JPH10303548A - 半導体部品接合方法 - Google Patents

半導体部品接合方法

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JPH10303548A
JPH10303548A JP9112205A JP11220597A JPH10303548A JP H10303548 A JPH10303548 A JP H10303548A JP 9112205 A JP9112205 A JP 9112205A JP 11220597 A JP11220597 A JP 11220597A JP H10303548 A JPH10303548 A JP H10303548A
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JP
Japan
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solder
semiconductor component
wiring board
printed wiring
joining
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JP9112205A
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English (en)
Inventor
Takashi Ueda
貴史 上田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • 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
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数を大幅に増やさずに、半導体部品とプ
リント配線基板との接合信頼性を確保できる半導体部品
接合方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体部品3とプリント配線基板4をは
んだ2を用いて電気的に接合する際に、はんだ2の内部
に、突起を有する導電性接続体1を混入することで、熱
環境下での変形に対する強度を確保する。このため、接
合補助部材を用いなくとも十分な強度が得やすく、接合
補助部材の追加のための設備や工数を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
に半導体パッケージや半導体素子などの半導体部品を実
装する半導体部品接合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体部品をプリント配線基板に、電気
的にも機械的にも接合するため、はんだが一般的に用い
られている。以下、従来の半導体部品接合方法について
説明する。ここで、図9は従来の実装状態断面図、図1
0は従来のはんだと接合補助部材による実装状態断面
図、図11は従来のはんだ塗布状態を示す斜視図、図1
2は従来の接合補助部材を取り付ける状態を示す斜視
図、図13は従来の実装状態を示す斜視図である。
【0003】図9において、2ははんだ、3は半導体部
品、4はプリント配線基板である。5は半導体部品3の
電極、6はプリント配線基板4の表面に形成されたラン
ドである。また、図10において、9ははんだ2内に挿
入された接合補助部材であり、図11において、12は
はんだ2を通過させ塗布するための複数のパターン孔1
2aが開けられたマスクである。図12において、13
は接合補助部材9を半導体部品3に取り付ける取り付け
治具である。
【0004】従来技術では、半導体部品3をプリント配
線基板4に接合するために、図9のように、プリント配
線基板4のランド6に、半導体部品3の電極5を、はん
だ2(共晶はんだ(Sn63−Pb37))ではんだ付
けしていた。しかし、図9のような接合方法では、実装
後の熱環境下におけるプリント配線基板4と半導体部品
3の熱変形の違いにより、はんだ2が大きく変形し、亀
裂が発生したり破断したりして、電気的な接続がとれな
くなり、その接合信頼性を損なう場合がある。
【0005】そこで、はんだ2の量を変えて半導体部品
3とプリント配線基板4との接合距離を大きくとった
り、半導体部品3とプリント配線基板4との間の接合部
材をはんだ2のみではなく、図10のように、はんだ2
より溶融温度の高い高融点を有するはんだ(Sn10−
Pb90等)などを材料としたボール状の接合補助部材
9をはんだ2と共に用いる方法もある。
【0006】この接合保補助部材9を用いた実装では、
まず、半導体部品3の電極5上にマスク12を用いて、
溶融温度の低い共晶はんだからなるはんだ2を塗布し、
はんだ2の上に、図12に示すように、接合補助部材9
を取り付け治具13を用いて搭載する。これを、はんだ
2が溶融する温度で加熱することで、接合補助部材9が
半導体部品3に固定される。その後、図13のように、
接合補助部材9を取り付けた半導体部品3を、ランド6
上に融点の低い共晶はんだからなるはんだ2を塗布した
プリント配線基板4に、搭載して、再度、はんだ2が溶
融する温度で加熱していた。このように、接合補助部材
9とはんだ2を併用することで、熱変形時にも、はんだ
2が破壊されないように強度を増している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示す従来例では、接合補助部材により部品点数が増加
し、接合補助部材を半導体部品に取り付けるという別作
業が必要となり、そのための設備や工程数も増え、生産
性が上がらないものであった。また、接合補助部材を用
