DE69414753T2

DE69414753T2 - Montagevorrichtung und Verfahren zum Verbinden von miniaturisierten elektronischen Bauteilen mittels Höckerverbindungen

Info

Publication number: DE69414753T2
Application number: DE69414753T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki C/O Sony Corporation Shinagawa-Ku Tokyo Fujita; Thomas W. C/O Sony Corporation Shinagawa-Ku Tokyo Goodman; Yoshikazu C/O Sony Corporation Shinagawa-Ku Tokyo Murakami; Arthur T. Meguro-Ku Tokyo Murphy
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2014-04-08
Also published as: JPH06296080A; US5477419A; DE69414753D1; EP0624053A3; EP0624053A2; EP0624053B1

Description

Montagevorrichtung und Verfahren zum Verbinden von miniaturisierten elektronischen Bauteilen mittels Höckerverbindungen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Montageplatine für ein elektronisches Teil und ein Montageverfahren für das elektronischen Teil.
Mit der Tendenz in Richtung auf Miniaturisierung und erhöhte Leistungsfähigkeit elektronischer Bauteile besteht auch ein Erfordernis nach einer Hochdichtemontage für elektronische Bauteile wie positive/passive Bauelemente. Um dieses Erfordernis für die Hochdichtemontage zu erfüllen, wurden die Miniaturisierung der elektronischen Teile und die Abstandsverengung der Anschlußabschnitte vorangetrieben und gleichermaßen wurde die Oberflächenmontagetechnik entwickelt. Ein konventionelles Zuführungs-Einsatzsystem umfaßt die Schritte des Bereitstellens von Zuführungslöchern auf einer gedruckten Verdrahtungsplatine; des Hindurchführens von Zuführungsdrähten eines elektronischen Teils durch die Zuführungslöcher; und des Verlötens von Verbindungsabschnitten eines auf der gedruckten Verdrahtungsplatine angeordneten Schaltkreises auf der dem elektronischen Teil gegenüberliegenden Seite mit den Zuführungsdrähten des elektronischen Teils. Andererseits ist die Oberflächenmontagetechnik allgemein als ein Verfahren des direkten elektrischen Verbindens/Anfügens von jedem auf einer gedruckten Verdrahtungsplatine geformten Verbindungsabschnitt mit jedem auf einem elektronischen Teil angeordneten Anschlußabschnitt bekannt, ohne jegliches Zuführungsloch zum Hindurchführen von jedem Zuführungsdraht des elektronischen Teils zu der gedruckten Verdrahtungsplatine.
Die Beispiele der in der Oberflächenmontagetechnik verwendeten elektronischen Teile umfassen ein winkelförmiges Chipteil des zuführungslosen Typs oder des Miniform-(minimold- )Typs, ein zylindrisches Chipteil des zuführungslosen Typs, ein Teil mit einer Zweiwege- Zuführung wie ein SOP oder ein SOJ, ein Teil mit einer Vierwege-Zuführung wie ein QFP oder ein PLCC oder eine Anschlußflächen-Gitteranordnungs-(LGA-) Verpackung oder - Einbettung.
Eine der Montageverfahren für elektronische Teile in der Oberflächenmontagetechnik ist ein Lötmittelaufschmelzverfahren. In diesem Verfahren sind auf jedem Anschlußabschnitt des elektronischen Teils und auf jedem Verbindungsabschnitt eines auf einer gedruckten Verdrahtungsplatine angeordneten Schaltkreises Lötmittelschichten angeordnet. In einem Zustand, in dem die auf dem Anschlußabschnitt geformte Lötmittelschicht mit der auf dem Verbindungsabschnitt geformten Lötmittelschicht kontaktiert wird, werden die Lötmittelschichten bis zum Aufschmelzen erhitzt, um aneinander geschmolzen zu werden, wodurch der Anschlußabschnitt des elektronischen Teils mit dem Verbindungsabschnitt der Platine verbunden wird.
In dem konventionellen Lötmittelaufschmelzverfahren werden sowohl die auf dem Anschlußabschnitt des elektronischen Teils geformte Lötmittelschicht als auch die auf dem Verbindungsabschnitt des Schaltkreises geformte Lötmittelschicht geschmolzen (aufgeschmolzen). Zum Beispiel werden in einem elektronischen Teil wie einer LGA-Verpackung eine Menge von Anschlußabschnitten auf der Oberfläche der Verpackung geformt. Dementsprechend bewirkt die Lötmittelschicht in dem Fall der Verwendung des obigen Lötmittelaufschmelzverfahrens, wie es in Fig. 1 typischerweise gezeigt ist, abhängig von dem Grad des Kontaktes zwischen einer auf einem Anschlußabschnitt 12 eines elektronischen Teils 10 geformten Lötmittelschicht 30 und einer auf einem Verbindungsabschnitt 22 einer Platine 20 geformten Lötmittelschicht 32 oder abhängig von dem Grad der Glattheit der Platine 20 wie einer gedruckten Verdrahtungsplatine, ein Aufbrechen bei dem Aufschmelzen der Lötmittelschicht, welches das Problem der Erzeugung eines Verbindungsausfalls zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Verbindungsabschnitt nach dem Aufschmelzen der Lötmittelschicht oder einer Instabilität zwischen dem elektronischen Teil und der gedruckten Verdrahtungsplatine mit sich bringt. Darüberhinaus wird bei dem Aufschmelzen der Lötmittelschicht ein Kurzschluß zwischen benachbarten Anschlußabschnitten oder den Verbindungsabschnitten erzeugt.
Ein Flip-Chip-System ist als eine Trägerchip-Montagetechnik der Montage eines Halbleiterträgerchips auf einer Platine so wie sie ist, also im ursprünglichen Zustand (nicht verpackt oder eingebettet), bekannt. Das Flip-Chip-System umfaßt eine CCB (kontrollierte Zusammenbruchs- oder Kollapsverbindung), welche oft als C4-Prozeß bezeichnet wird. In diesem CCB-Verfahren wird ein sphärischer Verbindungshöcker, der ein Lötmittelhöcker genannt wird, auf jedem Anschlußabschnitt eines Halbleiterträgerchips geformt, während eine Lötmittelschicht auf der Oberfläche von jedem Verbindungsabschnitt eines Schaltkreises der Platine geformt wird. Im allgemeinen weist der Lötmittelhöcker einen höheren Schmelz punkt als die auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts des Schaltkreises der Platine geformte Lötmittelschicht auf.
