JP2746286B2 - Solder ball transfer jig - Google Patents

Solder ball transfer jig

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JP2746286B2
JP2746286B2 JP7299614A JP29961495A JP2746286B2 JP 2746286 B2 JP2746286 B2 JP 2746286B2 JP 7299614 A JP7299614 A JP 7299614A JP 29961495 A JP29961495 A JP 29961495A JP 2746286 B2 JP2746286 B2 JP 2746286B2
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solder
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明、基板上のパッドに、
半田バンプを形成する際の半田ボールを転写する治具の
構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a structure of a jig for transferring a solder ball when forming a solder bump.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の基板パッドへの半田バンプ形成方
法として、図4の特開平4−65130号公報に示す方
法がある。
2. Description of the Related Art As a conventional method for forming solder bumps on a substrate pad, there is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-65130 shown in FIG.

【0003】その概要を説明すると、次のとおりであ
る。半田ボールキャリア14は、真空室(減圧室)16
の下部開口面をマスク20、網板19及び吸気板18に
より覆って構成される。半田ボール9の直径より薄いス
テンレス等の金属板からなるマスク20には、半田ボー
ル9がかん合する透光21を設ける。ステンレスワイヤ
等からなる網板19は、透孔21内に複数の網目が露呈
するメッシュとする。ステンレス等の金属板からなる吸
気板18には、網目19を挟んで透孔21に対向する吸
気孔17を設ける。
[0003] The outline is as follows. The solder ball carrier 14 is provided in a vacuum chamber (decompression chamber) 16.
Is covered with a mask 20, a mesh plate 19 and an intake plate 18. A mask 20 made of a metal plate such as stainless steel thinner than the diameter of the solder ball 9 is provided with a light transmitting member 21 to which the solder ball 9 is fitted. The mesh plate 19 made of a stainless wire or the like is a mesh in which a plurality of meshes are exposed in the through holes 21. An intake plate 18 made of a metal plate such as stainless steel is provided with an intake hole 17 facing the through hole 21 with a mesh 19 interposed therebetween.

【0004】図4の状態の半田ボールキャリア14及び
半田ボール容器(図示せず)の上下の位置を反対にし
て、マスク20上に多数の半田ボール9を上から乗せ、
半田ボールキャリア14及び半田ボール容器を振動させ
て透孔21の内部に半田ボール9をかん合させる。
[0004] With the upper and lower positions of the solder ball carrier 14 and the solder ball container (not shown) in the state of FIG.
The solder ball 9 is fitted into the through hole 21 by vibrating the solder ball carrier 14 and the solder ball container.

【0005】吸気用の口金15に接続した真空装置を駆
動し、真空室16を減圧すると、透孔21にかん合した
半田ボール9は、吸気孔17及び網板19を通る吸気力
によって透孔21内に保持される。
When the vacuum device connected to the suction base 15 is driven to reduce the pressure in the vacuum chamber 16, the solder balls 9 fitted into the through holes 21 are formed by the suction force passing through the suction holes 17 and the mesh plate 19. 21.

【0006】再度、半田ボールキャリア14及び半田ボ
ール容器の上下の位置を反対にして図4の状態に戻す
と、余分な半田ボール9を落下させ、必要な半田ボール
9のみを透孔21内に残す。次に、フラックスを塗布し
た基板パッド部に位置合わせ後、半田ボール9を接触さ
せ、その粘着性を利用し、半田ボール9を転写する。そ
の後リフローを行い、基板パッドに半田バンプを形成す
る。
When the upper and lower positions of the solder ball carrier 14 and the solder ball container are again returned to the state shown in FIG. 4, excess solder balls 9 are dropped, and only the necessary solder balls 9 are placed in the through holes 21. leave. Next, after alignment with the substrate pad portion to which the flux has been applied, the solder ball 9 is brought into contact, and the solder ball 9 is transferred using the adhesiveness. Thereafter, reflow is performed to form solder bumps on the substrate pads.

【0007】他の方法として、図5に示すように半田ボ
ール転写マスク1に設けられた不貫通孔22に半田ボー
ル9を入れ、その上に基板パッド11にフラックス12
を塗布した基板10を位置合わせ後、基板10を乗せ、
フラックス12の粘着性を用いて半田ボール9を転写す
る方法があった。
As another method, as shown in FIG. 5, a solder ball 9 is put into a non-through hole 22 provided in a solder ball transfer mask 1, and a flux 12
After positioning the substrate 10 coated with
There is a method of transferring the solder ball 9 using the adhesiveness of the flux 12.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開平4−65130
号公報のように半田ボールキャリアを用いて、半田ボー
ルを基板パッドに供給する方法では、半田ボール径のば
らつきや孔径のばらつきにより、空気漏れが生じ半田ボ
ールの固定力が弱くなり、半田ボールキャリアを反転す
る際、半田ボールが落下し、基板パッドに半田ボールの
供給ができない欠点がある。
Problems to be Solved by the Invention
In the method of supplying a solder ball to a substrate pad using a solder ball carrier as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, air leakage occurs due to variation in the diameter of the solder ball and variation in the hole diameter, so that the fixing force of the solder ball is weakened. There is a drawback that when solder is reversed, the solder ball falls and the solder ball cannot be supplied to the substrate pad.

