JP3339035B2 - ボール・グリッド・アレイ・モジュールを基板にはんだ付けするための方法および装置 - Google Patents
ボール・グリッド・アレイ・モジュールを基板にはんだ付けするための方法および装置Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、独立した
はんだ材を使用してグリッド・アレイ・モジュールを基
板に取り付けるための技法に関する。
はんだ材を使用してグリッド・アレイ・モジュールを基
板に取り付けるための技法に関する。
【0002】
【従来の技術】デバイス実装済み回路カードまたは回路
ボードの製造における一般的な技法の1つは、フリップ
・チップ・ボンディングによりICチップ・モジュール
などの様々な構成要素をエポキシ注入ファイバグラスま
たはポリイミドあるいはその他の剛性材料などの基板上
の取付けパッドに機械的かつ電気的に接続することであ
る。モジュール同士を接続する場合、はんだボールから
なるボール・グリッド・アレイ(BGA)またははんだ
材からなるカラム・グリッド・アレイ(CGA)をモジ
ュールに設けることが非常に一般的なやり方である。ボ
ールまたはカラムは、フットプリントと呼ばれる基板上
の取付けパッドのパターンに対応する所定のパターン状
に配置されている。モジュールは、取付けパッドに接触
するはんだボールまたはカラムによって基板上に配置さ
れる。通常、基板上の取付けパッドにははんだペースト
などを塗布する。これは、必要なフラックスをもたらす
ものであり、はんだボールまたはカラムを取付けパッド
に接着させ、その結果、はんだの加熱およびリフロー中
にはんだボールまたはカラムとの位置合せが維持され
る。その後、はんだをリフローして機械的かつ電気的接
続部を形成するために熱を加える。生産時には、ほとん
どの場合、この技法が極めて良好に機能する。
ボードの製造における一般的な技法の1つは、フリップ
・チップ・ボンディングによりICチップ・モジュール
などの様々な構成要素をエポキシ注入ファイバグラスま
たはポリイミドあるいはその他の剛性材料などの基板上
の取付けパッドに機械的かつ電気的に接続することであ
る。モジュール同士を接続する場合、はんだボールから
なるボール・グリッド・アレイ(BGA)またははんだ
材からなるカラム・グリッド・アレイ(CGA)をモジ
ュールに設けることが非常に一般的なやり方である。ボ
ールまたはカラムは、フットプリントと呼ばれる基板上
の取付けパッドのパターンに対応する所定のパターン状
に配置されている。モジュールは、取付けパッドに接触
するはんだボールまたはカラムによって基板上に配置さ
れる。通常、基板上の取付けパッドにははんだペースト
などを塗布する。これは、必要なフラックスをもたらす
ものであり、はんだボールまたはカラムを取付けパッド
に接着させ、その結果、はんだの加熱およびリフロー中
にはんだボールまたはカラムとの位置合せが維持され
る。その後、はんだをリフローして機械的かつ電気的接
続部を形成するために熱を加える。生産時には、ほとん
どの場合、この技法が極めて良好に機能する。
【0003】しかし、すでに取り付けられたモジュール
を取り外し、他のモジュールと交換することが必要な場
合、デバイス実装済み基板の再加工が必要になる場合も
ある。この場合、はんだを溶融し、モジュールを取り外
し、パッドと基板をクリーニングすることが必要であ
る。次にはんだペーストをパッドに塗布し、その上のは
んだボールまたはカラムとはんだペーストを接触させ、
はんだをリフローすることにより、他のモジュールを取
り付ける。このような再加工の場合、適切な結合を形成
するために基板上の各パッドに適切な量のはんだペース
トを供給することは難しいことである。また、モジュー
ル上のはんだボールまたはカラムの位置合せも必要であ
る。これは、時間のかかる作業であり、何回かの繰返し
が必要になる場合も多い。
を取り外し、他のモジュールと交換することが必要な場
合、デバイス実装済み基板の再加工が必要になる場合も
ある。この場合、はんだを溶融し、モジュールを取り外
し、パッドと基板をクリーニングすることが必要であ
る。次にはんだペーストをパッドに塗布し、その上のは
んだボールまたはカラムとはんだペーストを接触させ、
はんだをリフローすることにより、他のモジュールを取
り付ける。このような再加工の場合、適切な結合を形成
するために基板上の各パッドに適切な量のはんだペース
トを供給することは難しいことである。また、モジュー
ル上のはんだボールまたはカラムの位置合せも必要であ
る。これは、時間のかかる作業であり、何回かの繰返し
が必要になる場合も多い。
【0004】
【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、モジュールを基板に接合するために、基板
上の取付けパッドとモジュールのグリッド・アレイ接点
