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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