JPH11219975A - 半田ボールの整列方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の整列方法では、半田ボールを所定の配
列で整列させることが困難であったり、半田ボールに傷
や凹みを発生させたりしていた。 【解決手段】 半導体素子収納用パッケージの外部接続
端子となる半田ボール２を１個づつ収容可能であり、か
つ底面に吸引孔５ａを有する多数の凹部５が所定の配列
で整列されている半田ボール整列板１上に多数の半田ボ
ール２を投入し、次に吸引孔５ａから空気を吸引しなが
ら半田ボール整列板１を揺動して凹部５内に半田ボール
２をそれぞれ１個ずつ吸着させ、しかる後、半田ボール
整列板１上に空気を吹き付け、余分な半田ボール２を除
去して半田ボール整列板１に半田ボール２を整列させ
る。半田ボール２を所定の配列に容易に整列させること
ができ、しかも傷や凹みを発生させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納用
パッケージの外部接続端子となる半田ボールを半田ボー
ル整列板上に所定の配列で整列させるための半田ボール
の整列方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、半導体素子を収容する半導体素子
収納用パッケージとしてボールグリッドアレイ（ＢＧ
Ａ）型の半導体素子収納用パッケージが多用されるよう
になってきている。

【０００３】このＢＧＡ型半導体素子収納用パッケージ
は、例えば図２に断面図で示すように、半導体素子11を
収容するアルミナセラミックス等から成る絶縁容器12の
下面に、配線導体13およびボンディングワイヤ14を介し
て半導体素子11の電極に電気的に接続される半田ボール
から成る多数の外部接続端子15をほぼ格子（グリッド）
状の配列で取着させて成るものである。

【０００４】このＢＧＡ型半導体素子収納用パッケージ
は、内部に半導体素子11を収容した後、絶縁容器12の下
面に設けた半田ボールから成る外部接続端子15を図示し
ない外部配線基板の配線導体に半田リフロー等により接
続することによって内部に収容する半導体素子11が外部
電気回路に接続されるものであり、小型であって、かつ
高密度の表面実装が可能である。

【０００５】このＢＧＡ型半導体素子収納用パッケージ
の絶縁容器12の下面に半田ボールから成る多数の外部接
続端子15を格子状の配列で取着させるには、絶縁容器12
の下面に、例えば表面にニッケルめっきや金めっきが施
されたタングステンメタライズ等から成る多数の接続パ
ッド16を配線導体13と電気的に接続されるようにして所
定の格子状の配列で設けておくとともに、これらの各接
続パッド16に半田ボールを位置合わせして当接させ、こ
れを加熱して半田ボールから成る外部接続端子15を接続
パッド16に溶着する方法が採用される。

【０００６】このとき、絶縁容器12の下面に被着させた
接続パッド16の各々に外部接続端子15となる半田ボール
を１個づつ別々に位置合わせするのは極めて煩雑な作業
となるため、通常は、接続パッド16に溶着されるべき全
ての半田ボールを予め所定の格子状の配列で整列させて
おき、これら整列された半田ボールと接続パッド16とを
一括して位置決めする方法が採用されている。

【０００７】従来、半田ボールを所定の格子状の配列で
整列させる方法としては、下記またはのような方法
が採用されている。

【０００８】 図３に断面図で、また図４に図３の部
分拡大断面図で示すように、半田ボール21を１個づつ収
容可能でかつ底面に吸引孔22ａを有する多数の凹部22が
上面に所定の格子状の配列で形成された半田ボール整列
板23の上に多数の半田ボール21を投入し、しかる後、吸
引孔22ａから下方に空気を吸引しながら半田ボール整列
板23を揺動させることにより半田ボール21を各々の凹部
22内に収容させ整列させる方法。

