(57)【要約】電子モジュール（２０）の回路ボード（１２０）への接合などの電子部品の第２レベルのはんだ接続に用いる無鉛はんだ階層。ＳｎＣｕまたはＳｎＡｇの非共晶はんだ（６０）中の濃度をモジュール側の接続に使用する。この非共晶はんだ（６０）は、モジュール側接続に堅固な第２レベル・アセンブリおよび再加工プロセスを提供するのに十分な金属間化合物を含有している。この非共晶組成物（６０）は、アセンブルの際にモジュール側のフィレット中に金属間化合物相構造をもたらす。この金属間化合物相構造は、第２レベルのアセンブルの際に傾斜および倒壊の問題をなくし、また、より粘着性のある接合を実現し、ボード（１２０）からのコラム（１００）の除去を、モジュール（２０）から同時に除去することなしに可能にすることによって、再加工に役立つ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
９０．０％乃至９９．０％のＳｎと、
１０．０％乃至１．０％のＣｕとから本質的に構成され、
２８０℃を超える融解温度の金属間化合物を有する非共晶はんだ組成物。
【請求項２】
前記組成物が
９３．０％のＳｎと、
７．０％のＣｕとであり、
ＳｎＣｕの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項１に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項３】
前記金属間化合物相構造が３００℃を超える温度でＣｕ６Ｓｎ５を含む、請求項２に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項４】
前記金属間化合物相構造が３００℃を超える温度でＣｕ３Ｓｎを含む、請求項２に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項５】
前記組成物の体積が０．０３３ｍｍ３乃至０．１２ｍｍ３である、請求項２に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項６】
８０．０％乃至９６．０％のＳｎと、
２０．０％乃至４．０％のＡｇとから本質的に構成され、
２８０℃を超える融解温度の金属間化合物を有する非共晶はんだ組成物。
【請求項７】
前記組成物が
８２．０％のＳｎと、
１８．０％のＡｇとであり、
ＳｎＡｇの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項６に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項８】
前記金属間化合物相構造が２８０℃を超える温度でＡｇ３Ｓｎを含む、請求項７に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項９】
前記組成物の体積が０．０３３ｍｍ３乃至０．１２ｍｍ３である、請求項７に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項１０】
前記組成物が
８８．０％のＳｎと、
１２．０％のＡｇとであり、
ＳｎＡｇの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項６に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項１１】
前記金属間化合物相構造が２８０℃を超える温度でＡｇ３Ｓｎを含む、請求項８に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項１２】
前記組成物の体積が０．０３３ｍｍ３乃至０．１２ｍｍ３である、請求項１０に記載の非共晶はんだ組成物。
【請求項１３】
第２レベルのはんだアセンブリ用の無鉛はんだ溶融階層を生じる方法であって、
下面メタラジ・パッドを下面に有する電子モジュールを準備するステップと、
前記下面メタラジ・パッドに非共晶無鉛はんだを載置するステップと、
前記非共晶無鉛はんだに接触して無鉛コラムの第１の端部を載置するステップと、
前記非共晶無鉛はんだをリフローさせ、前記下面メタラジ・パッドに前記無鉛コラムの第１の端部を接着させるモジュール側の非共晶無鉛はんだフィレットを形成するように前記非共晶無鉛はんだを加熱するステップと、
