JP2007105739A - 溶融金属吐出装置及び溶融金属吐出方法並びにバンプ形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の溶融金属の吐出装置は、複数のノズル穴を備えた貯蔵室に溶融金属を収納し、複数のノズル穴から溶融金属の液滴を吐出させ、液滴同士を飛翔中に衝突させて一体化する構成を有するので、ノズル穴の個数に応じた量の溶融金属の液滴を飛翔させることが可能な溶融金属の吐出手段を提供でき、所望量の大径半田バンプを効率よく作製できる。
【選択図】図1
Description
従来の溶融金属吐出装置によるバンプ形成は、以下の手順で行なわれていた。
(1)所定のパルス電圧を圧電素子に印加してダイヤフラムを変形させ貯蔵室内の圧力を上げ、(2)内圧の上昇によって、溶融金属をノズル穴から液滴として吐出させ、(3)吐出された液滴を基板上のランドに一旦堆積し、吐出総量が所望の量になるまで、複数個の液滴の吐出を繰り返し、(4)基板等の上に堆積された半田を再加熱し、溶融一体化して大径のバンプに成形していた(特許文献1)。
吐出される半田滴は各ノズル穴から真下に飛翔するため、ノズル穴の真下には必ずランドが存在しなければならず、ノズル穴の配列数はランドの大きさで制限されていた。そのため、大径のバンプに必要な所定量の溶融半田を小さなランド上へ滴下することはできないという問題があった。
図1は、実施の形態1における溶融金属吐出装置を模式的に示した縦断面図である。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
上記は、あくまで電極の例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
図1において、ボディ11は、吐出ヘッド10の構成物(例えば、半田タンク12等)を固定する筐体としての機能を有しており、ボディ11の下部には溶融半田13を充填するための溶融半田室14が配置され、ボディ11の外周部には、半田を溶融状態に保つためのヒータ16が設置されている。また、ボディ11の内部には半田タンク12が収納されている。溶融半田室14は、ボディ11上部に設けられた半田タンク12と半田供給路15で接続され、溶融半田13が供給される。溶融半田室14の上面は、薄板状のダイヤフラム21が取り付けられている。
また、保持体18には不活性ガス供給路19が設けられ、不活性ガス供給源(図示せず)と接続されており、ノズル穴23の近傍に不活性ガス(例えば、N2ガス,Arガス等)を供給して半田滴37が大径半田滴38となる過程での酸化を防止している。
すなわち、従来の方法においては、ランド上に集積された個々の半田滴は、後の工程で再加熱されて溶融一体化されていた。この再加熱過程で半田表面が酸化して酸化物を生成し、この酸化物ためにボイドを巻き込んで半田が溶融一体化するので、これら酸化物等はバンプとしての機能である接合力の低下原因になる可能性があった。しかしながら、実施の形態1の方法においては、ランドに滴下した後の溶融一体化工程を省略できるので、かかる不具合は生じない。
すなわち、従来の溶融金属吐出装置においては、ノズル近傍にはN2ガスが供給され吐出直後の半田滴の酸化を防止していた。上記再加熱の工程ではランド上に堆積させた半田の酸化も回避する必要があり、ランド周りにもN2ガスを供給するための装置が必要であった。そのため、装置全体が大掛かりとなる問題があった。しかしながら、実施の形態1の装置においては、ランドに滴下した後の溶融一体化工程を省略できるので、かかる問題は生じない。
しかしながら、実施の形態1においては、基板31に到達するまでの飛翔中に各半田滴37を衝突合体させているので、撓みをもった基板に対しても焦点を調整する必要はないので、効率的な装置の運転が可能となる。そのため、撓みをもった基板に対しても、含有酸化物が少ない生産性の高い大径のバンプ製造方法を提供できる。
すなわち、従来の溶融金属吐出装置においては、半田滴は各ノズル穴から真下に飛翔するため、基板のランド上にはノズル穴の配列ピッチと等しいピッチで半田滴が集積されていた。そのため、ノズル穴の真下には必ずランドが存在しなければならず、仮に、ノズル穴の配列ピッチよりも小さい幅のランド上へ半田を滴下したとすれば、半田滴はランドの外側に滴下される結果となった。また、ノズル穴のピッチは、機械加工上の制約により無制限に小さくすることはできなかった。しかしながら、実施の形態1の装置においては、ノズル穴の配置はランドの大きさに制限されないので、所望量の半田を一回の加圧動作で吐出するのに必要な個数のノズル穴を配置できる。したがって、所望量の半田滴38を小さなランド上に滴下することができる。
