JP2004172214A - Manufacturing method of electronic component by using solder ball - Google Patents

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JP2004172214A
JP2004172214A JP2002333724A JP2002333724A JP2004172214A JP 2004172214 A JP2004172214 A JP 2004172214A JP 2002333724 A JP2002333724 A JP 2002333724A JP 2002333724 A JP2002333724 A JP 2002333724A JP 2004172214 A JP2004172214 A JP 2004172214A
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insulating substrate
fixing jig
solder ball
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Ryusuke Suzuki
隆介 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely fix a solder ball to a smooth face of an insulating substrate 1 in a manufacturing method of an electronic component by using the solder ball 3. <P>SOLUTION: A relative position relation in a face direction of the insulating substrate 1 between the insulating substrate 1 and a substrate fixing jig 2 is made constant. The substrate fixing jig 2 has: a first process for holding the solder ball 3 in a position confronted with a land 6 when the position relation is made constant, and for giving conductor paste 4 on the land 6; a second process for making the substrate fixing jig 2 hold the solder ball 3; a third process for installing the insulating substrate 1 passing through the first process to the substrate fixing jig 2 whose position relation with the insulating substrate 1 is made constant, so that conductive paste 4 is brought into contact with the solder ball 3; a fourth process for heating the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 without degenerating conductive paste 4 and without melting the solder ball 3 while an installed state is maintained; and a fifth process for cooling them thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールを用いる電子部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を構成する絶縁基板面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板面の所定位置に電極ランドを有し、当該ランド上に半田ボールが固定される、半田ボールを用いる電子部品については、米国特許6,326,677号公報にその開示がある。かかる公報では、いわゆるチップネットワーク抵抗器の端子に半田ボールを用いる構成を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の実現で困難性を伴う事項の一つは、半田ボールを端子となるべき位置に固定する手段である。その理由は、半田ボールが、平滑面である絶縁基板面では転がり易いためである。また図4に示すように、絶縁基板51上に半田ペースト等の導電ペースト54を配し、当該半田ペースト上に半田ボール53を絶縁基板51面に仮固定し、次いで当該導電ペースト54を加熱硬化させことで、絶縁基板51と半田ボール53とを固定する手段も考えられる。しかしその場合には、導電ペースト54の揮発成分の飛散力や導電ペースト54の変性に伴う変形等が半田ボール53を動かし、隣り合う半田ボール53がくっついてしまう場合もある。
【0004】
そこで本発明が解決しようとする課題は、絶縁基板の平滑面に確実に半田ボールを固定することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、電子部品を構成する絶縁基板1面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板1面の所定位置に電極ランド6を有し、当該ランド6上に半田ボール3が固定される、本発明の半田ボール3を用いる電子部品の製造方法は、上記絶縁基板1面及び/又は基板固定冶具2が、当該絶縁基板1面に沿う方向における、当該絶縁基板1と基板固定冶具2との相対位置関係を一定にする手段を有し、上記基板固定冶具2は、上記一定の位置関係とした場合の、上記ランド6と対向する位置に半田ボール3を保持する手段を有し、上記ランド6上に導電ペースト4を配する第1の工程と、上記基板固定冶具2に、必要分の半田ボール3を保持させる第2の工程と、第2の工程を経た後に、上記絶縁基板1との位置関係を一定にした基板固定冶具2に、第1の工程を経た絶縁基板1を、上記導電ペースト4と半田ボール3とが接触するよう装着する第3の工程と、第3の工程を経た絶縁基板1及び基板固定冶具2を、上記装着状態を維持したまま、上記導電ペースト4が変性し、且つ半田ボール3が実質的に溶融しない加熱をする第4の工程と、第4の工程後に変性した導電ペースト4が安定化させる第5の工程とを経ることを特徴とする。
【0006】
上記「実質的に平滑」と表現したのは、大型の絶縁基板1に素子等を配置し、その後当該絶縁基板1表面に形成したスリットに沿って個々の電子部品へと分割する際のスリット等、半田ボール3の固定とは無関係な絶縁基板1面上に形成された溝やその他突起等の存在をもって「平滑でない」とし、本発明を狭く解釈されないようにするためである。
【0007】
上記「絶縁基板1面及び/又は基板固定冶具2が、当該絶縁基板1面に沿う方向における、当該絶縁基板1と基板固定冶具2との相対位置関係を一定にする手段」は、例えば図1に示すような基板固定冶具2が有する開口部への絶縁基板1の嵌め合せ等である。図1に示す例では、貫通口5を有してはいるが有底の容体の側面内壁が、絶縁基板1外端と略同形状となっているため、図1(b)のように絶縁基板1を基板固定冶具2内に挿入した状態では、絶縁基板1面に沿う方向における、当該絶縁基板1と基板固定冶具2との相対位置関係を一定にすることができている。
