JP2002192383A - 表面硬度の高いハンダボールの製造方法および装置 - Google Patents
表面硬度の高いハンダボールの製造方法および装置Info
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- JP2002192383A JP2002192383A JP2000399725A JP2000399725A JP2002192383A JP 2002192383 A JP2002192383 A JP 2002192383A JP 2000399725 A JP2000399725 A JP 2000399725A JP 2000399725 A JP2000399725 A JP 2000399725A JP 2002192383 A JP2002192383 A JP 2002192383A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来と比べて少ない工程で製造することのでき
る表面硬度の高いハンダボールの製造方法および装置を
提供する。 【解決手段】溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温
度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中
を不活性ガス流に逆らって落下させる表面硬度の高いハ
ンダボールの製造方法、および容器１の上方に低部に溶
融ハンダを液滴状に落下させることのできる穴７を設け
た坩堝２を設け、容器の内部には不活性ガスを下方から
上方に向かって流すことができかつ上下が開口している
冷却塔５を設け、前記冷却塔の下方に受皿１３を設けた
表面硬度の高いハンダボールの製造装置。
る表面硬度の高いハンダボールの製造方法および装置を
提供する。 【解決手段】溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温
度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中
を不活性ガス流に逆らって落下させる表面硬度の高いハ
ンダボールの製造方法、および容器１の上方に低部に溶
融ハンダを液滴状に落下させることのできる穴７を設け
た坩堝２を設け、容器の内部には不活性ガスを下方から
上方に向かって流すことができかつ上下が開口している
冷却塔５を設け、前記冷却塔の下方に受皿１３を設けた
表面硬度の高いハンダボールの製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、従来と比べて少ない
工程で製造することのできる表面硬度の高いハンダボー
ルの製造方法および装置に関するものである。
工程で製造することのできる表面硬度の高いハンダボー
ルの製造方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、エリアアレイ型半導体パッケージ
の内でもＢＧＡ型と呼ばれる形式のパッケージが多く採
用されており、このＢＧＡ型パッケージは外側にはハン
ダバンプが格子状に並んでいるのが特徴である。この格
子状に並んでいるハンダバンプは、Ｓｎ：１〜６５質量
％を含有し残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成
のＰｂ−Ｓｎ系ハンダボールまたはＳｎおよびＩｎの合
計量が１〜６５質量％含有し、残りがＰｂおよび不可避
不純物からなる組成のＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダハンダ
ボールを吸着して基板上に格子状に並べ、次いで接合さ
せることにより形成される。これらハンダボールは、ハ
ンダ線を所定の長さに切断したのち、ハンダ溶融温度以
上に加熱した油中に入れ、冷却後、ハンダボールとして
回収する方法、または溶融ハンダを底に微小系の穴の明
いた坩堝にから油中に落下させて固める液滴法により製
造されている。
の内でもＢＧＡ型と呼ばれる形式のパッケージが多く採
用されており、このＢＧＡ型パッケージは外側にはハン
ダバンプが格子状に並んでいるのが特徴である。この格
子状に並んでいるハンダバンプは、Ｓｎ：１〜６５質量
％を含有し残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成
のＰｂ−Ｓｎ系ハンダボールまたはＳｎおよびＩｎの合
計量が１〜６５質量％含有し、残りがＰｂおよび不可避
不純物からなる組成のＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダハンダ
ボールを吸着して基板上に格子状に並べ、次いで接合さ
せることにより形成される。これらハンダボールは、ハ
ンダ線を所定の長さに切断したのち、ハンダ溶融温度以
上に加熱した油中に入れ、冷却後、ハンダボールとして
回収する方法、または溶融ハンダを底に微小系の穴の明
