JPH0878833A - プリント回路板およびはんだ被覆物の形成方法 - Google Patents

プリント回路板およびはんだ被覆物の形成方法

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JPH0878833A
JPH0878833A JP7193160A JP19316095A JPH0878833A JP H0878833 A JPH0878833 A JP H0878833A JP 7193160 A JP7193160 A JP 7193160A JP 19316095 A JP19316095 A JP 19316095A JP H0878833 A JPH0878833 A JP H0878833A
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solder
stencil
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solder paste
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JP7193160A
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Karl G Hoebener
カール・グラント・ヘーベナー
Eric M Hubacher
エリック・マックス・フーブアッヒャー
Julian P Partridge
ジュリアン・ピーター・パートリッジ
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International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 部品のリフロー接続に適した低融点はんだを
プリント回路板の選択した接触部上に形成する方法。 【構成】 ステンシルの開口部内に低温はんだペースト
をスクリーン付着させる。回路板１上にステンシルを固
定して位置決めした状態で、ステンシル・パターンによ
って保持されたはんだペーストをリフローさせて、下に
あるプリント回路板の接触部上に選択的に形成させる。
その後、ステンシルを取り除き、フラックスとはんだペ
ーストの付着と、はんだリフローとを施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはプリント回
路板の方法および製品に関する。より具体的には、本発
明は、プリント回路板上の細密ピッチはんだ被覆物の形
成に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、パッケージ式集積回路デバイスを
プリント回路板に接着するために表面実装技術が日常的
に使用されている。一般に、実際の作業には、プリント
回路板の接触位置に対応する開口部によってパターンが
形成されたステンシルにより、プリント回路板の銅接触
部にはんだペーストを塗布する作業が含まれる。はんだ
ペーストは、マスクとしてのステンシルと、ステンシル
の穴を通してはんだペーストにスキージをかけるための
ドクター・ブレードとを使用して、プリント回路板上に
パターンとしてスクリーン付着させる。ステンシルを取
り除くと、はんだペーストはプリント回路板の接触部上
に残存する。
【０００３】はんだペーストは、一般に体積比で５０％
がフラックスであり、残りの５０％がはんだ粒子なの
で、次に行われるはんだリフロー・ステップ中に部品の
端子を定位置に保持する場合にも使用される。通常使用
される共晶低融点はんだ（スズ６３％、鉛３７％、すな
わち６３／３７）を使用すると、リフローが可能にな
り、難燃性レベル４（ＦＲ４）のプリント回路板材料の
ガラス転移性に整合する温度（２５０℃以下）でプリン
ト回路板の接触部に部品の端子を同時接着することがで
きる。
【０００４】パッケージ式集積回路部品用のリードの間
隔は、通常、４０６．４μｍ（１６ミル）以上のピッチ
である。この性能は、パッケージ式集積回路デバイスを
プリント回路板に固定および接続するためにスクリーン
付着させたはんだペーストを使用する従来の表面実装技
術（ＳＭＴ）の各種方法に適合する。
【０００５】４０６．４μｍ（１６ミル）未満のより細
密なピッチを使用する集積回路接続技術が開発され、高
機能コンピュータ・システムで使用されている。この技
術は、一般にフリップチップ接続方式と呼ばれ、技術的
にはコントロールド・コラプス・チップ接続（Ｃ４）方
式であると認められている。実装用のリードまたはピン
を有するパッケージ内のリード・フレームに集積回路用
ダイを接続する代りに、Ｃ４設計は、集積回路用ダイ自
体の表面にはんだボールの配列を形成するものである。
このはんだボールは、約４０６．４μｍ（１６ミル）ピ
ッチの高融点はんだ（スズ３％、鉛９７％、すなわち３
／９７）から構成される。Ｃ４ダイは、プリント回路板