接触パッドを上面に有する回路ボードを準備するステップと、
前記接触パッドにはんだペーストを塗布するステップと、
無鉛コラムの第２の端部を前記はんだペーストに接触して載置するステップと、
前記はんだペーストをリフローさせるように、且つ前記無鉛コラムの第２の端部を前記接触パッドに接着させるカード側はんだフィレットを形成するように前記はんだペーストを加熱するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
前記モジュール側の非共晶はんだフィレットが９３．０％Ｓｎ／７．０％Ｃｕの組成物を有し、ＳｎＣｕの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モジュール側の非共晶はんだフィレットが８２．０％Ｓｎ／１８．０％Ａｇの組成物を有し、ＳｎＡｇの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記モジュール側の非共晶はんだフィレットが８８．０％Ｓｎ／１２．０％Ａｇの組成物を有し、ＳｎＡｇの金属間化合物相構造の分散結晶粒子を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記非共晶無鉛はんだが、固体の非共晶無鉛はんだ予備成形物として前記下面メタラジ・パッドに載置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記非共晶無鉛はんだが、スクリーン・マスクを介して非共晶無鉛はんだペーストをスクリーン印刷することによって無鉛コラムの前記第２の端部に載置される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品アセンブリ用の無鉛はんだ構造に関し、より詳細には、電子モジュールを回路カードまたは回路ボードに接合することなど電子部品における第２レベルのはんだ接続に用いる無鉛はんだ階層に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだを使用して部品を電子アセンブリ内で接合することは当業界では周知である。他の電子部品への、または他のパッケージング・レベルへの接続が必要な様々な電子部品がある。典型的な例は第２レベルの表面実装技術であり、そこではコラム・グリッド・アレイ（ＣＧＡ）またはボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を使用して、回路ボードと多層セラミック（ＭＬＣ）基板に取り付けられた半導体チップなどの電子モジュール・アセンブリとの間の相互接続が形成される。
【０００３】
このモジュール・アセンブリは、はんだボールまたははんだコラムを基板下面メタラジ（ＢＳＭ）に接合することによってボードまたはカードに接続される。その後で、このモジュールは、第２レベル・アセンブリといわれるボードまたはカードに接合される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な環境的な理由から産業界は、部品アセンブリについて無鉛はんだ戦略に移行している。最近の無鉛相互接続の解決策は、モジュール側およびカード側のどちらの接合にも接合合金としてスズ／銀／銅共晶物を使用することである。この合金が使用されるのは、大抵のより高融点の合金が他の諸問題を伴うからである。たとえば、スズアンチモン（２３５〜２４０℃）にはアンチモンの酸化物に関する環境問題がある。
【０００５】
無鉛システムに対する最近の解決策は、モジュール側およびカードまたはボード側のどちらの側のコラム接合にも同じはんだ合金（３．８Ａｇ／０．７Ｃｕ／残余Ｓｎなどの特殊な組成のＳｎ／Ａｇ／Ｃｕ）を使用することである。これは２つの顕著な問題を伴う。その１つは、モジュール側のフィレットが融解していくので第２レベル・アセンブリの際にコラムが傾斜または崩壊する可能性があることである。Ｃｕのコラムをモジュール下面メタラジＢＳＭパッド上にＳｎ、Ａｇ、およびＣｕ（ＳＡＣ）で接合し、カード側上にＳＡＣペーストで接合すると、モジュールが２３５℃の接合中に倒れる原因になる。ＳＡＣ共晶は２１７℃で融解する。