JP5056491B2 - 半田ボール搭載装置 - Google Patents
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Description
(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。
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、
該筒部材を該ボール整列用マスクに対して水平方向に相対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該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、
該筒部材の内部に設けられる整流板とを備え、該整流板は、該筒部材の内壁で形成される内部空間に少なくとも一部が位置してなることを技術的特徴とする。
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側から見た矢視図である。
実施例1の搭載筒24は、長さL2が例えば200mmに形成され、下端の開口部2424Aが一辺24mmの正方形に形成されている。実施例1では、開口部24Aが正方形であるが、接続パッド領域75Aに対応する矩形形状でも、或いは、円形でも搭載筒24は同様に半田ボールを集合させることができる。搭載筒24の内部には整流板25が搭載筒24の長さ方向に沿って設けられている。長さL1(例えば、170mm)の整流板25の下端は、開口部24Aから間隔C1(例えば、12mm)離間して設けられている。該整流板25の下端は、気流の抵抗を下げるようにアールが付けられた断面楕円形状に形成され、また、拡大図中に示すように、キール状の角度が設けられている。整流板25は高さH1が例えば20mmで、幅W1が15mmに形成されている。この整流板25により搭載筒24内部での気流が一定になり、乱気流の発生が押さえられる。図9(B)は、実施例1の改変例を示す。改変例では、整流板25の長さL3が例えば70mmに形成されている。
(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16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。
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。
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、空気を吸引して搭載筒内の風速を0.1m/sec〜2m/secとすることで、搭載筒24とボール整列用マスク16間の隙間の流速を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16上に半田ボール78sを集合させた。
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。
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。
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群を形成した。接続パッド群は、直径120μmΦの接続パッドを接続パッド領域(70mm2 :10mm×7mm)内に2000個形成し、その大半が150μmピッチで格子状に配置されている。ここで、バイアホールから成る接続パッド(バイア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く、その凹み量、凸量は、導体回路158の導体厚さに対し−5〜5μmの範囲が望ましい。フィルドビアの凹み量が5μmを越える(−5μm)と、半田ボールとフィルドビアから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、半田内にボイドを巻き込んだり、未搭載(ミッシングバンプ)になりやすい。一方、5μm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。その上に市販のソルダーレジストを形成し(膜厚20μm)、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90μmΦの開口を形成した。
(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110μmΦ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1.1〜1.5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、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径80μmΦのSn63Pb37半田ボール(日立金属社製)を載せた。実施例では、半田ボールにSn/Pb半田を用いたが、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。
図10(A)の搭載筒24の底面図を参照して実施例2に係る半田ボール搭載装置について説明する。図8を参照して上述したように、実施例1では整流板25を搭載筒24の中央部に至たらない突出幅H1に形成した。これに対して、実施例2では、整流板25が筒部材24の対向部位を繋ぐ1枚の板状に形成されている。このため、整流板25が気流の大きな抵抗とならず、筒部材内部の気流速度、即ち、吸引力を高めることなく、乱気流の発生を抑え筒部材下端開口周囲の流速を一定に保つことができる。
図10(B)の搭載筒24の底面図を参照して実施例2の改変例1に係る半田ボール搭載装置について説明する。実施例2の改変例1では、整流板25を、搭載筒24の中央部で交差する十字形状に形成した。このため、気流に対しての抵抗は実施例1よりも相対的に大きくなるものの、搭載筒24の下端開口部24Aでの気流を均一にし易く、乱気流の発生を抑えながら、搭載筒24の下方に均一に半田ボールを集合させることができる。
図10(C)の搭載筒24の底面図を参照して実施例2の改変例2に係る半田ボール搭載装置について説明する。図10(A)を参照して上述したように実施例2では、整流板25を十字形状に形成した。これに対して、実施例2の改変例2では、整流板25を碁盤目形状に形成した。このため、気流に対する抵抗は大きくなるものの、搭載筒24の下端開口部24Aでの気流を均一にでき、乱気流の発生を抑えながら、搭載筒24の下方に均一に半田ボールを集合させることができる。
図11(A)、図11(B)、図11(C)、図11(D)を参照して実施例3に係る半田ボール搭載装置について説明する。実施例1、実施例2では、搭載筒24を開口部24Aが矩形形状になるよう角柱状に形成した。これに対して、実施例3では、開口部が円形になるように搭載筒24を円筒形状に形成した。図11(A)の例では、整流板25が筒部材24の対向部位を繋ぐ1枚の板状に形成した。図11(B)の例では、整流板25を十字状に形成した。図11(C)の例では、整流板25を碁盤目状に形成した。図11(D)の例では、整流板25を搭載筒24の中央部に至たらない突出幅に形成した。実施例3の搭載筒24においても、内部での乱気流の発生を抑え、半田ボールを集合させて接続パッドに搭載することができる。
図12(A)は、実施例4の搭載筒の縦断面図であり、図12(B)は底面図である。実施例1〜実施例3では、整流板が搭載筒と一体に製造された。これに対して、実施例4では、搭載筒の下端部24Aに内側に突出する1対の突出部位24Bを設け、該突出部位24Bの上部に板状の整流板25を取り付けてなる。実施例4では、整流板25を後から筒部材24に取り付けることができ、製造し易い。
16 ボール整列用マスク
16a 開口
20 半田ボール搭載装置
22 半田ボール供給装置
24 搭載筒(筒部材)
24A 開口部
25 整流板
75 接続パッド
75A 接続パッド領域
78s 半田ボール
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- 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、
前記筒部材を前記ボール整列用マスクに対して水平方向に相対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、
前記筒部材の内部に設けられる整流板とを備え、
前記整流板は、該筒部材の内壁で形成される内部空間に少なくとも一部が位置してなり、前記筒部材の中央部に至らない突出幅に形成されていることを特徴とする半田ボール搭載装置。 - 前記整流板は、前記筒部材の内壁と一体で設けられていることを特徴とする請求項1の半田ボール搭載装置。
- 前記整流板の下端は、前記筒部材の下端から離間して上方に形成されていることを特徴とする請求項1または2の半田ボール搭載装置。
- 前記整流板の下端は、前記筒部材の下端から、該筒部材の全長の1/40以上であって、1/20未満離間して上方に形成されていることを特徴とする請求項3の半田ボール搭載装置。
- 前記整流板は、前記筒部材の内壁に、該筒部材の全長の1/3〜9/10の長さで配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1の半田ボール搭載装置。
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