JPH07193346A - 電気接点および電気接点の作成方法 - Google Patents
電気接点および電気接点の作成方法Info
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
電気接点と、その作成方法とにより、電子デバイス作成
過程の初期において平坦な接点４０４を形成することが
できる。この平坦な接点４０４は、それが形成される基
板１１６の残りの部分と同一面上にある。平坦な接点４
０４は、その後で必要とされる処理段階を妨害しない。
平坦な接点をリフローして、それが付着される基板１２
０の上から突出するボール接点３０２を形成することが
できる。
過程の初期において平坦な接点４０４を形成することが
できる。この平坦な接点４０４は、それが形成される基
板１１６の残りの部分と同一面上にある。平坦な接点４
０４は、その後で必要とされる処理段階を妨害しない。
平坦な接点をリフローして、それが付着される基板１２
０の上から突出するボール接点３０２を形成することが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気接点に関し、さらに
詳しくはボール接点の形をとる電気接点に関する。
詳しくはボール接点の形をとる電気接点に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ハンダ・ボールが電気接点と
して用いられてきた。たとえば、ハンダ・ボールは、半
導体ダイをパッケージまたはモジュールに付着させるた
めに用いられてきた。さらにハンダ・ボールは、半導体
デバイス・パッケージからプリント配線板，モジュール
・レベル基板または外界への電気的接触を行うために用
いられてきた。ボールを形成するための方法の１つとし
て、あらかじめ成形されているハンダ・ボールをつまみ
上げて、所望の表面に物理的に付着させる方法がある。
このように付着されたハンダ・ボールは、側方からの力
や、振動，加速により脱落しやすい。
して用いられてきた。たとえば、ハンダ・ボールは、半
導体ダイをパッケージまたはモジュールに付着させるた
めに用いられてきた。さらにハンダ・ボールは、半導体
デバイス・パッケージからプリント配線板，モジュール
・レベル基板または外界への電気的接触を行うために用
いられてきた。ボールを形成するための方法の１つとし
て、あらかじめ成形されているハンダ・ボールをつまみ
上げて、所望の表面に物理的に付着させる方法がある。
このように付着されたハンダ・ボールは、側方からの力
や、振動，加速により脱落しやすい。
【０００３】従来採用されてきた別の方法としては、ハ
ンダ・ボールを付着しようとする表面上に電気接触材料
（通常はハンダ）をメッキして、その後でメッキしたハ
ンダをリフローさせてボールを形成する方法がある。
ンダ・ボールを付着しようとする表面上に電気接触材料
（通常はハンダ）をメッキして、その後でメッキしたハ
ンダをリフローさせてボールを形成する方法がある。
【０００４】上記の方法が共通して持っている欠点は、
ボール接点をデバイス製造工程の最終段階の１つとして
形成しなければならないということである。これは、い
ずれの方法によっても、ボール接点または電気メッキさ
れた材料が、それが付着される表面から突き出すためで
ある。そのために、表面は平坦でなくなり、作成される
デバイスには、平坦面を必要とする工程をそれ以上行え
なくなる。たとえば、大半の従来のフォトリソグラフィ
ック工程や蒸着工程では、処理しようとするダイは実質
的に平坦な表面か、または少なくとも平坦な底面を持つ
ことを必要とする。そのために、従来の方法は処理の最
終段階に行わなければならない。
ボール接点をデバイス製造工程の最終段階の１つとして
形成しなければならないということである。これは、い
ずれの方法によっても、ボール接点または電気メッキさ
れた材料が、それが付着される表面から突き出すためで
ある。そのために、表面は平坦でなくなり、作成される
デバイスには、平坦面を必要とする工程をそれ以上行え
なくなる。たとえば、大半の従来のフォトリソグラフィ
ック工程や蒸着工程では、処理しようとするダイは実質
的に平坦な表面か、または少なくとも平坦な底面を持つ
ことを必要とする。そのために、従来の方法は処理の最
終段階に行わなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ボール接点の形を持
ち、壊れにくい、あるいは落ちにくい電気接点を作成す
る方法が必要とされる。さらに、デバイス処理サイクル
