JP5098648B2 - プリント配線板の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
この発明は、プリント配線板の製造方法及び製造装置に係り、特に、ＩＣチップ実装用のパッケージ基板に好適に用い得るプリント配線板の製造方法及び製造装置に関する。
パッケージ基板とＩＣチップとの電気接続のために半田バンプが用いられている。半田バンプは、以下の工程により形成されている。
（１）パッケージ基板にソルダーレジスト層の開口に形成された接続パッドに半田ペーストを印刷する工程。
（２）リフローを行い半田ペーストから半田バンプを形成する工程。
パッケージ基板に半田バンプを形成した後、半田バンプ上にＩＣチップを載置し、リフローにより半田バンプとＩＣチップのパッド（端子）とを接続することで、パッケージ基板にＩＣチップを実装している。
（１）パッケージ基板にソルダーレジスト層の開口に形成された接続パッドに半田ペーストを印刷する工程。
（２）リフローを行い半田ペーストから半田バンプを形成する工程。
パッケージ基板に半田バンプを形成した後、半田バンプ上にＩＣチップを載置し、リフローにより半田バンプとＩＣチップのパッド（端子）とを接続することで、パッケージ基板にＩＣチップを実装している。
現在、ＣＰＵ用のパッケージ基板の半田バンプの数は、数千というオーダに成っている。多数の半田バンプの配置を可能にするため、半田バンプは小型化して高さが低くなり、高さのバラツキの許容範囲が狭くなっている。このため、高さが許容範囲から外れる半田バンプの修正が必要になっている。修正に際しては、特許文献１、特許文献２に示されているように、高さの低い半田バンプを溶解して除去し、再度、半田を搭載して半田バンプを形成している。また、特許文献３では、リフロー前に、搭載した半田ボールに異常が無いかを検出し、異常の有る半田ボールをリフロー前に交換している。
特開２００３−３０９１３９号
特開平９−６４０４６号
特開２００１−２５７２２５号
しかしながら、特開２００３−３０９１３９号、特開平９−６４０４６号に示されているように、高さの低い半田バンプを溶解して除去すると、半田バンプの除去時に導体パッド表面にダメージを与え易く、再度バンプを形成したとき、半田バンプと導体パッドとの接続信頼性が低下する可能性が有る。一方、特開２００１−２５７２２５号では、リフロー前に半田ボールを交換しているため、リフロー後に半田バンプの高さが足りなくても、対応することができなかった。
本発明の目的の１つは、半田バンプと導体パッドとの接続信頼性を確保しつつ、要求される誤差範囲で所望高さのバンプを形成できるプリント配線板の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１のバンプを有するプリント配線板の製造方法は、
（ａ）ソルダーレジスト層の開口に低融点金属を供給し、リフローを行いバンプを形成する工程；
（ｂ）形成したバンプの高さを測定して、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所を検出する工程；
（ｃ）検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に高さ不足を調整するための低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高める工程；
を少なくとも備え、
前記（ｂ）の形成したバンプの高さを測定して、低いバンプを検出する工程に於いて、低いバンプの体積を算出し、
前記（ｃ）の工程において、検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、複数種類の径の低融点金属球の内、算出した体積に対応する径の低融点金属球を選択して搭載することを技術的特徴とする。
（ａ）ソルダーレジスト層の開口に低融点金属を供給し、リフローを行いバンプを形成する工程；
（ｂ）形成したバンプの高さを測定して、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所を検出する工程；
（ｃ）検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に高さ不足を調整するための低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高める工程；
を少なくとも備え、
前記（ｂ）の形成したバンプの高さを測定して、低いバンプを検出する工程に於いて、低いバンプの体積を算出し、
前記（ｃ）の工程において、検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、複数種類の径の低融点金属球の内、算出した体積に対応する径の低融点金属球を選択して搭載することを技術的特徴とする。
請求項１のプリント配線板の製造方法では、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に対して、低融点金属球を搭載し、低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高め、又はバンプを形成する。このため、バンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。ここで、低いバンプの高さを高める際に、当該バンプを加熱して除去せず、低融点金属球を追加する方法を取っているため、導体パッドに対してダメージを与えることがなく、バンプとパッドの接続信頼性を高めることができ、また、局部的な熱履歴を与えず、プリント配線板のバンプの信頼性を高めることが可能となる。
