JP7370549B1

JP7370549B1 - 半田配置方法

Info

Publication number: JP7370549B1
Application number: JP2022187019A
Authority: JP
Inventors: 功一古家
Original assignee: 株式会社エイム
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2042-11-24
Also published as: JP2024075833A

Abstract

【課題】半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置するための半田配置方法を提供する。【解決手段】半田配置方法は、載置面２１上に、シリコンシート３を載置面２１内に収まるように載置・固定する工程と、マウンタ４を用いて、シリコンシート３上に複数のＢＧＡ１を配置・固定することで、複数のＢＧＡ１が載置面２１に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体１３を作成する工程と、第１のマスク５をＢＧＡ体１３の上方に配置する工程と、第１のマスク５上から各半田パターン上にフラックスを塗布する工程と、第２のマスク６をＢＧＡ体１３の上方に配置する工程と、第２のマスク６上から上記フラックス上に微小半田ボールを落下配置させる工程と、ＢＧＡ体１３を加熱して、上記微小半田ボールを各半田パターンに溶着させる工程と、を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置するための半田配置方法に関する。

従来より、部品位置決め機構によって、メタルマスク組立と同一の位置決め基準で実装部品を位置決めすることで、メタルマスクと表面実装形パッケージ部品のマッチング作業を効率良く正確に短時間で行うことが出来る半田ボール印刷装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－０４１６９７号公報

しかしながら、上記技術では、１回の作業で１個の実装部品しか位置決めすることができないので、大量の実装部品に半田を配置する場合には大変な時間がかかってしまう。

また、上記技術を用いずに、複数の実装部品をそれぞれ嵌め込み可能な複数の嵌め込み孔を有するベース基板を作成し、複数の実装部品上に一括して半田を配置する方法も考えられる。しかしながら、この場合、実装部品を嵌め込み孔に嵌め込むためには多少の公差を持たせる必要があるため、メタルマスクをベース基板に対して位置決めしたとしても、実装部品の半田パターンがメタルマスクのパターンとずれてしまうことが生じ得る。

そこで、本発明は、半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置するための半田配置方法を提供することを目的としている。

本発明は、半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置するための半田配置方法であって、耐熱性の載置部の水平な載置面上に、耐熱・粘着性のシリコンシートを前記載置面内に収まるように載置・固定する工程と、マウンタを用いて、前記シリコンシート上にその半田パターンが形成された第１面が上方となる向きで前記複数のＢＧＡを配置・固定することで、前記複数のＢＧＡが前記載置面に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体を作成する工程と、前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第１の貫通孔が形成された第１のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第１の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置する工程と、前記第１のマスク上から前記複数の第１の貫通孔を介して各半田パターン上にフラックスを塗布する工程と、前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第２の貫通孔が形成された第２のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第２の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置する工程と、前記第２のマスク上から前記複数の第２の貫通孔を介して各半田パターン上に塗布されたフラックス上に微小半田ボールを落下配置させる工程と、前記ＢＧＡ体を加熱して、前記微小半田ボールを各半田パターンに溶着させる工程と、を備えたことを特徴とする半田配置方法を提供している。

このような構成によれば、ＢＧＡ体を構成する複数のＢＧＡに対して一括に半田を配置させることができるので、半田配置にかかる時間を大幅に短縮することが可能となる。また、本発明のように、複数のＢＧＡが配置されたＢＧＡ体に対して対応する第１のマスク及び第２のマスクを用いて半田を配置する構成の場合、各ＢＧＡの位置がずれると、ＢＧＡ上に半田を正確に配置させることができなくなってしまう。この問題は、半田間が極小ピッチのＢＧＡの場合に特に顕著となる。しかしながら、本発明では、マウンタを用いることで、複数のＢＧＡを載置面に対して正確な位置に配置することができるので、半田も各ＢＧＡ上に正確に配置させることが可能となる。また、マウンタを用いてＢＧＡを正確な位置に配置することができても、ＢＧＡを載置部に対して固定できなければ意味がない。ＢＧＡを接着剤等で固定する方法も考えられるが、この場合、接着剤を塗布する作業や、半田溶着後に接着剤を除去する労力が大幅に増加してしまう。しかしながら、本発明では、ＢＧＡは、粘着性を有するシリコンシート上に配置されるので、ＢＧＡの固定や取り外しのための複雑な構造や労力が不要となる。更に、本発明では、載置部とシリコンシートを準備するだけで良く、複数の実装部品をそれぞれ嵌め込み可能な複数の嵌め込み孔を有するベース基板のようなものを作成する必要がないため、コストも大幅に低減される。

