(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの接続用パッドに対する接続用バンプを複数のハンダバンプで構成した電子部品を実装基板に実装する方法において、前記実装基板に設けたハンダペースト印刷上に、上記ハンダバンプを構成するハンダ材料より低融点の材料からなる微小ハンダを設け、上記電子部品に設けた接続用バンプの少なくとも一部が前記ハンダペースト印刷に設けた微小ハンダと接触した状態で溶融接合を行うことを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
前記複数のハンダバンプの内に少なくとも１個のハンダバンプの融点が、他のハンダバンプの融点と異なることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品の実装方法に関するものであり、特に、ＢＧＡ／ＣＳＰ等に代表される部品下面に接合部を有する表面実装電子部品のハンダ接合部に発生するボイドを低減させるための構成に特徴ある電子部品の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置等の電子部品の小型化、高集積度化に伴って接続端子が増加するとともに狭ピッチ化しているが、この様な電子部品を実装する際に、多数の端子を効率良く配置するためにＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特に、パッケージを半導体チップと同程度の大きさにするＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等においては、ＢＧＡ構造を採用してＢＧＡ／ＣＳＰ部品としている。
【０００４】
ここで、図６乃至図９を参照して、この様なＢＧＡ／ＣＳＰ部品をプリント基板等の実装基板に搭載する際の一般的な実装方法を説明する。
図６参照
まず、プリント基板５０上に設けたフットパターン５１上にスクリーン印刷法を用いてハンダペーストを印刷してハンダペースト印刷５２を形成する。
なお、このハンダペースト印刷５２は、後述するＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０に設けたハンダバンプと１：１に対向するように２次元格子状に配置されている。
【０００５】
図７参照
次いで、Ｃｕパッド４３を介してハンダバンプ４５を形成したＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０をハンダバンプ４５とハンダペースト印刷５２とが対向するようにプリント基板５０上に搭載する。
なお、図において、符号４１，４２は、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０を構成するサブストレート基板及びモールド樹脂であり、また、符号４４はハンダレジストである。
【０００６】
図８参照
次いで、リフロー等の加熱装置を用いて加熱することによって、ハンダバンプ４５とハンダペースト印刷５２とを溶融接合してバンプ接合部４６を形成し、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０をプリント基板５０に電気的・機械的に接続する。
【０００７】
図９参照
この場合、ハンダペーストにより構成したハンダペースト印刷５２中のフラック等の気化により、バンプ接合部４６にボイド４７が発生する場合がある。
特に、プリント基板５０の両面にＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０等の電子部品を実装する際に、発生したボイド４７は、部品背面通過する際に、ボイド４７が発生したバンプ接合部４６の膨張により、隣接するバンプ接合部４６と接触してショートを起こしたり、或いは、プリント基板５０から浮き上がってＯｐｅｎ障害が生じたりする不良が発生する。
【０００８】
そこで、Ｘ線観察によりバンプ接合部におけるボイドの発生状態を観察し、多数のボイドが発生した場合、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０を取外し、プリント基板５０をクリーニングしたのち、新たなＢＧＡ／ＣＳＰ部品４０をクリーニングしたプリント基板５０に実装するリペア工程が行われることになる。
【０００９】
このようなボイド４７の発生は、Ｓｎ−Ｐｂ共晶ハンダを用いた場合において生ずるものであり、電子部品のボールピッチ狭ピッチ化／接続ボール数の増大に伴って発生する不良を低減させた、電気的／機械的接続の高信頼な製造方式が必要となってきている。
【００１０】
一方、環境問題対策の一環として、最近は鉛フリーハンダ製品開発に取り組んでおり（例えば、特許文献２参照）、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶ハンダ（融点：１８３℃）より高融点なＳｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ（融点：２１７℃）の採用が一般的になっている。
【特許文献１】特開平０９−００８０８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ボイド発生が多発している場合、Ｏｐｅｎ障害発生の可能性が大きくなり、上述のＸ線観察での見逃しが懸念される。
【００１２】
特に、より高融点の鉛フリーハンダを用いた場合には、ハンダ付け温度プロファイルの高温化及びハンダペースト中のフラックス成分の高沸点溶剤への変更等により、ハンダ接合部に発生するボイドの数もＳｎ−Ｐｂ共晶ハンダと比較して増大傾向にあり、電気的／機械的な接続信頼性を低下させるという問題がある。
【００１３】
また、鉛フリーハンダを用いた場合には、電子部品の耐熱性の問題から、ハンダ付け温度プロファイルの高温化が困難になるためハンダの融点より＋１０〜２０℃程度のピーク温度を採用しているため、この点からも電気的／機械的な接続信頼性を低下させる虞がある。
因に、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶ハンダの場合には、＋３０℃を確保することができる。
【００１４】
したがって、本発明は、ハンダ接合部におけるボイドは発生を抑制し、接合部における電気的／機械的接続の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ここで、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
