JP2002271010A

JP2002271010A - 電子部品及び基板の製造方法

Info

Publication number: JP2002271010A
Application number: JP2001072319A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Yamazaki; 孝彦山崎; Shingo Arimi; 真午有見
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】バンプを押圧する際の押圧力を小さくし、し
かも平坦な頂面を有するバンプを確実に形成することが
できる電子部品の製造方法、及び基板の製造方法を提供
すること。【解決手段】本発明の基板１０の製造方法は、基板１
０の主面１１に形成されたハンダバンプ１３の頂部を、
ヘッド２３１の平坦な２３４押圧面で押圧しつつ、押圧
面２３４をハンダバンプ１３の高さ方向と平行な方向Ｖ
Ｂに振動させて、ハンダバンプ１３の頂部を平坦な頂面
１３とする平坦化工程を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップ、チッ
プコンデンサ、基板等の電子部品の製造方法、及びこれ
らの電子部品を搭載する基板の製造方法に関し、特に、
バンプの頂部を平坦な頂面とした電子部品の製造方法及
び基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣチップなどの半導体素子や、チップ
コンデンサ、チップ抵抗などのチップ部品、これらを搭
載する基板などの電子部品には、電気的接続のための端
子として、接続面から盛り上がったバンプをハンダや金
などによって形成することがある。このようなハンダバ
ンプや金バンプ等のバンプについては、接続相手の電子
部品（例えば、ＩＣチップに対する基板、あるいは基板
に対するＩＣチップなど）との接続を確実にするため、
それぞれの頂部を平坦な頂面とすることがある。

【０００３】その手法としては、例えば、予め基板やＩ
Ｃチップなどの電子部品に半球状などの形状に盛り上が
ったバンプを形成しておき、平坦化装置のヘッドに形成
した平坦な押圧面でバンプを押圧し、その頂部を押し潰
して頂面を平坦にするものが挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
技術の進歩に伴う高集積化により、電子部品に形成され
るバンプの数が増加しており、特に、ＩＣチップ、ある
いはＩＣチップを搭載するためのＩＣ搭載用基板につい
ては、形成されるバンプの数が数１０００〜２００００
ヶ以上となるものもある。このため、上述のようにヘッ
ドの押圧面で各バンプを押圧しようとすると、バンプ１
ヶ当たりの押圧力はさほど大きくなくとも、全体として
みるとかなり大きな押圧力が必要となり、例えば、数１
００〜数１０００Ｎ（数１０〜数１００ｋｇｆ）という
大きさになることもある。このような大きな押圧力を得
るため、大型のプレス機を用いる必要が生じ設備費用や
ランニングコストが大きくなる。さらに、電子部品に大
きな押圧力が掛かるため、電子部品自身が破壊したり、
その特性や信頼性を損ねる危険性もある。

【０００５】また、電子部品のうちＩＣチップ等を搭載
する基板においては、バンプを形成する面の裏面（反対
面）に、チップコンデンサやチップ抵抗などの電子部品
を搭載し、その後にバンプを平坦化したい場合もある。
また、バンプを形成する面の裏面（反対面）に、ピンや
ボールなどの接続端子を別途接続し、その後にバンプを
平坦化したい場合もある。このような場合には、バンプ
の押圧の際、基板を載置するベースに開口を設けて搭載
された電子部品やピン等の端子を収容し、その周囲で基
板全体を支えることとなるが、上記のように押圧力が高
くなると、押圧力による基板の変形が大きくなり、基板
が破壊しやすくなる。あるいは、平坦化が済んで押圧力
を取り去った後に基板の変形が戻るため、バンプ間のコ
ポラナリティが悪化することもある。

【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、バンプを押圧する際の押圧力を小さく
し、しかも平坦な頂面を有するバンプを確実に形成する
ことができる電子部品の製造方法、及び基板の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、電子部品に形成されたバンプの頂部を、平坦な
押圧面で押圧しつつ、上記押圧面または上記電子部品を
上記バンプの高さ方向と平行な方向に振動させて、上記
バンプの頂部を平坦な頂面とする平坦化工程を備える電
子部品の製造方法である。

【０００８】本発明の電子部品の製造方法では、押圧面
でバンプの頂部を押圧しつつ、押圧面または電子部品
を、バンプの高さ方向と平行な方向に振動（以下、この
方向の振動を縦振動ともいう）させてその頂面を平坦に
するので、振動を伴わない静的な押圧だけあるいはこの
ような押圧と加熱とによってバンプの頂部を平坦な頂面
とするのに比して、少ない押圧力で平坦化ができる。振
動によって、バンプ頂部が繰り返し速い速度で押圧面に
叩かれるため、静的な押圧（あるいは押圧と加熱）とは
異なり、外部から加える押圧力が小さくても容易に変形
して平坦化されると考えられる。

【０００９】従って、バンプが少数の場合はもとより、
多数（例えば数１０００〜２万個など）のバンプを一度
に平坦化するにあたっても、少ない押圧力で押圧できる
など、押圧のための装置が比較的小型で済み、設備費用
やランニングコストを小さくできる。さらに、電子部品
に掛かる押圧力が小さくなるため、電子部品に対するダ
メージが少なく、電子部品の破壊や特性や信頼性の低下
を防止できる。

