JPH0983128A - 半導体モジュールの接合構造 - Google Patents

半導体モジュールの接合構造

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JPH0983128A
JPH0983128A JP7231036A JP23103695A JPH0983128A JP H0983128 A JPH0983128 A JP H0983128A JP 7231036 A JP7231036 A JP 7231036A JP 23103695 A JP23103695 A JP 23103695A JP H0983128 A JPH0983128 A JP H0983128A
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JP
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semiconductor module
circuit board
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melting point
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JP7231036A
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Masayoshi Yamaguchi
政義 山口
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体モジュールをメインプリント基板にリ
フローはんだ付けするに際して、電子部品の熱ストレス
を最小限にできる接合構造の提供。 【解決手段】半導体モジュール20の作製時において
は、サブプンリト基板21に対する電子部品22,23
のリフローはんだ付けは高融点はんだ25でなされ、メ
インプリント基板10に対する半導体モジュール20の
リフローはんだ付けは低融点はんだ33で行っている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体モジュールを
プリント基板にはんだ付けにより実装するための接合構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体モジュールは、サブプリント基板
にベアICチップやその他のチップ部品がリフローはん
だ付けにより実装されることにより構成されるがこの半
導体モジュールを他の電子部品と共にメインプリント基
板に実装する場合、従来は図7の工程図に示すように、
メインプリント基板にソルダーペーストを印刷して半導
体モジュール、QFP/SOP等の半導体部品及びチッ
プ部品をマウントし、リフロー炉内でソルダーペースト
を溶融することにより行っていた。
【0003】この従来の半導体モジュール等のはんだ付
け工程で使用されるソルダーペーストとしては、半導体
モジュール作製工程においてベアICチップ等をサブプ
リント基板にリフローはんだ付けするために使用される
ソルダーペーストと同様に、融点が183℃の共晶はん
だ(以下、高融点はんだという)が用いられており、リ
フローはんだ付けはリフロー炉内の最高温度が220℃
〜240℃に達する高温雰囲気中で行う必要があった。
【0004】そのため、半導体モジュールを構成する各
種電子部品は、半導体モジュール作製時及び半導体モジ
ュールのはんだ付け時の少くとも2回は200℃以上の
高温で加熱されることになり、熱ストレスが半導体モジ
ュールを構成する電子部品に発生し、はんだ付け不良や
部品不良を誘発していた。
【0005】この不具合を解決すべく、半導体モジュー
ル以外の電子部品のメインプリント基板へのはんだ付け
は、高融点はんだを用いたリフローはんだ付けとし、半
導体モジュールについては、パルスヒート方式、レーザ
方式或いは熱風方式等により、高融点はんだを用いて個
別にメインプリント基板にはんだ付けすることも考えら
れるが、このような方法でははんだ付けに必要な作業工
程数が増加するという問題があった。また、高融点のは
んだ付けを用いてメインプリント基板へのはんだ付けを
行っているので半導体モジュールの着脱も困難となり、
隣接する良品の電子部品も不良にする危険性があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、上記半導
体モジュールの接合構造では、半導体モジュール作製時
に使用される高融点はんだと同種のはんだを用いて半導
体モジュールをメインプリント基板にリフローはんだ付
けしていたので、半導体モジュールを構成する電子部品
が少くとも2回は200℃以上の高温で加熱されること
になり、熱ストレスにより、電子部品のはんだ付け不良
や部品不良が発生するという不具合があった。また、高
融点はんだにより半導体モジュールはメインプリント基