ではなくセラミック基板に接続されるように設計され、
約３５０℃で実施されるＣ４はんだリフロー・プロセス
を必要とする。この温度は、シリコン・ダイとセラミッ
ク基板には適しているが、プリント回路板には適してい
ない。
【０００６】フリップチップ・デバイス設計は、接続カ
ウントおよび密度が高いため、多数の集積回路チップお
よび拡張機能性を備えた高機能プリント回路板製品にと
って特に魅力的なものになっている。最新のプリント回
路板上に導電接触パターンを形成するのに使用されるフ
ォトリソグラフィ・プロセスはそれに対応して細密ピッ
チ・パターンを作成する能力を有するので、さらに有望
となる。フリップチップ・デバイスの特徴である細密ピ
ッチではんだペーストをスクリーン付着させようと試み
たが、残念ながら、はんだペーストの一部がステンシル
とともにはがれてしまい、その結果、不均一な被覆物に
なるので、その試みは失敗であることが分かっている。
このような現象は、ステンシル開口部のアスペクト比
（直径と厚さの比）、はんだペーストの粘度とレオロジ
ー、ペーストの組成、はんだペーストの粒径、ステンシ
ルの材料特性に帰因する。穴の直径はフリップチップ・
デバイスの細密ピッチによって決まるが、厚さはプリン
ト回路板の銅接触部にダイ上のボールを接続するのに必
要な最小はんだ体積比によって示される。経験によれ
ば、公称１０１．６μｍ（４ミル）幅のプリント回路板
の接触部の場合、フリップチップ・デバイスのボールと
銅接触部の確実な接続を実現するには約５０８〜２０３
２μｍ3（２０〜８０立方ミル）のはんだが必要であ
る。
【０００７】細密ピッチのプリント回路板の接触部には
んだを付着させるための効果的なはんだペースト・スク
リーン印刷方法がないため、プリント回路板のフリップ
チップ・デバイスのユーザは、細密ピッチのプリント回
路板の接触部に低融点はんだを付着させるための技法を
２通り開発した。第１の方法では、マスキングと電気め
っきを使用してはんだを付着させる。この方法は、フォ
トリソグラフィで画定されたマスクを形成するステップ
と、マスクで覆われていないプリント回路板の接触部に
低融点はんだを電気めっき浴付着するステップと、マス
クを除去するステップと、電気めっきはんだをリフロー
させるステップとを含む。この方法は、多数のステップ
を必要とし、関連のコストが高くなる。
【０００８】プリント回路板の細密ピッチ接触部上に低
融点はんだを選択的に形成するために開発されたもう１
つの手法は、プリント回路板の銅接触部パターンに対応
するマスクを使用して計量分配ヘッドにより溶融はんだ
を噴射するものである。残念ながら、溶融はんだ用の計
量分配ヘッドは非常に高価で、フリップチップ・デバイ
スのフットプリントごとに別個のマスクを必要とし、一
度にはんだを計量分配できる範囲が１箇所のダイ位置に
限られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この既知の技術では、
従来のスクリーン印刷式はんだペースト付着方法の一環
として細密ピッチのプリント回路板パターンに低融点は
んだを付着させ、従来のＳＭＴ部品とフリップチップ・
デバイスとを接続するのに十分な量のはんだをそれぞれ
の接触部に提供する方法と、それによって形成された製
品が依然として求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によって製造され
た製品に特徴が示される本発明の教示によれば、回路板
上に細密ピッチのはんだ被覆物を形成する方法は、回路
板の接触部を選択するために開口部を備えたステンシル
を回路板上で位置決めするステップと、ステンシルの開
口部内にはんだペーストをスクリーン付着させるステッ
プと、ステンシルを乗せた状態ではんだペーストをリフ
ローさせて、選択した回路板の接触部上にはんだを形成
するステップとを含む。基本実施例の変形例では、細密
ピッチ・ステンシルが、スクリーン印刷ステップとリフ
ロー・ステップ中に回路板に押しつけられ、必要であれ
ば、粗ピッチ接触部の接触部上にはんだを付着させるた
めの開口部を含むこともできる。フリップチップ・デバ
イスであろうと従来の表面実装パッケージであろうと、
部品は、最終低温はんだリフロー・ステップ中、フラッ
クスのみまたはフラックスとはんだペースト両方の被覆
物を使用して定位置に保持される。
【００１１】本発明の一実施例によれば、細密ピッチお
よび粗ピッチ両方の接触部パターンを有し、ＦＲ４また
はビスマレイミド・トリアジン（ＢＴ）樹脂から構成さ
れるプリント回路板を、はんだによる湿潤不能な材料か
ら構成されるステンシルで覆う。下にあるプリント回路
板の銅接触部に位置合せされたステンシルの穴を通し
て、低融点はんだペーストをスクリーン付着させる。は
んだをリフローさせ、それによって銅接触部上に付着さ
せたとき、ステンシルは定位置に固定されたままにな
る。次にステンシルをプリント回路板から取り除く。ス
テンシルが細密ピッチおよび粗ピッチ両方のパターンを
