JPH10135276A - エリアアレイ半導体装置、プリント基板及びスクリーンマスク - Google Patents

エリアアレイ半導体装置、プリント基板及びスクリーンマスク

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JPH10135276A
JPH10135276A JP8292114A JP29211496A JPH10135276A JP H10135276 A JPH10135276 A JP H10135276A JP 8292114 A JP8292114 A JP 8292114A JP 29211496 A JP29211496 A JP 29211496A JP H10135276 A JPH10135276 A JP H10135276A
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solder
pad
printed
circuit board
semiconductor device
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JP8292114A
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Akifumi Kimura
聡文 木村
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
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  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱時の反りによる半田付け不良及び半田ボ
ール等を防止する。 【解決手段】 BGAパッケージの反り量に応じて各パ
ッド7に印刷するソルダーペースト8の厚さを厚くする
と共に、各パッド7の面積を、BGAパッケージの下面
に配置された電極ボール4の半田量と印刷されたソルダ
ーペースト8の半田量の合計量に応じた面積に設定す
る。BGAパッケージをプリント基板上に搭載した状態
で加熱すると反りが生じるが、ソルダーペーストが反り
量に応じた厚みに印刷されているため半田付け不良を防
止することができる。また、各パッド7の面積が電極ボ
ール4の半田量とソルダーペースト8の半田量の合計量
に応じた面積に設定されているため、BGAパッケージ
の自重による半田潰れや冷却時の反りの戻りによる半田
潰れが生じても、半田がパッドから溢れでることがな
く、半田ボールや半田ブリッジの発生を防止することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パッケージの下面
にボール電極が配置されたエリアアレイ半導体装置、該
装置を実装するプリント基板及びスクリーンマスクに係
り、詳細には、リフロー時のプリント基板及びエリアア
レイ半導体装置の反りによるボール電極とパッドとの半
田付け接続不良を防止することを可能にしたエリアアレ
イ半導体装置、プリント基板及びスクリーンマスクに関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高機能化に伴い、半導体の
出力端子数が増大する傾向にある。また、プリント基板
の軽薄短小化に対応するために半導体装置の電極間ピッ
チは狭くなる一方であり、例えば代表的なQFP(Quad
Flat Package)では0.3mmピッチといったきわめて
狭いものまで一部で使用されている。しかし、電極間ピ
ッチが狭くなるに従い、製造上の品質を確保することが
非常に難しくなってきている。そこで、近年注目されて
いるのが部品パッケージの裏面に格子状に電極を配置し
たエリアアレイパッケージであり、その代表的なものと
してBGA(BallGrid Array)やCSP(Chip Scale Pac
kage)などが挙げられる。
【0003】例えば、BGAパッケージは、図6(a)
に示すように半導体チップ50と回路配線を有するBG
Aパッケージドーター基板53とを金ワイヤーなどで電
気的に接続し、半導体チップ50をBGAパッケージモ
ールド樹脂52で封止し、半導体チップ50から出され
た信号線をBGAパッケージドーター基板53を介して
該基板の裏面に格子状に配置された各ボール電極(半田
ボールバンプ)54に電気的に接続することにより構成
されている。
【0004】BGAパッケージでは、ボール電極54が
平面内で格子状に配置されているため、たとえ電極間ピ
ッチがQFPに比べて広くても部品面積あたりの電極数
はより多く確保できる点で製造上有利な構造となってい
る。
【0005】なお、BGAのプリント基板への接続はQ
FPと同様で、予め図6(a)のプリント基板60上に
格子状に配置された各ハンダ付け用のパッド61上にそ
れぞれソルダーペースト62(又はフラックス)を塗布
し、BGAパッケージのボール電極54をプリント基板
60の対応するパッド61上に位置決めして搭載する。
次に、リフロー炉でBGAパッケージとプリント基板と
を加熱することにより、各ボール電極54と各パッド6
1に塗布されたソルダーペースト62とを溶融させて、
BGAパッケージとプリント基板とを接続するというも
のである。
【0006】しかしながら、上記のようなBGAパッケ
