JPH10150262A - チップの実装方法 - Google Patents

チップの実装方法

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Publication number
JPH10150262A
JPH10150262A JP8307687A JP30768796A JPH10150262A JP H10150262 A JPH10150262 A JP H10150262A JP 8307687 A JP8307687 A JP 8307687A JP 30768796 A JP30768796 A JP 30768796A JP H10150262 A JPH10150262 A JP H10150262A
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JP
Japan
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chip
conductive
ball
pad
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8307687A
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English (en)
Inventor
Tadahiko Sakai
忠彦 境
Ken Maeda
憲 前田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8307687A priority Critical patent/JPH10150262A/ja
Publication of JPH10150262A publication Critical patent/JPH10150262A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3465Application of solder
    • H05K3/3478Application of solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性ボールをチップのパッドに正しく半田
付けしたうえで、導電性ボール付きチップを基板に実装
できるチップの実装方法を提供すること。 【解決手段】 チップ10のパッド11上にスクリーン
印刷によりクリーム半田15を塗布した後、導電性ボー
ル18をクリーム半田15上に搭載する。導電性ボール
18は、比重の小さい合成樹脂の芯ボール19を主体と
し、その表面にニッケル膜20と金膜21をコーティン
グして成る。次にクリーム半田15を加熱処理して溶融
・固化させることにより、導電性ボール18をパッド1
1上に半田付けするが、クリーム半田15が溶融する
と、その表面張力によるセルフアライメント作用が軽量
の導電性ボール18に有効に作用し、導電性ボール18
はパッド11のセンターAに正しく半田付けされる。そ
の後、導電性ボール付きチップ10を基板に実装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップを導電性ボ
ールを介して基板に固着するチップの実装方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】チップを基板に実装する方法として、半
田や銅などの金属材料から成る導電性ボールを用いる方
法が知られている。この方法は、チップのパッド上に導
電性ボールを接着して導電性ボール付きチップを製造し
た後、この導電性ボール付きチップの導電性ボールを基
板のパッド上に形成されたクリーム半田上に着地させて
導電性ボール付きチップを基板に搭載し、次いでクリー
ム半田を加熱処理して半田付けすることにより、導電性
ボール付きチップを基板に実装するものである。
【0003】図3は、従来の導電性ボールの搭載方法の
説明図であって、チップのパッド上に導電性ボールを半
田付けして導電性ボール付きチップを製造する方法を示
すものである。まず図3(a)に示すように、導電性ボ
ール1を吸着ヘッド2の吸着孔3に真空吸着して保持
し、導電性ボール1をチップ4のパッド5に位置合わせ
したうえで、導電性ボールをパッド5上に塗布されたク
リーム半田6上に搭載する(図3(b))。上述のよう
に、この導電性ボール1は半田などの金属材料から成る
ものである。
【0004】この後、チップ4を加熱炉で加熱処理し、
クリーム半田を溶融・固化させることにより導電性ボー
ル1をパッド5上に半田付けして固着し、導電性ボール
付きチップ4を完成させる(図3(c))。そしてこの
導電性ボール付きチップ4を基板に実装する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、導電性
ボール1は、チップ4のパッド5に位置合わせしたうえ
で、パッド5上に搭載されるが、導電性ボール1はパッ
ド5のセンターに正しく搭載されるとは限らない。図3
(b)に示す例では、中央および左側の導電性ボール1
はパッド5のセンターAに正しく搭載されているが、右
側の導電性ボール1はセンターAよりも右側に変位して
パッド5上に搭載されている。したがって図3(c)に
示すように、右側の導電性ボールはパッド5から脱落も
しくは大きく位置ずれしたまま半田付けされる。
【0006】このように導電性ボール1がパッド5のセ
ンターに正しく搭載されていないと、この導電性ボール
付きチップ4は不良品となり、後工程で基板に正しく実
装することはできない。
【0007】したがって本発明は、導電性ボールをチッ
プのパッドのセンターに正しく半田付けしたうえで、導
電性ボール付きチップを基板に実装できるチップの実装
方法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】本発明のチップの実装方
法は、チップのパッド上にクリーム半田を塗布する工程
と、合成樹脂から成る芯ボールの表面に導電性金属をコ
ーティングして成る導電性ボールをクリーム半田上に搭
載する工程と、クリーム半田を加熱処理することにより
導電性ボールをパッド上に半田付けする工程と、以上の
工程により製造された導電性ボール付きチップの導電性
ボールを基板のパッド上に塗布されたクリーム半田上に
着地させて導電性ボール付きチップを基板上に搭載する
工程と、基板のパッド上のクリーム半田を加熱処理して
導電性ボールを半田付けすることにより導電性ボール付
きチップを基板上に固着する工程と、を含む。
【0009】
【発明の実施の形態】上記構成の本発明の導電性ボール
は、比重の小さい合成樹脂から成る芯ボールを主体とし
ているので、その重量は軽い。したがってこの導電性ボ
ールをチップのパッド上に塗布されたクリーム半田上に
搭載し、次いでクリーム半田を加熱処理して溶融させる
と、導電性ボールがパッド上に変位して搭載されていて
も、溶融したクリーム半田の表面張力によるセルフアラ
イメント作用が軽量の導電性ボールに有効に作用して、
変位していた導電性ボールはパッドのセンターへ移動す
る。したがってすべての導電性ボールをパッドのセンタ
ーに正しく半田付けすることができる。
【0010】以下、本発明の一実施の形態を図面を参照
して説明する。図1は、本発明の一実施の形態の導電性
ボール付きチップの製造工程図、図2は同導電性ボール
