JP2850901B2 - ボール配列治具及びその製造方法 - Google Patents

ボール配列治具及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボール配列治具及
びその製造方法に関し、特に、BGA(ボールグリッド
アレイ)方式、CSP(チップサイズパッケージ)方
式、フリップチップ接続等でバンプ電極となる半田ボー
ルを配列するために用いられるボール配列治具及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】BGA(ボールグリッドアレイ)方式、
CSP(チップサイズパッケージ)方式、フリップチッ
プ接続等で形成されるバンプ電極は、実装の高密度化、
小型化、大容量化に伴い、一層の多ピン化、狭ピッチ化
が要求されている。金属ボールを用いてバンプ電極を形
成する方法においては、多数の微小金属ボール(以下、
半田ボールという。)を狭いピッチに効率良く配列する
ことが重要であり、そのために従来から種々の技術が提
案されている。
【0003】例えば、特開平8ー25035号公報に
は、半田ボールを基板に搭載するためのはんだ転写装置
が開示されている。図5は、従来のはんだ転写装置を概
略的に示す断面図である。
【0004】図5に示すように、従来のはんだ転写装置
20は、半田ボール21を整列させる整列穴22aを備
えた整列板22と、半田ボール21を整列板22から離
脱させるための突出しピン23と、を有する。整列穴2
2aは、接続対象となるプリント基板24のパッド25
と同じ配列パターンで設けられる。突出しピン23は、
パイプ状に形成され、整列穴22aの底面に形成された
孔22bから出没可能に設けられる。突出しピン23の
内部には、吸引ポンプ(図示せず)に連通される連通孔
23aが形成される。
【0005】従来のはんだ転写装置20によれば、ま
ず、整列板22の整列穴22aに半田ボール21を入れ
て整列させる。次いで、吸引ポンプを作動させて、突出
しピン23内の連通孔23aを介して半田ボール21を
吸引する。これによって、半田ボール21は、突出しピ
ン23の先端部に吸着される。次いで、反転機構(図示
せず)によって整列板22を基板24に突き合わせ、半
田ボール21を吸着した状態で突出しピン23を突出さ
せる(図5(A)参照)。次いで、さらに突出しピン2
3を突出させて、パッド25の表面に予め塗布されたフ
ラックス26に半田ボール21を押し付ける(図5
(B)参照)。次いで、半田ボール21の吸引を解除
し、突出しピン23を整列穴22aまで引き込める。そ
の後、基板24をリフロー炉で加熱することにより、フ
ラックス26を溶かし、半田ボール21を基板24のパ
ッド25に固着する。
【0006】上記公報によれば、従来のはんだ転写装置
20は、半田ボール21が静電気や水分等で付着してい
ても確実に転写することができ、また、半田ボール21
をフラックス26の塗布されているパッド25に押しつ
ける場合、半田ボール21をより正確な位置に置くこと
ができる、と記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のはんだ
転写装置20には次のような課題がある。 (1)整列板22には半田ボール21を整列させるため
の複数の整列穴22aと、突出しピン23を出没させる
ための孔22bとを備えており、整列板22の構造が非
常に複雑であり、製作コストが高くなる。また、特に、
狭ピッチで多ピン(例えばピッチ300μmで2000
パッドのフルアレイパターン)の半導体基板を製造する
場合、それに対応する整列板22を製作することは技術
的に困難である。 (2)エッチング法を利用して整列穴22aを開口する
場合、微細なパターンとするには、整列板22の板厚を
薄くしなければならないので、整列板22の強度が弱く
なる。
【0008】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、構造が簡単で、容易かつ安価に製造でき、強度
の高いボール配列治具及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のボール配列治具
は、ボールを配列させる貫通孔を備えた配列板と、一方
側に配列板が接合され他方側に吸引装置が取り付けら
れ、多孔質材で作られる通気部材と、を有することを特
徴とするものである。
【0010】本発明のボール配列治具によれば、通気部
材に吸引装置を取り付け、その吸引装置を作動させて、
通気部材を介して、半田ボールを吸引する。これによっ
て、半田ボールは、配列板の貫通孔に吸着された状態で
配列される。
【0011】貫通孔は、通気部材側に向かって先細りに
形成されてもよく、また、通気部材側に向かって先太り
に形成されてもよい。
【0012】上記ボールは、例えば、半導体基板上のパ
