JPS58118131A - ボンデイング方法 - Google Patents

ボンデイング方法

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JPS58118131A
JPS58118131A JP57162407A JP16240782A JPS58118131A JP S58118131 A JPS58118131 A JP S58118131A JP 57162407 A JP57162407 A JP 57162407A JP 16240782 A JP16240782 A JP 16240782A JP S58118131 A JPS58118131 A JP S58118131A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１ 本発明の分野　　　　　　　　　　　　　　ｊ”Ｊ　゛
本発明は、電子的モジュールの製造に係り、更に具体的
に云えば、セラミック基板の表面上に特定のパターンに
従って形成された導体のはとめ状部分に接続ビンの頭部
をボンディングさせる方法に係る。
従来技術 電子的モジュールは、半導体集積回路の分野に於て、シ
リコン・チップをパッケージするために益々多く用いら
れてきいてる。通常、それらのモジュールは、チップ上
のはんだパッドをビンに接続する（いわゆるフリップ・
チップ技術）特定パターンの導体を担持しているセラミ
ック基板を含む。それらのビンは、外部との間に電気的
及び機械的接続全般σる。通常、その組立体は、金属又
はプラスチックのカバーで保瞳される。ピンが設けられ
る位置に於ける導体の端部は、はとめ状になっている。
モジュールの製造に於ける主な問題の１つは、通常突出
している接続ピンの頭部とそれに対応する導体との間に
適当な電気的及び機械的接続を設ける事である。
従来に於て、導体のはとめ状部分とピンの頭部とを電気
的にボンディングさせるために、多くの技術が開発され
ている。
成る従来技術は、ピンの頭部の周囲に環状のはんだを付
着し、それからモジュールを炉中で加熱することを含む
。この技術については、例えば、ＩＢＭ　　Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ　　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅ第１２巻
、第１号、１９６９年６月、第１５頁乃至第１６頁に於
けるＲ、Ｆ、Ｂｕｃｚａｃ等による”　５ｏｌｄｅｒ　
　Ｒｉｎｇ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　　Ｔｏｏｌ　”
と題する論文に記載されている。
実際に於て、この技術は、円柱状の（即ち、頭部を有し
々い）ピンを用いており、その結果としてその様なピン
を設けられた基板の取扱を複雑にしている。又、その様
な環状はんだの僅かな移動又は誤った配置は、欠陥ボン
ディングを生じ、２本のピンの頭部の間に短絡回路をも
生じ得る。
Ｉ　　ＢＭ　　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｄｉｓｃｌｏｓ
ｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎ、第１４巻、第１１号、１９７
２年４月、第６２４６頁及び第３２４７頁に於けるＦ。
Ｃ，Ｃａｍｐａｇｎａ等による”　Ｐｉｎ　　Ｂｏｎｄ
ｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ”　と題する論文に於て記載
されている如く、電解浴中でボンディング全行うことも
提案されている。この技術は、極めて複雑である以外に
、極めて汚染性が高く、こ′ｒＬは封入Ｉｎたモジュー
ルの信頼性を損い得る。
ｔ　ｉ　ｎ、　　又、周知の浸漬技術を用いて、基板が
ろう付けされ得る。しかしながら、この技術は、原材料
（フラックス、はんだ及びベルクロルエチレン）及び人
手（ろう付は及び視覚による分類）の点から極めて高価
である。
もう１つの従来技術においては、チップが配置される間
に分配されるはんだペーストによって基板がろう付けさ
れる。この技術は、ピンの頭部上にペースト全分配する
工程が難しく、しばしば存在するはんだの残渣が導体間
に短絡を生じ得るという、２つの大きな欠点を有してい
る。