In solch einem Zustand, in dem der Lötmittelhöcker mit der auf dem Verbindungsabschnitt des Schaltkreises geformten Lötmittelschicht kontaktiert ist, wird die Aufschmelzbehandlung derart durchgeführt, daß der Lötmittelhöcker nicht geschmolzen wird und nur die auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts geformte Lötmittelschicht geschmolzen wird, wodurch der Anschlußabschnitt elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt verbunden wird.
Das obige CCB-Verfahren wird gegenwärtig als ein Montageverfahren für einen Halbleiterträgerchip auf einer Platine eingesetzt; es ist jedoch noch kein Verfahren bekannt geworden, in dem das CCB-Verfahren für ein elektronisches Teil wie die LGA-Verpackung verwendet wurde, die eine Größe des 100-fachen oder mehr des Halbleiterchips aufweist.
In der US-A-4 914 814 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Arrays von Lötmittel-Spaltenverbindungen für ein elektronisches Gehäuse beschrieben, wobei die Spaltenverbindungen Miniaturpins aufweisen, um damit eine organische Platine zu verbinden, welche mit einem zweiten entsprechenden Array von metallisierten Anschlußflächen versehen ist.
Die US-A-5 186 383 offenbart ein Verfahren zum Befestigen einer integrierten Schaltkreiskomponente mit einer gedruckten Schaltungsplatine durch eine Mehrzahl von Lötmittelhöckerverbindungen unter Verwendung einer gedruckten Schaltungsplatine, die eine mit Lötmittel plattierte Schaltkreisspur aufweist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Montageplatine für ein elektronisches Teil und ein Montageverfahren für das elektronische Teil anzugeben, welche in der Lage sind, ein elektronisches Teil wie eine Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung zuverlässig mit einer Platine wie einer gedruckten Verdrahtungsplatine elektrisch zu verbinden.
In der Montageplatine für ein elektronisches Bauteil gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die leitfähige Schicht vorzugsweise aus einem Lötmittel oder einer Lötmittelpaste hergestellt. Darüberhinaus ist die einen hohen Schmelzpunkt aufweisende leitfähige Schicht vorzugsweise in einer Höckerform geformt. Als die Kombination des elektronischen Bauteils und der Platine kann eine Kombination einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung und einer gedruckten Verdrahtungsplatine verwendet werden.
Darüberhinaus ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Bauteil-Montageverfahren der Montage eines elektronischen Bauteils mit einem Anschlußabschnitt auf eine Platine angegeben, auf welcher ein Schaltkreis umfassend einen Verbindungsabschnitt geformt ist. Es umfaßt einen Prozeß der Formung einer leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts; einen Prozeß der Formung auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts einer leitfähigen Schicht mit einem Schmelzpunkt, der von dem der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts geformten leitfähigen Schicht verschieden ist; und einen Prozeß des Schmelzens der leitfähigen Schicht mit dem niedrigen Schmelzpunkt in solch einem Zustand, daß die leitfähige Schicht des Anschlußabschnitts mit der leitfähigen Schicht des Verbindungsabschnitts kontaktiert wird, wodurch die leitfähige Schicht mit einem niedrigen Schmelzpunkt auf die leitfähige Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt aufgeschmolzen wird.
In dem elektronischen Bauteil-Montageverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die leitfähige Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt vorzugsweise in einer Höckerform geformt. Als die Kombination des elektronischen Bauteils und der Platine kann eine Kombination einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung und einer gedruckten Verdrahtungsplatine verwendet werden.
In dem Fall, daß die leitfähige Schicht aus einer Lötmittelpaste zusammengesetzt ist, umfaßt der Prozeß der Formung der leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts zum Beispiel einen Prozeß (A) des Druckens einer Lötmittelpaste auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts durch ein Druckverfahren wie Siebdruck oder Schablonendruck, oder einen Prozeß (B) des Auftragens einer Lötmittelpaste auf die Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts durch eine Ausgabevorrichtung oder einen Stift.
