JP3266414B2 - はんだ供給法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子部品をプリント
基板にはんだ付けする際のはんだ供給法であり、特にＢ
ＧＡ（Ball Grid Array）等の電子部品の有するボール
バンプを形成するためのはんだ供給法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を高密度に実装する場合、電極
として基板平面にボールバンプを形成する電子部品が用
いられてきた。例えば図１３はＢＧＡのパッケージ部品
の斜視図を示す。４はＢＧＡ基板、４ａはＬＳＩ等の電
子部品の封止された封止樹脂、５はＢＧＡ基板のパッ
ド、６はＢＧＡの電極となるボールバンプである。基板
４に２次元平面上にボールバンプ６を配置し、このボー
ルバンプ６の配置された側を、例えば別の基板に実装さ
れる。

【０００３】このようにパッド上にボールバンプを形成
する方法として、ボールセット法やはんだ印刷法が知ら
れている。図１４はボールセット法によるボールバンプ
の形成工程図を示す。１ははんだ粒子、２ははんだ粒子
１を真空吸着して運搬する真空チャック、３はフラック
スで、例えばタムラ化研ＲＭー２６（ＲＭタイプ）のも
の、その他の符号は図１３と同一である。図１４（ａ）
に示すように、はんだ粒子１を一個ずつ真空チャック２
を用いて真空吸着して、（ｂ）のように、フラックス３
が塗布されたＢＧＡ基板４上のパッドの上に搭載する。
その後、はんだを加熱して溶融させることによりボール
バンプ６を形成する（ｃ）。

【０００４】また図１５は、はんだ印刷法によるボール
バンプの形成工程図を示す。７は印刷マスク、８はスキ
ージ、９ははんだを含有したソルダーペースト、１０は
印刷マスクの開口部で、ボールバンプの形成されるパッ
ドに対応した箇所を開口してある。その他の符号は上記
と同一である。図１５（ａ）で、パッド５と開口部１０
とを一致させるように印刷マスク７をＢＧＡ基板４上に
載せて、密着させる（ｂ）。（ｃ）のように、スキージ
８を用いてソルダーペースト９を開口部に充填する。そ
の後（ｄ）のように印刷マスク７をＢＧＡ基板４からは
ずし、ソルダーペースト内のはんだを加熱し、溶融させ
ることで、ボールバンプ６が形成される（ｅ）。

【０００５】また、図１６に特開平２ー２０１９９６号
公報に掲載のはんだ供給法を示す。図（ａ）〜（ｃ）は
図１５のものと同様である。ソルダーペーストをマスク
（公報ではメタルスクリーン）の開口部に充填した後、
そのままにしてソルダーペーストをリフローする
（ｄ）。例えば共晶はんだを使用する場合、１５０℃で
３分、２１０℃で１分加熱する。そして、（ｅ）のよう
に冷却後にマスクをはずしてボールバンプ６を形成す
る。

【０００６】ソルダーペーストは、はんだ粒子と樹脂
（ロジン等）とを溶剤（イソプロピルアルコール等）中
に混合したもので、このソルダーペーストを加熱するこ
とでそれ自身収縮する。そしてマスクの開口部に充填さ
れたソルダーペーストはこの収縮により開口部の壁面か
ら離れ、開口部に残ることなくはんだの転写量は図１５
の方法に比べ増加する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ボール
セット法（図１４の方法）によるはんだ供給法では、ボ
ールバンプの数が増加するとその数に比例してボールセ
ットに費やす時間が増加する。そのため、ＡＳＩＣ等の
Ｉ／Ｏ数の多いＢＧＡの場合、生産性が著しく低下す
る。また、真空チャックにとりはんだ粒子を装着するた
め、ボールバンプ間にある程度の間隔が必要で、高密度
なボールバンプの形成は困難である。

【０００８】また、はんだ印刷法（図１５の方法）によ
るはんだ供給法では、ボールセット法に比べ生産性は優
るが、（ｄ）のように転写されるはんだ量にばらつきが
生じ、その結果、（ｅ）のように、ボールバンプ６に高
さが不十分でばらつきが大きくなる。よってボールバン
プ形成に必要な量のはんだを転写しようとすると、でき
るだけ開口部の厚さを大きくしてより多くのはんだを開
口部に充填できるようにする。しかし開口部の開口部分
の長さ（例えば、開口部分が矩型なら最短の辺の長さ、
円型ならその直径）に対し、開口部の厚さが大きくなる
につれて、はんだ転写率が悪くなる。また、逆にはんだ
の転写量を増やすために開口面積を大きくすると、はん
だ溶融時に隣接するパッド上のバンプ同志がつながって
しまう恐れがある。

