JP2011054591A - 導電ボールの搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
パッド上に２個上下に重なって搭載された導電ボールのうち、上側の余剰の半田ボールを簡単かつ確実に除去することが可能な導電ボールの搭載方法を提供すること。
【解決手段】
基板１０のパッド１上に導電ボール４を搭載した後、基板１０上に粘着ローラ５をパッド１との間に導電ボール４の直径より大きくかつ該直径の２倍より小さな隙間Ｇを空けて転動させることを特徴とする導電ボール４の搭載方法である。パッド１上に導電ボール４が搭載された基板１０上に、粘着ローラ５をパッド１との間に導電ボール４の直径より大きくかつ該直径の２倍よりも小さな隙間Ｇを空けて転動させることから、パッド１上に２個上下に重なって搭載された導電ボール４があった場合には、上側の導電ボール４は粘着ローラに接着されるので、簡単かつ確実に除去することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線基板に設けられた接続パッド等に半田ボール等の導電ボールを搭載する方法に関する。

半導体素子をフリップチップ接続により搭載する配線基板においては、配線基板の表面に半導体素子の電極と対応する配列の半導体素子接続パッドが形成されており、これらの半導体素子接続パッド上には半導体素子の電極との接続を行なうための微小な半田バンプが溶着されている。そして半導体素子の電極と対応する半田バンプとを当接させた状態で半田バンプを加熱溶融させて半導体素子の電極と半導体素子接続パッドとを半田バンプを介して接続し、その状態で常温に冷却することにより半導体素子が配線基板上にフリップチップ接続により搭載される。

従来、配線基板における半導体素子接続パッド上に微小な半田バンプを形成する方法としては、半導体素子接続パッド上に半田ペーストを印刷した後、その半田ペーストを加熱溶融することにより半田バンプを形成する方法が多用されていた。しかしながら、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子の電極およびこれに対応する配線基板の半導体素子接続パッドは、例えばその直径が４０〜２００μｍと極めて微細化してきている。このように直径が４０〜２００μｍと微細化した半導体素子接続パッド上に半田ペーストを印刷すると、各半導体素子接続パッド上に印刷される半田ペーストの量に大きなバラツキが発生し、その結果、半導体素子接続パッド上に溶着される半田バンプの大きさが不揃いなものになるので半導体素子の電極と半導体素子接続パッドとを良好に接続することが困難となる。

そこで、半導体素子接続パッド上に微小で均一な径の半田ボールをそれぞれ１個ずつ搭載するとともにその半田ボールを加熱溶融させて各半導体素子接続パッド上に溶着する方法が採用されるようになってきている。この方法によると、各半導体素子接続パッドに均一な大きさの微小な半田バンプを形成することが可能であり、半導体素子の電極と半導体素子接続パッドとを良好に接続することが可能である。

このように、配線基板の半導体素子接続パッドに微小で均一な径の半田ボールをそれぞれ１個ずつ搭載する場合、半田ボールをそれぞれ１個ずつ収容可能な大きさの開口を半導体素子接続パッドの並びに対応して有する平板状のマスクを準備するとともに、そのマスクを配線基板上にマスクの開口位置と半導体素子接続パッドの位置とが一致するように載置し、次にマスク上に多数の半田ボールを投入するとともにマスクの各開口内に半田ボールが一個ずつ入るように揺動やブラッシング、あるいはエアによる半田ボールの攪拌を行い、しかる後、配線基板上からマスクおよびマスク上に残った半田ボールを除去する方法が採られている。なお、配線基板の半導体素子接続パッド上には、半田ボールを粘着するためのフラックスを予めスクリーン印刷法等により塗布しておく。

しかしながら、マスクの各開口内には微小な半田ボールが１個ずつ収容されるように設計されてはいるものの、配線基板における僅かな反りやうねり等の影響により、配線基板上に載置されたマスク上面と配線基板の半導体素子接続パッドとの間に半田ボール２個分の隙間が発生することがある。このような隙間が発生した場合、開口内に半田ボールが２個上下に重なって収容され、それがそのままの状態で配線基板の半導体素子接続パッド上に搭載されることがある。

配線基板の半導体素子接続パッド上に２個上下に重なって搭載された半田ボールの上側のものを、マスク上から粘着フィルムに接着させて除去する方法も提案されているが、上側の半田ボールがマスクの上面よりも下に位置する場合には、この方法では除去することはできない。

特開２００９−１４６９６３号公報

本発明の課題は、パッド上に２個上下に重なって搭載された導電ボールのうち、上側の余剰の導電ボールを簡単かつ確実に除去することが可能な導電ボールの搭載方法を提供することにある。

本発明の導電ボールの搭載方法は、基板のパッド上に導電ボールを搭載した後、前記基板上に粘着ローラを前記パッドとの間に前記導電ボールの直径より大きくかつ該直径の２倍より小さな隙間を空けて転動させることを特徴とするものである。