ージを用いた場合、以下のような問題点がある。すなわ
ち、BGAパッケージは片側のみを樹脂封止する構造で
あるために図6(b)に示すようにBGAパッケージモ
ールド樹脂52とBGAパッケージドータ基板53との
熱膨張係数の違いなどによりリフロー加熱時に反りが発
生することがある。また、同様にBGAパッケージを実
装するプリント基板60側でも部品の重さや表裏の温度
差などによりプリント基板60に反りが発生することが
ある。
【0007】このようなリフロー加熱時におけるBGA
パッケージ又はプリント基板が反ることにより図6
(b)に示すように一部のボール電極とパッドとの間に
隙間55、56が生じ、このような隙間を有するボール
電極とパットとの間で半田接続がなされないという問題
が生じる。
【0008】そこで、特開平7-193162号公報記載の技術
では、上記問題を解決するため次のような方法を提案し
ている。すなわち、図7(a)に示すように、ボール電
極54に位置決めされたプリント基板60のパッドの面
積を、BGAパッケージの反り量やリフロー時のボール
電極とパッドとの間の隙間の大きさに応じて変えること
により半田バンプの高さを調整し、反りによる接続不良
を防止するというものである。例えば、各パッドに塗布
されるソルダーペースト量一定という条件下で、反りに
よる隙間が大きくなるパッドの面積を相対的に小さくす
ることにより、図7(d)に示すように該パッド上で溶
解したソルダーペーストの高さを高くしこのソルダーペ
ーストが反りによって遠ざかったボール電極54に届く
ようにしたものである。
【0009】なお、図6及び図7の各図では、ドーター
基板53が半導体チップ50を搭載した面と反対側の面
方向(下方向)に凸に反った場合を扱っているが、下方
向に凹に反る場合にも上記方法を適用可能である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のBGAパッケージを用いた場合、以下のような問題
点が生じる。
【0011】すなわち、パッドに塗布されたソルダーペ
ーストの高さが略一定のため、図7(b)に示すよう
に、加熱過程でパッケージが反ったときにパッケージ外
側のボール電極とパッドとの間で隙間が生じる。このと
き、パッドに塗布されたソルダーペーストが溶解する
と、パッケージ外側のパッドでは、ソルダーペーストの
量と比較してパッド面積が小さいため、図7(c)に示
すように、溶解したソルダーペーストをパッド上で保持
しきれなくなり、半田を溢れさせた結果、パッドとボー
ル電極とを接続できなくなるおそれがあった。
【0012】また、図7(d)に示すように、パッド面
積が小さくなるに従ってパッド上で溶解した半田の高さ
が高くなり、この半田が反りにより遠ざかったボール電
極に届く場合もあるが、届いた次の瞬間、BGAパッケ
ージは半田が溶解したことにより自重によって下方向に
落ち込んで半田を押しつぶし、パッドから溢れ出た半田
により、隣パッドとの半田ブリッジや半田ボールの発生
といった半田付け不良を発生させる危険性があった。
【0013】さらに、ボール電極の半田とソルダーペー
ストとが互いに溶け合った後、接合を完成させるために
冷却する段階で図7(e)に示すように熱により反って
いたBGAパッケージドーター基板53が元の平坦な状
態に戻り、パッドの面積を小さくして半田バンプを高く
していた箇所ではさらに半田が押しつぶされることとな
る。このため、パッドの面積(サイズ)を小さくし、そ
の面積に比べて多くの半田を所持していた反り対応箇所
ではBGAパッケージの自重と反りの戻りによる潰れに
より、半田をパッド上で保持しきれなくなり、パッド間
に半田を溢れさせ、図7(f)に示すような隣パッドと
の半田ブリッジや半田ボールの発生といった半田付け不
良を発生させる危険性が多くなる。
【0014】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、BGAパッケージの反りが生じてもBG
Aパッケージとプリント基板との間の半田付け不良及び
隣接パッド間での半田付け不良が生じないエリアアレイ
半導体装置及びプリント基板を提供すると共に、プリン
ト基板上に上記半田付け不良を生じさせないようにソル
ダーペーストなどを塗布する際に用いるスクリーンマス
クを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、エリアアレイ半導体装置に配置
された複数のボール電極と該エリアアレイ半導体装置を
実装するプリント基板に配置された複数のパッドとを半
田付けするための半田付け用材料を、各パッドの上に印
刷するために用いるスクリーンマスクにおいて、前記エ
リアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少なくと
もいずれかの加熱時の反り量に応じて、各パッドに印刷
される半田付け用材料の厚みが変わるように作成された
ことを特徴とする。
【0016】請求項1の発明では、この発明のスクリー
ンマスクを用いてプリント基板に半田付け用材料を印刷
すると、エリアアレイ半導体装置及びプリント基板の少
なくともいずれかの加熱時の反り量に応じた厚さの半田
付け用材料がプリント基板の各パッドに印刷される。
【0017】このように半田付け用材料が印刷された各
パッド上に、対応するエリアアレイ装置のボール電極を
