JPS63104397A - はんだ隆起体形成方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は金属化された基体部に電子的モジュールをはん
だ付けする方法、より具体的に言えば、印刷回路基板（
ＰＣＢ）のような金属イヒされた基板上に多層セラミッ
ク（ＭＬＣ）モジュールを直接的で且つ容易に表面装着
するために、多層セラミック・モジュールの接続用金属
パッドにはんだ隆起体を形成する方法に関する。

Ｂ、従来の技術 多層セラミック（ＭＬＣ）は、進歩した実装技術であっ
て、モジュール密度、信頼性及び性能は従来の通常の技
術を越えて、顕著に改良されている。この強力な実装技
術の主要な要素は、成る場合には１００個以上の半導体
チップを保持することの出来る〜ＩＬＣ基板にある。Ｍ
ＬＣ基板の製造法に関しては、例えば、１９８０年１２
月に刊行されたｒＥＥＥのコンポーネント・ハイブリッ
ド及び製造技術に関する会報、Ｖｏｌ、ＣＨＭＴ−４，
）ｉｏ、４の６３４頁乃至６３７頁に記載されている「
多層セラミックの複数チップ・モジュールＪ（ＡＭｕｌ
ｔｉｌａｙｅｒ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｍｕｌｔｉｃｈｉｐ
　Ｍｏｄｕｌｅ）と題する文献などに広く紹介されてい
る。ＭＬＣ基板は、焼結後、入／出力用（Ｉｌｏ）金属
接続パッドを形成するために、接続するめつきに必要な
ニッケル及び金の合金イヒな与える一連のめつき工程を
経る。接続パッドは丸形で且つ非常に小さく、代表例で
は、約２．２ミクロンの厚さと、約２ミリメートルの直
径とを有し、隣り合ったパッド相互間の中心間の距離は
約２．５４ミリメートルである。

電気的なテストを終えた後、ニッケルめっきされたコバ
ール（鉄・ニッケル・コバルト合金。ウェスチングハウ
ス社の商標ＫＯＶＡＲ）　＜ぎ形ピンが低温度の貴金属
の合金化技術を使って上記の接続パッドにめっきされる
。鉛／錫（Ｐｎ／Ｓｎ）はんだ隆起体（Ｓｏｌｄｅｒ　
ｂｕｍｐ）で終端している半導体チップは、「フリップ
・チップ」と呼ばれる公知の技術に従ってＭ　Ｌ　Ｃ基
板の上表面、即ち主表面に隆起体を下向きにして置かれ
、その組立体は炉の中ではんだを再熔融してはんだ付け
を行う。電気的テストを経た後、Ｍ　Ｌ　Ｃモジュール
の完成品とするために、めっきされたコバール・キャッ
プが、上部表面上のチップが置かれている領域を取り囲
んで金属化されたバンドによって密閉される。

