JPS64819B2 - - Google Patents

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JPS64819B2
JPS64819B2 JP57162407A JP16240782A JPS64819B2 JP S64819 B2 JPS64819 B2 JP S64819B2 JP 57162407 A JP57162407 A JP 57162407A JP 16240782 A JP16240782 A JP 16240782A JP S64819 B2 JPS64819 B2 JP S64819B2
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solder
pin
flux
conductor
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Biteruu Aretsukusu
Rumoaanu Jannmari
Mason Jan
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は、電子的モジユールの製造に係り、更
に具体的に云えば、セラミツク基板の表面上に特
定のパターンに従つて形成された導体のはとめ状
部分に接続ピンの頭部をボンデイングさせる方法
に係る。
従来技術 電子的モジユールは、半導体集積回路の分野に
於て、シリコン・チツプをパツケージするために
益々多く用いられてきいてる。通常、それらのモ
ジユールは、チツプ上のはんだパツドをピンに接
続する（いわゆるフリツプ・チツプ技術）特定パ
ターンの導体を担持しているセラミツク基板を含
む。それらのピンは、外部との間に電気的及び機
械的接続を設ける。通常、その組立体は、金属又
はプラスチツクのカバーで保護される。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
なつている。モジユ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イングさせるために、多くの
技術が開発されている。
或る従来技術は、ピンの頭部の周囲に環状のは
んだを付着し、それからモジユールを炉中で加熱
することを含む。この技術については、例えば、
IBM Technical Disclosure Bulletin、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“Solder 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
を有しな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
誤つた配置は、欠陥ボンデイングを生じ、２本の
ピンの頭部の間に短絡回路をも生じ得る。
IBM Technical Disclosure Bulletin、第14
巻、第11号、1972年４月、第3246頁乃び第3247頁
に於けるF.C.Campagna等による“Pin Bonding
Technique”と題する論文に於て記載されている
如く、電解浴中でボンデイングを行うことも提案
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、これは封入されたモジ
ユールの信頼性を損い得る。
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
（フラツクス、はんだ及びペルクロルエチレン）
及び人手（ろう付け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、チツプが配置
される間に分配されるはんだペーストによつて基
板がろう付けされる。この技術は、ピンの頭部上
にペーストを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、IBM Technical Disclosure
Bulletin、第14巻、第７号、1971年12月、第2090
頁におけるG.Sabol及びJ.Siwyによる“Solder
Creme Dispensing Nozzle”と題する論文にも
記載されている。
上記技術はすべて、半導体チツプ上のはんだボ
ールがセラミツク基板上の導体フインガにボンデ
イングされる前に、接続ピンの頭部が導体のはと
め状部分にボンデイングされることを必要とす
る。そのような場合、しばしば余分なはんだが上
記フインガに付着して、チツプの整合を困難にす
ることがある。従来提案されているその解決方方
法の１つは、そのような不要なはんだを除去する
ために更にブラツシング工程を施すことである。
本発明の概要 上記問題は本発明の方法によつて克服される。
本発明の方法に於ては、予めフラツクスを付着さ
れている接続ピンの頭部上にはんだボールが付着
される。導体のはとめ状部分への接続ピンの頭部
のボンデイングは炉中に於てはんだ再溶融により
行われ、そのボンデイングは例えば導体フインガ
への半導体チツプのボンデイ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ツクスの小滴を供
給する。
２ 各接続ピンの頭部上にはんだボールを配置す
る。それらのはんだボールはフラツクスの付着
能力によつてその位置に保持される。
３ 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
イ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させる
ためには、本発明の方法に於て開発された適当な
装置が用いられねばならなかつた。
本発明の方法は容易に自動化されることが出
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れている従来の
電子的モジユール１０の一部を部分的に破断して
示している。モジユール１０は、導体１２のパタ
ーンを設けられているセラミツク基板１１を含
む。接続ピン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
１３を形成している。
導体及び接続ピンの多くの異なるパターンが可
能であるが、通常接続ピンのパターンはマトリツ
クスに従つて或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１５ａを有している。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、はんだパツド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イ
ングさせる新規な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
給されるべきフラツクスの小滴を分配することで
ある。フラツクス分配装置１７が第２図に概略的
に示されている。例えば、Alpha Metals社製の
Benzylic 102−1500（商品名）の如きフラツクス
１８が、ステンレス鋼のシリンダ１９ａ内に装着
されているTeflon（商品名）のタンク１９中に入
れられており、上記シリンダ１９ａのワイヤ・ク
ロスより成る取外し可能な底部はフラツクス供給
マスク２０を形成している。マスク２０中の開孔
２１は、ピンのパターンに対応するパターンに配
置されている。タンク１９内の圧力は、例えば論
理回路により又はプロセツサ（図示せず）からの
アナログ出力により制御される真空装置２２によ
つて設定される。セラミツク基板１１は、位置決
めピン（図示せず）を設けられている支持体２３
上に設置される。フラツクスは、タンクが基板１
１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、それから真空装置２
２により供給される空気のパルスによつて放出さ
れる。装置１７が外された後、第３図に示されて
いる如く、各ピンの頭部上にフラツクスの小滴２
４が残される。直径0.7mmの頭部を有するピンを
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
つた。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、フラツクス供給マスク
