JPH11224980A - 半田バンプ形成方法及び半田バンプ形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプを形成させる基板にダメージを与えな
い半田バンプ形成方法及び半田バンプ形成装置を提供す
る。 【解決手段】 溶融半田を電極３２に向かって噴射する
ための半田噴射ノズル１２を備え予め同じ大きさに形成
された半田ボール２０ａを内部に収容するボール収容室
１０と、ボール収容室１０を加熱してボール収容室１０
内の半田ボール２０ａを溶融する発熱装置１４と、ボー
ル収容室１０内に開口する窒素供給ノズル１８ａを備え
た窒素供給手段１８と、半田ボール導入部１５から１つ
の半田ボール２０ａがボール収容室１０内に収容される
と半田ボール導入部１５とボール収容室１０との間を仕
切って他の半田ボール２０ｂがボール収容室１０内に入
り込むのを防ぐ仕切り弁１６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田バンプ形成方
法及び半田バンプ形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半田バンプを形成する方法と
して、半田バルク移載法、印刷法、メッキ法、ボールボ
ンディング法などが提案されている。

【０００３】半田バルク移載法は、半田ボールやリボン
半田を打ち抜いて形成した円柱状の半田などの固形状の
半田を吸着ノズルにより吸着して移送し、基板の電極な
どのバンプを形成させる位置上に載置してからリフロー
処理により半田バンプとする方法である。

【０００４】また、印刷法は、基板の電極などのバンプ
を形成させる位置上に半田パターンを印刷してリフロー
処理により半田バンプを形成する方法である。

【０００５】メッキ法は、基板の電極などのバンプを形
成させる位置以外の領域をレジストによりマスクした状
態で電解メッキにより半田をメッキし、レジストを除去
してリフロー処理することにより前記位置上に半田バン
プを形成する方法である。

【０００６】また、ボールボンディング法は、リードフ
レームと半導体素子とを電気的にする際に用いられるワ
イヤーボンディングを応用したものであり、キャピラリ
の先端部で半田により形成したワイヤに放電することに
よって形成されたボールを基板の電極などのバンプを形
成させる位置に接合し、リフロー処理を行うことにより
半田バンプを形成する方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た全ての方法では、基板上のバンプを形成させる全ての
位置に半田を載置した後、基板ごとリフロー処理を行っ
て半田を溶融し、溶融した半田の表面張力によりそれぞ
れ球形に成形して半田バンプとするため、リフロー処理
の際の加熱により応力が発生して基板が変形したり、破
損するなどのダメージを受け易いという問題がある。

【０００８】また、リフロー処理を行うために基板を移
送するなどの基板を動かす機会が多いため、基板の取り
扱い中に何らかの負荷がかかって基板が破損する恐れも
大きい。さらに、上述したそれぞれの方法は、半田バン
プを形成するための工程が多くコストも高くなるという
問題もある。

【０００９】以上のことから本発明は、バンプを形成さ
せる基板にダメージを与えない半田バンプ形成方法及び
半田バンプ形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、所定量の固形状の半田を
溶融して溶融半田とし、該溶融半田を基板上の電極へ吹
き付けて半田バンプを形成することを特徴としている。

【００１１】すなわち、 請求項１の発明では、所定量の
固形状の半田を溶融して得た溶融半田を電極に吹き付け
ているため、基板を加熱せずに半田バンプを形成するこ
とができる。そのため、基板を加熱することにより基板
に応力が発生して変形したり、破損するなどのダメージ
を受ける恐れがない。

【００１２】また、溶融半田の電極に対する吹き付け
は、請求項２の発明のように膨張したガスの圧力により
噴射させるようにしてもよいし、しなくてもよい。膨張
したガスの圧力を利用しない場合としては、例えば、窒
素ガスなどの不活性ガスを溶融半田に対して噴射するこ
とにより溶融半田にかかる圧力により吹き付けることな
どが挙げられる。

【００１３】また、上記目的を達成するために、請求項
２に記載の発明は、溶融半田を噴射するためのノズルを
備え、内部に固形状の半田を収容する半田収容室と、前
記半田収容室内に不活性ガスを供給するガス供給手段
と、前記半田収容室内の固形状の半田を溶融温度以上に
加熱して固形状の半田を溶融させ溶融半田とすると共
に、前記ガス供給手段により前記半田収容室内に供給さ
れた不活性ガスを膨張させることで前記半田収容室内の
内圧を高め、この内圧によりノズルから溶融半田を噴射
させる加熱手段と、を備えた半田バンプ形成装置として
いる。