Ｃ９発明が解決しようとする問題点 ＭＬＣ技術に関連した１つの問題は、このくぎ形のピン
に関連する。このピンの処理、即ち、上述のＩ１０用の
接続金属パッドにピンを自動装置によって植え込む際の
問題がいぜんとして未解決で、このため製造上の小止り
が極めて悪い。加えて、くぎの頭はめつきするために最
少限の接触面を必要とする関係上、接続パッドの直径を
減らすことは困難である。また、これらのピンは、印刷
回路基板に設けられているめっきされたバイア孔とはん
だ付けされる前に、これらのバイア孔に挿通されねばな
らない。このようなパイプ孔を印刷回路基板に設けるこ
とは高価であり、且つこれらのバイア孔を印刷回路基板
に設けるために、可成りの面積を堝牲にしなければなら
ない。一般的に言えば、めっきされる前の細長いピンの
直径は０゜６ミリメードルであり、印刷回路基板に設け
られ、めっきされたバイア孔の直径は約１ミリメートル
である。印刷回路基板の内部構造のために、ａ準的に使
われている２、５４ミリメートルのバイア孔の中心間の
間隔をせばめることは殆ど不可能である。若しくぎ形の
ピンを使わなければ、接続パッドの直径を１ミリメート
ル以下、例えば０．７ミリメードルに減少し、且つバイ
ア孔の中心間の間隔を１．２７ミリメードルに減少する
ことが可能である。従って、印刷回路基板の同じ面に設
けることの出来るＩ１０端子の数を可成り増やすことが
出来る。然しながら、ピンの数を増やすことはまた、ピ
ンを挿入する工程でピンが曲がる可能性を増大すること
になり、より困難な間朋を生ずる。また、ピンがＩ１０
端子として使われたとき、高価な間仕切り（分離手段）
を設けなければ、モジュールは印刷回路基板と間隔を明
けずに密着することになり、結果としてモジュールの冷
却効率を低下することになる。他の問題は、Ｉ１０端子
としてのピンを有するモジュールを、バイア孔を持つ印
刷回路基板と組み合わせて使うと、印刷回路基板の両面
にＭＬＣモジュールをはんだ付は接続することが出来な
いことでちる。他の問題としては、モジュールに多数の
ピンが設けられている場合、モジュールの技術変更（ｅ
ｎ８ｉｎｅｅｒｉｎ８ｃｈａｎｇｅ）を施すための手直
しが困難になることである。然しながら、この技術は比
較的多数のＩ１０端子を与えるということが主な理由で
、高く評価されており、現在及び将来のＶＬＳ　Ｉチッ
プの実装にいぜんとして有用である。

他方、今日の実装技術は、カードのレベルでの回路密度
を向上し、且つ実装作業のコストを低くするために、表
面装着技術（５ｕｒｆａｃｅ　ＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｉ
ｑｕｅ−Ｓ〜ｆＴ）を積極的に使う方向に展開している
。ＳＭＴ技術において、モジュールは印刷回路基板の所
望の金属回路上に直接に接続される。

上述したような、共通に使われている表面装着（ＳＭＴ
）モジュールは周囲にＩ１０端子が設けられている。こ
の場合、Ｉ１０端子は、モジュールの裏面で折り曲げら
れる金属のリード線として構成されており、印刷回路基
板の表面に形成された金属回路と接触されることになる
。これらのモジュールのコストは、必要とする領域が大
きいので、Ｉ１０端子の数が大きく（代表的には１００
乃至３００個）なると、急速に限界値に達することにな
る。

例えば、与えられた技術に対して、ピンの数を２倍に増
加すると、モジュールの領域は４倍に増加し、カードの
領域も同禄な増加を必要とするので、モジュールの電気
特性（インダクタンス、抵抗値など）を劣化させ、転じ
て寄生作用を生ずる。

反対に、多数のＩ１０端子を処理する場合は、モジュー
ル上に格子試のパターンにＩ１０端子を配列した方がよ
り効果的であることは明らかである。例えば、モジュー
ルの面積を２倍に増やすよりも、Ｉ１０端子の数を２倍
に増やすほうが、より合理的である。モジュールの一定
の面積内に、より多くのＩ１０端子を設けることは、カ
ードの密度及びＲ適化について、装置の設計者が大きな
利益を受けるので、従って、コストと製品の電気的性能
は顕著に改良されることになる。

実際問題として、Ｍ　Ｌ　Ｃ基板の裏面（上記の上表面
と反対の面）の中央部においてか、又はＭ　ＬＣ基板の
裏面全体にわたってかの何れかに、格子試のパターンに
配列されたＩ１０端子を有する無ビン式のＭＬＣモジュ
ールはすべての点で最も望ましい解決法である。

このようなＭＬＣ基板上に使われるであろうＩ１０端子
のタイプは、上述の微小な接続パッドの存在する場所で
、セラミックの裏面に位置するはんだ隆起体で構成され
るであろう。このようなはんだ隆起体を形成するために
、一つの解決法として、金属マスクを介する鉛／錫合金
の蒸着法か、又は１９８５年５月の１８Ｍテクニカル・
ディスクロジャ・ブレテン（ＩＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ　ＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌ　１ｅｔｔｎ）Ｖｏｌ
、２７．Ｎｏ、　１２の７２６７頁乃至７２６８頁の「
薄膜試のはんだパッドの形成Ｊ（Ｓｍａｌｌｔｈｉｃｋ
　５ｏｌｄｅｒ　ｐａｄ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と題す
る文献に記載された技術があり、両方の技術とも、チッ
プの製造に通常使われる標準的なシリコン処理工程に用
いられている。