いた坩堝にから油中に落下させて固める液滴法により製
造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら従来のハンダボ
ールの製造方法は、いずれも油中のハンダボールを油中
から回収し、洗浄および乾燥するが、この洗浄及び乾燥
の工程でハンダボール同士の接触によりハンダボールの
表面に傷がつきやすく、また洗浄工程で使用する設備の
他に洗浄液を廃棄するための処理設備をも必要とするな
ど設備費がかかり、したがって量産には適しているもの
の特殊な寸法を有するハンダボールを少量生産する場合
にはコスト的に高価なものとなる。また、ハンダボール
の凝固にはシリコンオイルなどの油を使用するが、劣化
した油の処理も多くの問題を含んでいる。
ールの製造方法は、いずれも油中のハンダボールを油中
から回収し、洗浄および乾燥するが、この洗浄及び乾燥
の工程でハンダボール同士の接触によりハンダボールの
表面に傷がつきやすく、また洗浄工程で使用する設備の
他に洗浄液を廃棄するための処理設備をも必要とするな
ど設備費がかかり、したがって量産には適しているもの
の特殊な寸法を有するハンダボールを少量生産する場合
にはコスト的に高価なものとなる。また、ハンダボール
の凝固にはシリコンオイルなどの油を使用するが、劣化
した油の処理も多くの問題を含んでいる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる課題を解決すべく研究を行った結果、（ａ）溶融
ハンダの液滴を不活性ガス流に逆らって不活性ガス流中
を落下させ冷却させることによりハンダボールが得ら
れ、この方法は油を使用する工程が無いところから洗浄
および乾燥の工程を省略することができ、これら工程の
省略により製造コストを削減することができ、さらにこ
れら工程の省略により得られるハンダボールの表面傷の
発生を少なくすることができる、（ｂ）引け巣を発生さ
せることなく表面硬度の高いハンダボールを製造するに
は、溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から１
０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流に逆らって
不活性ガス流中を落下させることが必要である、という
研究結果が得られたのである。
かかる課題を解決すべく研究を行った結果、（ａ）溶融
ハンダの液滴を不活性ガス流に逆らって不活性ガス流中
を落下させ冷却させることによりハンダボールが得ら
れ、この方法は油を使用する工程が無いところから洗浄
および乾燥の工程を省略することができ、これら工程の
省略により製造コストを削減することができ、さらにこ
れら工程の省略により得られるハンダボールの表面傷の
発生を少なくすることができる、（ｂ）引け巣を発生さ
せることなく表面硬度の高いハンダボールを製造するに
は、溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から１
０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流に逆らって
不活性ガス流中を落下させることが必要である、という
研究結果が得られたのである。
【０００５】この発明は、かかる研究結果にもとづいて
なされたものであって、 （１）溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から
１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中を不活
性ガス流に逆らって落下させる表面硬度の高いハンダボ
ールの製造方法、に特徴を有するものである。
なされたものであって、 （１）溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から
１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中を不活
性ガス流に逆らって落下させる表面硬度の高いハンダボ
ールの製造方法、に特徴を有するものである。
【０００６】溶融ハンダの液滴を通過させる不活性ガス
流の温度を溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い
温度に限定したのは、不活性ガス流の温度を溶融ハンダ
の凝固温度から５０℃より低い温度にすると、溶融ハン
ダの液滴が凝固する際に引け巣が発生するので好ましく
なく、一方、不活性ガス流の温度が溶融ハンダの凝固温
度に近いと凝固速度が遅くなって、表面硬度が得られな
いという理由によるものである。また、溶融ハンダの液
滴を不活性ガス流に逆らって落下させるのは、不活性ガ
ス中を自然落下させると、冷却塔の高さを高くしなけれ
ばならず、コストがかかるためである。
流の温度を溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い