【０００９】図１５（ｆ）はこのはんだ印刷法によるボ
ールバンプ形成時のバンプ高さの分布を示す図である。
パッド間隔が１ｍｍピッチのＢＧＡの場合、ＪＥＤＥＣ
規格では高さ０．５ｍｍ、直径０．６ｍｍ（いずれも許
容誤差範囲は±０．１ｍｍ）のバンプが必要となってお
り、このＪＥＤＥＣ規格を満たすボールバンプを形成す
ることは極めて困難であることがわかる。

【００１０】また、図１７はＬＳＩ部品、例えばＱＦＰ
（Quad-Flat-Package）をはんだが供給されたパッドの
接続させる工程図であるが、（ａ）のように、図１５と
同じ方法ではんだを供給し、はんだ転写量の不足により
バンプの高さにばらつきが生じた場合、（ｂ）のよう
に、パッド５上のＱＦＰ１２を搭載した後に、加熱する
ことにより、ＱＦＰ１２を接続する（ｃ）。このバンプ
高さのばらつきにより接続部分に未はんだ不良２０が生
じたり、接続されても接合強度不足が生じる。はんだの
転写量不足を補うため開口部を大きくしすぎると、加熱
時に隣合うはんだがつながってブリッジ不良が発生す
る。

【００１１】さらに図１６の方法では、はんだの転写率
を増加させることができるが以下の問題点が生じた。 （１）印刷マスクのパッドに対する位置ずれが生じた場
合、供給されるはんだの位置ずれがそのまま発生してい
た。例えば図１８はバンプの位置ずれの様子を示した断
面図で、この印刷マスクの位置ずれによりバンプ６も位
置ずれして形成される。 （２）はんだが印刷マスクの開口部の内面形状に影響さ
れるため、冷却後の形成されるボールバンプの形状・高
さが不安定であった。 （３）マスクを装着したままでソルダーペーストを溶融
・冷却することで、はんだ中にボイド（空隙）が発生し
ていた。 （４）印刷マスクを装着したままソルダーペーストをリ
フローすることでソルダーペースト中の溶剤が気化し、
はんだとパッドの間にもその気化した溶剤が発生し、図
１５（ｄ）のように、はんだがパッドに接合されない箇
所が生じる可能性があった。 （５）印刷マスクは、はんだがリフローするまで基板に
密着させておく必要があり、工程に要する時間が大き
く、生産性が悪く自動化が困難であった。

【００１２】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、印刷マスクを用いてはんだを供給する
際、パッド上に安定したはんだ転写を行なうことのでき
るはんだ供給法を提供することを目的としたものであ
る。また、大きさ、形状のばらつきのないボールバンプ
を形成できる生産性の高いはんだ供給法を提供すること
を目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係るはんだ供
給法は、マスクが有する開口部と基板上に形成されたパ
ッドとがほぼ一致するように、マスクを基板に配置する
工程、開口部にはんだペーストを充填させる工程、マス
クを基板に密着させたまま、ペースト中のはんだの融点
より低い温度でこのはんだペーストを加熱し、パッドに
はんだペーストを付着させる工程を含んだものである。

【００１４】また、マスクが有する開口部と基板上に形
成されたパッドとがほぼ一致するように、マスクを基板
に配置する工程、開口部にはんだペーストを充填させる
工程、マスクを基板に密着させたまま、このはんだペー
ストを加熱し、パッドにはんだペーストを付着させる工
程、はんだが固着した状態でマスクを基板から除去した
後にはんだを溶融させる工程を含んだものである。

【００１５】また、マスクが有する開口部と基板上に形
成されたパッドとがほぼ一致するように、マスクを基板
に配置する工程、開口部にはんだペーストを充填させる
工程、マスクを基板に密着させたまま、開口部のうちア
スペクト比（マスクの開口部の最短長さに対する開口部
の深さの比）が０．３以上に形成された開口部に充填さ
れたはんだペーストを加熱し、パッドにはんだペースト
を付着させる工程を含んだものである。

【００１６】また、マスクが有する開口部と基板上に形
成されたパッドとがほぼ一致するように、マスクを基板
に配置する工程、開口部にはんだペーストを充填させる
工程、マスクを基板に密着させたまま、このはんだペー
ストを加熱し、パッドにはんだペーストを付着させる工
程、このはんだが溶融した状態でマスクを基板から除去
する工程を含んだものである。

【００１７】また、第一のマスクが有する開口部を基板
上に形成されたパッドとがほぼ一致するように、第一の
マスクを基板に配置する工程、さらに第二のマスクが有
する開口部と第一のマスクの開口部とがほぼ一致するよ
うに、第二のマスクを第一のマスクに配置する工程、第
一と第二のマスクの開口部にはんだペーストを充填する
工程、第二のマスクを第一のマスクから取り除き、第一
のマスクを基板に密着させたまま、はんだペーストを加
熱し、パッドにはんだペーストを付着させる工程を含ん
だものである。

