗せ、枠内に多数のはんだボール4
…を入れて全ての穴内にはんだボールを挿入させる。マ
スクの穴内にはんだボールを挿入させるには、基板を前
後左右に傾けて、はんだボールを転がしながら穴に挿入
させたり、或いは基板にバイブレーションのような微振
動を与えたりして挿入させる。
10をマスク9上に乗せ、枠内に多数のはんだボール4
…を入れて全ての穴内にはんだボールを挿入させる。マ
スクの穴内にはんだボールを挿入させるには、基板を前
後左右に傾けて、はんだボールを転がしながら穴に挿入
させたり、或いは基板にバイブレーションのような微振
動を与えたりして挿入させる。
【0021】(C)はんだボール4がマスク9の全ての
穴8…内に挿入されたならば、そのままの状態、即ち基
板1上にマスクが乗り、該マスクの穴の中にはんだボー
ルが挿入された状態でリフロー炉6内に入れて加熱し、
はんだボールを溶融させて接続部に接合させる。このと
き、リフロー炉内は活性ガスである蟻酸ガスと不活性ガ
スである窒素ガスを混合した混合ガス11の雰囲気にし
ておく。蟻酸ガスの量はパッド材質が銅の場合、1〜3
0容積%がはんだボールの接合に適している。蟻酸量が
1容積%より少ないと接続部やはんだボールの酸化物を
還元する作用が少なく、また30容積%を越えてもはん
だ付け性改善に大きな効果がなく、価格が高くなってし
まう。
穴8…内に挿入されたならば、そのままの状態、即ち基
板1上にマスクが乗り、該マスクの穴の中にはんだボー
ルが挿入された状態でリフロー炉6内に入れて加熱し、
はんだボールを溶融させて接続部に接合させる。このと
き、リフロー炉内は活性ガスである蟻酸ガスと不活性ガ
スである窒素ガスを混合した混合ガス11の雰囲気にし
ておく。蟻酸ガスの量はパッド材質が銅の場合、1〜3
0容積%がはんだボールの接合に適している。蟻酸量が
1容積%より少ないと接続部やはんだボールの酸化物を
還元する作用が少なく、また30容積%を越えてもはん
だ付け性改善に大きな効果がなく、価格が高くなってし
まう。
【0022】(D)リフロー炉内ではんだボールを溶融
し、同じくリフロー炉内で冷却してはんだボールを固化
させた後、リフロー炉から基板を取り出して、マスクを
上方に外せば基板1にははんだボール4が接合してはん
だバンプを形成する。
し、同じくリフロー炉内で冷却してはんだボールを固化
させた後、リフロー炉から基板を取り出して、マスクを
上方に外せば基板1にははんだボール4が接合してはん
だバンプを形成する。
【0023】従来の粘着性フラックスを用いてバンプを
形成した基板は、はんだボールが接続部からずれている
ものや脱落したものが多く見られたが、本発明でバンプ
を形成した基板では、はんだボールが接続部の上に正確
に接合しており、またはんだボールの脱落も皆無であっ
た。
形成した基板は、はんだボールが接続部からずれている
ものや脱落したものが多く見られたが、本発明でバンプ
を形成した基板では、はんだボールが接続部の上に正確
に接合しており、またはんだボールの脱落も皆無であっ
た。
【0024】なお、本発明の実施例ではBGAの基板へ
のはんだバンプ形成方法について説明したが、本発明は
電子機器に用いる基板でのはんだバンプ形成にも採用で
きることは言うまでもない。
のはんだバンプ形成方法について説明したが、本発明は
電子機器に用いる基板でのはんだバンプ形成にも採用で
きることは言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、基
板上へのはんだボールの載置が合理的にできるため生産
性が向上し、しかもはんだボールを基板の接続部に正確
に付着させることができるばかりか、本発明ではフラッ
クスを全く使用しないため、はんだボールを接合させた
後、マスクを外すだけで洗浄のような後処理が全く必要
ないという従来にない優れた特長を有するものである。
板上へのはんだボールの載置が合理的にできるため生産
性が向上し、しかもはんだボールを基板の接続部に正確
に付着させることができるばかりか、本発明ではフラッ
クスを全く使用しないため、はんだボールを接合させた
後、マスクを外すだけで洗浄のような後処理が全く必要
ないという従来にない優れた特長を有するものである。
【図1】本発明のはんだバンプ形成方法の工程を説明す
る図
る図
【図2】従来のはんだバンプ形成方法の工程を説明する
図
図
1 基板 2 接続部 4 はんだボール 6 リフロー炉 8 マスクの穴 9 マスク 10 枠 11 混合ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲村 勉 神奈川県川崎市幸区塚越4−320 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 太田 英俊 神奈川県川崎市幸区塚越4−320 日本酸 素株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 基板の接続部と同一箇所に穴が穿設され
たマスクを基板に載置するとともに、基板の接続部とマ
スクの穴とを一致させて重ね合わせた後、マスクの全て
の穴にマスクの直径よりも少し小さな径のはんだボール
を挿入し、その後、マスクが載置された基板を活性ガス
と不活性ガスの混合ガスで満たされた加熱炉中で加熱し
てはんだボールを溶融させることにより基板の接続部に
はんだを接合させることを特徴とするはんだバンプ形成
方法。 - 【請求項2】 前記活性ガスは、蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸、ブチリック酸、ハレリック酸、カプロン酸、エナ
ント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、蓚酸、マロン酸、
コハク酸、アクリル酸、サリチル酸、乳酸、ジアセチ
ル、アセチルアセトン、アセトニルアセトンのいずれか
1種のガスまたは2種以上の混合ガスであることを特徴
とする請求項1記載のはんだバンプ形成方法。 - 【請求項3】 前記不活性ガスは、窒素、二酸化炭素、
ヘリウム、アルゴンのうちの少なくとも1種の不活性ガ
スを含んでいることを特徴とする請求項1記載のはんだ
バンプ形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20941594A JPH0856071A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | はんだバンプ形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20941594A JPH0856071A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | はんだバンプ形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0856071A true JPH0856071A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=16572507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20941594A Pending JPH0856071A (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | はんだバンプ形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0856071A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6234382B1 (en) | 1997-06-20 | 2001-05-22 | Meco Equipment Engineers B.V. | Method and device for bonding solder balls to a substrate |
JP2007125578A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Fujitsu Ltd | リフロー装置、リフロー方法、および半導体装置の製造方法 |
US8724262B1 (en) | 2012-12-21 | 2014-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic head and magnetic recording/reproduction apparatus that decreases oscillation driving voltage of a spin torque oscillation element |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP20941594A patent/JPH0856071A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6234382B1 (en) | 1997-06-20 | 2001-05-22 | Meco Equipment Engineers B.V. | Method and device for bonding solder balls to a substrate |
JP2007125578A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Fujitsu Ltd | リフロー装置、リフロー方法、および半導体装置の製造方法 |
US8336756B2 (en) | 2005-11-02 | 2012-12-25 | Fujitsu Semiconductor Limited | Reflow apparatus, a reflow method, and a manufacturing method of semiconductor device |
US8724262B1 (en) | 2012-12-21 | 2014-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic head and magnetic recording/reproduction apparatus that decreases oscillation driving voltage of a spin torque oscillation element |
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