JP2002280404A

JP2002280404A - 基板の製造方法

Info

Publication number: JP2002280404A
Application number: JP2001075932A
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: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ハンダバンプを押圧面で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ハンダバンプを
場所によらず均一にかつ確実に形成することができる基
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、ハンダ
バンプ１３が形成された主面１１とその裏面１２とを有
する基板１０について、ハンダバンプ１３の頂部を、平
坦な押圧面２３４で押圧しつつ、押圧面２３４をハンダ
バンプ１３の高さ方向を平行な方向に縦振動させて、ハ
ンダバンプ１３の頂部を平坦な頂面１６とする平坦化工
程を備える。この平坦化工程は、基板１０の主面１１の
四隅をゴムからなるリング状押さえ部材２５５で押圧し
て、押圧面２３４の押圧や縦振動による基板１０の変形
や振動を抑制するとともに、１３ハンダバンプの頂部を
平坦な頂面１６とする。

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、基板等の電子部品を搭載する基板の製造
方法に関し、特に、ハンダバンプの頂部を平坦な頂面と
した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を搭載するための基板におい
ては、電気的接続のための端子として、その接続面から
盛り上がったバンプをハンダによって形成することがあ
る。このようなハンダバンプ（以下、単にバンプともい
う）については、搭載する電子部品（例えば、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、基板に形成するバン
プの数が増加しており、特に、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１００〜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、基板に大きな押圧力が掛かるため、基板自
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、このような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、その後にハンダバンプを平坦化したい場合もあ
る。このような場合には、ハンダバンプの押圧の際、基
板を載置する載置面に開口を凹設し、搭載された電子部
品を開口内に収容し、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、ハンダバンプ間のコポラナリテ
ィが悪化することもある。

【０００６】そこで、静的な押圧（あるいは静的な押圧
と加熱）でなく、押圧面でハンダバンプを押圧するとと
もに、押圧面あるいは基板をハンダ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、ハンダバンプを平坦化することが考えら
れた。このようにすると、静的な押圧に比して極めて小
さな押圧力でハンダバンプを平坦にすることができる。

【０００７】しかしながら、このように、押圧面でハン
ダバンプを押圧しつつ、押圧面または基板を縦振動させ
ると、基板に対する押圧力により基板がたわむように変
形したり、基板と縦振動との共振により、基板が変形し
てその周縁が波打つようにバタつく（はね上がる）など
の振動（変形振動）を生じることがある。このような変
形や変形振動が生じると、基板の中央部と周縁部とでハ
ンダバンプの平坦化の程度が異なるなど、ハンダバンプ
の平坦化の場所的な不均一を引き起こす可能性があっ
た。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、ハンダバンプを押圧面で押圧する際の押
圧力を小さくし、しかも平坦な頂面を有するハンダバン
プを場所によらず均一にかつ確実に形成することができ
る基板の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、ハンダバンプが形成されたバンプ形成面とその
裏面とを有する基板について、上記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って、上記平坦化
工程は、上記基板のバンプ形成面の一部を押圧部材で押
圧して、上記基板の変形及び変形振動の少なくともいず
れかを抑制するとともに、上記ハンダバンプの頂部を平
坦な頂面とする基板の製造方法である。

【００１０】本発明の基板の製造方法にかかる基板は、
バンプ形成面とその裏面とを有する。そして、平坦化工
程において、押圧部材でこの基板のうちバンプ形成面の
一部を押圧して基板の変形や変形振動を抑制するととも
に、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縦振動さ
せてその頂面を平坦にする。

【００１１】このため、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。縦振動によって、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からであ
る。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。このた
め、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。

【００１２】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、基板の信頼性を高く
することができる。

【００１３】しかも、本発明では基板のバンプ形成面の
一部を押圧部材で押圧して、基板の変形や変形振動を抑
制している。従って、各位置のハンダバンプ、例えば周
縁に近い位置にあるハンダバンプも中央付近に位置する
ハンダバンプも、均一に平坦化することができる。ま
た、出来上がった各ハンダバンプのコポラナリティ（共
平面性）を向上させることができる。

【００１４】なお、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、これらに限
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。

【００１５】また、この基板に形成されるバンプとして
は、基板やこれに搭載する電子部品等の材質等に応じて
適宜選択すればよいが、９０Ｐｂ−１０Ｓｎ、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などを用いるものが挙げられる。

【００１６】さらに他の解決手段は、ハンダバンプが形
成されたバンプ形成面とその裏面とを有する基板につい
て、上記裏面のうち少なくとも周縁部分を平坦な載置面
に当接させて、上記基板を上記載置面に載置し、上記バ
ンプ形成面のうち、上記裏面が上記載置面に当接する当
接領域に対応する領域の少なくとも一部を、押圧部材で
上記載置面に向けて押圧するとともに、上記ハンダバン
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。

