JP2015012056A - Solder ball mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
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に関するものである。 The present invention relates to a solder ball mounting method for mounting solder balls to be solder bumps on a printed wiring board.
プリント配線板と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)プリント配線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。
Solder bumps are used for electrical connection between the printed wiring board and the IC chip. The solder bump is formed by the following process.
(1) A step of printing flux on connection pads formed on the printed wiring board.
(2) A step of mounting solder balls on connection pads on which flux is printed.
(3) A step of reflowing to form solder bumps from the solder balls.
上述した半田ボールを被搭載体に搭載する工程では、例えば、特許文献1に示されているように、半田ボールを被搭載体に落下させるための開口を備えるマスクが用いられる。特許文献1においては、接続パッドに対応する複数の開口からなる開口群を有するマスク本体と、開口群を露出させる開口部を有するスペーサとからなるマスクが開示されている。
In the step of mounting the solder ball on the mounted body, for example, as shown in
ここで、特許文献1においては、マスク本体の厚みが相対的に薄いため、半田バンプの数が20000個を越える程ファインピッチ化されると、開口比率も大きくなり、マスク本体の剛性が低下する。ここで、マスク本体の剛性が低下すると、吸引方式で半田ボールを送る際に、マスクが吸引力で浮き上がって開口内に複数個の半田ボールが入り込み、適正に半田バンプを形成することができなくなる。
Here, in
本発明の目的は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を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solder ball mounting method capable of reliably mounting a solder ball on a connection pad.
上記目的を達成するため、請求項1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ための半田ボール搭載方法であって:
前記プリント配線板の接続パッドの表面にフラックスを塗布する工程と;
前記接続パッドに対応する複数の開口からなる開口群を有するマスク本体と、前記開口群を露出させる開口部を有するスペーサとからなり、前記マスク本体の厚みが前記スペーサの厚み以上であるマスクを用意する工程と、
前記マスク本体の開口が前記接続パッドに対向するように前記マスクをプリント配線板に対して位置決めする工程と;
前記マスク上に半田ボールを供給し、前記マスク本体の開口を介して半田ボールを前記接続パッドへ落下させる工程と;を備えることを技術的特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
Applying a flux to the surface of the connection pad of the printed wiring board;
A mask comprising a mask body having an opening group consisting of a plurality of openings corresponding to the connection pads and a spacer having an opening exposing the opening group, the mask having a thickness equal to or greater than the thickness of the spacer is prepared. And a process of
Positioning the mask with respect to the printed wiring board such that the opening of the mask body faces the connection pad;
And a step of supplying a solder ball onto the mask and dropping the solder ball onto the connection pad through an opening of the mask main body.
本願発明に係る半田ボール搭載方法では、マスク本体の厚みが厚く剛性が高いため、吸引方式で半田ボールを送る際に、マスク本体が吸引力で浮き上がることが無いので、各開口内に1個ずつ半田ボールを入れることができ、各接続パッドに確実に半田ボールを搭載することができる。 In the solder ball mounting method according to the present invention, since the mask main body is thick and has high rigidity, when the solder ball is sent by the suction method, the mask main body is not lifted by the suction force. Solder balls can be inserted, and solder balls can be reliably mounted on each connection pad.