配置し、リフロー炉などで加熱すると、加熱によりエリ
アアレイ半導体装置及びプリント基板の少なくともいず
れかが反るが、半田付け用材料が反り量に応じた厚さと
なるように印刷されているため、反りによりパッドとボ
ール電極が遠ざかったとしても、より厚い半田付け用材
料によってパッドとボール電極とが接続され、加熱時の
反りによる半田付け不良を防止することができる。
【0018】請求項2の発明は、複数のボール電極が配
置されたエリアアレイ半導体装置を実装する側の面に前
記複数のボール電極と各々接続されるための複数のパッ
ドが配置され、かつ各パッドに半田付け用材料が印刷さ
れたプリント基板において、前記エリアアレイ半導体装
置及び前記プリント基板の少なくともいずれかの加熱時
の反り量に応じて半田付け用材料の厚みが変わるように
各パッドに半田付け用材料が印刷されると共に、各パッ
ドに印刷された半田付け用材料の量と各パッドに接続さ
れるボール電極の半田量との合計量に応じて各パッドの
面積を設定したことを特徴とする。
【0019】請求項2の発明では、各パッドに反り量に
応じた厚みで印刷された半田付け用材料の量と各パッド
に接続されるボール電極の半田量との合計量に応じて各
パッドの面積が設定されているため、加熱時の反りによ
る半田付け不良を防止すると共に、半田が溶解すること
で自重によってエリアアレイ半導体装置が沈んで半田を
押しつぶしても、半田の合計量に応じたパッドの面積に
よって半田がパッドから溢れ出ることがなく、半田ブリ
ッジや半田ボールといった半田付け不良を発生させるお
それがなくなる。
【0020】また、加熱後にエリアアレイ半導体装置及
びプリント基板をリフロー炉などから出して冷却する
と、冷却によって反りが元に戻ってくるが、半田の合計
量に応じたパッドの面積によって半田がパッドから溢れ
出ることがなく、半田ブリッジや半田ボールといった半
田付け不良を発生させるおそれがなくなる。
【0021】請求項3の発明は、複数のボール電極が配
置されたエリアアレイ半導体装置を実装する側の面に前
記複数のボール電極と各々接続されるための複数のパッ
ドが配置され、かつ各パッドに半田付け用材料が印刷さ
れたプリント基板において、前記エリアアレイ半導体装
置及び前記プリント基板の少なくともいずれかの加熱時
の反り量に応じて半田付け用材料の厚みが変わるように
各パッドに半田付け用材料が印刷されると共に、各パッ
ドに印刷された半田付け用材料と各パッドに接続される
ボール電極の半田とが互いに溶融した状態での半田の高
さが均一又は略均一となるように各パッドの面積を設定
したことを特徴とする。
【0022】請求項3の発明では、各パッドに印刷され
た半田付け用材料と各パッドに接続されるボール電極の
半田とが互いに溶融した状態での半田の高さが均一又は
略均一となるように各パッドの面積が設定されているた
め、加熱時の反りによる半田付け不良を防止すると共
に、半田が溶解することで自重によってエリアアレイ半
導体装置が沈んで半田を押しつぶしても、半田の高さを
均一又は略均一とするように設定されたパッドの面積に
よって半田がパッドから溢れ出ることがなく、半田ブリ
ッジや半田ボールといった半田付け不良を発生させるお
それがなくなる。
【0023】また、反りが元に戻る冷却時にも、半田の
高さを均一又は略均一とするように設定されたパッドの
面積によってパッドから半田が溢れ出て半田ブリッジや
半田ボールといった半田付け不良を発生させるおそれが
なくなると共に、半田が個化した状態で半田高さが均一
又は略均一となり、各パッドで半田量の過不足を生じさ
せることなく反りの無い状態を実現することができる。
【0024】請求項4の発明は、複数のパッドが配置さ
れたプリント基板と相対する面に前記複数のパッドと各
々接続されるための複数のボール電極が配置されたエリ
アアレイ半導体装置において、前記エリアアレイ半導体
装置及び前記プリント基板の少なくともいずれかの加熱
時の反り量に応じて各々のサイズが変わるように設定さ
れた複数のボール電極を配置したことを特徴とする。
【0025】請求項4の発明では、エリアアレイ半導体
装置及びプリント基板の少なくともいずれかの加熱時の
反り量に応じて各々のサイズが変わるように設定された
複数のボール電極をエリアアレイ半導体装置に配置した
ため、プリント基板に実装した状態で加熱により反りが
生じても、反り量に応じたボール電極のサイズによりパ
ッドとボール電極とが接続され、反りによる半田付け不
良を防止することができる。
【0026】請求項5の発明は、複数のボール電極が配
置されたエリアアレイ半導体装置を実装する側の面に前
記複数のボール電極と各々接続されるための複数のパッ
ドが配置され、かつ各パッドに半田付け用材料が印刷さ
れたプリント基板において、前記エリアアレイ半導体装
置及び前記プリント基板の少なくともいずれかの加熱時
の反り量に応じてサイズが変わるように設定された各々
のボール電極の半田量と各パッドに印刷された半田付け
用材料の量との合計量に応じて各パッドの面積を設定し
たことを特徴とする。
【0027】請求項5の発明では、加熱時の反り量に応
じてサイズが変わるように設定された各々のボール電極
の半田量と各パッドに印刷された半田付け用材料の量と
の合計量に応じて各パッドの面積が設定されているた
め、加熱時の反りによる半田付け不良を防止すると共
に、半田が溶解することで自重によってエリアアレイ半
