JP2002134895A - 半田バンプ形成装置および半田バンプ形成方法 - Google Patents

半田バンプ形成装置および半田バンプ形成方法

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JP2002134895A JP2000320616A JP2000320616A JP2002134895A JP 2002134895 A JP2002134895 A JP 2002134895A JP 2000320616 A JP2000320616 A JP 2000320616A JP 2000320616 A JP2000320616 A JP 2000320616A JP 2002134895 A JP2002134895 A JP 2002134895A
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    • H01L2224/118Post-treatment of the bump connector
    • H01L2224/11848Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
    • H01L2224/11849Reflowing

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よく安定した半田バンプの形成が行える
半田バンプ形成装置および半田バンプ形成方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 基板16の電極上に半田ペーストをオフ
コンタクト印刷により印刷し、半田成分をリフローによ
り電極上に半田接合して半田バンプを形成する半田バン
プの形成において、印刷方向に平行な両側の端部近傍の
帯状範囲Bにおいてパターン孔の開孔面積eが端部側へ
向かって減少する開孔パターンでパターン孔が配置され
たマスクプレート17aを用い、スキージ21によって
マスクプレート17aを基板16に押し当てた状態でパ
ターン孔17dを介して基板16に半田ペースト22a
を印刷する。これにより、マスクプレート17aの張力
によってスキージ21が持ち上げられることによる印刷
量の増加を開孔面積で相殺して、安定した印刷精度で半
田ペーストを印刷することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの電極に半
田ペーストを印刷して半田バンプを形成する半田バンプ
形成装置および半田バンプ形成方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電子部品や基板などのワークの電極に半
田の突出電極である半田バンプを形成する方法として、
半田成分を半田ペーストとして電極上に供給し電極に半
田接合する方法が知られている。この方法は、電極上に
半田粒子を含有した半田ペーストを印刷により供給し、
次いで加熱により半田粒子を溶融させて電極に接合する
ことにより電極上に半田バンプを形成するものである。
電極上に半田ペーストを供給する方法としては、スクリ
ーン印刷が広く用いられる。半田バンプのようなファイ
ンピッチパターンに対しては、マスクプレートの下面に
ワークを密着させた状態で印刷を行うコンタクト印刷が
用いられる。ここで半田バンプを効率よく形成するため
には、半田ペーストを印刷するスクリーン印刷をできる
だけ高速で行うことが望ましい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ーン印刷においては印刷後の版抜きに時間を要すること
から、電極上に半田ペーストを高速で安定して印刷する
ことが難しい。このため、従来の半田ペーストを用いて
半田バンプを形成する方法には、効率よく安定した品質
のバンプ形成が困難であるという問題点があった。
【0004】そこで本発明は、効率よく安定した品質の
半田バンプの形成が行える半田バンプ形成装置および半
田バンプ形成方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半田バン
プの形成装置は、ワークの電極上に半田ペーストを印刷
した後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させ
て電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成装置
であって、ワークを保持するワーク保持部と、保持され
たワークに対して半田ペーストをマスクプレートに設け
られたパターン孔を介してオフコンタクト印刷により印
刷する印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行
な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の
開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパ
ターン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプ
レートの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワー
クの上面に押し当てるスキージと、このスキージをマス
クプレート面に沿って摺動させることにより前記パター
ン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するス
キージ移動手段とを備えた。
【0006】請求項2記載の半田バンプの形成方法は、
ワークの電極上に半田ペーストを印刷した後に半田ペー
スト中の固形半田成分を加熱溶融させて電極上に半田バ
ンプを形成する半田バンプの形成方法であって、ワーク
保持部に保持されたワークに対して半田ペーストをオフ
コンタクト印刷により印刷する印刷工程において、印刷
方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲において前記パ
ターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少する開孔パ
ターンでパターン孔が配置されたマスクプレートの上面
にスキージを当接させてこのマスクプレートを前記ワー
クの上面に押し当て、このスキージをマスクプレート上
面に沿って摺動させることにより前記パターン孔を介し
てワークの電極に半田ペーストを印刷する。
【0007】本発明によれば、ワークに対して半田ペー
ストをオフコンタクト印刷により印刷する印刷工程にお
いて、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲にお
いて前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減少
する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプレ
ートを前記ワークの上面に押し当てた状態で摺動させ、
パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷
することにより、オフコンタクト印刷を用いて効率よく
しかも安定した印刷精度で半田ペーストを印刷すること
ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明の
実施の形態1の半田バンプ形成装置の正面図、図2は本
発明の実施の形態1の半田バンプ形成装置の印刷部のス
クリーンマスクの斜視図、図3は本発明の実施の形態1
の半田バンプ形成装置の印刷部のスクリーンマスクの開
孔パターンの説明図、図4は本発明の実施の形態1の半
田ペースト印刷方法の工程説明図、図5は本発明の実施
の形態1の半田ペースト印刷方法における半田印刷量の
説明図、図6は本発明の実施の形態1の半田バンプ形成
方法の工程説明図である。
【0009】まず図1を参照して半田バンプ形成装置の
構造を説明する。図1において、基台1上には印刷部2
およびリフロー部3が配設されている。印刷部2につい
て説明する。基台1上にはXテーブル5およびYテーブ
ル6より成る移動テーブルが配設されており、Yテーブ
ル6にはベースプレート7が装着されている。ベースプ
レート7には、ロッド9およびガイド8を組合せた昇降
ガイド部が立設されており、ロッド9の上端部には昇降
プレート11が結合されている。
【0010】昇降プレート11はベースプレート7上に
配置された昇降機構10によって昇降し、昇降プレート
11上にはワークとしての基板16を保持する基板保持
部12が装着されている。またベースプレート7の両端
部には柱部材13が立設されており、柱部材13の上端
部はコンベア機構を有する基板搬送部14Aを支持して
いる。基板搬送部14Aの上流側(図1において左側)
には、同様のコンベア機構を有する搬入部15が設けら
れており、図外のローダから供給された基板16は搬入
部15によって印刷部2に搬入される。Xテーブル5を
駆動させることにより基板搬送部14Aは矢印a方向に
移動し、これにより基板搬送部14Aは搬入部15と連
結される。搬入部15上を上流側から搬送された基板1
6は、この状態で基板搬送部14A上に乗り移る。
【0011】基板搬送部14Aの上方には、スクリーン
マスク17を備えたスクリーン印刷機構が配設されてい
る。スクリーンマスク17の上方には印刷ヘッド19を
水平移動させる移動テーブル18が設けられている。印
刷ヘッド19は、シリンダ20によって上下動する一対
のスキージ21を備えている。基板16をスクリーンマ
スク17のマスクプレート17aの下方に位置させ、昇
降機構10を駆動すると基板保持部12に保持された基
板16は所定高さまで上昇し、その位置で保持される。
【0012】そしてマスクプレート17a上に半田粒子
などの固形半田成分をフラックス中に混入した半田ペー
ストを供給し、スキージ21をマスクプレート17a上
に下降させる。これによりスキージ21はマスクプレー