上のはんだボールまたはカラムとの間に適切な量のはん
だペーストを塗布するための改良された技法を提供する
ことにある。
主な目的は、モジュールを基板に接合するために、基板
上の取付けパッドとモジュールのグリッド・アレイ接点
上のはんだボールまたはカラムとの間に適切な量のはん
だペーストを塗布するための改良された技法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】所与のパターンまたはフ
ットプリント状にその上に配置されたはんだ材のボール
・グリッド・アレイまたはカラム・グリッド・アレイを
有するモジュールを、同じパターン状に配置されたコネ
クタ・パッドのアレイを有する基板に取り付けるための
方法および装置を提供する。モジュール上のボール・グ
リッド・アレイまたはカラム・パターンおよび基板上の
接点パッドのパターンと同じパターンまたはフットプリ
ント状にその内部で位置合せされたスルーホールのアレ
イを有する予備成形アライメント・デバイスを設ける。
予備成形品のスルーホールにはんだ材を充填するが、こ
のはんだ材ははんだペーストまたは固体はんだのいずれ
かにすることができる。このはんだは鉛すず共晶である
ことが好ましいが、いずれの場合も融点は約240℃未
満である。スルーホール内のはんだをはんだボールまた
はカラムおよび接点パッドと接触させて、はんだを充填
したスルーホールを備えた予備成形品をモジュールと基
板との間に配置する。モジュールを基板に接合するため
に、熱を加えてスルーホール内のはんだをリフローす
る。ボールまたはカラムのはんだの組成に応じて、ボー
ルまたはカラムは溶融する場合もあれば、溶融しない場
合もある。固体はんだの場合、はんだがそこから移動す
るのを防止し、はんだをリフローしたときにフラックス
として機能するように、予備成形品の両面にフラックス
材の薄い膜を付着させることができる。
ットプリント状にその上に配置されたはんだ材のボール
・グリッド・アレイまたはカラム・グリッド・アレイを
有するモジュールを、同じパターン状に配置されたコネ
クタ・パッドのアレイを有する基板に取り付けるための
方法および装置を提供する。モジュール上のボール・グ
リッド・アレイまたはカラム・パターンおよび基板上の
接点パッドのパターンと同じパターンまたはフットプリ
ント状にその内部で位置合せされたスルーホールのアレ
イを有する予備成形アライメント・デバイスを設ける。
予備成形品のスルーホールにはんだ材を充填するが、こ
のはんだ材ははんだペーストまたは固体はんだのいずれ
かにすることができる。このはんだは鉛すず共晶である
ことが好ましいが、いずれの場合も融点は約240℃未
満である。スルーホール内のはんだをはんだボールまた
はカラムおよび接点パッドと接触させて、はんだを充填
したスルーホールを備えた予備成形品をモジュールと基
板との間に配置する。モジュールを基板に接合するため
に、熱を加えてスルーホール内のはんだをリフローす
る。ボールまたはカラムのはんだの組成に応じて、ボー
ルまたはカラムは溶融する場合もあれば、溶融しない場
合もある。固体はんだの場合、はんだがそこから移動す
るのを防止し、はんだをリフローしたときにフラックス
として機能するように、予備成形品の両面にフラックス
材の薄い膜を付着させることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に添付図面、特に図1を参照す
ると、同図には、その上に複数のボール・グリッド・ア
レイ(BGA)モジュール12が搭載された回路ボード
10の形式の基板が示されている。(グリッド・アレイ
が正方形または矩形などの正規の形状である必要はない
ことを理解されたい。)図2は、フットプリントと呼ば
れるパターン状に配置された複数のはんだボール14を
有するBGAモジュールの底面図を示している。はんだ
ボール14は、はんだボール14のフットプリントと同
じパターン状に回路ボード10の上に形成された取付け
パッドまたは接点パッド16に従来通り取り付けられて
いる。
ると、同図には、その上に複数のボール・グリッド・ア
レイ(BGA)モジュール12が搭載された回路ボード
10の形式の基板が示されている。(グリッド・アレイ
が正方形または矩形などの正規の形状である必要はない
ことを理解されたい。)図2は、フットプリントと呼ば
れるパターン状に配置された複数のはんだボール14を
有するBGAモジュールの底面図を示している。はんだ
ボール14は、はんだボール14のフットプリントと同
じパターン状に回路ボード10の上に形成された取付け
パッドまたは接点パッド16に従来通り取り付けられて
いる。
【0007】ボール・グリッド・アレイ・モジュールと
しては複数の異なるタイプがあり、たとえば、セラミッ
ク・ボール・グリッド・アレイ(CBGA)、プラスチ
ック・ボール・グリッド・アレイ(PBGA)、テープ
・ボール・グリッド・アレイ(TBGA)などがある。