また、検出した低いバンプの体積を算出し、当該低いバンプに、複数種類の径の低融点金属球の内、算出した体積に対応する径の低融点金属球を選択して搭載する。このため、高さの非常に低いバンプと、高さの少し低いバンプとが混在していても、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。
請求項２のプリント配線板の製造方法では、低いバンプの体積を、半田バンプの半径及び導体パッドからの半田バンプの高さから算出することで、正確に求めることができ、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。
請求項３のプリント配線板の製造方法では、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に対して、低融点金属球を搭載し、低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高め、又はバンプを形成する。このため、バンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。ここで、低いバンプの高さを高める際に、当該バンプを加熱して除去せず、低融点金属球を追加する方法を取っているため、導体パッドに対してダメージを与えることがなく、バンプとパッドの接続信頼性を高めることができ、また、局部的な熱履歴を与えず、プリント配線板のバンプの信頼性を高めることが可能となる。
また、検出した低いバンプの高さを計測し、当該低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、計測した高さを要求される高さにするために必要な低融点金属球の径を求め、複数種類の径の低融点金属球の内で求めた径の低融点金属球を選択して搭載する。このため、高さの非常に低いバンプと、高さの少し低いバンプとが混在していても、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。
また、検出した低いバンプの高さを計測し、当該低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、計測した高さを要求される高さにするために必要な低融点金属球の径を求め、複数種類の径の低融点金属球の内で求めた径の低融点金属球を選択して搭載する。このため、高さの非常に低いバンプと、高さの少し低いバンプとが混在していても、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。
請求項４のプリント配線板の製造方法では、予め修正前及び修正後のバンプ高さと、搭載すべき所望の低融点金属球の径との関係を示す検量線を作成し、これに基づいて所定径の低融点金属球を選択する工程を備える。このため、種々の高さのバンプに対して搭載する低融点金属球の径を直ちに選択することができる。
請求項５のプリント配線板の製造方法では、検量線が異なる複数のソルダーレジスト層の開口径に対応するように作成されているため、種々の開口径のバンプに対して搭載する低融点金属球の径を直ちに選択することができる。
請求項６のプリント配線板の製造方法では、低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に低融点金属球を搭載する前に、当該低いバンプにフラックスを塗布するため、フラックスにより低融点金属球を位置決めでき、適切な位置にバンプを形成することができる。
請求項７のプリント配線板の製造方法では、低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に低融点金属球を搭載する前に、当該低いバンプに高粘度のフラックスを塗布するため、高粘度フラックスにより低融点金属球を位置決めでき、適切な位置にバンプを形成することができる。
請求項８のプリント配線板の製造方法では、低いバンプに低融点金属球を搭載する前に、当該低いバンプを局部加熱して凹部を設けるため、フラックスを用いることなく低融点金属球を低いバンプ上に搭載でき、適切な位置にバンプを形成することができる。
請求項９のプリント配線板の製造方法では、低融点金属球の加熱溶融をレーザで行うため、プリント配線板全体（高さが正常なバンプ）に熱を加えることが無く、熱履歴の回数を少なくすることが可能である。
[第１実施例]
[半田ボール搭載装置]
多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径２００μｍ未満）な半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置について、図３を参照して説明する。
図３（Ａ）は、本発明の第１実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
[半田ボール搭載装置]
多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径２００μｍ未満）な半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置について、図３を参照して説明する。
図３（Ａ）は、本発明の第１実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
