(57)【要約】【課題】回路基板上へのＢＧＡ型半導体部品の取り付け、取り外しを容易に行うことができるＢＧＡ型半導体部品の実装方法を提供する【解決手段】ＢＧＡ半導体部品１の底面に複数のはんだバンプ１２を格子状に突設させ、回路基板２に、はんだバンプ１２を挿入可能な開口径を有するとともに、はんだバンプ１２と同じ間隔で形成され、当該回路基板２の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール２１を設ける。そして、はんだバンプ１２の融点よりも高い耐熱温度を有する治具ボード３を、回路基板２の底面側に配置するとともに、ＢＧＡ型半導体部品１を、はんだバンプ１２を回路基板２の上面側からスルーホール２１に挿入することにより、回路基板２の上面側に配置し、次いで、はんだバンプ１２を加熱してＢＧＡ型半導体部品１を回路基板２に溶着させ、その後、治具ボード３を回路基板２から取り外す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面に複数のはんだバンプが格子状に突設された半導体部品を回路基板に実装する半導体部品の実装方法において、
前記回路基板には、前記はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられ、
前記はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有し、前記スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられた治具ボードを、当該突設部を前記回路基板の底面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の底面側に配置するとともに、前記半導体部品を、前記はんだバンプを前記回路基板の上面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の上面側に配置し、次いで、前記治具ボードを加熱することにより、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着し、その後、前記治具ボードを前記回路基板から取り外すことを特徴とする半導体部品の実装方法。
【請求項２】
底面に複数のはんだバンプが格子状に突設された半導体部品を回路基板に実装する半導体部品の実装方法において、
前記回路基板には、前記はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられ、
前記はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有する治具ボードを、前記回路基板の底面側に配置するとともに、前記半導体部品を、前記はんだバンプを前記回路基板の上面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の上面側に配置し、次いで、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着し、その後、前記治具ボードを前記回路基板から取り外すことを特徴とする半導体部品の実装方法。
【請求項３】
前記治具ボードには、前記スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられ、
前記突設部を、前記回路基板の底面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記治具ボードを前記回路基板の底面側に配置することを特徴とする請求項２に記載の半導体部品の実装方法。
【請求項４】
前記治具ボードを加熱することにより、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着することを特徴とする請求項３に記載の半導体部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡ型半導体部品の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、底面にはんだバンプが格子状に突設されたＢＧＡ（Ball Grid Array）型半導体部品が知られている。これは、はんだバンプを回路基板のスルーホールに嵌合させ、リフロー炉で加熱することにより、ＢＧＡ型半導体部品を回路基板に溶着させる表面実装技術に用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱容量が小さく、導電性、高耐熱性を有する材料が板形状に形成され、はんだ付け対象である複数の角穴がマトリクス状に形成された基板に、ＢＧＡ型ＩＣの位置決め案内部材を有する、はんだ付け治具が開示されている。これによれば、はんだ付け部分を比較的少ない熱量で均一に加熱することができ、さらに導電性があるため、はんだ付け対象物がＩＣ等であっても静電気の影響を受けることなく、はんだ付け品質を向上させることができる。
