JPH1056256A - 半田バンプを有する配線基板の製造方法及び支持治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーポラナリティを小さくして接合性を向上
するとともに、半田ブリッジの発生を防止できる半田バ
ンプを有する配線基板の製造方法及び支持治具を提供す
ること。 【解決手段】 配線基板３の表側に、半田バンプ１の高
さを規制するために平坦化治具２３を配置する。この平
坦化治具２３は板状の平坦部２３ａと脚部２３ｂとから
構成されている。それとともに、配線基板３の裏側に、
配線基板３の反りを伸ばさないように配線基板３の左右
両端を支持する支持治具２５を配設する。この支持治具
２５は、板状の平坦部２５ａの両端に、配線基板３を支
持する凸状の支持部２５ｂが設けられたものである。こ
の状態でリフロー炉に通し、表側にある共晶半田を溶融
させて、その後冷却する。これによって、配線基板３の
表側に、頂部が平坦になった半田バンプ１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ実
装用基板やボールグリッドアレイ基板等の半田バンプを
有する配線基板の製造方法及び支持治具に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、集積回路チップ（以下フリッ
プチップと記す）を配線基板に実装する場合には、配線
基板上に半田バンプを設け、この半田バンプを加熱溶融
させて、フリップチップと配線基板とを接合している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記半田バ
ンプは、例えば半田ペーストを加熱溶融して球状にした
だけであるので、その高さが必ずしも揃っておらず、即
ち（平面における各位置の高さの不揃いの程度を示す）
コーポラナリティが大きく、そのため、フリップチップ
との接合性が充分ではないという問題があった。

【０００４】この問題の対策として、発明者は、既に、
左右に脚部を有する平板からなる平坦化治具を用い、該
平板にて半田バンプの頂部を平坦にしてコーポラナリテ
ィを小さくすることにより、接合性を向上させる方法を
提案している（特願平８−１０８２８７号参照）。

【０００５】しかしながら、前記のような対策を施した
場合でも、下記，の様な問題が生じることがあり、
一層の対策が望まれる。 配線基板に反りがあるとコーポラナリティが悪くな
る。例えば図９に示すように、配線基板Ｐ１に反りがあ
る場合において、基板の中央付近が高くなる山反りの場
合（左欄）は、配線基板の平面度は変化せずに保たれ、
問題なくコーポラナリティの良い半田バンプＰ２を形成
できるが、谷反りの場合は、平坦化治具Ｐ３を配線基板
Ｐ１に載せた時に、平坦化治具Ｐ３の重みで配線基板Ｐ
１の反りが一時的に平坦に伸ばされ、見かけ上平面度が
一時的に良くなってしまう。よって、この状態で半田バ
ンプＰ２が溶融されて平坦化された場合には、半田バン
プＰ２の溶融後に平坦化治具Ｐ３を外すと、配線基板Ｐ
１の反りが戻るため、半田バンプＰ２のコーポラナリテ
ィが悪くなる。

【０００６】半田ブリッジが発生する。また、半田バ
ンプを印刷法又はディスペンサーで塗布し溶融して形成
する場合、工程を短縮するために、半田の溶融と半田バ
ンプの平坦化を同時に行なうことが望ましいが、図１０
に示すように、半田ペーストＰ４を塗布した配線基板Ｐ
１に平坦化治具Ｐ３をかぶせると、平坦化治具Ｐ３の平
板下面が半田ペーストＰ４と接触して下方に押しつぶす
ため、半田ペーストＰ４は横方向に広がり、隣接するパ
ッドＰ５間の半田ペーストＰ４の距離が短くなってしま
う。更に、平坦化治具Ｐ３内で配線基板Ｐ１が振動等で
動くと、半田ペーストＰ４はフラックスにより粘着性を
もっているので、半田ペーストＰ４は平坦化治具Ｐ３の
動きに合わせてずれて、隣接するパッドＰ５の半田ペー
ストＰ４とつながってしまう。よって、そのまま溶融さ
れると、半田が隣接パッドＰ５間で橋渡し状につながっ
て凝固する「半田ブリッジ」が発生し、ショート不良と
なってしまうことがある。

【０００７】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、コーポラナリティを小さくして接合性
を向上するとともに、半田ブリッジの発生を防止できる
半田バンプを有する配線基板の製造方法及び支持治具を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、配線基板の有する平面度を保ちつ
つ、該配線基板の下方主面側から、該配線基板を支持す
ると共に、該配線基板の上方主面に載置された半田材料
を加熱して半田バンプを形成する際に該半田バンプの頂
部の高さ規制することにより該頂部に平坦面を形成する
平坦化治具を、該配線基板の上方主面上に配置し、この
状態で加熱して前記半田材料を溶融させることを特徴と
する半田バンプを有する配線基板の製造方法を要旨とす
る。

