JP2007027155A - 微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸の大きい基板に設けられた微小のはんだ付けランドに対して、微量のはんだを安定して且つ確実に供給できる。
【解決手段】
微細電子部品２２を基板２に装着する際に、微細電子部品２２を装着すべき基板２表面の微小はんだ付けランド２０，２０にはんだを供給する方法であって、微小はんだ付けランド２０，２０の略直上に細長状のキャピラリー１８を配置して、このキャピラリー１８からはんだ線１４を供給し、トーチ電極によってはんだ線１４先端にはんだボール１４ａを溶融形成して、キャピラリー１８を下降させてはんだボール１４ａを微小はんだ付けランド２０，２０に接合してはんだ供給する。
【選択図】図４

Description

本発明は、微細電子部品を装着する基板表面の微小はんだ付けランドにはんだを供給する方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する際、基板のはんだ付けランドにクリームはんだを塗布し、このはんだ付けランド上に電子部品の端子を載置して、クリームはんだを加熱溶融させることによって、電子部品と基板のはんだ付けランドとをはんだ接合する。

従来、基板へクリームはんだを供給する方法として、スキージ及びメタルマスク等を用いるスクリーン印刷法がある（例えば特許文献１参照）。このスクリーン印刷法は、図５に示すよう、レジスト５１が塗布された基板５０上に、メタルマスク５３を当接させ、その上でクリームはんだ５４をスキージ５５の摺動により回転させることにより、メタルマスク５３の開口部を通じてクリームはんだ５４を基板５０のはんだ付けランド５２上に印刷する（図５（ａ）参照）。その後、メタルマスク５３を取り除くことにより、はんだ付けランド５２に必要なクリームはんだ５４を供給する（図５（ｂ）参照）。

又、基板へはんだを供給する別の方法及び装置として、ディスペンサによるはんだ塗布法がある（例えば特許文献２参照）。このはんだ塗布法は、図６の如く、レジスト６１が塗布された基板６０を準備し、シリンジ６３内のクリームはんだ６５を、圧縮エアーでニードル６４から吐出して、クリームはんだ６５をはんだ付けランド６２へ供給する。

ところが、スクリーン印刷法では、凹凸の大きい基板に対してはんだ印刷することが難しい。又、ディスペンス塗布法においては、微細な電子部品を装着する微小なはんだ付けランドに対し、エアー圧力の制御では、適量の微量なはんだを安定して供給することができない。
特開２００４−２０９９３４号公報 特開平５−２１８６２９号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、前記した問題に鑑みて、凹凸の大きい基板に設けられた極微小なはんだ付けランドに対して、微量のはんだを安定して且つ確実に供給可能なはんだ供給方法を提供することにある。

前記した課題を解決するため、本発明に係るはんだ供給方法は、微細電子部品を基板に装着する際に、微細電子部品を装着すべき基板表面の微小はんだ付けランドにはんだを供給する方法であって、微小はんだ付けランドの略直上に細長状のキャピラリーを配置して、キャピラリーからはんだ線を供給し、トーチ電極によってはんだ線先端にはんだボールを溶融形成して、キャピラリーを下降させてはんだボールを微小はんだ付けランドに接合してはんだ供給する。

好ましくは、前記基板が凹状構造を有しており、この凹底部に前記微小はんだ付けランドが設けられている。

さらに好ましくは、前記はんだボールを、微小はんだ付けランドに装着される微細電子部品の載置位置の外側に供給する。

前記キャピラリーを超音波振動させて、はんだボールを塑性変形させ、微小はんだ付けランドへ接合させても良い。

又、前記キャピラリーの一部又は全部がルビー製であっても良い。

本発明に係る基板へのはんだ供給方法は、先端が細長いキャピラリーを用いて、はんだ線の先端に形成されたはんだボールをはんだ付けランドへ供給するので、凹凸の大きな基板に設けられた微小なはんだ付けランドに対しても、高精度で且つ安定して微量のはんだを供給することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る基板へのはんだ供給方法について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るはんだ供給方法の一実施例を説明するための全体側面図である。図２は、基板付近を拡大して示す斜視図である。図３は、本発明に係るはんだ供給の手順を説明するための図である。図４は、はんだ供給後の状態を示す一部断面図である。