[第1実施形態]
第1実施形態の半田ボール搭載方法に係る半田ボールをプリント配線板に搭載するためのマスクについて、図1〜図6を参照して説明する。
図3は、第1実施形態に係るマスクにより半田ボールを搭載するシートサイズのプリント配線板10を示している。このシートサイズのプリント配線板10は、例えば4×4のピースサイズのプリント配線板10Rを製造するための多数個取り用のものである。図中で鎖線Zに沿って裁断され16個の個片のプリント配線板10Rが製造される。各プリント配線板10Rの中央部には、半田ボールが搭載される接続パッド75が複数形成されてなる接続パッド形成領域75gが設けられている。なお、ここでいう接続パッド形成領域とは、プリント配線板の接続パッドの全てを含む領域のうち最小面積の特定領域を意味する。
[First embodiment]
A mask for mounting the solder ball on the printed wiring board according to the solder ball mounting method of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 shows a sheet-sized printed
図1は、図3に示すプリント配線板に半田ボールを搭載するための第1実施形態に係るマスク80の裏面図である。
マスク80は、プリント配線板10の接続パッド75に対応する開口84からなる開口群84gの形成されたマスク本体82と、開口群84gを露出させる開口部86aの形成されたスペーサ86とから成る。マスク本体82とスペーサ86とは一体に構成されている。なお、ここでいう「一体的に」とは、双方が同じプロセスで形成されているものの他、同じ物質のもの同士、又はそれぞれ異なるもの同士が別途固着されているものも含む。図2は、マスク本体82とスペーサ86とを分離して示し、図2(A)はマスク本体82の平面図であり、図2(B)はスペーサ86の平面図である。
FIG. 1 is a back view of a
The
図4(A)は、図1中のA−A断面に相当し、プリント配線板10上にマスク80を載置した状態を示し、図4(B)は、図4(A)中の円bで示す部位を拡大して示す。
プリント配線板10の表面にはソルダーレジスト層70が形成され、該ソルダーレジスト層70に形成された開口71から接続パッド75が露出している。そして、プリント配線板10の接続パッド形成領域75g全体には、フラックス79が塗布されている。このフラックスの塗布領域は、スペーサの開口部よりも小さい。即ち、プリント配線板10のうち、スペーサ86との当接部位を避けるように、接続パッド形成領域75gにフラックス79が塗布されている。
4A corresponds to the AA cross section in FIG. 1, and shows a state in which the
A solder resist
第1実施形態では、フラックス79の塗布は、スペーサ86とプリント配線板10との接触部分を避けて、接続パッド形成領域75gに対して行う。このため、スペーサ86にフラックスが付くことが無いので、マスクをプリント配線板から外す際の、プリント配線板の反りや、接続パッドに対する半田ボールのずれ、ソルダーレジスト層70の損傷といった不具合は生じない。
In the first embodiment, the
図4(B)に示すように、マスク80の厚みは、接続パッド75に半田ボール78が搭載された状態で、マスク80の上面と、半田ボール78の頂部の高さがほぼ揃うように設定さえている。例えば、半田ボール78の径B(70μm)に対して、マスク本体82の厚みh1が31μm、スペーサ86の厚みh2が30μm、接続パッド75上面からのソルダーレジスト層の厚みh3が9μmに設定される。なお、ここでいう「半田ボールの頂部」とは、半田ボール表面のうち、最も高さの高い箇所を意味する。ソルダーレジスト層上のフラックス79の厚みh4は5μmに設定されている。フラックスはインクジェットヘッドを介して5μmの厚みに設けられる。印刷では無く、インクジェットを介してフラックスを形成することで、フラックスは薄く形成され、スペーサ86の厚みを薄くしてもフラックスがマスク本体82に付着することが無いため、スペーサ86とマスク本体82から成るマスクの厚みを厚くすることなく、マスク本体82の厚みを厚くすることができる。
As shown in FIG. 4B, the thickness of the
第1実施形態の半田ボール搭載方法では、マスク本体82の厚みを厚くしながら、半田ボール78とマスク80上面の高さと一致させることにより、電極パッド75に対して所定量(1個ずつ)の半田ボールを確実に搭載することができ、半田ボールの未搭載、複数個の半田ボールを搭載することによる不良発生の確率を低減することができる。一方、マスク本体の厚みが薄くなると、剛性が下がり、吸引方式で半田ボールを送る際に、マスクが吸引力で浮き上がって開口内に複数個の半田ボールが入り込む。この状態でリフローされた際には、所定外に体積の大きな半田バンプとなってしまい、歩留まりの低下を招く。
In the solder ball mounting method of the first embodiment, a predetermined amount (one by one) with respect to the
なお、マスク本体の開口の開口径は、半田ボールの径の1.2〜1.5倍であることが望ましい。即ち、例えば70μm径の半田ボールを使用する際には、開口径は84〜105μmであることが好適である。これにより、接続パッドに確実に半田ボールを一個ずつ搭載することができる。ここで、1.2倍未満では、接続パッドへの未搭載が生じる。他方、1.5倍を超えると複数の半田ボールを接続パッドに搭載する確率が上昇する。 The opening diameter of the mask body opening is desirably 1.2 to 1.5 times the diameter of the solder ball. That is, for example, when a solder ball having a diameter of 70 μm is used, the opening diameter is preferably 84 to 105 μm. Thereby, it is possible to securely mount the solder balls one by one on the connection pad. Here, if it is less than 1.2 times, it is not mounted on the connection pad. On the other hand, if it exceeds 1.5 times, the probability of mounting a plurality of solder balls on the connection pad increases.