In dem Fall, daß die leitfähige Schicht aus einem Lötmittel zusammengesetzt ist, umfaßt der Prozeß der Formung der leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts zum Beispiel einen Prozeß (C) des Auftragens einer Lötmittelkugel auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts durch eine Ausgabevorrichtung, oder einen Prozeß (D) des Bedeckens des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts mit einem geschmolzenen Lötmittel, oder einen Prozeß (E) des Durchführens einer Lötmittelplattierung.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Montageplatine für ein elektronisches Bauteil angegeben, umfassend ein elektronisches Bauteil, das einen Anschlußabschnitt aufweist, und eine Platine, auf welcher ein Schaltkreis umfassend einen Verbindungsabschnitt geformt ist, worin der Anschlußabschnitt elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist. Eine leitfähige Schicht ist auf der Verbindungssektion zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Verbindungsabschnitt geformt. Ein aus einem hitzebeständigen Material hergestellter vorspringender Abschnitt, welcher mit der Oberfläche der Platine kontaktiert ist, ist auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils um den Anschlußabschnitt herum geformt. Die leitfähige Schicht ist vorzugsweise aus einem Lötmittel, einer Lötmittelpaste oder einer leitfähigen Paste hergestellt. Als die Kombination des elektronischen Bauteils und der Platine kann eine Kombination einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung und einer gedruckten Verdrahtungsplatine verwendet werden.
Darüberhinaus ist ein elektronisches Bauteil-Montageverfahren der Montage eines elektronischen Bauteils mit einem Anschlußabschnitt auf einer Platine angegeben, auf welcher ein Schaltkreis umfassend einen Verbindungsabschnitt geformt ist. Es umfaßt einen Prozeß der Formung eines aus einem hitzebeständigen Material hergestellten vorspringenden Abschnitts auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils um den Anschlußabschnitt herum und der Formung einer leitfähigen Schicht auf mindestens einer Oberfläche des Verbindungsabschnitts und des Anschlußabschnitts; und einen Prozeß des elektrischen Verbindens des Verbindungsabschnitts mit dem Anschlußabschnitt, um dem vorspringenden Abschnitt zu ermöglichen, mit der Oberfläche der Platine kontaktiert zu werden. Als die Kombination des elektronischen Bauteils und der Platine kann eine Kombination einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung und einer gedruckten Verdrahtungsplatine verwendet werden.
In dem Fall, daß die leitfähige Schicht aus einer Lötmittelpaste oder einer leitfähigen Paste zusammengesetzt ist, umfaßt der Prozeß der Formung der leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts zum Beispiel einen Prozeß (A) des Druckens einer Lötmittelpaste oder einer leitfähigen Paste auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts durch ein Druckverfahren, oder einen Prozeß (B) des Auftragens einer Lötmittelpaste oder einer leitfähigen Paste auf die Oberfläche des Anschlußabschnitt oder des Verbindungsabschnitts durch eine Ausgabevorrichtung oder einen Stift.
In dem Fall, daß die leitfähige Schicht aus einem Lötmittel zusammengesetzt ist, umfaßt der Prozeß der Formung der leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts zum Beispiel einen Prozeß (C) des Auftragens einer Lötmittelkugel auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts durch eine Ausgabevorrichtung, oder einen Prozeß (D) des Bedeckens des Anschlußabschnitts oder des Verbindungsabschnitts mit einem geschmolzenen Lötmittel, oder einen Prozeß (E) des Durchführens einer Lötmittelplattierung.
Zusätzlich kann als elektronisches Bauteil ein winkelförmiges Chipteil des zuführungslosen Typs oder des Miniform-(minimold-) Typs, ein zylindrisches Chipteil des zuführungslosen Typs, ein Teil mit einer Zweiwege-Zuführung wie ein SOP oder ein SOJ und ein Teil mit einer Vierwege-Zuführung wie ein QFP oder ein PLCC verwendet werden.
In dem Fall, daß die Platine der vorliegenden Erfindung eine gedruckte Verdrahtungsplatine aufweist, kann die Isolationsschicht aus einem Polymer wie Polyimidharz, modifiziertem Polyimidharz, Epoxidharz, imid-modifiziertem Epoxidharz, Bismaleimid-Triazin-Harz, Aralkyletherharz, Polyvinylphenolharz, Fluorharz oder PPO-Harz; einem Material des obigen Polymers, welches mit einem verstärkenden Material wie einem Glasgewebe oder einem nichtgewebten Glasgeflecht; oder einem Polyimidfilm hergestellt sein. Als Platine kann eine Keramikplatine, die durch gleichzeitiges Zusammenbacken einer Mehrzahl von laminierten keramischen Bestandteilen wie Grünerde hergestellt wird, und eine Metallkernplatine verwendet werden, die durch Formung einer Isolationsschicht auf einer metallischen Basis wie Aluminium oder Eisen und Formung eines Schaltkreises darauf erhalten wird.
Als das Lötmittel oder die Lötmittelpaste kann ein Legierungssystem wie eine Sn-Pb-Legierung, eine Sn-Pb-Ag-Legierung, eine Sn-Pb-Bi-Legierung, eine Sn-Pb-Sb-Legierung, eine Sn-Ag-Legierung, eine Sn-In-Legierung, eine Sn-Sb-Legierung, eine Pb-In-Legierung, eine Pb-Ag-Legierung, eine Pb-Sb-Legierung, eine Pb-Sn-In-Legierung, eine Pb-Ag-In-Legierung, eine Pb-Au-Legierung, oder eine In-Ag-Legierung verwendet werden. Als leitfähige Paste kann eine hauptsächlich Silber oder Kupfer enthaltende leitfähige Paste verwendet werden.
Es kann eine Differenz in dem Schmelzpunkt zwischen den leitfähigen Schichten bestehen, was bedeutet, daß zum Beispiel, wenn die aus Lötmitteln hergestellten leitfähigen Schichten auf eine gewisse Temperatur erhitzt werden, eine leitfähige Schicht geschmolzen wird und die andere leitfähige Schicht nicht geschmolzen wird. Zum Beispiel kann durch Untersuchen der Soliduslinie und der Liquiduslinie von jeder leitfähigen Schicht durch eine differentielle thermische Analyse oder durch Erhitzen einer Montageplatine für ein elektronisches Teil in einem Ofen oder dergleichen und Untersuchen des Schmelzzustands von jeder leitfähigen Schicht die Differenz in dem Schmelzpunkt zwischen den leitfähigen Schichten ausgewertet werden.
