JP2000340590A - 配線基板の半田バンプフラッタニング方法並びにその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板上に形成される半田バンプの高さを
平坦化するフラッタニング方法、並びに半田バンプの高
さを平坦化するフラッタニング装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】 配線基板上の半田バンプを平坦化するベ
ッドと、該ヘッドを上下に駆動する駆動部と、ヘッドと
平行に設けたステージと、ヘッドと基板との間の距離を
計測してヘッドの降下距離を算出する計測器とで半田バ
ンプをフラッタリングすることを特徴とするフラッタニ
ング方法並びに装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に形成された
半田バンプの高さを平坦化するフラッタニング方法、並
びに半田バンプの高さを平坦化するフラッタニング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の電子部品を配線基板上に
実装してなる電子機器の組み立ては、電子部品の電極パ
ッド上や配線基板の電極パッド上に半田バンプを形成
し、この半田バンプを介して電子部品を配線基板に接続
実装する方法がとられている。配線基板、並びに電子部
品への半田バンプの形成は、蒸着、メッキ、印刷等によ
り形成され、半田バンプが形成された配線基板にフラッ
クスを介して電子部品を実装し、半田の融点以上に加熱
されたリフロー炉を通すことにより半田を溶融して両者
を接続する。

【０００３】ところで、配線基板には半田バンプが蒸
着、メッキ、印刷等により形成されるが、いずれの方法
によってもバンプの高さに誤差がでてくるため、この状
態で該半田バンプに電子部品の電極パッドを実装しよう
とすると、うまく実装できなかったり、接続が不十分な
部分が生じる等の不都合が発生する。そのために、基板
上に半田バンプを形成した後に半田バンプの高さを平坦
化（フラッタニング）し、フラッタニングすることによ
りバンプの高さのバラツキをなくして実装時の電子部品
の位置ずれを防止し、両者の接続不良を低減している。

【０００４】また、フラッタニングすることにより配線
基板の所定箇所に所定量の半田のバンプが形成されてい
るか否かの検査を、バンプ先端の平坦部面積を測定する
ことにより、容易に各々のバンプの半田量を推定するこ
とができる。即ち、半田バンプの高さが一定であれば、
頂上の平坦部の面積を測定することにより、供給量の少
ないバンプは平坦部面積も小さく、逆に供給量が多けれ
ば平坦部の面積が大きくなるため、検査時に面積の上限
と下限を規定しておけば、バンプの半田量を極めて容易
に判定することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半田
バンプの高さと半田供給量は、配線基板に電子部品を実
装する工程で極めて重要な要素となる。従来、このよう
な重要なフラッタニングは荷重制御で行われていた。し
かしながら、荷重制御は、半田バンプが形成された配線
基板にフラッタニングのヘッドを押しつけ、一定の荷重
を掛けて平坦化する方法であるため、半田バンプの大き
さ（半田の量）のバラツキによってバンプを潰す高さに
バラツキが生じる。このため、バンプの高さを一定とす
ることは極めて困難であった。

【０００６】また、フラッタニングのヘッドを一定の距
離降下させる方法も実施されているが、この方法では、
配線基板の厚さのバラツキがまともに影響し、精度の高
いフラットニングができなかった。例え１００μｍのバ
ンプの高さを平坦化するのに、基板の厚さが±０．１ｍ
ｍばらついても、実装時に不具合が生じる危険性があっ
た。このため、半田バンプの高さを正確に一定にするフ
ラッタニング方法並びにその装置の出現が望まれてい
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる欠陥を
解決し、配線基板上に形成される半田バンプの高さを平
坦化するフラッタニング方法を提供するとともに、該フ
ラッタニング方法を実施するフラッタニング装置を供給
することにある。即ち、本発明は、配線基板上の所定位
置に形成した半田バンプの頭を平坦化して基板面からの
高さを一定に揃える半田バンプの平坦化方法であって、
基板上に形成したバンプを平坦化するヘッドと、該ヘッ
ドを上下動させる駆動部と、ヘッドと平行に配置され基
板面を押し付けるステージと、ヘッドと基板面との距離
を計測する計測器とからなり、該計測器により基板面と
ヘッドとの距離を検出してヘッドの降下距離を算出し、
ヘッドを降下させてバンプの頭を押しつぶし、バンプの
基板面からの高さを一定にすることを特徴とする配線基
板の半田バンプフラッタニング方法である。

