WO2013058299A1

WO2013058299A1 - はんだバンプ形成方法および装置

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Publication number: WO2013058299A1
Application number: PCT/JP2012/076889
Authority: WO
Inventors: 彰高口; 勇佐藤; 孝名内; Issaku SATO (佐藤一策)
Original assignee: 千住金属工業株式会社
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-04-25
Also published as: CN104137242A; EP2770528A4; EP2770528A1; CN104137242B; JPWO2013058299A1; TW201325803A; US9511438B2; EP2770528A8; TWI552824B; EP2770528B1; KR20140101732A; KR101582210B1; JP5656097B2; US20150007958A1

Abstract

　微細量のはんだバンプの形成が可能であり、且つ、余分な溶融はんだによるブリッジ発生のおそれのない、はんだバンプ形成方法を提供する。　基板８上に配置された開口付きマスクにノズル部１６を接した、溶融はんだ供給用インジェクションヘッド１１が、供給作業終了後、冷却用ユニット１３から、作動を停止したヒータユニット１２を介した伝熱により強制冷却される。冷却された、インジェクションヘッド１１内の溶融はんだ１５は、インジェクションヘッド１１上昇時にノズル部１６から垂れ落ちない。

Description

はんだバンプ形成方法および装置

　本発明は、基板および電子部品等の構成要素にはんだバンプを形成する方法および装置に関する。

　セラミックスなどで形成された基板および電子部品はそのままでははんだ付けできない。そこで、基板および電子部品の表面にメッキ皮膜からなるパッドを設け、該パッドの上にはんだバンプ（こぶ）を形成する。その後、バンプを介したはんだ付けが行われる。

　はんだバンプ形成方法として従来多く用いられているのは、はんだペーストを用いる方法である。印刷機やディスペンサではんだペーストを電子部品のメッキ皮膜上に塗布した後、はんだペーストをリフロー加熱して溶融させ、バンプを形成させる。同様にして、基板上にバンプを形成することもできる。この方法は、コストが安い。しかしながら、微細な回路パターンに対応したバンプは形成できない。

　はんだボールを利用したバンプ形成方法もある。電子部品または基板のパッド上に微細なはんだボールを搭載し、これをリフロー加熱することによりバンプを形成させる。この方法は、微細な回路パターンに対応したバンプを形成することができる。しかしながら、はんだボール自体のコストが高いため、全体として高コストとなる。

　低コストで微細回路パターンに対応できるバンプを形成する方法として、ＩＭＳ（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｅｄ　Ｓｏｌｄｅｒ）法を利用することが注目されている。ＩＭＳ法においては、溶融はんだを収容する容器のノズル開口部から必要量の溶融はんだを非酸化雰囲気中で素子上に滴下する（特開昭５４－８２３４１号公報）。

　基板上を水平方向に走査するようにして複数箇所への溶融はんだの供給を効率よくしたはんだ付着装置も知られている（特願平２－０１５６９８号公報）。

　また、柔軟な素材で形成されたノズルヘッドにスリットを設けてこれをノズルとし、ノズルヘッド内部の溶融はんだに制御された不活性ガス圧を加えることによりノズルから溶融はんだを吐出し、導体パターンに対応した開口パターンを有するマスクの開口を通して必要量の溶融はんだを供給するようにしたものも知られている（特開平１１－０４０９３７号公報）　

特開昭５４－０８２３４１号公報特開平２－０１５６９８号公報特開平１１－０４０９３７号公報

　ＩＭＳ法を利用したはんだバンプ形成においては、電子部品または基板の実装面にバンプを形成するため、溶融はんだの供給量のコントロールが難しい。また、余剰の溶融はんだが好ましくないブリッジを形成するおそれがある。

　特許文献１の装置では、ノズル開口部を通過するロッド（ストッパ）が有するテーパ付き先端部とノズル開口部との間の隙間の変動量により滴下される溶融はんだ量をコントロールしている。しかし、かかるコントロール法では、一定の供給量を繰り返し再現することは難しい。また、微細量の溶融はんだの供給も難しい。

　特許文献２の装置では、基板上に供給された過剰な量の溶融はんだをブレードにより分断して所定量としている。したがって、この装置でも、微細量の溶融はんだの供給は難しい。また、供給作業後に大きな供給口から吐出している余剰の溶融はんだを処理する手段はとられていない。