通常、シリコンチップに使われたはんだ隆起体は、再熔
融された後は、はぼ半球収を呈している。

これらの隆起体の寸法は高さが約１３０ナノメートルで
直径が約１００ナノメートルである。隆起体から隆起体
の間隔は２００乃至３５０ナノメートルの範囲内にある
。Ｍ　Ｌ　Ｃ接続パッドは非常に小さいけれども、これ
らの大きさは、チップのはんだ隆起体のベースに形成さ
れたクロム／銅／金のはんだボール制限合金ｇ（Ｂａｌ
ｌ　Ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ）４ｅｔａｌ　ｌｕｒｇｙ　−
Ｂ　Ｌ　Ｍ　）よりも相当大きい。

本出願人によってこの技術の種々の実験を試みた結果、
Ｉ１０端子の格子の寸法及びはんだの容積を変更するこ
とは、割高な製法（歩止まりが悪い）であることと、は
んだ隆起体の外観（形試、体積及び高さ）の制御が難し
く、結果として、信・頂板が劣ることが判明した。

他の解決法が以下の文献の技術から導かれるかも知れな
い。それは、１９７７年７月の１８Ｍテクニカル・ディ
スクロージャ・ブレテンＶｏ１．２０゜Ｎ　ｏ　、　２
の「はんだのぬれを強化するため、モジュールの金属間
の予備はんだめつきＪ　（Ｐｒｅｔｉｎｎｉｎｇｔｈｅ
　　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　　ｏｆ　　ａ　　）４ｏｄ
ｕｌｅ　　ｔｏ　　ＥｎｈａｎｃｅＷｅｔｔａｂｉｌｉ
ｔｙ）と題するボッチエル（Ｂ、Ｐｏｔｔｉｅｒ）等の
文献である。この文献に示された技術の狙いは、本明細
書の第１図の参照数字１２で示されているような、Ｍ　
Ｌ　Ｃ上に形成されたはんだ接続パッドにある。この文
献によると、基板上に微小なはんだボールを載せる前に
、フラックスが基板の全表面上に付与される。はんだを
リフロー（再燃１７）した後、金属バッドがはんだによ
り、はんだめっきされる。その結果、非常に藩いはんだ
隆起体が上記の金属パッドの表面に作られる。はんだの
全が明らかに不足しているばかりでなく、基体の全面に
フラックスを被着するので受忍しえない汚染源となる。

最後に、この技術はすべての金属パッドをはんだめっき
する際に、はんだの皿に対する選択性がない。

従って、代表的なＭＬＣ基板のような金属（ヒされた基
板の格子試パターン（又はアレー）に従って、所定の位
置の接続パッド上にはんだ隆起体を形成する方法はいぜ
んとして要求されている。

Ｃ１問題点を解決するための手段 上述の問題点は本発明によって解決することが出来る。

その結果、Ｉ１０用のピンはＭＬＣ基板の裏面の所望の
位置に被着された接続パッド上に形成されたはんだ隆起
体によって置換され、ビンはもはや使わない。本発明の
特定の実施例に従って、印刷回路基板（ｐｃＢ）上には
んだ付けされるべきモジュールであって、表面製着技術
（Ｓ　ＭＴ）に好適な無ビン式のモジュールを製造する
方法を記載する。本発明の方法のステップは以下の通り
である。即ち、この工程は、所望の任意の接続パッドに
フラックスの小滴を付与するステップと、はんだ予備体
、即ち代表的にははんだボールを、フラックスの粘性性
によって、フラックスがう・えられているパッドに付与
するステップと、はんだ予備体を再熔融させるため加熱
するステップと、熔融はんだが上記はんだ隆起体を形成
するよう固イヒされるために、はんだの溶融点以下に冷
却するステップで構成される。

