JP2009117587A - 導電性ボール配置用マスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ボール配置用マスクの本体部に脚部を適切に設ける。
【解決手段】一平面状に張られたスクリーン１０と、複数の導電性ボール収容貫通孔２３を有する平板状をなし、その縁部においてスクリーン１０の一方の面に対して取り付けられた本体部２０と、貫通孔対応開口部３２を有するとともに本体部２０の縁部を越えるはみ出し部３６を有する層であって、本体部２０に対して重ねられ、はみ出し部３６においてスクリーン１０の一方の面に対して取り付けられた脚部形成層３０と、スクリーン１０のうちの本体部２０の内側に対応する部分が除去されて形成された本体部対応開口部１５とを有する。脚部形成層３０によって形成される脚部３１においてベース５２に対して重ねられ、複数の導電性ボール収容貫通孔２３に導電性ボールが収容されることによって、導電性ボールがベース５２の所定の位置に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハ，パッケージ基板等のベースの所定の位置に導電性ボールを配置するためのマスク及びその製造方法に関するものである。

半導体ウェハ，パッケージ基板等のベースに設けられた複数（多数）の電極に対して各種の電子部品（その接続端子）が接続されるために、例えば、次のようなことが行われている。
ベースに設けられた複数の電極に対して半田ボール（半田によって形成された微小なボール）が各々配置され、その半田ボール（導電性ボール）が配置されたベース全体が加熱されることによって、その各半田ボールが溶解し、それが冷却され固化することによって、その各半田ボールがベースの各電極に対して接着する。
こうして、その半田（半田ボール）が、各電極における接続端子となる。
そして、その各接続端子に対して、各種の電子部品（その接続端子）が接続される。

上述のようにベースの各電極に対して接続端子を形成する際の一部の工程として、ベースの各電極に対して半田ボールを配置するために、例えば、特許文献１のようなマスク（半田ボール配置用マスク）が使用されている。
そのマスクは、平板状をなし、複数の貫通孔（半田ボール収容貫通孔）を有している。各貫通孔は、ベース（基板）に設けられた各電極に対応して形成されている。
そして、そのマスクがベースに対してセットされ（重ねられ）、そのマスクの上に多数の半田ボールが供給され、その各半田ボールが各貫通孔に収容される。
こうして、各電極に対して半田ボールが配置される。

各電極には、予め、フラックス（接着性を有する）が付着されている。そして、その各電極に対して上述のように半田ボールが配置されることによって、そのフラックスによって各電極に対して半田ボールが仮に接着する。
次に、マスクが取り除かれ、温風によってベースとともに半田ボールが加熱される。それによって半田ボールが溶解する。
その後に、ベースとともに半田（半田ボール）が冷却されることによって、半田（半田ボール）が固化する。
こうして、前述したように、その半田（半田ボール）が、電極における接続端子となるのである。

ところで、上述のようにベースに対してマスクがセットされる際に、ベースとマスク（正確には、そのうち半田ボール収容貫通孔が形成された主要部分）との間には、隙間がある方が好ましい。すなわち、マスクはベースから若干浮いている方が好ましい。その理由は次のとおりである。
半導体等を用いた電子装置については、近年ますます小型化及び高密度化が図られており、ベースに設けられた電極間の距離がより短くされようとしている。
このため、ベースに対してマスクをセットしようとする際において、そのマスクが本来の位置から多少でもずれた場合には、予め電極に付着されているフラックス（接着性を有する）がマスクに付着してしまうおそれがあるからである。その場合は、マスクが所定の位置にセットできなかったり、貫通孔が塞がれたり等の種々の弊害が生ずる。

このため、マスクには脚部が設けられることがある。すなわち、マスク（そのうち半田ボール収容貫通孔が形成されている主要部分以外の部位）に複数の脚部が設けられ、脚部（その下端部）がベースに対して当接するようにされている。

