WO2006013742A1

WO2006013742A1 - 半田ボール搭載方法及び半田ボール搭載装置

Info

Publication number: WO2006013742A1
Application number: PCT/JP2005/013504
Authority: WO
Inventors: Atsunori Sumita; Yoichiro Kawamura; Shigeki Sawa; Katsuhiko Tanno; Isao Tsuchiya; Yoshiyuki Mabuchi; Osamu Kimura
Original assignee: Ibiden Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US20090084827A1; TW200623992A; US7475803B2; EP1776004A1; KR20070010003A; US20060157540A1; EP1776004A4; CN1826844A; TWI322650B; KR100798662B1; US7866529B2; CN1826844B; CN102413643A

Abstract

　　【課題】　微細な半田ボールを電極に搭載することができる半田ボール搭載装置を提供する。　　【解決手段】　ボール整列用マスク１６の上方に位置させた搭載筒２４から空気を吸引することで、半田ボール７８ｓを集合させる。搭載筒２４を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボール７８ｓをボール整列用マスク１６の上に転動させ、ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７８ｓを多層プリント配線板１０の電極７５へ落下させる。

Description

明細書

半田ボール搭載方法及び半田ボール搭載装置

技術分野

[0001] 本発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板に搭載するための半田ボール搭載方法及び半田ボール搭載装置に関するものである。

背景技術

[0002] ノッケージ基板と ICチップとの電気接続のために半田バンプが用いられている。半田バンプは、以下の工程により形成されている。

(1)パッケージ基板に形成された接続パッドにフラックスを印刷する工程。

(2)フラックスの印刷された接続パッドに、半田ボールを搭載する工程。

(3)リフローを行い半田ボールから半田バンプを形成する工程。

[0003] 上述した半田ボールを接続パッドに搭載する工程では、例えば、特許文献 1に示されている印刷技術が用いられている。この印刷技術では、図 23 (A)に示すようにプリント配線板 30上に接続パッド 75と対向した位置に開口 116aの設けられたボール整列用マスク 116を載置し、スキージ 124で半田ボール 78sを接続パッド 75上に落下させていた。

特許文献 1 :特開 2001— 267731号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ICの高集積ィ匕に伴い、ノッケージ基板の半田バンプは更に小径化、狭ピッチ化が求められている。このため、半田ボールは直径 200 πιΦ未満の砂粒よりも小径となり、上述したボール整列用マスクとスキージを併用する方法では、半田バンプの高さのばらつきがでて品質が低下して、た。

[0005] 即ち、半田ボールが小径ィ匕すると、表面積に対する重量比が小さくなり、分子間力による半田ボールの吸着現象が生じる。従来技術では、凝集しやすい半田ボールをスキージを接触させて送るため、半田ボールを傷つけ一部に欠けが生じる。半田ボールの一部が欠けると、各接続パッド上で半田バンプの体積が異なるようになるので、上述したように半田バンプの高さにばらつきが生じる。体積の小さい半田バンプが存在すると、その半田バンプに熱応力が集中するために、接続信頼性が低下する。

[0006] また、プリント配線板の表面は平坦ではない。特に、ビルドアップ多層配線板では表面の凹凸が大きい。プリント配線板にボール整列用マスクを載置すると、プリント配線板の凹凸に沿って、ボール整列用マスクにも窪んだ部分ができる。直径 200 /ζ πιΦ 未満の半田ボールを扱う際には、図 23 (B)に示すように窪んだ部分ができたボール整列用マスク 116上では、スキージ 124が窪みに追従できずに半田ボール 78sを上力も押すようになって潰してしまい、搬送が困難になる。この対策のためにスキージを柔らかい材質で構成したとしても、図 23 (C)に示すように、スキージ 124の先端部分が曲がり、その部分に半田ボール 78sが入り込み潰れてしまう。このようにスキージを用いる方法では、直径 200 πιΦ未満の半田ボールを接続パッド上に正常な半田ボリュームで搭載することが困難になった。

[0007] 本発明の目的は、直径 200 μ πιΦ未満の半田ボールを接続パッドへ確実に搭載することができる半田ボール搭載方法及び半田ボール搭載装置を提供することにある。課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成するため、請求項 1の発明は、プリント配線板の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、ボール整列用マスクの上方に、該ボール整列用マスクに対向する開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させることを技術的特徴とする。

[0009] 請求項 2の発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であって、

プリント配線板の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクと、ボール整列用マスクの上方に位置し、開口部から空気を吸引することで開口部直下に半田ボールを集合させる筒部材と、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備えることを技術的特徴とする。

[0010] 請求項 3の発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であって、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備え、前記筒部材の開口部下端と前記ボール整列用マスクとの間のタリァランスを、前記筒部材の移動方向に対する前後方向と左右方向とで異ならしたことを技術的特徴とする。

[0011] 請求項 8の発明は、プリント配線板の接続パッド領域の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

前記ボール整列用マスクとの間のクリアランスが移動方向に対する前後方向と左右方向とで異なる開口部下端を備える筒部材を、ボール整列用マスクの上方に位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させることを技術的特徴とする。

[0012] 上記目的を達成するため、請求項 9の発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載する半田ボール搭載装置であって、プリント配線板の電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクと、ボール整列用マスクの上方に位置し、開口部から空気を吸引することで開口部直下に半田ボールを集合させる筒部材と、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の電極へ落下させる移動機構と、を備え、

前記筒部材の少なくとも半田ボール接触部位を導電性部材により構成したことを技術的特徴とする。

[0013] 請求項 13の発明は、プリント配線板の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボーノレをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

ボール整列用マスクの上方に、該ボール整列用マスクに対向する開口部を備える導電性筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、

[0014] 上記目的を達成するため、請求項 14の発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッド領域の各接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であつて、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備え、前記筒部材の開口部が略矩形であって、当該開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さに対して 1. 1〜4倍とし、

前記開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さに対して 1. 1〜4倍としたことを技術的特徴とする。

[0015] 請求項 17の発明は、プリント配線板の接続パッド領域の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

開口部が略矩形であって、当該開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さに対して 1. 1〜4倍とし、前記開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さに対して 1. 1〜4倍とした筒部材を、ボール整列用マスクの上方に位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、

[0016] 上記目的を達成するため、請求項 18の発明は、プリント配線板のソルダーレジスト層の開口力も露出する電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載するための半田ボール搭載方法であって、

ソルダーレジスト層の表面を平坦ィ匕し、

ボール整列用マスクの上方に、開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールをボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ搭載させることを技術的特徴とする。

[0017] 請求項 19の発明は、プリント配線板のソルダーレジスト層の開口力も露出する電極に、半田バンプとなる半田ボールを搭載するための半田ボール搭載方法であって、ソルダーレジスト層の表面を平坦ィ匕し、

平坦ィ匕されたソルダーレジスト層の上方に、開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のソルダーレジスト層上に半田ボールを集合させ、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ソルダーレジスト層の上に集合させた半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ搭載させることを技術的特徴とする。発明の効果

[0018] 請求項 1の半田ボール搭載方法、請求項 2の半田ボール搭載装置、請求項 8の半田ボール搭載方法によれば、ボール整列用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部力空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボールをボール整列用マスクの上を移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる。このため、微細な半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。また、半田ボールを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールに傷を付けることなく接続パッドに搭載でき、半田バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。また、非接触のため、半田ボールの凝集が起こり難いので、接続パッド上に確実に 1個の半田ボールを搭載できる。

[0019] 請求項 3の半田ボール搭載装置、請求項 8の半田ボール搭載方法では、筒部材下端の開口部とボール整列用マスクとの間のクリアランスは、筒部材の移動方向に対して前後方向と左右方向で異なっているため、クリアランスを介して流れ込む気流により 4方向（前後、左右)から半田ボールへ加わる力が不均一になる。そのため、気流により集合させられる筒部材内で、半田ボール相互の衝突頻度が下がり、半田ボールがボール整列用マスクの開口内へ落下し易くなる。その他、半田ボールの欠けが減少し、半田バンプボリュームが安定しやすい。

[0020] 請求項 4の半田ボール搭載装置では、筒部材下端の開口部とボール整列用マスクとの間のクリアランスは、筒部材の移動方向に対する前後のクリアランスが左右のクリアランスに対して広いため、半田ボールを、筒部材の移動に伴い進行方向に向力つて前後に動かすことができる。即ち、筒部材の移動に伴って半田ボールが移動するが、筒部材が静止状態力移動状態になると、先ず、半田ボールは、筒部材の中央位置よりも後側へ相対位置が一旦変わった後、後方力の気流によって中央位置を追い越して前側へ来る。その後、前方からの気流によって後側へ向かう。即ち、筒部材の移動に伴い、半田ボール力筒部材の中央位置力進行方向に向かって前後、前後に動くことになり、ボール整列用マスクの開口内に落下し易くなる。

[0021] 請求項 5の半田ボール搭載装置では、筒部材の開口部を略矩形としてあるため、半田ボールを矩形状に集合させ、略矩形形状の接続パッド領域内の接続パッドに半田ボールを効率的に搭載することができる。

[0022] 請求項 6の半田ボール搭載装置では、筒部材をプリント配線板の幅に対応させて複数並べてあるため、複数の筒部材を、列方向に対して垂直方向へ送るだけで、半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。ここで、接続パッド領域は、図 8中の 75Aの領域であって、最外周に位置する接続パッドを含み、その面積が最小となる矩形領域を言う。なお、図 13 (C)に示すように接続パッド 75が矩形状に配置されていない場合の x、 yは、最外周の接続パッドを含み接続パッド領域 75Aの矩形面積が最小となるように設定する。

[0023] 請求項 7の半田ボール搭載装置では、吸引筒によりボール整列用マスク上に残った半田ボールを回収できるので、余剰の半田ボールが残り、故障等の障害の原因となることがない。

[0024] 請求項 9の半田ボール搭載装置によれば、ボール整列用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部力空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボールをボール整列用マスク上を移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる。このため、微細な半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。また、半田ボールを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールに傷を付けることなく接続パッドに搭載でき、半田バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。

[0025] ここで、半田ボールをボール整列用マスク上を移動させて送る際に、相互の衝突により半田ボールが帯電しても、筒部材の少なくとも半田ボール接触部位を導電性部材により構成してあるので、小径で軽量な半田ボール力静電気により筒部材へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0026] 請求項 10では、筒部材を導電性金属により構成してあるので、小径で軽量な半田ボールが帯電しても、静電気により筒部材へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0027] 請求項 11では、筒部材を導電性の可撓性部材により構成してあるので、小径で軽量な半田ボールが帯電しても、静電気により筒部材へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0028] 請求項 12では、筒部材を榭脂の表面に金属膜を配置してあるので、小径で軽量な半田ボールが帯電しても、静電気により筒部材へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0029] 請求項 13では、半田ボールをボール整列用マスク上に移動させて送る際に、相互の衝突により半田ボールが帯電しても、筒部材が導電性であるので、小径で軽量な半田ボールが、静電気により筒部材へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0030] 請求項 14の半田ボール搭載装置及び請求項 17の半田ボール搭載方法によれば、ボール整列用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部から空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボールをボール整列用マスクの上を移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる。このため、微細な半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。また、半田ボールを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールに傷を付けることなく接続パッドに搭載でき、半田バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。また、非接触のため、半田ボールの凝集が起こり難いので、接続パッド上に確実に 1個の半田ボールを搭載できる。

[0031] また、筒部材の開口部を略矩形としてあるため、半田ボールを略矩形状に集合させ、略矩形形状の接続パッド領域内の接続パッドに半田ボールを効率的に搭載することができる。ここで、筒部材の開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さを、接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さに対して 1. 1〜4倍とし、開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さを、接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さに対して 1. 1〜4倍としてあるので、プリント配線板の接続パッド領域に半田ボールを集めることができる。ここで、 1. 1倍未満となると、接続パッド領域の外周部の接続パッドに半田ボールを搭載できなくなる。 4倍を越えると、筒部材の中央部に半田ボールが集まらず、接続パッド領域の中心部の接続パッドに半田ボールを搭載できなくなる。