Ｅ、実方缶例 第・１図は、本発明を適用することの出来る、代表的な
積層された多層セラミック基板１０を示している。基板
１０は所定の数の半導体デバイスを装着するに適当な大
きさの任意の大きさでよい。

一枚の基板に装着されるデバイスの数は１００個以上の
規模である。第４図において、繁雑を避けるために、基
板表面に装着されるデバイスの全部は示していない。代
表例について言えば、デバイスの装着場所は、行及び列
に配列され、例えば合計１００個のデバイスを配列する
のに、１０行と１０列に並べられる。基板１０は、バイ
ア孔及び印刷回路を有する、複数枚の積層され焼結され
た層で作られた内部回路を持っている。基板１０の材料
は、機械的、電気的及び熱的な特性について良好なもの
を選んであるので、その熱膨張は、基板の上表面に装着
されるデバイスであるシリコン材料の熱膨張と殆ど一致
している。

基板１０の上表面に金属バット１２が設けられており、
それらは、第１の格子状パターンで且つ半導体チップ１
３のはんだ隆起体のパターンと対応するパターンで組み
合うよう配列されている。

金属パッドのパターンは他の種々のパターンが考えられ
ることは注意を要する。非対称のパターンはチップ１３
と整合するただ一個の整合位置しか持たない。

基板１０の裏面１４におけるバイア内部ラインの形試、
即ち接続パッド１５の大きさは金属バッド１２よりも大
きく、標４ξ的な従来のくぎ試ビンの大きさ及びそれら
の間隔に対応する。これらの接続パッド１５は第２の格
子状パターンを形成し、表面に設けられた第１格子試パ
ターンよりも実質的に大きいパターンである。すでに述
べたように、従来の通常のＭ　Ｌ　Ｃ基板においては、
これらの接続パッドは、めっきにより形成されたニッケ
ル／金の如き合金属で構成されている。それらは半球試
を呈し、直径が約２ミリメートルで、高さが約２．２ミ
クロンであるにッケル層が約２ミクロンで、金属が０．
２ミクロン）。

本発明の方法を第１図乃至第３図を参照して以下に説明
する。以下の説明の基礎として米国特許第・［４６２５
３４号を引用する。同特許の技術の改良として、１９８
５年３月の１８Ｍテクニカル・ディスクロジャ・ブレテ
ンＶｏ１．２７．Ｎｏ、１０Ｂの６２５２頁乃至６２５
３頁の「めっきされていない基板上に、はんだボールを
位置付ける改良Ｊ（ＢａｌｌＰｌａｃｅｍｅｎｔ　　Ｉ
ｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　　ｆｏｒ　　Ｕｎｔｉｎｎｅｄ
　　５ｕｂｓｔｒａｔｅＰｒｏｃｅｓｓ）と題する文献
が刊行されている。両方の技術は以下の実施例に応用さ
れており、それらの主なステップは以下に要約する。本
発明の方法とそれらの技術との顕著な差異を詳細に説明
する。

本発明の方法の第１ステツプは接続パッド上に７ラツク
スの小滴を付与することを含んでいる。

米国特許第４４６２５３４号の第２図に模式的に示され
たフラックス付与装置は本発明の方法を実施するのに適
当な装置である。この特許によると、アルファ金属社で
（Ａｌｐｈａ　ｔ４ｅｔａｌｓ　Ｃｏ、）で製造され、
粘度が約２００ポアズのベンジリック（Ｂｅｎｚｙ　ｌ
　１ｃ）１０２−１５００のようなフラックスが適当で
ある。フラックスはステンレス鋼のシリンダ中に封入さ
れたテフロンのタンク中に収められており、金属繊維で
作られた可動底部が７ラツクス付与マスクを形成してい
る。マスクの孔が接続用金属パッドのバターンに対応し
たパターンで配列されている。フラックス付与９曙で、
フラックスはこれらの孔を通して強制的に押し出される
。タンク内の圧力は、例えば、プロセッサからのアナロ
グ出力等の如き論理回路で制御される真空装置によって
作られる。