これらは、その上にボールが取り付けられた材料を指し
ている。セラミック・カラム・グリッド・アレイ(CC
GA)と呼ばれ、はんだがボールではなくカラムの形式
になっている同様のグリッド・アレイも存在する。これ
らの一部または全部を基板に取り付けることができるの
で、まとめてグリッド・アレイと呼ぶことにする。すな
わち、グリッド・アレイは、隔離碍子として機能し、モ
ジュールを基板に取り付ける、任意の形式のはんだを有
するモジュールを含むものとする。以下の説明はボール
・グリッド・アレイに関するものであるが、本発明は他
のグリッド・アレイ・モジュールにも同様に適用可能で
ある。
しては複数の異なるタイプがあり、たとえば、セラミッ
ク・ボール・グリッド・アレイ(CBGA)、プラスチ
ック・ボール・グリッド・アレイ(PBGA)、テープ
・ボール・グリッド・アレイ(TBGA)などがある。
これらは、その上にボールが取り付けられた材料を指し
ている。セラミック・カラム・グリッド・アレイ(CC
GA)と呼ばれ、はんだがボールではなくカラムの形式
になっている同様のグリッド・アレイも存在する。これ
らの一部または全部を基板に取り付けることができるの
で、まとめてグリッド・アレイと呼ぶことにする。すな
わち、グリッド・アレイは、隔離碍子として機能し、モ
ジュールを基板に取り付ける、任意の形式のはんだを有
するモジュールを含むものとする。以下の説明はボール
・グリッド・アレイに関するものであるが、本発明は他
のグリッド・アレイ・モジュールにも同様に適用可能で
ある。
【0008】図1に示すように、複数のBGAモジュー
ル12が回路ボード10に固定されている。しかし、1
つのBGAモジュールは再加工のためにすでに取り外さ
れており、それが以前取り付けられていた取付けパッド
16が露出し、新しいBGAモジュール12aは本発明
により取付け可能な状態で示されている。新しいモジュ
ール12aは同じ構成を有する。すなわち、すでに取り
外されたBGAモジュールと同じフットプリントまたは
パターンのはんだボール14を有し、そのフットプリン
トはその取付け先になる予定の基板10上の取付けパッ
ド16のパターンと一致する。さらに、モジュール12
aの取付け先になる予定のパッド16とこれらのパッド
を取り囲む基板10上の領域はクリーニングされ、モジ
ュール12aを受け入れる状態になっている。
ル12が回路ボード10に固定されている。しかし、1
つのBGAモジュールは再加工のためにすでに取り外さ
れており、それが以前取り付けられていた取付けパッド
16が露出し、新しいBGAモジュール12aは本発明
により取付け可能な状態で示されている。新しいモジュ
ール12aは同じ構成を有する。すなわち、すでに取り
外されたBGAモジュールと同じフットプリントまたは
パターンのはんだボール14を有し、そのフットプリン
トはその取付け先になる予定の基板10上の取付けパッ
ド16のパターンと一致する。さらに、モジュール12
aの取付け先になる予定のパッド16とこれらのパッド
を取り囲む基板10上の領域はクリーニングされ、モジ
ュール12aを受け入れる状態になっている。
【0009】本発明によれば、BGAモジュールを基板
に取り付けるために必要な位置に精密に測定した量のは
んだを供給するために、図1および図3に示すように、
はんだボール14および取付けパッド16のパターンと
同じパターン状に配置された一群のスルーホール22が
その内部に設けられた、予備成形アライメント・デバイ
ス20を設ける。モジュール12はすでにはんだボール
14を有し、モジュールを取り付けたときにそのはんだ
ボールが隔離碍子として機能するので、ボール14と接
点14との間に結合を形成するためには、少量のはんだ
をリフローするだけでよい。所望のはんだペースト24
はスルーホール22内に供給される。はんだペーストは
はんだとフラックスの両方を含む。予備成形品内のはん
だは約240℃以下の融点を備えていなければならな
い。というのは、デバイス搭載済み回路ボードまたはカ
ードは通常、これより高い温度に耐えられないからであ
る。したがって、好ましいはんだは、融点が183℃の
共晶鉛すず(Pbが63%/Snが37%)である。予
備成形品20の厚さとスルーホール22のサイズは、各
スルーホール22に必要量のはんだペースト24が入る
ように選択される。通常、CBGAモジュールを回路カ
ードに取り付ける場合、この厚さは約0.008インチ
になり、スルーホールは直径が約0.034インチにな
る。このような寸法は、モジュール・タイプごとになら
びにグリッド・アレイ・タイプごとに変化する。
に取り付けるために必要な位置に精密に測定した量のは
んだを供給するために、図1および図3に示すように、
はんだボール14および取付けパッド16のパターンと
同じパターン状に配置された一群のスルーホール22が
その内部に設けられた、予備成形アライメント・デバイ
ス20を設ける。モジュール12はすでにはんだボール