導体装置が沈んで半田を押しつぶしても、半田の合計量
に応じたパッドの面積によって半田がパッドから溢れ出
ることがなく、半田ブリッジや半田ボールといった半田
付け不良を発生させるおそれがなくなる。
【0028】また、反りが元に戻る冷却時にも、半田の
合計量に応じたパッドの面積によって半田がパッドから
溢れ出ることがなく、半田ブリッジや半田ボールといっ
た半田付け不良を発生させるおそれがなくなる。
【0029】請求項6の発明は、複数のボール電極が配
置されたエリアアレイ半導体装置を実装する側の面に前
記複数のボール電極と各々接続されるための複数のパッ
ドが配置され、かつ各パッドに半田付け用材料が印刷さ
れたプリント基板において、前記エリアアレイ半導体装
置及び前記プリント基板の少なくともいずれかの加熱時
の反り量に応じてサイズが変わるように設定された各々
のボール電極の半田と各パッドに印刷された半田付け用
材料とが互いに溶融した状態での半田の高さが均一又は
略均一となるように各パッドの面積を設定したことを特
徴とする。
【0030】請求項6の発明では、各パッドに印刷され
た半田付け用材料と反り量に応じたサイズに設定された
各ボール電極の半田とが互いに溶融した状態での半田の
高さが均一又は略均一となるように各パッドの面積が設
定されているため、加熱時の反りによる半田付け不良を
防止すると共に、半田が溶解することで自重によってエ
リアアレイ半導体装置が沈んで半田を押しつぶしても、
半田の高さを均一又は略均一とするように設定されたパ
ッドの面積によって半田がパッドから溢れ出ることがな
く、半田ブリッジや半田ボールといった半田付け不良を
発生させるおそれがなくなる。
【0031】また、反りが元に戻る冷却時にも、半田の
高さを均一又は略均一とするように設定されたパッドの
面積によってパッドから半田が溢れ出て半田ブリッジや
半田ボールといった半田付け不良を発生させるおそれが
なくなると共に、半田が個化した状態で半田高さが均一
又は略均一となり、各パッドで半田量の過不足を生じさ
せることなく反りの無い状態を実現することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明に係る
実施の形態を説明する。
【0033】(第1の実施の形態)図1に本発明の第1
の実施の形態に係るエリアアレイ半導体装置(BGAパ
ッケージ)と該装置が実装されているプリント基板との
断面図を示す。なお、図1では、加熱時のBGAパッケ
ージが半導体チップ1を搭載した面と反対側の面方向
(下方向)に凸に反った例を示している。
【0034】図1に示すように、第1の実施の形態に係
るBGAパッケージは、半導体チップ1と、半導体チッ
プ1を保護するモールド樹脂2と、パッケージの裏面に
格子状に配列された複数のボール電極4と、半導体チッ
プ1の下部に設けられかつ半導体チップ1とボール電極
4とを電気的に接続するために内部に回路配線を有する
ドーター基板3と、から構成される。
【0035】BGAパッケージの下側に配置されたプリ
ント基板6のパッケージ実装側の面には、BGAパッケ
ージのボール電極4とプリント基板6の電極との間で半
田付けするための複数のパッド7が格子上に配列されて
おり、これらのパッド7の上には、ソルダーペースト8
が印刷(塗布)されている。図1では、このソルダーペ
ースト8を介してBGAパッケージのボール電極4とプ
リント基板6のパッド7とが接触した状態で配置されて
いる。このような状態でBGAパッケージとプリント基
板6とをリフロー炉で加熱すると、ソルダーペースト8
とボール電極4とが溶融することによりパッケージの電
極とプリント基板のパッドとが接続され、溶融した半田
を空冷により固まらせることによりプリント基板6上に
BGAパッケージが固定される。
【0036】第1の実施の形態では、プリント基板6の
パッド7上に印刷されたソルダーペースト8が、図1に
示したように、BGAパッケージの反り量に応じて、そ
の厚みを変えて印刷されている。ここで、反り量を、例
えばパッド7の上面(ソルダーペーストが印刷される
面)に対するドーター基板3の下面(プリント基板6と
相対する面)の高さで表すことができる。なお、反り量
は、リフロー炉の中のプリント基板6とBGAパッケー
ジに対しプレ試験やFEM解析を行うことにより予め求
めておくことができる。
【0037】従って、図1の例のようにBGAパッケー
ジが下方向に凸に反った場合、パッケージの外側にいく
に従ってパッド7の上面に対するドータ基板3の下面の
高さは高くなると共に、パッド7に印刷されたソルダー
ペースト8の厚みが増加する。なお、パッド上に印刷し
たソルダーペースト8の面積及び形状は対応するパッド
と同じである必要はなく、また印刷するソルダーペース
ト8の面積及び形状はすべて同じでも違っていても良
い。
【0038】また、パッド7に印刷された半田付け用材
料の量とパッド7に接続される対応するボール電極4の
半田量との合計量に応じてパッド7の面積が設定されて
いる。すなわち、パッド7もBGAパッケージの反り量
に応じてそのパッド面積を変えて配列されている。BG
Aパッケージが下方向に凸に反った場合、パッケージの
外側にいくに従ってパッド面積が増加するようにパッド
7が配列される。従って、面積の大きいパッド7ほど、
その上に印刷されるソルダーペースト8の厚みが厚くな
る。
【0039】さらに、第1の実施の形態では、予めボー