半田ボール搭載装置１００は、多層プリント配線板１０を位置決め保持するＸＹθ吸引テーブル１１４と、該ＸＹθ吸引テーブル１１４を昇降する上下移動軸１１２と、半田ボールを誘導する搭載筒１２０と、搭載筒１２０に負圧及び加圧を与える吸引器１２４と、搭載筒１２０を介して半田ボールを溶融するためのレーザを照射するレーザを照射器１２２と、搭載筒１２０をＸ方向へ送るＸ方向移動軸１３０と、Ｙ軸方向へ送るＹ方向移動軸１３２と、上下方向（Ｚ方向）に昇降するＺ方向移動軸２３６とが備えられている。また、多層プリント配線板１０の半田バンプの高さを検出するための検査用カメラ１４１と、半田ボールを搭載筒１２０側へ供給する半田ボール供給装置１４４と、フラックスを半田バンプに塗布するためのフラックス搬送筒１４０と、フラックスを供給するためのフラックス供給板１４２とを備える。フラックス搬送筒１４０は、図示しない移動機構により、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に自在に搬送される。半田ボール搭載装置１００は、制御装置１２６により全体が制御される。
次に、本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板１０の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、該多層プリント配線板１０の断面図を、図２は、図１に示す多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、ドータボード９４へ載置した状態を示している。図１に示すように、多層プリント配線板１０では、コア基板３０の表面に導体回路３４が形成されている。コア基板３０の表面と裏面とはスルーホール３６のランド３６ａを介して接続されている。コア基板３０上に、バイアホール６０及び導体回路５８の形成された層間樹脂絶縁層５０と、バイアホール１６０及び導体回路１５８の形成された層間樹脂絶縁層１５０とが配設されている。該バイアホール１６０及び導体回路１５８の上層にはソルダーレジスト層７０が形成されている。上面側ソルダーレジスト層７０には、Ｗ１＝直径約９０μｍの開口７１が形成され、半田バンプ７８が設けられている。開口７１にはニッケルめっき膜７２及び金めんき膜７４が形成されている。半田バンプ７８の高さＨ１（ソルダーレジスト層表面から突出している高さ）は約２０〜３０μｍ程度に設定されている。多層プリント配線板の下面側には、ソルダーレジスト層７０の開口７１を介して半田バンプ７９が形成されている。
図２中に示すように、多層プリント配線板１０の上面側の半田バンプ７８は、ＩＣチップ９０の電極パッド９２へ接続される。一方、下面側の半田バンプ７９は、ドータボード９４のランド９６へ接続されている。
引き続き、図１を参照して上述した多層プリント配線板１０の製造方法について図４〜図１０を参照して説明する。
（１）先ず、多層プリント配線板１０のソルダーレジスト層７０にフラックス（粘度３００００Ｐａ・ｓ）７３を塗布する（図４（Ａ）。
（２）次に、ソルダーレジスト層７０の開口７１に対応する開口部７７ａを有するマスク７７を介して、Ｓｎ／Ｐｂ半田から成る半田ペースト７８αを印刷する（図４（Ｂ））。
（１）先ず、多層プリント配線板１０のソルダーレジスト層７０にフラックス（粘度３００００Ｐａ・ｓ）７３を塗布する（図４（Ａ）。
（２）次に、ソルダーレジスト層７０の開口７１に対応する開口部７７ａを有するマスク７７を介して、Ｓｎ／Ｐｂ半田から成る半田ペースト７８αを印刷する（図４（Ｂ））。
（３）リフローを行い、半田ペースト７８αを溶融して半田バンプ７８を形成する（図４（Ｃ）。図４（Ｃ）中のサークルＣで囲んだ部分を図５（Ａ）中に示す。ここでは、半田ペースト７８αの印刷量の不均一等により、規定の高さ（Ｈ１＝約３０μｍ）の半田バンプ７８と、規定の高さよりも低い（例えば、高さＨ２＝約５μｍ）半田バンプ７８Ｓとができる。この半田バンプ７８、半田バンプ７８Ｓを図３を参照して上述した検査用カメラ１４１で検出して修正を行う。
この修正処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
先ず、検査用カメラ１４１で規定よりも低い半田バンプが無いか検査し（Ｓ１２）、規定よりも低い半田バンプ（又は半田バンプ未形成）が有る場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、当該半田バンプ７８Ｓの位置を記憶する（Ｓ１６）。そして、図５（Ｂ）に示すように該半田バンプ７８Ｓにフラックス８２を塗布した後（Ｓ２０）、半田ボール８０を搭載する（Ｓ２２）。このとき、フラックス８２を介して半田ボール８０が半田バンプ７８Ｓに仮止めされる。その後、該半田ボール８０にレーザを照射器１２２（図３参照）して溶融し（Ｓ２４）、図５（Ｃ）に示すように規定高さの半田バンプ７８を形成する。そして、全ての半田バンプの検査が終了するまでは（Ｓ２６：Ｎｏ）、Ｓ１２に戻り半田バンプの検査を続け、全ての半田バンプの検査の完了により（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、修正処理を終了する。
