JP2002353263A - 半田バンプの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合信頼性が高く大きなサイズの半田バンプ
を安定して形成することができる半田バンプの形成方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 絶縁基板１に設けられた貫通孔２を介し
て回路電極３に導通する半田バンプ６ｃを形成する半田
バンプの形成方法において、貫通孔２よりも小さいサイ
ズの第１のパターン孔５を有する第１のスクリーンマス
ク４を用いて回路電極３に半田を印刷して半田部６ａを
形成しておき、この後に第１のパターン孔５よりも大き
いサイズの第２のパターン孔１５を有する第２のスクリ
ーンマスク１４を用いて半田を重ねて印刷し、この後絶
縁基板１を加熱することにより半田を溶融させて回路電
極３上に半田バンプ６ｃを形成する。これにより貫通孔
２内への半田の充填不良を防止して接合信頼性を確保す
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、電子部品や基板の
回路電極上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の実装方法として半田バンプを
用いる方法が知られている。この方法は電子部品の回路
電極上に予め半田の突出電極である半田バンプを形成
し、この半田バンプを基板などの回路電極に半田接合す
るものである。半田バンプを形成する方法として、従来
より電極上への半田の供給を印刷によって行う方法が知
られている。この方法は基板上に電極位置に応じてパタ
ーン孔が形成されたスクリーンマスクを装着し、スキー
ジングによりパターン孔を介して回路電極上に半田を印
刷するものである。

【０００３】このバンプ形成において、ＣＳＰ（Ｃｈｉ
ｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）など、パッケージを構
成するテープ状の基板の片側の面に回路電極が形成さ
れ、この回路電極が形成された面の反対側にバンプが形
成される場合がある。この場合には、基板の回路電極位
置に設けられた貫通孔を介して半田が印刷され、この貫
通孔内において溶融半田と回路電極とを接合させて半田
バンプが形成される。

【０００４】ところで、良好な実装構造を得るために
は、電子部品に形成される半田バンプはできるだけ大き
いサイズであることが望まれる。上述の半田印刷によっ
てバンプを形成する場合には、形成される半田バンプの
サイズはスクリーンマスクのパターン孔に充填される半
田量によって規定されることから、大きなサイズの半田
バンプを形成しようとするためには、パターン孔のサイ
ズを大きく設定する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子部
品のファインピッチ化によって基板の回路電極の幅は狭
くなっていることから、前述のような回路電極が形成さ
れた面の反対側にバンプを形成する場合において、回路
電極位置に設けられる貫通孔の大きさは小さくなる傾向
にある。したがって、上述のような大きなパターン孔が
設けられたスクリーンマスクによって半田印刷を行う場
合には、以下のような不具合が生じる。

【０００６】すなわち、パターン孔を基板の貫通孔に重
ねた状態では、スキージングによって半田が押し込まれ
るパターン孔の方が貫通孔よりもサイズ的に大きいこと
から、パターン孔内の半田を貫通孔内に押し込む際に、
貫通孔内がエアポケットとなって半田の回路電極上面へ
の接触が妨げられる場合がある。そしてこのような印刷
不良の状態でリフローが行われると、エアポケットを生
じた回路電極上では、半田は回路電極に接合されること
なく固化して脱落し、半田バンプが欠落する結果とな
る。このように、貫通孔を介して半田バンプを形成する
場合においては、従来は大きなサイズのバンプを形成し
ようとすると半田の未接合が発生して半田バンプの欠落
が生じやすいという問題点があった。

【０００７】そこで本発明は、接合信頼性が高く大きな
サイズの半田バンプを安定して形成することができる半
田バンプの形成方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半田バン
プの形成方法は、絶縁基板に設けられた貫通孔を介して
回路電極に導通する半田バンプを形成する半田バンプの
形成方法であって、前記貫通孔よりも小さいサイズの第
１のパターン孔を有する第１のスクリーンマスクを用い
て前記回路電極に半田を印刷する第１の印刷工程と、こ
の第１の印刷工程後に前記第１のパターン孔よりも大き
いサイズの第２のパターン孔を有する第２のスクリーン
マスクを用いて前記回路電極に半田を重ねて印刷する第
２の印刷工程と、第２の印刷工程後に前記絶縁基板を加
熱することにより半田を溶融させて回路電極上に半田バ
ンプを形成するリフロー工程とを含む。

【０００９】請求項２記載の半田バンプの形成方法は、
請求項１記載の半田バンプの形成方法であって、前記第
１の印刷工程と第２の印刷工程において、それぞれ融点
の異なる半田を用いる。