【００１０】さらに、バンプの高さ方向に直交する方向
の振動（以下、単に横振動ともいう）を用いる場合に
は、平坦化は可能であるが、バンプをなすハンダや金な
どの金属が削られて削りカス（金属粒子）が発生するこ
とが判った。このため、電子部品自身やあるいは搭載す
るＩＣチップ等他の電子部品におけるショート等の不具
合の原因となる可能性がある。これに対し、本発明で
は、縦振動を用いるので削りカスが発生することが無
く、電子部品の信頼性を高くすることができる。

【００１１】なお、本明細書における電子部品には、Ｉ
Ｃチップ、トランジスタ、ローノイズアンプ、ＦＥＴ等
の半導体部品、チップコンデンサ、チップ抵抗、チップ
インダクタなどのチップ部品、ＳＡＷフィルタ、ＬＣフ
ィルタ、アンテナスイッチモジュール、カプラ、ダイプ
レクサ等や、これらの電子部品（ＩＣチップ等の半導体
部品やチップ部品）や他の基板を搭載するためのセラミ
ックや樹脂等からなる基板などが含まれるが、これらに
限られない。本発明は特に、多数のバンプが形成される
ＩＣチップや、搭載するＩＣチップとの接続のためのバ
ンプが多数形成されるＩＣ搭載用基板に適用するのが好
ましい。静的な押圧に比して、押圧力を著しく減少する
ことができるからである。また、この電子部品に形成さ
れるバンプとしては、電子部品やこれと接続する基板等
の材質等に応じて適宜選択すればよいが、９０Ｐｂ−１
０Ｓｎ、９５Ｐｂ−５Ｓｎ、４０Ｐｂ−６０Ｓｎなどの
Ｐｂ−Ｓｎ系ハンダ、Ｓｎ−Ｓｂ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ
系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、Ａｕ−Ｇｅ系ハ
ンダ，Ａｕ−Ｓｎ系ハンダなどのハンダや、金（Ａｕ）
などの金属を用いるものが挙げられる。

【００１２】なお、押圧面や電子部品を縦振動させる手
法としては、モータなど各種のアクチュエータを用いる
ことができる。その中には、例えば、圧電素子、電歪素
子などを用いた振動子も挙げられる。中でも、ボルト締
めランジュバン型の振動子を用い、振動方向を押圧面で
縦振動となるように調整したものは、耐久性が高く、振
動の振幅の変化幅が比較的大きく取れて調整が容易であ
るなど特に好ましい。

【００１３】また、振動の周波数は、バンプを含めた電
子部品の材質、振動させるアクチュエータの特性等を勘
案して適宜選択すればよいが、例えば、１０ｋＨｚ以上
の高周波振動、特に２０ｋＨｚ以上の高周波振動を用い
るのが好ましい。即ち、前記振動は高周波振動である前
記電子部品の製造方法とするのが好ましい。高周波振動
を用いる場合には、極めて速い速度でかつ極めて多数の
回数（例えば１０ｋＨｚでは１秒間に１万回、２０ｋＨ
ｚでは１秒間に２万回）バンプ頂部が押圧面によって叩
かれるため、振動毎の変形は小さくして電子部品に対す
る影響を小さくしながら、しかもごく短時間（例えば数
秒間）でバンプ頂部を変形させ平坦化することができる
からである。

【００１４】さらに、上記電子部品の製造方法であっ
て、前記押圧面は、セラミックから構成されている電子
部品の製造方法とするのが好ましい。このように押圧面
がセラミックから構成されている場合には、押圧面を鋼
材などの金属で構成した場合に比して、バンプをなすハ
ンダや金など金属が押圧面に付着しにくく、押圧面への
金属の付着によるバンプ頂面の平坦性低下などの不具合
を防止できる。

【００１５】ここで、押圧面はセラミックから構成され
ていればよい。つまり、押圧面を含む部材（例えば押圧
用のヘッド）のうち、少なくとも押圧面がセラミックに
よって構成されていれば良く、例えば、ヘッドなどの部
材全体をセラミック材で構成するほか、セラミック材を
貼り付けるなどしてヘッドなどの部材のうち押圧面を含
む一部のみをセラミック材で構成することもできる。ま
た、ヘッドなどの部材の押圧面にコーティングによって
セラミック層を形成することもできる。また、押圧面を
構成するセラミックとしては、押圧するバンプの材質等
を考慮して適宜選択すればよいが、例えば、アルミナ、
ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素な
どが挙げられる。さらには、導電性を有する導電性ジル
コニア、サイアロン（商標名）など導電性を有するセラ
ミックを用いることもできる。ヘッドなどの部材全体あ
るいは押圧面を含むその一部をセラミック材で構成した
場合に、導電性セラミックを用いると、放電加工により
容易に押圧面を所望の形状にできる点で都合がよい。

【００１６】さらに、上記電子部品の製造方法であっ
て、前記平坦化工程は、前記バンプの頂部を加熱した押
圧面で押圧する電子部品の製造方法とするのが好まし
い。加熱した押圧面でバンプを押圧すると、縦振動及び
押圧に加えて熱の作用によりバンプの平坦化が容易にな
り、あるいは平坦化された頂面が滑らかとなるからであ
る。なお、加熱された押圧面の温度は、電子部品の材
質、バンプをなす金属の材質などを勘案して選択すれば
良い。

【００１７】さらに他の解決手段は、基板に形成された
ハンダバンプの頂部を、平坦な押圧面で押圧しつつ、上
記押圧面または上記基板を上記ハンダバンプの高さ方向
と平行な方向に振動させて、上記ハンダバンプの頂部を
平坦な頂面とする平坦化工程を備える基板の製造方法で
ある。

