JP3344289B2 - バンプ付ワークの実装方法 - Google Patents

バンプ付ワークの実装方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ付ワークを
基板の電極に半田付けして実装するバンプ付ワークの実
装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付ワークを
基板に実装する方法として、基板の電極上に予め半田バ
ンプを形成し、この半田バンプにワークのバンプを半田
付けにより接合する方法が用いられている。この方法
は、予めワークのバンプか基板の電極上の半田バンプの
いずれかにフラックスを塗布した後に、バンプ付ワーク
を圧着ツールで保持して半田バンプ上に着地させ、圧着
ツールに設けられた加熱手段によりワークを介して半田
バンプを加熱し、半田バンプを溶融させて半田付けする
ものである。半田付けに使用されるフラックスは、時間
の経過とともに基板の回路面を腐食させる作用があるた
め、信頼性が重要とされる用途においては半田付け後に
フラックスを除去するための洗浄を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来簡
便に用いられてきたフロンなどの溶剤の使用が規制され
たことから、洗浄工程はより複雑・高コスト化している
ため、極力洗浄を必要としない、すなわちフラックスを
使用しない実装方法が求められていた。
【０００４】またフリップチップなどのワークは熱に弱
いため、過度に熱を加えると品質劣化の原因となること
から、実装に際しては極力ワークに熱を加えず、熱ダメ
ージが少ない実装方法が望まれていた。
【０００５】さらに、チップの機能部の上面に半田バン
プが形成されている場合には、実装時の荷重（例えば３
０ｇ／バンプ）でチップにダメージが発生する場合があ
るため、極力低荷重での実装が望まれていた。
【０００６】そこで本発明は、フラックスを使用する必
要がなく、しかもワークに与える熱ダメージや、実装荷
重によるダメージが少ないバンプ付ワークの実装方法を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のバンプ付
ワークの実装方法は、基板の電極上に形成された半田バ
ンプにバンプ付ワークを半田付けするバンプ付ワークの
実装方法であって、前記半田バンプを局所加熱手段によ
り上方から加熱して溶融半田とする工程と、この溶融半
田の表面の酸化膜を部分的に破壊する工程と、前記溶融
半田の上にバンプ付ワークのバンプを着地させてこのバ
ンプの先端部を前記溶融半田中に埋没させる工程と、前
記溶融半田を冷却固化させて前記バンプを基板の電極上
に半田付けする工程とを含む。
【０００８】請求項２記載のバンプ付ワークの実装方法
は、請求項１記載のバンプ付ワークの実装方法であっ
て、前記酸化膜を部分的に破壊する工程が、加熱ガスを
溶融半田に吹きつけて酸化膜を部分的に薄膜化するよう
にした。
【０００９】請求項３記載のバンプ付ワークの実装方法
は、請求項１記載のバンプ付ワークの実装方法であっ
て、前記酸化膜を部分的に破壊する工程が、前記バンプ
を前記溶融半田上に着地させる際に、振動付与手段によ
りバンプ付ワークを溶融半田に対して相対的に振動させ
るようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】各請求項記載の本発明によれば、
基板の電極上に形成された半田バンプを局所加熱手段に
より溶融させ、溶融半田の表面の酸化膜を部分的に破壊
してバンプ付ワークのバンプを溶融半田中に埋没させる
ことにより、バンプ付ワークに与える熱ダメージが少な
く、しかもフラックスを使用せずにバンプ付ワークを基
板に半田付けして実装することができる。
【００１１】（実施の形態１）図１、図２、図３、図
４、図５は、本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの
実装装置の正面図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は同半田バンプの部分拡大図である。
【００１２】まず図１を参照してバンプ付ワークの実装
装置について説明する。図１において基板ステージ１上
には基板２が載置されており、基板２の電極２ａ上には
予め半田バンプ３が形成されている。この半田バンプ３
はメッキ法やレベラ法などによってプリコート部として
形成されている。基板ステージ１の上方には左右２個の
ホットガン４が配設されている。ホットガン４はガス供
給部５から供給される窒素ガスなどの気体を加熱して基
板２の半田バンプ３に上方より吹き付け、半田バンプ３
を局所的に加熱する。すなわち、ホットガン４は半田バ
