(57)【要約】【課題】本発明は、リフロー時の半導体装置の山反りによる接続不良を防止する電子装置、プリント基板、印刷マスクおよび電子装置の製造方法を提供する。【解決手段】プリント基板２１には、半導体装置３０のはんだボール３３に対向する位置に複数のパッド２２が格子状に設けられている。中央部に形成された複数のパッド２２上には、第１のクリームはんだ２３ａが印刷されている。外周部に形成されたパッド２２上には第１のクリームはんだ２３ａよりも径が小さく、細い第２のクリームはんだ２３ｂが印刷されている。したがって、リフロー加熱時に、半導体装置が山反りし、半導体装置３０の外周部がプリント基板に近づいたとしても、はんだ供給量を少なくしているため、隣接するはんだ間での接続は生じない。【選択図】  図２
2005011921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に複数のボール状の接着部材を有するエリアアレイ型の半導体部品と、
複数の電極パッドを有し、上記エリアアレイ部品の実装表面における中央部のボール状接着部材と上記電極パッドとを第１の幅からなる第１の接着部材で接続され、上記エリアアレイ部品の実装表面における端部のボール状接着部材と上記電極パッドとを上記第１の幅よりも小さい第２の幅からなる第２の接続部材で接続され、上記半導体部品が実装されたプリント基板と、
を有することを特徴とする電子装置。
【請求項２】
複数の電極パッドを有し、エリアアレイ型の半導体部品を実装するプリント基板において、
第１の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する上記電極パッド上に印刷された第１の接着部材と、
上記第１の幅よりも小さい第２の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する上記電極パッド上に印刷された第２の接着部材と、
を有することを特徴とするプリント基板。
【請求項３】
エリアアレイ型の半導体部品をプリント基板に対して実装する際、プリント基板に接着部材を印刷するために用いられる印刷マスクにおいて、
上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する部分に貫通して設けられ、第１の開口径を有する接着部材を埋め込むための第１の開口部と、
上記半導体部品の実装表面における端部に対応する部分に貫通して設けられ、上記第１の開口部よりも小さい第２の開口部を有する接着部材を埋め込むための第２の開口部と、
を有することを特徴とする印刷マスク。
【請求項４】
複数の電極パッドを有するプリント基板に対してエリアアレイ型の半導体部品が実装された電子装置の製造方法において、
上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する部分に貫通して設けられ、第１の開口径を有する第１の開口部と、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する部分に貫通して設けられ、上記第１の開口部よりも小さい第２の開口部を有する第２の開口部とを有する印刷マスクを、その第１及び第２の開口部が上記プリント基板の表面の上記電極パッドに対応するよう載置するステップと、
上記載置ステップにより上記プリント基板上に載置された印刷マスクの第１及び第２の開口部に接着部材を埋め込むステップと、
上記印刷マスクを上記プリント基板上から除去して、上記プリント基板上に、上記第１の開口径に対応した第１の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する上記電極パッド上に印刷された第１の接着部材と、上記第２の開口径に対応した第２の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する上記電極パッド上に印刷された第２の接着部材とを形成するステップと、
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エリアアレイ型の半導体部品を実装した電子装置に関し、更に実装に用いるプリント基板及び印刷マスクに関し、更にそれを用いた電子装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高機能化に伴って半導体装置の電極間ピッチが狭くなる一方、製造上の品質の確保が難しくなってきている。そこで、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等のように、パッケージの裏面に格子状に電極を配置したエリアアレイパッケージが注目されてきている。その反面、リフロー加熱時のパッケージの基板の反りが問題となっており、これによる接続不良を防止する装置が開発されてきている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３５２７６号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置では、パッケージ基板の谷反り（パッケージ基板の角部付近がプリント基板より離れる方向へ反ったケース）に対応して、その反り量に応じた厚みにクリームはんだを印刷するものであり、パッケージ基板の山反り（パッケージ基板の角部付近がプリント基板に近づく方向へ反ったケース）に対する対策は何ら考慮されていない。