含む場合、すべてのパターンに樹脂が塗布されて、最終
リフロー・ステップ中に配置された部品を定位置に保持
する。一方、別個のステップとして粗ピッチ・パターン
をスクリーン付着させる場合には、付着させたはんだの
細密ピッチ接触部パターン上にフラックスが付着され、
粗ピッチ接触部パターンには、はんだペーストを使用す
る粗パターン・ステンシルによるスクリーン付着が施さ
れる。続いて部品配置とリフローを通常通りに行う。
【００１２】本発明により、フリップチップまたは他の
細密ピッチ部品での使用に特に適した細密ピッチ・プリ
ント回路板の接触部パターン上での低融点はんだボール
の形成が可能になる。プリント回路板の接触部上に形成
された低温はんだボールがリフローし、高融点フリップ
チップはんだボールを接続する。フリップチップはんだ
ボールはリフロー中ほぼそのままの状態を維持し、それ
により、プリント回路板の接触部とシリコン・ダイとの
間の分離高が、プリント回路板とシリコン・ダイとの間
に大幅な熱膨張係数の差が存在しても確実に接続するの
に十分な大きさになる。
【００１３】
【実施例】図１ないし３は、細密ピッチ・プリント回路
板の接触部上に低融点はんだを付着させる先行技術のめ
っき方法の重要操作を要約したものである。誘電コア材
料を有するプリント回路板１は、回路板の少なくとも１
つの表面３上に少なくとも１つの接触部２を含むものと
して示されている。接触部２は、回路板上の銅トレース
であり、従来のフォトリソグラフィ・プロセスによって
選択的にパターン形成された銅の層である。最新の細密
ピッチ・プリント回路板の接触部は、通常、厚さが約３
８．１μｍ（１．５ミル）、幅または直径が約１０１．
６μｍ（４ミル）である。従来のはんだマスク４は、フ
ォトリソグラフィ・プロセスにより、銅の接触部とすぐ
近くに隣接するプリント回路板表面とを除くすべてを覆
うように形成する。
【００１４】プリント回路板を、めっきのための準備と
して薄い金属の共通層（具体的に図示せず）でコーティ
ングし、次にフォトレジスト層で覆う。フォトリソグラ
フィ・プロセス後に、フォトレジスト・マスク７によ
り、接触部２と接触部周辺領域とにＳｎ−Ｐｂの電気め
っき６を施すことができる。次にフォトレジスト・マス
クを取り除き、プリント回路板に、約２００℃の低温リ
フロー加熱を施して、図３に示すようにはんだ８を接触
部２上のボール状の被覆物に成形し条件調整する。
【００１５】経験によれば、この結果得られる低温はん
だ８の被覆物は、フリップチップ・ダイのボールへの確
実な接続を可能にするため、通常、公称１０１．６μｍ
（４ミル）の接触部に対して５０８〜２０３２μｍ
3（２０〜８０立方ミル）の範囲になければならない。
【００１６】図４は、接触部２の領域に付着させたはん
だフラックス１１にシリコン・ダイ９を配置する、次の
ステップを示す。シリコン・ダイ９には、多数の細密ピ
ッチ・ボールまたはバンプ１２が接着されており、それ
ぞれが個別にシリコン・ダイの諸領域に接合され、一般
に融点が約３５０℃の３／９７（Ｓｎ／Ｐｂ）の高融点
はんだから構成されている。ダイ９のバンプ１２が回路
板１の接触部２と一致するパターンになっていることは
明らかである。図３で形成された低融点はんだ８は、フ
ラックス１１を付着しダイ９を配置する前に、図４の１
３に示すように平坦化させる。この平らな上面とフラッ
クス１１により、湾曲表面との接触から起こりうるシリ
コン・ダイの横移動が最小限に抑えられる。
【００１７】Ｃ４はんだバンプ１２は、その３５０℃と
いう融点がプリント回路板１のガラス転移温度をはるか
に上回るので、接触部２には適していない。しかも、バ
ンプ１２は、シリコン・ダイ９とプリント回路板１の特
徴である大幅に異なる熱膨張係数の間に前述の平衡状態
をもたらす。
【００１８】低融点はんだの最終的なリフローにより、
図５に示す構造が得られる。
【００１９】図６は、細密ピッチ・プリント回路板の接
触部上に低融点はんだを付着させるもう１つの既知の技
法の概略断面図を示す。図示の通り、溶融した低融点は
んだ１４が細密ピッチ接触部のパターンと一致するマス
ク１６を通して注入され、図３の８と同様の低融点はん
だの被覆物が得られる。このようにはんだを付着させた
後、低温リフロー加熱によりシリコン・ダイ９のバンプ
１２をプリント回路板１の接触部２に電気的に接続する
ため、図４および図５に関して記載した先行技術の手順
が続いて行われる。サイズが１０１．６μｍ（４ミル）
の接触部上に５０８〜２０３２μｍ3（２０〜８０立方
ミル）の量のはんだを注入する場合に予想されるよう
に、接触部の公称細密ピッチ間隔が２５４μｍ（１０ミ
ル）の場合、これは複雑かつ高価な機器を必要とし、マ
スク・パターンが変わるごとにヘッドの変更が必要にな
り、回路板の接触部にはんだをダイ・パターンで計量分
配することによりダイ・パターンが必要になる。
【００２０】本発明は、プリント回路板上に細密ピッチ
・パターンで低融点はんだを付着させる先行技術に関連