先ず、検査用カメラ１４１で規定よりも低い半田バンプが無いか検査し（Ｓ１２）、規定よりも低い半田バンプ（又は半田バンプ未形成）が有る場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、当該半田バンプ７８Ｓの位置を記憶する（Ｓ１６）。そして、図５（Ｂ）に示すように該半田バンプ７８Ｓにフラックス８２を塗布した後（Ｓ２０）、半田ボール８０を搭載する（Ｓ２２）。このとき、フラックス８２を介して半田ボール８０が半田バンプ７８Ｓに仮止めされる。その後、該半田ボール８０にレーザを照射器１２２（図３参照）して溶融し（Ｓ２４）、図５（Ｃ）に示すように規定高さの半田バンプ７８を形成する。そして、全ての半田バンプの検査が終了するまでは（Ｓ２６：Ｎｏ）、Ｓ１２に戻り半田バンプの検査を続け、全ての半田バンプの検査の完了により（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、修正処理を終了する。
ここで、フラックスの塗布及び半田ボールの搭載について、図６〜図１０を参照して更に詳細に説明する。
図３を参照して上述したフラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２の上まで移送する（図６（Ａ）参照）。フラックス搬送筒１４０は、吸引等を行わず、接触することのみでフラックスの付着、塗布を行う。フラックス供給板１４２の表面には、図４（Ａ）を参照した均一に塗布したフラックス７３よりも粘度の高い（粘度約６００００Ｐａ・ｓ）、低揮発性のフラックス８２が均一に塗られている。実施形態では、粘度約６００００Ｐａ・ｓのフラックスを用いたが、粘度は、６００００±２００００Ｐａ・ｓの範囲が望ましい。この範囲であれば、フラックス中の溶剤の揮発が抑制され、バンプ７８Ｓに対する半田ボール８０の好適な仮固定を行い得る。フラックスは、水溶性であっても用いることが出来るが、ロジン系が望ましい。そして、フラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２側へ押し下げ、該フラックス搬送筒１４０の先端にフラックス８２を付着させる（図６（Ｂ））。そして、フラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２から引き上げる（図６（Ｃ））。
図３を参照して上述したフラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２の上まで移送する（図６（Ａ）参照）。フラックス搬送筒１４０は、吸引等を行わず、接触することのみでフラックスの付着、塗布を行う。フラックス供給板１４２の表面には、図４（Ａ）を参照した均一に塗布したフラックス７３よりも粘度の高い（粘度約６００００Ｐａ・ｓ）、低揮発性のフラックス８２が均一に塗られている。実施形態では、粘度約６００００Ｐａ・ｓのフラックスを用いたが、粘度は、６００００±２００００Ｐａ・ｓの範囲が望ましい。この範囲であれば、フラックス中の溶剤の揮発が抑制され、バンプ７８Ｓに対する半田ボール８０の好適な仮固定を行い得る。フラックスは、水溶性であっても用いることが出来るが、ロジン系が望ましい。そして、フラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２側へ押し下げ、該フラックス搬送筒１４０の先端にフラックス８２を付着させる（図６（Ｂ））。そして、フラックス搬送筒１４０をフラックス供給板１４２から引き上げる（図６（Ｃ））。
その後、規定よりも低い半田バンプ７８Ｓ上にフラックス搬送筒１４０を移送し（図７（Ａ）。フラックス搬送筒１４０を半田バンプ７８Ｓ側へ押し下げ、該半田バンプ７８Ｓにフラックス８２を付着させる（図７（Ｂ））。そして、フラックス搬送筒１４０を半田バンプ７８Ｓから引き上げる（図７（Ｃ））。図１０（Ａ）は、フラックス塗布前の半田バンプ７８Ｓ及び半田バンプ７８の平面図であり、図１０（Ｂ）は、フラックス８２を半田バンプ７８Ｓの周囲に塗布した後を示す平面図である。図１０（Ｂ）中に示すように半田バンプ７８の周囲にフラックス８２が塗布されている。ここで、半田ボール８０の搭載時又は加熱溶解時において、当該半田ボール８０が隣接するバンプ７８に吸着されないのであれば、フラックスをべた塗り（全面塗布）してもよい。
一方、図３中に示す搭載筒１２０を半田ボール供給装置１４４上に移送し、吸引器１２４を介して搭載筒１２０で空気を吸引しながら半田ボール供給装置１４４側へ降ろし（図８（Ａ））、搭載筒１２０で半田ボール８０を吸着する（図（Ｂ））。その後、規定よりも低い半田バンプ７８Ｓ上に搭載筒１２０を移送し（図８（Ｃ））、搭載筒１２０での吸引を停止する（図８（Ｄ））。この状態で、搭載筒１２０と半田ボール８０との間に生じている静電気により半田ボール８０は落下しない。
搭載筒１２０を半田バンプ７８Ｓ側へ押し下げ、該半田バンプ７８Ｓ上のフラックス８２に半田ボール８０を付着させる（図９（Ａ））。そして、搭載筒１２０を半田バンプ７８Ｓ側から引き上げる（図９（Ｂ））。図１０（Ｂ）中を参照して上述したように半田バンプ７８の周囲にフラックス８２が塗布されているため、図１０（Ｃ）に示すように該フラックス８２上に適切に半田ボール８０を搭載させることができる。次に、搭載筒１２０から空気を吐出することで搭載筒１２０内部の洗浄を行った後、該搭載筒１２０を介してレーザを半田ボール８０へ照射することで、半田ボールを溶融する（図９（Ｄ））。このようにしてバンプを形成後、必要があればフラッタニングしてもよい。
第１実施例のプリント配線板の製造方法では、高さの低いバンプ７８Ｓに対して、半田ボール８０を搭載し、半田ボール８０をレーザで加熱溶融して低いバンプの高さを高める。このため、バンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。ここで、低いバンプ７８Ｓの高さを高める際に、当該バンプをレーザ等により加熱して除去しないので、導体パッドに対して熱履歴を与えず、プリント配線板のバンプと導体パッドとの接続信頼性を高めることが可能となる。