【００１８】また、少なくともマスクの開口部の表面が
フッ素樹脂で被覆されているものである。

【００１９】また、開口部に充填されたはんだペースト
に加熱用ビーム照射することにより、はんだペーストを
加熱するようにしたものである。

【００２０】

【作用】このように構成されたはんだ供給法によると、
はんだペースト中にはんだの融点以下でマスクの開口部
に充填されたはんだペーストを加熱するので、はんだは
溶融せず、はんだペースト中の樹脂が溶融して凝集する
とともに、パッドとはんだとを密着させ、かつ溶剤の気
化する量を抑制しながら、開口部に充填されたはんだペ
ーストはパッド上に転写される。

【００２１】また、マスクの開口部に充填されたはんだ
ペーストを加熱し、パッドにはんだペーストを付着さ
せ、そのはんだが固着した状態でマスクを基板から除去
し、その後はんだを溶融させるので、パッドに付着した
はんだペーストの位置ずれは修正され、かつはんだ中の
ボイドが解消される。

【００２２】また、アスペクト比が０．３以上の開口部
に充填されたはんだペーストを加熱するので、開口部か
ら転写されにくいはんだペーストを加熱してパッドに付
着させることができる。

【００２３】また、はんだが溶融した状態でマスクを基
板から除去するので、パッドに付着したはんだペースト
の位置ずれは修正され、かつはんだ中のボイドは解消さ
れる。

【００２４】また、開口部がほぼ一致するように、第一
のマスクに第二のマスクを配置し、開口部にはんだペー
ストを充填させ、第二のマスクを第一のマスクから取り
外して第一のマスクを基板に密着させたままはんだペー
ストを加熱するので、はんだペーストを印刷するための
マスクと、基板に密着させたまま加熱するマスクとは別
体となり、はんだを開口部に充填して印刷する工程とマ
スクを基板に密着させたまま加熱する工程が同時に行な
われる。

【００２５】また、少なくともマスクの開口部の表面は
フッ素樹脂で被覆されるので、開口部表面とはんだとの
はじきが良好になる。

【００２６】また、開口部に充填されたはんだペースト
に加熱用ビーム照射することにより加熱するようにした
ので、マスク部分は加熱されず、マスクの温度上昇を抑
えられる。

【００２７】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を示す。図１は本実
施例によるはんだ供給方法およびボールバンプ形成方法
の工程図を示す。図において、４はＢＧＡ基板、５はＢ
ＧＡ基板上のＣｕパッド、６はボールバンプ、７は印刷
マスク、８はスキージ、９はソルダーペーストで、通常
はんだと樹脂（例えばロジン）とを溶剤（イソプロピル
アルコール等の有機アルコール）中に混合させたもので
ある。１０は印刷マスク７においてパッド５の位置に対
応した箇所を開口した開口部で、少なくともパッド５の
面積より大きく開口してある。１６はホットプレートで
ある。

【００２８】次いで、はんだの供給法およびボールバン
プ形成法について説明する。図１（ａ）に示すように、
印刷マスク７をＢＧＡ基板４に形成されたＣｕパッド５
（直径０．５ｍｍ）に開口部１０がほぼ一致するように
位置合わせして、（ｂ）のように、印刷マスク７と基板
４を密着させる。（ｃ）のように、スキージ８を用いて
ソルダーペースト９を開口部１０に充填する。印刷マス
ク７は、厚さ０．６ｍｍのＳＵＳ製で、直径０．６５ｍ
ｍの円形の開口部１０が形成されている。次いで、
（ｄ）で、印刷マスク７をＢＧＡ基板４に密着させたま
まホットプレート１６に靜置し、加熱する。加熱ではソ
ルダーペースト９内のはんだの融点より低い温度で行な
う。例えば共晶はんだ（融点１８３℃）を用いる場合に
は１７０℃で３分加熱する。冷却後に（ｅ）に示すよう
に、印刷マスク７をはずすことによりソルダーペースト
９はパッド５に転写され、付着する。さらにこの転写さ
れたソルダーペースト９を溶融（２１０℃で１分間加熱
する）してボールバンプ６を形成する（ｆ）。

【００２９】図２は、図１（ｅ）においてパッドに転写
されたソルダーペーストの外観図である。図１（ｄ）
で、開口部に充填されたソルダーペーストを含有するは
んだの融点以下で加熱することで、はんだは溶融せずに
ソルダーペースト内の樹脂（ロジン）が溶融して開口部
に充填されたソルダーペーストを収縮させるとともに、
溶融した樹脂がパッドとソルダーペーストとを接合させ
る。よってソルダーペーストはマスクの開口部の内部に
残らすに、開口部の形状のそのままが転写される。図で
は円筒状の開口部に対し、円筒状のソルダーペーストが
転写される。また、はんだ融点以下の余熱加熱するので
ソルダーペーストの溶剤の気化量はかなり減少するの
で、パッドとソルダーペーストとの間に溶剤の気泡は生
じなくなり、パッドとソルダーペーストとの接合不良は
生じなくなる。このように、はんだをリフローしなくて
もはんだ融点以下でもソルダーペーストとパッドは接合
するので、加熱時間を短縮することができ、生産性が向
上する。