する複雑なめっき操作と機器要件を回避するものであ
る。本発明の好ましい実施例では、まず図７に示すよう
に、パターン形成されたプリント回路板１の表面１８上
に細密ピッチ・ステンシル１７を調心配置する。回路板
の表面１８は、ステンシル１７が位置合せされる銅接触
部と、選択的にパターン形成されたはんだマスク層４と
を含んでいる。図８を参照されたい。ステンシル１７
は、好ましくは厚さが２５．４〜１２７μｍ（１〜５ミ
ル）であり、プリント回路板１の接触部と一致するよう
にパターン形成された直径１０１．６〜１７７．８μｍ
（４〜７ミル）の穴１９がそこにエッチングされてい
る。ステンシル１７は、モリブデン、ステンレス鋼、ク
ロムめっき鋼などのはんだによる湿潤不能な材料から構
成されていることが好ましい。正確なパターンで容易に
エッチングされ、シリコン・ダイ９上に高温はんだボー
ル１２を形成するのに適していることが実証されている
ので、モリブデンが好ましい。ステンシル１７に要求さ
れる重要な長所は、はんだによる湿潤不能であること、
約２５０℃になると予想されるリフロー温度に耐えられ
ること、プリント回路板に比較的近い熱膨張係数を有す
ること、およびプリント回路板の許容差がもたらす通り
プリント回路板の表面に一致するように輪郭形成できる
ことである。このような諸要素の重要性は、方法の詳細
を明らかにする際に明白になるであろう。
【００２１】ステンシル１７は、様々な方式でプリント
回路板１に貼付することができる。たとえば、視覚的ま
たは機械的にステンシルを位置合せし、次にその位置に
機械的にクランプしてもよい。代替手法としては、位置
合せした位置にステンシルを保持するために真空を使用
する方法がある。この場合、後続のリフロー操作中、真
空を維持することが好ましい。さらに、ステンシル自体
の重量により（または重りを追加して）プリント回路板
に十分接触させることもできる。
【００２２】プリント回路板１の表面１８の定位置にス
テンシル１７を位置合せし、固定した状態で、ドクター
・ブレード２２を使用してステンシル１７の穴１９に低
融点はんだペースト２１を押し込む。ドクター・ブレー
ド２２の代わりに他のはんだペーストスクリーン印刷装
置を使用できることは明らかである。
【００２３】図８は、プリント回路板の接触部２上にあ
るステンシル１７の穴１９の適当な外観を示す概略断面
図である。ただし、ステンシル１７は接触部２付近の領
域ではんだマスク４に直接接触していることに留意され
たい。ステンシル１７を貫通する穴１９は、完全に円筒
形でなくてもよい。むしろ、穴１９を形成する際に使用
したエッチング中に取り出された図８に示すように、先
細形を示す可能性の方が高い。図８に示す先細形は、穴
の形成中に両側からエッチングされたモリブデン・ステ
ンシルを表している。現在までに行ったテストにより、
穴の形状が接触部２上に付着された低融点はんだの量と
形成コンシステンシーに影響することが確認されてい
る。しかし、依然として最適形状を画定する必要があ
り、その形状は、ステンシルに使用する材料、ステンシ
ルの厚さ、接触部のサイズ、はんだペーストの組成とレ
オロジーに関連する可能性がある。
【００２４】図８は、ステンシル１７の穴１９がはんだ
ペースト被覆物２３で一杯になっている様子を示してい
る。はんだペースト被覆物２３は、フラックス２４と、
フラックス内に懸濁した多数のはんだボール２６とを含
む混合物から構成されている。はんだボールは、プリン
ト回路板１と一致する融点を有するもので、回路板材料
がＦＲ４またはＢＴ樹脂の場合は、融点が約２００℃の
６３／３７（Ｓｎ／Ｐｂ）という組成を含む。上記の実
施例では、はんだボール２６の直径は２５．４μｍ（１
ミル）未満であることが好ましい。ただし、フラックス
とはんだボールとの体積比が重要な変数であることに留
意されたい。現在のところ、約５０／５０の体積比が適
当である。
【００２５】本発明による作成方法の次のステップは、
接触部２上のはんだを溶融して成形するためのはんだペ
ースト被覆物２３のリフローである。従来の実施例とは
対照的に、図９に概略を示す細密ピッチ・リフロー操作
中、ステンシル１７は定位置に維持される。ステンシル
１７を置いた状態でスクリーン印刷したはんだペースト
をリフローさせると、穴１９を通してはんだペースト被
覆物２３から付着した量のはんだがリフロー時に接触部
２に転移する。ただし、フリップチップ・デバイスを含
むかどうかにかかわらず、部品端子を確実に接着させる
には、低温はんだの量の管理が必要であることを想起さ
れたい。はんだの量に対して必要な穴のアスペクト比が
高い場合、リフロー前にステンシル１７を取り除くと、
はんだペーストの全部または一部がはがれる可能性が高
くなる。マスクを置いた状態ではんだペーストをリフロ
ーさせると、規定量の低融点はんだを細密ピッチの接触
部上に制御可能な形で付着させることができる。
【００２６】図９に示すように、ステンシル１７を乗せ
た状態でリフローさせると、低温はんだ２７が接触部２
