(57)【要約】      （修正有）【課題】パッケージと基板間のはんだボールによる接続を確実且つ容易にする方法を提供する。【解決手段】複数の端子２０２を有する回路部品のパッケージ２０１と複数の端子３０２を有する基板３０１とのはんだボール１０２による接続において、パッケージ２０１における各端子２０２の配置と合同な水平面内における配置にはんだボール１０２を保持し、はんだの融点以下である所定の温度において急激に昇華する昇華性物質により形成された板状の昇華性部材１０１で形成されたはんだボール配設板１００を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する、はんだの融点以下である所定の温度において急激に昇華する昇華性物質により形成された板材である
はんだボール配設板。
【請求項２】
前記複数の端子は、前記パッケージの底面内に形成された
請求項１に記載のはんだボール配設板。
【請求項３】
前記パッケージは、ボールグリッドアレイパッケージである
請求項１又は２に記載のはんだボール配設板。
【請求項４】
前記昇華性物質は、ナフタレン、パラジクロロベンゼン、シクロドデカン、又は樟脳である
請求項１乃至３の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
【請求項５】
前記板材の厚みは、前記はんだボールの直径と略一致する
請求項１乃至４の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
【請求項６】
前記板材の厚みは、前記はんだボールの直径未満であり、
前記はんだボールの下端は前記板材の外部へ露出する
請求項１乃至５の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
【請求項７】
前記はんだボールの下端及び上端は前記板材の外部へ露出する
請求項１乃至６の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
【請求項８】
複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する凹部を有する台部と、
上部に溶融状態の昇華性物質を注入可能な孔部を有し、前記凹部により前記はんだボールが保持された状態において、前記台部に被せられることによって、前記孔部から注入された、溶融状態の前記昇華性物質を保持する蓋部と
を備えたはんだボール配設板製造装置。
【請求項９】
凹部を有する台部と、
上部に孔部を有する蓋部と
を備えたはんだボール配設板製造装置におけるはんだボール配設板の製造方法であって、
前記凹部によって、複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持し、
前記台部に前記蓋部を被せ、
前記孔部から、溶融状態の昇華性物質を注入し、
前記蓋部によって、注入された前記溶融状態の昇華性物質を保持し、
その後前記昇華性物質を冷却する
はんだボール配設板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載のはんだボール配設板が、該はんだボール配設板を含む親はんだボール配設板から切り出される
はんだボール配設板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板（基板）に回路部品のパッケージ（パッケージ）を実装する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ：Ball Grid Array）パッケージは、底面に格子状に並んだ端子を有するパッケージである。ＢＧＡパッケージは、ＱＦＰ（Quad Flat Package）等に比べて、より多くの端子を設けることができるという利点を有する。又、ＢＧＡパッケージは、パッケージの周囲にリードが張り出さないので実装面積を縮小できるという利点を有する。
【０００３】
ＢＧＡパッケージを手作業により基板にはんだ付けすることは不可能である。そこで、ＢＧＡパッケージは、リフロー炉を用いたはんだ付けにより、基板に表面実装される。はんだ付けの前に、ＢＧＡパッケージの各端子にははんだボールが予め形成されている。基板に一旦はんだ付けされたＢＧＡパッケージを基板から取り外すと、ＢＧＡパッケージの各端子にははんだボールが形成されていない。そのため、ＢＧＡパッケージを基板に再度はんだ付けするためには、ＢＧＡパッケージの各端子にはんだボールを改めて形成する必要がある。ところが、はんだボールを形成するための専用の装置を用いることなく、ＢＧＡパッケージの各端子にはんだボールを形成することは困難である。
【０００４】