【００３０】さらに、開口部のパッドと対面する側の開
口面積をその反対側の開口面積より大きくなるように印
刷マスクを設計する（図３（ａ）にそのマスクの断面図
を示す）ことによりパッドとソルダーペーストとを接合
しやすくことができる。また、ソルダーペースト中のは
んだ粒子より小さい切りかき（溝）を、印刷マスクの基
板に密着する側に形成する。図３（ｂ）のようにマスク
表面に切りかき１３を形成する。この切りかきにソルダ
ーペースト中の溶剤を逃がすことができ、気化した溶剤
がパッドとソルダーペーストの間に蓄積しないようにし
て、パッドとソルダーペーストとの接合を助長すること
ができる。

【００３１】図４は、図１（ｆ）で再加熱することによ
り形成されたボールバンプの高さの分布を示した図であ
る（本図はパッド間隔が１ｍｍピッチの場合である）。
また、同じ印刷マスクを使って、ソルダーペーストを開
口部に充填した後リフローさせる従来のボールバンプ形
成法によるボールバンプの高さ分布も併せて示す。従来
のマスク密着リフローによる方法よりも高く、かつその
高さのばらつきも少ないボールバンプが形成することが
できる。ＪＥＤＥＣ規格（パッド間隔１ｍｍピッチの場
合、高さ０．５ｍｍ、直径０．６ｍｍ、誤差±０．１ｍ
ｍ）も十分満たしたものである。

【００３２】また、図５（ａ）は前述図１５の従来方法
で形成されたボールバンプの断面図で、（ｂ）は本実施
例により形成されたボールバンプの断面図である。マス
クの開口部とパッドの位置がずれていた時、ソルダーペ
ーストもパッドからずれて転写される。そのような場
合、従来方法では（ａ）に示すようにそのまま位置ずれ
してボールバンプが形成される。しかし本実施例のよう
に、マスクを基板に密着したままはんだ融点以下で加熱
し、その後マスクをはずしてはんだを溶融することによ
り、仮にマスクの開口部とパッドの位置がずれていて
も、再加熱により位置ずれが修正され、うまくパッド上
にボールバンプが形成される（ｂ）。また、ボールバン
プ中のボイド６ａも本実施例の方法により解消される。

【００３３】なお、本実施例では、ＳＵＳ製の印刷マス
クを用いたが、マスク素材としてアルミニウム、ニッケ
ル、セラミック、フッ素樹脂等のはんだぬれしにくい素
材を用いるのも有効である。またマスクにインバー等の
熱膨張率の小さい素材を用いることで、加熱することに
よりマスクの熱膨張を抑え、位置ずれを防ぐ。

【００３４】また加熱方法としてホットプレートを用い
たが、ハロゲンランプ、キセノンランプ、炭酸ガスレー
ザ等を用いると、加熱に要する時間を短縮することで
き、マスクの反りを抑えることができる。また、レーザ
を用いてビーム照射して加熱する場合、レーザを絞って
開口部より小さい部分に照射することで、マスクが加熱
されることを極力抑え、マスクの熱膨張、反りによる位
置ずれを防ぐ。

【００３５】はんだ供給にはソルダーペーストを用いた
が、ＣｕペーストやＡｇペーストをはじめとして、導電
性があり、マスクの開口部へ充填後、加熱することによ
り印刷可能である素材を用いてもよい。

【００３６】実施例２．図６は本実施例におけるはんだ
供給法およびボールバンプ形成法の工程図を示す。図に
おいて、符号は実施例１と同一で、マスク７は、例えば
厚さ０．６ｍｍを有し、その開口部１０は、対応するパ
ッド（直径０．５ｍｍの円形）に対し直径０．６５ｍｍ
の円形をなしている。ボールバンプ形成法について説明
する。図６（ａ）〜（ｃ）は実施例１と同じ工程であ
る。次いで、（ｄ）に示すように印刷マスク７をＢＧＡ
基板４に密着させたままホットプレート１６上に靜置
し、ソルダーペースト中のはんだ融点以上で加熱してリ
フローする。共晶はんだ（融点１８３℃）を用いた場
合、１５０℃で３分、２１０℃で１分加熱する。冷却
後、（ｅ）に示すように印刷マスク７をはずしてボール
バンプ６を形成する。