【００１８】本発明の基板の製造方法では、押圧面でハ
ンダバンプの頂部を押圧しつつ、押圧面または基板を、
ハンダバンプの高さ方向と平行な方向に振動（縦振動）
させてその頂面を平坦にするので、振動を伴わない静的
な押圧だけあるいはこのような押圧と加熱とによってハ
ンダバンプの頂部を平坦な頂面とするのに比して、少な
い押圧力で平坦化ができる。振動によって、ハンダバン
プ頂部が繰り返し速い速度で押圧面に叩かれるため、静
的な押圧（あるいは押圧と加熱）とは異なり、外部から
加える押圧力が小さくても容易に変形して平坦化される
と考えられる。

【００１９】従って、ハンダバンプが少数の場合はもと
より、多数（例えば数１０００〜２万個など）のハンダ
バンプを一度に平坦化するにあたっても、少ない押圧力
で押圧できるなど、押圧のための装置が比較的小型で済
み、設備費用やランニングコストを小さくできる。さら
に、基板に掛かる押圧力が小さくなるため、基板に対す
るダメージが少なく、基板の破壊や特性や信頼性の低下
を防止できる。

【００２０】さらに、ハンダバンプの高さ方向に直交す
る方向の振動（横振動）を用いる場合には、平坦化は可
能であるが、ハンダバンプのハンダが削られて削りカス
（ハンダ粒子）が発生することが判った。このため、基
板自身やあるいはこの基板に搭載するＩＣチップ等他の
電子部品におけるショート等の不具合の原因となる可能
性がある。これに対し、本発明では、縦振動を用いるの
で削りカスが発生することが無く、基板の信頼性を高く
することができる。

【００２１】なお前述したように、本明細書において基
板には、ＩＣチップ、トランジスタ、ローノイズアン
プ、ＦＥＴ等の半導体部品、チップコンデンサ、チップ
抵抗、チップインダクタなどのチップ部品、ＳＡＷフィ
ルタ、ＬＣフィルタ、アンテナスイッチモジュール、カ
プラ、ダイプレクサなどの電子部品や他の基板を搭載す
るためのセラミックや樹脂等からなる基板などが含まれ
るが、これらの限定されない。この中で、本発明は特
に、多数の接続端子を有するＩＣチップを搭載し、これ
らの接続端子と接続するためのハンダバンプが多数形成
されるＩＣ搭載用基板に適用するのが好ましい。静的な
押圧を行う場合に比して、押圧力を著しく減少すること
ができるからである。

【００２２】また、この基板に形成されるハンダバンプ
としては、基板やこれと接続するＩＣチップなどの材質
等に応じて適宜選択すればよいが、例えば、９０Ｐｂ−
１０Ｓｎ、９５Ｐｂ−５Ｓｎ、４０Ｐｂ−６０Ｓｎなど
のＰｂ−Ｓｎ系ハンダ、Ｓｎ−Ｓｂ系ハンダ、Ｓｎ−Ａ
ｇ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、Ａｕ−Ｇｅ系
ハンダ，Ａｕ−Ｓｎ系ハンダなどのハンダを用いるもの
が挙げられる。

【００２３】なお、押圧面や基板を縦振動させる手法と
しては、前記したように、モータなど各種のアクチュエ
ータを用いることができる。例えば、圧電素子、電歪素
子などを用いた振動子、中でも、ボルト締めランジュバ
ン型の振動子を用い、振動方向を押圧面で縦振動となる
ように調整したものは、耐久性が高く、振動の振幅の変
化幅が比較的大きく取れて調整が容易であるなど特に好
ましい。

【００２４】また、振動の周波数は、バンプを含めた基
板の材質、振動させるアクチュエータの特性等を勘案し
て適宜選択すればよいが、例えば、１０ｋＨｚ以上の高
周波振動、特に２０ｋＨｚ以上の高周波振動を用いるの
が好ましい。即ち、前記振動は高周波振動である前記基
板の製造方法とするのが好ましい。前記したように、高
周波振動を用いる場合には、極めて速い速度でかつ極め
て多数の回数（例えば１０ｋＨｚでは１秒間に１万回、
２０ｋＨｚでは１秒間に２万回）バンプ頂部が押圧面に
よって叩かれるため、振動毎の変形は小さくて電子部品
に対する影響を小さくしながら、しかもごく短時間（例
えば数秒間）でバンプ頂部を変形させ平坦化することが
できるからである。

【００２５】さらに、上記基板の製造方法であって、前
記基板は、前記ハンダバンプが形成された面の反対面側
に電子部品が搭載され、前記ハンダバンプのうち少なく
ともいずれかは、前記ハンダバンプが形成された面のう
ち、上記反対面内の電子部品が搭載された領域に対応す
る領域内に形成されており、前記平坦化工程は、上記基
板を載置する載置面上に開口する収容孔内に上記電子部
品を収容すると共に、上記基板の反対面のうち上記電子
部品の周囲に位置する部分を上記載置面と当接させて行
う基板の製造方法とすると良い。

【００２６】本発明において、基板のうち、一方にはハ
ンダバンプが形成され、他方その反対面には電子部品が
搭載されている。しかも、ハンダバンプのうち少なくと
もいずれかは、ハンダバンプを形成した面（以下、バン
プ形成面ともいう）のうち、反対面内の電子部品の搭載
された領域に対応する領域、つまり反対面のうち電子部
品が搭載された領域を基板の厚さ方向に投影した領域内
に形成されている。このため、平坦な載置面上に反対面
側を載置面に向けて基板を載置し、押圧面でハンダバン
プを押圧すると、応力が反対面に搭載されている電子部
品に集中して掛かるので、電子部品自身が破壊したり、
電子部品と基板との接続部分が破壊する危険性がある。

