JPH04233792A - 電子部品と回路板の接合方法 - Google Patents

電子部品と回路板の接合方法

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JPH04233792A
JPH04233792A JP3190227A JP19022791A JPH04233792A JP H04233792 A JPH04233792 A JP H04233792A JP 3190227 A JP3190227 A JP 3190227A JP 19022791 A JP19022791 A JP 19022791A JP H04233792 A JPH04233792 A JP H04233792A
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David George Magee
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路のような電子
部品を回路板に接合する方法、及びその方法によって形
成された回路板組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】小型で
安価な電子プリント回路板を大量生産するため、パッケ
ージされた集積回路のピンを回路板上にハンダ付けする
よりも、集積回路の切り出されたチップを回路板上に直
接取付けることが望ましい。パッケージの省略は最終的
な回路板組立体のコストと大きさを減少させる。これを
達成するために用いられている一つの技術は、プリント
回路板基板上への集積回路チップの配置と、超音波ある
いは他のワイヤボンディング技術の手段による集積回路
チップとプリント回路板の接触領域間の細いワイヤの接
続を含んでいる。
【０００３】しかしながら、ワイヤボンディング技術に
は限界があり、安価な回路板の大量生産には適していな
い。これはそのような技術が各回路板及び各接続を連続
して行わなければならないステップを含むためである。 また、ワイヤボンディングは比較的壊れやすい。
【０００４】フリップチップ（ｆｌｉｐ　　ｃｈｉｐ）
という他の技術も知られている。これは集積回路チップ
とプリント回路板とを対面接触させるように配置し、ハ
ンダ柱の手段によってそれらの個々の接触領域を結合す
るものである。しかし、これは集積回路チップあるいは
プリント回路板上へのハンダの電解プレーティングある
いは真空蒸着等の比較的高価な工程を含む。
【０００５】本発明はこれに代わる工程を提供すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明にかかる方法は、電子部品を回路板に接合する方法
にして、電子部品あるいは回路板の一方の接触領域上に
予め決められたハンダパターンでハンダを配置するステ
ップと、配置されたハンダパターンを接触領域に対して
立上らせるステップと、電子部品と回路板を相互に近接
して対面させて一方の予め決められたハンダパターンと
他方の補足的な接触領域とを並べるステップと、ハンダ
をリフローして電子部品と回路板のそれぞれの接触領域
を接合するステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】配置されたハンダパターンは接触領域上に
ハンダクリームをスクリーン印刷することによって形成
される。
【０００８】続くステップを実行すべく、ハンダクリー
ムパターンが十分に突出するように、ハンダクリームが
接触領域上に少なくとも５０ミクロンの厚みの層に配置
される。
【０００９】代わりに、電子部品と回路板とを近接して
対面させるより前に、接触領域上に立上ったハンダの隆
起を形成するために配置されたハンダクリームがリフロ
ーされる。
【００１０】本方法の変形例においては、ハンダパター
ンが接触領域をウエイブソルダリングすることによって
形成され、それによって接触領域上にハンダの隆起が配
置される。
【００１１】電子部品は典型的には集積回路であり、そ
れは大きなウエハ上に形成されたいくつかの内の一つで
ある。
【００１２】
【実施例】図１は集積回路チップの接触領域を表してい
る。チップは、典型的にはシリコンウエハ上の多くの内
の一つである。各チップはシリコン基板１０を有し、そ
の上に公知の技術によって集積回路が形成されている。 基板１０の上にアルミニウム接触領域１２が位置する。 チップの表面は、アルミニウム接触領域１２の直上の開
放部分を除いて、絶縁不活性層１４で覆われている。
【００１３】ハンダ付けのための接触領域を用意するた
め、例えば亜鉛やニッケルの層１６や１８を含む「金属
間（ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ）」層がアルミニウム
接触領域１２の露出した表面に無電解プレーティングに
よって形成されている。金属間層１６、１８はハンダ付
けが可能である。次に、各集積回路チップの表面にハン
ダクリームパターンを適用するために、スクリーン印刷
技術が用いられ、それによりハンダクリーム堆積物２０
が各接触領域１２上に配設される。堆積物２０は一般に
接触領域１２あるいは金属間層１６、１８の径よりも大
きい径を有している。ハンダクリームは容積比にして約
１０％のフラックスと約９０％のハンダ球からなってい
る。次に、ウエハは約２５０°Ｃのハンダリフロー（ｒ
ｅｆｌｏｗ）工程に入れられ、ハンダを金属間層１６、
１８に付着させて、図１に示すように、立上ったハンダ
の隆起２２が形成される。ハンダ隆起２２の径はほぼ金