【0008】
基板固定冶具2が有する、「上記一定の位置関係とした場合の、上記ランド6と対向する位置に半田ボール3を保持する手段」は、例えば上記一定の位置関係における、絶縁基板1へのランド6及び導電ペースト4の配置位置を、基板固定冶具2の半田ボール3保持位置と予め一致させるよう設計する等である。
【0009】
基板固定冶具2が有する、「半田ボール3を保持する手段」は、例えば図1に示すように、半田ボール3を保持すべき複数位置の基板固定冶具2に、それぞれ半田ボール3を保持可能な大きさの凹部又は貫通口5を有することである。当該凹部又は貫通口5の存在により、転がり易い半田ボール3が転がった結果、凹部又は貫通口5に一部落下し、その後は保持されることとなる。この保持状態では、半田ボール3の一部が当該凹部又は貫通口5よりも上に露出することを要する。その理由は、絶縁基板1面のランド6上に配された導体ペースト4と接触させる、第3の工程がその後控えているためである。また、半田ボール3を保持する手段に凹部を採用した場合であっても、凹部内に半田ボール3吸引用穴があり、当該吸引用穴が基板固定冶具2の外側まで通じていることが好ましい。凹部又は貫通口5に半田ボール3を保持する作業効率を高めるために、基板固定冶具2の外側から吸気する場合を考慮したものである。
【0010】
「第2の工程」における、「基板固定冶具2に、必要分の半田ボール3を保持させる」には、例えば第2の工程前に基板固定冶具2へ必要分より多い半田ボール3を供給し、第2の工程後且つ第3の工程前に余剰分の半田ボール3を基板固定冶具2から回収する機構を有することが好ましい。具体的には、図1の基板固定冶具2の容体底面に必要分よりも多い半田ボール3を供給後、基板固定冶具2を傾けたり振動させたりすることで半田ボール3を容体内で転がす。すると貫通口5開口部に少しずつ半田ボール3が保持されていく。全ての貫通口5開口部に半田ボール3が保持されたら、図1には示さない基板固定冶具2の側面に設け、それまで半田ボール回収用穴を塞いでいた蓋体を開けて、余剰分の半田ボール3を基板固定冶具2の外に出して回収する。
【0011】
第3の工程における「導電ペースト」は、例えば半田ペーストや導電性接着剤等を好適に用いることができる。半田ペーストを用いた場合の、第4の工程における半田ペーストの「変性」は「溶融」であり、第5の工程における半田ペーストの「安定化」は「固化」である。また熱硬化性の導電性接着剤を用いた場合の、第4の工程における熱硬化性の導電性接着剤の「変性」は「硬化の進行」であり、第5の工程における半田ペーストの「安定化」は、例えば冷却等による「硬化の進行停止」である。「導電ペースト」として半田ペーストや熱硬化性の導電性接着剤以外のものを用いる場合は、「変性」及び「安定化」の語は、これらに準じて解釈できる。また「第1の工程」における、ランド6上に導電ペースト4を配する手段は、例えばスクリーン印刷が、量産性を考慮すると好ましい。
【0012】
以上説明した本発明の半田ボール3を用いる電子部品の製造方法によれば、絶縁基板1の平滑面であっても確実に半田ボールを固定することができ、本発明が解決しようとする課題が解決可能であることが明らかである。加えて、単位基板固定冶具2において、上記凹部又は貫通口5の形状の統一化を図ることにより、絶縁基板1から突出する半田ボール3高さを均一にすることができる。基板固定冶具2が、半田ボール3高さを調整する部材となり得るためである。
【0013】
半田ボール3高さを均一にすることは上記図4の説明による半田ボール53の固定方法では極めて困難なことである。半田ボール53が導電ペースト54に接触しながら、どのように固化するかが予測できないためである。仮に電子部品単体が四つ以上の半田ボール3を端子として備えている場合、その内の半田ボール3の一つが他の半田ボール3に比べ小さく突出高さが低いと、回路板に当該電子部品を表面実装する際に当該小さい半田ボール3が確実に回路板へ電気接続できなくなる場合がある。そのため半田ボール3高さを単位電子部品で均一にすることは非常に重要である。
【0014】
その点本発明では、特に絶縁基板1を基板固定冶具2の上にする位置関係で第3〜第5の工程を実施することにより、半田ボール3高さを単位電子部品で均一にすることが確実になる。その理由を以下に述べる。第3の工程において、導電ペースト4と半田ボール3とが接触するよう絶縁基板1を基板固定冶具2に装着し、かかる装着状態が第5の最終工程まで維持される。そのため仮に一つだけ小さな半田ボール3が紛れ込んでいた場合であっても、その小さな半田ボール3は、導電ペースト4に深く埋没することなく、基板固定冶具2に保持されている他の半田ボール3と同じ保持状態を維持しながら最終工程を終了するためである。
【0015】
単位電子部品における半田ボール3高さの不均一は、特にランド6が、スクリーン印刷法等で厚膜形成された場合に起こりやすい。膜厚の均一化が困難だからである。しかしながら特に上記理由により、本発明では、ランド6が厚膜形成された場合であっても、単位電子部品における半田ボール3高さの不均一が起こり難い。従ってランド6を厚膜形成する電子部品にとって、本発明の採用は有利である。
【0016】
【発明の実施の形態】
アルミナセラミックからなる大型の絶縁基板1を用意する。当該大型の絶縁基板1の片面には縦横に分割用の溝が設けられており、かかる分割後の最小単位の絶縁基板1が単位電子部品を構成する。その溝を有する大型の絶縁基板1面に素子等を形成していく過程を、図面を参照しながら以下に説明する。かかる図面では、前記最小単位の絶縁基板1について示している。
【0017】
まず、図2に示す絶縁基板1に対し、Ag−Pd系導電ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して、素子用の電極12兼ランド6及び共通電極11兼ランド6を得る(図2(a))。次に共通電極11と電極12の双方に接触するよう、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするメタルグレーズ系抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して抵抗体7を得る(図2(b))。次に抵抗体を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷し、その後焼成してガラス膜8を得る(図2(c))。次に電極12と共通電極11と抵抗体7で構成される抵抗素子の抵抗値を所望の値にするため、レーザ照射により抵抗体7にトリミング溝9を形成して抵抗値を調整する工程を経る(図2(d))。このとき前記ガラス8の膜は、抵抗体7全体の損傷を極力抑えるよう作用する。次にエポキシ樹脂系ペーストにて、抵抗素子全体を保護するため、オーバーコート10をスクリーン印刷し、その後当該エポキシ樹脂ペーストを加熱硬化させる(図2(e))。オーバーコート10を配する際には、電極12及び共通電極11における必要なランド6部分を露出させる(図2(e))。次に前記ランド6部分に、導電ペースト4としての半田ペーストを図2(f)に示すようにスクリーン印刷により配する(第1の工程)。
【0018】
以上の過程を経て得られた、抵抗素子を有する絶縁基板1を図1(a)に示すように、容体内底面に半田ボール3が保持されたアルミナセラミックからなる基板固定冶具2の開口部へ嵌め合せる。このとき、予め絶縁基板1のランド6位置と、保持された半田ボール位置とが、当該嵌め合わせ状態で対向するようにする。その結果、半田ペーストと半田ボール3とが図1(b)の断面図に示すよう接触する(第3の工程)。