ト17aの上面に当接し、マスクプレート17aを下方
に撓ませて基板16の上面に押し当てる。この状態で移
動テーブル18を駆動することにより、スキージ21は
マスクプレート17a上で摺動する。これにより、基板
16における印刷部位に対応してマスクプレート17a
に設けられたパターン孔17d(図4(b),(c)参
照)を介して基板16上に半田ペーストが印刷される。
【0013】すなわち、本実施の形態に示すスクリーン
印刷機構は、基板保持部12に保持されたワークである
基板16に対して、マスクプレート17aを密着させる
ことなくオフコンタクト印刷で半田ペーストを印刷す
る。移動テーブル18は、スキージ21を移動させるス
キージ移動手段となっている。
【0014】ここで図2を参照して、スクリーンマスク
17の構造について説明する。図2に示すように、スク
リーンマスク17はマスクプレート17aをテンション
膜17cを介して矩形枠のホルダ17bに保持させた構
造となっており、鎖線で示す矩形枠Aは、基板16にお
いて半田ペーストが印刷される印刷範囲に対応したパタ
ーン孔の形成範囲を示している。形成範囲内には、円形
のパターン孔17dが格子状に多数形成されている。
【0015】ここで、パターン孔17dの開孔パターン
について、図3を参照して説明する。図3(a)は、マ
スクプレート17aにおいてパターン孔17dが形成さ
れた形成範囲を部分的に示すものである。ここで、パタ
ーン孔17dの大きさ、すなわち開孔面積は全てのパタ
ーン孔について一定ではなく、図3(b)に示すように
印刷方向(矢印C方向)に平行な両側の端部近傍の帯状
範囲Bにおいては、開孔面積eは、マスクプレート17
aの端部側(矢印d側)に向かって減少するような開孔
パターンとなっている。すなわち、帯状範囲B内の各パ
ターン孔の開孔面積は、形成範囲内の中央部分のパター
ン孔17dの開孔面積e1から端部側へ向かって順次e
2,e3,e4に減少する。
【0016】ここで、帯状範囲Bの幅および開孔面積e
2,e3,e4の減少度合いは、後述するようにオフコ
ンタクト印刷においてマスクプレート17aが基板16
の表面から持ち上げられる範囲および発生隙間量に基づ
いて決定される。このような開孔パターンを採用するこ
とにより、後述するようにオフコンタクト印刷における
半田印刷量のばらつきを防止することができる。
【0017】次にリフロー部3について説明する。図1
において基台1上の印刷部2の下流側には、加熱室3a
が設けられており、加熱室3aには基板搬送部14Bが
水平方向に配設されている。印刷部2のXテーブル5を
駆動させて基板搬送部14Aを矢印b方向に移動させる
ことにより、基板搬送部14Aは基板搬送部14Bと連
結され、基板搬送部14A上の基板16は基板搬送部1
4B上へ乗り移ることが可能となる。加熱室3a内の基
板搬送部14Bの上方には、ヒータ23およびファン2
4が配設されている。
【0018】印刷部2から受け渡された基板16は、基
板搬送部14B上を搬送される間にヒータ23によって
加熱される。これにより、印刷された半田ペーストが基
板の電極に半田接合され、半田バンプが形成される。半
田バンプ形成後の基板16は、基板搬送部14Bから搬
出部に乗り移り、下流側へ搬出される。
【0019】この半田バンプの形成装置は上記の様に構
成されており、以下半田バンプの形成方法について説明
する。まず図3を参照して、印刷部2において行われる
スクリーン印刷について説明する。ここでは、基板16
に形成された電極16a上に半田ペースト22が印刷さ
れる。図1に示すように、基板16を保持した基板保持
部12を、予め半田ペースト22が供給されたマスクプ
レート17aの下方の所定位置に位置決めする。
【0020】この所定位置は、図4(b),(c)に示
すように、電極16aの位置がマスクプレート17aの
各パターン孔17dの位置に合致する位置である。そし
て基板保持部12を上昇させて、基板16の上面をマス
クプレート17aの装着レベルLよりも下方に所定高さ
hだけ隔てられた高さ位置に位置決めする(図1の二点
鎖線参照)。そしてマスクプレート17aに対して、シ
リンダ20のロッド20aの下端に結合されたスキージ
21を下降させると、マスクプレート17aは下方に撓
み、スキージ21の下端部はマスクプレート17aを基
板16に押し付ける。この状態で、スキージ21を水平
方向に移動させることにより、半田ペースト22は掻き
寄せられてマスクプレート17aのパターン孔17dの
内部に充填される。
【0021】そして図4(b)に示すように、スキージ
21の先端部がパターン孔17d上を移動する際に、パ
ターン孔17dの内部に充填された半田ペースト22a
は、電極16a上に印刷される。この後図4(c)に示
すように、スキージ21が通過した後には、マスクプレ
ート17aは元の装着レベルLに復帰する方向に変位す
るため、パターン孔17d内にあった半田ペースト22
aを電極16a上に残したまま、マスクプレート17a
のみが基板16から離隔する。
【0022】図5(a)は、上述のオフコンタクト印刷
