JP2000508123A

JP2000508123A - 集積回路パッケージのｉ／ｏパッド上にはんだ玉を配置するための振動テンプレート方法

Info

Publication number: JP2000508123A
Application number: JP10532181A
Authority: JP
Inventors: エコノミー，ケネス・ウォルター; ノレル，ロナルド・アレン; ブマン，リチャード・リー
Original assignee: ユニシス・コーポレイション
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2000-06-27
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: US5839191A; JP3276374B2; WO1998033210A1; EP0958603A1

Abstract

(57)【要約】下記のステップによって集積回路パッケージ（１０）の多数のＩ／Ｏパッド（１３）上にはんだ玉（５１）が置かれる。すなわちこれらのステップとは、（ａ）Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口（４４ｂ）をテンプレート表面に有する通路を備えたテンプレート（４４）を設けるステップと、（ｂ）複数のはんだ玉をテンプレートの表面に流し込むステップと、（ｃ）テンプレートを振動させ、テンプレート開口の各々にそれぞれのはんだ玉を置くようにするステップと、（ｄ）振動ステップの後にテンプレートをひっくり返し、通路に真空吸引力を与えながら、余分なはんだ玉をテンプレートから取除くステップと、（ｅ）ひっくり返されたテンプレート上のはんだ玉が集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドと整列すると、通路から真空吸引力を排除するステップとである。振動ステップにより、はんだ玉を超える真空漏れが最小になる位置においてはんだ玉がテンプレート開口に固定され、テンプレートがひっくり返されたときにテンプレート開口からはんだ玉が落ちないようになる。また、ステップ（ａ）から（ｄ）によりはんだ玉がＩ／Ｏパッドのすべての上で平行に置かれるようになり、これらのステップが行なわれる時間はピックアンドプレースマシンによりはんだ玉が順次Ｉ／Ｏパッドのすべての上に置かれる時間よりも何倍も短い。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称：集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を配置するための振動テンプレート方法発明の背景この発明は集積回路パッケージの分野に関し、特に、集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にはんだフラックスを分配し、その後これらの融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を配置するための方法に関する。先行技術においては多くのタイプの集積回路パッケージがある。典型的に、集積回路パッケージは比較的薄くて平らな長方形の本体を有する。パッケージの本体の各辺は通常は約１インチから３インチの長さであり、本体の厚さは通常は約４分の１インチである。集積回路パッケージの本体部分には、１つまたはそれ以上の集積回路チップが収容される。これは、集積回路パッケージの本体にキャビティを設け、このキャビティにチップを置くことによって行なわれる。その後、キャビティは蓋で覆われるか、エポキシなどの封入剤で満たされる。先行技術の集積回路パッケージの中には、多数のＩ／Ｏ端子（入力／出力端子）も含まれる。これらの端子は通常、集積回路パッケージの１つの面から延び、パッケージの本体に収容された各集積回路チップに対して電気信号の授受を行なう手段を与える。あるタイプの集積回路パッケージでは、Ｉ／Ｏ端子は複数の金属ピンとして構成される。このタイプの集積回路パッケージはピングリッドアレイパッケージと呼ばれる。いくつかのピングリッドアレイパッケージを印刷回路板などの基板に取付けるために、ピングリッドアレイパッケージの各ピンに対して、メッキされた金属孔が基板を通してそれぞれ設けられ、ピンが孔の中にはんだ付けされる。より最近のタイプの別の集積回路パッケージでは、Ｉ／Ｏ端子ははんだ玉のアレイとして構成される。このタイプの集積回路パッケージは通常、ボールグリッドアレイパッケージと呼ばれる。いくつかのボールグリッドアレイパッケージを印刷回路板などの基板に取付けるために、ボールグリッドアレイパッケージの各はんだ玉に対して、基板の表面上に平らなそれぞれの金属コンタクトが設けられ、これらのコンタクトに玉がはんだ付けされる。このため、集積回路パッケージ上のＩ／Ｏ端子のすべてに対して、基板を通してそれぞれの孔を形成してメッキする必要はない。先行技術では、はんだ玉は下記のステップによって集積回路パッケージに装着されてきた。まず、はんだ玉が装着されることとなる場所において、集積回路パッケージの表面上にそれぞれの金属Ｉ／Ｏパッドが形成される。次いで、その表面上に平坦なマスクが平らに置かれ、このマスクにはＩ／Ｏパッドの各々を露出させる開口が設けられる。次に、開口の各々を通してはんだフラックスがＩ／Ｏパッド上まで押し進められ、その後マスクが除去される。その後、自動ピックアンドプレイスマシンが供給源からはんだ玉を拾い上げ、それらを１つずつＩ／Ｏパッド上に置く。その後Ｉ／Ｏパッド上のはんだ玉が融解し、再度凝固する。しかしながら、上述の製造プロセスに関する１つの問題は、プロセスが本質的に遅いことである。これは、ピックアンドプレイスマシンが１つずつしかＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くことができず、１つの集積回路パッケージには何百個ものＩ／Ｏパッドが置かれることが多いからである。上記のプロセスに関する別の問題は、自動ピックアンドプレイスマシンが非常に高価であることである。その精巧さおよび動作速度によるが、ピックアンドプレイスマシンは約１０万ドルから４０万ドルで販売されている。また、上記のプロセスに関する別の問題は、Ｉ／Ｏパッドまで障害物がない特定的なタイプの集積回路チップに対してしかうまく行かないことである。Ｉ／Ｏパッドが妨げられると、平坦なマスクをパッケージの表面上に平らに置くことができない。したがって、マスクを通して押し進められたはんだフラックスが２つまたはそれ以上のＩ／Ｏパッドを架橋（bridge）してしまい、これにより短絡回路が引起こされる恐れがある。したがって、この発明の主な目的は、上述の問題を克服する改善されたプロセスを提供することである。発明の概要ここにクレームされる発明によると、はんだ玉は集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドのすべての上に平行に置かれる。したがって、この作業が完了するまでの時間は、ピックアンドプレイスマシンが実質的にＩ／Ｏパッドのすべての上にはんだ玉を置くのに要する時間よりも何倍も短い。また、クレームされる発明を行なう装置のコストは自動ピックアンドプレイスマシンのコストよりもはるかに少ない。クレームされる発明によると、はんだ玉は下記のステップによって集積回路パッケージの多数のＩ／Ｏパッド上に置かれる。