JPH0964529A - Bgaパッケージの実装方法 - Google Patents

Bgaパッケージの実装方法

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JPH0964529A
JPH0964529A JP7237927A JP23792795A JPH0964529A JP H0964529 A JPH0964529 A JP H0964529A JP 7237927 A JP7237927 A JP 7237927A JP 23792795 A JP23792795 A JP 23792795A JP H0964529 A JPH0964529 A JP H0964529A
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JP
Japan
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solder
bga package
residual
melting point
printed wiring
Prior art date
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JP7237927A
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English (en)
Inventor
Tomoiku Nakagawa
智郁 中川
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Nippon Avionics Co Ltd
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Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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
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    • H05K3/3431Leadless components
    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低融点クリーム半田によってプリント配線板
のパッドに実装されたBGAパッケージを、プリント配
線板から除去した後同型式の新しいBGAパッケージを
再実装する実装方法において、残留半田を除去する必要
を無くしてBGAパッケージを能率良く交換できるよう
にする。 【解決手段】 プリント配線板のパッドに残留した半田
の上にこの残留半田の高さより厚いメタルマスクを用い
て低融点クリーム半田を印刷し、新しいBGAパッケー
ジを仮止めした後局部加熱により低融点クリーム半田を
溶融し半田付けする。パッドのピッチを約1.5mm、
パッド直径を約1.0mmとした標準的なBGAパッケ
ージに対しては、メタルマスクの厚さは約200μmと
するのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板に
実装したBGA(Ball Grid Array )パッケージに不良
があった場合に、このBGAパッケージを新しいものに
交換するための実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年電子機器に使用されるプリント配線
板には、機器の小型化に伴って高密度実装化の傾向があ
る。このためICのパッケージとして従来広く用いられ
ているQFP(Quad Flat Package )においても、リー
ドピッチが狭くなり(狭ピッチ化)、またリード数も増
加している(多リード化、多ピン化)。ここにQFPは
パッケージの4辺にガルウィング型のリードを持つフラ
ットパッケージである。
【0003】しかしこのような傾向と共に、半田付けの
限界も指摘されている。すなわち狭ピッチ化に伴って半
田ブリッジによる短絡や半田不足などにより信頼性が低
下するからである。
【0004】そこでICのパッケージとしてQFPに代
えて、BGA(Ball Grid Array )が提案されている。
図2はこのパッケージの側面図、図3はその底面図であ
る。これらの図で符号10はBGAパッケージであり、
矩形かつ平板状である。このパッケージ10にはICの
ベアチップが気密封止されている。
【0005】BGAパッケージ10の下面には二次元的
に配列された多数のバンプ12が突設されている。この
パッケージ10を実装するプリント配線板14(図2)
には、バンプ12に対向する多数のパッド16が形成さ
れている。そしてこれらのパッド16に低融点クリーム
半田を印刷法により供給した後、パッケージ10の各バ
ンプ12を仮止めし、リフローソルダリングすることに
よりパッケージ10を実装するものである。
【0006】一方このように実装したBGAパッケージ
10に不良が発生した場合には、このパッケージ10を
不良のない新しいパッケージ10に交換する必要が生じ
る。このパッケージ10の交換は、プリント配線板14
の局部加熱により不良のパッケージ10を除去し、プリ
ント配線板のパッドに残る半田(残留半田)も十分に除
去した後、再びクリーム半田を供給して新しいパッケー
ジ10を半田付けすることにより行っていた。
