JPH1065055A - ボール・グリッド・アレイを形成する方法 - Google Patents
ボール・グリッド・アレイを形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チップ・キャリアの入出力端子を作成する際
に、個別の半田ボールを形成するのではなく、半田シー
トを使用してＢＧＡを形成する。 【解決手段】 本方法は３つの個別のステップ、すなわ
ちチップ・キャリア３０のパッド４０のフットプリント
に合致した開口１２０が設けられているマスク１１０を
使用して、半田シート１３０を同じ大きさの半田片に分
割し、半田片をリフローさせて半田ボールとし、ボール
をチップ・キャリアの入出力パッド４０に接合させると
いうステップを１つに組み合わせることを含んでいる。
これら３つのステップを１つに組み合わせることによ
り、その結果入出力接続部を形成するための高生産量
で、欠陥がなく、しかも汚染のない操業がもたらされ
る。
に、個別の半田ボールを形成するのではなく、半田シー
トを使用してＢＧＡを形成する。 【解決手段】 本方法は３つの個別のステップ、すなわ
ちチップ・キャリア３０のパッド４０のフットプリント
に合致した開口１２０が設けられているマスク１１０を
使用して、半田シート１３０を同じ大きさの半田片に分
割し、半田片をリフローさせて半田ボールとし、ボール
をチップ・キャリアの入出力パッド４０に接合させると
いうステップを１つに組み合わせることを含んでいる。
これら３つのステップを１つに組み合わせることによ
り、その結果入出力接続部を形成するための高生産量
で、欠陥がなく、しかも汚染のない操業がもたらされ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は総括的に、チップ・
キャリアに使用されるボール・グリッド・アレイ入出力
構造を形成する方法に関し、詳細にいえば、半田の中実
シートから半田ボールを形成する方法に関する。
キャリアに使用されるボール・グリッド・アレイ入出力
構造を形成する方法に関し、詳細にいえば、半田の中実
シートから半田ボールを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シングルチップ・モジュールやマルチチ
ップ・モジュールなどの今日のチップ・キャリアは通
常、半田ボールを使用して、カードなどの次のレベルの
パッケージに実装するときの入出力接続部をもたらして
いる。これらの半田ボールは多くの場合、チップ・キャ
リアをカードに取り付ける低コストで、信頼性が高い解
決策をもたらすことによって、モジュール・ピンと効果
的に置き換えられてきた。重要なことは、ボール・グリ
ッド・アレイ（ＢＧＡ）といわれる緊密に編成されたア
レイに配列された半田ボールが、モジュール・ピンがこ
れまでもたらしていたものよりもかなり密度の高い入出
力接続部をもたらすことである。
ップ・モジュールなどの今日のチップ・キャリアは通
常、半田ボールを使用して、カードなどの次のレベルの
パッケージに実装するときの入出力接続部をもたらして
いる。これらの半田ボールは多くの場合、チップ・キャ
リアをカードに取り付ける低コストで、信頼性が高い解
決策をもたらすことによって、モジュール・ピンと効果
的に置き換えられてきた。重要なことは、ボール・グリ
ッド・アレイ（ＢＧＡ）といわれる緊密に編成されたア
レイに配列された半田ボールが、モジュール・ピンがこ
れまでもたらしていたものよりもかなり密度の高い入出
力接続部をもたらすことである。
【０００３】ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）プロ
セスは通常、３つの明確な、個別のステップ、すなわち
１）半田ボールをきわめて精確に配置し、２）半田をリ
フローさせて、半田ボールを完全な球形とし、３）ボー
ルをキャリアの入出力パッドに接合することを必要とし
ている。半田ボールは通常、鉛９０％とスズ１０％の割
合が典型的なものである内部硬質半田コアを有してお
り、このコアは鉛６０％とスズ４０％の割合を有する外
層によって包囲されている。コアがチップ・キャリアと
チップの間に所定の間隔を設けるために使用されるのに
対し、外部コートはチップをキャリアに接合している。
セスは通常、３つの明確な、個別のステップ、すなわち
１）半田ボールをきわめて精確に配置し、２）半田をリ
フローさせて、半田ボールを完全な球形とし、３）ボー
ルをキャリアの入出力パッドに接合することを必要とし
ている。半田ボールは通常、鉛９０％とスズ１０％の割
合が典型的なものである内部硬質半田コアを有してお