すなわちこれらのステップとは、ａ）Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口をテンプレートの表面に有する通路を備えたテンプレートを設けるステップと、ｂ）複数のはんだ玉をテンプレートの表面上に流し込むステップと、ｃ）テンプレートを振動させ、テンプレートの開口の各々にそれぞれのはんだ玉が置かれるようにするステップと、ｄ）振動ステップの後にテンプレートをひっくり返し、通路に真空吸引力を与えながら余分なはんだ玉をテンプレートから取除くステップと、ｅ）ひっくり返されたテンプレート上のはんだ玉が集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドと整列したときに通路から真空吸引力を排除するステップとである。振動ステップの間、はんだ玉はテンプレートの開口中を移動し、はんだ玉とテンプレートの開口の側壁との間の漏れが最小になる位置に固定される。テンプレートが振動されなければ、はんだ玉をからの真空漏れは非常に大きいため、テンプレートがひっくり返されたときにはんだ玉のすべてがテンプレートから落ちてしまう。図面の簡単な説明図１は、以降の図面に示されるように処理される、この発明に従う集積回路パッケージの上面図である。図２は、図１の線２−２に沿った、図１の集積回路パッケージを示す断面図である。図３は、２つのＩ／Ｏパッドを囲む、図２の断面図の部分を大きく拡大して示す図である。図４は、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドに関するはんだフラックスを保持するために用いられるステンシルを示す図である。図５は、図４のステンシルがはんだフラックスで満たされるステップを示す図である。図６は、ピンブロックのピンが図５のステンシルのはんだフラックスに浸漬されるステップを示す図である。図７は、融剤でコーティングされた、ピンブロックのピンが、図６のステンシルから除去されるステップを示す図である。図８は、融剤でコーティングされた図７のピンブロックのピンを、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドに対して接触させるステップを示す図である。図９は、図５から図８のステップによってＩ／Ｏパッド上に分配されたはんだフラックスを示す、図３に類似する、集積回路パッケージの拡大断面図である。図１０は、Ｉ／Ｏパッドまでに障害物がなく、それを通してはんだフラックスがＩ／Ｏパッド上まで押し進められる平坦なマスクによって覆われた、先行技術の集積回路パッケージを示す図である。図１１は、蓋がＩ／Ｏパッドへの妨げとなるため図１０の平坦なマスクは図１の集積回路パッケージに対してうまく行かないことを示す図である。図１２は、図９の集積回路パッケージ上の、融剤で覆われたＩ／Ｏパッドの各々にそれぞれのはんだ玉を置く装置を示す図である。図１３は、図１２の装置に含まれるテンプレートが振動されて、テンプレートのそれぞれの孔に保持される多数のはんだ玉が置かれるようにするステップを示す図である。図１４は、図１３のテンプレートの開口に保持された状態の単一のはんだ玉の垂直方向の断面を大きく拡大して示す図である。図１５は、図１３の振動ステップによってテンプレート上のはんだ玉からの真空漏れがいかに大幅に低減するかを示す、図１４の線１５−１５に沿った水平方向の断面図である。図１６は、図１３のテンプレートをひっくり返し、テンプレートから余分なはんだ玉を除去するようにするステップを示す図である。図１７は、テンプレート孔のはんだ玉を、図１の集積回路パッケージ上のＩ／Ｏパッドと整列させるステップを示す図である。図１８は、はんだ玉がテンプレートから放され、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にセットされるステップを示す図である。詳細な説明図１および図２において、参照番号１０は、この発明によって処理される集積回路パッケージを示す。これらの図面に示されるように、集積回路パッケージ１０は集積回路チップ１１を含み、これはパッケージの本体のキャビティに置かれ、このキャビティは蓋１２で覆われる。パッケージ１０の１つの実際の実施例では、本体はラミネートされたセラミック層を含み、蓋１１は金属である。多数の金属Ｉ／Ｏパッド（入力／出力パッド）１３が集積回路パッケージ１０の表面１０ａ上に置かれ、蓋１２を囲む。各Ｉ／Ｏパッド１３はパッケージ本体のそれぞれのミクロ導体によって集積回路チップ１１上の対応のＩ／Ｏ端子に接続される。サイズが小さいためこれらの導体は図１および図２には示されないが、これらの導体のうち２つは部材１４として図３に示される。集積回路パッケージ１０の上記の実際の実施例では、各Ｉ／Ｏパッド１３の直径は０．０２５インチであり、Ｉ／Ｏパッドの中心間スペースは０．０５０インチであり、Ｉ／Ｏパッド１３の合計数は５２４個である。このため、これらの図面を簡単にするために、図１および図２に示されるＩ／Ｏパッド１３の合計数を大幅に減らし、サイズを大きくしている。さて、図１および図２の集積回路パッケージから始まる、この発明によって行なわれるプロセスは、ａ）はんだフラックスをＩ／Ｏパッド１３の各々の上に分配し、ｂ）後に、これらの融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くことである。この発明に従うこれらのプロセスの実行方法は図３から図１９に示される。図３に示されるように、まず、Ｉ／Ｏパッド１３の各々が集積回路パッケージ１０の表面１０ａ上のそれぞれの窪みに形成される。これらの窪みにより、後にＩ／Ｏパッド１３上に置かれることとなるはんだ玉が互いに転がってぶつかり合うことが防止される。いずれかの２つのはんだ玉が転がってぶつかり合う場合には、集積回路チップ１１は適切に動作しない。なぜなら、チップ１１上の２つのＩ／Ｏ端子がともに短絡するからである。好ましくは、Ｉ／Ｏパッド１３の各々は、深さＤ₁だけ集積回路パッケージ１０の表面１０ａから陥没しており、この深さＤ₁はＩ／Ｏパッド上に置かれることとなるはんだ玉の直径の少なくとも２０分の１である。上記の実際の実施例では、はんだ玉は０．０３０インチの直径を有し、Ｉ／Ｏパッド１３は０．００３インチだけ陥没する。次に、図４に示されるように、陥没部２１を有するステンシル２０が設けられ、この陥没部２１は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３のすべてを囲むよう十分に幅広く、均一な深さＤ₂を有する。その後、図５に示されるように、ステンシル２０の陥没部２１ははんだフラックス２２で完全に満たされる。これは、図４のスキージ２３を用いてはんだフラックス２２の山を陥没部２１に押しやり、余分な部分を除去することにより行なわれる。次に、図６に示されるように、ベース２４ａを有するピンブロック２４を設けられ、このベース２４ａからは、多数のピン２４ｂが互いに平行に突出する。これらのピン２４ｂは集積回路パッケージ１０上のＩ／Ｏパッド１３のパターンと整合する平坦な端部を有し、これらの端部ははんだフラックス２２で満たされたステンシル２０の陥没部２１にセットされる。その後、ピンブロック２４上のピンの端部が、図７に示されるようにはんだフラックス２２から持上げられる。これらのステップにより、ピンブロック２４上のピンの端部ははんだフラックス２２の膜でコーティングされるようになる。次に、図８に示されるように、ピンブロック２４のピンの端部が集積回路パッケージ１０の窪みに移動され、Ｉ／Ｏパッド１３に対して一時的に接触するようにされる。このステップにより、はんだフラックスの部分がピンブロック２４上のピンの端部からＩ／Ｏパッド１３上に移送される。これは図９に示され、ここではＩ／Ｏパッド１３まで移送されたはんだフラックスが参照番号２２で示される。図３から図９に示した上記のステップを行なうことにより、Ｉ／Ｏパッド１３の上方に突出する蓋１２がはんだ分配プロセスの邪魔にならないという決定的に重要な結果が得られる。この結果は、ピンの端部がＩ／Ｏパッド１３に接触するときに、ピンブロック２４上のピン２４ｂが、ピンブロックのベース２４ａを蓋１２の上方で保持するのに十分長いことから得られる。