属間層１６、１８の径に対応しており、その体積は実質
的に一定であるから従って隆起は立上った形となる。各
接触領域上に配設されるハンダクリームの体積は、典型
的にはリフロー後のハンダ隆起の高さが３０−５０ミク
ロンとなるように計算される。而して、集積回路チップ
の各接触領域１２はそこから延びるハンダ隆起２２を有
することとなる。
【００１４】プリント回路板（ＰＣＢ）が通常の方法で
用意されてパターンが形成される。プリント回路板は典
型的には上部に銅のトラック２６を伴うグラスファイバ
と樹脂の基板２４を含んでいる。次に、ハンダマスク２
８がプリント回路板の上にスクリーン印刷され、硬化さ
れる。このマスクは、選択的なハンダ付けを可能とし、
架橋を防止し、ハンダのダムとして機能して銅のトラッ
ク２６に沿った熔融ハンダのウィッキング（ｗｉｃｋｉ
ｎｇ）を防止する。次に、プリント回路板は、マスク層
の開口が非常に清浄になることを確実にするために、溶
剤によってさらに洗われる。続いて、プリント回路板は
予め決められた場所をハンダクリームでスクリーン印刷
され、銅の導体２６の上部に集積回路チップ上のハンダ
パターンに対して補足的なパターンでハンダクリーム堆
積物３０が供給される。代わりに、プリント回路板は単
にフラックス層で覆われるようにしてもよい。そして、
ハンダクリーム（あるいはフラックス層）は部分的に硬
化され、粘着性を持つ。
【００１５】図２に示すように、（多チップウエハから
切り出された）集積回路チップは、プリント回路板２４
と対面して、集積回路チップ上の立上ったハンダ隆起２
２がプリント回路板上のスクリーン印刷された堆積物３
０と並ぶように位置付けられる。チップは特別に設計さ
れたアライメント装置あるいはピックアンドプレイス（
ｐｉｃｋ　　ａｎｄ　　ｐｌａｃｅ）装置によって取り
扱われる。チップはプリント回路板の隣接位置に運ばれ
、チップとプリント回路板をそれらを約２５０°Ｃに加
熱する赤外線炉を通過させることによってハンダ隆起２
２はリフローされる。これにより、ハンダ隆起２２はプ
リント回路板上のハンダ堆積物３０と溶け合い、あるい
は場合によっては直接に銅のトラック２６に付着し、集
積回路チップとプリント回路板との間にハンダ柱３２を
形成する（図３参照）。ハンダクリームあるいはフラッ
クス層の粘着性の表面は、プリント回路板がハンダリフ
ロー装置に運ばれる時に、集積回路チップがプリント回
路板上の位置に留まるのを補助する。
【００１６】次に、集積回路チップは、続く組立工程で
発生するかもしれない損傷からチップを保護するため、
保護エポキシの球形の覆い３４によってカバーすること
ができる。最終の組立体は図３に示されている。
【００１７】記述された技術は、プリント回路板の大量
生産に関して比較的安価で単純な技術を提供し、しかも
使用における必要な精度は維持されている。
【００１８】この技術の一つの利点は、多数の集積回路
チップを大きな多数の回路板に同時に接合できることで
あり、多数の回路板はその後個々の回路板組立体に切り
分けることができる。
【００１９】上述した方法の変形も可能である。配置さ
れたハンダクリームパターンをリフローさせることによ
って立上ったハンダの隆起２２を形成するかわりに、ウ
ェイブソルダリング工程によって集積回路の接触領域上
に立上ったハンダ隆起を形成することもできる。この場
合、上述したように金属間層１６及び１８がシリコン基
板１０の接触領域１２上に配置される。しかしながら、
ハンダクリームパターンの配置の代わりに、集積回路が
形成されたシリコンウエハをウェイブソルダし、それぞ
れの接触領域１２に、図１に示すように、立上ったハン
ダ隆起を付着させるようにしてもよい。そうすれば集積
回路は上述したように回路板２４に接続される。
【００２０】図４はウェイブソルダリング工程の概要を
表している。典型的には水平から約５°乃至１０°傾斜
している耐熱コンベアベルト３６は、上述したように一
つあるいはそれ以上の集積回路が形成されたウエハ３８
を搬送する。コンベアベルト３６は矢印の方向に移動し
、ウエハ３８を搬送してフォームフラックサー（ｆｏａ
ｍ　　ｆｌｕｘｅｒ）４０を通り、ウエハの表面がハン
ダフラックスで覆われる。次に、ウエハ３８は第一及び
第二の予熱器４２及び４４を通り、そこでウエハ３８の
温度を実際のハンダ付け温度まで上げる。最後に、ウエ
ハ３８はハンダポット４６を通り、そこを通過するとき
にハンダの波あるいは柱がウエハ３８の表面に接触する
。この過程で接触領域１２にハンダ隆起が配置される。 接触領域が約１００ミクロン径の場合、例えば約２５０
°Ｃの温度のＳＮ６２型鉛／錫ハンダを用いて約３０ミ
クロンの高さのハンダ隆起が形成される。約２％の銀を
含む鉛／錫／銀ハンダも用いることができる。この場合
はやや低めの温度で用いられ、典型的なウェイブソルダ
リング温度の範囲は２２０°Ｃ乃至２５０°Ｃである。
【００２１】方法の第二の変形例においては、ハンダ隆
起を形成するために集積回路をリフローしたりウェイブ
ソルダリングする代わりに、立上ったハンダクリームパ
ターンが集積回路あるいは回路板の一方に印刷される。 印刷は続くステップを実行すべくハンダクリームパター
ンが接触領域から十分に突出するように十分な厚みを持
つようにする。典型的にはこの変形例によって配置され
るハンダクリームパターンは少なくとも５０ミクロンで
あり、典型的には約１００ミクロンの厚みを有する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プリント
回路板の大量生産に関して、使用における必要な精度を
維持しつつ、比較的安価で単純な技術が提供される。