【0009】また、図5に示すような固定した半田ボー
ルを基板パッドに転写する際、半田ボール径や半田ボー
ル転写マスクの不貫通孔の深さのばらつきにより、基板
パッド上のフラックスに半田ボールが接触しなかった
り、半田ボールが不貫通孔角へ食い込むことにより、基
板パッドに半田ボールが転写できず、基板パッドへの半
田ボール供給ができない欠点がある。
When the fixed solder ball as shown in FIG. 5 is transferred to the board pad, the flux on the board pad is changed due to the variation of the solder ball diameter and the depth of the non-through hole of the solder ball transfer mask. However, there is a drawback that the solder balls cannot be transferred to the substrate pad, and the solder ball cannot be supplied to the substrate pad, because the solder balls do not contact with each other or the solder ball cuts into the corner of the non-through hole.

【0010】さらに半田ボール転写治具と基板を同時に
裏返して、基板パッドに半田ボールを落とす方法がある
か、半田ボール転写マスクと基板の反りにより、両者間
に隙間が生じ、裏返す際に半田ボールが移動してしま
い、位置ずれを起こす欠点がある。
Further, there is a method in which the solder ball transfer jig and the substrate are turned over at the same time to drop the solder balls on the substrate pads, or a gap is formed between the solder ball transfer mask and the substrate due to the warpage of the substrate. However, there is a drawback that the position shifts and the position shifts.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、半田ボール転
写治具に関し、マスクの孔に挿入された弾性体とその上
部に設置された円板に対し、鉛直下から板を当て、板に
設けられた突起が弾性体と円板を押し上げることによ
り、弾性体と円板は孔の側面に対し、鉛直方向に移動
し、治具の上部に設置された基板に当たり、フラックス
を塗布された基板パッドに接する。その際、基板や半田
ボール転写治具の反り、半田ボール径のばらつきにより
基板パッドに接しない箇所も生じるが、さらに力を加え
ることで、図2に示すように、すでに基板パッドに接し
た箇所の弾性体は横方向に潰れ、変形する。全ての半田
ボールが接する力を加えることにより、全ての半田ボー
ルが確実に基板パッドに接し、基板パッドに転写できる
構造になっている。また、マスクの孔の底部に弾性体落
下防止突起を設ける。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a solder ball transfer jig, and applies a plate from below vertically to an elastic body inserted into a hole of a mask and a disk placed above the elastic body. The projections provided push up the elastic body and the disk, so that the elastic body and the disk move vertically with respect to the side surface of the hole, hit the substrate set on the top of the jig, and apply the flux to the substrate. Touch the pad. At this time, there are places where the board and the solder ball transfer jig are not in contact with the board pad due to warpage of the solder ball and variations in the diameter of the solder ball. However, as shown in FIG. Elastic body is crushed and deformed in the lateral direction. By applying a force for contacting all the solder balls, all the solder balls are securely brought into contact with the substrate pad and can be transferred to the substrate pad. An elastic body drop prevention projection is provided at the bottom of the hole of the mask.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明の一実施形態による半田ボ
ール転写治具の断面構造を示す図である。本実施形態で
は、半田ボール転写マスク1に孔6を設けてあり、その
中に弾性体5が入っており、さらにその上には円板4が
取り付けられている。円板4は、表面が中央部で凹形状
になっている。半田ボール転写マスク1は、反りを押さ
えるため、厚さ1mm以上の金属板を用いる。
FIG. 1 is a view showing a sectional structure of a solder ball transfer jig according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a hole 6 is provided in the solder ball transfer mask 1, the elastic body 5 is contained therein, and the disk 4 is further mounted thereon. The disk 4 has a concave surface at the center. The solder ball transfer mask 1 uses a metal plate having a thickness of 1 mm or more to suppress warpage.