付きチップを基板に半田付けする実装工程図である。
【0011】まず図1を参照して、導電性ボール付きチ
ップの製造方法を説明する。まず、図1(a)に示すよ
うにチップ10上にスクリーン印刷装置のスクリーンマ
スク12を重ね、スクリーンマスク12上をスキージ1
3を矢印方向へ摺動させることにより、スクリーンマス
ク12に開孔されたパターン孔14を通してチップ10
のパッド11上にクリーム半田15を塗布する。
【0012】次に、図1(b)に示すように、吸着ヘッ
ド16の吸着孔17に導電性ボール18を真空吸着して
保持し、導電性ボール18をチップ10のパッド11に
位置合わせしたうえで、吸着ヘッド16を下降させて導
電性ボール18をパッド11上に塗布されたクリーム半
田15上に着地させる。次いで吸着孔17による真空吸
着状態を解除して吸着ヘッド16を上昇させることによ
り、導電性ボール18をクリーム半田15上に搭載する
(図1(c))。本例では、中央および左側の導電性ボ
ール18はパッド11のセンターAに正しく搭載されて
いるが、右側の導電性ボール18はパッド11のセンタ
ーAよりも右側に変位して搭載されている。
【0013】この導電性ボール18は、ポリスチレンな
どの合成樹脂から成る芯ボール19の表面に、導電性金
属をコーティングして形成されている。具体的には、芯
ボール19の表面に中間層としてのニッケル膜20をコ
ーティングし、さらに表層として金膜21をコーティン
グして形成されている。導電性金属としては、半田に対
して濡れ性のよいものであればよく、銀や銅それに半田
でもよい。図3に示す従来の半田から成る導電性ボール
1の比重は約9であって、この導電性ボール1の重量は
重い。これに対し、本導電性ボール18は軽量の合成樹
脂(比重は約1)から成る芯ボール19を主体としてい
るので、全体比重は2〜3程度であり、きわめて軽い。
【0014】次にチップ10を加熱炉へ送って加熱処理
する。するとクリーム半田15は溶融・固化して、導電
性ボール18はパッド11上に半田付けされる(図1
(d))。この場合、クリーム半田15が加熱されて溶
融すると、表面張力が発生する。したがって右側に変位
して搭載された軽量の導電性ボール18はこの表面張力
のためにパッド11のセンターAへ容易に移動し(矢印
B参照)、パッド11上に正しく半田付けされる。
【0015】このように、溶融したクリーム半田15の
表面張力により、導電性ボール18がパッド11のセン
ターAへ自動的に移動する性質はセルフアライメントと
称される。なお図3に示す上記従来の導電性ボール1は
重量が重いので、クリーム半田6を加熱して溶融させて
もセルフアライメント作用は有効に作用せず、導電性ボ
ール1はパッド5上に変位したままで半田付けされてい
たものである。図1(d)において、鎖線で示す導電性
ボール18は、セルフアライメント前の位置(すなわち
図1(c)の位置)を示している。以上により、導電性
ボール付きチップ10は完成する。
【0016】次に、図2を参照して導電性ボール付きチ
ップ10を基板に実装する方法を説明する。まず、図2
(a)に示すように、基板22上にスクリーン印刷装置
のスクリーンマスク24を重ね、スキージ25をスクリ
ーンマスク24上を矢印方向へ摺動させることにより、
パターン孔26を通して基板22のパッド23上にクリ
ーム半田27を塗布する。
【0017】次に図1に示す方法で製造した導電性ボー
ル付きチップ10を基板22の上方へ位置させ、導電性
ボール18を基板22のパッド23に位置合わせしたう
えで、基板22に搭載する(図2(b))。この場合、
すべての導電性ボール18はパッド11のセンターAに
半田付けされているので、基板22のパッド23上に正
しく着地させることができる。
【0018】次に基板22を加熱炉へ送り、加熱処理し
てクリーム半田27を溶融・固化させて導電性ボール1
8をパッド23上に半田付けすれば、実装は終了する
(図2(c))。
【0019】次に、以上のようにして導電性ボール付き
チップ10が実装された図2(c)に示す基板22の特
性について説明する。図2(c)において、導電性ボー
ル18は合成樹脂の芯ボール19を主体としている。し
たがって第1には、図1および図2に示す工程におい
て、導電性ボール18は押し潰れにくく、基板22とチ
ップ10の間には大きな間隔Gを確保できる。この間隔
Gが大きいと、次のような利点がある。すなわち、チッ
プ10が実装された基板22は、様々な電子機器に組み
込まれて使用されるが、このときチップ10自身が発熱
したり基板22の周囲の温度変化によってチップ10や
基板22は熱膨張,収縮をくり返す。この場合基板22
の熱膨張量L1はチップ10の熱膨張量L2よりもかな
り大きい。このためチップ10と基板22の間に介在す
る導電性ボール18には大きな応力が作用するが、間隔
Gが大きい程、この応力を吸収できる。因みに、間隔G
が小さいとこの応力を十分に吸収できず、その結果、導
電性ボール18は固化したクリーム半田15,27から
剥がれてしまう。
【0020】また第2には、図2(c)において、導電
性ボール18の主体である芯ボール19は合成樹脂であ
って、若干の弾性を有しているので、芯ボール19が弾
性変形することにより上記応力を吸収でき、したがって
導電性ボール18はクリーム半田15,27から剥がれ
にくい。
【0021】また第3には、芯ボール19の表面にニッ
ケル膜20と金膜21の二重の金属膜をコーティングし
たことによる利点である。すなわち金膜21は、導電性
を確保するためにコーティングされたものであるが、中
間層としてニッケル膜20を形成したことにより、ニッ
ケル膜20と金膜21から成る多重金属膜の厚さを十分
に確保できる。因みに、ニッケル膜20をなくして金膜
21のみにすると、高価な金膜21をそれだけ厚くしな
ければならないのでコストアップになるが、安価なニッ
ケル膜20を形成することにより、コストダウンを図れ
る。なおニッケル膜20をなくし、かつコストダウンの
ために金膜21を薄くすると、上述した加熱処理時にお
ける芯ボール19と金膜21の熱膨張の差のために、金
膜21は芯ボール19から剥がれてしまう。このような
剥がれを防止するためには、金属膜には相当の厚さが必
要なものである。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明の導電性ボールは、
比重の小さい合成樹脂の芯ボールを主体にしているの
で、その重量は軽く、したがってクリーム半田で半田付
けする際にはセルフアライメント作用が有効に作用し、
導電性ボールをチップのパッドのセンターに確実に半田
付けすることができる。
【0023】また加熱処理時におけるチップと基板の熱
膨張量の差を難なく吸収して、導電性ボール付きチップ
を基板にしっかり実装できる。さらには、芯ボールと表
面の金属の間に安価なニッケル膜を形成することによ
り、十分な厚さの多重金属膜を確保でき、また金膜を薄
くしてコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の導電性ボール付きチッ
プの製造工程図
【図2】本発明の一実施の形態の導電性ボール付きチッ
プを基板に半田付けする実装工程図
【図3】従来の導電性ボールの搭載方法の説明図
【符号の説明】
10 チップ 11 パッド 15,27 クリーム半田 18 導電性ボール 19 芯ボール 20 ニッケル膜 21 金膜 22 基板 23 パッド