図１において、符号１はバンプボンダーである。図１に示すように、バンプボンダー１は、内部に制御装置や駆動機構等を有する本体部１０を備えており、この本体部１０の上に、ボンディングステージ１９が設けられている。このボンディングステージ１９に、クランプ又は真空吸着により、基板２が設置されている。

本体部１０は、ＸＹ方向に移動可能なＸＹテーブル１１を備えている。ＸＹテーブル１１は、はんだワイヤスプール１３を備えたボンディングヘッド１２が固着されている。これにより、ボンディングヘッド１２は、ＸＹステージ１１を介して、ＸＹ方向へ移動可能なよう構成されている。はんだワイヤスプール１３は、基板２へはんだを供給するための長尺なはんだ線１４が巻き付けられている。

ボンディングヘッド１２は、水平方向にのびる円柱状の超音波ホーン１６を有している。この超音波ホーン１６は、上下方向に移動可能である。超音波ホーン１６の先端に、把持部１６ａを介して、細長状のキャピラリー１８が設けられている（図２参照）。このキャピラリー１８は、超音波ホーン１６によって超音波振動するよう構成されている。又、キャピラリー１８は、全部又は一部がルビー製であり、はんだ線１４がキャピラリー１８に詰まり難いという効果がある。尚、キャピラリー１８は、アルミナ（セラミック）やタングステンカーバイド等であってもよい。

ボンディングヘッド１２は、キャピラリー１８の先端部に対して、トーチ電極１７を支持している。さらに、ボンディングヘッド１２は、上方から供給されたはんだ線１４を把持して位置固定する上下動可能なワイヤクランパー１５を支持している。そして、ボンディングヘッド１２は、ガイド部１２ａを支持している。このガイド部１２ａによって、はんだ線１４が、はんだワイヤスプール１３からワイヤクランパー１５へ導かれ、キャピラリー１８先端へ供給される。

次に、はんだ供給の手順について詳細に説明する。図２の如く、ボンディングステージ１９に設置された基板２は、長方形状であって周囲に垂直壁２ｂを有する凹状構造である。この凹状構造の基板２は、凹底部２ａに電子部品（本例では０．６ｍｍ×０．３ｍｍ以下）を装着する一対のはんだ付けランド２０が設けられている。ボンディングステージ１９は、予め１００℃乃至１８０℃に加熱されている。そして、ＸＹステージ１１をＸＹ方向に移動させ、超音波ホーン１６を介して、キャピラリー１８から垂下するはんだ線１４の先端部１４ａを、はんだ供給するはんだ付けランド２０の直上へ位置させる。はんだ線１４の直径は、約４０μｍ乃至６０μｍである。

図３（ａ）に示すように、トーチ電極１７ではんだ線１４の先端に形成された、約８０μｍのはんだボール１４ａを、はんだ付けランド２０の略直上へ配置し、その後、図３（ｂ）の如く、超音波ホーン１６を介して、キャピラリー１８を下降させる。その際、はんだワイヤクランパー１５は、開放している。図３（ｂ）の状態で、超音波ホーン１６の超音波振動子を振動させ、超音波熱圧着方法で、はんだボール１４ａをはんだ付けランド２０上で塑性変形させ接合させる。

図３（ｃ）の如く、この変形によって、はんだボール１４ａがはんだ付けランド２０上ではんだバンプ１４ｂとなり接合され、ワイヤクランパー１５が閉じてはんだ線１４を把持し、この状態で、超音波ホーン１６を介してクランパー１５及びキャピラリー１８が上方移動し、はんだバンプ１４ｂの上部先端で、はんだ線１４を引きちぎるように切断する。