【０００９】・ここで、前記「平面度を保つ」という意
味には、反りを伸ばさないという意味と、反りを助長し
ないという意味が含まれる。 ・前記半田バンプに用いられる半田としては、Ｐｂ−Ｓ
ｎ系の軟ろうの他、通常バンプ材料として使用されるＡ
ｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系等、４５０℃以下の融点を有
する広義のろう材などを採用できる。

【００１０】・前記半田バンプを有する配線基板として
は、フリップチップ実装基板、ＢＧＡ基板が挙げられる
が、この場合、ＢＧＡ基板とは、接続パッドが格子状に
配列され、各パッドに半田ボールが配設されたボールグ
リッドアレイ基板を意味する。

【００１１】・前記加熱溶融する温度としては、半田材
料の融点（即ち半田の融点）以上であればよいが、例え
ば半田の融点の１０〜４０℃高い温度を採用できる。請
求項２の発明は、脚部を有し、配線基板の上方主面に載
置された半田材料を加熱して半田バンプを形成する際に
該半田バンプの頂部の高さ規制することにより該頂部に
平坦面を形成する平坦化治具を、該配線基板の上方主面
上に配置すると共に、前記配線基板の下方主面側から、
前記平坦化治具の脚部に対応する位置に配置した支持部
材により該配線基板を支持し、この状態で加熱して前記
半田材料を溶融させることを特徴とする半田バンプを有
する配線基板の製造方法を要旨とする。

【００１２】請求項３の発明は、前記請求項２に記載の
半田バンプを有する配線基板の製造方法に使用される支
持治具であって、前記配線基板を前記下方主面側から支
持する支持部材を、上面側に有することを特徴とする支
持治具を要旨とする。

【００１３】尚、前記支持部材を前記平坦化治具の脚部
に対応する位置に備えるようにするとなお良い。請求項
４の発明は、配線基板の主面上に載置された半田材料の
上方に、該半田材料の加熱溶融により形成される半田バ
ンプの高さを規制するための平面を有する規制部材を、
該半田材料に接触しない高さに保持する工程と、前記半
田材料を加熱溶融させる工程と、前記規制部材を所定高
さまで下降させて保持し、溶融している前記半田バンプ
の頂部の高さを前記平面で規制して該頂部に平坦面を形
成する工程と、を有することを特徴とする半田バンプを
有する配線基板の製造方法を要旨とする。

【００１４】請求項５の発明は、前記半田材料の加熱溶
融前は、前記半田材料の融点以上で加熱溶融温度以下の
融点を持つ半田からなる溶融前高さ保持部材により前記
規制部材を前記半田材料に接触しない高さに保持するこ
とを特徴とする前記請求項４記載の半田バンプを有する
配線基板の製造方法を要旨とする。

【００１５】前記溶融前高さ保持部材の形状としては、
ボール状、柱状（円柱状、角柱状）、リング状等の各種
の形状のものを採用できる。請求項６の発明は、前記溶
融前高さ保持部材が、ボール状半田であることを特徴と
する前記請求項５に記載の半田バンプを有する配線基板
の製造方法を要旨とする。

【００１６】請求項７の発明は、前記半田材料の加熱溶
融後は、溶融後高さ保持部材により前記規制部材を前記
所定高さに保持することを特徴とする前記請求項４〜６
のいずれかに記載の半田バンプを有する配線基板の製造
方法を要旨とする。

【００１７】前記溶融後高さ保持部材は、規制部材と一
体でもよいが、別体（スペーサ）でもよい。請求項８の
発明は、前記溶融後高さ保持部材が、前記規制部材の下
面に形成した脚部であることを特徴とする前記請求項７
に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方法を要旨
とする。

【００１８】請求項９の発明は、前記半田材料の加熱溶
融前は、感温変位体からなる溶融前高さ保持部材により
前記規制部材を前記半田材料に接触しない高さに保持
し、前記半田材料の加熱溶融後に、前記感温変位体を変
位させることにより、前記規制部材を下降させることを
特徴とする前記請求項４記載の半田バンプを有する配線
基板の製造方法を要旨とする。

【００１９】前記感温変位体としては、例えばバイメタ
ルや形状記憶合金等のように、温度によりその形状が変
化するものを採用できる。請求項１０の発明は、前記感
温変位体がバイメタルであることを特徴とする前記請求
項９に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方法を
要旨とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】請求項１の発明では、配線基板の
上方主面上に平坦化治具を配置する一方、配線基板の下
方主面側からは、配線基板の有する平面度を保ちつつ配
線基板を支持している。

【００２１】つまり、本発明では、配線基板自身の有す
る反りは、平坦化治具を載置しても伸ばされたり助長さ
れたりすることがなく、基板の平面度が保たれるので、
平坦化治具によって半田バンプの頂部を平坦にする際
に、反りによる各半田バンプの高さの違いを、半田バン
プの頂部の平坦化により打ち消すことができる。