また、前記載置部は、平面視において略長方形状を有しており、前記第１のマスクを前記ＢＧＡ体の上方に配置する工程及び前記第２のマスクを前記ＢＧＡ体の上方に配置する工程では、位置決め装置を用いて、前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第２の貫通孔が形成された第２のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第２の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置し、前記位置決め装置は、平面視において所定サイズ内の長方形状を有する部材を載置可能な載置台と、前記第１のマスク又は前記第２のマスクが取り付けられるマスク取付部と、を有しており、前記載置台上に載置されたＢＧＡ体が基準位置に配置された際に、前記マスク取付部に取り付けられた前記第１のマスクの複数の第１の貫通孔、又は、前記第２のマスクの複数の第２の貫通孔は、前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致する位置に予め形成されており、前記載置部としては、前記所定サイズ内であり、かつ、同一の前記ＢＧＡを最大数配置可能なサイズのものを用いることが好ましい。

このような構成によれば、より多くのＢＧＡを載置面上に配置することが可能となる。

前記ＢＧＡは、前記半田パターンが形成された第１面と、前記第１面に対向する第２面と、を有しており、前記ＢＧＡの端部には、前記第２面よりも前記第１面の方が外側に突出した段差が設けられており、前記ＢＧＡ体を作成する工程の前に、前記段差に対応する位置に前記段差を埋めるためのスペーサブロックが配置されることが好ましい。

このような構成によれば、スキージ等でフラックスを塗布する際に、その印刷圧力によってＢＧＡがシリコンシートから剥がれて位置ずれが生じてしまうが防止される。

本発明の半田配置方法によれば、半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置することが可能となる。

本発明の実施の形態によるＢＧＡの配置方法の説明図本発明の実施の形態によるＢＧＡ体の説明図本発明の実施の形態による第１のマスク及び第２のマスクの説明図本発明の実施の形態による位置決め装置の説明図本発明の実施の形態によるＢＧＡ体上に配置された微小半田ボールの加熱の説明図本発明の実施の形態による半田配置方法のフローチャート本発明の変形例によるスペーサブロックの説明図

以下、本発明の実施の形態による半田配置方法について、図１－図６を参照して説明する。

本実施の形態による半田配置方法は、半田が配置されていない複数のＢＧＡ１の半田パターン上に一括して半田を配置するためのものであり、半田の配置に当たっては、載置部２と、シリコンシート３と、マウンタ４と、第１のマスク５と、第２のマスク６と、位置決め装置７と、加熱装置８と、を用いる。

ＢＧＡは、微小半田ボールを並べた電極形状をもった半導体パッケージ基板である。本実施の形態では、ＢＧＡ１は、図１及び図２に示すように、略長方形状を有し、第１面１１（本実施の形態では裏面）と、第１面１１に対向する第２面１２（本実施の形態では表面）と、を有している。第１面１１には、半田パターンが形成されており、半田パターン上には半田が溶着されていないものとする。本実施の形態による半田配置方法は、ＢＧＡをリボール（微小半田ボールを再生）する例を用いて説明を行い、ＢＧＡから半田が除去された状態から開始するものとする。

載置部２は、耐熱性を有しており、水平な載置面２１を有している。本実施の形態では、載置部２は、平面視において略長方形状を有している。図１及び図２では、載置部２として、略長方形状の平板を用いた例を示している。

