JPH05267391A - 析出半田法を用いた部品の実装方法 - Google Patents

析出半田法を用いた部品の実装方法

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JPH05267391A
JPH05267391A JP4060605A JP6060592A JPH05267391A JP H05267391 A JPH05267391 A JP H05267391A JP 4060605 A JP4060605 A JP 4060605A JP 6060592 A JP6060592 A JP 6060592A JP H05267391 A JPH05267391 A JP H05267391A
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solder
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Kinuko Ogata
絹子 緒方
Hidenori Tanizawa
秀徳 谷沢
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Fujitsu Ltd
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/303—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は所望の膜厚を有する半田の形成と信頼
性の高い基板電極と部品電極間の接合とを同時に行うこ
とのできる部品実装方法を提供することを目的とする。 【構成】析出半田法により基板11上に部品14を実装
する方法において、該基板11の部品実装部上に析出半
田用のペースト17を塗布し、基板11と部品14との
間に半田高さ調整用のスペーサ16,19,20を介在
させて基板11と部品14とを離間させながら基板電極
12と部品電極15との位置合わせを行い、所定温度に
加熱することにより、基板電極12側及び部品電極15
側から半田を析出させ、基板電極12と部品電極15と
の接合を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微細部品の基板への実装
方法に関する。通信装置等の電子機器の小型化への要求
に伴い、部品の小型化やフォトリソグラフィ技術を用い
た微細配線の形成等による高密度実装化が急ピッチで進
んでいる。これに応じて、微細化した部品電極パッドと
基板電極パッド間を接合する部品実装においても、微細
接合技術の確立が要望されている。
【0002】
【従来の技術】図6はコンデンサ等の小型部品の従来の
実装方法を示している。まず、図6(a)に示すよう
に、基板1の電極パッド2上に半田バンプ3を形成し、
次に(b)に示すように部品4を位置合わせして半田バ
ンプ3上に搭載し、リフローによって半田バンプ3を溶
融・固化させて、図6(c)に示すように半田7により
基板電極パッド2と部品電極パッド5との間の接合を行
っている。
【0003】また、ベアチップ実装方法の中でも、特に
実装面積の低減に効果のあるフリップチップ実装方法を
図7を参照して説明する。まず図6の従来例と同様に、
図7(a)で基板1の電極パッド2上に半田バンプ3を
形成し、次に(b)に示すように電極5上にバンプ6を
形成したベアチップ部品4をバンプ6を基板1の半田バ
ンプ3に位置合わせして基板上に搭載し、次いで、半田
バンプ3を溶融・固化させて、図7(c)に示すように
半田7により基板電極パッド2と部品電極パッド5との
間の接合を行っている。
【0004】上述したいずれの実装方法でも、基板又は
部品電極上に予めバンプを形成することが必要である
が、電極パッドの微細化、狭ピッチ化に対し半田ペース
トの印刷では対応が困難なため、金の転写バンプ等が使
用されるが、半田材料と比較してコストが高いこと、接
合に際して高温加熱が必要なこと等の問題があった。
【0005】そこで、メッキ法を用いた半田バンプ形成
方法が提案されているが、工数が多くかかったり、形成
したバンプ高さや表面形状が不均一なため位置合わせが
難しく、接続不良や半田ブリッジを起こす危険性がある
等の問題があった。
【0006】一方、微細化、狭ピッチ化した基板電極パ
ッドへの半田バンプ形成方法として、特開平1−157
796号で析出半田法が提案されている。析出半田法
は、化学反応により電極パッド上にのみ半田を析出さ
せ、半田ボールやブリッジの発生がなく、しかも微細で
狭ピッチ(75μm幅、150μmピッチ)パッドへの
対応が可能な半田形成法として注目されている。
【0007】析出半田法は、有機酸鉛と錫粉を主成分と
するペーストを、金属パッド上に塗布し、化学反応によ
り金属パッド上のみに半田を析出させるプロセスであ
り、PbとSnのイオン化傾向の違いにより半田合金が
形成され、続いてこの合金と金属パッド(例えばCu)
上の金属塩とが反応し、金属パッド上にのみ半田を析出
させるものである。
【0008】析出半田法を用いた部品実装の従来例を図
8を用いて説明する。図8(a)に示すように基板1の
電極2上に部品4のリード電極5′を接触させ、次いで
(b)に示すように有機酸鉛と錫粉を主成分とする析出
半田用のペースト8を基板電極2上に塗布する。
【0009】次いで、185〜225℃程度に加熱する
と、Cu(電極2,5′)とペースト中の活性剤とが反
応して、Cu塩が形成される。ペースト中の有機酸鉛と
錫粉との間では、そのイオン化傾向の違いにより鉛が析
出し、瞬時に錫粉中に鉛が拡散して半田合金が形成され
る。続いて、半田合金とCu塩間で拡散反応が起こり、