[0032] 請求項 15の半田ボール搭載装置によれば、（開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さ) / (接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さ）を、（開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さ） / (接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さ）よりも大きくしてある。このため、略矩形形状の接続パッド領域に対して、筒部材の移動方向に長くなるように半田ボールを集めることができ、略矩形形状の接続パッド領域内の接続パッドに半田ボールを効率的に搭載することができる。

[0033] 請求項 16の半田ボール搭載装置では、筒部材とボール整列用マスクとの間の風速を 5〜35m/secにしてあるため、接続パッド領域上に適切に半田ボールを集め、接続パッドに半田ボールを効率的に搭載することができる。ここで、風速が 5mZsec未満では、筒部材の外周部に半田ボールが集中するため、接続パッド領域の中心部に位置する接続パッド領域上に半田ボールを搭載することが難しくなる。一方、風速が 35mZsecを越えると、筒部材の中心部に半田ボールが集中するため、接続パッド領域の外周部に位置する接続パッド領域上に半田ボールを搭載することが難しくなる。ここで、接続パッド領域は、図 8中の 75Aの領域であって、最外層に位置する接続パッドを含み、その面積が最小となる矩形領域を言う。なお、図 13 (C)に示すように接続パッド 75が矩形状に配置されていない場合、最外周の接続パッドを含み接続パッド領域 75Aの矩形面積が最小となるように接続パッド領域を設定する。

[0034] 請求項 18の半田ボール搭載装置によれば、ボール整列用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部力空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に送ることで、集合させた半田ボールをボール整列用マスクの上を移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる。このため、微細な半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。また、半田ボールを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールに傷を付けることなく接続パッドに搭載でき、半田バンプの高さを均一にすることができる。また、非接触なため、半田ボールの凝集が起こり難いので、接続パッド上に確実に 1個の半田ボールを搭載できる。

[0035] ここで、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも、半硬化又は乾燥状態のソルダーレジスト層の表面を平坦部材で押圧して、当該表面を平坦ィ匕するため、プリント配線板上のボール整列用マスクの表面も平坦になるので半田ボールを、該ボール整列用マスク上を容易に移動することができる。このため、半田ボールを接続パッド上に 1個の半田ボールを載置させることができる。

[0036] 請求項 19では、半硬化又は乾燥状態のソルダーレジスト層の表面を平坦部材で押圧して平坦化し、平坦ィ匕したソルダーレジスト層の上方に筒部材を位置させ筒部材の開口部力空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に送ることで、プリント配線板上を、半田ボールを移動させ、接続パッドに 1個の半田ボールを載置させることができる。ボール整列用マスクを用いないため、プリント配線板側ソルダーレジスト層の開口が微細になっても、ボール整列用マスクの開口との位置ズレの問題を無くすことが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

[0037] 先ず、本発明の実施例に係る半田ボール搭載方法及び搭載装置を用いて製造する多層プリント配線板 10の構成について、図 6及び図 7を参照して説明する。図 6は、該多層プリント配線板 10の断面図を、図 7は、図 6に示す多層プリント配線板 10に IC チップ 90を取り付け、ドータボード 94へ載置した状態を示している。図 6に示すように多層プリント配線板 10では、コア基板 30の両面に導体回路 34が形成されている。コァ基板 30の上面と裏面とはスルーホール 36を介して接続されている。

[0038] 更に、コア基板 30の導体回路 34の上に層間榭脂絶縁層 50を介して導体回路層を形成する導体回路 58が形成されている。導体回路 58は、バイァホール 60を介して導体回路 34と接続されている。導体回路 58の上に層間榭脂絶縁層 150を介して導体回路 158が形成されている。導体回路 158は、層間榭脂絶縁層 150に形成されたバイァホール 160を介して導体回路 58に接続されている。

[0039] バイァホール 160、導体回路 158の上層にはソルダーレジスト層 70が形成されており、該ソルダーレジスト層 70の開口 71にニッケルめっき層 72及び金めつき層 74を設けることで、接続パッド 75が形成されている。上面の接続パッド 75上には半田バンプ 78Uが、下面の接続パッド 75上には BGA (ボールグリッドアレー） 78Dが形成されている。

[0040] 図 7中に示すように、多層プリント配線板 10の上面側の半田バンプ 78Uは、 ICチップ 90のランド 92へ接続される。一方、下側の BGA78Dは、ドータボード 94のランド 9 6へ接続されている。

[0041] 図 8は、多数個取り用の多層プリント配線板 10Aの平面図である。多層プリント配線板 10Aは、接続パッド領域 75Aを備える個々の多層プリント配線板 10を、図中の一点鎖線で切断することで切り分ける。図 5は、多数個取り用の多層プリント配線板 10 Aに半田バンプを形成する工程の説明図であり、図 8中の Y1— Y1断面図に相当する。図 5 (A)に示すように表面のソルダーレジスト層 70の開口 71に接続パッド 75を形成した多層プリント配線板 10Aの表面にフラックス 80を印刷する。図 5 (B)に示すように多層プリント配線板 10Aの上側の接続パッド 75上に後述する半田ボール搭載装置を用いて微少な半田ボール 78s (例えば日立金属社製、タムラ社製、直径 40 μ m Φ以上、 200 μ m未満）を搭載する。ファイン化対応のため直径 200 μ πιΦ未満の半田ボールが望ましい。直径 40 μ πιΦ未満では半田ボールが軽すぎるため接続パッド上に落下しない。一方、直径 200 /ζ πιΦを越えると逆に重すぎるため筒部材内に半田ボール^^合させることができず、半田ボールが載っていない接続パッドが存在するようになる。本発明では、直径 40 μ πι Φ〜直径 200 μ πι Φ未満の半田ボールを使う意義が高い。この範囲ではファインィ匕に有利である。また、吸着ヘッドで半田ボールを吸着して接続パッド上に半田ボールを搭載する方法では、半田ボールが小さいので吸着するのが困難になるため、実施例の方法の優位性が明らかになる。

[0042] その後、図 5 (C)に示すように多層プリント配線板 10Aの下側の接続パッド 75上に、従来技術 (例えば、特許 1975429号）に係る吸着ヘッドで通常径 (直径 250 m)の半田ボール 78Lを吸着して載置する。その後、リフロー炉で過熱し、図 6に示すように多層プリント配線板 10Aの上側に 60 μ m以上 200 μ m未満のピッチで半田バンプ 7 8Uを、例えば 500個〜 30000個（接続パッド数に相当）、下側に 2mmピッチで BGA 78Dを、例えば 250個形成する。特に接続パッド数が 2000以上になると、接続パッド領域が大きくなるため、本発明の方法を適用する意義が高い。これは、非接触のためバンプの高さが安定し、高さの低い半田バンプが発生し難いので、接続信頼性の高いプリント配線板にすることができる。なお、 60 /z mピッチ未満となると、そのピッチに適した半田ボールを製造するのが困難になる。 200 mピッチ以上となると、本方法においても何ら問題なく製造できるが、従来技術の方法でも製造可能である。更に、図 7に示すように、多数個取り用の多層プリント配線板 10Aを個片の多層プリント配線板 10に切り分けてから、リフローにより半田バンプ 78Uを介して ICチップ 90を搭載させた後、 ICチップ 90を搭載した多層プリント配線板 10を、 BGA78Dを介してドータボード 94へ取り付ける。

[0043] 図 5 (B)を参照して上述した多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径 200 μ m Φ未満）な半田ボール 78 sを搭載する半田ボール搭載装置について、図 1を参照して説明する。

図 1 (Α)は、本発明の一実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図 1 (B)は、図 1 (A)の半田ボール搭載装置を矢印 Β側力も見た矢視図である。

[0044] 半田ボール搭載装置 20は、多層プリント配線板 10Aを位置決め保持する ΧΥ Θ吸引テーブル 14と、該 XY 0吸引テーブル 14を昇降する上下移動軸 12と、多層プリント配線板の接続パッド 75に対応する開口を備えるボール整列用マスク 16と、ボール整列用マスク 16上を移動する半田ボールを誘導する搭載筒 (筒部材) 24と、搭載筒 24 に負圧を与える吸引ボックス 26と、余剰の半田ボールを回収するための吸着ボール除去筒 61と、該吸着ボール除去筒 61に負圧を与える吸引ボックス 66と、回収した半田ボールを保持する吸着ボール除去吸引装置 68と、ボール整列用マスク 16をクランプするマスククランプ 44と、搭載筒 24及び吸着ボール除去筒 61を X方向へ送る X方向移動軸 40と、 X方向移動軸 40を支持する移動軸支持ガイド 42と、多層プリント配線板 10を撮像するためのァライメントカメラ 46と、搭載筒 24下にある半田ボールの残量を検出する残量検出センサ 18と、残量検出センサ 18により検出された残量に基づき半田ボールを搭載筒 24側へ供給する半田ボール供給装置 22と、を備える。図 1に示す半田ボール搭載装置 20では、搭載筒 24及び吸着ボール除去筒 61を X方向へ送る X方向移動軸 40のみ示した力 Y方向へ送る移動機構を備えることも可能である

[0045] 図 8の平面図に示すように多数個取り用の多層プリント配線板 10Aの上に、半田ボール搭載装置 20の搭載筒 24及び吸着ボール除去筒 61は、個々の接続パッド領域 75Aに対応させて Y方向へ複数並べてある。なお、ここでは、 1の接続パッド領域 75 Aに 1の搭載筒 24を対応させたが、搭載筒 24を複数の接続パッド領域 75Aに対応した大きさにしてもよい。ここで、 Y方向は便宜的であり、 X方向に並べても良い。 ΧΥ Θ 吸引テーブル 14は、半田ボールの搭載される多層プリント配線板 10を位置決め、吸着、保持、補正する。ァライメントカメラ 46は、 ΧΥ Θ吸引テーブル 14上の多層プリント配線板 10のァライメントマークを検出し、検出された位置に基づき、多層プリント配線板 10とボール整列用マスク 16との位置が調整される。残量検出センサ 18は光学的な手法により半田ボールの残量を検出する。

[0046] 引き続き、半田ボール搭載装置 20による半田ボールの搭載工程について図 2〜図 4 を参照して説明する。

(1)多層プリント配線板の位置認識、補正

図 2 (A)に示すように多数個取り用の多層プリント配線板 10Aのァライメントマーク 34 Mをァライメントカメラ 46により認識し、ボール整列用マスク 16に対して多層プリント配線板 10Aの位置を XY 0吸引テーブル 14によって補正する。即ち、ボール整列用マスク 16の開口 16aがそれぞれ多層プリント配線板 10Aの接続パッド 75に対応するように位置調整する。

[0047] (2)半田ボール供給

図 2 (B)に示すように半田ボール供給装置 22から半田ボール 78sを搭載筒 24側へ定量供給する。なお、予め搭載筒内に供給しておいても良い。

[0048] (3)半田ボール搭載

図 3 (A)に示すように、ボール整列用マスク 16の上方に、該ボール整列用マスクとの所定のクリアランス (例えば、ボール径の 0. 5〜4倍)を保ち搭載筒 24を位置させ、吸引部 24bから空気を吸引することで、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を 5m/s ec〜35m/secにして、当該搭載筒 24の開口部 24A直下のボール整列用マスク 16上に半田ボール 78s 合させた。

[0049] その後、図 3 (B)、図 4 (A)及び図 8に示すように、図 1 (B)及び図 1 (A)に示す多層プリント配線板 10Aの Y軸沿って並べられた搭載筒 24を、 X方向移動軸 40を介して X軸に沿って水平方向へ送る。これにより、ボール整列用マスク 16の上に集合させた半田ボール 78sを搭載筒 24の移送に伴い移動させ、ボール整列用マスク 16の開口 16aを介して、半田ボール 78sを多層プリント配線板 10Aの接続パッド 75へ落下、搭載させて行く。これにより、半田ボール 78sが多層プリント配線板 10A側の全接続パッド上に順次整列される。

[0050] (4)付着半田ボール除去

図 4 (B)に示すように、搭載筒 24により余剰の半田ボール 78sをボール整列用マスク 16上に開口 16aの無い位置まで誘導した後、吸着ボール除去筒 61により吸引除去する。