【００１４】すなわち、 請求項２の発明では、半田収容
室内で所定量の固形状の半田を収容してガス供給手段に
より不活性ガスを充填した状態で密閉した後、加熱手段
により固形状の半田を溶融すると共に半田収容室内の不
活性ガスを膨張させることで溶融した半田を噴射するた
め、基板を加熱せずに半田バンプを形成することができ
る。そのため、基板を加熱することにより基板に応力が
発生して変形したり、破損するなどのダメージを受ける
恐れがない。

【００１５】さらに、上記目的を達成するために、請求
項３の発明では、請求項２に記載の半田バンプ形成装置
において、前記半田収容室内に対し、所定量の固形状の
半田を供給する半田供給手段を更に備えている。これに
より、半田の自動供給を行えるので効率的に半田バンプ
を形成することが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
と図２を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施形態）本第１の実施形態で
は、図１に示すように、半田バンプ形成装置の吹き付け
ヘッドは、予め同じ大きさに形成された所定量の固形状
の半田である半田ボール２０ａを内部に収容する半田収
容室であるボール収容室１０を備えている。ボール収容
室１０の内面には、Ｃｒなどの半田濡れ性の悪い物質よ
りなる膜が形成されており、ボール収容室１０内で溶融
された溶融半田がボール収容室１０に溜まるのを防いで
いる。

【００１８】ボール収容室１０の底面の中央部には、溶
融半田を電極３２に向かって噴射するための半田噴射ノ
ズル１２が設けられており、この半田噴射ノズル１２
は、半田ボール２０ａがボール収容室１０内に収容され
たときに半田ボール２０ａを外部に導出させないよう
に、半田ボール２０ａ、２０ｂ…（図１では２つのみ示
す。）の直径よりも小さい開口径に形成されている。

【００１９】また、ボール収容室１０の側壁には、加熱
手段である発熱装置１４が設けられている。発熱装置１
４は、ボール収容室１０を加熱することにより内部に収
容された半田ボール２０ａを溶融すると共に、ボール収
容室１０内の窒素ガスを膨張させる。なお、本第１の実
施形態では、ボール収容室１０とボール収容室１０内を
加熱する加熱手段とを別々のものとしているが、発熱装
置１４によりボール収容室１０を構成するというように
ボール収容室１０とボール収容室１０内を加熱する加熱
手段とを一体に構成してもよい。

【００２０】ボール収容室１０の開口は半田ボール導入
部１５と連通しており、ボール収容室１０の開口側に
は、半田噴射ノズル１２の開口以外から空気が漏れない
ようにボール収容室１０の開口部を閉止する仕切り弁１
６が設けられている。この仕切り弁１６は、半田ボール
導入部１５から１つの半田ボール２０ａがボール収容室
１０内に収容されると半田ボール導入部１５とボール収
容室１０との間を仕切って他の半田ボール２０ｂがボー
ル収容室１０内に入り込むのを防いでいる。なお、仕切
り弁１６が半田ボール導入部１５とボール収容室１０と
の間を仕切ったときにボール収容室１０内に露出する仕
切り弁１６の表面にＣｒなどの半田濡れ性の悪い物質よ
りなる膜を形成してもよい。

【００２１】仕切り弁１６の内部には、ボール収容室１
０内に開口する窒素供給ノズル１８ａを備えたガス供給
手段である窒素供給手段１８が設けられており、仕切り
弁１６が半田ボール導入部１５とボール収容室１０との
間を仕切ってボール収容室１０内に半田ボールを１個収
容したときに、窒素供給ノズル１８ａがボール収容室１
０内に開口してボール収容室１０内に一定圧力の窒素ガ
スを供給する。

【００２２】上記構成の吹き付けヘッドを用いて半田バ
ンプを形成する方法を以下に説明する。図１（ａ）に示
すように、半田ボール２０ａがボール収容室１０に収容
されると、仕切り弁１６が半田ボール導入部１５とボー
ル収容室１０との間を仕切ってボール収容室１０の開口
部を閉止し、ボール収容室１０内に開口する窒素供給ノ
ズル１８ａから窒素ガスが供給される。この窒素ガスの
供給によりボール収容室１０の半田ボール２０ａは、ボ
ール収容室１０に開口する半田噴射ノズル１２の開口位
置に移動し固定される。そのため、ボール収容室１０内
に開口する半田噴射ノズル１２の開口が半田ボール２０
ａにより塞がれるため、ボール収容室１０内は密閉され
ることとなる。