上に形成される。約２００℃でリフローを実施する場
合、温度が変化する際に細密ピッチの位置合せと直接接
触を維持するのであれば、ステンシル１７が示す熱膨張
係数がプリント回路板１の熱膨張係数と比較的一致する
ことが重要である。ＦＲ４プリント回路板材料は、１５
〜２０ｐｐｍ／℃の範囲の公称熱膨張係数を示す。ＢＴ
樹脂プリント回路板材料は、基板に含まれるガラス・ク
ロス材が何であるかに応じて、１０〜２０ｐｐｍ／℃の
範囲の公称熱膨張係数を示す。現在好ましいステンシル
材であるモリブデンは、８〜９ｐｐｍ／℃の範囲の熱膨
張係数を示す。熱膨張係数が公称１２〜１４ｐｐｍ／℃
であるステンレス鋼は、ＦＲ４材の回路板に適合する可
能性が高い。どのマスク材を選択するかに係わらず、マ
スクはリフロー温度に耐えられなければならず、相対位
置合せを維持しなければならず、はんだによる湿潤不能
でなければならない。
【００２７】プリント回路板とそれに接着されたステン
シルをオーブンを通過させて、はんだペーストに懸濁し
ているはんだをリフローさせると、図９に示すようには
んだが銅接触部２上に逃げ、湿潤不能ステンシル１７か
ら離れ、接触部２上に付着させたすべてのはんだが残る
ことになる。冷却後、ステンシル１７を回路板１から取
り除くと、はんだ被覆物２７がそのまま残る。
【００２８】本発明の好ましい実施例によれば、フリッ
プチップ・ダイを取り付ける前に、低融点はんだ被覆物
２７に、平らなプレートを備えたプレスなどの機械的平
面加工具を使用して平坦化操作を施す。はんだの表面が
平らになると、シリコン・ダイのボールとはんだ被覆物
２７の湾曲表面との相互作用の結果、シリコン・ダイが
横方向に移動する可能性が低減される。
【００２９】プリント回路板では、引き続き、何らかの
粗ピッチ表面実装デバイスを使用する可能性がある。一
般に、粗ピッチ・パターンと細密ピッチ・パターンの差
は２倍を上回る。粗ピッチ・デバイスを取り付ける場
合、本発明は、従来の技法を使用して細密ピッチ接触部
を覆う平坦化したはんだ被覆物３５の上にフラックス３
０を付着させる操作と、回路板の粗ピッチ接触部用のは
んだペーストをスクリーン印刷する操作を含む。図１０
および図１１を参照されたい。これらの操作が終了した
とき、プリント回路板は、粗ピッチ接触部上に付着させ
たはんだペーストと、細密ピッチ接触部上に形成された
はんだの上に付着させたはんだフラックスとを有する。
最終リフロー・プロセス中に、フラックス３０は細密ピ
ッチ部品を定位置に保持する。図１１は、フラックス３
０が平坦化したはんだ形成物３５の上にフリップチップ
・シリコン・ダイ９のボール１２を定位置に保持してい
る様子を示す。はんだペーストは、回路板上に置かれた
粗ピッチ部品を保持し、最終的にその粗ピッチ部品には
んだを供給する。図１２に示すように、接触部２とシリ
コン・ダイ９のボール１２との間の電気接続はリフロー
中に実施される。同様に、粗ピッチ部品はこの段階で接
続される。
【００３０】図１３は、本発明の選択した実施例を特徴
付ける操作を流れ図で示したものである。ダッシュで示
した線およびブロックは、代替実施例を示している。こ
の実施例は、ステップ２８から開始してプリント回路板
に細密ピッチ・ステンシルをあてがい、次にステップ２
９で低融点はんだペーストをスクリーン印刷し、ステッ
プ３１でステンシルを置いた状態ではんだペーストをリ
フローさせる。次にステップ３２でステンシルが取り除
かれ、次にステップ３３で細密ピッチおよび粗ピッチ接
触部に適したフラックスとはんだペーストとを塗布し、
その後、連続してステップ３４で部品を配置し、ステッ
プ３６ですべてのはんだを最終的にリフローさせる。そ
の後の表面実装デバイスの取付けに適したバンプ付き回
路板を作成するだけである場合、ステップ３１でステン
シルを置いた状態ではんだペーストをリフローさせ、ス
テップ３２で該当する場合はプリント回路板からステン
シルを取り除くと、操作が終了するはずであることは明
白である。
【００３１】破線３７と関連のブロック３８とで示され
る代替実施例には、同じステンシルを使用して細密ピッ
チ接触部と粗ピッチ接触部をスクリーン印刷する、本発
明の一実施例が含まれる。ブロック３８ですべての接触
部に塗布されるフラックスは、最終リフロー操作中に主
に部品を保持する働きをする。細密ピッチ接触部と粗ピ
ッチ接触部の両方に共通ステンシルを使用すると、粗ピ
ッチ接触部の場合の標準的なはんだ量より少なくなる可
能性がある。しかし、このような変形態様または問題は
いかなるものでも方法の最適化によって克服できるもの
と思われる。粗ピッチ接触部上に形成されたはんだは、
部品配置の準備の際に平坦化する必要がないこともあ
る。
【００３２】破線３９によって画定されるもう一方の代
替実施例には、はんだペーストのリフロー後にステンシ
ルを取り除かない、本発明の実施例が含まれる。この実
施例は、共通ステンシルを使用して細密ピッチおよび粗
ピッチ両方の接触部用のはんだペーストをスクリーン印