また、例えば、特許文献２に開示されたＢＧＡパッケージ等の電子部品の実装用治具は、実装方向に垂直な面方向の動きを規制しつつ、実装方向に可動であるようにＢＧＡパッケージの外周の要所を拘束し得る枠体を含み、該枠体に、プリント基板に設けた位置決め孔に勘合し得るピンが設けられている。これにより、ＢＧＡパッケージ自体に手を加えることなく、手作業によって安価且つ簡易にそして精度良くＢＧＡパッケージを実装することが可能となる。
また、例えば、特許文献３には、台座の上に立てられた２本の位置決めピンを、ボールグリッドアレイパッケージのインタポーザ及びプリント配線板に予め空けられた位置決め穴又は切欠き穴に嵌合させる構造のボールグリッドアレイパッケージ位置決め治具が開示されている。これによれば、ＢＧＡパッケージのリペア性の悪さを向上させ、簡易な方法でＢＧＡパッケージ実装を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３３３５６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７２０４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４７６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の半導体部品の実装方法は、基板上に実装する形態であり、はんだに対して直接アクセスすることができないため、半導体部品の取り付け・取り外しを容易に行うことができないという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、回路基板へのＢＧＡ型半導体部品の取り付け、取り外しを容易に行うことができるＢＧＡ型半導体部品の実装方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、底面に複数のはんだバンプが格子状に突設された半導体部品を回路基板に実装する半導体部品の実装方法において、
前記回路基板には、前記はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられ、
前記はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有し、前記スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられた治具ボードを、当該突設部を前記回路基板の底面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の底面側に配置するとともに、前記半導体部品を、前記はんだバンプを前記回路基板の上面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の上面側に配置し、次いで、前記治具ボードを加熱することにより、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着し、その後、前記治具ボードを前記回路基板から取り外すことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、底面に複数のはんだバンプが格子状に突設された半導体部品を回路基板に実装する半導体部品の実装方法において、
前記回路基板には、前記はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられ、
前記はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有する治具ボードを、前記回路基板の底面側に配置するとともに、前記半導体部品を、前記はんだバンプを前記回路基板の上面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記回路基板の上面側に配置し、次いで、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着し、その後、前記治具ボードを前記回路基板から取り外すことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の半導体部品の実装方法において、前記治具ボードには、前記スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、前記はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられ、