り、このコアは鉛６０％とスズ４０％の割合を有する外
層によって包囲されている。コアがチップ・キャリアと
チップの間に所定の間隔を設けるために使用されるのに
対し、外部コートはチップをキャリアに接合している。
【０００４】半田ボールを取り付けるために、数種類の
技法が何年もの間用いられて、成功を収めてきた。もっ
とも一般的なものは標準半田ボール接続（ＳＢＣ）プロ
セスで、マスクの穴から振り落として、定置される精密
なボールを使用する。この方法はきわめて精確なもので
はあるが、それぞれの穴が完全に充填されていることを
確認するために、手間をかけて調べなければならないた
め、労働集約型であり、時間がかかり、したがって、経
費のかさむものである。さらに、ＳＢＣでの補修により
ボールがカードや基板の上に残ることがしばしばあり、
これは将来信頼性の問題を引き起こす可能性がある。
技法が何年もの間用いられて、成功を収めてきた。もっ
とも一般的なものは標準半田ボール接続（ＳＢＣ）プロ
セスで、マスクの穴から振り落として、定置される精密
なボールを使用する。この方法はきわめて精確なもので
はあるが、それぞれの穴が完全に充填されていることを
確認するために、手間をかけて調べなければならないた
め、労働集約型であり、時間がかかり、したがって、経
費のかさむものである。さらに、ＳＢＣでの補修により
ボールがカードや基板の上に残ることがしばしばあり、
これは将来信頼性の問題を引き起こす可能性がある。
【０００５】たとえば、キャスティングによって半田コ
ラムを形成するなどの他の技法が提案され、ある程度の
成功を収めてきた。これらのコラムは、構造的にＳＢＣ
と両立できる短いコラムを含むように拡張できると考え
られている。たとえば、キャスティング技法が米国特許
第４４１２６４２号に開示されており、この特許明細書
はリードレス・チップ・キャリアのプリント回路板への
接続を記載している。半田付け技法がキャスティング材
料として働く半田の細長い本体をもたらし、これをモー
ルド・プレートの金型キャビティと整合させる。プレー
トを加熱し、本体を加熱しながら、これに力を掛けて、
溶融材料を金型キャビティに押し込む。
ラムを形成するなどの他の技法が提案され、ある程度の
成功を収めてきた。これらのコラムは、構造的にＳＢＣ
と両立できる短いコラムを含むように拡張できると考え
られている。たとえば、キャスティング技法が米国特許
第４４１２６４２号に開示されており、この特許明細書
はリードレス・チップ・キャリアのプリント回路板への
接続を記載している。半田付け技法がキャスティング材
料として働く半田の細長い本体をもたらし、これをモー
ルド・プレートの金型キャビティと整合させる。プレー
トを加熱し、本体を加熱しながら、これに力を掛けて、
溶融材料を金型キャビティに押し込む。
【０００６】第２の広く使用されている技法は半田片を
シートから機械的に除去するものである。この手法は米
国特許第５２４１１３４号に記載されており、これは半
田片を金型ホルダへ落下させるものである。次いで、マ
ルチリード構成要素を金型ホルダ上方に配置し、端子が
半田片と接触するようにする。次いで、半田をリフロー
させ、冷却して、端子上に半田本体を形成する。このよ
うな技法がワイヤ・ボンディング、リード・フレーム接
合などの低密度表面実装技術に有利に使用できることは
明らかである。しかしながら、半田ボールが互いに近接
して配置されている高密度入出力ＢＧＡ環境において
は、入出力部間のブリッジが半田のリフロー工程で生じ
ることとなる。この問題は、この工程の間に生じて、１
つまたは複数の半田ボールを互いに接合させてしまう可
能性がある半田ボールの横方向移動によってさらに複雑
なものとなる。
シートから機械的に除去するものである。この手法は米
国特許第５２４１１３４号に記載されており、これは半
田片を金型ホルダへ落下させるものである。次いで、マ
ルチリード構成要素を金型ホルダ上方に配置し、端子が
半田片と接触するようにする。次いで、半田をリフロー
させ、冷却して、端子上に半田本体を形成する。このよ
うな技法がワイヤ・ボンディング、リード・フレーム接
合などの低密度表面実装技術に有利に使用できることは
明らかである。しかしながら、半田ボールが互いに近接
して配置されている高密度入出力ＢＧＡ環境において
は、入出力部間のブリッジが半田のリフロー工程で生じ
ることとなる。この問題は、この工程の間に生じて、１
つまたは複数の半田ボールを互いに接合させてしまう可
能性がある半田ボールの横方向移動によってさらに複雑
なものとなる。
【０００７】さらに他の例では、半田をまず半田シート
から打ち抜き、接着部へ移送し、接着部からＩＣの入出