いても、過酷な熱環境下での変形に対して十分な強度を
とれず、はんだの部分が破壊され、電気的な接続がとれ
なくなり、接合信頼性が確保できない場合も多くあっ
た。
【0008】そこで本発明は、工程数を大幅に増やさず
に、半導体部品とプリント配線基板との接合信頼性を確
保できる半導体部品接合方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体部品と
プリント配線基板をはんだを介して電気的に接合する半
導体部品接合方法であって、はんだの内部に、突起を有
する導電性接続体を混入した。この構成により、工程数
を大幅に増やさずに、半導体部品とプリント配線基板と
の接合信頼性を確保できる半導体部品接合方法を実現で
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、半導体部
品とプリント配線基板をはんだを介して電気的に接合す
る半導体部品接合方法であって、はんだの内部に、突起
を有する導電性接続体を混入した。この構成により、実
装後の熱環境下におけるプリント配線基板と半導体部品
の熱変形の違いにより、はんだが大きく変形しても、導
電性接続体が電気的な接続を保持し続け、接合信頼性を
向上できる。
【0011】請求項2記載の発明では、はんだに接触
し、はんだに熱処理を加えた際に溶融しない接合補助部
材を用いる。これにより、はんだが大きく変形しても、
導電性接続体が電気的な接続を保持し続ける。
【0012】請求項3記載の発明では、導電性接続体
は、半導体部品又はプリント配線基板の一方又は双方に
はんだを塗布する際に、はんだに混入される。これによ
り、はんだに導電性接続体を含んだ状態での接合形態を
つくることができる。
【0013】請求項4記載の発明では、導電性接続体
は、半導体部品又はプリント配線基板の一方又は双方に
はんだを塗布するよりも前に、はんだに混入されてい
る。これにより、はんだに導電性接続体を含んだ状態で
の接合形態を形成できる。
【0014】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。ここで、図1は、本発明の一
実施の形態における実装状態を示す断面図、図2は本発
明の一実施の形態における導電性接続体の例示図、図3
は本発明の一実施の形態における熱変形の説明図であ
る。
【0015】図1において、1は導電性接続体、2はは
んだ、3は半導体部品、4はプリント配線基板、5は電
極、6はランドを示し、図2において、7、8は他の形
状を有する導電性接続体である。
【0016】図1に示すように、少なくとも実装完了後
において、半導体部品3の電極5と、プリント配線基板
4のランド6とを電気的に接続するはんだ2の内部に、
導電性接続体1を配することで、熱環境下において、図
3のように半導体部品3やプリント配線基板4が熱変形
し、電極5とランド6の位置関係が大きくずれたり、は
んだ2に、き裂が生じたりしても、導電性接続体1の突
起が電極5、ランド6に食い込むと同時に、導電性接続
体1同士も絡み、接触しあうため、電気的な接続状態を
維持することができる。ここで、この導電性接続体1と
しては、高融点はんだ(Sn10%ーPb90%、Sn
5%−Pb95%)や銅材、金材を用いる。また、はん
だ2としては、溶融温度が183℃である共晶はんだ
(Sn63%−Pb37%)が、好適に用いられる。
【0017】このように、はんだ2と導電性接続体1と
により、熱変形に対する信頼性を確保することで、図9
のような従来構造でも接合信頼性を確保できるため、図
10のような接合補助部材9を用いる安全対策を施す必
要がなくなり、そのための特別な設備や工数を削減で
き、更に信頼性の高い半導体部品3とプリント配線基板
4の接合構造を実現できる。
【0018】また、導電性接続体としては、図2に示す
ように、大きな突起を複数ランダムな方向に有する導電
性接続体1や大きな突起を正四面体の頂点方向に向かっ
て規則的に有する導電性接続体7や球体表面に小さな突
起を多数有する導電性接続体8のような形態が例として
挙げられる。
【0019】図4は、本発明の他の実施の形態における
実装状態を示す断面図である。図4において、9は接合
補助部材を示す。ここで、図1の構成によって、接合信
頼性が確保できない厳しい熱環境下では、図10の従来
例の接合補助部材9と導電性接続体1とを併用して、よ
り高い接合信頼性を確保する。つまり、図4に示すよう
に、半導体部品3の電極5とプリント配線基板4のラン
ド6を電気的に接続するために、接合補助部材9とはん
だ2とを用いる接合構造において、はんだ2の内部に導
電性接続体1を配する。
【0020】これにより、熱環境下において、図3と同
様に半導体部品3やプリント配線基板4が熱変形し、電
極5とランド6の位置関係が大きくずれたり、はんだ2
に、き裂が生じたりしても、導電性接続体1の突起が電
極5、ランド6、接合補助部材9に食い込みと同時に、
導電性接続体1同士も絡み、接触しあうため、電気的な
接続状態を維持することができる。この時の接合補助部
材9としては、共晶はんだより融点の高い高融点はんだ
(Sn10%ーPb90%:融点275〜302℃、S
n5%−Pb95%:融点310〜315℃)ボールや
銅ボールが、好適に用いられる。
【0021】図5および図6は本発明の一実施の形態に
おける半導体部品をプリント配線基板に実装する工程で
導電性接続体を加える工程説明図であり、図5(a),
(b),(c)と図6(a),(b)は一連の工程を示
している。図7は本発明の一実施の形態における半導体
部品をプリント配線基板に実装する工程で導電性接続体
を加える状態を示す断面図である。図5において、10
は、はんだをプリント配線基板に塗布する治具であるマ
