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技術 光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法

出願人 日本オクラロ株式会社
発明者 浅田豊樹外川英男
出願日 2002年1月30日 (18年8ヶ月経過) 出願番号 2002-021083
公開日 2003年8月8日 (17年2ヶ月経過) 公開番号 2003-224226
状態 未査定
技術分野 はんだ付・ろう付 溶融はんだ付 印刷回路に対する電気部品等の電気的接続 半導体または固体装置のマウント 半導体又は固体完全装置の支持
主要キーワード 価格低減 チップパッケージ構造 回転ツール プロセス図 リペア作業 基板パッド 低融点はんだ 光受光素子
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図面 (13)

課題

光伝送用BGAパッケージ取り替えを簡素にすることが可能な光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法を提供する。

解決手段

半導体集積回路チップ1の端子実装した中継基板3の電極上に、第一のはんだ5bおよび第一のはんだの上に第二のはんだ5aが形成され、且つ第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂4bが形成されていることを特徴とする。

概要

背景

電子装置組立には、はんだ付けが多用されている。現在、電子装置の高密度化小形化、薄形化の要求によって、電子部品接続端子数の増加、端子ピッチの減少、小形化が急速に進み、電子部品の形態がリードを用いたQPP(Quad Flat Package)から、はんだボールを用いたBGA(Ball Grid Array)パッケージへと移行している。

また、BGAパッケージの中でも、消費電力が大きく発熱量が大きいものは、中継基板インターポーザ)にセラミック基板を用い、半導体集積回路チップの能動チップ面をセラミック基板に対して下向きに搭載するフリップチップ方式の接続(フリップチップ接続)を行うCBGA(Ceramic Ball Grid Array)構造が主流である。

このようなCBGAの一例が、特開平7−183652号公報に開示されている。この公報は、図4に示すように、半導体集積回路チップ1の端子が、中継基板3に差し込まれ且つ両者の間の隙間を樹脂4aでうめ、はんだ2で中継基板3に実装させている。この中継基板3の電極上に、低融点はんだ5bが形成され、且つ低融点はんだ5bの上に高融点はんだボール5aが形成されて、BGAパッケージ100が構成されている。このBGAパッケージ100の高融点はんだボール5aが、プリント基板6の電極上に形成された低融点はんだ5b上に搭載され実装されて、半導体パッケージが構成されている。

この半導体パッケージの実装方法は、半導体集積回路チップ1の端子を実装した中継基板3の電極上に、低融点はんだ5bを供給し、低融点はんだ5b上に高融点はんだボール5aを搭載し、加熱させて、低融点はんだ5bのみを溶融させて、高融点はんだボール5aを中継基板3の電極上に形成する。更に、プリント基板6の電極上に低融点はんだ5cを供給し、プリント基板6の電極上の低融点はんだ5c上に、中継基板3の電極上に搭載した高融点はんだボール5aが合わさるように位置合わせを行い、リフローし、高融点はんだボール5aの両側の低融点はんだ5b,5cを融解させ、接続する。

概要

光伝送用BGAパッケージの取り替えを簡素にすることが可能な光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法を提供する。

半導体集積回路チップ1の端子を実装した中継基板3の電極上に、第一のはんだ5bおよび第一のはんだの上に第二のはんだ5aが形成され、且つ第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂4bが形成されていることを特徴とする。

目的

本発明の目的は、光伝送用BGAパッケージの取り替えを簡素にすることが可能な光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

半導体集積回路チップ端子実装した中継基板電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されている光伝送用BGAパッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置

請求項2

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されている光伝送用BGAパッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置。

請求項3

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されている光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置。

請求項4

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されている光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置。

請求項5

請求項3または4記載の光伝送装置において、さらに前記BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に第二の熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置。

請求項6

複数の電気信号多重化するマルチプレックスICと、多重化された電気信号を光信号に変換して出光する第一の変換モジュールと、受光した光信号を電気信号に変換する第二の変換モジュールと、変換された多重化電気信号から複数の電気信号を引き出すデマルチプレクスICとを備え、前記マルチプレックスICおよび前記デマルチプレックスICのうち少なくともいずれかのICが、請求項1から5のうちいずれか一つに記載の前記BGAパッケージまたは前記光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置。

