用于球柵格陣列的焊料膏制造技術

用于球柵格陣列的高質量的隆起可以利用由釬劑與合金粉末混合產生的焊錫膏以高產率形成，該合金粉末包括不同成分的兩種或多種合金粉末，每一種合金粉末的液相線溫度低于回流溫度，至少合金粉末的一種在液相線與固相線之間具有１０℃或更大的差別，全部的合金粉末的平均成分是５８％－６５％（重量）的錫和３５－４２％（重量）的鉛，或者６０－６５％（重量）錫，３４－３８％（重量）的鉛和重量為１－３％（重量）的銀。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于球柵格陣列的形成隆起的焊錫膏和一種利用該焊錫膏在球柵格陣列上形成隆起的球柵格陣列。近幾年在具有較大尺寸和較高速度的大規模集成(LSIs)推廣以后，半導體組件已變得導線數增加和較窄的導線間距。雖然裝配間距為0.5mm的正方平組件(QFPs)大量制造，但是由于導線變形和不良焊接，例如未焊接的導線和由間距窄引起的導線間的跨接，人們擔心裝配間距為0.4mm和0.3mm會增加成本。所以球柵格陣列(BGA)3發展起來了。球柵格陣列是如附圖說明圖1所示的表面裝配型半導體組件，在這里球形的焊料隆起形成在不同種類的基質上。由于這種球形焊料的導線(球形焊料隆起2)按兩個尺寸方向配置在基質1上，這樣與QFP組件相比提供了較寬的導線間距，并且排除了焊料球變形。所以在大量生產時與QFP組件相比焊接缺陷期望可以急劇下降。目前，用于BGA的球形焊料隆起通過把預定的焊料球焊接在基質上的基座上來形成。但是，在它們被提供到規定的位置之后，防止焊料球的錯位是有困難的。并且，該方法需要大量特殊的夾緊裝置和涉及到由于昂貴的焊料球的高的生產費用。 對照此
技術介紹
，一種新型加工方法現在被越來越多地應用，就是通過焊錫膏的印刷和回流在球柵格陣列基質上形成球形的焊料隆起。在這種方法中，焊料降起可以由已經在表面固定中應用的焊錫膏的印刷和回流方法形成。于是一般的印刷機和回流爐可以被應用并且沒有特別的裝置或夾緊裝置是必需的。并且，焊錫膏比焊料球便宜一些。新的加工方法因此被期望能導致較低的生產費用。然而，在利用一般的焊錫膏印刷和回流在球柵格陣列基質上形成球形的焊料隆起的上述方法中，只有球柵格陣列才有的缺陷產生于一些球形成在專門的基座位置之外。本專利技術涉及到當通過焊錫膏的印刷和回流在基質上形成球形的焊料隆起時形成隆起的用于球柵格陣列的焊錫膏，球柵格陣列不含缺陷，并且涉及一種利用所說的焊錫膏在球柵格陣列上形成隆起的球柵格陣列。本專利技術的專利技術者已經進行了涉及到焊錫膏的廣泛的研究，這些焊錫膏將不會導致只有球柵格陣列才有的缺陷，例如通過焊錫膏的印刷和回流所形成的球的錯位。結果，專利技術者已經發現應用本專利技術的焊錫膏可以排除這些缺點。也就是說，本專利技術提供一種用于球柵格陣列的形成隆起的焊錫膏，它是由焊劑和含有兩種或更多種具有不同成分焊料合金粉末的合金粉末的混合物組成的，所說的焊劑粉末的每一種具有低于回流溫度的液相線溫度，至少所說的焊劑合金粉末的一種在其液相線與固相線之間具有10℃或者更大的差別，合金粉末的平均成分是錫的重量百分比為58-65％和鉛的重量百分比為35-42％，或者錫的重量百分比為60-65％，鉛的重量百分比為34-38％和銀的重量百分比為1-3％。本專利技術也提供一種利用如上所述焊錫膏在球陣列上形成隆起的球陣列。圖1是本專利技術的球柵格陣列的一實施例平面圖；圖2表示沿A-A’部分的截面圖；圖3表示半導體組件的一個實施例；圖4是在一般的印刷方法中印刷時的截面圖；圖5是通過印刷形成球柵格陣列隆起時印刷時的截面圖；和圖6表示已錯位的焊料球。如圖4中表示的在一般的焊錫膏印刷中焊錫膏9印刷到基質的每個基座8上和覆蓋幾乎相同的面積。在為球柵格陣列而形成隆起的情況下，必須提供較大體積的焊錫膏，因為必須形成大于基座的球形的隆起。這樣，如圖5所示，有必要使印刷焊錫膏9顯著地從基座8上凸起。回流之后，如圖6所示在基座以外的位置形成一些焊料球，這只是球柵格陣列才有的問題。這種現象被認為可歸因于當只有由接近共晶成分的合金粉末所組成的焊錫膏在基座的邊界受熱熔化時，焊錫膏未熔化的部分仍然是固態粉形式，因此不能維持它的形狀，這就意味著，當球形成時，未熔化部分的膏被吸收到首先熔化的液相部分中。