半田ボール78とマスク80上面の高さと一致させるようにマスクの全体の厚みを一定以下に保ちながら、スペーサとフラックスとの接触を避け、マスク本体82の剛性を保つため、マスク本体82の厚みは、スペーサ86の厚みの1〜1.2倍の範囲であることが望ましい。1.2倍を越えると、スペーサとフラックスとの接触を避けながら、半田ボール78とマスク80上面の高さとを一致させることが難しくなる。
In order to avoid contact between the spacer and the flux and maintain the rigidity of the
第1実施形態の半田ボール搭載方法で、個片の各プリント配線板10Rは20000〜40000の半田バンプを備え、マスク80の各開口群84gは、半田バンプに対応する20000〜40000の開口84を有する。上述されたように開口径は84〜105μmである。そして、マスク本体の面積に対する開口の総面積は1.5%以上であることが半田ボールの搭載効率を高めるために好ましい。
In the solder ball mounting method of the first embodiment, each printed
図6(A)は、第1実施形態のマスク80による半田ボールの搭載の説明図である。
マスク80の上方に、該マスクに対向する開口部24Aを備える筒部材24を位置させ、該筒部材24で空気を吸引することで、当該筒部材24直下のマスク上に半田ボール78を集合させ、筒部材24をマスク80に対して水平方向に相対的に移動させることで、マスク80の上に集合させた半田ボール78を移動させ、半田ボール78を接続パッド75へ落下させる。図6(B)は、第1実施形態の改変例を示している。図6(A)では筒部材24で空気を吸引した。これに対して、改変例では、筒部材24から空気を吹き出し、半田ボール78を送って、半田ボール78を接続パッド75へ落下させる。
FIG. 6A is an explanatory diagram of mounting of solder balls by the
A
第1実施形態の半田ボール搭載方法によれば、マスク80の上方に筒部材24を位置させ、該筒部材24の開口部から空気を吸引することで半田ボール78を集合させ、筒部材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78をマスク80上を移動させ、マスクの開口84を介して、半田ボール78をプリント配線板10の接続パッド75へ落下させる。このため、微細な半田ボールをプリント配線板の全ての接続パッドへ確実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。
According to the solder ball mounting method of the first embodiment, the
第1実施形態では、スペーサ86の開口部86aに対応させ設けられたマスク本体82の開口群84gの形成された部位が、スペーサ86により4方から支持されるため撓み難く、マスク本体82とプリント配線板10との距離を一定にできる。特に、筒部材24で空気を吸引しても、スペーサ86によりマスク80とプリント配線板10との隙間を通る空気の流れが遮断され、マスク本体がマスク下方から開口群を通る気流により浮き上がることが無く、マスク本体とプリント配線板との距離を常に一定に保つことができる。
In the first embodiment, the portion where the
第1実施形態のマスク80の製造方法について図5を参照して説明する。
表面処置を施したSUS板200の上に、マスクの開口84を形成するためのめっきレジスト202を形成する(図5(A))。この状態で、ニッケル合金電解めっきにより開口84を備えるマスク本体82を形成する(図5(B))。次に、マスク本体82の上に、スペーサの開口部と成るめっきレジスト204を形成する(図5(C))。次いで、ニッケル合金電解めっきにより開口部86aを備えるスペーサ86を形成する(図5(D))。そして、所定の溶液により、めっきレジスト202及びめっきレジスト204を溶解した後、SUS板200からスペーサ86及びマスク本体82から成るマスク80を剥離する(図5(E))。このように、めっきでスペーサ86とマスク本体82とを一体に形成することで、正確に厚みを調整することができる。
The manufacturing method of the
A plating resist 202 for forming a
第1実施形態では、スペーサ86とマスク本体82とを一体に形成したが、別体で形成したスペーサとマスク本体とを例えば超音波接合または接着剤により貼り付けることも可能である。更に、スペーサとマスク本体とを異なる素材で形成しても良い。例えば、マスク本体を金属で形成し、スペーサを樹脂で形成することも可能である。
In the first embodiment, the
[第2実施形態]
第2実施形態の半田ボール搭載方法について図7(A)を参照して説明する。第1実施形態では、気流により半田ボールを移送した。これに対して、第2実施形態では、ブラシ110により接続パッド上に半田ボールを搭載する。
[Second Embodiment]
A solder ball mounting method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the solder balls are transferred by airflow. In contrast, in the second embodiment, solder balls are mounted on the connection pads by the
[第2実施形態の改変例]
第2実施形態の改変例に係る半田ボール搭載方法について図7(B)を参照して説明する。第2実施形態の改変例では、可撓性を備えるスキージ112により接続パッド上に半田ボールを搭載する。
[Modification of Second Embodiment]
A solder ball mounting method according to a modified example of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the modified example of the second embodiment, solder balls are mounted on the connection pads by a
[第3実施形態]
第3実施形態の半田ボール搭載方法について図8(A)を参照して説明する。第1実施形態では、気流により半田ボールを移送した。これに対して、第3実施形態では、マスク80及びプリント配線板に振動を与えることで接続パッド上に半田ボールを搭載する。
[Third embodiment]
A solder ball mounting method according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the solder balls are transferred by airflow. In contrast, in the third embodiment, solder balls are mounted on the connection pads by applying vibration to the
