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Patent Searching and Data


Title:
SOLDER BALL MOUNTING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/144846
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] To provide a solder ball mounting method capable of surely mounting a solder ball on a connection pad. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] Flux (79) is applied to each of connection pads (75g) except contacts between spacers (86) and a printed wiring board (10). Thus, since no flux is attached to the spacer (86), a solder resist layer (70) is not damaged by warping the printed wiring board when a mask is removed from the printed wiring board. In addition, the solder ball (78) and an upper surface of the mask (80) are aligned in height via the spacer (86), whereby the solder balls can be surely mounted one each on an electrode pad (75). This can reduce probability of failures due to mounting of no solder ball or mounting of a plurality of balls.

Inventors:
SAWA SHIGEKI (JP)
TANNO KATSUHIKO (JP)
KIMURA OSAMU (JP)
KURIBAYASHI KOJI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/067170
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
September 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
IBIDEN CO LTD (JP)
International Classes:
H05K3/34
Domestic Patent References:
WO2007004657A12007-01-11
Foreign References:
JP2006324618A2006-11-30
Other References:
See also references of EP 2157841A4
Attorney, Agent or Firm:
TASHITA, Akihito (JP)
Akito Tashimo (JP)
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Claims:
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。
前記スペーサは、前記マスク本体に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1の半田ボール搭載方法。
前記半田ボールを前記接続パッドへ落下させたとき、前記半田ボールの頂部は、前記マスク本体の表面と略同一高さに位置することを特徴とする請求項1又は2の半田ボール搭載方法。
前記接続パッドの形成領域全体に前記フラックスを塗布することを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1の半田ボール搭載方法。
前記フラックスは、前記スペーサとプリント配線板との接触部分を避けて、各接続パッドに塗布されることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか1の半田ボール搭載方法。
前記フラックスの塗布領域は、前記スペーサの開口部よりも小さいことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1の半田ボール搭載方法。
前記マスク本体の開口の径は、前記半田ボールの径の1.2~1.5倍であることを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1の半田ボール搭載方法。
前記マスク本体の外縁は、前記スペーサの外縁よりも延在していることを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか1の半田ボール搭載方法。
前記半田ボールを前記接続パッドへ落下させる工程において:
 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。
Description:
半田ボール搭載方法

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。

プリント配線板とICチップとの電気接続のた に半田バンプが用いられている。半田バン 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。

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に示されていよ に、半田ボールを被搭載体に落下させるた の開口を備えるマスクが用いられる。引用 献1のマスクにおいては、複数の突起部より ペーサが形成されている。そして、実際に 搭載体に半田ボールを搭載する際には、隣 する電極部間に突起部が配置されるように マスクを被搭載体に対して位置あわせする

特開2006-324618号

ここで、引用文献1においては、フラック がマスク(スペーサ)に付着しないように電極 部にのみ局所的にフラックスを塗布する必要 がある。しかしながら、プロセスの簡略化の ためには、電極部の形成領域に対してフラッ クスを一括に塗布することが好ましい。その 場合、引用文献1に記載のマスクを使用した 合には、突起部の先端にフラックスが付着 てしまい、マスクを基板から取り外し難く る。さらに、マスクを取り外す際の応力に り基板が反ってしまう可能性がある。加え 、マスクを基板から取り外すときには、そ 際の反動により半田ボールが電極部からず てしまう可能性もある。

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。

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 板の接続パッドに搭載するための半田ボー 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 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 る開口群を有するマスク本体と、前記開口 を露出させる開口部を有するスペーサとか な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 向するように前記マスクをプリント配線板 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 スク本体の開口を介して半田ボールを前記 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。

本願発明に係る半田ボール搭載方法では、 プリント配線板の接続パッド形成領域にフラ ックスを一括して塗布することができ、各接 続パッドに対してそれぞれ局所的にフラック スを塗布する場合と比較して製造プロセスの 簡略化を図ることができる。また、フラック スの未塗布の接続パッドが生じないため、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。

更に、スペーサをマスク本体と一体で形成 することで、マスクの高さを厳密に制御する ことができ、半田ボールとマスク上面の高さ とを一致させ易くなる。これにより、接続パ ッドに対して1個ずつの半田ボールを確実に 載することができ、半田ボールの未搭載、 数個の半田ボールの搭載による不良発生の 率を低減することができる。

[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 ボールをプリント配線板に搭載するための スクについて、図1~図7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 ールを搭載するシートサイズのプリント配 板10を示している。このシートサイズのプ ント配線板10は、例えば4×4のピースサイズ プリント配線板10Rを製造するための多数個 り用のものである。図中で鎖線Zに沿って裁 され16個の個片のプリント配線板10Rが製造 れる。各プリント配線板10Rの中央部には、 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。