【０００９】 図５に断面図で示すように、半田ボー
ル31を多数収容可能な箱体32の中に多数の半田ボール31
を投入するとともに、この箱体32の上方に所定の格子状
の配列で吸引孔33ａを設けた吸着ヘッド33を配置し、吸
着ヘッド33の吸引孔33ａから上方すなわち箱体32の外側
方向に空気を吸引しながら箱体32に振動を与えることに
よって、あるいは箱体32に設けられた図示しない空気吹
出孔から箱体32内に空気を吹き出すことによって、箱体
32内の半田ボール31を吸着ヘッド33に到達するように跳
ね上げ、跳ね上がった半田ボール31を吸着ヘッド33の吸
引孔33ａに吸着させることによって整列させる方法。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法では、図４に示すように、吸引孔22ａからの吸引
力により２〜３個の複数の半田ボール21が１つの凹部22
に同時に引き寄せられ、これらが互いにバランスをとっ
たまま横に並んで凹部22上を塞ぐようにして凹部22に吸
着されてしまいやすく、その結果、半田ボール整列板23
の全ての凹部22内に１個ずつの半田ボール21を収容させ
て所定の格子状の配列で整列させることが困難であると
いう問題点を有していた。

【００１１】また、上記の方法では、吸着ヘッド33の
１つの吸着孔33ａに複数の半田ボール31が同時に吸い寄
せられることは皆無に等しいものの、半田ボール31を跳
ね上がらせる際に、半田ボール31と箱体32や吸着ヘッド
33とが、あるいは半田ボール31同士が激しく衝突するた
め、半田ボール31に傷や凹みを付けてしまうという問題
点があった。そして半田ボール31に傷や凹みがあるた
め、半田ボール31を半導体素子収納用パッケージの絶縁
容器の底面に設けられた接続パッドに当接させて溶着し
た際に、半田ボール31の傷や凹みと接続パッドとの間の
空気が溶着部に巻き込まれてしまい、その結果、半田ボ
ール31の接続パッドに対する取着強度が弱いものとなっ
てしまうという欠点を発生させるという問題点もあっ
た。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、半田ボール整列板に設けられたす
べての凹部に１個ずつの半田ボールを収容して所定の配
列で半田ボールを容易に整列させることができ、しかも
半田ボールに傷や凹みを発生させることがない半田ボー
ルの整列方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の半田ボールの整
列方法は、半導体素子収納用パッケージの外部接続端子
となる半田ボールを１個づつ収容可能であり、かつ底面
に吸引孔を有する多数の凹部が所定の配列で整列されて
いる半田ボール整列板上に多数の前記半田ボールを投入
し、次に前記吸引孔から空気を吸引しながら前記半田ボ
ール整列板を揺動して前記凹部内に前記半田ボールをそ
れぞれ１個ずつ吸着させ、しかる後、前記半田ボール整
列板上に空気を吹き付け、余分な前記半田ボールを除去
して前記半田ボール整列板に前記半田ボールを整列させ
ることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の半田ボール整列方法によれば、半
田ボール整列板上に所定の配列で形成された多数の凹部
の各々に、凹部底面の吸引孔から空気を吸引しながら半
田ボール整列板を揺動して、１個もしくは複数個の半田
ボールを吸着させた後、半田ボール整列板上に空気を吹
き付けて余分な半田ボールを除去することから、１つの
凹部に２〜３個の複数個の半田ボールが同時に吸着され
ていたとしても、空気が吹き付けられることにより１つ
の凹部に吸着された複数の半田ボールの吸着のバランス
がくずれ、これらの半田ボールのうち１個だけが凹部に
収容されることとなる。従って、半田ボール整列板に所
定の配列で設けられたすべての凹部に１個ずつの半田ボ
ールを収容して半田ボールを容易に整列させることがで
きる。

【００１５】また本発明の半田ボールの整列方法によれ
ば、半田ボールは、半田ボール整列板を揺動することに
より整列されることから、半田ボールと半田ボール整列
板とが、あるいは半田ボール同士が激しく衝突して半田
ボールに傷や凹みを発生させることがない。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の半田ボール整列方
法を添付の図面を基に詳細に説明する。

【００１７】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半田ボー
ル整列方法の実施の形態の一例を説明するための工程毎
の断面図であり、同図において１は半田ボール整列板、
２は半導体素子収納用パッケージの外部接続端子となる
半田ボールである。