【0014】半田ボール転写治具に半田ボール9を供給
するには、形成する半田バンプ数の約10倍の数の半田
ボールを半田ボール転写マスク1の上に載せた後、揺動
と振動を加える。半田ボール9は、揺動や振動の際、半
田ボール転写マスク1の端に設けた枠8により、半田ボ
ール転写マスク1の外に漏れることを防止される。揺動
は、半田ボール転写治具の長軸方向に1秒間に1回程度
の速さで5回以上行い、揺動と同時に半田ボール転写マ
スク1の短方向に振動を300Hz〜500Hzで加え
る。この振動数にすることで、弾性体5、及び円板4が
孔6から飛び出すことはない。半田ボール転写マスク1
に設ける孔6の直径は、半田ボール9に対し、140μ
m〜200μm大きくし、孔6の深さは、半田ボールの
半径よりも、70μm〜100μm大きくする。例え
ば、使用する半田ボール直径が、800μmである場
合、孔の径は、940μm〜1000μmとし、孔の深
さは、470μm〜500μmにする。このようにする
ことで、孔6には必ず1ケの半田ボール9が入り、一度
孔6に入った半田ボール6は、揺動や振動によって孔6
から飛び出すことはない。また、孔6に入った半田ボー
ル9は、円板4が表面中央で凹形状となっているため
に、円板4中央に位置している。なお、半田ボール転写
マスク1の孔6の底部に弾性体5の落下を防止するた
め、弾性体落下防止突起7を設ける。
In order to supply the solder balls 9 to the solder ball transfer jig, about ten times as many solder balls as the number of solder bumps to be formed are placed on the solder ball transfer mask 1, and then the rocking and vibration are applied. Add. The solder balls 9 are prevented from leaking out of the solder ball transfer mask 1 due to the frame 8 provided at the end of the solder ball transfer mask 1 during swinging or vibration. The swing is performed five times or more at a speed of about once a second in the long axis direction of the solder ball transfer jig, and at the same time, the vibration is applied in the short direction of the solder ball transfer mask 1 at 300 Hz to 500 Hz. With this frequency, the elastic body 5 and the disk 4 do not jump out of the hole 6. Solder ball transfer mask 1
The diameter of the hole 6 provided on the solder ball 9 is 140 μm.
The depth of the hole 6 is 70 μm to 100 μm larger than the radius of the solder ball. For example, when the diameter of the solder ball to be used is 800 μm, the diameter of the hole is 940 μm to 1000 μm, and the depth of the hole is 470 μm to 500 μm. By doing so, one solder ball 9 always enters the hole 6, and once the solder ball 6 enters the hole 6, the solder ball 9 is swung or vibrated.
Never jump out of The solder ball 9 in the hole 6 is located at the center of the disk 4 because the disk 4 is concave at the center of the surface. In addition, in order to prevent the elastic body 5 from dropping, an elastic body fall prevention projection 7 is provided at the bottom of the hole 6 of the solder ball transfer mask 1.

【0015】基板10に半田ボール9を転写する方法を
示す。基板10に対し、基板パッド11の部分が開い
た、150μm〜200μm厚のメタルマスクを重ね、
その上から印刷でフラックス12を供給する。
A method for transferring the solder balls 9 to the substrate 10 will be described. On the substrate 10, a 150 μm to 200 μm thick metal mask with the substrate pad 11 opened is superimposed,
The flux 12 is supplied from above by printing.