【0019】
上記保持方法(第2の工程)は、以下の手順によりなされる。まず基板固定冶具2の開口部から過剰量の半田ボール3を容体内に供給する。当該半田ボール3の直径は前記容体底面の貫通口5よりも大きい。次に過剰量の半田ボール3を当該容体内で転がす。すると貫通口5に半田ボール3の一部が貫通口5に落下し、そこで保持される。全ての貫通口5が半田ボール3を保持したら、容体側面に設けた回収用穴を塞いでいた蓋体を取り外し、余剰分の半田ボール3を回収用穴から基板固定冶具2の外に排出する。このとき、半田ボールの保持を容易にするため、貫通口5を上方向に広がるテーパー状とすることが好ましい。貫通口5の形状は、基板固定冶具を構成するアルミナセラミックの成型用金型の形状調整により変更可能である。
【0020】
図1(b)の基板固定冶具2と絶縁基板1との位置関係を維持しながら、上記半田ペーストが溶融するが、半田ボール3は実質的に溶融しない温度で所定時間加熱処理する(第4の工程)。この半田ボール3と半田ペーストのように、互いに融点の異なる半田の一方を溶融させると、他方の表層がいわゆる半田食われの現象が起こり、両者間の界面に新たな合金層が形成され、両者は融合する。本例の場合は、半田ペーストの全てと半田ボール3の表層が融合する。このような半田ボール3の融合状態を含んで、本明細書では「半田ボール3が実質的に溶融しない」と表現する。融合が十分でない場合は、予め半田ボール3表面にバレルめっき等で半田ペーストと略同組成の層や、略同融点の層を設けておく等することが好ましい。また厚膜形成されたランド6と半田ペーストについても同様の融合現象が起こる。ランド6と半田ペーストとの融合が十分でない場合は、予めランド6表面に無電解めっき等で半田ペーストと略同組成の層や、略同融点の層を設けておく等することが好ましい。
【0021】
このようにして加熱融合させた基板固定冶具2と絶縁基板1を、室温放置等で冷却することで、融合状態から固着状態となり安定化する(第5の工程)。以上で、本発明の半田ボールを用いる電子部品の製造方法の全ての過程が終了し、本発明に係る電子部品を得ることができる。必要に応じて絶縁基板1に設けられている全ての分割用溝を開く方向に応力を付与して分割すると、個々の電子部品を得ることができる。ここで「必要に応じて」としたのは、基板固定冶具2の大きさによっては、図2に示した全ての工程を経た後にかかる分割工程を実施し、その後第3〜第5の工程を実施する場合があることを考慮したものである。
【0022】
本発明の半田ボールを用いる電子部品の製造方法において、量産性を考慮すると、第3〜第5の工程が、絶縁基板1及び基板固定冶具2を搬送させながらの一連の工程であることが好ましい。その工程の具体例について、図3を参照しながら説明する。搬送手段は、市販のベルトコンベアからなる搬送装置13である。搬送装置13の上面では、図3の左から右へとワークが搬送されていく。搬送装置13上面A地点は、半田ボール3が保持された基板固定冶具2を載置する地点である。そしてB地点では図2に示した全ての工程を経た絶縁基板1を基板固定冶具2開口部へと図1(a)に示すように嵌め合わせる地点である。かかる嵌め合わせ工程は、絶縁基板1と基板固定冶具2との位置合わせが困難な場合があるため、一旦搬送装置13の搬送を止めた状態で行うことが好ましい。また、この位置合わせには、画像処理技術の採用などが好ましい。その場合、絶縁基板1のランド6が形成されていない面を吸引保持し、絶縁基板1の持ち上げ・移動等を数値制御等することが考えられる。かかる吸引保持は、絶縁基板1面が実質的に平滑であるため、容易に実現できると考えられる。
【0023】
上記B地点での第3の工程を終了すると、搬送装置13の作動により絶縁基板1及び基板固定冶具2は、リフロー炉12に入っていく。ここで上述した半田ペースト、ランド6及び半田ボール3の融合がなされる(第4の工程)。そして更なる搬送装置13の作動により絶縁基板1及び基板固定冶具2は、リフロー炉12を出て室温放置の状態となり、自然冷却され、半田ペーストが固化(安定化)する(第5の工程)。十分に冷却された頃を見計らって、C地点で絶縁基板1及び基板固定冶具2を回収する。これで第3〜第5の工程を一連の工程とすることができた。
【0024】
本例では電子部品として、共通電極11を有するネットワーク抵抗器の製造方法について説明した。しかし本発明はこれに限定されないことは言うまでもないことである。他に、電子部品の素子が抵抗素子及び/又はキャパシタ素子であり、当該素子が多連又はネットワーク素子として絶縁基板1面に形成されるもの等にも適用できる。
【0025】
また本例では第3〜第5の工程を、絶縁基板1を基板固定冶具2の上にする位置関係で実施しているが、その逆の位置関係とできることは言うまでもない。但し本例の位置関係とすることで、半田ボール3の自重が絶縁基板1から突出する半田ボール3高さを一層均一にする点で好ましい。
【0026】
また本例では、「絶縁基板1面及び/又は基板固定冶具2が、当該絶縁基板1面に沿う方向における、当該絶縁基板1と基板固定冶具2との相対位置関係を一定にする手段」を、図1(a)に示す、基板固定冶具2開口部への絶縁基板1外端の嵌め合せとしたが、本発明を実施するにあたり、かかる手段に限定されないことは言うまでもない。例えば固定部材の使用等が好適である。
【0027】
また本例では、絶縁基板1に分割用溝を設け、当該溝を開く方向に応力を付与して分割することにより、大型の絶縁基板1から個々の電子部品サイズの絶縁基板1を得たが、当該分割の手段はこれに限定されないことは言うまでもない。例えばダイヤモンドブレードを高速で回転させ、絶縁基板1を切断する、いわゆるダイシングによることも可能である。この場合、大型の絶縁基板1には溝は不要となる。
【0028】
【発明の効果】
本発明により、絶縁基板の平滑面に確実に半田ボールを固定することができた。また半田ボールを用いる電子部品の半田ボール高さの均一化を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明に係る絶縁基板と基板固定冶具とを嵌め合せる前の状態を示した斜視図であり、(b)は、絶縁基板と基板固定冶具とを嵌め合せた後の断面概要図である。
【図2】本発明の実施の形態の一部を説明する図であり、絶縁基板面に素子を形成する過程を示す図である。
【図3】本発明にかかる第3の工程〜第5の工程を一連の工程とする様子の一例を示す図である。
【図4】従来の、絶縁基板の平滑面に半田ボールを固定する技術を示す図である。
【符号の説明】
1.絶縁基板
2.基板固定冶具
3.半田ボール
4.導体ペースト
5.貫通口
6.ランド
7.抵抗体
8.ガラス
9.トリミング溝
10.オーバーコート
11.共通電極
12.リフロー炉
13.搬送装置
51.絶縁基板
52.基板固定冶具
53.半田ボール
54.導体ペースト
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component using a solder ball.
[0002]
[Prior art]