また、第１実施例のプリント配線板の製造方法では、低いバンプ７８Ｓに半田ボール８０を搭載する前に、当該低いバンプ７８Ｓに高粘度のフラックス８２を塗布するため、高粘度フラックス８２により半田ボール８０を位置決めでき、適切な位置にバンプを形成することができる。
更に、第１実施例のプリント配線板の製造方法では、半田ボールの加熱溶融をレーザで行うため、プリント配線板全体に熱を加えることが無く、熱履歴の回数を少なくすることが可能である。また、正常なバンプにも影響を与えない。
[第２実施形態]
第１実施例では、高さの低い半田バンプに半田バンプを搭載して嵩上げを行った。これに対して、第２実施例では、半田バンプの高さ（半田量）を測り、その体積を決定したうえで、高さの非常に低い半田バンプに相対的に大きな半田ボールを搭載し、高さの少し低い半田バンプ７８に対しては相対的に小さな半田ボールを搭載することで、半田バンプの高さを狭い許容範囲内に収める。
第１実施例では、高さの低い半田バンプに半田バンプを搭載して嵩上げを行った。これに対して、第２実施例では、半田バンプの高さ（半田量）を測り、その体積を決定したうえで、高さの非常に低い半田バンプに相対的に大きな半田ボールを搭載し、高さの少し低い半田バンプ７８に対しては相対的に小さな半田ボールを搭載することで、半田バンプの高さを狭い許容範囲内に収める。
第２実施例の説明に先立ち、図１２を参照して、半田バンプの体積の算出方法の一例について説明する。
図１２に示すように、例えば半田バンプ７８Ｓが半円状ではなく、平板状に広がっている場合の体積Ｖは、半田バンプの半径をｒ、導体パッド１５８Ｐからの高さをｈとしたとき次式から求められる。
図１２に示すように、例えば半田バンプ７８Ｓが半円状ではなく、平板状に広がっている場合の体積Ｖは、半田バンプの半径をｒ、導体パッド１５８Ｐからの高さをｈとしたとき次式から求められる。
第２実施例では、求めた半田バンプの体積に対応する径の半田ボールを選択して搭載する。この第２実施例の製造工程について、図１３、及び、当該処理を示す図１４のフローチャートを参照して説明する。
まず、図４を参照して上述した第１実施例と同様に、リフローにより半田バンプを形成する。ここで、検査の結果（Ｓ１２）、図１３（Ａ）に示すように、高さの非常に低い半田バンプ７８Ｓが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｓに対応する相対的に大きな半田ボール８０Ｌを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｌを半田バンプ７８Ｓに搭載する（図１３（Ｂ））。同様にして、図１３（Ａ）に示すように、高さのやや低い半田バンプ７８Ｍが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｍに対応する相対的に小さな半田ボール８０Ｓを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｓを半田バンプ７８Ｍに搭載する（図１３（Ｂ））。以降の処理は第１実施例と同様であるので説明を省略する。なお、この第２実施例では、半田ボールを個々にレーザで溶融するのでは無く、リフローにより一括して溶融する。また、第２実施例では、２種類の径の半田ボールを用いたが、３種類以上の径の半田ボールを用いることも可能である。さらに、複数径のソルダーレジスト層の開口７１が存在する場合に、半田バンプの高さと共に開口径に応じて半田ボールを選択することもできる。
まず、図４を参照して上述した第１実施例と同様に、リフローにより半田バンプを形成する。ここで、検査の結果（Ｓ１２）、図１３（Ａ）に示すように、高さの非常に低い半田バンプ７８Ｓが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｓに対応する相対的に大きな半田ボール８０Ｌを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｌを半田バンプ７８Ｓに搭載する（図１３（Ｂ））。同様にして、図１３（Ａ）に示すように、高さのやや低い半田バンプ７８Ｍが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｍに対応する相対的に小さな半田ボール８０Ｓを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｓを半田バンプ７８Ｍに搭載する（図１３（Ｂ））。以降の処理は第１実施例と同様であるので説明を省略する。なお、この第２実施例では、半田ボールを個々にレーザで溶融するのでは無く、リフローにより一括して溶融する。また、第２実施例では、２種類の径の半田ボールを用いたが、３種類以上の径の半田ボールを用いることも可能である。さらに、複数径のソルダーレジスト層の開口７１が存在する場合に、半田バンプの高さと共に開口径に応じて半田ボールを選択することもできる。
第２実施例のプリント配線板の製造方法では、検出した低いバンプの高さを計測し、当該低いバンプに、複数種類の径の半田ボールの内、計測した高さに対応する径の半田ボールを選択して搭載する。このため、高さの非常に低いバンプと、高さの少し低いバンプとが混在していても、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。必要ならフラッタニングしてもよい。