【０００８】また、装置に関する本発明は、配線基板上
の所定位置に形成した半田バンプの頭を平坦化するヘッ
ドと、該ヘッドを上下動させる駆動部と、ヘッドと平行
に配置され基板面を押し付けるステージと、ヘッドと基
板面との距離を計測する計測器とからなり、該計測器に
より基板面とヘッドとの距離を検出してヘッドの降下距
離を算出して算出距離に従ってヘッドを降下させ、バン
プの頭を押しつぶしてバンプの基板面からの高さを一定
にすることを特徴とする配線基板の半田バンプフラッタ
ニング装置である。

【０００９】本発明方法並びに本発明の装置は、配線基
板の表面を基準として変位制御で半田バンプを平坦化す
るので、基板の厚さや反りに影響されず、バンプの半田
量（バンプの大きさ）のバラツキにも左右されることな
く精度の高いフラッタニングが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
により詳細に説明する。図１乃至図４は本発明の一実施
形態を示すもので、１は計測器で、本実施形態では非接
触式のレーザ変位計を採用し、配線基板１１の表面を検
出する。２は図示しない駆動部により上下に移動可能な
ヘッドで、該ヘッド２にはヘッド２に発生する荷重を検
出する荷重センサー３が取り付けられている。４は半田
バンプを形成した配線基板１１をセットするステージ
で、該ステージ４はヘッド２と平行に配置され、それぞ
れにはヒーターが内蔵されている。１２は配線基板１１
に設けた半田バンプで、配線基板１１に設けた半田バン
プ１２を平坦化するには、図１に示すように半田バンプ
１２を設けた配線基板１１をステージ４にセットする。
なお、図１は配線基板１１が反っていることを強調して
ある。

【００１１】ステージ４に配線基板１１をセットしたな
らば、先ずヘッド２を降下させて半田バンプ１２に接触
させ、更に降下させて、図２に示すように荷重センサー
３が配線基板１１の反りを矯正する荷重まで配線基板１
１を加圧する。配線基板１１の反りが矯正される荷重に
達した時点でヘッド２の降下を止め、次に非接触式変位
計１で配線基板１１の高さ（厚さ）を測定する。ヘッド
２並びにステージ４に内蔵したヒーターは半田バンプの
変形抵抗を減少させるために作業開始時点から作動させ
ておいて、半田バンプ１２を加熱する。なお、ヘッド２
並びにステージ４に内蔵したヒーターを配線基板１１の
反りが矯正される荷重に達した時点で作動させてもよい
ことは勿論である。半田バンプ１２が適度の温度（例え
ば１００°Ｃ）に達し、半田の変形抵抗が減少したなら
ばバンプ１２が所定の高さになるようヘッド２を降下さ
せる。降下させる距離は非接触式変位計１の測定結果に
基づいて算出する。算出した距離だけヘッド２を降下さ
せ、半田バンプ１２の頭を平坦化し、半田バンプが平坦
化されたならばヘッド２を上昇させてフラッタニングを
完了する。

【００１２】上述した実施形態では、非接触式変位計１
により配線基板１１表面までの距離（配線基板の厚さ）
の測定を１回行う例につき説明したが、必要に応じてフ
ラッタニングが完了する直前に再度計測し、変形量を補
正することも可能である。また、上記実施形態では配線
基板表面を検出する計測器１として非接触式レーザ変位
計を使用したが、接触式の変位計を使用してもよいこと
は勿論である。図中１３は半田バンプ１２をその上に形
成した電極、１４は配線基板１１に設けたレジストであ
る。

【００１３】上述したように、本発明は、配線基板１１
上に形成したバンプ１２を平坦化するヘッド２と、該ヘ
ッド２を上下動させる駆動部と、ヘッド２と平行に配置
され基板面を押し付けるステージ４と、ヘッド２と配線
基板１１の表面との距離を計測する計測器１とからな
り、先ずヘッド２をバンプ１２に押しつけるとともに基
板の反りを矯正し、この時点で計測器１により基板面と
ヘッドとの距離を検出してヘッド２の降下距離を算出
し、算出した距離だけヘッド２を降下させてバンプ１２
の頭を押しつぶし、バンプ１２の配線基板１１の表面か
らの高さを一定にする配線基板の半田バンプフラッタニ
ング方法である。このようなフラッタニング方法によれ
ば配線基板１１の表面を基準に変位制御によりバンプ１
２の平坦化を行うことができるのでバンプ１２の大きさ
のバラツキや基板板厚のバラツキに影響されることなく
精度の高いフラッタニングが可能となる。