【００２７】そこで、載置面に設けた開口内に電子部品
を収容し、基板の反対面のうち電子部品の周囲に位置す
る部分を載置面に当接させた上で、ハンダバンプに押圧
面を静的に押圧して平坦化を行うことが考えられる。

【００２８】しかしながら、ハンダバンプに静的な押圧
力を掛けると、載置面に開口が設けられているため基板
が開口内に向かって凸となるような撓み変形が生じ、こ
の状態で平坦化が行われる。従って、基板にクラック等
が生じるなど破壊あるいは特性の低下が生じやすくな
る、また、その後に押圧力を取り去ると基板の変形が戻
るため、各ハンダバンプ頂面の高さが区々になってばら
つき、ハンダバンプのコポラナリティ（共平面性）が悪
化する。このため、このような基板においては、静的な
押圧力を用いたハンダバンプの平坦化は極めて困難であ
った。

【００２９】これに対し、本発明の基板の製造方法で
は、押圧のみならず縦振動を加えてハンダバンプの頂部
を平坦な頂面とするので、静的に押圧する場合に比し
て、押圧力を十分小さくすることができる。このため、
このようにバンプ形成面の反対面に電子部品が搭載され
ている基板についても、ハンダバンプの平坦化ができる
上、破壊や特性の低下を防止できる。しかも、ハンダバ
ンプの平坦化工程を行う際の押圧力による基板の歪み
（撓み変形）を小さく抑制することができるから、各ハ
ンダバンプ頂面の高さが揃い、コポラナリティを良好に
することができる。

【００３０】特に、基板がエポキシ樹脂などの樹脂や樹
脂とガラス繊維やセラミックなどとの複合材料からなる
樹脂製基板である場合には、セラミックからなるセラミ
ック基板に比して剛性が小さく撓みやすいので、本発明
の製造方法を適用することで、各ハンダバンプ頂面の高
さを揃え、コポラナリティを良好にすることができる。
即ち、前記基板は樹脂製基板である基板の製造方法とす
るのが好ましい。

【００３１】さらに上記いずれかに記載の基板の製造方
法であって、前記押圧面は、セラミックから構成されて
いる基板の製造方法とするのが好ましい。

【００３２】このように押圧面がセラミックから構成さ
れている場合には、押圧面が鋼材などの金属で構成した
場合に比して、ハンダバンプをなすハンダが押圧面に付
着しにくく、押圧面へのハンダ付着によるバンプ頂面の
平坦性低下などの不具合を防止できる。

【００３３】ここで、押圧面はセラミックから構成され
ていればよい。つまり、前記したように、押圧面を含む
部材（例えば押圧用のヘッド）のうち、少なくとも押圧
面がセラミックによって構成されていれば良く、例え
ば、ヘッドなどの部材全体をセラミック材で構成するほ
か、セラミック材を貼り付けるなどしてヘッドなどの部
材のうち押圧面を含む一部のみをセラミック材で構成す
ることもできる。また、ヘッドなどの部材の押圧面にコ
ーティングによってセラミック層を形成することもでき
る。また、押圧面を構成するセラミックとしては、押圧
するハンダバンプの材質等を考慮して適宜選択すればよ
いが、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素、炭化珪素などが挙げられる。さらには、
導電性を有する導電性ジルコニア、サイアロン（商標
名）など導電性を有するセラミックを用いることもでき
る。ヘッドなどの部材全体あるいは押圧面を含むその一
部をセラミック材で構成した場合に、導電性セラミック
を用いると、放電加工により容易に押圧面を所望の形状
にできる点で都合がよい。

【００３４】さらに、上記基板の製造方法であって、前
記平坦化工程は、前記ハンダバンプの頂部を加熱した押
圧面で押圧する基板の製造方法とするのが好ましい。加
熱した押圧面でバンプを押圧すると、縦振動及び押圧に
加え熱の作用によりハンダバンプの平坦化が容易にな
り、あるいは平坦化された頂面が滑らかとなるからであ
る。なお、加熱された押圧面の温度は、電子部品の材
質、バンプをなす金属の材質などを勘案して選択すれば
良い。

【００３５】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の実施形態
について、図１〜図７を参照して説明する。図１に示す
基板１０は、後にＩＣチップをフリップチップ接続によ
って搭載するＩＣ搭載用基板であり、図示しないエポキ
シ樹脂からなる樹脂絶縁層及びＣｕからなる内部配線を
有し、厚さ約１ｍｍ、縦横約３０ｍｍの平面視略正方形
板状の樹脂製基板である。その主面１１のうち、図１
（ａ）に示す平面図の中央において、一点鎖線で囲む正
方形状のバンプエリアＡＲには、主面１１から突出する
多数（本実施形態では１８９３ヶ）のハンダバンプ１３
が密集し、ほぼ格子状に整列して形成されている。この
ハンダバンプ１３は、公知の手法で、具体的には、図示
しないパッドにハンダペーストを塗布しリフローして形
成されたものであり、４０Ｐｂ−６０Ｓｎからなり、直
径９０μｍ、バンプ形成面である主面１１からの突出高
さは約４０μｍの略半球状である。