【００２３】その後、半田噴射ノズル１２の下方に配置
した配線基板３０の電極３２の中心と半田噴射ノズル１
２の開口中心とを座標により位置合わせしてから、発熱
装置１４によりボール収容室１０を半田の溶融温度以上
に加熱する。ボール収容室１０が半田の溶融温度以上と
なると、図１（ｂ）に示したように、ボール収容室１０
内の半田ボール２０ａが溶融して溶融半田２１ａとな
る。

【００２４】また、ボール収容室１０内に閉じ込められ
た窒素ガスが加熱されることによって膨張しボール収容
室１０の内圧を上昇させる。このとき、窒素供給手段１
８からもボール収容室１０内に窒素ガスが供給されてい
るため、加熱による内圧の上昇と共に窒素ガスの供給に
よっても内圧が上昇されている。これらの内圧上昇によ
り図１（ｃ）に示したように、溶融半田２１ａが半田噴
射ノズル１２から押し出され外部に向かって噴射され
る。

【００２５】半田噴射ノズル１２から噴射された溶融半
田２１ａは、図１（ｄ）に示すように、半田噴射ノズル
１２の下方に設けられた電極３２上に落下して表面張力
により球形となる。配線基板３０は、特に加熱されてい
ないため、球形となった溶融半田は、そのまま自然冷却
されて固形化し半田バンプとなる。その後、座標を変更
して上記作業を繰り返すことにより、所定数の半田バン
プが形成される。

【００２６】このように、本第１の実施形態では、半田
ボール２０ａ、２０ｂ…を、１つずつボール収容室１０
に収容して溶融後、基板３０の電極３２に噴射すること
により半田バンプを形成するため、半田バンプを形成さ
せる基板を加熱せずに半田バンプを形成できるので、基
板を加熱した際に発生する応力に起因する変形や破損な
どのダメージが基板に生じることがない。また、半田バ
ンプを形成させる基板を加熱する工程が不要であるので
その分、従来よりもコストを低減できる。さらに、全て
の半田バンプが同じ大きさの半田ボールを溶融して得た
溶融半田より形成されるため、基板に形成する全ての半
田バンプの大きさを同じとすることができる。

【００２７】なお、ボール収容室１０内に半田ボールを
１つずつ収容させるための構成については特に限定しな
いが、例えば、仕切り弁１６が半田ボール２０ａを１つ
通過させると直ちに閉じる構成としたり、多数の半田ボ
ールを収容するホッパ（図示せず）と、ホッパから半田
ボールを半田ボール導入部１５に導く半田ボール導入通
路とを備え、仕切り弁１６が半田ボール２０ａ通過させ
てから閉じると直ちにホッパから半田ボールが１つだけ
半田ボール導入通路を通って半田ボール導入部１５に供
給される構成とすることができる。また、この構成にお
いては、半田ボールの体積を変えることにより形成させ
るバンプの大きさを簡単に制御することができる。

【００２８】（第２の実施形態）本第２の実施形態で
は、図２に示すように、半田バンプ形成装置の吹き付け
ヘッドは、所定量の固形状半田である半田ワイヤ片２２
ａを内部に収容する半田収容室であるワイヤ片収容室１
０を備えている。ワイヤ片収容室１０の内面には、Ｃｒ
などの半田濡れ性の悪い物質よりなる膜が形成されてお
り、ワイヤ片収容室１０内で溶融された溶融半田がワイ
ヤ片収容室１０に溜まるのを防いでいる。

【００２９】ワイヤ片収容室１０の底面の中央部には、
溶融半田を電極３２に向かって噴射するための半田噴射
ノズル１２が設けられており、この半田噴射ノズル１２
は、半田ワイヤ片２２ａがワイヤ片収容室１０内に収容
されたときに半田ワイヤ片２２ａを外部に導出させない
ように、半田ワイヤ片２２ａ、２０ｂ…（図１では２つ
のみ示す。）よりも小さい開口径に形成されている。

【００３０】また、ワイヤ片収容室１０の側壁には、加
熱手段である発熱装置１４が設けられている。発熱装置
１４は、ワイヤ片収容室１０を加熱することにより内部
に収容された半田ワイヤ片２２ａを溶融すると共に、ワ
イヤ片収容室１０内の窒素ガスを膨張させる。なお、本
第２の実施形態では、ワイヤ片収容室１０とワイヤ片収
容室１０内を加熱する加熱手段とを別々のものとしてい
るが、発熱装置１４によりワイヤ片収容室１０を構成す
るというようにワイヤ片収容室１０とワイヤ片収容室１
０内を加熱する加熱手段とを一体に構成してもよい。