【００２２】よって、本発明によれば、例えば、谷反り
している配線基板の（持ち上がった）端部付近の半田バ
ンプの（基板表面からの）高さは、その頂部が大きく平
坦化されて低くなり、逆に配線基板の（凹んだ）中央部
分の半田バンプの高さは、その頂部の平坦化の程度が少
ないので高くなり、結果として、コーポラナリティが小
さくなる。

【００２３】請求項２の発明では、配線基板の上方主面
側に、脚部を有する支持治具を配置し、配線基板の下方
主面側からは、平坦化治具の脚部に対応する位置に設け
た支持部材により配線基板を支持している。つまり、本
発明では、配線基板を挟んで（平坦化治具及び支持治具
の）脚部の位置を合わせて配線基板を支持しているの
で、配線基板の反りが伸ばされたり助長されたりするこ
とがない。

【００２４】請求項３の発明の支持治具は、配線基板の
下方主面を支持する支持部材を、上面側に有しているの
で、この支持治具を用いると、配線基板の反りを伸ばし
たり助長することがなく、配線基板を支持することがで
きる。請求項４の発明では、配線基板の主面上の半田材
料の上方にて、半田材料に接触しない高さに規制部材を
保持し、その後半田材料を加熱溶融させることにより、
規制部材を所定高さまで下降させて保持し、溶融してい
る半田バンプの頂部の高さを平面で規制して頂部に平坦
面を形成する。

【００２５】つまり、本発明では、規制部材の平面は、
加熱前は半田材料に接していないので、半田材料が押し
潰されて横に広がることがなく、また振動等により規制
部材がずれたりしても、規制部材とともに半田材料が動
くことがないので、半田材料同士が過度に接近したり接
触することがない。そのため、規制部材を下降させて半
田バンプの頂部を平坦化する場合、即ち加熱溶融の際
に、半田同士が接合して半田ブリッジを形成することが
ないので、ショートの発生を防止できる。

【００２６】請求項５の発明では、半田材料の加熱溶融
前は、半田材料の融点以上で加熱溶融温度以下の融点を
持つ半田からなる溶融前高さ保持部材により、規制部材
を半田材料に接触しない高さに保持している。従って、
加熱前は、未溶融の溶融前高さ保持部材によって、規制
部材を半田材料に接触しない高さに持ち上げた状態とす
ることにより、半田材料同士の接近や接触を防止して
（加熱時の）半田ブリッジの生成を防止できるととも
に、加熱の際には、溶融前高さ保持部材が溶融すること
により、自動的に規制部材を下降させて半田バンプの頂
部を平坦にすることができる。また、規制部材を保持す
るのは、半田からなる溶融高さ保持部材で保持している
ので、簡単に規制部材を保持状態にセットできる。

【００２７】請求項６の発明では、溶融前高さ保持部材
として、ボール状半田を採用できる。半田は半田に濡れ
ないセラミック等の板などの上で溶融させると表面張力
でボール状になる。したがって、一度使用して潰された
溶融前高さ保持部材（ボール状半田）を、加熱溶融させ
て再びボール状にすれば、何度でも使用することができ
る。

【００２８】請求項７の発明では、半田材料の加熱溶融
後は、溶融後高さ保持部材により規制部材を所定高さに
保持している。よって、溶融前高さ保持部材が溶融によ
り規制部材の高さを保持できなくなっても、この溶融後
高さ保持部材が規制部材を所定高さに保持するので、半
田バンプの高さを決めることができ、また、半田バンプ
が（規制部材により）必要以上に潰されるのを防止でき
る。

【００２９】請求項８の発明では、溶融後高さ保持部材
として、規制部材の下面に形成された脚部を採用でき
る。この構成であれば、別体のスペーサを噛ませる必要
がなく、作業工程が簡易化される。請求項９の発明で
は、感温変位体からなる溶融前高さ保持部材により規制
部材を半田材料に接触しない高さに保持しているので、
半田材料を加熱溶融する際には、この感温変位体が変位
し、規制部材が下降する。

【００３０】従って、この感温変位体は、半田ボールの
ように溶融したり転がってゆくことがないので、扱いが
容易である。尚、この感温変位体が形状記憶合金である
場合には、使用後に、その形状を元に戻すだけで、再使
用することができ、半田ボールのように加熱溶融して再
生する必要がない。