の比較的初期段階で実行することができ、その後の処理
段階と両立する電気接点作成方法が必要とされる。
ち、壊れにくい、あるいは落ちにくい電気接点を作成す
る方法が必要とされる。さらに、デバイス処理サイクル
の比較的初期段階で実行することができ、その後の処理
段階と両立する電気接点作成方法が必要とされる。
【０００６】
【実施例】本発明の好適な方法により、ポリイミド，ポ
リエステルその他のプリント回路基板または同様の基板
上に電気接点が形成される。この電気接点は、実際には
現在の多くの実装技術および付着技術により要求される
ようなボール接点の形をとることもある。しかし、中間
段階において、電気接点は平坦に圧縮されて、基板の残
りの部分に対して平らになり、その後で行われる従来の
処理段階が可能になる。その後で、ボール接点を簡単な
リフロー処理で形成することができる。好適な実施例に
おいては、ハンダを電気接点材料として用いるので、結
果として得られる接点はハンダ・ボールである。しか
し、本発明はハンダの他にも、電気接点として用いるこ
とのできる種々の他の材料を含むことを理解されたい。
リエステルその他のプリント回路基板または同様の基板
上に電気接点が形成される。この電気接点は、実際には
現在の多くの実装技術および付着技術により要求される
ようなボール接点の形をとることもある。しかし、中間
段階において、電気接点は平坦に圧縮されて、基板の残
りの部分に対して平らになり、その後で行われる従来の
処理段階が可能になる。その後で、ボール接点を簡単な
リフロー処理で形成することができる。好適な実施例に
おいては、ハンダを電気接点材料として用いるので、結
果として得られる接点はハンダ・ボールである。しか
し、本発明はハンダの他にも、電気接点として用いるこ
とのできる種々の他の材料を含むことを理解されたい。
【０００７】さらに詳しく述べると、好適な方法によ
り、比較的厚いハンダ・マスクが回路基板の表面上に付
着される。必要な厚みを得るために、マスクの塗布を２
回以上行うことがある。場合によっては、後から塗布し
たマスクを処理手順の最終段階付近で除去することがで
きる。
り、比較的厚いハンダ・マスクが回路基板の表面上に付
着される。必要な厚みを得るために、マスクの塗布を２
回以上行うことがある。場合によっては、後から塗布し
たマスクを処理手順の最終段階付近で除去することがで
きる。
【０００８】ハンダ・マスクは、回路基板上にすでに印
刷されているボンド・パッドを囲む開口部を有する。ハ
ンダ・ぺーストが周知のステンシルまたはスクリーン印
刷技術によりハンダ・マスク内の開口部内に印刷され
る。ハンダ・ペーストがリフローされて、ボンド・パッ
ドに付着し、ハンダ・マスクの上面から突出するハンダ
・ボールを形成する。このハンダ・ボールがハンダ・マ
スクの上面と同一面上にあるように圧縮される。これに
より、その後の従来の処理段階を行うことができる。最
後に、圧縮された電気接点がリフローされて、最終的な
ハンダ・ボール電気接点が形成される。その後でハンダ
・マスクを除去してもよい。
刷されているボンド・パッドを囲む開口部を有する。ハ
ンダ・ぺーストが周知のステンシルまたはスクリーン印
刷技術によりハンダ・マスク内の開口部内に印刷され
る。ハンダ・ペーストがリフローされて、ボンド・パッ
ドに付着し、ハンダ・マスクの上面から突出するハンダ
・ボールを形成する。このハンダ・ボールがハンダ・マ
スクの上面と同一面上にあるように圧縮される。これに
より、その後の従来の処理段階を行うことができる。最
後に、圧縮された電気接点がリフローされて、最終的な
ハンダ・ボール電気接点が形成される。その後でハンダ
・マスクを除去してもよい。
【０００９】ハンダ・マスク内の開口部は、特定の体積
を持つように周知の方法で規定することができる。好適
な実施例においては、この体積は、圧縮されたハンダ・
ボールで充填される。それゆえ開口部の体積は、同じ体
積を持つハンダ・ボールがハンダ・マスク層の上部から
突出するように選択しなければならない点を理解された
い。パッド上に形成されるボール接点の体積を決める方
法は、当技術では周知のものであり、たとえば、本出願
に参考文献として含まれるP.M. Hall の「Solder Post
Attachment of Ceramic Chip Carriers to Ceramic Fil
m Integrated Circuits 」（IEEE, １９８１年）に説明
されている。ボールの高さは、もちろん体積から決める
ことができ、高さから体積を決めることもできる。パッ
