JP2000100863A - Forming method for solder bump - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の基板やパ
ッケージ、チップ素子等のワークにはんだバンプを形成
する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a solder bump on a work such as a substrate, a package, or a chip element of an electronic component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般にＢＧＡ（Ball Grid Arry）、ＣＳ
Ｐ（Chip Size Package）、ＴＡＢ（Tape Automated Bo
nding）、ＭＣＭ（Multi Chip Module）等の多機能部品
をプリント基板へ実装する際は、はんだバンプで行って
いる。つまり多機能部品では予め電極にはんだバンプを
形成しておき、プリント基板への実装時、該はんだバン
プをプリント基板の電極にあてがってからリフロー炉の
ような加熱装置で加熱してはんだバンプを溶融させるの
である。すると多機能部品に形成されたはんだバンプが
多機能部品の電極とプリント基板の電極とをはんだ付け
して導通させるようになる。2. Description of the Related Art Generally, BGA (Ball Grid Arry), CS
P (Chip Size Package), TAB (Tape Automated Bo)
nding) and mounting of multifunctional components such as MCM (Multi Chip Module) on a printed circuit board by solder bumps. In other words, in the case of multifunctional components, solder bumps are formed on the electrodes in advance, and when mounting on a printed board, the solder bumps are applied to the electrodes on the printed board, and then heated by a heating device such as a reflow furnace to melt the solder bumps. Let it do. Then, the solder bumps formed on the multi-function component solder the electrodes of the multi-function component and the electrodes of the printed circuit board to conduct.
【０００３】また前記多機能部品やＱＦＰ、ＳＯＩＣ等
のチップ素子を搭載した電子部品では、チップ素子の電
極とチップ素子を搭載するワークの電極間を極細の金線
で接続するというワイヤーボンディングを行っている。
現在のワイヤーボンディング技術は接続作業が非常に高
速であり、一箇所の接続が０．１秒以下という短時間で
行えるものである。しかしながら、ワイヤーボンディン
グは如何に高速作業が行えるといえども電極一箇所毎に
接続を行うため、電極が多数設置された電子部品では全
ての電極を接続するのに或る程度の時間がかかってい
た。また金線は貴金属であるため材料自体が高価である
ばかりでなく、数十μｍの極細線に加工しなければなら
ないため、その加工に多大な手間がかかって、やはり高
価となるものであった。さらにワイヤーボンディング
は、電極がワークの中央部に多数設置されたものに対し
ては、金線同士が接触してしまうため接続が不可能であ
った。[0003] In addition, in the case of an electronic component on which a chip element such as the multifunctional component or QFP or SOIC is mounted, wire bonding is performed in which an electrode of the chip element and an electrode of a work on which the chip element is mounted are connected by a very thin gold wire. ing.
With the current wire bonding technology, the connection operation is extremely fast, and a single connection can be made in a short time of 0.1 second or less. However, no matter how high-speed the wire bonding can be, since connection is performed for each electrode, it takes a certain amount of time to connect all the electrodes in an electronic component having a large number of electrodes. . In addition, the gold wire is a noble metal, so the material itself is not only expensive, but also has to be processed into an ultrafine wire of several tens of μm, which requires a great deal of work and is also expensive. . Further, in the wire bonding, it is impossible to connect a large number of electrodes provided at the center of the work because the gold wires come into contact with each other.
【０００４】そこで近時では、チップ素子とワークとの
導通を金線を使わずに互いの電極同士を直接接続すると
いうＤＣＡ（Direct Chip Attachment）方式も採り入れ
られるようになってきている。このＤＣＡ方式とは、チ
ップ素子の電極に予めはんだバンプを形成しておき、チ
ップ素子をワークに実装するときに、ワークの電極には
んだバンプをあてがって、はんだバンプを溶融させるこ
とにより両者間で導通をとるようにするものである。Ｄ
ＣＡ方式は、金線を使わないため安価に製造でき、しか
も一度の作業で全ての電極の接続ができるため生産性に
も優れている。従って、最近では多機能部品の実装やＤ
ＣＡ方式での電極の接続に、はんだバンプでの接続が多
く採用されるようになってきた。このはんだバンプによ
る接続は、電極がワークの中央部に多数設置されていて
も、ワークと搭載物の電極を向かい合わせにして、この
間をはんだバンプで接続するため、ワイヤーボンディン
グのように接続物同士が接触することは決して起こらな
い。Therefore, recently, a DCA (Direct Chip Attachment) system has been adopted in which the electrodes of a chip element and a work are directly connected to each other without using a gold wire. In this DCA method, solder bumps are formed in advance on the electrodes of the chip element, and when the chip element is mounted on the work, the solder bumps are applied to the electrodes of the work and the solder bumps are melted to form a solder bump. The continuity is established. D
The CA method does not use a gold wire, so that it can be manufactured at a low cost, and since all electrodes can be connected in one operation, productivity is excellent. Therefore, recently, mounting of multifunctional parts and D
For connection of electrodes in the CA method, connection by solder bumps has been often adopted. Even if a large number of electrodes are installed in the center of the work, the connection by solder bumps is made by connecting the work and the electrodes of the mounted object to each other and connecting them with solder bumps. Contact never happens.
【０００５】ワークにはんだバンプを形成する方法とし
ては、はんだボールやソルダペーストを使用するのが一
般的である。[0005] As a method of forming solder bumps on a work, it is common to use solder balls or solder paste.
【０００６】はんだボールによるはんだバンプの形成方
法としては、転写式、マスク式、キャリアテープ式があ
る。As a method of forming solder bumps using solder balls, there are a transfer method, a mask method, and a carrier tape method.