力パッドへ移送する、半田ボールを高精度で形成する方
法が、特開平０６−０６９６４０号に開示されている。
類似した手法が特開平０４−１６７５９０号に記載され
ている。この手法においては、半田シートを所定のサイ
ズおよびパターンで打ち抜き、回路板の入出力リードの
予備細線化操作を行う。両方の手法、すなわち特開平０
６−０６９６４０号および同０４−１６７５９０号に
は、米国特許第５２４１１３４号に関して記載したもの
と同様な制限事項、すなわち高密度環境において入出力
部のブリッジを引き起こすことのある、半田のリフロー
中の半田の横方向移動という制限事項をこうむってい
る。
から打ち抜き、接着部へ移送し、接着部からＩＣの入出
力パッドへ移送する、半田ボールを高精度で形成する方
法が、特開平０６−０６９６４０号に開示されている。
類似した手法が特開平０４−１６７５９０号に記載され
ている。この手法においては、半田シートを所定のサイ
ズおよびパターンで打ち抜き、回路板の入出力リードの
予備細線化操作を行う。両方の手法、すなわち特開平０
６−０６９６４０号および同０４−１６７５９０号に
は、米国特許第５２４１１３４号に関して記載したもの
と同様な制限事項、すなわち高密度環境において入出力
部のブリッジを引き起こすことのある、半田のリフロー
中の半田の横方向移動という制限事項をこうむってい
る。
【０００８】図１はＢＧＡを形成するのに使用される典
型的な従来技術の装置の略図である。一連の半球形の凹
窩（凹部）を備えたグラファイトのボート１０が示され
ており、これらの半球形凹窩には、鉛９０％、スズ１０
％の内部コアと鉛６０％、スズ４０％の外部コアを有す
るのが好ましい精密なボール２０がおかれる。これらの
ボールはボートに成形された凹窩中に１つずつ落下させ
られる。各ボール／凹窩の整合を厳しく監視して、所与
の直径のボールが必要とする所定のピッチに対応するよ
うにする。余分のボールはブラシで掃き出される。ボー
トをチップ・キャリア３０の背面に密着させる。各ボー
ル２０は次いで、ボールを球形に戻す半田リフロー工程
によって対応するパッド４０に接合される。この場合、
図２に示すようにチップ３５がチップ・キャリア３０上
に取り付けられる。
型的な従来技術の装置の略図である。一連の半球形の凹
窩（凹部）を備えたグラファイトのボート１０が示され
ており、これらの半球形凹窩には、鉛９０％、スズ１０
％の内部コアと鉛６０％、スズ４０％の外部コアを有す
るのが好ましい精密なボール２０がおかれる。これらの
ボールはボートに成形された凹窩中に１つずつ落下させ
られる。各ボール／凹窩の整合を厳しく監視して、所与
の直径のボールが必要とする所定のピッチに対応するよ
うにする。余分のボールはブラシで掃き出される。ボー
トをチップ・キャリア３０の背面に密着させる。各ボー
ル２０は次いで、ボールを球形に戻す半田リフロー工程
によって対応するパッド４０に接合される。この場合、
図２に示すようにチップ３５がチップ・キャリア３０上
に取り付けられる。
【０００９】図３はＢＧＡの形成に使用される第２の従
来技術の装置を示す。開孔９５を有するマスク９０がキ
ャリアのパッド４０上におかれている。溶融状態の半田
材料がプレート７０の穴７５を通して開孔９５内に注入
される。半田材料を狭い穴７５から開孔９５へ押し込む
ために、真空注入が用いられる。次いで、プレート７０
が除去され、各パッド上の半田材料に再度半田リフロー
工程を施して、各ボールが完全な球形となるようにする
（図４）。
来技術の装置を示す。開孔９５を有するマスク９０がキ
ャリアのパッド４０上におかれている。溶融状態の半田
材料がプレート７０の穴７５を通して開孔９５内に注入
される。半田材料を狭い穴７５から開孔９５へ押し込む
ために、真空注入が用いられる。次いで、プレート７０
が除去され、各パッド上の半田材料に再度半田リフロー
工程を施して、各ボールが完全な球形となるようにする
（図４）。
【００１０】上述の従来技術の方法は、コスト、あるい
は難しさの点で、また作業能率の低さ、もしくは信頼性
の点で１つまたは複数の欠点がある。これらの方法には
他の種類の難点もあり、それらの中には、各接続部にお
ける半田の量の管理の欠如によって生じるものや、工程
の一部としての機械的手段の要件によって生じる制約に
よって生じるものなどがある。どの工程を使用するかに
かかわりなく、共通しているのはアレイ内の各半田ボー
ルを個別に位置決めする必要があるということで、この
工程に関連したコストの面でマイナスとなるものであ
る。
は難しさの点で、また作業能率の低さ、もしくは信頼性
の点で１つまたは複数の欠点がある。これらの方法には
他の種類の難点もあり、それらの中には、各接続部にお