【００３６】さらに、主面１１の一部（図１（ａ）中、
左下部分）には、インクスウォッチ１５が主面１１から
高さ２０μｍ程度突出して形成されている。このインク
スウォッチ１５は、基板１０に図示しないＩＣチップを
搭載した後に、品番などをレーザで刻印するためのもの
で、白色インク層上に黒色インク層を重ねて形成し、レ
ーザによって黒色インク層を部分的に除去することで、
黒地に白色の記号等を描くことができるようにされてい
るものである。

【００３７】次いで、平坦化工程において、基板１０の
ハンダバンプ１３の頂部を平坦化する。その前に、ま
ず、本実施形態の平坦化工程において使用する平坦化装
置２００及びそのヘッド２３１の概要を説明する。図２
及び図３に示す平坦化装置２００は、空気圧を利用して
駆動されるエアプレス２１０を利用して押圧するもので
ある。このエアプレス２１０は、柱状の支柱部２１１、
ベース部２１２のほか、支柱部２１１に沿って上下方向
に移動可能であると共に、昇降ハンドル２１８で適宜の
高さ方向位置に位置決めし、支柱部２１１にクランプし
て固定可能なプレスヘッド部２１３を有する。このプレ
スヘッド部２１３の上部には、エアシリンダ２１４が空
気圧によって駆動可能に装着されている。このエアシリ
ンダ２１４を駆動する空圧系２２０は、エアシリンダ部
２１４に圧縮空気を供給し、あるいはエアシリンダ部２
１４から排出するもので、詳細な構造は図示しないが、
レギュレータ、エアフィルタ、圧力計、スピードコント
ローラ等を備え、圧縮空気をエアシリンダ部２１４に供
給して、そのピストン２１５を所望のスピードで昇降さ
せ、所望の荷重を加えることができるようにされてい
る。

【００３８】このエアシリンダ２１４のピストン２１５
には、下方に位置する超音波振動子２２５及びコーン２
２６の上部を覆うように筒状の連結部材２１６が連結さ
れ、更に、角形フランジ２１７が締結されている。一
方、図４に示すように、角形フランジ２１７は、コーン
２２６をその略中央部でクランプしており、コーン２２
６の上方にはボルト締めランジュバン型の超音波振動子
２２５が締結されている。超音波振動子２２５が発生す
る矢印ＶＢで示される縦方向（超音波振動子の軸方向、
上下方向）の高周波振動（本実施形態では２８ｋＨｚ）
により、コーン２２６も縦方向（矢印ＶＢ方向）に振動
するため、角形フランジ２１７はコーン２２６をその振
動の節部でクランプしている。

【００３９】さらに、コーン２２６の先端（図４（ａ）
中下端）２２６Ｓには、ヘッド２３１が締結されてい
る。従って、ヘッド２３１は、エアシリンダ２１４のピ
ストン２１５に連動して、図２、図３中に矢印で示すよ
うに上下動し、しかも、超音波振動子２２５によって、
上下方向（縦方向）に高周波振動する。

【００４０】ここで、ヘッド２３１は、図５に示すよう
に、略円柱状の基部２３２Ｌと直径が先端に向かって徐
々に小さくなるホーン部２３２Ｈとを含み、チタン合金
からなる本体部材２３２と、ホーン部２３２Ｈの先端
（図中下端）にロウ付け固着されたジルコニアセラミッ
クからなる先端部材２３３とを有する。この先端部材２
３３は、底面視正方形状の押圧面２３４と、この押圧面
２３４より一段分上方に段差ｄ２＝２００μｍ分だけ引
き下がった引き下がり部２３５とを有する凸形状とされ
ている。なお、角形クランプ２１７の４つの傾き調整ネ
ジ２１７Ｖを調整することにより、コーン２２６の傾
き、さらにはヘッド２３１の押圧面２３４の傾きを調整
することができる（図４参照）。

【００４１】さらに図２、図３に示すように、ヘッド２
３１の周囲には、この先端部材２３３やホーン部２３２
Ｈを取り囲むようにリング状のヒータ２４１が配置され
ており、リード２４４を通じて直流安定化電源２４５か
ら電力が供給され、ヒータ２４１の輻射熱によってヘッ
ド２３１（先端部材２３３）が加熱される。本実施形態
では、ヘッド２３１の押圧面２３４で８０℃となるよう
に調整した。このヘッド２３１の先端部材２３３の押圧
面２３４で、ベース部２１２の上面２１９に配置された
台２４０上に載置した基板２０を押圧する。なお、ホー
ン２３１（先端部材２３３）の高周波振動を妨げない
め、また、ヒータ２４１やリード２４４の高周波振動に
よる断線等を防止するため、ヒータ２４１は先端部材２
３３と接触しないように、角形クランプ２１７から吊り
下げて配置されている。

【００４２】さて、このような平坦化装置２００を用い
て、基板１０の平坦化工程を行う。まず、図５に示すよ
うに台２４０の上面２４１上に基板１０を載置する。本
実施形態では上面２４１が基板１０の載置面となる。そ
の後、図５，図６に示すように、矢印ＶＢで示す縦方向
（図５，図６中上下方向、押圧面２３４に直交する方
向）に高周波振動するヘッド２３１を下降させ、その押
圧面２３４を基板１０のハンダバンプ１３に押し当て
る。すると、高周波振動によって、極めて小さな押圧力
によって短時間にハンダバンプ１３の頂部が平坦化さ
れ、図７に示すように、ハンダバンプ１３の頂部に押圧
面２３４に倣う平坦で滑らかな頂面１６（主面１１から
の高さ２５μｍ）を形成することができた。具体的に
は、押圧力４９Ｎ（＝５ｋｇｆ）により約０．０５秒で
平坦化ができた。ハンダバンプ１３の頂部は、ヘッド２
３１の押圧面２３４による押圧や加熱によるほか、縦方
向に高周波振動（本実施形態では２８ｋＨｚ）する押圧
面２３４で、繰り返し速い速度で叩かれるため、静的な
押圧（あるいは押圧と加熱）とは異なり、押圧力が小さ
くても容易に変形して平坦化できたものと考えられる。