〜ＩＬｃ基板は、位置決めビンに嵌合される保持部材上
に位置付けられる。マスクが基板上に位置付けられ、そ
してそれと整合されている間では、フラックスはタンク
内にとどまっており、それらが整合されると、真空装置
で印加される空気パルスによって付与される。フラック
ス１９が付与される表面の平坦性と、フラックスの表面
張力とによって、マスク上でフラックスが拡がるのを防
ぐために、第１図に示されたフラックス付与用マスク１
６の底面に特別な形試が与えられている。各開孔（フラ
ックスの８口）１７は管収の形で終端している。このよ
うな設計によって、マスク面が基板面の所定の場所以外
をフラックスで濡らす（フラックスの表面張力により）
のを防止して、フラックスの拡がりを防止している。

上述のような結果を得るための簡単な方法は、マスクの
列及び行を基準とした窪みによって、標準的なマスクの
各開孔を分難するように、開孔の間に溝１８を形成する
ことである。フラックス付与装置を移動した後、各金属
パッド１５の位置上にフラックス１９の小滴が残されて
いる。接続用金属パッドが０．７ミリメードルの直径の
ものを使った場合、マスクとパッドの間隔は０．１ミリ
メートルが良好であることが発見されている。これらの
条件の下で、フラックス付与用マスク１６の開孔１７は
０．４ミリメートルの直径で、１ミリメートルの厚さを
有している。

接続パッドの寸法が小さく、厚さは薄いために（約２．
２ミクロン）、フラックスの小滴が平均して接続パッド
を被うことは期待出来ない。米国特許第４．４６２５３
４号に記載されているようなビンの頭上にフラックスの
小滴を付与する場さには、上述のような問題には遭遇す
ることは無か・つな。何故ならば、約０．６ミリメード
ルのビンの頭の高さが一種の救助手段となって、フラッ
クスの小滴をビンの頭に粘着させることになるからであ
る。

第２のステップは米国特許第４４６２５３４号に記載さ
れている他の装置を使うことによって、所定の接続用金
属パッドへはんだボールを付与し、第１ステツプで与え
られたフラックスの小滴の有する粘性によって、はんだ
ボールを接続パッドに付着させることを含んでいる。

この実施例で使われたはんだボールは直径が０゜７ミリ
メードルであり、そのはんだは鉛と錫の比率が９０対１
０の合金である。はんだボールの重さは賢いので、それ
らが吸引装置によって吸着される前に、はんだボールは
振動されねばならない。

そのために、はんだボールは米国特許第４４６２５３４
号の第４Ａ図に示されたような振動装置を使って振動さ
れる容器中に、最初に入れられる。

この容器は、はんだボールを弾ませるように、ある種の
弾性材料で作られる。この目的のために、ポリエチレン
は充分満足すべき材料であった。この振動だけでは、は
んだボールを弾ませるに不充分であることが見出された
。容器中に入れるはんだボールの最適な量は、容器を振
動してないときに、容器の底面に生じるはんだボールの
単一の層に相当する量で決められた。既に述べたような
良好な実施例において、容器は底面形が７０Ｘ７０ミリ
メートルで高さが８０ミリメートルを有する平行四辺形
である。振動装置は２本の傾斜したばね上に設けられた
金属板と、この金属板を振動させる電磁気装置で構成さ
れている。

上述の条件の下で、溌ね上るはんだボールは約２０ミリ
メートルの高さに達した。はんだボールを振動させるた
め、例えば、多孔性の底部を有し且つ圧縮空気を受は取
る容器のような他の振動発生手段を用いることは勿論可
能である。

米国特許第４４６２５３４号の第４Ｂ図は振動容器中に
入れられた運動しているはんだボールを吸引し、そして
、事前にフラックスが与えられた基板にはんだボールを
付与する吸引装置を示している。この装置は、半円形状
の軟鉄製のフレームを有し、且つ管によって制御された
真空装置へ接続された吸引室を限定している。ダイオー
ドを通して主７Ｓ源装置（５０ヘルツ）から電力を供給
される電磁気装置が上記の管を取り囲んでいる。吸引室
はロッドに結合された吸引マスクにより密閉されており
、ロッドの他端は電磁石装置の空隙内に置かれている。