【００１８】先ず、図１（ａ）に示すように、半田ボー
ル２を整列するための半田ボール整列板１を準備する。

【００１９】半田ボール整列板１は、例えばベークライ
ト等の硬質樹脂やステンレス等の金属、あるいはこれら
の材料を組み合わせて成り、その上面中央部に半田ボー
ル２が整列される整列領域３を、またその上面外周部に
は整列領域３から10〜100 ｍｍ程度離れた位置に枠部４
を有している。

【００２０】半田ボール整列板１の整列領域３には、底
面に吸引孔５ａを有する凹部５が所定の格子状の配列で
形成されている。

【００２１】凹部５は、その内部に半田ボール２を１個
づつ収容可能な大きさ、具体的には半田ボール２の直径
より0.1 ｍｍ程度大きい直径で、半田ボール２の半径と
同じ程度の深さを有する凹部であり、さらにその底面に
は半田ボール２の直径より小さな直径の吸引孔５ａを有
しており、この吸引孔５ａから空気を下方に吸引するこ
とによって凹部５内に収容された半田ボール２を吸着保
持することが可能である。

【００２２】枠部４は、半田ボール整列板１の外周部に
整列領域３の上面から２〜５ｃｍ程度の高さに立設され
ており、後述するように半田ボール整列板１上に半田ボ
ール２を投入して半田ボール整列板１を揺動させる際
に、半田ボール２が半田ボール整列板１上から外部にこ
ぼれ落ちるのを防止する作用をなす。

【００２３】次に、図１（ｂ）に示すように、半田ボー
ル整列板１上に多数の半田ボール２を適量投入する。こ
のとき、投入する半田ボール２の数は、半田ボール整列
板１に形成された凹部５の数に対しておよそ５〜50倍の
数が好ましい。投入する半田ボール２の数が凹部５の数
に対して５倍未満では、後述するように凹部５の吸引孔
５ａから下方に空気を吸引しながら半田ボール整列板１
を揺動させて各凹部５内に半田ボール２を吸着させる際
に、半田ボール整列板１上の半田ボール２の分布がまば
らとなりすぎて凹部５内に１個ずつの半田ボール２を効
率良く吸着させることができなくなる傾向にあり、また
50倍を超えると半田ボール整列板１上の半田ボール２の
分布が密なものとなりすぎて半田ボール２の動きが大き
く抑制され、やはり各凹部５内に１個ずつの半田ボール
２を効率良く吸着させることが困難となる傾向にある。

【００２４】次に、図１（ｃ）に示すように、図示しな
い吸引装置により半田ボール整列板１の凹部５の底面に
設けた吸引孔５ａから400 〜600 ｍｍＨｇ程度の圧力で
下方に空気を吸引しながら、半田ボール整列板１を±約
30〜60゜の角度、２〜５秒／回の周期で１〜２回揺動す
ることによって、半田ボール整列板１の各凹部５に半田
ボール２を吸着する。

【００２５】この場合、半田ボール２は半田ボール整列
板１の揺動により半田ボール整列板１上を転がるだけな
ので、半田ボール２と半田ボール整列板１とが、あるい
は半田ボール２同士が激しく衝突して、半田ボール２に
傷や凹みが発生することはない。従って、この半田ボー
ル２を半導体素子収納用パッケージの絶縁容器の底面に
設けられた接続パッドに溶着させる際に、傷や凹みのた
めに接続パッドと半田ボール２との間に空気を巻き込む
ことはなく、半田ボール２から成る外部接続端子を接続
パッドに強固に取着させることができる。

【００２６】なお、このとき各凹部５のいくつかには２
〜３個の半田ボール２が同時に吸着されることがあり、
１つの凹部５に２〜３個の半田ボール２が吸着された場
合には、１つの凹部５上を２〜３個の半田ボール２が横
に並んで塞ぐ形となり、従ってこの凹部５内には半田ボ
ール２が収容されていない状態となっている。