請求項7

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージ。

請求項8

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージ。

請求項9

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージ。

請求項10

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージ。

請求項11

請求項9または10記載の光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージにおいて、さらに前記BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に第二の熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージ。

請求項12

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの製造方法。

請求項13

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの製造方法。

請求項14

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージを、プリント基板に実装する光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法であって、前記プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法。

請求項15

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージを、プリント基板に実装する光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法であって、前記プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法。

請求項16

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成して光伝送用BGAパッケージを製造する工程と、プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記光伝送用BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法。

請求項17

半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成して光伝送用BGAパッケージを製造する工程と、プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法。

請求項18

請求項14から17のうちいずれか一つ記載の光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法において、さらに、前記プリント基板上の前記光伝送用BGAパッケージの周辺に第二の熱硬化性樹脂を塗布する工程と、該第二の熱硬化性樹脂を前記光伝送用BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に流動させる工程と、前記第二の熱硬化性樹脂を加熱し硬化させる工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGA(Ball Grid Array)パッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法に関する。

背景技術

0002

電子装置組立には、はんだ付けが多用されている。現在、電子装置の高密度化小形化、薄形化の要求によって、電子部品接続端子数の増加、端子ピッチの減少、小形化が急速に進み、電子部品の形態がリードを用いたQPP(Quad Flat Package)から、はんだボールを用いたBGA(Ball Grid Array)パッケージへと移行している。

0003

また、BGAパッケージの中でも、消費電力が大きく発熱量が大きいものは、中継基板インターポーザ)にセラミック基板を用い、半導体集積回路チップの能動チップ面をセラミック基板に対して下向きに搭載するフリップチップ方式の接続(フリップチップ接続)を行うCBGA(Ceramic Ball Grid Array)構造が主流である。

0004

このようなCBGAの一例が、特開平7−183652号公報に開示されている。この公報は、図4に示すように、半導体集積回路チップ1の端子が、中継基板3に差し込まれ且つ両者の間の隙間を樹脂4aでうめ、はんだ2で中継基板3に実装させている。この中継基板3の電極上に、低融点はんだ5bが形成され、且つ低融点はんだ5bの上に高融点はんだボール5aが形成されて、BGAパッケージ100が構成されている。このBGAパッケージ100の高融点はんだボール5aが、プリント基板6の電極上に形成された低融点はんだ5b上に搭載され実装されて、半導体パッケージが構成されている。

0005

この半導体パッケージの実装方法は、半導体集積回路チップ1の端子を実装した中継基板3の電極上に、低融点はんだ5bを供給し、低融点はんだ5b上に高融点はんだボール5aを搭載し、加熱させて、低融点はんだ5bのみを溶融させて、高融点はんだボール5aを中継基板3の電極上に形成する。更に、プリント基板6の電極上に低融点はんだ5cを供給し、プリント基板6の電極上の低融点はんだ5c上に、中継基板3の電極上に搭載した高融点はんだボール5aが合わさるように位置合わせを行い、リフローし、高融点はんだボール5aの両側の低融点はんだ5b,5cを融解させ、接続する。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記に記載した従来の特開平7−183652号公報では、図10に示すようにBGAパッケージ100の取り替えを行う時に、高融点はんだボール5aがプリント基板6上に残余することが判明した。

0007

従って、BGAパッケージ100が不良品であることが判明してプリント基板6から取り外し、新たなBGAパッケージをプリント基板6に実装する場合、BGAパッケージ100を取り外した後にプリント基板6に残った高融点はんだボール5bを取り除く必要があり、BGAパッケージの取り替えにかかる作業コストが高価になる。