【００４３】なお、本実施形態１に使用する基板１０の
平坦化を従来と同様に静的な押圧で行う場合には、押圧
力を７８４Ｎ（＝８０ｋｇｆ）とする必要があったこと
から、押圧力を１／１６程度に極めて小さくできたこと
になる。また、図５，図６に示すように、押圧面２３４
の周縁は、段差ｄ２だけ上方（押圧方向とは逆方向）に
一段引き下がった引き下がり部２３５が形成されている
ので、インクスウォッチ１５は、押圧面２３４に押圧さ
れることが無く、押圧面２３４によってインクスウォッ
チ１５が傷つくことはなかった。

【００４４】但し、上記バンプ平坦化工程に際して、基
板１０の寸法、材質や高周波振動（超音波振動）の周波
数によっては、高周波振動に共振して基板１０の各部
（特に周縁部分）にバタつき振動が生じることがある。
本実施形態では、このバタつき振動によって、場所によ
りハンダバンプ１３の平坦化の程度にバラツキが生じる
のを防ぐため、基板１０の周縁角部を手指で上面２４１
側に押圧した。

【００４５】さらに、図８に示すように、中央にヘッド
２３１の先端部材２３３及びホーン部２３２Ｈの一部を
挿入可能な大きさの貫通孔２５６が形成されたゴム（硬
度４０〜７０）からなるリング状押さえ部材２５５を、
基板１０の上方に載置し、基板１０の主面１１の周縁を
その下面２５７で押圧しつつ、同様にハンダバンプの平
坦化を行った。すると、基板１０に生じるバタつき振動
を容易にかつ十分抑制することができ、場所によらずい
ずれのハンダバンプ１３も確実かつ均一に平坦化するこ
とができた。このような平坦化工程を経て形成された基
板１０は、ハンダバンプ１３の頂部が平坦な頂面１６と
され、しかも、各ハンダバンプのコポラナリティは、ヘ
ッド２３１の平坦な押圧面２３４に倣って、極めて良好
なものとなる。

【００４６】また、本実施形態では、押圧面２３４を約
８０℃に加熱して、ハンダバンプ１３に押圧と縦振動と
共に熱を加えたが、押圧面２３４を加熱したかった場合
に比して、平坦化後のハンダバンプ１３の頂面１６が滑
らかになっていた。従って、加熱した押圧面２３４で押
圧するのが好ましいことが判る。

【００４７】なお、別途、超音波ウェルダ等で使用され
る横方向の高周波振動が生じる超音波振動子を用いて、
横方向（押圧面に平行な方向）の振動をバンプに加えた
ところ、押圧面２３４とハンダバンプ１３との摩擦によ
ってハンダの微粉末が生じたり、ハンダバンプの頂面が
押圧面との摩擦によって荒れる場合があった。これに対
して上述した本実施形態では縦方向（上下方向、つまり
押圧面に垂直な方向）の振動を用いているため、微粉末
が生じることもなく、小さな押圧力で頂面１６を滑らか
に平坦化できる。

【００４８】さらに、本実施形態ではヘッド２３１にお
いて、押圧面２３４を含む先端部材２３３をジルコニア
セラミックで構成したので、繰り返しハンダバンプ１３
の平坦化を行っても、押圧面２３４にハンダが付着し難
く、平坦な頂面１６を有するバンプ１３を繰り返し確実
に形成することができる。

【００４９】（実施形態２）次いで、本発明の第２の実
施形態について、図１、図９〜図１１と共に説明する。
上記の実施形態１では、基板１０の裏面１２を台２４０
の上面２４１に当接させ、主面１１に形成されたハンダ
バンプ１３を押圧面１３４で縦振動とともに押圧して、
ハンダバンプ１３の頂面１６を平坦にした。これに対
し、本実施形態２では、基板２０の主面２１には実施形
態１と同様にハンダバンプ２３を多数備えるが、その裏
面２２にチップコンデンサ２４が既に搭載されている基
板２０について、ハンダバンプ２３を押圧する点で異な
るので、異なる部分を中心に説明する。

【００５０】即ち、本実施形態２で製造する基板２０
は、実施形態１と同様、後にＩＣチップをフリップチッ
プ接続によって搭載するＩＣ搭載用基板であり、図示し
ないエポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層及びＣｕからなる
内部配線を有し、厚さ約１ｍｍ、縦横約３０ｍｍの平面
視略正方形板状の樹脂製基板である（図１参照）。その
主面２１のうち、図１（ａ）に示す平面図の中央の一点
鎖線で囲む正方形状のバンプエリアＡＲに、主面２１か
ら突出する多数（本実施形態では１８９３ヶ）のハンダ
バンプ２３がほぼ格子状に整列して形成されている。こ
のハンダバンプ２３の製造手法は、実施形態１と同様で
あり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕからなり、直径９０μｍ、バン
プ形成面である主面２１からの突出高さは約４０μｍの
略半球状である。なお、主面２１の一部（図１（ａ）
中、左下部分）には、インクスウォッチ２５が主面２１
から高さ２０μｍ程度突出して形成されている。

