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JP3493999B2 - 半田バンプの形成方法および半田バンプの実装方法 - Google Patents

半田バンプの形成方法および半田バンプの実装方法

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JP3493999B2
JP3493999B2 JP06659198A JP6659198A JP3493999B2 JP 3493999 B2 JP3493999 B2 JP 3493999B2 JP 06659198 A JP06659198 A JP 06659198A JP 6659198 A JP6659198 A JP 6659198A JP 3493999 B2 JP3493999 B2 JP 3493999B2
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JP
Japan
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solder
circuit electrode
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bump
particles
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憲 前田
忠彦 境
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品や基板の
回路電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方
法および半田バンプを電子部品や基板に実装する半田バ
ンプの実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子部品の実装方法として半田バンプを
用いる方法が知られている。この方法は電子部品の回路
電極上に予め半田の突出電極である半田バンプを形成
し、この半田バンプを基板などの回路電極に半田接合す
るものである。半田バンプを形成する方法として、従来
より半田ボールを電子部品などの回路電極上に搭載する
方法が知られている。
【0003】ところでCSP(Chip Size P
ackage)などでは、回路電極が形成される面と半
田バンプが形成される面が基板の同一面でない場合があ
る。すなわちパッケージを構成するテープ状の基板の片
側の面に回路電極が形成され、この回路電極が形成され
た面の反対側に半田ボールが搭載される。そしてこの半
田ボールを溶融させ、回路電極位置に設けられた基板の
貫通孔を介して溶融半田を回路電極に導通させて半田バ
ンプが形成される。ここで、電子部品の小型化に伴う回
路電極のファインピッチ化により前孔の貫通孔も小径化
し、搭載される半田ボールの径よりも小さい貫通孔を用
いる場合が増加している。
【0004】以下、このような場合の従来の半田バンプ
形成方法について図面を参照して説明する。図3
(a),(b),(c)は従来のテープ状基板の部分断
面図である。図3(a)において、テープ状基板1の下
面には回路電極2が形成されている。基板1の回路電極
2の位置には貫通孔3が設けられており、貫通孔3内に
は30μm以下の粉径の半田粒子とフラックスの混合物
であるクリーム半田4が供給されている。この後、図3
(b)に示すように貫通孔3上には半田ボール5が搭載
される。ここで貫通孔3の径は半田ボール5の径よりも
小さく、したがって半田ボール5は貫通孔3の内部に完
全には入り込まず、半田ボール5と回路電極2の表面は
接触せず隙間が生じた形となっている。
【0005】この後基板1をリフロー工程に送り加熱す
ることにより、クリーム半田4および半田ボール5が加
熱されて溶融し、半田ボール5およびクリーム半田4中
の半田粒子がそれぞれ溶融することによって生じる溶融
半田が一体化して回路電極2の表面に半田接合され半田
バンプが形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このとき、クリーム半
田4中の半田粒子は粒径が小さいため、溶融の過程では
半田ボール5または回路電極2のいずれかの側に引き寄
せられ、図3(c)に示すように半田ボール5に吸収さ
れる部分と、回路電極2の表面に溶着する部分4’とに
分離する場合がある。このように溶融半田が一旦完全に
分離した場合には、その後に一体化させることは困難
で、半田ボール5は電極2に半田接合されないまま半田
バンプの欠落となる。半田バンプの欠落が生じた電子部
品は不良品として廃却処分されるため、製品歩留まりを
低下させる要因となる。
【0007】このように従来の半田バンプ形成方法で
は、クリーム半田の溶融時の挙動に起因して確実に半田
バンプを形成することができないという問題点があっ
た。また、この問題は球状の半田バンプを有する電子部
品を回路電極に実装する場合、すなわち回路電極を覆っ
たレジストに半田バンプの径よりも小さい貫通孔を設
け、この貫通孔内にクリーム半田を供給してこの貫通孔
を介して球状の半田バンプを実装する場合にも共通する