[第3実施形態の改変例]
第3実施形態の改変例に係る半田ボール搭載方法について図8(B)を参照して説明する。第3実施形態の改変例では、マスク80及びプリント配線板を傾動させることで半田ボールを搬送する。
[Modification of Third Embodiment]
A solder ball mounting method according to a modified example of the third embodiment will be described with reference to FIG. In the modification of the third embodiment, the solder balls are transported by tilting the
[第1実施例]
引き続き、本発明の第1実施例について図9〜図15を参照して説明する。
先ず、本発明の第1実施例に係る半田ボール搭載方法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14及び図15を参照して説明する。図14は、該多層プリント配線板10の断面図を、図15は、図14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14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。コア基板30の表面と裏面とはスルーホール36を介して接続されている。
[First embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the structure of the multilayer printed
更に、コア基板30の導体回路34の上に層間樹脂絶縁層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、バイアホール60を介して導体回路34と接続されている。導体回路58の上に層間樹脂絶縁層150を介して導体回路158が形成されている。導体回路158は、層間樹脂絶縁層150に形成されたバイアホール160を介して導体回路58に接続されている。
Furthermore, a
バイアホール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及び金めっき層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上には半田バンプ78Dが形成されている。
A solder resist
図15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の電極92へ接続される。一方、下側の半田バンプ78Dは、ドータボード94のランド96へ接続されている。
As shown in FIG. 15, the solder bumps 78 </ b> U on the upper surface side of the multilayer printed
図16は、多数個取り用(シートサイズ)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、マトリクス状に接続パッド75が配列された接続パッド形成領域75gを備える個々の(ピースサイズの)多層プリント配線板10Cを、図中の一点鎖線で切断することで切り分ける。図13は、多数個取り用の多層プリント配線板10Aに半田バンプを形成する工程の説明図であり、図16中のY1−Y1断面図に相当する。図13(A)に示すようにソルダーレジスト層70の開口71を含む表面、及び接続パッド75の表面にフラックス79をインクジェットヘッド81を介して塗布する。図13(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(株)社製、直径40μmΦ以上、200μmΦ未満)を搭載する。この場合、直径40μmΦ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させるのが困難となる。一方、直径200μmを越え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40μmΦ以上直径200μmΦ未満の半田ボールを使う意義が高い。この範囲では、ソルダーレジスト層70の開口71の径の微小化に伴うファイン化に有利である。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。
FIG. 16 is a plan view of a multi-layer printed
その後、図13(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、従来技術に係る吸着ヘッドで通常径(直径250μm)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14に示すように多層プリント配線板10Aの上側に60μm以上200μm未満ピッチで半田バンプ78Uを、例えば2000〜40000個、下側に2mmピッチで半田バンプ78Dを、例えば250個形成する。60μm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。200μm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15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10C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10Cを、半田バンプ78Dを介してドータボード94へ取り付ける。
Thereafter, as shown in FIG. 13C, a
図13(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200μmΦ未満)な半田ボール78sを搭載する半田ボール搭載装置について、図9を参照して説明する。
図9(A)は、第1実施例の半田ボール搭載方法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9(B)は、図9(A)の半田ボール搭載装置を矢印B側から見た矢視図である。
A solder ball mounting device for mounting a small (less than 200 μm diameter)
FIG. 9A is a configuration diagram showing the configuration of the solder ball mounting apparatus according to the solder ball mounting method of the first embodiment, and FIG. 9B shows the solder ball mounting apparatus of FIG. It is an arrow view seen from the B side.