0008

このBGAパッケージを用いた半導体パッケージは、上記のように、発熱量の多い部品に用いられ、光伝送装置においては、複数の電気信号多重化するマルチプレックスICと、多重化された電気信号から複数の電気信号を引き出すデマルチプレクスICとに使用される。光伝送装置においては、マルチプレックスICとデマルチプレックスICの他に数多くの部品が同じ小さなプリント基板に搭載される。したがって、上記BGAパッケージの取り替えは簡素であることが望まれる。

0009

本発明の目的は、光伝送用BGAパッケージの取り替えを簡素にすることが可能な光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されている光伝送用BGAパッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置である。

0011

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されている光伝送用BGAパッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置である。

0012

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されている光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置である。

0013

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されている光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置である。

0014

本発明は、さらに前記BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に第二の熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置である。

0015

本発明は、複数の電気信号を多重化するマルチプレックスICと、多重化された電気信号を光信号に変換して出光する第一の変換モジュールと、受光した光信号を電気信号に変換する第二の変換モジュールと、変換された多重化電気信号から複数の電気信号を引き出すデマルチプレックスICとを備え、前記マルチプレックスICおよび前記デマルチプレックスICのうち少なくともいずれかのICが、請求項1から5のうちいずれか一つに記載の前記BGAパッケージまたは前記光伝送用半導体パッケージを用いたことを特徴とする光伝送装置である。

0016

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージである。

0017

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージである。

0018

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージである。

0019

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージが、プリント基板の電極上に形成された第3のはんだ上に前記第二のはんだが搭載され実装されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージである。

0020

本発明は、さらに前記BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に第二の熱硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージである。

0021

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの製造方法である。

0022

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの製造方法である。

0023

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージを、プリント基板に実装する光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法であって、前記プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法である。

0024

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に、第一のはんだおよび該第一のはんだの上に第二のはんだが形成され、且つ前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂が形成されて構成されている光伝送用BGAパッケージを、プリント基板に実装する光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法であって、前記プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法である。

0025

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、該第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成して光伝送用BGAパッケージを製造する工程と、プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記光伝送用BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法である。

0026

本発明は、半導体集積回路チップの端子を実装した中継基板の電極上に第一のはんだを形成する工程と、該第一のはんだの上に第二のはんだを形成する工程と、前記第一のはんだの前記第二のはんだが形成されていない表面にあって前記第二のはんだを保持する熱硬化性樹脂を形成して光伝送用BGAパッケージを製造する工程と、プリント基板の電極上に前記第二のはんだより融点が低いはんだ材料で第三のはんだを形成する工程と、該第三のはんだの上に前記BGAパッケージの前記第二のはんだを搭載する工程と、前記第三のはんだの融点より高く前記第二のはんだの融点より低い温度で加熱し前記光伝送用BGAパッケージを前記プリント基板上に実装する工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法である。

0027

本発明は、さらに、前記プリント基板上の前記光伝送用BGAパッケージの周辺に第二の熱硬化性樹脂を塗布する工程と、該第二の熱硬化性樹脂を前記光伝送用BGAパッケージの前記中継基板と前記プリント基板の間に流動させる工程と、前記第二の熱硬化性樹脂を加熱し硬化させる工程とを有することを特徴とする光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージの製造方法である。

発明を実施するための最良の形態

0028

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述する。図1に、本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの部分断面図を示す。図2に、本発明による図1の実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージの第一の実施の形態の部分断面図を示す。

0029

図1において、100は光伝送用BGAパッケージ、1は半導体集積回路チップ、2ははんだ、3は中継基板(インターポーザ)、4a,4bは樹脂、5aは高融点はんだボール、5bは低融点はんだであり、これら前記の各部材を、図1のように構成されて、光伝送用BGAパッケージ100が構成されている。ここで、樹脂4bは熱硬化性樹脂であって、中継基板(インターポーザ)の回路面で低融点はんだ5bが形成されていない表面に形成され、隣接する低融点はんだ5bを覆うように形成されている。

0030

図2においては、光伝送用BGAパッケージ100の高融点はんだボール5aが、プリント基板6の電極上に形成された低融点はんだ5c上に搭載され実装されて、光伝送用半導体パッケージが構成されている。