【０００５】
即ち、図７（ａ）に示す従来の装置で製造されたパッケージ基板の場合、リフロー加熱によりパッケージ基板が山反りして図７（ｂ）に示す状態となると、パッケージ基板の端部において、図７（ｃ）に示すように隣接したはんだ同士が接触する状態が起こる。そして、リフロー加熱が終了し、図７（ｄ）に示すようにパッケージ基板の反りがなおっても、パッケージ基板の端部で生じたはんだの接触は解消されず、はんだショートが発生し、接続不良を起こしてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、リフロー時の半導体装置の山反りによる接続不良を防止する電子装置、プリント基板、印刷マスクおよび電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子装置は、一方の表面に複数のボール状の接着部材を有するエリアアレイ型の半導体部品と、複数の電極パッドを有し、上記エリアアレイ部品の実装表面における中央部のボール状接着部材と上記電極パッドとを第１の幅からなる第１の接着部材で接続され、上記エリアアレイ部品の実装表面における端部のボール状接着部材と上記電極パッドとを上記第１の幅よりも小さい第２の幅からなる第２の接続部材で接続され、上記半導体部品が実装されたプリント基板と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のプリント基板は、複数の電極パッドを有し、エリアアレイ型の半導体部品を実装するプリント基板において、第１の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する上記電極パッド上に印刷された第１の接着部材と、上記第１の幅よりも小さい第２の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する上記電極パッド上に印刷された第２の接着部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の印刷マスクは、エリアアレイ型の半導体部品をプリント基板に対して実装する際、プリント基板に接着部材を印刷するために用いられる印刷マスクにおいて、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する部分に貫通して設けられ、第１の開口径を有する接着部材を埋め込むための第１の開口部と、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する部分に貫通して設けられ、上記第１の開口部よりも小さい第２の開口部を有する接着部材を埋め込むための第２の開口部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電子装置の製造方法は、複数の電極パッドを有するプリント基板に対してエリアアレイ型の半導体部品が実装された電子装置の製造方法において、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する部分に貫通して設けられ、第１の開口径を有する第１の開口部と、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する部分に貫通して設けられ、上記第１の開口部よりも小さい第２の開口部を有する第２の開口部とを有する印刷マスクを、その第１及び第２の開口部が上記プリント基板の表面の上記電極パッドに対応するよう載置するステップと、上記載置ステップにより上記プリント基板上に載置された印刷マスクの第１及び第２の開口部に接着部材を埋め込むステップと、上記印刷マスクを上記プリント基板上から除去して、上記プリント基板上に、上記第１の開口径に対応した第１の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における中央部に対応する上記電極パッド上に印刷された第１の接着部材と、上記第２の開口径に対応した第２の幅を有し、上記半導体部品の実装表面における端部に対応する上記電極パッド上に印刷された第２の接着部材とを形成するステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、半導体装置をプリント基板に実装して電子装置を製造する製造装置１００の工程の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示す製造装置１００は、ライン上にはんだ印刷装置１を備えた第１の工程１１と、部品搭載装置２を備えた第２の工程１２と、はんだ硬化炉３を備えた第３の工程１３とを有している。そして、第１乃至第３の工程１１〜１３には、処理装置としてのＰＣ８が接続されている。
