JP2546706B2 - はんだバンプ成形用治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ピングリッドアレイ型（PGA型）のパッケージ等を回
路基板上に表面実装するに際し、回路基板上に形成され
たはんだバンプの頂上部を平坦化するためのはんだバン
プ成形用治具に関し、 はんだバンプの加熱と押圧とを一つの治具を使用して
行い、しかも、回路基板上に形成されたはんだバンプの
みを局部的に加熱して、その頂上部を平坦化し、回路基
板に与える熱影響を少なくするように改良された、はん
だバンプ成形用治具を提供することを目的とし、 このバンプ成形用治具は、はんだバンプの位置に対応
して透明基板上に抵抗体層が形成され、この抵抗体層を
直列または並列に接続して透明性導電体帯が形成され、
少なくとも前記の抵抗体層をカバーして絶縁膜が形成さ
れるように構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ピングリッドアレイ型（PGA型）のパッケ
ージ等を回路基板上に表面実装するに際し、回路基板上
に形成されたはんだバンプの頂上部を平坦化するため
の、はんだバンプ成形用治具に関する。

〔従来の技術〕

今日、コンピュータ等の電子機器の高性能化を実現す
るため、実装密度を高めることが益々必要となってい
る。高密度実装法として、表面実装法（Surface Mount
Technology,略してSMT）が今後の主流となりつゝあ
る。このSMTは、パッケージやチップ抵抗、チップコン
デンサ等の素子・部品を、スルーホールを使用せず、直
接プリント基板等の回路基板上に搭載し、回路基板上に
形成されている配線と、はんだ接合する方法である。ま
た、SMTには、パッケージに入っていないフリップチッ
プを接合する時にみられるように、素子・部品を直接回
路基板上の配線にはんだ接合する方式と、PGA型パッケ
ージのように、パッケージから突出しているピンを回路
基板上の配線にはんだ接合する方式とがあるが、本発明
は、後者の、ピンを回路基板上の配線にはんだ接合する
方式に関するものである。

パッケージの一側面にピンがグリッド状に配列された
PGA型パッケージ等を回路基板に実装するに際し、回路
基板上に形成されている配線の接合個所に、あらかじ
め、はんだペーストを供給しておく方法と、はんだバン
プを形成しておく方法とがある。はんだバンプを形成し
ておく方法は、大きさを厳密に選別したはんだボールを
各接合部に供給してバンプを形成するので、接合部１個
所当りに供給されるはんだ量を正確にコントロールする
ことができる。これに対し、はんだペーストを使用する
方法は、はんだペーストの粘度、はんだペーストを回路
基板上の接合部に印刷する時の印刷条件等によって、接
合部１個所当りに供給されるはんだペーストの量が変動
しやすい。実装密度が高密度化するのにともない、接合
部がより微細化し、隣接する接合部相互間の間隔も狭く
なるので、はんだの供給量を可能な限り少なくしない
と、隣接する接合部相互間に短絡を生ずる可能性があ
る。したがって、はんだペースト法よりも、はんだ供給
量をコントロールし易いはんだバンプ法の方が有利とな
る場合が今後多くなるものと思われる。

はんだバンプ法を使用してPGA型のパッケージ等を回
路基板に搭載する場合には、位置合わせ精度の向上、接
合時の位置ずれ防止等のため、回路基板の印刷配線上に
形成されるはんだバンプの頂上部を平坦にしておくこと
が望まれる。平坦にする方法としては、回路基板の上に
平板を載せ、平板を介してはんだバンプを上から押圧す
る方法や、はんだバンプを加熱して軟化あるいは溶融さ
せた状態で、平板を使用して、小さな力をもってはんだ
バンプを上から押圧する方法等がある。本発明は、後者
の加熱する方法に関するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、はんだバンプを加熱するのに、回路基板全体を
加熱装置に入れて加熱しており、このため、有機物より
なる回路基板では不所望に加熱されると云う欠点があっ
た。また、加熱装置と平坦化治具との２種類の装置を必
要とした。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、は
んだバンプの加熱と押圧とを一つの治具を使用して行
い、しかも、回路基板上に形成されたはんだバンプのみ
を局部的に加熱して、その頂上部を平坦化し、回路基板
に与える熱的影響を少なくするように改良した、はんだ
バンプ成形用治具を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、回路基板上に形成されたはんだバンプ
の位置に対応して、透明基板（１）上に抵抗体層（21）
が形成され、この抵抗体層（21）を直列または並列に接
続して透明導電体第（31）が形成され、少なくとも前記
の抵抗体層（21）をカバーして二酸化シリコン膜等の絶
縁膜（４）が形成されている治具によって達成される。

