JPH11297886A - Forming method of solder bump - Google Patents

Forming method of solder bump

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JPH11297886A
JPH11297886A JP10102977A JP10297798A JPH11297886A JP H11297886 A JPH11297886 A JP H11297886A JP 10102977 A JP10102977 A JP 10102977A JP 10297798 A JP10297798 A JP 10297798A JP H11297886 A JPH11297886 A JP H11297886A
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JP
Japan
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solder
pad
metal mask
opening
diameter
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Application number
JP10102977A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Uchiyama
一男 内山
Shinji Miyazawa
慎二 宮澤
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Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a solder bump which is uniform in height to be formed on a pad even if the pads are small in pad pitch and diameter and to feed a fine ball of diameter 105 μm or so accurately to a pad. SOLUTION: A solder bump forming method comprises a process A where flux 50 is applied to pads 12 respectively, a process B where a metal mask 52 provided with openings where balls can be each put in and which are formed at positions corresponding to the pads 12 is made to overlap aligning the openings with the pads 12, a process C where many solder balls 64 prescribed in diameter are placed on the metal mask 52, a process D where solder balls 64 are each dropped down into the openings to come into contact with the flux 50, a process E where excessive solder balls 64 located out of the openings are removed by sweeping the surface of the metal mask 52 with a squeegee, a process F where the metal mask 52 is removed, and a process G where the printed wiring board 10 is heated in a reflow oven to melt the solder balls 64 to form a bump on the pads 12 respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、プリント配線板
に半導体チップなどを高密度に実装するために用いるは
んだ突極電極を形成するはんだバンプ形成方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a solder bump for forming a salient salient electrode used for mounting a semiconductor chip or the like on a printed wiring board at a high density.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体チップの高集積化・多ピン化・高
密度化に対応して、パッケージ形態は4辺リード接続タ
イプであるQFPパッケージに代わって、バンプ(突極
電極)を用いた面実装タイプであるBGA(Ball Grid
Array)パッケージが用いられるようになってきた。す
なわちこのBGAパッケージは、パッケージを構成する
プリント配線板(基板)の表面に半導体チップを実装
し、モールドして裏面に接続端子としてボールバンプ
(あるいははんだバンプ)を格子状に形成させたパッケ
ージである。
2. Description of the Related Art In response to high integration, multi-pin, and high-density semiconductor chips, a package using bumps (salient electrode) instead of a QFP package which is a four-side lead connection type. BGA (Ball Grid)
Array) packages are being used. That is, the BGA package is a package in which a semiconductor chip is mounted on the surface of a printed wiring board (substrate) constituting the package, and molded to form ball bumps (or solder bumps) as connection terminals on the back surface in a grid pattern. .

【0003】このBGAパッケージでは、下面のボール
バンプ(あるいははんだバンプ)を、このパッケージを
実装するプリント配線板上の電極(パッド)に同様に形
成したはんだバンプに重ね、はんだバンプをリフローす
ることにより互いに接合するものである。この時溶融は
んだの表面張力によるセルフアライメント作用により、
パッケージとプリント配線板との位置ずれを自動調整さ
せるものである。
In this BGA package, a ball bump (or solder bump) on the lower surface is overlapped with a solder bump similarly formed on an electrode (pad) on a printed wiring board on which the package is mounted, and the solder bump is reflowed. They are joined to each other. At this time, due to the self-alignment effect due to the surface tension of the molten solder,
This is for automatically adjusting the displacement between the package and the printed wiring board.

【0004】このようにパッケージ側あるいはプリント
配線板側にはんだバンプを形成する方法として、クリー
ムはんだ印刷方式と、はんだボール実装方式とが公知で
ある。図5はクリームはんだ印刷方式を説明する図であ
る。この図において符号10はプリント配線板(Print
Wiring Board,PWB)、12はその表面に形成されたパ
ッドであり、このパッド12以外の表面はソルダレジス
ト14により被覆されている。
[0004] As a method of forming solder bumps on the package side or the printed wiring board side, a cream solder printing method and a solder ball mounting method are known. FIG. 5 is a diagram illustrating a cream solder printing method. In this figure, reference numeral 10 denotes a printed wiring board (Print
Wiring Board (PWB), 12 is a pad formed on the surface, and the surface other than the pad 12 is covered with a solder resist 14.