【0016】次に図2に示すように基板10と半田ボー
ル転写マスク1の位置合わせを行い、半田ボール転写マ
スク1の下から突起3を有した板2を押しつける。基板
10と半田ボール転写マスク1の位置合わせは、基板1
0に設けられた3点の位置合わせ用穴と半田ボール転写
マスク1に設けられた位置合わせ用マークによって行
う。突起3で弾性体5と円板4を垂直方向に押し上げ基
板パッド11に半田ボール9を押しつける。この突起3
の径は、孔6の径に対し、50%であり、孔6の直径
が、1000μmである場合、突起3の直径は、500
μmする。また、突起3の長さは、1mm〜2mmとす
る。基板10や半田ボール転写マスク1の反り、半田ボ
ール9の径のばらつきにより、半田ボール9が基板パッ
ド11に押しつけられないものもあるが、鉛直下から押
す力を強めることで、すでに基板パッド11に届いた半
田ボール9を支えている弾性体5が変形し、基板パッド
11に届かなかった半田ボール9も力圧が強くなるにつ
れて、基板パッド11に届くようになり、全ての半田ボ
ール9が基板パッド11に押しつけられる。弾性体5の
材質は、小さい力で変形するゴムやシリコーン樹脂であ
るから、基板パッド11に押しつけられた半田ボール9
は、フラックス12の粘着性により、基板パッド11に
転写される。その後、基板10を反転し、リフローを行
うことで、図3に示す半田バンプ13を基板パッド11
の上に形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the substrate 10 and the solder ball transfer mask 1 are aligned, and the plate 2 having the projections 3 is pressed from under the solder ball transfer mask 1. The alignment between the substrate 10 and the solder ball transfer mask 1
0 and three alignment marks provided on the solder ball transfer mask 1. The protrusion 3 pushes up the elastic body 5 and the disk 4 in the vertical direction, and presses the solder ball 9 against the substrate pad 11. This projection 3
Is 50% of the diameter of the hole 6, and when the diameter of the hole 6 is 1000 μm, the diameter of the projection 3 is 500
μm. The length of the projection 3 is set to 1 mm to 2 mm. The solder ball 9 may not be pressed against the substrate pad 11 due to the warpage of the substrate 10 or the solder ball transfer mask 1 or the variation in the diameter of the solder ball 9. The elastic body 5 supporting the solder balls 9 that have reached the substrate pad 11 is deformed, and the solder balls 9 that have not reached the substrate pad 11 also reach the substrate pad 11 as the force and pressure increase, and all the solder balls 9 It is pressed against the substrate pad 11. Since the material of the elastic body 5 is rubber or silicone resin which is deformed by a small force, the solder ball 9 pressed against the substrate pad 11 is used.
Is transferred to the substrate pad 11 by the adhesiveness of the flux 12. Thereafter, the substrate 10 is turned over and reflow is performed, so that the solder bumps 13 shown in FIG.
On top of.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、フラッ
クスを塗布された基板パッドに対し、半田ボール転写マ
スクの孔に供給された全ての半田ボールを転写できる治
具の構造を提供する。
As described above, the present invention provides a structure of a jig capable of transferring all the solder balls supplied to the holes of the solder ball transfer mask onto the flux-coated substrate pad.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の半田ボール転写治具の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a solder ball transfer jig according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の半田ボール転写治具の使
用状態を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a use state of the solder ball transfer jig according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の半田ボール転写治具によ
り半田ボールを基板パッドに転写し、リフロー後に基板
パッド上に形成された半田バンプの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a solder bump formed on a substrate pad after a solder ball is transferred to a substrate pad by a solder ball transfer jig according to an embodiment of the present invention and reflowed.

【図4】従来の半田ボール転写治具の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional solder ball transfer jig.

【図5】従来の他の半田ボール転写治具の断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view of another conventional solder ball transfer jig.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半田ボール転写マスク 2 板 3 突起 4 円板 5 弾性体 6 孔 7 弾性体落下防止突起 8 枠 9 半田ボール 10 基板 11 基板パッド 12 フラックス 13 半田バンプ 14 半田ボールキャリア 15 口金 16 真空室 17 吸気孔 18 吸気板 19 網板 20 マスク 21 透孔 22 不貫通孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solder ball transfer mask 2 Board 3 Projection 4 Disk 5 Elastic body 6 Hole 7 Elastic body fall prevention projection 8 Frame 9 Solder ball 10 Substrate 11 Board pad 12 Flux 13 Solder bump 14 Solder ball carrier 15 Base 16 Vacuum chamber 17 Suction hole Reference Signs List 18 suction plate 19 mesh plate 20 mask 21 through hole 22 non-through hole

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上のパッドに半田バンプを形成する
際、弾性体がマスクの孔に挿入されており、その上に中
央部が窪んだ円板が設置され、円板に半田ボールを乗
せ、弾性体の下から力を加えることで半田ボールを持ち
上げて、マスク上部に設置された基板のフラックスが付
いたパッドに供給することを特徴とする半田ボール転写
治具。
When a solder bump is formed on a pad on a substrate, an elastic body is inserted into a hole of a mask, and a disk having a hollow central portion is placed thereon, and a solder ball is placed on the disk. A solder ball transfer jig, which lifts the solder ball by applying a force from under the elastic body and supplies the solder ball to a pad provided with a flux of a substrate placed on the mask.
【請求項2】 前記マスクの孔の底部に弾性体落下防止
突起を設けたことを特徴とする請求項1記載の半田ボー
ル転写治具。
2. The solder ball transfer jig according to claim 1, wherein an elastic body drop prevention projection is provided at the bottom of the hole of the mask.
【請求項3】 前記弾性体の下から力を加える部材が板
に設けられた突起であることを特徴とする請求項1記載
の半田ボール転写治具。
3. The solder ball transfer jig according to claim 1, wherein the member for applying a force from below the elastic body is a projection provided on a plate.
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KR100948660B1 (en) * 2009-11-10 2010-03-18 동국대학교 산학협력단 Soldering jig
WO2011059186A2 (en) * 2009-11-10 2011-05-19 동국대학교 산학협력단 Soldering jig, surface array antenna and a production method therefor
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