【００３７】図７は、はんだを印刷マスクに印刷し、加
熱せずにそのまま印刷マスクを基板からはずしてはんだ
をパッドに転写させた場合において、種々のアスペクト
比（開口部の最小の長さに対する開口部の厚さ）の開口
部に対する転写率を示したデータ図である。ここで転写
率とは、開口部の体積に対する転写されたはんだの容積
を表わす。また、印刷マスクにはＳＵＳ製マスクを使用
した。図のように、アスペクト比が０．３以上になる
と、著しく転写率が減少する。しかし、図６の工程
（ｄ）のようにアスペクト比が０．３以上の開口部に充
填されたソルダーペーストを加熱することで、ほぼ１０
０％の転写率ではんだがパッドに転写された（図７には
図示せず）。図６ではアスペクト比０．９２（＝０．６
ｍｍ／０．６５ｍｍ）の開口部が使用され、加熱により
ソルダーペーストがうまく転写される。一方、アスペク
ト比０．３未満では加熱なしでも転写される。

【００３８】図８は、図６のように開口部に充填された
ソルダーペーストを加熱し、冷却後に印刷マスクをはず
すことによりボールバンプを形成した際、種々のアスペ
クト比を有する開口部に対するボールバンプ形成の割合
を示したデータ図である。ここでボールバンプ形成の割
合とは、あるアスペクト比を有する開口部により形成さ
れたボールバンプの個数に対する、ＪＥＤＥＣ規格を満
足するボールバンプの個数の比を表わす。また、印刷マ
スクにはＳＵＳ製マスクを使用した。はんだを開口部に
充填させた後に印刷マスクをはずし、その後に加熱して
ボールバンプを形成する従来の方法によると、アスペク
ト比０．３以上の開口部を用いるとほぼその割合はほぼ
ゼロであった（図８には図示せず）。しかし、本実施例
の方法（図６の方法）によると、ボールバンプ形成の割
合はかなり改善された。しかし、アスペクト比が１．０
以上になると、形成されるバンプの割合が著しく小さく
なる。マスクの素材をフッ素樹脂にすることで改善され
るが、アスペクト比が２．０以上になると再びボールバ
ンプ形成の割合が小さくなる。以上のように、ボールバ
ンプを形成するための印刷マスクの開口部としてはアス
ペクト比は最大２．０のものがよく、特に本実施例の方
法によると、０．３以上２．０以下のアスペクト比の開
口部を持つマスクが好ましい。

【００３９】図９はボールバンプを形成し、ボールバン
プの形成された基板にＬＳＩ部品を実装する工程図を示
す。７は厚さ０．１５ｍｍのＳＵＳ製印刷マスク、１２
ａ、１２ｂはＬＳＩ部品でＱＦＰである。ＱＦＰ１２
ａ、１２ｂはそれぞれ０．３ｍｍピッチ、０．６５ｍｍ
ピッチの電極を有している。１５はソルダーペストを加
熱するハロゲン光ビームである。また、１０ｃはＱＦＰ
１２ａに対応した印刷マスク７に形成された開口部で、
開口部分は０．１５ｍｍ×１．２ｍｍの矩形をなす。一
方、１０ｄはＱＦＰ１２ｂに対応した印刷マスク７に形
成された開口部で、開口部分は０．５５ｍｍ×１．５ｍ
ｍの矩形をなす。図９（ａ）でパッド５と開口部１０
ｃ、１０ｄを位置合わせしながら印刷マスク７を基板４
に密着させる。（ｂ）でスキージ８を用いて開口部１０
ａ、１０ｂにソルダーペースト９を充填させる。（ｃ）
のように、開口部１０ｃにハロゲン光ビーム１５を照射
してソルダーペーストを加熱する（２００℃で１分
間）。またはレーザを用いて、開口部に充填されたソル
ダーペーストのみにビーム照射する。（ｄ）で印刷マス
ク７をはずす。さらに（ｅ）のように、ＱＦＰ１２ａ、
１２ｂを所定のパッドに搭載し、そのままリフロー炉に
てはんだ付けする。

【００４０】開口部１０ｃのアスペクト比は１．０で、
一方開口部１０ｄのアスペクト比は０．２７である。開
口部１０ｄに充填されたソルダーペーストは加熱しなく
てもそのままパッド上に転写されるが、開口部１０ｃの
ソルダーペーストは加熱しない場合には、ソルダーペー
ストの一部は開口部１０ｃに残る。しかしこのように開
口部１０ｃを加熱することによりすべてのソルダーペー
ストが転写される。このように転写されにくい開口部の
ソルダーペーストを選択的に加熱することで、確実でか
つ効率的なはんだの転写が可能となる。また、開口部全
部を加熱するよりも、選択的に加熱する方が加熱量を少
なくでき、加熱時間も短縮でき、よって生産性も向上す
る。図７に示すように、およそアスペクト比が０．３以
上の開口部のソルダーペーストを加熱することが好まし
い。また、所定量のはんだがパッドに印刷されない場
合、ＬＳＩ部品等の電子部品を実装する際、形成される
バンプの高さにばらつきが生じ、接合不良をまねくおそ
れがあったが、上記の方法によると均一なはんだ転写が
可能なので、接合不良を防ぐことができる。

