(57)【要約】電子素子、たとえば半導体のための中間支持体が、接触隆起部（２）の一体的に成形された、プラスチックから成る支持体を備えており、接触隆起部（２）が金属層を備えており、金属層が支持体（１）の少なくとも１つの導体路と導電接続されている。接触隆起部（２）は、尖端部から脚部まで延びる、良好な湿潤性を有する経路を備えており、この経路は接触隆起部（２）の脚部に設けられた、吸込作用（１１）を有するはんだ収容領域に通じている。このようにして接触隆起部をはんだ付けする際に過剰のはんだを吸着することができるので、はんだレジストを使用しなくても短絡が防止される。中間支持体をはんだコンタクトする際に、はんだは大面積で回路支持体に取り付けることができ、はんだは、リフローはんだ付けに際して接触箇所の間で中間スペースから吸い出すことができる。
2005503036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子のための中間支持体であって、プラスチックから成る支持体（１；２１）が設けられており、該支持体（１；２１）の表面に、複数の接触隆起部（２；２２）が、一体的に成形されており、これらの接触隆起部（２；２２）の表面に、はんだ付け可能な金属層が少なくとも部分的に設けられており、該金属層が、支持体（１；２１）の少なくとも１つの導体路（１３）と接続されている形式のものにおいて、
接触隆起部（２；２２）が、尖端部（２ａ）から脚部（２ｃ）まで延び、良好な湿潤性を有し、かつ液状のはんだ（５）を案内する経路を備えており、接触隆起部（２；２２）の脚部領域に、吸着作用を有するはんだ収容領域（１１；２３）が形成されており、該はんだ収容領域（１１；２３）が、隣接する接触隆起部に対する湿潤防止手段を有していることを特徴とする、電子素子のための中間支持体。
【請求項２】
はんだ収容領域が、接触隆起部（２）の脚部領域において、凹部（１１）として支持体（１）の表面に形成されている、請求項１記載の中間支持体。
【請求項３】
凹部（１１）が、リング溝として、接触隆起部（２）を脚部領域で部分的または全体的に取り囲んでいる、請求項１または２記載の中間支持体。
【請求項４】
凹部（１６）が、それぞれ接触隆起部（２）の脚部領域から非対称的に延びている、請求項２または３記載の中間支持体。
【請求項５】
はんだ収容領域が、毛管通路（２３）として接触隆起部（２）に形成されている、請求項１記載の中間支持体。
【請求項６】
接触隆起部（２）に設けられた、はんだを案内する経路が、接触隆起部の表面の、良好な湿潤性を有する金属化部（１２）によって形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の中間支持体。
【請求項７】
はんだを案内する経路が、接触隆起部（２２）の表面または内側に設けられた毛管通路（２３）によって形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の中間支持体。
【請求項８】
接触隆起部が、周面の少なくとも一部にわたって波形部分を有している、請求項７記載の中間支持体。
【請求項９】
表面に配置されたフラットな複数の接触素子（３）を備えた回路支持体（４）に、請求項１から８までのいずれか１項記載の中間支持体をはんだコンタクトする方法において、以下のステップ；
回路支持体（４）の表面に設けられた接触素子（３）を、連続するはんだ層で被覆し、
接触隆起部（２；２２）が所属の接触素子（３）の上方ではんだ層（５）に載設するように、中間支持体（１；２１）を、回路支持体（４）に被せ、
はんだ層を、加熱して液化させ、接触素子（３）と接触隆起部（２；２２）との間にはんだ結合部を形成し、過剰のはんだを、接触素子（３）の間の領域から接触隆起部（２；２２）を介してはんだ収容領域（１１；２３）に吸い出す、
ステップを有していることを特徴とする、中間支持体をはんだコンタクトする方法。
【請求項１０】
回路支持体（４）に対する中間支持体（１；２１）の方向付けを、位置決め孔（８）に位置決めピン（７）を挿入することによって行う、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
半導体素子を用いる、中間支持体をはんだコンタクトする方法
【請求項１２】