【００３１】ワイヤ片収容室１０の開口側には、半田ワ
イヤ２２を予め定めた一定の長さに切断して半田ワイヤ
片２２ａとするカッタ（図示せず）を備えると共に、カ
ッタにより切断された半田ワイヤ片２２ａがワイヤ片収
容室１０の開口側からワイヤ片収容室１０内に収容され
ると、半田噴射ノズル１２の開口以外から空気が漏れな
いようにワイヤ片収容室１０の開口部を閉止する仕切り
弁１６が設けられている。なお、仕切り弁１６が半田ボ
ール導入部１５とワイヤ片収容室１０との間を仕切った
ときにワイヤ片収容室１０内に露出する仕切り弁１６の
表面にＣｒなどの半田濡れ性の悪い物質よりなる膜を形
成してもよい。

【００３２】仕切り弁１６の内部には窒素供給ノズル１
８ｂが形成されており、仕切り弁１６がワイヤ片収容室
１０内を密閉したときに、窒素供給ノズル１８ｂがワイ
ヤ片収容室１０内に開口してワイヤ片収容室１０内に一
定圧力の窒素ガスを供給する。この窒素供給ノズル１８
ｂの開口は、ワイヤ片収容室１０の幅方向全域にわたっ
て均一に窒素ガスを供給して良好に半田噴射ノズル１２
の開口を塞げるように、ワイヤ片収容室１０の幅寸法Ｗ
と同じ長さの開口寸法とされている。なお、良好に半田
噴射ノズル１２の開口を塞げるようにワイヤ片２２ａを
移動できれば、窒素供給ノズル１８ｂの開口形状はこれ
に限らない。

【００３３】上記構成の吹き付けヘッドを用いて半田バ
ンプを形成する方法を以下に説明する。図２（ａ）に示
すように、仕切り弁１６がワイヤ片収容室１０の開口を
閉止するように移動すると、仕切り弁１６に設けられた
カッタが半田ワイヤ２２を予め定めた一定の長さに切断
する。半田ワイヤ２２から切断された半田ワイヤ片２２
ａは、そのまま落下してワイヤ片収容室１０に収容され
る。

【００３４】ワイヤ片収容室１０に半田ワイヤ片２２ａ
が収容されると仕切り弁１６がワイヤ片収容室１０の開
口を完全に閉止し、ワイヤ片収容室１０内に開口する窒
素供給ノズル１８ｂから窒素ガスが供給される。この窒
素ガスの供給によりワイヤ片収容室１０の半田ワイヤ片
２２ａは、ワイヤ片収容室１０に開口する半田噴射ノズ
ル１２の開口に向かって移動し固定される。そのため、
ワイヤ片収容室１０内に開口する半田噴射ノズル１２の
開口が半田ワイヤ片２２ａにより塞がれるため、ワイヤ
片収容室１０内は密閉されることとなる。

【００３５】その後、半田噴射ノズル１２の下方に配置
した配線基板３０の電極３２の中心と半田噴射ノズル１
２の開口中心とを座標により位置合わせしてから、発熱
装置１４によりワイヤ片収容室１０を半田の溶融温度以
上に加熱する。ワイヤ片収容室１０が半田の溶融温度以
上となると、図２（ｂ）に示したように、ワイヤ片収容
室１０内の半田ワイヤ片２２ａが溶融して溶融半田２３
ａとなる。

【００３６】また、ワイヤ片収容室１０内に閉じ込めら
れた窒素ガスが熱せられることによって膨張しワイヤ片
収容室１０の内圧を上昇させる。このとき、窒素供給手
段１８からもワイヤ片収容室１０内に窒素ガスが供給さ
れているため、加熱による内圧の上昇と共に窒素ガスの
供給によっても内圧が上昇されている。この内圧上昇に
より図２（ｃ）に示したように、溶融半田２３ａが半田
噴射ノズル１２から押し出され外部に向かって噴射され
る。

【００３７】半田噴射ノズル１２から噴射された溶融半
田２３ａは、図２（ｄ）に示すように、半田噴射ノズル
１２の下方に設けられた電極３２上に落下して表面張力
により球形となる。配線基板３０は、特に加熱されてい
ないため、球形となった溶融半田は、そのまま自然冷却
されて固形化し半田バンプとなる。その後、座標を変更
して上記作業を繰り返すことにより、所定数の半田バン
プが形成される。