刷する操作と、フラックスを使用して最終リフロー・ス
テップ３６中に部品を保持する操作を含むことができ
る。２００℃まで使用可能で、はんだによる湿潤不能
で、プリント回路板材料とほぼ整合する熱膨張係数を有
する、様々な高温高分子材料が存在する。
【００３３】図１３の流れ図によって画定される手順
は、当然のことながら、最終リフロー・ステップ３６中
に部品を固定するためにフラックスまたははんだペース
トの代わりに接着剤を使用するなど、従来の変更の影響
を受ける。しかし、このような接着剤の使用は、細密ピ
ッチ接触部品での使用には望ましくないことがある。と
いうのは、このような部品では、単にこのような接触部
を周辺に分散するのではなく、完全ボール状の格子配列
にした接触部を使用してシリコン・ダイを接着する傾向
があるからである。
【００３４】プリント回路板技術の進化により、より高
い温度性能とより低い熱膨張係数とを示す回路板材料が
もたらされることが予想される。このような発展は、明
らかにステンシルの材料と寸法の選択に影響することに
なる。同様に、プリント回路板材料の温度性能が高くな
ると、接着用により高温のはんだを使用できるようにな
る。にもかかわらず、本発明で提供するような追加のは
んだが回路板上に存在しない場合、フリップチップ・ダ
イ上のはんだボールだけでは、確実な接着を行うには量
的に不十分になるものと予想される。
【００３５】本発明は、複雑なめっきプロセスや新型の
溶融はんだ計量分配装置を使用せずに細密ピッチ・パタ
ーン状にはんだを付着させるための基本的な手順を提供
するので、業界が進歩するにつれ、本発明が紹介する改
良は、より細密な細密ピッチ接触部パターンにとって特
に貴重なものになるであろう。しかも、この方法は、素
子付き回路板の製造に使用される従来の表面実装技術の
装置および操作方法と完全に整合している。最後に、こ
の方法は、部品を実装するための製造方法とは比較的無
関係に、プリント回路板の製造を考慮したものである。
【００３６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００３７】（１）回路板上に細密ピッチはんだ被覆物
を形成する方法において、回路板の接触部を選択するた
めに開口部を備えたステンシルを回路板上で位置決めす
るステップと、ステンシルの開口部内にはんだペースト
をスクリーン付着させるステップと、ステンシルを置い
た状態ではんだペーストをリフローさせて、選択した回
路板接触部上にはんだを形成するステップとを含む方
法。 （２）選択した回路板接触部上のはんだをリフローさせ
て、配置された部品を接続するステップをさらに含むこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の方法。 （３）ステンシルが、はんだによる湿潤不能な材料から
形成されることを特徴とする、上記（１）に記載の方
法。 （４）ステンシルが、はんだによる湿潤不能な材料から
形成されることを特徴とする、上記（２）に記載の方
法。 （５）ステンシルが、回路板に直接接触し、回路板の熱
膨張係数と同様の熱膨張係数を特徴とする、上記（１）
に記載の方法。 （６）ステンシルが、回路板に直接接触し、回路板の熱
膨張係数と同様の熱膨張係数を特徴とする、上記（２）
に記載の方法。 （７）はんだをリフローさせるステップを実施する前
に、選択した部品用の粗ピッチ・ステンシルによりはん
だペーストをスクリーン付着させるステップをさらに含
むことを特徴とする、上記（２）に記載の方法。 （８）はんだをリフローさせるステップを実施する前
に、フラックスを選択的に付着させて部品を保持するス
テップをさらに含むことを特徴とする、上記（２）に記
載の方法。 （９）プリント回路板に細密ピッチ端子部品を接着する
方法において、回路板の接触部を選択するために位置合
せされた開口部を備えたノンウェット・ステンシルを回
路板上に配置するステップと、ステンシルの開口部内に
はんだペーストをスクリーン付着させるステップと、ス
テンシルを置いた状態ではんだペーストをリフローさせ
て、選択した回路板接触部上にはんだを形成するステッ
プと、選択した回路板接触部上にフラックスを付着させ
るステップと、部品を配置するステップと、選択した回
路板接触部上のはんだをリフローさせて、配置された部
品を接続するステップとを含む方法。 （１０）はんだをリフローさせるステップを実施する前
に、選択した部品用の粗ピッチ・ステンシルによっては
んだペーストをスクリーン付着させるステップをさらに
含むことを特徴とする、上記（９）に記載の方法。 （１１）部品を配置するステップが、はんだをリフロー
させるステップを実施する前に、付着させたフラックス
に部品端子を挿入することを含むことを特徴とする、上
記（９）に記載の方法。 （１２）誘電構造コアと、誘電構造コアの少なくとも１
つの表面上に細密ピッチ接触部と粗ピッチ接触部とを備
えた導電素子間結線層と、選択した導電層の細密ピッチ