回路支持体としてプリント基板を用いる、中間支持体をはんだコンタクトする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子のための中間支持体であって、プラスチックから成る支持体が設けられており、支持体の表面に複数の接触隆起部が一体的に成形されており、これらの接触隆起部の表面にはんだ付け可能な金属層が少なくとも部分的に設けられており、金属層が支持体の少なくとも１つの導体路と導電接続されている形式のものに関する。
【０００２】
また本発明は、このような中間支持体をはんだコンタクトする方法に関する。
【０００３】
このような形式の中間支持体は、たとえば欧州特許公開第９７１４０５号明細書から公知である。この中間支持体は、ＰＳＧＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔｕｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）とも呼ばれ、たとえば半導体チップをプリント基板に接触接続するために利用される。この利用法は半導体素子に制限されるものではなく、むしろ別の電子素子をそのような中間支持体とコンタクトすることもできる。中間支持体自体は、欧州特許公開第９７１４０５号明細書に記載されているように、一般的な形式で射出成形によって製作され、この場合接触隆起部が一体成形されており、また接触隆起部は別の方法、たとえば箔の熱間圧印加工によって形成することができ、ここではあらゆる種類のプラスチック、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、エポキシ樹脂を使用することもできる。中間支持体に設けられた接触隆起部は、中間支持体に半導体チップまたはその他の素子をコンタクトするためにも、プリント基板に中間支持体をコンタクトするためにも用いることができる。
【０００４】
次第に高まる構成素子の充填密度のためにますます進化するはんだ結合の小型化は、はんだペーストをプリント基板もしくは構成素子の個々の接触箇所に取り付ることのできる精度によって制限される。はんだ付け箇所の間の短絡を防止するために、従来、はんだレジストによって接続箇所を互いに分離する必要があった。このはんだレジストは制限された精度でしか取り付けることができないので、こうして小型化も完成品も制限されたものとなっている。回路の幾何学形状、はんだレジストおよびはんだペーストは極めて正確に互いに方向調整する必要があるが、これらの３つの要素を用いる場合に不可避である製作誤差が積み重なる。特にはんだペーストを正確に所定箇所に取り付けることは極めて困難である。一度構成素子のコンタクトに際して短絡が生じると、このエラーはもはや克服することはできない。なぜならば構成素子はもはや接続基板から分離することができないからである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式の中間支持体および中間支持体をはんだコンタクトする方法を改良して、はんだ付けに関する要求が従来の方法よりも低く、かつ短絡に対するはんだ結合の高い安全性が得られるようにすることである。
【０００６】
この課題を解決するための本発明の構成によれば、接触隆起部が、尖端部から脚部まで延び、良好な湿潤性を有し、かつ液状のはんだを案内する経路を備えており、接触隆起部の脚部領域に、吸着作用を有するはんだ収容領域が形成されており、はんだ収容領域が、隣接する接触隆起部に対する湿潤防止手段を備えている。
【０００７】
本発明の中間支持体によれば、中間支持体が、適当な幾何学形状と、接触隆起部および周辺領域の表面コーティングとによって、実際の接触箇所からの過剰のはんだの吸着を実現する追加的な機能を有している。接触隆起部の外面の良好な湿潤性によって、過剰のはんだは接触隆起部の脚部領域に向かって導出されて吸着され、所望の形式で設けられる収容領域で保持されるので、不都合な短絡作用が生じることはない。つまりはんだ付けは、従来の装置および方法と比べて問題が少ない。なぜならば過剰のはんだは、もはや隣接する接触部に対する短絡を形成することはなく、安全な領域に吸着されるからである。すなわちはんだはもはや高い精度で点状に接触面もしくは接触素子に取り付ける必要がなく、むしろ極めて簡単な形式で面状に全ての接触箇所に分割することができる。なぜならばリフローはんだ付けの際にいずれにせよ接触箇所の間の面が吸い出されて空にされるからである。もちろん面状に取り付けられるはんだの量は接触隆起部におけるはんだ収容領域の収容容量に調和させる必要がある。
【０００８】