0031

このような構成を用いることによる、本実施の形態の効果を図8に示し、以下に説明する。

0032

本実施の形態の光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3の回路面に熱硬化性樹脂4bを形成する構成を用いることで、光伝送用BGAパッケージ100をプリント基板6に実装した後、実装した光伝送用BGAパッケージ100の取り外し(リペア)を行う時に、プリント基板6上の高融点はんだボール5aの残余を防ぐことができる。

0033

上記したように、BGAパッケージ100の中継基板3の回路面に樹脂層4bを形成しない従来構成の場合には、図10で示すように、BGAパッケージ100をリペアした後、プリント基板6上に高融点はんだボール5aが残余する問題がある。

0034

BGAパッケージ100をリペアする順序は、図10で示すように、まず、BGAパッケージ100とプリント基板6を加熱する。ここで、加熱温度は、低融点はんだ5cの融点以上で、かつ高融点はんだボール5aの融点より低いとする。(ステップF1)
次に、BGAパッケージ100とプリント基板6を加熱している時に、BGAパッケージ100をボンディングツール8で吸着し、ボンディングツール8を上に移動させて、プリント基板6からBGAパッケージ100を取り外す。この時、高融点はんだボール5aは、BGAパッケージ100とプリント基板6にそれぞれ分かれる。(ステップF2)
したがって、従来のBGAパッケージ100は、リペアした後、プリント基板6上に高融点はんだボール5aが残余した状態となる。(ステップF3)
したがって、BGAパッケージ100を取り外したプリント基板6に、新たなBGAパッケージ100を実装する場合、プリント基板6上に残余されている高融点はんだボール5aを除去する作業が必要となる。

0035

しかしながら、本実施の形態では前述の作業が不要となるため、光伝送用パッケージ100のリペアを簡素にできることで、光伝送用BGAパッケージ100にかかるリペアの作業コストを低減し、低コストな光伝送用半導体パッケージおよび光伝送装置を実現できる。

0036

本実施の形態の実装方法を、図5図6図7に示し、下記に説明する。まず、中継基板3に、低融点はんだ5b,高融点はんだボール5aを形成する方法を、図5に示し、以下に説明する。まず、中継基板3上に、半導体集積回路チップ1をフュースダウンフリップチップ実装し、中継基板3と半導体集積回路チップ1をはんだ2で接続する。

0037

ここで、中継基板3と半導体集積回路チップ1の接続には、はんだ2が好ましいが、AuやCuでもよい。(ステップA1)
次に、中継基板3と半導体集積回路チップ1の間に樹脂4aを入れる。(ステップA2)
次に、樹脂4aを硬化させる。(ステップA3)
次に、中継基板3の基板パッド上に低融点はんだ5bを印刷する。(ステップA4)
次に、低融点はんだ5b上に、高融点はんだ5aを搭載し、低融点はんだ5bのみが溶融する加熱を行う。(ステップA5)
以上の工程を行い、光伝送用BGAパッケージ100を形成する。(ステップA6)
次に、中継基板3に、熱硬化性樹脂4bを形成する方法を、図6に示し、以下に説明する。

0038

まず、光伝送用BGAパッケージ100の高融点はんだボール5aが形成されている中継基板3の回路面を、上にする。(ステップB1)
次に、中継基板3の回路面にディスペンサ7などの塗布機を用い、熱硬化性樹脂4bを塗布する。なお、熱硬化性樹脂4bは、エポキシ樹脂アクリル樹脂が好ましい。(ステップB2)
次に、回転ツール9上に光伝送用BGAパッケージ100を設置し、回転ツール9を回転させて、中継基板3の回路面上に、塗布した熱硬化性樹脂4bを一定の厚さに引き延ばす。(ステップB3)
次に、光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3の回路面上に、均一に引き延ばした熱硬化性樹脂4bを加熱し、硬化させる。なお、熱硬化性樹脂4bがUV硬化性樹脂を用いた場合は、UV照射を行い、硬化させる。(ステップB4)
これら上記のステップB1〜B4の工程を得て、光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3の回路面に熱硬化性樹脂4bを形成する。