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XYθ吸引テーブル14と、該XYθ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80と、ボール整列用マスク80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80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10Aを撮像するためのアライメントカメラ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9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のみ示したが、Y方向へ送る移動機構を備えることも可能である。なお、X方向、Y方向への送りは、搭載筒24側を固定し、ボール整列用マスク80及びプリント配線板側を送ることも可能である。
The solder
図1は、図9に示す半田ボール搭載装置20に用いられるマスク80の裏面図である。
マスク80は、多層プリント配線板10Aの接続パッド75に対応する開口84からなる開口群84gの形成されたマスク本体82と、開口群84gを露出させる開口部86aの形成されたスペーサ86とから成り、マスク本体82とスペーサ86とは一体に構成されている。
FIG. 1 is a back view of a
The
図4(A)は、図1中のA−A断面に相当し、多層プリント配線板10A上にマスク80を載置した状態を示し、図4(B)は、図4(A)中の円bで示す部位の拡大図である。多層プリント配線板10Aの表面にはソルダーレジスト層70が形成され、該ソルダーレジスト層70の開口71から露出するように接続パッド75が設けられている。1ピース分の接続パッド75からなる接続パッド形成領域75gには、フラックス79が塗布されている。即ち、本発明においては、スペーサとプリント配線板との接触部分を避けて、フラックスが各接続パッドに塗布される。このフラックスの塗布領域は、スペーサの開口部面積よりも小さい。
4A corresponds to the AA cross section in FIG. 1 and shows a state in which the
このため、スペーサ86にフラックスが付くことが無いので、マスクをプリント配線板から外す際に、プリント配線板を反らせたり、ソルダーレジスト層70を傷つけたりすることがほとんど無い。
For this reason, since the flux does not adhere to the
また、半田ボールを前記接続パッドへ落下させたときには、図4(B)に示すように、半田ボールの頂部は、マスク本体の表面と略同一高さに位置する。この第1実施例の半田ボール搭載方法では、半田ボール78とマスク80上面の高さと一致させることにより、電極パッド75に対して所定量の(1個ずつの)半田ボールを確実に搭載することができ、半田ボールの未搭載や、複数個の半田ボールが搭載されることによる不良発生の確率を低減することができる。
When the solder ball is dropped onto the connection pad, as shown in FIG. 4B, the top of the solder ball is located at substantially the same height as the surface of the mask body. In the solder ball mounting method of the first embodiment, a predetermined amount (one by one) of solder balls is securely mounted on the
第1実施例では、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80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へ付着することがほとんどない。これにより、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。
In the first embodiment, the mounting
図16の平面図に示すようにシートサイズ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(図示しないが吸着ボール除去筒61も搭載筒と同様に並べられている)は、個々の接続パッド形成領域75gに対応させてY方向へ複数並べてある。なお、ここでは、1の接続パッド形成領域75g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形成領域75g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。
また、図9に示すXYθ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10Aを位置決め、吸着、保持、補正する。アライメントカメラ46は、XYθ吸引テーブル14上の多層プリント配線板10Aのア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10Aとボール整列用マスク80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。
As shown in the plan view of FIG. 16, on the sheet-sized multilayer printed
Further, the XYθ suction table 14 shown in FIG. 9 positions, sucks, holds, and corrects the multilayer printed
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10〜図12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10(A)に示すように多数個取り用の多層プリント配線板10Aのアライメントマーク34Mをアライメントカメラ46により認識し、ボール整列用マスク80に対して多層プリント配線板10Aの位置をXYθ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80の開口84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。