　特許文献３の装置では、マスクの開口に溶融はんだを充填することで、基板への微細量の溶融はんだの供給を可能にしている。しかしながら、余剰溶融はんだの処理については対策がとられていない。すなわち、ノズルヘッドを作業後にマスクから持ち上げるときに、スリットノズルから既に吐出されている溶融はんだが同時に持ち上げられて飛散する可能性がある。また、既に吐出されている溶融はんだに引っ張られるようにして、ノズルヘッド内部の溶融はんだが新たに漏出するおそれがある。さらに、ノズルヘッドをマスクから持ち上げるときの力によってマスクと基板との間に隙間ができ、そこに未固化の溶融はんだが流動するおそれもある。いずれも、好ましくないブリッジを発生させる可能性がある。

　そこで本発明の課題は、微細量のはんだバンプの形成が可能であり、且つ、余分な溶融はんだによるブリッジ発生のおそれのない、はんだバンプ形成方法および装置を提供することにある。

　本発明によれば、
　はんだバンプ形成方法であって、
　上面にはんだバンプを形成されるべき構成要素であって、バンプを形成すべき位置に対応する位置に開口を有するマスクをその上面に配置された構成要素を、作業ステージ上へと搬入するステップと、
　第１のヒータユニットにより前記構成要素を予備加熱するステップと、
　インジェクションヘッドにして、内部に収容する溶融はんだを下部のノズルから供給可能となされたインジェクションヘッドを降下させ、前記構成要素上に配置された前記マスクの上面に接触させるステップと、
　第２のヒータユニットの上面と、前記構成要素の下面とを接触させ、既に予備加熱されている前記構成要素をその作業温度まで加熱するステップと、
　第３のヒータユニットにより、前記インジェクションヘッド内のはんだをその作業温度まで加熱するステップと、
　前記インジェクションヘッドが、前記マスク上をスライドしながら、作業温度にまで高められた溶融はんだを前記ノズルから吐出して前記マスクの前記開口内に流動させるとともに、前記マスクの上面の余剰溶融はんだを掻き取ることにより、前記マスクの前記開口内に溶融はんだを充填し、それによって前記構成要素上に所定量の溶融はんだを供給するステップと、
　前記インジェクションヘッドによる溶融はんだの供給が終了した後、前記第２のヒータユニットおよび第３のヒータユニットの作動を停止させるステップと、
　第１の冷却用ユニットの上面と、既に作動を停止された前記第２のヒータユニットの下面とを接触させ、前記第１の冷却用ユニットから前記第２のヒータユニット、前記構成要素および前記マスクを介した伝熱により前記インジェクションヘッドを強制冷却し、該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を、溶融はんだが前記ノズルから垂れ落ちない温度にまで降下させるステップと、
　前記インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度が、溶融はんだが前記ノズルから垂れ落ちない温度にまで降下した後、前記インジェクションヘッドを上昇させて前記マスクから離すステップと、
　第２の冷却用ユニットにより、前記構成要素上に供給された溶融はんだを強制冷却してバンプを固化させるステップと、
　上面にバンプを形成された前記構成要素を前記作業ステージ上から搬出するステップと、
　を備える、はんだバンプ形成方法が提供される。

　上記のはんだバンプ形成方法において、
　前記作業ステージが第１ないし第４のインデックス位置間をサイクリッックに移動可能であり、
　前記構成要素を前記作業ステージ上へと搬入するステップは第１のインデックス位置で行われ、
　前記構成要素を予備加熱するステップは第２のインデックス位置で行われ、
　前記インジェクションヘッドを前記マスクの上面に接触させるステップ、前記構成要素をその作業温度まで加熱するステップ、前記インジェクションヘッド内のはんだをその作業温度まで加熱するステップ、前記インジェクションヘッド内の溶融はんだを前記構成要素上に供給するステップ、前記第２のヒータユニットおよび第３のヒータユニットの作動を停止させるステップ、前記インジェクションヘッドを冷却して該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を降下させるステップ、および、前記インジェクションヘッドを上昇させて前記マスクから離すステップは第３のインデックス位置で行われ、
　前記構成要素上の溶融はんだを冷却してバンプを固化させるステップは第４のインデックス位置で行われ、
　上面にバンプを形成された前記構成要素を前記作業ステージ上から搬出するステップは第１のインデックス位置で行われる、ようにすることができる。

　また、上記のはんだバンプ形成方法において、
　前記マスクは金属製または樹脂製のシート部材としてもよいし、レジストフィルムとしてもよい。

　さらに上記のはんだバンプ形成方法において、
　前記インジェクションヘッドを冷却して該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を降下させるステップが、不活性ガスを前記インジェクションヘッドに吹き付けることを含むようにしてもよい。

