JP2007067039A - 半田ボールの搭載方法とこれを用いた半田バンプ付き絶縁基板およびモジュール部品 - Google Patents

Abstract

【課題】半田フラックスの転写量のばらつきを最小限にし、一度に半田ボールを搭載するエリアを拡大することのできる半田ボールの搭載方法を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁基板７のパッド８に、前記パッド８と対応した位置に凸部４を有する弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版１の凸部４を当接させ、前記パッド８に接着液６を付着させる工程と、前記接着液６を付着したパッド８上に半田ボール２を当接させることにより、前記パッド８上に前記半田ボール２を搭載する工程とを備えた半田ボールの搭載方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁基板に形成された多数の小型、高密度パッドに、半田ボールを搭載する方法に関するものである。

近年、電子機器の小型・多機能化に伴い、そこに使用される半導体素子の高密度化が図られ、それらを受ける側の絶縁基板との接続部分も非常に微細化されてきている。この微細な接続部分に、半導体素子を実装する技術の一つとして、半田ボール搭載技術がある。半田量が多く、かつ、半田量のばらつきを少なくする必要があるときには、半田ボールを搭載する方式が有効である。

図４は、先行技術である半田ボール搭載方法の基本構成を説明するための模式図である。

図４（ａ）において、半田ボール吸着ヘッド１１は、ヘッド本体２３の下方に半田ボール１２の嵌合する多数の透孔１４があいた半田ボールマスク１３を設ける。ヘッド本体２３には、透孔１４のそれぞれに連通する透孔１５があけられており、図示しない真空装置によって真空室１６内の空気を吸引すると、透孔１４に嵌合した半田ボール１２は、透孔１５の開口部を塞ぐように吸着される。

かかる半田ボール吸着ヘッド１１は、吸着解除だけで落下しない半田ボール１２を強制的に落下せしめ、半田ボール１２の搭載位置を正確ならしめるため、マスク１３はヘッド本体２３の下面に沿って、Ｘ−Ｙ２軸方向またはその何れか一方向に移動可能に構成する。

一方、図４（ｂ）において、所要の絶縁基板１７の表面には半田バンプ形成用パッド１８を形成し、多数の各パッド１８には、半田フラックス転写用治具１９のピン２０の下端に付着する半田フラックス２１を転写する。

次に、図４（ｃ）において、半田ボール吸着ヘッド１１を絶縁基板１７の上方に位置せしめ、半田ボール１２が半田フラックス２１に接する状態で半田ボール１２の吸着を解除すると、半田ボール１２はヘッド１１より落下し、図４（ｄ）に示す如く、半田フラックス２１の粘着力によって、パッド１８の上に搭載されることになる。

半田ボール１２の落下に際し、半田ボール１２の吸着解除だけで落下しないものは、マスク１３の移動、およびヘッド本体２３に衝撃力Ｇを印加することにより落下させる。衝撃力Ｇの印加にマスク１３の移動を併用することによって、多数の半田ボール１２は確実に落下するようになる。

次いで、図４（ｅ）に示す如く絶縁基板１７を、適当な程度に加熱したホットプレート２２に搭載し、パッド１８を半田ボール１２の溶融温度に加熱したのち冷却すると、図４（ｆ）に示す如く、半田ボール１２はパッド１８に融着されることになる。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平５−１２９３７４号公報

しかしながら、従来の構成のように、ピンで半田フラックスを転写する方法では、ピンの先端に半田フラックスを適量付着させることが困難であるだけでなく、転写する半田バンプ形成用パッドとピンとの間隔もばらつき易いことから、半田フラックスの転写量の過不足が発生し易くなる。例えば、半田フラックスの転写量が多過ぎた場合、半田フラックスが半田バンプ形成用パッド周辺にも濡れ広がって、隣接する半田バンプ形成用パッド間で繋がり、半田ボールの溶融時に、隣接する半田ボール同士が繋がって起こるショート不良を発生させる可能性が現れる。また、半田フラックスの転写量が少な過ぎた場合、半田フラックスの粘着力が弱くなり、半田ボールが絶縁基板に付着しない欠損不良が発生する可能性が現れる。