同様な技術が、Ｉ　ＢＭ　　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓ
ｃｌｏｓｕｒｅ　　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、第１４巻、第７
号、１９７１年１２月、第２０９０頁におけるＧ。
５ａｂｏｌ　　及びＪ、Ｓｉｗｙによる”　５ｏｌｄｅ
ｒ　　ＣｒｅｍｅＤｉｓｐｅｎｓｉｎｇ　Ｎｏｚｚｌｅ
”と題する論文にも記載されている。
上記技術はすべて、半導体チップ上のはんだボールがセ
ラミック基板上の導体フィンガにボンディングされる前
に、接続ピンの頭部が導体のはとめ状部分にボンディン
グされること全必要とする。そのような場合、しばしば
余分なはんだが上記フィンガに付着して、チップの整合
全困難にすることがある。従来提案されているその解決
方法の１つは、そのような不安なはんだを除去するため
に更にブラッシング工程を施すことである。
本発明の概要 本発明の方法に於ては、予めフラックス全併有されてい
る接続ピンの頭部上にはんだボールが付着さハる。導体
のはとめ状部分へのＫＷピノの頭部のボンディングは炉
中に於てはんだ再溶融により行わね、そのボンディング
は例えば導体フィンガへの半導体チップのボンディング
と同時に行われ得る。
本発明の方法は次の工程を含む。
１　各接続ピンの頭部上にフラックスの小滴全供給する
。
２　各接続ピンの頭部上にはんだボール全配置する。そ
れらのはんだボールはフラックスの付層能力によってそ
の位置に保持てれる。
５　はんだを再溶融させそして接続ピンの頭部を対応す
る導体のはとめ状部分に永久的にボンディングさせるた
めに加熱する。
４　はんだが硬化し得る様に冷却する。
はんだボールを各接続ピンの頭部に付着きせるためには
、本発明の方法に於て開発さｔ″Ｉた適当な本発明の方
法は容易に自動化さｊ、ることか出来、その信頼性は実
用的に完全である。
本発明の好実施例 第１図は、保護カバーが取外さねている従来の電子的モ
ジュール１０の一部を部分的に破断して示している。モ
ジュール１０は、導体１２のノくターンを設けられてい
るセラミック基板１１を含む。接続ビン１５が挿入され
る開孔１４に対応する各導体１２の端部は拡大されて、
はとめ状部分１６を形成している。
導体及び接続ピンの多くの異なるノくターンが可能であ
る７５ｆ、通常接続ピンのノくターンはマトリックスに
従って成る特定の間隔を有している。
各ピン１５の上部は、ピンの頭部を形成する突出部１５
ａｉ有している。ピンが対応する開孔中に挿入された後
、その突出部１５ａが導体のはとめ状部分１３にはんだ
付けされる。この操作の後、はんだパッド１６が残され
る。
本発明の目的は、接続ピンの頭部を対応する導体のはと
め状部分に機械的及び電気的にボンディングさせる新規
々方法を提供することである。
本発明の方法の第１工程は、ピンの頭部上に供給される
べきフラックスの小滴？分配することである。フラック
ス分配装置１７が第２図に概略的に示さねている。例え
ば、Ａｌｐｈａ　　Ｍｅｔａｌｓ社製のＢｅｎｚｙｌｉ
ｃ　　１０２−１５００（商品名）の如きフラックス１
８が、ステンレス鋼のンリンダ１９ａ内に装着さねでい
るＴｅｆｌｏｎ　（商品名）のタンク１９中に入れられ
ており、上記／リンダ１９ａのワイヤ・クロスより成る
取外し可能々底部はフラックス供給マスク２０全形成し
ている。
マスク２０中の開孔２１は、ピンのパターンに？Ｊ応す
るパターンに配置されている。夕／り１９内の圧力は、
例えば論理回路により又はプロセッサ（図示せず）から
のアナログ用力により制御さハる真空装置２２によって
設定される。セラミック基板１１は、位置決めピン（図
示せず）全般けらね、ている支持体２３上に配置される
。フラックスは、タンクが基板１１の上方に配置されて
該基板と整合される間は、タンク内に保持されており、
そｊから真空装置２２により供給さね−る空気のノくル
スによって放出される。装置１７が外された後、第６図
に示されている如く、各ピンの頭部上にフラックスの小
滴２４が残される。直径０．７　ｍｍの頭部全有するピ
ンを用いた場合には、上記マスクとピンの頭部との間に
０．１ｍｍの間隔を設けることが望ましいことが解った
。これらの条件の下では、開孔２１は０．４ｍｍの直径
を有すべきであり、フラックス供給マスク２０全形成し
ているワイヤ・クロスは１　ｍｍの厚さを有すべきであ
る。
本発明の方法の第２工程は、以下に述べる他の装置を用