The insulating substrate surface constituting the electronic component is substantially smooth, has an electrode land at a predetermined position on the insulating substrate surface, and a solder ball is fixed on the land. U.S. Pat. No. 6,326,677 discloses that disclosure. This publication proposes a configuration using solder balls for terminals of a so-called chip network resistor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
One of the difficulties in realizing the above configuration is a means for fixing a solder ball at a position to be a terminal. The reason is that the solder balls easily roll on the insulating substrate surface which is a smooth surface. Also, as shown in FIG. 4, a conductive paste 54 such as a solder paste is provided on the insulating substrate 51, and the solder balls 53 are temporarily fixed on the surface of the insulating substrate 51 on the solder paste, and then the conductive paste 54 is cured by heating. By doing so, means for fixing the insulating substrate 51 and the solder balls 53 is also conceivable. However, in this case, the scattering force of the volatile component of the conductive paste 54 or the deformation due to the modification of the conductive paste 54 may move the solder balls 53, and the adjacent solder balls 53 may be stuck.
[0004]
Therefore, an object to be solved by the present invention is to securely fix a solder ball to a smooth surface of an insulating substrate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the surface of an insulating substrate constituting an electronic component is substantially smooth, and has an electrode land at a predetermined position on the surface of the insulating substrate, and a solder ball is fixed on the land. In the method for manufacturing an electronic component using the solder balls 3 of the present invention, the insulating substrate 1 and / or the substrate fixing jig 2 are arranged so that the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig are in a direction along the insulating substrate 1 surface. The substrate fixing jig 2 has means for holding the solder ball 3 at a position facing the land 6 when the fixed positional relationship is established. After passing through a first step of disposing a conductive paste 4 on the land 6, a second step of holding the required amount of solder balls 3 in the substrate fixing jig 2, and a second step, the insulating step is performed. Substrate with fixed positional relationship with substrate 1 A third step of mounting the insulating substrate 1 having undergone the first step on the fixed jig 2 so that the conductive paste 4 and the solder balls 3 are in contact with each other, and the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig having undergone the third step. 2 is a heating step in which the conductive paste 4 is denatured and the solder balls 3 are not substantially melted while the mounting state is maintained, and the conductive paste 4 denatured after the fourth step is stable. And a fifth step of forming
[0006]
The expression “substantially smooth” refers to the case where an element or the like is arranged on the large-sized insulating substrate 1 and then divided into individual electronic components along the slit formed on the surface of the insulating substrate 1. This is because the presence of grooves or other protrusions formed on the surface of the insulating substrate 1 irrelevant to the fixation of the solder balls 3 is regarded as “unsmooth” and the present invention is not interpreted narrowly.