0039

次に、熱硬化性樹脂4bを形成した光伝送用BGAパッケージ100のプリント基板6への搭載方法図7に示し、下記に説明する。

0040

まず、プリント基板6の電極上に、低融点はんだ5cを供給して形成する。なお、低融点はんだ5cは、光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3と高融点はんだボール5aを接続している低融点はんだ5bと、同じ材料を使用するのが好ましい。(ステップC1)
次に、光伝送用BGAパッケージ100の高融点はんだボール5aとプリント基板6の電極上に形成した低融点はんだ5cを位置合わせし、光伝送用BGAパッケージ100をプリント基板6上に搭載する(ステップC2)
次に、光伝送用BGAパッケージ100を搭載したプリント基板6をリフロー炉を用い加熱する。ここで、加熱温度は、低融点はんだ5cの融点以上で、かつ高融点はんだボール5aの融点より低くする。(ステップC3)
これら上記のステップC1〜C3の工程を得て、光伝送用BGAパッケージ100をプリント基板6上に実装する。

0041

部品の実装においては、上記で説明してきた実装方法で、光伝送用BGAパッケージのプリント基板ヘの実装が終わるが、光伝送用BGAパッケージの実装が完全に終えたわけではない。この後の検査により、全ての部品が100%の良品とは限らず、不良品の場合には、光伝送用BGAパッケージを取り替える作業(リペア)が必要となる。これは、光伝送用BGAパッケージを不良と判断した場合、プリント基板そのものをそのまま廃棄すると良品の他の電子部品まで廃棄してしまい、光伝送装置のコストが高くなる。したがって、プリント基板から不良の光伝送用BGAパッケージを良品の光伝送用BGAパッケージにリペアし、良品の光伝送装置にする。しかしながら、光伝送用BGAパッケージのリペア作業が複雑で工程が多いと、リペアにかかる作業コストが高くなるため、結果的に光伝送装置のコストが高くなる。

0042

本実施の形態では、上記に説明してきた光伝送用BGAパッケージのリペアを簡素にできることから、従来に比べリペアコストを低減でき、したがって、光伝送用半導体パッケージおよび光伝送装置のコストを低価格にすることができる。

0043

次に、本実施の形態のリペア方法図8に示し、下記に説明する。まず、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6を加熱する。ここで、加熱温度は、低融点はんだ5cの融点以上で、かつ高融点はんだボール5aの融点より低い温度とする。(ステップD1)
次に、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6を加熱した状態で、光伝送用BGAパッケージ100をボンディングツール8で吸着し、プリント基板6上から光伝送用BGAパッケージ100を取り外す。

0044

光伝送用BGAパッケージ100を取り外した時、光伝送用BGAパッケージ100は、中継基板3の回路面上に形成されている熱硬化性樹脂4bが高融点はんだボール5aを保持しているため、高融点はんだボール5aがプリント基板6上の低融点はんだ5cから引き裂かれる。この時、高融点はんだボール5aはプリント電子基板6上に残余せず、全て、光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3上に形成されている状態となる。(ステップD2)
したがって、本実施の形態の光伝送用BGAパッケージ100の構成では、プリント基板6から光伝送用BGAパッケージ100を取り外しても、全ての高融点はんだボール5aは、光伝送用BGAパッケージ100に形成されて、プリント基板6上には残っていない。(ステップD3)
このため、従来のBGAパッケージ100のように、プリント基板6に残余されている高融点はんだボール5aを除去する作業が不要となる。つまり、光伝送用BGAパッケージ100を取り外した後、余分な作業はなく、図7に示す通常の光伝送用BGAパッケージ100の実装工程を行うことができる。

0045

ここで、はんだの例を、下記に記載する。現状のはんだの材料の例は、融点の高いはんだボール5aが、Sn−90Pbであり、中継基板3側にある低融点はんだ5bがSn−37Pbであり、プリント基板6側にある低融点はんだ5cがSn−37Pbである。

