[发明专利]用于球栅格阵列的焊料膏

说明书

本发明涉及一种用于球栅格阵列的形成隆起的焊料膏。

近几年在具有较大尺寸和较高速度的大规模集成(LSIs)推广以后，半导体组件已变得导线数增加和较窄的导线间距。虽然装配间距为0.5mm的正方平组件(QFPs)大量制造，但是由于导线变形和不良焊接，例如未焊接的导线和由间距窄引起的导线间的跨接，人们提心装配间距为0.4mm和0.3.mm会增加成本。

所以球栅格阵列(BGA)3发展起来了。球栅格阵列是如图1所示的表面装配型半导体组件，在这里球形的焊料隆起形成在不同种类的基质上。由于这种球形焊料的导线(球形焊料隆起2)按两个尺寸方向配置在基质1上，这样与QFP组件相比提供了较宽的导线间距，并且排除了焊料球变形。所以在大量生产时与QFP组件相比焊接缺陷期望可以急剧下降。

目前，用于BGA的球形焊料隆起通过把预定的焊料球焊接在基质上的基座上来形成。但是，在它们被提供到规定的位置之后，防止焊料球的错位是有困难的。并且，该方法需要大量特殊的夹紧装置和涉及到由于昂贵的焊料球的高的生产费用。

对照此背景技术，一种新型加工方法现在被越来越多地应用，就是通过焊料膏的印刷和回流在球栅格阵列基质上形成球形的焊料隆起。在这种方法中，焊料降起可以由已经在表面固定中应用的焊料膏的印刷和回流方法形成。于是一般的印刷机和回流炉可以被应用并且没有特别的装置或夹紧装置是必需的。并且，焊料膏比焊料球便宜一些。新的加工方法因此被期望能导致较低的生产费用。

然而，在利用一般的焊料膏印刷和回流在球栅格阵列基质上形成球形的焊料隆起的上述方法中，只有球栅格阵列才有的缺陷产生于一些球形成在专门的基座位置之外。

其它发明已揭示了具有不同成份的两类或更多的合金粉末混合而成焊料膏。(例如，日本未审查的专利公开Nos.Hei3-13952，Sho57-66993，Sho63-149094，Sho63-154288，Hei1-241395，Hei1-271094，Hei1-266987，Hei2-117794，Hei2-211995，Hei4-22595，和Hei4-29365)。

然而，大部分在它们的工作实例中揭示的含有铋或铟的低熔点焊料与本发明的焊料组合物有相当的区别。虽然日本未审查的专利公开Sho63-154288和Hei2-117794所包括的工作实例不含有铋或者铟，但每个焊料合金的液相线温度高于回流温度，所以这些发明和本发明有所区别。其它发明不包括涉及用于球栅格阵列的隆起的形成的任何说明。

而且，这样一种焊料膏的应用都需要高的回流温度和长的回流时间，所得到的不是在半导体蕊片和基质上的高热负载，就是差的光泽、低的润湿性和不够的强度，这归因于不完全的合金化。所以只有本发明的焊料膏可以无缺陷地为球栅格阵列形成高质量的隆起。同时，应用的合金粉末具有过高的液相线温度是不利的，这就要求利用的合金粉末要有高的锡含量以便调整平均成份。至于这种成分，应当指出的是这种粉末产品的粉化是一个困难的过程，并且所得到的焊料膏是不稳定的，这是因为粉末表面是活泼的，容易与焊剂反应。本发明中应用的任何合金粉末并不特别限制用它的形状和颗粒尺寸。形状可以是球形的或无规的，以及大约73μ(200目)的颗粒尺寸或更小一些的也被应用。

本发明涉及到当通过焊料膏的印刷和回流在基质上形成球形的焊料隆起时形成隆起的用于球栅格阵列的焊料膏，球栅格阵列不含缺陷，并且涉及一种利用所说的焊料膏在球栅格阵列上形成隆起的球栅格阵列。

本发明的发明者已经进行了涉及到焊料膏的广泛的研究，这些焊料膏将不会导致只有球栅格阵列才有的缺陷，例如通过焊料膏的印刷和回流所形成的球的错位。结果，发明者已经发现应用本发明的焊料膏可以排除这些缺点。

也说是说，本发明提供一种用于球栅格阵列的形成隆起的焊料膏，它是由焊剂和含有两种或更多种具有不同成分焊料合金粉末的合金粉末的混合物组成的，所说的焊剂粉末的每一种具有低于回流温度的液相线温度，至少所说的焊剂合金粉末的一种在其液相线与固相线之间具有10℃或者更大的差别，合金粉末的平均成分是锡的重量百分比为58-65％和铅的重量百分比为35-42％，或者锡的重量百分比为60-65％，铅的重量百分比为34-38％和银的重量百分比为1-3％。

本发明也提供一种利用如上所述焊料膏在球阵列上形成隆起的球阵列。

图1是本发明的球栅格阵列的一实施例平面图；

图2表示沿A-A′部分的截面图；

图3表示半导体组件的一个实施例；