いて、１はんだボールを各ピンの頭部に分配及び配置す
ることであり、そハらのはんだボールは上記第１工程中
にピンの頭部上に付着さｎたフラックスの小滴の付層能
力によって上記ピンの頭部に付着される。
この適用例のために選択さねたはんだボールは０．７ｍ
ｍの直径を有し、はんだはＰｂ−、Ｓｎ　（９［］／１
０）の合金である。重さが軽いので、それらのはんだボ
ールは、吸着により取上げらｊる前に、撹拌さねるべき
である。そのたぬに、はんだボールが、第４Ａ図にしめ
されている如く、初めに容器２６中に入れられて、該容
器２６が振動装置２７を用いて撮動される。容器２６は
、はんだボールがはずみ得る様に弾性を有する材料から
形成されるべきである。この目的には、ポリエチレンが
極めて好ましいことが解つ之。それ自体では、はんだボ
ール？はずませるには振動が不充分であった。容器２６
中に入れられるべきはんだボールの最適な数は、振動さ
れていない時の容器の低部に配置された単一層のはんだ
ボールの数に相当する様に決定された。上記好実施例に
於ては、正方形（７０ｍｍＸ７０　ｍｍ　）の基部及び
８０ｍｍ（７）ｉＡ＝ｊざを有する平行六面体の容器が
用いらｔ′１．た。撮動装置２７は、２つの傾斜スプリ
ング２７ａ上に載せられたプレート及び上記プレート全
振動させる電磁石２７ｂを有する。
上記条件の下で、はずんだはんだボールは約２０ｍｍの
高さに達した。勿論、はんだボールを振動させるために
、多孔性の底部を有しそして圧縮空気を受取る容器の如
き、他の手段も用いられ得る。
第４Ｂ図け、振動している容器２６内の移動しているは
んだボールを吸着しそして先にフラックスを付着されて
いる基板にそれらを分配する、吸着装置２８を示してい
る。装置２８は、制御された真空装置（図示せず〕へ管
６１により連結されている吸着チェンバ３０全限定する
、円形の形状を有し得る、軟鉄のフレーム２９を含む。
電磁石５２が上記管３１全包囲しており、該電磁石３２
はダイオードを経て電源（５０Ｈｚ）に接続されている
。吸着チェンバ６０は、他端が電磁石の空気間隙内に配
置されている棒６４全設けられた吸着マスク５５によっ
て、閉じられている。マスク３５は、ベリラム及び銅の
合金から形成されている、開孔全有する、浮石ｏ、　１
ｍｍの隔膜より成る。
上記隔膜中の開孔は、０．４ｍｍの直径を有し、基板上
のビンのパターンに対応している。
第４Ａ図及び第４Ｂ図に示されている装置は次の様にし
て動作さね、る。始めに、容器２６中のはんだボール全
振動させるために、装置２７が動作される。それから、
予め真空の源に連結さね−た装置２８が、吸着マスク３
６と容器２６の底部との間の距離が約５ｍｍになる様に
、上記の振動している容器２６中に挿入さｊる。すべて
のはんだボールが吸着さねるために必要な時間は１秒の
オーダーである。それから、はんだボール２５が真空に
より接触された状態に維持される吸着マスク６６を含む
吸着装置２８が容器２６から取出され、はんだボールの
パターンとビンのパターンとが整合さねる様に基板１１
上に配置さｒＬ口。しかしながら、好貰しくに、それら
のパターンは、各はんだボールが対応する導体のはとめ
状部分の少くとも一部の上に配置σねる様に、相互に僅
かにずれているべきである。それらのパターンは、電子
的モジュールが配置されそして装置２８のフし・−ム中
の整合キャビティ（図示せず）中に歌合σれる支持体２
６Ｆに設けられている位置決めビン（そのうちの１つが
図示これている）を用いることによって整合され得る。
この様にして、はんだボールが対応するフラックスの小
滴に接触されｈｏそｊから、真空装置がターン・オフさ
れ、マスク３３を振動させるために電磁石３２が約０５
秒間付勢される。その結果、はんだボールはマスクから
より容易に離れるが、ビンの頭部上のフラックスによっ
て該頭部に付着されている。
第５図は、セラミック基板上のはんだボールの構造を示
し、各ビンの頭部１５ａとけんだボール２５との間の僅
かなずれを明確に示している。このずれは、はんだボー
ルのフラックスへの付着全増し、ビンの頭部と導体のは
とめ状部分との間により強いボンディングを生ぜしめて
、より良好な性能を与える。本発明の方法は、シリコン
・チップ上のはんだボールに対応する様に導体端部に於
ける導体フィンガ上に供給されるべきフラックスの小滴
を、従来の如く、例えば第２図に示されている型の装置
を用いて、分配し、そしてチップを配置することによっ