【0005】16はメタルマスクであり、金属板に両面
からエッチング処理を施すことによってパッド12に対
応する多数の開口部18が形成されている。このメタル
マスク16は開口部18をパッド12に位置合わせして
プリント配線板10に重ねられ、固定される(図5の
(A))。このメタルマスク16の上にはクリームはん
だ20が供給され、メタルマスク16の表面にスキージ
(へら)22を当てて移動させることによってクリーム
はんだ20をローリングさせ、各開口部18内に所定量
のクリームはんだ20を充填する(図3のB)。ここに
クリームはんだ20は、粉末状はんだを粘性の高いフラ
ックスに混ぜてクリーム状にしたものである。
[0005] Reference numeral 16 denotes a metal mask, and a large number of openings 18 corresponding to the pads 12 are formed by etching a metal plate from both sides. The metal mask 16 is placed on the printed wiring board 10 with the opening 18 aligned with the pad 12 and fixed (FIG. 5A). A cream solder 20 is supplied onto the metal mask 16, and the surface of the metal mask 16 is moved by applying a squeegee (spatula) 22 to roll the cream solder 20. The solder 20 is filled (FIG. 3B). Here, the cream solder 20 is obtained by mixing a powdery solder with a highly viscous flux to form a cream.

【0006】このように各開口部18にクリームはんだ
20を充填してから、メタルマスク16をプリント配線
板10から剥がす(図5の(C))。この時開口部18
に充填したクリームはんだ20はパッド12に付着して
残る。このプリント配線板10をリフロー炉に入れて加
熱することによりパッド12上のクリームはんだ20を
溶融させれば、溶融したはんだははんだ自身の表面張力
によってパッド12上の正しい位置に自動的に位置調整
され(セルフアライメント作用)、半球状になる。従っ
てこのまま冷やしてはんだを凝固させれば、一定高さか
つ一定形状のはんだバンプ24が形成される(図5の
(D))。
After filling the openings 18 with the cream solder 20, the metal mask 16 is peeled off from the printed wiring board 10 (FIG. 5C). At this time, the opening 18
The cream solder 20 filled in remains on the pad 12. If the cream solder 20 on the pad 12 is melted by heating the printed wiring board 10 in a reflow furnace, the melted solder is automatically adjusted to the correct position on the pad 12 by the surface tension of the solder itself. (Self-alignment effect), and becomes hemispherical. Therefore, if the solder is cooled and solidified, the solder bumps 24 having a constant height and a constant shape are formed (FIG. 5D).

【0007】はんだボール実装方式では、プリント配線
板のパッドにフラックスを塗布した後、このプリント配
線板にパッドに対応する開口部を形成したメタルマスク
を重ねる。この開口部に予め用意した所定寸法のはんだ
ボールを1個ずつ供給してフラックスで仮止めした後、
メタルマスクを剥がし、リフロー加熱する。この場合は
んだボールの供給は、専用の装置(ボールプレーサーと
いう)を用いて行う。
In the solder ball mounting method, a flux is applied to a pad of a printed wiring board, and a metal mask having an opening corresponding to the pad is formed on the printed wiring board. After the solder balls of a predetermined size prepared in advance are supplied to the openings one by one and temporarily fixed with a flux,
Peel off the metal mask and reflow heat. In this case, the supply of the solder balls is performed using a dedicated device (referred to as a ball placer).

【0008】この装置(ボールプレーサ)はメタルマス
クの開口部に対応する位置に1個ずつのはんだボールを
負圧によって吸引する吸引ヘッドを備える。この吸引ヘ
ッドにはんだボールを吸引した状態でこの吸引ヘッドを
メタルマスク上に運び、負圧による吸引を止めてはんだ
ボールを各パッド上に落下させることによってはんだボ
ールを供給するものである。
This device (ball placer) includes a suction head for sucking one solder ball at a position corresponding to the opening of the metal mask by negative pressure. The suction head is carried on a metal mask in a state where the solder ball is sucked by the suction head, the suction by the negative pressure is stopped, and the solder ball is dropped onto each pad to supply the solder ball.

【0009】[0009]

【従来技術の問題点】前記のクリームはんだ印刷方式に
おいては、メタルマスク16をプリント配線板10から
剥がす際に開口部18の内面にクリームはんだが多少残
留することが避けられない。
In the above-mentioned cream solder printing method, when the metal mask 16 is peeled from the printed wiring board 10, it is inevitable that some cream solder remains on the inner surface of the opening 18.