従来においては、脚部は、例えば、次のように形成されている。
第１の方法として、金属のマスクにおいて、脚部を形成しない部分にエッチングを行うことによって、エッチングを行った部分が本体部とされ、エッチングを行わなかった部分において脚部が形成される、という方法がある。
しかしながら、この方法では、本体部の厚みが均一にはならず、ひいては、レーザによって孔を形成する際において孔の大きさの精度が良くないこととなる。

第２の方法として、金属からなるマスク（本体部）に対して、合成樹脂又は金属の脚部を接着する方法がある。
しかしながら、この方法では、次の欠点がある。
前述と同様にして、脚部にフラックスが付着した場合には、それを有機溶剤で除去する必要がある。しかし、脚部が合成樹脂の場合は、一般的に、その有機溶剤によって脚部が損傷してしまう。
一方、脚部が金属の場合においては、有機溶剤でその脚部自体が損傷することは回避されるが、その金属の脚部が本体部に対して接着剤で接着されている（接着剤層を介して固定されている）場合には、その接着剤層が損傷し、ひいては、脚部に不都合が生ずる。脚部が本体部に対して溶接によって設けられている場合は、溶接の際の高温によって、本体部等の精度が劣化するおそれがある。
特開２００４−３２７５３６公報

本発明は、本体部に脚部を適切に設けることができる導電性ボール配置用マスク及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、一平面状に張られたスクリーンと、複数の導電性ボール収容貫通孔を有する平板状をなし、その縁部において前記スクリーンの一方の面に対して取り付けられた本体部と、前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応する貫通孔対応開口部を有するとともに当該本体部の縁部を越えるはみ出し部を有する層であって、当該本体部に対して重ねられ、当該はみ出し部において前記スクリーンの一方の面に対して取り付けられた脚部形成層と、前記スクリーンに対して前記本体部及び前記脚部形成層が取り付けられた状態で当該スクリーンのうちの当該本体部の内側に対応する部分が除去されて形成された本体部対応開口部とを有し、前記脚部形成層によって形成される脚部においてベースに対して重ねられ、前記複数の導電性ボール収容貫通孔に導電性ボールが収容されることによって当該導電性ボールが前記ベースの所定の位置に配置される、導電性ボール配置用マスクである。

この発明の導電性ボール配置用マスクでは、本体部及び脚部形成層が一平面状に張られたスクリーンに対して取り付けられ、かつ、その両者がスクリーンに取り付けられた状態でスクリーンのうち本体部の内側に対応する部分が除去されて開口部（本体部対応開口部）が形成されていることから、その本体部及び脚部形成層がその一平面状に沿った形状に維持される。
そして、この発明の導電性ボール配置用マスクでは、脚部を形成する脚部形成層が、本体部の縁部を越えるはみ出し部においてスクリーンに対して接着されている。
このため、この導電性ボール配置用マスクがベースに対して重ねられてセットされた際に、はみ出し部又はその近傍にフラックス（ベースの電極に対して予め付着されたフラックス）が付着するおそれが低く、はみ出し部又はその近傍が洗浄される必要が生ずるおそれが低い。
このため、その脚部形成層（はみ出し部）とスクリーンとの接着部分が洗浄のための洗浄剤によって損傷することが防止され、ひいては、この導電性ボール配置用マスクの耐久性が向上するのである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の導電性ボール配置用マスクであって、前記脚部形成層は、前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応しない部位に貫通孔部を有する、導電性ボール配置用マスクである。

この発明の導電性ボール配置用マスクでは、請求項１に係る発明の導電性ボール配置用マスクの作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
すなわち、この発明の導電性ボール配置用マスクでは、脚部形成層のうちの本体部の導電性ボール収容貫通孔に対応しない部位に貫通孔部が形成されているため、この導電性ボール配置用マスクが洗浄剤によって洗浄された際において洗浄剤が本体部と脚部形成層との間の隙間に浸入した場合に、その洗浄剤が貫通孔部からも抜け出る。
このため、その洗浄剤が貫通孔対応開口部（本体部の導電性ボール収容貫通孔に対応する開口部）から導電性ボール収容貫通孔に流出することが防止又は軽減される。
こうして、この発明の導電性ボール配置用マスクがベースに対して重ねられてセットされた際に、その洗浄剤によってベースの側（すなわち、ベースや、ベースに設けられた電極や、電極に付着されたフラックス）に悪影響を及ぼすことが防止又は軽減される。