【０００７】転写式とは、ワークの電極と一致したとこ
ろにはんだボールよりも小さい穴が穿設された吸着ヘッ
ドを用いるものである（参照：特開昭６１−２４２７５
９号、同６４−７３６２５号、特開平４−６５１３０
号、同５−１０９８３号、同６−１６３５５０号、同７
−１６９７６９号、同７−２０４００号、同７−２０４
０１号、同７−２１２０２３号、同７−３０２７９６
号）。転写式では、先ず真空装置に接続された吸着ヘッ
ドの穴を吸引状態にして、該穴にはんだボールを吸着さ
せる。そして吸着ヘッドをワーク上に移動させ、粘着性
のフラックスが塗布されたワークの電極にはんだボール
を近接させてから吸着ヘッドの吸引状態を解いてはんだ
ボールをワークの電極に落下させる。その後、電極には
んだボールが搭載されたワークをリフロー炉で加熱して
はんだボールを溶融させることによりはんだバンプを形
成する。The transfer type uses a suction head in which a hole smaller than a solder ball is formed at a position coinciding with an electrode of a work (refer to JP-A-61-24275).
No. 9, No. 64-73625, JP-A-4-65130
Nos. 5-10983, 6-163550 and 7
No. 169969, No. 7-20400, No. 7-204
No. 01, No. 7-212023, No. 7-302796
issue). In the transfer type, first, a hole of a suction head connected to a vacuum device is set in a suction state, and a solder ball is sucked into the hole. Then, the suction head is moved onto the work, the solder ball is brought close to the electrode of the work to which the adhesive flux is applied, and then the suction state of the suction head is released to drop the solder ball onto the work electrode. Thereafter, the work in which the solder balls are mounted on the electrodes is heated in a reflow furnace to melt the solder balls, thereby forming solder bumps.
【０００８】マスク式とは、ワークの電極と一致したと
ことに穴が穿設された金属製マスク、または樹脂製マス
クを用いるものである（参照：特開平７−２０２４０３
号、同７−２１２０２１号、同８−３００６１３号、同
８−３３０７１６号、同９−１６２５３３号）。マスク
式では、ワークの電極に粘着性フラックスを塗布してお
き、マスクの穴とワークの電極を一致させた状態でマス
クをワークに載置する。その後、はんだボールをマスク
の穴に挿入してから、マスクをワーク上から外し、ワー
クをリフロー炉で加熱することによりワークの電極には
んだバンプを形成するものである。[0008] The mask type uses a metal mask or a resin mask in which a hole is formed when it matches the electrode of the work (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202403).
Nos. 7-212021, 8-36013, 8-330716, and 9-162533). In the mask type, an adhesive flux is applied to an electrode of a work, and the mask is placed on the work in a state where the holes of the mask are aligned with the electrodes of the work. Thereafter, the solder balls are inserted into the holes of the mask, the mask is removed from the work, and the work is heated in a reflow furnace to form solder bumps on the electrodes of the work.
【０００９】キャリアテープ式とは、前述吸着式とマス
ク式を併用したはんだバンプの形成方法である（参照：
特開昭２−２９５１８６号）。このキャリアテープ式
は、表面の一部分にマスク、裏面全域に紫外線剥離性接
着剤が塗布され、そこにカバーフィルムが接着された長
尺のキャリアテープを用いるものである。キャリアテー
プはワークの電極と一致したところにはんだボールを挿
入できる穴が穿設されており、該キャリアテープの表面
にはんだボールよりも小さな穴が穿設されたマスクを設
置してあって、キャリアテープの裏面には紫外線で粘着
性を失う接着剤が塗布されている。このキャリアテープ
式は、キャリアテープをはんだボールが収容された真空
装置内に置いて、表面のマスクの小さな穴から吸引する
ことによりキャリアテープの裏面から穴の中にはんだボ
ールを吸引装着する。そして裏面のカバーフィルムを剥
がし、回路基板の電極とはんだボールを位置合わせして
からキャリアテープを紫外線剥離性接着剤で回路基板に
貼り付け、吸引を解除する。その後、マスクの穴からフ
ラックスを塗布し、キャリアテープの下側からホットプ
レートで加熱してはんだバンプを形成する。はんだバン
プが形成されたならば、キャリアテープの上側から紫外
線を照射して接着剤の接着力を弱め、その後キャリアテ
ープを回路基板から剥がす。The carrier tape method is a method of forming solder bumps using both the suction method and the mask method described above (see:
JP-A-2-295186). The carrier tape type uses a long carrier tape in which a mask is applied to a part of the front surface and an ultraviolet-peelable adhesive is applied to the entire back surface, and a cover film is adhered thereto. The carrier tape is provided with holes through which solder balls can be inserted at positions corresponding to the electrodes of the work, and a mask having holes smaller than the solder balls is provided on the surface of the carrier tape. An adhesive that loses its tackiness with ultraviolet light is applied to the back surface of the tape. In the carrier tape type, the carrier tape is placed in a vacuum device in which solder balls are accommodated, and the solder balls are sucked into the holes from the back surface of the carrier tape by suctioning through small holes in a mask on the surface. Then, the cover film on the back surface is peeled off, the electrodes of the circuit board are aligned with the solder balls, and then the carrier tape is attached to the circuit board with an ultraviolet-peelable adhesive to release suction. After that, a flux is applied from a hole of the mask, and heated by a hot plate from below the carrier tape to form a solder bump. When the solder bumps are formed, ultraviolet light is irradiated from above the carrier tape to weaken the adhesive force of the adhesive, and then the carrier tape is peeled off from the circuit board.