ものであった。
【0008】そこで本発明は、確実に半田バンプを形成
し、また半田バンプを実装することができる半田バンプ
の形成方法および半田バンプの実装方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半田バン
プの形成方法は、絶縁基板に設けられた貫通孔を介して
半田ボールを回路電極と半田接合させて前記絶縁基板の
回路電極の反対面に半田バンプを形成する半田バンプの
形成方法であって、前記半田ボールより小さい径で設け
られた前記貫通孔内に、前記半田ボールがこの貫通孔上
に搭載された状態でこの半田ボールと前記回路電極表面
の双方に同時に接触する大きさの半田粒子を含んだ半田
接合材料を供給する工程と、この半田接合材料が供給さ
れた貫通孔上に半田ボールを搭載する工程と、前記絶縁
基板を加熱して前記半田ボールおよび前記半田接合材料
中の半田粒子を溶融させることにより、この半田ボール
と半田粒子を構造的に一体化して前記回路電極表面に半
田接合する工程とを含む。
【0010】請求項2記載の半田バンプの実装方法は、
電子部品に形成された半田バンプを基板の回路電極を覆
う絶縁膜に設けられた貫通孔を介して前記回路電極に半
田接合して前記半田バンプを基板に実装する半田バンプ
の実装方法であって、前記半田バンプより小さい径で設
けられた前記貫通孔内に、前記半田バンプがこの貫通孔
上に搭載された状態でこの半田バンプと前記回路電極表
面の双方に同時に接触する大きさの半田粒子を含んだ半
田接合材料を供給する工程と、この半田接合材料が供給
された前記貫通孔上に半田バンプを搭載する工程と、前
記基板を加熱して前記半田バンプおよび前記半田接合材
料中の半田粒子を溶融させることにより、この半田バン
プと半田粒子を構造的に一体化して前記回路電極表面に
半田接合する工程とを含む。
【0011】各請求項記載の発明によれば、回路電極上
に形成された貫通孔内に、半田ボールもしくは半田バン
プと回路電極表面の双方に同時に接触する大きさの半田
粒子を含んだ半田接合材料を供給することにより、加熱
過程ではこの半田粒子が半田ボールもしくは半田バンプ
と回路電極表面をつなぐブリッジの役割を果たし、溶融
半田が分離するのを防止することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1(a),
(b),(c),(d),(e)は本発明の実施の形態
1の半田バンプの形成方法の工程説明図であり、半田バ
ンプの形成方法を工程順に示すものである。図1(a)
において、絶縁基板11はポリイミドテープやガラエポ
樹脂などの絶縁材料から成り、絶縁基板11には回路電
極12が形成されている。絶縁基板11の回路電極12
に対応する位置には貫通孔13が設けられている。貫通
孔13は、絶縁基板11の回路電極12の反対面に、半
田バンプを形成するためのものである。
【0013】図1(b)に示すように、貫通孔13内に
はクリーム半田14が供給される。クリーム半田14は
半田粒子14aとフラックスを混合したものである。半
田粒子14aの粒径は、このクリーム半田14が供給さ
れた貫通孔13上に半田ボールが搭載された状態で、こ
の半田ボールと回路電極12表面の双方に半田粒子14
aのうち少なくとも1個が同時に接触する大きさとなる
ように設定される。すなわち本実施の形態の例(75μ
mの厚さの絶縁基板11に200μmの径の貫通孔13
を設け、この上に300μmの直径の半田ボールを搭載
する例)では、粒径40μm〜70μmの半田粒子が体
積比で5〜30%の範囲(好ましくは20%)で含有さ
れたクリーム半田14を用いる。
【0014】次に図1(c)に示すように、クリーム半
田14が供給された貫通孔13上に半田ボール15が搭
載される。このとき、前述のような大きさの粒径の半田
粒子14aが含まれているので、クリーム半田14中の
半田粒子14aうち、少なくとも1個は半田ボール15
および回路電極12表面の双方に同時に接触した状態と
なっている。
【0015】この後絶縁基板11はリフロー工程に送ら
れ加熱される。これにより半田粒子14aおよび半田ボ
ール15が溶融を開始する。このとき、半田粒子14a
のうち半田ボール15および回路電極12表面の双方と
接触している半田粒子14aが半田ボール15とともに
溶融することにより、図1(d)に示すように半田ボー
ル15が溶融した溶融半田15’は、半田粒子14aが
溶融した溶融半田14’aによって速やかに回路電極1
2表面につなぎ止められる。半田相互、および半田と回
路電極12表面とは濡れ性が良好であるため溶融半田1
4’は即座に溶融半田15’と一体化し、また回路電極
12表面に溶着するからである。
【0016】したがって、加熱過程においてクリーム半
田14中の半田粒子14aが溶融して半田ボール15側
と回路電極12側に上下に分離することがなく、半田ボ
ール15の溶融半田15’はクリーム半田14中の半田
粒子の溶融半田14a’と確実に一体化する。そして溶
融半田の固化後には、回路電極12上に半田接合されて
図1(e)に示すように半田バンプ16が形成される。
【0017】(実施の形態2)図2(a),(b),
(c),(d),(e)は本発明の実施の形態2の半田