【００３１】請求項１０の発明では、感温変位体として
バイメタルを使用できる。このバイメタルは、形状記憶
合金よりも扱いが容易であり、温度が戻れば元に形状に
なるので、そのまま再使用が可能である。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の半田バンプを有する配線基板
の製造方法の実施例を、使用する治具とともに説明す
る。ここでは、集積回路チップ（ＬＳＩ素子、以下単に
フリップチップと称す）をフェースダウンで実装するた
めの樹脂製の回路基板（フリップチップ搭載用基板、以
下単に配線基板と称す）、即ち、フリップチップをフリ
ップチップ法によって接合するための半田バンプを有す
る配線基板の製造方法について述べる。 （実施例１）本実施例の製造方法にて製造される配線基
板は、図１に示すように、表側（図示上面）のうち、１
２ｍｍ×１７．５ｍｍの領域に半田バンプ１が形成され
た、外径が約２３ｍｍ角、板厚約１ｍｍの樹脂製の多層
配線基板である。

【００３３】以下、本実施例の配線基板３の製造方法を
説明するが、ここでは、配線基板３に、例えば中央部が
４０μｍ低い谷反りがある例について説明する。 半田バンプ１を形成する対象となる配線基板３を製造
する場合には、図１（ｂ）に拡大及び破断して示すよう
に、まず、ＢＴコア基板５上にエポキシ樹脂による絶縁
層７を形成すると共に、ＢＴコア基板５及び絶縁層７に
わたって、無電界Ｃｕメッキ及び電解Ｃｕメッキを用い
たセミアディティブ法によってＣｕ内部配線９を形成し
て積層する。尚、Ｃｕ内部配線９の形成法としては、サ
ブトラクティブ法やフルアディティブ法によってもよ
い。

【００３４】次に、配線基板３の最表面では、前記Ｃ
ｕ内部配線９と接合されるＣｕ配線１１の耐食のため及
び半田との密着性を向上させるために、無電解Ｎｉ−Ｐ
メッキによって約３μｍのＮｉ−Ｐ層１３を形成し、更
にその上に、無電解Ａｕメッキによって約０．１μｍの
Ａｕ層１５を形成して、Ｎｉ−Ｐ層１３及びＡｕ層１５
からなる下地導電性パッド（以下単にパッドと称す）１
７を作成する。尚、その他の部位には、アクリルやエポ
キシ樹脂などにより、ソルダーレジスト層１９を形成す
る。

【００３５】尚、上述したメッキ方法は、周知の多層プ
リント配線板のメッキ方法と同様であるので詳述しない
（例えば、「多層プリント配線板ステップ３６５」；藤
平・藤森共著；工業調査会；１９８９年発行参照）。 次に、図２に示すように、配線基板３の表側のパッド
１７上に、３７Ｐｂ−６３Ｓｎの共晶半田ペースト（融
点１８３℃）を周知の印刷法で塗布し、共晶半田ペース
ト層２１を形成する。

【００３６】尚、共晶半田ペースト層２１を形成する方
法としては、この方法以外に、ディスペンサにより半田
ペーストを滴下して形成する方法がある。また、半田ペ
ースト層２１を形成するのに代えて、半田ボールや半田
プリフォームをパッド１７上に載置しても良い。

【００３７】次に、配線基板３の表側（図中上側）
に、形成される半田バンプ１の高さを規制するために平
坦化治具２３を配置する。この平坦化治具２３は、アル
ミナセラミック製であり、板状の平坦部２３ａ（縦２３
ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１ｍｍ）と該平坦部２３ａの左
右に設けられた脚部２３ｂ（長さ２３ｍｍ×幅３ｍｍ×
高さ６０μｍ）とから構成されている。

【００３８】それとともに、配線基板３の裏側（図中下
側）に、配線基板３の反りを伸ばさないように配線基板
３の左右両端を支持する支持治具２５を配設する。この
支持治具２５は、アルミナセラミック製の治具であり、
図３に示すように、板状の平坦部２５ａ（縦２３ｍｍ×
横２５ｍｍ×厚さ１ｍｍ）の両端に、配線基板３を支持
する凸状の支持部２５ｂ（長さ２３ｍｍ×幅３ｍｍ×高
さ１ｍｍ）が設けられたものである。

【００３９】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通し、表側にある共晶半田を溶融させて、その後
冷却する。これによって、配線基板３の表側に、頂部が
平坦になったフリップチップ接合用の半田バンプ１（高
さ１００μｍ）を形成する。このように、本実施例によ
れば、配線基板３の表側に平坦化治具２３を配置すると
ともに、平坦化治具２３の脚部２３ｂと対応する位置に
支持部２５ｂが位置するように、配線基板３の裏側に支
持治具２５を配置し、この状態で加熱している。

【００４０】従って、平坦化治具２３によって配線基板
３の反りが伸ばされない状態（及び反りが助長されない
状態）で、半田バンプ１の頂部の平坦化を行なうことが
できるので、半田バンプ１の頂部の平坦化の際に、例え
ば反りによって半田バンプ１が持ち上げられる部分では
その半田バンプ１の高さを低めることにより、配線基板
３の反りを吸収することができる。そのため、配線基板
３のコーポラナリティを（例えば０．３μｍ／ｍｍ以下
に）小さくすることができるので、フリップチップとの
接合性を向上することができる。