14を有し、モジュールを取り付けたときにそのはんだ
ボールが隔離碍子として機能するので、ボール14と接
点14との間に結合を形成するためには、少量のはんだ
をリフローするだけでよい。所望のはんだペースト24
はスルーホール22内に供給される。はんだペーストは
はんだとフラックスの両方を含む。予備成形品内のはん
だは約240℃以下の融点を備えていなければならな
い。というのは、デバイス搭載済み回路ボードまたはカ
ードは通常、これより高い温度に耐えられないからであ
る。したがって、好ましいはんだは、融点が183℃の
共晶鉛すず(Pbが63%/Snが37%)である。予
備成形品20の厚さとスルーホール22のサイズは、各
スルーホール22に必要量のはんだペースト24が入る
ように選択される。通常、CBGAモジュールを回路カ
ードに取り付ける場合、この厚さは約0.008インチ
になり、スルーホールは直径が約0.034インチにな
る。このような寸法は、モジュール・タイプごとになら
びにグリッド・アレイ・タイプごとに変化する。
【0010】新しいモジュール12aを回路ボード10
に固定するため、スルーホール22内のはんだペースト
24を回路ボード10上の取付けパッド16と接触させ
て、その内部にはんだペーストを含む予備成形品20を
基板10の上に位置決めする。モジュール12aは、は
んだボール14をスルーホール22内のはんだペースト
24と接触させて、予備成形品に対向するように位置決
めする。はんだペーストは通常、粘着性なので、この厚
さによってモジュールが予備成形品上の所定の位置に保
持され、予備成形品が基板上の所定の位置に保持され
る。次に、このアセンブリを十分加熱し、はんだペース
ト24内のはんだをリフローさせ、モジュール12aと
回路ボード10との間にはんだ接合部を形成する。前述
のように、この温度は約240℃未満である。
に固定するため、スルーホール22内のはんだペースト
24を回路ボード10上の取付けパッド16と接触させ
て、その内部にはんだペーストを含む予備成形品20を
基板10の上に位置決めする。モジュール12aは、は
んだボール14をスルーホール22内のはんだペースト
24と接触させて、予備成形品に対向するように位置決
めする。はんだペーストは通常、粘着性なので、この厚
さによってモジュールが予備成形品上の所定の位置に保
持され、予備成形品が基板上の所定の位置に保持され
る。次に、このアセンブリを十分加熱し、はんだペース
ト24内のはんだをリフローさせ、モジュール12aと
回路ボード10との間にはんだ接合部を形成する。前述
のように、この温度は約240℃未満である。
【0011】予備成形品20は、複数の異なる材料のい
ずれで形成することもできる。たとえば、接合作業後に
予備成形品を取り除くことが必要な場合、選択した溶剤
に溶解可能か少なくとも選択した溶剤で除去可能な材料
を使用することができる。たとえば、水溶性のポリビニ
ル・アルコールから形成した予備成形品を使用すること
ができる。この場合、接合作業後に、単に水で洗うだけ
で予備成形品を取り除くことができる。あるいは、はん
だ付け後に予備成形品を所定の位置に残すことが必要な
場合、FR4と呼ばれるエポキシ充填ファイバグラスな
ど、永続的に残る材料から予備成形品20を作成するこ
とができる。
ずれで形成することもできる。たとえば、接合作業後に
予備成形品を取り除くことが必要な場合、選択した溶剤
に溶解可能か少なくとも選択した溶剤で除去可能な材料
を使用することができる。たとえば、水溶性のポリビニ
ル・アルコールから形成した予備成形品を使用すること
ができる。この場合、接合作業後に、単に水で洗うだけ
で予備成形品を取り除くことができる。あるいは、はん
だ付け後に予備成形品を所定の位置に残すことが必要な
場合、FR4と呼ばれるエポキシ充填ファイバグラスな
ど、永続的に残る材料から予備成形品20を作成するこ
とができる。
【0012】いずれの場合も、ペースト内のはんだが約
240℃未満の融点を備えている場合を除き、選択した
特定のはんだペーストは重要ではない。たとえば、Pb
/Sn共晶を含み、Kester Company社製のR244と呼
ばれるはんだペーストが十分適している。このペースト
は「クリーン不要」ペーストと呼ばれ、はんだ付け後に
事後クリーニングが不要であることを意味する。当然の
ことながら、他のペーストも使用可能である。
240℃未満の融点を備えている場合を除き、選択した
特定のはんだペーストは重要ではない。たとえば、Pb
/Sn共晶を含み、Kester Company社製のR244と呼
ばれるはんだペーストが十分適している。このペースト
は「クリーン不要」ペーストと呼ばれ、はんだ付け後に
事後クリーニングが不要であることを意味する。当然の
ことながら、他のペーストも使用可能である。
【0013】はんだボール16のはんだの組成に応じ
て、接合作業中にはんだボールがリフローする場合もあ