マスクは、厚さが０．１ミリメートルの開孔な有する薄
板であり、ベリリウム及び銅の合金で作られている。こ
の薄板の開孔は直径が０．４ミリメートルであり、Ｍ　
Ｌ　Ｃ基板のバイア孔のアレーと対応して配置されてい
る。

米国特許第４４６２５３４号の第４Ａ図及び第４Ｂ図に
示された装置の動作は以下の通りである。

先づ、装置は容器中のはんだボールを振動させるよう動
作する。市もって、真空装置に接続されているこの装置
は、吸引マスクと容器の底面との距離が約５ミリメート
ルになるように、振動する容器中に挿入される。すべて
のはんだボールが吸引されるのに必要な時間は約１秒で
ある。次に、真空によってはんだボールが接触され維持
されているマスクを含む吸引装置は容器から取り除かれ
、はんだボールのパターンと、半球試フラックスのパタ
ーンとを整列させる。この場合、相互のパターンが若干
ずれていても全く問題がない。各はんだボールが対応す
る金属パッドの少くとも一部と重なることを保証するこ
とだけが必要である。電子モジュールが載置される保持
装置上に設けられた位置付は用ビンを、この装置のフレ
ームに設けられた位置付は用開口に嵌め込むことによっ
て、パターンを整列させることが出来る。従って、はん
だボールは対応するフラックスの小滴に接触することが
出来る。次に、真空装置はオフにされ、薄板を振動させ
るために、約手秒間の間、電磁石装置が付勢される。そ
の結果、はんだボールは、フラックスが与えられている
金属パッドの方へ移動を続け、薄板マスクから容易に難
れる。

第２図はＭ　Ｌ　Ｃ基板１０上にあるはんだボール２０
の収態を示しており、付着されたはんだボール２０に生
じうる例として、はんだボールが金属バッド１５から僅
かに外れている場合を明瞭に示している。

第３のステップにおいて、セラミック基板は、酸化を防
ぐため窒素のような不活性気体の雰囲気を持ち、約２０
０℃乃至３５０℃の範囲のピーク温度を有する通常の炉
、即ちオーブンに入れられ、はんだの組成にもよるが、
はんだの溶融点以上の）温度で約１５秒乃至６０秒位の
時間をかげて、はんだをリフロー熔融（ｒｅｆ　ｌｏｗ
）させ、これにより〜ＩＬＣモジュールの入出力端子と
して使用しつるはんだの隆起体を作る。はんだボール２
０が接続パッドに対して若干ずれていたとしても、結果
的に得られるはんだ隆起体は接続パッドと完全に整列す
る。すべてのはんだ隆起体は均一な形試と容積を持って
いる。

次に、熔融はんだが固形のはんだ隆起体を形成するよう
に、基板ははんだの溶融点以下に冷却される。第３図は
、ＭＬＣ基板を冷却した後に、接続用金属バッド１５上
にはんだ隆起体２１が形成された収態を示している。

この第３ステツプは次の第４ステツプへと続き、第４ス
テツプでは、基板の油性分及び残留フラックスを取り除
くために、例えば、過塩素酸エチレン（Ｐｅｒｃｈｌｏ
ｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）浴中にＭＬＣ基板を浸漬すること
によって、得られた〜ＩＬＣ基板の清浄を行う。

ここで、形成し損なったはんだ隆起体を検出するために
、〜４　Ｌ　Ｃ基板の裏面を目で検査することが出来る
。はんだ隆起体が失われている場合、その部分にフラッ
クスを添加し、はんだの小体を置いて、はんだを再熔融
するのは簡単に行えるから、修理は極めて容易である。