【0010】図6はこの剥がしたメタルマスク16にク
リームはんだが残留する様子を示す図である。この図6
で26は開口部18に残留したクリームはんだを示す。
この残留クリームはんだ26の量が開口部18によって
一定せず不均一になるため、パッド12上に載るクリー
ムはんだ20の量が不均一になり、はんだバンプ24の
高さが不揃いになるという問題が生じる。
FIG. 6 is a view showing a state in which the cream solder remains on the metal mask 16 thus peeled off. This figure 6
Reference numeral 26 denotes cream solder remaining in the opening 18.
Since the amount of the residual cream solder 26 is not constant and non-uniform due to the openings 18, the amount of the cream solder 20 placed on the pads 12 becomes non-uniform, and the height of the solder bumps 24 becomes uneven. Occurs.

【0011】この問題を解決するために、クリームはん
だの粘着指数や印刷機の版離れ速度(メタルマスクの剥
離速度)などの材料物性、設備条件の最適化、管理の厳
密化などが考えられるが、解決は困難であった。このよ
うなはんだバンプ24の高さの不揃いがあると、実装す
る際に接続不良を生じさせる原因になる。
In order to solve this problem, it is conceivable to optimize the material properties such as the adhesive index of the cream solder and the separation speed of the printing press (peeling speed of the metal mask), the optimization of equipment conditions, and the stricter management. The solution was difficult. Such irregularities in the height of the solder bumps 24 may cause poor connection during mounting.

【0012】一方はんだボール実装方式によれば、各パ
ッドに1個ずつのはんだボールが供給されるため、各パ
ッドへのはんだ供給量を均一化できる。しかし各パッド
にはんだボールを1個ずつ供給するためには専用の装置
(ボールプレーサー)が必要になり、この装置が複雑で
高価でもあるという問題がある。
On the other hand, according to the solder ball mounting method, one solder ball is supplied to each pad, so that the amount of solder supplied to each pad can be made uniform. However, in order to supply one solder ball to each pad, a dedicated device (ball placer) is required, and there is a problem that this device is complicated and expensive.

【0013】一方電子回路の小型化、高密度化に伴って
パッドピッチおよびパッド径を小さくすることが要求さ
れる。このためパッドへのはんだ供給量は一層厳密に管
理されることが求められる。しかし前記のクリームはん
だ印刷方式ではメタルマスクの開口部が一層小径化する
ため、クリームはんだの供給量管理は一層困難で、均一
高さのはんだバンプを形成することは不可能になる。
On the other hand, with the miniaturization and higher density of electronic circuits, it is required to reduce the pad pitch and the pad diameter. For this reason, it is required that the amount of solder supplied to the pads be more strictly controlled. However, in the cream solder printing method, since the diameter of the opening of the metal mask is further reduced, it is more difficult to control the supply amount of the cream solder, and it is impossible to form a solder bump having a uniform height.

【0014】また前記のはんだボール実装方式では、パ
ッドへのはんだ供給量が少なくなるのに伴って用いるは
んだボールをますます微小径化する必要が生じるが、従
来のボールプレーサではこのような微小径のはんだボー
ルを吸引することが不可能である。
In the above-described solder ball mounting method, it is necessary to reduce the diameter of a solder ball to be used as the amount of solder supplied to a pad is reduced. It is impossible to suck small diameter solder balls.

【0015】例えば従来のボールプレーサは直径約30
0μm(0.3mm)のはんだボールの吸引に対応するも
のが可能であったが、直径約105μmのはんだボール
に対しては、はんだボール吸引用の孔も小径にする必要
が生じる。しかしこのような小径な孔を機械加工するこ
とは極めて困難であり、このようなボールプレーサーを
製作することが不可能になるものである。
For example, a conventional ball placer has a diameter of about 30.
Although a device capable of sucking a solder ball having a diameter of 0 μm (0.3 mm) was possible, for a solder ball having a diameter of about 105 μm, it was necessary to reduce the diameter of the hole for sucking the solder ball. However, it is extremely difficult to machine such small holes, making it impossible to fabricate such a ball placer.

【0016】[0016]

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、パッドピッチおよびパッド径が小さい場合
に均一な高さのはんだバンプの形成が可能であり、直径
105μm程度の微小径のはんだボールであってもパッ
ドに正確に供給することができるはんだバンプ形成方法
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to form a solder bump having a uniform height when a pad pitch and a pad diameter are small. It is an object of the present invention to provide a method for forming a solder bump that can accurately supply a solder ball to a pad.