[0051] (5)基板取り出し

ΧΥ Θ吸引テーブル 14から多層プリント配線板 10Aを取り外す。

[0052] 実施例 1及び後述する実施例 2— 5の半田ボール搭載方法、半田ボール搭載装置 2 0によれば、ボール整列用マスク 16の上方に搭載筒 24を位置させ、該搭載筒 24の吸引部 24Bから空気を吸引することで半田ボール 78sを集合させ、搭載筒 24を水平方向に送ることで、集合させた半田ボール 78sをボール整列用マスク 16の上を移動させ、ボール整列用マスク 16の開口 16aを介して、半田ボール 78sを多層プリント配線板 10Aの接続パッド 75へ落下させる。このため、微細な半田ボール 78sを確実に多層プリント配線板 10Aの全ての接続パッド 75に搭載させることができる。また、半田ボール 78sを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボ一ルを傷を付けることなく接続パッド 75に搭載でき、半田バンプ 78Uの高さを均一にすることができる。このため、 IC等の電子部品の実装性、実装後のヒートサイクル試験、高温'高湿試験等の耐環境試験に優れる。更に、製品の平面度に依存しないので、表面に起伏の多、プリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。また、微少な半田ボールを確実に接続パッド上に載置することができるので、接続パッドピッチが 60〜 150 μ mピッチでソルダーレジストの開口径力 0〜1 00 μ mのプリント配線板においても全てのバンプにおいてバンプ高さが安定した半田バンプとすることができる。

[0053] 実施例 1及び後述する実施例 2— 5では、吸引力により半田ボールを誘導するため、半田ボールの凝集、付着を防止することができる。更に、搭載筒 24の数を調整することで、種々の大きさのワーク（ワークシートサイズの多層プリント配線板）に対応することができるので、多品種、少量生産にも柔軟に適用することが可能である。

[0054] 実施例 1及び後述する実施例 2— 5の半田ボール搭載装置では、図 1 (B)に示すように搭載筒 24をワーク (ワークシートサイズの多層プリント配線板)の幅に対応させて Y 方向へ複数並べてあるため、複数の搭載筒 24を、列方向に対して垂直方向（X方向 )へ送るだけで、半田ボールを確実に多層プリント配線板 10Aの全ての接続パッド 7 5に搭載させることができる。

[0055] 更に、実施例 1及び後述する実施例 2— 5では、吸着ボール除去筒 61によりボール整列用マスク 16上に残つた半田ボール 78sを回収できるので、余剰の半田ボールが残り、故障等の障害の原因となることがない。

[0056] [実施例 1]

(1)プリント配線板の作製

出発材料として両面銅張積層板 (例えば、日立化成工業株式会社製 MCL-E-6 7)を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法 (例えば、 2000年 6月 20日日刊工業新聞社発行の「ビルドアツプ多層プリント配線板」（高木清著)で層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、 ICと電気的に接続するための 120 /ζ πιΦ、 150 /z m ピッチ、 50 X 50個 (格子状配置)からなる接続パッド領域を形成した。その上に市販のソルダーレジストを形成し、接続パッド上に、写真法で Φ 90 mの開口を形成した。ここで、バイァホール力成る接続パッド（バイァホールの直上に半田バンプを形成 )は、フィルドビアが好ましぐその凹み量、凸量（図 12参照）は、導体回路 158の導体厚さに対し、 5〜5 μ mの範囲が望ましい。フィルドビアの凹み量が 5 μ mを越える（一 5 m)と、半田ボールとフィルドビア力もなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプとするとき濡れ性が悪くなり、半田内にボイドを卷き込んだり、未搭載（ミツシングバンプ）になりやすい。一方、 5 /z mを越えると導体回路 158の厚みが厚くなるので、ファインィ匕に向かない。

その上に市販のソルダーレジストを形成し (膜厚 20 m)、接続パッドを露出させるため、接続パッド上のソルダーレジストに、写真法で 90 πιΦの開口を形成した。

[0057] (2)半田ボール搭載

(1)で作製したプリント配線板の表面 (IC実装面）に市販のロジン系フラックスを塗布した。その後上述した本願発明の半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのァライメントマークを CCDカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクを位置合わせした。ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に 110 m φの開口を有する Ni製のメタルマスクを用いた。メタルマスクの厚みは、半田ボールの 1/4〜3/4が好ましい。ここでは、 Ni製のメタルマスクを用いた力 SUS製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。尚、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して 1. 1〜1. 5倍が好ましい。次に、接続パッド領域に対応した大きさ (接続パッドが形成されている領域に対して 1. 1〜4倍)で、高さ 200 mmの SUS製の搭載筒を半田ボール径の 0. 5〜4倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径 80 μ πιΦの Sn63Pb37半田ボール（日立金属社製）を載せた。

[0058] 実施例 1では、半田ボールに SnZPb半田を用いた力 Snと Ag、 Cu、 In、 Bi、 Zn等の群力も選ばれる Pbフリー半田であってもよい。そして、搭載筒上部より空気を吸引して、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を 5〜35mZsecに調整して、搭載筒内に集合させた。その後、搭載筒を移動速度 10〜40mmZsecで送って半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。次に、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去した後、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置から別個に取り外した。最後に、前記（2)で半田ボールを搭載したプリント配線板を 230度に設定してあるリフローに投入して半田バンプとした。

[0059] [実施例 2]

引き続き、実施例 2について図 9及び図 10を参照して説明する。上述した実施例 1では、搭載筒 24の下端開口部 240と整列用マスク 16とのクリアランス (ギャップ）は一定に形成されていた。これに対して、実施例 2では、クリアランスが搭載筒 24の移動方向に対して、前後方向と左右方向で異なっている。図 9 (A)は搭載筒 24を進行方向側から見た正面図であり、図 9 (B)は側面図であり、図 9 (C)は搭載筒 24を上方から見た平面図である。搭載筒 24は立方形状に構成され、進行方向前面側の前壁 24 F、及び、後壁 24Rと、ボール整列用マスク 16との間の Gaplは、進行方向左右の右壁 24r、及び、左壁 241とボール整列用マスク 16との間の Gap2よりも大きくなるように構成されている。即ち、右壁 24r及び左壁 241が、前壁 24F及び後壁 24Rよりも下方へ延在するように構成されてヽる。

[0060] 図 10 (A)は、搭載筒のクリアランスが前後、左右で等しい場合の半田ボールの動きを説明する模式図である。図 10 (A)に示すように搭載筒のクリアランスが前後、左右で等しい場合には、クリアランスを介して流れ込む気流により 4方向（前後、左右)から半田ボール群 78Gへ加わる力が均一になり、気流により集合させられる搭載筒 24内、特に中央位置で、半田ボール相互の衝突頻度が高まり、マスクの開口 16a内に落下し難くなる。

[0061] 図 10 (B)は、実施例 2での搭載筒のクリアランスが前後、左右で異なる際の半田ボールの動きを説明する模式図である。クリアランスが前後方向と左右方向で異なっていれば、クリアランスを介して流れ込む気流により 4方向（前後、左右)から半田ボール群 78Gへ加わる力が不均一になり、気流により集合させられる搭載筒 24内で、半田ボール相互の衝突頻度が下がり、マスクの開口 16a内に落下し易くなる。なお、前後のクリアランスを介して流入する風速と、左右のクリアランスを介して流入する風速とは測定の結果、ほとんど変わらないことが分力つた。即ち、クリアランスに依っては、ほとんど風速は変わらないが、風量が変わり、仕事量が変化することが分力つた。

[0062] 図 9 (C)に示すように搭載筒 24の前後のクリアランスは左右のクリアランスに対して広い方がよい。前後クリアランスが左右に対して広い場合には、半田ボールを、搭載筒 24の移動に伴、搭載筒 24内にぉ、て、進行方向に対して前後に動かすことができる。即ち、図 9 (C1)に示すように搭載筒 24が静止していると、搭載筒内の中央部に半田ボールは集合している力搭載筒 24を図中左側へ移動させると、搭載筒 24の移動に遅れて半田ボール群 78Gが移動するため、先ず、図 10 (C2)に示すように半田ボール群 78Gは、搭載筒 24の中央位置よりも後側へ相対位置がー且変わる。その後、半田ボール群 78Gは、後方からの気流によって中央位置を追い越して前側へ来る（図 10 (C3) )。更にそれから、前方からの気流によって後側へ向かう。即ち、搭載筒 24の移動に伴い、半田ボール群 78G力搭載筒 24の中央位置力も進行方向に向力つて前後、前後と動くことになり、マスクの開口 16a内に落下し易くなる。

[0063] 実施例 2の半田ボール搭載装置では、搭載筒 24の開口部を略矩形としてあるため、図 10 (C1)に示すように半田ボールを略矩形状の半田ボール群 78Gとして集合させ、図 8中に示す略矩形形状の接続パッド領域 75A内の個々の接続パッド 75に半田ボールを効率的に搭載することができる。なお、実施例 2の半田ボール搭載装置 20 では、搭載筒 24の開口部を略矩形に形成したが、円筒形状、楕円形状で、前後のクリアランスと左右のクリアランスとを異ならしめることも可能である。

[0064] [実施例 1の評価試験]

以下、上述した搭載筒 24の前後、左右のクリアランスの等しい実施例 1の半田ボール搭載方法により製造した半田バンプと、従来技術の方法により製造した半田バンプ (比較例 1)との比較試験を行った結果について説明する。

[比較例 1]

比較例 1にお、ては、半田ボールを接続パッドに供給する方法を変更させた以外は実施例 1と同様である。

つまり、従来技術の方法を用い、スキージを用いて半田ボールを送って、ボール搭載用の開口部から半田ボールを落下させて接続パッドに半田ボールを搭載した。

[0065] [評価試験]

リフロー後において、ソルダーレジスト上からのバンプ高さをランダムに 50個、 KEYE NCE社製レーザー顕微鏡 VX— 8500により測定した。尚、比較例 1では接続パッド上にバンプが搭載されていない接続パッド (ミツシングバンプ）があった。ミツシングバンプは測定対象力除外した。

[0066] [結果]

バンプ高さバンプ高さバラツキ

実施例 1 35. 22 μ ηι 1. 26

比較例 1 32. 64 4. 18

この結果から、同じ半田ボールを用いても、本願発明の実施例 1ではバンプ高さが高ぐバンプ高さのバラツキが小さいことが分る。これは、実施例 1では、半田ボールがスキージ等で削られることがないので、初期の半田ボールそのままのボリュームを維持して接続パッドに搭載されるからである。

[0067] また、実施例 1及び比較例 1で得られたプリント配線板を 500個準備し ICを搭載した。 IC搭載基板の導通チェックを行ない、その実装歩留りを求めた。その結果は、実施例 1のプリント配線板では 90%であったのに対して、比較例 1では 3%であった。その後良品からサンプルを各 10個ランダムに取りだし、—55 X 5分 125 X 5分のヒートサイクル試験を 1000回行な、、プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対面)から IC を介して再びプリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗の変化量を測定した。接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗初期値の接続抵抗) Z初期値の接続抵抗） X 100である。この値が 10%を越えると不良となる。

不良の個数良品率

実施例 1 0 100%

比較例 1 10 0%

この結果より、実施例 1では、バンプ高さのバラツキが小さいため、バンプにおける接続信頼性が高いことがわかる。それに対して、比較例 1の方法では信頼性を保証できる良品は 0%である。

[0068] [実施例 2の評価試験]

以下、図 9、図 10を参照して上述した搭載筒 24の前後、左右のクリアランスの異なる実施例 2の半田ボール搭載方法と、上記クリアランスの等しい実施例 1の半田ボール搭載方法と、従来技術の方法により製造した半田バンプ (前述した比較例 1)との比較試験を行った結果について説明する。

[0069] [実施例 1 1]

実施例 1—1においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 15mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 15mm (Gapl = Gap2)とし、実施例 1に準じ作成した。ここで、前、後、右、左は搭載筒の進行方向に対しての前後、左右である。

[0070] [実施例 1 2]