0046

また、将来の鉛フリー(鉛なし)はんだの材料の例としては、融点の高いはんだボール5aが、Sn−Ag−Cu、Sn−Cuであり、中継基板3側にある低融点はんだ5bが、Sn−Ag−Cu—Bi、Sn−Ag−Bi、Sn−Zn、Sn−Zn−Biであり、プリント基板6側にある低融点はんだ5cが、Sn−Ag−Cu—Bi、Sn−Ag−Bi、Sn−Zn、Sn−Zn−Biである。

0047

特に好ましいはんだの材料としては、融点の高いはんだボール5aが、Sn−Ag−Cuであり、中継基板3側にある低融点はんだ5bがSn−Ag−Biであり、プリント基板6側にある低融点はんだ5cがSn−Ag−Biである。

0048

また、特に好ましいはんだの材料としては、融点の高いはんだボール5aがSn−Cuであり、中継基板3側にある低融点はんだ5bが、Sn−Ag−Cu—Biであり、プリント基板6側にある低融点はんだ5cがSn−Ag−Cu—Biである。

0049

図3に、本発明による図1の実施の形態の光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージの第二の実施の形態の部分断面図を示す。図3においては、さらに、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6の間に樹脂4cが形成されている。この構成は、光伝送用BGAパッケージ100のはんだ5a,5bの接続部の信頼性を向上させることができる。

0050

この実装方法を、図7に示し、下記に説明する。まず、光伝送用BGAパッケージ100の外側1辺または2辺に、樹脂4cを塗布する。なお、この樹脂4cは、エポキシ樹脂が好ましい。また、この樹脂4cは、光伝送用BGAパッケージ100の中継基板3の回路面上に形成した熱硬化性樹脂4bと同じ材料が好ましい。(ステップE1)
次に、光伝送用BGAパッケージ100を一定時間放置し、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6の間に、樹脂4cを流動させる。ここで、樹脂4cの流動時間を短くするために、樹脂4cの硬化が起こらない温度で加熱することが好ましい。(ステップE2)
次に、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6の間に流動させた樹脂4cを加熱し、硬化させる。(ステップE3)
これら上記のステップE1〜E3の工程を得て、光伝送用BGAパッケージ100とプリント基板6の間に樹脂4cを充填する。

0051

以上のプロセスを行うことで、本実施の形態の実装体を光伝送装置に適用することができる。

0052

次に、本発明による光伝送用半導体パッケージが適用される光伝送装置の平面図を図11に示し、本発明による光伝送用半導体パッケージが適用される光伝送装置の回路ブロック図を図12に示し、下記に説明する。

0053

光伝送装置は、電圧値表現されたデータを光で表現して光ファイバ発信する機能(送信機能)と、光ファイバから受け取った光で表現されたデータを電圧値で表現されたデータに変換する機能(受信機能)を備え、同じプリント基板6上に実装されている。

0054

ここで、この電圧値で表現されたデータを光で表現して光ファイバに発信する機能(送信機能)は、マルチプレクサ(Mux:Multiplexer)IC201と、ドライバ(DRV:Driver)IC203と、レーザダイオード(LD:laser Diode)内蔵光モジュール205とを含む構成で実現される。ここで、マルチプレクサIC201は、複数の電気信号を多重化する機能をもつICであり、ドライバIC203は、レーザダイオードに印加する電圧の制御をするICであり、レーザダイオード内蔵光モジュール205は電圧値で表現されたデータを光に変換する発光素子を含む光モジュールである。上記マルチプレクサIC201を、本実施の形態の光伝送用半導体パッケージの構成とすることで、マルチプレクサIC201のリペアを簡素に行い、リペアの作業コストを低減し、光伝送装置の価格低減を実現することができる。