[0007]
The above-mentioned “means for making the relative position between the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 constant in the direction along the surface of the insulating substrate 1 and / or the substrate fixing jig 2” is, for example, as shown in FIG. The fitting of the insulating substrate 1 to the opening of the substrate fixing jig 2 as shown in FIG. In the example shown in FIG. 1, since the inner wall of the side surface of the container having the through hole 5 but having the bottom has substantially the same shape as the outer end of the insulating substrate 1, the insulating member is insulated as shown in FIG. When the substrate 1 is inserted into the substrate fixing jig 2, the relative positional relationship between the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 in the direction along the surface of the insulating substrate 1 can be kept constant.
[0008]
The “means for holding the solder ball 3 at a position facing the land 6 when the fixed positional relationship is provided” of the substrate fixing jig 2 is, for example, a land to the insulating substrate 1 in the fixed positional relationship. 6 and the conductive paste 4 are designed such that the positions where the solder balls 3 are held in the substrate fixing jig 2 are matched with the positions where the solder balls 3 are held in advance.
[0009]
The “means for holding the solder balls 3” included in the substrate fixing jig 2 can hold the solder balls 3 on the substrate fixing jigs 2 at a plurality of positions where the solder balls 3 are to be held, for example, as shown in FIG. 1. It has a concave portion or through hole 5 of a size. As a result of the presence of the recess or through-hole 5, the easily rolled solder ball 3 rolls, and as a result, partially falls into the recess or through-hole 5 and is retained thereafter. In this holding state, a part of the solder ball 3 needs to be exposed above the concave portion or the through hole 5. The reason is that the third step of making contact with the conductive paste 4 arranged on the land 6 on the surface of the insulating substrate 1 is to be halted thereafter. Further, even when a concave portion is employed as a means for holding the solder ball 3, it is preferable that the concave portion has a hole for sucking the solder ball 3, and the suction hole communicates with the outside of the substrate fixing jig 2. . In order to increase the work efficiency of holding the solder balls 3 in the recesses or through holes 5, the case where air is sucked from the outside of the substrate fixing jig 2 is considered.
[0010]
In the “second step”, “the board fixing jig 2 holds the necessary amount of solder balls 3”, for example, before the second step, more solder balls 3 are supplied to the board fixing jig 2 than necessary. It is preferable to have a mechanism for collecting the surplus solder balls 3 from the substrate fixing jig 2 after the second step and before the third step. Specifically, after supplying more solder balls 3 than necessary to the bottom surface of the container of the substrate fixing jig 2 in FIG. 1, the solder ball 3 is rolled in the container by tilting or vibrating the substrate fixing jig 2. Then, the solder balls 3 are gradually held in the openings of the through holes 5. When the solder balls 3 are held in all the openings of the through holes 5, the solder balls 3 are provided on the side surfaces of the board fixing jig 2 not shown in FIG. Out of the board fixing jig 2 and collect it.
[0011]
As the “conductive paste” in the third step, for example, a solder paste or a conductive adhesive can be suitably used. When the solder paste is used, the “denaturation” of the solder paste in the fourth step is “melting”, and the “stabilization” of the solder paste in the fifth step is “solidification”. When the thermosetting conductive adhesive is used, the “modification” of the thermosetting conductive adhesive in the fourth step is “the progress of curing”, and the “deformation” of the solder paste in the fifth step is "Stabilization" is "stopping the progress of curing" by, for example, cooling. When a material other than a solder paste or a thermosetting conductive adhesive is used as the “conductive paste”, the terms “denaturation” and “stabilization” can be interpreted accordingly. The means for disposing the conductive paste 4 on the land 6 in the "first step" is preferably screen printing, for example, in view of mass productivity.
[0012]
According to the method for manufacturing an electronic component using the solder ball 3 of the present invention described above, the solder ball can be securely fixed even on the smooth surface of the insulating substrate 1, and the problem to be solved by the present invention is as follows. Clearly, it can be solved. In addition, in the unit substrate fixing jig 2, the height of the solder balls 3 protruding from the insulating substrate 1 can be made uniform by unifying the shape of the concave portion or the through hole 5. This is because the board fixing jig 2 can be a member for adjusting the height of the solder ball 3.
[0013]
It is extremely difficult to make the solder balls 3 uniform in height by the method of fixing the solder balls 53 described with reference to FIG. This is because it is impossible to predict how the solder balls 53 solidify while contacting the conductive paste 54. If a single electronic component has four or more solder balls 3 as terminals, if one of the solder balls 3 is smaller than the other solder balls 3 and has a lower projecting height, the electronic component is placed on the circuit board. When the surface is mounted, the small solder balls 3 may not be able to be reliably electrically connected to the circuit board. Therefore, it is very important to make the height of the solder ball 3 uniform in the unit electronic component.
