JP2003069207A - 半田ボール吸着用マスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半田ボール吸引装置に装着される半田ボール
吸着用マスクにおいて、確実に半田ボールを吸着して、
電子部品の所定電極位置に移載ができる構造を提供する
こと。 【解決手段】 半田ボールを真空吸引して電子部品の電
極上に搭載するための吸引装置本体に装着され、半田ボ
ール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔された半田
ボール吸着用マスク５において、上記透孔部は、半田ボ
ールが吸着されるマスク主面側から吸引口１２側に向け
て窄まる漏斗状の吸着エリア１３と、該吸着エリアの吸
引口１２と連続しかつ上記吸引装置側と関連するマスク
背面に形成した吸引口１２よりも大径の吸気孔にまで至
る吸気空間１６とを備える構成によって、吸着エリア１
３に一つ一つ確実に半田ボールを保持させるとともに、
吸気空間１６から吸引口に至る絞り込みにより吸着圧を
増圧し、吸着エリア１３内の半田ボールを確実に吸着す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップや回
路基板等の電子部品の電極上に、半田ボールを真空吸着
して搭載するための半田ボール吸引装置に装着される半
田ボール吸着用マスクの構造およびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定の配列にしたがって半導体チ
ップや回路基板上に形成されている電極上に半田ボール
を載置する場合は、例えば、特開平７−２０２４０１号
公報に示すように、所定のパターンに吸引孔を持つ半田
ボール吸着用マスクを装着した吸引装置によって、多数
の半田ボールを一挙に真空吸引し、電極上に移送した後
吸引を解除することで電極上に所定の配列で半田ボール
を載置していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
電子部品の高集積化や電極配列の高密度化、複雑化に伴
い、吸引装置により一度に吸着する半田ボールの数が増
加するとともに配列も多様化し、すなわち、吸着用マス
クに形成される吸引装置と連通する透孔部の数も増加
し、配列も複雑になってくるため、個々の透孔部に加わ
る吸引力が分散されて低下し、吸着ミスが生じやすくな
り、また、半田ボールの直径も0.5mm以下と小さくなっ
てくるため、１つの透孔部に複数の半田ボールが吸着さ
れた状態で移送されるいわゆるダブルボールの現象が生
じ、正確に電極上に載置されない移載ミスが発生する虞
があるという問題点があった。

【０００４】そこで、本発明はこのような従来技術の問
題点に鑑み、吸引装置に装着される半田ボール吸着マス
クの形状に格別の工夫を凝らすことにより、各透孔部へ
の半田ボールの吸着を確実にし、吸着ミスや移載ミスを
解消できる半田ボール吸着用マスクを提供することを第
1の目的とする。また、このような半田ボール吸着マス
クを、電鋳製法によって効率的に製作する製造方法を提
供することを第2の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、半田ボールを
真空吸引して電子部品の電極上に搭載するための吸引装
置本体に装着され、半田ボール吸着用の複数の透孔部が
所定位置に開孔された半田ボール吸着用マスクにおい
て、上記透孔部は、半田ボールが吸着されるマスク主面
側から吸引口側に向けて窄まる漏斗状の吸着エリアと、
該吸着エリアの吸引口と連続しかつ上記吸引装置側と関
連するマスク背面に形成した吸引口よりも大径の吸気孔
にまで至る吸気空間とを備えるよう構成したものであ
る。

【０００６】また、かかる構造の半田ボール吸着用マス
クを製造するについて、半田ボール吸着用の複数の透孔
部が所定位置に開孔された半田ボール吸着用マスクの製
造方法であって、導電性基板上に、吸気空間に相当する
位置に対応して複数のレジスト凸部を有するレジストパ
ターンを形成する工程と、導電性基板上に、上記各レジ
スト凸部の高さと同一に第１の電鋳金属を電鋳する第１
の電鋳工程と、上記第１の電鋳金属上にレジスト凸部の
高さを越えて第２の電鋳金属を電鋳し、吸着エリアを形
成する第２の電鋳工程と、それぞれ密着して一体化した
第１及び第２の電鋳金属を導電性基板から剥離し、レジ
ストパターンを除去する工程とからなることを特徴とす
る。

【０００７】

【発明の作用効果】請求項１に記載の本発明にかかる半
田ボール吸着用マスクによれば、半田ボールが吸着され
る吸着エリアが、マスク主面側から吸引口側へ向けて窄
まる漏斗状のテーパー面となっているため、吸引口を通
して吸引される１つ１つの半田ボールが確実に各透孔部
の吸着エリア内にガイドされて保持され、ダブルボール
の発生を阻止するとともに、各透孔部は半田ボールが吸
着される漏斗状に窄まった吸着エリア下端の吸引口に連
続して、吸引装置側と関連するマスク背面に形成した吸
引口よりも大径の吸気孔にまで至る吸気空間を配置して
いるため、多数個が所定配列された各透孔部において、
大径の吸気孔を介して吸引される吸引装置側からの真空
圧力は、吸気空間と連続する吸引口によって絞り込まれ
て吸着圧が増加され、そのため各吸着エリア内の半田ボ
ールを確実に吸着する。