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チップのパッド上にクリーム半田を塗布す
    る工程と、合成樹脂から成る芯ボールの表面に導電性金
    属をコーティングして成る導電性ボールをクリーム半田
    上に搭載する工程と、クリーム半田を加熱処理すること
    により導電性ボールをパッド上に半田付けする工程と、
    以上の工程により製造された導電性ボール付きチップの
    導電性ボールを基板のパッド上に塗布されたクリーム半
    田上に着地させて導電性ボール付きチップを基板上に搭
    載する工程と、基板のパッド上のクリーム半田を加熱処
    理して導電性ボールを半田付けすることにより導電性ボ
    ール付きチップを基板上に固着する工程と、を含むこと
    を特徴とするチップの実装方法。
JP8307687A 1996-11-19 1996-11-19 チップの実装方法 Pending JPH10150262A (ja)

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JP8307687A JPH10150262A (ja) 1996-11-19 1996-11-19 チップの実装方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6610591B1 (en) 2000-08-25 2003-08-26 Micron Technology, Inc. Methods of ball grid array

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6610591B1 (en) 2000-08-25 2003-08-26 Micron Technology, Inc. Methods of ball grid array
US6893952B2 (en) 2000-08-25 2005-05-17 Micron Technology, Inc. Methods of forming a ball grid array including a non-conductive polymer core and a silver or silver alloy outer layer
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