温度に限定したのは、不活性ガス流の温度を溶融ハンダ
の凝固温度から５０℃より低い温度にすると、溶融ハン
ダの液滴が凝固する際に引け巣が発生するので好ましく
なく、一方、不活性ガス流の温度が溶融ハンダの凝固温
度に近いと凝固速度が遅くなって、表面硬度が得られな
いという理由によるものである。また、溶融ハンダの液
滴を不活性ガス流に逆らって落下させるのは、不活性ガ
ス中を自然落下させると、冷却塔の高さを高くしなけれ
ばならず、コストがかかるためである。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明の表面硬度の高いハンダ
ボールの製造方法およびその方法を実施するための装置
を図１の断面図に基づいて詳述する。図１において、１
は容器、２は坩堝、３は溶融ハンダ、４はハンダボー
ル、５は冷却塔、６は液滴ハンダ、７は坩堝の底に設け
られた穴、１３は受皿である。冷却塔５には不活性ガス
１１を導入する供給口９および不活性ガス１１を排出す
る排出口８が設けられており、供給口９にはホース１２
が接続されており、不活性ガス１１はホース１２により
冷却塔５に供給できるようになっている。冷却塔５は高
さ：５００〜６００ｍｍ、直径：１００ｍｍ、肉厚：２
〜３ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔が好ましい。
容器１内部の不活性ガス雰囲気の圧力は安全弁１０によ
り一定に保たれている。
ボールの製造方法およびその方法を実施するための装置
を図１の断面図に基づいて詳述する。図１において、１
は容器、２は坩堝、３は溶融ハンダ、４はハンダボー
ル、５は冷却塔、６は液滴ハンダ、７は坩堝の底に設け
られた穴、１３は受皿である。冷却塔５には不活性ガス
１１を導入する供給口９および不活性ガス１１を排出す
る排出口８が設けられており、供給口９にはホース１２
が接続されており、不活性ガス１１はホース１２により
冷却塔５に供給できるようになっている。冷却塔５は高
さ：５００〜６００ｍｍ、直径：１００ｍｍ、肉厚：２
〜３ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔が好ましい。
容器１内部の不活性ガス雰囲気の圧力は安全弁１０によ
り一定に保たれている。
【０００８】この装置を用いて表面硬度の高いハンダボ
ールを製造するには、まず、容器１内に設置された冷却
塔５にハンダの凝固温度より１０〜５０℃低い温度に加
熱された不活性ガス１１をホース１２を介して供給し続
け、冷却塔５内に上昇する不活性ガス流を形成し、さら
に容器１内を不活性ガス雰囲気に保持する。不活性ガス
１１はＡｒガスでも良いがコスト面から見て窒素ガスが
最も好ましい。
ールを製造するには、まず、容器１内に設置された冷却
塔５にハンダの凝固温度より１０〜５０℃低い温度に加
熱された不活性ガス１１をホース１２を介して供給し続
け、冷却塔５内に上昇する不活性ガス流を形成し、さら
に容器１内を不活性ガス雰囲気に保持する。不活性ガス
１１はＡｒガスでも良いがコスト面から見て窒素ガスが
最も好ましい。
【０００９】かかる状態で坩堝２内に溶融ハンダ３を装
入し、溶融ハンダ３の表面に圧力をかけて坩堝２の底に
形成された穴７から溶融ハンダを液滴状に滴下させて液
滴ハンダ６を形成させ、冷却塔５内を落下させる。液滴
ハンダ６は冷却塔５内の不活性ガス流に逆らって落下し
受皿１３に到達する前に凝固してハンダボール４とな
り、受皿１３の中に貯まる。このようにして製造したハ
ンダボールは、ただちに所定のサイズに分級して製品と
することができる。液滴ハンダ６は不活性ガス流に逆ら
って落下する途中で急冷され、表面硬度の高いハンダボ
ールとなる。
入し、溶融ハンダ３の表面に圧力をかけて坩堝２の底に
形成された穴７から溶融ハンダを液滴状に滴下させて液
滴ハンダ６を形成させ、冷却塔５内を落下させる。液滴
ハンダ６は冷却塔５内の不活性ガス流に逆らって落下し
受皿１３に到達する前に凝固してハンダボール４とな
り、受皿１３の中に貯まる。このようにして製造したハ
ンダボールは、ただちに所定のサイズに分級して製品と
することができる。液滴ハンダ６は不活性ガス流に逆ら
って落下する途中で急冷され、表面硬度の高いハンダボ
ールとなる。
【００１０】この発明の表面硬度の高いハンダボールの
製造方法は、従来の液滴法に比べて洗浄および乾燥の工
程を省略することができ、工程数が少ない分だけハンダ
ボール表面の傷、凹み、および変形が少なくなる。
製造方法は、従来の液滴法に比べて洗浄および乾燥の工
程を省略することができ、工程数が少ない分だけハンダ
ボール表面の傷、凹み、および変形が少なくなる。
【００１１】実施例１〜４ 図１に示される容器内に高さ：５５０ｍｍ、直径：１０
０ｍｍ、肉厚：２ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔
を設置し、表１に示される組成のＰｂ−Ｓｎ系ハンダお
よびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダのそれぞれの凝固温度よ
り３０℃低い表１に示される温度に加熱されたガス圧：
５ＰＳＩの窒素ガスを冷却塔内に供給して冷却塔内を上
昇する窒素ガス流を形成し、この状態で表１に示される
組成の溶融ハンダを坩堝内に装入し、溶融ハンダの表面
に圧力をかけて坩堝の底に形成された直径：１５０μｍ
の穴から溶融ハンダを液滴状に滴下させて冷却塔内を落
下させた。液滴ハンダは冷却塔内の不活性ガス流に逆ら
って落下し受皿に到達する前に凝固してハンダボールと
なり、受皿の中に貯まっていた。このようにして製造し
たハンダボールを分級して直径：３００μｍのハンダボ
ールを製造した。このようにして得られたハンダボール
１０００００個をサンプルとして取り出し、これを４０
倍の光学顕微鏡にて観察し、表面に傷のあるボール、へ
こみのあるボールおよび変形したボールの数を測定し、
不良ハンダボール発生率を求めてその結果を表１に示し
た。
０ｍｍ、肉厚：２ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔
を設置し、表１に示される組成のＰｂ−Ｓｎ系ハンダお
よびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダのそれぞれの凝固温度よ
り３０℃低い表１に示される温度に加熱されたガス圧：
５ＰＳＩの窒素ガスを冷却塔内に供給して冷却塔内を上
昇する窒素ガス流を形成し、この状態で表１に示される
組成の溶融ハンダを坩堝内に装入し、溶融ハンダの表面
に圧力をかけて坩堝の底に形成された直径：１５０μｍ
の穴から溶融ハンダを液滴状に滴下させて冷却塔内を落
下させた。液滴ハンダは冷却塔内の不活性ガス流に逆ら
って落下し受皿に到達する前に凝固してハンダボールと
なり、受皿の中に貯まっていた。このようにして製造し
たハンダボールを分級して直径：３００μｍのハンダボ
ールを製造した。このようにして得られたハンダボール
１０００００個をサンプルとして取り出し、これを４０
倍の光学顕微鏡にて観察し、表面に傷のあるボール、へ
こみのあるボールおよび変形したボールの数を測定し、
不良ハンダボール発生率を求めてその結果を表１に示し
た。
【００１２】従来例１〜４ 実施例１〜４で用意したＰｂ−Ｓｎ系ハンダおよびＰｂ
−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダの溶湯を通常の液滴法によりシリ
コンオイルに落下させ、シリコンオイル中にて強制冷却
させ、ハンダボールを作製し、脱脂のための洗浄および
乾燥させた後、ただちに分級して製品とした。このよう
にして得られたハンダボール１０００００個をサンプル
として取り出し、これを４０倍の光学顕微鏡にて観察
し、表面に傷のあるボール、へこみのあるボールおよび
変形したボールの数を測定し、不良ハンダボール発生率
を求めてその結果を表１に示した。
−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダの溶湯を通常の液滴法によりシリ
コンオイルに落下させ、シリコンオイル中にて強制冷却
させ、ハンダボールを作製し、脱脂のための洗浄および
乾燥させた後、ただちに分級して製品とした。このよう
にして得られたハンダボール１０００００個をサンプル
として取り出し、これを４０倍の光学顕微鏡にて観察
し、表面に傷のあるボール、へこみのあるボールおよび
変形したボールの数を測定し、不良ハンダボール発生率
を求めてその結果を表１に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１に示される結果から、この発明の製造
方法を実施した実施例１〜４で得られたハンダボール
は、従来の製造方法を実施した従来例１〜４で得られた
ハンダボールに比べて不良ハンダボール発生率が格段に
少ないことが分かる。
方法を実施した実施例１〜４で得られたハンダボール
は、従来の製造方法を実施した従来例１〜４で得られた
ハンダボールに比べて不良ハンダボール発生率が格段に
少ないことが分かる。
【００１５】
【発明の効果】上述のように、この発明の表面硬度の高
いハンダボールの製造方法は、従来の表面硬度の高いハ
ンダボールの製造方法に比べて不良品発生率が減少して
コストを低減することができ、産業上優れた効果をもた
らすものである。
いハンダボールの製造方法は、従来の表面硬度の高いハ
ンダボールの製造方法に比べて不良品発生率が減少して
コストを低減することができ、産業上優れた効果をもた
らすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の表面硬度の高いハンダボールの製造
方法を実施するための装置の断面図である。
方法を実施するための装置の断面図である。
１ 容器 ２ 坩堝 ３ 溶融ハンダ ４ ハンダボール ５ 冷却塔 ６ 液滴ハンダ ７ 穴 ８ 排出口 ９ 供給口 １３ 受皿