ＢＧＡパッケージと基板とのはんだ付けを容易にする技術の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の半導体装置の製造方法では、金属ボール配設板を用いて、ＢＧＡパッケージが基板にはんだ付けされる。まず、金属ボール配設板が製造される。具体的には、ＢＧＡパッケージの端子と同様に配列された型を使用して、加熱されたはんだボールが、合成樹脂（硬質発泡スチロール等）製の板に埋め込まれる。次に、ＢＧＡパッケージ、金属ボール配設板、及び基板は、ＢＧＡパッケージの各電極と基板の各電極と各はんだボールとが互いに重なる位置に配置される。続いて、ＢＧＡパッケージ、金属ボール配設板、及び基板は、互いに重なった状態が維持されるように加圧された状態において加熱される。金属ボール配設板が加熱された結果、合成樹脂の一部が気化消滅し、各はんだボールが溶融することにより、ＢＧＡパッケージの各電極と基板の各電極とがはんだ付けされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７８１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、金属ボール配設板は、合成樹脂により形成される。そのため、金属ボール配設板が加熱された際に、溶融した合成樹脂の一部が、ＢＧＡパッケージの各電極と基板の各電極とのはんだ付けを阻害する（不確実にする）という問題がある。又、特許文献１の技術では、ＢＧＡパッケージと基板とのはんだ付けの後に、気化消滅しなかった合成樹脂の一部を除去する工程が必要であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、パッケージと基板とのはんだ付けを確実且つ容易にすることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様において、はんだボール配設板は、複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する、はんだの融点以下である所定の温度において急激に昇華する昇華性物質により形成された板材である。
【０００９】
本発明の一態様において、はんだボール配設板製造装置は、複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する凹部を有する台部と、上部に溶融状態の昇華性物質を注入可能な孔部を有し、凹部によりはんだボールが保持された状態において、台部に被せられることによって、孔部から注入された、溶融状態の昇華性物質を保持する蓋部とを備える。
【００１０】
本発明の一態様において、はんだボール配設板の製造方法は、凹部を有する台部と、上部に孔部を有する蓋部とを備えたはんだボール配設板製造装置におけるはんだボール配設板の製造方法であって、凹部によって、複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持し、台部に蓋部を被せ、孔部から、溶融状態の昇華性物質を注入し、蓋部によって、注入された溶融状態の昇華性物質を保持し、その後昇華性物質を冷却する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パッケージと基板とのはんだ付けを確実且つ容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるはんだボール配設板の構成の一例を示す三面図である。
【図２】本実施形態におけるはんだボール配設板の構成の一例を示す正面図である。
【図３】本実施形態におけるはんだ付け方法を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態におけるはんだ付けの動作を説明する図である。
【図５】本実施形態におけるはんだ付けの動作を説明する図である。
【図６】本実施形態におけるはんだボール配設板製造装置の構成の一例を示す正面図である。
【図７】本実施形態におけるはんだボール配設板の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態における製造方法により製造されたはんだボール配設板の構成の一例を示す正面図である。
【図９】本実施形態におけるはんだボール配設板の製造方法の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
本実施形態における構成について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるはんだボール配設板の構成の一例を示す三面図である。具体的には、図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は上面図であり、図１（Ｃ）は側面図である。図２は、本実施形態におけるはんだボール配設板の構成の一例を示す正面図である。又、図２では、はんだ付けされる、基板及びパッケージが合わせて示されている。
【００１５】
本実施形態におけるはんだボール配設板１００は、複数のはんだボール１０２を、昇華性部材１０１により保持した板材である。はんだボール１０２の保持をより確実にするためには、板材の厚みははんだボール１０２の直径と同等程度である（略一致する）ことが望ましい。又、はんだボール１０２と端子２０２及び端子３０２とのはんだ付けにおける接触をより確実にするためには、はんだボール１０２の下端及び上端は板材の外部へ露出していることが望ましい。少なくともはんだボール１０２の一方（例えば、下端）は板材の外部へ露出していることが望ましい。
【００１６】