ル電極4とソルダーペースト8とが溶け合った状態にお
ける半田量での半田高さが定常時(半田が固化した状態
の時)で均一又は略均一となるように、各パッド7のパ
ッド面積が定められている。
【0040】このようなパッドの配列をプリント基板6
の上面から見た例を図2に示す。図2に示すようにパッ
ケージ外周部に対応するパッド7の面積は、パッケージ
内周部に対応するパッド7の面積より大きいことがわか
る。なお、パッド7の形状を図2のようにパッド面積や
位置に応じて変えても良いし、すべて同じにしても良
い。
【0041】次に、第1の実施の形態の作用を図3
(a)〜図3(e)を用いて説明する。なお、図3の各
図は、プリント基板6上にBGAパッケージを搭載した
直後(図3(a)から、これを加熱しリフロー炉から出
して冷却させ、半田が硬化するまでの状態(図3
(e))を上から順に時間軸に沿って模式的に表したも
のであり、BGAパッケージの端から3つのボール電極
分だけを拡大している。
【0042】プリント基板6上にBGAパッケージを搭
載した状態(図3(a))でリフロー炉で加熱すると、
図3(b)に示すように、モールド樹脂2及びドーター
基板3に反りが発生する。従来技術では、このような反
りによってパッケージ外側ではボール電極がソルダーペ
ーストに接続しないことがあり(図7(b))、また溶
解したソルダーペースト8が溢れでてしまうことがあっ
た(図7(c))。これに対し、本実施の形態では、こ
のような反りが発生した状態でも、予め反り量を想定し
た厚みのソルダーペースト8を印刷しているため、パッ
ケージ外側においてもボール電極4はソルダーペースト
8と接続した状態を維持し、これによって半田の接続不
良を防止することができる。さらに、本実施の形態で
は、ソルダーペースト8が厚く印刷されたパッド7ほど
面積を大きくしているため、加熱時にソルダーペースト
8がパッドから溢れ出ることを防止できる。
【0043】リフロー炉での加熱が進むと、ソルダーペ
ースト8が軟化して僅かに部品が沈む(図3(c))。
さらに加熱が進むと、ボール電極4とソルダーペースト
8とが溶融し、BGAパッケージが自重により沈んで溶
け合った半田を下方向に押すが(図3(d))、パッド
7は、溶け合った半田量に応じたパッド面積を有するた
め、加熱時の半田の潰れによってパッド7から半田が溢
れ出て半田ブリッジや半田ボールといった半田付け不良
を発生させるおそれがなくなる。
【0044】加熱後に、BGAパッケージ及びプリント
基板をリフロー炉から出して冷却すると、図3(e)に
示すように、冷却によってパッケージの反りが元に戻っ
てくるが、パッド7は、予めボール電極4とソルダーペ
ースト8とが溶け合った状態における半田量での半田高
さが定常時で均一又は略均一となるように、各パッド7
のパッド面積が定められているため、反りが元に戻る冷
却時にパッド7から半田が溢れ出て半田ブリッジや半田
ボールといった半田付け不良を発生させるおそれがなく
なる。さらに、半田が個化した状態で半田高さが均一又
は略均一となり、各パッドで半田量の過不足を生じさせ
ることなく反りの無い状態を実現することができる。
【0045】なお、繰り返し説明をしないが、BGAパ
ッケージが上方向に凸に反る場合、プリント基板6が上
又は下に凸に反る場合、及びBGAパッケージ及びプリ
ント基板の両方が反る場合のいずれの場合においても、
反りの方向(凸又は凹に反る方向として定義される)を
考慮した反り量に応じてソルダーペースト8の厚さを変
えたり、パッド7の面積を変えることにより上記実施の
形態と全く同様の効果が得られることはいうまでもな
い。なお、BGAパッケージ及びプリント基板の両方が
反る場合は、両方の反り量の合計値に基づいてソルダー
ペースト8の厚さを変えたり、パッド7の面積を変える
ようにする。
【0046】次に、プリント基板6の各パッド7に厚み
の異なるソルダーペースト8を印刷する方法について図
4(a)〜図4(c)を用いて説明する。
【0047】図4(a)に示すように、パッド7に対応
する各位置に孔21が貫通されたスクリーンマスク20
(図4(c)参照)を、プリント基板6上に孔21が各
パッド7に重なるように配置する。なお、スクリーンマ
スク20は、孔21の厚みがBGAパッケージの反り量
に応じて変わるようにハーフエッチングや重ね合わせ処
理をされて予め部分的に厚みが変えられている。
【0048】次に、スクリーンマスク20上でソルダー
ペースト塊22をへら23などにより履いてすべての孔
21をソルダーペーストによって埋め尽くす。そして、
スクリーンマスク20をプリント基板6上から剥がすこ
とにより、図4(b)に示すように、プリント基板6の
各パッド7上にBGAパッケージの反り量に応じた厚み
のソルダーペースト24が印刷される。なお、印刷厚み
の調整量は反りの程度に応じて標準となる厚さに対し0
〜100μmが好まし。
【0049】上記例では1枚のスクリーンマスクを用い
たが、複数枚のスクリーンマスクを用いたスクリーン印
刷による重ね印刷により厚みの異なるソルダーペースト
を印刷しても良い。また、スクリーン印刷以外では、い
わゆるディスペンサーによる印刷方法を用いても良い。
【0050】(第2の実施の形態)第2の実施の形態の
構成及び作用を図5(a)〜図5(e)を用いて説明す
る。なお、第1の実施の形態と同様の構成については同