第２は、カード再加工プロセスがはるかに複雑になることである。というのは、カードからモジュールを除去する間、コラムのほとんどすべてがカード上に残り、次いで再接合する前にそれらを苦労して除去しなければならないからである。カードからモジュールを再加工すると、カード上に多くのコラムが残るはずである。これは製造生産において極めて厄介であり、時間を無駄にする。別の問題は、環境、プロセス、または信頼性の問題を伴わない、入手が容易で融解温度が２２０℃乃至２６０℃にある合金がないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は第２レベル・アセンブリ用のはんだ溶融階層を作り出すことによってこれら諸問題を解決する。本発明は、以下の要件を満足させるのに十分な金属間化合物（intermetallics）をモジュールのＢＳＭフィレットに追加する、ＳｎＣｕまたはＳｎＡｇの非共晶組成物を提供する。すなわち、材料は、すべての無鉛はんだの用途を満足させるために２３５℃〜２６０℃の標準的な接合温度でリフローし、ぬれなければならない。材料は、カードまたは回路ボードに接合の際にモジュールが倒れるのを防ぐようにモジュールのＢＳＭ接合を安定化しなければならない。材料は、できるだけ多くのコラムがモジュールに取り付けられたままでカードまたはボード上に残らないことを保証するためにカードまたはボードの再加工の際、粘着性を維持しなければならない。
【０００７】
本発明は、スズ、銀、銅のうちの２つ以上を含有する非共晶無鉛はんだ合金の使用を開示する。これらの非共晶組成物は、２８０℃を超える温度で溶融し、モジュールのＢＳＭ接合に実質的な構造上の支持を加える第２金属間化合物相（intermetallic phase）を含有する。本発明は、機械的なスタンドオフ（standoff）の支援なしで、かつカードまたはボードからのモジュールの除去／再加工なしで、カードまたはボードを取り付け可能にするモジュール／コラムＢＳＭ接合において所望の温度階層を実現する。その際、コラムの大多数はモジュールＢＳＭに取り付けられたままである。これによって、同じはんだをモジュール側およびカード側のパッドのどちらにも使用するときに付随する諸問題がなくなる。はんだ温度階層がないと、再加工中にコラムのすべてまたはほとんどがカードまたはボード上に残り、その結果、新しいモジュールを再接合するためのサイトの準備に極めて労働集約的な作業が生じる。本発明は、初期のカード接合およびその後のモジュール／カード再加工の際に安定な構造を作り出してコラムの倒壊を防ぐために相異なる合金を使用する。
【０００８】
この材料的な解決策は、無鉛ＢＧＡ用に設計された単一の溶融Ｓｎ、Ａｇ、およびＣｕ（ＳＡＣ）はんだボールに置き換えることもできる。本発明のこれらおよび他の目的は、添付の図面と共に考察した以下の説明を参照すればより明白になるであろう。
【０００９】
本発明の目的および利点は、第２レベル・パッケージング・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層構造を提供することによって実現された。一実施形態では、組成が９０．０％乃至９９．０％のＳｎおよび１０．０％乃至１．０％のＣｕであり、２８０℃を超える融解温度の金属間化合物を有する非共晶はんだ組成物をモジュール側の接続に使用する。好ましい実施形態では、この非共晶はんだ組成物は、組成が約９３．０％Ｓｎ／７．０％Ｃｕであり、ＳｎＣｕ金属間化合物相構造の分散した結晶粒子を有している。
【００１０】
別の実施形態では、組成が８０．０％乃至９６．０％のＳｎおよび２０．０％乃至４．０％のＡｇであり、２８０℃を超える融解温度の金属間化合物を有する非共晶はんだ組成物をモジュール側の接続に使用する。好ましい実施形態では、この非共晶はんだ組成物は、組成が約８２．０％Ｓｎ／１８．０％Ａｇであり、ＳｎＡｇ金属間化合物相構造の分散した結晶粒子を有している。好ましい実施形態では、非共晶はんだ組成物は、組成が約８８．０％Ｓｎ／１２．０％Ａｇであり、ＳｎＡｇ金属間化合物相構造の分散した結晶粒子を有している。
【００１１】
本発明の別の態様では、非共晶はんだ組成物を使用して第２レベルの無鉛はんだアセンブリ用のはんだ溶融階層を作り出す方法を提供する。