請求項３に係る発明は、平板状の本体部に設けられた脚部においてベースに対して重ねられ、当該本体部に形成された複数の導電性ボール収容貫通孔に導電性ボールが収容されることによって当該導電性ボールが前記ベースの所定の位置に配置される導電性ボール配置用マスクを製造する方法であって、一平面状に張られたスクリーンの一方の面に対して前記本体部を取り付ける本体部取付段階と、前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応する貫通孔対応開口部を有するとともに当該本体部の縁部を越えるはみ出し部を有する層であって前記脚部を形成する脚部形成層を当該本体部に対して重ねて、当該はみ出し部において当該脚部形成層を前記スクリーンの一方の面に対して取り付ける脚部形成層取付段階と、前記スクリーンのうちの前記本体部に対応する部分よりも内側の部分を除去して本体部対応開口部を形成するスクリーン除去段階とを有する、導電性ボール配置用マスク製造方法である。

この発明の導電性ボール配置用マスク製造方法では、次のようにして導電性ボール配置用マスクが製造される。
本体部取付段階において、一平面状に張られたスクリーンの一方の面に対して本体部が取り付けられる。
また、脚部形成層取付段階において、脚部形成層が、スクリーンの一方の面に対して取り付けられる。脚部形成層は、本体部に対して重ねられた際に本体部の導電性ボール収容貫通孔に対応する貫通孔対応開口部を有するとともに、当該本体部の縁部を越えるはみ出し部を有する層である。脚部形成層は、そのはみ出し部において、スクリーンの一方の面に対して取り付けられる。
次に、スクリーン除去段階において、スクリーンのうちの本体部に対応する部分よりも内側の部分が除去されて、本体部対応開口部が形成される。
以上のようにして、請求項１に係る発明の導電性ボール配置用マスクが容易に製造される。

なお、本体部取付段階と脚部形成層取付段階とは、同一のタイミングであってもよい。
また、この発明の導電性ボール配置用マスク製造方法における脚部形成層に、請求項２に係る発明の「貫通孔部」が形成されていることによって、請求項２に係る発明の導電性ボール配置用マスクが容易に製造されることとなる。

次に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この導電性ボール配置用マスクは、半導体ウェハ，パッケージ基板等のベース集合体５０に対して使用される。ベース集合体５０は、最終的には複数のベース５２に分割される。ベース集合体５０（そのうち分割されて各ベース５２となる部分）には、複数（多数）の電極５３が設けられている。

図１〜図４に示すように、この導電性ボール配置用マスクは、スクリーン１０に対して、本体部２０及び脚部形成層３０が固定されて形成されている。この導電性ボール配置用マスクは全体として平板状をしている。

スクリーン１０は、合成樹脂又は金属からなる一平面状の網目状をしている。スクリーン１０は、四角形の枠１２に対して取り付けられている。
スクリーン１０は、その２次元の両方向に引っ張られた状態で枠１２に対して取り付けられている。こうして、スクリーン１０には、その２次元の両方向に所定の張力が存在している。
スクリーン１０には、開口部（本体部対応開口部）１５が形成されている。

本体部２０は、金属からなる平板状をしている。
本体部２０は、スクリーン１０に対して固定されている。本体部２０は、その周縁部において、接着剤によってスクリーン１０に対して接着されている。すなわち、本体部２０は、その周縁部において、接着剤層２８を介してスクリーン１０に対して接着されている。
スクリーン１０の本体部対応開口部１５（前述）は、本体部２０の内側（接着剤層２８の内側）に形成されている。