【００２３】また、本発明によれば、多数の集積回路チ
ップを大きな多数の回路板に同時に接合できるので能率
がよく、多数の回路板はその後個々の回路板組立体に切
り分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　本発明の方法によって処理された集積回路
チップ上の接触領域の概略断面図
【図２】　　プリント回路板上の集積回路チップ組立体
を表す概略断面図
【図３】　　完成した組立体の断面図
【図４】　　本発明による工程の説明図
【符号の説明】 １０はシリコン基板、１２は接触領域、１４は絶縁不活
性層、１６、１８は金属間層、２０、３０はハンダクリ
ーム堆積物、２２はハンダ隆起、２４は基板（プリント
回路板）、２６は銅トラック、２８はハンダマスク、３
２はハンダ柱、３４は球形の覆い、３６はコンベアベル
ト、３８はウエハ、４０はフォームフラックサー、４２
、４４は予熱器、４６はハンダポットである。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　電子部品を回路板に接合する方法にし
    て、電子部品あるいは回路板の一方の接触領域上に予め
    決められたハンダパターンでハンダを配置するステップ
    と、配置されたハンダパターンを接触領域に対して立上
    らせるステップと、電子部品と回路板を相互に近接して
    対面させて一方の予め決められたハンダパターンと他方
    の補足的な接触領域とを並べるステップと、ハンダをリ
    フローして電子部品と回路板のそれぞれの接触領域を接
    合するステップとを含むことを特徴とする電子部品と回
    路板の接合方法。
  2. 【請求項２】　　配置されたハンダパターンは接触領域
    上にハンダクリームをスクリーン印刷することによって
    形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子部品
    と回路板の接合方法。
  3. 【請求項３】　　ハンダクリームが接触領域上に少なく
    とも５０ミクロンの厚みの層に配置されることを特徴と
    する請求項２に記載の電子部品と回路板の接合方法。
  4. 【請求項４】　　電子部品と回路板とを近接して対面さ
    せる前に、接触領域上に立上ったハンダの隆起を形成す
    るために配置されたハンダクリームがリフローされるこ
    とを特徴とする請求項２に記載の電子部品と回路板の接
    合方法。
  5. 【請求項５】　　リフローによって形成されるハンダの
    隆起が少なくとも３０ミクロンの高さを有するように、
    配置されるハンダクリームの厚みが計算されることを特
    徴とする請求項４に記載の電子部品と回路板の接合方法
    。
  6. 【請求項６】　　接触領域をウエイブソルダリングする
    ことによってハンダパターンが形成され、それによって
    接触領域上にハンダの隆起が配置されることを特徴とす
    る請求項１に記載の電子部品と回路板の接合方法。
  7. 【請求項７】　　電子部品あるいは回路板の他方の補足
    的な接触領域上の補足的なハンダパターンにハンダを配
    置するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至６
    のいずれかに記載の電子部品と回路板の接合方法。
  8. 【請求項８】　　電子部品が集積回路であることを特徴
    とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電子部品と回
    路板の接合方法。
  9. 【請求項９】　　その上にハンダが配置される前にスク
    リーン印刷によってハンダマスクが少なくとも電子部品
    あるいは回路板のいずれか一つの上に配置されることを
    特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電子部品
    と回路板の接合方法。
  10. 【請求項１０】　　シリコンウエハ上に形成された複数
    の電子部品がそれらの上に同時に配置されたハンダを有
    することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載
    の電子部品と回路板の接合方法。
  11. 【請求項１１】　　複数の電子部品が同時に複数の回路
    板に接続され、次に複数の回路板が個々の回路板に切断
    分離されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれ
    かに記載の電子部品と回路板の接合方法。
  12. 【請求項１２】　　記述された実施例及び添付図面に関
    してここに実質的に述べられた電子部品を回路板に接合
    する方法。
  13. 【請求項１３】　　請求項１乃至１２に記載されたいず
    れかの方法によって形成された回路板組立体。
JP3190227A 1990-07-30 1991-07-30 電子部品と回路板の接合方法 Pending JPH04233792A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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ZA90/5965 1990-07-30
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