ける半田の量の管理の欠如によって生じるものや、工程
の一部としての機械的手段の要件によって生じる制約に
よって生じるものなどがある。どの工程を使用するかに
かかわりなく、共通しているのはアレイ内の各半田ボー
ルを個別に位置決めする必要があるということで、この
工程に関連したコストの面でマイナスとなるものであ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、チップ・キャリアの入出力端子を作成する
際に、個別の半田ボールを形成するのではなく、半田シ
ートを使用してＢＧＡを形成することである。
主な目的は、チップ・キャリアの入出力端子を作成する
際に、個別の半田ボールを形成するのではなく、半田シ
ートを使用してＢＧＡを形成することである。
【００１２】本発明の他の目的は、分割積層プロセスに
よってＢＧＡを形成することである。
よってＢＧＡを形成することである。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、３つの工程操
作を１つにまとめることにより、詳細にいえば、半田シ
ートを個々の半田片に分割し、個々のシートを半田ボー
ルに半田リフローさせ、このように形成された半田ボー
ルをチップ・キャリアの入出力パッドに接合することに
よってＢＧＡを形成することである。
作を１つにまとめることにより、詳細にいえば、半田シ
ートを個々の半田片に分割し、個々のシートを半田ボー
ルに半田リフローさせ、このように形成された半田ボー
ルをチップ・キャリアの入出力パッドに接合することに
よってＢＧＡを形成することである。
【００１４】本発明のさらにまた他の目的は、大量高ス
ループット・プロセスによってＢＧＡを形成するととも
に、信頼性が高く、欠陥と汚染のない操業を維持するこ
とである。
ループット・プロセスによってＢＧＡを形成するととも
に、信頼性が高く、欠陥と汚染のない操業を維持するこ
とである。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、さまざまな厚
さのメッシュを有しており、このメッシュがＢＧＡを形
成するボールの自動整合および間隔を確実なものとする
マスクによって半田ボールの厚さを制御することであ
る。
さのメッシュを有しており、このメッシュがＢＧＡを形
成するボールの自動整合および間隔を確実なものとする
マスクによって半田ボールの厚さを制御することであ
る。
【００１６】本発明の特定な目的は、共晶コーティング
を排除することによって、半田入出力部の均一性をさら
に確実なものとすることである。
を排除することによって、半田入出力部の均一性をさら
に確実なものとすることである。
【００１７】本発明のさらに他の目的は、１つの処理で
スタッキング、リフロー、および自動整合を行うことに
よってプロセスを単純化することである。
スタッキング、リフロー、および自動整合を行うことに
よってプロセスを単純化することである。
【００１８】本発明のさらにまた他の目的は、かなりの
大きさの半田ボールを近接させて配置することが必要な
場合に特に当てはまるブリッジの危険性を引き起こすこ
となく、ＢＧＡを形成する方法を提供することである。
大きさの半田ボールを近接させて配置することが必要な
場合に特に当てはまるブリッジの危険性を引き起こすこ
となく、ＢＧＡを形成する方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】チップ・キャリアに入出
力機能を与えるために、チップ・キャリア上のパッドに
接続されるボールグリッド・アレイを形成する方法にお
いて、パッドのフットプリント（平面寸法）に合致した
個々の開口のパターンを有するマスクをチップ・キャリ
アに接触させて配置するステップと、半田材料のシート
をマスクに接触させて配置するステップと、半田材料の
シートをマスクに押しつけて、シートを半田片に分割す
るステップと、個々の開口の内部に半田片を納めるステ
ップと、少なくとも半田片を加熱して、半田片を溶融さ
せ、半田片がマスクの開口の形状によって決定される形
状をとるように成形するステップと、成形された半田片
を対応するパッドに接合するステップとを備えている方
法によって、上記の問題が解決され、また他の利点が提
供される。
力機能を与えるために、チップ・キャリア上のパッドに
接続されるボールグリッド・アレイを形成する方法にお
いて、パッドのフットプリント（平面寸法）に合致した
個々の開口のパターンを有するマスクをチップ・キャリ
アに接触させて配置するステップと、半田材料のシート
をマスクに接触させて配置するステップと、半田材料の