【００１７】本発明の基板の製造方法にかかる基板は、
バンプ形成面とその裏面とを有する。そして、平坦化工
程において、この基板の裏面のうち周縁部分を平坦な載
置面に当接させて基板を載置面に載置し、押圧部材でバ
ンプ形成面のうち裏面が載置面に当接する当接領域に対
応する領域の少なくとも一部を載置面に向けて押圧す
る。つまり、バンプ形成面のうち裏面の当接領域を基板
の厚さ方向に投影した領域の少なくとも一部を搭載面に
向けて押圧する。これと共に、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
と平行な方向に縦振動させて、その頂面を平坦にする。

【００１８】このため、静的な押圧、あるいは静的な押
圧と加熱とで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。縦振動によって、
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、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。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。このため、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。さらに、横振動を用いる場合の
ように、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。

【００１９】しかも、押圧部材でバンプ形成面のうち当
接領域に対応する領域の少なくとも一部を載置面に向け
て押圧しているので、基板に生じる変形や変形振動を抑
えることができる。従って、各位置のハンダバンプ、例
えば周縁に近い位置にあるハンダバンプも中央付近に位
置するハンダバンプも、均一に平坦化することができ
る。また、出来上がった各ハンダバンプのコポラナリテ
ィ（共平面性）を向上させることができる。

【００２０】なお、押圧面や基板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。

【００２１】また、振動の周波数は、ハンダバンプを含
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、２０ｋ
Ｈｚでは１秒間に２万回）ハンダ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基板に
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）でハンダ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。

【００２２】さらに、上記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が
押圧面に付着しにくく、押圧面へのハンダの付着による
ハンダバンプ頂面の平坦性低下などの不具合を防止でき
る。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、基板の材質、ハンダバンプを
なすハンダの材質などを勘案して選択すれば良い。

【００２６】さらに、上記基板の製造方法であって、前
記基板は、前記裏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、前記バンプ形成
面のうち、上記裏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、前
記載置面上に開口する収容孔内に上記電子部品を収容し
て行う基板の製造方法とすると良い。

【００２７】本発明の製造方法に係る基板は、バンプ形
成面にはハンダバンプが形成され、他方その裏面には電
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、バンプ形成面のうち、裏面内の
電子部品の搭載された領域に対応する領域、つまり裏面
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。

【００２８】これに対し、本発明の基板の製造方法で
は、載置面に設けた収容孔内に電子部品を収容した上
で、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。このため、このようにバンプ形成
面の裏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。しかも、上述のよう
に、縦振動を加えると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ので、基板の破壊や
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。

【００２９】しかも、本発明の基板の製造方法では、押
圧部材でバンプ形成面のうち当接領域に対応する領域の
少なくとも一部を載置面に向けて押圧しているので、押
圧力や縦振動による基板の変形や振動を十分抑制するこ
とができ、各ハンダバンプについて均一に平坦化を行う
ことができる。従って、コポラナリティも良好となる。

【００３０】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
レクサなど、あるいはこれらの電子部品（ＩＣチップ等
の半導体部品やチップ部品など、）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。

【００３１】また上記いずれかに記載の基板の製造方法
であって、前記基板は略矩形板状であり、前記押圧部材
で、前記バンプ形成面のうち、少なくとも四隅を押圧す
る基板の製造方法とすると良い。

【００３２】基板が略矩形板状である場合に、押圧や縦
振動による変形や共振による変形信号が大きく生じやす
いのは基板の四隅の角部である。従って、少なくともバ
ンプ形成面の四隅を押圧部材で押圧することで、基板の
変形や変形振動を抑制することができ、平坦化工程によ
るハンダバンプを均一に形成することができる。

【００３３】さらに、上記いずれかに記載の基板の製造
方法であって、前記押圧部材は、弾性体からなる基板の
製造方法とすると良い。

【００３４】この発明によれば、押圧部材は弾性体から
なるので、基板に生じる変形や変形振動を弾性体の弾性
で吸収することができるので、容易かつ確実に変形や変
形振動を抑圧することが出来る。なお、押圧部材として
用いる弾性体としては、クロロプレンゴムなどの合成ゴ
ムや天然ゴムなどのゴム、シリコーン樹脂などのゴム状
弾性体、ステンレス製などのスプリングなどが挙げられ
る。特に、ゴムやゴム状弾性体を用いると、形状や弾性
力の調整などが容易、また取り扱いが容易であるので好
ましい。押圧部材に使用するゴム（ゴム状弾性体）の硬
度は、変形や振動の大きさ等を考慮して適宜選択すれば
よいが、例えば、ゴム硬度４０〜７０とするのがよい。
軟らか過ぎる場合には、確実に押圧するのが難しくな
る。一方、硬すぎるとバタつき変形等の変形振動を十分
吸収することができず、基板の変形や変形振動が残った
り、あるいは、基板にクラック等が入る危険性があるか
らである。なお、押圧に用いるゴムやゴム状弾性体の材
質としては、上記硬度を有するものであればいずれのも
のでも良く、例えば、ブタジエンゴム、クロロプレンゴ
ム、シリコンゴム等が挙げられる。