【0007】図4はこの従来の交換方法を示す図であ
る。図4の(A)は不良のあるパッケージ10がプリン
ト配線板14に実装されている状態を示す。この図で1
8はパッケージ10のパッド、20はパッド18の間に
塗られたソルダレジストである。またプリント配線板1
4のパッド16の間にもソルダレジスト22が塗られて
いる。
【0008】パッケージ10のバンプ12は、高温半田
ボール24を各パッド18に共晶半田26によって固定
することによって形成される。ここに共晶半田26は、
錫と鉛を重量比で63:73の割合で含む共晶クリーム
半田(Sn−Pb:63−37と表す)をリフローした
ものであり、その溶融温度は約183℃である。
【0009】また高温半田ボール24は高温の溶融点を
持つ高温半田で球状に作られたものであり、例えば約3
00℃の溶融点を持つ錫−鉛半田(Sn−Pb:5−9
5)で作られている。このように形成されたパッケージ
10のバンプ12は、プリント配線板14のパッド16
に低融点半田28によって固定されている。
【0010】この低融点半田28は例えばビスマス(B
i)と鉛(Pb)と錫(Sn)の合金(Sn−Pb−B
i:46−46−8)であり、約130℃の溶融点を持
つ。この低融点半田28は、プリント配線板14のパッ
ド16に低融点クリーム半田を印刷により供給し、バン
プ12をこの低融点クリーム半田に載せた状態でリフロ
ーしたものである。
【0011】このようにバンプ12によりプリント配線
板14に実装されたパッケージ10に不良箇所が有る時
には、パッケージ10付近が熱風ヒータ30などによっ
て局部加熱される(図4の(A))。すなわちこのヒー
タ30はパッケージ10付近を低融点半田28の溶融温
度(約130℃)より高く高融点半田26の溶融温度
(約183℃)よりも低い温度に加熱し、低融点半田2
8だけを溶融する、作業者はこの間にパッケージ10を
素早くピンセットなどで取外す。
【0012】この時プリント配線板14のパッド16に
は、低融点半田28が残り、その表面張力によって半球
状の残留半田28Aとなる。そこでこの残留半田28A
にテープ状のソルダウィック32を載せ、その上から半
田ゴテ34により加熱することにより、溶融した残留半
田28Aをソルダウィック32に吸い取らせていた(図
4の(B))。
【0013】このように残留半田28Aを除去した後、
パッド16にはメタルマスク36を用いて低融点クリー
ム半田38を供給する(図4の(C))。そして新しい
BGAパッケージ10Aのバンプ12を各パッド16の
クリーム半田38に位置合せして載せ、熱風ヒータ40
による局部加熱によりクリーム半田38をリフローする
ものである(図4の(D))。
【0014】
【従来技術の問題点】このように従来の方法では、プリ
ント配線板14のパッド16に残る残留半田28Aをソ
ルダウィック32と半田ゴテ34とを用いてパッド16
ごとに1つずつ除去していた。
【0015】このため作業能率が悪いという問題があっ
た。また各パッド16は順に加熱されるため、プリント
配線板14に対して加熱が多数回繰り返されることにな
り、パッド16の剥離、プリント配線板14の反りなど
が発生し易くなり、製品の信頼性が下がるという問題が
あった。
【0016】残留半田28Aを除去する方法として、平
板状の治具の下面に各パッド16に対応した棒状のソル
ダウィックを起立させ、各ソルダウィックをそれぞれ残
留半田28Aに同時に押し当てた状態で局部加熱する方
法も知られている。しかしこの方法ではパッド16のピ
ッチや数が変化すると治具も変更しなければならず、多
数の治具を用意する必要があり面倒であった。
【0017】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、残留半田を除去する必要を無くしてBGA
パッケージを能率良く交換できるようにしたBGAパッ
ケージの実装方法を提供することを目的とする。
【0018】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、低融点クリ
ーム半田によってプリント配線板のパッドに実装された
BGAパッケージを、前記プリント配線板から除去した
後同型式の新しいBGAパッケージを再実装する実装方
法において、前記プリント配線板のパッドに残留した半
田の上にこの残留半田の高さより厚いメタルマスクを用
いて低融点クリーム半田を印刷し、新しいBGAパッケ
ージを仮止めした後局部加熱により低融点クリーム半田
を溶融し半田付けすることを特徴とするBGAパッケー
ジの実装方法、により達成される。
【0019】ここにパッドのピッチを約1.5mm、パ
ッド直径を約1.0mmとした標準的なBGAパッケー
ジに対しては、メタルマスクの厚さは約200μmとす
るのが望ましい。
【0020】
【発明の実施の態様】図1は本発明の一実施態様の工程
説明図である。この図1の(A)はBGAパッケージ1
0(図2〜4参照)を局部加熱により除去した状態を示
し、プリント配線板14のパッド16には残留半田28
Aが略半球状に形成されている。
【0021】このプリント配線板10にはメタルマスク
36Aを重ねて、残留半田28Aの上に重ねて低融点ク
リーム半田38Aを供給する(図1の(B))。この供
給はメタルマスク36Aの上をスキージでしごく印刷法
(ステンシル法)によるから、供給量はメタルマスク3
6Aの厚さにより変化する。
【0022】なおプリント配線板10にBGAパッケー