本発明の中間支持体によって、接触箇所の間の間隔を小さく実現することができるので、全体的に充填密度を高めることができる。別の利点によれば、はんだの所望の吸着によって、回路支持体に対する追加的な接触隆起部の自動方向調整が行われるので、このようにして構成素子の配置精度も高められ、これはたとえば光学素子のコンタクトにとって極めて有利である。
【０００９】
本発明に基づいて接触隆起部に設けられたはんだ収容領域は、有利な実施形態では、接触隆起部の脚部領域において凹部として支持体の表面に形成することができる。この場合はんだ収容領域は、全体的または部分的に閉鎖されたリング溝として接触隆起部の脚部領域を大小の範囲で取り囲むことができる。さらにまた凹部は、それぞれ非対称的に接触隆起部の脚部領域から離間して延びるようにすることもできる。そうしてたとえば隣接する接触隆起部のはんだ収容領域は互いに逆向きに配置されるので、接触隆起部の間の間隔は特に小さくすることができる。特に半導体素子のフリップ−チップ−実装のために、本発明は有利な形式で用いることができる。
【００１０】
本発明の別の有利な実施形態では、はんだ収容部は毛管通路として接触隆起部自体に形成することもできる。そうしてほぼスリット状または十字状の切り込みを接触隆起部の長手方向で毛管通路として形成することができ、切り込み自体は既にはんだ収容領域として役立つか、または毛管現象を介して過剰のはんだを追加的に支持体の表面に配置された凹部に案内する。
【００１１】
接触隆起部に設けられた、はんだを案内する経路は、良好な湿潤性を有する適当な材料で金属化することによって形成することができる。湿潤作用もしくは毛管現象は、既に述べたように、接触隆起部の表面または内側に形成された溝もしくは通路によって助成することができる。たとえば接触隆起部の外周面に、部分的または全面的に延びる波形形成も考えられる。
【００１２】
本発明による、回路支持体上で、回路支持体の表面に配置されたフラットな接触素子と中間支持体とをはんだ接触させる方法は、以下の方法ステップ；すなわち、
回路支持体の表面に設けられた接触素子を、連続するはんだ層で被覆し、
接触隆起部が所属の接触素子の上方ではんだ層に載設するように、中間支持体を、回路支持体に被せ、
はんだ層を、加熱して液化させ、接触素子と接触隆起部との間にはんだ結合部を形成し、過剰のはんだを、接触素子の間の領域から接触隆起部を介してはんだ収容領域に吸い出す、
ステップを有している。
【００１３】
次に図面につき、本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１４】
図１〜図３に示した中間支持体１は、プラスチック材料から成っていて、かつ回路支持体、本実施例では半導体チップ４のフラットな接触素子３とコンタクトするために、下面で一体的に成形された接触隆起部２を備えている。このような構成はケーシングでカバーされていない半導体のいわゆるフリップ−チップ−実装である。単に一区分を示した中間支持体１は、半導体素子４と結合したあとで、たとえば別の回路支持体、たとえばプリント基板にコンタクトされる。中間支持体のコンタクトは、図示していない接続素子、たとえば従来慣用の接続素子で行うことも、また別の接触隆起部で行うこともでき、この場合別の接触隆起部は、図示していない形式で、中間支持体の、半導体素子４と同じ側で半導体素子４の側方に設けるか、または半導体素子４とは反対側で設けることができる。
【００１５】
中間支持体１の正確な構成は、図１０に斜めからみた断面図で概略的に示した。接触隆起部２はそれぞれリング状の凹部１１で取り囲まれており、凹部１１は、はんだが接触隆起部の尖端部２ａと、良好な湿潤性を有する周面２ｂとを介して、表面張力に基づいて接触隆起部の脚部２ａに到達する場合に、液状のはんだのための吸着効果を増大させる。接触隆起部は、部分的または全体的に金属化部としての金属コーティング１２を備えており、この金属コーティング１２は周面を介して各凹部１１に延びていて、かつ凹部の外縁を介して中間支持体１の表面に設けられた導体路１３に延びている。このような形式で接触隆起部は電気的に中間支持体の所望の導体路と結合されている。凹部１１の外縁は、それぞれ湿潤防止手段もしくは毛管現象防止手段として役立つので、凹部に吸着されたはんだが縁部を越えて侵入することはなく、特に絶縁性の中間スペース１４を介して個々の接触隆起部の間で短絡が形成されることはない。図１０に示した導体路１３は、単に例示したものに過ぎない。電気接続はもちろん任意の形式で形成することができる。特に図示していない伝導接続は、中間支持体の縁部領域または孔を介して、対向する表面に通じ、かつそこに配置された導体路もしくは構成素子に通じるようにすることができる。