実施例 1—2においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 2mm、 Gap2右 =G ap2左 =0. 2mm (Gapl = Gap2)とし、実施例 1に準じ作成した。

[0071] [実施例 2— 1]

実施例 2—1においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 18mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 15mm (Gapl = 1. 2 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0072] [実施例 2— 2]

実施例 2— 2においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 225mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 15mm (Gapl = 1. 5 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0073] [実施例 2— 3]

実施例 2— 3においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 3mm、 Gap2右 =G ap2左 =0. 15mm (Gapl = 2 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0074] [実施例 2— 4]

実施例 2— 4においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 6mm、 Gap2右 =G ap2左 =0. 15mm (Gapl =4 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0075] [実施例 2— 5]

実施例 2— 5においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 24mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 2mm (Gapl = l. 2 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0076] [実施例 2— 6]

実施例 2— 6においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 4mm、 Gap2右 =G ap2左 =0. 2mm (Gapl = 2 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0077] [実施例 2— 7]

実施例 2— 7においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 75mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 25mm (Gapl = 3 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0078] [実施例 2— 8]

実施例 2— 8においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 = 1. 2mm、 Gap2右 =G ap2左 =0. 3mm (Gapl =4 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0079] [実施例 2— 9]

実施例 2— 9においては、搭載筒 24の Gapl前 =0. 18mm、 Gapl後 =0. 2mm、 Gap2右 =0. 15mm、 Gap2左 =0. 14mmとし、実施例 2に準じ作成した。

[0080] [実施例 2— 10]

実施例 2— 10においては、搭載筒 24の Gapl前 =0. 4mm、 Gapl後 =0. 45mm, Gap2右 =0. 2mm、 Gap2左 =0. 15mmとし、実施例 2に準じ作成した。

[0081] [実施例 2— 11]

実施例 2— 11においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 06mm, Gap2右 = Gap2左 =0. 04mm (Gapl = 1. 5 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0082] [実施例 2— 12]

実施例 2— 12においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. lmm、 Gap2右 = Gap2左 =0. 08mm (Gapl = 1. 25 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0083] [実施例 2— 13]

実施例 2— 12においては、搭載筒 24の Gapl前 = Gapl後 =0. 08mm, Gap2右 = Gap2左 =0. lmm (Gap 1 = 0. 8 X Gap2)とし、実施例 2に準じ作成した。

[0084] (評価試験 1)

各実施例の半田ボール付きプリント配線板を 500個作成し、 ICを搭載した。 IC搭載基板の導通チェックを行い、その実装歩留まりを求めた。この結果を図 11中の図表中に示す。比較例 1では、 3%しか良品を得ることができな力つた。この結果から、搭載筒 24の前後のクリアランスと、左右のクリアランスとを異ならしめることで、収率を高めることができ、特に前後のクリアランスを左右のクリアランスよりも大きくすることで、収率を 100%まで高め得ることが分力つた。

[0085] (評価試験 2)

また、導通チェック試験で良品であった実施例 1及び実施例 2、比較例 1で得られたプリント配線板（N= 10)に対して 55 X 5分 125 X 5分のヒートサイクル試験を 10 00回行なヽ、プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対面)カゝら ICを介して再びプリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗の変化量を測定した。接続抵抗の変化量は、 ( (ヒートサイクル後の接続抵抗初期値の接続抵抗) Z初期値の接続抵抗） X 100である。この値が ± 3%未満を良品（図 11中：〇）、 3%〜10%または —3%〜― 10%を合格品（図 11中：△)、それ以外（10%を越え、あるいは— 10% 未満)を不良（図 11中： X )とした。この結果から、搭載筒 24の前後左右のクリアランスの少なくとも 1つを異ならせることで、電気特性を改善できることが明らかになった。これは、半田ボールの衝突頻度が減少することで、半田ボールの欠けが減少し、半田バンプのボリュームが安定したからではないかと推測している。また、 GaplZGap 2が 3以下の範囲では、風量が適切であるため、半田ボール同士の衝突による欠けが小さくなり、電気特性 (接続信頼性)を改善できるのではな、かと推測して、る。

[0086] [比較例 2]

比較例 2では、実施例 1において、半田ボールの代わりに半田ペーストを用いて半田バンプを形成した。

[0087] 実施例 1と比較例 2の半田バンプの高さ（ソルダーレジストから突出している高さ）をビ一コネ土製 WYKO「NT2000」で 500測定し、そのバラツキ（ σ )を算出した。その結果は以下の通りであった。

σ

実施例 1 1. 26

比較例 2 2. 84

[0088] また、実施例 1と比較例 2のプリント配線板に ICを実装し、 ICとプリント配線板間にァンダーフィルを充填して IC搭載プリント配線板とした。その後、 IC搭載プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対側）カゝら ICを介して再び IC搭載プリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗を測定し初期値とした。初期値測定後、 85°C X 8 0%の雰囲気中に 15hr放置したのち、 55°C X 5分 125°C X 5分を 1サイクルとするヒートサイクル試験を 1000回継続して行ヽ、再度接続抵抗を測定して接続信頼性を調べた。なお、接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗値初期値の接続抵抗値) Z初期値の接続抵抗値） X 100で表され、その値が ± 10%以内なら合格、それを越えると不良である。結果は、実施例 1が「合格」、比較例 2が「不良」でめつに。

[0089] [実施例 3]

以下本発明の実施例 3に係る半田ボール搭載方法及び搭載装置を用いて製造する多層プリント配線板 10の構成について説明する。第 3実施例の多層プリント配線板 1 0の構成は図 6及び図 7を参照して上述した第 1実施例と同様である。また、製造ェ程は図 5を参照して上述した第 1実施例と同様である。更に、実施例 3の半田ボール搭載装置は、搭載筒 24の構造を除いて図 1を参照して上述した第 1実施例とほぼ同様である。

[0090] 図 13 (A)は、図 8中の多層プリント配線板 10A上の接続パッド領域 75Aと実施例 3 の搭載筒 24とを拡大して示す説明図である。

搭載筒 24は、下端開口部 24A (図 2 (B)参照）が矩形に形成してある。このため、半田ボールを略矩形状に集合させ、略矩形形状の接続パッド領域 75A内の接続パッド 75に半田ボールを効率的に搭載することができる。ここで、当該開口部の搭載筒移動方向（X方向）に平行な辺（内壁の長さ） 24Xの長さ axを、接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に平行な辺 75Xの長さ Xに対して a ( l . 1〜4)倍に設定してある。一方、開口部の搭載筒移動方向に垂直 (Y方向）な辺（内壁長さ） 24Yの長さ byを、接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に垂直な辺 75Yの長さ yに対して b (l. 1〜4) 倍に設定してある。このため、プリント配線板の接続パッド領域 75Aに半田ボールを集めることができる。ここで、接続パッド領域は、図 13 (A)の 75Aの領域であって、最外周に位置する接続パッドを含み、その面積が最小となる矩形領域を言う。なお、図 13 (C)に示すように接続パッド 75が矩形状に配置されていない場合の x、 yは、最外周の接続パッドを含み接続パッド領域 75Aの矩形面積が最小となるように設定する。

[0091] また、実施例 3では、搭載筒 24の開口部の筒部材移動方向（X方向）に平行な辺 24 Xの長さ Z接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に平行な辺 75Xの長さ（倍率 a)を、開口部の搭載筒移動方向に垂直な辺 24Yの長さ Z接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に垂直な辺 75Yの長さ（倍率 b)よりも大きくしてある（a>b)。このため、図 1 3 (B)に示すように略矩形形状の接続パッド領域 75Aに対して、搭載筒 24の移動方向（X方向）に長くなるように半田ボール群 78Gを形成することができ、搭載筒 24を X 方向へ移動させた際に、略矩形形状の接続パッド領域 75A内の接続パッド 75に半田ボールを効率的に搭載することができる。

[0092] 実施例 3では、搭載筒 24が SUSステンレス、 Ni、 Cu等の導電性金属で構成され、半田ボール搭載装置 20側にアースされている。ここで、半田ボールをボール整列用マスク 16上に移動させて送る際に、相互の衝突により半田ボールが帯電しても、小径で軽量な半田ボールが、静電気により搭載筒 24へ付着することがなぐ半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。

[0093] 図 8の平面図に示すように多数個取り用の多層プリント配線板 10Aの上に、半田ボール搭載装置 20の搭載筒 24及び吸着ボール除去筒 61は、個々の接続パッド領域 75Aに対応させて Y方向へ複数並べてある。なお、ここでは、 1の接続パッド領域 75 Aに 1の搭載筒 24を対応させたが、搭載筒 24を複数の接続パッド領域 75Aに対応した大きさにしてもよい。ここで、 Y方向は便宜的であり、 X方向に並べても良い。 ΧΥ Θ 吸引テーブル 14は、半田ボールの搭載される多層プリント配線板 10を位置決め、吸着、保持、補正する。ァライメントカメラ 46は、 ΧΥ Θ吸引テーブル 14上の多層プリント配線板 10のァライメントマークを検出し、検出された位置に基づき、多層プリント配線板 10とボール整列用マスク 16との位置が調整される。残量検出センサ 18は光学的な手法により半田ボールの残量を検出する。

[0094] 第 3実施例の半田ボール搭載装置 20による半田ボールの搭載工程は、図 2〜図 4を参照して上述した第 1実施例と同様であるため説明を省略する。

[0095] [実施例 3— 1] (1)プリント配線板の作製

出発材料として両面銅張積層板 (例えば、日立化成工業株式会社製 MCL-E-6 7)を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法 (例えば、 2000年 6月 20日日刊工業新聞社発行の「ビルドアツプ多層プリント配線板」（高木清著)で層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、 ICへ電気的に接続するための接続パッド群を形成した。接続パッド群は、直径 120 πιΦの接続パッドを接続パッド領域（70mm² :10m m X 7mm)内に 2000個形成し、その大半が 150 μ mピッチで格子状に配置されている。ここで、バイァホール力も成る接続パッド (バイァホールの直上に半田バンプを形成）は、フィルドビアが好ましぐその凹み量、凸量（図 12参照）は、導体回路 158の導体厚さに対しー5〜5 μ mの範囲が望ましい。フィルドビアの凹み量が 5 μ mを越える（一 5 m)と、半田ボールとフィルドビア力もなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプとするとき濡れ性が悪くなり、半田内にボイドを卷き込んだり、未搭載（ミツシングバンプ）になりやすい。一方、 5 /z mを越えると導体回路 158の厚みが厚くなるので、ファインィ匕に向かない。

(2)半田ボール搭載

(1)で作製したプリント配線板の表面 (IC実装面）に市販のロジン系フラックスを塗布した。その後上述した本願発明の半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのァライメントマークを CCDカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクを位置合わせした。ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に直径 110 πιΦの開口を有する Ni製のメタルマスクを用いた。メタルマスクの厚みは、半田ボールの 1/4〜3/ 4が好ましい。ここでは、 Ni製のメタルマスクを用いた力 SUS製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。尚、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して 1. 1〜1. 5倍が好ましい。次に、接続パッド領域に対応した大きさ (接続パッドが形成されている領域に対して 1. 1〜4倍)で、高さ 20 Ommの SUS製の搭載筒を半田ボール径の 0. 5〜4倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径 80 μ πιΦの Sn63Pb37半田ボール（日立金属社製）を載せた。実施例 3—1では、半田ボールに SnZPb半田を用いた力 Snと Ag、 Cu、 In、 Bi、 Zn等の群力も選ばれる Pbフリー半田であってもよい。

[0097] そして、搭載筒上部の吸引部（5〜20πιπιΦ) 24Β (図 2 (B)参照）より空気を吸引し、次関係式を満たすことで、半田ボールを搭載筒内のボール整列用マスク上に集合させた。

「搭載筒とボール整列用マスク間の隙間の流速 >搭載筒内の風速、且つ、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速 (吸引部の風速は除く）」

上述の関係式を満足させるため、以下の主パラメーターを調整した。

パラメーター (1):搭載筒上部の吸引部 24bからの吸引量（2LZmin〜500LZmin

)