【００４１】特に平坦化治具２３の脚部２３ｂと支持治
具２５の支持部２３ｂとを、表裏で同じ位置に配置する
と、配線基板３の反りが全く伸ばされないで平面度が保
たれるという利点がある。 （実験例）次に、実験例について説明する。

【００４２】本実験例は、平坦化治具のみを使用した場
合（比較例）と、本実施例のように平坦化治具及び支持
治具を使用した場合を比較したものである。その結果
を、図４に示すが、本実施例のように、平坦化治具及び
支持治具を使用した場合には、配線基板の反りがない場
合、山反りの場合、谷反りの場合のいずれの場合も、コ
ーポラナリティが０．３μｍ／ｍｍ以下と小さく好適で
あった。これに対して、平坦化治具のみを使用した場合
には、配線基板の反りがない場合及び山反りの場合に
は、コーポラナリティが０．３μｍ／ｍｍ以下と小さか
ったが、谷反りの場合には、配線基板の反りが伸ばされ
てしまうので、コーポラナリティが０．７μｍ／ｍｍと
大きくなり好ましくない。 （実施例２）次に、実施例２について説明する。

【００４３】本実施例は、半田材料の加熱溶融時に、半
田ボールを溶融させて規制部材を下降させ、半田バンプ
の頂部を平坦にするものである。以下、本実施例の配線
基板の製造方法を説明するが、前記実施例１と同様な部
分の説明は、省略又は簡略化する。尚、以下の図面で
は、説明をより判り易くするために、半田ペースト中に
含まれる半田粒も記載する。

【００４４】前記実施例１の及びと同様な工程に
て、図５に示す様な配線基板３１及びパッド３３を形成
する。 次に、配線基板３１の表側のパッド３３上に、前記実
施例１と同様な共晶半田ペーストを印刷して、凸状の共
晶半田ペースト層３５を形成する。尚、共晶半田ペース
ト層３５には、フラックス３５ａの中に半田粒３５ｂが
分散して存在している。

【００４５】次に、配線基板３１を下治具３７上に載
置する。この下治具３７は、図６（ａ）に示すように、
アルミナセラミックからなる板状の部材（縦２５ｍｍ×
横３５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）であり、その中央部には溝部
３７ａ（幅１９ｍｍ×深さ１ｍｍ）が形成されるととも
に、四隅に円錐状の凹部３７ｂ（直径１．４ｍｍ×深さ
０．７ｍｍ）が形成されている。尚、前記配線基板３１
は溝部３７に掛けわたされるように配置されるが、これ
は、配線基板３１の反りを伸ばさないためである。

【００４６】次に、図５に示すように、配線基板３１
の凹部３７ｂに、球状の溶融前高さ保持部材（半田ボー
ル）３９を載置する。この半田ボール３９は、５５Ｓｎ
−４５Ｐｂからなる直径２ｍｍのボールであり、その融
点は２０３℃である。つまり、半田ボール３９の融点
は、半田バンプ４３となる半田粒３５ｂの融点より約２
０℃高い温度で溶融するように設定されているので、半
田ボール３９は、半田粒３５ｂが溶融した後に溶融す
る。

【００４７】次に、この半田ボール３９上に、図６
（ｂ）に示す様な板状の規制部材（縦２５ｍｍ×横３５
ｍｍ×厚さ２ｍｍ）４１を載置する。この規制部材４１
は、半田ボール３９が溶融する際に下降して半田バンプ
４３の頂部を平坦にするための部材であり、アルミナセ
ラミックからなり、その下面側には、配線基板３１の両
端、すなわち、下治具３７のうち溝部３７ａの両側部寄
り部位に対応する位置にて下方に突出する左右一対の脚
部４１ａ（高さ６０μｍ）が設けられている。

【００４８】特に本実施例では、図５に示すように、前
記半田ボール３９の直径が、半田ボール３９上に規制部
材４１を載置した場合に、規制部材４１が共晶半田ペー
スト層３５に接しないように、且つ脚部４１ａが配線基
板３１に接しない高さに設定されている。具体的には、
下治具３７と規制部材４１との間隔ｈ1は、１．７ｍｍ
であり、規制部材４１と配線基板３１との間隔ｈ2は、
（０．７ｍｍ−基板の反り量）であり、脚部４１ａと配
線基板３１との間隔ｈ3は、０．６４ｍｍである。

【００４９】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通す。すると、昇温して１８３℃に達したところ
で、最初に共晶半田ペースト層３５中の融点の低い半田
粒３５ｂが溶融し、凝集して球状の半田バンプ４３が形
成されるが、この段階では、半田ボール３９は溶融しな
いので、規制部材４１の高さは保持されたままである。
尚、半田ボール３９の周囲には、フラックス３５ａが付
着している。