ド自身が占める体積も、体積全体に対して大きな比率を
占めるのであれば、考慮に入れられる。
を持つように周知の方法で規定することができる。好適
な実施例においては、この体積は、圧縮されたハンダ・
ボールで充填される。それゆえ開口部の体積は、同じ体
積を持つハンダ・ボールがハンダ・マスク層の上部から
突出するように選択しなければならない点を理解された
い。パッド上に形成されるボール接点の体積を決める方
法は、当技術では周知のものであり、たとえば、本出願
に参考文献として含まれるP.M. Hall の「Solder Post
Attachment of Ceramic Chip Carriers to Ceramic Fil
m Integrated Circuits 」（IEEE, １９８１年）に説明
されている。ボールの高さは、もちろん体積から決める
ことができ、高さから体積を決めることもできる。パッ
ド自身が占める体積も、体積全体に対して大きな比率を
占めるのであれば、考慮に入れられる。
【００１０】さらに詳細に見るために図面を参照する
と、図１は本発明の好適な実施例による回路基板の等角
図である。回路基板１０９は、底板１１０を持つ。底板
１１０には第１上面１１２がある。ボンド・パッド１１
４が周知の方法により底板１１０の上面１１２上に印刷
される。ボンド・パッド１１４は、当業者には理解され
るように導電性をもつ。
と、図１は本発明の好適な実施例による回路基板の等角
図である。回路基板１０９は、底板１１０を持つ。底板
１１０には第１上面１１２がある。ボンド・パッド１１
４が周知の方法により底板１１０の上面１１２上に印刷
される。ボンド・パッド１１４は、当業者には理解され
るように導電性をもつ。
【００１１】好ましくは、ハンダ・マスク層１１６は、
当技術では周知のように積層ハンダマスクである。好適
な実施例によれば、ハンダ・マスク１１６は、Dupont
（商標）SIPAD （商標）またはOPTIPAD （商標）などの
乾式薄膜レジストである。これらの乾式薄膜レジスト
は、０．０７６ないし０．１２７ｍｍの厚みを有する壁
を形づくることができることが当業者には理解されよ
う。ハンダ・マスクを２回以上塗布して、パッド１１４
上に所望の体積のハンダを得ることができることも理解
されよう。また、異なるマスクを組み合わせて用いるこ
ともできる。
当技術では周知のように積層ハンダマスクである。好適
な実施例によれば、ハンダ・マスク１１６は、Dupont
（商標）SIPAD （商標）またはOPTIPAD （商標）などの
乾式薄膜レジストである。これらの乾式薄膜レジスト
は、０．０７６ないし０．１２７ｍｍの厚みを有する壁
を形づくることができることが当業者には理解されよ
う。ハンダ・マスクを２回以上塗布して、パッド１１４
上に所望の体積のハンダを得ることができることも理解
されよう。また、異なるマスクを組み合わせて用いるこ
ともできる。
【００１２】ハンダ・マスク層１１６には、壁１１８に
代表されるハンダ・マスク壁が含まれる。ハンダ・マス
ク壁は、周知のフォトリソグラフィック法により成形さ
れる。ハンダ・マスク層１１７にはまた、上面１２０も
含まれる。
代表されるハンダ・マスク壁が含まれる。ハンダ・マス
ク壁は、周知のフォトリソグラフィック法により成形さ
れる。ハンダ・マスク層１１７にはまた、上面１２０も
含まれる。
【００１３】壁１１８に代表されるハンダ・マスク壁は
ハンダ・パッド１１４を囲む。これにより壁は、壁で仕
切られた領域１２２を規定する。好適な実施例において
は、壁で仕切られた領域１２２は正方形である。好適な
実施例においては、壁はパッド１１４を完全に囲み、そ
れによって壁の体積を規定する。
ハンダ・パッド１１４を囲む。これにより壁は、壁で仕
切られた領域１２２を規定する。好適な実施例において
は、壁で仕切られた領域１２２は正方形である。好適な
実施例においては、壁はパッド１１４を完全に囲み、そ
れによって壁の体積を規定する。
【００１４】図２は、周知のステンシルまたはスクリー
ン印刷方法によりハンダ・ペーストが壁で仕切られた領
域１２２内に印刷された後の図１の断面図である。好適
な実施例においては、所望のハンダ量は、壁で仕切られ
た領域１２２の体積を正確に満たす量である。しかし図
２に示されるように、印刷されたハンダ・ペーストの量
は所定の量だけ壁で仕切られた領域１２２の体積を越え
ている。この越えている量が、ハンダ・ペーストをリフ
ローするときに燃やされるハンダ・ペースト内の結合剤
が占める体積となる。ペースト内で結合剤が占める正確