【００２７】そこで、図１（ｄ）に示すように、孔径が
0.5 〜２ｍｍ程度の空気吹き付けノズル６により空気を
半田ボール整列板１上にその上面に対して約20〜40゜の
角度から２〜５気圧の圧力で0.5 〜２秒間程度吹き付け
て整列領域３上の余分な半田ボール２を除去して、各凹
部５の内部に１個づつの半田ボール２を収容する。

【００２８】この場合、２〜３個の複数の半田ボール２
が同時に吸着されている、凹部５においては、空気の吹
き付けにより半田ボール２の吸着のバランスがくずれ、
そのうちの１個だけが凹部５内に収容されることとな
る。

【００２９】なお、空気の吹き付けの角度や圧力・時間
等は、半田ボール２の大きさや数等に応じて概ね前述の
範囲内で適宜決定すれば良い。

【００３０】かくして本発明の半田ボールの整列方法に
よれば、半田ボール２に傷や凹みを発生させることな
く、半田ボール２を半田ボール整列板１の整列領域３に
おいて所定の格子状の配列で容易に整列させることがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の半田ボール整列方法によれば、
半田ボール整列板を揺動して所定の配列に形成された各
凹部に半田ボールを吸着した後、半田ボール整列板上に
空気を吹き付けて余分な半田ボールを除去することか
ら、１つの凹部に複数個の半田ボールが同時に吸着され
ていたとしても空気を吹き付けることにより１つの凹部
に吸着された複数の半田ボールの吸着のバランスがくず
れてそのうちの１個だけが凹部に収容されることとなる
ので、すべての凹部に１個づつの半田ボールを収容して
半田ボールを所定の格子状の配列で容易に整列させるこ
とができる。

【００３２】また、本発明の半田ボールの整列方法によ
れば、半田ボールは、半田ボール整列板を揺動すること
により整列されることから、半田ボール整列板上を転が
るだけなので、半田ボールと半田ボール整列板とが、あ
るいは半田ボール同士が激しく衝突して半田ボールに溶
着工程において問題となるような傷や凹みを発生させる
ことはない。従って、半導体素子収納用パッケージの絶
縁容器の下面に設けられた接続パッドに外部接続端子と
して半田ボールを溶着する際に、接続パッドと半田ボー
ルとの間に傷や凹みに起因して空気を巻き込むことがな
くなり、半田ボールから成る外部接続端子を絶縁容器の
接続パッドに強固に取着させることができる。

【００３３】以上により、本発明によれば、半田ボール
整列板に設けられたすべての凹部に１個ずつの半田ボー
ルを収容して所定の配列で半田ボールを容易に整列させ
ることができ、しかも半田ボールに傷や凹みを発生させ
ることがない半田ボールの整列方法を提供することがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の半田ボー
ルの整列方法の実施の形態の一例を説明するための工程
毎の断面図である。

【図２】半田ボールから成る外部接続端子が取着された
ボールグリッドアレイ型半導体素子収納用パッケージを
示す断面図である。

【図３】従来の半田ボールの整列方法を説明するための
断面図である。

【図４】図３に示す半田ボール整列方法における要部拡
大断面図である。

【図５】従来の他の半田ボールの整列方法を説明するた
めの断面図である。

【符号の説明】

１・・・・半田ボール整列板 ２・・・・半田ボール ３・・・・整列領域 ５・・・・凹部 ５ａ・・・吸引孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子収納用パッケージの外部接続
   端子となる半田ボールを１個づつ収容可能であり、かつ
   底面に吸引孔を有する多数の凹部が所定の配列で整列さ
   れている半田ボール整列板上に多数の前記半田ボールを
   投入し、次に前記吸引孔から空気を吸引しながら前記半
   田ボール整列板を揺動して前記凹部内に前記半田ボール
   をそれぞれ１個ずつ吸着させ、しかる後、前記半田ボー
   ル整列板上に空気を吹き付け、余分な前記半田ボールを
   除去して前記半田ボール整列板に前記半田ボールを整列
   させることを特徴とする半田ボールの整列方法。