JPH09316502A - 金属ボールの熱処理方法および装置 - Google Patents
金属ボールの熱処理方法および装置Info
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- JPH09316502A JPH09316502A JP8138585A JP13858596A JPH09316502A JP H09316502 A JPH09316502 A JP H09316502A JP 8138585 A JP8138585 A JP 8138585A JP 13858596 A JP13858596 A JP 13858596A JP H09316502 A JPH09316502 A JP H09316502A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属ボールのはんだ被覆層の厚さの偏りを防
ぐとともに、被覆層に吸蔵された気体を放出させる。 【解決手段】 プレートの凹部２の底面に形成されるガ
ス供給孔４を備える凹部３に、金属核に該金属核よりも
融点が低い導電性物質を被覆して形成された金属ボール
８を配置させ、次に、カバープレート９を下降させて、
金属ボール８を上方から覆うとともに、凹部３とカバー
プレート９に備えられる凹部１０とにより所定の空間を
形成する。そして、導電性物質の融点よりも高い温度に
加熱された気体をガス供給孔４からその空間に送り込む
ことによって、金属ボール８を所定の空間内で回転させ
ながら、該金属ボール８に熱処理を施す。
ぐとともに、被覆層に吸蔵された気体を放出させる。 【解決手段】 プレートの凹部２の底面に形成されるガ
ス供給孔４を備える凹部３に、金属核に該金属核よりも
融点が低い導電性物質を被覆して形成された金属ボール
８を配置させ、次に、カバープレート９を下降させて、
金属ボール８を上方から覆うとともに、凹部３とカバー
プレート９に備えられる凹部１０とにより所定の空間を
形成する。そして、導電性物質の融点よりも高い温度に
加熱された気体をガス供給孔４からその空間に送り込む
ことによって、金属ボール８を所定の空間内で回転させ
ながら、該金属ボール８に熱処理を施す。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、金属ボールの熱処
理方法および装置に関し、さらに、詳しくは、プリント
配線や電子部品等の接続端子間を電気的に接続する際に
用いられるはんだが金属核に被覆されて形成された金属
ボールの熱処理方法および装置に関する。
理方法および装置に関し、さらに、詳しくは、プリント
配線や電子部品等の接続端子間を電気的に接続する際に
用いられるはんだが金属核に被覆されて形成された金属
ボールの熱処理方法および装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等のパ
ッケージの端子として一般的に用いられている金属ボー
ルとしては、金属の核にはんだが被覆されたボールが広
く用いられている。この種の金属ボールとしては、その
製造方法も含めて、特開平７−９９３８５号公報に開示
されているが、電解メッキあるいは無電解メッキにより
金属核の表面にはんだ層を被覆する工法が一般的であ
る。
ッケージの端子として一般的に用いられている金属ボー
ルとしては、金属の核にはんだが被覆されたボールが広
く用いられている。この種の金属ボールとしては、その
製造方法も含めて、特開平７−９９３８５号公報に開示
されているが、電解メッキあるいは無電解メッキにより
金属核の表面にはんだ層を被覆する工法が一般的であ
る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、はんだ
を金属核にメッキする工程において、はんだ被覆層に水
素等のガスが吸蔵される。そして、金属ボールのはんだ
被覆層に吸蔵されたガスは、金属ボールをマルチチップ
モジュール（ＭＣＭ）等のパッケージに実装する際に放
出され、それが原因で、金属ボールのパッケージへの実
装が不安定なものとなっていた。
を金属核にメッキする工程において、はんだ被覆層に水
素等のガスが吸蔵される。そして、金属ボールのはんだ
被覆層に吸蔵されたガスは、金属ボールをマルチチップ
モジュール（ＭＣＭ）等のパッケージに実装する際に放
出され、それが原因で、金属ボールのパッケージへの実
装が不安定なものとなっていた。
【０００３】その問題点を解決するために、はんだを金
属核にメッキした後、金属ボールに対して熱処理を施
し、はんだ被覆層に吸蔵されたガスを予め放出させるこ
とが考えられる。
属核にメッキした後、金属ボールに対して熱処理を施