【００１４】図４乃至図６は本発明の第２の実施形態を
示すもので、図１〜３と同一箇所には同一符号を付けて
ある。図において３１は配線基板１１の反りを矯正する
矯正ブロックで、該矯正ブロック３１を降下することに
より図５に示すように先ず配線基板１１の反りを矯正す
る。このように矯正ブロック３１で基板１１の反りを矯
正した状態で変位計１で配線基板１１の表面の高さを、
矯正ブロック３１までの距離として計測する。次いで矯
正ブロック３１までの距離の測定結果から、ヘッド２の
降下量を算出し、ヘッド２をその降下量だけ降下させて
図６に示すようにフラッタニングを行う。

【００１５】計測器１としてレーザ変位計を用い、配線
基板表面を直接計測すると、配線基板表面に設けたレジ
スト１４による凹凸等の影響を受けることがあるため、
特に基板を流して連続処理をする場合には、予めレーザ
光を照射する位置を画像処理して位置決めを確実にして
おく工夫が必要となるが、上記したように矯正ブロック
３１を採用することで、基板表面の凹凸の影響を避ける
ことができるため、より精度の高いフラッタニングが可
能となり、連続処理も容易となる。

【００１６】

【実施例】厚さ１．０ｍｍのガラスエポキシ配線基板に
直径１００μｍの電極を設け、この電極上に１００μｍ
の半田バンプを印刷法により２５０μｍのピッチで、２
０×２０の格子状に形成した。この配線基板を図４に示
すフラッタニング装置のステージ４にセットし、矯正ブ
ロック３１に矯正荷重として１ｋｇｆの荷重を掛けて反
りを矯正し、レーザ変位計で矯正ブロック３１までの距
離を計測し、バンプの高さが基板表面から４０μｍとな
るようにヘッド２の降下量を算出し、ヘッド２を降下さ
せた。ステージ４とヘッド２に内蔵したヒーターの温度
を制御して半田バンプ１２の温度が１００°Ｃになるよ
うにセットしてヘッド２を降下させた。フラッタニング
時の荷重はヘッド２に設けた荷重センサーで４８ｋｇｆ
であった。フラッタニング後、それぞれの半田バンプ１
２の高さを調べた結果、全てが同一の高さに平坦化され
ていた。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により配線
基板上に設けた半田バンプを該基板面に対して同じ高さ
に平坦化できるので、平坦化したバンプに電子部品の電
極を実装する際、電子部品が基板から落ちるようなこと
がなく、また、バンプと電子部品の電極とは全て均一に
接触した状態でリフロー炉で半田付けされるので、接続
不良等の不具合が生じることもなく、配線基板に電子部
品を実装した電子機器の品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すもので、フラッタニ
ング装置に配線基板をセットした状態を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態を示すもので、配線基板の
反りを矯正し、配線基板の高さを測定する状態を示す説
明図である。

【図３】発明の一実施形態を示すもので、半田バンプを
平坦化する状態を 示す説明図である。

【図４】本発明の第二の実施形態を示すもので、フラッ
タニング装置に配線基板をセットした状態を示す説明図
である。

【図５】本発明の第二の実施形態を示すもので、配線基
板の反りを矯正し、配線基板の高さを測定する状態を示
す説明図である。

【図６】本発明の第二の実施形態を示すもので、半田バ
ンプを平坦化する状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 計測器 ２ ベッド ３ 荷重センサー ４ ステージ １１ 配線基板 １２ バンプ ３１ 矯正ブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上の所定位置に形成した半田バ
   ンプの頭を平坦化して基板面からの高さを一定に揃える
   半田バンプの平坦化方法において、基板上に形成したバ
   ンプを平坦化するヘッドと、該ヘッドを上下動させる駆
   動部と、ヘッドと平行に配置され基板面を押し付けるス
   テージと、ヘッドと基板面との距離を計測する計測器と
   からなり、該計測器により基板面とヘッドとの距離を検
   出してヘッドの降下距離を算出し、ヘッドを降下させて
   バンプの頭を押しつぶし、バンプの基板面からの高さを
   一定にすることを特徴とする配線基板の半田バンプフラ
   ッタニング方法。
2. 【請求項２】 配線基板上の所定位置に形成した半田バ
   ンプの頭を平坦化するヘッドと、該ヘッドを上下動させ
   る駆動部と、ヘッドと平行に配置され基板面を押し付け
   るステージと、ヘッドと基板面との距離を計測する計測
   器とからなり、該計測器により基板面とヘッドとの距離
   を検出してヘッドの降下距離を算出して算出距離に従っ
   てヘッドを降下させ、バンプの頭を押しつぶしてバンプ
   の基板面からの高さを一定にすることを特徴とする配線
   基板の半田バンプフラッタニング装置。