過程における印刷部2のスキージ21に沿った断面(印
刷方向と直行する方向の断面)を示している。図5
(a)に示すように、マスクプレート17aは、周縁部
が4辺ともテンション膜によってホルダ17bによって
拘束された状態にあるため、スキージ21でマスクプレ
ート17aを下方に撓ませた状態では、マスクプレート
17aの張力によって基板16の端部周辺ではスキージ
21が部分的に持ち上げられ、マスクプレート17aと
基板16との間に隙間が生じる。
【0023】このため、オフコンタクト印刷においてス
キージ21によってパターン孔17dを介して電極16
a上に半田ペースト22aを印刷する際には、基板16
との間に隙間が生じた分だけ半田ペーストが余分に印刷
される。したがって、全てのパターン孔17dのサイズ
が等しく同一開孔面積であれば、基板16との隙間が大
きい端部側の電極16aほど多くの半田ペーストが印刷
されることになる。
【0024】しかしながら、本実施の形態に示すマスク
プレート17aの開孔パターンは、前述のようにマスク
プレート17aと基板16との間に隙間が生じる範囲に
対応して設定された帯状範囲Bにおいて、パターン孔1
7dの開孔面積eが端部側へ向かって減少するように設
定されていることから、隙間が増大することに依る半田
ペーストの増大と開孔面積の減少とが相殺されて、半田
ペーストの体積vは一定体積v1に近い変動範囲内に保
たれる。したがって、基板16の全範囲にわたって印刷
量が均一な、安定した品質の半田印刷を行うことができ
る。またオフコンタクト印刷では、版抜きのための時間
を必要としないことから、1枚の基板について短時間で
印刷を行うことができ、印刷品質を確保しつつ印刷作業
の効率を向上させることを可能としている。
【0025】このようにしてスクリーン印刷が行われ、
図6(a)に示すように電極16a上に半田ペースト2
2aが印刷された基板16は印刷部2からリフロー部3
へ移動する。そこで図6(b)に示すようにヒータ23
によって加熱されることにより、半田ペースト22a中
の半田成分が溶融する。この後溶融半田が電極16aに
半田接合されて固化することにより、図6(c)に示す
ように電極16a上には半田バンプ22bが形成され
る。この半田バンプの形成過程において、基板16の各
電極16a上には半田ペーストが均一に印刷されている
ので、形成される半田バンプ22bはばらつきのない均
一な大きさとなる。
【0026】(実施の形態2)図7は本発明の実施の形
態2の半田バンプ形成装置の正面図、図8は本発明の実
施の形態2の半田バンプ形成方法の工程説明図である。
上記実施の形態1では、半田ペーストが印刷された基板
16をそのままリフロー工程に送る例を示したが、本実
施の形態2では半田ペーストが印刷された基板16へ半
田ボールを搭載してより大きなサイズの半田バンプを形
成するものである。
【0027】図7において、基台1上の印刷部2とリフ
ロー部3の間には、ボール搭載部4が配設されている。
ボール搭載部4には、基台1上にベースプレート7を支
持する支持台25が設けられている。ベースプレート7
及びこれに装着されている部分(符号7〜13で示す部
分)は印刷部2と同様の構成で基板保持部12を昇降自
在に支持し、基板搬送部14Cを支持している。印刷部
2のXテーブル5を駆動させて基板搬送部14Aを矢印
b方向に移動させることにより、基板搬送部14Aは基
板搬送部14Cと連結され、基板搬送部14A上の基板
16は基板搬送部14C上へ乗り移ることが可能とな
る。
【0028】基板搬送部14Cの上方には、ボール搭載
機構が配設されている。ボール搭載機構は2基のY軸テ
ーブル26上に架設されたX軸テーブル27を備えてお
り、X軸テーブル27にはZ軸テーブル28が結合され
ている。Z軸テーブル28には昇降ブロック29が装着
され、昇降ブロック29の下端部には半田ボールを移載
する移載ヘッド30が装着されている。
【0029】基板搬送部14C上に基板16を位置さ
せ、昇降機構10によって基板保持部12を上昇させる
ことにより、基板16は所定高さ位置に保持される。図
外のボール供給部より半田ボールを吸着してピックアッ
プし、半田ボールを吸着保持した状態でボール搭載部4
まで移動した移載ヘッド30を基板16上に下降させ、
吸着状態を解除することにより、基板16上には半田ボ
ールが移載される。
【0030】次に半田バンプの形成方法について説明す
る。図8(a)に示すように、基板16の各電極16a
上には半田ペースト22aが印刷されている。この基板
16に対し、図8(b)に示すように半田ボール31を
吸着して保持した移載ヘッド30を位置合わせして下降
させ、半田ボール31の吸着を解除することにより、図
8(c)に示すように電極16aに印刷された半田ペー
スト22a上に半田ボール31が搭載される。
【0031】この後半田ボール31が搭載された基板1
6はリフロー部3に送られ加熱される。これにより、半
田ペースト22a中の半田成分および半田ボール31が
溶融し、電極16aに半田接合されて半田バンプ31a