好ましくは、Ｉ／Ｏパッド１３に移送されるはんだフラックス２２の量は、Ｉ／Ｏパッドが置かれる窪みを２０％と８０％との間で部分的にしか満たさない量である。窪みがより一層満たされるにつれて、はんだ玉がＩ／Ｏパッド上に置かれたときに窪みから融剤がいくらか押出されるリスクが高まり、その後はんだ玉が融解して再度凝固したときに２つのＩ／Ｏパッドがともに短絡するおそれがある。逆に、窪み中の融剤の量が少なすぎると、はんだ玉がＩ／Ｏパッド１３を適切に融合せず、開路が生じ得る。図４から図９のステップにより、Ｉ／Ｏパッドが置かれる窪みがはんだフラックス２２で高精度で部分的に満たされるようになる。この精度は、テンプレート２０のはんだフラックスの深さＤ₂とその粘度とを適切に選択することにより達成できる。好ましくは、はんだフラックス２２は室温で約２５０ポアズから３５０ポアズの粘度を有し、これは、ワセリンの粘度と似ている。この場合、図７のステップによってピン２４ｂの両端に移送される融剤２０はステンシル２０のはんだフラックスの深さＤ₂の約３分の１の厚さであり、図８のステップにより、ピン２４ｂの端部上のはんだフラックスのおよそ３分の１がＩ／Ｏパッド１３に移送される。２０％と８０％との間で部分的に窪みを満たすために、テンプレート２０のはんだフラックスの深さＤ₂は、（１／３）（１／３）Ｄ₂がＤ₁の８０％未満であり、Ｄ₁の２０％より大きくなるように選択されるべきである。これは、Ｄ₂を陥没したＩ／Ｏパッドの深さＤ₁の４倍から６倍の大きさに制限することにより達成される。上記の実際の実施例では、Ｄ₁は０．００３インチであり、深さＤ₂は０．０１５インチに設定される。これと比較して、Ｉ／Ｏパッド１３の上方に突出しない蓋を有さない先行技術の他のタイプの電子コンポーネントの場合、コンポーネント上に平らに置かれ、Ｉ／Ｏパッドのみを露出させる平坦なマスクのそれぞれの孔を通してスキージによってはんだフラックスをスクイーズ（squeezing）することにより、はんだフラックスがＩ／Ｏパッド上に分配されていた。これは図１０に示され、ここでは、コンポーネントは参照番号１０’で示され、マスクは参照番号３０で示される。しかしながら、図１のコンポーネント１０の場合、マスク３０を使用してもうまくいかない。なぜなら、蓋１２によりマスク３０がＩ／Ｏパッド１３のすべてのまわりで表面１０ａ上に平らに置かれることが妨げられるからである。これは図１１に示され、ここでは蓋１２による障害物のために、マスク３０とコンポーネント表面１０ａとの間にギャップ３１が存在する。図１１のマスク３０の孔を通してはんだフラックス２２をスクイーズするためにスキージが用いられる場合、この融剤２２がギャップ３１を満たし、２つまたはそれ以上の隣接したＩ／Ｏパッド１３を架橋することとなる。これらのＩ／Ｏパッドは、その後、はんだ玉がそれらの上に置かれ、融解されて再度凝固したときにともに短絡するようになる。さらに、スキージにより蓋１２のまわりで図１１のマスク３０が曲げられたり折れたりするため、マスク３０を再使用することが不可能になる。さらに、図１のコンポーネント３０の場合にはマスク３０がうまくいかない別の理由は、Ｉ／Ｏパッド１３が、はんだフラックス２２によって部分的にしか満たされない窪みに置かれることである。しかしながら、マスク３０を用いると、窪みは十分に満たされる。これは、マスク３０の各孔を通して押し進められた融剤２２により窪みが満たされ、マスクの各孔も満たされるからである。図３から図９のステップによって集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３上にはんだフラックス２２が分配された後、図１２から図１８のステップによって、融剤で覆われたＩ／Oパッド上にはんだ玉が置かれる。図１２において、参照番号４０は図１２から図１８のステップを行なう装置を示す。装置４０に含まれるコンポーネントは、平らなベース４１と、ベースに対して垂直に延びるポスト４２と、ポスト上で点４２ａを中心に旋回するアーム４３と、アーム上で点４３ａを中心に旋回するテンプレート４４と、プレート４６を移動させる位置調整機構４５と、アーム４３のための停止部４７と、視覚表示装置４９に結合されたカメラ４８とである。これらのコンポーネント４１から４９は図１２に示されるように相互接続される。動作時に、集積回路パッケージ１０と融剤で覆われたそのＩ／Ｏパッド１３とがプレート４６上に置かれ、真空通路４６ａに与えられる真空吸引力によって定位置に保持される。位置調整機構４５のＸ、Ｙおよびθ調整つまみを用いて、プレート４６が左右、前後に移動され水平面上で回転する。これにより、図１２に示されるように、集積回路パッケージ１０上のＩ／Ｏパッド１３が視覚表示装置４６の十字線４９ａと整列する位置に置かれる。次に、これもまた図１２に示されるように、旋回アーム４３が停止部４７上に置かれ、テンプレート４４の面４４ａが上向きの位置に置かれる。この面４４ａは多数の開口４４ｂを有し、これらの開口は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３のパターンと整合する。各開口４４ｂは漏斗の形状をしており、はんだ玉５１の直径よりも大きな直径からはんだ玉の直径よりも小さな直径までテーパされる。その後、複数のはんだ玉５１が容器５２からテンプレート面４４ａ上に流し込まれ、それぞれのはんだ玉が開口４４ｂの各々に転がる。同時に、いくつかの余分なはんだ玉はテンプレートから転がり落ち、トレイ５３に受けられ、いくつかの余分なはんだ玉は、参照番号５４で示されるようにテンプレート開口の中に落ちたはんだ玉の間に入ってしまう。次に、図１３に示されるように、電気機械的振動器５５をテンプレートに対して置くことによりテンプレート４４が振動する。この振動器５５の１つの特定的な例はIdeal Industries，Inc.によるモデル１１−１１ｚである。好ましくは、テンプレート４４は約５秒間から１５秒間の時間にわたって振動される。テンプレート４４を振動させる上記ステップにより、テンプレート開口４４ｂに保持されたはんだ玉５１がこれらの開口に置かれるようになる。すなわち、はんだ玉５１は開口４４ｂの中を移動し、はんだ玉５１の表面とテンプレート開口４４ｂの側壁との間の漏れが最小になる位置に固定される。これは図１４および図１５に示される。図１４および図１５では、１つのはんだ玉５１とはんだ玉が置かれた１つのテンプレート開口４４ｂとが何倍にも拡大されて示される。このレベルの拡大では、はんだ玉の表面は不規則で丸くないことがわかる。同様に、このレベルの拡大では、テンプレート開口４４ｂの側壁が粗く不規則であることがわかる。したがって、はんだ玉５１がテンプレート開口４４ｂに転がると、不規則な形の、満たされていないスペース６０がはんだ玉５１の表面とテンプレート開口４４ｂの側壁との間に存在する。スペース６０は最初は比較的大きい。しかし、テンプレート４４を振動させると、はんだ玉５１は、満たされていないスペース６０のサイズが小さくなり最小になるようにテンプレート開口４４ｂの中に置かれるようになる。テンプレート４４の開口４４ｂのすべては通路４４ｃによって接続され、この通路４４ｃには上述の振動ステップの後に真空吸引力が与えられる。これに代えて、真空吸引力は振動ステップが行なわれる間に通路４４ｃに与えられ、振動ステップが完了した後にも続けて与えられてもよい。この場合、真空吸引力が通路４４ｃに与えられる際に、テンプレート４４は図１６に示されるようにアーム４３上で点４３ａを中心に１８０°だけ回転される。このステップの間、余分なはんだ玉５１はすべてテンプレート４４から落ち、テンプレートに留まるはんだ玉は通路４４ｃに与えられた真空吸引力によって開口４４ｂに保持されたものだけである。これと比較して、図１３の振動ステップが行なわれない場合、テンプレートが１８０°だけ回転すると、はんだ玉５１はすべてテンプレート４４から落ちることとなる。