ッドに半田付けされる半田ボールである。
【0013】本発明のボール配列治具の製造方法は、基
板をエッチングして、所定の配列パターンの貫通孔を形
成し、次いで、多孔質材で作られ吸引装置が取り付けら
れる通気部材を基板の一方の面に接合する、ことを特徴
とするものである。
【0014】本発明のボール配列治具の製造方法は又、
基板をエッチングした後に、エッチング面と反対側の基
板の面を削り、貫通孔を形成する工程を有してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施
の形態のボール配列治具を示す断面図である。
【0016】図1に示すように、第1の実施の形態のボ
ール配列治具1は、金属製の半田ボール2を配列させる
複数の貫通孔3aを備えた配列板3と、一方側の面(上
面)に配列板3が接合され他方側の面(下面)に吸引装
置4が取り付けられ、多孔質材で作られる通気部材5
と、を有する。
【0017】配列板3は、例えばシリコンで作られる。
通気部材5は、例えば金属やセラミック等で作られ、気
体を通すことができる。
【0018】貫通孔3aは、半田ボール2を搭載する半
導体基板上のパッドに対応する位置に形成される。ま
た、貫通孔3aは、四角錐形状で通気部材5側に向かっ
て先細りに形成される。吸引装置4は、例えば真空ポン
プ等に連結されている。
【0019】図2は、図1に示すボール配列治具1の製
造方法を説明するための工程図である。
【0020】まず、表面が平坦上に形成されたシリコン
基板に、異方性エッチング法により、チップまたは基板
のパッド配列に対応するように、所定のパターンの貫通
孔3aを形成して、配列板3を作る(図2(B)参
照)。異方性エッチング法を用いているので、狭ピッチ
多ピンパターンの貫通孔3aを容易に形成することがで
き、低コスト化を図ることができる。なお、異方性エッ
チング法の代わりに等方性エッチング法を用いてもよ
い。
【0021】図2(A)に示すように、エッチング後の
孔の深さが浅く、貫通していない場合には、シリコン基
板の裏面を研削することによって貫通孔3aを形成す
る。
【0022】次いで、この配列板3とセラミックまたは
金属等で作られた通気部材5とを、貫通孔3aが通気部
材5側に向かって先細りになるように接合する。これに
よって、ボール配列治具1が完成する(図2(C)参
照)。
【0023】このボール配列治具1を用いて半田ボール
2をチップや半導体基板上のパッドに搭載する場合に
は、まず、ボール配列治具1上に半田ボール2を供給
し、貫通孔3aに半田ボール2を配列させる。このと
き、ボール配列治具1に振動、揺動を加えれば、より効
果的に半田ボール2を配列することができる。また、貫
通孔3aの形状が四角錐形状となっており、配列板3の
表面側に向かって広くなっているので、半田ボール2が
貫通孔3aに入りやすくなるという効果がある。
【0024】次いで、通気部材5に取り付けられた吸引
装置4を作動させて、通気部材5を介して、半田ボール
2を吸引する。これによって、半田ボール2は、配列板
3の貫通孔3a内に吸着された状態に配列される。
【0025】その後、反転機構(図示せず)によってボ
ール配列治具1をチップや半導体基板等に突き合わせ、
半田ボール2を吸着した状態でパッド表面に押し付けて
転写する。転写の際、ボール配列治具1を半田の融点以
上まで加熱することにより、半田ボール2を転写すると
同時にチップや半導体基板等にバンプ電極を形成するこ
とができる。なお、反転機構を用いず、下側に位置する
ボール配列治具1を上側に位置するチップや半導体基板
に半田ボール2を転写するようにしてもよい。
【0026】本発明のボール配列治具1は、半田ボール
2を配列させる貫通孔3aを備えた配列板3と、一方側
に配列板3が接合され他方側に吸引装置4が取り付けら
れ、多孔質材で作られる通気部材5と、を有するので、
構造が簡単であり、容易かつ安価に製造することができ
る。
【0027】また、配列板3に多孔質材の通気部材5を
接合しているので治具の強度が高くなる。
【0028】図3は、本発明の第2の実施の形態のボー
ル配列治具11を示す断面図である。図3に示すよう
に、第2の実施の形態のボール配列治具11は、第1の
実施の形態のボール配列治具11と同様に、金属製の半
田ボール2を配列させる複数の貫通孔13aを備えた配
列板13と、一方側の面に配列板13が接合され他方側
の面に吸引装置4が取り付けられ、多孔質材で作られる
通気部材15と、を有する。
【0029】貫通孔13aは、半田ボール2を搭載する
チップや半導体基板上のパッドに対応する位置に形成さ
れる。また、貫通孔13aは、四角錐形状で形成される
が、第1の実施の形態の貫通孔3aと異なり、通気部材
15側に向かって先太りに形成される。
【0030】図4は、図3に示すボール配列治具11の