更に、第２実施例のプリント配線板の製造方法では、半田ボールの加熱溶融をリフローで行うため、多数の半田ボールを搭載した際には、一度に溶融できるため、加工を簡単に行うことができる。なお、レーザ照射によってバンプを形成することも可能である。
[第３実施例]
引き続き、本発明の第３実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
第２実施例では、数１の式により決定した半田バンプの体積に対応する半田ボールを選択した。これに対して、第３実施例では、所定ソルダーレジスト層の開口径毎に修正前のバンプ高さと修正後のバンプ高さとの関係を示す検量線を実験又はシュミレーションによって予め作成し、バンプの修正時には、この検量線に基づいて適応系の半田ボールを選択する。
引き続き、本発明の第３実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
第２実施例では、数１の式により決定した半田バンプの体積に対応する半田ボールを選択した。これに対して、第３実施例では、所定ソルダーレジスト層の開口径毎に修正前のバンプ高さと修正後のバンプ高さとの関係を示す検量線を実験又はシュミレーションによって予め作成し、バンプの修正時には、この検量線に基づいて適応系の半田ボールを選択する。
この検量線について図１９及び図２０を参照して説明する。
図１９及び図２０は、横軸に修正前の半田バンプ高さを、縦軸に修正後の半田バンプ高さを示すをグラフである。図１９は、ソルダーレジスト層の開口径１０５μｍに対して、８０μｍ、７５μｍ、７０μｍ径の半田ボールを用いて修正した試験結果を示す。図２０は、ソルダーレジスト層の開口径９０μｍに対して、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ径の半田ボールを用いて修正した試験結果を示す。ここで、横軸がプラスとマイナスとが有るのは、ソルダーレジスト層の表面よりも低い場合をマイナス、高い場合をプラスとしているためである。例えば、図１９に示すように、開口径１０５μｍで、８０μｍ、７５μｍ、７０μｍ径の３種類の半田ボールを用いることで、修正前マイナス２０からプラス１０の範囲にあるバンプを高さ２０〜３０μｍの範囲に修正できることが分かる。同様に、図２０に示すように、開口径９０μｍで、７０μｍ、６０μｍ径の２種類の半田ボールを用いることで、修正前マイナス１５からプラス１０の範囲にあるバンプを高さ２０〜３０μｍの範囲に修正できることが分かる。ここで、修正結果から求めた図中の線が検量線である。第３実施例では、図３を参照して上述した半田ボール搭載装置が検量線をマップとして保持し、当該マップを用いて計測した半田バンプに適応する必要な半田ボール径を求める。
図１９及び図２０は、横軸に修正前の半田バンプ高さを、縦軸に修正後の半田バンプ高さを示すをグラフである。図１９は、ソルダーレジスト層の開口径１０５μｍに対して、８０μｍ、７５μｍ、７０μｍ径の半田ボールを用いて修正した試験結果を示す。図２０は、ソルダーレジスト層の開口径９０μｍに対して、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ径の半田ボールを用いて修正した試験結果を示す。ここで、横軸がプラスとマイナスとが有るのは、ソルダーレジスト層の表面よりも低い場合をマイナス、高い場合をプラスとしているためである。例えば、図１９に示すように、開口径１０５μｍで、８０μｍ、７５μｍ、７０μｍ径の３種類の半田ボールを用いることで、修正前マイナス２０からプラス１０の範囲にあるバンプを高さ２０〜３０μｍの範囲に修正できることが分かる。同様に、図２０に示すように、開口径９０μｍで、７０μｍ、６０μｍ径の２種類の半田ボールを用いることで、修正前マイナス１５からプラス１０の範囲にあるバンプを高さ２０〜３０μｍの範囲に修正できることが分かる。ここで、修正結果から求めた図中の線が検量線である。第３実施例では、図３を参照して上述した半田ボール搭載装置が検量線をマップとして保持し、当該マップを用いて計測した半田バンプに適応する必要な半田ボール径を求める。
この第３実施例の製造工程について、図１５、及び、当該処理を示す図１６のフローチャートを参照して説明する。
まず、図４を参照して上述した第１実施例と同様に、リフローにより半田バンプを形成する。ここで、検査の結果（Ｓ１２）、図１５（Ａ）に示すように、高さの非常に低い半田バンプ７８Ｓが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｓが相対的に大径の開口内か小径の開口内かを判断し（図中では小径の開口内：導体パッド１５８Ｓ上）、半田バンプ７８Ｓの高さ及び導体パッド径から当該半田バンプ７８Ｓに対応する半田ボール８０Ｍを検量線から選択する（Ｓ１８）。そして、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｍを半田バンプ７８Ｓに搭載する（図１５（Ｂ））。同様にして、図１５（Ａ）に示すように、高さのやや低い半田バンプ７８Ｍが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｍの高さを半田バンプ７８Ｓと同様に測定し、対応する相対的に小さな半田ボール８０Ｓを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｓを半田バンプ７８Ｍに搭載する（図１３（Ｂ））。以降の処理は第１実施例と同様であるので説明を省略する。なお、第３実施例では、高さを合わせた半田バンプ７８を更に板材１９０を押し当てることでフラッタニングを行うのが好ましい（図１５（Ｄ）。