図1は、図3に示すプリント配線板に半田ボー 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 たマスク本体82と、開口群84gを露出させる 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 ている。なお、ここでいう「一体的に」と 、双方が同じプロセスで形成されているも の他、同じ物質のもの同士、又はそれぞれ なるもの同士が別途固着されているものも 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。

図4(A)は、図1中のA-A断面に相当し、プリント 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 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 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 れている。このフラックスの塗布領域は、 ペーサの開口部よりも小さい。即ち、プリ 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。

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 避けて、接続パッド形成領域75gに対して行 。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 。

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 、マスク80の上面と、半田ボール78の頂部の さがほぼ揃うように設定さえている。例え 、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25μm、スペーサ86の厚みh2が30 μm、接続パッド75上面からのソルダーレジス 層の厚みh3が15μm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。

第1実施形態の半田ボール搭載方法では、 田ボール78とマスク80上面の高さと一致させ 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 ができ、半田ボールの未搭載、複数個の半 ボールを搭載することによる不良発生の確 を低減することができる。一方、図19のよう に、半田ボール78の高さよりもマスク80上面 高さが高い場合、接続パッド上に搭載され 半田ボール上に、マスク本体の開口を介し 他の半田ボールが搭載されてしまう。この うに半田ボールがマスク80上面から突出して しまう場合、他の接続パッド上に半田ボール を搭載する際の障害となり好ましくない。さ らに、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。

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。

図7(A)は、第1実施形態のマスク80による半田 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 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 マスク上に半田ボール78を集合させ、筒部 24をマスク80に対して水平方向に相対的に移 させることで、マスク80の上に集合させた 田ボール78を移動させ、半田ボール78を接続 ッド75へ落下させる。図7(B)は、第1実施形態 の改変例を示している。図7(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7 8を送って、半田ボール78を接続パッド75へ落 させる。

第1実施形態の半田ボール搭載方法によれ 、マスク80の上方に筒部材24を位置させ、該 部材24の開口部から空気を吸引することで 田ボール78を集合させ、筒部材24を水平方向 移動させることで、集合させた半田ボール7 8をマスク80上を移動させ、マスクの開口84を 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 田ボールをプリント配線板の全ての接続パ 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 ージを用いる場合とは異なり、半田ボール 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 。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、 面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボ ルを接続パッドに適切に載置させることが きる。

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 形成された部位が、スペーサ86により4方か 支持されるため撓み難く、マスク本体82と 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8 6によりマスク80とプリント配線板10との隙間 通る空気の流れが遮断され、マスク本体が スク下方から開口群を通る気流により浮き がることが無く、マスク本体とプリント配 板との距離を常に一定に保つことができる

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 する(図5(A))。この状態で、ニッケル合金電 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 形成する(図5(C))。次いで、ニッケル合金電 めっきにより開口部86aを備えるスペーサ86 形成する(図5(D))。そして、所定の溶液によ 、めっきレジスト202及びめっきレジスト204 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 調整することができる。

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 ーサとマスク本体とを例えば超音波接合ま は接着剤により貼り付けることも可能であ 。更に、スペーサとマスク本体とを異なる 材で形成しても良い。例えば、マスク本体 金属で形成し、スペーサを樹脂で形成する とも可能である。

該マスクの支持具への取り付けについて図6 参照して説明する。
支持具は、図6(A)に示すように、枠体210にテ ションが均一に加えられたナイロン布220が られた物を用いる。図6(B)に示すように、こ ナイロン布220の中央に、マスク80を接着剤22 2を介して貼り付ける。この接着剤222は、マ ク本体82の外縁であって、スペーサ86よりも 側に塗布する。最後に、図6(C)に示すように 、接着剤222の内側のナイロン布220に開口220A 形成することで、ナイロン布220の均一なテ ションをマスク80に加える。

第1実施形態では、図6(B)及び図1に示すよう にマスク本体82の外縁は、スペーサ86の外縁 りも延在している。スペーサ86の外縁よりも 延在しているマスク本体82の外縁にテンショ を加えることで、マスク本体において、ス ーサが存在している部分及びスペーサの開 部に位置する部分に均一のテンションが加 るようになる。すなわち、マスク本体の全 にわたって均一のテンションが加わるよう なる。その結果、テンション差による撓み 抑制され、マスク本体の高さを厳密に制御 ることができ、半田ボールとマスク上面の さとを一致させ易くなる。

[第2実施形態]
第2実施形態に係るマスクについて、該マス の裏面を示す図8を参照して説明する。
第1実施形態では、スペーサ86の開口部86aをマ スク本体の開口群84gごとに各々形成した。こ れに対して、第2実施形態では、マスク本体 複数の開口群84gを一括して露出させるよう 開口部86aをスペーサ86に形成している。

[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 9(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、ブラシ110により接 パッド上に半田ボールを搭載する。