パラメーター (2) :搭載筒とボール整列用マスク間の隙間（半田ボール径の 0. 5〜2 . 5倍）

パラメーター (3)：搭載筒の下端開口部 24 (A)の面積 (図 2 (B)、図 13参照）ここで、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 5〜35mZsec、搭載筒内の風速は、 0. lmZsec〜2mZsecとすることができる。

[0098] その後、搭載筒を移動速度 20mmZsecで送って半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。実施例 3—1では、搭載筒 24が SUSステンレス、 Ni、 Cu等の導電性金属で構成され、半田ボール搭載装置 20側にアースされている。次に、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去したのち、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置力別個に取り外した。最後に、前記で作製したプリント配線板を 230度に設定してあるリフローに投入して半田ボール付きプリント配線板とした。

[0099] [実施例 3— 2]

実施例 3— 2は実施例 3— 1に準じてプリント配線板を作成し、半田ボールは直径 80 πιΦのものを用いた。但し、搭載筒 24は、図 14 (A)に示すように、黒円粉が混入された導電性榭脂製の搭載筒 24を用いた。ここで、導電性の可撓性榭脂を用いたが、この代わりに、金属粉が混入された導電性ゴム等を用いることもできる。実施例 3— 2 は、搭載筒 24の先端がボール整列用マスク 16と接触しても、該ボール整列用マスクを傷つけ難い利点がある。

[0100] [実施例 3— 3]

実施例 3— 3は実施例 3— 1に準じてプリント配線板を作成し、半田ボールは直径 80 μ πιΦのものを用いた。但し、搭載筒 24は、図 14 (B)に示すように、榭脂コア部材 2 1の表面にアルミ-ユーム等の導電性金属膜 23を蒸着等で被覆しものを用いた。実施例 3— 3は、搭載筒 24を廉価に製造できる利点がある。

[0101] [実施例 3— 4]

実施例 3— 4は実施例 3— 1に準じてプリント配線板を作成し、半田ボールは直径 80 μ πιΦのものを用いた。但し、搭載筒 24は、図 14 (C)に示すように、榭脂コア部材 2 1の下端及び内周面に銅箔等の導電性金属箔 23fを貼り付けたものを用いた。この導電性金属箔 23fは、図示しないアース線により半田ボール搭載装置 20本体側へアース接続されている。実施例 3— 4は、搭載筒 24を廉価に製造できる利点がある。

[0102] [参考例 3]

参考例 3は実施例 3—1に準じてプリント配線板を作成し、半田ボールは直径 80 m

Φのものを用いた。但し、搭載筒 24は、絶縁性の榭脂により構成した。

[0103] [比較例 3— 1]

実施例 3— 1において、直径 80 πιΦの半田ボールを、従来技術の如くボール整列用スキージを用いてプリント配線板に搭載した。

[0104] (評価試験）

各実施例 3— 1〜3— 3、参考例 3及び比較例 3— 1の半田ボール付きプリント配線板を 100個作成し、各プリント配線板の全接続パッド上の半田バンプの有無を確認した（X 10倍の顕微鏡)。そして、全接続パッドに半田バンプが形成されていたプリント配線板を良品とし、半田バンプが形成されてヽな、接続パッドがあったプリント配線板は不良とした。良品のプリント配線板数を数えて、収率とした（良品のプリント配線板数 ZlOO X 100%)。この結果は次の通りとなった。実施例 3 - 1 :収率 = 100%

実施例 3 - - 2 :収率 = 100%

実施例 3 - - 3 :収率 = 100%

実施例 3 - -4 :収率 = 100%

参考例 3 ：収率 = 70%

比較例 3 - 1 :収率 = 3°/c

[0105] 評価試験から、参考例 3と比べて、搭載筒 24の少なくとも半田ボール接触部位を導電性部材により構成することで収率を高め得ることが判明した。また、比較例 3—1のスキージを用いる方法では、直径 80 πιΦの半田ボールはプリント配線板へ搭載できないことが明らかになった。

[0106] [比較例 3— 2]

比較例 3— 2では、実施例 3—1において、半田ボールの代わりに半田ペーストを用いて半田バンプを形成した。

[0107] 実施例 3—1と比較例 3— 2の半田バンプの高さ（ソルダーレジストから突出している高さ）をビーコ社製 WYKO ΓΝΤ2000]で 500測定し、そのバラツキ（ σ )を算出した。その結果は以下の通りであった。

σ

実施例 3—1 1. 26

比較例 3— 2 2. 84

[0108] また、実施例 3— 1と比較例 3— 2のプリント配線板に ICを実装し、 ICとプリント配線板間にアンダーフィルを充填して IC搭載プリント配線板とした。その後、 IC搭載プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対側）カゝら ICを介して再び IC搭載プリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗を測定し初期値とした。初期値測定後、 85 °C X 80%の雰囲気中に 15hr放置したのち、— 55°C X 5分 125°C X 5分を 1サイクルとするヒートサイクル試験を 1000回継続して行ヽ、再度接続抵抗を測定して接続信頼性を調べた。なお、接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗値— 初期値の接続抵抗値) Z初期値の接続抵抗値） X 100で表され、その値が ± 10% 以内なら合格、それを越えると不良である。結果は、実施例 3—1が「合格」、比較例 3 2が「不良」であった。

[0109] [実施例 4]

以下本発明の実施例 4に係る半田ボール搭載方法及び搭載装置を用いて製造する多層プリント配線板 10の構成について説明する。第 4実施例の多層プリント配線板 1 0の構成は図 6及び図 7を参照して上述した第 1実施例と同様である。また、製造ェ程は図 5を参照して上述した第 1実施例と同様である。更に、実施例 4の半田ボール搭載装置は、搭載筒 24の構造を除いて図 1を参照して上述した第 1実施例とほぼ同様である。

[0110] 図 13 (A)は、図 8中の多層プリント配線板 10Aの接続パッド領域 75Aと実施例 4の搭載筒 24とを拡大して示す説明図である。

搭載筒 24は、下端開口部 24A (図 2 (B)参照）が矩形に形成してある。このため、半田ボールを略矩形状に集合させ、略矩形形状の接続パッド領域 75A内の接続パッド 75に半田ボールを効率的に搭載することができる。ここで、当該開口部の搭載筒移動方向（X方向）に平行な辺（内壁の長さ） 24Xの長さ axを、接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に平行な辺 75Xの長さ Xに対して a ( l . 1〜4)倍に設定してある。一方、開口部の搭載筒移動方向に垂直 (Y方向）な辺（内壁長さ） 24Yの長さ byを、接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に垂直な辺 75Yの長さ yに対して b (l. 1〜4) 倍に設定してある。このため、プリント配線板の接続パッド領域 75A上 (接続パッド領域上に位置するボール整列用マスク上）に半田ボールを集めることができる。ここで、 1. 1倍未満となると、図 15 (A)に示すように半田ボール群（半田ボールの集合体） 7 8Gが内側に集まり過ぎ、接続パッド領域 75Aの外周部の接続パッド 75に半田ボールを搭載できなくなる。 4倍を越えると、図 15 (B)に示すように搭載筒 24の中央部に半田ボールが集まらず、接続パッド領域 75Aの中心部の接続パッド 75に半田ボールを搭載できなくなる。ここで、図 13 (C)に示すように接続パッド 75が矩形状に配置されていない場合の x、 yは、最外周の接続パッドを含み接続パッド領域 75Aの矩形面積が最小となるように設定する。

[0111] また、実施例 4では、（搭載筒 24の開口部の筒部材移動方向（X方向）に平行な辺 2 4Xの長さ） Z (接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に平行な辺 75Xの長さ） =aを、（開口部の搭載筒移動方向に垂直な辺 24Yの長さ） Z (接続パッド領域 75Aの搭載筒移動方向に垂直な辺 75Yの長さ） =bよりも大きくしてある（a>b)。このため、図 13 (B)に示すように略矩形形状の接続パッド領域 75Aに対して、搭載筒 24の移動方向（X方向）に長くなるように半田ボール群 78Gを形成することができ、搭載筒 24を X方向へ移動させた際に、矩形形状の接続パッド領域 75A内の接続パッド 75に半田ボールを効率的に搭載することができる。

[0112] 図 8の平面図に示すように多数個取り用の多層プリント配線板 10Aの上に、半田ボール搭載装置 20の搭載筒 24及び吸着ボール除去筒 61は、個々の接続パッド領域 75Aに対応させて Y方向へ複数並べてある。なお、ここでは、 1の接続パッド領域 75 Aに 1の搭載筒 24を対応させたが、搭載筒 24を複数の接続パッド領域 75Aに対応した大きさにしてもよい。ここで、 Y方向は便宜的であり、 X方向に並べても良い。 ΧΥ Θ 吸引テーブル 14は、半田ボールの搭載される多層プリント配線板 10を位置決め、吸着、保持、補正する。ァライメントカメラ 46は、 ΧΥ Θ吸引テーブル 14上の多層プリント配線板 10のァライメントマークを検出し、検出された位置に基づき、多層プリント配線板 10とボール整列用マスク 16との位置が調整される。残量検出センサ 18は光学的な手法により半田ボールの残量を検出する。

[0113] 実施例 4の半田ボール搭載装置 20による半田ボールの搭載工程は、図 2〜図 4を参照して上述した実施例 1と同様であるため説明を省略する。

[0114] [実施例 4]

(1)プリント配線板の作製

出発材料として両面銅張積層板 (例えば、日立化成工業株式会社製 MCL-E-6 7)を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法 (例えば、 2000年 6月 20日日刊工業新聞社発行の「ビルドアツプ多層プリント配線板」（高木清著)で層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、 ICへ電気的に接続するための接続パッド群を形成した。接続パッド群は、 120 πιΦの接続パッドを接続パッド領域（70mm² :10mm X 7mm)内に 2000個形成し、その大半が 150 mピッチで格子状に配置されている。ここで、バイァホール力成る接続パッド（バイァホールの直上に半田バンプを形成）は、フィルドビアが好ましぐその凹み量、凸量（図 12参照）は、導体回路 158の導体厚さに対し一 5〜5 mの範囲が望まし!/、。フィルドビアの凹み量が 5 m (— 5 m) を越えると、半田ボールとフィルドビア力もなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプとするとき濡れ性が悪くなり、半田内にボイドを卷き込んだり、未搭載 (ミツシングバンプ）になりやすい。一方、 5 /z mを越えると導体回路 158の厚みが厚くなるので、ファインィ匕に向かない。

[0115] (2)半田ボール搭載

(1)で作製したプリント配線板の表面 (IC実装面）に市販のロジン系フラックスを塗布した。その後上述した本願発明の半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのァライメントマークを CCDカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクを位置合わせした。ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に 110 πιΦの開口を有する Ni製のメタルマスクを用いた。メタルマスクの厚みは、半田ボールの 1/4〜3/4が好ましい。ここでは、 Ni製のメタルマスクを用いた力 SUS製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。尚、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して 1. 1〜1. 5倍が好ましい。次に、接続パッド領域に対応した大きさ (接続パッドが形成されている領域に対して 1. 1〜4倍)で、高さ 200 mmの SUS製の搭載筒を半田ボール径の 0. 5〜4倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径 80 μ πιΦの Sn63Pb37半田ボール（日立金属社製）を載せた。実施例 4 では、半田ボールに SnZPb半田を用いた力 Snと Ag、 Cu、 In、 Bi、 Zn等の群から選ばれる Pbフリー半田であってもよい。

[0116] そして、搭載筒上部の吸引部（5〜20πιπιΦ) 24Β (図 2 (B)参照）より空気を吸引し、次関係式を満たすことで、半田ボールを搭載筒内のボール整列用マスク上に集合させた。

「搭載筒とボール整列用マスク間の隙間の流速 >搭載筒内の風速、かつ、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速 (吸引部の風速は除く）」

パラメーター (1)：搭載筒上部の吸引部からの吸引量（ 2LZmin〜 500LZmin) パラメーター (2) :搭載筒とボール整列用マスク間の隙間（半田ボール径の 0. 5〜2 . 5倍）