れば、リフローしない場合もある。たとえば、所与のグ
リッド・アレイに使用する一般的なはんだはPbが95
%、Snが5%であって、約300℃の融点を備え、ペ
ースト24のはんだのリフロー中は溶融しないものであ
る。しかし、はんだペースト24内のはんだの溶融によ
ってはんだボール14をリフローしてパッド16に結合
するので、はんだボール14が溶融する必要はない。さ
らに、はんだボール14は、リフローするかどうかにか
かわらず、このモジュールでは隔離碍子として機能する
ことになる。
て、接合作業中にはんだボールがリフローする場合もあ
れば、リフローしない場合もある。たとえば、所与のグ
リッド・アレイに使用する一般的なはんだはPbが95
%、Snが5%であって、約300℃の融点を備え、ペ
ースト24のはんだのリフロー中は溶融しないものであ
る。しかし、はんだペースト24内のはんだの溶融によ
ってはんだボール14をリフローしてパッド16に結合
するので、はんだボール14が溶融する必要はない。さ
らに、はんだボール14は、リフローするかどうかにか
かわらず、このモジュールでは隔離碍子として機能する
ことになる。
【0014】あるいは、硬化可能な導電接着剤をスルー
ホール22内に使用し、この接合作業に使用することも
できる。この接着剤は240℃未満で硬化しなければな
らない。適当な導電接着剤は、LZTPという商品名で
AI Technology, Inc.(Lawrenceville, N.J.)から販売
されている熱可塑性導電ペーストと、LZSP8415
およびLZSP8155であるが、どちらもエポキシで
ある。これらのペーストは約150℃〜約200℃の範
囲の温度で硬化する。
ホール22内に使用し、この接合作業に使用することも
できる。この接着剤は240℃未満で硬化しなければな
らない。適当な導電接着剤は、LZTPという商品名で
AI Technology, Inc.(Lawrenceville, N.J.)から販売
されている熱可塑性導電ペーストと、LZSP8415
およびLZSP8155であるが、どちらもエポキシで
ある。これらのペーストは約150℃〜約200℃の範
囲の温度で硬化する。
【0015】次に図4を参照すると、同図には、予備成
形品20の変更形式が示されている。この実施例では、
スルーホール内にはんだペーストを配置するのではな
く、固体の金属はんだ26をスルーホール22内に配置
する。確実にはんだがその内部に残るようにし、はんだ
リフロー中にフラックスを供給するために、予備成形品
20の両面32および34をフラックス材の膜30でコ
ーティングする。このフラックスは、R244はんだペ
ーストで使用しているものと同じフラックスにすること
ができる。このような膜30は、はんだペースト24を
使用するときに予備成形品とともに使用することができ
るが、それはそのペーストがフラックスを含み、ペース
ト自体が通常、十分な粘着性または接着性を備えている
からであり、通常はこのような膜は不要である。いかな
る場合も、このような膜30が必要であれば、予備成形
品20の両面32および34上に配置することができ
る。モジュールをはんだ付けするために予備成形品20
が使用可能な状態になっている場合、予備成形品を所定
の位置に配置し、アセンブリを加熱して予備成形品内の
はんだをリフローさせ、はんだ結合を形成する。
形品20の変更形式が示されている。この実施例では、
スルーホール内にはんだペーストを配置するのではな
く、固体の金属はんだ26をスルーホール22内に配置
する。確実にはんだがその内部に残るようにし、はんだ
リフロー中にフラックスを供給するために、予備成形品
20の両面32および34をフラックス材の膜30でコ
ーティングする。このフラックスは、R244はんだペ
ーストで使用しているものと同じフラックスにすること
ができる。このような膜30は、はんだペースト24を
使用するときに予備成形品とともに使用することができ
るが、それはそのペーストがフラックスを含み、ペース
ト自体が通常、十分な粘着性または接着性を備えている
からであり、通常はこのような膜は不要である。いかな
る場合も、このような膜30が必要であれば、予備成形
品20の両面32および34上に配置することができ
る。モジュールをはんだ付けするために予備成形品20
が使用可能な状態になっている場合、予備成形品を所定
の位置に配置し、アセンブリを加熱して予備成形品内の
はんだをリフローさせ、はんだ結合を形成する。
【0016】したがって、本発明の好ましい実施例につ
いて説明してきた。しかし、上記の説明を銘記の上、こ
の説明は単に一例に過ぎず、本発明はここに記載した特
定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した本
発明の真の精神を逸脱せずに様々な再配置、変更、代用
が実施可能であることを理解されたい。
いて説明してきた。しかし、上記の説明を銘記の上、こ