如果使用本專利技術的焊錫膏，則不會出現錯位的球。假設，由于所說的焊錫膏包括具有熔化區間的合金粉末，當外界加熱時，這種焊錫膏有一個固相和液相共存的區域，甚至在焊錫膏未熔的部分中有部分的液相，由于該液相的表面張力使它能夠維持一定的形狀和確保在基座上正確地形成球。既然，當利用焊錫膏形成球柵格陣列隆起時認為球錯位是由于上述的機理而發生，就有必要確保至少一種合金粉末在它的固相線和它的液相線之間有差別，以便防止上述機理起作用。這個差別應當至少為10℃或更多，最好是20℃或更多。在本專利技術中，焊錫膏中的每一種合金粉末應當是液相線溫度低于回流溫度。其原因是，如果液相線溫度高于回流溫度，向著平均成份的合金化過程不能平滑地繼續進行，并且變得必須提高回流溫度或者延長回流時間，大量熱負載給予半導體蕊片和基質。并且，合金化不能令人滿意地在一般的回流溫度和時期內完成，結果焊料具有不夠的焊料光澤和低于平均焊料成份的機械強度。因此，本專利技術應用具有低于回流溫度的液相線溫度的合金粉末。所謂共晶焊料(平均的成分錫的重量百分比為58-65％和鉛的重量百分比為35-42％)或者所謂含銀的焊料(錫的重量百分比為60-65％，鉛的重量百分比為34-38％，和銀的重量百分比為1-3％)之所以應用在本專利技術，是因為作為合金它們都能提供良好的潤濕性和高的機械強度。這些成分也普遍應用于電子元件的結合。這些類型焊料的回流溫度一般在210℃至240℃的變化范圍內，特別是大約230℃。就錫的重量百分比為58-65％和鉛的重量百分比為35-42％的一般成分來說，要求混合錫的重量百分比為45-60％和鉛的重量百分比為40-55％的合金粉末，和一種錫的重量百分比為70-100％和鉛的重量百分比為0-30％的合金粉末，能使得焊料組合物具有不超過回流溫度的液相線溫度和具有液相線與固相線之差為10℃或更大。在這種情況下錫可以被單獨使用因為它的熔點為232℃。更希望的情況是一種錫的重量百分比為50-60％和鉛的重量百分比為40-50％的合金粉末和一種錫的重量百分比為70-85％和鉛的重量百分比為15-30％的合金粉末的混合物。也可以將一種錫的重量百分含量為58-65％和鉛的重量百分含量為35-42％的合金粉末與上述合金粉末混合物混合。當平均成分被調整成錫的重量百分比為60-65％，鉛的重量百分比為34-38％和銀的重量百分比為1-3％時，這就要考慮到液相線溫度來混合錫的重量百分比為45-60％，鉛的重量百分比為40-55％和銀的重量百分比為0-3％的合金粉末，和一種錫的重量百分比為70-100％，鉛的重量百分比為0-30％和銀的重量百分比為0-3％的合金粉末。希望更好的情況是混合錫的重量百分比為50-60％，鉛的重量百分比為40-50％和銀的重量百分比為0-3％的合金粉末，和一種錫重量百分比為70-85％，鉛的重量百分比為15-30％和銀的重量百分比為0-3％的合金粉末。也可以進一步將上述混合物與錫的重量百分比為60-65％，鉛的重量百分比為34-38％和銀的重量百分比為1-3％的一種合金粉末混合。除本專利技術以外，其它專利技術已揭示了具有不同成份的兩類或更多的合金粉末混合而成焊錫膏。(例如，日本未審查的專利公開Nos.Hei3-13952，Sho57-66993，Sho 63-149094，Sho 63-154288，Hei 1-241395，Hei 1-271094，Hei 1-266987，Hei 2-117794，Hei 2-211995，Hei 4-225本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于球柵格陣列而形成隆起的焊錫膏，由焊劑和具有不同成份的兩種或多種合金粉末的混合物構成，所說的每一種合金粉末都具有低于回流溫度的液相線溫度，至少所說的合金粉末之一在液相線與固相線之間具有１０℃或更大的差別，整個合金粉末的平均成份是錫的重量百分比為５８－６５％和鉛的重量百分比為３５－４２％。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：宇都宮正英，廣瀨洋一，渡部正孝，
申請(專利權)人：昭和電工株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]