図8(c)に示すように基板電極2及び部品電極5′上
のみに半田9が析出する。
【0010】ペースト残滓及び電極2,5′と未反応の
半田ボールは洗浄により容易に除去することができる。
洗浄剤としては、クロロセン系溶剤、アルコール系溶剤
のいずれも使用可能である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように析出半田法
を用いてリード部品の半田付を半田析出と同時に行うこ
とが特開平1−157796号で提案されているが、フ
リップチップボンディングのような部品電極と基板パッ
ド間にある一定の間隔(半田高さ)が必要な実装部品の
場合は、基板電極と部品電極とを接触させる特開平1−
157796号記載の部品実装方法では対応が不可能で
あった。
【0012】そこで従来と同様に、十分な半田高さを得
るために基板電極上に半田バンプを形成した後で部品を
実装しており、部品と基板との熱膨張係数の差によって
生ずる剪断応力により半田破壊を受けやすくなってしま
う欠点があった。
【0013】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、所望の膜厚を有す
る半田の形成と信頼性の高い基板電極と部品電極間の接
合とを同時に行うことのできる析出半田法を用いた部品
の実装方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、析出半田法により基板上に部品を実
装する方法において、該基板の部品実装部上に析出半田
用のペーストを塗布し、基板と部品との間に半田高さ調
整用のスペーサを介在させて基板と部品とを離間させな
がら基板電極と部品電極との位置合わせを行い、所定温
度に加熱することにより、基板電極側及び部品電極側か
ら半田を析出させ、基板電極と部品電極との接合を行う
ことを特徴とする部品の実装方法を提供する。
【0015】基板と部品との間に半田高さ調整用のスペ
ーサを介在させる代わりに、基板上に半田高さ調整用の
突起を形成するか、又は実装すべき部品に半田高さ調整
用の突起を設けるようにしてもよい。
【0016】
【作用】本発明は、スペーサを介して非接触とした基板
電極及び部品電極上に、それぞれ対向する電極側の半田
と接合するまで半田を析出させて両電極間の接合を行う
ため、部品電極と基板電極間にある一定の間隔が必要な
実装部品の場合に、希望する膜厚を有する半田接合を行
うことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。まず図1を参照すると、本発明の第1実施
例の部品実装方法が示されている。図1(A)に示すよ
うに、基板11の電極12が形成されている部品実装部
に析出半田用ペースト17を塗布する。基板11として
はガラスエポキシ基板、アルミナ基板等、半田析出、接
合時の加熱に対して耐熱性を有する基板が使用可能であ
る。
【0018】基板電極12の材料としては、Cu,Au
等の一般的な電極材料が使用でき、バンプレス基板を用
いることもできる。析出半田用ペースト17の塗布厚
は、希望する半田析出膜厚にもよるが、約50μmの半
田を析出させる場合500μm程度である。
【0019】次に、基板11上の部品実装部内の電極部
以外の領域に、半田高さ調整用のスペーサ16を置く。
スペーサ16は、希望半田高さ、基板及び部品形状に応
じた粒径を有する耐熱性のガラスビーズである。
【0020】スペーサ16を介して部品14をその電極
15と基板側電極12とが対向するように位置合わせを
する。この位置合わせは例えば目視により行われる。そ
の後、析出半田に応じた温度で両極側からそれぞれの半
田が接合するまで析出反応を進行させ、図1(C)に示
すように析出半田18で基板電極12と部品電極15と
の間の接合を行う。
【0021】図1(B)は図1(A)の透視斜視図であ
る。反応温度は、析出半田の溶融温度+30℃程度が望
ましい。即ち、溶融温度180℃程度の半田を析出させ
る場合、約210℃が望ましい。反応時間は析出半田量
にもよるが約60秒程度である。
【0022】析出反応後、ペースト残滓をクロロセン
系、或いはアルコール系の溶剤で洗浄する。搭載部品
は、半田析出反応に対する耐熱性を持つことが望まれる
が、バンプレス部品、或いはバンプを形成した部品、リ
ード部品等の部品も使用可能である。
【0023】図2を参照すると、半田高さ調整用スペー
サの第2の実施例が示されている。基板11と部品14
との間に半田高さに応じた厚さを有するポリイミド等の
耐熱性フィルムから形成した直方体スペーサ19又は1
9′を介装し、予め部品電極面の外周の一部、或いは基
板側の該当部に貼り付けておく。
【0024】SiC等の熱伝導率がAlと同等に高い材
料をスペーサとして用いることによって、部品の放熱効
果(基板側或いは放熱部材への熱伝導効果)を高めるこ
とも可能である。
【0025】図3を参照すると、半田高さ調整用スペー
サの第3の実施例が示されており、耐熱性樹脂で作成し
た爪部材20を部品14の四隅に取り付け、この爪部材
20を介して部品14を基板11上に搭載する。この爪
部材20は、半田析出反応終了後取り外してもよいし、
また基板11に部品14を位置合わせして接着し、部品
14の固定台としても使用できる。
【0026】図4は半田高さ調整用の第4実施例を示し
ている。この実施例は基板作成段階において基板材料の
一部で図4(A)に示すような突起21を形成し、この
突起21上に部品14を搭載したものである。フォトリ
ソグラフィによるポリイミド多層化技術を使用すれば、
微細で精度のよい突起を形成することができる。また、
このとき図4(B)に示すような段差を有する突起22
を形成すれば、位置合わせ用のガイドとしても利用する