本体部２０には、複数の導電性ボール収容貫通孔集合体２２が形成されている。この実施形態では、４つの導電性ボール収容貫通孔集合体２２が形成されている。
各導電性ボール収容貫通孔集合体２２は、ベース集合体５０（図１）のうちの各ベース５２（前述のように分割されて各ベース５２となる部分）に対応している。
各導電性ボール収容貫通孔集合体２２には、複数（多数）の導電性ボール収容貫通孔２３が形成されている。各導電性ボール収容貫通孔２３は、ベース集合体５０（図１）における各ベース５２に該当する部分の各電極５３に対応している。

脚部形成層３０は、金属又は合成樹脂からなる平板状をしている。合成樹脂の場合は、有機溶剤（後述）に対する耐性を有するものが選ばれる。
脚部形成層３０は、本体部２０に対して重ねられている。
脚部形成層３０は、本体部２０よりも若干大きな平板状をしており、その周縁部は、はみ出し部３６とされている。すなわち、脚部形成層３０のうち、はみ出し部３６が、本体部２０からはみ出ている。
脚部形成層３０は、はみ出し部３６において、接着剤によってスクリーン１０に対して接着されている。すなわち、脚部形成層３０は、本体部２０に対しては単に接触状態で重ね合わせられているのみであり、はみ出し部３６において、接着剤層３８を介してスクリーン１０に対して接着されている。
すなわち、脚部形成層３０は、はみ出し部３６以外においては、本体部２０と当接（面的な接触）しているのであるが、両者は単に接触しているのみであり、接着剤によって接着されてはいない。

脚部形成層３０には、複数の開口部（貫通孔対応開口部３２）が形成されている。各貫通孔対応開口部３２は、本体部２０の各導電性ボール収容貫通孔集合体２２に対応して形成されている。各貫通孔対応開口部３２は、各導電性ボール収容貫通孔集合体２２よりも大きく形成されている。
こうして、脚部形成層３０のうちの貫通孔対応開口部３２以外の部分が、本体部２０（この導電性ボール配置用マスク）における脚部３１となるのである（図４参照）。
脚部形成層３０には、複数の貫通孔部３４が形成されている。各貫通孔部３４は、貫通孔対応開口部３２以外の部分に形成されている。すなわち、各貫通孔部３４は、脚部形成層３０のうち、本体部２０の導電性ボール収容貫通孔集合体２２（導電性ボール収容貫通孔２３）に対応しない部位に形成されている。

次に、この導電性ボール配置用マスクの製造方法について、図５Ａ−１〜図５Ｃに基づいて説明する。
図５Ａ−１及び図５Ａ−２に示すように、まず、スクリーン１０，本体部２０，脚部形成層３０が用意される。
当初は、スクリーン１０には、本体部対応開口部１５（図３等参照）は形成されていない。スクリーン１０は、その２次元の両方向に引っ張られた状態で枠１２に対して取り付けられている。こうして、スクリーン１０には、その２次元の両方向に所定の張力が存在している。

図５Ａ−１・図５Ａ−２→図５Ｂに示すように、本体部２０及び脚部形成層３０が、スクリーン１０に対して接着される。
その手順としては、本体部２０がスクリーン１０に対して接着された後に、脚部形成層３０がスクリーン１０に対して接着されてもよいし、本体部２０と脚部形成層３０とが重ねられた状態で両者がほぼ同時にスクリーン１０に対して接着されてもよい。
本体部２０は、その周縁部に付着された接着剤（接着剤層２８）によって、スクリーン１０に対して接着（固定）される。
脚部形成層３０は、本体部２０に対して接触状態で重ねられつつ、はみ出し部３６に付着された接着剤（接着剤層３８）によって、スクリーン１０に対して接着（固定）される。

その接着剤（接着剤層２８，３８）が固化した後に、図５Ｂ→図５Ｃに示すように、スクリーン１０に本体部対応開口部１５が形成される。すなわち、スクリーン１０のうちの本体部２０の内側（正確には、その接着剤層２８の内側）に対応する部分が除去され、その部分に本体部対応開口部１５が形成される（図１も参照）。
こうして、本体部２０及び脚部形成層３０にその２次元の両方向に張力が発生し、本体部２０及び脚部形成層３０が一平面状とされる。
以上のようにして、前述した導電性ボール配置用マスクが製造されるのである。