【0017】[0017]

【発明の構成】この発明によればこの目的は、プリント
配線板の各パッド上にそれぞれ1個ずつのはんだボール
を供給しリフローすることにより各パッドにはんだバン
プを形成するはんだバンプ形成方法において、a)各パ
ッドにフラックスを塗布し、b)各パッドに対応する位
置にはんだボール1個分が入る開口部を形成したメタル
マスクを重ねて開口部を各パッドに位置合せし、c)所
定直径の多数のはんだボールを前記メタルマスクの上に
載せ、d)各開口部にそれぞれ1個のはんだボールを落
し込みフラックスに付着させ、e)メタルマスク表面を
スキージで擦ることにより各開口部に入らない余分なは
んだボールを除去し、f)メタルマスクを除去し、g)
プリント配線板をリフロー炉で加熱しはんだボールを溶
融させて各パッドにはんだバンプを形成する、以上の各
工程を有することを特徴とするはんだバンプ形成方法に
より達成される。
According to the present invention, there is provided a solder bump forming method for forming a solder bump on each pad by supplying and reflowing one solder ball on each pad of a printed wiring board. a) a flux is applied to each pad; b) a metal mask having an opening for receiving one solder ball at a position corresponding to each pad is superimposed to align the opening with each pad; and c) a predetermined diameter. A) A large number of solder balls are placed on the metal mask. D) One solder ball is dropped into each of the openings and adhered to the flux. E) The surface of the metal mask is rubbed with a squeegee to enter each of the openings. Remove the extra solder balls, f) remove the metal mask, g)
This is achieved by a solder bump forming method comprising the steps of heating a printed wiring board in a reflow furnace and melting solder balls to form solder bumps on each pad.

【0018】ここに用いるメタルマスクには、略截頭円
錐状の開口部を形成し、この開口部の小径側が開口する
メタルマスクの面をプリント配線板に密着させ、開口部
の大径側の開口からはんだボールを供給するのが望まし
い。このような截頭円錐状の開口部を有するメタルマス
クは、次のように作ることができる。
A substantially frustoconical opening is formed in the metal mask used here, and the surface of the metal mask having an opening on the small diameter side of the opening is brought into close contact with the printed wiring board, and the opening on the large diameter side of the opening is formed. It is desirable to supply solder balls from the openings. A metal mask having such a truncated conical opening can be made as follows.

【0019】すなわち、ステンレス鋼板などの基板に光
硬化型(例えば紫外線硬化型)のレジストを塗布し、パ
ッド位置を露光して硬化させてレジストの柱を形成し、
基板に電解ニッケルメッキの厚付けなどにより金属メッ
キ層を形成し、レジストの柱を溶出させて除去し、基板
を剥し除去することにより金属メッキ層からなるメタル
マスクを作ることができる。
That is, a photo-curable (eg, ultraviolet-curable) resist is applied to a substrate such as a stainless steel plate, and the pad position is exposed and cured to form a resist column.
A metal mask is formed on the substrate by forming a metal plating layer by thickening electrolytic nickel plating, eluting and removing the columns of the resist, and removing and removing the substrate.

【0020】この場合光(紫外線)露光により柱状に硬
化する部分は表面側が大径となり裏側(基板に密着した
側が小径)となるから、柱状に硬化して残るレジストは
截頭円錐状になる。
In this case, the portion which is cured into a column shape by light (ultraviolet) exposure has a large diameter on the front side and a back side (a small diameter on the side in close contact with the substrate).

【0021】このメタルマスクは、直径105μmのは
んだボールに対しては、厚さを約120μm(0.12
0mm)とし、開口部の開口径を小径側で約130μm
(0.130mm)、大径側で約160μm(0.160
mm)とするのがよい。
This metal mask has a thickness of about 120 μm (0.12 μm) for a solder ball having a diameter of 105 μm.
0 mm), and the opening diameter of the opening is about 130 μm on the small diameter side.
(0.130 mm), about 160 μm (0.160 mm) on the large diameter side
mm).

【0022】[0022]

【作用】所定直径に高精度に管理されたはんだボールを
メタルマスクの上に供給し、必要に応じて水平振動ある
いは上下振動を加えながら一定径に管理されたはんだボ
ールを、同様に一定径に管理された開口部に1個づつ落
下させ、フラックスに付着して仮止めさせる。
[Function] A solder ball controlled to a predetermined diameter is supplied to a metal mask on a metal mask, and if necessary, horizontal or vertical vibration is applied to the solder ball controlled to a predetermined diameter. Drop them one by one into the controlled openings and attach them to the flux and temporarily fix them.