In der Montageplatine für ein elektronisches Bauteil und dem elektronischen Bauteil-Montageverfahren kann der Schmelzpunkt der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts geformten leitfähigen Schicht verschieden von dem der auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts geformten leitfähigen Schicht sein. Wenn dementsprechend die leitfähige Schicht mit dem niedrigen Schmelzpunkt geschmolzen wird, behält die leitfähige Schicht mit dem hohen Schmelzpunkt ihre Form und macht es somit möglich, den Abstand zwischen dem elektronischen Bauteil und der Platine konstant zu halten. Dies macht es möglich, das Problem der Erzeugung eines Verbindungsausfalls zwischen dem Anschlußabschnitt des elektronischen Bauteils und dem Verbindungsabschnitt des auf der gedruckten Verdrahtungsplatine angeordneten Schaltkreises oder das Problem der Erzeugung eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Anschlußabschnitten oder Verbindungsabschnitten aufgrund der leitfähigen Schicht zu vermeiden.
In der Montageplatine für ein elektronisches Bauteil und dem elektronischen Bauteil-Montageverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist der aus einem hitzebeständigen Material hergestellte vorspringende Abschnitt auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils um den Anschlußabschnitt herum geformt. Wenn dementsprechend der Verbindungsabschnitt mit dem Anschlußabschnitt elektrisch verbunden wird, hält der vorspringende Abschnitt den Abstand zwischen dem elektronischen Bauteil und der Platine aufrecht und trennt ferner die benachbarten Verbindungsabschnitte oder die Anschlußabschnitte voneinander. Dies macht es möglich, das Problem der Erzeugung eines Verbindungsausfalls zwischen dem Anschlußabschnitt des elektronischen Bauteils und dem Verbindungsabschnitt des auf der gedruckten Verdrahtungsplatine angeordneten Schaltkreises oder das Problem der Erzeugung eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Anschlußabschnitten oder Verbindungsabschnitten aufgrund der leitfähigen Schicht zu vermeiden.
Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Probleme bei einem konventionellen elektronischen Bauteil-Montageverfahren;
Fig. 2 ist eine typische Ansicht einer Montageplatine für ein elektronisches Bauteil;
Fig. 3(A) bis (D) sind ein Prozeßdiagramm zur Erläuterung der Montageplatine für ein elektronisches Bauteil der Fig. 2;
Fig. 4(A) bis 4(C) sind Ansichten zur Erläuterung eines anderen elektronischen Bauteil- Montageverfahrens einer Montageplatine der Fig. 2;
Fig. 5(A) bis 5(B) sind Ansichten zur Erläuterung eines weiteren elektronischen Bauteil- Montageverfahrens einer Montageplatine der Fig. 2;
Fig. 6 ist eine typische Ansicht einer Montageplatine für ein elektronisches Bauteil der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7(A) bis 7(C) sind ein Prozeßdiagramm zur Erläuterung eines elektronischen Bauteil-Montageverfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Montageplatine für ein elektronisches Bauteil. Wie typischerweise in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt eine Schaltungsplatine 1 für ein elektronisches Bauteil ein aus einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung zusammengesetztes elektronisches Bauteil 10 und eine aus einer gedruckten Verdrahtungsplatine zusammengesetzte Platine 20. Jeder Anschlußabschnitt 12 ist auf dem elektronischen Bauteil 10 geformt, während ein Schaltkreis, der jeden Verbindungsabschnitt 22 enthält, auf der Platine 20 geformt ist. Der Anschlußabschnitt 12 ist mit dem Verbindungsabschnitt 22 verbunden.
Auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 ist zum Beispiel eine leitfähige Schicht 14 geformt, die aus einem Lötmittel enthaltend Pb90%-Sn10% hergestellt ist. Derweil ist auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 des Schaltkreises der Platine 20 eine leitfähige Schicht 24 geformt, die aus einem Lötmittel enthaltend Pb37%-Sn63% hergestellt ist. Das Lötmittel enthaltend Pb90%-Sn63% weist eine Solidus- linie von 275ºC und eine Liquiduslinie von 302ºC auf, während das Lötmittel enthaltend Pb37%-Sn63% eine Soliduslinie von 183ºC und eine Liquiduslinie von 183ºC aufweist. Dementsprechend ist der Schmelzpunkt der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 geformten leitfähigen Schicht 14 verschieden von dem der auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 geformten leitfähigen Schicht 24. Der Schmelzpunkt eines Lötmittels kann durch zum Beispiel die bekannte differentielle Thermalanalyse gemessen werden.
Die einen hohen Schmelzpunkt aufweisende leitfähige Schicht (in diesem Beispiel die leitfähige Schicht 14, die aus dem Lötmittel hergestellt ist, das auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 geformt ist) ist vorzugsweise in einer Höckerform geformt. Die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisende leitfähige Schicht (in diesem Beispiel die leitfähige Schicht 24, die aus dem Lötmittel hergestellt ist, das auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 geformt ist) wird auf die leitfähige Schicht mit dem hohen Schmelzpunkt aufgeschmolzen.
Die Montageplatine 1 für ein elektronisches Bauteil dieses Beispiels kann durch das folgende elektronische Bauteil-Montageverfahren hergestellt werden.