したがって、図１３の振動ステップはプロセスを成功させるためには決定的に重要である。テンプレート４４が振動されなければ、開口４４ｂのはんだ玉を超える真空漏れはかなり大きいため、はんだ玉すべてが開口から落ちてしまう。次に、テンプレート４４をアーム４３で点４３ａを中心に１８０°だけ回転させることにより、テンプレート面４４ａが再び上向きの位置に置かれ、その後、ボスト４２上で、４２ａを中心にアーム４３が反時計回りの方向に１８０°だけ旋回する。このステップは図１７に示される。このステップにより、テンプレート４４のはんだ玉５１は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３に直接整列し、かつその上に置かれる。はんだ玉５１およびＩ／Ｏパッド１３が図１７に示されるように整列すると、テンプレート通路４４ｃから真空吸引力が排除される。したがって、はんだ玉５１はテンプレート４４から放され、集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３によってのみ保持される。これらのはんだ玉はＩ／Ｏパッドが置かれる窪みによって、表面１０ａ上を転がりＩ／Ｏパッドから落ちないようにされる。その後、アーム４３が時計回りに１８０°だけ回転し、図１８に示されるように停止部４７の上に置かれる。図１８に示される上記のステップの後、集積回路パッケージ１０は、はんだ玉５１がＩ／Ｏパッド１３上に留まるように注意深く可動プレート４６から持ち上げられ、ベルト電気炉に置かれる。そこではんだ玉５１は融解され、再度凝固し、Ｉ／Ｏパッド１３に永久的に装着される。以上に、電子コンポーネントのＩ／Ｏパッド上にはんだフラックスを分配するための１つの好ましいプロセスを詳細に説明した。また、融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くための１つの好ましいプロセスも詳細に説明した。しかしながら、発明の性質および精神から逸脱することなく上記のプロセスの詳細に多くの変更および修正が施されてもよい。たとえば、Ｉ／Ｏパッド１３は集積回路パッケージ１０の上に任意のパターンで配置されてもよい。さらに、これらのＩ／Ｏパッド１３が置かれる窪みはいかなるサイズであってもよい。好ましくは、パッケージ１０は少なくとも２００個のＩ／Ｏパッド１３を有し、窪みは好ましくは、０．５ミルから５．０ミル（１２．７μｍから１２７μｍ）の深さであり、５ミルから５０ミル（１２７μｍから１２７０μｍ）の幅である。別の変形例として、集積回路パッケージ１０は、平坦なマスクが表面１０ａ上に平らに置かれることを妨げる、蓋１２以外の異なったタイプの障害物を有し得る。障害物のこの性質にもかかわらず、障害物をよけ、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド上に分配するために依然としてピンブロック２４を用いることができ、融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くためにテンプレート４４を依然として用いることもできる。別の変形例として、集積回路パッケージ１０の本体はＦＲ４材料などのエポキシガラスで作られてもよい。このパッケージでは、Ｉ／Ｏパッケージ１３に対する何らかの障害物は、表面１０ａの上方に突出するエポキシの山によって、集積回路チップ１１が置かれるキャビティを満たすことにより、形成することができる。別の変形例として、Ｉ／Ｏパッド上の障害物を集積回路パッケージが含まない場合にも、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド上に分配するためにピンブロック２４を用いることができる。同様に、Ｉ／Ｏパッドが表面１０ａと面一に置かれ、それぞれの窪みに置かれない場合でも、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド１３上に分配するためにピンブロック２４を用いることができる。別の変形例として、Ｉ／Ｏパッド１３上に置かれたはんだ玉５１は所望のいかなるサイズを有してもよい。しかし、はんだ玉の実用的なは範囲は５ミルから５０ミル（１２７μｍから１２７０μｍ）の直径である。別の変形例として、テンプレート４４の開口４４ｂはさまざまな断面形状を有してもよい。しかしながら好ましくは、これらの開口は、漏斗形状であり、水平面に対して３０°から６０°だけ傾斜した側壁を有する。傾斜が６０°を超えると、玉がテンプレートを突き刺すおそれがある。別の変形例として、図１３の振動ステップは、多くなさまざまなタイプの振動器によって行なうことができる。特にこの振動器は６０Ｈｚなどの１つだけの周波数で振動をするタイプの振動器、またはより複雑であり、選択可能であるかまたはランダムに発生する多数の周波数で振動する振動器であってもよい。したがって、この発明は例示の好ましいプロセスの詳細すべてによって制限されず、添付の請求の範囲によって規定される。

【手続補正書】【提出日】１９９９年７月２７日（１９９９．７．２７）【補正内容】発明の名称：集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を配置するための振動テンプレート方法発明の背景この発明は集積回路パッケージの分野に関し、特に、集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にはんだフラックスを分配し、その後これらの融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を配置するための方法に関する。先行技術においては多くのタイプの集積回路パッケージがある。典型的に、集積回路パッケージは比較的薄くて平らな長方形の本体を有する。パッケージの本体の各辺は通常は約１インチから３インチ（２．５４ｃｍ−７．６２ｃｍ）の長さであり、本体の厚さは通常は約４分の１インチである（０．６３５ｃｍ）。集積回路パッケージの本体部分には、１つまたはそれ以上の集積回路チップが収容される。これは、集積回路パッケージの本体にキャビティを設け、このキャビティにチップを置くことによって行なわれる。その後、キャビティは蓋で覆われるか、エポキシなどの封入剤で満たされる。先行技術の集積回路パッケージの中には、多数のＩ／Ｏ端子（入力／出力端子）も含まれる。これらの端子は通常、集積回路パッケージの１つの面から延び、パッケージの本体に収容された各集積回路チップに対して電気信号の授受を行なう手段を与える。あるタイプの集積回路パッケージでは、Ｉ／Ｏ端子は複数の金属ピンとして構成される。このタイプの集積回路パッケージはピングリッドアレイパッケージと呼ばれる。いくつかのピングリッドアレイパッケージを印刷回路板などの基板に取付けるために、ピングリッドアレイパッケージの各ピンに対して、メッキされた金属孔が基板を通してそれぞれ設けられ、ピンが孔の中にはんだ付けされる。より最近のタイプの別の集積回路パッケージでは、Ｉ／Ｏ端子ははんだ玉のアレイとして構成される。このタイプの集積回路パッケージは通常、ボールグリッドアレイパッケージと呼ばれる。いくつかのボールグリッドアレイパッケージを印刷回路板などの基板に取付けるために、ボールグリッドアレイパッケージの各はんだ玉に対して、基板の表面上に平らなそれぞれの金属コンタクトが設けられ、これらのコンタクトに玉がはんだ付けされる。このため、集積回路パッケージ上のＩ／Ｏ端子のすべてに対して、基板を通してそれぞれの孔を形成してメッキする必要はない。先行技術では、はんだ玉は下記のステップによって集積回路パッケージに装着されてきた。まず、はんだ玉が装着されることとなる場所において、集積回路パッケージの表面上にそれぞれの金属Ｉ／Ｏパッドが形成される。