上記課題を解決するために、本発明は、一つの接続用パッドに対する接続用バンプを複数のハンダバンプで構成した電子部品を実装基板に実装する方法において、実装基板に設けたハンダペースト印刷上に、ハンダバンプを構成するハンダ材料より低融点の材料からなる微小ハンダを設け、電子部品に設けた接続用バンプの少なくとも一部がハンダペースト印刷に設けた微小ハンダと接触した状態で溶融接合を行うことを特徴とする。
【００１６】
このように、接続用バンプを複数のハンダバンプで構成することによって、空間が構成されるとともに、ハンダ溶融時のハンダ濡れ活性を接続用パッド全体に発生させることができるため、ボイドを確実に逃がすことができる。
特に、低融点の材料からなる微小ハンダを設けているので、ハンダ接合部の中央部から溶融させることができ、それによってガスを外部に逃げやすくすることができる。
【００１７】
この場合、複数のハンダバンプの内に少なくとも１個のハンダバンプの融点が、他のハンダバンプの融点と異なるようにしても良く、ハンダバンプの溶融による一体化の時間を長くすることでき、それによって、ガスをより確実に逃がすことができるのでボイドの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、一つの接続用パッドに対する接続用バンプをハンダの溶融に伴って発生するガスを逃げやすくする構造を採用しているので、ハンダ接合部に発生するボイドを低減させ、電気的／機械的な接続の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、一つの接続用パッドに対する接続用バンプをハンダの溶融に伴って発生するガスを逃げやすくする構造、特に、一個の接続用バンプを複数のハンダバンプで構成した電子部品を実装基板に実装する場合に、実装基板側にもハンダの溶融に伴って発生するガスを逃げやすくする構造、特に、ハンダペースト印刷上にハンダバンプを構成するハンダ材料より低融点の材料からなる微小ハンダを設けた構成を採用するものである。
【実施例１】
【００２０】
ここで、実施例１を説明する前に、図１乃至図３を参照して、本発明の実施例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の実装工程の前提となる参考例１を説明する。
図１参照
図１は、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品の説明図で、右図はＢＧＡ／ＣＳＰ部品の概略的要部断面図で、左図は概略的要部平面図であり、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０は半導体チップ（図示を省略）を搭載したサブストレート基板１１をモールド樹脂（図示を省略）でモールドするとともに、サブストレート基板１１の裏面に設けた二次元格子状に配置したＣｕパッド１２に直径が例えば、Ｃｕパッド１２の直径の約半分のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕからなる２つのハンダバンプ１３をハンダペースト印刷（図示を省略）を介して溶融接合する。
なお、符号１４はハンダレジストである。
【００２１】
この時、２つのハンダバンプ１３が溶融して完全に一体にならないように、ハンダ溶融温度域のギリギリな温度プロファイルを作成し、ハンダバンプ１３全体が溶融する前の半溶融状態でハンダバンプ１３とＣｕパッド１２のみを接続させる。
この場合、２つのハンダバンプ１３は完全に分離していても良いし、或いは、一部において溶融接合していても良い。
【００２２】
図２参照
次いで、上述のＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０を、フットパターン３１上にハンダペーストをスクリーン印刷して形成したハンダペースト印刷３２を設けたプリント基板３０に対してハンダペースト印刷３２とハンダバンプ１３とが対向するように載置する。
【００２３】
図３参照
次いで、加熱装置（図示を省略）を用いて加熱することによって、ハンダバンプ１３とハンダペースト印刷３２とを溶融してハンダ接合部１６を形成し、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０とプリント基板３０とを電気的・機械的に接合する。
【００２４】
この時、図２に示すようにハンダバンプ１３とハンダペースト印刷３２との間には空間１５が形成されているので、ハンダペースト印刷３２に含まれるフラックスが気化して発生するガスを空間１５を介して効率的に逃すことができるので、バンプ接合部１６にボイドが発生することがない。
【００２５】
次に、図４を参照して、本発明の実施例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の実装工程の前提となるハンダバンプ構造に関する参考例２を説明する。
図４参照
図４は、本発明の実施例１の前提となる参考例２のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の説明図で、右図はＢＧＡ／ＣＳＰ部品の溶融前の概略的要部断面図で、左図はＢＧＡ／ＣＳＰ部品の概略的要部平面図であり、ＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０を構成するサブストレート基板１１の裏面に設けた二次元格子状に配置したＣｕパッド１２に直径が例えば、Ｃｕパッド１２の直径の約半分のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕからなるハンダバンプ１３とＳｎ−Ａｇ−Ｃｕより融点の低いＳｎ−Ｂｉ（融点＝１３９℃）からなる同じ大きさのハンダバンプ１７を設ける。
以降のプリント基板３０への実装工程は上記の参考例１の場合と同様である。
【００２６】
この参考例２においては、２つのハンダバンプ１３，１８の融点が互いに異なるので、ハンダ溶融温度プロファイルにおいて溶融時が異なるため溶融・流動時間が長くなるので、溶融に伴って発生するフラックスガスを効果的に逃すことができる。
【実施例２】
【００２７】
以上を前提として、次に、図５を参照して、本発明の実施例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の実装工程を説明する。
図５参照