複数のはんだボール１０２は、パッケージ２０１における複数の端子２０２（パッド）の配置と合同な水平面内における配置を有する。又、基板３０１における複数の端子３０２（パッド）の一部は、パッケージ２０１における複数の端子２０２の配置と合同な水平面内における配置を有する。図１及び図２におけるはんだボール１０２の配置は一例（ＢＧＡパッケージに関する例）である。例えば、パッケージ２０１がＢＧＡパッケージである場合には、複数のはんだボール１０２は水平面内において格子状に配置される。又、例えば、パッケージ２０１がＱＦＰである場合には、複数のはんだボール１０２は水平面内において四角形状に配置される。
【００１７】
昇華性部材１０１は、はんだの融点（例えば、１８３〜２１７度Ｃ）以下である所定の温度において急激に昇華する。又、昇華性部材１０１は、当該所定の温度以上において急激に昇華又は沸騰する。但し、昇華性部材１０１は、常温では、固体であり、ほとんど昇華しない。昇華性部材１０１は、例えば、ナフタレン（融点は約８０度Ｃ、沸点は約２１８度Ｃ）、シクロドデカン（融点は約６０度Ｃ、沸点は約１１１度Ｃ）、パラジクロロベンゼン（融点は約５３度Ｃ、沸点は約１７４度Ｃ）、又は樟脳（融点は約１７５度Ｃ、沸点は約２０４度Ｃ）である。
【００１８】
本実施形態における動作について説明する。
【００１９】
まず、本実施形態におけるはんだ付けの動作について説明する。
【００２０】
図３は、本実施形態におけるはんだ付け方法を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
【００２１】
図４及び図５は、本実施形態におけるはんだ付けの動作を説明する図である。具体的には、図４は、はんだ付け直前における、はんだボール配設板１００、基板３０１、及びパッケージ２０１の状態を示す正面図である。又、図５は、はんだ付け後における、はんだボール１０２、基板３０１、及びパッケージ２０１の状態を示す正面図である。
【００２２】
本実施形態における動作の前提として、パッケージ２０１の端子２０２において、はんだボールは形成されていないこととする。即ち、パッケージ２０１ははんだボール形成前の状態であるか、基板に一旦はんだ付けされたパッケージ２０１の端子２０２におけるはんだは除去されていることとする。同様に、基板３０１においても、端子３０２におけるはんだは除去されていることとする。
【００２３】
まず、はんだボール配設板１００は、はんだボール配設板１００のはんだボール１０２の位置と基板３０１の端子３０２の位置とが上下に重なり合った状態において、基板３０１上に配置される（ステップＳ１１０）。
【００２４】
次に、パッケージ２０１は、はんだボール配設板１００のはんだボール１０２の位置とパッケージ２０１の端子２０２の位置とが上下に重なり合った状態において、はんだボール配設板１００上に配置される（ステップＳ１２０）。
【００２５】
続いて、はんだボール配設板１００は、リフロー炉又はドライヤーを用いて加熱される（ステップＳ１３０）。加熱により、まず、昇華性部材１０１の昇華が開始し、昇華性部材１０１は昇華により縮小する。
【００２６】
更なる加熱により、昇華性部材１０１は、昇華又は沸騰により気化し、基板３０１上からほぼ消滅する。
【００２７】
昇華性部材１０１がほぼ消滅した後、更に加熱することにより、はんだボール配設板１００のはんだボール１０２の溶融が開始する。
【００２８】
はんだボール１０２が完全に溶融すると、パッケージ２０１の端子２０２は基板３０１の端子３０２に接近し、両者は、溶融したはんだボールにより電気的に接続される。又、わずかに残っていた昇華性部材１０１は、完全に気化した結果、基板３０１上から消滅する。
【００２９】
続いて、加熱が停止される（ステップＳ１４０）。その結果、溶融したはんだボール１０２の温度が低下し、溶融したはんだボールは凝固する。以上の動作により、パッケージ２０１と基板３０１とは、はんだ付けされる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態におけるはんだボール配設板１００は、はんだボール１０２を、昇華性部材１０１により保持する。そして、昇華性部材１０１は、パッケージ２０１の端子２０２と基板３０１の端子３０２とがはんだ付けされる際に急激に昇華するので、はんだボール配設板１００のはんだボール１０２の溶融が開始する前に基板３０１上からほぼ消滅する。つまり、昇華性部材１０１は、端子２０２と端子３０２とのはんだ付けを阻害しない。そして、更なる加熱により、昇華性部材１０１は、基板３０１上から消滅する。つまり、端子２０２と端子３０２とのはんだ付けの後に、はんだボール配設板１００を構成していたはんだボール１０２以外の素材を除去する工程が不要である。従って、本実施形態におけるはんだボール配設板１００には、パッケージと基板とのはんだ付けを確実且つ容易にするという効果がある。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態におけるはんだボール配設板の製造方法である、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３１】
本実施形態における構成について説明する。
【００３２】