【００５０】その後、加熱温度が上昇して半田ボール３
９の融点（２０３℃）に達すると、半田ボール３９が溶
融するので、それにつれて規制部材４１が下降し、半田
バンプ４３の頂部を押圧して平坦にする。その動作とと
もに、この規制部材４１は脚部４１ａが配線基板３１に
当接することにより、その高さが保持されるので、これ
により、半田バンプの高さが設定される。

【００５１】その後、冷却した後に、規制部材４１，
半田ボール３９及び下治具３７を除去し、フラックス３
５ａも除去することにより、頂部が平坦な半田バンプ４
３を有する配線基板３１が完成する。このように、本実
施例では、半田ボール３９によって規制部材４１を共晶
半田ペーストと接触しないように持ち上げているので、
半田ペースト層３５が押し潰されて横に広がることがな
く、また規制部材４１がずれたりしても、規制部材４１
とともにペースト層３５が動いて共晶半田ぺースト層３
５同士が過度に接近したり接触することがなく、よっ
て、加熱溶融時に半田ブリッジが形成されることがな
い。

【００５２】また、加熱の際には、半田粒３５ｂが溶融
して凝集し、半田バンプ４３を形成する前に半田ボール
３９は溶融しないので、規制部材４１は下降することな
く、よって、この点からも、半田ブリッジが形成される
ことがない。更に、一旦半田粒３５ｂが溶融して凝集
し、球状で且つ溶融状態の半田バンプ４３になると、半
田はパッド近傍に集まり、周囲をフラックス３５ａが取
り囲む状態となるので、バンプ相互間の半田同士の距離
が大きくなる。従って、規制部材４１が下降してきて半
田バンプ４３を押しても、近接したバンプ間でブリッジ
することはない。また、仮にこの状態で規制部材４１が
ずれたとしても、フラックス３５ａのみがずれるだけで
あり、半田ブリッジが形成されることはない。

【００５３】このように、本実施例では、規制部材４１
を載せた後に、規制部材４１がずれないよう保持する必
要がないのであるから、作業が簡易化されるという利点
がある。また、加熱により半田ボール３９が溶融する時
には、規制部材４１が下降して半田バンプ４３の頂部を
平坦にすることができる。

【００５４】更に、規制部材４１には脚部４１ａが設け
られているので、所定の高さより下には、規制部材４１
は下降しない。これによって、半田バンプ４３の高さを
設定できるとともに、規制部材４１によって半田バンプ
４３が所定の高さより低く潰されることを防止できる。

【００５５】本実施例においては、規制部材４１を保持
するのに半田ボール３９を使用したが、他の形状（例え
ば円柱、角柱状等）の半田を用いてもよい。但し、半田
ボール３９は、使用した後に加熱すれば元の球状の形に
戻るので、再使用が容易であり、形状を一定とするのに
半田の体積だけで決められるため、一定形状としやすい
等の利点がある。 （実験例）本実施例の効果を確認するために、本実施例
で採用した半田ボールを使用する場合と使用しない場合
に分けて、実際に半田バンプを有する配線基板の製造方
法の実験を行った。

【００５６】それによると、半田ボールを使用しない場
合は、１４００００パッド上の半田バンプに対して３０
箇所に半田ブリッジが形成されたが、本実施例の半田ボ
ールを使用した場合は、半田ブリッジが全く形成されな
かった。 （実施例３）次に、実施例３について説明する。

【００５７】本実施例は、半田材料の加熱溶融時に、バ
イメタルを作動させて規制部材を下降させ、半田バンプ
の頂部を平坦にするものである。以下、本実施例の配線
基板の製造方法を説明するが、前記実施例１，２と同様
な部分の説明は、省略又は簡略化する。

【００５８】前記実施例１の及びと同様な工程に
て、図７に示す様な配線基板５１及びパッド５３を形成
する。 次に、配線基板５１の表側のパッド５３上に、前記実
施例１と同様な共晶半田ペーストを印刷して、凸状の共
晶半田ペースト層５５を形成する。尚、共晶半田ペース
ト層５５には、フラックス５５ａの中に半田粒５５ｂが
分散して存在している。

【００５９】次に、配線基板５１を下治具５７上に載
置する。この下治具５７は、図８（ａ）に示すように、
アルミナセラミックからなる板状の部材（縦２５ｍｍ×
横３５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）であり、その中央部には溝部
５７ａ（長さ２５ｍｍ×幅１９ｍｍ×深さ１ｍｍ）が形
成されるとともに、四隅に高さ３ｍｍのバイメタル５９
が立設されている。このバイメタル５９は、温度が上昇
するにつれて外側に曲がる向きに取り付けられており、
バイメタル５９の先端には、内側に突出する爪部５９ａ
が設けられている。