なお、前記治具の前記の抵抗体層（21）は、前記の透
明基板（１）より突出して形成されると、すでに一部の
素子・部品が搭載されている場合等に使用するとき好都
合である。

〔作用〕

第７図参照 本発明に係るはんだバンプ成形用治具５においては、
回路基板６に形成されたはんだバンプ７に対応して透明
基板１上に抵抗体層21が形成されているので、この抵抗
体層21がはんだバンプ７上に載るようにはんだバンプ成
形用治具５を回路基板６上に載置して、透明導電体帯31
を介して抵抗体層21に通電すれば、抵抗体層21が発熱
し、この熱によってはんだバンプ７が軟化または溶融す
る。治具の自重により、または、必要により別に付加さ
れる荷重によって、はんだバンプ７は押圧され、はんだ
バンプ７の頂上部は平坦化する。抵抗体層21の表面に形
成されている二酸化シリコン膜４は、はんだとの濡れ性
が低いので、溶融したはんだは付着しない。抵抗体層21
以外の構成部品はすべて透明な材料からなっているの
で、はんだバンプ７と抵抗体層21との位置合わせは極め
て容易に可能である。

なお、抵抗体層21を透明基板１より突出して形成すれ
ば、一部の素子・部品がすでに搭載されている回路基板
６に形成されたはんだバンプ７の頂上部を平坦化する場
合、すでに搭載されている素子・部品を避けてはんだバ
ンプ成形用治具５をはんだバンプ７上に載置することが
できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ、本発明に係るはんだバンプ
成形用治具の二つの実施例について、その製造工程を説
明し、本発明の構成と特有の効果とをさらに明らかにす
る。

第１例（請求項に対応） 第２図参照 耐熱性、耐ショック性に優れた１〜2mm厚のパイレッ
クスガラスよりなる透明基板１上に、CVD法を使用して
窒化タンタル層２を１μｍ厚程度に形成する。

第３図参照 40℃程度に加熱したフッ酸と硝酸との混合液を使用し
て窒化タンタル層２をパターニングし、はんだバンプに
対応する領域に、直径約0.5mmの抵抗体層21を形成す
る。

第４図参照 全面にインジウム錫酸化物膜（ITO膜）３を数μｍ厚
に形成する。

第５図、第６図参照 第６図は、第５図の平面図である。

40℃程度に加熱した酸化第二鉄と塩酸との混合液を使
用してITO膜３をパターニングし、抵抗体層21上と透明
基板１上の接続配線形成領域を除く領域とから除去し
て、抵抗体層21を相互に接続する透明導電体帯31を形成
する。

第1a図参照 全面に二酸化シリコン膜を形成し、パターニングして
抵抗体層21の上に二酸化シリコン膜４を形成する。な
お、二酸化シリコン膜は、パターニングせず、全面に形
成したまゝにしていてもよい。

通電は、例えば第６図の透明導電帯31を介して、直列
に接続される抵抗体層21s・・・21t、あるいは、抵抗体
層21s・・・21e等の開始端及び終端部間に電圧を印加す
る。接続法としては、直列、並列いずれでも良い。

第７図再参照、第８図参照 第７図は、回路基板６上に形成された配線（図示せ
ず）上に形成されたはんだバンプ７の上に抵抗体層21が
載るように、はんだバンプ成形用治具５を回路基板６上
に載置した状態を示す。この状態で透明導電体帯31を介
して抵抗体層21に通電すると、抵抗体層21が発熱し、そ
の熱ではんだバンプ７が軟化または溶融し、はんだバン
プ成形用治具５の自重、または、別の荷重を付加するこ
とによって、はんだバンプ７の頂上部は押圧され、平坦
化する。透明導電体帯31への通電と止め、はんだバンプ
成形用治具５を取り外すと、第８図に示すように頂上部
が平坦化されたはんだバンプ７が形成される。なお、抵
抗体層21の表面に形成された二酸化シリコン膜４は、は
んだとの濡れ性が低いので、はんだバンプ７が軟化また
は溶融した時には、はんだが、はんだバンプ成形用治具
５に付着しにくい。