し、はんだ被覆層に吸蔵されたガスを予め放出させるこ
とが考えられる。
【０００４】しかしながら、単に、金属ボールを加熱し
ただけでは、金属核とはんだの比重の差により、金属核
の位置が中心からずれて、はんだ被覆層の厚さが偏って
しまう。はんだと金属間界面には、加熱処理により金属
間化合物が成長することが知られており、はんだ被覆層
の厚さが薄すぎる場合、この金属間化合物が金属ボール
の表面に露出し、それが金属ボールの濡れ性を極端に悪
化させている。例えば、銅（Ｃｕ）の核に錫鉛（ＳｎＰ
ｂ）はんだをメッキした金属ボールでは、ＣｕＳｎの金
属間化合物層が金属ボール表面に表れ、それが、金属ボ
ールのはんだ濡れ性を極端に悪化させる原因となってい
る。このような金属ボールのパッケージへの実装や、金
属ボールを用いて形成されたＢＧＡのマザーボードへの
実装においては、はんだ被覆層の薄い部分の濡れ性が悪
く、結果として、実装品質を悪化させていた。
ただけでは、金属核とはんだの比重の差により、金属核
の位置が中心からずれて、はんだ被覆層の厚さが偏って
しまう。はんだと金属間界面には、加熱処理により金属
間化合物が成長することが知られており、はんだ被覆層
の厚さが薄すぎる場合、この金属間化合物が金属ボール
の表面に露出し、それが金属ボールの濡れ性を極端に悪
化させている。例えば、銅（Ｃｕ）の核に錫鉛（ＳｎＰ
ｂ）はんだをメッキした金属ボールでは、ＣｕＳｎの金
属間化合物層が金属ボール表面に表れ、それが、金属ボ
ールのはんだ濡れ性を極端に悪化させる原因となってい
る。このような金属ボールのパッケージへの実装や、金
属ボールを用いて形成されたＢＧＡのマザーボードへの
実装においては、はんだ被覆層の薄い部分の濡れ性が悪
く、結果として、実装品質を悪化させていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の金属ボールの熱処理方法では、ガス供給
孔を備える第１の凹部に、金属核に該金属核よりも融点
が低い導電性物質を被覆して形成された金属ボールを配
置させ、次に、カバープレートを下降させて、金属ボー
ルを上方から覆うとともに、第１の凹部とカバープレー
トに備えられる第２の凹部とにより所定の空間を形成す
る。そして、導電性物質の融点よりも高い温度に加熱さ
れた気体をガス供給孔から空間に送り込むことによっ
て、金属ボールを所定の空間内で回転させながら、該金
属ボールに熱処理を施すものである。
めに、本発明の金属ボールの熱処理方法では、ガス供給
孔を備える第１の凹部に、金属核に該金属核よりも融点
が低い導電性物質を被覆して形成された金属ボールを配
置させ、次に、カバープレートを下降させて、金属ボー
ルを上方から覆うとともに、第１の凹部とカバープレー
トに備えられる第２の凹部とにより所定の空間を形成す
る。そして、導電性物質の融点よりも高い温度に加熱さ
れた気体をガス供給孔から空間に送り込むことによっ
て、金属ボールを所定の空間内で回転させながら、該金
属ボールに熱処理を施すものである。
【０００６】さらに、上記問題点を解決するために、本
発明の金属ボールの熱処理装置は、金属核に該金属核よ
り融点が低い導電性物質が被覆されて形成された金属ボ
ールを配置する凹部と、金属ボールを上方からカバー
し、凹部とともに所定の空間を形成するカバー部材と、
形成された空間に導電性物質の融点よりも高い温度の気
体を供給するガス供給手段とを備える。
発明の金属ボールの熱処理装置は、金属核に該金属核よ
り融点が低い導電性物質が被覆されて形成された金属ボ
ールを配置する凹部と、金属ボールを上方からカバー
し、凹部とともに所定の空間を形成するカバー部材と、
形成された空間に導電性物質の融点よりも高い温度の気
体を供給するガス供給手段とを備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】図１は、本実施形態の構成を示す図であ
り、プレート１は、凹部２を有し、さらに、その凹部２
の底面には、複数の半球状の凹部３が格子状に形成され
ている。凹部３内には、電解メッキあるいは無電解メッ
キ等により金属核の周囲にこの金属核よりも融点が低い
導電性物質が一様に被覆されて形成される金属ボール８
が配置される。さらに、凹部３には、ガス供給孔４が形
成されており、ガス供給部５から供給される加熱ガス
が、ガス供給管６を介して、ガス供給孔４から凹部２内
に吹き込まれる。プレート１は、ヒータ７により、熱処
理工程に応じて所望の温度に設定されるように加熱され
る。また、プレート１は、半球状の凹部３に金属ボール
８を振り込む際に、図示せぬ駆動手段により揺動され
る。
り、プレート１は、凹部２を有し、さらに、その凹部２
の底面には、複数の半球状の凹部３が格子状に形成され