Zuerst wird auf der Oberfläche von jedem Anschlußabschnitt 12 eines aus einer LGA-Verpackung zusammengesetzten elektronischen Bauteils 10 eine Lötmittelpaste 14A im Siebdruck auf konventionelle Art aufgebracht (siehe Fig. 3(A)). Die Lötmittelpaste ist hauptsächlich aus einem Lötmittelpulver enthaltend Pb90%-Sn10% zusammengesetzt. Die Lötmittelpaste 14A wird dann bis zum Aufschmelzen erhitzt, so daß die leitfähige Schicht 14, die aus der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 geformten Lötmittelpaste zusammengesetzt ist, in eine Höckerform geformt wird (siehe Fig. 3(B)).
Andererseits wird zum Beispiel eine Glas-Epoxidharz-Kupfer-geschichtete Platine geätzt, um ein Substrat herzustellen, auf welchem ein Schaltkreis geformt wird, der jeden Verbindungsabschnitt 22 enthält. Eine Lötmittelpaste wird im Siebdruck auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 auf konventionelle Weise aufgebracht, um eine leitfähige Schicht 24 (siehe Fig. 3(C)) zu formen. Die Lötmittelpaste ist hauptsächlich aus einem Lötmittelpulver enthaltend Pb37%-Sn63% zusammengesetzt.
Danach wird in solch einem Zustand, in dem die leitfähige Schicht 14 des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 mit der leitfähigen Schicht 24 des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 kontaktiert ist (siehe Fig. 3(D)), die leitfähige Schicht 24 geschmolzen (in dem Beispiel, Aufschmelzen), um auf die leitfähige Schicht 14 aufgeschmolzen zu werden. Das Schmelzen (Aufschmelzen) der leitfähigen Schicht 24 kann durch bekannte Verfahren wie Infrarot-Strahlungsheizung, Sättigungsdampferhitzung oder Heißlufterhitzung (Luftaufschmelzung) durchgeführt werden. Zusammenfassend gesagt, kann ein Verfahren verwendet werden, daß es der leitfähigen Schicht mit einem niedrigen Schmelzpunkt erlaubt, geschmolzen zu werden, und der leitfähigen Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt, nicht geschmolzen zu werden. Die in Fig. 2 gezeigte Montageplatine für ein elektronisches Bauteil kann so hergestellt werden. In dem Beispiel werden die leitfähigen Schichten 14 und 24 durch ein Siebdruckverfahren unter Verwendung der Lötmittelpaste geformt; sie können jedoch auch durch ein Umdruck- oder Schablonendruckverfahren geformt werden.
Wie typischerweise in Fig. 4(A) gezeigt ist, kann das sogenannte Ausgabevorrichtungsverfahren des Füllens eines zylindrischen Spenders oder einer zylindrischen Ausgabevorrichtung mit einer Lötmittelpaste; der Ausgabe und Auftragung der Lötmittelpaste in einer spezifizierten Menge von der Ausgabevorrichtung durch einen Impuls komprimierter Luft oder dergleichen; des Formens einer leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 eingesetzt werden.
Darüberhinaus kann das sogenannte Stiftübertragungsverfahren des Eintauchens eines Stif tes in eine Lötmittelpaste innerhalb einer Lötmittel-Vorratsschale zum Anhaften der Lötmittelpaste auf dem Stift, wie typischerweise in Fig. 4(B) gezeigt ist; und der Übertragung/Auftragung der auf dem Stift anhaftenden Lötmittelpaste auf die Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20, wie typischerweise in Fig. 4(C) gezeigt ist, eingesetzt werden. In diesen Ausgabevorrichtungsverfahren und Stiftübertragungsverfahren wird, so wie benötigt, die geformte leitfähige Schicht der Aufschmelzbehandlung ausgesetzt, um die höckerförmige leitfähige Schicht zu formen.
Alternativ wird in dem Fall, daß eine leitfähige Schicht aus einem Lötmittel gebildet ist, wie typischerweise in Fig. 5(A) gezeigt ist, eine Lötmittelkugel 14B durch eine Ausgabevorrichtung auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 aufgetragen. Danach wird die Lötmittelkugel 14B einer Ultraschallverbindungsbehandlung ausgesetzt, um eine leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitt 22 der Platine 20 zu formen.
Darüberhinaus kann in dem Fall, daß eine leitfähige Schicht aus einem Lötmittel gebildet ist, ein Lötmittelplanarisierungsverfahren des Eintauchens des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 in ein geschmolzenes Lötmittel, um es mit dem geschmolzenen Lötmittel zu bedecken, wie typischerweise in Fig. 5(B) gezeigt ist; und des Anblasens des Anschlußabschnitts 12 oder des Verbindungsabschnitts 12 mit heißer Luft, so wie es benötigt wird, um unnötiges Lötmittel zu entfernen; und somit des Formens einer leitfähigen Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 eingesetzt werden.
Alternativ kann in dem Fall, daß eine leitfähige Schicht aus einem Lötmittel gebildet wird, die leitfähige Schicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 durch die bekannte elektrolytische Lötmittelplattierung oder die elektrodenlose Lötmittelplattierung geformt werden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Montageplatine für ein elektronisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie typischerweise in Fig. 6 gezeigt ist, ist eine Montageplatine 2 für ein elektronisches Bauteil der Ausführungsform aus einem elektronischen Bauteil 10, das aus einer Anschlußflächen-Gitteranordnungs-Verpackung zusammengesetzt ist, und einer Platine 20 gebildet, die aus einer gedruckten Verdrahtungsplatine zusammengesetzt ist. Jeder Anschlußabschnitt 12 ist auf dem elektronischen Bauteil 10 geformt, während ein jeden Verbindungsabschnitt 22 enthaltender Schaltkreis auf der Platine 20 geformt ist. Der Anschlußabschnitt 12 ist elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt 22 verbunden.