前記突設部を、前記回路基板の底面側から前記スルーホールに挿入することにより、前記治具ボードを前記回路基板の底面側に配置することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の半導体部品の実装方法において、前記治具ボードを加熱することにより、前記はんだバンプを加熱して前記半導体部品を前記回路基板に溶着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、半導体部品には、底面に複数のはんだバンプが格子状に突設され、回路基板には、はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられる。そして、はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有し、スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられた治具ボードが、当該突設部を回路基板の底面側からスルーホールに挿入されることにより、回路基板の底面側に配置されるとともに、半導体部品が、はんだバンプを回路基板の上面側からスルーホールに挿入されることにより、回路基板の上面側に配置され、次いで、治具ボードが加熱されることにより、はんだバンプが加熱されて半導体部品が回路基板に溶着され、その後、治具ボードが回路基板から取り外される。
したがって、治具ボードの突設部をスルーホールに挿入すれば治具ボードを適切に配置できることとなって、治具ボードの配置が容易となるとともに、回路基板の上面側から挿入されたはんだバンプをスルーホール内の突設部に当接させて位置決めを行うことが可能となって、はんだバンプの位置決めをより容易に行うことができ、また、回路基板の裏面側から直接且つ容易にはんだにアクセスすることができるため、ＢＧＡ型半導体部品を回路基板上に容易に実装することができる。
また、半導体部品が回路基板に溶着された状態において、回路基板の裏面側から直接且つ容易にはんだにアクセスすることができることとなって、半導体部品の取り外しをより容易に行うことができる。
また、回路基板の底面側に配置された治具ボードにより、加熱により溶解したはんだが、スルーホールから落下したり垂れてしまうことがなくなり、ショート等の不具合の発生を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、半導体部品には、底面に複数のはんだバンプが格子状に突設され、回路基板には、はんだバンプを挿入可能な開口径を有するとともに、はんだバンプと同じ間隔で形成され、当該回路基板の厚さ方向に貫通する複数のスルーホールが備えられる。そして、はんだバンプの融点よりも高い耐熱温度を有する治具ボードが、回路基板の底面側に配置されるとともに、半導体部品が、はんだバンプが回路基板の上面側からスルーホールに挿入されることにより、回路基板の上面側に配置され、次いで、はんだバンプが加熱されて半導体部品が回路基板に溶着され、その後、治具ボードが回路基板から取り外される。
したがって、回路基板の底面側に配置された治具ボードにより、スルーホールに挿入されるはんだバンプの位置決めが容易となって、ＢＧＡ型半導体部品を回路基板上に容易に実装することができる。
また、半導体部品が回路基板に溶着された状態において、回路基板の裏面側から直接且つ容易にはんだにアクセスすることができることとなって、半導体部品の取り外しをより容易に行うことができる。
また、回路基板の底面側に配置された治具ボードにより、加熱により溶解したはんだが、スルーホールから落下したり垂れてしまうことがなくなり、ショート等の不具合の発生を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果が得られるのは無論のこと、治具ボードには、スルーホールに挿入可能な径を有するとともに、はんだバンプと同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部が備えられ、突設部が、回路基板の底面側からスルーホールに挿入されることにより、治具ボードが回路基板の底面側に配置される。
したがって、治具ボードの突設部をスルーホールに挿入すれば治具ボードを適切に配置できることとなって、治具ボードの配置が容易となる。また、回路基板の上面側から挿入されたはんだバンプをスルーホール内の突設部に当接させて位置決めを行うことが可能となって、はんだバンプの位置決めをより容易に行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果が得られるのは無論のこと、治具ボードが加熱されることにより、はんだバンプが加熱されて半導体部品が回路基板に溶着される。
したがって、半導体部品の実装に際して、治具ボードにより、直接且つ容易にはんだにアクセスすることができることとなって、実装をより適切且つ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本実施形態では、半導体部品を回路基板上に搭載してはんだ付けすることにより、半導体部品を回路基板に実装させるとともに、回路基板にはんだ付けされた半導体部品を取り外すための方法について説明する。
【００１６】
まず、本実施形態の回路基板２に対する半導体部品１の実装構造について説明する。