パラメーター (3)：搭載筒の下端開口部 24 (A)の面積 (図 2 (B)、図 9参照） [0117] ここで、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 5〜35mZsec、搭載筒内の風速は、 0. lmZsec〜2mZsecとすることができる。また、搭載筒の大きさ（図 13参照）は、接続パッド領域 (電子部品搭載領域)を等倍に拡大した大きさにする必要はな!ヽ。接続パッド領域に対する搭載筒の拡大倍率は、移動方向側が大きいほうが好ましい。このように、搭載筒が移動方向に対して大きくなると、図 13 (B)を参照して上述したように半田ボールが移動方向に対して幅広に存在することとなるため、複数の半田ボールがボール整列用マスクの開口部に落下するチャンスが発生するので、半田ボールの搭載率が向上する。

[0118] その後、搭載筒を移動速度 20mmZsecで送って半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。次に、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去したのち、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置力も別個に取り外した。最後に、前記で作製したプリント配線板を 230度に設定してあるリフローに投入して半田ボール付きプリント配線板とした。

[0119] [実施例 4 1]

実施例 4—1は実施例 4に準じて作成し、半田ボールは直径 80 πιΦのものを用いた。なお、ノッド数は、 2000から 4000に変更した。その結果、接続パッド領域が 130 (75X= 13mm、 75Y= 10mm、図 13 (A)参照） mm²となった。また、ボール搭載にお V、て、上述した主パラメーターを以下のように調整した。

(1) 吸引量 = 25LZmin (吸引部の径： 6. 5mm Φ)

(2) 隙間 =0. 2〜0. 3mm

(3) ^ P B¾= 1170mm² (24X= 39 : a = 3, 24Y= 30 :b = 3) この結果、搭載筒とボール整列用マスク間の風速が l l〜17mZsecであり、搭載筒内の風速が 0. 65mZsec以下となった。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、搭載筒内の風速は半田ボールの自然落下速度未満（半田ボールの自然落下速度未満 >搭載筒内の風速)であることも確認できた。

[0120] [実施例 4 2]

実施例 4— 2は、実施例 4—1において、 a, bを a=b= l . 1とした。ノラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 11〜17 m/sec、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0121] [実施例 4 3]

実施例 4— 3は、実施例 4—1において、 a, bを a=b=4とした。パラメーター (1)を実施例 4 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m /sec,搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0122] [実施例 4 4]

実施例 4 4は、実施例 4—1において a, bを a= 3、 b= l . 1とした。また、パラメータ一 (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 5〜： LOmZsec、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0123] [実施例 4 5]

実施例 4 5は、実施例 4 1において a, bを a=4、 b= l . 1とした。また、パラメータ一 (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 20〜25m/sec、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。 [0124] [実施例 4 6]

実施例 4— 6は、実施例 4—1において a, bを a=4、 b = 3とした。また、ノラメーター（ 1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 30 〜35m/sec、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度〉搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0125] [実施例 4 7]

実施例 4— 7は、実施例 4—1において、 a= 2、 b= l . 1とし、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/se c、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることち確認でさた。

[0126] [実施例 4 8]

実施例 4 8は、実施例 4—1において、 a= 3、 b= l . 1とし、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/se c、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自無落下速度 >搭載筒内の風速であることち確認でさた。

[0127] [実施例 4 9]

実施例 4— 9は、実施例 4—1において、 a=4、 b= l . 1とし、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/se c、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることち確認でさた。

[0128] [実施例 4 10]

実施例 4— 10は、実施例 4—1において、 a=4、 b = 3とし、ノラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/sec 、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸 Iされることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0129] [参考例 4 1]

参考例 4—1は、実施例 4—1において、 a, bを a = b= lとした。パラメーター (1)を実施例 4 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m /sec,搭載筒内の風速を 0. 65mZsec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0130] [参考例 4 2]

参考例 4— 2は、実施例 4—1において、 a, bを a=b = 5とした。パラメーター (1)を実施例 4 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m /sec,搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることち ½認できた。

[0131] [参考例 4 3]

参考例 4— 3は、実施例 4—1において a, bを a=b = 3とした。また、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 5m/sec 未満、搭載筒内の風速を 0. 65m/_sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0132] [参考例 4 4]

参考例 4—4は、実施例 4—1において a, bを a=b = 3とした。また、パラメ一夕一 (1) を実施例 4 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を 40〜 45m/sec、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることも確認できた。

[0133] [参考例 4 5]

参考例 4— 5は、実施例 4—1において、 a= l、 b= l . 1とし、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/se c、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることち確認でさた。

[0134] [参考例 4 6]

参考例 4— 6は、実施例 4—1において、 a= 5、 b= l. 1とし、パラメーター (1)を実施例 4— 1の範囲内で調整して、搭載筒とボール整列用マスク間の風速を l l〜17m/se c、搭載筒内の風速を 0. 65m/sec以下とした。また、吸引部から 1個も半田ボールが吸引されることがな力つたので、半田ボールの自然落下速度 >搭載筒内の風速であることち確認でさた。

[0135] [実施例 4 11〜20、参考例 4 7〜12]

実施例 4—1〜： LO,参考例 4 1〜6において、使用した半田ボールを 40 πιΦとした。その変更に伴い、ソルダーレジストの膜厚を 10 μ m、ソルダーレジストの開口を 45 /ζ πιΦ、ボール整列用マスクの開口を 50 /ζ πιΦとした。また、搭載用筒内の風速を 0. lm/secに調整した。それ以外は、各実施例 4、各参考例 4に準じ作製した。

[0136] [実施例 4 21〜30、参考例 4 13〜18]

実施例 4—1〜： LO,参考例 4 1〜6において、使用した半田ボールを 150 πιΦ とした。その変更に伴い、接続パッドを 200 μ πιΦ、ソルダーレジストの開口を 170 μ πιΦ、ボール整列用マスクの開口を 200 πιΦとした。また、接続パッドは、大半を 2 50 mピッチで、接続パッド数を減らして接続パッド領域を 130mm²以内に形成した。それ以外は各実施例 4、各参考例 4に準じ作成した。

[0137] [実施例 4 31〜40、参考例 4 19〜24]

実施例 4—1〜： L0,参考例 4 1〜6において、使用した半田ボールを 180 πιΦとした。その変更に伴い、接続パッドを 250 πιΦ、ソルダーレジストの開口を 220 μ m Φ、ボール整列用マスクの開口を 250 /ζ πιΦとした。また、接続パッドは、大半を 300 mピッチで、接続パッド数を減らして接続パッド領域を 130mm²以内に形成した。それ以外は各実施例 4、各参考例 4に準じ作成した。

[0138] [比較例 4 1] 実施例 4 1において、半田ボール搭載方法を変更し、 80 πιΦの半田ボールを、従来技術の如くボール整列用スキージを用いてプリント配線板に搭載した。

[0139] [比較例 4 2]

実施例 4—11において、半田ボール搭載方法を変更し、 40 πιΦの半田ボールを、従来技術の如くボール整列用スキージを用いてプリント配線板に搭載した。

[0140] [比較例 4 3]

実施例 4— 21において、半田ボール搭載方法を変更し、 150 πιΦの半田ボールを、従来技術の如くボール整列用スキージを用いてプリント配線板に搭載した。

[0141] [比較例 4 4]

実施例 4— 31において、半田ボール搭載方法を変更し、 180 πιΦの半田ボールを、従来技術の如くボール整列用スキージを用いてプリント配線板に搭載した。

[0142] [比較例 4 5]

比較例 4— 5では、実施例 4—1において、半田ボールの代わりに半田ペーストを用いて半田バンプを形成した。

[0143] (評価試験）

各実施例 4、参考例 4及び比較例 4の半田ボール付きプリント配線板を 100個作成し、各プリント配線板の全接続パッド上の半田バンプの有無を確認した（X 10倍の顕微鏡)。そして、全接続パッドに半田バンプが形成されていたプリント配線板を良品とし、半田バンプが形成されていない接続パッドがあったプリント配線板は不良とした。良品のプリント配線板数を数えて、収率とした（良品のプリント配線板数 Z100 X 100 %)。この結果を図 16及び図 17中の図表に示す。

[0144] a及び bを 1. 1〜4倍とすることで収率を高め得ることが分力つた。また、 aを bよりも大きくすることで、収率を更に高め得ることが明らかになった。一方、搭載筒とボール整列用マスクとの間の風速を 5〜35mZsecに調整することで、接続パッドに半田ボールを効率的に搭載できることができることが分力つた。

[0145] 比較例 4の収率と本発明の収率を比較すると、半田ボール 40〜150 /ζ πιΦのとき、本発明の意義が高いことが分かる。

[0146] 実施例 4—1と比較例 4— 5の半田バンプの高さ（ソルダーレジストから突出している高さ）をビーコ社製 WYKO ΓΝΤ2000]で 500測定し、そのバラツキ（ σ )を算出した。その結果は以下の通りであった。

σ

実施例 4—1 1. 26

比較例 4 5 2. 84

[0147] また、実施例 4— 1と比較例 4— 5のプリント配線板に ICを実装し、 ICとプリント配線板間にアンダーフィルを充填して IC搭載プリント配線板とした。その後、 IC搭載プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対側）カゝら ICを介して再び IC搭載プリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗を測定し初期値とした。初期値測定後、 85 °C X 80%の雰囲気中に 15hr放置したのち、 55°C X 5分 125°C X 5分を 1サイクルとするヒートサイクル試験を 1000回継続して行ヽ、再度接続抵抗を測定して接続信頼性を調べた。なお、接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗値— 初期値の接続抵抗値) Z初期値の接続抵抗値） X 100で表され、その値が ± 10% 以内なら合格、それを越えると不良である。結果は、実施例 4—1が「合格」、比較例 4 5が「不良」であった。

[0148] [実施例 5]

以下本発明の実施例 5に係る半田ボール搭載方法及び搭載装置を用いて製造する多層プリント配線板 10の構成について説明する。第 5実施例の多層プリント配線板 1 0の構成は図 6及び図 7を参照して上述した第 1実施例と同様である。また、実施例 5 の半田ボール搭載装置は、図 1を参照して上述した第 1実施例とほぼ同様である。

[0149] 図 5 (A)に示す多層プリント配線板 10Aの製造方法について図 18及び図 19を参照して説明する。図 18 (A)に示す多層プリント配線板 30の表面にソルダーレジスト層 7 0を設け、これを半硬化させる（図 18 (B) )。このソルダーレジスト層 70には、多層プリント配線板 30の導体回路 158に起因する凹凸 (差分 XI)が有る（図 18 (B)の一部を拡大して示す図 20参照）。そして、半硬化状態のソルダーレジスト層 70の両面に PE Tフィルム 73を貼り付け、 PETフィルム 73を介して圧力をカ卩えてソルダーレジスト層 7 0の表面を平坦ィ匕する（図 18 (C) )。その後、開口に対応する円パターン 69aの描かれたフォトフィルム 69を密着させて載置し、紫外線で露光する（図 19 (A) )。その後、現像処理してから、 80°Cで 1時間、 120°Cで 1時間、 150°Cで 3時間の条件で加熱処理して、接続パッドの形成位置に対応した開口（開口径： 100 μ m) 71を有するソルダーレジスト層 70を形成する（図 19 (B) )。開口 71内の接続パッド 75上に、ニッケルめっき膜 72及び金めつき膜 74を形成する（図 19 (C) )。

[0150] 以降は、実施例 1と同様に図 5 (A)に示すように表面のソルダーレジスト層 70の開口 71に接続パッド 75を形成した多層プリント配線板 10Aの表面にフラックス 80を印刷する。図 5 (B)に示すように多層プリント配線板 10Aの上側の接続パッド 75上に前述した半田ボール搭載装置を用いて微少な半田ボール 78s (例えば日立金属社製、タムラ社製、直径 40 πιΦ以上、 200 πιΦ未満）を搭載する。ファインィ匕対応のため直径 200 μ πιΦ未満の半田ボールが望ましい。直径 40 μ πιΦ未満では半田ボールが軽すぎるため接続パッド上に落下しない。一方、直径 200 πιΦ以上になると逆に重すぎるため筒部材内に半田ボールを集合させることができず、半田ボールが載つていない接続パッドが存在するようになる。本発明では、直径 40 πιΦ〜直径 200 μ πιΦ未満の半田ボールを使う意義が高い。この範囲ではファインィ匕に有利である。また、吸着ヘッドで半田ボールを吸着して接続パッド上に半田ボールを搭載する方法では、半田ボールが小さいので吸着するのが困難になるため、実施例 5の方法の優位性が明らかになる。