【００１０】本発明によれば、絶縁基板に設けられた貫
通孔よりも小さいサイズの第１のパターン孔を有する第
１のスクリーンマスクを用いて回路電極に半田を印刷し
た後に第１のパターン孔よりも大きいサイズの第２のパ
ターン孔を有する第２のスクリーンマスクを用いて回路
電極に半田を重ねて印刷することにより、貫通孔内への
半田の充填不良を防止して、接合信頼性を確保すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１、図２は本発明の一実施の形態
の半田バンプの形成方法の工程説明図である。図１
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）、図２（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、半田バンプの形成方法を工
程順に示すものである。

【００１２】図１（ａ）において、絶縁基板１はポリイ
ミドテープやガラエポ樹脂などの絶縁材料から成り、絶
縁基板１には貫通孔２が形成されている。貫通孔２は絶
縁基板１の下面に形成された回路電極３の位置に対応し
て回路電極３のサイズよりも小さい開孔径ｄ１で開孔さ
れている。貫通孔２は、絶縁基板１の回路電極３の反対
面（図１において上面）に回路電極３と導通する半田バ
ンプを形成するためのものである。

【００１３】次に絶縁基板１の上面にクリーム半田が印
刷される（第１の印刷工程）。絶縁基板１はスクリーン
印刷装置に送られ、図１（ｂ）に示すように、スクリー
ンマスク４（第１のスクリーンマスク）の下面に装着さ
れる。スクリーンマスク４にはパターン孔５が絶縁基板
１の回路電極３の位置に対応して形成されている。ここ
で、パターン孔５のサイズを示す開孔径ｄ２は、絶縁基
板１に設けられた貫通孔２の開孔径ｄ１よりも小さく設
定されている。

【００１４】この後、図１（ｃ）に示すように、スクリ
ーンマスク４上に第１の半田であるクリーム半田６が供
給される。そして、スクリーンマスク４上でスキージ７
を摺動させることにより、パターン孔５を介してクリー
ム半田６が押し込まれて貫通孔２内に充填され、クリー
ム半田６は回路電極３の上面まで到達する。このスキー
ジングにおいて、パターン孔５の開孔径ｄ２は、貫通孔
２の開孔径ｄ１よりも小さく設定されていることから、
クリーム半田６が貫通孔２内に充填される際に内部の空
気は絶縁基板１とスクリーンマスク４との間の隙間から
外部へ排出される。したがって、開孔径ｄ１よりも大き
いパターン孔を有するスクリーンマスクを用いる場合に
発生する不具合、すなわち貫通孔２内の上部がクリーム
半田６によって完全に閉塞され、貫通孔２内に空気が残
留してエアポケットを形成することによるクリーム半田
６の充填不良が発生しない。

【００１５】この後、絶縁基板１をスクリーンマスク４
の下面から離隔させることにより、クリーム半田６はパ
ターン孔５から版抜けし、図１（ｄ）に示すように絶縁
基板１上に半田部６ａが形成される。この半田部６ａ
は、貫通孔２内を満たし回路電極３の上面に接触すると
ともに絶縁基板１の上面にパターン孔５の径に相当する
大きさの柱状の突出部を有する形状となっている。ここ
で印刷されるクリーム半田６は、フラックス中に鉛と錫
の共晶半田の半田粒子を混合したものであり、液相線温
度は１８３℃となっている。

【００１６】次に第１の印刷工程後の絶縁基板１に対
し、さらにクリーム半田６の印刷が行われる（第２の印
刷工程）。すなわち、絶縁基板１は図２（ａ）に示すよ
うに、スクリーンマスク１４（第２のスクリーンマス
ク）の下面に装着される。スクリーンマスク１４にはパ
ターン孔１５が絶縁基板１の回路電極３の位置に対応し
て形成されている。ここで、パターン孔１５のサイズを
示す開孔径ｄ３は、スクリーンマスク４のパターン孔５
の開孔径ｄ２よりも大きく設定されている。

【００１７】この後、図２（ｂ）に示すように、スクリ
ーンマスク１４上に第２の半田であるクリーム半田６’
が供給される。そして、スクリーンマスク１４上でスキ
ージ７を摺動させることにより、パターン孔１５内にク
リーム半田６’が押し込まれる。そして押し込まれたク
リーム半田６’は、パターン孔１５内で第１の印刷工程
において印刷された半田部６ａの周囲に充填される。こ
の後、絶縁基板１をスクリーンマスク１４の下面から離
隔させることにより、クリーム半田６’はパターン孔１
５から版抜けし、図２（ｃ）に示すように、絶縁基板１
の表面上に突出し半田部６ａの周囲を取り巻く半田部６
ｂが形成される。ここで印刷されるクリーム半田６’
は、銀と錫の共晶半田の半田粒子をフラックス中に混合
したものであり、その液相線温度は２２０℃である。す
なわち、第１の印刷工程、第２の印刷工程においては、
融点温度または液相線温度が異なる半田を用いるように
している。