シリコンシート３は、耐熱・粘着性を有しており、載置面２１上に、載置面２１内に収まるように載置固定される。本実施の形態では、シリコンシート３は、載置面２１と略同一の長方形状を有しているものとする。なお、シリコンシート３は、少なくとも、載置面２１からはみ出さないサイズであれば良い。また、載置面２１、シリコンシート３共に、複数のＢＧＡ１を配置することができるだけのサイズを有している。

マウンタ４は、図１に示すように、シリコンシート３上にその半田パターンが形成された第１面１１が上方となる向きで複数のＢＧＡ１を配置・固定することで、複数のＢＧＡ１が載置面２１に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体１３を作成するために用いられる。

すなわち、ＢＧＡ１は、シリコンシート３上に配置されるが、その位置は、シリコンシート３ではなく載置面２１に対して決定されている。

なお、シリコンシート３は、粘着性を有しているため、マウンタ４によりシリコンシート３上にＢＧＡ１を配置するだけで、ＢＧＡ１はシリコンシート３上に固定される。

第１のマスク５は、図３に示すように、ＢＧＡ体１３上の半田パターンに対応した複数の第１の貫通孔５１が形成されている。

第２のマスク６は、図３に示すように、ＢＧＡ体１３上の半田パターンに対応した複数の第２の貫通孔６１が形成されている。なお、図２では示していないが、各ＢＧＡ１には、複数の第１の貫通孔５１及び第２の貫通孔６１に対応する半田パターンが形成されているものとする。

位置決め装置７は、平面視において所定サイズ内の長方形状を有する部材の位置決めを行うことが可能である。位置決め装置７としては、例えば、図４に示すように、載置台７１上に載置された部材を、第１のマスク５又は第２のマスク６が取り付けられるマスク取付部７２に対して所定の位置に配置する構成が考えられる。従って、載置台７１上に載置されたＢＧＡ体１３が基準位置に配置された際に、マスク取付部７２に取り付けられた第１のマスク５の複数の第１の貫通孔５１、又は、第２のマスク６の複数の第２の貫通孔６１は、ＢＧＡ体１３上の半田パターンと垂直方向において一致する位置に予め形成されている必要がある。本実施の形態では、長方形上のＢＧＡ体１３が、その中心位置が長方形上の載置台７１の中心位置と一致し、かつ、ＢＧＡ体１３と載置台７１の対応する辺が平行となるように配置された場合に、“基準位置に配置された”ものとする。

また、本実施の形態では、載置部２（載置面２１）としては、上記所定サイズ内であり、かつ、同一のＢＧＡ１を最大数配置可能なサイズのものを用いる。本実施の形態では、図２に示すように、４つの同一のＢＧＡ１が配置された例を示している。

加熱装置８は、ＢＧＡ体１３上に配置された微小半田ボールを加熱して半田パターン上に溶着させるためのものである。加熱装置８としては、例えば、図５に示すように、内部にベルトコンベア等の移動装置が設けられたリフロー装置等が考えられる。

続いて、図６のフローチャートを用いて、本実施による半田配置方法について説明する。

まず、載置面２１上に、シリコンシート３を載置面２１内に収まるように載置・固定する（Ｓ１）。

続いて、マウンタ４を用いて、シリコンシート３上にその半田パターンが形成された第１面１１が上方となる向きで複数のＢＧＡ１を配置・固定することで、複数のＢＧＡ１が載置面２１に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体１３を作成する（Ｓ２）。

続いて、第１のマスク５をＢＧＡ体１３の上方に、複数の第１の貫通孔５１がＢＧＡ体１３上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置し（Ｓ３）、第１のマスク５上から各半田パターン上にフラックスを塗布する（Ｓ４）。

本実施の形態では、第１のマスク５をＢＧＡ体１３の上方に配置する際には、図４に示すように、位置決め装置７を用いる。

続いて、第２のマスク６をＢＧＡ体１３の上方に、複数の第２の貫通孔６１がＢＧＡ体１３上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置し（Ｓ５）、第２のマスク６上から各半田パターン上に塗布されたフラックス上に微小半田ボールを落下配置させる（Ｓ６）。

