説明

半導体パッケージ部品の実装方法と実装構造体

【課題】加熱工程を削減でき、電気的な接合の品質を安定に維持することができ、必要な強度を得ることが出来る実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板(1)の電極(2)と半導体パッケージ部品(3)の電極が接合金属(4)を介して当接するよう半導体パッケージ部品(3)を基板(1)にマウントし、基板(1)と半導体パッケージ部品(3)の外面との間にわたって補強用接着剤(5a)を塗布し、リフローして接合金属(4)を溶融させ接合金属(4)が凝固するとともに補強用接着剤(5a)を硬化させることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は基板に半導体パッケージ部品を表面実装する半導体パッケージ部品の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
BGA(Ball grid array)のように下面に電極が形成されている半導体パッケージ部品は、図8(a)〜(e)または図9(a)〜(c)の工程によって実装されている。
図8(a)(b)では、基板1の電極2に半導体パッケージ部品3のバンプ電極4が当たるようにマウントする。
【0003】
図8(c)ではリフローする。リフローするとバンプ電極4の半田が溶融し、セルフアライメント効果によって半導体パッケージ部品3の位置が適正な位置に移動する。その後、半田溶融温度以下に低下して半田を凝固させることによって、半導体パッケージ部品3の基板1への電気接続が完了する。
【0004】
図8(d)では、シリンジなどによって熱硬化樹脂5が半導体パッケージ部品3と基板1の間に注入される。
図8(e)では、熱硬化樹脂5の硬化温度以上に昇温してこの熱硬化樹脂5を硬化させて、半導体パッケージ部品3と基板1とを機械的に強固に連結する。
【0005】
この図8(a)〜(e)の方法では、図8(c)におけるリフローと、図8(e)における昇温の2回の加熱工程が必要であるため、図9(a)〜(d)に示すように加熱工程が一度で済むものがある。
【0006】
図9(a)(b)では、基板1における半導体パッケージ部品3の実装予定位置6の中に熱硬化性樹脂5を塗布する。図10に塗布状態の一例を示す。
図9(c)では、基板1の電極2に半導体パッケージ部品3のバンプ電極4が当たるようにマウントする。このときに未硬化の熱硬化性樹脂5が基板1と半導体パッケージ部品3の下面との間に接触している。
【0007】
図9(d)ではリフローする。リフローするとバンプ電極4の半田が溶融する。この時点で熱硬化性樹脂5は未硬化状態であるため、基板1の電極と半導体パッケージ部品3側の電極の間に挟まっている溶融した半田のセルフアライメント効果によって半導体パッケージ部品3の位置が適正な位置に移動する。更に昇温して熱硬化性樹脂5が硬化した後に、半田溶融温度以下に低下して半田を凝固させることによって、半導体パッケージ部品3の基板1への電気接続と、機械的な連結が完了する。図11にこの実装完了状態を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平11−204568号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
図9〜図11に示した実装工程では、加熱工程を1度に削減できる反面、熱硬化性樹脂5の塗布量ならびに塗布位置の調整が難しく、実装の品質にばらつきを伴う。
具体的には、半田が溶融して凝固する過程では、未硬化の熱硬化性樹脂5が、半田の近傍または半田に接触して位置している。そのため、未硬化の熱硬化性樹脂5の一部が溶融して凝固する半田に混じることによって半田付の品質が低下する。特に、近年ではパッケージサイズが微細化になってきているため、上記の工程では半田付の品質の確保が困難になってきている。
【0010】
また、半田付の品質低下を防ぐために図9(a)での熱硬化性樹脂5の塗布量を少なくした場合には、半導体パッケージ部品3と基板1との機械的な連結の強度が低下する問題がある。
【0011】
本発明は、加熱工程を削減することができ、半導体パッケージ部品と基板との電気的な接合の品質を安定に維持することができ、しかも、半導体パッケージ部品と基板との機械的な連結の強度として必要な強度を得ることが出来る半導体パッケージ部品の実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の請求項1記載の半導体パッケージ部品の実装方法は、基板に半導体パッケージ部品を実装するに際し、前記基板の電極と前記半導体パッケージ部品の電極が凝固状態の接合金属を介して当接するよう前記半導体パッケージ部品を前記基板にマウントし、前記基板における前記半導体パッケージ部品がマウントされたエリアの周部と前記半導体パッケージ部品の外面との間にわたって補強用接着剤を塗布し、その後にリフローして前記接合金属を溶融させ前記接合金属が凝固するとともに前記補強用接着剤を硬化させることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項2記載の半導体パッケージ部品の実装方法は、請求項1において、前記補強用接着剤を塗布する工程では、前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面とは反対側の面から前記基板に架けて補強用接着剤を塗布することを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項3記載の半導体パッケージ部品の実装方法は、請求項1において前記補強用接着剤を塗布する工程では、前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面と反対側の面とを接続する端面から前記基板に架けて補強用接着剤を塗布することを特徴とする。