【００１０】従来のソルダペーストを用いたはんだバン
プの形成方法は特開平８−２６４９３７号にあるよう
に、既にワークの電極と一致したところに穴が穿設され
たマスクを用いるものである。この方法は、先ずマスク
の穴とワークの電極とを一致させて重ね合わせ、マスク
の上にソルダペーストを置いてから該ソルダペーストを
スキージーで掻いてマスクの穴の中にソルダペーストを
充填する。その後、ワークをマスクとともにリフロー炉
のような加熱装置で加熱してソルダペーストを溶融させ
ることにより、ワークの電極にはんだバンプを形成す
る。そしてはんだバンプ形成後、マスクをワークから除
去するものである。A conventional method for forming a solder bump using a solder paste uses a mask in which holes are already formed at positions corresponding to electrodes of a work, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-264937. In this method, first, the mask hole and the electrode of the work are overlapped with each other so as to coincide with each other, a solder paste is placed on the mask, and then the solder paste is scratched with a squeegee to fill the mask hole with the solder paste. Thereafter, the work is heated by a heating device such as a reflow furnace together with the mask to melt the solder paste, thereby forming solder bumps on the electrodes of the work. After the formation of the solder bumps, the mask is removed from the work.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところで前述転写式
は、はんだボールを確実にワークの電極に載置すること
が困難であるという信頼性の面と、転写装置が非常に高
価であるという経済性の面とにおいて問題のあるもので
あった。即ち転写式は、吸着ヘッドにはんだボールを吸
着させた後、吸着ヘッドを移動させて吸着ヘッドのはん
だボールをワークの電極と完全に一致させなければなら
ないが、吸着ヘッドの移動を機械的に行うため、その位
置合わせの精度を出すのが非常に難しいものであった。
特に近時のようにワークや電極が非常に小さくなり、し
かも隣り合った電極の間隔が非常に近接したものでは、
ほんの少しの誤差でもはんだボールを正確に載置できな
くなる。また転写式に用いる吸着ヘッドは金属製や樹脂
製のブロックに微少で深い穴を正確に穿設しなければな
らないため、穴加工に多大な手間がかかり高価となるも
のであった。However, the transfer type described above has a reliability aspect that it is difficult to reliably mount the solder balls on the electrodes of the work, and an economical aspect that the transfer apparatus is very expensive. There was a problem in terms of. That is, in the transfer type, after the solder ball is sucked by the suction head, the suction head must be moved to make the solder ball of the suction head completely coincide with the electrode of the work, but the movement of the suction head is performed mechanically. Therefore, it is very difficult to obtain the accuracy of the alignment.
Especially when the workpieces and electrodes are very small as recently, and the distance between adjacent electrodes is very close,
Even a small error prevents the solder ball from being placed accurately. In addition, the suction head used in the transfer method requires a minute and deep hole to be accurately formed in a block made of metal or resin.
【００１２】さらに転写式では、はんだボールを吸着ヘ
ッドの穴に吸着させる際に、はんだボールを気体で吹き
上げたり、振動で大きく移動させたりするため、はんだ
ボールに静電気が帯電し、はんだボールが静電気で穴以
外のところに付着することが往々にしてあった。その結
果、はんだボールがワークの不要箇所に載置され、その
箇所ではんだボールが溶融してしまい、それが近接した
電極間で融合してブリッジを作るという問題もあった。Further, in the transfer method, when the solder ball is sucked into the hole of the suction head, the solder ball is blown up by a gas or is largely moved by vibration, so that the solder ball is charged with static electricity. It often adhered to places other than holes. As a result, there is also a problem that the solder ball is placed at an unnecessary portion of the work, and the solder ball is melted at that portion, and the solder ball fuses between adjacent electrodes to form a bridge.
【００１３】前述マスク式は、高価な装置を必要としな
いため、経済的には転写式よりも優れているが、従来の
マスク式は信頼性に問題があるものであった。つまり従
来のマスク式は、電極と一致したところにはんだボール
を挿入できる穴が穿設された金属製マスクや樹脂製マス
クを、フラックスが塗布されたワークの電極と合わせて
載置し、その後はんだボールをマスクの穴に挿入してフ
ラックスで粘着させてからマスクを除去するものであ
る。そのためマスクを除去した後に、少しの振動や衝撃
が加わると、はんだボールが電極からずれてしまうこと
があり、そのまま加熱装置で溶融されると所定の位置以
外のところではんだボールが溶融してしまう。このよう
にはんだボールが所定の位置以外のところで溶融する
と、不要な導通がおきて電子部品が不良となる。The above-mentioned mask type is economically superior to the transfer type because it does not require an expensive apparatus, but the conventional mask type has a problem in reliability. In other words, in the conventional mask type, a metal mask or resin mask that has a hole through which a solder ball can be inserted at a position corresponding to the electrode is placed along with the flux-coated work electrode, and then the solder The ball is inserted into the hole of the mask and adhered with the flux, and then the mask is removed. Therefore, if a slight vibration or impact is applied after the mask is removed, the solder ball may be displaced from the electrode, and if melted by the heating device, the solder ball is melted at a position other than a predetermined position. When the solder ball melts at a position other than the predetermined position, unnecessary conduction occurs and the electronic component becomes defective.
【００１４】はんだボールを用いるキャリアテープ式
は、キャリアテープを紫外線剥離性の接着剤でワークに
固定したまま加熱するため、振動や衝撃が加わってもは
んだボールがずれるようなことはない。しかしながら、
キャリアテープの穴にはんだボールを挿入する際に、キ
ャリアテープの上側から吸引しなければならないため、
吸引用の高価な真空装置が必要であり、またキャリアテ
ープをワークに接着した接着剤を剥がすのに高価な紫外
線照射装置も必要である等、設備に多大な費用がかかる
ものであった。In the carrier tape type using solder balls, the carrier tape is heated while being fixed to the work with an ultraviolet-peelable adhesive, so that the solder balls do not shift even when vibration or impact is applied. However,
When inserting solder balls into the holes of the carrier tape, it must be suctioned from above the carrier tape,
An expensive vacuum apparatus for suction is required, and an expensive ultraviolet irradiation apparatus is required for removing the adhesive bonding the carrier tape to the work.