一の符号を用いて詳細な説明を省略する。
【0051】図5の各図は、プリント基板6上にBGA
パッケージを搭載した直後(図5(a)から、これを加
熱しリフロー炉から出して冷却させ、半田が硬化するま
での状態(図5(e))を上から順に時間軸に沿って模
式的に表したものであり、BGAパッケージの端から3
つのボール電極分だけを拡大している。また、図5で
は、第1の実施の形態と同様に、BGAパッケージが下
方向に凸に反る場合を想定している。
【0052】図5(a)に示すように、第2の実施の形
態は、パッド7に印刷するソルダーペースト8の厚みを
一定とし、反り量に応じてボール電極4のサイズ(直
径)及びパッド面積を大きくしたものである。すなわ
ち、パッケージ外側にいくに従いボール電極4のサイズ
が大きくなるBGAパッケージ及びパッケージの外側に
いくに従いパッド面積が大きくなるプリント基板6を用
いる。なお、ボール電極4のサイズに関しては、反りの
程度に応じて標準となるサイズに対して0〜100μm
の拡大が好ましい。
【0053】さらに、第2の実施の形態でも、予めボー
ル電極4とソルダーペースト8とが溶け合った状態にお
ける半田量での半田高さが定常時(半田が固化した状態
の時)で均一又は略均一となるように、各パッド7のパ
ッド面積が定められている。
【0054】次に、第2の実施の形態の作用を説明す
る。プリント基板6上にBGAパッケージを搭載した状
態(図5(a))でリフロー炉で加熱すると、図5
(b)に示すように、モールド樹脂2及びドーター基板
3に反りが発生する。従来技術では、このような反りに
よってパッケージ外側ではボール電極がソルダーペース
トに接続しないことがあり(図7(b))、また、溶解
したソルダーペースト8が溢れでてしまうことがあった
(図7(c))。これに対し、本実施の形態では、この
ような反りが発生した状態でも、予め反り量を想定した
サイズのボール電極4を用いているため、パッケージ外
側においてもボール電極4はソルダーペースト8と接続
した状態を維持し、これによって半田の接続不良を防止
することができる。さらに、本実施の形態では、ソルダ
ーペースト8が厚く印刷されたパッド7ほど面積を大き
くしているため、加熱時にソルダーペースト8がパッド
から溢れ出ることを防止できる。
【0055】リフロー炉での加熱が進むと、ソルダーペ
ースト8が軟化して僅かに部品が沈む(図5(c))。
さらに加熱が進むと、ボール電極4とソルダーペースト
8とが溶融し、BGAパッケージが自重により沈んで溶
け合った半田を下方向に押すが(図5(d))、パッド
7は、溶け合った半田量に応じたパッド面積を有するた
め、加熱時の半田の潰れによってパッド7から半田が溢
れ出て半田ブリッジや半田ボールといった半田付け不良
を発生させるおそれがなくなる。
【0056】加熱後に、BGAパッケージ及びプリント
基板をリフロー炉から出して冷却すると、図5(e)に
示すように、冷却によってパッケージの反りが元に戻っ
てくるが、パッド7は、予めボール電極4とソルダーペ
ースト8とが溶け合った状態における半田量での半田高
さが定常時で均一又は略均一となるように、各パッド7
のパッド面積が定められているため、反りが元に戻る冷
却時にパッド7から半田が溢れ出て半田ブリッジや半田
ボールといった半田付け不良を発生させるおそれがなく
なる。さらに、半田が個化した状態で半田高さが均一又
は略均一となり、各パッドで半田量の過不足を生じさせ
ることなく反りの無い状態を実現することができる。
【0057】なお、繰り返し説明をしないが、BGAパ
ッケージが上方向に凸に反る場合、プリント基板6が上
又は下に凸に反る場合、及びBGAパッケージ及びプリ
ント基板の両方が反る場合のいずれの場合においても、
反りの方向(凸又は凹に反る方向として定義される)を
考慮した反り量に応じてボール電極4のサイズを変えた
り、パッド7の面積を変えることにより上記実施の形態
と全く同様の効果が得られることはいうまでもない。な
お、BGAパッケージ及びプリント基板の両方が反る場
合は、両方の反り量の合計値に基づいてボール電極4の
サイズを変えたり、パッド7の面積を変えるようにす
る。
【0058】以上の第1及び第2の実施の形態におい
て、BGAパッケージの反り以外にリフロー時の酸化に
よっても半田付け不良が発生する場合には、以下の手段
を単独又は組み合わせて実施しても良い。
【0059】 BGAパッケージの外周部の電極に相
当するパッドに印刷するソルダーペーストの融点を内周
部のパッドのソルダーペーストの融点よりも低くする。
【0060】 BGAパッケージの外周部のボール電
極の材料の融点を内周部のボール電極の材料の融点より
も低くする。
【0061】 BGAパッケージの外周部のボール電
極又は外周部のパッドに塗布するフラックス(或いはソ
ルダーペースト中に含まれるフラックス)の活性力を、
内周部のボール電極又は内周部のパッドに塗布するフラ
ックスの活性力よりも強くする。
【0062】 BGAパッケージの外周部の電極に相
当するパッドに対し内周部のパッドよりも酸化を受けに
くい処理を施す。このような処理として、例えば金フラ
ッシュメッキ或いは防錆効果のより強いプリフラックス
処理等が挙げられる。
【0063】上記〜の手段を本発明と併用すること
により、さらに好適に半田付け不良を防止することがで
きる。
【0064】以上が本発明の実施の形態であるが、上記