　また本発明によれば、
　はんだバンプ形成装置であって、
　上面にはんだバンプを形成されるべき構成要素にして、バンプを形成すべき位置に対応する位置に開口を有するマスクをその上面に配置された構成要素を乗せるための作業ステージと、
　前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素を加熱するためのヒータユニットと、
　内部に溶融はんだを収容可能であり、且つ、下部にノズルを有するインジェクションヘッドであって、前記構成要素上の前記マスクの上面に前記ノズルを接触させたまま水平移動することにより、前記ノズルから吐出した溶融はんだを前記マスクの前記開口内に充填させ、それによって前記構成要素上に所定量の溶融はんだを供給するインジェクションヘッドと、
　作動停止後の前記ヒータユニットの下面に選択的に接触可能な第１の冷却用ユニットであって、作動停止後の前記ヒータユニットの下面に接触したときに、該ヒータユニットと、溶融はんだを供給された前記構成要素と、前記マスクとを介して前記インジェクションヘッドを強制冷却可能な第１の冷却用ユニットと、
　を備える、はんだバンプ形成装置も提供される。

　前記ヒータユニットは、前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素を予備加熱するための第１のヒータユニットと、該第１のヒータユニットに替わって前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素をさらに作業温度にまで加熱するための第２のヒータユニットとを含むことができる。この場合、前記第１の冷却用ユニットは、作動停止後の前記第２のヒータユニットの下面に接触したときに、該第２のヒータユニットと、溶融はんだを供給された前記構成要素と、前記マスクとを介して前記インジェクションヘッドを強制冷却する。また、はんだバンプ形成装置は、前記第２のヒータユニットおよび前記第１の冷却用ユニットに替わって前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して、溶融はんだを供給された前記構成要素をさらに強制冷却可能な第２の冷却用ユニットをさらに備えることができる。

　また、はんだバンプ形成装置は、さらに作業ステージ移送装置を備えることができる。この場合、前記作業ステージは、前記作業ステージ移送装置に支持された第１ないし第４の作業ステージにして、前記作業ステージ移送装置の回転軸の回りに互いに９０度の角度をもって離間配置された第１ないし第４の作業ステージを含むことができる。前記作業ステージ移送装置は、前記第１ないし第４の作業ステージのそれぞれが、固定された第１ないし第４のインデックス位置を順次交代して占めるように前記第１ないし第４の作業ステージを間欠的に回転可能である。

　また、はんだバンプ形成装置は、前記第１のインデックス位置に位置づけられた前記作業ステージとの間で前記構成要素を搬入および搬出するための供給ステージをさらに備えることができる。また、前記第１のヒータユニットを前記第２のインデックス位置に配置し、前記第２のヒータユニットと、前記インジェクションヘッドと、前記第１の冷却用ユニットとを、前記第３のインデックス位置に配置し、前記第２の冷却用ユニットを前記第４のインデックス位置に配置してもよい。

　本発明のはんだバンプ形成方法および装置によれば、バンプを形成すべき位置に対応する位置に開口を有するマスクが、基板および電子部品等である構成要素の上面に配置されており、該マスクに設けられた開口内に溶融はんだを充填する方法をとることにより、構成要素上に微細量のはんだバンプを形成することが可能となる。

　また、構成要素に溶融はんだを供給した後、構成要素上のマスクに接触したままのインジェクションヘッドを冷却用ユニットにより強制冷却することにより、インジェクションヘッド上昇時に該インジェクションヘッドからの溶融はんだの垂れ落ちを防止することができる。さらに、この強制冷却時には、構成要素上に供給された溶融はんだも当然強制冷却されるので、これらのはんだがブリッジを形成する可能性は極めて少ない。

本発明によるはんだバンプ形成方法の各ステップを示すブロック図。（ａ）は、本発明によるはんだバンプ形成装置の一実施形態における作業ステージ移送装置の上面図、（ｂ）は作業ステージ移送装置を第２インデックス位置側から見た側面図。図２（ａ）と同じく、作業ステージ移送装置の上面図。（ａ）は、１／４回転した作業ステージ移送装置の上面図、（ｂ）は、そのときの作業ステージ移送装置を第１のヒータユニットとともに第２インデックス位置側から見た側面図。（ａ）は、さらに１／４回転した作業ステージ移送装置の上面図、（ｂ）は、そのときの作業ステージ移送装置を、インジェクションヘッド、第２のヒータユニットおよび第１の冷却用ユニットとともに第２インデックス位置側から見た側面図。（ａ）は、さらに１／４回転した作業ステージ移送装置の上面図、（ｂ）は、そのときの作業ステージ移送装置を第２の冷却用ユニットとともに第３インデックス位置側から見た側面図。

　図１は、本発明によるはんだバンプ形成方法の各ステップを示すブロック図である。ステップ１では、構成要素が作業ステージ上へと搬入される。構成要素は、典型的には、上面にはんだバンプを形成されるべき基板、電子部品等である。構成要素は、基板および電子部品等を支持するための台、フレームなどの支持部材（治具）を含んでいてもよい。支持部材は、複数の基板および電子部品を支持することができる。基板および電子部品は、はんだバンプを形成すべき箇所に導電性パッドを有していてもよい。構成要素の上面には、はんだバンプ形成箇所に対応した位置に開口を有するマスクが配置されている。マスクは、金属製または樹脂製のシート部材でもよいし、レジストフィルムでもよい。