【００１８】この後、絶縁基板１はリフロー工程に送ら
れ加熱される。そして加熱温度がクリーム半田６の液相
線温度である１８３℃を超えると半田部６ａが溶融し、
貫通孔２内において回路電極３の表面に濡れ拡がる。こ
の後更に温度が上昇してクリーム半田６’の液相線温度
２２０℃を超えると、半田部６ｂが溶融し、これにより
クリーム半田６とクリーム半田６’がそれぞれ溶融した
溶融半田は構造的に一体化して回路電極３に半田接合さ
れ、その後固化することにより、図２（ｄ）に示すよう
に半田バンプ６ｃが形成される。

【００１９】このとき、第１の印刷工程において、クリ
ーム半田６は確実に貫通孔２内に充填されることから、
リフロー工程において半田粒子が回路電極３の表面に接
触しない状態で溶融する事態が発生せず、したがって溶
融半田は確実に回路電極３の表面に濡れ広がり、固化し
た後の半田バンプ６ｃは確実に回路電極３に半田接合さ
れる。

【００２０】またスクリーンマスク１４（第２のスクリ
ーンマスク）として大きな開孔径ｄ３のパターン孔１５
を用いることができることから、回路電極３に印刷する
クリーム半田６の印刷量を十分に確保することができ、
大きなサイズの半田バンプ６ｃを安定して形成すること
が可能となっている。

【００２１】なお上記実施の形態では、融点の低いクリ
ーム半田６によって半田部６ａを、融点の高いクリーム
半田６’によって半田部６ｂを形成するようにしている
が、半田種類を入れ替えてクリーム半田６によって半田
部６ｂを、クリーム半田６’によって半田部６ａを形成
するようにしてもよい。この場合には、回路電極３と直
接接触していない半田部６ｂが先に溶融するが、この溶
融半田は貫通孔２内に充填された半田部６ａ中の半田粒
子の間を回路電極３の表面に向かって移動し、確実に回
路電極３の表面に到達する。そして回路電極３の表面に
濡れ広がることにより、未接合部を生じることなく、回
路電極３に半田接合される。

【００２２】また上記実施の形態では、第１の半田、第
２の半田としてそれぞれ鉛・錫の共晶半田、銀・錫の共
晶半田を用いる例を示しているが、本発明はこれらに限
定されるものではなく、要は融点の異なる種類の半田を
組み合わせて用いれば、上記以外の種類の半田を用いて
もよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁基板に設けられた
貫通孔よりも小さいサイズの第１のパターン孔を有する
第１のスクリーンマスクを用いて回路電極に半田を印刷
した後に第１のパターン孔よりも大きいサイズの第２の
パターン孔を有する第２のスクリーンマスクを用いて回
路電極に半田を重ねて印刷するようにしたので、貫通孔
内への半田の充填不良を防止して接合信頼性を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の半田バンプの形成方法
の工程説明図

【図２】本発明の一実施の形態の半田バンプの形成方法
の工程説明図

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 貫通孔 ３ 回路電極 ４，１４ スクリーンマスク ５，１５ パターン孔 ６，６’ クリーム半田 ６ａ，６ｂ 半田部 ６ｃ 半田バンプ

フロントページの続き (72)発明者 鬼崎 光 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） 5E319 AA03 AC11 BB02 CC33 CD29 GG15 GG20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板に設けられた貫通孔を介して回路
   電極に導通する半田バンプを形成する半田バンプの形成
   方法であって、前記貫通孔よりも小さいサイズの第１の
   パターン孔を有する第１のスクリーンマスクを用いて前
   記回路電極に半田を印刷する第１の印刷工程と、この第
   １の印刷工程後に前記第１のパターン孔よりも大きいサ
   イズの第２のパターン孔を有する第２のスクリーンマス
   クを用いて前記回路電極に半田を重ねて印刷する第２の
   印刷工程と、第２の印刷工程後に前記絶縁基板を加熱す
   ることにより半田を溶融させて回路電極上に半田バンプ
   を形成するリフロー工程とを含むことを特徴とする半田
   バンプの形成方法。
2. 【請求項２】前記第１の印刷工程と第２の印刷工程にお
   いて、それぞれ融点の異なる半田を用いることを特徴と
   する請求項１記載の半田バンプの形成方法。