【０００８】請求項2に記載の本発明にかかる半田ボー
ル吸着用マスクの製造方法によれば、本構成を備えた半
田ボール吸着用マスクを、電鋳製法によって高精度にか
つ効率よく製造することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図示の実施例とともに、発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明に関連す
る吸引装置の動作を説明するための説明図であり、図１
（ａ）において、吸引装置本体１の底面部３には吸引用
の開口４が例えばマトリックス状に多数整列して配置さ
れており、該底面部３に密着するように、半田ボール吸
着用マスク５が装着されている。半田ボール吸着用マス
ク５には、上記吸引装置本体１の底面部３に配置された
吸引用の開口４のすべてもしくは一部と対応するよう
に、例えば図２のような所定の配列パターンで複数の透
孔部６が貫通形成されており、吸引装置本体１の上方に
備えれられた吸気管２を通して真空吸引を行なうことに
よって、半田ボール吸着用マスク５の各透孔部６には半
田ボール７が吸着されるようになっている。

【００１０】このように図１（ｂ）のごとく吸引装置に
より真空吸引することで半田ボール吸着用マスク５の各
透孔部６に半田ボール７を吸着させた状態で、ステージ
８上に配された半導体チップや回路基板等の電子部品９
の多数電極１０上に半田ボール７を移送し、この状態で
真空吸引を解除することで、図１（ｃ）のごとく電子部
品９の電極１０上に所定の配列で半田ボール７が一度に
載置される。

【００１１】図３は上記本発明の半田ボール吸着用マス
ク５の詳細構造を説明するための一部切欠断面図であ
り、複数設けられた透孔部６の詳細な形状について説明
すると、半田ボール吸着用マスク５は、全面にわたって
例えば約２００〜３００μｍ厚で構成され、各半田ボー
ル７が吸着される透孔部６のマスク主面１１側には、該
マスク主面１１から２５〜４０μｍ程度奥まった位置に
配される直径８０〜１００μｍ程度の吸引口１２に向け
て窄まる漏斗状の吸着エリア１３が形成されている。ま
た、マスク背面１４には、吸引装置側の吸引用開口４と
各々対応する直径１５０〜２００μｍ程度で上記吸引口
１２よりも大径に形成した吸気孔１５を備えた吸気空間
１６が、上記吸着エリア１３の吸引口１２に至るまで略
ストレート状に延設されている。

【００１２】このように構成された半田ボール吸着用マ
スク５によれば、例えば図１（ａ）の示す吸引装置によ
る真空吸引により、マスク上に各透孔部６に半田ボール
７を吸着した場合、図４の拡大断面図のごとく、漏斗状
に窄まった吸着エリア１３のテーパー面により吸引口１
２を通して吸引される半田ボール７の一つ一つがそれぞ
れ確実に各透孔部６の吸着エリア１３内にガイドされて
保持され、真空吸着される。

【００１３】さらに、吸引装置側からの吸引圧は、まず
大径の吸気孔１５から吸引され、吸気空間１６を介して
これと連続する小径の吸引口１２によって絞り込まれる
ため、この時点で吸着圧が増加され、各吸着エリア１３
内の半田ボール７を吸引口１２を通して確実に吸着し、
保持することができるものである。

【００１４】次に、本発明における半田ボール吸着用マ
スク５を製造するにあたっての工程についても説明す
る。まず、ステンレス等の導電性基板２０上にネガタイ
プの感光性ドライフィルムレジストを、例えば２００μ
ｍ程度の厚さで熱圧着して、レジスト層２１を配置する
とともに、レジスト層２１上に半田ボール吸着用マスク
５に形成される各透孔部６と対応する透光パターンを備
えたパターンフィルムＦを配置して、図５（ａ）のごと
く、紫外線露光を行い、その後現像，乾燥の各工程を経
て、図５（ｂ）のごとく導電性基板２０上に、後に透孔
部６と対応する複数のレジスト凸部２３からなるレジス
トパターン２２を形成する。

【００１５】次いで、導電性基板２０を所定の配合で調
合した例えばスルファミン酸ニッケル浴等の電鋳槽に移
し、上記各レジスト凸部２３の高さと同一高さレベルま
で第1のニッケル電鋳２４を施す第1の電鋳工程を行なう
〔図５（ｃ）〕。なお、この場合ニッケル電鋳２４を均
一に各レジスト凸部２３の高さと同一になるまで電鋳を
行なうことが好ましいが、実際には電流密度のバラツキ
や単位面積あたりに電鋳面の占める割合によりニッケル
電鋳厚のバラツキが生じるため、一旦各レジスト凸部２
３の高さを越えるまで電鋳を行なった後、電鋳面を各レ
ジスト凸部２３の高さまで研磨することにより、図５
（ｃ）に示す状態を得られるものである。