次いで、その表面上に平坦なマスクが平らに置かれ、このマスクにはＩ／Ｏパッドの各々を露出させる開口が設けられる。次に、開口の各々を通してはんだフラックスがＩ／Ｏパッド上まで押し進められ、その後マスクが除去される。その後、自動ピックアンドプレイスマシンが供給源からはんだ玉を拾い上げ、それらを１つずつＩ／Ｏパッド上に置く。その後Ｉ／Ｏパッド上のはんだ玉が融解し、再度凝固する。しかしながら、上述の製造プロセスに関する１つの問題は、プロセスが本質的に遅いことである。これは、ピックアンドプレイスマシンが１つずつしかＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くことができず、１つの集積回路パッケージには何百個ものＩ／Ｏパッドが置かれることが多いからである。上記のプロセスに関する別の問題は、自動ピックアンドプレイスマシンが非常に高価であることである。その精巧さおよび動作速度によるが、ピックアンドプレイスマシンは約１０万ドルから４０万ドルで販売されている。また、上記のプロセスに関する別の問題は、Ｉ／Ｏパッドまで障害物がない特定的なタイプの集積回路チップに対してしかうまく行かないことである。Ｉ／Ｏパッドが妨げられると、平坦なマスクをパッケージの表面上に平らに置くことができない。したがって、マスクを通して押し進められたはんだフラックスが２つまたはそれ以上のＩ／Ｏパッドを架橋（bridge）してしまい、これにより短絡回路が引起こされる恐れがある。また、先行技術の米国特許第５，６２６，２７７号には、あるパターンで集積回路パッケージ上に配置された多数のＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くための方法が開示されている。この方法は、上記Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口（吸引孔１４）を上記テンプレートの平らな表面に有する通路（中空スペース１３）を備えたテンプレート（玉吸引治具１１）を設けるステップと、上記平らな表面を上向きにしたままで、それぞれのはんだ玉が各開口に転がるまで、上記複数のはんだ玉Ｂを上記テンプレートの上記平らな表面上に（玉供給治具１２から）流し込むステップと（ステップＳ１、上図）と、上記通路に真空吸引力を与えた状態で上記テンプレート（玉吸引治具１１）をひっくり返すステップ（ステップＳ２）と、ひっくり返れたテンプレート（玉吸引治具１１）上の上記はんだ玉Ｂを上記Ｉ／Ｏパッドと整列させ（ステップＳ３）、その整列位置において上記真空吸引力を上記通路から排除するステップとを含む。しかしながら、はんだ玉が丸くない場合、テンプレートがひっくり返されるとはんだ玉はテンプレートの開口から落ちてしまう。この問題を回避するための別個のステップは上記特許第５，６２６，２７７号には開示されていない。さらに、先行技術の米国特許第５，６５７，５２８号には、導電性の玉を移送するための方法が開示されており、ここでは玉用貯蔵器内で吸引ヘッドが振動され、吸引孔の各々が、１つの導電性の玉を積極的に保持するようになり、余分な導電性の玉が吸引ヘッドにくっつかないようになる。換言すると、これは振動により余分な玉を取除く方法である。しかしながらこの文献には、上向きのままでテンプレート上の開口にはんだ玉を置く効果を高める振動方法は開示されていない。したがって、この発明の主な目的は、上述の問題を克服する改善されたプロセスを提供することである。発明の概要クレームされる発明によると、はんだ玉は下記のステップによって集積回路パッケージの多数のＩ／Ｏパッド上に置かれる。すなわちこれらのステップとは、ａ）Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口をテンプレートの表面に有する通路を備えたテンプレートを設けるステップと、ｂ）複数のはんだ玉をテンプレートの表面上に流し込むステップと、ｃ）テンプレートを振動させ、テンプレートの開口の各々にそれぞれのはんだ玉が置かれるようにするステップと、ｄ）振動ステップの後にテンプレートをひっくり返し、通路に真空吸引力を与えながら余分なはんだ玉をテンプレートから取除くステップと、ｅ）ひっくり返されたテンプレート上のはんだ玉が集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドと整列したときに通路から真空吸引力を排除するステップとである。振動ステップの間、はんだ玉はテンプレートの開口中を移動し、はんだ玉とテンプレートの開口の側壁との間の漏れが最小になる位置に固定される。テンプレートが振動されなければ、はんだ玉をからの真空漏れは非常に大きいため、テンプレートがひっくり返されたときにはんだ玉のすべてがテンプレートから落ちてしまう。図面の簡単な説明図１は、以降の図面に示されるように処理される、この発明に従う集積回路パッケージの上面図である。図２は、図１の線２−２に沿った、図１の集積回路パッケージを示す断面図である。図３は、２つのＩ／Ｏパッドを囲む、図２の断面図の部分を大きく拡大して示す図である。図４は、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドに関するはんだフラックスを保持するために用いられるステンシルを示す図である。図５は、図４のステンシルがはんだフラックスで満たされるステップを示す図である。図６は、ピンブロックのピンが図５のステンシルのはんだフラックスに浸漬されるステップを示す図である。図７は、融剤でコーティングされた、ピンブロックのピンが、図６のステンシルから除去されるステップを示す図である。図８は、融剤でコーティングされた図７のピンブロックのピンを、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッドに対して接触させるステップを示す図である。図９は、図５から図８のステップによってＩ／Ｏパッド上に分配されたはんだフラックスを示す、図３に類似する、集積回路パッケージの拡大断面図である。図１０は、Ｉ／Ｏパッドまでに障害物がなく、それを通してはんだフラックスがＩ／Ｏパッド上まで押し進められる平坦なマスクによって覆われた、先行技術の集積回路パッケージを示す図である。図１１は、蓋がＩ／Ｏパッドへの妨げとなるため図１０の平坦なマスクは図１の集積回路パッケージに対してうまく行かないことを示す図である。図１２は、図９の集積回路パッケージ上の、融剤で覆われたＩ／Ｏパッドの各々にそれぞれのはんだ玉を置く装置を示す図である。図１３は、図１２の装置に含まれるテンプレートが振動されて、テンプレートのそれぞれの孔に保持される多数のはんだ玉が置かれるようにするステップを示す図である。図１４は、図１３のテンプレートの開口に保持された状態の単一のはんだ玉の垂直方向の断面を大きく拡大して示す図である。図１５は、図１３の振動ステップによってテンプレート上のはんだ玉からの真空漏れがいかに大幅に低減するかを示す、図１４の線１５−１５に沿った水平方向の断面図である。図１６は、図１３のテンプレートをひっくり返し、テンプレートから余分なはんだ玉を除去するようにするステップを示す図である。図１７は、テンプレート孔のはんだ玉を、図１の集積回路パッケージ上のＩ／Ｏパッドと整列させるステップを示す図である。図１８は、はんだ玉がテンプレートから放され、図１の集積回路パッケージのＩ／Ｏパッド上にセットされるステップを示す図である。詳細な説明図１および図２において、参照番号１０は、この発明によって処理される集積回路パッケージを示す。これらの図面に示されるように、集積回路パッケージ１０は集積回路チップ１１を含み、これはパッケージの本体のキャビティに置かれ、このキャビティは蓋１２で覆われる。パッケージ１０の１つの実際の実施例では、本体はラミネートされたセラミック層を含み、蓋１１は金属である。