ンプ３の局所加熱手段となっている。
【００１３】基板ステージ１の上方には圧着ツール６が
配設されている。圧着ツール６はバンプ付ワーク７を真
空吸着して保持し、圧着ツール６を下降させることによ
りバンプ付ワーク７のバンプ８を半田バンプ３上に着地
させて基板２の電極２ａに半田付けして実装する。８ａ
はバンプ８をワイヤボンディングで形成した際に生じた
テール（ワイヤの残り）である。
【００１４】このバンプ付ワークの実装装置は上記のよ
うな構成より成り、次に動作を説明する。まず図２に示
すように、基板ステージ１上に基板２が載置される。基
板２の電極２ａ上には半田バンプ３が形成されている。
次いで図３に示すようにガス供給部５を駆動して窒素ガ
スをホットガン４に供給し、ホットガン４の先端部から
高温の窒素ガスを半田バンプ３に対して上方から吹きつ
ける（矢印ａ参照）。これにより半田バンプ３は局所的
に加熱されて溶融する。
【００１５】この状態で、図４に示すように、バンプ付
ワーク７を吸着した圧着ツール６が下降し、半田バンプ
３上にバンプ８を着地させる。以上の経過における半田
バンプ３の状態について、図６を参照して説明する。図
６（ａ）は、半田バンプ３が加熱される以前の固体の状
態を示しており、このとき半田バンプ３の表面は酸化さ
れて酸化膜３ａを生じている。次に図６（ｂ）にて、高
温の窒素ガス（矢印ａ）で加熱されることにより半田バ
ンプ３は溶融し、溶融半田３’となる。
【００１６】このとき、酸化膜３ａが溶融半田３’の表
面を包み込んでいるため、溶融半田３’は流動せずに略
半球状の形状を保っている。この上方からの窒素ガスに
よる加熱を継続すると、図６（ｃ）に示すように、溶融
半田３’の先端部（矢印ｂの範囲）の酸化膜３ａは周辺
部に吹き寄せられて部分的に薄膜化し、破壊される。こ
のとき、破壊される酸化膜３ａの範囲は部分的であるた
め、溶融半田３’は流動化するには至らない。
【００１７】この状態で圧着ツール６を下降させてバン
プ８を溶融半田３’に着地させると、図６（ｄ）に示す
ように、バンプ８のテール８ａは酸化膜３ａが薄膜化し
て部分的に破壊された先端部から容易に溶融半田３’中
に侵入し、バンプ８の先端部は溶融半田３’中に埋没す
る。この後、ガス供給部５の駆動を停止し、ホットガン
４による加熱を停止すると、溶融半田３’は冷却固化し
てバンプ８を基板２の電極２ａに接合する。図５はこの
ようにしてバンプ付ワーク７が基板２に実装された後
に、圧着ツール６が上昇している状態を示している。
【００１８】（実施の形態２）図７は本発明の実施の形
態２のバンプ付ワークの実装装置の正面図、図８
（ａ），（ｂ），（ｃ）は同半田バンプの部分拡大図で
ある。図７において、基板ステージ１は上面を箱形のシ
ールド部材１１で覆われている。シールド部材１１に
は、基板２の範囲に対応して開口部１１ａが設けられて
おり、この開口部１１ａから基板ステージ１上に基板２
を載置する。シールド部材１１の側面にはガス導入口１
２が開口されており、ここに第２のホットガン４ａが装
着されている。ガス供給部５から供給される窒素ガスは
第２のホットガン４ａにより加熱されてガス導入口１２
よりシールド部材１１の内部に導入され、基板２を加熱
する。このシールド部材１１や、第２のホットガン４ａ
は半田バンプ３を予熱する予熱手段となっている。
【００１９】また、ガス供給部５から供給される窒素ガ
スは、基板ステージ１の上方に配設されたホットガン４
により加熱され、基板２の半田バンプ３に上方から吹き
付けられて半田バンプ３を局所的に加熱する。基板ステ
ージ１の上方には圧着ツール６が配設されている。圧着
ツール６の側面には振動付与手段としての振動子１３が
設けられている。振動子１３を駆動すると、圧着ツール
６は水平方向に振動し、圧着ツール６に保持されたバン
プ付ワーク７のバンプ８も同方向に振動する。
【００２０】このバンプ付ワークの実装装置の構造は上
記のように成り、次に動作を図７，図８により説明す
る。図７において、基板ステージ１上には基板２が載置
されており、シールド部材１１の内部には、第２のホッ
トガン４ａから加熱された窒素ガスが導入され、基板２
を加熱して所定の温度まで予熱する。次いで、基板ステ
ージ１の上方のホットガン４から加熱された窒素ガスを
基板２の半田バンプ３に吹きつけることにより半田バン
プ３は溶融する。
【００２１】以下、図８を参照して説明する。図８
（ａ）は、半田バンプ３が加熱され溶融半田３’となっ
た状態を示している。溶融半田３’の表面には、酸化膜
３ａが生じている。次に、圧着ツール６を下降させ、図
８（ｂ）に示すようにバンプ付ワーク７のバンプ８の先
端部を溶融半田３’に着地させる。このとき、振動子１
３を駆動してバンプ８を溶融半田３’に対して相対的に