【００１６】
図４には、ラスタ間隔（Rasterabstand）ｄ１を有する、隣接する２つの接触隆起部を拡大平面図で示しており、接触隆起部はそれぞれ円形リング状の凹部１１によって取り囲まれている。これに対して図５には図４の実施例の変化形を示しており、ここでは円形リング状の凹部の代わりに、それぞれ反対向きに拡張された凹部１６が設けられている。このようにして接触隆起部２は、比較的小さなラスタ間隔ｄ２を有して互いにより接近して配置することができる
コンタクト方法は、図１〜図３に基づいて行うことができる。図１では、回路支持体４が接続素子３の領域で、連続するはんだ層５で被覆されており、はんだ層５は全ての接触素子３にわたって連続的に延びている。次いで中間支持体１が被せられて、方向付け隆起部６によって位置決めされ、この場合位置決めピン７が回路支持体４の位置決め孔８に係合する。もちろん位置決めピンおよび位置決め孔は、逆の形式でそれぞれ反対部分に配置することもできる。
【００１７】
図２では、はんだ５が液化され、その結果接触隆起部２の尖端部２ａが液体のはんだ層に浸される。この場合接触隆起部の表面ガイドおよび湿潤性によって、個々の接触素子３の間で過剰のはんだが接触隆起部の脚部２ｃに向かって吸い出され、凹部１１に溜まる。したがって接触隆起部２の間、また接触素子３の間に過剰のはんだが残留することはないので、短絡リスクが生じることもない。はんだが凝固する際に、図３に示したように、接触隆起部２は接触素子３としか結合されておらず、これに対して過剰のはんだは接触隆起部２の周面および凹部１１に存在する。
【００１８】
図６〜図９には、別の構成を有する中間支持体２１に基づく同じはんだコンタクト過程を示した。この中間支持体２１は複数の接触隆起部２２を備えており、これらの接触隆起部２２はそれぞれ長手方向で延びる十字状のスリット２３を備えている。その他の点では、中間支持体２１は、前述の中間支持体１と同様の構成を有している。中間支持体２１は、前述の中間支持体１と同様の形式で回路支持体４に被せられ、回路支持体４とはんだ付けされる。その過程は図１〜図３に基づいて既に説明したものと同じ形式で行われる。相違点によれば、過剰のはんだが接触隆起部の外側表面を介して中間支持体の追加的な凹部に吸い出されるのではなく、過剰のはんだは直接的に十字状のスリット２３に吸い出される。このスリット２３ははんだ収容領域として作用する。もちろんこの場合でも追加的な凹部を中間支持体２１に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】はんだコンタクトのために準備された半導体素子上に設けられた中間支持体の１実施例を示す図である。
【図２】はんだ付け過程の間の、図１に示した配置構造を示す図である。
【図３】はんだ付け過程後の、図１に示した中間支持体および半導体素子を示す図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】別の実施例の中間支持体を示す、図４に相当する断面図である。
【図６】図１に示した中間支持体とは別の１実施例を示す図である。
【図７】図２に相当する、図６の実施例を示す図である。
【図８】図３に相当する、図６の実施例を示す図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】図１の中間支持体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  中間支持体、  ２  接触隆起部、  ２ａ  尖端部、  ２ｂ  周面、  ２ｃ  脚部、  ３  接触素子、  ４  半導体素子、  ５  はんだ層、  ６  方向付け隆起部、  ７  位置決めピン、  ８  位置決め孔、  １１  凹部、  １２  コーティング、  １３  導体路、  １４  中間スペース、  ２１  中間支持体、  ２２  接触隆起部、  ２３  スリット、  ｄ１，ｄ２  ラスタ間隔
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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