の説明は単に一例に過ぎず、本発明はここに記載した特
定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した本
発明の真の精神を逸脱せずに様々な再配置、変更、代用
が実施可能であることを理解されたい。
【0017】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0018】(1)所与のパターン状にその上に配置さ
れたはんだボールまたはカラムのアレイを有するモジュ
ールを、はんだボールまたはカラムの前記アレイと同じ
所与のパターン状に配置された取付けパッドのアレイを
有する基板に取り付ける方法において、その一方の面か
ら対向面まで延び、前記所与のパターン状に配置された
スルーホールのアレイをその内部に有する予備成形品を
設けるステップと、約240℃未満の融点を有するはん
だ材で前記スルーホールを充填するステップと、スルー
ホール内の前記はんだを前記はんだボールまたはカラム
および前記取付けパッドと接触させて、前記予備成形品
を前記モジュールと前記基板との間に配置するステップ
と、前記予備成形品内の前記はんだをリフローして前記
モジュールを前記基板に接合するステップとを含むこと
を特徴とする方法。 (2)リフロー・ステップ後に前記予備成形品を取り除
くことをさらに特徴とする、上記(1)に記載の方法。 (3)前記予備成形品が任意の溶剤によって除去可能な
材料であり、前記予備成形品が前記予備成形品を前記溶
剤と接触させることによって除去されることを特徴とす
る、上記(2)に記載の方法。 (4)前記溶剤が水であることを特徴とする、上記
(3)に記載の方法。 (5)各スルーホール内の前記はんだがはんだ材の固体
の塊の形式になっていることを特徴とする、上記(1)
に記載の方法。 (6)各スルーホール内の前記はんだがはんだペースト
の形式になっていることを特徴とする、上記(1)に記
載の方法。 (7)前記予備成形品の両面上をフラックスの膜でコー
ティングすることを特徴とする、上記(5)に記載の方
法。 (8)所与のパターン状にその内部に配置されたはんだ
ボールまたはカラムのグリッド・アレイを有するモジュ
ールを、前記所与のパターン状に配置された取付けパッ
ドを有する基板に取り付けるための装置において、対向
する両面と、その両面間に延び、前記所与のパターン状
に配置された複数のスルーホールとを有する予備成形ア
ライメント・デバイスを含み、前記スルーホールのそれ
ぞれが、その内部に配置された硬化温度が約240℃未
満の硬化可能導電接着剤を有することを特徴とする装
置。 (9)はんだ材がはんだペーストの形式になっているこ
とを特徴とする、上記(8)に記載の装置。 (10)はんだ材が固体の金属はんだの形式になってい
ることを特徴とする、上記(8)に記載の装置。 (11)その内部に固体の金属はんだを保持し、はんだ
リフロー中にフラックスとして機能するように、前記両
面のそれぞれにフラックスの膜を接着することを特徴と
する、上記(10)に記載の装置。 (12)所与のパターン状にその上に配置されたはんだ
ボールまたはカラムのアレイを有するモジュールを、は
んだボールまたはカラムの前記アレイと同じ所与のパタ
ーン状に配置された取付けパッドのアレイを有する基板
に取り付ける方法において、その一方の面から対向面ま
で延び、前記所与のパターン状に配置されたスルーホー
ルのアレイをその内部に有する予備成形品を設けるステ
ップと、約240℃未満の硬化温度を有する硬化可能導
電接着剤で前記スルーホールを充填するステップと、ス
ルーホール内の前記導電接着剤を前記はんだボールまた
はカラムおよび前記取付けパッドと接触させて、前記予
備成形品を前記モジュールと前記基板との間に配置する
ステップと、前記予備成形品内の前記導電接着剤を硬化
させて前記モジュールを前記基板に接合するステップと
を含むことを特徴とする方法。
れたはんだボールまたはカラムのアレイを有するモジュ
ールを、はんだボールまたはカラムの前記アレイと同じ
所与のパターン状に配置された取付けパッドのアレイを
有する基板に取り付ける方法において、その一方の面か
ら対向面まで延び、前記所与のパターン状に配置された
スルーホールのアレイをその内部に有する予備成形品を
設けるステップと、約240℃未満の融点を有するはん
だ材で前記スルーホールを充填するステップと、スルー
ホール内の前記はんだを前記はんだボールまたはカラム
および前記取付けパッドと接触させて、前記予備成形品
を前記モジュールと前記基板との間に配置するステップ
と、前記予備成形品内の前記はんだをリフローして前記
モジュールを前記基板に接合するステップとを含むこと
を特徴とする方法。 (2)リフロー・ステップ後に前記予備成形品を取り除
くことをさらに特徴とする、上記(1)に記載の方法。 (3)前記予備成形品が任意の溶剤によって除去可能な