２０を形成しているワイヤ・クロスは１mm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、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、それらのはんだボー
ルは上記第１工程中にピンの頭部上に付着された
フラツクスの小滴の付着能力によつて上記ピンの
頭部に付着される。
この適用例のために選択されたはんだボールは
0.7mmの直径を有し、はんだはPb−Sn（90／10）
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れる前に、撹拌さ
れるべきである。そのために、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
いて振動される。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た。それ自体では、はんだボ
ールをはずませるには振動が不充分であつた。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底部に配置さ
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。上記実施例に於ては、正方形（70mm×
70mm）の基部及び80mmの高さを有する平行六面体
の容器が用いられた。振動装置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
上記プレートを振動させる電磁石２７ｂを有す
る。
上記条件の下では、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図は、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ツク
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３１により連結され
ている吸着チエンバ３０を限定する、円形の形状
を有し得る、軟鉄のフレーム２９を含む。電磁石
３２が上記管１を包囲しており、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。吸着チエンバ３０は、他端が電磁石の空気間
隙内に配置されている棒３４を設けられた吸着マ
スク３３によつて、閉じられている。マスク３３
は、ベリウム及び銅の合金から形成されている、
開孔を有する、厚さ0.1mm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
ピ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
の様にして動作される。始めに、容器２６中のは
んだボールを振動させるために、装置２７が動作
される。それから、予め真空の源に連結された装
置２８が、吸着マスク３３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中に挿入される。すべてのはんだボー
ルが吸着されるために必要な時間は１秒のオーダ
ーである。それから、ピン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３３を含む吸
着装置２８が容器２６から取出され、はんだボー
ルのパターンとピンのパターンとが整合される様
に基板１１上に配置される。しかしながら、好ま
しくは、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
に配置される様に、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、電子的モジユール
が配置されそして装置２８のフレーム中の整合キ
ヤビテイ（図示せず）中に嵌合される支持体２３
上に設けられている位置決めピン（そのうちの１
つが図示されている）を用いることによつて整合
され得る。この様にして、はんだボールが対応す
るフラツクスの小滴に接触される。それから、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0.5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、ピンの頭部上のフラツクスによつて該
頭部に付着されている。
第５図は、セラミツク基板上のはんだボールの
構造を示し、各ピンの頭部１５ａとはんだボール
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ツクスへの付着を
増し、ピンの頭部と導体のはとめ状部分との間に
より強いボンデイングを生ぜしめて、より良好な
性能を与える。本発明の方法は、シリコン・チツ
プ上のはんだボールに対応する様に導体端部に於
ける導体フインガ上に供給されるべきフラツクス
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、そしてチツプを
配置することによつて達成される。最後に、はん
だを再溶融させるために、セラミツク基板が窒素
雰囲気を含む350℃のピーク温度を有する炉中に
導入されて、チツプが上記フインガにボンデイン
グされる（いわゆる、フリツプ・チツプ技術）と
同時に、ピンの頭部が導体のはとめ状部分にボン
デイングされる。
【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
モジユールの一部を部分的に破断して示す図、第
２図は各接続ピンの頭部上にフラツクスの小滴を
供給するために用いられる装置を示す図、第３図
はフラツクス供給後に於ける導体を有するセラミ
ツク基板を示す、第１図の線−に於ける概略
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３図の基板を示す該略図である。 １０……モジユール、１１……セラミツク基
板、１２……導体、１３……導体のはとめ状部
分、１４……開孔、１５……接続ピン、１５ａ…
…接続ピンの突出部即ち頭部、１６……はんだパ
ツド、１７……フラツクス分配装置、１８……フ
ラツクス、１９……タンク、１９ａ……シリン
ダ、２０……フラツクス供給マスク、２１……開
孔、２２……真空装置、２３……支持体、２４…
…フラツクスの小滴、２５……はんだボール、２
６……容器、２７……振動装置、２７ａ……傾斜
スプリング、２７ｂ，３２……電磁石、２８……
吸着装置、２９……フレーム、３０……吸着チエ
ンバ、３１……管、３３……吸着マスク、３４…
…棒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性基板の表面上に特定のパターンに従つ
    て配置されている対応する導体のはとめ状部分に
    接続ピンをボンデイ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て
    いる各接続ピンの頭部にフラツクスの小滴を供給
    し、 上記フラツクスの付着能力によつて上記各接続
    ピンの頭部にはんだボールが付着する様に、上記
    はんだボールを上記各接続ピンの頭部に配置し、 はんだを再溶融させる様に加熱し、 上記はんだが硬化して、上記接続ピンの頭部と
    上記導体のはとめ状部分との間に電気的及び機械
    的ボンデイング部が形成される様に、冷却するこ
    とを含むボンデイング方法。
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
EP81430045A EP0082902B1 (fr) 1981-12-29 1981-12-29 Procédé pour souder les broches aux oeillets des conducteurs formés sur un substrat céramique
EP81430045.5 1981-12-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58118131A JPS58118131A (ja) 1983-07-14
JPS64819B2 true 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)
DE (1) DE3173078D1 (ja)

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