Claims (4)
- 【請求項１】 溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固
温度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流
中を不活性ガス流に逆らって落下させることを特徴とす
る表面硬度の高いハンダボールの製造方法。 - 【請求項２】 前記ハンダは、Ｓｎ：１〜６５質量％を
含有し、残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成を
有するＰｂ−Ｓｎ系ハンダであることを特徴とする請求
項１記載の表面硬度の高いハンダボールの製造方法。 - 【請求項３】 前記ハンダは、ＳｎおよびＩｎの合計量
が１〜６５質量％含有し、残りがＰｂおよび不可避不純
物からなる組成を有するＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダであ
ることを特徴とする請求項１記載の表面硬度の高いハン
ダボールの製造方法。 - 【請求項４】 容器の上方に低部に溶融ハンダを液滴状
に落下させることのできる穴を設けた坩堝を設け、容器
の内部には不活性ガスを下方から上方に向かって流すこ
とができかつ上下が開口している冷却塔を設け、前記冷
却塔の下方に受皿を設けたことを特徴とする表面硬度の
高いハンダボールの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399725A JP4172150B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399725A JP4172150B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002192383A true JP2002192383A (ja) | 2002-07-10 |
| JP4172150B2 JP4172150B2 (ja) | 2008-10-29 |
Family
ID=18864445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000399725A Expired - Fee Related JP4172150B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4172150B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1309529C (zh) * | 2004-12-08 | 2007-04-11 | 云南锡业集团有限责任公司研究设计院 | Ic封装用焊锡球“熔融机电整合”一次成型工艺及装置 |
| CN103600083A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-02-26 | 苏州米莫金属科技有限公司 | 一种粉末冶金制粉装置 |
| CN105983681A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-05 | 无锡刚正精密吸铸有限公司 | 无模钢球铸造装置 |
| CN107445140A (zh) * | 2016-05-24 | 2017-12-08 | 福特全球技术公司 | 碳球及其制造方法 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000399725A patent/JP4172150B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1309529C (zh) * | 2004-12-08 | 2007-04-11 | 云南锡业集团有限责任公司研究设计院 | Ic封装用焊锡球“熔融机电整合”一次成型工艺及装置 |
| CN103600083A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-02-26 | 苏州米莫金属科技有限公司 | 一种粉末冶金制粉装置 |
| CN107445140A (zh) * | 2016-05-24 | 2017-12-08 | 福特全球技术公司 | 碳球及其制造方法 |
| CN105983681A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-05 | 无锡刚正精密吸铸有限公司 | 无模钢球铸造装置 |
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|---|---|
| JP4172150B2 (ja) | 2008-10-29 |
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