【００３８】このように、第２の実施形態では、仕切り
弁１６に設けられたカッタにより、半田ワイヤ２２を予
め定めた一定の長さに切断して半田ワイヤ片２２ａと
し、これを溶融して電極上に噴射することにより半田バ
ンプを形成しているため、半田バンプを形成させる基板
を加熱せずに半田バンプを形成できるので、基板を加熱
した際に発生する応力に起因する変形や破損などのダメ
ージが基板に生じることがない。また、半田バンプを形
成させる基板を加熱する工程が不要であるのでその分、
従来よりもコストを低減できる。さらに、全ての半田バ
ンプが同じ長さ寸法の半田ワイヤ片を溶融して得た溶融
半田より形成されるため、基板に形成する全ての半田バ
ンプの寸法を同じとすることができる。

【００３９】さらに、カッタにより切断する半田ワイヤ
の長さを調整することで溶融させる半田ワイヤの体積を
変えて様々な大きさの半田バンプを形成できるという利
点もある。

【００４０】なお、半田噴射ノズル１２は、図１及び図
２では開口径が固定されたものとしているが、開口径を
調整可能に構成して溶融する半田の体積を換えれば、様
々な寸法のバンプを形成できる。

【００４１】また、上記の例では窒素供給ノズル１８ａ
は、仕切り弁の内部に形成されたものとしているが、半
田収容室内の半田ボール又は半田ワイヤ片を半田収容室
内に開口する噴射ノズルの開口部に押しつけて開口を塞
ぐものであればどのような構成であってもよい。

【００４２】また、上記第１の実施形態及び第２の実施
形態においては、窒素供給ノズル１８ａ、１８ｂが窒素
ガスを供給し続けている状態で加熱装置１４により半田
の溶融温度以上に加熱して、窒素供給ノズル１８ａ、１
８ｂから供給される窒素ガスとボール収容室１０又はワ
イヤ片収容室１０内で膨張する窒素ガスとによりボール
収容室１０又はワイヤ片収容室１０の内圧を上昇させる
構成としたが、窒素供給ノズル１８ａ、１８ｂによる窒
素ガスの供給を止めてボール収容室１０又はワイヤ片収
容室１０内のに閉じ込められた窒素ガスの膨張のみによ
り溶融半田を噴射する構成としても、ボール収容室１０
又はワイヤ片収容室１０を密閉せずに窒素供給ノズル１
８ａ、１８ｂから供給される窒素ガスの圧力によってボ
ール収容室１０内又はワイヤ片収容室１０内の溶融半田
を噴射する構成としてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
発明によれば、バンプを形成させる基板にダメージを与
えない、という効果を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である吹き付けヘッド
と、この吹き付けヘッドを用いて半田バンプを形成する
方法を簡単に示す概略説明図である。

【図２】本発明の第２の実施形態である吹き付けヘッド
と、この吹き付けヘッドを用いて半田バンプを形成する
方法を簡単に示す概略説明図である。

【符号の説明】

１０ ボール収容室 １２ 半田噴射ノズル １４ 発熱装置 １５ 半田ボール導入部 １６ 仕切り弁 １８ 窒素供給手段 １８ａ 窒素供給ノズル ２０ａ、２０ｂ 半田ボール ３０ 配線基板 ３２ 電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定量の固形状の半田を溶融して溶融半
   田とし、該溶融半田を基板上の電極へ吹き付けて半田バ
   ンプを形成することを特徴とする半田バンプ形成方法。
2. 【請求項２】 溶融半田を噴射するためのノズルを備
   え、内部に固形状の半田を収容する半田収容室と、 前記半田収容室内に不活性ガスを供給するガス供給手段
   と、 前記半田収容室内の固形状の半田を溶融温度以上に加熱
   して固形状の半田を溶融させ溶融半田とすると共に、前
   記ガス供給手段により前記半田収容室内に供給された不
   活性ガスを膨張させることで前記半田収容室内の内圧を
   高め、この内圧によりノズルから溶融半田を噴射させる
   加熱手段と、 を備えたことを特徴とする半田バンプ形成装置。
3. 【請求項３】 前記半田収容室内に対し、所定量の固形
   状の半田を供給する半田供給手段を更に備えた請求項２
   に記載の半田バンプ形成装置。