図６は、本実施形態におけるはんだボール配設板製造装置の構成の一例を示す正面図である。但し、図６では、はんだボール配設板の製造に使用される、はんだボールが合わせて示されている。
【００３３】
本実施形態におけるはんだボール配設板製造装置６００は、台部４００と、蓋部５００とを含む。
【００３４】
台部４００は、耐熱素材により形成された平板である。台部４００は、はんだボール配設板１００における複数のはんだボール１０２の配置と合同な水平面内における位置に、凹部４０１を有する。凹部４０１は、はんだボール配設板１０３の材料であるはんだボール１０２の底部を、はんだボール配設板１０３における複数のはんだボール１０２の配置と合同な水平面内における位置において保持する。
【００３５】
台部４００は、勘合部４０２を更に有する。勘合部４０２は、蓋部５００を台部４００に勘合させる。勘合部４０２は、例えば、蓋部５００の外壁（又は内壁）に勘合する枠である。勘合部４０２は、蓋部５００と台部４００との勘合をロックするロック機構を有してもよい。
【００３６】
台部４００は、気密保持部４０３を更に有する。気密保持部４０３は、勘合部４０２における気密性及び耐圧性を実現する。気密保持部４０３は、例えば、勘合部４０２の内壁（又は外壁）に勘合するオーリングである。
【００３７】
蓋部５００は、耐熱素材により形成された底部を有しない箱である。蓋部５００内の空間（保持部５０１）の水平方向の断面における寸法は、はんだボール配設板１０３の水平方向の断面における外形寸法とほぼ等しい。台部４００と蓋部５００とが勘合することにより、保持部５０１は昇華性部材１０１の材料である溶融した昇華性物質を保持する。
【００３８】
蓋部５００は、孔部５０２を更に有する。孔部５０２は、例えば、蓋部５００の上部に形成される。溶融した昇華性物質は、孔部５０２から保持部５０１へ注入可能である。
【００３９】
はんだボール配設板製造装置６００は、孔部５０２を経由して、加圧装置（不図示）及び加熱装置（不図示）に接続される。あるいは、はんだボール配設板製造装置６００は、加圧装置と加熱装置とを更に含んでもよい。
【００４０】
加圧装置は、昇華性物質を加圧することにより、昇華性物質を溶融可能な状態にする。
【００４１】
加熱装置は、加圧装置により溶融可能な状態にされた昇華性物質を加熱することによって、昇華性物質を溶融する。加熱装置は、耐熱性及び耐圧性を有する接続部（不図示）を経由して、孔部５０２に接続される。加熱装置は、加圧装置に接続されるか、又は加圧装置と同体である。
【００４２】
本実施形態における動作について説明する。
【００４３】
図７は、本実施形態におけるはんだボール配設板の製造方法を示すフローチャートである。尚、図７に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
【００４４】
本実施形態における動作の前提として、はんだボール配設板１０３の材料であるはんだボール１０２は、既に製造されていることとする。又、昇華性物質は、既に溶融されていることとする。
【００４５】
まず、はんだボール１０２が、台部４００の凹部４０１に配置される（ステップＳ２１０）。
【００４６】
次に、蓋部５００が、台部４００に勘合される（ステップＳ２２０）。
【００４７】
続いて、溶融された昇華性物質が、孔部５０２から保持部５０１へ注入される（ステップＳ２３０）。
【００４８】
続いて、注入された溶融状態の昇華性物質が冷却される（ステップＳ２４０）。その結果、昇華性物質が固化する。
【００４９】
続いて、台部４００から蓋部５００が取り外される（ステップＳ２５０）。以上の動作により、はんだボール配設板１０３が製造される。
【００５０】
図８は、本実施形態における製造方法により製造されたはんだボール配設板の構成の一例を示す正面図である。図８に示すように、本実施形態における製造方法においては、はんだボール配設板１０３の昇華性部材１０１から、はんだボール１０２の下部が露出する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態における製造方法では、台部４００は、はんだボール配設板１００における複数のはんだボール１０２の配置と合同な水平面内における位置に、凹部４０１を有する。そして、台部４００と蓋部５００とにより構成された空間（保持部５０１）に溶融した昇華性物質が注入された後に、昇華性物質が冷却されることによって、昇華性物質が固化する。従って、本実施形態における製造方法では、はんだボール１０２が正確に配置されたはんだボール配設板１０３を製造できるという効果がある。
【００５２】
本実施形態における変形例について説明する。
【００５３】
図９は、本実施形態におけるはんだボール配設板の製造方法の変形例を説明する図である。具体的には、図９は、はんだボール配設板１０３を含む、より大きいはんだボール配設板を示す上面図である。
【００５４】
例えば、端子の間隔は共通であるが、端子数は異なるＢＧＡパッケージの規格（以下、「パッケージ規格Ａ」と称す）が存在する。
【００５５】
そこで、本変形例においては、まず、パッケージ規格Ａにおける最大の端子数以上の数のはんだボール１０２を含む親はんだボール配設板１０４が製造される。