【００６０】このバイメタル５９は、前記実施例２の半
田ボールと同様に、後述する規制部材６１を保持する溶
融前高さ保持部材として機能するものであり、半田バン
プとなる半田粒５５ｂの融点より約２０℃高い温度に
て、規制部材５９を下降させることができる程度に曲が
ることができる。

【００６１】次に、このバイメタル５９上に、図８
（ｂ）に示す様な板状の規制部材（縦２５ｍｍ×横３５
ｍｍ×厚さ２ｍｍ）６１を載置する。この規制部材６１
とは、前記実施例２と同様に、加熱の際に下降して半田
バンプ６３の頂部を平坦にするためのアルミナセラミッ
ク製の部材であり、その下面側には、配線基板５１の両
端に対応する位置にて下方に突出する左右一対の脚部６
１ａ（高さ６０μｍ）が設けられている。

【００６２】本実施例では、前記実施例２と同様に、バ
イメタル５９の高さが、バイメタル５９上に規制部材６
１を載置した場合に、規制部材６１が共晶半田ペースト
層５５に接しないように、且つ脚部６１ａが配線基板５
１に接しないように設定されている。

【００６３】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通す。すると、昇温して１８６℃に達したところ
で最初に半田粒５５ｂが溶融して凝集し球状の半田バン
プ６３が形成されるが、この段階では、バイメタル５９
はそれほど曲がらないので、規制部材６１の高さは保持
されたままである。

【００６４】その後、バイメタル５９が十分に曲がる温
度に達すると、バイメタル５９が外方向に大きく曲がる
ので、規制部材６１の下面から爪部５９ａが外れて、そ
れによって規制部材６１が下降し、半田バンプ６３の頂
部を押圧して平坦にする。また、この規制部材６１は脚
部６１ｂが配線基板５１に当接することにより、その高
さが保持されるので、これにより、半田バンプ６３の高
さが設定される。

【００６５】その後、冷却した後に、規制部材６１及
び下治具５７を除去することにより、頂部が平坦な半田
バンプ６３を有する配線基板５１が完成する。このよう
に、本実施例では、バイメタル５９によって規制部材６
１を共晶半田ペーストと接触しないように持ち上げてい
る。そのため、半田ブリッジが形成されることがない等
の前記実施例２と同様の効果を奏する。

【００６６】特にバイメタル５９は、温度が元に戻れば
その形状が元に戻るので、半田ボールの場合よりも、再
使用が極めて容易であるとう利点がある。尚、本発明は
前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうる
ことはいうまでもない。

【００６７】（１）前記各実施例で使用する半田バンプ
を構成する材質としては、基板材料の耐熱温度や用途に
応じて適宜選択すればよく、Ｐｂ／Ｓｎ合金ほか、Ａｇ
やＩｎ入り半田等どれでも使用可能である。また、基板
材料としてセラミックなどの耐熱温度の高いものを使用
する場合には、Ｐｂ９０％半田などの高融点半田を使用
することも可能である。更に、半田ペーストに含まれる
あるいは使用するフラックスの種類も、（還元性の小さ
なものから）Ｒタイプ、ＲＭＡタイプ、ＲＡタイプのど
れでも使用できる。尚、ここでは、バンプ材料として、
通常、半田と称されるＰｂ−Ｓｎ系のろう材以外に、Ａ
ｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系等の合金も使用できる。

【００６８】（２）前記パッド上の半田の付与方法とし
ては、上述した半田ペーストの印刷による方法以外に、
ディスペンサーを用いて半田ペーストをパッドに滴下す
る方法、半田ボールや半田プリフォームをパッド上に載
置する方法などを採用することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半田バン
プを有する配線基板の製造方法および支持治具によれ
ば、下記の効果を奏する。請求項１の発明では、配線基
板自身の有する反りは、平坦化治具を載置しても伸ばさ
れたり助長されたりすることがないので、平坦化治具に
よって半田バンプの頂部が平坦にされる際に、反りによ
る影響を半田バンプの頂部の平坦化により打ち消すこと
ができる。その上、平坦化治具を取り外した後も基板の
反りが変化しないので、コーポラナリティが小さくな
り、接合性が向上する。

【００７０】請求項２の発明では、平坦化治具の脚部に
対応する位置で配線基板を支持しているので、配線基板
の反りが伸ばされたり助長されたりすることがない。請
求項３の発明の支持治具を用いると、配線基板の反りを
伸ばしたり助長することがない。

【００７１】請求項４の発明では、振動等により規制部
材がずれたりしても、半田材料同士が過度に接近したり
接触することがない。そのため、加熱溶融の際に半田同
士が接合して半田ブリッジを形成することがないので、
ショートの発生を防止できる。

【００７２】請求項５の発明では、加熱前は、半田材料
の接触等を防止して（加熱時の）半田ブリッジの生成を
防止できるとともに、加熱の際には溶融前高さ保持部材
が溶融することにより、規制部材が下降して半田バンプ
の頂部を平坦にすることができる。