【００５１】さらに、基板２０の裏面２２には、図１
（ｂ）に破線で示すように、チップコンデンサ２４が搭
載されている。このチップコンデンサ２４は、バンプエ
リアＡＲのちょうど裏面側内に搭載されている。つま
り、主面（バンプ形成面）１１のうち、裏面（反対面）
２２内のチップコンデンサ２４が搭載された領域に対応
する領域内にハンダバンプ２３が形成されている。別言
すると、主面１１のうち、裏面（反対面）２２内のチッ
プコンデンサ２４が搭載された領域を基板２０の厚さ方
向に投影した領域内に、ハンダバンプ２３が形成されて
いる。

【００５２】この基板２０のハンダバンプ２３を、実施
形態１で使用したのと同様の平坦化装置２００及びヘッ
ド２３１の押圧面２３４で押圧する（図２、図３、図４
参照）。但し、基板２０の平坦化工程を行うにあたっ
て、まず、図９に示すように台２４０の上面２４１に下
治具２５１を載置し、この上に基板２０を載置する。具
体的には、下治具２５１に形成された貫通孔２５２内に
チップコンデンサ２４を収容し、基板２０の裏面２２の
うちチップコンデンサ２４の周囲が上面２５３に当接す
るようにして、基板２０を載置する。従って、本実施形
態２では下治具２５１の上面２５３が基板２０の載置面
となる。

【００５３】その後、図９，図１０に示すように、矢印
ＶＢで示す縦方向（図９，図１０中上下方向、押圧面２
３４に直交する方向）に高周波振動するヘッド２３１を
下降させ、その押圧面２３４を基板２０のハンダバンプ
２３に押し当てる。すると、実施形態１と同様、高周波
振動によって、極めて小さな押圧力により短時間でハン
ダバンプ２３の頂部が平坦化され、図７に示すように、
ハンダバンプ２３の頂部に押圧面２３４に倣う平坦で滑
らかな頂面２６（主面２１からの高さ２５μｍ）を形成
することができた。具体的には、押圧力を４９Ｎ（＝５
ｋｇ）によって約０．０５秒間で平坦化ができた。ハン
ダバンプ２３の頂部は、ヘッド２３１の押圧面２３４に
よる押圧や加熱によるほか、縦方向に高周波振動（本実
施形態では２８ｋＨｚ）する押圧面２３４で、繰り返し
速い速度で叩かれるため、静的な押圧（あるいは押圧と
加熱）とは異なり、押圧力が小さくても容易に変形して
平坦化できたものと考えられる。

【００５４】なお、本実施形態１に使用する基板１０の
平坦化を静的な押圧で行う場合（従来例）には、押圧力
を７８４Ｎ（＝８０ｋｇｆ）とする必要があったことか
ら、押圧力を１／１６程度に極めて小さくできたことに
なる。また、図９，図１０に示すように、押圧面２３４
の周縁は、段差ｄ２だけ上方（押圧方向とは逆方向）に
一段引き下がった引き下がり部２３５が形成されている
ので、実施形態１と同様、インクスウォッチ２５は、押
圧面２３４に押圧されることが無く、押圧面２３４によ
ってインクスウォッチ２５が傷つくことはなかった。

【００５５】本実施形態２では、基板２０の裏面２２に
チップコンデンサ２４が搭載されているので、このチッ
プコンデンサ２４を貫通孔２５２内に収容しつつ、その
ちょうど逆の面（主面１１）に形成されたハンダバンプ
２３を押圧して平坦化する。このため、基板２０は、図
１０に破線２０ＢＮで示すように、貫通孔２５２内に向
かって凸（図中下方に凸）となるように撓み変形する。
特に、この基板２０は、絶縁層が樹脂（エポキシ樹脂）
からなるため、セラミック基板である場合に比して基板
２０自身の剛性が低く変形しやすい。

【００５６】しかし、縦振動を加えてわずか４９Ｎ＝
（５ｋｇｆ）で押圧した本実施形態２の撓み変形の大き
さは、縦方向の振動を加えることなく静的に７８４Ｎ
（＝８０ｋｇｆ）の押圧力で押圧した場合の撓み変形に
比して、十分小さくなる。従って、このように裏面２２
にチップコンデンサ（電子部品）２４が搭載されている
基板２０についても、基板２０を破壊したり特性を損な
うことなく、基板２０の主面２１のハンダバンプ２３を
容易に平坦化することができ、しかも、ヘッド２３１の
平坦な押圧面２３４に倣って、各ハンダバンプ２３間の
コポラナリティも静的な押圧によるものに比して極めて
良好にすることができる。

【００５７】なお、上記実施形態１と同様、図１１に示
すように、中央にヘッド２３１の先端部材２３３及びホ
ーン部２３２Ｈの一部を挿入可能な大きさの貫通孔２５
６が形成されたゴム（硬度４０〜７０）からなるリング
状押さえ部材２５５を、基板２０の上方に載置し、基板
２０の主面２１の周縁をその下面２５７で押圧しつつ、
同様にハンダバンプの平坦化を行った。すると、同様に
基板２０に生じるバタつき振動を容易にかつ十分抑制す
ることができ、場所によらずいずれのハンダバンプ２３
も確実かつ均一に平坦化することができた。

【００５８】さらに本実施形態２でも、ヘッド２３１に
おいて、押圧面２３４を含む先端部材２３３をジルコニ
アセラミックで構成したので、繰り返しハンダバンプ２
３の平坦化を行っても、押圧面２３４にハンダが付着し
難く、平坦な頂面２６を有するハンダバンプ２３を繰り
返し確実に形成することができる。