【００１５】また従来のソルダペーストを用いたはんだ
バンプの形成方法は、マスクをワークに重ねる際にマス
クの穴とワークの電極とを完全に一致させることが非常
に難しく、しかもその作業に多大な手間がかかってい
た。またこの方法は、マスクをワークに重ねてからソル
ダペーストをマスクの穴に充填するときに、ソルダペー
ストをスキージーで強く掻きならすとマスクの穴とワー
クの電極とがずれてしまうことがあった。In the conventional method of forming solder bumps using a solder paste, it is very difficult to completely match the holes of the mask with the electrodes of the work when the mask is overlaid on the work, and the work requires a great deal of work. It was troublesome. Also, in this method, when the solder paste is filled into the holes of the mask after the mask is overlaid on the work, if the solder paste is strongly scraped with a squeegee, the holes of the mask may be displaced from the electrodes of the work.
【００１６】本発明は、はんだを確実にワークの電極上
に乗せてバンプを形成できるばりでなく、高価な装置を
用いなくてもはんだを容易にワークの電極に載置できる
というはんだバンプの形成方法を提供することにある。According to the present invention, not only can a solder be reliably placed on an electrode of a work to form a bump, but also a solder bump can be easily formed on an electrode of a work without using an expensive apparatus. It is to provide a method.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明者は、紙や樹脂等
と金属を張り合わせたものに紙や樹脂側からにレーザー
光線を照射するとレーザー光線の光源、波長等を適宜選
択することにより紙や樹脂だけに容易に穴をあけること
ができ、しかも金属に対しては反射して穴をあけないこ
と、そしてレーザー光線はコンピューター制御により微
小な穴を正確な位置に、しかも高速で穿設することがで
き、さらに穴がはんだボールやソルダペーストを挿入し
やすい形状になること等、レーザー光線の特性に着目し
て本発明を完成させた。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has proposed that when a laser beam is radiated from the paper or resin side onto a paper or resin bonded metal and the like, the light source, wavelength, etc. of the laser beam are appropriately selected. It can be easily drilled only, and it can reflect and not drill holes against metal, and the laser beam can drill small holes at precise positions and at high speed by computer control. The present invention has been completed by focusing on the characteristics of the laser beam, such that the holes have a shape that allows easy insertion of solder balls and solder paste.
【００１８】本発明は、ワークに紙製または樹脂製のマ
スクを耐熱性の粘着剤で貼り付ける工程；ワークに貼り
付けたマスクの上からワークの電極にレーザー光線を照
射してマスクに穴を穿設する工程；マスクの穴にはんだ
を挿入する工程；穴にはんだが挿入されたワークを加熱
装置で加熱してはんだを溶融させ、しかる後にはんだを
凝固させる工程；ワークからマスクを剥がし取る工程；
からなることを特徴とするはんだバンプの形成方法であ
る。According to the present invention, there is provided a step of attaching a paper or resin mask to a work with a heat-resistant adhesive; irradiating a laser beam onto a work electrode from above the mask attached to the work to form a hole in the mask. Setting a step; inserting solder into a hole of a mask; heating a work in which the solder is inserted into the hole with a heating device to melt the solder, and then solidifying the solder; and removing the mask from the work;
A method for forming a solder bump, comprising:
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】本発明において、はんだバンプを
形成するワークとは、ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＴＡＢ、ＭＣＭ
等のパッケージ、これらを搭載する基板、或いはＤＣＡ
方式で直接基板に搭載するチップ素子、ウエハー等であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a work for forming a solder bump includes BGA, CSP, TAB, and MCM.
Etc., a board on which these are mounted, or DCA
Chip devices, wafers, etc., which are directly mounted on a substrate by a method.
【００２０】本発明に使用するマスクは、紙や高分子樹
脂のポリイミド、フェノール、エポキシ、ベークライト
等、剥離しやすい可撓性のあるものであるが、価格、粘
着剤の塗工性、穴の加工性においては紙が最適である。The mask used in the present invention is flexible, such as paper or a polymer resin such as polyimide, phenol, epoxy and bakelite, which is easy to peel off. Paper is optimal for workability.
【００２１】本発明に使用する粘着剤としては、はんだ
付け温度に耐える耐熱性があって、はんだ付け後でも容
易に剥がし取ることができるものであれば如何なるもの
でも採用できる。特に本発明に使用する粘着剤としては
加熱することにより粘着性が向上するシリコン・アクリ
ル樹脂系の粘着剤が適している。シリコン・アクリル樹
脂系の粘着剤としては日本純薬製のＡＲＪ−１Ａがあ
る。As the adhesive used in the present invention, any adhesive can be employed as long as it has heat resistance enough to withstand the soldering temperature and can be easily peeled off even after soldering. Particularly, as the pressure-sensitive adhesive used in the present invention, a silicon-acrylic resin-based pressure-sensitive adhesive whose tackiness is improved by heating is suitable. ARJ-1A manufactured by Nippon Pure Chemical Co., Ltd. is used as a silicone-acrylic resin-based adhesive.
【００２２】本発明で使用するはんだは、はんだボール
またはソルダペーストである。The solder used in the present invention is a solder ball or a solder paste.