接触部上に形成されたはんだであって、導電層の接触部
を選択するために開口部を備えた導電素子間結線層を有
する表面上に第１のステンシルを形成し、第１のステン
シルの開口部内にはんだペーストをスクリーン付着さ
せ、第１のステンシルを置いた状態ではんだペーストを
リフローさせることによって形成されたはんだとを含む
プリント回路板。 （１３）形成されたはんだを使用して、選択した導電層
の細密ピッチ接触部に接続される第１の部品をさらに含
むことを特徴とする、上記（１２）に記載の回路板。 （１４）第２のステンシルによって画定されるスクリー
ン付着させたはんだペーストを使用して、選択的な導電
層の粗ピッチ接触部に接続される第２の部品をさらに含
むことを特徴とする、上記（１３）に記載の回路板。 （１５）第１のステンシルのピッチが、第２のステンシ
ルのピッチより２倍以上細密であることを特徴とする、
上記（１４）に記載の回路板。 （１６）配置される部品がフリップチップ・ダイである
ことを特徴とする、上記（２）に記載の方法。 （１７）配置される部品がフリップチップ・ダイである
ことを特徴とする、上記（９）に記載の方法。
【００３８】
【発明の効果】本発明により、フリップチップまたは他
の細密ピッチ部品での使用に特に適した細密ピッチ・プ
リント回路板の接触部パターン上での低融点はんだボー
ルの形成が可能になる。プリント回路板の接触部上に形
成された低温はんだボールがリフローし、高融点フリッ
プチップはんだボールを接続する。フリップチップはん
だボールはリフロー中ほぼそのままの状態を維持し、そ
れにより、プリント回路板の接触部とシリコン・ダイと
の間の分離高が、プリント回路板とシリコン・ダイとの
間に大幅な熱膨張係数の差が存在しても確実に接続する
のに十分な大きさになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】細密ピッチ・プリント回路板の接触部上に低融
点はんだを形成する先行技術の方法の様々な段階を示す
概略断面図である。
【図２】細密ピッチ・プリント回路板の接触部上に低融
点はんだを形成する先行技術の方法の様々な段階を示す
概略断面図である。
【図３】細密ピッチ・プリント回路板の接触部上に低融
点はんだを形成する先行技術の方法の様々な段階を示す
概略断面図である。
【図４】細密ピッチ・プリント回路板の接触部上に低融
点はんだを形成する先行技術の方法の様々な段階を示す
概略断面図である。
【図５】細密ピッチ・プリント回路板の接触部上に低融
点はんだを形成する先行技術の方法の様々な段階を示す
概略断面図である。
【図６】プリント回路板の接触部の細密ピッチ・パター
ン上に溶融噴射により低融点はんだを計量分配する先行
技術の実施例を示す概略断面図である。
【図７】本発明による、細密ピッチ・ステンシルによる
低融点はんだペーストのスクリーン印刷の概略を示す斜
視図である。
【図８】本発明による、はんだペーストでスクリーン印
刷された細密ピッチ接触部の概略断面図である。
【図９】本発明による、ステンシルが存在する状態で低
融点はんだペーストのリフロー後の細密ピッチ接触部の
概略断面図である。
【図１０】本発明による、粗ピッチ・ステンシルによる
低融点はんだペーストのスクリーン印刷の概略を示す斜
視図である。
【図１１】本発明による、細密ピッチ接触部上に付着さ
れたフラックスへのフリップチップ・シリコン・ダイの
配置を示す概略断面図である。
【図１２】本発明による、接触部上に形成された低融点
はんだのリフロー時のプリント回路板の細密ピッチ接触
部へのフリップチップ・シリコン・ダイの接続を示す概
略断面図である。
【図１３】本発明による、本発明の各種プロセスの特徴
を示す流れ図である。
【符号の説明】
１ プリント回路板 ４ はんだマスク層 １７ 細密ピッチ・ステンシル １８ 表面 １９ 穴 ２１ 低融点はんだペースト ２２ ドクター・ブレード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・マックス・フーブアッヒャー アメリカ合衆国78750 テキサス州オース チン マンデヴィル・サークル 10001 (72)発明者 ジュリアン・ピーター・パートリッジ アメリカ合衆国78729 テキサス州オース チン ブリッジウッド・トレール 8908

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回路板上に細密ピッチはんだ被覆物を形成
    する方法において、 回路板の接触部を選択するために開口部を備えたステン
    シルを回路板上で位置決めするステップと、 ステンシルの開口部内にはんだペーストをスクリーン付
    着させるステップと、 ステンシルを置いた状態ではんだペーストをリフローさ
    せて、選択した回路板接触部上にはんだを形成するステ
    ップとを含む方法。
  2. 【請求項２】選択した回路板接触部上のはんだをリフロ
    ーさせて、配置された部品を接続するステップをさらに