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲において種々の変更が可能であることは言う
までもない。
【0065】例えば、第1の実施の形態と第2の実施の
形態とを組み合わせることも可能である。すなわち、B
GAパッケージ及びプリント基板の少なくともいずれか
の反り量に応じて、ボール電極4のサイズ及びソルダー
ペースト8の厚みを同時に変えるようにしても良い。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、エリアアレイ半導体装置及びプリント基板の少
なくともいずれかの加熱時の反り量に応じた厚さの半田
付け用材料がプリント基板の各パッドに印刷されるた
め、加熱時の反りによるエリアアレイ半導体装置のボー
ル電極とプリント基板のパッドとの間の半田付け不良を
防止することができる、という効果が得られる。
【0067】請求項2の発明によれば、各パッドに反り
量に応じた厚みで印刷された半田付け用材料の量と各パ
ッドに接続されるボール電極の半田量との合計量に応じ
て各パッドの面積が設定されているため、加熱時の反り
による半田付け不良を防止すると共に、エリアアレイ半
導体装置の自重により加熱時に半田が潰れたり冷却時の
反りの戻りにより半田が潰れたりしても、半田がパッド
から溢れ出ることがなく、半田ブリッジや半田ボールと
いった半田付け不良を防止することができる、という効
果が得られる。
【0068】請求項3の発明によれば、各パッドに印刷
された半田付け用材料と各パッドに接続されるボール電
極の半田とが互いに溶融した状態での半田の高さが均一
又は略均一となるように各パッドの面積が設定されてい
るため、加熱時の反りによる半田付け不良を防止すると
共に、エリアアレイ半導体装置の自重により加熱時に半
田が潰れたり冷却時の反りの戻りにより半田が潰れたり
しても、半田がパッドから溢れ出ることがなく、半田ブ
リッジや半田ボールといった半田付け不良を防止するこ
とができる、という効果が得られる。
【0069】請求項4の発明によれば、エリアアレイ半
導体装置及びプリント基板の少なくともいずれかの加熱
時の反り量に応じて各々のサイズが変わるように設定さ
れた複数のボール電極をエリアアレイ半導体装置に配置
したため、プリント基板に実装した状態で加熱により反
りが生じても、反り量に応じたボール電極のサイズによ
りパッドとボール電極とが接続され、反りによる半田付
け不良を防止することができる、という効果が得られ
る。
【0070】請求項5の発明によれば、加熱時の反り量
に応じてサイズが変わるように設定された各々のボール
電極の半田量と各パッドに印刷された半田付け用材料の
量との合計量に応じて各パッドの面積が設定されている
ため、加熱時の反りによる半田付け不良を防止すると共
に、エリアアレイ半導体装置の自重により加熱時に半田
が潰れたり冷却時の反りの戻りにより半田が潰れたりし
ても、半田がパッドから溢れ出ることがなく、半田ブリ
ッジや半田ボールといった半田付け不良を防止すること
ができる、という効果が得られる。
【0071】請求項6の発明によれば、各パッドに印刷
された半田付け用材料と反り量に応じたサイズに設定さ
れた各ボール電極の半田とが互いに溶融した状態での半
田の高さが均一又は略均一となるように各パッドの面積
が設定されているため、加熱時の反りによる半田付け不
良を防止すると共に、エリアアレイ半導体装置の自重に
より加熱時に半田が潰れたり冷却時の反りの戻りにより
半田が潰れたりしても、半田がパッドから溢れ出ること
がなく、半田ブリッジや半田ボールといった半田付け不
良を防止することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るエリアアレイ
半導体装置(BGAパッケージ)及び該装置を実装した
プリント基板の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るプリント基板
に配置されたパッドの配列を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るエリアアレイ
半導体装置をプリント基板に搭載した直後から、リフロ
ー炉でこれを加熱し、炉から出して冷却させて半田が硬
化するまでの状態を時間軸に沿って模式的に表した図で
あって、(a)は搭載直後の状態、(b)は加熱時に反
りが生じた状態、(c)はソルダーペーストが軟化した
状態、(d)はボール電極とソルダーペーストが溶融し
た状態、(e)は冷却により反りが元に戻った状態を示
す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るプリント基板
のパッドに厚みの異なるソルダーペーストを印刷する方
法を示す図であって、(a)はプリント基板にスクリー
ンマスクを重ねてソルダーペーストを印刷している状
態、(b)はプリント基板からスクリーンマスクを剥が
した状態、(c)はスクリーンマスクの上面を示す図で
ある。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係るエリアアレイ
半導体装置をプリント基板に搭載した直後から、リフロ
ー炉でこれを加熱し、炉から出して冷却させて半田が硬
化するまでの状態を時間軸に沿って模式的に表した図で