な体積の比率は、従来のハンダ・ペースト製造業者から
入手するか、あるいは経験的に決定することができる。
ン印刷方法によりハンダ・ペーストが壁で仕切られた領
域１２２内に印刷された後の図１の断面図である。好適
な実施例においては、所望のハンダ量は、壁で仕切られ
た領域１２２の体積を正確に満たす量である。しかし図
２に示されるように、印刷されたハンダ・ペーストの量
は所定の量だけ壁で仕切られた領域１２２の体積を越え
ている。この越えている量が、ハンダ・ペーストをリフ
ローするときに燃やされるハンダ・ペースト内の結合剤
が占める体積となる。ペースト内で結合剤が占める正確
な体積の比率は、従来のハンダ・ペースト製造業者から
入手するか、あるいは経験的に決定することができる。
【００１５】好適な実施例で用いられるハンダ・ペース
トは、４０／６０の鉛／スズであり、約摂氏２１０度に
液相線を有する。このように比較的高い温度のハンダに
より、デバイス製造工程の初期に電気接点を形成するこ
とができる。これは後の工程が、通常は摂氏２１０度よ
り低い温度で実行されるためである。たとえば、従来の
サーモソニック・ワイヤ・ボンド加熱補助は、摂氏１２
５度〜１７５度付近で実行される。さらに、エポキシ・
オーバーモールディングは、約摂氏１７５度で実行され
る。
トは、４０／６０の鉛／スズであり、約摂氏２１０度に
液相線を有する。このように比較的高い温度のハンダに
より、デバイス製造工程の初期に電気接点を形成するこ
とができる。これは後の工程が、通常は摂氏２１０度よ
り低い温度で実行されるためである。たとえば、従来の
サーモソニック・ワイヤ・ボンド加熱補助は、摂氏１２
５度〜１７５度付近で実行される。さらに、エポキシ・
オーバーモールディングは、約摂氏１７５度で実行され
る。
【００１６】図３は、ペースト２０２がリフローされて
ハンダ・ボール３０２が形成された後の図２の基板の断
面図である。前述のように、壁で仕切られた領域１２２
の体積は、領域１２２の体積を有するハンダ・ボールが
ハンダ・マスク１１６の上面１２０から突出して、他の
面に付着することができるハンダ・ボールを設けるよう
に選択されている。
ハンダ・ボール３０２が形成された後の図２の基板の断
面図である。前述のように、壁で仕切られた領域１２２
の体積は、領域１２２の体積を有するハンダ・ボールが
ハンダ・マスク１１６の上面１２０から突出して、他の
面に付着することができるハンダ・ボールを設けるよう
に選択されている。
【００１７】図４は、ハンダ・ボール３０２が平坦なハ
ンダ接点４０２に圧縮された後の図３の基板の断面図で
ある。ハンダ・ボール３０２は壁で仕切られた領域１２
２の体積と等しい体積（ボンド・パッド１１４が占める
体積が大きい場合はそれを減じたもの）を持っているの
で、平坦になったハンダ接点４０２は壁で仕切られた領
域１２２の体積を実質的に満たす。ハンダ・ボール３０
２は、液圧プレスまたは同様の機械的なおもりを用いる
などの周知の方法で圧縮することができる。
ンダ接点４０２に圧縮された後の図３の基板の断面図で
ある。ハンダ・ボール３０２は壁で仕切られた領域１２
２の体積と等しい体積（ボンド・パッド１１４が占める
体積が大きい場合はそれを減じたもの）を持っているの
で、平坦になったハンダ接点４０２は壁で仕切られた領
域１２２の体積を実質的に満たす。ハンダ・ボール３０
２は、液圧プレスまたは同様の機械的なおもりを用いる
などの周知の方法で圧縮することができる。
【００１８】平坦になったハンダ接点４０２には、接点
上面４０４が含まれる。接点上面４０４は、ハンダ・マ
スクの上面１２０と同一面上にある。その結果、基板１
０９には、この状態で電気接点の干渉なしに従来の処理
法をさらに行うことができる。
上面４０４が含まれる。接点上面４０４は、ハンダ・マ
スクの上面１２０と同一面上にある。その結果、基板１
０９には、この状態で電気接点の干渉なしに従来の処理
法をさらに行うことができる。
【００１９】デバイスまたはパッケージ全体が完成する
と、平坦なハンダ接点４０２をリフローして、図３のハ
ンダ・ボール３０２と同様のハンダ・ボールを再び形成
することができる。このため、用途によっては、完成さ
れたパッケージ，ダイ，基板などの上にハンダ・ボール
が設けられる。
と、平坦なハンダ接点４０２をリフローして、図３のハ
ンダ・ボール３０２と同様のハンダ・ボールを再び形成
することができる。このため、用途によっては、完成さ
れたパッケージ，ダイ，基板などの上にハンダ・ボール
が設けられる。
【００２０】以上、電気接点と、接点を電子デバイス製