【００１３】
尚、本実施例は、全工程の処理を１台のパーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）で実行する構成であるが、これに限らず、各工程毎にＰＣを独立して配置し、各ＰＣを統括したＰＣを更に配置させた構成とすることも可能である。
【００１４】
第１の工程１１のはんだ印刷装置１は、図示せぬ基板供給装置より供給された配線基板の各接続用電極上に、配線基板の導電性接着部材として無鉛のクリームはんだ２３を後述する印刷マスク４０を用いて印刷法により、夫々印刷して塗布する作業を行うものである。尚、接続材料ははんだに限らず、他の接続材料も対象とすることができる。
【００１５】
第２の工程１２の部品搭載装置２は、はんだ印刷装置１の後段に設けられ、はんだが塗布された配線基板に対して、その表面上の搭載位置に半導体装置３０を、その半導体装置３０が有する接続用電極を配線基板の接続用電極に対向するよう配置させ、塗布されたはんだにのせ、半導体装置３０を配線基板に搭載する作業を行うものである。
【００１６】
第３の工程１３のはんだ硬化炉３は、部品搭載装置２の後段に設けられ、配線基板に半導体装置３０を搭載した状態ではんだを硬化させて、半導体装置３０の接続用電極をはんだによって接続用電極に固着して半導体装置３０を配線基板に装着し、更に後段の基板収納装置へ搬送する作業を行うものである。
【００１７】
次に、図２乃至図４を用いて、本発明の一実施例であるプリント基板２１、及びそれに実装した半導体装置３０の構成について説明する。
【００１８】
尚、本実施例では、半導体装置として、特に表面実装型エリアアレイ部品の中で、リフロー加熱時に山反りが生じやすいＰ−ＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｌｌｅｙ）を挙げて説明する。これは、基板にＩＣチップが搭載され、ワイヤーボンディングされ、モールド樹脂で封止されたエリアアレイ部品である。
【００１９】
図２は、はんだ硬化前（リフロー前、即ち第２の工程１２の後）の段階における半導体装置３０と、この半導体装置３０が搭載されたプリント基板との断面図である。図３は、半導体装置３０の裏面を示す平面図である。図４は、はんだ硬化（リフロー、即ち第３の工程１３）段階における半導体装置３０と、この半導体装置３０が搭載（実装）されたプリント基板との断面図である。
【００２０】
半導体装置３０は、図２に示すように、図示せぬ半導体チップと、この半導体チップが実装された基板３１と、この基板３１を保護するモールド樹脂３２と、はんだボール３３とから構成されている。はんだボール３３は、基板３１の裏面に形成された図示せぬ電極上に形成された半円形のはんだで、図３に示すように、格子状に複数配列されている。
【００２１】
プリント基板２１には、半導体装置３０のはんだボール３３に対向する位置に複数のパッド２２が格子状に設けられている。この複数のパッド２２上には、クリームはんだ２３が後述する印刷マスクを用いて印刷（塗布）されている。そして、このはんだボール３３とクリームはんだ２３とパッド２２を介して、半導体装置３０の電極とプリント基板２１の電極とが電気的に接続可能となる。
【００２２】
プリント基板２１のパッド２２上に印刷されたクリームはんだ２３は、第１のクリームはんだ２３ａと第２のクリームはんだ２３ｂとから構成されている。第１のクリームはんだ２３ａは、図３に示すエリアＡ以外の部分、即ち中央部に設けられたはんだボール３３に対向するよう印刷されている。
【００２３】
第２のクリームはんだ２３ｂは、図３に示すエリアＡの部分（即ち半導体装置３０の外周部、特に角部周辺）に設けられたはんだボール３３に対向するよう印刷されている。第２のクリームはんだ２３ｂは、第１のクリームはんだ２３ａと同じ高さで、かつ第１のクリームはんだ２３ａよりも径（幅）が小さく、細い形状となるよう印刷されている。
【００２４】
このような状態の半導体装置３０とプリント基板２１がはんだ硬化炉３に搬送され、第３の工程１３（リフロー加熱）が行われると、はんだボール３３とクリームはんだ２３（３ａ、３ｂ）が溶融し、半導体装置３０の電極とプリント基板２１のパッド２２が電気的に接続される。そして、溶融してはんだボール３３とクリームはんだ２３（３ａ、３ｂ）が接続した状態となった後に冷却することにより、はんだが固まり、プリント基板２１に半導体装置３０が固定されることとなる。
【００２５】
また、リフロー加熱時には、基板３１とモールド樹脂３２とが熱膨張係数の異なる素材から構成されていることにより、半導体装置３０の反りが発生する。図４に示す山反り（半導体装置３０の角部付近がプリント基板に近づく方向へ反った）状態は、特にモールド樹脂３２の融点を越える温度でのリフロー加熱時に生じるケースである。