【００１２】
本発明の態様は新規性があると考えられ、本発明の特徴的な構成要素は添付の特許請求の範囲に詳細に説明されている。図は図示するためだけであって、実寸に比例し示されていない。しかし、本発明自体は、その構成および実施方法のどちらに関しても添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって最適に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の目的は第２レベル・アセンブリ用のはんだ溶融階層を提供することによって実現された。
【００１４】
はんだ溶融階層は、カード・アセンブリ会社が、モジュールをカードまたは回路ボードへ取り付けるための無鉛はんだについて共通の解決策に移行しているために必要となってきている。しかし、接合温度は上面メタラジ（ＴＳＭ）構造によって許容される温度より高温になることができない。カード側はんだが、９５．５Ｓｎ／３．８Ａｇ／０．７Ｃｕ（またはこの組成に近い）共晶になるという業界の傾向は、カードはんだペースト中の９５．５Ｓｎ／３．８Ａｇ／０．７Ｃｕ（以後「ＳＡＣ」と呼ぶ）の３元共晶温度より高い液相線温度の金属間化合物相構造を有する非共晶組成物が望ましいことを意味している。ＳＡＣの共晶温度は２１７℃である。非共晶組成物は、カード接合の際にモジュール側フィレット中に金属間化合物相構造を存在可能にする。このような金属間化合物相構造は、不完全な液状化（liquification）の証左であるが、アセンブリの際の傾斜および崩壊の問題をなくすためにクリティカルなものである。
【００１５】
同様に、この金属間化合物相構造はより粘着性のあるＢＳＭ接合をもたらすことによってカードの再加工に役立ち、それによって、コラムをモジュールから同時に除去することなくカードから除去することを可能にする。このような非共晶合金で顕著な結果を示した例としては８２Ｓｎ／１８Ａｇおよび９３Ｓｎ／７Ｃｕがある。
【００１６】
本発明はＳｎＣｕ（スズ／銅）およびＳｎＡｇ（スズ／銀）合金を対象とする。スズ／銅の場合、共晶合金組成は９９．３％Ｓｎ／０．７％Ｃｕ（２２７℃）であり、評価した合金は９７Ｓｎ／３Ｃｕおよび９３Ｓｎ／７Ｃｕであった。９７Ｓｎ／３Ｃｕ合金で２３５℃のカード接合をすると、有望な結果が得られたが、より強固なカード接合および再加工プロセスを実現するためには改善が必要であった。９３Ｓｎ／７Ｃｕ合金で２３５℃のカード接合をすると、すべてのモジュールがどんな再加工も必要とせずに直立したままであった。これと対照的に、モジュール側およびカード側のどちらのはんだペーストにもＳＡＣを使用した従来の２３５℃のカード接合を試みるとすべてのモジュールが倒れた。唯一の代案は、モジュールを物理的に支えるためにモジュールの隅に取り付けられたスタンドオフを使用することであった。
【００１７】
スズ／銀の場合の共晶組成は９６．５％Ｓｎ／３．５％Ａｇで２２１℃であった。評価した非共晶合金組成は、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、８８Ｓｎ／１２Ａｇ、および８２Ｓｎ／１８Ａｇであった。９０Ｓｎ／１０Ａｇ合金で２３５℃のカード接合をすると、有望な結果が得られたが、より強固なカード接合および再加工プロセスを実現するためにはやはり改善が必要であった。８８Ｓｎ／１２Ａｇ合金のカード接合をすると、すべてのモジュールが２３５℃のカード接合リフローで残っていた。８２Ｓｎ／１８Ａｇ合金のカード接合をすると、すべてのモジュールが２４５℃のリフローの際に直立したままであった。
【００１８】
したがって、２３５℃のリフローでの第２レベル・アセンブリの場合、好ましい非共晶はんだ合金は９３Ｓｎ／７Ｃｕ、８８Ｓｎ／１２Ａｇ、または８２Ｓｎ／１８Ａｇのいずれかである。２４５℃以上のリフロー要件での第２レベル・アセンブリの場合、好ましい非共晶はんだ合金は８２Ｓｎ／１８Ａｇである。これらの非共晶合金は、モジュールＢＳＭへの取り付け中に金属間化合物相構造を形成する。この非共晶はんだ合金が９３Ｓｎ／７Ｃｕの場合、これらの金属間化合物はＣｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎである。この非共晶はんだ合金が８８Ｓｎ／１２Ａｇまたは８２Ｓｎ／１８Ａｇの場合、これらの金属間化合物はＡｇ３Ｓｎである。カード接合リフロー温度をより高くするには金属間化合物相構造の濃度がより高い非共晶はんだ合金を使用することが必要になることは、当業者には明らかであろう。