図１は、本実施形態におけるＢＧＡ型半導体部品１が回路基板２に搭載される前における側面断面図である。また、図２は、治具ボード３の斜視図である。また、図３は、本実施形態におけるＢＧＡ型半導体部品１の実装方法を説明するための説明図である。さらに、図４は、回路基板２に実装されたＢＧＡ型半導体部品１の取り外し方法を説明するための説明図である。
【００１７】
本実施形態における半導体部品１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型を採用しており、例えば、図１に示すように、図示しない電子部品等を内部に備える筐体１１と、筐体１１の底面に格子状に突設された複数のはんだバンプ１２と、を備えて構成されている。
はんだバンプ１２は、例えば、円柱状に形成されており、回路基板２に形成されたスルーホール２１に挿入され、スルーホール２１に設けられたランド２２に対して溶着されることにより、電極としての役割を果たす。
はんだバンプ１２のＢＧＡ型半導体部品１からの突出方向の長さは、回路基板２の厚み方向の長さよりも短く形成されている。そのため、はんだバンプ１２は、スルーホール２１に挿入された状態において回路基板２の底面側に突出しないこととなる。
【００１８】
回路基板２は、例えば、ガラスエポキシ材等の材料から構成され、上述したＢＧＡ型半導体部品１等の電子部品が搭載される。回路基板２には、当該回路基板２の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール２１が形成されている。
スルーホール２１は、ＢＧＡ型半導体部品１のはんだバンプ１２を挿入可能な開口径を有し、はんだバンプ１２と同じ間隔で形成されている。各スルーホール２１には、互いに絶縁されるランド２２が形成されている。このランド２２は、導電性の材料から成り、例えば、銅箔（Ｃｕ）が用いられる。
【００１９】
治具ボード３は、例えば、はんだバンプ１２の融点よりも高い耐熱温度を有し、はんだの実装温度ではんだが付着しない材料（例えば、ガラスエポキシ材、セラミック等）から成り、ＢＧＡ型半導体部品１の回路基板２に対する実装に際して、回路基板２の底面側に配置され、図示しない加熱装置により加熱される。治具ボード３の上面には、回路基板２のスルーホール２１に挿入可能な径を有する突設部３１が形成されている。
突設部３１は、回路基板２のスルーホール２１に挿入可能な径を有し、はんだバンプ１２及びスルーホール２１と同じ間隔で形成されている。
【００２０】
例えば、ＢＧＡ型半導体部品１の底面に突設されたはんだバンプ１２が１．０ｍｍの間隔で設けられている場合、このはんだバンプ１２と同一の間隔で形成される回路基板２のスルーホール２１と、治具ボード３の突設部３１も、１．０ｍｍの間隔で設けられることとなる。この場合、例えば、スルーホール２１に設けられるランド２２は０．６ｍｍ程度の開口径に形成され、当該ランド２２が形成されたスルーホール２１に挿入されるはんだバンプ１２及び突設部３１は、０．５ｍｍ程度の直径に形成される。
【００２１】
次に、図３を参照しながら、ＢＧＡ型半導体部品１の回路基板２に対する実装方法について説明する。
【００２２】
図３（ａ）は、ＢＧＡ型半導体部品１が実装される前における回路基板２の側面断面図である。
まず、図３（ｂ）において、治具ボード３を回路基板２の底面側に配置する。このとき、治具ボード３の上面に突設された突設部３１を、回路基板２のスルーホール２１のそれぞれに、底面側から挿入させるようにして配置する。
次いで、図３（ｃ）において、ＢＧＡ型半導体部品１を回路基板２の上面側に配置する。このとき、ＢＧＡ型半導体部品１の筐体１１の底面に突設されたはんだバンプ１２を、回路基板２に設けられたスルーホール２１のそれぞれに、上面側から挿入させるようにして配置する。また、このとき、スルーホール２１の内部において、はんだバンプ１２を予め底面側から挿入されている突設部３１と当接させる。
【００２３】
さらに、図３（ｃ）の状態で、回路基板２の底面側に配置された治具ボード３に、はんだを溶解可能な温度の熱を加え、スルーホール２１内の上面側から挿入されているはんだバンプ１２に直接アクセスしながら、はんだバンプ１２を加熱して溶解させ、ＢＧＡ型半導体部品１を回路基板２に溶着させる。この実装は、例えば、１７０℃での６０〜１２０秒の予熱、最高温度２６０℃での５〜１０秒の加熱で実現される。
その後、図３（ｄ）において、回路基板２の底面側に配置された治具ボード３を、回路基板２から取り外す。
以上の工程により、ＢＧＡ型半導体部品１が回路基板２に溶着されて回路基板２と電気的に接続され、実装作業が完了する。
【００２４】
次に、図４を参照しながら、回路基板２に実装されたＢＧＡ型半導体部品１の取り外し方法について説明する。
【００２５】
図４（ａ）は、ＢＧＡ型半導体部品１が実装された状態における回路基板２の側面断面図である。
まず、図４（ｂ）において、治具ボード３を回路基板２の底面側に配置する。このとき、治具ボード３の上面に突設された突設部３１を、回路基板２のスルーホール２１のそれぞれに、底面側から挿入させるようにして配置する。