【００３５】また、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
さを均一に揃え、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。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の基板の製
造方法に関する実施形態について、図１〜図８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３
０ｍｍ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（約１０ｍｍ角）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１
３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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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２２７はコーン２２６をその振
動の節部でクランプしている。

【００４０】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。

【００４１】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、バンプエリアＡＲに対応した底面視正方形状の
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２
３５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）。

【００４２】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１０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。

【００４３】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
うに上面２４１に周縁部分を含む裏面１２全体を当接さ
せて、台２４０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。次いで、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が形成されたブ
タジエンゴム（硬度４０〜７０）からなるリング状押さ
え部材（押圧部材）２５５を、基板１０の上方に載置す
る。このリング押さえ部材２５５は、図５、図６に示す
ように、円筒形状のリングである。貫通孔２５６内に各
ハンダバンプ１３及びインクスウォッチ１５が位置し、
基板１０の主面１１のうち、四隅即ち４つの角部１１
１，１１２，１１３，１１４を下面２５７で押さえるよ
うに、このリング押さえ部材２５５を配置し、手指でリ
ング押さえ部材２５５を押圧する。なお、上述したよう
に、ヘッド２３１のホーン部２３２Ｈの先端部分及び先
端部材２３３は、貫通孔２５６より径小であるので、こ
の貫通孔２５６内を隙間を保った状態で挿通することが
できる。

【００４４】その後、図５及び図７に示すように、矢印
ＶＢで示す縦方向（図５，図７中上下方向、押圧面２３
４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１
３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８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。

【００４５】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７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。

【００４６】しかも、貫通孔２５６が形成されたリング
状押さえ部材２５５で、基板１０の四隅を押圧してい
る。このため、基板１０の寸法、材質や高周波振動の周
波数によって、高周波振動に共振して生じることのある
基板１０の各部（特に周縁部分）のバタつき振動等の変
形振動を、このリング状押さえ部材２５５による押圧で
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。本実施形態では特に、リング状押さえ部材２
５５がゴムからなるので、バタつき振動等の変形振動を
容易に吸収することができるので、ハンダバンプ１３を
確実に平坦化することができる。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。

【００４７】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て押
圧するのが好ましいことが判る。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】（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１０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、リング状押さえ部材２５５で
主面１１の四隅を押圧しつつ、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を平坦化する点で
異なるので、異なる部分を中心に説明する。

【００５１】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（約１０ｍｍ角）のバンプエリアＡ
Ｒに、主面２１から突出する多数のハンダバンプ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、４０Ｐ
ｂ−６０Ｓｎ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２
０μｍ程度突出して形成されている。

【００５２】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ＢＲに
対応する領域ＣＲ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ＢＲを基板
２０の厚さ方向に投影した領域ＣＲ内に、ハンダバンプ
２３が形成されている。

【００５３】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の周囲に位置する周縁部分
２２Ｐ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の載置面となり、周縁部分２２Ｐが
上面２５３との当接部分となる。

【００５４】なお、実施形態１と同様に、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が形成されたブタジエ
ンゴム（硬度４０〜７０）からなるリング状押さえ部材
２５５を、基板２０の上方に載置する（図６参照）。こ
のリング押さえ部材２５５は、実施形態１と同様に、円
筒形状のリングであり、貫通孔２５６内に各ハンダバン
プ２３及びインクスウォッチ２５が位置し、基板２０の
主面２１のうち、四隅即ち４つの角部２１１，２１２，
２１３，２１４をその下面２５７で押さえるように配置
する（図６参照）。角部２１１等は、裏面２２の当接部
分（周縁部分２２Ｐ）に対応した部分、つまり周縁部分
２２Ｐを基板の厚さ方向に投影した部分に含まれている
ので、角部２１１等を押圧することで、基板２０が上面
２５１に密着して押圧される。ヘッド２３１のホーン部
２３２Ｈの先端部分及び先端部材２３３は、貫通孔２５
６より径小であるので、この貫通孔２５６内を隙間を保
った状態で挿通することができる。