【００１９】
非共晶はんだ合金の好ましい体積は、接触パッドの寸法および相互接続フィーチャすなわちボール、コラム等の寸法に応じて変わる。上述の非共晶はんだ組成物それぞれの好ましい体積範囲は約０．０３３〜０．１２ｍｍ３（約２，０００〜７，０００立方ミル）である。ＢＳＭ接触パッドは直径０．８１ｍｍ（３２ミル）でありコラムの直径は０．２５ｍｍ（１０ミル）であった。上述の評価で使用した無鉛コラムは銅コラムであった。しかし、本発明は、銅コラムでの使用に限定されない。本発明のはんだ階層は、容易にはんだ付けできるめっき被覆、ならびにＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、およびＰｔの合金を有する標準的なコバール（ＮｉＦｅ）合金にも適用できる。同様に、本発明は、一般の無鉛はんだボールまたは無鉛はんだ接続にも適合している。
【００２０】
開示したスズ／銅およびスズ／銀の非共晶合金に少量の第３の成分あるいはさらに第４の成分を追加しても階層構造に影響を与えず、したがって、このような追加は開示した発明の範疇内にあることは、当業者なら判るであろう。追加した成分は銅および銀のように容易にスズと金属間化合物を形成しなければならない。可能な追加成分の例には、ニッケル、コバルト、および金が含まれる。というのは、ニッケル／スズ、コバルト／スズ、および金／スズは周知のスズ金属間化合物であるからである。
【００２１】
本発明はコラム相互接続にも限定されない。本発明は、「ばね」、「コネクタ」、「ｓコネクタ」、「ｃコネクタ」、「カンチレバー・ビーム」、および、部材がどちらの側、すなわちセラミック側およびカード側にも接合が困難なほぼ任意のアセンブリにも適用できる。本発明は、温度階層の追加の利点を有し、接合／再加工プロセスに役立つ機械的なスタンドオフを必要としない満足できる無鉛合金システムの使用を可能にする。
【００２２】
好ましい方法を、電子モジュール２０の上側に取り付けられた回路チップ１０を示す図１を参照して示す。モジュール２０の下面に下面メタラジ（ＢＳＭ）パッド３０を設ける。一般的にグラファイトで作製される予備成形ボート４０は、モジュール２０上のＢＳＭパッド３０の位置と一致するように配列された開口５０を含む。次いで、このボート開口５０中に本発明の非共晶はんだ予備成形物６０を載置する。次いで、モジュール２０をボート４０上に載置して、ＢＳＭパッド３０が非共晶はんだ予備成形物６０と接触するようにする。次いで、得られるモジュール／ボート・アセンブリを一般に２３５℃乃至２４５℃の必要なリフロー温度まで加熱し、それによって、はんだ予備成形物６０をＢＳＭパッド３０上にリフローさせる。次いで、モジュール／ボート・アセンブリを冷却し、その結果、ＢＳＭパッド３０が非共晶はんだ合金で被覆される。
【００２３】
次いで、図２を参照すると、リフロー後のモジュール２０が示されている。得られる非共晶はんだ被覆ＢＳＭパッドは、一般にはんだバンプ７０と呼ぶ。図３を参照すると、一般的にグラファイトで作製され、はんだバンプ７０の位置と一致するように配置された開口９０を含む第２ボート８０が示されている。この実施例では銅コラム１００である無鉛はんだコラムをボート開口９０中に載置する。
【００２４】
図４を参照すると、はんだバンプ７０がコラム１００の端部に接触するようにモジュール２０がボート８０上に位置している。次いで、得られるモジュール／ボート・アセンブリを必要とされるリフロー温度まで加熱する。銅コラムの場合、この温度は最大で２６０℃であり、好ましくは２５０℃である。使用される特別なはんだ階層に応じてこのリフロー温度は３５０℃を超えることもできる。はんだバンプ７０はコラム１００の端部上にリフローされ、冷却後コラム１００をモジュール２０に接着させるモジュール側はんだフィレットを形成する。
【００２５】