特に、半田バンプ形成用パッドとピンとの間隔のばらつきを最小限に抑えるために、一度に半田ボールを搭載できるエリアを限定する必要があり、生産性も悪く、更に絶縁基板の接続部分が微細化されれば、隣接する半田バンプ形成用パッドの間隔が近くなるため、半田フラックスの転写量のばらつきによる半田ボールのショート不良が発生し易くなる等の問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、半田フラックスの転写量のばらつきを最小限にし、一度に半田ボールを搭載するエリアを拡大することのできる半田ボールの搭載方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、絶縁基板の半田バンプ形成用パッドに半田ボールを形成する工程において、パッドと対応した位置に凸部を有する弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版を前記パッドに当接させて、前記浸透性材料に含浸させた接着液を前記パッドに付着させ、前記接着液を付着したパッド上に半田ボールを当接させることにより、選択的に前記半田ボールを搭載してなる方法とするものである。

本発明の半田ボールの搭載方法では、転写版をパッドに当接した際、転写版に含浸された接着液がパッド上に染み出し、転写版と同形状に転写されるため、隣接するパッド間で接着液が繋がることがなくなり、また転写版に弾性変形可能な材料を用いることで、広いエリアでも絶縁基板の凹凸に追従し、大判の絶縁基板に一括で接着液を転写することができるようになるため、生産性も向上させることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、本発明の特に請求項１〜４、６の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における半田ボールの搭載方法の基本構成を説明するための工程断面図である。

まず図１（ａ）に示すように、１は発泡性のゴム等の弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版で、絶縁基板７のパッド８と対応した位置に凸部４を有しており、転写版１の内部には、接着液６が浸透している。

次に、図１（ｂ）に示すように、接着液６を浸透させた転写版１の凸部４を絶縁基板７のパッド８に当接させ、転写版１側から負荷を加えることにより、接着液６をパッド８の表面に染み出させる。

その後、図１（ｃ）に示すように、等間隔に凹部５を形成したステージ３上に半田ボール２を等間隔に並べておき、次に図１（ｄ）の如く、パッド８上に接着液６を転写した絶縁基板７を裏返して、ステージ３上に並べられた半田ボール２に当接させ、絶縁基板７側から負荷を加えることにより、半田ボール２をパッド８上に付着させる。

更に、図１（ｅ）に示すように、半田ボール２をパッド８上に選択的に付着させた絶縁基板７を引き上げ、リフロー炉やホットプレート等でパッド８を半田ボール２の溶融温度に加熱したのち冷却すると、図１（ｆ）に示す如く、半田ボール２はパッド８に融着され、半田バンプ付き絶縁基板を形成することができる。

なお、接着液に半田フラックスを用いると、溶融時に半田ボールを活性化させ、さらにパッドへの接合力を高める効果を得ることができる。

また、パッドに選択的に接着液を付着させるためには、液だれの少ない比較的粘度の高い液を選定する必要があるが、その場合、転写版からの接着液の染み出しが阻害される恐れがあるため、この場合の接着液の転写時には、絶縁基板の温度を６０〜１００℃の間で加温しておくことが望ましい。

更に、半田ボールを接着液で選択的に引き上げる際、絶縁基板に発生する微量な静電気でもパッド以外の部分に半田ボールが付着する可能性があるため、ステージ側で半田ボールを吸引しておくことが望ましい。

以上のように、弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版を当接させて、接着液を転写することにより、転写版の凸部付近以外には接着液が濡れ広がる現象が起こりにくく、パッド間での半田ボールの繋がりが発生せず、溶融時に隣接する半田ボールの繋がりを防止することができるだけでなく、反りやうねりの発生し易い絶縁基板にも追従することができるので、ばらつき無く接着液を転写することができる。

なお、本実施の形態では、絶縁基板を用いて説明しているが、半導体ウエハに同じような方法を用いて、半田ボールを形成しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、本発明の特に請求項５，６の発明について図面を参照しながら説明する。

図２は、本発明の実施の形態２における半田バンプ付き絶縁基板の製造方法を示す図である。

本実施の形態では、図２に示すように、実施の形態１で説明した半田ボールの搭載方法を用いて、多数個取りの大判化した絶縁基板７のパッド上に一括して接着液６を塗布し、その後パッド上に半田ボール２を一括して付着させることを特徴としている。