材料であり、前記予備成形品が前記予備成形品を前記溶
剤と接触させることによって除去されることを特徴とす
る、上記(2)に記載の方法。 (4)前記溶剤が水であることを特徴とする、上記
(3)に記載の方法。 (5)各スルーホール内の前記はんだがはんだ材の固体
の塊の形式になっていることを特徴とする、上記(1)
に記載の方法。 (6)各スルーホール内の前記はんだがはんだペースト
の形式になっていることを特徴とする、上記(1)に記
載の方法。 (7)前記予備成形品の両面上をフラックスの膜でコー
ティングすることを特徴とする、上記(5)に記載の方
法。 (8)所与のパターン状にその内部に配置されたはんだ
ボールまたはカラムのグリッド・アレイを有するモジュ
ールを、前記所与のパターン状に配置された取付けパッ
ドを有する基板に取り付けるための装置において、対向
する両面と、その両面間に延び、前記所与のパターン状
に配置された複数のスルーホールとを有する予備成形ア
ライメント・デバイスを含み、前記スルーホールのそれ
ぞれが、その内部に配置された硬化温度が約240℃未
満の硬化可能導電接着剤を有することを特徴とする装
置。 (9)はんだ材がはんだペーストの形式になっているこ
とを特徴とする、上記(8)に記載の装置。 (10)はんだ材が固体の金属はんだの形式になってい
ることを特徴とする、上記(8)に記載の装置。 (11)その内部に固体の金属はんだを保持し、はんだ
リフロー中にフラックスとして機能するように、前記両
面のそれぞれにフラックスの膜を接着することを特徴と
する、上記(10)に記載の装置。 (12)所与のパターン状にその上に配置されたはんだ
ボールまたはカラムのアレイを有するモジュールを、は
んだボールまたはカラムの前記アレイと同じ所与のパタ
ーン状に配置された取付けパッドのアレイを有する基板
に取り付ける方法において、その一方の面から対向面ま
で延び、前記所与のパターン状に配置されたスルーホー
ルのアレイをその内部に有する予備成形品を設けるステ
ップと、約240℃未満の硬化温度を有する硬化可能導
電接着剤で前記スルーホールを充填するステップと、ス
ルーホール内の前記導電接着剤を前記はんだボールまた
はカラムおよび前記取付けパッドと接触させて、前記予
備成形品を前記モジュールと前記基板との間に配置する
ステップと、前記予備成形品内の前記導電接着剤を硬化
させて前記モジュールを前記基板に接合するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【図1】本発明によりその上にボール・グリッド・アレ
イ・モジュールを搭載した状態を示す回路ボードの一部
分の分解図である。
イ・モジュールを搭載した状態を示す回路ボードの一部
分の分解図である。
【図2】その上に配置されたはんだボールを示すボール
・グリッド・アレイ・モジュールの底面図である。
・グリッド・アレイ・モジュールの底面図である。
【図3】測定した量のはんだペーストを含む予備成形品
を貫通する縦断面図である。
を貫通する縦断面図である。
【図4】その中にはんだを保持するフラックスの膜を有
する金属はんだを含む予備成形品の他の実施例を示す図
である。
する金属はんだを含む予備成形品の他の実施例を示す図
である。
10 回路ボード 12 モジュール 12a 新しいモジュール 16 取付けパッド 20 予備成形アライメント・デバイス 24 はんだペースト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョーゼフ・マイケル・キルバサ アメリカ合衆国28262 ノースカロライ ナ州シャーロット リーデンホール・レ ーン 11111 (56)参考文献 特開 昭63−211655(JP,A) 特開 平6−177524(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34 H01L 21/60 H05K 3/36
Claims (12)
- 【請求項1】所与のパターン状にその上に配置されたは
んだボールまたはカラムのアレイを有するモジュール
を、はんだボールまたはカラムの前記アレイと同じ所与
のパターン状に配置された取付けパッドのアレイを有す
る基板に取り付ける方法において、 その一方の面から対向面まで延び、前記所与のパターン
状に配置されたスルーホールのアレイをその内部に有す
る予備成形品を設けるステップと、 約240℃未満の融点を有するはんだ材で前記スルーホ
ールを充填するステップと、 スルーホール内の前記はんだを前記はんだボールまたは
カラムおよび前記取付けパッドと接触させて、前記予備
成形品を前記モジュールと前記基板との間に配置するス
テップと、 前記予備成形品内の前記はんだをリフローして前記モジ
ュールを前記基板に接合するステップと、リフロー・ステップ後に前記予備成形品を取り除くステ
ップと を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】前記予備成形品が選択した溶剤によって除