【００２３】本発明ではんだボールを使用する場合は、
マスクの上に大量のはんだボールを置き、ワークをバイ
ブレーターで微振動させたり、ワークを一定角度交互に
傾斜させたり、或いは軟らかい刷毛でマスク上のはんだ
ボールを掃いたりする方法が採用できる。When using solder balls in the present invention,
A method in which a large amount of solder balls are placed on a mask and the work is finely vibrated by a vibrator, the work is alternately inclined at a predetermined angle, or the solder balls on the mask are swept with a soft brush can be adopted.
【００２４】このはんだボールの挿入工程では、はんだ
ボールが０．３mm以下の極微小径である場合、はんだボ
ールやワークに少しの静電気でも帯電すると、はんだボ
ールが穴の中に挿入されないことがある。従って、微小
径のはんだボールを使用するときには帯電防止が必要で
ある。この帯電防止策としては、粘着剤やはんだ付けに
使用するフラックスに予め少量の帯電防止剤を添加して
おいたり、或いはワークにマスクを粘着後に帯電防止剤
をマスクの上に塗布したりする手段を採用できる。In the solder ball insertion step, when the solder ball has a very small diameter of 0.3 mm or less, the solder ball may not be inserted into the hole if the solder ball or the work is charged with a little static electricity. Therefore, when a solder ball having a small diameter is used, it is necessary to prevent charging. As an antistatic measure, a small amount of an antistatic agent is added to an adhesive or a flux used for soldering in advance, or an antistatic agent is applied on a mask after the mask is adhered to a work. Can be adopted.
【００２５】マスクの穴にはんだボールを挿入後、加熱
してはんだボールを溶融し、ワークの電極にはんだ付け
するが、このときフラックスを用いた方がはんだ付け性
は良好となる。フラックスの用い方としては、はんだボ
ールをマスクの穴に挿入する前にマスクの穴の中に塗布
しておいたり、或いははんだボールをマスクの穴に挿入
後にはんだボールとマスクの穴の中に塗布したりしても
よい。After the solder balls are inserted into the holes of the mask, they are heated to melt the solder balls and soldered to the electrodes of the work. At this time, the use of a flux improves the solderability. As for the method of using the flux, apply the solder ball into the mask hole before inserting it into the mask hole, or apply the solder ball into the mask hole after inserting the solder ball into the mask hole Or you may.
【００２６】はんだボールをマスクの穴に挿入する前に
フラックスを塗布する場合、フラックスが粘着性のある
ものでは、フラックスが穴以外のところに付いている
と、該フラックスにはんだボールが付着して穴の中に挿
入されなくなったり、或いははんだボールが穴以外のと
ころに付着したまま加熱されて溶融したはんだが他のは
んだボールに融合して部分的にはんだの量が多いバンプ
となってしまう。そこでフラックスを使用する場合は、
粘着性のないフラックス、例えば固形成分を極めて少な
くした水溶性のフラックスがよい。When the flux is applied before inserting the solder ball into the hole of the mask, if the flux is sticky, if the flux is attached to a place other than the hole, the solder ball adheres to the flux. The solder may not be inserted into the hole, or the solder melted by heating while the solder ball adheres to a portion other than the hole may fuse with another solder ball to partially form a bump having a large amount of solder. So when using flux,
A non-sticky flux, for example, a water-soluble flux having extremely low solid components is preferred.
【００２７】この水溶性のフラックスにシリコンオイル
を添加しておくと、はんだボールの転がりを良好にして
穴への挿入をより一層容易にすることができる。また、
微小はんだボールを用いる場合、マスクの上ではんだボ
ールを転がすと微小はんだボールが帯電して、穴への挿
入が円滑にならないため、水溶性フラックスに帯電防止
剤を添加しておくことも微小はんだボール使用上の対策
の一つである。If silicone oil is added to this water-soluble flux, the rolling of the solder balls can be improved and the insertion into the holes can be further facilitated. Also,
When using small solder balls, if the solder balls are rolled on a mask, the small solder balls will be charged and the insertion into the holes will not be smooth, so it is necessary to add an antistatic agent to the water-soluble flux. This is one of the measures for using the ball.
【００２８】また本発明でソルダペーストを使用する場
合は、マスクの上にソルダペーストを置き、該ソルダペ
ーストをスキージーで掻いてマスクの穴にソルダペース
トを充填する。When a solder paste is used in the present invention, the solder paste is placed on a mask, and the solder paste is scratched with a squeegee to fill the holes of the mask with the solder paste.
【００２９】本発明でマスクに穴を穿設するレーザー照
射装置としては、炭酸ガスレーザー照射装置が紙や樹脂
への精度のよい穿設、高作業性等の点において好適であ
る。In the present invention, as a laser irradiation apparatus for perforating a hole in a mask, a carbon dioxide laser irradiation apparatus is suitable in terms of high-precision perforation of paper or resin, high workability, and the like.
【００３０】本発明でマスクの穴にはんだを挿入後、は
んだを溶融させるには、リフロー炉、赤外線照射装置、
レーザー照射装置、ヒーターブロック等の加熱装置を使
用する。ＢＧＡ、ＣＳＰのような電子部品にはんだバン
プを形成する場合は電子部品全体を加熱するリフロー炉
が大量生産に適しているが、電子部品を搭載する基板で
は、はんだバンプ形成後、電子部品をはんだ付けするた
めに再度加熱しなければならないため、度重なる加熱に
よりはんだバンプ形成箇所以外の箇所が酸化や劣化する
恐れが出てくる。このような場合には、はんだバンプ形
成箇所だけが加熱のできる赤外線照射装置、レーザー照
射装置、ヒーターブロック等の局部加熱可能な装置が適
している。In order to melt the solder after the solder is inserted into the hole of the mask in the present invention, a reflow furnace, an infrared irradiation device,
Use a heating device such as a laser irradiation device and a heater block. When solder bumps are formed on electronic components such as BGA and CSP, a reflow furnace that heats the entire electronic components is suitable for mass production. However, on a board on which electronic components are mounted, after the solder bumps are formed, the electronic components are soldered. Since it is necessary to heat again to attach the solder bumps, repeated heating may cause oxidation and deterioration of portions other than the solder bump formation portions. In such a case, a device capable of locally heating, such as an infrared irradiation device, a laser irradiation device, or a heater block, which can heat only the solder bump formation portion, is suitable.