次いで、図５を参照すると、本発明により得られる金属間化合物相構造１１０によってコラム１００が取り付けられたモジュール２０が示されている。次いで、図６を参照すると、この時点で回路ボードまたはカード１２０にアセンブルされたコラム１００が取り付けられた、得られるモジュール２０が示されている。この回路ボード１２０は、電気接触パッド１４０を備える。ＳＡＣはんだペースト１３０をこの接触パッド１４０に塗布する。コラム１００をボード１２０上に載置してコラム１００の自由端部がＳＡＣはんだペースト１３０に接触するようにする。次いで、モジュール／ボード・アセンブリを加熱してＳＡＣはんだペーストをコラム端部上にリフローさせる。リフローされたＳＡＣはんだペーストを冷却すると、ボード１２０にコラムを接着させるはんだ接合が形成される。この得られるモジュール／ボード・アセンブリは、本発明のモジュール側とボード側の接合の間にはんだ階層を含む。
【００２６】
次いで、図７を参照すると、スクリーン・オン・コラム法を用いる第２の方法が示されているが、この方法によって本発明の非共晶はんだ合金をペーストの形でコラム・アレイ上にスクリーン印刷し、次いでリフローする。この方法は、１つのリフロー・ステップを節約する。一般にＭｏまたはステンレス鋼から作製されたスクリーン・マスク２００を無鉛はんだコラム１００を含むコラム・ボート８０上に載置する。本実施形態では、コラム・ボート８０はフィレット開口１８０またはコラム開口９０の拡大された上側部分を含む。このスクリーン・マスク２００は、はんだコラム１００の位置と一致するように配列されたマスク開口１５０を有する。非共晶はんだ予備成形体６０と同じ組成物で作製された非共晶はんだペースト１６０をマスク開口１５０およびフィレット開口１８０中にスクリーン印刷する。
【００２７】
次いで、図８を参照すると、スクリーン・マスク２００が除去され、非共晶「はんだペースト・バンプ」１７０が一端上にあるコラム１００がコラム・ボート８０中に残される。このはんだペースト・バンプ１７０の幾何形状はスクリーン・マスク２００の厚さの組合せおよびコラム・ボート８０中のフィレット開口１８０の幾何形状によって決まる。
【００２８】
次いで、図９を参照すると、ＢＳＭパッド３０付きのモジュール２０がコラム・ボート８０上に載置されて、ＢＳＭパッド３０が非共晶はんだペースト・バンプ１７０に接触するようになっている。次いで、得られるモジュール／ボート・アセンブリを必要とされるリフロー温度まで加熱する。無鉛銅コラムの場合、この温度は最大で２４５℃までであり、好ましくは２５０℃である。使用される特別なはんだ階層に応じてこのリフロー温度は３５０℃を超えることもできる。この非共晶はんだペースト・バンプ１７０はコラム１００の端部上にリフローされ、冷却後コラム１００をモジュール２０に接着させるモジュール側はんだフィレットを形成する。
【００２９】
次いで、図１０を参照すると、本発明により得られる金属間化合物構造１１０によってコラム１００が取り付けられたモジュール２０が示されている。次いで、図１１を参照すると、この時点で回路ボードまたはカード１２０にアセンブリングされたコラム１００が取り付けられた、得られるモジュール２０が示されている。この回路ボード１２０は電気接触パッド１４０を有する。ＳＡＣはんだペースト１３０をこの接触パッド１４０に塗布する。コラム１００をボード１２０上に載置して、コラム１００の自由端部がＳＡＣはんだペースト１３０に接触するようにする。次いで、モジュール／ボード・アセンブリを加熱してＳＡＣはんだペーストをコラム端部上にリフローさせる。リフローされたＳＡＣはんだペーストを冷却すると、ボード１２０にコラムを接着させるはんだ接合が形成される。この得られるモジュール／ボード・アセンブリは、本発明のモジュール側とボード側の接合の間にはんだ階層を含む。
【００３０】
スタンドオフ・サポートの使用を必要とせずにカード・アタック・リフローを生き延びるのに、本発明は現存しないはんだ階層を実現した。これは初期のカード接合にクリティカルなだけでなく、これはカード再加工に対しても極めてクリティカルである。本発明では、コラムの大部分（９５％以上）がリフロー／カードからの除去の際にモジュールに取り付けられたままである。
【００３１】