また、ノズル穴23が3つ以上の場合は、各ノズル穴23を同心円上の等角度間隔で配置すれば2つの場合より搭載位置精度の向上が可能である。なぜなら、水平方向の速度成分はある程度のバラツキを持つので、ノズル穴23数を増やせば効果的に相殺することができるからである。
上記のような構成の溶融金属の吐出装置であれば、半田滴同士を飛翔中に衝突させて一体化できるので、ノズル穴23の個数に応じた量の半田滴を飛翔させることが可能となり、ランド上に大径の半田バンプを形成することが可能となる。
図5は、実施の形態2における溶融金属吐出装置を模式的に示した縦断面図である。図7は、図5に示した同装置のノズルプレート25部分の拡大図であり、ノズルプレート25の各ノズル穴27より吐出された半田滴37が衝突して一体化する過程を示した模式図である。また、図8は、図7に示した同ノズルプレート25の中心部に設けた凹部26の形状と凹部26に設けられたノズル穴27の配置を示す平面図である。図8中の(a)は、円錐台状の凹部26の側面28にノズル穴27を配置した例である。また、図8中の(b)は、六角錐台状の凹部26の側面28にノズル穴27を配置した例、図8中の(c)は、四角錐台状の凹部26の側面28にノズル穴27を配置した例である。
すなわち、各ノズル穴の中心軸はノズルプレートの外側(図6(a)においては紙面下方)の延長線上で集束し、焦点を結ぶ構成である。
なお、簡潔に説明するため、図6にはノズル穴27を2個としている。3個以上であっても上述の説明と同様に各ノズル穴27の中心軸が吐出方向の延長線上で集束する。
そのため、大径の半田滴37を所望のランド32上に位置精度良く滴下することが可能な溶融金属吐出装置を実現できる。
19 不活性ガス供給路、21 ダイヤフラム、22 ノズルプレート、
23 ノズル穴、25 ノズルプレート、26 凹部、27 ノズル穴、
28 凹部の側面、31 基板、33 バンプ、37 半田滴、38 大径の半田滴
Claims (8)
- 底部に複数のノズル穴を備え溶融金属を収納する貯蔵室と、
前記溶融金属をパルス的に加圧し複数の前記ノズル穴から液滴にして吐出させる加圧手段とを備え、
複数の前記ノズル穴の中心軸は、吐出方向の延長線上で集束するように配置されたことを特徴とする溶融金属吐出装置。 - 底部に複数のノズル穴を備え溶融金属を収納する貯蔵室と、
前記溶融金属をパルス的に加圧し複数の前記ノズル穴から液滴にして吐出させる加圧手段とを備え、
前記液滴同士を飛翔中に衝突させるように前記ノズル穴を配置したことを特徴とする溶融金属吐出装置。 - 貯蔵室の底部に凹部を設け、
複数のノズル穴は、前記凹部に設けられたことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の溶融金属吐出装置。 - ノズル穴に対して不活性ガスを供給する手段を設けたことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の溶融金属吐出装置。
- 底部に複数のノズル穴を備え、かつ前記ノズル穴の各中心軸は延長線上で集束するように配置された貯蔵室に溶融金属を収納し、
前記溶融金属をパルス的に加圧して複数の前記ノズル穴から前記溶融金属の液滴を吐出させることを特徴とする溶融金属の吐出方法。 - 底部に複数のノズル穴を備えた貯蔵室に溶融金属を収納し、
前記溶融金属をパルス的に加圧して複数の前記ノズル穴から前記溶融金属の液滴を吐出させ、
前記液滴同士を飛翔中に衝突させて一体化することを特徴とする溶融金属の吐出方法。 - 複数のノズル穴から吐出させた溶融金属の液滴を一体化し、
前記ノズル穴の口径よりも大きな溶融金属の液滴を作成することを特徴とする請求項5又は6のいずれかに記載の溶融金属の吐出方法。 - 溶融金属として半田を用い、請求項7に記載の溶融金属の吐出方法によって電極上に半田バンプを形成するバンプ形成方法。
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