次に、この導電性ボール配置用マスクの使用方法について説明する。
図１及び図４に示すように、この導電性ボール配置用マスクは、ベース集合体５０（ベース５２）に対して、脚部３１（図４）において載置されてセットされる。
こうして、この導電性ボール配置用マスクがベース集合体５０（ベース５２）に対して重ねられてセットされた状態で、この導電性ボール配置用マスクのうちの主要部分（すなわち、導電性ボール収容貫通孔集合体２２が形成されている部分）は、ベース集合体５０（ベース５２）に対して接触せず、両者の間には隙間が生ずる。

その状態で、この導電性ボール配置用マスクの上面に多数の半田ボールＢ（導電性ボール）が供給される。そして、それら半田ボールＢがブラシ又はスキージ等で移動されることによって、各導電性ボール収容貫通孔２３に各半田ボールＢが収容され、ベース５２に設けられた電極５３に対して各半田ボールＢが配置される。各電極５３には予めフラックス（接着性を有する）が付着されており、そのフラックスによって、各半田ボールＢは各電極５３に対して仮に接着する。

その後、ベース集合体５０（ベース５２）からこの導電性ボール配置用マスクが取り除かれ、温風によってベース集合体５０（ベース５２）とともに半田ボールＢが加熱される。それによって半田ボールＢが溶解する。
その後に、ベース集合体５０（ベース５２）とともにその半田（半田ボールＢ）が冷却されることによって、その半田（半田ボールＢ）が固化する。
こうして、その半田（半田ボールＢ）が、電極５３における接続端子となる。

次に、この導電性ボール配置用マスクの作用効果について説明する。
この導電性ボール配置用マスクでは、図２〜図４等に基づいて前述したように脚部形成層３０によって脚部３１（図４）が形成されているのであるが、その脚部形成層３０は、本体部２０からはみ出したはみ出し部３６においてのみスクリーン１０に対して接着されている。
また、前述したように、ベース集合体５０（ベース５２）の電極５３には予めフラックスが付着されるのであるが、その電極５３には、導電性ボール配置用マスクの本体部２０に形成された導電性ボール収容貫通孔２３が対応する。
このため、電極５３に予め付着されたフラックスが、脚部形成層３０のうちのはみ出し部３６又はその近傍に付着するおそれは低い。すなわち、各電極５３には、この導電性ボール配置用マスクの導電性ボール収容貫通孔２３が対応するのであり（このことは上述）、はみ出し部３６は、この導電性ボール配置用マスクのうち、各電極５３から最も離隔する位置にあるからである。

ここで、電極５３に予め付着されたフラックスが導電性ボール配置用マスクに付着した場合は、それを有機溶剤で除去する必要がある。
しかし、上述のように電極５３に付着されたフラックスが脚部形成層３０のうちのはみ出し部３６に付着するおそれは低いため、有機溶剤がはみ出し部３６とスクリーン１０との間の接着剤層３８に及ぶおそれは低く（すなわち、その接着剤層３８に有機溶剤が及ばざるを得ない必要性は低く）、その接着剤層３８が有機溶剤によって損傷することが防止され、ひいては、この導電性ボール配置用マスクの耐久性が向上するのである。

また、上述のように、電極５３に付着されたフラックスが導電性ボール配置用マスクに付着した場合は、それを有機溶剤で除去する必要がある。そして、この導電性ボール配置用マスクでは、本体部２０と脚部形成層３０とは接着されておらず接触しているのみであることから、両者の間には隙間が生じないようにされてはいるものの、仮に多少でも隙間が存在する場合には、有機溶剤が両者の間の隙間に浸入する可能性もあり得る。
その際は、この導電性ボール配置用マスクがベース５２に対してセットされた際に、その有機溶剤が導電性ボール収容貫通孔２３から流出してベース５２に対して悪影響を及ぼすおそれもあり得ることとなる。
しかしながら、この導電性ボール配置用マスクは、貫通孔部３４を有しているために、有機溶剤は、その貫通孔部３４からも流出する。
このため、その有機溶剤が開口部から流出することが防止又は軽減されるのである。
こうして、ベース５２に悪影響を及ぼすことが防止又は軽減される。