[0151] その後、図 5 (C)に示すように多層プリント配線板 10Aの下側の接続パッド 75上に、従来技術 (例えば、特許 1975429号）に係る吸着ヘッドで通常径 (直径 250 /ζ πιΦ) の半田ボール 78Lを吸着して載置する。その後、リフロー炉で過熱し、図 6に示すように多層プリント配線板 10Aの上側に 60 μ m以上 200 μ m未満のピッチで半田バンプ 78Uを、例えば 2000〜30000個、下側に 2mmピッチで BGA78Dを、例えば 250 個形成する。 60 mピッチ未満となると、そのピッチに適した半田ボールを製造するのが困難になる。 200 mピッチ以上になると、本方法においても何ら問題なく製造できるが、従来技術の方法でも製造可能である。更に、図 8に示すように、多数個取り用の多層プリント配線板 10Aを個片の多層プリント配線板 10に切り分けてから、リフローにより半田バンプ 78Uを介して ICチップ 90を搭載させた後、 ICチップ 90を搭載した多層プリント配線板 10を、 BGA78Dを介してドータボード 94へ取り付ける。 [0152] 実施例 5の半田ボール搭載装置 20による半田ボールの搭載工程は、図 2〜図 4を参照して上述した実施例 1と同様であるため説明を省略する。

[0153] 実施例 5では、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも、半硬化又は乾燥状態のソルダーレジスト層の表面を PETフィルム等の平坦部材で押圧して平坦ィ匕するため、プリント配線板上のボール整列用マスクの表面も平坦になり、該ボール整列用マスク上を移動させて半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。

[0154] [実施例 5— 1]

(1)プリント配線板の作製

出発材料として両面銅張積層板 (例えば、日立化成工業株式会社製 MCL-E-6 7)を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法 (例えば、 2000年 6月 20日日刊工業新聞社発行の「ビルドアツプ多層プリント配線板」（高木清著)で層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、 ICへ電気的に接続するための接続パッド群を形成した。ここで、バイァホール力もなる接続パッド (バイァホールの直上に半田バンプを形成）は、フィルドビアとし、その凹み量、凸量（図 12参照）は、導体回路 158の導体厚さに対し、 5〜5 μ mの範囲が望ましい。フィルドビアの凹み量が 5 μ mを越える（ 5 m)と、半田ボールとフィルドビア力もなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプとするとき濡れ性が悪くなり、半田内にボイドを卷き込んだり、未搭載 (ミツシングバンプ）になりやすい。一方、 5 /z mを越えると導体回路 158の厚みが厚くなるので、ファイン化に向かない。また、後述する平坦化も難しくなる。接続パッド群は、 1 20 πιΦ、導体厚： 15 m〜20 μ mの接続パッドを接続パッド領域（70mm²： 10mm X 7mm)内に 2000個形成し、その大半が 150 μ mピッチで格子状に配置されている

[0155] 接続パッドを形成した面にスクリーン印刷法により市販のソルダーレジストインクを下記の印刷条件で印刷により形成した。

ソルダーレジストインク: RPZ— 1 (日立化成工業社製）

スクリーン版：ポリエステル繊維製スキージ速度： 100〜200mmZ秒

その後、 50度で 10分乾燥したのち、もう一方の面にも同条件でソルダーレジストインクを印刷し、 60〜70度で 20〜25分乾燥して半硬化状態のソルダーレジスト層を形成した。その後、接続パッド領域の一部の凹凸を表面粗さ計 (例えば、東京精密機器社製 rsURFCOM480Aj、ビーコネ土製 WYKO「NT2000」 )で測定した（測定数は 5)。「凹凸測定部と凹凸量:接続パッド上ソルダーレジスト層表面の高さと隣接する非接続パッド部（導体回路の無い部分)ソルダーレジスト層表面高さの界面を測定し（図 1 8 (B)、及び図 18 (B)の測定部を拡大して示す図 20参照）、その高さ差を凹凸量（図中 XI)とする」。図表中には測定値の最小値 (min)と最大値 (max)を示す。

[0156] 次いで、ソルダーレジスト層の両面に PETフィルムを貼付し、 PETフィルムを介してソルダーレジスト層に圧力をかけてソルダーレジスト表面を平坦ィ匕した。その際の条件は、プレス温度： 30〜100°C、プレス圧： 1. 0〜： L0MPa、プレス時間： 20秒〜 5分が望ましい。 30°C未満だと、ソルダーレジストが硬いので平坦ィ匕が困難となる。一方、 1 00°Cを越えると、軟化し過ぎ、プレスすると、ソルダーレジストの厚みが薄くなり過ぎる。プレス圧が 1. OMPa未満だと平坦化が難しぐ lOMPaを越えると、ソルダーレジストの厚みの維持と、平坦ィ匕の両立が難しい。プレス時間が 20秒未満であると、平坦ィ匕が難しぐ 5分を超えるとソルダーレジストの厚みが薄くなる。実施例 5では、プレス温度： 80°C、プレス圧： 5MPa、プレス時間： 2分で行った。その後のソルダーレジスト表面の形状を図 18 (C)に示す。凹凸量の測定点は図 18 (B)と同点である。ソルダーレジスト層の平坦ィ匕した表面に対して、円パターン (マスクパターン）が描画された厚さ 5 mmのフォトマスクフィルム（図示せず）を密着させて載置し、 lOOOmjZcm²の紫外線で露光し、炭酸ナトリウムで現像処理した。そしてさらに、 80°Cで 1時間、 120°Cで 1 時間、 150°Cで 3時間の条件で加熱処理して、接続パッドの形成位置に対応した開口（開口径： 100 μ πιΦ)を有する硬化状態のソルダーレジスト層を形成した。

[0157] (2)半田ボール搭載

(1)で作製したプリント配線板の表面 (IC実装面）に市販のロジン系フラックスを塗布した。その後上述した本願発明の半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのァライメントマークを CCDカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクを位置合わせした。ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に 110 πιΦの開口を有する Ni製のメタルマスクを用いた。メタルマスクの厚みは、半田ボールの 1/4〜3/4が好ましい。ここでは、 Ni製のメタルマスクを用いた力 SUS製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。尚、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して 1. 1〜1. 5倍が好ましい。次に、接続パッド領域に対応した大きさ (接続パッドが形成されている領域に対して 1. 1〜4倍)で、高さ 200 mmの SUS製の搭載筒を半田ボール径の 0. 5〜4倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径 80 μ πιΦの Sn63Pb37半田ボール（日立金属社製）を載せた。実施例 5 1では、半田ボールに SnZPb半田を用いた力 Snと Ag、 Cu、 In、 Bi、 Zn等の群力も選ばれる Pbフリー半田であってもよい。

[0158] そして、搭載筒上部の吸引部（5〜20πιπιΦ) 24Β (図 2 (B)参照）より空気を吸引し、半田ボールを搭載筒内のボール整列用マスク上に集合させた。

[0159] その後、搭載筒を移動速度 20mmZsecで送って半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。実施例 5—1では、搭載筒 24が SUSステンレス、 Ni、 Cu等の導電性金属で構成され、半田ボール搭載装置 20側にアースされている。次に、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去したのち、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置力別個に取り外した。最後に、前記で作製したプリント配線板を

230度に設定してあるリフローに投入して半田ボール付きプリント配線板とした。

[0160] 半田バンプとしたのち、半田バンプを介して ICチップを実装し、その後、 ICチップとソルダーレジスト間に市販のアンダーフィル剤を充填し硬化し、 IC搭載プリント配線板とした。

[0161] [実施例 5— 2]

実施例 5— 2では、実施例 5—1において、接続パッド数を 2000から 4000、電子部品搭載エリア (接続パッド領域)面積を 70mm²から 130mm²〖こ変更した。

[0162] [実施例 5— 3] 実施例 5— 3では、実施例 5—1において、接続パッド数を 2000から 10000、電子部品搭載エリア面積を 70mm²から 310mm²に変更した。

[0163] [実施例 5— 4]

実施例 5— 4では、実施例 5—1において、接続パッド数を 2000から 30000、電子部品搭載エリア面積を 70mm²から 1200mm²に変更した。

[0164] [実施例 5— 5〜8]

実施例 5— 5〜8では、実施例 5— 1〜4において、ソルダーレジストの平坦ィ匕条件を圧力 5Mpa、時間 2分、温度 60度に変更した。

[0165] [実施例 5— 9〜 12]

実施例 5— 9〜12では、実施例 5— 1〜4において、ソルダーレジストの平坦ィ匕条件を圧力 3Mpa、時間 2分、温度 80度に変更した。

[0166] [実施例 5— 13〜16]

実施例 5— 13〜16では、実施例 5— 1〜4において、ソルダーレジストの平坦ィ匕条件を圧力 lMpa、時間 2分、温度 80度に変更した。

[0167] [実施例 5— 17]

実施例 5— 17は、実施例 5—1と同様である力ソルダーレジスト厚さを 25 mとし、 8

Ο /ζ πιΦの半田ボールを用いた。そして、ボール整列用マスクを用いることなく半田ボールをプリント配線板上に直接移動させて搭載した。即ち、図 21 (A)に示すプリント配線板の開口 71内にフラックス 80を充填し、図 21 (Β)に示すように、プリント配線板

10Aの上に搭載筒 24を移送させ、半田ボール 78sを開口 71内に搭載した。

[0168] [比較例 5— 1〜4]

比較例 5— 1〜4では、実施例 5— 1〜4において、ソルダーレジストの平坦ィ匕を行わなかった。

[0169] [比較例 5— 5]

比較例 5— 5では、実施例 5—1において、半田ボールの代わりに半田ペーストを用いて半田バンプを形成した。

[0170] (評価試験）

1 :異常バンプの観察半田バンプ形成後、 10倍の顕微鏡で半田バンプの大きさを全半田バンプ観察した。その結果、 2個以上の半田ボール力なる異常バンプの有無を観察した。全半田バンプ中、異常バンプが 1バンプあっても Xとした。全バンプとも、 1個の半田ボール力もなる半田バンプであった場合を〇とした。

[0171] 2 : HAST試験

実施例 5— 1〜17、比較例 5— 1〜4に従って製造した IC搭載プリント配線板につ V、て、独立したバンプ間に電圧をかけながら HAST試験（高温 ·高湿 ·バイアス試験： 85°C X 85%/3. 3V)に投入した。 50時間、 100時間、 150時間後に、電圧を印加してあったバンプ間の絶縁抵抗を測定した。測定結果が 10の 7乗 Ω以上であれば合格（〇）、未満であれば不良（X )である。なお、 50時間の HAST試験に耐えれば、実用上要求される性能を備える力 100時間耐え得ることがより望ましい。

[0172] 3 :ヒートサイクル試験

実施例 5— 1〜17、比較例 5— 1〜4に従って製造した IC搭載プリント配線板につヽて、 55。C X 5分 125。C X 5分のヒートサイクノレ試験を、 500回、 1000回、 150 0回行ヽ、 IC搭載プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対面)カゝら ICを介して再び I C搭載プリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗の変化量を測定し、接続信頼性を調べた。なお、接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗値初期値の接続抵抗値) Z初期値の接続抵抗値） X 100で表され、その値が ± 1 0%以内なら合格（〇）、それ以外を不良（X )とした。なお、 500回のヒートサイクル試験に耐えれば、実用上要求される性能を備える力 1000回耐え得ることがより望ましい。