　ステップ２では、構成要素が予備加熱される。例えば融点が２２０度Cの鉛フリーはんだを用いる場合、構成要素が１９０度Cになるまで予備加熱する。

　ステップ３では、内部にはんだを収容するインジェクションヘッドが降下し、該インジェクションヘッドのノズルがマスクの表面に接触する。インジェクションヘッド内のはんだは、既に待機温度（例えば１９０度C）にまで加熱されている。

　ステップ４では、構成要素が作業温度まで加熱される。例えば融点が２２０度Cの鉛フリーはんだを用いる場合、２３０度Cまで加熱される。

　ステップ５では、インジェクションヘッド内のはんだが作業温度（例えば２３０度C）にまで加熱される。インジェクションヘッド内の加熱された溶融はんだは、所定の圧力を受けてノズルから吐出可能な粘度となる。

　ステップ６では、構成要素上のマスクにノズルを接した状態のインジェクションヘッドが、マスク上を水平方向にスライドしながら、ノズルから溶融はんだを吐出する。ノズルからの溶融はんだの吐出は、例えば加圧された窒素ガスのような不活性ガスをインジェクションヘッド内の溶融はんだに適用することによって行ってもよい。ノズルから吐出した溶融はんだは、マスクに設けられた開口内に流動する。一方、マスク上の余剰溶融はんだは、水平移動するインジェクションヘッドによって掻き取られる。これらの作用によって、マスクの開口内に一定量の溶融はんだが充填される。このようにして、構成要素上に溶融はんだが供給される。

　ステップ７では、インジェクションノズル内の溶融はんだに加えられていた吐出圧力の供給が停止され、溶融はんだの供給も停止される。その後、基板を加熱していたヒータとインジェクションノズルを加熱していたヒータとの作動が停止される。

　ステップ８では、インジェクションヘッドが強制冷却される。この強制冷却は、構成要素加熱用のヒータ（既に作動を停止されている）、構成要素およびマスクを介して、冷却用ユニットを用いて行われる。さらに、例えば窒素ガスのような不活性ガスをインジェクションヘッドに吹き付けることにより、強制冷却の支援をするようにしてもよい。強制冷却は、インジェクションヘッド内部の溶融はんだが、ノズルから垂れ落ちない温度に降下するまで行われる。ノズルの開口度や形態などによって、垂れ落ち防止に必要な温度は異なるであろう。インジェクションノズルの強制冷却は構成要素を介して行われるため、構成要素上に供給されたバンプ形成用のはんだも冷却される。

　ステップ９では、強制冷却されたインジェクションヘッドが上昇し、マスクから離される。このとき、インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度は十分に下がっており、溶融はんだがノズルから垂れ落ちることはない。また、構成要素上のはんだが、好ましくないブリッジを形成することはない。

　ステップ１０では、構成要素上に供給された溶融はんだが強制冷却されて固化を促進され、はんだバンプを形成する。

　ステップ１１では、バンプを形成された構成要素が作業ステージ上から搬出される。

　上述したはんだバンプ形成方法は、作業素ステージが第１ないし第４のインデックス位置間でサイクリックに移動する、本発明によるはんだバンプ形成装置において実施することができる。例えば、かかるはんだバンプ形成装置の一実施形態においては、上記ステップ１を第１インデックス位置で行い、上記ステップ２を第２インデックス位置で行い、上記ステップ３ないし９を第３インデックス位置で行い、上記ステップ１０を第４インデックス位置で行い、上記ステップ１１を第１インデックス位置で行うようにすることができる。以下、本発明によるはんだバンプ形成装置の一実施形態について説明する。

　図２（ａ）は、はんだバンプ形成装置の作業ステージ移送装置１の上面図、図２（ｂ）は同じく側面図である。装置１は、中央支持板２に取り付けられた４つの作業ステージ３ａないし３ｄを備えている。中央支持板２は、軸４によって回転可能かつ上下動可能に支持されている。それぞれの作業ステージ３ａないし３ｄは、固定された第１ないし第４のインデックス位置５ａないし５ｄを順次占めるように、図２で見て反時計回りにサイクリックに移動する。ベース６上に配置され、且つ、軸４を収容している柱部材７内には、軸を回転させる機構および軸４を上下動させる機構が内蔵されている。