なお、上記のものはあくまで本発明の一実施形態にすぎず、当業者の知識に基づいて種々の変更を加えた態様で本発明を実施できることはもちろんである。

例えば、本体部２０には、１つの導電性ボール収容貫通孔集合体２２が形成されているという態様もある。その場合は、その導電性ボール配置用マスクは、後ほど分割されないベースに対して使用される。

本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスク及びその使用方法を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクを示す平面視図である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクを示す縦断面図である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクの製造方法の一段階を示す図である。（ａ）は斜め下方から見た斜視図であり、（ｂ）は正面図である。このことは、図５Ｂ及び図５Ｃにおいても同様である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクの製造方法の一段階を示す図である。図５Ａ−１と同じ段階を示す。斜め上方から見た斜視図である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクの製造方法の一段階を示す図である。図５Ａ−１及び図５Ａ−２の次の段階を示す。（ｃ）は部分拡大断面図である。このことは図５Ｃにおいても同様である。 本発明の一実施形態の導電性ボール配置用マスクの製造方法の一段階を示す図である。図５Ｂの次の段階を示す。

符号の説明

１０ スクリーン
１５ 本体部対応開口部
２０ 本体部
２３ 導電性ボール収容貫通孔
２８ 接着剤層
３０ 脚部形成層
３１ 脚部
３２ 貫通孔対応開口部
３４ 貫通孔部
３６ はみ出し部
３８ 接着剤層
５２ ベース
Ｂ 半田ボール（導電性ボール）

Claims (3)

1. 一平面状に張られたスクリーンと、
   複数の導電性ボール収容貫通孔を有する平板状をなし、その縁部において前記スクリーンの一方の面に対して取り付けられた本体部と、
   前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応する貫通孔対応開口部を有するとともに当該本体部の縁部を越えるはみ出し部を有する層であって、当該本体部に対して重ねられ、当該はみ出し部において前記スクリーンの一方の面に対して取り付けられた脚部形成層と、
   前記スクリーンに対して前記本体部及び前記脚部形成層が取り付けられた状態で当該スクリーンのうちの当該本体部の内側に対応する部分が除去されて形成された本体部対応開口部と
   を有し、前記脚部形成層によって形成される脚部においてベースに対して重ねられ、前記複数の導電性ボール収容貫通孔に導電性ボールが収容されることによって当該導電性ボールが前記ベースの所定の位置に配置される、
   導電性ボール配置用マスク。
2. 請求項１に記載の導電性ボール配置用マスクであって、
   前記脚部形成層は、前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応しない部位に貫通孔部を有する、
   導電性ボール配置用マスク。
3. 平板状の本体部に設けられた脚部においてベースに対して重ねられ、当該本体部に形成された複数の導電性ボール収容貫通孔に導電性ボールが収容されることによって当該導電性ボールが前記ベースの所定の位置に配置される導電性ボール配置用マスクを製造する方法であって、
   一平面状に張られたスクリーンの一方の面に対して前記本体部を取り付ける本体部取付段階と、
   前記本体部に対して重ねられた際に当該本体部の前記導電性ボール収容貫通孔に対応する貫通孔対応開口部を有するとともに当該本体部の縁部を越えるはみ出し部を有する層であって前記脚部を形成する脚部形成層を当該本体部に対して重ねて、当該はみ出し部において当該脚部形成層を前記スクリーンの一方の面に対して取り付ける脚部形成層取付段階と、
   前記スクリーンのうちの前記本体部に対応する部分よりも内側の部分を除去して本体部対応開口部を形成するスクリーン除去段階と
   を有する、導電性ボール配置用マスク製造方法。

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