本実施の形態では、第２のマスク６をＢＧＡ体１３の上方に配置する際には、図４に示すように、位置決め装置７を用いる。

なお、Ｓ５において、第２のマスク６をＢＧＡ体１３の上方に配置する前に、第１のマスク５をマスク取付部７２から取り外しておくことが好ましい。

最後に、ＢＧＡ体１３を加熱して、微小半田ボールを各半田パターンに溶着させる（Ｓ７）。本実施の形態では、ＢＧＡ体１３を加熱装置８上に移動し、微小半田ボールを各半田パターンに溶着させる。

以上説明したように、本実施の形態による半田配置方法では、マウンタ４を用いて、シリコンシート３上にその半田パターン面が上方となる向きで複数のＢＧＡ１を配置・固定することで、複数のＢＧＡ１が載置面２１に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体１３を作成した上で、ＢＧＡ体１３に対応する第１のマスク及び第２のマスクを用いて各ＢＧＡ１の半田パターン上に半田を配置させる。

このような構成によれば、ＢＧＡ体１３を構成する複数のＢＧＡ１に対して一括に半田を配置させることができるので、半田配置にかかる時間を大幅に短縮することが可能となる。また、本実施の形態のように、複数のＢＧＡ１が配置されたＢＧＡ体１３に対して対応する第１のマスク５及び第２のマスク６を用いて半田を配置する構成の場合、各ＢＧＡ１の位置がずれると、ＢＧＡ１上に半田を正確に配置させることができなくなってしまう。この問題は、半田間が極小ピッチのＢＧＡ１の場合に特に顕著となる。しかしながら、本実施の形態では、マウンタ４を用いることで、複数のＢＧＡ１を載置面２１に対して正確な位置に配置することができるので、半田も各ＢＧＡ１上に正確に配置させることが可能となる。また、マウンタ４を用いてＢＧＡ１を正確な位置に配置することができても、ＢＧＡ１を載置部２に対して固定できなければ意味がない。ＢＧＡ１を接着剤等で固定する方法も考えられるが、この場合、接着剤を塗布する作業や、半田溶着後に接着剤を除去する労力が大幅に増加してしまう。しかしながら、本実施の形態では、ＢＧＡ１は、粘着性を有するシリコンシート３上に配置されるので、ＢＧＡ１の固定や取り外しのための複雑な構造や労力が不要となる。更に、本実施の形態では、載置部２とシリコンシート３を準備するだけで良く、複数の実装部品をそれぞれ嵌め込み可能な複数の嵌め込み孔を有するベース基板のようなものを作成する必要がないため、コストも大幅に低減される。

また、本実施の形態による半田配置方法では、位置決め装置７は、平面視において所定サイズ内の長方形状を有する部材を載置可能であり、載置部２としては、上記所定サイズ内であり、かつ、同一のＢＧＡ１を最大数配置可能なサイズのものを用いる。

このような構成によれば、より多くのＢＧＡ１を載置面２１上に配置することが可能となる。

尚、本発明の半田配置方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、図７（ａ）に示すように、ＢＧＡの端部には、第２面１２よりも第１面１１の方が外側に突出した段差１４が設けられている場合があり、このような場合、図７（ｂ）に示すように、スキージ等でフラックスを塗布する際に、その印刷圧力によってＢＧＡがシリコンシート３から剥がれて位置ずれが生じてしまう可能性がある。

そこで、本変形例では、図６のＳ２のＢＧＡ体１３を作成する工程の前に、図７（ｃ）に示すように、段差１４に対応する位置に段差１４を埋めるためのスペーサブロック１５を配置する。このスペーサブロック１５もマウンタ４を用いて配置する。