【００３１】[0031]
【実施例】以下図面に基づいて本発明のはんだバンプの
形成方法を説明する。図１〜５は、はんだボールを用い
た本発明のはんだバンプ形成方法の各工程を説明する図
である。図６は図１〜５のうち図３と置き換えることに
よりソルダペーストを用いたはんだバンプの形成方法の
各工程となる。先ず図１〜５に基づいてはんだボールを
用いたときのはんだバンプの形成方法について説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for forming a solder bump according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 are diagrams illustrating each step of the solder bump forming method of the present invention using a solder ball. FIG. 6 shows the steps of a method of forming a solder bump using a solder paste by replacing FIG. 3 among FIGS. First, a method of forming a solder bump when a solder ball is used will be described with reference to FIGS.
【００３２】○ワークにマスクを貼り付ける工程（図
１） マスク１に耐熱性の粘着剤２を塗工しておく。またワー
ク３の表面には多数の電極４・・・が設置されており、
その周囲はソルダーレジスト５で被覆されている。マス
ク１を矢印Ａのように載置して粘着剤２でワーク３の表
面に貼り付ける。このとき粘着剤が熱圧着性のものであ
れば、マスク１の上から加熱されたブロックや鏝等で押
圧してマスクをワークに強固に熱圧着する。A process of attaching a mask to a work (FIG. 1) A mask 1 is coated with a heat-resistant adhesive 2. On the surface of the work 3, a large number of electrodes 4 are provided.
The periphery is covered with a solder resist 5. The mask 1 is placed as shown by the arrow A, and is attached to the surface of the work 3 with the adhesive 2. At this time, if the pressure-sensitive adhesive is a thermocompression-bonding material, the mask is firmly thermocompression-bonded to the work by being pressed from above the mask 1 with a heated block or iron.
【００３３】○マスクの穿設工程（図２） マスク１の上から電極４に焦点を合わせたレーザー光線
６を照射し、電極４上のマスク１および粘着剤２が貫通
された穴７を穿設する。本発明で使用するレーザー光線
は、紙や樹脂等を容易に貫通するが、金属である電極に
当たると反射して、電極に対しては何の損傷も与えない
ものである。A mask drilling step (FIG. 2) A laser beam 6 focused on the electrode 4 is irradiated from above the mask 1 to drill a hole 7 on the electrode 4 through which the mask 1 and the adhesive 2 penetrate. I do. The laser beam used in the present invention easily penetrates paper, resin, or the like, but reflects when hitting a metal electrode, and does not cause any damage to the electrode.
【００３４】○マスクの穴へのはんだボールの挿入工程
（図３） マスク１に穿設された穴７・・・にはんだボール８を挿
入する。マスク１の穴７は、はんだボールの直径よりも
僅かに大きい状態で穿設されており、各穴にははんだボ
ールが一個しか入らないようになっている。ところで、
はんだボールと電極とをはんだ付けするためにはフラッ
クスが必要であるが、フラックスの塗布時期ははんだボ
ールの挿入前、或いは後となる。Step of inserting solder balls into holes of mask (FIG. 3) Solder balls 8 are inserted into holes 7... Formed in the mask 1. The holes 7 in the mask 1 are drilled in a state that is slightly larger than the diameter of the solder balls, and each hole can receive only one solder ball. by the way,
A flux is required to solder the solder ball and the electrode, but the flux is applied before or after the solder ball is inserted.
【００３５】○はんだの溶融工程（図４） マスクの穴にはんだが挿入されたワークを図示しないリ
フロー炉のような加熱装置で加熱してはんだを溶融させ
る。溶融したはんだがワークの電極と金属的に接合した
ならば、はんだの溶融温度以下に冷却してはんだを凝固
させ、はんだバンプ９を形成させる。Solder melting step (FIG. 4) The work in which the solder is inserted into the holes of the mask is heated by a heating device such as a reflow furnace (not shown) to melt the solder. When the molten solder has been metallically joined to the electrodes of the work, the solder is cooled to a temperature lower than the melting temperature of the solder to solidify the solder and form solder bumps 9.
【００３６】○マスクの剥離工程（図５） はんだが凝固してワーク３の電極４にはんだバンプ９が
形成されたならば、マスク１を矢印Ｂのように引っ張っ
てワーク３から剥離する。Mask stripping step (FIG. 5) When the solder has solidified and the solder bumps 9 are formed on the electrodes 4 of the work 3, the mask 1 is pulled as shown by the arrow B and peeled from the work 3.
【００３７】続いてはんだボールを用いたはんだバンプ
形成方法の具体例について説明する。Next, a specific example of a method for forming solder bumps using solder balls will be described.