振動させることにより、溶融半田３’の先端部の酸化膜
３ａが部分的に破壊される。この状態で圧着ツール６を
更に下降させると、バンプ８の先端部は溶融半田３’中
に埋没する。この後、ホットガン４，４ａによる加熱を
停止すると、溶融半田３’は冷却固化し、図８（ｃ）に
示すようにバンプ８は基板２の電極２ａに半田付けさ
れ、バンプ付ワーク７の実装が完了する。
【００２２】このようにして、基板２の半田バンプ３を
局所的に加熱して溶融させ、溶融半田３’の表面の酸化
膜３ａを部分的に破壊してバンプ８の先端部を溶融半田
３’中に埋没させることにより、低荷重で実装でき、ワ
ークに熱ダメージや実装荷重によるダメージを与えるこ
となく、しかもフラックスを使用せずにバンプ付ワーク
７を基板２に半田付けして実装することができる。
【００２３】本発明は、上記実施の形態に限定されない
のであって、例えば半田バンプ３を加熱する局所加熱手
段として窒素ガスのホットガンを用いているが、要は半
田バンプを集中的に加熱して無酸素雰囲気で溶融させる
ものであれば、他の手段、例えばレーザーや赤外線ラン
プなどの加熱手段とアルゴンガスなどの還元雰囲気形成
手段を組合せて用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、バンプ付ワークを基板
に実装するに際し、基板の半田バンプを局所的に加熱し
て溶融させ、溶融半田の表面の酸化膜を部分的に破壊し
てバンプを溶融半田中に埋没させてバンプを基板の電極
に半田付けするので、バンプ付ワークには過度の熱が加
えられることはなく、バンプ付ワークへの熱ダメージを
低減できるとともに、実装荷重によるダメージを低減で
きる。また、バンプの半田付けに際しフラックスを使用
しないので、実装後の洗浄を必要とせずに、基板の回路
面の腐食がなく信頼性の高いバンプ付ワークの実装を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図３】本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図４】本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図５】本発明の実施の形態１のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１の半田バンプの部
分拡大図 （ｂ）本発明の実施の形態１の半田バンプの部分拡大図 （ｃ）本発明の実施の形態１の半田バンプの部分拡大図 （ｄ）本発明の実施の形態１の半田バンプの部分拡大図
【図７】本発明の実施の形態２のバンプ付ワークの実装
装置の正面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態２の半田バンプの部
分拡大図 （ｂ）本発明の実施の形態２の半田バンプの部分拡大図 （ｃ）本発明の実施の形態２の半田バンプの部分拡大図
【符号の説明】
１ 基板ステージ ２ 基板 ２ａ 電極 ３ 半田バンプ ４ ホットガン ５ ガス供給部 ６ 圧着ツール ７ バンプ付きワーク ８ バンプ １１ シールド部材 １２ 振動子

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板の電極上に形成された半田バンプにバ
    ンプ付ワークを半田付けするバンプ付ワークの実装方法
    であって、前記半田バンプを局所加熱手段により上方か
    ら加熱して溶融半田とする工程と、この溶融半田の表面
    の酸化膜を部分的に破壊する工程と、前記溶融半田の上
    にバンプ付ワークのバンプを着地させてこのバンプの先
    端部を前記溶融半田中に埋没させる工程と、前記溶融半
    田を冷却固化させて前記バンプを基板の電極上に半田付
    けする工程と、を含むことを特徴とするバンプ付ワーク
    の実装方法。
  2. 【請求項２】前記酸化膜を部分的に破壊する工程が、加
    熱ガスを上方から溶融半田に吹きつけて酸化膜を部分的
    に薄膜化することを特徴とする請求項１記載のバンプ付
    ワークの実装方法。
  3. 【請求項３】前記酸化膜を部分的に破壊する工程が、前
    記バンプを前記溶融半田上に着地させる際に、振動付与
    手段によりバンプ付ワークを溶融半田に対して相対的に
    振動させることを特徴とする請求項１記載のバンプ付ワ
    ークの実装方法。
JP19354297A 1997-07-18 1997-07-18 バンプ付ワークの実装方法 Expired - Lifetime JP3344289B2 (ja)

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