造工程の初期において形成することのできる電気接点作
成方法とが提供されたことが理解されよう。この接点
は、回路板，基板などの残りの部分と同一面上にあり、
後の処理段階と両立する。ボール接点は、単純なリフロ
ーの最後の段階として形成することができる。
造工程の初期において形成することのできる電気接点作
成方法とが提供されたことが理解されよう。この接点
は、回路板，基板などの残りの部分と同一面上にあり、
後の処理段階と両立する。ボール接点は、単純なリフロ
ーの最後の段階として形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のある実施例による回路基板の一部の等
角図であって、電気接点が形成される前の状態を示す。
角図であって、電気接点が形成される前の状態を示す。
【図２】ハンダ・ペーストが印刷された後の、図１の基
板の断面図である。
板の断面図である。
【図３】ハンダ・ペーストがリフローされた後の、図２
の基板の断面図である。
の基板の断面図である。
【図４】ハンダ・ボールが圧縮された後の、図３の基板
の断面図である。
の断面図である。
１０９ 回路基板 １１０ 底板 １１２ 第１上面 １１４ ボンド・パッド １１６ ハンダ・マスク １１８ 壁 １２０ 上面 １２２ 壁で仕切られた領域
フロントページの続き (72)発明者 バリー・シー・ジョンソン アメリカ合衆国アリゾナ州スコッツデイ ル、ナンバー1107、イー・マウンテン・ビ ュー9705 (72)発明者 ジョン・ダブリュー・スタッフォード アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 エス・ナインティーンス・ウェイ15035
Claims (6)
- 【請求項１】 第１表面（１１２）を有する基板；前記
第１表面（１１２）上に形成されたボンド・パッド（１
１４）；上面（１２０）と前記ボンド・パッド（１１
４）の周囲の壁（１１８）とを有するハンダ・マスク
（１１６）；および前記壁（１１８）内にあり前記ボン
ド・パッド（１１４）に接する平坦なハンダ接点（４０
２）であって、前記ハンダ・マスク上面（１２０）と実
質的に同一面上にある接点上面（４０４）を有する平坦
なハンダ接点（４０２）；によって構成されることを特
徴とする電気接点。 - 【請求項２】 前記ボンド・パッド（１１４）はボンド
・パッド体積を有し、前記の平坦なハンダ接点（４０
２）は接点体積を有し、前記壁は壁体積を規定して、前
記パッド体積と前記接点体積との和が前記壁体積に実質
的に等しい請求項１記載の電気接点。 - 【請求項３】 電気接点（４０２）を作成する方法であ
って：第１表面（１１２）上に、ボンディング・パッド
（１１４）を有する基板（１１０）を設ける段階；前記
第１表面（１１２）上に、マスク上面（１２０）と前記
ボンディング・パッド（１１４）を囲む壁（１１８）と
を有するマスク（１１６）を形成する段階；および前記
壁（１１８）内に電気接点（４０２）を形成する段階で
あって、前記電気接点が前記マスク上面（１２０）と実
質的に同一面上にある接点表面（４０４）を有する段
階；によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 前記壁（１１８）内にハンダ・ペースト
（２０２）を吐出する段階と、前記ハンダ・ペースト
（２０２）を加熱して第１ハンダ・ボール（３０２）を
形成する段階と、前記ボールを変形させて電気接点（４
０２）を形成する段階とをさらに含む請求項３記載の方
法。 - 【請求項５】 前記電気接点（４０２）をリフローして
第１接点ボールを形成する段階をさらに含む請求項３記
載の方法。 - 【請求項６】 電気接点を作成する方法であって：第１
表面（１１２）上にボンド・パッド（１１４）を有する
基板（１１０）を設ける段階；前記基板（１１０）の前
記第１表面（１１２）上に、前記ボンド・パッド（１１
４）を囲んで接点領域を規定する壁（１１８）を有する
ハンダ・マスク（１１６）を形成する段階；前記接点領
域（１２２）にハンダ・ペースト（２０２）を充填する
段階；前記ハンダ・ペースト（２０２）を加熱し、それ
によって第１ハンダ・ボール（３０２）を形成する段
階；および前記第１ハンダ・ボール（３０２）を圧縮し
て、前記接点領域（１２２）を実質的に充填する電気接
点（４０２）を形成する段階；によって構成されること
を特徴とする方法。
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