シートをマスクに押しつけて、シートを半田片に分割す
るステップと、個々の開口の内部に半田片を納めるステ
ップと、少なくとも半田片を加熱して、半田片を溶融さ
せ、半田片がマスクの開口の形状によって決定される形
状をとるように成形するステップと、成形された半田片
を対応するパッドに接合するステップとを備えている方
法によって、上記の問題が解決され、また他の利点が提
供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】同一の参照符号が全体にわたり同
一の要素を示している図面を参照すると、図５および図
６には、分割積層法を可能とするようになされた装置の
各種の構造的および作動上の要素が示されている。
一の要素を示している図面を参照すると、図５および図
６には、分割積層法を可能とするようになされた装置の
各種の構造的および作動上の要素が示されている。
【００２１】本発明の構成はメッシュ形マスク１１０を
使用する。マスク１１０は一様な厚さの半田シート１３
０上に配置される。マスク１１０は正方形のメッシュ開
口１２０を持つように形成された格子状マスクである。
正方形のメッシュ開口はチップ・キャリア３０の各入出
力パッド４０と合うように設計されている。パッド４０
がマスク１１０と対面するようにチップ・キャリア３０
をマスク上に配置する。半田シート１３０は適当な材料
の支持体１００上に置かれている。半田材料はあまり厚
くなく、したがって圧力をかけることによって容易に切
断することができる。この例では、チップ・キャリア３
０と支持体１００との間に押圧を加えることによって、
半田シートを同じ大きさの正方形片に分割する。個々の
半田片への半田シートの切断はマスクの正方形メッシュ
のエッジを鋭くすることによって容易になる。さらに、
マスク上の半田材料のシートは、一様な厚さが維持され
るように特に留意して配置される。それ故、分割した半
田の各片はほぼ同じ厚さを有している。マスクをこの位
置に保持した状態で、マスク、半田片およびチップ・キ
ャリアからなるアセンブリを半田のリフローを達成する
のに適した温度の炉に入れる。半田片は溶融し、球状
（または、マスクの開口の形状によって決定される形
状）となり、各ボール２０がマスクの各メッシュ開口の
壁部によって制限されるため、各ボールはほぼ等しい直
径を有している。表面張力が溶融半田材料の自由な流動
を抑制し、開口内の材料全体がボールに吸収されるよう
にする。さらに、溶融状態のボールはパッドに接着し、
良好な接続を確実なものとする。次いで、アセンブリを
炉から取り出し、ボールを冷却させる。マスクを取り除
くと、チップ・キャリア３０の裏面に完全に形成された
ＢＧＡが残る。この例では、チップ・キャリア３０が上
になるような配置状態で炉に入れてリフローしている
が、半田がリフローして半田ボールになった時、半田ボ
ールの上端がパッド４０に接触するのに十分な量の半田
をマスク１１０のメッシュ開口１２０に入れておけば、
図６の配置状態でリフローしても、パッド４０に半田ボ
ール２０を接続することができる。勿論、チップ・キャ
リア３０が下になるように、逆様の配置状態でリフロー
すれば、一層確実にパッド４０と半田ボール２０の接続
を行うことができる。
使用する。マスク１１０は一様な厚さの半田シート１３
０上に配置される。マスク１１０は正方形のメッシュ開
口１２０を持つように形成された格子状マスクである。
正方形のメッシュ開口はチップ・キャリア３０の各入出
力パッド４０と合うように設計されている。パッド４０
がマスク１１０と対面するようにチップ・キャリア３０
をマスク上に配置する。半田シート１３０は適当な材料
の支持体１００上に置かれている。半田材料はあまり厚
くなく、したがって圧力をかけることによって容易に切
断することができる。この例では、チップ・キャリア３
０と支持体１００との間に押圧を加えることによって、
半田シートを同じ大きさの正方形片に分割する。個々の
半田片への半田シートの切断はマスクの正方形メッシュ
のエッジを鋭くすることによって容易になる。さらに、
マスク上の半田材料のシートは、一様な厚さが維持され
るように特に留意して配置される。それ故、分割した半
田の各片はほぼ同じ厚さを有している。マスクをこの位
置に保持した状態で、マスク、半田片およびチップ・キ
ャリアからなるアセンブリを半田のリフローを達成する
のに適した温度の炉に入れる。半田片は溶融し、球状
（または、マスクの開口の形状によって決定される形
状）となり、各ボール２０がマスクの各メッシュ開口の
壁部によって制限されるため、各ボールはほぼ等しい直
径を有している。表面張力が溶融半田材料の自由な流動