　図３を参照する。はんだバンプ形成方法のステップ１は、作業ステージ３ａがインデックス位置５ａにある状態で行われる。はんだバンプを形成されるべき基板８は、上面にマスク（図示せず）を配置された状態で、供給ステージ９から作業ステージ３ａ上へと移される。基板８は、電子部品であってもよい。また、基板または電子部品は、台、フレームなどの支持部材によって支持されていてもよい。かかる支持部材は、複数の基板または電子部品を支持することができる。基板または電子部品は単独で、または、支持部材とともに、特許請求の範囲における「構成要素」となる。

　第１インデックス位置５ａにある作業ステージ３ａ上に、既に上記ステップ１０を終えた基板が載せられていた場合には、第１インデックス位置５ａではステップ１に先立ちステップ１１が行われる。すなわち、既にはんだバンプを形成された基板が作業ステージ３ａから供給ステージ９上へと移送され、次工程へと引き渡された後、ステップ１が行われる。

　次に、他のインデックス位置５ｂないし５ｄでの作業（後述する）が終了していることを条件に、作業ステージ移送装置１が１／４回転することにより、作業ステージ３ａないし３ｄは次のインデックス位置へと移動する。図４（ａ）は、作業ステージ３ａが第２インデックス位置５ｂに位置づけられた状態を示す。図４（ｂ）は、このときの作業ステージ移送装置１を第２インデックス位置５ｂ側から見た側面図である。第２インデックス位置５ｂにおいては、ステップ２が行われる。はんだバンプ形成装置は、第２インデックス位置５ｂに固定配置されたヒータユニット（第１のヒータユニット）１０を備えている。作業ステージ３ａが第２インデックス位置５ｂに位置づけられると、作業ステージ移送装置１の上下動作により、作業ステージ３ａは、中央支持板２に取り付けられた他の作業ステージ３ｂないし３ｄとともに下降せしめられ、作業ステージ３ａの下面は固定ヒータユニット１０の上面に当接する。ヒータユニット１０は、例えば１９０度Ｃの温度に常に保たれている。基板８は、ヒータユニット１０により、例えば１９０度Ｃまで予備加熱される。基板８が台、フレームなどの支持部材によって支持されている場合には、基板８への接触および伝熱が支持部材を介して行われることもある。さらに、基板８への接触および伝熱が、作業ステージを構成する部材の一部を介して行われることもある。

　第２インデックス位置５ｂにおいてステップ２が行われている間、第１インデックス５ａにおいては、既にはんだバンプを形成された基板に対してステップ１１が行われ、且つ、新たな基板に対してステップ１が行われている。他のインデックス位置（第３インデックス位置５ｃおよび第４インデックス位置５ｄ）でもそれぞれのステップが実行されている（後述する）。

　基板８の予備加熱が終わると、他のインデックス位置５ａ、５ｃ、５ｄでの作業が終了していることを条件に、作業ステージ移送装置１が作業ステージ３ａないし３ｄを上昇させ、且つ、さらに１／４回転させる。図５（ａ）は、作業ステージ３ａが第３インデックス位置５ｃに位置づけられた状態を示す。図５（ｂ）は、このときの作業ステージ移送装置１を第２インデックス位置５ｂ側から見た側面図である。第３インデックス位置５ｃでは、ステップ３ないし９が実行される。

　はんだバンプ形成装置は、第３インデックス位置５ｃに設けられたインジェクションヘッド１１、固定ヒータユニット（第２のヒータユニット）１２および冷却用ユニット（第２の冷却用ユニット）１３を備えている。インジェクションヘッド１１は、作業ステージ移送装置１の上方に配置され、上下動可能であり、且つ、水平方向にスライド可能である。インジェクションヘッド１１は、ヒータユニット１４（第３のヒータユニット）を内蔵し、内部に溶融はんだ１５を収容可能である。インジェクションヘッド１１内で溶融はんだ１５に圧力が加えられることにより、溶融はんだ１５はインジェクションヘッド１１の下部のノズル１６から吐出可能となる。

　ヒータユニット１２は、作業ステージ移送装置１の下方に固定配置されている。冷却用ユニット１３は、ヒータユニット１２の下方に配置され、上下動可能である。

　作業ステージ３ａが第３インデックス５ｃに位置づけられると、作業ステージ移送装置１の上下動作により、作業ステージ３ａは他の作業ステージとともに下降せしめられ、基板８の下面が固定ヒータユニット１２の上面に当接する。次いで、インジェクションヘッド１１が降下し、基板８の上に配置されたマスクに当接する（ステップ３）。

　また、既に予備加熱されている基板８は、固定ヒータユニット１２によってさらに加熱される（ステップ４）。固定ヒータユニット１２は、常時２３０度Ｃの温度を保つようにしてもよい。基板８は、固定ヒータユニット１２によりその作業温度、例えば２３０度Ｃにまで加熱される。