まず、図４を参照して上述した第１実施例と同様に、リフローにより半田バンプを形成する。ここで、検査の結果（Ｓ１２）、図１５（Ａ）に示すように、高さの非常に低い半田バンプ７８Ｓが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｓが相対的に大径の開口内か小径の開口内かを判断し（図中では小径の開口内：導体パッド１５８Ｓ上）、半田バンプ７８Ｓの高さ及び導体パッド径から当該半田バンプ７８Ｓに対応する半田ボール８０Ｍを検量線から選択する（Ｓ１８）。そして、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｍを半田バンプ７８Ｓに搭載する（図１５（Ｂ））。同様にして、図１５（Ａ）に示すように、高さのやや低い半田バンプ７８Ｍが検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、位置を記憶し（Ｓ１６）、当該半田バンプ７８Ｍの高さを半田バンプ７８Ｓと同様に測定し、対応する相対的に小さな半田ボール８０Ｓを選択し（Ｓ１８）、フラックスの塗布後（Ｓ２０）、当該半田ボール８０Ｓを半田バンプ７８Ｍに搭載する（図１３（Ｂ））。以降の処理は第１実施例と同様であるので説明を省略する。なお、第３実施例では、高さを合わせた半田バンプ７８を更に板材１９０を押し当てることでフラッタニングを行うのが好ましい（図１５（Ｄ）。
第３実施例のプリント配線板の製造方法では、検出した低いバンプの高さを計測し、当該低いバンプにソルダーレジスト層の開口７１の径を考慮して、計測した高さを要求される高さにするために必要な半田ボールの径を検量線に基づいて選択して搭載する。このため、高さの非常に低いバンプと高さの少し低いバンプとが異なる開口径で混在していても、全てのバンプの高さを要求される誤差範囲に揃えることができる。
[第４実施例]
引き続き、本発明の第４実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
第１〜第３実施例では、半田バンプ上に再度、フラックスを塗布して半田ボールを搭載した。これに対して、第４実施例では、半田バンプに窪みを設けることでフラックスを塗布することなく半田ボールを搭載する。
引き続き、本発明の第４実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
第１〜第３実施例では、半田バンプ上に再度、フラックスを塗布して半田ボールを搭載した。これに対して、第４実施例では、半田バンプに窪みを設けることでフラックスを塗布することなく半田ボールを搭載する。
第４実施例のプリント配線板の製造工程について、図１７を参照して説明する。
図１７（Ａ）に示すように高さの低い半田バンプ７８を検出すると、図１７（Ｂ）に示すようにレーザを照射して中央部に窪み８７ｈを形成する。その後、該半田バンプ７８Ｓの窪み８７ｈに半田ボール８０を搭載し（図１７（Ｃ））、レーザで半田ボールを溶融して半田バンプ７８の嵩上げを行う（図１７（Ｄ））。第４実施例では、レーザを用いたが、加熱したプローブを押し当てる、又は、近づけることで窪みを形成することも可能である。第４実施例では、非常に正確な位置に半田ボールを搭載できる利点がある。
図１７（Ａ）に示すように高さの低い半田バンプ７８を検出すると、図１７（Ｂ）に示すようにレーザを照射して中央部に窪み８７ｈを形成する。その後、該半田バンプ７８Ｓの窪み８７ｈに半田ボール８０を搭載し（図１７（Ｃ））、レーザで半田ボールを溶融して半田バンプ７８の嵩上げを行う（図１７（Ｄ））。第４実施例では、レーザを用いたが、加熱したプローブを押し当てる、又は、近づけることで窪みを形成することも可能である。第４実施例では、非常に正確な位置に半田ボールを搭載できる利点がある。
[第５実施例]
図１８（Ａ）を参照して、第５実施例に係る半田ボール搭載装置１００の構成について説明する。図３を参照して上述した第１実施例の半田ボール搭載装置１００は、搭載筒１２０とフラックス搬送筒１４０とが１本ずつ設けられていた。これに対して、第５実施例では、搭載筒１２０とフラックス搬送筒１４０とが複数本設けられている。第５実施例では、修正作業を短時間で行い得る利点がある。
図１８（Ａ）を参照して、第５実施例に係る半田ボール搭載装置１００の構成について説明する。図３を参照して上述した第１実施例の半田ボール搭載装置１００は、搭載筒１２０とフラックス搬送筒１４０とが１本ずつ設けられていた。これに対して、第５実施例では、搭載筒１２０とフラックス搬送筒１４０とが複数本設けられている。第５実施例では、修正作業を短時間で行い得る利点がある。
[第６実施例]
図１８（Ｂ）を参照して、第６実施例に係る半田ボール搭載装置１００の構成について説明する。図３を参照して上述した第１実施例の半田ボール搭載装置１００は、フラックス搬送筒１４０でフラックスを転写した。これに対して、第６実施例では、フラックス搬送筒１４０Ｊの先端からフラックスが噴射できるように構成されている。第６実施例では、修正作業を短時間で行い得る利点がある。
図１８（Ｂ）を参照して、第６実施例に係る半田ボール搭載装置１００の構成について説明する。図３を参照して上述した第１実施例の半田ボール搭載装置１００は、フラックス搬送筒１４０でフラックスを転写した。これに対して、第６実施例では、フラックス搬送筒１４０Ｊの先端からフラックスが噴射できるように構成されている。第６実施例では、修正作業を短時間で行い得る利点がある。