0055

また、光ファイバから受け取った光で表現されたデータを電圧値で表現されたデータに変換する機能(受信機能)は、フォトダイオード(PD:Photo Diode)内蔵光モジュール206と、クロックおよびデータ復調CDR:Clock andData Recovery)IC204と、デマルチプレクサ(DeMux:De Multiplexer)IC202を含む構成で実現される。ここで、フォトダイオード内蔵光モジュール206は光を電圧信号に変換する光受光素子を含む光モジュールであり、クロックおよびデータ復調IC204は電圧信号からクロックおよびデータを取り出す素子を含むICであり、デマルチプレクサIC202は、多重化された電気信号から元の複数の電気信号を引き出す機能をもつICである。このデマルチプレクサIC202を、本実施の形態の光伝送用半導体パッケージの構成とすることで、デマルチプレクサIC202のリペアを簡素に行い、リペアの作業コストを低減し、光伝送装置の価格低減を実現することができる。

0056

ここで、マルチプレクサ201,デマルチプレクサ202のチップのコストは、プリント基板6およびプリント基板6上に実装された部品全体のコストに比べ、各々約1/20以下と安価であり、且つチップの集積密度が高いことから歩留まりが悪く、したがって不良のマルチプレクサ201,デマルチプレクサ202を実装してしまい、不良製品を製造してしまうことがある。したがって、マルチプレクサには、リペアの容易なプラスチップパッケージが好ましい。しかし、マルチプレクサ201,デマルチプレクサ202は、チップの発熱が高いため、プラスチップパッケージ構造では、効率よく放熱できない。

0057

そこで、マルチプレクサ201,デマルチプレクサ202には、放熱性の高いパッケージ構造とし、中継基板にセラミック基板を用い、チップをセラミック基板上にフリップチップ実装して、セラミック基板に、2種類以上のはんだを用い、はんだバンプを形成する構造を用いる。

0058

したがって、このセラミック基板を用いたパッケージ構造で、マルチプレクサを簡素にリペアすることが必要であるが、本実施の形態によれば、上記のようにデマルチプレクサIC201,デマルチプレクサIC202のリペアを簡素に行い、リペアの作業コストを低減し、光伝送装置の価格低減を実現することができる。

発明の効果

0059

本発明によれば、光伝送用BGAパッケージの取り替えを簡素にすることが可能な光伝送装置およびそれに用いる光伝送用BGAパッケージ並びに光伝送用半導体パッケージと製造方法を得ることができる。

図面の簡単な説明

0060

図1本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージの部分断面図である。
図2本発明による図1の実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージの第一の実施の形態の部分断面図である。
図3本発明による図1の実施の形態の光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージの第二の実施の形態の部分断面図である。
図4従来の光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージの部分断面図である。
図5本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージにおけるはんだの形成を示すプロセス図である。
図6本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージにおける樹脂の形成を示すプロセス図である。
図7本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージをプリント基板に搭載して光伝送用半導体パッケージとするプロセス図である。
図8本発明による実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用半導体パッケージから光伝送用BGAパッケージを取り外すリペアプロセス図である。
図9本発明による図1の実施の形態の光伝送装置に用いる光伝送用BGAパッケージをプリント基板に搭載して光伝送用半導体パッケージとする第二の実施の形態のプロセス図である。
図10従来の光伝送用BGAパッケージを用いた光伝送用半導体パッケージから従来の光伝送用BGAパッケージを取り外すリペアプロセス図である。
図11本発明による光伝送用半導体パッケージが適用される光伝送装置の平面図である。
図12本発明による光伝送用半導体パッケージが適用される光伝送装置の回路ブロック図である。

--

0061

1…半導体集積回路チップ、2…はんだ、3…中継基板、4a,4b、4c…樹脂、5a…高融点はんだボール、5b,5c…低融点はんだ、6…プリント基板、7…ディスペンサ、8…ボンディングツール、9…回転ツール、100…光伝送用BGAパッケージ、201…マルチプレクサIC、202…デマルチプレクサIC、203…ドライバIC、204…クロックおよびデータ復調IC、205…レーザダイオード内蔵光モジュール、206…フォトダイオード内蔵光モジュール。

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