第９図、第10図参照 第９図に示すように、PGA型パッケージ８等のピン９
が、はんだバンプ７上に載るようにPGA型パッケージ８
を回路基板６上に載置し、通常のVPS（Vapor Phase S
oldering）法を使用してリフローすると、第10図に示す
ように、PGA型パッケージ８等のピン９が回路基板６の
はんだバンプ７の下に形成されている配線（図示せず）
と良好に接合される。

第２例（請求項２に対応） 第1b図参照 第１例においては１μｍ厚程度に形成されることゝさ
れていた窒化タンタル層２を、1mm厚程度の厚さに形成
する。それ以降の工程は第１例と同じ工程をもって形成
されたはんだバンプ成形用治具を第1b図に示す。抵抗体
層21が透明基板１から突出して形成されている。なお、
抵抗体層21に代えて熱圧着装置等に用いられる抵抗チッ
プを使用してもよい。

第11図参照 すでに素子・部品10が搭載されている回路基板６の一
部の素子・部品10を交換するような場合、交換される新
しい素子・部品10と接合されるはんだバンプ７の頂上部
を平坦化する必要があるが、抵抗体層21が透明基板１か
ら突出していると、図に示すように、交換されない素子
・部品10を跨いで、はんだバンプ成形用治具５を回路基
板６上に形成されているはんだバンプ７の上に載置する
ことができるので好都合である。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係るはんだバンプ成形
用治具においては、PGA型のパッケージ等が搭載される
回路基板に形成されたはんだバンプの位置に対応して、
透明基板上に抵抗体層が形成され、この抵抗体層を直列
または並列に接続するように透明導電体帯が形成され、
少なくとも抵抗体層をカバーして二酸化シリコン膜等の
絶縁膜が形成されている。

このはんだバンプ成形用治具を使用するには、このは
んだバンプ成形用治具の抵抗体層が回路基板に形成され
ているはんだバンプ上に載るように、はんだバンプ成形
用治具を回路基板上に載置し、透明導電体帯を介して抵
抗体層に通電する。すると、抵抗体層が加熱され、その
熱で抵抗体層の下にあるはんだバンプが軟化あるいは溶
融し、はんだバンプ成形用治具の自重、または、必要に
より別途付加される荷重によってはんだバンプが押圧さ
れ、その頂上部が平坦化して、このはんだバンプ成形用
治具の本来の目的は達成される。そして、一つの治具で
加熱と押圧とが同時にでき、また、上記の工程におい
て、はんだバンプのみが局部的に加熱され、回路基板全
体は加熱されないので、有機物等よりなる回路基板が不
所望に加熱されることがないので、本発明の目的も達成
される。

【図面の簡単な説明】

第1a図は、本発明の第１実施例に係るはんだバンプ成形
用治具の断面図である。 第1b図は、本発明の第２実施例に係るはんだバンプ成形
用治具の断面図である。 第２〜６図は、本発明の第１実施例に係るはんだバンプ
成形用治具の工程図である。 第７〜10図は、はんだバンプの頂上部を平坦化し、パッ
ケージ等のピンと接合する工程の説明図である。 第11図は、実装されている一部の素子・部品を交換する
時の、はんだバンプ頂上部平坦化の説明図である。 １……透明基板、２……窒化タンタル層、21……抵抗体
層、３……ITO膜、31……透明性導電体帯４……二酸化
シリコン膜等の絶縁膜、５……はんだバンプ成形用治
具、６……回路基板、７……はんだバンプ、８……パッ
ケージ、９……ピン、10……素子・部品。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】はんだバンプの位置に対応して、透明基板
   （１）上に抵抗体層（21）が形成され、 該抵抗体層（21）を直列または並列に接続して透明導電
   体帯（31）が形成され、 少なくとも前記抵抗体層（21）をカバーして絶縁膜
   （４）が形成されてなる ことを特徴とするはんだバンプ成形用治具。
2. 【請求項２】前記抵抗体層（21）は、前記透明基板
   （１）より突出してなることを特徴とする請求項１記載
   のはんだバンプ成形用治具。