本発明の導電ボールの搭載方法によれば、パッド上に導電ボールが搭載された基板上に、粘着ローラを前記パッドとの間に前記導電ボールの直径より大きくかつ該直径の２倍よりも小さな隙間を空けて転動させることから、パッド上に１個搭載された導電ボールは粘着ローラに接着せずにパッド上に残るとともに、パッド上に２個上下に重なって搭載された導電ボールがあった場合に、上側の導電ボールは粘着ローラに接着されるのでこの上側の余剰の導電ボールを簡単かつ確実に除去することができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の導電ボールの搭載方法における実施形態の一例を説明するための工程毎の断面模式図である。 図２（ｄ），（ｅ）は、本発明の導電ボールの搭載方法における実施形態の一例を説明するための工程毎の断面模式図である。

次に、本発明の導電ボールの搭載方法における実施形態の一例を添付の図面を基に説明する。まず、図１（ａ）に示すように、上面に半導体素子接続パッド１を有する配線基板１０を準備する。このような配線基板１０は、周知の材料を用いて周知の方法により形成すれば良い。なお、各半導体素子接続パッド１上には、フラックス２を塗布しておく。

次に、図１（ｂ）に示すように、各半導体素子接続パッド１の並びに対応した開口３ａを有する平板状のマスク３を配線基板１０の上に載置するとともにマスク３の上に多数の半田ボール４を投入し、マスク３上の半田ボール４を揺動やブラッシング、あるいはエアによって攪拌して各開口３ａ内に半田ボール４をそれぞれ１個ずつ落としこむ。なお、このとき開口３ａの大きさが半田ボール４が１個入る大きさであり、マスク３の厚みも開口３ａ内に半田ボール４が１個入る大きさに設計されているものの、配線基板１０に僅かな反りやうねり等があり場合に、その影響によりマスク３と半導体素子接続パッド１との間に半田ボール２個分の隙間が形成されることがあり、その場合、開口３ａ内に半田ボール４が２個上下に重なった状態で収容されてしまう。

次に、図１（ｃ）に示すように、配線基板１０上からマスク３およびその上に残った半田ボール４を除去する。このとき、マスク３の開口３ａ内に２個上下に重なった状態で収容されていた半田ボール４は、そのまま上下に重なった状態で半導体素子接続パッド１上に残る。この状態で配線基板１０を上面側から観察したとしても半田ボール４は極めて小さく、且つ光沢を有するための２個が重なっているかどうかを判別するのは、顕微鏡による目視あるいは画像認識装置を用いたとしても極めて困難である。

次に、図２（ｄ）に示すように、配線基板１０の上に粘着ローラ５を半導体素子接続パッド１との間に半田ボール４の直径より大きくかつ半田ボール４の直径の２倍よりも小さな隙間Ｇを空けて転動させる。これにより、半導体素子接続パッド１上に半田ボール４が２個上下に重なって搭載されている場合、上側の半田ボール４のみが選択的に粘着ローラ５に接着するので、粘着ローラ５を配線基板１０の上を転動させるだけで上側の半田ボール４のみを簡単かつ確実に除去することができる。その結果、図２（ｅ）に示すように、配線基板１０の半導体素子接続パッド１上には、それぞれ１個ずつの半田ボール４が確実に搭載され、しかる後、半導体素子接続パッド１上の半田ボール４を加熱溶融させることにより半導体素子接続パッド１上に均一な大きさの半田バンプを形成することができる。

このように、配線基板１０の上に粘着ローラ５を半導体素子接続パッド１との間に隙間Ｇを空けて転動させるには、粘着ローラ５の両端部に隙間Ｇを形成するための径大部５ａを設けておけばよい。なお、隙間Ｇの大きさは、粘着ローラの粘着材の材質や弾力性にもよるが、半田ボール４の直径の１．７倍から１．９倍の範囲が好ましい。隙間Ｇがこの範囲を外れると、２個上下に重なった半田ボール４のうち上側の半田ボール４のみを確実に除去することが困難となる。

なお、本発明の導電ボールの搭載方法は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施形態の一例では、配線基板における半導体素子接続パッド上に半田ボールを搭載する場合を例にとって説明したが、半導体素子接続パッドに限らず、例えば配線基板において外部との接続のために使用される外部接続パッド上に半田ボール等の導電ボールを搭載する場合に本発明を適用しても構わず、さらには、半導体素子基板の電極に半田ボール等の導電ボールを搭載する場合に本発明を適用しても構わない。

１ 半導体素子接続パッド
３ マスク
４ 半田ボール
５ 粘着ローラ
１０ 配線基板

Claims (1)

1. 基板のパッド上に導電ボールを搭載する工程と、前記基板上に粘着ローラを前記パッドとの間に前記導電ボールの直径より大きくかつ該直径の２倍より小さな隙間を空けて転動させる工程とを行なうことを特徴とする導電ボールの搭載方法。

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