【0023】メタルマスク上面をスキージで擦り余分な
はんだボールを除去する。メタルマスクを剥してからは
んだボールをリフローさせれば、溶融したはんだが半球
状に盛り上がり、冷やすことによってはんだバンプを形
成することができる。ここに各パッドに供給されるはん
だボールの直径は一定であるからはんだバンプの高さも
均一に揃う。
The upper surface of the metal mask is rubbed with a squeegee to remove excess solder balls. If the solder ball is reflowed after the metal mask is removed, the molten solder rises in a hemispherical shape and can be cooled to form a solder bump. Here, since the diameter of the solder ball supplied to each pad is constant, the height of the solder bump is also uniform.

【0024】[0024]

【実施態様】図1は本発明の一実施態様における前半の
工程説明図、図2は同じく後半の工程説明図、図3は図
1におけるIII矢視部の拡大図、図4はメタルマスクの
製造工程図である。図1で符号10はプリント配線板、
12はパッド、14ははんだレジストである。このプリ
ント配線板10は半導体ベアチップを収容するためのパ
ッケージの一部であるプリント配線板であってもよい
し、BGAの端子を下面に有するICパッケージを実装
するためのプリント配線板であってもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of the first half of a process according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the latter half of the process, FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by an arrow III in FIG. It is a manufacturing process drawing. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a printed wiring board,
12 is a pad, and 14 is a solder resist. This printed wiring board 10 may be a printed wiring board that is a part of a package for accommodating a semiconductor bare chip, or a printed wiring board for mounting an IC package having BGA terminals on its lower surface. Good.

【0025】50はフラックスであり、プリント配線板
10の表面に塗布することによりその表面張力を利用し
てレジスト14が無い部分すなわちパッド12の上に集
める(図1の(A))。このプリント配線板10の上に
はメタルマスク52が重ねられる(図1の(B))。こ
のメタルマスク52は図4に示す方法で作られる。この
図4において符号54はステンレス鋼板の薄板からなる
導電性の基板であり、その一方の面に紫外線硬化型レジ
スト56が塗布される。レジスト56は感光性ドライフ
ィルムを用いて形成してもよい。
A flux 50 is applied to the surface of the printed wiring board 10 and is collected on the pad 12 without the resist 14, that is, on the pad 12 by utilizing the surface tension (FIG. 1A). A metal mask 52 is overlaid on the printed wiring board 10 (FIG. 1B). This metal mask 52 is made by the method shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 54 denotes a conductive substrate made of a thin stainless steel plate, and one surface thereof is coated with an ultraviolet curing resist 56. The resist 56 may be formed using a photosensitive dry film.

【0026】このレジスト56の上に紫外線露光してパ
ッド12の位置だけを硬化させる。例えばパッド12を
写し込んだネガフィルムをレジスト56の上に重ね、上
から露光してパッド12に対応する位置だけを硬化させ
る。この時レジスト56はその表面から厚さ方向に深く
硬化が進むから、断面が略逆截頭円錐状になるように硬
化する。従って硬化していないレジストを溶剤で除去す
れば、逆截頭円錐状の柱58ができる(図1の
(B))。
The resist 56 is exposed to ultraviolet light to cure only the position of the pad 12. For example, a negative film on which the pad 12 is imprinted is overlaid on the resist 56 and exposed from above to cure only the position corresponding to the pad 12. At this time, the resist 56 hardens deeply in the thickness direction from its surface, so that the cross-section is hardened so as to have a substantially inverted truncated conical shape. Therefore, if the uncured resist is removed with a solvent, an inverted truncated conical column 58 is formed (FIG. 1B).

【0027】この基板54はニッケルメッキ浴に入れら
れ、電解ニッケルメッキされる(図1の(C))。この
メッキ層60はメタルマスク52の厚さに相当する厚さ
に形成される。すなわち約120μm(0.120mm)
の厚さに厚付けメッキされる。なお前記レジスト56の
厚さもこのメッキ層60の厚さを考慮して十分な厚さに
塗布しておくのは勿論である。
The substrate 54 is placed in a nickel plating bath and subjected to electrolytic nickel plating (FIG. 1C). The plating layer 60 is formed to a thickness corresponding to the thickness of the metal mask 52. That is, about 120 μm (0.120 mm)
It is thickly plated. It is needless to say that the thickness of the resist 56 is applied to a sufficient thickness in consideration of the thickness of the plating layer 60.