Jeder aus einem hitzebeständigen Material hergestellte vorspringende Abschnitt 16 ist auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils um den Anschlußabschnitt 12 herum gebildet. Der vorspringende Abschnitt ist mit der Oberfläche der Platine kontaktiert. Der vorspringende Abschnitt ist aus einem hitzebeständigen Material, zum Beispiel einer Keramik, einem Lötmittelresist des wärmeaushärtenden Typs oder des UV-strahlungsaushärtenden Typs oder einem photosensitiven Film hergestellt. Unter der Berücksichtigung eines Abstands zwischen dem elektronischen Bauteil und der Platine, der Höhen des Anschlußabschnitts und des Verbindungsabschnitts und der Dicke der leitfähigen Schicht wird die Höhe des vorspringenden Abschnitts 16 derart gesetzt, daß der vorspringende Abschnitt 16 zuverlässig mit der Oberfläche der Platine kontaktiert ist, wenn der Verbindungsabschnitt mit dem Anschlußabschnitt elektrisch kontaktiert ist. Die horizontale sektionale Form des vorspringenden Abschnitts 16 kann frei bestimmt werden. Zum Beispiel kann in dem Fall, daß die horizontalen sektionalen Formen des Anschlußabschnitts und des Verbindungsabschnitts kreisförmig sind, der vorspringende Abschnitt über der Oberfläche des elektronischen Bau teils mit Ausnahme des Anschlußabschnitts geformt werden oder er kann in einer Ringform geformt werden, um den Anschlußabschnitt zu umgeben.
Darüberhinaus werden in dieser Ausführungsform leitfähige Schichten 14 und 24 jeweils auf den Oberflächen des Verbindungsabschnitts 12 und des Anschlußabschnitts 22 geformt. Die leitfähigen Abschnitte 14 und 24 werden nämlich an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und dem Anschlußabschnitt 12 geformt.
Genauer gesagt, werden die aus einem Lötmittel enthaltend Pb37%-Sn63% hergestellten leitfähigen Schichten 14 und 24 jeweils auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 und der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 des Schaltkreises geformt. In dieser Ausführungsform wird der Schmelzpunkt der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 geformten leitfähigen Schicht 14 derart eingestellt, daß er derselbe ist wie der der auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 geformten leitfähigen Schicht 24; die obigen Schmelzpunkte können jedoch auch als voneinander verschieden eingestellt werden. In diesem Fall wird die leitfähige Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt vorzugsweise in einer Höckerform geformt. Der Schmelzpunkt des Lötmittels kann zum Beispiel durch die bekannte differentielle Thermalanalyse gemessen werden. In dem Fall, daß der Schmelzpunkt der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 geformten leitfähigen Schicht 14 derselbe wie der der auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 geformten leitfähigen Schicht 24 ist, werden die leitfähigen Schichten 14 und 24 aneinander angeschmolzen. In dem Fall, daß der Schmelzpunkt der auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 geformten leitfähigen Schicht 14 verschieden von der der auf der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 geformten leitfähigen Schicht 24 ist, wird die leitfähige Schicht mit dem niedrigen Schmelzpunkt auf die leitfähige Schicht mit dem hohen Schmelzpunkt aufgeschmolzen.
Die Montageplatine 2 für ein elektronisches Bauteil in dieser Ausführungsform kann durch das folgende elektronische Bauteil-Montageverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Zuerst wird eine Lötmittelpaste 14A durch Siebdruck auf jedem Anschlußabschnitt 12 eines aus einer LGA-Verpackung aufgebauten elektronischen Bauteils 10 auf konventionelle Art (siehe Fig. 7(A)) aufgetragen. Die Lötmittelpaste ist hauptsächlich aus einem Lötmittelpulver enthaltend Pb37%-Sn63% aufgebaut. Danach wird die Lötmittelpaste der Aufschmelzbehandlung ausgesetzt, um eine leitfähige Schicht 14 in eine Höckerform zu formen.
Als nächstes wird ein aus einem hitzebeständigen Material hergestellter vorspringender Abschnitt 16 auf der Oberfläche des aus der LGA-Verpackung aufgebauten elektronischen Bauteils 10 um den Anschlußabschnitt 12 herum geformt (siehe Fig. 7(B)). Als hitzebeständiges Material kann ein für eine gedruckte Schaltungsplatine verwendeter Lötmittelresist des wärmeaushärtenden Typs oder des UV-strahlungsaushärtenden Typs oder ein photosensitiver Film verwendet werden. Zum Beispiel wird die Lötmittelpaste des wärmeaushärtenden Typs oder des UV-strahlungsaushärtenden Typs auf die Oberfläche des elektronischen Bauteils durch Siebdruck aufgedruckt, gefolgt von einer Wärmebehandlung oder einer UV- Bestrahlung, um den vorspringenden Abschnitt 16 zu formen. Zusätzlich kann die Formation der leitfähigen Schicht 14 auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 und die Formation des vorspringenden Abschnitts 16, wie benötigt, in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.
Alternativ kann in dem Fall, daß das elektronische Bauteil aus der LGA-Verpackung aufgebaut ist, eine an der dem Anschlußabschnitt entsprechenden Position einperforierte keramische Befestigungsfläche als das hitzebeständige Material verwendet werden. Die keramischen Befestigungsflächen werden auf der LGA-Verpackung unter Verwendung eines Klebemittels oder dergleichen aufgeschichtet, um den vorspringenden Abschnitt zu formen. Darüberhinaus wird jede keramische, beispielsweise aus Grünerde bestehende, Befestigungsfläche zur Herstellung der LGA-Verpackung und jede an der dem Anschlußabschnitt entsprechenden Position einperforierte keramische Befestigungsfläche aufgeschichtet und dann simultan gebacken, um einen mit der LGA-Verpackung integrierten vorspringenden Abschnitt zu formen.