【００３８】ワークは、直径０．１８mmの円形の電極が
１５０個格子状に設置されたＣＳＰ基板である。マスク
は厚さが０．２mmの紙であり、片面に熱圧着性の粘着剤
が塗工されている。ＣＳＰ基板の電極設置面にマスクの
粘着剤塗工面を押し当て、１００℃に加熱されたヒータ
ーブロックで熱圧着する。マスクを圧着したＣＳＰ基板
に対し、マスクの上からワークの電極に向けて炭酸ガス
レーザー照射装置でレーザー光線を照射してマスクに穴
を穿設する。炭酸ガスレーザー照射装置は、予め電極位
置を入力したコンピューター制御により電極上部に正確
に穴が穿設できるようになっている。穴の断面は逆台形
であり、上部の直径が０．３mm、下部の直径が０．２７
mmである。穴が穿設されたマスクの上から帯電防止剤と
シリコンオイルが添加された水溶性フラックス（溶剤は
アルコール）をスプレーで塗布し、溶剤を乾燥させる。
その後、直径が０．２mmのはんだボールをマスクの穴に
挿入する。はんだボールの挿入作業は、ＣＳＰ基板の周
囲を囲いで囲い、マスクの上に大量に載置してから刷毛
ではんだボールを掃きならし、全ての穴にはんだボール
を挿入する。マスクの全ての穴にはんだボールを挿入し
たならば、ＣＳＰ基板をリフロー炉の中で加熱してはん
だボールを溶融し、電極にはんだバンプを形成する。は
んだが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極に
は、はんだバンプが形成されていた。The work is a CSP substrate on which 150 circular electrodes having a diameter of 0.18 mm are arranged in a grid. The mask is a paper having a thickness of 0.2 mm, and a thermocompression adhesive is applied on one side. The adhesive-coated surface of the mask is pressed against the electrode installation surface of the CSP substrate, and thermocompression bonding is performed by a heater block heated to 100 ° C. The CSP substrate on which the mask is pressed is irradiated with a laser beam from the top of the mask toward the electrode of the work using a carbon dioxide laser irradiation device to form holes in the mask. The carbon dioxide laser irradiator is capable of accurately drilling a hole in the upper part of the electrode by computer control in which the position of the electrode is input in advance. The cross section of the hole is an inverted trapezoid, with the upper part having a diameter of 0.3 mm and the lower part having a diameter of 0.27.
mm. A water-soluble flux (solvent is alcohol) to which an antistatic agent and silicone oil are added is applied by spraying from above the mask in which the holes are formed, and the solvent is dried.
Then, a solder ball having a diameter of 0.2 mm is inserted into the hole of the mask. In the operation of inserting the solder balls, the periphery of the CSP substrate is surrounded and placed in a large amount on a mask, then the solder balls are swept with a brush, and the solder balls are inserted into all the holes. After the solder balls have been inserted into all the holes of the mask, the CSP substrate is heated in a reflow furnace to melt the solder balls and form solder bumps on the electrodes. After the solder was solidified, the mask was peeled off and solder bumps were formed on all the electrodes.
【００３９】次に図１、２、６、４、５に基づいてソル
ダペーストを用いたはんだバンプの形成方法について説
明する。Next, a method of forming a solder bump using a solder paste will be described with reference to FIGS.
【００４０】○ワークにマスクを貼り付ける工程（図
１） 粘着剤２が塗工されたマスク１を多数の電極４・・・が
設置されたワーク３の表面に貼り付ける。Step of attaching mask to work (FIG. 1) The mask 1 coated with the adhesive 2 is attached to the surface of the work 3 on which a large number of electrodes 4...
【００４１】○マスクの穿設工程（図２） マスク１の上方からレーザー光線６を照射し、電極４上
に穴７を穿設する。Step of Perforating Mask (FIG. 2) A laser beam 6 is irradiated from above the mask 1 to form a hole 7 on the electrode 4.
【００４２】○マスクの穴へのソルダペーストの挿入工
程（図６） 穴７が穿設されたマスク１の上の一側にソルダペースト
１０を載置し、該ソルダペーストをスキージー１１で矢
印Ｃ方向に掻いて穴７に挿入する。ソルダペーストは、
粉末はんだとペースト状フラックスとを混練したもので
あるため、別途フラックスを塗布する必要がない。Step of Inserting Solder Paste into Hole in Mask (FIG. 6) Solder paste 10 is placed on one side of mask 1 in which hole 7 has been drilled, and this solder paste is squeezed with arrow C into arrow C. And insert it into the hole 7. Solder paste is
Since the powder solder and the paste-like flux are kneaded, there is no need to separately apply a flux.
【００４３】○はんだの溶融工程（図４） マスクの穴にはんだが挿入されたワークを図示しないリ
フロー炉のような加熱装置で加熱してはんだを溶融させ
る。溶融したはんだがワークの電極と金属的に接合した
ならば、はんだの溶融温度以下に冷却してはんだを凝固
させ、はんだバンプ９を形成させる。Solder melting step (FIG. 4) The work in which the solder is inserted into the hole of the mask is heated by a heating device such as a reflow furnace (not shown) to melt the solder. When the molten solder has been metallically joined to the electrodes of the work, the solder is cooled to a temperature lower than the melting temperature of the solder to solidify the solder and form solder bumps 9.
【００４４】○マスクの剥離工程（図５） はんだが凝固してワーク３の電極４にはんだバンプ９が
形成されたならば、マスク１を矢印Ｂのように引っ張っ
てワーク３から剥離する。Mask Stripping Step (FIG. 5) When the solder is solidified and the solder bumps 9 are formed on the electrodes 4 of the work 3, the mask 1 is pulled as shown by the arrow B and peeled from the work 3.
【００４５】さらに続いてソルダペーストを用いたはん
だバンプ形成方法の具体例について説明する。Next, a specific example of a method for forming a solder bump using a solder paste will be described.