【００１６】次いで、導電性基板２０を再度電鋳槽に移
して、電鋳を行い図５（ｄ）のごとく、図５（ｃ）の工
程で得られた第１のニッケル電鋳２４の表面に、約２５
〜４０μｍ程度の厚でかつ周縁が各レジスト凸部２３上
にオーバーハングする状態に第２のニッケル電鋳２５が
一体に電着される第２の電鋳工程となる。

【００１７】最後に、一体に密着した第１及び第２のニ
ッケル電鋳２４，２５を導電性基板２０から剥離すると
ともに、レジストパターン２２をアルカリ系溶剤等を使
用して除去することにより、図５（ｅ）のごとく本発明
にかかる漏斗状に窄まった吸着エリア１３，吸引口１
２，大径の吸気孔１５を備えた吸気空間１６，それぞれ
から構成される透孔部６を有する半田ボール吸着用マス
ク５を得るものである。

【００１８】なお、上記製造にあたって、半田ボール吸
着用マスクを構成する電鋳金属はニッケルを選択した
が、これに限るものではなく、その他ニッケル−コバル
トやニッケル−リン等のニッケル系合金、銅や銅合金等
他の電鋳金属を選択しても良いことはもちろんである。
また、半田ボール吸着用マスクを構成する各部分の厚み
や直径等各寸法についても、実施の態様に応じて、種々
変更できることも言うまでもない。

【００１９】

【他の実施例】本発明にかかる半田ボール吸着用マスク
の構造は上記実施例に限定されるものではなく、特に、
透孔部６の断面形状として、例えば図６に示すごとく、
透孔部６を構成する吸着エリア１３の漏斗形状が、直線
テーパ−状のものあるいは図７のごとく、漏斗形状がお
わん形テーパ−状のものであってもよく、また図８に示
すような、吸着エリア１３の吸引口１２に連続する吸気
空間１６が、段差部がなく、吸引口１２から吸気孔１５
にわたって末拡がりのテーパー形状としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）乃至（ｃ）は、本発明にかかる半田ボ
ール吸着用マスクをセットした吸引装置による半田ボー
ル移送の動作手順を説明するための説明図である。

【図２】 本発明の半田ボール吸着用マスクに開設され
た透孔部の配列パターンの一実施例を説明するための平
面図である。

【図３】 本発明の第１実施例にかかる半田ボール吸着
用マスクの詳細構造を説明するための一部切欠断面図で
ある。

【図４】 本発明の第１実施例にかかる半田ボール吸着
用マスクによる半田ボール吸着の態様を示す、一部切欠
断面図である。

【図５】 （ａ）乃至（ｅ）は、本発明の半田ボール吸
着用マスクの製造方法を説明する断面図である。

【図６】 他の実施例を示す断面図である。

【図７】 他の実施例を示す断面図である。

【図８】 他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 吸引装置本体 ５ 半田ボール吸着用マスク ６ 透孔部 １１ マスク主面 １２ 吸引口 １３ 吸着エリア １５ 吸気孔 １６ 吸気空間 ２０ 導電性基板 ２２ レジストパターン ２３ レジスト凸部 ２４ 第１の電鋳金属 ２５ 第２の電鋳金属

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田ボールを真空吸引して電子部品の電
   極上に搭載するための吸引装置本体に装着され、半田ボ
   ール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔された半田
   ボール吸着用マスクにおいて、上記透孔部は、半田ボー
   ルが吸着されるマスク主面側から吸引口側に向けて窄ま
   る漏斗状の吸着エリアと、該吸着エリアの吸引口と連続
   しかつ上記吸引装置側と関連するマスク背面に形成した
   吸引口よりも大径の吸気孔にまで至る吸気空間とを備え
   てなる半田ボール吸着用マスク。
2. 【請求項２】 半田ボール吸着用の複数の透孔部が所定
   位置に開孔された半田ボール吸着用マスクの製造方法で
   あって、 導電性基板上に、吸気空間に相当する位置に対応して複
   数のレジスト凸部を有するレジストパターンを形成する
   工程と、 導電性基板上に、上記各レジスト凸部の高さと同一に第
   １の電鋳金属を電鋳する第１の電鋳工程と、 上記第１の電鋳金属上にレジスト凸部の高さを越えて第
   ２の電鋳金属を電鋳し、吸着エリアを形成する第２の電
   鋳工程とそれぞれ密着して一体化した第１及び第２の電
   鋳金属を導電性基板から剥離し、レジストパターンを除
   去する工程とからなることを特徴とする半田ボール吸着
   用マスクの製造方法。