[0173] 評価試験から、プリント配線板を平坦ィ匕することで、異常バンプの発生を防げる。更に、 HAST試験、ヒートサイクル試験での成績を改善できることが明らかになった。上述した凹凸量は、 0. 3〜6. 5 m力望ましく、さらに 0. 8〜5 /ζ πιが望ましぐ特に 0. 8〜3 /ζ πιが好ましい。凹凸量は実施例 5に限らず、上述したプレス圧力、プレス温度、プレス時間の範囲内で組み合わせることで、上記実施例 5以外の組み合わせでも実現可能である。 0. 3 /z m未満では半田ボール搭載に関しては問題が無いが、 ICとソルダーレジスト間に充填されるアンダーフィルとの密着力が低下し、接続信頼性や絶縁信頼性が低下すると推測している。一方、 7. O /z mを超えると、ソルダーレジスト表面にボール整列用マスクが追従せず、接続パッド表面からボール整列用マスクの開口部の表面 (接続パッド表面力も遠、側)までの距離のバラツキが大きくなるので、距離が大きな接続パッドでは 2個以上の半田ボールが搭載される。そのため異常バンプが生じ、接続パッド間で絶縁抵抗が低下してしまうと推測される。また、半田バンプに高いバンプと低いバンプとが共存すると、低いバンプに ICとプリント配線板の熱膨張係数差に起因する応力が集中するため、接続信頼性が低下すると考えている。

[0174] ソルダーレジストの平坦ィ匕方法としては、（1)ソルダーレジスト組成物を塗布後、それを乾燥または硬化する前（半硬化状態を含む）にソルダーレジスト層表面をスキージ、ブレード、ロールコーター、へら等でならすことにより行われる力あるいは、（2)ソルダーレジスト組成物を塗布または貼り付けた後、それを乾燥または硬化した後（半硬化状態を含む）にソルダーレジスト層表面をプレス、または研削、研磨することによつて行われるのが望ましい。

[0175] 特に、上記（2)にお、て、乾燥または硬化した後（半硬化）に、例えば PET等の榭脂フィルムを貼り付けた後に、榭脂フィルム上力もプレスすることで平坦ィ匕することが望ましい。プレス条件は、プレス温度： 30〜 100度、プレス圧： 1. 0〜： LOMPa、時間： 2 Osec〜3minの範囲内で行うのが好ましい。平坦化することで、 ICとソルダーレジスト間の間隔のバラツキが小さくなるので、アンダーフィルの充填性も良くなり、アンダーフィルな、のボイドも減少する。

[0176] ソルダーレジストは、市販品を使用することができ、例えば、日立化成工業社製: RP Z— 1、アサヒ化学研究所社製： DPR— 805GT7、太陽インキ製造社製： PSR— 400 0シリーズを使用できる。

[0177] 実施例 5—1と比較例 5— 5の半田バンプの高さ（ソルダーレジストから突出している高さ）をビーコ社製 WYKO ΓΝΤ2000]で 500測定し、そのバラツキ（ σ )を算出した。その結果は以下の通りであった。

σ

実施例 5—1 1. 26

比較例 5— 5 2. 84 [0178] また、実施例 5— 1と比較例 5— 5のプリント配線板に ICを実装し、 ICとプリント配線板間にアンダーフィルを充填して IC搭載プリント配線板とした。その後、 IC搭載プリント配線板の裏面 (IC実装面とは反対側）カゝら ICを介して再び IC搭載プリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗を測定し初期値とした。初期値測定後、 85 °C X 80%の雰囲気中に 15hr放置したのち、 55°C X 5分 125°C X 5分を 1サイクルとするヒートサイクル試験を 1000回継続して行ヽ、再度接続抵抗を測定して接続信頼性を調べた。なお、接続抵抗の変化量は、（(ヒートサイクル後の接続抵抗値— 初期値の接続抵抗値) Z初期値の接続抵抗値） X 100で表され、その値が ± 10% 以内なら合格、それを越えると不良である。結果は、実施例 5—1が「合格」、比較例 5 5が「不良」であった。

図面の簡単な説明

[0179] [図 1]図 1 (A)は、本発明の実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図 1 (B)は、図 1 (A)の半田ボール搭載装置を矢印 B側力も見た矢視図である。

[図 2]図 2 (A)は多層プリント配線板の位置決めの説明図であり、図 2 (B)は搭載筒への半田ボールの供給の説明図である。

[図 3]図 3 (A)は搭載筒による半田ボールの集合の説明図であり、図 3 (B)は搭載筒による半田ボールの集合、誘導の説明図である。

[図 4]図 4 (A)は半田ボールの接続パッドへの落下の説明図であり、図 B (B)は吸着ボール除去筒による半田ボールの除去の説明図である。

[図 5]図 5 (A)、図 5 (B)、図 5 (C)は多層プリント配線板の製造工程の説明図である。

[図 6]多層プリント配線板の断面図である。

[図 7]図 6に示す多層プリント配線板に ICチップを取り付け、ドータボードへ載置した状態を示す断面図である。

[図 8]図 8は多数個取り用の多層プリント配線板の平面図である。

[図 9]図 9 (A)、図 9 (B)、図 9 (C)は、実施例 2での搭載筒と整列用マスクとの間のタリァランスの説明図である。

[図 10]図 10 (A)は、搭載筒のクリアランスが前後、左右で等しい際の半田ボールの動きを説明する模式図であり、図 10 (B)は、実施例 2での搭載筒のクリアランスが前後、左右で異なる際の半田ボールの動きを説明する模式図であり、図 10 (C1)〜(C 3)は、搭載筒の前後クリアランス、左右クリアランスよりも大きい際の半田ボールの動きを説明する模式図である。

[図 11]実施例 2と比較例 2との評価結果を示す図表である。

[図 12]フィルドビアの凹凸量の説明図である。

[図 13]図 13 (A)は、実施例 3、実施例 4の接続パッド領域と搭載筒との対応を示す説明図であり、図 13 (B)は、搭載筒により集合された半田ボール群の説明図であり、図 13 (C)は接続パッド領域の別例の平面図である。

[図 14]図 14 (A)は実施例 3— 2の搭載筒の断面図であり、図 14 (B)は実施例 3— 3 の搭載筒の断面図であり、図 14 (B)は実施例 3— 4の搭載筒の断面図である。

[図 15]図 15 (A)は、実施例 4での a、bが 1. 1未満の搭載筒と半田ボール群との対応を示す説明図であり、図 15 (B)は、 a、 bが 4超の搭載筒と半田ボール群との対応を示す説明図である。

[図 16]実施例 4、参考例 4及び比較例 4の評価結果を示す図表である。

[図 17]実施例 4、参考例 4及び比較例 4の評価結果を示す図表である。

[図 18]図 18 (A)、図 18 (B)、図 18 (C)は実施例 5に係る多層プリント配線板の製造工程の説明図である。

[図 19]図 19 (A)、図 19 (B)、図 19 (C)は実施例 5に係る多層プリント配線板の製造工程の説明図である。

[図 20]図 18 (B)中の多層プリント配線板を拡大して示す断面図である。

[図 21]図 21 (A)は、実施例 5—1のプリント配線板の断面図であり、図 21 (B)は、該プリント配線板への半田ボールの搭載の説明図である。

[図 22]実施例 5及び比較例 5の評価結果を示す図表である。

[図 23]図 23 (A)、図 23 (B)、図 23 (C)は、従来技術のボール整列用マスクを用いる半田ボールの搭載を示す模式図である。

符号の説明

10 プリント配線板 12 上下移動軸

14 ΧΥ Θ吸引テーブル 16 ボール整列用マスク 16a 開口

20 半田ボール搭載装置

22 半田ボーノレ供給装置

24 搭載筒 (筒部材）

24X、 24Y 辺

26 吸引ボックス

40 X方向移動軸

42 移動軸支持ガイド

46 ァライメントカメラ

61 吸着ボール除去筒

66 吸引ボックス

68 吸着ボール除去吸引装置

73 PETフィルム

75 接続パッド、

75X、 75Y 辺

78s 半田ボーノレ

80 フラックス

Gap l 前後のクリアランス

Gap 2 左右のクリアランス

23 導電性金属膜

23f 導電性金属箔

Claims

請求の範囲

[1] プリント配線板の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

ボール整列用マスクの上方に、該ボール整列用マスクに対向する開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させることを特徴とする半田ボール搭載方法。

[2] 半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であって、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備えることを特徴とする半田ボール搭載装置。

[3] 半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であって、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備え、前記筒部材の開口部下端と前記ボール整列用マスクとの間のタリァランスを、前記筒部材の移動方向に対する前後方向と左右方向とで異ならしたことを特徴とする半田ボール搭載装置。

[4] 前記筒部材の開口部の移動方向に対する前記前後方向のクリアランスを前記左右方向のクリアランスよりも大きくしたことを特徴とする請求項 3の半田ボール搭載装置。

[5] 前記筒部材の開口部を略矩形としたことを特徴とする請求項 3又は請求項 4の半田ボール搭載装置。

[6] 前記筒部材をプリント配線板の幅に対応させて複数並べたことを特徴とする請求項 2

〜請求項 5のいずれ力 1の半田ボール搭載装置。

[7] 前記ボール整列用マスク上に残つた半田ボールを回収するための吸引筒を備えることを特徴とする請求項 2〜請求項 6のいずれ力 1の半田ボール搭載装置。

[8] プリント配線板の接続パッド領域の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

前記ボール整列用マスクとの間のクリアランスが移動方向に対する前後方向と左右方向とで異なる開口部下端を備える筒部材を、ボール整列用マスクの上方に位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下のボール整列用マスク上に半田ボールを集合させ、前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させることを特徴とする半田ボール搭載方法。

[9] 半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載する半田ボール搭載装置であって、

プリント配線板の電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクと、ボール整列用マスクの上方に位置し、開口部から空気を吸引することで開口部直下に半田ボールを集合させる筒部材と、

前記筒部材の少なくとも半田ボール接触部位を導電性部材により構成したことを特徴とす半田ボール搭載装置。

[10] 前記筒部材を導電性金属により構成したことを特徴とする請求項 9の半田ボール搭載装置。

[11] 前記筒部材を導電性の可撓性部材により構成したことを特徴とする請求項 9の半田ボール搭載装置。

[12] 前記筒部材を榭脂の表面に金属膜を配置することにより構成したことを特徴とする請求項 9の半田ボール搭載装置。

[13] プリント配線板の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

[14] 半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッド領域の各接続パッドに搭載する半田ボール搭載装置であって、

前記筒部材を水平方向に移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる移動機構と、を備え、前記筒部材の開口部が略矩形であって、

当該開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さに対して 1. 1〜4倍とし、

前記開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さを、前記接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さに対して 1. 1〜4倍としたことを特徴とする半田ボール搭載装置。

[15] 前記開口部の筒部材移動方向に平行な辺の長さ Z前記接続パッド領域の筒部材移動方向に平行な辺の長さが、前記開口部の筒部材移動方向に垂直な辺の長さ Z前記接続パッド領域の筒部材移動方向に垂直な辺の長さよりも大きくしたことを特徴とする請求項 14に記載の半田ボール搭載装置。

[16] 前記筒部材とボール整列用マスクとの間の風速を 5〜35mZsecにしたことを特徴とする請求項 14又は請求項 15の半田ボール搭載装置。

[17] プリント配線板の接続パッド領域の接続パッドに対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の接続パッドに搭載するための半田ボール搭載方法であって、

[18] プリント配線板のソルダーレジスト層の開口から露出する電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクを用い、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載するための半田ボール搭載方法であって、

ソルダーレジスト層の表面を平坦ィ匕し、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールをボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ搭載させることを特徴とする半田ボール搭載方法。

[19] プリント配線板のソルダーレジスト層の開口力露出する電極に、半田バンプとなる半田ボールを搭載するための半田ボール搭載方法であって、

ソルダーレジスト層の表面を平坦ィ匕し、

前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記ソルダーレジスト層の上に集合させた半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ搭載させることを特徴とする半田ボール搭載方法。

[20] 前記ソルダーレジスト層の表面の平坦ィ匕は、半硬化又は乾燥状態のソルダーレジスト層を平坦部材で押圧して行うことを特徴とする請求項 18又は請求項 19の半田ボール搭載方法。