　一方、インジェクションヘッド１１内のはんだ１５も、内部ヒータユニット１４によってその作業温度、例えば２３０度Ｃにまで加熱される（ステップ５）。インジェクションヘッド１１内の溶融はんだは、あらかじめ１９０度Ｃ程度の温度にまで加熱されていてもよい。

　基板８および溶融はんだ１５がともに設定加熱温度（例えば２３０度Ｃ）にまで加熱されたなら、インジェクションヘッド１１が、基板８上に配置されたマスク上を水平方向にスライドを開始し、同時に、インジェクションヘッド１１内部の溶融はんだ１５に不活性ガス（例えば窒素ガス）の圧力が加えられる。圧力を加えられた溶融はんだ１５は、ノズル１６から吐出する。ノズルは、例えばシリコンゴムのような柔軟な弾性材料に形成されたスリットノズルとすることができる。

　インジェクションヘッド１１は、マスク上を水平方向にスライドしながら、吐出した溶融はんだを、マスクに設けられた開口内に流動させる。これと同時に、スライドするインジェクションヘッド１１は、マスク上面に吐出された余剰の溶融はんだを掻き取る動作を行う。これらの動作により、マスクの開口内に溶融はんだが充填される（ステップ６）。マスクの開口は、「基板８上の、はんだバンプを形成すべき箇所」に対応する位置に設けられているので、マスクの開口内に充填された溶融はんだは、「基板８上に供給された、所定量のはんだバンプ形成用の溶融はんだ」となる。

　基板８上への溶融はんだの供給が完了したら、インジェクションヘッド１１内の溶融はんだ１５に対する加圧を停止し、インジェクションヘッド１１のスライド移動を停止する。そして、基板８を加熱していた固定ヒータユニット１２およびインジェクションヘッド１１のヒートユニット１４の作動を停止する（ステップ７）。

　次いで、冷却用ユニット１３を上昇させ、既に作動を停止された固定ヒータユニット１２の下面に冷却用ユニット１３の上面を当接させる（ステップ８）。このステップ８の主たる目的は、インジェクションヘッド１１、ひいては、インジェクションヘッド１１内の溶融はんだ１５を強制的に冷却し、インジェクションヘッド１１を上昇させてマスクから離しても溶融はんだがノズル１６から垂れ落ちないような温度にまで降下させることである。上述したようなスリットノズルを採用した場合、インジェクションヘッド１１内の溶融はんだは、１９０度Ｃ以下の温度になれば垂れ落ちの心配はない。冷却用ユニット１３は、あらかじめ所定の待機温度を保つようにしてもよい。

　ステップ８におけるインジェクションヘッド１１の強制冷却は、作動を停止された固定ヒータユニット１２を介して行われる。ヒータユニット１２を横へシフトして、冷却用ユニット１３を直接基板８に当接させる別の手法も考えられる。しかしながら、他のインデックス位置での作業時間、特に、第１インデックス位置５ａにおけるステップ１およびステップ１１（基板の搬入および搬出）に要する作業時間が、第３インデックス位置５ｃでの全体作業時間を上回ること、ヒータユニット１２を横へシフトするための機構を付加するとコストも付加されること、などを考慮すると、作動を停止された固定ヒータユニット１２を介しての伝熱による冷却の方が合理的であることが判明した。

　また、ステップ８におけるインジェクションヘッド１１の冷却は、基板８およびマスクを介して行われるため、基板８に供給された溶融はんだも同時に冷却される。したがって、インジェクションヘッド１１内部の溶融はんだ１５の温度が、溶融はんだ１５がノズル１６から垂れ落ちない温度にまで降下した後、インジェクションヘッド１１を上昇させてマスクから離す（ステップ９）動作を行ったとき、基板８上のはんだが溶融状態で好ましくないブリッジを形成する心配はない。

　インジェクションヘッド１１が上昇するとき、冷却用ユニット１３は下降する。冷却用ユニット１３が下降して固定ヒータユニット１２から離れた後、固定ヒータユニット１２は再び作動し、待機温度とされる。インジェクションヘッド１１のヒータユニット１４も再び作動し、インジェクションヘッド１１内のはんだを待機温度まで上昇させる。インジェクションヘッド１１は、ホームポジションまで移動して待機することができる。

　インジェクションヘッド１１が上昇したら、作業ステージ移送装置１は、他のインデックス位置５ａ、５ｂ、５ｄでの作業が終了していることを条件に、作業ステージ３ａないし３ｄを上昇させ、且つ、さらに１／４回転させる。