ことができる。
【0027】図5に半田高さ調整用の第5実施例を示
す。この第5実施例は部品側で半田高さを調整しようと
するものである。即ち、図5(A)に示すようにリード
部品24(TAB等も含む)において、リード25のフ
ォーミングでリード25と基板11の電極12間の距離
を調整する。または図5(B),(C)に示すように、
部品34の下面(基板側)に突起36又は36′を設
け、これらの突起によって部品34のリード35と基板
11の電極12との間の距離を調整する。
【0028】他の実施例としては、スペーサ等を使用せ
ずに基板と部品間の距離、及び位置を制御する治具を使
用することも可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、スペーサ
を介して非接触とした基板電極と部品電極間に析出タイ
プの半田を析出させることによって、ある一定の間隔
(半田高さ)が必要な基板電極及び部品電極間への半田
形成と電極同士の接合を同時に行うことができる。
【0030】このように半田高さを制御できるため、接
続不良やブリッジ等を起こす心配がなく、接続信頼性が
向上し、また、複雑な工程を経て微細バンプを基板上、
或いは部品上に形成する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の実装方法を説明する図で
ある。
【図2】第2実施例の半田高さ調整方法を示す図であ
る。
【図3】第3実施例の半田高さ調整方法を示す図であ
る。
【図4】第4実施例の半田高さ調整方法を示す図であ
る。
【図5】第5実施例の半田高さ調整方法を示す図であ
る。
【図6】従来の部品実装方法説明図である。
【図7】他の従来例説明図である。
【図8】さらに他の従来例説明図である。
【符号の説明】
11 基板 12 基板電極 14 部品 15 部品電極 16 ガラスビーズスペーサ 17 析出半田用ペースト 18 析出半田 19,19′ 直方体スペーサ 20 爪部材 21,22,36,36′ 突起

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 析出半田法により基板(11)上に部品(14)
    を実装する方法において、 該基板(11)の部品実装部上に析出半田用のペースト(17)
    を塗布し、 基板(11)と部品(14)との間に半田高さ調整用のスペーサ
    (16,19,20)を介在させて基板(11)と部品(14)とを離間さ
    せながら基板電極(12)と部品電極(15)との位置合わせを
    行い、 所定温度に加熱することにより、基板電極(12)側及び部
    品電極(15)側から半田を析出させ、基板電極(12)と部品
    電極(15)との接合を行うことを特徴とする部品の実装方
    法。
  2. 【請求項2】 前記スペーサとしてガラスビーズ(16)を
    用いることを特徴とする請求項1記載の部品の実装方
    法。
  3. 【請求項3】 前記スペーサとして直方体形状の耐熱性
    樹脂(19,19′) を用いることを特徴とする請求項1記載
    の部品の実装方法。
  4. 【請求項4】 析出半田法により基板(11)上に部品(14)
    を実装する方法において、 基板(11)上に半田高さ調整用の突起(21,22) を形成し、 基板(11)の部品実装部上に析出半田用のペースト(17)を
    塗布し、 実装すべき部品(14)を前記突起(21,22) 上に搭載して基
    板(11)と部品(14)とを離間させながら基板電極(12)と部
    品電極(15)との位置合わせを行い、 所定温度に加熱することにより、基板電極(12)側及び部
    品電極(15)側から半田を析出させ、基板電極(12)と部品
    電極(15)との接合を行うことを特徴とする部品の実装方
    法。
  5. 【請求項5】 析出半田法により基板(11)上に部品(34)
    を実装する方法において、 実装すべき部品(34)に半田高さ調整用の突起(36,36′)
    を設け、 基板(11)の部品実装部上に析出半田用のペースト(17)を
    塗布し、 該部品(34)を前記突起(36,36′) を下にして基板(11)上
    に搭載して基板電極(12)と部品電極(35)との位置合わせ
    を行い、 所定温度に加熱することにより、基板電極(12)側及び部
    品電極(35)側から半田を析出させ、基板電極(12)と部品
    電極(35)との接合を行うことを特徴とする部品の実装方
    法。
JP4060605A 1992-03-17 1992-03-17 析出半田法を用いた部品の実装方法 Withdrawn JPH05267391A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105327913A (zh) * 2015-12-11 2016-02-17 谢文娟 一种带有水位监测的试管清洗及甩干装置
WO2024155292A1 (en) * 2023-01-18 2024-07-25 Microchip Technology Incorporated Integrated circuit package, system comprising printed circuit board and integrated circuit package, method of soldering integrated circuit package to printed circuit board

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