[0014]
In this regard, in the present invention, the heights of the solder balls 3 can be made uniform among the unit electronic components by performing the third to fifth steps particularly in a positional relationship where the insulating substrate 1 is placed on the substrate fixing jig 2. Be certain. The reason is described below. In the third step, the insulating substrate 1 is mounted on the substrate fixing jig 2 so that the conductive paste 4 and the solder balls 3 are in contact with each other, and this mounting state is maintained until the fifth final step. Therefore, even if only one small solder ball 3 is sunk, the small solder ball 3 is not buried deep in the conductive paste 4 and the other solder ball 3 held by the substrate fixing jig 2 is not buried. This is to end the final process while maintaining the same holding state.
[0015]
The unevenness of the height of the solder ball 3 in the unit electronic component tends to occur particularly when the land 6 is formed in a thick film by a screen printing method or the like. This is because it is difficult to make the film thickness uniform. However, in particular, for the above reason, in the present invention, even when the land 6 is formed as a thick film, the height of the solder ball 3 in the unit electronic component is unlikely to be uneven. Therefore, the adoption of the present invention is advantageous for an electronic component having a thick land 6.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A large insulating substrate 1 made of alumina ceramic is prepared. On one surface of the large-sized insulating substrate 1 are provided vertical and horizontal dividing grooves, and the smallest unit of the insulating substrate 1 after the division constitutes a unit electronic component. The process of forming elements and the like on the surface of the large insulating substrate 1 having the groove will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the minimum unit of the insulating substrate 1 is shown.
[0017]
First, an Ag-Pd-based conductive paste is screen-printed on the insulating substrate 1 shown in FIG. 2 and then fired to obtain the electrode 12 and land 6 and the common electrode 11 and land 6 for the device (FIG. )). Next, a metal glaze-based resistor paste mainly composed of ruthenium oxide and glass frit is screen-printed so as to be in contact with both the common electrode 11 and the electrode 12, and then fired to obtain the resistor 7 (FIG. 2B). )). Next, a glass paste is screen-printed so as to cover the resistor, and then fired to obtain a glass film 8 (FIG. 2C). Next, a step of forming a trimming groove 9 in the resistor 7 by laser irradiation and adjusting the resistance in order to make the resistance of the resistor composed of the electrode 12, the common electrode 11 and the resistor 7 a desired value. (FIG. 2D). At this time, the film of the glass 8 acts to minimize damage to the entire resistor 7. Next, the overcoat 10 is screen-printed with an epoxy resin-based paste to protect the entire resistance element, and then the epoxy resin paste is cured by heating (FIG. 2E). When disposing the overcoat 10, the necessary lands 6 of the electrode 12 and the common electrode 11 are exposed (FIG. 2E). Next, a solder paste as the conductive paste 4 is disposed on the land 6 by screen printing as shown in FIG. 2F (first step).
[0018]
As shown in FIG. 1 (a), the insulating substrate 1 having the resistance element obtained through the above process is transferred to the opening of the substrate fixing jig 2 made of alumina ceramic having the solder balls 3 held on the bottom surface of the container. Fit. At this time, the position of the land 6 of the insulating substrate 1 and the position of the held solder ball are opposed to each other in the fitted state. As a result, the solder paste and the solder balls 3 come into contact as shown in the cross-sectional view of FIG. 1B (third step).
[0019]
The holding method (second step) is performed according to the following procedure. First, an excessive amount of solder balls 3 is supplied from the opening of the board fixing jig 2 into the container. The diameter of the solder ball 3 is larger than the through hole 5 in the bottom surface of the container. Next, an excessive amount of the solder ball 3 is rolled in the container. Then, a part of the solder ball 3 falls into the through hole 5 and is held there. When all the through holes 5 hold the solder balls 3, the lid closing the collecting hole provided on the side surface of the container is removed, and the surplus solder balls 3 are discharged out of the board fixing jig 2 from the collecting holes. . At this time, in order to facilitate the holding of the solder balls, it is preferable that the through-hole 5 is formed in a tapered shape that spreads upward. The shape of the through-hole 5 can be changed by adjusting the shape of a molding die of alumina ceramic constituting the substrate fixing jig.
[0020]
While maintaining the positional relationship between the substrate fixing jig 2 and the insulating substrate 1 shown in FIG. 1B, the solder paste is melted, but the solder balls 3 are heated for a predetermined time at a temperature at which the solder balls 3 are not substantially melted (fourth). Process). When one of the solders having different melting points, such as the solder ball 3 and the solder paste, is melted, a so-called solder erosion phenomenon occurs on the other surface layer, and a new alloy layer is formed at the interface between the two. Merges. In the case of this example, all of the solder paste and the surface layer of the solder ball 3 are fused. In the present specification, including such a fusion state of the solder balls 3, it is expressed as “the solder balls 3 do not substantially melt”. If the fusion is not sufficient, it is preferable to previously provide a layer having substantially the same composition as the solder paste or a layer having substantially the same melting point on the surface of the solder ball 3 by barrel plating or the like. A similar fusion phenomenon also occurs for the land 6 and the solder paste on which the thick film is formed. If the land 6 and the solder paste are not sufficiently fused, it is preferable to previously provide a layer having substantially the same composition as the solder paste or a layer having substantially the same melting point on the surface of the land 6 by electroless plating or the like.