    含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】ステンシルが、はんだによる湿潤不能な材
    料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】ステンシルが、はんだによる湿潤不能な材
    料から形成されることを特徴とする、請求項２に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】ステンシルが、回路板に直接接触し、回路
    板の熱膨張係数と同様の熱膨張係数を特徴とする、請求
    項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】ステンシルが、回路板に直接接触し、回路
    板の熱膨張係数と同様の熱膨張係数を特徴とする、請求
    項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】はんだをリフローさせるステップを実施す
    る前に、選択した部品用の粗ピッチ・ステンシルにより
    はんだペーストをスクリーン付着させるステップをさら
    に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】はんだをリフローさせるステップを実施す
    る前に、フラックスを選択的に付着させて部品を保持す
    るステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】プリント回路板に細密ピッチ端子部品を接
    着する方法において、 回路板の接触部を選択するために位置合せされた開口部
    を備えたノンウェット・ステンシルを回路板上に配置す
    るステップと、 ステンシルの開口部内にはんだペーストをスクリーン付
    着させるステップと、 ステンシルを置いた状態ではんだペーストをリフローさ
    せて、選択した回路板接触部上にはんだを形成するステ
    ップと、 選択した回路板接触部上にフラックスを付着させるステ
    ップと、 部品を配置するステップと、 選択した回路板接触部上のはんだをリフローさせて、配
    置された部品を接続するステップとを含む方法。
  10. 【請求項１０】はんだをリフローさせるステップを実施
    する前に、選択した部品用の粗ピッチ・ステンシルによ
    ってはんだペーストをスクリーン付着させるステップを
    さらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】部品を配置するステップが、はんだをリ
    フローさせるステップを実施する前に、付着させたフラ
    ックスに部品端子を挿入することを含むことを特徴とす
    る、請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】誘電構造コアと、 誘電構造コアの少なくとも１つの表面上に細密ピッチ接
    触部と粗ピッチ接触部とを備えた導電素子間結線層と、 選択した導電層の細密ピッチ接触部上に形成されたはん
    だであって、 導電層の接触部を選択するために開口部を備えた導電素
    子間結線層を有する表面上に第１のステンシルを形成
    し、 第１のステンシルの開口部内にはんだペーストをスクリ
    ーン付着させ、 第１のステンシルを置いた状態ではんだペーストをリフ
    ローさせることによって形成されたはんだとを含むプリ
    ント回路板。
  13. 【請求項１３】形成されたはんだを使用して、選択した
    導電層の細密ピッチ接触部に接続される第１の部品をさ
    らに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の回路
    板。
  14. 【請求項１４】第２のステンシルによって画定されるス
    クリーン付着させたはんだペーストを使用して、選択的
    な導電層の粗ピッチ接触部に接続される第２の部品をさ
    らに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の回路
    板。
  15. 【請求項１５】第１のステンシルのピッチが、第２のス
    テンシルのピッチより２倍以上細密であることを特徴と
    する、請求項１４に記載の回路板。
  16. 【請求項１６】配置される部品がフリップチップ・ダイ
    であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  17. 【請求項１７】配置される部品がフリップチップ・ダイ
    であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
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