その後、高電圧電源から供給された数千ボルトの電圧を、トーチ電極１７からはんだ線１４先端に放電させる。この放電により、はんだ線１４が溶融し、図３（ｄ）に示すように、キャピラリー１８の先端からのはんだ線１４に、はんだボール１４ａが形成される。そして、ＸＹステージ１１により、超音波ホーン１６を介してキャピラリー１８等を、次のはんだ供給の対象となるはんだ付けランド２０へ移動させ、図３（ａ）乃至（ｄ）の動作によって、はんだボール１４ａの形成及びはんだランド２０へのはんだの接合等を繰り返し、基板２０のはんだ付けランド２０へ適量なはんだバンプ１４ｂを供給する。

図４に示すように、一対のはんだ付けランド２０，２０の間に、電子部品２２とのはんだ接合を補助するためのフラックス２１を塗布する。このフラックス２１は、ディスペンサ等により供給する。又、はんだ付けランド２０，２０上に供給するはんだバンプ１４ｂは、上部が突出した形状で、電子部品２２をこの１４ｂ上に載置しても安定しないので、電子部品２２をフラットなはんだ付けランド２０，２０に載置できるよう、はんだバンプ１４ｂを、電子部品２２の載置位置の外側へ供給している。なお、はんだバンプ１４ｂ上に、電子部品２２を載置する場合は、はんだバンプ１４ｂを機械的に平坦化する。

その後、電子部品２２を、チップマウンター等の部品搭載機により、一対のはんだ付けランド２０，２０を跨ぐように搭載する。この際、フラックス２１の表面張力によって、電子部品２２の位置がズレなく安定する。そして、リフロー等の加熱で、はんだパンプ１４ｂを溶融させ、電子部品２２とはんだ付けランド２０，２０とを接合する。

前記のように、本発明に係るはんだ供給方法では、はんだバンプ１４ｂの形成・接合に、先端が細長いキャピラリー１８を用いるので、凹構造の基板２に対しても、凹底部２ａのはんだ付けランド２０へ微量のはんだを高精度に供給することができる。

本体部１０内に設けられた制御装置等により、はんだバンプ１４ｂのバンプ数を増減させ、はんだ供給量を高精度に制御することができる。さらに、トーチ電極１７によってはんだ線１４を溶融させるスパーク時間をコントロールしたり、はんだ線１４の線径を選択することにより、はんだボール１４ａの直径を変更でき、供給はんだ量を、電子部品やはんだ付けランドの大きさに合わせて簡単に変更することもできる。

本発明に係るはんだ供給方法の一実施例を説明するための全体側面図である。 基板付近を拡大して示す斜視図である。 はんだ供給の手順を説明するための図である。 はんだ供給後の状態を示す一部断面図である。 スクリーン印刷法を説明するための図である。 ディスペンスによるはんだ塗布法を説明するための図である。

符号の説明

１ バンプボンダー
２ 基板
２ａ 凹底部
１０ 本体部
１１ ＸＹステージ
１２ ボンディングヘッド
１２ａ ガイド部
１３ はんだワイヤスプール
１４ はんだ線
１４ａ はんだボール
１４ｂ はんだバンプ
１５ ワイヤクランパー
１６ 超音波ホーン
１７ トーチ電極
１８ キャピラリー
１９ ボンディングステージ
２０ はんだ付けランド

Claims (5)

1. 微細電子部品を基板に装着する際に、前記微細電子部品を装着すべき基板表面の微小はんだ付けランドにはんだを供給する方法であって、前記微小はんだ付けランドの略直上に細長状のキャピラリーを配置して、該キャピラリーからはんだ線を供給し、トーチ電極によって前記はんだ線先端にはんだボールを溶融形成して、前記キャピラリーを下降させて前記はんだボールを前記微小はんだ付けランドに接合してはんだ供給することを特徴とする微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法。
2. 前記基板が凹状構造を有しており、この凹底部に前記微小はんだ付けランドが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法。
3. 前記はんだボールを、前記微小はんだ付けランドに装着される前記微細電子部品の載置位置の外側に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法。
4. 前記キャピラリーを超音波振動させて、前記はんだボールを塑性変形させ、前記微小はんだ付けランドへ接合させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法。
5. 前記キャピラリーの一部又は全部がルビー製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微小はんだ付けランドへのはんだ供給方法。

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