を抑制し、開口内の材料全体がボールに吸収されるよう
にする。さらに、溶融状態のボールはパッドに接着し、
良好な接続を確実なものとする。次いで、アセンブリを
炉から取り出し、ボールを冷却させる。マスクを取り除
くと、チップ・キャリア３０の裏面に完全に形成された
ＢＧＡが残る。この例では、チップ・キャリア３０が上
になるような配置状態で炉に入れてリフローしている
が、半田がリフローして半田ボールになった時、半田ボ
ールの上端がパッド４０に接触するのに十分な量の半田
をマスク１１０のメッシュ開口１２０に入れておけば、
図６の配置状態でリフローしても、パッド４０に半田ボ
ール２０を接続することができる。勿論、チップ・キャ
リア３０が下になるように、逆様の配置状態でリフロー
すれば、一層確実にパッド４０と半田ボール２０の接続
を行うことができる。
【００２２】当分野の技術者には、この方法がいわゆる
分割積層法という単一の操作で完全なＢＧＡが形成され
るという明確な利点を有することが十分に理解されよ
う。この方法は１）各パッドの頂部に半田材料を精確に
配置し、２）はんだをリフローし、３）ボールをパッド
に接合することを含んでいる。マスクのサイズに何も制
限がないため、複数のＢＧＡを単一の操作で形成し、こ
れにより他の場合には煩わしく、時間のかかるプロセス
に対して高いスループットと高い生産量を与えることが
明らかである。
分割積層法という単一の操作で完全なＢＧＡが形成され
るという明確な利点を有することが十分に理解されよ
う。この方法は１）各パッドの頂部に半田材料を精確に
配置し、２）はんだをリフローし、３）ボールをパッド
に接合することを含んでいる。マスクのサイズに何も制
限がないため、複数のＢＧＡを単一の操作で形成し、こ
れにより他の場合には煩わしく、時間のかかるプロセス
に対して高いスループットと高い生産量を与えることが
明らかである。
【００２３】図７−図１２に示した、好ましい実施形態
の変形において、ボールが細長い形状を有している延伸
ＢＧＡが示されている。
の変形において、ボールが細長い形状を有している延伸
ＢＧＡが示されている。
【００２４】図７を参照すると、楕円形の形状（たとえ
ば、水滴形）と、チップ・キャリアの入出力パッドと精
確に合致するフットプリントとを有する凹窩すなわち凹
部１４０を備えたレセプタクルないしボート２００が示
されている。ボート２００は支持体１００で裏張りされ
ている。予備作業において、半田材料のシート１３０
が、メッシュ開口を備えたマスク１１０の頂部におかれ
る。ボート２００はマスクの真下におかれ、マスクの各
開口はボートの凹窩と合致している。各凹窩１４０の位
置と精確に合致する「歯」１５０を備えたピストン１６
０が半田シート１３０に圧力をかけ、これを正方形片に
分割する。分割された半田片は凹窩１４０の底部に落下
する（図８）。次いで、第２の半田シートを先に切断し
た第１の半田シートと同じ位置に配置し、プロセスを繰
り返す。あるいは、もっと厚い半田シートおよび厚いマ
スクを使用してもかまわないが、厚いマスクに適合する
ようなより長い「歯」を備えたピストンを設けることが
必要となる。最終的に、レセプタクル内の各凹窩は、図
９に示すように、半田片で満たされる。次いで、マスク
を除去し、ボートをチップ・キャリア３０に近接させ
て、各凹窩が各パッドの位置と合致するようにする。次
いで、アセンブリを半田リフロー温度の炉に入れる。こ
の温度により、個々の半田片が溶融し、これらを保持す
る凹窩の形状に適合するようになる。ボート２００をチ
ップ・キャリア３０の裏面に押しつけて圧力をかける
と、ボールはパッドに接合される（図１１）。アセンブ
リを炉から取り出し、冷却させる。ボールはわずかに収
縮し、凹窩から分離する。ボートを取り外すと、完全に
形成された延伸ＢＧＡが残る（図１２）。この場合、ボ
ート２００の凹窩１４０には、ボート２００をチップ・
キャリア３０に押しつけてパッド４０に溶融半田を付着
できるようにするのに十分な量の半田を入れる必要があ
る。勿論、図１０の組立体を上下逆に配置してリフロー
すれば、裏返し工程が余分に必要になるが、パッド４０
と半田とを容易に接続できる。
ば、水滴形）と、チップ・キャリアの入出力パッドと精
確に合致するフットプリントとを有する凹窩すなわち凹
部１４０を備えたレセプタクルないしボート２００が示
されている。ボート２００は支持体１００で裏張りされ
ている。予備作業において、半田材料のシート１３０
が、メッシュ開口を備えたマスク１１０の頂部におかれ
る。ボート２００はマスクの真下におかれ、マスクの各
開口はボートの凹窩と合致している。各凹窩１４０の位
置と精確に合致する「歯」１５０を備えたピストン１６