【００５９】以上において、本発明を２つの実施形態に
即して説明したが、本発明は上記２つの実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適
宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、
上記実施形態１，２では、いずれもＩＣチップを搭載す
るためのＩＣ搭載用基板１０，２０を用い、これに形成
したハンダバンプ１３，２３を平坦化したが、ＩＣ搭載
用基板に限定されず、ＩＣチップなどの半導体部品、チ
ップコンデンサ、チップ抵抗等のチップ部品、これらの
電子部品を搭載するためのセラミックや樹脂等からなる
基板などに適用することができる。

【００６０】特に、図１２に示す主面３１にハンダバン
プ３３が多数形成されたＩＣチップについて、図１３に
示すように、ヘッド２３１の押圧面２３４によって、ハ
ンダバンプ３３を押圧するとともにこのバンプに縦振動
を加えて、その頂面を平坦にすることもできる。この場
合にも、静的な押圧のみならず高周波の縦振動を加える
ため、ごく小さな押圧力でハンダバンプ３３を容易に平
坦化できる。また、ＩＣチップ３０に過大な押圧力を加
えてこれを破壊したり、その特性を低下させることも無
い。なお、このように、ＩＣチップに本発明を適用する
場合、バンプをなす金属はハンダに限定されず、金など
他の金属からなるバンプを平坦化する場合にも、押圧と
ともに縦振動をバンプに加える本発明を使用することが
できる。

【００６１】また、上記実施形態１、２では、ヘッドの
２３１のうち、押圧面２３４のほか引き下がり部２３５
を含む先端部材２３３をジルコニアセラミックで構成し
た。しかし、少なくとも押圧面がセラミックにより構成
されていればよく、例えば、ヘッド全体をセラミックか
らなる構成としても良い。あるいは、ヘッド本体に溶射
等によってセラミック層を形成して、セラミックで構成
された押圧面を形成することもできる。また、実施形態
１，２では、ジルコニアセラミックからなる先端部材２
３３をホーン部２３２にロウ付けしているが、ヘッドの
うち押圧面を構成するセラミック部材を焼き填めによっ
てヘッド本体（例えば本体部材）に固着したり、ボルト
などを用いて締結することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハンダバンプ及びインクスウォッチを有する基
板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】縦振動型の超音波振動子を用いた平坦化装置の
正面図である。

【図３】縦振動型の超音波振動子を用いた平坦化装置の
側面図である。

【図４】平坦化装置に装着される縦振動型の超音波振動
子及びホーンを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図
である。

【図５】平坦化装置に装着されるヘッドを示すととも
に、実施形態１にかかる基板のハンダバンプを平坦化す
る様子を示す説明図である。

【図６】基板のハンダバンプを平坦化装置のヘッドの押
圧面で押圧する様子を示す説明図である。

【図７】ヘッドの押圧面で押圧され、頂部に平坦な頂面
が形成されたハンダバンプの様子を拡大して示す説明図
である。

【図８】実施形態１にかかり、基板の周縁をリング状押
さえ部材て押さえてハンダバンプを平坦化する様子を示
す説明図である。

【図９】実施形態２にかかる基板のハンダバンプを平坦
化装置のヘッドの押圧面で押圧する様子を示す説明図で
ある。

【図１０】実施形態２に係る基板のハンダバンプを平坦
化する様子を示す説明図である。

【図１１】実施形態１にかかり、基板の周縁をリング状
押さえ部材て押さえてハンダバンプを平坦化する様子を
示す説明図である。

【図１２】他の適用形態にかかるバンプを有するＩＣチ
ップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図１３】他の適用形態にかかるＩＣチップを平坦化装
置のヘッドの押圧面で押圧する様子を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０基板（電子部品）３０ＩＣチップ（電子部品）１１，２１，３１主面（バンプ形成面：バンプが形成
された面）１２，２２，３２裏面（反対面）１３，２３，３３ハンダバンプ（バンプ）２４チップコンデンサ（電子部品）１５，２５インクスウォッチ（突出部材）１６，２６（ハンダバンプの）頂面２００平坦化装置２１０エアプレス２１４エアシリンダ２２５超音波振動子２３１ヘッド２３３先端部材２３４押圧面２３５引き下がり部２４０台２４１上面（載置面）２５１下治具２５２貫通孔（収容孔）２５３上面（載置面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品に形成されたバンプの頂部を、平
坦な押圧面で押圧しつつ、上記押圧面または上記電子部
品を上記バンプの高さ方向と平行な方向に振動させて、
上記バンプの頂部を平坦な頂面とする平坦化工程を備え
る電子部品の製造方法。
【請求項２】基板に形成されたハンダバンプの頂部を、
平坦な押圧面で押圧しつつ、上記押圧面または上記基板
を上記ハンダバンプの高さ方向と平行な方向に振動させ
て、上記ハンダバンプの頂部を平坦な頂面とする平坦化
工程を備える基板の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の基板の製造方法であっ
て、前記基板は、前記ハンダバンプが形成された面の反対面側に電子部品
が搭載され、前記ハンダバンプのうち少なくともいずれかは、前記ハ
ンダバンプが形成された面のうち、上記反対面内の電子
部品が搭載された領域に対応する領域内に形成されてお
り、前記平坦化工程は、上記基板を載置する載置面上に開口
する収容孔内に上記電子部品を収容すると共に、上記基
板の反対面のうち上記電子部品の周囲に位置する部分を
上記載置面と当接させて行う基板の製造方法。