Subsequently, a solder ball mounting process by the solder
(1) Multi-layer printed wiring board position recognition and correction As shown in FIG. 10A, the
(2)半田ボール供給
図10(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。
(2) Solder Ball Supply As shown in FIG. 10B, the
(3)半田ボール搭載
図11(A)に示すように、ボール整列用マスク80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、空気を吸引することで、搭載筒とボール整列用マスクの隙間の流速を5m/sec〜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80上に半田ボール78sを集合させる。
(3) Solder ball mounting As shown in FIG. 11A, a predetermined clearance (for example, 0.5 to 4 times the ball diameter) with the ball alignment mask is maintained above the
その後、図11(B)、図12(A)及び図16に示すように、図9(B)及び図9(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80の上に集合させた半田ボール78sを搭載筒24の移動に伴い移動させ、ボール整列用マスク80の開口84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。
Thereafter, as shown in FIGS. 11B, 12A, and 16, the mounting
(4)付着半田ボール除去
図12(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80上に開口84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。
(4) Removal of Adhering Solder Ball As shown in FIG. 12B, after the
(5)基板取り出し
XYθ吸引テーブル14から多層プリント配線板10Aを取り外す。
(5) Removing the multilayer printed
第1実施例の半田ボール搭載方法によれば、ボール整列用マスク80の上方に搭載筒24を位置させ、該搭載筒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。そして、この状態で搭載筒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80の上を移動させ、ボール整列用マスク80の開口84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、半田ボー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、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60〜150μmピッチでソルダーレジストの開口径が150μm未満のプリント配線板においても、高さが均一な半田バンプを形成することが可能となる。
According to the solder ball mounting method of the first embodiment, the mounting
更に、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。このため、多品種、少量生産にも柔軟に適用することが可能である。
Further, since the solder balls are guided by the suction force, the solder balls can be prevented from aggregating and adhering. Further, by adjusting the number of mounting
[第1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−67)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「ビルドアッ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を形成する。次いで、この接続パッドを露出させるような開口(例えば150μmΦ)を有するソルダーレジスト層を形成する。
[First Example-1]
(1) Preparation of printed wiring board A double-sided copper-clad laminate (for example, MCL-E-67 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as a starting material, and through-hole conductors and conductor circuits were formed on this substrate by a well-known method. . Thereafter, interlayer insulation layers and conductor circuit layers are alternately laminated by a well-known method (for example, “Build-Up Multilayer Printed Wiring Board” published by Nikkan Kogyo Shimbun on June 20, 2000). In the conductive circuit layer, a connection pad for electrical connection to the IC is formed, and then a solder resist layer having an opening (for example, 150 μmΦ) exposing the connection pad is formed.