【0015】
本発明の請求項4記載の半導体パッケージ部品の実装構造体は、基板の電極と半導体パッケージ部品の電極を接合金属によって接合して実装した実装構造体であって、前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面とは反対側の面から前記基板に架けて硬化した補強用接着剤を有しており、前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面と前記反対側の面とを接続する端面から前記半導体パッケージ部品の前記反対側の面に入り込んだ前記補強用接着剤の距離L1は、前記半導体パッケージ部品の前記端面から前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面に入り込んだ前記補強用接着剤の距離L2よりも大きいことを特徴とする。
【0016】
本発明の請求項5記載の半導体パッケージ部品の実装構造体は、請求項4において、前記補強用接着剤が前記接合金属に接触していないことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
この構成によると、半導体パッケージ部品を基板にマウントした後に、補強用接着剤を塗布し、加熱工程では、接合金属の溶融と凝固の後に補強用接着剤を十分に硬化させるので、加熱工程を削減でき、溶融と凝固の過程の接合金属に補強用接着剤が接触しないように塗布することが容易であって、半導体パッケージ部品3と基板1との電気的な接合の品質を安定に維持することができ、しかも、半導体パッケージ部品3と基板1との機械的な連結の強度として必要な強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実装方法を実施する実施の形態1の工程図
【図2】同実施の形態の補強用接着剤の塗布状態を示す斜視図
【図3】同実施の形態の実装完了状態の断面図
【図4】本発明の実装方法を実施する実施の形態2の平面図
【図5】同実施の形態の実装完了状態の斜視図
【図6】本発明の実装方法を実施する実施の形態2の平面図
【図7】同実施の形態の実装完了状態の斜視図
【図8】従来の実装方法の工程図
【図9】別の従来の実装方法の工程図
【図10】図9(a)の斜視図
【図11】図9(c)の斜視図
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の半導体パッケージ部品の実装方法を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図3は本発明の実施の形態1を示す。
【0020】
図1(a)(b)では、基板1の電極2にBGA型の半導体パッケージ部品3のバンプ電極4が当たるようにマウントする。
図1(c)では、基板1における半導体パッケージ部品3がマウントされたエリアの周部と半導体パッケージ部品の外面との間にわたって補強用接着剤5aを図2に示すように塗布する。ここでは補強用接着剤5aは熱硬化性樹脂である。
【0021】
図1(d)では、リフローする。リフローするとバンプ電極4の半田が溶融する。この時点で補強用接着剤5aは未硬化状態であるため、基板1の電極と半導体パッケージ部品3側の電極の間に挟まっている溶融した半田のセルフアライメント効果によって半導体パッケージ部品3の位置が適正な位置に移動する。
【0022】
図1(e)では、更に昇温して補強用接着剤5aが硬化した後に、半田溶融温度以下に温度を下げて半田を凝固させることによって、半導体パッケージ部品3の基板1への電気接続と、機械的な連結が完了する。
【0023】
図3に示すように実装が完了した実装構造体は、図1(b)のように半導体パッケージ部品3を基板1にマウントした後に、図1(c)のように半導体パッケージ部品3の前記基板1との対向面3aとは反対側の面3bから前記基板1に架けて補強用接着剤5aを塗布するので、塗布量や塗布位置がばらついてもバンプ電極4に接触しない状態を容易に得ることができる。図3に示すように実装完了状態でも補強用接着剤5aは接合金属である半田から離間しており、半田付け品質も良好であった。
【0024】
また、硬化した補強用接着剤5aの形状は、半導体パッケージ部品3の前記基板1との対向面3aと前記反対側の面3bとを接続する端面3cから前記反対側の面3bに入り込んだ補強用接着剤5aの距離をL1、半導体パッケージ部品3の前記端面3cから前記対向面3aに入り込んだ補強用接着剤5aの距離をL2とした場合に“ L1 > L2 ”であって、図3に仮想線7で示すように、図1(c)の工程において、半導体パッケージ部品3の前記端面3cから基板1に架けて補強用接着剤5aを塗布し、これをリフローして硬化させた場合に比べて、より大きな補強を実現できた。
【0025】
なお、図3に仮想線7で示す形状に補強用接着剤5aを硬化させた場合であっても、図9〜図11に示した従来例の場合に比べて、良好な半田付品質と、より大きな補強を実現できた。