なお、上述した実施例では、半田ボールにＳｎ／Ｐｂ半田を用いたが、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ等の群から選ばれるＰｂフリー半田であってもよい。
３０ 基板
３６ スルーホール
５０ 層間樹脂絶縁層
５８ 導体回路
６０ バイアホール
７０ ソルダーレジスト層
７１ 開口
７３ フラックス
７８ 半田バンプ
８０ 半田ボール
８２ フラックス
１００ 半田ボール搭載装置（プリント配線板の製造装置）
１２０ 搭載筒
１４０ フラックス搬送筒
３６ スルーホール
５０ 層間樹脂絶縁層
５８ 導体回路
６０ バイアホール
７０ ソルダーレジスト層
７１ 開口
７３ フラックス
７８ 半田バンプ
８０ 半田ボール
８２ フラックス
１００ 半田ボール搭載装置（プリント配線板の製造装置）
１２０ 搭載筒
１４０ フラックス搬送筒
Claims (10)
- （ａ）ソルダーレジスト層の開口に低融点金属を供給し、リフローを行いバンプを形成する工程；
（ｂ）形成したバンプの高さを測定して、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所を検出する工程；
（ｃ）検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に高さ不足を調整するための低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高める工程；
を少なくとも備えるバンプを有するプリント配線板の製造方法であって、
前記（ｂ）の形成したバンプの高さを測定して、低いバンプを検出する工程に於いて、低いバンプの体積を算出し、
前記（ｃ）の工程において、検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、複数種類の径の低融点金属球の内、算出した体積に対応する径の低融点金属球を選択して搭載することを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記低いバンプの体積Ｖを、半田バンプの半径をｒ、導体パッドからの半田バンプの高さをｈとしたとき次式から算出することを特徴とする請求項１のプリント配線板の製造方法。
［数１］ Ｖ＝４／３×π×ｒ×ｒ×ｈ×１／２ - （ａ）ソルダーレジスト層の開口に低融点金属を供給し、リフローを行いバンプを形成する工程；
（ｂ）形成したバンプの高さを測定して、高さの低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所を検出する工程；
（ｃ）検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に高さ不足を調整するための低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）低融点金属球を加熱溶融して低いバンプの高さを高める工程；
を少なくとも備えるバンプを有するプリント配線板の製造方法であって、
前記（ｂ）の形成したバンプの高さを測定して、低いバンプを検出する工程に於いて、低いバンプの高さを計測し、
前記（ｃ）の工程において、検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に、計測した高さを要求される高さにするために必要な低融点金属球の径を求め、複数種類の径の低融点金属球の内で求めた径の低融点金属球を選択して搭載することを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 予め修正前及び修正後のバンプ高さと、搭載すべき所望の低融点金属球の径との関係を示す検量線を作成し、これに基づいて所定径の低融点金属球を選択する工程を備えることを特徴とする請求項３のプリント配線板の製造方法。
- 前記検量線は、異なる複数のソルダーレジスト層の開口径に対応するように作成されていることを特徴とする請求項４のプリント配線板の製造方法。
- 前記検出した低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に低融点金属球を搭載する工程の前に、当該低いバンプにフラックスを塗布することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１のプリント配線板の製造方法。
- 前記低いバンプ又はバンプが形成されていない箇所に塗布するフラックスとして、前記ソルダーレジスト層の開口に低融点金属を供給する前に塗布するフラックスの粘度よりも高い粘度のフラックスを用いることを特徴とする請求項６のプリント配線板の製造方法。
- 前記検出した低いバンプに低融点金属球を搭載する工程の前に、当該低いバンプを局部加熱して凹部を設けることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１のプリント配線板の製造方法。
- 前記低融点金属球の加熱溶融をレーザで行うことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１のプリント配線板の製造方法。
- 請求項１〜請求項９のいずれか１に記載のプリント配線板の製造方法に用いるプリント
配線板の製造装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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