去可能な材料から構成され、前記予備成形品が前記溶剤
と接触させられることによって除去されることを特徴と
する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記除去可能な材料がポリビニール・アル
コールであり、前記溶剤が水であることを特徴とする、
請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】各スルーホール内の前記はんだがはんだ材
の固体の塊の形態になっていることを特徴とする、請求
項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】各スルーホール内の前記はんだがはんだペ
ーストの形態になっていることを特徴とする、請求項1
〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】前記予備成形品の両面上をフラックスの膜
でコーティングすることを特徴とする、請求項4に記載
の方法。 - 【請求項7】所与のパターン状にその上に配置されたは
んだボールまたはカラムのグリッド・アレイを有するモ
ジュールを、前記所与のパターン状に配置された取付け
パッドを有する基板に取り付けるための装置において、 対向する両面と、その両面間に延び、前記所与のパター
ン状に配置された複数のスルーホールとを有し、リフロ
ー後に除去することが可能な材料から構成される、予備
成形アライメント・デバイスを含み、 前記スルーホールのそれぞれが、その内部に配置された
約240℃未満の融点を有するはんだ材又は硬化温度が
約240℃未満の硬化可能導電接着剤を有することを特
徴とする装置。 - 【請求項8】前記除去可能な材料がポリビニール・アル
コールであり、前記溶剤が水であることを特徴とする、
請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】前記はんだ材がはんだペーストの形態にな
っていることを特徴とする、請求項7に記載の装置。 - 【請求項10】前記はんだ材が固体の金属はんだの形態
になっていることを特徴とする、請求項7に記載の装
置。 - 【請求項11】前記予備成形品の両面のそれぞれにフラ
ックスの膜が接着されていることを特徴とする、請求項
10に記載の装置。 - 【請求項12】所与のパターン状にその上に配置された
はんだボールまたはカラムのアレイを有するモジュール
を、はんだボールまたはカラムの前記アレイと同じ所与
のパターン状に配置された取付けパッドのアレイを有す
る基板に取り付ける方法において、 その一方の面から対向面まで延び、前記所与のパターン
状に配置されたスルーホールのアレイをその内部に有す
る予備成形品を設けるステップと、 約240℃未満の硬化温度を有する硬化可能導電接着剤
で前記スルーホールを充填するステップと、 スルーホール内の前記導電接着剤を前記はんだボールま
たはカラムおよび前記取付けパッドと接触させて、前記
予備成形品を前記モジュールと前記基板との間に配置す
るステップと、 前記予備成形品内の前記導電接着剤を硬化させて前記モ
ジュールを前記基板に接合するステップとを含むことを
特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/683767 | 1996-07-17 | ||
US08/683,767 US5924622A (en) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Method and apparatus for soldering ball grid array modules to substrates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1098261A JPH1098261A (ja) | 1998-04-14 |
JP3339035B2 true JP3339035B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=24745368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18107697A Expired - Fee Related JP3339035B2 (ja) | 1996-07-17 | 1997-07-07 | ボール・グリッド・アレイ・モジュールを基板にはんだ付けするための方法および装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US5924622A (ja) |
JP (1) | JP3339035B2 (ja) |
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