【0026】
この場合の基板1と半導体パッケージ部品3との隙間は約0.2mm、バンプ電極4の半田の融点と凝固開始温度は217〜219℃と219℃、補強用接着剤5aの粘度は60Pa・s(E型粘度計,5rpm,25℃で測定)、補強用接着剤5aの硬化開始温度は185℃、補強用接着剤5aの硬化ピーク温度は210℃であった。
【0027】
(実施の形態2)
図4と図5は実施の形態2を示す。
実施の形態1では、補強用接着剤5aを半導体パッケージ部品3のコーナ部3dではない個所に塗布して硬化させたが、この実施の形態では図1(c)の工程において、半導体パッケージ部品3のコーナ部3dを含んで補強用接着剤5aを塗布し、硬化した補強用接着剤5aの前記距離L1、L2を“ L1 > L2 ”にした場合を示している。補強用接着剤5aの塗布形状が異なるだけでその他は実施の形態1と同じである。
【0028】
この場合には、良好な半田付品質と、実施の形態1に比べてより大きな補強を実現できた。
(実施の形態3)
図6と図7は実施の形態3を示す。
【0029】
実施の形態2では、補強用接着剤5aを半導体パッケージ部品3のコーナ部3dを含んで“ L1 > L2 ”に補強用接着剤5aを塗布したが、L1=0である点が異なっている。詳しくは、半導体パッケージ部品3の前記対向面3aと反対側の面3bとを接続する端面3cから基板1に架けて補強用接着剤5aを塗布した点だけが異なり、その他は実施の形態1と同じである。
【0030】
この場合には、良好な半田付品質と、実施の形態1に比べてより大きな補強を実現できた。
上記の各実施の形態では半導体パッケージ部品3がBGAである場合を例に挙げて説明したが、半導体パッケージ部品3がLGA(Land grid array)の場合にも実施できる。このLGA型半導体パッケージ部品3の場合には、半導体パッケージ部品3の電極またはこの半導体パッケージ部品3の電極と接合使用とする基板1の電極2のうちの少なくとも一方に接合金属を含んだペーストを塗布してから、半導体パッケージ部品3を基板1にマウントすることによって、同様に実施できる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明はモバイル機器のように落下衝撃を受ける可能性がある各種の電子機器の組立などに有効である。
【符号の説明】
【0032】
1 基板
2 基板1の電極
3 半導体パッケージ部品
4 バンプ電極
3a 半導体パッケージ部品3の基板1との対向面
3b 半導体パッケージ部品3の基板1との対向面3aとは反対側の面
3c 半導体パッケージ部品3の端面
3d 半導体パッケージ部品3のコーナ部
5a 補強用接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に半導体パッケージ部品を実装するに際し、
前記基板の電極と前記半導体パッケージ部品の電極が凝固状態の接合金属を介して当接するよう前記半導体パッケージ部品を前記基板にマウントし、
前記基板における前記半導体パッケージ部品がマウントされたエリアの周部と前記半導体パッケージ部品の外面との間にわたって補強用接着剤を塗布し、
その後にリフローして前記接合金属を溶融させ前記接合金属が凝固するとともに前記補強用接着剤を硬化させる
半導体パッケージ部品の実装方法。
【請求項2】
前記補強用接着剤を塗布する工程では、
前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面とは反対側の面から前記基板に架けて補強用接着剤を塗布する
請求項1記載の半導体パッケージ部品の実装方法。
【請求項3】
前記補強用接着剤を塗布する工程では、
前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面と反対側の面とを接続する端面から前記基板に架けて補強用接着剤を塗布する
請求項1記載の半導体パッケージ部品の実装方法。
【請求項4】
基板の電極と半導体パッケージ部品の電極を接合金属によって接合して実装した実装構造体であって、
前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面とは反対側の面から前記基板に架けて硬化した補強用接着剤を有しており、
前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面と前記反対側の面とを接続する端面から前記半導体パッケージ部品の前記反対側の面に入り込んだ前記補強用接着剤の距離L1は、前記半導体パッケージ部品の前記端面から前記半導体パッケージ部品の前記基板との対向面に入り込んだ前記補強用接着剤の距離L2よりも大きい
半導体パッケージ部品の実装構造体。
【請求項5】
前記補強用接着剤が前記接合金属に接触していない
請求項4記載の半導体パッケージ部品の実装構造体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2010−258173(P2010−258173A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−105758(P2009−105758)
【出願日】平成21年4月24日(2009.4.24)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】