【００５６】
次に、実際にはんだ付けを行う対象であるパッケージ２０１の端子数に応じた切り出し位置１０５において、親はんだボール配設板１０４からはんだボール配設板１０３が切り出される。
【００５７】
以上説明したように、本変形例では、様々な端子数のパッケージ規格Ａに準拠したパッケージ２０１に適合するはんだボール配設板１０３の製造が容易であるという効果がある。
【００５８】
以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。
【００５９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する、はんだの融点以下である所定の温度において急激に昇華する昇華性物質により形成された板材である
はんだボール配設板。
（付記２）
前記複数の端子は、前記パッケージの底面内に形成された
付記１に記載のはんだボール配設板。
（付記３）
前記パッケージは、ボールグリッドアレイパッケージである
付記１又は２に記載のはんだボール配設板。
（付記４）
前記昇華性物質は、ナフタレン、パラジクロロベンゼン、シクロドデカン、又は樟脳である
付記１乃至３の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
（付記５）
前記板材の厚みは、前記はんだボールの直径と略一致する
付記１乃至４の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
（付記６）
前記板材の厚みは、前記はんだボールの直径未満であり、
前記はんだボールの下端は前記板材の外部へ露出する
付記１乃至５の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
（付記７）
前記はんだボールの下端及び上端は前記板材の外部へ露出する
付記１乃至６の何れか１項に記載のはんだボール配設板。
（付記８）
複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持する凹部を有する台部と、
上部に溶融状態の昇華性物質を注入可能な孔部を有し、前記凹部により前記はんだボールが保持された状態において、前記台部に被せられることによって、前記孔部から注入された、溶融状態の前記昇華性物質を保持する蓋部と
を備えたはんだボール配設板製造装置。
（付記９）
凹部を有する台部と、
上部に孔部を有する蓋部と
を備えたはんだボール配設板製造装置におけるはんだボール配設板の製造方法であって、
前記凹部によって、複数の端子を有する回路部品のパッケージにおける各前記端子の配置と合同な水平面内における配置においてはんだボールを保持し、
前記台部に前記蓋部を被せ、
前記孔部から、溶融状態の昇華性物質を注入し、
前記蓋部によって、注入された前記溶融状態の昇華性物質を保持し、
その後前記昇華性物質を冷却する
はんだボール配設板の製造方法。
（付記１０）
付記１に記載のはんだボール配設板が、該はんだボール配設板を含む親はんだボール配設板から切り出される
はんだボール配設板の製造方法。
（付記１１）
前記複数の端子は、前記パッケージの底面内に形成された
付記８に記載のはんだボール配設板製造装置。
（付記１２）
前記ボール配設板製造装置は、加圧装置と、加熱装置とを更に備え、
前記加圧装置は、前記昇華性物質を加圧することにより、前記昇華性物質を溶融可能な状態にし、
前記加熱装置は、前記加圧装置により溶融可能な状態にされた前記昇華性物質を加熱することによって、該昇華性物質を溶融状態にする
付記８又は１１に記載のはんだボール配設板製造装置。
（付記１３）
前記複数の端子は、前記パッケージの底面内に形成された
付記９又は１０に記載のはんだボール配設板製造方法。
（付記１４）
前記ボール配設板製造装置は、加圧装置と、加熱装置とを更に備え、
前記加圧装置によって、前記昇華性物質を加圧することにより、前記昇華性物質を溶融可能な状態にし、
前記加熱装置によって、前記加圧装置により溶融可能な状態にされた前記昇華性物質を加熱することによって、該昇華性物質を溶融状態にする
付記９、１０、又は１３に記載のはんだボール配設板製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、基板にパッケージを実装する用途において利用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  はんだボール配設板
１０１  昇華性部材
１０２  はんだボール
１０３  はんだボール配設板
１０４  親はんだボール配設板
１０５  切り出し位置
２０１  パッケージ
２０２  端子
３０１  基板
３０２  端子
４００  台部
４０１  凹部
４０２  勘合部
４０３  気密保持部
５００  蓋部
５０１  保持部
５０２  孔部
６００  はんだボール配設板製造装置
【図１】
2018137261.tif 000003
【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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