Andererseits wird eine leitfähige Schicht 24 auf dem Verbindungsabschnitt 22 des auf der Platine 20 geformten Schaltkreises geformt (siehe Fig. 7(C)). Die leitfähige Schicht 24 ist zum Beispiel aus einem Lötmittel hergestellt und ihre Formation wird zum Beispiel durch elektrolytische Lötmittelplattierung durchgeführt. Zusätzlich wird die leitfähige Schicht 24 durch Aufdrucken einer Lötmittelpaste unter Verwendung eines Druckverfahrens geformt.
Danach wird in einem solchen Zustand, in dem der Anschlußabschnitt 12 mit dem Verbindungsabschnitt 22 gemäß der Höhenrelation zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und dem vorspringenden Abschnitt 16 kontaktiert ist, oder in einem solchen Zustand, in dem der vorspringende Abschnitt 16 mit der Oberfläche der Platine 20 kontaktiert ist, oder in solch einem Zustand, in dem der Anschlußabschnitt 12 mit dem Verbindungsabschnitt 22 und der vorspringende Abschnitt 16 mit der Oberfläche der Platine 20 kontaktiert ist, der Verbindungsabschnitt 12 elektrisch mit dem Anschlußabschnitt 22 kontaktiert. Genauer gesagt, werden die auf den Oberflächen des Verbindungsabschnitts 12 und des Anschlußabschnitts 22 geformten leitfähigen Schichten 14 und 24 geschmolzen und unter Verwendung eines bekannten Verfahrens wie Infrarot-Strahlungsheizen, Sättigungsdampferhitzung (VPS), Heißlufterhitzung (Luftaufschmelzen) oder dergleichen aneinandergeschmolzen. Nachdem der Verbindungsabschnitt 2 elektrisch mit dem Anschlußabschnitt 12 verbunden wurde, wird der vorspringende Abschnitt 16 mit der Oberfläche der Platine 20 kontaktiert. In diesem Fall ist der gesamte Bereich des vorspringenden Abschnitts nicht notwendigerweise mit der Oberfläche der Platine kontaktiert.
In dem Fall, in dem die leitfähige Schicht aus einer Lötmittelpaste gebildet ist, kann der Prozeß der Formung der leitfähigen Schichten 14 oder 24 auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 unter Verwendung des sogenannten Ausgabevorrichtungsverfahrens oder des sogenannten Stiftübertragungsverfahrens wie in dem Beispiel durchgeführt werden. In dem Fall, in dem wie in dem Beispiel die leitfähige Schicht aus einem Lötmittel gebildet wird, kann das Lötmittelplanarisierungsverfahren des Auftragens einer Lötmittelkugel durch eine Ausgabevorrichtung und des Ultraschallverbindens der Lötmittelkugel und vielfältige Plattierungsverfahren eingesetzt werden.
Die auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 geformte leitfähige Schicht kann aus einer leitfähigen Paste aufgebaut sein, die hauptsächlich Silber oder Kupfer enthält. In diesem Fall wird die leitfähige Pastenschicht auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts 12 des elektronischen Bauteils 10 oder der Oberfläche des Verbindungsabschnitts 22 der Platine 20 durch das Druckverfahren, das Ausgabevorrichtungsverfahren oder das Stiftübertragungsverfahren geformt. Die somit erhaltene leitfähige Pastenschicht wird dann gehärtet, um die obige leitfähige Schicht zu formen.
Obwohl die vorliegende Erfindung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist sie nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
In dem elektronischen Bauteil-Montageverfahren gemäß dem Beispiel können die entsprechenden leitfähigen Schichten auf ein- und dieselbe Art oder auf verschiedene Arten geformt werden. Darüberhinaus können die entsprechenden leitfähigen Schichten aus derselben Art von Material oder aus verschiedenen Arten von Materialien hergestellt sein, während sie in dem Schmelzpunkt voneinander verschieden sind. In dem Beispiel wird die leitfähige Schicht mit einem hohen Schmelzpunkt auf dem Anschlußabschnitt des elektronischen Bauteils geformt; jedoch kann die leitfähige Schicht mit einem niedrigen Schmelzpunkt auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts des elektronischen Bauteils geformt werden.
In dem elektronischen Bauteil-Montageverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die leitfähige Schicht auf der Oberfläche von entweder dem Verbindungsabschnitt oder dem Anschlußabschnitt geformt werden. In dem Fall, in dem die leitfähigen Schichten auf dem entsprechenden Verbindungsabschnitt und dem Anschlußabschnitt geformt werden, können sie auf ein- und dieselbe Art oder auf unterschiedliche Arten geformt werden. Die entsprechenden leitfähigen Schichten können aus ein- und derselben Art von Material oder aus verschiedenen Arten von Materialien hergestellt werden. Auf der Oberfläche der Platine kann zum Beispiel ein Lötmittelresist geformt werden. In diesem Fall wird der vorspringende Abschnitt mit dem auf der Oberfläche der Platine geformten Lötmittelresist kontaktiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abstand zwischen dem elektronischen Bauteil und der Platine konstant gehalten werden. Dies macht es möglich, das Problem der Erzeugung eines Verbindungsausfalls zwischen dem Anschlußabschnitt des elektronischen Bauteils und dem Verbindungsabschnitt des auf der gedruckten Verdrahtungsplatine angeordneten Schaltkreises oder das Problem der Erzeugung eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Anschlußabschnitten oder Verbindungsabschnitten aufgrund der leitfähigen Schicht zu vermeiden.