(2)半田ボール搭載
(1)で作製したプリント配線板の接続パッド形成領域に市販のロジン系フラックスを塗布する。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ア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する。ここで、ボール整列用マスクは、裏面にスペーサを備え、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に直径110μmの開口を有するNi製のマスクを用いた。ここでは、Ni製のメタルマスクを用いたが、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1.2〜1.5倍が好ましい。次に、接続パッド形成領域にほぼ対応した大きさ(接続パッド形成領域に対して1.1〜4倍)で、高さ200mm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)上に位置させる。そして、その周囲近辺のボール整列用マスク上に、例えばボール直径80μmΦのSn63Pb37半田ボール(日立金属社製)を載せる。なお、第1実施例−1では半田ボールにSn/Pb半田を用いたが、半田ボールの組成はこれに限定されるものではなく、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。
(2) A commercially available rosin flux is applied to the connection pad forming region of the printed wiring board manufactured by solder ball mounting (1). Thereafter, the printed circuit board is mounted on the suction table of the solder ball mounting apparatus of the present invention described above, the alignment marks of the printed wiring board and the ball alignment mask are recognized using a CCD camera, and the printed wiring board and the ball alignment mask are aligned. . Here, as the ball alignment mask, a Ni mask having a spacer on the back surface and having an opening with a diameter of 110 μm at a position corresponding to the connection pad of the printed wiring board was used. Although a Ni metal mask is used here, a ball alignment mask made of SUS or polyimide can also be used. The opening diameter formed in the ball alignment mask is preferably 1.2 to 1.5 times the diameter of the ball used. Next, a SUS mounting cylinder having a size substantially corresponding to the connection pad formation region (1.1 to 4 times the connection pad formation region) and a height of 200 mm is 0.5 to 4 times the solder ball diameter. The clearance is maintained on a metal mask (ball alignment mask). Then, an Sn63Pb37 solder ball (manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) having a ball diameter of 80 μm, for example, is placed on the ball alignment mask near the periphery. In the first embodiment-1, Sn / Pb solder was used for the solder balls. However, the composition of the solder balls is not limited to this, and the solder balls may be made of Sn, Ag, Cu, In, Bi, Zn, or the like. Pb-free solder selected may be used.
そして、搭載筒24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。
Then, air was sucked from the mounting
その後、搭載筒を移動速度20mm/sec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。第1実施例−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から別個に取り外した。そして、接続パッド上に搭載された半田ボールを例えば230℃でリフローすることにより、所定の半田バンプが形成される。
Thereafter, the mounting ball was sent at a moving speed of 20 mm / sec to move the solder ball, and the solder ball was dropped from the opening of the ball alignment mask to mount the solder ball on the connection pad. In the first embodiment-1, the mounting
10 プリント配線板
20 半田ボール搭載装置
22 半田ボール供給装置
24 搭載筒(筒部材)
75 接続パッド
75g 接続パッド群
80 ボール整列用マスク
82 マスク本体
84 開口
86 スペーサ
78s 半田ボール
DESCRIPTION OF
75
Claims (11)
前記プリント配線板の接続パッドの表面にフラックスを塗布する工程と;
前記接続パッドに対応する複数の開口からなる開口群を有するマスク本体と、前記開口群を露出させる開口部を有するスペーサとからなり、前記マスク本体の厚みが前記スペーサの厚み以上であるマスクを用意する工程と、
前記マスク本体の開口が前記接続パッドに対向するように前記マスクをプリント配線板に対して位置決めする工程と;
前記マスク上に半田ボールを供給し、前記マスク本体の開口を介して半田ボールを前記接続パッドへ落下させる工程と;を備えることを特徴とする半田ボール搭載方法。 A solder ball mounting method for mounting a solder ball to be a solder bump on a connection pad of a printed wiring board, comprising:
Applying a flux to the surface of the connection pad of the printed wiring board;
A mask comprising a mask body having an opening group consisting of a plurality of openings corresponding to the connection pads and a spacer having an opening exposing the opening group, the mask having a thickness equal to or greater than the thickness of the spacer is prepared. And a process of
Positioning the mask with respect to the printed wiring board such that the opening of the mask body faces the connection pad;
Supplying a solder ball onto the mask, and dropping the solder ball onto the connection pad through an opening of the mask body.
前記マスクの上方に、該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、当該筒部材直下のマスク上に半田ボールを集合させ、前記筒部材を前記マスクに対して水平方向に移動させることで、前記マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、前記半田ボールを前記接続パッドへ落下させることを特徴とする請求項1又は請求項2の半田ボール搭載方法。 In the step of dropping the solder balls onto the connection pads:
A cylindrical member having an opening facing the mask is positioned above the mask, and by sucking air with the cylindrical member, solder balls are gathered on the mask immediately below the cylindrical member, and the cylindrical member is 3. The solder ball assembled on the mask is moved by moving in a horizontal direction with respect to the mask, and the solder ball is dropped onto the connection pad. Solder ball mounting method.
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