ている。凹部３内には、電解メッキあるいは無電解メッ
キ等により金属核の周囲にこの金属核よりも融点が低い
導電性物質が一様に被覆されて形成される金属ボール８
が配置される。さらに、凹部３には、ガス供給孔４が形
成されており、ガス供給部５から供給される加熱ガス
が、ガス供給管６を介して、ガス供給孔４から凹部２内
に吹き込まれる。プレート１は、ヒータ７により、熱処
理工程に応じて所望の温度に設定されるように加熱され
る。また、プレート１は、半球状の凹部３に金属ボール
８を振り込む際に、図示せぬ駆動手段により揺動され
る。
【０００９】図示せぬ駆動手段により上下への移動が可
能であるカバープレート９は、その下面のプレート１に
設けられた複数の凹部３に対応する位置に半球状の凹部
１０を備えている。そして、カバープレート９は、熱処
理工程において、下方に移動して、プレート１の凹部３
に配置されている金属ボール８を上方からカバーする。
その際、凹部３と凹部１０とは、略球状の空間を形成
し、その空間内に金属ボール８が配置されるようにす
る。なお、プレート１の凹部２の底面とカバープレート
９の下面とは、ガス供給部５から送り込まれたガスを外
部に排出するための流路を確保するために接触させな
い。ヒータ１１は、カバープレート９を加熱して、カバ
ープレート９の温度を所望の温度に制御する。また、凹
部３および凹部１０により形成される略球状の空間の大
きさは、熱処理されるべき金属ボール８がその空間内で
円滑に回転可能なように、また、金属ボール８が凹部３
内に振り込まれ易くなるように、その金属ボール８の大
きさよりもやや大きく形成されることが好ましい。ここ
で、プレート１およびカバープレート９は、はんだが濡
れず、高い加工精度が得られる材料、例えば、ステンレ
スにより形成される。
能であるカバープレート９は、その下面のプレート１に
設けられた複数の凹部３に対応する位置に半球状の凹部
１０を備えている。そして、カバープレート９は、熱処
理工程において、下方に移動して、プレート１の凹部３
に配置されている金属ボール８を上方からカバーする。
その際、凹部３と凹部１０とは、略球状の空間を形成
し、その空間内に金属ボール８が配置されるようにす
る。なお、プレート１の凹部２の底面とカバープレート
９の下面とは、ガス供給部５から送り込まれたガスを外
部に排出するための流路を確保するために接触させな
い。ヒータ１１は、カバープレート９を加熱して、カバ
ープレート９の温度を所望の温度に制御する。また、凹
部３および凹部１０により形成される略球状の空間の大
きさは、熱処理されるべき金属ボール８がその空間内で
円滑に回転可能なように、また、金属ボール８が凹部３
内に振り込まれ易くなるように、その金属ボール８の大
きさよりもやや大きく形成されることが好ましい。ここ
で、プレート１およびカバープレート９は、はんだが濡
れず、高い加工精度が得られる材料、例えば、ステンレ
スにより形成される。
【００１０】次に、本実施形態の金属ボールの熱処理方
法について、図２Ａ〜Ｃを参照して説明する。
法について、図２Ａ〜Ｃを参照して説明する。
【００１１】図２Ａを参照すると、プレート１の凹部２
の底面に格子状に形成された複数の半球状の凹部３に、
金属ボール８が振り込まれる。金属ボール８を振り込む
際には、図示せぬ駆動手段によりプレート１が揺動され
る。
の底面に格子状に形成された複数の半球状の凹部３に、
金属ボール８が振り込まれる。金属ボール８を振り込む
際には、図示せぬ駆動手段によりプレート１が揺動され
る。
【００１２】ここで、金属ボール８の金属核は、銅（Ｃ
ｕ）により形成され、その径は、０．７５ｍｍである。
また、被覆層（メッキ部）は、金属核よりも融点が低い
導電性物質である共晶錫鉛はんだ（ＰｂＳｎ）により形
成され、厚さは約２５ミクロンとする。凹部３は、配置
された金属ボール８が熱処理中に凹部３の内面とぶつか
り変形するのを防ぎ、ボール形状を維持するために、半
球状に形成されている。さらに、凹部３の大きさは、金
属ボール８を振り込みやすくするために、金属ボール８
の大きさよりも多少大きくなっている。
ｕ）により形成され、その径は、０．７５ｍｍである。
また、被覆層（メッキ部）は、金属核よりも融点が低い
導電性物質である共晶錫鉛はんだ（ＰｂＳｎ）により形
成され、厚さは約２５ミクロンとする。凹部３は、配置
された金属ボール８が熱処理中に凹部３の内面とぶつか
り変形するのを防ぎ、ボール形状を維持するために、半
球状に形成されている。さらに、凹部３の大きさは、金
属ボール８を振り込みやすくするために、金属ボール８
の大きさよりも多少大きくなっている。
【００１３】次に、図２Ｂを参照すると、カバープレー
ト９を下方（矢印Ｚ方向）に移動させ、プレート１に形