　図６（ａ）は、作業ステージ３ａが第４インデックス位置５ｄに位置づけられた状態を示す。図６（ｂ）は、このときの作業ステージ移送装置１を第３インデックス位置５ｃ側から見た側面図である。はんだバンプ形成装置は、第４インデックス位置５ｄに固定配置された冷却用ユニット（第２の冷却用ユニット）１７を備えている。冷却用ユニット１７は、第４インデックス位置５ｄに位置づけられた作業ステージ３ａの下方に位置している。作業ステージ３ａが他の作業ステージとともに下降せしめられることにより、基板８の下面が固定冷却用ユニット１７の上面に当接する。第３インデックス位置５ｃにてステップ６により基板８上に供給された溶融はんだは、冷却用ユニット１７により完全に冷却固化され、基板８上にはんだバンプを形成する（ステップ１０）。例えば、基板８が５０度Ｃになったら、完全に冷却されたものと考えることができる。

　ステップ１０が終了すると、作業ステージ移送装置１は、他のインデックス位置５ａ、５ｂ、５ｃでの作業が終了していることを条件に、作業ステージ３ａないし３ｄを上昇させ、且つ、さらに１／４回転させる。このようにして、作業ステージ３ａは再び第１インデックス位置５ａに戻る。第１インデックス位置５ａでは、前述したように、既にはんだバンプを形成された基板８が作業ステージ３ａから供給ステージ９上へと搬出される（ステップ１１）。基板８が供給ステージ９から次工程へと引き渡された後、前述したようにステップ１が実行される。

　明らかなように、サイクリックに作業ステージ３ａないし３ｄを１／４回転する作業ステージ移送装置１の作動周期は、いずれかのインデックス位置で行われる最も長い作業時間によって決定される。既に作業が完了しているインデックス位置では、他のいずれかのインデックス位置での作業が完了していなかったとき、待機状態がとられる。

　本明細書および図面に開示したはんだバンプ形成装置の一実施形態には、作業ステージ移送装置１のほか、インジェクションヘッド１１、ヒータユニット１０，１２，１４、冷却用ユニット１３，１７が含まれる。

１　作業ステージ移送装置、２　中央支持板、３ａ―３ｄ　作業ステージ、４　軸、５ａ－５ｄ　インデックス位置、６　ベース、７　柱部材、８　基板、９　供給ステージ、１０　第１のヒータユニット、１１　インジェクションヘッド、１２　第２のヒータユニット、１３　第１の冷却用ユニット、１４　第３のヒータユニット、１５　溶融はんだ、１６　ノズル、１７　第２の冷却用ユニット。