【００４１】なお、本実施例では、はんだの融点以上に
加熱したが、実施例１のように融点以下の加熱でもかま
わない。

【００４２】実施例３．実施例２の図６でソルダーペー
スト９を加熱し、冷却後に印刷マスク７をＢＧＡ基板４
からはずしたが、図６（ｄ）で、印刷マスク７をＢＧＡ
基板４に密着させたままホットプレート１６上で靜置
し、１５０℃で３分、２１０℃で１分加熱し、（ｅ）で
はんだが溶融中に印刷マスク７をはずしてもよい。そし
てそのまま冷却してボールバンプ６を形成することがで
きる。この場合、はんだ溶融中に印刷マスク７をはずす
ので、パッド上に位置ずれしながらはんだが転写されて
も、溶融状態のはんだが、その表面張力により位置ずれ
を修正しながら、かつ球状になって、ボールバンプが形
成される。またボイドの発生も防ぐとともに、はんだが
凝固するまえに、マスクをはずすので、マスクの密着時
間が削減できるので、歩留まりや生産性の低下を抑えら
れる。

【００４３】実施例４．図１０は、本実施例の示すボー
ルバンプの形成法の工程図である。実施例２の図６
（ｅ）でボールバンプ６の形成されたＢＧＡ基板４を再
加熱してボールバンプ６を溶融させる。図１０（ａ）
で、ＢＧＡ基板４上にフラックス３（タムラ化研ＲＭー
２６；ＲＭタイプ）を塗布し（これはボールバンプの表
面に形成された酸化膜を溶かしやすくするためのもので
ある）、（ｂ）のように、ホットプレート１６上で２１
０℃で１分加熱する。

【００４４】実施例２の図６で形成されたボールバンプ
が位置ずれしてパッド上の形成されたとしても、上記の
ように再加熱することでこの位置ずれが修正される。ま
た、再加熱前の形状は、図１０（ａ）のように、実際に
は図６（ｅ）で形成されるボールバンプは球状とはなら
ず、印刷マスクの開口部の形状と類似した形状に形成さ
れる（例えば開口部が円柱状なら、形成されるバンプも
円柱となる）。この再加熱によりバンプ形状は真球に近
づけることができる。また図１１は、複数のＢＧＡ基板
上に複数のボールバンプを形成する際、上記の再加熱前
と後との形成されるボールバンプの高さの分布を示すデ
ータ図である。ボールバンプの高さ（μｍ）に対し、形
成されるボールバンプの個体数で表わす。再加熱前では
ボールバンプ高さにばらつきが生じているが、再加熱に
より、高さのばらつきが小さくなっている（バンプ高さ
４９０〜４９９μｍ付近で形成されている）。また、同
時に図５（ａ）のような、はんだバンプ内にボイド６ａ
が発生しても、マスクをはずして再加熱するので、ボイ
ドが外に逃げてうまく解消される。

【００４５】実施例５．図１２は本実施例に示すはんだ
供給法およびボールバンプ形成法の工程図である。図に
おいて、７ａは第一のマスクとなるテンプレート、７ｂ
は第二のマスクとなる印刷マスク、１０ａ、１０ｂはそ
れぞれテンプレート７ａ、印刷マスク７ｂの開口部、１
４はテンプレート７ａを基板に固定する固定用部材で、
例えば木ネジを用いる。その他の符号は実施例１と同一
である。

【００４６】次いで、はんだの供給法とボールバンプ形
成法について説明する。図１２（ａ）のように、パッド
５と開口部１０ａとが一致するように、予めテンプレー
ト７ａを基板４に密着するように固定する。図では木ネ
ジ１４を使って固定する。（ｂ）のように、開口部１０
ａと開口部１０ｂとが一致するように、テンプレート７
ａに印刷マスク７ｂを密着させる。ここで、テンプレー
ト７ａは厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ製で、直径０．６５ｍ
ｍの開口部を有する。一方印刷マスク７ｂは厚さ０．１
ｍｍのＳＵＳ製で、直径０．６５の開口部を有する。
（ｃ）のようにスキージ８を用いてソルダーペースト９
を開口部１０ａ、１０ｂに充填する。その後（ｄ）のよ
うに印刷マスク７ｂをはずし、（ｅ）にように、ホット
プレート１６上に靜置し、加熱する。融点１８３℃の共
晶はんだを使用した場合、１５０℃で３分、２１０℃で
１分加熱する。冷却後にテンプレート７ａを取り除くこ
とによりボールバンプを形成する。

