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Air Core Solderballs for 2nd Level Reliability Improvement of Ball Grid Array based Electronic Components

IP.com Disclosure Number: IPCOM000126019D
Original Publication Date: 2005-Jul-25
Included in the Prior Art Database: 2005-Jul-25
Document File: 2 page(s) / 214K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Einsatz der Surface Mount Technology (SMT) zur Montage von Integrated Circuits (IC) auf Printed Circuit Boards (PCB) wird ein Ball Grid Array (BGA) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Bauelementeform, bei welcher die Kontaktelemente bausteinseitig Loetkugeln (Solderballs) sind, die waehrend des Loetprozesses (Reflow) aufgeschmolzen werden. Die aufgeschmolzenen Solderballs bilden sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung zum PCB und agieren als eines der wesentlichen Ausgleichsmedien bei unterschiedlich starker thermischer Ausdehnung der Kontaktpartner. Es wird vorgeschlagen, Solderballs in Huellenform (Hohlkugel, Air Core Solderball) anstelle einer massiven Form zu verwenden. Die Air Core Solderballs entstehen dabei aus herkoemmlichen massiven Solderballs durch Luft- und/oder Gaseinschluss (Blasen) im SMT-Reflow-Loet-Prozess (z.B. durch Ausgasen von Flux). Der Zusammenschluss und die Positionierung der Blasen in der Mitte des Solderballs erreicht man durch konstruktive Loesungen im Substrat und/oder PCB-Design (Abb. 1) Das koennen z.B. Vertiefungen oder ein Loecher in der Mitte der Kontaktflaeche sein. Durch diese Vertiefungen oder Loecher entsteht ein zusaetzlicher Formschluss des Solderballs zu den jeweiligen Kontaktflaechen auf dem Substrat und / oder dem PCB, welcher neben dem Materialschluss zu einem mechanisch festerem Kontakt zwischen Loetkugel und Pad fuehrt. Diese Loecher/Vertiefungen fuehren zusaetzlich zu einer Selbstpositionierung von Flux und Loetkugel sowie zum Einschwimmen der Loetkugel in Vorzugslage beim Aufschmelzen im Solderballattach Reflow Prozess.

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S

Air Core Solderballs for 2nd Level Reliability Improvement of Ball Grid Array based Electronic Components

Idee: Steffen Kroehnert, DE-Dresden; Jens Oswald, DE-Dresden; Jochen Thomas, DE-Muenchen;

Matthias Boettcher, DE-Dresden

Bei Einsatz der Surface Mount Technology (SMT) zur Montage von Integrated Circuits (IC) auf Printed Circuit Boards (PCB) wird ein Ball Grid Array (BGA) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Bauelementeform, bei welcher die Kontaktelemente bausteinseitig Loetkugeln (Solderballs) sind, die waehrend des Loetprozesses (Reflow) aufgeschmolzen werden. Die aufgeschmolzenen Solderballs bilden sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung zum PCB und agieren als eines der wesentlichen Ausgleichsmedien bei unterschiedlich starker thermischer Ausdehnung der Kontaktpartner.

Es wird vorgeschlagen, Solderballs in Huellenform (Hohlkugel, Air Core Solderball) anstelle einer massiven Form zu verwenden. Die Air Core Solderballs entstehen dabei aus herkoemmlichen massiven Solderballs durch Luft- und/oder Gaseinschluss (Blasen) im SMT-Reflow-Loet-Prozess (z.B. durch Ausgasen von Flux). Der Zusammenschluss und die Positionierung der Blasen in der Mitte des Solderballs erreicht man durch konstruktive Loesungen im Substrat und/oder PCB-Design (Abb. 1) Das koennen z.B. Vertiefungen oder ein Loecher in der Mitte der Kontaktflaeche sein.

Durch diese Vertiefungen oder Loecher entsteht ein zusaetzlicher Formschluss des Solderballs zu den jeweiligen Kontaktflaechen auf dem Substrat und / oder dem PCB, welcher neben dem Materialschluss zu einem mechanisch festerem Kontakt zwischen Loetkugel und Pad fuehrt. Diese Loecher/Vertiefungen fuehren zusaetzlich zu einer Selbstpositionierung von Flux und Loetkugel sowie zum Einschwimmen der Loetkugel in Vorzugslage beim Aufschmelzen im Solderballattach Reflow Prozess.

Die herkoemmliche Loetkugel bleibt waehrend des gesamten...