【0028】メッキ層60を形成した後、レジストの柱
58の部分が溶剤によって溶出される(図1の
(D))。そしてメッキ層60を基板54から剥がせ
ば、メッキ層60によりメタルマスク52ができ上が
る。このメタルマスク52には、柱58を溶出した後に
残る空洞により截頭円錐状の開口部62が形成される。
After the formation of the plating layer 60, the portions of the resist pillars 58 are eluted by the solvent (FIG. 1D). When the plating layer 60 is peeled off from the substrate 54, the metal mask 52 is completed by the plating layer 60. In the metal mask 52, a truncated conical opening 62 is formed by a cavity remaining after the column 58 is eluted.

【0029】この実施態様では約0.25mmピッチ、直
径約0.13mmのパッド12に、高さ70μmのはんだ
バンプを形成するものとする。この場合には開口部62
は図3に示すように、大径側の口径が160μm(0.
16mm)であり、小径側の口径が130μm(0.13
mm)であるのが望ましい。またメタルマスク52の厚さ
は約120μmにするのがよい。
In this embodiment, a solder bump having a height of 70 μm is formed on a pad 12 having a pitch of about 0.25 mm and a diameter of about 0.13 mm. In this case, the opening 62
As shown in FIG. 3, the diameter on the large diameter side is 160 μm (0.
16 mm) and the diameter on the small diameter side is 130 μm (0.13 mm).
mm). The thickness of the metal mask 52 is preferably about 120 μm.

【0030】このように作ったメタルマスク52をプリ
ント配線板10に重ね、開口部62をパッド12に位置
合わせして固定した後(図1の(B))、上に一定直径
(105μm)の多数のはんだボール64を載せる(図
1の(C))。そして全体を水平に加振する(図1の
(D))。この時多少上下方向の加振を加えてもよい。
After the metal mask 52 thus formed is placed on the printed wiring board 10 and the opening 62 is positioned and fixed to the pad 12 (FIG. 1B), a fixed diameter (105 μm) is formed thereon. A large number of solder balls 64 are placed (FIG. 1C). Then, the whole is vibrated horizontally (FIG. 1 (D)). At this time, some vertical vibration may be applied.

【0031】この加振によりはんだボール64は各開口
部62に1個ずつ落下する。開口部62の寸法ははんだ
ボール64が1個だけ入り2個は入らないように決めら
れている。開口部62は上の開口径が大きいからはんだ
ボール64は円滑に開口部62に入り、パッド12に当
たる。
The vibration causes the solder balls 64 to drop into the openings 62 one by one. The dimensions of the opening 62 are determined so that only one solder ball 64 enters and two solder balls 64 do not enter. Since the opening 62 has a large upper opening diameter, the solder ball 64 smoothly enters the opening 62 and hits the pad 12.

【0032】次にメタルマスク52の上をスキージ66
で擦れば、開口部62に入らなかった余分のはんだボー
ル64がメタルマスク52の上から除去される(図1の
(E))。また開口部62に入ったはんだボール64
は、パッドに塗布したフラックス50に付着して仮止め
される。
Next, a squeegee 66 is placed on the metal mask 52.
Then, the extra solder balls 64 that did not enter the openings 62 are removed from above the metal mask 52 (FIG. 1E). Also, the solder ball 64 in the opening 62
Is temporarily attached to the flux 50 applied to the pad.

【0033】次にはんだボール64を移動させることな
く、メタルマスク52を静かに剥がし(図2の
(F))、リフロー炉に入れて加熱する(図2の
(G))。図2の(G)で68はリフロー炉の赤外線ヒ
ータである。このリフロー加熱によってはんだボール6
4は溶融し、溶融はんだはその表面張力によってパッド
12上に半球形に盛り上がる。従ってそのまま冷却すれ
ば半球状のはんだバンプ70ができあがる。このはんだ
バンプ70は約70μmの高さになる。
Next, without moving the solder balls 64, the metal mask 52 is gently peeled off (FIG. 2 (F)) and heated in a reflow furnace (FIG. 2 (G)). In FIG. 2G, reference numeral 68 denotes an infrared heater of the reflow furnace. By this reflow heating, the solder balls 6
4 melts, and the molten solder rises hemispherically on the pad 12 due to its surface tension. Therefore, if cooled as it is, a hemispherical solder bump 70 is completed. This solder bump 70 has a height of about 70 μm.