この修理作業の際、他のはんだ隆起体２１は、はんだの
大きな表面張力のために、流れ出したり、拡がったりす
ることはない。

チップは、はんだ隆起体の形成と同時か、又はその形成
の前かの何れでも、ＭＬＣ基板に接続することが出来る
。チップを、はんだ隆起体と同時に接続させる場合は、
シリコン・チップのはんだ隆起体に対応する、導体端部
の接触フィンガの上にフラックスの小滴を付与し、そし
てチップをその上に載せるだけで充分である。はんだの
再熔融温度、再熔融時間、はんだの相対的な容積及びは
んだの組成などのパラメータは、当業者であれば、特定
のアプリケ−シコンに従って容易に選択することが可能
である。

次に、ＭＬＣ基板は標準的なステップ、即ち、テスト工
程、封入工程などを経て、ＳＭＴ用の完全な無ビン弐〜
ＩＬＣモジュールが与えられる。

印刷回路基板（図示せず）上のキャリヤの表面装置は、
印刷回路基板の所定の接触領域上にはんだペースト（例
えば６０％の錫と４０％の鉛）を句与し、モジュールの
はんだ隆起体を上記の接触領域と整列させ且つ接触させ
て、１８５℃の温度で６０／４０のはんだ合金を再熔融
する工程を含んでいる。印刷回路基板は多層型式が望ま
しく、且つ直径が約０．６ミリメードルの銅パッドの対
応する格子が与えられている。印刷回路基板はパッドの
部分を除いて、保護にすの層によって被覆されている。

はんだペーストと、保護にすの使用は不整列の問題を回
避する。然しながら、それでも問題が生じるならば、モ
ジュールに適当なテンプレートを使うことによって問題
を解決することが出来る。他方、ボッチエルの文献に記
載されているように、上記の領域に予備はんだめっきを
施す技術も使うことが出来る。

既に理解されたように、製造上の観点から克て、本発明
の方法の顕著な利点は作業の単純さにある。

加えて、大きさ及び組成が異なる多様なはんだボールが
市販されており、且つ市販のはんだボールの体積は非常
に正確に作られているから、本発明の方法の他の利点は
、あらゆる種類のモジュールやアプリケーションなどに
容易に柔軟性をもって適用することが出来ることにある
。

開孔を有する印刷回路基板のめつきされたバイア孔に挿
入されるビンに代えてはんだ隆起体を使用することは生
産コストを下げ、且つ実装密度を増加する。

本発明は各接続位置において、はんだの量を制御するこ
との出来る方法を与える。はんだボールの体積に従って
、はんだ隆起体の形試及び、特に高さを成る程度変化す
ることが出来る。このことは重要な付加的な利益をもた
らす。その理由は、はんだボールの体積は、〜ＩＬＣモ
ジュールと印刷回路基板との間に形成される、冷却後に
得られるはんだ結合部の高さを決定するからである。従
来、はんだボールの容積は、全体としてバイア孔を満た
すだけの役目であったので、本発明により、ＭＬＣモジ
ュールの裏面と、印刷回路基板の表面との間の空隙はも
はや無視するほど小さくはない。

その結果、この空隙はモジュールの冷却に役立つばかり
でなく、〜ＩＬＣモジュールの材料と印刷回路基板の材
料との間の熱膨張係数の差異に起因する熱による歪みの
減少にも役立つ。

開孔を有する印刷回路基板の開口に挿入されるビンをは
んだ隆起体で置換することは、ＭＬＣモジュールの修理
、又は手直しが出来る能力を非常に増進することは明ら
かである。特に、既に述べたように、視覚検査ではんだ
隆起体がないことを発見した場合、Ｍ　Ｌ　Ｃモジュー
ルを容易に修理することが出来る。

本発明は、より密度の高い烙子試パターンによって、Ｍ
　Ｌ　Ｃモジュールの中央部にはんだ隆起体を形成する
ことが出来るので、Ｉ１０端子の集合化を顕著に高める
ことが出来るのも明らかな利点である０本発明の方法は
、従来の技術で知られている基板の周辺部だけにとどま
らず、必要に応じて、基板の裏面全体を使うことが出来
るのは注意を払う必要がある。