【００７３】請求項６の発明では、溶融前高さ保持部材
として、ボール状半田を用いるので再使用でき、コスト
が低減できる。請求項７の発明では、溶融後高さ保持部
材が規制部材を所定高さに保持できるので、半田バンプ
が規制部材によって所定高さより低く潰されることを防
止できる。

【００７４】請求項８の発明では、規制部材の下面に形
成された脚部の構成により、別体のスペーサを噛ませる
必要がなく、作業工程が簡易化される。請求項９の発明
では、感温変位体は半田ボールより使用が容易である。
請求項１０の発明では、バイメタルは温度が戻れば元の
形状になるので、再使用が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の半田バンプを有する配線基板を示
し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部を拡大して
示す断面図である。

【図２】 実施例１の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。

【図３】 実施例１に用いる支持治具を示し、（ａ）は
その平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図
である。

【図４】 実施例１の実験結果を示す説明図である。

【図５】 実施例２の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。

【図６】 実施例２に用いる治具を示し（ａ）は下治具
の上面側を示す説明図、（ｂ）は規制部材の下面側を示
す説明図である。

【図７】 実施例３の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。

【図８】 実施例３に用いる治具を示し（ａ）は下治具
の上面側を示す説明図、（ｂ）は規制部材の下面側を示
す説明図である。

【図９】 平坦化治具を用いた時の問題点を説明する説
明図である。

【図１０】 平坦化治具を用いた時の問題点を説明する
説明図である。

【符号の説明】

３，３１，５１…配線基板 １，４３，６３…半田バンプ ２１，３５，５５…共晶半田ペースト層 ２３…平坦化治具 ２５…支持治具 ４１，５１…規制部材 ３７，５７…下治具 ３９…半田ボール ５９…バイメタル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板の有する平面度を保ちつつ、 該配線基板の下方主面側から、該配線基板を支持すると
   共に、該配線基板の上方主面に載置された半田材料を加
   熱して半田バンプを形成する際に該半田バンプの頂部の
   高さ規制することにより該頂部に平坦面を形成する平坦
   化治具を、該配線基板の上方主面上に配置し、 この状態で加熱して前記半田材料を溶融させることを特
   徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】 脚部を有し、配線基板の上方主面に載置
   された半田材料を加熱して半田バンプを形成する際に該
   半田バンプの頂部の高さ規制することにより該頂部に平
   坦面を形成する平坦化治具を、該配線基板の上方主面上
   に配置すると共に、 前記配線基板の下方主面側から、前記平坦化治具の脚部
   に対応する位置に配置した支持部材により該配線基板を
   支持し、 この状態で加熱して前記半田材料を溶融させることを特
   徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の半田バンプを有す
   る配線基板の製造方法に使用される支持治具であって、 前記配線基板を前記下方主面側から支持する支持部材
   を、上面側に有することを特徴とする支持治具。
4. 【請求項４】 配線基板の主面上に載置された半田材料
   の上方に、該半田材料の加熱溶融により形成される半田
   バンプの高さを規制するための平面を有する規制部材
   を、該半田材料に接触しない高さに保持する工程と、 前記半田材料を加熱溶融させる工程と、 前記規制部材を所定高さまで下降させて保持し、溶融し
   ている前記半田バンプの頂部の高さを前記平面で規制し
   て該頂部に平坦面を形成する工程と、 を有することを特徴とする半田バンプを有する配線基板
   の製造方法。
5. 【請求項５】 前記半田材料の加熱溶融前は、前記半田
   材料の融点以上で加熱溶融温度以下の融点を持つ半田か
   らなる溶融前高さ保持部材により前記規制部材を前記半
   田材料に接触しない高さに保持することを特徴とする前
   記請求項４記載の半田バンプを有する配線基板の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記溶融前高さ保持部材が、ボール状半
   田であることを特徴とする前記請求項５に記載の半田バ
   ンプを有する配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記半田材料の加熱溶融後は、溶融後高
   さ保持部材により前記規制部材を前記所定高さに保持す
   ることを特徴とする前記請求項４〜６のいずれかに記載
   の半田バンプを有する配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記溶融後高さ保持部材が、前記規制部
   材の下面に形成した脚部であることを特徴とする前記請
   求項７に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記半田材料の加熱溶融前は、感温変位
   体からなる溶融前高さ保持部材により前記規制部材を前
   記半田材料に接触しない高さに保持し、 前記半田材料の加熱溶融後に、前記感温変位体を変位さ
   せることにより、前記規制部材を下降させることを特徴
   とする前記請求項４記載の半田バンプを有する配線基板
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記感温変位体がバイメタルであるこ
    とを特徴とする前記請求項９に記載の半田バンプを有す
    る配線基板の製造方法。