Claims

　はんだバンプ形成方法であって、
　上面にはんだバンプを形成されるべき構成要素であって、バンプを形成すべき位置に対応する位置に開口を有するマスクをその上面に配置された構成要素を、作業ステージ上へと搬入するステップと、
　第１のヒータユニットにより前記構成要素を予備加熱するステップと、
　インジェクションヘッドにして、内部に収容する溶融はんだを下部のノズルから供給可能となされたインジェクションヘッドを降下させ、前記構成要素上に配置された前記マスクの上面に接触させるステップと、
　第２のヒータユニットの上面と、前記構成要素の下面とを接触させ、既に予備加熱されている前記構成要素をその作業温度まで加熱するステップと、
　第３のヒータユニットにより、前記インジェクションヘッド内のはんだをその作業温度まで加熱するステップと、
　前記インジェクションヘッドが、前記マスク上をスライドしながら、作業温度にまで高められた溶融はんだを前記ノズルから吐出して前記マスクの前記開口内に流動させるとともに、前記マスクの上面の余剰溶融はんだを掻き取ることにより、前記マスクの前記開口内に溶融はんだを充填し、それによって前記構成要素上に所定量の溶融はんだを供給するステップと、
　前記インジェクションヘッドによる溶融はんだの供給が終了した後、前記第２のヒータユニットおよび第３のヒータユニットの作動を停止させるステップと、
　第１の冷却用ユニットの上面と、既に作動を停止された前記第２のヒータユニットの下面とを接触させ、前記第１の冷却用ユニットから前記第２のヒータユニット、前記構成要素および前記マスクを介した伝熱により前記インジェクションヘッドを強制冷却し、該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を、溶融はんだが前記ノズルから垂れ落ちない温度にまで降下させるステップと、
　前記インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度が、溶融はんだが前記ノズルから垂れ落ちない温度にまで降下した後、前記インジェクションヘッドを上昇させて前記マスクから離すステップと、
　第２の冷却用ユニットにより、前記構成要素上に供給された溶融はんだを強制冷却してバンプを固化させるステップと、
　上面にバンプを形成された前記構成要素を前記作業ステージ上から搬出するステップと、
　を備える、はんだバンプ形成方法。
　請求項１に記載のはんだバンプ形成方法において、
　前記作業ステージが第１ないし第４のインデックス位置間をサイクリッックに移動可能であり、
　前記構成要素を前記作業ステージ上へと搬入するステップは第１のインデックス位置で行われ、
　前記構成要素を予備加熱するステップは第２のインデックス位置で行われ、
　前記インジェクションヘッドを前記マスクの上面に接触させるステップ、前記構成要素をその作業温度まで加熱するステップ、前記インジェクションヘッド内のはんだをその作業温度まで加熱するステップ、前記インジェクションヘッド内の溶融はんだを前記構成要素上に供給するステップ、前記第２のヒータユニットおよび第３のヒータユニットの作動を停止させるステップ、前記インジェクションヘッドを冷却して該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を降下させるステップ、および、前記インジェクションヘッドを上昇させて前記マスクから離すステップは第３のインデックス位置で行われ、
　前記構成要素上の溶融はんだを冷却してバンプを固化させるステップは第４のインデックス位置で行われ、
　上面にバンプを形成された前記構成要素を前記作業ステージ上から搬出するステップは第１のインデックス位置で行われる、
　はんだバンプ形成方法。
　請求項２に記載のはんだバンプ形成方法において、
　前記マスクが金属製または樹脂製のシート部材である、
　はんだバンプ形成方法。
　請求項２に記載のはんだバンプ形成方法において、
　前記マスクがレジストフィルムである、
　はんだバンプ形成方法。
　請求項２に記載のはんだバンプ形成方法において、
　前記インジェクションヘッドを冷却して該インジェクションヘッド内部の溶融はんだの温度を降下させるステップが、不活性ガスを前記インジェクションヘッドに吹き付けることを含む、
　はんだバンプ形成方法。
　はんだバンプ形成装置であって、
　上面にはんだバンプを形成されるべき構成要素にして、バンプを形成すべき位置に対応する位置に開口を有するマスクをその上面に配置された構成要素を乗せるための作業ステージと、
　前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素を加熱するためのヒータユニットと、
　内部に溶融はんだを収容可能であり、且つ、下部にノズルを有するインジェクションヘッドであって、前記構成要素上の前記マスクの上面に前記ノズルを接触させたまま水平移動することにより、前記ノズルから吐出した溶融はんだを前記マスクの前記開口内に充填させ、それによって前記構成要素上に所定量の溶融はんだを供給するインジェクションヘッドと、
　作動停止後の前記ヒータユニットの下面に選択的に接触可能な第１の冷却用ユニットであって、作動停止後の前記ヒータユニットの下面に接触したときに、該ヒータユニットと、溶融はんだを供給された前記構成要素と、前記マスクとを介して前記インジェクションヘッドを強制冷却可能な第１の冷却用ユニットと、
　を備える、はんだバンプ形成装置。
　前記ヒータユニットが、前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素を予備加熱するための第１のヒータユニットと、該第１のヒータユニットに替わって前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して前記構成要素をさらに作業温度にまで加熱するための第２のヒータユニットとを含んでおり、
　前記第１の冷却用ユニットは、作動停止後の前記第２のヒータユニットの下面に接触したときに、該第２のヒータユニットと、溶融はんだを供給された前記構成要素と、前記マスクとを介して前記インジェクションヘッドを強制冷却するようになされており、
　前記第２のヒータユニットおよび前記第１の冷却用ユニットに替わって前記構成要素の下面に直接または間接的に接触して、溶融はんだを供給された前記構成要素をさらに強制冷却可能な第２の冷却用ユニットをさらに備える、
　請求項６に記載のはんだバンプ形成装置。
　さらに作業ステージ移送装置を備え、
　前記作業ステージが、前記作業ステージ移送装置に支持された第１ないし第４の作業ステージにして、前記作業ステージ移送装置の回転軸の回りに互いに９０度の角度をもって離間配置された第１ないし第４の作業ステージを含み、
　前記作業ステージ移送装置は、前記第１ないし第４の作業ステージのそれぞれが、固定された第１ないし第４のインデックス位置を順次交代して占めるように前記第１ないし第４の作業ステージを間欠的に回転させるようになされている、
　請求項７に記載のはんだバンプ形成装置。
　前記第１のインデックス位置に位置づけられた前記作業ステージとの間で前記構成要素を搬入および搬出するための供給ステージをさらに備え、
　前記第１のヒータユニットが前記第２のインデックス位置に配置されており、
　前記第２のヒータユニットと、前記インジェクションヘッドと、前記第１の冷却用ユニットとが、前記第３のインデックス位置に配置されており、
　前記第２の冷却用ユニットが前記第４のインデックス位置に配置されている、
　請求項８に記載のはんだバンプ形成装置。