バンプの実装方法の工程説明図であり、半田バンプの実
装方法を工程順に示している。
【0018】図2(a)において、基板21の表面には
回路電極22が形成されている。基板21および回路電
極22を覆ってエポキシやアクリル樹脂などから成る絶
縁膜としてのソルダレジスト23が形成されている。ソ
ルダレジスト23の回路電極22に対応する位置には、
貫通孔24が設けられている。ここで貫通孔24の径は
この貫通孔24上に実装される半田バンプの径よりも小
さいものとなっている。次に図2(b)に示すように、
貫通孔24内にクリーム半田25が供給される。クリー
ム半田25は実施の形態1におけるクリーム半田14と
同様のものである。
【0019】次に図2(c)に示すように、基板21上
に球状の半田バンプ26が形成された電子部品27を搭
載する。この後基板21はリフロー工程に送られ加熱さ
れる。これによりクリーム半田25中の半田粒子と半田
バンプ26が溶融を開始するが、このとき実施の形態1
と同様に、クリーム半田25中の半田粒子のうち、半田
バンプ26と回路電極22表面の双方に接触している半
田粒子が溶融することにより、図2(d)に示すように
半田バンプ26が溶融した溶融半田26’は回路電極2
2表面につなぎ止められる。したがって加熱過程におい
てクリーム半田25中の半田粒子が上下に分離すること
なく、溶融半田の固化後には、図2(e)に示すように
半田バンプ26は、確実に回路電極22に半田接合によ
り実装される。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、回路電極上に形成され
た貫通孔内に、半田ボールもしくは半田バンプと回路電
極表面の双方に同時に接触する大きさの半田粒子を含ん
だ半田接合材料を供給するようにしたので、加熱過程で
はこの半田粒子が半田ボールもしくは半田バンプと回路
電極表面をつなぐブリッジの役割を果たし、溶融半田が
上下に分離するのを防止して、確実に半田バンプの形成
もしくは半田バンプの実装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1の半田バンプの形
成方法の工程説明図 (b)本発明の実施の形態1の半田バンプの形成方法の
工程説明図 (c)本発明の実施の形態1の半田バンプの形成方法の
工程説明図 (d)本発明の実施の形態1の半田バンプの形成方法の
工程説明図 (e)本発明の実施の形態1の半田バンプの形成方法の
工程説明図
【図2】(a)本発明の実施の形態2の半田バンプの実
装方法の工程説明図 (b)本発明の実施の形態2の半田バンプの実装方法の
工程説明図 (c)本発明の実施の形態2の半田バンプの実装方法の
工程説明図 (d)本発明の実施の形態2の半田バンプの実装方法の
工程説明図 (e)本発明の実施の形態2の半田バンプの実装方法の
工程説明図
【図3】(a)従来のテープ状基板の部分断面図 (b)従来のテープ状基板の部分断面図 (c)従来のテープ状基板の部分断面図
【符号の説明】
1、11 絶縁基板 2、12、22 回路電極 3、13、24 貫通孔 4、14、25 クリーム半田 14a 半田粒子 5、15 半田ボール 15’、26’ 溶融半田 16、26 半田バンプ 21 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板に設けられた貫通孔を介して半田
    ボールを回路電極と半田接合させて前記絶縁基板の回路
    電極の反対面に半田バンプを形成する半田バンプの形成
    方法であって、前記半田ボールより小さい径で設けられ
    た前記貫通孔内に、前記半田ボールがこの貫通孔上に搭
    載された状態でこの半田ボールと前記回路電極表面の双
    方に同時に接触する大きさの半田粒子を含んだ半田接合
    材料を供給する工程と、この半田接合材料が供給された
    貫通孔上に半田ボールを搭載する工程と、前記絶縁基板
    を加熱して前記半田ボールおよび前記半田接合材料中の
    半田粒子を溶融させることにより、この半田ボールと半
    田粒子を構造的に一体化して前記回路電極表面に半田接
    合する工程とを含むことを特徴とする半田バンプの形成
    方法。
  2. 【請求項2】電子部品に形成された半田バンプを基板の
    回路電極を覆う絶縁膜に設けられた貫通孔を介して前記
    回路電極に半田接合して前記半田バンプを基板に実装す
    る半田バンプの実装方法であって、前記半田バンプより
    小さい径で設けられた前記貫通孔内に、前記半田バンプ
    がこの貫通孔上に搭載された状態でこの半田バンプと前
    記回路電極表面の双方に同時に接触する大きさの半田粒
    子を含んだ半田接合材料を供給する工程と、この半田接
    合材料が供給された前記貫通孔上に半田バンプを搭載す
    る工程と、前記基板を加熱して前記半田バンプおよび前
    記半田接合材料中の半田粒子を溶融させることにより、
    この半田バンプと半田粒子を構造的に一体化して前記回
    路電極表面に半田接合する工程とを含むことを特徴とす
    る半田バンプの実装方法。
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