上記で好ましい実施形態を説明したが、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｃｕ、およびＳｎ／Ａｇ／Ｃｕシステムの場合の非共晶はんだ組成物も本発明の範疇内であることは当業者なら当然分かるであろう。これらの非共晶はんだ溶体をモジュール側に使用し、併せて３．８〜４．０重量％のＡｇ、０．５〜０．９重量％のＣｕ、残余がＳｎである米国電子機器製造者協会（ＮＥＭＩ）の「標準」合金をカード側に使用するとき、自然な温度階層が実現されて、接合プロセスおよび再加工プロセスも円滑になる。これは、非共晶はんだ合金が自体の液相線温度がカード側のはんだ合金のものより高い金属間化合物を含むことにより生じる。したがって、溶融を開始させることができるが、不完全な液状化が存在し、それによって金属間化合物相構造が生じる。この金属間化合物相構造は、より高粘度になるが、それがこの解決策の成功の鍵である。それは接合／再加工プロセスの際にコラム、または他の部材を崩壊から防ぐ。
【００３２】
本発明は、これらの組成物のみに限定されない。本発明の開示は、これらの合金または同じ成分の同様な組成物の１つを用いて上述のコラム傾斜および再加工の問題を解決するためのものである。カード・アセンブリ会社は、カード側に取り付ける場合、共通の無鉛はんだに次第に移行しており、選択される組成は９５．５Ｓｎ／３．８Ａｇ／０．７Ｃｕに近くなっているように思われる。
【００３３】
また、本発明は、上記で説明した第２レベル・アセンブリ法に限定されない。他の無鉛第２レベル・アセンブリ法も本発明の非共晶はんだ組成物の使用により容易に恩恵を受け得ることは当業者には明らかであろう。実施例を図３に示すが、ここでは非共晶はんだ組成物が、ＢＳＭパッド３０を有するモジュール２０のボード１２０への第２レベルＢＧＡアセンブリ用はんだボール１９０として使用される。本発明の非共晶組成物からなるはんだボールを使用すると、再加工後はんだボールのほとんどがモジュールに取り付けられたままのはずだという点で既に議論したのと同じ再加工の利点が得られるはずである。これによって、ボードまたはカードの取り付けサイトを清浄にし再仕上げするために要する時間および労力が低減されるであろう。
【００３４】
本発明の開示を考慮すれば、本発明の精神から逸脱することなく、本明細書で具体的に記述したこれらの実施形態を越えて本発明に他の修正を加え得ることは当業者には明らかであろう。したがって、このような修正は添付の特許請求の範囲にのみ制限される本発明の範疇内と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図２】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図３】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図４】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図５】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図６】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第１の方法を示す図である。
【図７】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第２の方法を示す図である。
【図８】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第２の方法を示す図である。
【図９】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第２の方法を示す図である。
【図１０】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第２の方法を示す図である。
【図１１】第２レベル・アセンブリに用いる無鉛はんだ階層を提供する第２の方法を示す図である。
【図１２】本発明による無鉛ＢＧＡ構造の概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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