【００４７】はんだ印刷を自動化する場合、ソルダーペ
ーストを供給するノズル（図示せず）スキージ８と印刷
マスク７ｂが一体となった印刷機を用いてはんだ印刷さ
れる。テンプレート７ａがない場合、印刷機に備えた印
刷マスク７ｂを基板に密着させ、はんだを印刷した後に
加熱する。しかし加熱の間は印刷マスクを基板に密着し
続けなければならず、加熱の間他の基板へのはんだ印刷
にこの印刷機は使えない。従って生産性も良くない。し
かし本実施例のように基板に予めテンプレート７ａを密
着させ、その後印刷マスク７ｂを有する印刷機でソルダ
ーペストを印刷すると、印刷機はソルダーペーストの印
刷時のみ基板に密着していればよく、加熱中は基板より
取り外され、テンプレート７ａが基板に密着したままで
ある。印刷機は加熱時に他の基板に次々とはんだ印刷で
きる。よって印刷機を用いた自動化のためのプロセスが
用意となり、生産性が飛躍的に向上することができる。
またテンプレート７ａ上には余分なソルダーペーストが
残ることもなくなり、この余分なソルダーペーストが加
熱により基板のパッドに必要以上に供給されることもな
くなる。

【００４８】本実施例ではテンプレートの固定に木ネジ
を用いたが、歯止めネジや荷重による密着も可能であ
る。また、加熱の際、実施例１のようにソルダーペスト
内にはんだの融点より低い温度でで加熱してパッドに付
着させてもよい。

【００４９】実施例６．なお、実施例１ないし実施例５
で、印刷マスクとしてＳＵＳ製マスクを用いたが、ＳＵ
Ｓ製のマスクにフッ素樹脂を被覆させたものでもよい。
フッ素樹脂をコーティングすることにより、はんだのは
じきが良好になり、この印刷マスクからパッド上に転写
しやすくなる。また、図８で示したように、フッ素樹脂
コートを施した印刷マスクを用いてボールバンプを形成
した場合、ＳＵＳ製のコーティングなしの場合よりボー
ルバンプ形成の割合が向上し、アスペクト比が１．０以
上の開口部を用いてもバンプ形成の不良の発生を抑える
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るは
んだ供給法によると、マスクの開口部にはんだペースト
を充填する工程と、マスクを基板に密着させたまま、は
んだペースト中のはんだ融点より低い温度ではんだペー
ストを加熱して、パッドにはんだペーストを付着させる
工程を含むので、加熱時のはんだペースト中の溶剤の気
化量を抑えることができ、基板のパッドとはんだペース
トとの間にその気泡が溜ることなく、パッド上への安定
したはんだ転写ができるという効果を奏する。

【００５１】また、請求項２に係るはんだ供給法による
と、マスクの開口部に充填されたはんだペーストを加熱
し、パッドにはんだペーストを付着させ、そのはんだが
固着した状態でマスクを基板から除去し、その後はんだ
を溶融させるので、位置ずれやボイドのないはんだバン
プが形成され、歩留りを向上することができるという効
果を奏する。

【００５２】また、請求項３に係るはんだ供給法による
と、マスクを基板に密着させたまま開口部のうちアスペ
クト比（マスクの開口部の最短長さに対する開口部の深
さの比）が０．３以上に形成された開口部に充填された
はんだペーストを加熱するので、転写されにく開口部に
充填されたはんだペーストを加熱することになり、パッ
ド上への安定したはんだ転写ができるという効果を奏す
る。

【００５３】また、請求項４に係るはんだ供給法による
と、マスクを基板に密着させたままはんだペーストを加
熱し、はんだが溶融した状態でマスクを基板から除去す
るので、位置ずれやボイドのないはんだバンプが形成さ
れ、歩留りを向上することができるという効果を奏す
る。

【００５４】また、請求項５に係るはんだ供給法による
と、第一のマスクを基板に配置し、さらに第二のマスク
が有する開口部と第一のマスクの開口部とがほぼ一致す
るように、第二のマスクを第一のマスクに配置する工
程、第一と第二の開口部にはんだペーストを充填する工
程、第二のマスクを第一のマスクから取り除き、かつ第
一のマスクを基板に密着させたまま、はんだペーストを
加熱し、パッドにはんだペーストを付着させる工程を含
むので、第二のマスクを基板に密着させたまま加熱して
いる間に第一のマスクを用いて基板にはんだペーストを
転写することができ、生産性を向上することができ、自
動化のためプロセス設計が可能になり、例えば上記の第
一のマスクを有する印刷機を用いることができる。

【００５５】また、請求項６によると、少なくともマス
クの開口部の表面はフッ素樹脂で被覆させるので、フッ
素樹脂により開口部表面から開口部に供給されるはんだ
ペーストをはじくことができ、はんだを開口部内に残す
ことなく基板へ転写することができるという効果を奏す
る。

【００５６】また、請求項７によると、開口部に充填さ
れたはんだペーストに加熱用ビームを照射することによ
りはんだペーストを加熱するようにしたので、マスクは
温度上昇することなく熱膨張を防ぎ、基板のパッド位置
と開口部との位置ずれを抑制するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に示すはんだ供給法の工
程図である。