て達成され、る。最後に、はんだを再溶融させるために
、セラミック基板が璧素雰囲気を含む３５０°Ｃのピー
ク温度を有する炉中に導入さねて、チップが上記フィン
ガにボンディングさｊ、る（いわゆる、フリップ・チッ
プ技術）と同時に、ビンの頭部が導体のはとめ状部分に
ボンディングされる。
【図面の簡単な説明】
第１図はカバーが取外されている従来の電子的モジュー
ルの一部全部分的に破断して示す図、第２図は各接続ビ
ンの頭部上にフラックスの小滴を供給するために用いら
れる装置を示す図、第６図はフシックス供給後に於ける
導体金有するセラミック基板を示す、第１図の線１−１
＆こ於ける概略的断面図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は各々
はんだボールを撹拌する装置及び該はんだボールを分配
する吸着装置を示す図、第５図ははんだボール分配後に
於ける第６図の基板を示す該略図である。 １０・・・・モジュール、１１・・・・セラミック基板
、１２・・・・導体、１３・・・・導体のはとめ状部分
、１４・・・・開孔、１５・・・接続ビン、１５ａ・・
・・接続ビンの突出部即ち頭部、１６・・・・はんだパ
ッド、１７・・・・フラックス分配装置、１８・・・・
フラックス、１９・・・・タンク、１９ａ・・・・シリ
ンダ、２０・・・・フラックス供給マスク、２１・・・
・開孔、２２・・・・真空装置、２６・・・支持体、２
４・・・・フラックスの小滴、２５・・・・はんだボー
ル、２６・・・・容器、２７・・・・振動装置、２７ａ
・・・・傾斜スプリング、２７ｂ、５２・・・・電磁石
、２８・・・・吸着装置、２９・・・・フレーム、６０
・・・・ｅｉｆ工７バ、３１・・・・管、３３・・・・
吸着マスク、３４・・・・棒。 出願人　　　　インタて九石ナル・ビジネス・マシーノ
ズ・コーポレーション代理人　　弁理士　　岡　　　１
）　　次　　　生（外１名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁性基板の表面上に特定のパターンに従って配置され
    ている対応する導体のはとめ状部分に接続ビンをボンデ
    ィングさせる方法に於て、上記の対応する導体のはとめ
    状部分に隣接し１いる各接続ビンの頭部にフラックスの
    小滴を供給し、 上記フラックスの付着能力によって上記各接続ビンの頭
    部にはんだボールが付着する様に、上記はんだボール全
    上記各接続ピン（・）頭部に配置し、はんだを再溶融は
    せる様に加熱し、 上記はんだが硬化して、上記接続ビンの頭部と上記導体
    のはとめ状部分との間に電気的及び機械的ボンディング
    部が形成される様に、冷却することを含むボンディング
    方法。
JP57162407A 1981-12-29 1982-09-20 ボンデイング方法 Granted JPS58118131A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP81430045.5 1981-12-29
EP81430045A EP0082902B1 (fr) 1981-12-29 1981-12-29 Procédé pour souder les broches aux oeillets des conducteurs formés sur un substrat céramique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58118131A true JPS58118131A (ja) 1983-07-14
JPS64819B2 JPS64819B2 (ja) 1989-01-09

Family

ID=8188606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57162407A Granted JPS58118131A (ja) 1981-12-29 1982-09-20 ボンデイング方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4462534A (ja)
EP (1) EP0082902B1 (ja)
JP (1) JPS58118131A (ja)
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