図５は、本発明の実施例１の説明図であり、左図はプリント基板におけるハンダペースト印刷の概略的平面図であり、右図は溶融前の載置状態における概略的要部断面図であり、プリント基板３０の表面に設けた直径が、例えば、０．３５ｍｍのフットパターン３１の上に第１のハンダペーストをスクリーン印刷してハンダペースト印刷３２を形成したのち、第１のハンダペーストより低融点のハンダペーストを用いてハンダペースト印刷３２の中央部に直径が、例えば、０．１ｍｍのハンダボール３３を転写する。
以降のプリント基板３０への実装工程は上記の参考例１の場合と同様である。
【００２８】
この実施例１においては、実装基板側のハンダペースト印刷３２に低融点のハンダボール３３を設けているので、溶融接合時にハンダペースト印刷３２の中央部に設けたハンダボール３３から溶融するので、溶融接合時に発生するフラックスガスを外部に逃がし易くなり、ボイドの発生をより効果的に抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例及び前提となる参考例を説明してきたが、本発明は実施例及び前提となる参考例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、実施例及び前提となる参考例に記載した直径等の数値は記載した数値に限られるものではない。
【００３０】
また、上記の参考例１，２においては、１つのＣｕパッド１２に対して２個のハンダバンプを設けているが、ハンダバンプの数は必ずしも２個に限られるものではなく、３個以上設けても良いものである。
但し、ハンダバンプの高さが低くなる問題がある。
【００３１】
また、上記の参考例２において、３個以上のハンダバンプを設ける場合には、全てのハンダバンプの融点を互いに異なるように設定しても良いし、或いは、１個だけを他のハンダバンプと融点が異なるようにしても良いものである。
【００３２】
また、上記の実施例１においては、参考例１に記載したＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０を実装しているが、上述の参考例２に示したＢＧＡ／ＣＳＰ部品１０を実装しても良いものである。さらには、実装基板側に微小ハンダを設けているので、電子部品としては、従来のハンダバンプ構造の電子部品を設けても良いものである。
【００３３】
また、上記の実施例及び前提となる参考例においては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ或いはＳｎ−Ｂｉハンダとして説明しているが、これらのハンダに限られるものではなく、鉛フリーハンダであれば良く、さらには、必ずしも鉛フリーハンダに限られるものではなく、Ｓｎ−Ｐｂ系ハンダに対しても適用されるものである。
【００３４】
また、上記の実施例及び前提となる参考例においては、実装する電子部品をＢＧＡ／ＣＳＰ部品としているが、必ずしもＣＳＰ型に限られるものではなくＢＧＡを備えた電子部品であれば良い。
さらには、ＢＧＡを備えた電子部品に限られるものではなく、少なくともハンダバンプを備えた電子部品であれば適用可能である。
【００３５】
また、上記の実施例及び前提となる参考例においては、実装基板をプリント基板としているが、必ずしもプリント基板に限られるものではなく、インターポーザ等の各種の実装基板に適用されることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活用例としては、半導体装置の実装構造が典型的なものであるが、半導体装置に限られるものではなく、ハンダバンプを備えている場合には超電導デバイス、ＬＣＤ（液晶表示パネル）、或いは、強誘電体を用いた光デバイス等の他の電子部品の実装構造としても用いても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の前提となる参考例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の途中までの実装工程の説明図である。
【図２】本発明の前提となる参考例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の図１以降の途中までの実装工程の説明図である。
【図３】本発明の前提となる参考例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の図２以降の実装工程の説明図である。
【図４】本発明の前提となる参考例２のＢＧＡ／ＣＳＰ部品のハンダバンプ構造の説明図である。
【図５】本発明の実施例１のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の実装工程の説明図である。
【図６】従来のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の途中までの実装工程の説明図である。
【図７】従来のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の図６以降の途中までの実装工程の説明図である。
【図８】従来のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の図７以降の実装工程の説明図である。
【図９】従来のＢＧＡ／ＣＳＰ部品の実装における問題点の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ＢＧＡ／ＣＳＰ部品
１１  サブストレート基板
１２  Ｃｕパッド
１３  ハンダバンプ
１４  ハンダレジスト
１５  空間
１６  ハンダ接合部
１７  ハンダバンプ
３０  プリント基板
３１  フットパターン
３２  ハンダペースト印刷
３３  ハンダボール
４０  ＢＧＡ／ＣＳＰ部品
４１  サブストレート基板
４２  モールド樹脂
４３  Ｃｕパッド
４４  ハンダレジスト
４５  ハンダバンプ
４６  ハンダ接合部
４７  ボイド
５０  プリント基板
５１  フットパターン
５２  ハンダペースト印刷
【図１】
0004283091.tif 000002
【図２】
0004283091.tif 000003
【図３】
0004283091.tif 000004
【図４】
0004283091.tif 000005
【図５】
0004283091.tif 000006
【図６】
0004283091.tif 000007
【図７】
0004283091.tif 000008
【図８】
0004283091.tif 000009
【図９】
0004283091.tif 000010