次いで、図４（ｂ）の状態で、回路基板２の底面側に配置された治具ボード３にはんだを溶解可能な温度の熱を加え、スルーホール２１内の上面側から挿入されているはんだバンプ１２に直接アクセスしながら、はんだバンプ１２を加熱して溶解させる。
さらに、図４（ｃ）において、溶解されて液体状となったはんだバンプ１２のはんだを、吸引具４等により吸引して除去する。
以上の工程により、回路基板２に実装されたＢＧＡ型半導体部品１の取り外し作業が完了する。
【００２６】
以上説明した本実施形態におけるＢＧＡ型半導体部品１の実装方法によれば、ＢＧＡ型半導体部品１には、底面に複数のはんだバンプ１２が格子状に突設され、回路基板２には、はんだバンプ１２を挿入可能な開口径を有するとともに、はんだバンプ１２と同じ間隔で形成され、当該回路基板２の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール２１が備えられる。そして、はんだバンプ１２の融点よりも高い耐熱温度を有し、スルーホール２１に挿入可能な径を有するとともに、はんだバンプ１２と同じ間隔で格子状に突設された複数の突設部３１が備えられた治具ボード３が、当該突設部３１を回路基板２の底面側からスルーホール２１に挿入されることにより、回路基板２の底面側に配置されるとともに、ＢＧＡ型半導体部品１が、はんだバンプ１２を回路基板２の上面側からスルーホール２１に挿入されることにより、回路基板２の上面側に配置され、その後、治具ボード３が加熱されることにより、はんだバンプ１２が加熱されてＢＧＡ型半導体部品１が回路基板２に溶着される。また、ＢＧＡ型半導体部品１が回路基板２に溶着された状態において、治具ボード３を加熱した後に、はんだが除去されることにより、回路基板２からＢＧＡ型半導体部品１が取り外される。
したがって、治具ボード３の突設部３１をスルーホール２１に挿入すれば治具ボード３を適切に配置できることとなって、治具ボード３の配置が容易となるとともに、回路基板２の上面側から挿入されたはんだバンプ１２をスルーホール２１内の突設部３１に当接させて位置決めを行うことが可能となって、はんだバンプ１２の位置決めをより容易に行うことができ、また、回路基板２の裏面側から直接且つ容易にはんだにアクセスすることができるため、ＢＧＡ型半導体部品１を回路基板２上に容易に実装することができる。
また、ＢＧＡ型半導体部品１が回路基板２に溶着された状態において、回路基板２の裏面側から直接且つ容易にはんだにアクセスすることができることとなって、ＢＧＡ型半導体部品１の取り外しをより容易に行うことができる。
また、回路基板２の底面側に配置された治具ボード３により、加熱により溶解したはんだが、スルーホール２１から落下したり垂れてしまうことがなくなり、ショート等の不具合の発生を防止することができる。
【００２７】
なお、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、はんだバンプ１２の形状は円柱状に限られることなく、球型や円錐型等を適宜採用することができる。
また、突設部３１が設けられていないシート状の治具ボード３を使用する構成であっても良い。
また、例えば、半導体部品１にはんだバンプ１２が格子状に設けられた例を用いて説明したが、はんだバンプ１２が半導体部品１の底面における周辺部のみに設けられている構成等であっても良い。
また、量産を行う際には、銅箔等を埋め込んで回路基板２のスルーホール２１を無くしても良く、回路基板２をパターン変更無しに通常の回路基板としても使用することもできる。
また、上記実施形態では、回路基板２に対する半導体部品１の取り付け及び取り外しに際して、回路基板２の底面側に配置した治具ボード３を加熱することによりはんだバンプ１２を溶解させる場合について説明したが、加熱方法はこれに限られず、例えば、リフロー炉により全体を加熱する方式を採用しても良い。この場合であっても、治具ボード３により、半導体部品１の位置決めが容易になるとともに、加熱されて溶解したはんだがスルーホール２１から垂れてしまうこと等を防止するという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態におけるＢＧＡ型半導体部品が回路基板に搭載される前における側面断面図である。
【図２】治具ボードの斜視図である。
【図３】本実施形態におけるＢＧＡ型半導体部品の実装方法を説明するための説明図である。
【図４】回路基板に実装されたＢＧＡ型半導体部品の取り外し方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ＢＧＡ型半導体部品（半導体部品）
１２  はんだバンプ
２    回路基板
２１  スルーホール
３    治具ボード
３１  突設部
【図１】
2008171992.tif 000003
【図２】
2008171992.tif 000004
【図３】
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【図４】
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