[0021]
By cooling the substrate fixing jig 2 and the insulating substrate 1 that have been heated and fused in this manner by leaving them at room temperature or the like, the fused state is fixed and becomes stable (fifth step). As described above, all the steps of the method for manufacturing an electronic component using the solder ball of the present invention are completed, and the electronic component according to the present invention can be obtained. If necessary, individual electronic components can be obtained by applying a stress in the opening direction of all the dividing grooves provided on the insulating substrate 1 and dividing the parts. Here, “as needed” means that, depending on the size of the substrate fixing jig 2, such a dividing step is performed after passing through all the steps shown in FIG. 2, and then the third to fifth steps are performed. This is in consideration of the possibility of implementation.
[0022]
In the method for manufacturing an electronic component using the solder ball of the present invention, in consideration of mass productivity, the third to fifth steps are preferably a series of steps while transporting the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2. . A specific example of the process will be described with reference to FIG. The conveying means is a conveying device 13 including a commercially available belt conveyor. On the upper surface of the transfer device 13, the work is transferred from left to right in FIG. The point A on the upper surface of the transfer device 13 is a point where the substrate fixing jig 2 holding the solder balls 3 is placed. The point B is a point where the insulating substrate 1 having undergone all the steps shown in FIG. 2 is fitted into the opening of the substrate fixing jig 2 as shown in FIG. Since it may be difficult to position the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 in such a fitting step, it is preferable to perform the fitting step with the transport of the transport device 13 stopped once. In addition, it is preferable to use an image processing technique for the alignment. In this case, it is conceivable that the surface of the insulating substrate 1 where the lands 6 are not formed is sucked and held, and the lifting and movement of the insulating substrate 1 are numerically controlled. It is considered that such suction holding can be easily realized because the surface of the insulating substrate 1 is substantially smooth.
[0023]
When the third step at the point B is completed, the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 enter the reflow furnace 12 by the operation of the transfer device 13. Here, the above-mentioned solder paste, land 6 and solder ball 3 are fused (fourth step). Then, by the further operation of the transfer device 13, the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 leave the reflow furnace 12 and are left at room temperature, are naturally cooled, and the solder paste is solidified (stabilized) (fifth step). . When it is time to cool sufficiently, the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 are collected at the point C. Thus, the third to fifth steps could be made a series of steps.
[0024]
In the present embodiment, a method for manufacturing a network resistor having a common electrode 11 as an electronic component has been described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this. In addition, the present invention can be applied to a case where the element of the electronic component is a resistance element and / or a capacitor element, and the element is formed on the surface of the insulating substrate 1 as a multiple or network element.
[0025]
Further, in the present example, the third to fifth steps are performed with the positional relationship in which the insulating substrate 1 is placed on the substrate fixing jig 2, but it goes without saying that the positional relationship can be reversed. However, the positional relationship of the present embodiment is preferable in that the self-weight of the solder ball 3 makes the height of the solder ball 3 protruding from the insulating substrate 1 more uniform.
[0026]
In this example, “means for keeping the relative positional relationship between the insulating substrate 1 and the substrate fixing jig 2 in a direction along the surface of the insulating substrate 1 and / or the substrate fixing jig 2” is used. Although the outer end of the insulating substrate 1 is fitted to the opening of the substrate fixing jig 2 shown in FIG. 1A, it goes without saying that the present invention is not limited to such means. For example, it is preferable to use a fixing member.
[0027]
Further, in this example, the insulating substrate 1 is provided with a dividing groove, and a stress is applied in a direction in which the groove is opened to divide the insulating substrate 1 to obtain the insulating substrate 1 of each electronic component size from the large insulating substrate 1. Needless to say, the division means is not limited to this. For example, a so-called dicing method in which a diamond blade is rotated at a high speed to cut the insulating substrate 1 can be used. In this case, the large-sized insulating substrate 1 does not need a groove.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, the solder balls can be securely fixed to the smooth surface of the insulating substrate. Further, the height of the solder ball of the electronic component using the solder ball can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing a state before an insulating substrate and a substrate fixing jig according to the present invention are fitted together, and FIG. 1B is a perspective view showing a state where the insulating substrate and the substrate fixing jig are fitted together. It is a sectional outline figure after.
FIG. 2 is a diagram illustrating a part of the embodiment of the present invention and is a diagram illustrating a process of forming an element on an insulating substrate surface.
FIG. 3 is a diagram showing an example of how the third to fifth steps according to the present invention are formed as a series of steps.
FIG. 4 is a view showing a conventional technique for fixing a solder ball to a smooth surface of an insulating substrate.