多数の金属Ｉ／Ｏパッド（入力／出力パッド）１３が集積回路パッケージ１０の表面１０ａ上に置かれ、蓋１２を囲む。各Ｉ／Ｏパッド１３はパッケージ本体のそれぞれのミクロ導体によって集積回路チップ１１上の対応のＩ／Ｏ端子に接続される。サイズが小さいためこれらの導体は図１および図２には示されないが、これらの導体のうち２つは部材１４として図３に示される。集積回路パッケージ１０の上記の実際の実施例では、各Ｉ／Ｏパッド１３の直径は０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）であり、Ｉ／Ｏパッドの中心間スペースは０．０５０インチ（０．１２７ｃｍ）であり、Ｉ／Ｏパッド１３の合計数は５２４個である。このため、これらの図面を簡単にするために、図１および図２に示されるＩ／Ｏパッド１３の合計数を大幅に減らし、サイズを大きくしている。さて、図１および図２の集積回路パッケージから始まる、この発明によって行なわれるプロヤスは、ａ）はんだフラックスをＩ／Ｏパッド１３の各々の上に分配し、ｂ）後に、これらの融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くことである。この発明に従うこれらのプロセスの実行方法は図３から図１９に示される。図３に示されるように、まず、Ｉ／Ｏパッド１３の各々が集積回路パッケージ１０の表面１０ａ上のそれぞれの窪みに形成される。これらの窪みにより、後にＩ／Ｏパッド１３上に置かれることとなるはんだ玉が互いに転がってぶつかり合うことが防止される。いずれかの２つのはんだ玉が転がってぶつかり合う場合には、集積回路チップ１１は適切に動作しない。なぜなら、チップ１１上の２つのＩ／Ｏ端子がともに短絡するからである。好ましくは、Ｉ／Ｏパッド１３の各々は、深さＤ₁だけ集積回路パッケージ１０の表面１０ａから陥没しており、この深さＤ₁はＩ／Ｏパッド上に置かれることとなるはんだ玉の直径の少なくとも２０分の１である。上記の実際の実施例では、はんだ玉は０．０３０インチ（０．０７６２ｃｍ）の直径を有し、Ｉ／Ｏパッド１３は０．００３インチ（０．００７６２ｃｍ）だけ陥没する。次に、図４に示されるように、陥没部２１を有するステンシル２０が設けられ、この陥没部２１は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３のすべてを囲むよう十分に幅広く、均一な深さＤ₂を有する。その後、図５に示されるように、ステンシル２０の陥没部２１ははんだフラックス２２で完全に満たされる。これは、図４のスキージ２３を用いてはんだフラックス２２の山を陥没部２１に押しやり、余分な部分を除去することにより行なわれる。次に、図６に示されるように、ベース２４ａを有するピンブロック２４を設けられ、このベース２４ａからは、多数のピン２４ｂが互いに平行に突出する。これらのピン２４ｂは集積回路パッケージ１０上のＩ／Ｏパッド１３のパターンと整合する平坦な端部を有し、これらの端部ははんだフラックス２２で満たされたステンシル２０の陥没部２１にセットされる。その後、ピンブロック２４上のピンの端部が、図７に示されるようにはんだフラックス２２から持上げられる。これらのステップにより、ピンブロック２４上のピンの端部ははんだフラックス２２の膜でコーティングされるようになる。次に、図８に示されるように、ピンブロック２４のピンの端部が集積回路パッケージ１０の窪みに移動され、Ｉ／Ｏパッド１３に対して一時的に接触するようにされる。このステップにより、はんだフラックスの部分がピンブロック２４上のピンの端部からＩ／Ｏパッド１３上に移送される。これは図９に示され、ここではＩ／Ｏパッド１３まで移送されたはんだフラックスが参照番号２２で示される。図３から図９に示した上記のステップを行なうことにより、Ｉ／Ｏパッド１３の上方に突出する蓋１２がはんだ分配プロセスの邪魔にならないという決定的に重要な結果が得られる。この結果は、ピンの端部がＩ／Ｏパッド１３に接触するときに、ピンブロック２４上のピン２４ｂが、ピンブロックのベース２４ａを蓋１２の上方で保持するのに十分長いことから得られる。好ましくは、Ｉ／Ｏパッド１３に移送されるはんだフラックス２２の量は、Ｉ／Ｏパッドが置かれる窪みを２０％と８０％との間で部分的にしか満たさない量である。窪みがより一層満たされるにつれて、はんだ玉がＩ／Ｏパッド上に置かれたときに窪みから融剤がいくらか押出されるリスクが高まり、その後はんだ玉が融解して再度凝固したときに２つのＩ／Ｏパッドがともに短絡するおそれがある。逆に、窪み中の融剤の量が少なすぎると、はんだ玉がＩ／Ｏパッド１３を適切に融合せず、開路が生じ得る。図４から図９のステップにより、Ｉ／Ｏパッドが置かれる窪みがはんだフラックス２２で高精度で部分的に満たされるようになる。この精度は、テンプレート２０のはんだフラックスの深さＤ₂とその粘度とを適切に選択することにより達成できる。好ましくは、はんだフラックス２２は室温で約２５０ポアズから３５０ポアズの粘度を有し、これは、ワセリンの粘度と似ている。この場合、図７のステップによってピン２４ｂの両端に移送される融剤２０はステンシル２０のはんだフラックスの深さＤ₂の約３分の１の厚さであり、図８のステップにより、ピン２４ｂの端部上のはんだフラックスのおよそ３分の１がＩ／Ｏパッド１３に移送される。２０％と８０％との間で部分的に窪みを満たすために、テンプレート２０のはんだフラックスの深さＤ₂は、（１／３）（１／３）Ｄ₂がＤ₁の８０％未満であり、Ｄ₁の２０％より大きくなるように選択されるべきである。これは、Ｄ₂を陥没したＩ／Ｏパッドの深さＤ₁の４倍から６倍の大きさに制限することにより達成される。上記の実際の実施例では、Ｄ₁は０．００３インチ（０．００７６２ｃｍ）であり、深さＤ₂は０．０１５インチ（０．０３８１ｃｍ）に設定される。これと比較して、Ｉ／Ｏパッド１３の上方に突出しない蓋を有さない先行技術の他のタイプの電子コンポーネントの場合、コンポーネント上に平らに置かれ、Ｉ／Ｏパッドのみを露出させる平坦なマスクのそれぞれの孔を通してスキージによってはんだフラックスをスクイーズ（squeezing）することにより、はんだフラックスがＩ／Ｏパッド上に分配されていた。これは図１０に示され、ここでは、コンポーネントは参照番号１０’で示され、マスクは参照番号３０で示される。しかしながら、図１のコンポーネント１０の場合、マスク３０を使用してもうまくいかない。なぜなら、蓋１２によりマスク３０がＩ／Ｏパッド１３のすべてのまわりで表面１０ａ上に平らに置かれることが妨げられるからである。これは図１１に示され、ここでは蓋１２による障害物のために、マスク３０とコンポーネント表面１０ａとの間にギャップ３１が存在する。図１１のマスク３０の孔を通してはんだフラックス２２をスクイーズするためにスキージが用いられる場合、この融剤２２がギャップ３１を満たし、２つまたはそれ以上の隣接したＩ／Ｏパッド１３を架橋することとなる。これらのＩ／Ｏパッドは、その後、はんだ玉がそれらの上に置かれ、融解されて再度凝固したときにともに短絡するようになる。さらに、スキージにより蓋１２のまわりで図１１のマスク３０が曲げられたり折れたりするため、マスク３０を再使用することが不可能になる。さらに、図１のコンポーネント３０の場合にはマスク３０がうまくいかない別の理由は、Ｉ／Ｏパッド１３が、はんだフラックス２２によって部分的にしか満たされない窪みに置かれることである。しかしながら、マスク３０を用いると、窪みは十分に満たされる。これは、マスク３０の各孔を通して押し進められた融剤２２により窪みが満たされ、マスクの各孔も満たされるからである。図３から図９のステップによって集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３上にはんだフラックス２２が分配された後、図１２から図１８のステップによって、融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉が置かれる。