【0034】この実施態様で用いるメタルマスク52は
截頭円錐状の開口部62を有するから、はんだボール6
4が開口部62内壁の円錐面に導かれて円滑にパッド1
2上に落下し、はんだボール64を正確な位置に安定さ
せることができる。なお広く用いられているメタルマス
クは金属板を両面からエッチングすることによって開口
部を形成するので、開口部の空洞の形状が両側の開口が
広く中間が狭い糸巻き型になる。このため、開口部に入
ったはんだボールがパッド上で大きく遊動することにな
り、はんだボールの位置決めが不安定になり易いが、図
4に示した実施態様によればこのような不都合がない。
Since the metal mask 52 used in this embodiment has a truncated conical opening 62, the solder balls 6
4 is guided to the conical surface of the inner wall of the opening 62 and the pad 1 is smoothly moved.
2, and the solder ball 64 can be stabilized at an accurate position. Since a metal mask which is widely used forms an opening by etching a metal plate from both sides, the opening has a pincushion shape in which the shape of the cavity is wide on both sides and narrow in the middle. As a result, the solder ball entering the opening largely moves on the pad, and the positioning of the solder ball tends to be unstable. However, according to the embodiment shown in FIG. 4, there is no such disadvantage.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、はんだ
ボールをメタルマスクの開口部に落下させ、スキージに
よって余分なはんだボールを除去し、メタルマスクを剥
がしてリフロー加熱し、はんだバンプを形成するもので
あるから、微小径のはんだボールを正確かつ能率良く各
パッド上に供給することができる。このためパッドピッ
チおよびパッド直径が小さくなっても均一高さのはんだ
バンプを形成することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a solder ball is dropped into an opening of a metal mask, an extra solder ball is removed by a squeegee, the metal mask is peeled off, and reflow heating is performed to form a solder bump. Since it is formed, a solder ball having a small diameter can be accurately and efficiently supplied onto each pad. Therefore, even when the pad pitch and the pad diameter are reduced, a solder bump having a uniform height can be formed.

【0036】ここにメタルマスクの開口部は、截頭円錐
状に形成すれば、この開口部大径側開口からはんだボー
ルを供給してパッド上に正確に位置決めすることができ
る(請求項2)。このようなメタルマスクは、導電性の
基板に光硬化型(例えば紫外線硬化型)レジストを塗布
し、パッドに対応する位置を露光して硬化させてレジス
トの柱を形成し、金属メッキを厚付けしてからレジスト
を除去し、メッキ層を基板から剥がすことにより作るこ
とができる(請求項3)。
If the opening of the metal mask is formed in the shape of a truncated cone, solder balls can be supplied from the opening on the larger diameter side of the opening to accurately position the pad on the pad. . Such a metal mask is formed by coating a conductive substrate with a photo-curable (for example, ultraviolet-curable) resist, exposing a portion corresponding to a pad and curing the resist to form a resist column, and thickening metal plating. Then, the resist can be removed and the plating layer can be peeled off from the substrate (claim 3).

【0037】この場合基板をステンレス鋼板とし、金属
メッキを電解ニッケルメッキとすることができる(請求
項4)。ピッチが約0.25mm、直径が約0.13mmの
パッドに約10μmの高さのはんだバンプを形成する場
合には、微小径のはんだボールの直径を約0.105mm
とし、メタルマスクの開口部を最大径約0.16mm、最
小径約0.13mmの截頭円錐形とし、メタルマスクの厚
さを約120μmとするのがよい(請求項5)。
In this case, the substrate can be a stainless steel plate, and the metal plating can be electrolytic nickel plating. When a solder bump having a height of about 10 μm is formed on a pad having a pitch of about 0.25 mm and a diameter of about 0.13 mm, the diameter of a small-diameter solder ball is set to about 0.105 mm.
Preferably, the opening of the metal mask is frustoconical with a maximum diameter of about 0.16 mm and a minimum diameter of about 0.13 mm, and the thickness of the metal mask is about 120 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施態様の前半工程を示す図FIG. 1 is a diagram showing a first half process of one embodiment of the present invention.

【図2】同じく後半工程を示す図FIG. 2 is a diagram showing the latter half of the process.

【図3】図1におけるIII矢視部の拡大図FIG. 3 is an enlarged view of a part viewed from an arrow III in FIG. 1;

【図4】メタルマスクの製造工程を示す図FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of a metal mask.