０が半田シート１３０に圧力をかけ、これを正方形片に
分割する。分割された半田片は凹窩１４０の底部に落下
する（図８）。次いで、第２の半田シートを先に切断し
た第１の半田シートと同じ位置に配置し、プロセスを繰
り返す。あるいは、もっと厚い半田シートおよび厚いマ
スクを使用してもかまわないが、厚いマスクに適合する
ようなより長い「歯」を備えたピストンを設けることが
必要となる。最終的に、レセプタクル内の各凹窩は、図
９に示すように、半田片で満たされる。次いで、マスク
を除去し、ボートをチップ・キャリア３０に近接させ
て、各凹窩が各パッドの位置と合致するようにする。次
いで、アセンブリを半田リフロー温度の炉に入れる。こ
の温度により、個々の半田片が溶融し、これらを保持す
る凹窩の形状に適合するようになる。ボート２００をチ
ップ・キャリア３０の裏面に押しつけて圧力をかける
と、ボールはパッドに接合される（図１１）。アセンブ
リを炉から取り出し、冷却させる。ボールはわずかに収
縮し、凹窩から分離する。ボートを取り外すと、完全に
形成された延伸ＢＧＡが残る（図１２）。この場合、ボ
ート２００の凹窩１４０には、ボート２００をチップ・
キャリア３０に押しつけてパッド４０に溶融半田を付着
できるようにするのに十分な量の半田を入れる必要があ
る。勿論、図１０の組立体を上下逆に配置してリフロー
すれば、裏返し工程が余分に必要になるが、パッド４０
と半田とを容易に接続できる。
【００２５】ボートの凹窩の形状を楕円形と説明した
が、角柱や立方体などの他の形状を有利に使用し、ボー
ルに方形状の外観を与えてもよい。
が、角柱や立方体などの他の形状を有利に使用し、ボー
ルに方形状の外観を与えてもよい。
【図１】ＢＧＡを形成する方法で使用される従来技術の
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図２】ＢＧＡを形成する方法で使用される従来技術の
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図３】ＢＧＡを形成する方法で使用される他の従来技
術の装置の断面図である。
術の装置の断面図である。
【図４】ＢＧＡを形成する方法で使用される他の従来技
術の装置の断面図である。
術の装置の断面図である。
【図５】分割積層法を実施するのに使用して有利な、本
発明による装置の断面図である。
発明による装置の断面図である。
【図６】分割積層法を実施するのに使用して有利な、本
発明による装置の断面図である。
発明による装置の断面図である。
【図７】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明に
よる分割積層法の改変形の断面図である。
よる分割積層法の改変形の断面図である。
【図８】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明に
よる分割積層法の改変形の断面図である。
よる分割積層法の改変形の断面図である。
【図９】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明に
よる分割積層法の改変形の断面図である。
よる分割積層法の改変形の断面図である。
【図１０】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明
による分割積層法の改変形の断面図である。
による分割積層法の改変形の断面図である。
【図１１】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明
による分割積層法の改変形の断面図である。
による分割積層法の改変形の断面図である。
【図１２】延伸ＢＧＡを得るために使用される、本発明
による分割積層法の改変形の断面図である。
による分割積層法の改変形の断面図である。
３０ チップ・キャリア ４０ 入出力パッド １００ メッシュ形成マスク １１０ グリッド １３０ 半田シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ハリントン・ブリーリィ アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー ノース・グランド・アベニ ュー 167 (72)発明者 キンバーレイ・アン・ケリィ アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州ポ ーキープシー クレイマー・ロード 22 (72)発明者 パトリック・マイケル・オリーリィ アメリカ合衆国06896−2121 コネチカッ ト州レッディング パッカー・ブルック・ ロード ９ (72)発明者 アーサー・ジルマン・メリィマン アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション ラーメル・ コート ２ (72)発明者 ジェームズ・パトリック・ウッド アメリカ合衆国12508 ニューヨーク州ビ ーコングリーンウッド・ドライブ 67