【００２６】
図４に示すように、半導体装置３０が山反りになると、図３に示すエリアＡが特にプリント基板２１側へ反り返り、半導体装置３０の中央部がプリント基板２１から遠ざかる方向に反るようになる。即ち、半導体装置３０が山反りになるほど、半導体装置３０のエリアＡのはんだボール３３とプリント基板２１との距離は狭くなり、対向して塗布されているクリームはんだ２３が圧迫されることとなる。
【００２７】
そこで、本実施例では、半導体装置３０のエリアＡのはんだボール３３に対向する部分に、第２のクリームはんだ２３ｂを塗布している。したがって、半導体装置３０の山反りが生じ、エリアＡのはんだボール３３とプリント基板２１との距離が狭くなり、第２のクレームはんだ２３ｂが圧迫されたとしても、第２のクレームはんだ２３ｂは第１のクリームはんだ２３ａよりも細い形状で塗布されているので、隣接するはんだ同士が接触してしまう（接続不良の）可能性を低く抑えることができる。
【００２８】
次に、図５及び図６を用いて、はんだ印刷装置１による第１の工程１１において印刷されるクレームはんだ３３の印刷方法について説明する。図５は、はんだ印刷装置１で用いられる印刷マスク４０の平面図である。図６は、印刷マスク４０を用いて、プリント基板２１にクリームはんだ２３（２３ａ、２３ｂ）を印刷する方法を示す図である。
【００２９】
印刷マスク４０は、クリームはんだの印刷時に使用するもので、図５に示すように、パッド２２に対応する各位置に貫通した開口部４１が形成されている。開口部４１は、第１のクリームはんだ２３ａを形成するための第１の開口部４１ａと、第２のクリームはんだ２３ｂを形成するための第２の開口部４１ｂとからなる。
【００３０】
第２の開口部４１ｂは、半導体装置３０の角部周辺に相当する四隅のエリアＢの部分に形成されており、第１の開口部４１ａよりも小さい（狭い）開口径を有している。これに対して第１の開口部４１ｂは、半導体装置３０の中央部をはじめ、角部周辺以外に相当する部分に形成されている。
【００３１】
この結果、第２の開口部４１ｂによって供給されるクリームはんだの供給量が第１の開口部４１ａによる供給量よりも少なくなり、第２の開口部４１ｂに対応する半導体装置３０の角部周辺には、少ない量のクリームはんだが供給されるようになる。
【００３２】
このように形成された印刷マスク４０を、図６（ａ）に示すように、プリント基板２１の上にパッド２２に重なるように配置する。そして、へら４２を用いて全ての開口部４１（４１ａ、４１ｂ）の中にクリームはんだ４３を埋めていく。そして、印刷マスク４０をプリント基板２１からはがすことにより、図６（ｂ）に示すように、第１及び第２のクリームはんだ２３ａ、２３ｂがプリント基板２１上に印刷される。
【００３３】
以上の通り、本実施例では、半導体装置の角部周辺に対向して塗布されるプリント基板上の（第２の）クリームはんだを中央部に塗布される（第１の）クリームはんだよりも少ない（細い）量とすることにより、リフロー加熱時に半導体装置の基板の山反りが生じても、半導体装置の角部に形成された隣接するはんだが接触する事による接続不良を防止することができるという効果を奏する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リフロー時の半導体装置の山反りによる接続不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるプリント回路基板の製造工程の構成を示す図。
【図２】はんだ硬化前（リフロー前、即ち第２の工程１２の後）の段階における半導体装置３０と、この半導体装置３０が搭載されたプリント基板との断面図。
【図３】半導体装置３０の裏面を示す平面図。
【図４】はんだ硬化（リフロー、即ち第３の工程１３）段階における半導体装置３０と、この半導体装置３０が搭載（実装）されたプリント基板との断面図。
【図５】はんだ印刷装置１で用いられる印刷マスク４０の平面図。
【図６】印刷マスク４０を用いて、プリント基板２１にクリームはんだ２３（２３ａ、２３ｂ）を印刷する方法を示す図。
【図７】従来技術におけるリフロー加熱前後の半導体装置３０と、この半導体装置３０が搭載されたプリント基板の断面図。
【符号の説明】
１    はんだ印刷装置
２    部品搭載装置
３    はんだ硬化炉
２１    プリント基板
２２    パッド
２３    クリームはんだ
２３ａ    第１のクリームはんだ
２３ｂ    第２のクリームはんだ
３０    半導体装置（エリアアレイ部品）
３１    基板
３２    モールド樹脂
３３    はんだボール
４０    印刷マスク
４１ａ    第１の開口部
４１ｂ    第２の開口部
【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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