図１２において、参照番号４０は図１２から図１８のステップを行なう装置を示す。装置４０に含まれるコンポーネントは、平らなベース４１と、ベースに対して垂直に延びるポスト４２と、ポスト上で点４２ａを中心に旋回するアーム４３と、アーム上で点４３ａを中心に旋回するテンプレート４４と、プレート４６を移動させる位置調整機構４５と、アーム４３のための停止部４７と、視覚表示装置４９に結合されたカメラ４８とである。これらのコンポーネント４１から４９は図１２に示されるように相互接続される。動作時に、集積回路パッケージ１０と融剤で覆われたそのＩ／Ｏパッド１３とがプレート４６上に置かれ、真空通路４６ａに与えられる真空吸引力によって定位置に保持される。位置調整機構４５のＸ、Ｙおよびθ調整つまみを用いて、プレート４６が左右、前後に移動され水平面上で回転する。これにより、図１２に示されるように、集積回路パッケージ１０上のＩ／Ｏパッド１３が視覚表示装置４６の十字線４９ａと整列する位置に置かれる。次に、これもまた図１２に示されるように、旋回アーム４３が停止部４７上に置かれ、テンプレート４４の面４４ａが上向きの位置に置かれる。この面４４ａは多数の開口４４ｂを有し、これらの開口は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３のパターンと整合する。各開口４４ｂは漏斗の形状をしており、はんだ玉５１の直径よりも大きな直径からはんだ玉の直径よりも小さな直径までテーパされる。その後、複数のはんだ玉５１が容器５２からテンプレート面４４ａ上に流し込まれ、それぞれのはんだ玉が開口４４ｂの各々に転がる。同時に、いくつかの余分なはんだ玉はテンプレートから転がり落ち、トレイ５３に受けられ、いくつかの余分なはんだ玉は、参照番号５４で示されるようにテンプレート開口の中に落ちたはんだ玉の間に入ってしまう。次に、図１３に示されるように、電気機械的振動器５５をテンプレートに対して置くことによりテンプレート４４が振動する。この振動器５５の１つの特定的な例はIdeal Industries，Inc.によるモデル１１−１１ｚである。好ましくは、テンプレート４４は約５秒間から１５秒間の時間にわたって振動される。テンプレート４４を振動させる上記ステップにより、テンプレート開口４４ｂに保持されたはんだ玉５１がこれらの開口に置かれるようになる。すなわち、はんだ玉５１は開口４４ｂの中を移動し、はんだ玉５１の表面とテンプレート開口４４ｂの側壁との間の漏れが最小になる位置に固定される。これは図１４および図１５に示される。図１４および図１５では、１つのはんだ玉５１とはんだ玉が置かれた１つのテンプレート開口４４ｂとが何倍にも拡大されて示される。このレベルの拡大では、はんだ玉の表面は不規則で丸くないことがわかる。同様に、このレベルの拡大では、テンプレート開口４４ｂの側壁が粗く不規則であることがわかる。したがって、はんだ玉５１がテンプレート開口４４ｂに転がると、不規則な形の、満たされていないスペース６０がはんだ玉５１の表面とテンプレート開口４４ｂの側壁との間に存在する。スペース６０は最初は比較的大きい。しかし、テンプレート４４を振動させると、はんだ玉５１は、満たされていないスペース６０のサイズが小さくなり最小になるようにテンプレート開口４４ｂの中に置かれるようになる。テンプレート４４の開口４４ｂのすべては通路４４ｃによつて接続され、この通路４４ｃには上述の振動ステップの後に真空吸引力が与えられる。これに代えて、真空吸引力は振動ステップが行なわれる間に通路４４ｃに与えられ、振動ステップが完了した後にも続けて与えられてもよい。この場合、真空吸引力が通路４４ｃに与えられる際に、テンプレート４４は図１６に示されるようにアーム４３上で点４３ａを中心に１８０°だけ回転される。このステップの間、余分なはんだ玉５１はすべてテンプレート４４から落ち、テンプレートに留まるはんだ玉は通路４４ｃに与えられた真空吸引力によって開口４４ｂに保持されたものだけである。これと比較して、図１３の振動ステップが行なわれない場合、テンプレートが１８０°だけ回転すると、はんだ玉５１はすべてテンプレート４４から落ちることとなる。したがって、図１３の振動ステップはプロセスを成功させるためには決定的に重要である。テンプレート４４が振動されなければ、開口４４ｂのはんだ玉を超える真空漏れはかなり大きいため、はんだ玉すべてが開口から落ちてしまう。次に、テンプレート４４をアーム４３で点４３ａを中心に１８０°だけ回転させることにより、テンプレート面４４ａが再び上向きの位置に置かれ、その後、ボスト４２上で、４２ａを中心にアーム４３が反時計回りの方向に１８０°だけ旋回する。このステップは図１７に示される。このステップにより、テンプレート４４のはんだ玉５１は集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３に直接整列し、かつその上に置かれる。はんだ玉５１およびＩ／Ｏパッド１３が図１７に示されるように整列すると、テンプレート通路４４ｃから真空吸引力が排除される。したがって、はんだ玉５１はテンプレート４４から放され、集積回路パッケージ１０のＩ／Ｏパッド１３によってのみ保持される。これらのはんだ玉はＩ／Ｏパッドが置かれる窪みによって、表面１０ａ上を転がりＩ／Ｏパッドから落ちないようにされる。その後、アーム４３が時計回りに１８０°だけ回転し、図１８に示されるように停止部４７の上に置かれる。図１８に示される上記のステップの後、集積回路パッケージ１０は、はんだ玉５１がＩ／Ｏパッド１３上に留まるように注意深く可動プレート４６から持ち上げられ、ベルト電気炉に置かれる。そこではんだ玉５１は融解され、再度凝固し、Ｉ／Ｏパッド１３に永久的に装着される。以上に、電子コンポーネントのＩ／Ｏパッド上にはんだフラックスを分配するための１つの好ましいプロセスを詳細に説明した。また、融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くための１つの好ましいプロセスも詳細に説明した。しかしながら、上記のプロセスの詳細にいくつかの変更および修正が施されてもよい。たとえば、Ｉ／Ｏパッド１３は集積回路パッケージ１０の上に任意のパターンで配置されてもよい。さらに、これらのＩ／Ｏパッド１３が置かれる窪みはいかなるサイズであってもよい。好ましくは、パッケージ１０は少なくとも２００個のＩ／Ｏパッド１３を有し、窪みは好ましくは、０．５ミルから５．０ミル（１２．７μｍから１２７μｍ）の深さであり、５ミルから５０ミル（１２７μｍから１２７０μｍ）の幅である。別の変形例として、集積回路パッケージ１０は、平坦なマスクが表面１０ａ上に平らに置かれることを妨げる、蓋１２以外の異なったタイプの障害物を有し得る。障害物のこの性質にもかかわらず、障害物をよけ、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド上に分配するために依然としてピンブロック２４を用いることができ、融剤で覆われたＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置くためにテンプレート４４を依然として用いることもできる。別の変形例として、集積回路パッケージ１０の本体はＦＲ４材料などのエポキシガラスで作られてもよい。このパッケージでは、Ｉ／Ｏパッケージ１３に対する何らかの障害物は、表面１０ａの上方に突出するエポキシの山によって、集積回路チップ１１が置かれるキャビティを満たすことにより、形成することができる。別の変形例として、Ｉ／Ｏパッド上の障害物を集積回路パッケージが含まない場合にも、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド上に分配するためにピンブロック２４を用いることができる。