【図5】従来のクリームはんだ印刷方式の説明図FIG. 5 is an explanatory view of a conventional cream solder printing method.

【図6】同じくその不都合を説明する図FIG. 6 is a diagram for explaining the inconvenience.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プリント配線板 12 パッド 14 はんだレジスト 50 フラックス 52 メタルマスク 54 基板 56 光硬化型レジスト 58 レジストの柱 60 ニッケルメッキ層 62 開口部 64 はんだボール 66 スキージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Printed wiring board 12 Pad 14 Solder resist 50 Flux 52 Metal mask 54 Substrate 56 Photocurable resist 58 Resist pillar 60 Nickel plating layer 62 Opening 64 Solder ball 66 Squeegee

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プリント配線板の各パッド上にそれぞれ
1個ずつのはんだボールを供給しリフローすることによ
り各パッドにはんだバンプを形成するはんだバンプ形成
方法において、 a)各パッドにフラックスを塗布し、 b)各パッドに対応する位置にはんだボール1個分が入
る開口部を形成したメタルマスクを重ねて開口部を各パ
ッドに位置合せし、 c)所定直径の多数のはんだボールを前記メタルマスク
の上に載せ、 d)各開口部にそれぞれ1個のはんだボールを落し込み
フラックスに付着させ、 e)メタルマスク表面をスキージで擦ることにより各開
口部に入らない余分なはんだボールを除去し、 f)メタルマスクを除去し、 g)プリント配線板をリフロー炉で加熱しはんだボール
を溶融させて各パッドにはんだバンプを形成する、 以上の各工程を有することを特徴とするはんだバンプ形
成方法。
1. A solder bump forming method for forming a solder bump on each pad by supplying and reflowing one solder ball on each pad of a printed wiring board, a) applying a flux to each pad B) overlaying a metal mask having an opening for one solder ball at a position corresponding to each pad so that the opening is aligned with each pad; c) applying a large number of solder balls of a predetermined diameter to the metal mask; D) One solder ball is dropped into each opening and adhered to the flux. E) Excess solder balls that do not enter each opening are removed by rubbing the metal mask surface with a squeegee. f) Remove the metal mask; g) Heat the printed wiring board in a reflow furnace to melt the solder balls to form solder bumps on each pad Solder bump forming method characterized by having each of the steps described above.
【請求項2】 メタルマスクの開口部は略截頭円錐状に
形成され、前記メタルマスクの前記開口部の小径側が開
口する面をプリント配線板に密着させ、前記開口部の太
径側開口からはんだボールを供給する請求項1のはんだ
バンプ形成方法。
2. An opening of the metal mask is formed in a substantially frusto-conical shape, and a surface of the metal mask on the smaller diameter side of the opening is brought into close contact with a printed wiring board. The method of claim 1 wherein solder balls are supplied.
【請求項3】 工程b)に用いるメタルマスクは、 b−1)基板の表面にパッドの位置に光硬化型レジスト
を塗布し、 b−2)パッドの位置を露光してはんだボール直径より
僅かに太径の略截頭円錐状のレジストの柱を形成し、 b−3)基板の表面に金属メッキ層を形成し、 b−4)レジストの柱を溶出除去し、 b−5)基板を除去する、 ことにより形成される請求項2のはんだバンプ形成方
法。
3. The metal mask used in the step b) includes: b-1) applying a photocurable resist to the pad positions on the surface of the substrate; and b-2) exposing the pad positions to make the pads slightly smaller than the solder ball diameter. B-3) forming a metal plating layer on the surface of the substrate, b-4) eluting and removing the resist columns, and b-5) removing the substrate from the substrate. The method of claim 2, wherein the solder bump is formed by removing.
【請求項4】 基板はステンレス鋼板であり、金属メッ
キ層は厚付け電解ニッケルメッキで形成される請求項3
のはんだバンプ形成方法。
4. The substrate is a stainless steel plate, and the metal plating layer is formed by thick electrolytic nickel plating.
Solder bump forming method.
【請求項5】 はんだボール直径は約105μmであ
り、メタルマスクは厚さ約120μmであり、開口部は
その開口径が約130μmおよび約160μmの截頭円
錐状である請求項4のはんだバンプ形成方法。
5. The solder bump formation according to claim 4, wherein the solder ball diameter is about 105 μm, the metal mask is about 120 μm in thickness, and the opening has a frusto-conical shape with opening diameters of about 130 μm and about 160 μm. Method.
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