このような構成によれば、スキージ等でフラックスを塗布する際に、その印刷圧力によってＢＧＡ１がシリコンシート３から剥がれて位置ずれが生じてしまうが防止される。なお、隣り合うＢＧＡ１間には、図７（ｃ）に示すように、共通のスペーサブロック１５を用いることで、スペーサブロック１５を配置する労力が低減される。

また、上記実施の形態では、略長方形上のＢＧＡ１を用いて説明を行ったが、本発明の“長方形”には“正方形”も含まれることはもちろんである。

また、上記実施の形態では、図面の複雑化を避けるためにシリコンシート３（載置面２１）には４つのＢＧＡ１が配置されたが、載置台７１が大きい場合や、ＢＧＡ１が小さい場合には、より多くのＢＧＡ１を配置可能である。

また、上記実施の形態では、載置台７１とマスク取付部７２を有する位置決め装置７を用いて、複数の第１の貫通孔５１、又は、複数の第２の貫通孔６１を、ＢＧＡ体１３上の半田パターンと垂直方向において一致させたが、他の構成によって一致させても良い。

１ＢＧＡ
２載置部
３シリコンシート
４マウンタ
５第１のマスク
６第２のマスク
７位置決め装置
８加熱装置
１１第１面
１２第２面
１３ＢＧＡ体
１４段差
１５スペーサブロック
２１載置面
５１第１の貫通孔
６１第２の貫通孔
７１載置台
７２マスク取付部

Claims

半田が配置されていない複数のＢＧＡの半田パターン上に一括して半田を配置するための半田配置方法であって、
耐熱性の載置部の水平な載置面上に、耐熱・粘着性のシリコンシートを前記載置面内に収まるように載置・固定する工程と、
マウンタを用いて、前記シリコンシート上にその半田パターンが形成された第１面が上方となる向きで前記複数のＢＧＡを配置・固定することで、前記複数のＢＧＡが前記載置面に対して所定の位置に配置されたＢＧＡ体を作成する工程と、
前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第１の貫通孔が形成された第１のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第１の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置する工程と、
前記第１のマスク上から前記複数の第１の貫通孔を介して各半田パターン上にフラックスを塗布する工程と、
前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第２の貫通孔が形成された第２のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第２の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置する工程と、
前記第２のマスク上から前記複数の第２の貫通孔を介して各半田パターン上に塗布されたフラックス上に微小半田ボールを落下配置させる工程と、
前記ＢＧＡ体を加熱して、前記微小半田ボールを各半田パターンに溶着させる工程と、
を備え、
前記ＢＧＡは、前記半田パターンが形成された第１面と、前記第１面に対向する第２面と、を有しており、
前記ＢＧＡの端部には、前記第２面よりも前記第１面の方が外側に突出した段差が設けられており、
前記ＢＧＡ体を作成する工程の前に、前記段差に対応する位置に前記段差を埋めるためのスペーサブロックが配置されることを特徴とする半田配置方法。
前記載置部は、平面視において略長方形状を有しており、
前記第１のマスクを前記ＢＧＡ体の上方に配置する工程及び前記第２のマスクを前記ＢＧＡ体の上方に配置する工程では、位置決め装置を用いて、前記ＢＧＡ体上の半田パターンに対応した複数の第２の貫通孔が形成された第２のマスクを、前記ＢＧＡ体の上方に、前記複数の第２の貫通孔が前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致するように配置し、
前記位置決め装置は、平面視において所定サイズ内の長方形状を有する部材を載置可能な載置台と、前記第１のマスク又は前記第２のマスクが取り付けられるマスク取付部と、を有しており、
前記載置台上に載置されたＢＧＡ体が基準位置に配置された際に、前記マスク取付部に取り付けられた前記第１のマスクの複数の第１の貫通孔、又は、前記第２のマスクの複数の第２の貫通孔は、前記ＢＧＡ体上の半田パターンと垂直方向において一致する位置に予め形成されており、
前記載置部としては、前記所定サイズ内であり、かつ、同一の前記ＢＧＡを最大数配置可能なサイズのものを用いることを特徴とする請求項１に記載の半田配置方法。