同様に、Ｉ／Ｏパッドが表面１０ａと面一に置かれ、それぞれの窪みに置かれない場合でも、はんだフラックスをＩ／Ｏパッド１３上に分配するためにピンブロック２４を用いることができる。別の変形例として、Ｉ／Ｏパッド１３上に置かれたはんだ玉５１は所望のいかなるサイズを有してもよい。しかし、はんだ玉の実用的なは範囲は５ミルから５０ミル（１２７μｍから１２７０μｍ）の直径である。別の変形例として、テンプレート４４の開口４４ｂはさまざまな断面形状を有してもよい。しかしながら好ましくは、これらの開口は、漏斗形状であり、水平面に対して３０°から６０°だけ傾斜した側壁を有する。傾斜が６０°を超えると、玉がテンプレートを突き刺すおそれがある。別の変形例として、図１３の振動ステップは、多くなさまざまなタイプの振動器によつて行なうことができる。特にこの振動器は６０Ｈｚなどの１つだけの周波数で振動をするタイプの振動器、またはより複雑であり、選択可能であるかまたはランダムに発生する多数の周波数で振動する振動器であってもよい。したがつて、この発明は例示の好ましいプロセスの詳細すべてによって制限されず、添付の請求の範囲によって規定される。請求の範囲１．あるパターンで集積回路パッケージ（１０）上に配置された多数のＩ／Ｏパッド（１３）上にはんだ玉（５１）を置く方法であって、前記方法は、前記Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口（４４ｂ）を前記テンプレートの平らな表面（４４ａ）に有する通路（４４ｃ）を備えたテンプレート（４４）を設けるステップと、複数の前記はんだ玉（５１）を前記テンプレート（４４）の前記平らな表面（４４ａ）上に流し込み、前記はんだ玉がそれぞれ前記各開口（４４ｂ）に転がるまで前記平らな表面を上向きにするステップと、前記平らな表面（４４ａ）を上向きにしたままで前記テンプレート（４４）を振動させることにより、前記それぞれの開口（４４ｂ）に前記各はんだ玉（５１）を置くステップと、前記はんだ玉（５１）が前記振動によって置かれた後に、前記通路（４４ｃ）に真空吸引力を与えながら前記テンプレート（４４）をひっくり返すステップと、前記ひっくり返されたテンプレート（４４）上の前記はんだ玉（５１）を前記Ｉ／Ｏパッド（１３）と整列させ、その整列位置において、前記真空吸引力を前記通路（４４ｃ）から排除するステップとを含む、方法。２．前記流し込むステップにより、前記テンプレート（４４）の前記平らな表面に、丸くない前記はんだ玉（５１）が流し込まれる、請求項１に記載の方法。３．前記設けるステップにより、丸くない前記開口（４４ｂ）が、前記テンプレート（４４）の前記平らな表面に設けられる、請求項１に記載の方法。４．前記振動ステップが、同時に前記通路（４４ｃ）に前記真空吸引力を与えながら行なわれる、請求項１に記載の方法。５．前記振動ステップが、前記真空吸引力が前記通路（４４ｃ）に与えられる前に行なわれて終了する、請求項１に記載の方法。６．前記テンプレート（４４）が１つだけの周波数で振動する、請求項１に記載の方法。７．前記テンプレート（４４）が多数の周波数で振動する、請求項１に記載の方法。８．前記置くステップ時に、いくつかの余分な前記はんだ玉（５１）が前記基板表面（４４ａ）上で前記開口に置かれた前記はんだ玉（５１）の間に入り、前記ひっくり返すステップによって、前記余分なはんだ玉が前記テンプレート表面から取除かれる、請求項１に記載の方法。９．前記設けるステップにより、前記はんだ玉（５１）より大きな大きさから前記はんだ玉（５１）より小さな大きさにテーパされた開口（４４ｂ）が前記平らな表面に設けられる、請求項１に記載の方法。１０．前記テンプレート（４４）をアーム（４３）上に取付けるサブステップと、前記アーム（４３）上に取付けることにより、前記テンプレート（４４）を旋回させて前記テンプレートをひっくり返すサブステップと、前記アーム（４３）を回転させることにより、前記はんだ玉（５１）を前記Ｉ／Ｏパッド（１３）に整列させるサブステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。１１．前記流し込むステップにより、５ミルから５５ミル（０．０１２７ｃｍ− ０．１２７ｃｍ）までの範囲の直径である、同じ直径を有するはんだ玉（５１）が、前記基板（４４）の前記平らな表面（４４ａ）上に流し込まれる、請求項１に記載の方法。１２．前記設けるステップにより、前記テンプレート（４４）の前記平らな表面（４４ａ）に、合計で少なくとも２００個の前記開口（４４ｂ）が設けられる、請求項１に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ノレル，ロナルド・アレンアメリカ合衆国、92056 カリフォルニア州、オーシャンサイド、フィールドゲイト、4581 (72)発明者ブマン，リチャード・リーアメリカ合衆国、92024 カリフォルニア州、オリベンヘイン、ブマン・ロード、 3666 【要約の続き】Ｏパッドのすべての上で平行に置かれるようになり、これらのステップが行なわれる時間はピックアンドプレースマシンによりはんだ玉が順次Ｉ／Ｏパッドのすべての上に置かれる時間よりも何倍も短い。

Claims

【特許請求の範囲】１．あるパターンで集積回路パッケージ上に配置された多数のＩ／Ｏパッド上にはんだ玉を置く方法であって、前記方法は、前記Ｉ／Ｏパッドのパターンと整合する多数の開口を前記テンプレートの表面に有する通路を備えたテンプレートを設けるステップと、複数の前記はんだ玉を前記テンプレートの前記表面上に流し込むステップと、前記テンプレートを振動させて、前記開口の各々にそれぞれの前記はんだ玉を置くようにするステップと、前記振動ステップの後に、前記通路に真空吸引力を与えながら前記テンプレートをひっくり返すステップと、前記ひっくり返されたテンプレート上の前記はんだ玉を前記Ｉ／Ｏパッドと整列させ、その整列位置において、前記真空吸引力を前記通路から排除するステップとを含む、方法。２．前記はんだ玉が丸くない、請求項１に記載の方法。３．前記テンプレートの前記表面の前記開口が丸くない、請求項１に記載の方法。４．前記振動ステップが、同時に前記通路に前記真空吸引力を与えながら行なわれる、請求項１に記載の方法。５．前記振動ステップが、前記真空吸引力が前記通路に与えられる前に行なわれて終了する、請求項１に記載の方法。６．前記テンプレートが１つだけの周波数で振動する、請求項１に記載の方法。７．前記テンプレートが多数の周波数で振動する、請求項１に記載の方法。８．前記置くステップ時に、いくつかの余分な前記はんだ玉が前記基板表面上で前記開口に置かれた前記はんだ玉の間に入り、前記ひっくり返すステップによって、前記余分なはんだ玉が前記テンプレート表面から取除かれる、請求項１に記載の方法。９．前記開口が、前記はんだ玉より大きな大きさから前記はんだ玉より小さな大きさにテーパされる、請求項１に記載の方法。１０．前記テンプレートをアーム上に取付けるサブステップと、前記アーム上に取付けることにより、前記テンプレートを旋回させて前記テンプレートをひっくり返すサブステップと、前記アームを回転させることにより、前記はんだ玉を前記Ｉ／Ｏパッドに整列させるサブステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。１１．前記はんだ玉の直径が５ミルから５０ミルの範囲である、請求項１に記載の方法。１２．前記テンプレートの前記表面の前記開口の合計が少なくとも２００個である、請求項１に記載の方法。１３．前記集積回路パッケージが、前記Ｉ／Ｏパッドを保持するセラミック本体を有する、請求項１に記載の方法。１４．前記集積回路パッケージが、前記Ｉ／Ｏパッドを保持するエポキシガラス本体を有する、請求項１に記載の方法。