板に接合されているので、半導体モジュールの修理等の
際の半導体モジュールの着脱が困難であり、又、隣接す
る良品の電子部品も高温加熱により不良にする危険性が
あった。
【0007】本発明はこのような従来の欠点を解決する
べくなされたものであり、半導体モジュールをメインプ
リント基板にリフローはんだ付けするに際して、電子部
品に加わる熱ストレスを非常に小さくできる半導体モジ
ュールの接合構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
サブプリント基板に電子部品がリフローはんだ付けによ
り実装されてなる半導体モジュールをメインプリント基
板にリフローはんだ付けする半導体モジュールの接合構
造において、前記サブプリント基板に対する前記電子部
品のリフローはんだ付けはリフロー炉内の最高温度を2
00℃以上とする必要のある高融点はんだを用いて行
い、前記メインプリント基板に対する前記半導体モジュ
ールのリフローはんだ付けは、リフロー炉内の最高温度
が200℃以下ではんだ付け可能な低融点はんだを用い
て行っている。ここに、電子部品の熱ストレスに対する
耐熱限界温度は200℃程度であるので、上記構成によ
れば、メインプリント基板に対する半導体モジュールの
リフローはんだ付けは最高温度200℃以下として行
え、従って、半導体モジュールを構成する電子部品に加
わる200℃以上の高温は半導体モジュール作製時の一
回のみで済むので、電子部品の熱ストレスは最小限度で
済む。また、半導体モジュール自体が不良と確認された
ときでも、半導体モジュールとメインプリント基板との
はんだ付けは低融点はんだを用いているので、半導体モ
ジュールの取り外し、取り付けは、半導体モジュールや
隣接する電子部品が高温度になるまで熱を加えることな
く行える。
【0009】また、請求項2に係る発明では、請求項1
において、メインプリント基板に対する半導体モジュー
ルのリフローはんだ付けを窒素雰囲気中で行っている。
低温ではんだ付けを行う場合には、高温ではんだ付けを
おこなう場合に比較してぬれ性が低下しはんだ付け不良
が生じ易いが、窒素雰囲気ではんだ付けを行い金属の酸
化を防止することによりこの欠点を解消できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
乃至図6を参照して詳述する。図1乃至図4は第1の実
施の形態を示す図であり、図1は半導体モジュールがは
んだ付けされたメインプリント基板の側面図、図2は半
導体モジュールの斜視図、図3は半導体モジュールの作
製工程図、図4はメインプリント基板に対する電子部品
の実装工程図である。
【0011】図1に示すように、メインプリント基板1
0のパッド11には、半導体モジュール20、半導体装
置(QFP/SOP)31、チップ部品32が低融点は
んだ(融点150℃)33を用いてはんだ付けされてい
る。また、半導体モジュール20は、図2に示すよう
に、サブプリント基板21及びこの基板21実装された
ベアICチップ22、チップ部品23より構成されてい
る。サブプリント基板21はLCC(リードレス チッ
プ キャリア)形態とされ、その周側面にはI/Oパッ
ド211が形成されており、半導体モジュール20は、
サブプリント基板21のパッド211がメインプリント
基板10のパッド11にはんだ付けされる。また、サブ
プリント基板21の部品実装面には種々の形状のパッド
212が設けられており、ベアICチップ22及びチッ
プ部品23は高融点はんだ(共晶はんだ、融点183
℃)25を用いてパッド212にはんだ付けされてい
る。尚、ベアICチップ22の裏面には高融点はんだで
形成されたバンプ221が格子状に設けられており、こ
のバンプ221がパッド212にはんだ付けされてい
る。また、ベアICチップ22のはんだ付け部分は樹脂
26で封止されている。
【0012】上記半導体モジュール20の作製は、図3
に示すように第1工程でサブプリント基板21のパッド
212に高融点はんだ25を含むソルダーペーストを印
刷し、第2工程で、サブプリント基板21の所定位置に
ベアICチップ22及びチップ部品23をマウントし、
第3工程でリフロー炉(図示しない)内でリフローはん
だ付け(炉内のピーク時の温度は220℃〜240℃)
を行う。そして、第4工程で、フラックス残査を除去す
るために洗浄を行い、第5工程で、ベアICチップ22
のはんだ付け部分に樹脂26が封止され、半導体モジュ
ール20が完成する。
【0013】また、メインプリント基板10への電子部
品の実装は、図4に示すように、第1工程でメインプリ
ント基板10のパッド11に低融点はんだ33を含むソ
ルダーペーストを印刷し、第2工程で、メインプリント
基板10の所定位置に半導体モジュール20、QFP/
SOP31及びチップ部品32をマウントし、第3工程
で、窒素雰囲気とされたリフロー炉(図示しない)内で
リフローはんだ付け(炉内のピーク時の温度200℃以
下)を行い完成する。