本発明の半田ボールの搭載方法では、実施の形態１と同様に、絶縁基板の反りやうねりにも追従し易い弾性変形可能な転写版を用いているため、絶縁基板が大判化しても、ばらつき無く接着液を転写できるだけでなく、図２に示すように、半田ボール２を付着させる際も、半田ボール２を並べるステージ３に比べ変形させ易い絶縁基板７側から当接させることにより、絶縁基板７の反りやうねりを半田ボール２の高さに合わせることができるため、従来絶縁基板７の大判化により絶縁基板７と半田ボール２とのギャップばらつきの拡大により発生していた半田ボール２の欠損不良を低減することができるという効果が得られる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、本発明の特に請求項７の発明について図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明の実施の形態３におけるモジュール部品の製造方法を示す工程断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、既に電子部品９を実装した絶縁基板７のパッド８に、電子部品９と対応した位置にキャビティを設けた転写版１の凸部４を当接させ、転写版１側から負荷を加えることにより、接着液６をパッド８の表面に染み出させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、パッド８上に接着液６を転写した絶縁基板７を裏返して、電子部品９の周辺にキャビティを設けたステージ３上に並べられた半田ボール２に当接させ、絶縁基板７側から負荷を加えることにより、半田ボール２をパッド８上に付着させ、リフロー炉やホットプレート等でパッド８を半田ボール２の溶融温度に加熱したのち冷却すると、図３（ｃ）に示す如く、半田ボール２はパッド８上に融着されることになる。

その後、図３（ｄ）に示すように、半田ボール２を用いて接続される半導体素子１０のような接続部が微細な部品を実装して、モジュール部品を構成する。

一般にモジュール部品では、主な部品として、半導体素子のような接続部が微細な部品、及びチップ抵抗等の比較的接続部の大きな部品が実装されるが、それらを半田で接続しようとすると、半田供給量が大きく違いすぎて、同一工程での実装が不可能であった。

一方、別工程で実装する場合にも、先に実装した部品が邪魔になるため、印刷のような一括でパッドに半田を供給する方法は使えず、ディスペンス方式に代表されるようなパッド毎に半田を供給していく非効率的な供給方法を用いるため生産性が悪かった。

本発明の実施の形態３では、半田ボールの搭載方法を用いれば、既に部品が実装された絶縁基板にも半田ボールと、その半田ボールを介して実装される半導体素子とが一括で容易に実装することができるため、生産性を大幅に向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる半田ボールの搭載方法は、隣接するパッドの間隔が非常に狭い絶縁基板でも、大判の状態でも一括して半田ボールを搭載することができるだけでなく、既に部品を実装した絶縁基板にも容易に半田ボールを搭載できるため、今後、微細化が進む半導体素子を簡易的に実装できる半田バンプ付き絶縁基板及びモジュール部品の製造に関する用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における半田ボールの搭載方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態２における半田バンプ付き絶縁基板の製造方法を示す図 本発明の実施の形態３におけるモジュール部品の製造方法を示す工程断面図 従来の半田ボールの搭載方法を示す工程断面図

符号の説明

１ 転写版
２ 半田ボール
３ ステージ
４ 凸部
６ 接着液
７ 絶縁基板
８ パッド
９ 電子部品
１０ 半導体素子

Claims (7)

1. 絶縁基板の半田バンプ形成用パッドに転写版を用いて接着液を含浸させた後に半田ボールを形成する半田ボールの搭載方法において、前記絶縁基板のパッドに、前記パッドと対応した位置に凸部を有する弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版の凸部を当接させ、前記パッドに前記接着液を付着させる工程と、前記接着液を付着したパッド上に半田ボールを当接させることにより、前記パッド上に前記半田ボールを搭載する工程とを備えた半田ボールの搭載方法。
2. 絶縁基板の温度を６０〜１００℃の間で加温しながら、接着液を付着させることを特徴とする請求項１に記載の半田ボールの搭載方法。
3. ステージ上で等間隔に並べられた半田ボール上に、パッドに接着液を付着させた絶縁基板を押し当てることにより、前記パッドに選択的に半田ボールを付着させてなることを特徴とする請求項１に記載の半田ボールの搭載方法。
4. 接着液にフラックスを用いることを特徴とする請求項１に記載の半田ボールの搭載方法。
5. 多数個取りの大判化した絶縁基板のパッド上に選択的に半田ボールを付着させて半田バンプ付き絶縁基板を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半田ボールの搭載方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の半田ボール搭載方法を用いて形成した半田バンプ付き絶縁基板。
7. あらかじめ電子部品を実装した絶縁基板において、前記絶縁基板のパッドに、前記パッドと対応した位置に凸部を有しかつ前記電子部品と対応した位置にキャビティを設けた弾性変形可能な浸透性材料からなる転写版の凸部を当接させることにより前記パッドに接着液を付着させ、さらに前記接着液を付着させたパッド上に半田ボールを当接させることにより、前記パッドに選択的に前記半田ボールを搭載し、前記半田ボールを介して半導体素子を実装してなることを特徴とするモジュール部品。

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