【００４６】ワークは、直径０．１８mmの円形の電極が
１５０個格子状に設置されたＣＳＰ基板である。マスク
は厚さが０．３mmの紙であり、片面に熱圧着性の粘着剤
が塗工されている。ＣＳＰ基板の電極設置面にマスクの
粘着剤塗工面を押し当て１００℃のヒーターブロックで
熱圧着する。マスクを圧着したＣＳＰ基板に対し、マス
クの上から炭酸ガスレーザー照射装置でレーザー光線を
照射して電極上のマスクに穴を穿設する。穴の断面は逆
台形であり、上部の直径が０．３２mm、下部の直径が
０．２８mmである。穴が穿設されたマスクの上にソルダ
ペースト（６３Ｓｎ−Ｐｂ）を載置し、該ソルダペース
トをスキージーで掻いて、穴の中にソルダペーストを挿
入する。マスクの全ての穴にソルダペーストを挿入した
ならば、ＣＳＰ基板をリフロー炉の中で加熱してはんだ
ボールを溶融し、電極にはんだバンプを形成する。はん
だが凝固後、マスクを剥がしたところ全ての電極には、
はんだバンプが形成されていた。The work is a CSP substrate on which 150 circular electrodes having a diameter of 0.18 mm are arranged in a grid. The mask is 0.3 mm thick paper, and one side is coated with a thermocompression adhesive. The pressure-sensitive adhesive-coated surface of the mask is pressed against the electrode installation surface of the CSP substrate and thermocompression-bonded with a 100 ° C. heater block. A laser beam is irradiated from above the mask on the CSP substrate to which the mask has been pressed by a carbon dioxide laser irradiation device to form holes in the mask on the electrodes. The cross section of the hole is inverted trapezoidal, with the upper diameter being 0.32 mm and the lower diameter being 0.28 mm. A solder paste (63Sn-Pb) is placed on the mask in which the holes have been formed, and the solder paste is scraped with a squeegee to insert the solder paste into the holes. After the solder paste has been inserted into all the holes of the mask, the CSP substrate is heated in a reflow furnace to melt the solder balls and form solder bumps on the electrodes. After the solder solidified, the mask was peeled off and all the electrodes
Solder bumps were formed.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば微
少で多数の電極を有するワークへのはんだバンプの形成
が真空装置、搭載装置、紫外線照射装置のような高価な
設備を必要とせず安価に行えるばかりでなく、マスクへ
の穴の穿設をレーザー光線で行うため、ワークの電極上
だけに正確に、しかもきれいな穴となって、はんだボー
ルやソルダペーストの挿入を確実に行うことができるも
のであり、さらにはワークとマスクを粘着剤で付着させ
ておくため、はんだの挿入時、特にソルダペーストの挿
入時にスキージーの強い力で掻いてもマスクがずれない
ことから、はんだの未挿入が皆無となって全ての電極に
はんだバンプが必ず形成できるという経済性、信頼性に
おいて従来にない優れた効果を奏するものである。As described above, according to the present invention, it is possible to form solder bumps on a work having minute and many electrodes without using expensive equipment such as a vacuum apparatus, a mounting apparatus, and an ultraviolet irradiation apparatus. Not only can it be performed at low cost, but also because holes are drilled in the mask with a laser beam, so accurate and clean holes can be formed only on the electrodes of the work, and solder balls and solder paste can be inserted reliably. In addition, since the work and the mask are adhered with an adhesive, the mask does not shift even when the solder is inserted, especially when the solder paste is inserted, even with the strong force of a squeegee. This provides an unprecedented superior effect in economy and reliability that solder bumps can be formed on all the electrodes without any electrode.
【図１】ワークにマスクを貼り付ける工程FIG. 1 is a process of attaching a mask to a work.
【図２】マスクの穿設工程FIG. 2 is a process of forming a mask.
【図３】マスクの穴へのはんだボールの挿入工程FIG. 3 is a process of inserting solder balls into holes of a mask.
【図４】はんだの溶融工程FIG. 4 is a solder melting process.
【図５】マスクの剥離工程FIG. 5 is a mask peeling step.
【図６】マスクの穴へのソルダペーストの挿入工程FIG. 6 is a process of inserting a solder paste into a hole of a mask.
１ マスク ２ 粘着剤 ３ ワーク ４ 電極 ５ ソルダーレジスト ６ レーザー光線 ７ 穴 ８ はんだボール ９ はんだバンプ １０ ソルダペースト １１ スキージー Reference Signs List 1 mask 2 adhesive 3 work 4 electrode 5 solder resist 6 laser beam 7 hole 8 solder ball 9 solder bump 10 solder paste 11 squeegee
Claims (3)
熱性の粘着剤で貼り付ける工程；ワークに貼り付けたマ
スクの上からワークの電極にレーザー光線を照射してマ
スクに穴を穿設する工程；マスクの穴にはんだを挿入す
る工程；穴にはんだが挿入されたワークを加熱装置で加
熱してはんだを溶融させ、しかる後にはんだを凝固させ
る工程；ワークからマスクを剥がし取る工程；からなる
ことを特徴とするはんだバンプの形成方法。1. A step of attaching a paper or resin mask to a work with a heat-resistant adhesive; irradiating a laser beam onto a work electrode from above the mask attached to the work to form a hole in the mask. A step of inserting a solder into a hole of a mask; a step of heating a work in which the solder is inserted into the hole by a heating device to melt the solder, and then solidifying the solder; and a step of removing the mask from the work. A method for forming a solder bump, comprising:
を特徴とする請求項１記載のはんだバンプの形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the solder is a solder ball.
とを特徴とする請求項１記載のはんだバンプの形成方
法。3. The method according to claim 1, wherein the solder is a solder paste.
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