【００５５】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８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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。しかも、貫通孔２５６が形成
されたゴム製のリング状押さえ部材２５５で、基板２０
の四隅を押圧している。これによっても基板２０の変形
が抑制される。さらに、基板２０の寸法、材質や高周波
振動の周波数によって、高周波振動に共振して生じるこ
とのある基板２０の各部（特に周縁部分）の変形振動
を、このリング状押さえ部材２５５による押圧で容易に
かつ十分抑制することができる。このため、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。

【００５９】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
することができる。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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】また、上記実施形態１，２では、リング状
押さえ部材２５５として、円筒状のものを用い、基板１
０，２０の主面１１，２１のうち、四隅を押圧した場合
を示した。しかし、このような形状、及び押圧位置に限
定されることはない。例えば、図１１に示すように、主
面（バンプ形成面）３１にハンダバンプ３３が多数形成
された基板３０について、貫通孔３５６は断面円形であ
り、外形は断面正方形のリング状押さえ部材３５５を用
い、主面３１の四隅３１１，３１２，３１３，３１４の
みならず、主面３１の各辺縁近傍を含む周縁部全体を押
圧すると更に好ましい。また、図１２に示すように、同
じく主面（バンプ形成面）４１にハンダバンプ４３が多
数形成された基板４０について、貫通孔４５６は断面矩
形（正方形）であり、外形も断面矩形（正方形）のリン
グ状押さえ部材４５５を用い、主面４１の四隅４１１，
４１２，４１３，４１４のみならず、主面４１の各辺縁
近傍を含む周縁部全体を押圧するのも同様に好ましい。
なお、これらの基板を平坦化する場合には、ヘッドの先
端部分（ホーン部の先端部や先端部材など）の形状を、
貫通孔３５６，４５６を挿通可能な形状にしておくこと
はいうまでもない。

【００６３】このように、基板３０，４０の周縁全体を
押圧すれば、更に基板３０，４０の変形や振動を抑制す
ることができ、場所によらずいずれのハンダバンプ３
３、４３を確実かつ均一に平坦化することができる。ま
た、各ハンダバンプ３３、４３間のコポラナリティをさ
らに良好にすることができる。なお、図１１、図１２に
示すこの基板３０，４０については、インクスウォッチ
が主面３１，４１に形成されていないものとした。もし
インクスウォッチなど主面から突出する部材がある場合
には、このような突出部材と当接しないようにリング状
押さえ部材に凹部を形成するなど適宜形状を考慮すると
良い。また、ゴムからなるリング状押さえ部材２５５等
に代えて、ステンレス等からなるスプリングを用いて基
板の周縁を押圧するようにしても良い。

【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にかかる基板の周縁をリング状押さえ部
材で押さえつつ、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】基板をリング状押さえ部材で押さえた状態を示
す説明図である。

【図７】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８】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９】実施形態２にかかる基板の周縁をリング状押さ
え部材で押さえつつ、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】他の形態のリング状押さえ部材で基板を押さ
えた状態を示す説明図である。

【図１２】さらに他の形態のリング状押さえ部材で基板
を押さえた状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０，２０基板（電子部品）１１，２１，３１，４１主面（バンプ形成面：バンプ
が形成された面）１２，２２，３２，４２裏面（反対面）１３，２３，３３，４３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）２５５，３５５，４５５リング状押さえ部材（押圧部
材）２５６，３５６，４５６貫通孔

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月２１日（２００１．３．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】：機能的記載ハンダバンプが形成されたバ
ンプ形成面とその裏面とを有する基板について、上記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
方法であって、上記平坦化工程は、上記基板のバンプ形成面の一部を押圧部材で押圧して、
上記基板の変形及び変形振動の少なくともいずれかを抑
制するとともに、上記ハンダバンプの頂部を平坦な頂面
とする基板の製造方法。
【請求項２】ハンダバンプが形成されたバンプ形成面と
その裏面とを有する基板について、上記裏面のうち少なくとも周縁部分を平坦な載置面に当
接させて、上記基板を上記載置面に載置し、上記バンプ形成面のうち、上記裏面が上記載置面に当接
する当接領域に対応する領域の少なくとも一部を、押圧
部材で上記載置面に向けて押圧するとともに、上記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、前記裏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、前記バ
ンプ形成面のうち、上記裏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、前記載置面上に開口する収容孔内に
上記電子部品を収容して行う基板の製造方法。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の基
板の製造方法であって、前記基板は略矩形板状であり、前記押圧部材で、前記バンプ形成面のうち、少なくとも
四隅を押圧する基板の製造方法。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基
板の製造方法であって、前記押圧部材は、弾性体からなる基板の製造方法。