【図２】 実施例１において、基板のパッド上に転写さ
れたはんだペーストの斜視図である。

【図３】 実施例１に記載したマスクの開口部の断面図
とマスク表面に形成した切りかきの斜視図である。

【図４】 実施例１におけるはんだ供給法により形成さ
れたボールバンプの高さの分布図である。

【図５】 実施例１におけるはんだ供給法により形成さ
れたボールバンプの断面図である。

【図６】 この発明の実施例２に示すはんだ供給法の工
程図である。

【図７】 実施例２において、マスク開口部のアスペク
ト比に対するペースト転写率を示すデータ図である。

【図８】 実施例２において、マスク開口部のアスペク
ト比に対するバンプ形成割合を示すデータ図である。

【図９】 実施例２に示すはんだバンプを形成し、電子
部品を実装する際の工程図である。

【図１０】 この発明の実施例４に示すはんだ供給法の
工程図である。

【図１１】 実施例４におけるはんだ供給法により形成
されたボールバンプの高さの分布図である。

【図１２】 この発明の実施例４に示すはんだ供給法の
工程図である。

【図１３】 ＢＧＡ実装部品の斜視図である。

【図１４】 従来技術によるボールバンプの形成方法の
工程図である。

【図１５】 従来技術による別のボールバンプの形成方
法の工程図である。

【図１６】 従来技術による別のボールバンプの形成方
法の工程図である。

【図１７】 従来技術によるボールバンプの形成し電子
部品を実装する際の工程図である。

【図１８】 従来技術により形成されたボールバンプの
断面図である。

【符号の説明】

４…基板 ５…Ｃｕパッド ６…ボールバンプ ６ａ…
ボイド ７…印刷マスク ７ａ…テンプレート ８…ス
キージ ９…ソルダーペースト １０…マスク開口部
１１…プリント基板 １２…ＱＴＰ １３…切りかき
１４…固定用部材 １５…ハロゲン光ビーム １６…ホ
ットプレート １７…フッ素樹脂

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−201996（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクが有する開口部と基板上に形成さ
   れたパッドとがほぼ一致するように前記マスクを前記基
   板に配置する工程、前記開口部にはんだペーストを充填
   させる工程、前記マスクを前記基板に密着させたまま、
   はんだペースト中のはんだの融点より低い温度で前記は
   んだペーストを加熱し、前記パッドにはんだペーストを
   付着させる工程を含んだことを特徴とするはんだ供給
   法。
2. 【請求項２】 マスクが有する開口部と基板上に形成さ
   れたパッドとがほぼ一致するように前記マスクを前記基
   板に配置する工程、前記開口部にはんだペーストを充填
   させる工程、前記マスクを前記基板に密着させたまま、
   前記はんだペーストを加熱し、前記パッドにはんだペー
   ストを付着させる工程、前記はんだが固着した状態で前
   記マスクを前記基板から除去し、その後前記はんだを溶
   融させる工程を含んだことを特徴とするはんだ供給法。
3. 【請求項３】 マスクが有する開口部と基板上に形成さ
   れたパッドとがほぼ一致するように前記マスクを前記基
   板に配置する工程、前記開口部にはんだペーストを充填
   させる工程、前記マスクを前記基板に密着させたまま、
   前記開口部のうちアスペクト比（マスクの開口部の最短
   長さに対する開口部の深さの比）が０．３以上に形成さ
   れた開口部に充填されたはんだペーストを加熱し、前記
   パッドにはんだペーストを付着させる工程を含んだこと
   を特徴とするはんだ供給法。
4. 【請求項４】 マスクが有する開口部と基板上に形成さ
   れたパッドとがほぼ一致するように前記マスクを前記基
   板に配置する工程、前記開口部にはんだペーストを充填
   させる工程、前記マスクを前記基板に密着させたまま、
   前記はんだペーストを加熱し、前記パッドにはんだペー
   ストを付着させる工程、前記はんだが溶融した状態で前
   記マスクを前記基板から除去する工程を含んだことを特
   徴とするはんだ供給法。
5. 【請求項５】 第一のマスクが有する開口部を基板上に
   形成されたパッドとがほぼ一致するように、前記第一の
   マスクを前記基板に配置する工程、第二のマスクが有す
   る開口部と前記第一のマスクの開口部とがほぼ一致する
   ように、前記第二のマスクを前記第一のマスクに配置す
   る工程、前記第一および第二のマスクの開口部にはんだ
   ペーストを充填する工程、前記第二のマスクを前記第一
   のマスクから取り除き、かつ前記第一のマスクを前記基
   板に密着させたまま、前記はんだペーストを加熱し、前
   記パッドにはんだペーストを付着させる工程を含んだこ
   とを特徴とするはんだ供給法。
6. 【請求項６】 少なくともマスクの開口部の表面がフッ
   素樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１ない
   し請求項５のいずれか一項記載のはんだ供給法。
7. 【請求項７】 開口部に充填されたはんだペーストに加
   熱用ビーム照射することにより、前記はんだペーストを
   加熱するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請
   求項５のいずれか一項記載のはんだ供給法。