ジ10を最初に実装する時には、BGAパッケージ10
以外に他のチップ部品やLSI(大規模集積回路)など
の表面実装部品も同時に実装するから、これらの部品実
装のためのクリーム半田も同時に同一工程で供給してい
る。このため最初の実装時にはクリーム半田の供給量は
約150mmの厚さとしている。この場合に、プリント
配線板10のパッドピッチが1.5μm、パッド直径が
1.0mmという標準的な設定であれば、BGAパッケ
ージ10を除去した後の残留半田28Aはその溶融時の
表面張力によって略半球形状となり、その高さは約10
0μmとなる。
【0023】本発明においては、メタルマスク36Aの
厚さをこの残留半田28Aの高さ(約100μm)より
も大とすることによりクリーム半田38Aを残留半田2
8Aの上に重ねて供給することを可能にする。この供給
量は過大になるとパッド間の半田ブリッジ発生の原因と
なるから、適切な量にする必要がある。
【0024】本発明ではメタルマスク36Aの厚さを約
200μmとすることにより最適な供給量とすることが
できることが実験の結果解った。なおこのメタルマスク
36Aを重ねる際には、残留半田28Aがメタルマスク
36Aのクリーム半田供給用小孔に係入するから、メタ
ルマスク36Aの位置決めが容易になる。
【0025】このようにクリーム半田38Aを供給した
後、同一の新しいBGAパッケージ10を上から重ねる
(図1の(C))。そして熱風ヒータ40により局部加
熱すれば、このクリーム半田38Aと残留半田28Aと
が同時に溶融(リフロー)し、一体化する。図1の
(D)において38Bはこの一体化した低融点半田を示
す。
【0026】メタルマスク36Aによって供給されるク
リーム半田38Aは、残留半田28Aと同様な低融点半
田であるから、リフロー時には両者は一体化する。従っ
てこの一体化した状態での半田量が最適になるようにす
ればよい。なお残留半田28Aの容積は不均一である
が、この残留半田28Aとその上に重ねたクリーム半田
38Aとの合計量(総半田量)は均一に揃う。
【0027】クリーム半田38Aはリフロー時にその容
積が減るから、残留半田28Aの容積が多ければその分
だけクリーム半田38Aの容積が減ることになり、総半
田量は増える。反対に残留半田28Aが少なければクリ
ーム半田38Aの量が増え、リフロー時には総半田量は
減る。しかし残留半田28Aがあるためにクリーム半田
38Aの供給量が相対的に少なくなるから、クリーム半
田38Aの供給量の変化による総半田量の変化は比較的
小さくなる。このため総半田量は比較的安定し、その変
動量は実用上問題を生じない程度に小さくなる。
【0028】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、プリン
ト配線板のパッドに残留半田を残したままその上に低融
点クリーム半田を供給するものであるから、残留半田を
除去する必要がなくなり、作業能率を著しく高めること
ができる。また残留半田とこの上に供給されるクリーム
半田との合計量がメタルマスクの厚さにより管理され得
るから、残留半田の容積に変動があっても各パッドに供
給される総半田量の変動は小さくなる。このため信頼性
の高い半田付けが可能になる。
【0029】またBGAパッケージがパッドピッチ約
1.5mm、パッド直径約1.0mmの一般的な規格の
ものである時には、メタルマスクの厚さは約200μm
にするのが望ましいことが解った(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様を示す工程説明図
【図2】BGAパッケージの側面図
【図3】BGAパッケージの底面図
【図4】従来方法の説明図
【符号の説明】
10 BGAパッケージ 12 バンプ 14 プリント配線板 16 パッド 24 半田ボール 26 共晶半田 28A 残留半田 30、40 熱風ヒータ 36、36A メタルマスク 38、38A 低融点クリーム半田

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低融点クリーム半田によってプリント配
    線板のパッドに実装されたBGAパッケージを、前記プ
    リント配線板から除去した後同型式の新しいBGAパッ
    ケージを再実装する実装方法において、前記プリント配
    線板のパッドに残留した半田の上にこの残留半田の高さ
    より厚いメタルマスクを用いて低融点クリーム半田を印
    刷し、新しいBGAパッケージを仮止めした後局部加熱
    により低融点クリーム半田を溶融し半田付けすることを
    特徴とするBGAパッケージの実装方法。
  2. 【請求項2】 前記パッドのピッチは約1.5mm、パ
    ッドの直径が約1.0mmであり、前記メタルマスクの
    板厚が約200μmである請求項1のBGAパッケージ
    の実装方法。
JP7237927A 1995-08-24 1995-08-24 Bgaパッケージの実装方法 Pending JPH0964529A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114682870A (zh) * 2022-03-29 2022-07-01 联宝(合肥)电子科技有限公司 一种pop混合焊接工艺及系统

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