Claims

1. Anbau eines elektronischen Bauteils an eine Schaltungsplatine, umfassend

ein elektronisches Bauteil (10) mit mindestens einem Anschlußabschnitt (12), und

eine Schaltungsplatine (20), auf welcher eine Schaltung enthaltend mindestens einen Verbindungsabschnitt (22) geformt ist, wobei der Anschlußabschnitt (12) mit dem Verbindungsabschnitt (22) verbunden ist,

wobei ein leitfähiger Abschnitt (14, 24) auf dem Verbindungsabschnitt (22) zwischen dem Anschlußabschnitt (12) und dem Verbindungsabschnitt (22) geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

ein vorspringender Abschnitt (16) aus einem hitzebeständigen Material, welcher mit der Oberfläche der Platine (20) in Kontakt steht, auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils (10) um den Anschlußabschnitt (12) herum geformt ist.

2. Anbau nach Anspruch 1, bei welchem der leitfähige Abschnitt (14, 24) ein Lötmittel, eine Lötmittelpaste oder eine leitfähige Paste enthält.

3. Anbau nach Anspruch 1, bei welchem das elektronische Bauteil (10) eine Anschlußflächen-Gitteranordnung aufweist und die Platine (20) eine gedruckte Verdrahtungsplatine aufweist.

4. Verfahren zum Montieren eines elektronischen Bauteils (10) mit mindestens einem Anschlußabschnitt (12) auf einer Schaltungsplatine (20), auf welcher eine Schaltung enthaltend mindestens einen Verbindungsabschnitt (22) geformt ist, umfassend:

einen Verfahrensschritt, in welchem ein vorspringender Abschnitt (16) aus einem hitzebeständigen Material auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils (10) um den Anschlußabschnitt (12) herum geformt wird, und eine leitfähige Schicht (14, 24) auf mindestens einer Oberfläche des Verbindungsabschnitts (22) oder des Anschlußabschnitts (12) geformt wird; und

einen Verfahrensschritt, in welchem der Verbindungsabschnitt (22) mit dem Anschlußabschnitt (12) elektrisch verbunden wird und ermöglicht wird, daß der vorspringende Abschnitt (16) mit der Oberfläche der Platine (20) kontaktiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das elektronische Bauteil (10) eine Anschlußflächen-Gitteranordnung aufweist und die Platine (20) eine gedruckte Schaltungsplatine aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die leitfähige Schicht (14, 24) eine Lötmittelpaste oder leitfähige Paste enthält; und

der Verfahrensschritt, in welchem die leitfähige Schicht (14, 24) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) geformt wird, einen Verfahrensschritt beinhaltet, in welchem eine Lötmittelpaste oder leitfähige Paste auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) durch ein Druckverfahren gedruckt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die leitfähige Schicht (14, 24) eine Lötmittelpaste oder leitfähige Paste enthält; und

der Verfahrensschritt, in welchem die leitfähige Schicht (14, 24) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) geformt wird, einen Verfahrensschritt beinhaltet, in welchem eine Lötmittelpaste oder leitfähige Paste auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) durch eine Ausgabevorrichtung oder einen Stift aufgetragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die leitfähige Schicht (14, 24) ein Lötmittel enthält; und

der Verfahrensschritt, in welchem die leitfähige Schicht (14, 24) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) geformt wird, einen Verfahrensschritt beinhaltet, in welchem eine Lötmittelkugel (14B) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) durch eine Ausgabevorrichtung aufgetragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die leitfähige Schicht (14, 24) ein Lötmittel enthält; und

der Verfahrensschritt, in welchem die leitfähige Schicht (14, 24) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) geformt wird, einen Verfahrensschritt beinhaltet, in welchem der Anschlußabschnitt (12) oder der Verbindungsabschnitt (22) mit einem geschmolzenen Lötmittel bedeckt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die leitfähige Schicht (14, 24) ein Lötmittel enthält; und

der Verfahrensschritt, in welchem die leitfähige Schicht (14, 24) auf der Oberfläche des Anschlußabschnitts (12) oder des Verbindungsabschnitts (22) geformt wird, einen Lötmittel-Plattierungsschritt beinhaltet.