Claims (2)
- 【請求項１】チップ・キャリアに入出力機能を与えるた
めに、前記チップ・キャリア上のパッドに接続されるボ
ールグリッド・アレイを形成する方法において、 ａ）前記パッドのフットプリントに合致した個々の開口
のパターンを有するマスクを前記チップ・キャリアに接
触させて配置するステップと、 ｂ）半田材料のシートを前記マスクに接触させて配置す
るステップと、 ｃ）半田材料の前記シートを前記マスクに押しつけて、
前記シートを半田片に分割し、前記個々の開口の内部に
前記半田片を納めるステップと、 ｄ）少なくとも前記半田片を加熱して、前記半田片を溶
融させ、前記半田片が前記開口の形状によって決定され
る形状をとるように成形するステップと、 ｅ）前記の成形された半田片を対応するパッドに接合す
るステップとを備えている方法 - 【請求項２】チップ・キャリアに入出力機能を与えるた
めに、延伸されたボールを有し、前記チップ・キャリア
上のパッドに接続されるボールグリッド・アレイを形成
する方法において、 ａ）前記パッドのフットプリントに合致した個々の開口
のパターンを有するマスクを設けるステップと、 ｂ）前記マスクの頂部に密接させて半田材料のシートを
配置するステップと、 ｃ）前記マスクの下の前記パッドのフットプリントに合
致した開口を有するレセプタクルを配置するステップ
と、 ｄ）半田材料の前記シートを前記マスクに押しつけて、
前記シートを半田片に分割し、前記半田片を前記レセプ
タクルの前記個々の開口内部に収納するステップと、 ｅ）前記レセプタクルの前記開口が前記半田片で充填さ
れるまで、ステップｂ）およびｃ）を繰り返すステップ
と、 ｆ）前記半田片で充填された前記レセプタクルを前記パ
ッドに密着させて配置するステップと、 ｇ）少なくとも前記半田片を加熱して、前記半田片を溶
融させ、前記半田片が前記レセプタクルの前記開口の形
状をとり、かつ対応するパッドに接合されるようにする
ステップとを備えている方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/668,016 US5735452A (en) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | Ball grid array by partitioned lamination process |
| US08/668016 | 1996-06-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065055A true JPH1065055A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=24680638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9154865A Pending JPH1065055A (ja) | 1996-06-17 | 1997-06-12 | ボール・グリッド・アレイを形成する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5735452A (ja) |
| JP (1) | JPH1065055A (ja) |
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| US6276599B1 (en) | 1998-04-10 | 2001-08-21 | Noda Screen Co., Ltd. | Method and apparatus for forming solder bumps |
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| CN112133639A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-12-25 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种在基板上选择性压覆合金焊片的方法 |
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