製造方法を説明するための工程図である。
【0031】まず、表面が平坦上に形成されたシリコン
基板に、異方性エッチング法により、チップまたは基板
のパッド配列に対応するように、所定のパターンの貫通
孔13aを形成し配列板13を作る。なお、異方性エッ
チング法の代わりに等方性エッチング法を用いてもよ
い。
【0032】図4(A)(B)に示すように、エッチン
グ後の孔の深さが浅く、貫通していない場合には、図4
(C)に示すように、シリコン基板のエッチング面と反
対側の面を研削することによって貫通孔13aを形成す
る。貫通孔13aの開口部分の大きさは、半田ボール2
を吸着可能で、かつできるだけ小さくするのが好まし
い。これにより、図3に示すボール配列治具11が完成
する。
【0033】第2の実施の形態のボール配列治具11に
よれば、貫通孔13aの開口部分がより小径なので、吸
引力が集中するとともに、1箇所の貫通孔13aに2個
以上の半田ボール2が配置するのを防止することができ
る。
【0034】本発明は上記実施の形態に限定されること
はなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲
内において、種々の変更が可能である。例えば、配列板
3、13、通気部材5、15の材質や形状、貫通孔3
a、13aの形状は図示したものに限らず、適宜変更す
ることができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、ボールを配列させる貫
通孔を備えた配列板と、一方側に配列板が接合され他方
側に吸引装置が取り付けられ、多孔質材で作られる通気
部材と、を有するので、構造が簡単であり、容易かつ安
価に製造することができる。
【0036】また、配列板に多孔質材の通気部材を接合
しているので治具の強度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のボール配列治具を
示す断面図である。
【図2】図1に示すボール配列治具の製造方法を説明す
るための工程図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のボール配列治具を
示す断面図である。
【図4】図3に示すボール配列治具の製造方法を説明す
るための工程図である。
【図5】従来のはんだ転写装置を概略的に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1:ボール配列治具(第1の実施の形態) 2:半田ボール 3:配列板 3a:貫通孔 4:吸引装置 5:通気部材 11:ボール配列治具(第2の実施の形態) 13:配列板 13a:貫通孔 15:通気部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−22619(JP,A) 特開 平9−298355(JP,A) 特開 平9−64048(JP,A) 特開 平9−36530(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/32 - 3/34

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボールを配列させる貫通孔を備えた配列板
    と、一方側に前記配列板が接合され他方側に吸引装置が
    取り付けられ、多孔質材で作られる通気部材と、を有す
    るボール配列治具において、前記配列板はシリコン基板
    からなることを特徴とするボール配列治具。
  2. 【請求項2】前記貫通孔は、前記通気部材側に向かって
    先細りに形成されることを特徴とする請求項1に記載の
    ボール配列治具。
  3. 【請求項3】前記貫通孔は、前記通気部材側に向かって
    先太りに形成されることを特徴とする請求項1に記載の
    ボール配列治具。
  4. 【請求項4】基板をエッチングして、所定の配列パター
    ンの貫通孔を形成し、 次いで、多孔質材で作られ吸引装置が取り付けられる通
    気部材を前記基板の一方の面に接合する、ことを特徴と
    するボール配列治具の製造方法。
  5. 【請求項5】前記基板をエッチングした後に、エッチン
    グ面と反対側の基板の面を削り、貫通孔を形成する工程
    を有することを特徴とする請求項4に記載のボール配列
    治具の製造方法。
  6. 【請求項6】基板をエッチングして、所定の開口パター
    ンを形成し、 次いで、多孔質材で作られ吸引装置が取り付けられる通
    気部材を前記基板のエッチング面に接合し、 次いで、基板のエッチング面と反対側の面を削り、貫通
    孔を形成する、 ことを特徴とするポール配列治具の製造方法。
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