[Explanation of symbols]
1. 1. Insulating substrate 2. Board fixing jig Solder ball4. Conductive paste5. Through hole 6. Land 7. Resistor 8. Glass 9. Trimming groove 10. Overcoat 11. Common electrode 12. Reflow furnace 13. Transfer device 51. Insulating substrate 52. Substrate fixing jig53. Solder ball 54. Conductor paste

Claims (11)

電子部品を構成する絶縁基板面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板面の所定位置に電極ランドを有し、当該ランド上に半田ボールが固定される、半田ボールを用いる電子部品の製造方法であって、
上記絶縁基板面及び/又は基板固定冶具が、当該絶縁基板面に沿う方向における、当該絶縁基板と基板固定冶具との相対位置関係を一定にする手段を有し、
上記基板固定冶具は、上記一定の位置関係とした場合の、上記ランドと対向する位置に半田ボールを保持する手段を有し、
上記ランド上に導電ペーストを配する第1の工程と、
上記基板固定冶具に、必要分の半田ボールを保持させる第2の工程と、
第2の工程を経た後に、上記絶縁基板との位置関係を一定にした基板固定冶具に、第1の工程を経た絶縁基板を、上記導電ペーストと半田ボールとが接触するよう装着する第3の工程と、
第3の工程を経た絶縁基板及び基板固定冶具を、上記装着状態を維持したまま、上記導電ペーストが変性し、且つ半田ボールが実質的に溶融しない加熱をする第4の工程と、
第4の工程後に変性した導電ペーストが安定化させる第5の工程とを経ることを特徴とする、半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
A method of manufacturing an electronic component using a solder ball, wherein an insulating substrate surface constituting the electronic component is substantially smooth, has an electrode land at a predetermined position on the insulating substrate surface, and a solder ball is fixed on the land. And
The insulating substrate surface and / or the substrate fixing jig has means for keeping a relative positional relationship between the insulating substrate and the substrate fixing jig in a direction along the insulating substrate surface,
The substrate fixing jig has means for holding a solder ball at a position facing the land when the fixed positional relationship is set,
A first step of disposing a conductive paste on the land;
A second step of holding the necessary amount of solder balls on the board fixing jig;
After passing through the second step, the insulating substrate passed through the first step is mounted on a substrate fixing jig having a constant positional relationship with the insulating substrate so that the conductive paste and the solder balls are in contact with each other. Process and
A fourth step of heating the insulating substrate and the substrate fixing jig that have undergone the third step, while maintaining the mounted state, in which the conductive paste is modified and the solder balls are not substantially melted;
And a fifth step of stabilizing the modified conductive paste after the fourth step. A method for manufacturing an electronic component using a solder ball, comprising:
導電ペーストが、半田ペースト又は導電性接着剤であることを特徴とする請求項1記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。2. The method for manufacturing an electronic component using solder balls according to claim 1, wherein the conductive paste is a solder paste or a conductive adhesive. 電子部品の素子が、電極ランドを有するのと同一の絶縁基板面に配されることを特徴とする請求項1又は2記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。3. The method for manufacturing an electronic component using solder balls according to claim 1, wherein the elements of the electronic component are arranged on the same insulating substrate surface having the electrode lands. 電極ランドが、厚膜形成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。The method for manufacturing an electronic component using a solder ball according to claim 1, wherein the electrode lands are formed with a thick film. 電子部品の素子が抵抗素子及び/又はキャパシタ素子であり、当該素子が多連又はネットワーク素子として絶縁基板面に形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。The solder ball according to claim 1, wherein the element of the electronic component is a resistance element and / or a capacitor element, and the element is formed on a surface of the insulating substrate as a multiple or network element. A method of manufacturing an electronic component to be used. 絶縁基板と基板固定冶具との相対位置関係を一定にする手段が、基板固定冶具が有する開口部への絶縁基板の嵌め合せであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。The means for keeping the relative positional relationship between the insulating substrate and the substrate fixing jig constant is fitting of the insulating substrate into an opening of the substrate fixing jig, according to any one of claims 1 to 5, wherein An electronic component manufacturing method using solder balls. 基板固定冶具が有する、半田ボールを保持する手段が、当該半田ボールを保持すべき複数位置の基板固定冶具部分に、それぞれ半田ボールを保持可能な大きさの凹部又は貫通口を有することであり、当該保持状態で半田ボールの一部が当該凹部又は貫通口よりも上に露出することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。The means for holding the solder ball, which the substrate fixing jig has, is that the substrate fixing jig portion at a plurality of positions to hold the solder ball has a concave portion or a through hole having a size capable of holding the solder ball, The method for manufacturing an electronic component using a solder ball according to claim 1, wherein a part of the solder ball is exposed above the concave portion or the through hole in the holding state. 凹部内に半田ボール吸引用穴があり、当該吸引用穴が基板固定冶具の外側まで通じていることを特徴とする請求項7記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。8. The method for manufacturing an electronic component using a solder ball according to claim 7, wherein a solder ball suction hole is provided in the recess, and the suction hole communicates with the outside of the substrate fixing jig. 第2の工程前に基板固定冶具へ必要分より多い半田ボールを供給し、第2の工程後且つ第3の工程前に余剰分の半田ボールを基板固定冶具から回収する機構を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。A mechanism is provided that supplies more solder balls than necessary to the substrate fixing jig before the second step, and collects excess solder balls from the substrate fixing jig after the second step and before the third step. A method for manufacturing an electronic component using the solder ball according to claim 1. 第3〜第5の工程が、絶縁基板を基板固定冶具の上にする位置関係で実施することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。The method of manufacturing an electronic component using a solder ball according to any one of claims 1 to 9, wherein the third to fifth steps are performed in a positional relationship in which the insulating substrate is placed on a substrate fixing jig. 第3〜第5の工程が、絶縁基板及び基板固定冶具を搬送させながらの一連の工程であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。11. The method for manufacturing an electronic component using a solder ball according to claim 1, wherein the third to fifth steps are a series of steps while transporting the insulating substrate and the substrate fixing jig. .
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