本発明の方法は、Ｍ　Ｌ　Ｃモジュールのような、あら
ゆる型式のビン無し、即ちリード線無しモジュールにで
も、開口を有する印刷回路基板のめつきされた開口に挿
入される端子線又はビンを持たないあらゆる表面装着デ
バイスにでも適用することが出来る。また、本発明の方
法は、代表的なＭＬＣの円形の金属接続パッドに止まら
ず、他の型式の接続パッドにも適用することが出来る。

例えば、ＰＬＣＣ又はＬＣＣＣのような他の型式のモジ
ュールにも本発明を適用することが出来る。

Ｆ０発明の効果 本発明の方法の主要な利益は、ビンを取り扱いそしてビ
ンを挿入することに関係した問題を有し、且つ開孔を有
する印刷回路基板を使用する代表的な〜（ＬＣモジュー
ルを、無ピン式の（又は引き出し線のない）電子モジュ
ールにする点にあり、これにより、ＳＭＴの要件に完全
に合致する無ビン式の電子モジュールを提供することに
ある。

本発明の方法の他の利益は、Ｍ　Ｌ　Ｃ基板にはんだ隆
起体を設けて、容易に修理や手直しが出来る〜ＩＬＣ基
板を与える点にある。

本発明の方法の他の利益は、〜ＩＬｃ基板の裏面の中央
部か、またはＭ　Ｌ　Ｃ基板の裏面全体の何れかに、非
常に高い密度の格子試パターンに配列された接続用金属
パッド上のはんだ端子をＭ　Ｌ　Ｃ基板に設ける点にあ
る。

本発明の方法の他の利益はＭ　Ｌ　Ｃ基板の上表面に形
成された導体のハト目安を有する電気接続体を作るため
に、はんだの盛り上り部で終端するはんだ端子をＭＬＣ
基板上に設けた点にある。

本発明の方法の他の利益は、はんだ端子の独特の高さ、
即ち、はんだ柱の高さくセラミック基板の厚さ）にはん
だ隆起体の直径を加えた寸法によって、熱による歪みを
吸収する寛容度を与えた点にある。

本発明の方法の他の利益は、Ｍ　Ｌ　Ｃモジュールの冷
却を向上するために、Ｍ　Ｌ　Ｃ基板と印刷回路基板の
金属導体との間に相当の空隙を与えるはんだ接続体を与
えた点にある。

本発明の方法の他の利益は、はんだボールの体積及び成
分について多種類のものを利用することにより、はんだ
ボールの寸法及び性質の精密な制御を柔軟性をもって、
行う点にある。

本発明の方法の他の利益は任意の製造ラインに容易に適
用する能力を有し、且つ高い処理能力で信頼性ある製品
を生産しつる点にある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の良好な実施例に基づく製造
工程を説明するための代表的な〜ＩＬＣ基板の断面図、
第４図は通常の〜Ｉ　Ｌ　Ｃ基板の一部を示す図であっ
て、ニッケル／金めつき工程を経た後の、配線面、付加
的用配線面等を含む代表的な導体回路網を示すＭ　Ｌ　
Ｃの模式的な斜視図である。 １０・・・・ＭＬＣ基板、１３・・・・半導体チップ、
１５・・・・接続パッド、１６・・・・フラックス付与
用マスク、１９・・・・フラックス、２０・・・・はん
だボール、２１・・・・はんだ隆起体。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　篠　　１）　文　　雄１９　　
フラックス 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　微小な接続用金属パッド（１５）を備えた絶縁性基板
   （１０）上に接続用のはんだ隆起体（２１）を形成する
   方法であつて、所望の接続用金属パッドに対してフラッ
   クスの小滴（１９）を付与し、上記付与されたフラック
   スの小滴に対してはんだボール（２０）をフラックスの
   粘性によつて付着させ、上記はんだボールをリフロー熔
   融するために加熱し、はんだの融点よりも低い温度まで
   冷却し、リフロー熔融したはんだを固化することにより
   、上記接続用金属パッド上にはんだ隆起体を形成するこ
   とを特徴とする、はんだ隆起体形成方法。