成される凹部３とカバープレート９に形成される凹部１
０とを合わせ、略球状の空間が形成される。その空間内
に金属ボール８が配置され、これにより、金属ボール８
が熱処理中に飛散することが防がれる。
ト９を下方（矢印Ｚ方向）に移動させ、プレート１に形
成される凹部３とカバープレート９に形成される凹部１
０とを合わせ、略球状の空間が形成される。その空間内
に金属ボール８が配置され、これにより、金属ボール８
が熱処理中に飛散することが防がれる。
【００１４】ここで、カバープレート９は、ヒータ７に
より、金属ボール８の被覆層の導電性物質の融点よりも
高い温度、好ましくは約２２０度に予め加熱されてお
り、一方、プレート１は、導電性物質の融点よりも低い
温度、好ましくは約１５０度に予め加熱されている。
より、金属ボール８の被覆層の導電性物質の融点よりも
高い温度、好ましくは約２２０度に予め加熱されてお
り、一方、プレート１は、導電性物質の融点よりも低い
温度、好ましくは約１５０度に予め加熱されている。
【００１５】次に、図２Ｃを参照すると、ガス供給部５
で発生した加熱ガスは、ガス供給管６を介してガス供給
孔４から略球状の空間に送り込まれる。空間内に配置さ
れた金属ボール８は、ガス供給孔４から吹き付けられる
加熱ガスにより回転させられながら熱処理が１分間程度
施され、金属ボール８のメッキ部に吸蔵された水素等の
ガスが放出される。加熱ガスの温度は、導電性物質で錫
鉛共晶はんだをスムーズに溶融できるようにその融点１
８３度以上、さらに詳しくは、約２５０度とする。ま
た、加熱ガスがガス供給孔４から空間内に送り込まれる
とき、プレート１の温度が１５０度から２００度に上げ
られる。このように、熱処理時に、プレート１およびカ
バープレート９を金属ボール８の被覆層の融点以上の温
度に加熱することによって、金属ボール８に対する熱処
理に要する時間を短縮することができる。金属ボール８
に吹き付けられた加熱ガスは、プレート１およびカバー
プレート９との間隙をとおって外部に排出される。
で発生した加熱ガスは、ガス供給管６を介してガス供給
孔４から略球状の空間に送り込まれる。空間内に配置さ
れた金属ボール８は、ガス供給孔４から吹き付けられる
加熱ガスにより回転させられながら熱処理が１分間程度
施され、金属ボール８のメッキ部に吸蔵された水素等の
ガスが放出される。加熱ガスの温度は、導電性物質で錫
鉛共晶はんだをスムーズに溶融できるようにその融点１
８３度以上、さらに詳しくは、約２５０度とする。ま
た、加熱ガスがガス供給孔４から空間内に送り込まれる
とき、プレート１の温度が１５０度から２００度に上げ
られる。このように、熱処理時に、プレート１およびカ
バープレート９を金属ボール８の被覆層の融点以上の温
度に加熱することによって、金属ボール８に対する熱処
理に要する時間を短縮することができる。金属ボール８
に吹き付けられた加熱ガスは、プレート１およびカバー
プレート９との間隙をとおって外部に排出される。
【００１６】また、ガス供給部５から発生させるガス
は、空気でもかまわないが、窒素ガス等の不活性ガスを
用いることによって、熱処理中の金属ボール８の表面酸
化を抑えることができる。
は、空気でもかまわないが、窒素ガス等の不活性ガスを
用いることによって、熱処理中の金属ボール８の表面酸
化を抑えることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明による金属
ボールの加熱処理方法では、金属ボールに加熱ガスを吹
き付けて、回転させながら加熱溶融して熱処理を施すた
めに、被覆層（メッキ部）の厚さに偏りが生じず、金属
間化合物のはんだ被覆層の表面への露出を防ぐことがで
きる。
ボールの加熱処理方法では、金属ボールに加熱ガスを吹
き付けて、回転させながら加熱溶融して熱処理を施すた
めに、被覆層（メッキ部）の厚さに偏りが生じず、金属
間化合物のはんだ被覆層の表面への露出を防ぐことがで
きる。
【００１８】したがって、金属ボールのパッケージ等へ
の実装や金属ボールが実装されたＢＧＡ等のマザーボー
ドへの実装において、接続不良が発生することを低減さ
せ、品質を向上させることができる。
の実装や金属ボールが実装されたＢＧＡ等のマザーボー
ドへの実装において、接続不良が発生することを低減さ
せ、品質を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の動作を説明する図であ
る。
る。
１ プレート ２ 凹部 ３ 凹部 ４ ガス供給孔 ５ ガス供給部 ６ ガス供給管 ７ ヒータ ８ 金属ボール ９ カバープレート １０ 凹部 １１ ヒータ
Claims (9)
- 【請求項１】 ガス供給孔を備える第１の凹部に、金属