【0014】このように、半導体モジュール20作製時
においては高融点はんだ25を用いているが、半導体モ
ジュール20実装時においては低融点はんだ33を用い
ているので、半導体モジュール20を構成する電子部品
に加わる200℃以上の高温は一回のみとすることがで
き、従って、電子部品の熱ストレスを最小限度にするこ
とができる。また、半導体モジュール20の不良のた
め、半導体モジュール20をメインプリント基板10か
ら取り外し、あらたに取り付ける場合であっても、低融
点はんだ33を用いていることにより、これらの作業が
容易に行え、低い温度で取り外し、取り付け作業を行え
るので、又、半導体モジュール20に隣接する電子部品
の高熱による破損も生じ難い。
【0015】図5及び図6は第2の実施の形態を示す図
であり、図5は半導体モジュールがはんだ付けされたメ
インプリント基板の側面図、図6は半導体モジュールの
斜視図である。本例では、半導体モジュール20Aのサ
ブプリント基板21Aにはその周側面にはI/Oパッド
は形成されておらず、かわりに、基板21Aの裏面に高
融点はんだで形成されたはんだボール213が設けられ
ている。そして、半導体モジュール20Aはサブプリン
ト基板21Aのはんだボール213が低融点はんだ33
によって、メインプリント基板10にはんだ付けされ
る。その他の構成は第1の実施の形態と同様であり、ま
た、半導体モジュール20Aの作製は図3に示す工程フ
ロー図に従って行われ、メインプリント基板10への半
導体モジュール20A等の電子部品の実装は図4に示す
工程フロー図に従って行われる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に係る半導
体モジュールの接合構造では、半導体モジュールの作製
は高融点はんだを用い、半導体モジュールの実装は低融
点はんだを用いたので、半導体モジュールを構成する電
子部品に加わる200℃以上の高温を一回のみとするこ
とができ、従って、電子部品に加わる熱ストレスを最小
限度にすることができる。また、低融点はんだを用いた
ことにより、半導体モジュールの取り外しや取り付けも
容易であり、従って、半導体モジュールの交換作業も容
易に行え、また、この種の作業のときに、半導体モジュ
ールに隣接する電子部品が高熱により破損するという問
題も生じ難い。
【0017】また請求項2に係る半導体モジュールの接
合構造では、請求項1において、メインプリント基板に
対する半導体モジュールのリフローはんだ付けを窒素雰
囲気中で行っているので、金属の酸化を防止でき、従っ
て、低融点はんだによる良好なはんだ付けを行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であり、半
導体モジュールがはんだ付けされたメインプリント基板
の側面図。
【図2】図1のメインプリント基板に実装される半導体
モジュールの斜視図。
【図3】図2の半導体モジュールの作製工程図。
【図4】図1のメインプリント基板への電子部品の実装
工程図。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す図であり、半
導体モジュールがはんだ付けされたメインプリント基板
の側面図。
【図6】図5のメインプリント基板に実装される半導体
モジュールの斜視図。
【図7】従来のメインプリント基板への電子部品の実装
工程図。
【符号の説明】
10 メインプリント基板 20,20A
半導体モジュール 21,21A サブプリント基板 25 高融点は
んだ 33 低融点はんだ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サブプリント基板に電子部品がリフロー
    はんだ付けにより実装されてなる半導体モジュールをメ
    インプリント基板にリフローはんだ付けする半導体モジ
    ュールの接合構造において、前記サブプリント基板に対
    する前記電子部品のリフローはんだ付けはリフロー炉内
    の最高温度を200℃以上とする必要のある高融点はん
    だを用いて行い、前記メインプリント基板に対する前記
    半導体モジュールのリフローはんだ付けは、リフロー炉
    内の最高温度が200℃以下ではんだ付け可能な低融点
    はんだを用いて行っていることを特徴とする半導体モジ
    ュール接合構造。
  2. 【請求項2】 メインプリント基板に対する半導体モジ
    ュールのリフローはんだ付けは、窒素雰囲気中で行うこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュールの接
    合構造。
JP7231036A 1995-09-08 1995-09-08 半導体モジュールの接合構造 Pending JPH0983128A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040302