スク、11はパターン孔である。
【0022】図5では、はんだ2をプリント配線基板4
に塗布する工程において、突起を有する導電性接続体1
を、はんだ2に混入している。この方法は、まず図5
(a)のように、プリント配線基板4のランド6の位置
やサイズに応じて、ある量のはんだ2を、ランド6上に
塗布する複数のパターン孔11を備えたマスク10をプ
リント配線基板4上に重ねる。
【0023】そして、図5(b)のように、マスク10
をプリント配線基板4に重ねた状態の時(はんだ2を塗
布する前)に、導電性接続体1をマスク10のパターン
孔11に入れる。その上から、図5(c)のように、は
んだ2を塗りこむことにより、パターン孔11を通過し
たはんだ2のみが、ランド6に塗布されると共に、通過
したはんだ2内に導電性接続体1が混入される。この状
態を、図7に示す。
【0024】その後、マスク10を外すと、図6(a)
のように、ランド6上に導電性接続体1が混入されたは
んだ2が塗布された状態となる。そして、この上に、半
導体部品3の電極5を搭載し(図6(b))、はんだ2
が溶融する温度で加熱することで、はんだ2が溶けて電
極5とランド6を接合し、図1に示すように、導電性接
続体1もはんだ2内に拡散された状態となる。
【0025】図8は、本発明の一実施の形態における導
電性接続体を混入したはんだをプリント配線基板に塗布
する状態を示す斜視図である。ここでは、上述と異な
り、予め、はんだ2に導電性接続体1を混入しておく。
導電性接続体1が、はんだ2に予め混入されているた
め、図5(b)の工程は不要であり、図5(c)の工程
が図8のように、導電性接続体1が混入されたはんだ2
を塗りこんでいく工程となる。そうすることで、導電性
接続体1をマスク10のパターン孔11に入れ込む作業
工程と設備が省略できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、はんだ内部に突起を有
する導電性接続体を混入することで、半導体部品とプリ
ント配線基板を電気的に接続するはんだ接合部の熱変形
に対する強度を確保し、接合信頼性の向上が可能とな
り、設備や工数、更に部品点数も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における実装状態を示す
断面図
【図2】本発明の一実施の形態における導電性接続体の
例示図
【図3】本発明の一実施の形態における熱変形の説明図
【図4】本発明の他の実施の形態における実装状態を示
す断面図
【図5】本発明の一実施の形態における半導体部品をプ
リント配線基板に実装する工程で導電性接続体を加える
工程説明図
【図6】本発明の一実施の形態における半導体部品をプ
リント配線基板に実装する工程で導電性接続体を加える
工程説明図
【図7】本発明の一実施の形態における半導体部品をプ
リント配線基板に実装する工程で導電性接続体を加える
状態を示す断面図
【図8】本発明の一実施の形態における導電性接続体を
混入したはんだをプリント配線基板に塗布する状態を示
す斜視図
【図9】従来の実装状態断面図
【図10】従来のはんだと接合補助部材による実装状態
断面図
【図11】従来のはんだ塗布状態を示す斜視図
【図12】従来の接合補助部材を取り付ける状態を示す
斜視図
【図13】従来の実装状態を示す斜視図
【符号の説明】
1 導電性接続体 2 はんだ 3 半導体部品 4 プリント配線基板 5 電極 6 ランド

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体部品とプリント配線基板をはんだを
    介して電気的に接合する半導体部品接合方法であって、
    前記はんだの内部に、突起を有する導電性接続体を混入
    したことを特徴とする半導体部品接合方法。
  2. 【請求項2】前記はんだに接触し、前記はんだに熱処理
    を加えた際に溶融しない接合補助部材を用いることを特
    徴とする請求項1記載の半導体部品接合方法。
  3. 【請求項3】前記導電性接続体は、前記半導体部品又は
    前記プリント配線基板の一方又は双方に前記はんだを塗
    布する際に、前記はんだに混入されることを特徴とする
    請求項1記載の半導体部品接合方法。
  4. 【請求項4】前記導電性接続体は、前記半導体部品又は
    プリント配線基板の一方又は双方に前記はんだを塗布す
    るよりも前に、前記はんだに混入されていることを特徴
    とする請求項1記載の半導体部品接合方法。
JP9112205A 1997-04-30 1997-04-30 半導体部品接合方法 Pending JPH10303548A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002087297A1 (fr) * 2001-04-18 2002-10-31 Hitachi, Ltd. Appareil electronique
US9373595B2 (en) 2011-09-16 2016-06-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Mounting structure and manufacturing method for same

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WO2002087297A1 (fr) * 2001-04-18 2002-10-31 Hitachi, Ltd. Appareil electronique
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