核に該金属核よりも融点が低い導電性物質を被覆して形
成された金属ボールを配置させるステップと、 カバープレートを下降させて、前記金属ボールを上方か
ら覆うとともに、前記第１の凹部と前記カバープレート
に備えられる第２の凹部とにより前記金属ボールを内包
する空間を形成するステップと、 前記導電性物質の融点よりも高い温度に加熱された気体
を前記ガス供給孔から前記空間に送り込むステップとを
含むことを特徴とする金属ボールの熱処理方法。 - 【請求項２】 前記第１の凹部が配置されるプレートの
温度を、前記気体を前記空間に供給する前は、前記導電
性物質の融点よりも低くし、前記気体を前記空間に供給
する際には、前記はんだの融点よりも高くするように、
前記プレートを加熱するステップをさらに含むことを特
徴とする前記請求項１に記載の金属ボールの熱処理方
法。 - 【請求項３】 前記カバープレートの温度が前記導電性
物質の融点よりも高くなるように、前記カバープレート
を加熱するステップをさらに含むことを特徴とする前記
請求項１に記載の金属ボールの熱処理方法。 - 【請求項４】 前記金属ボールを前記第１の凹部に配置
する際に、前記第１の凹部が備えられるプレートを上下
に揺動させるステップをさらに含むことを特徴とする前
記請求項１に記載の金属ボールの熱処理方法。 - 【請求項５】 金属核に該金属核より融点が低い導電性
物質が被覆されて形成された金属ボールを配置する凹部
と、 前記金属ボールを上方からカバーし、前記凹部とともに
前記金属ボールを内包する空間を形成するカバー部材
と、 前記空間に前記導電性物質の融点よりも高い温度の気体
を供給するガス供給手段とを備えることを特徴とする金
属ボールの熱処理装置。 - 【請求項６】 前記凹部は、略半球状の形状を有するこ
とを特徴とする前記請求項５に記載の金属ボールの熱処
理装置。 - 【請求項７】 前記凹部が配置されるプレートの温度
を、前記気体を前記空間に供給する前は、前記導電性物
質の融点よりも低くし、前記気体を前記空間に供給する
際には、前記導電性物質の融点よりも高くするように、
前記プレートを加熱する第１の加熱手段をさらに含むこ
とを特徴とする前記請求項５に記載の金属ボールの熱処
理装置。 - 【請求項８】 前記カバー部材の温度が前記導電性物質
の融点よりも高くなるように、前記カバー部材を加熱す
る第２の加熱手段をさらに含むことを特徴とする前記請
求項５に記載の金属ボールの熱処理装置。 - 【請求項９】 前記気体は、不活性ガスであることを特
徴とする前記請求項５に記載の金属ボールの熱処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138585A JP2904122B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 金属ボールの熱処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138585A JP2904122B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 金属ボールの熱処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316502A true JPH09316502A (ja) | 1997-12-09 |
| JP2904122B2 JP2904122B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15225561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8138585A Expired - Lifetime JP2904122B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 金属ボールの熱処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2904122B2 (ja) |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8138585A patent/JP2904122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2904122B2 (ja) | 1999-06-14 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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