あって、(a)は搭載直後の状態、(b)は加熱時に反
りが生じた状態、(c)はソルダーペーストが軟化した
状態、(d)はボール電極とソルダーペーストが溶融し
た状態、(e)は冷却により反りが元に戻った状態を示
す図である。
【図6】従来のエリアアレイ半導体装置及び該装置を実
装したプリント基板の構成を示す断面図であって、
(a)は反りの無い状態の断面図、(b)はパッケージ
が下方向に凸に沿った状態の断面図である。
【図7】従来のエリアアレイ半導体装置を従来のプリン
ト基板に搭載した直後から、リフロー炉でこれを加熱
し、炉から出して冷却させて半田が硬化するまでの状態
を時間軸に沿って模式的に表した図であって、(a)は
搭載直後の状態、(b)は加熱時に反りが生じた状態、
(c)はソルダーペーストがボール電極に届かずパッド
から溢れた状態、(d)はソルダーペーストがボール電
極に届いた状態、(e)は冷却により反りが元に戻って
いく状態、(f)は冷却により反りが完全に元に戻ると
共に半田が固化した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 モールド樹脂 3 ドーター基板 4 ボール電極 6 プリント基板 7 パッド 8 ソルダーペースト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エリアアレイ半導体装置に配置された複
    数のボール電極と該エリアアレイ半導体装置を実装する
    プリント基板に配置された複数のパッドとを半田付けす
    るための半田付け用材料を、各パッドの上に印刷するた
    めに用いるスクリーンマスクであって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じて、各パッド
    に印刷される半田付け用材料の厚みが変わるように作成
    されたことを特徴とするスクリーンマスク。
  2. 【請求項2】 複数のボール電極が配置されたエリアア
    レイ半導体装置を実装する側の面に前記複数のボール電
    極と各々接続されるための複数のパッドが配置され、か
    つ各パッドに半田付け用材料が印刷されたプリント基板
    であって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じて半田付け用
    材料の厚みが変わるように各パッドに半田付け用材料が
    印刷されると共に、 各パッドに印刷された半田付け用材料の量と各パッドに
    接続されるボール電極の半田量との合計量に応じて各パ
    ッドの面積を設定したことを特徴とするプリント基板。
  3. 【請求項3】 複数のボール電極が配置されたエリアア
    レイ半導体装置を実装する側の面に前記複数のボール電
    極と各々接続されるための複数のパッドが配置され、か
    つ各パッドに半田付け用材料が印刷されたプリント基板
    であって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じて半田付け用
    材料の厚みが変わるように各パッドに半田付け用材料が
    印刷されると共に、 各パッドに印刷された半田付け用材料と各パッドに接続
    されるボール電極の半田とが互いに溶融した状態での半
    田の高さが均一又は略均一となるように各パッドの面積
    を設定したことを特徴とするプリント基板。
  4. 【請求項4】 複数のパッドが配置されたプリント基板
    と相対する面に前記複数のパッドと各々接続されるため
    の複数のボール電極が配置されたエリアアレイ半導体装
    置であって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じて各々のサイ
    ズが変わるように設定された複数のボール電極を配置し
    たことを特徴とするエリアアレイ半導体装置。
  5. 【請求項5】 複数のボール電極が配置されたエリアア
    レイ半導体装置を実装する側の面に前記複数のボール電
    極と各々接続されるための複数のパッドが配置され、か
    つ各パッドに半田付け用材料が印刷されたプリント基板
    であって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じてサイズが変
    わるように設定された各々のボール電極の半田量と各パ
    ッドに印刷された半田付け用材料の量との合計量に応じ
    て各パッドの面積を設定したことを特徴とするプリント
    基板。
  6. 【請求項6】 複数のボール電極が配置されたエリアア
    レイ半導体装置を実装する側の面に前記複数のボール電
    極と各々接続されるための複数のパッドが配置され、か
    つ各パッドに半田付け用材料が印刷されたプリント基板
    であって、 前記エリアアレイ半導体装置及び前記プリント基板の少
    なくともいずれかの加熱時の反り量に応じてサイズが変
    わるように設定された各々のボール電極の半田と各パッ
    ドに印刷された半田付け用材料とが互いに溶融した状態
    での半田の高さが均一又は略均一となるように各パッド
    の面積を設定したことを特徴とするプリント基板。
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