が形成される。この実施の形態2では、実施の形態1と
比較して電極16a上に半田ボール31の分だけ多くの
半田量が供給されているため、より大きなサイズの半田
バンプ31aが形成される。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、ワークに対して半田ペ
ーストをオフコンタクト印刷により印刷する印刷工程に
おいて、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲に
おいて前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減
少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプ
レートを前記ワークの上面に押し当てた状態で摺動さ
せ、パターン孔を介してワークの電極に半田ペーストを
印刷するようにしたので、オフコンタクト印刷を用いて
効率よくしかも安定した印刷精度で半田ペーストを印刷
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の半田バンプ形成装置の
正面図
【図2】本発明の実施の形態1の半田バンプ形成装置の
印刷部のスクリーンマスクの斜視図
【図3】本発明の実施の形態1の半田バンプ形成装置の
印刷部のスクリーンマスクの開孔パターンの説明図
【図4】本発明の実施の形態1の半田ペースト印刷方法
の工程説明図
【図5】本発明の実施の形態1の半田ペースト印刷方法
における半田印刷量の説明図
【図6】本発明の実施の形態1の半田バンプ形成方法の
工程説明図
【図7】本発明の実施の形態2の半田バンプ形成装置の
正面図
【図8】本発明の実施の形態2の半田バンプ形成方法の
工程説明図
【符号の説明】
16 基板 17 スクリーンマスク 17a マスクプレート 17d パターン孔 21 スキージ 22、22a 半田ペースト 22b、31a 半田バンプ e 開孔面積
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B41F 15/12 B41F 15/12 15/36 15/36 B // H01L 21/60 B23K 101:42 B23K 101:42 H01L 21/92 604E (72)発明者 前田 憲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2C035 AA06 FA27 FC05 FC08 FC10 FD02 FD05 FD42 FD52 FE01 FF01 5E319 AA03 AC01 AC16 AC17 BB05 CC33 CD04 CD29 GG03 GG15

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークの電極上に半田ペーストを印刷した
    後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電
    極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成装置であ
    って、ワークを保持するワーク保持部と、保持されたワ
    ークに対して半田ペーストをマスクプレートに設けられ
    たパターン孔を介してオフコンタクト印刷により印刷す
    る印刷部とを有し、この印刷部は、印刷方向に平行な両
    側の端部近傍の帯状範囲において前記パターン孔の開孔
    面積が端部側へ向かって減少する開孔パターンでパター
    ン孔が配置されたマスクプレートと、このマスクプレー
    トの上面に当接してこのマスクプレートを前記ワークの
    上面に押し当てるスキージと、このスキージをマスクプ
    レート面に沿って摺動させることにより前記パターン孔
    を介してワークの電極に半田ペーストを印刷するスキー
    ジ移動手段とを備えたことを特徴とする半田バンプ形成
    装置。
  2. 【請求項2】ワークの電極上に半田ペーストを印刷した
    後に半田ペースト中の固形半田成分を加熱溶融させて電
    極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法であ
    って、ワーク保持部に保持されたワークに対して半田ペ
    ーストをオフコンタクト印刷により印刷する印刷工程に
    おいて、印刷方向に平行な両側の端部近傍の帯状範囲に
    おいて前記パターン孔の開孔面積が端部側へ向かって減
    少する開孔パターンでパターン孔が配置されたマスクプ
    レートの上面にスキージを当接させてこのマスクプレー
    トを前記ワークの上面に押し当て、このスキージをマス
    クプレート上面に沿って摺動させることにより前記パタ
    ーン孔を介してワークの電極に半田ペーストを印刷する
    ことを特徴とする半田バンプ形成方法。
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