[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 法について図9(B)を参照して説明する。第3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。

[第4実施形態]
第4実施形態の半田ボール搭載方法について 10(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 して、第4実施形態では、マスク80及びプリ ト配線板に振動を与えることで接続パッド に半田ボールを搭載する。

[第4実施形態の改変例]
第4実施形態の改変例に係る半田ボール搭載 法について図10(B)を参照して説明する。第4 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。

[第1実施例]
引き続き、本発明の第1実施例について図11~ 17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 載方法を用いて製造する多層プリント配線 10の構成について、図16及び図17を参照して 明する。図16は、該多層プリント配線板10の 面図を、図17は、図16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16に示す うに多層プリント配線板10では、コア基板30 両面に導体回路34が形成されている。コア 板30の表面と裏面とはスルーホール36を介し 接続されている。

更に、コア基板30の導体回路34の上に層間 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、 イアホール60を介して導体回路34と接続され いる。導体回路58の上に層間樹脂絶縁層150 介して導体回路158が形成されている。導体 路158は、層間樹脂絶縁層150に形成されたバ アホール160を介して導体回路58に接続されて いる。

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 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 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7 5上には半田バンプ78Dが形成されている。

 図17中に示すように、多層プリント配線 10の上面側の半田バンプ78Uは、ICチップ90の 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 いる。

図18は、多数個取り用(シートサイズ)の多 プリント配線板10Aの平面図である。多層プ ント配線板10Aは、マトリクス状に接続パッ 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 10を、図中の一点鎖線で切断することで切 分ける。図15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18中のY1-Y1断面図に相当する 図15(A)に示すようにソルダーレジスト層70の 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を一括して印刷する。図15(B)に すように多層プリント配線板10Aの上側の接 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、直径40μmφ以上、200μmφ未満)を搭載 る。この場合、直径40μmφ未満では半田ボー が軽すぎるため接続パッド上に落下させる が困難となる。一方、直径200μmを越えると に重すぎるため筒部材内に半田ボールを集 させることができず、半田ボールが載って ない接続パッドが存在するようになる。本 明では、直径40μmφ以上直径200μmφ未満の半 ボールを使う意義が高い。この範囲では、 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。

その後、図15(C)に示すように多層プリント 線板10Aの下側の接続パッド75上に、従来技 (例えば、特許1975429号)に係る吸着ヘッドで 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16 示すように多層プリント配線板10Aの上側に6 0μm以上200μm未満ピッチで半田バンプ78Uを、 えば500~30000個、下側に2mmピッチで半田バン 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17に示すように、多数個取り用 多層プリント配線板10Aを個片の多層プリン 配線板10に切り分けてから、リフローによ 半田バンプ78Uを介してICチップ90を搭載させ 後、ICチップ90を搭載した多層プリント配線 板10を、半田バンプ78Dを介してドータボード9 4へ取り付ける。

図15(B)を参照して上述した多層プリント配線 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11を参照して説明する。
図11(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11(B)は、図11(A)の半田ボール搭載 置を矢印B側から見た矢視図である。

半田ボール搭載装置20は、多層プリント配 板10Aを位置決め保持するXYθ吸引テーブル14 、該XYθ吸引テーブル14を昇降する上下移動 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 、ボール整列用マスク80上を移動する半田 ールを誘導する搭載筒(筒部材)24と、搭載筒2 4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 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 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 送るX方向移動軸40と、X方向移動軸40を支持 る移動軸支持ガイド42と、多層プリント配 板10を撮像するためのアライメントカメラ46 、搭載筒24下にある半田ボールの残量を検 する残量検出センサ18と、残量検出センサ18 より検出された残量に基づき半田ボールを 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11に示す半田ボール搭載装置2 0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 送る移動機構を備えることも可能である。 お、X方向、Y方向への送りは、搭載筒24側を 定し、ボール整列用マスク80及びプリント 線板側を送ることも可能である。

図1は、図11に示す半田ボール搭載装置20に用 られるマスク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 たマスク本体82と、開口群84gを露出させる 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 ている。

図4(A)は、図1中のA-A断面に相当し、プリント 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で示す部位の拡大図で ある。
プリント配線板10の表面にはソルダーレジス 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 られている。1ピース分の接続パッド75から 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。

このため、スペーサ86にフラックスが付く とが無いので、マスクをプリント配線板か 外す際に、プリント配線板を反らせたり、 ルダーレジスト層70を傷つけたりすること ほとんど無い。

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 ールの頂部は、マスク本体の表面と略同一 さに位置する。この第1実施例の半田ボール 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 対して所定量の(1個ずつの)半田ボールを確 に搭載することができ、半田ボールの未搭 や、複数個の半田ボールが搭載されること よる不良発生の確率を低減することができ 。

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 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 せて送る際に、相互の衝突により半田ボー が帯電しても、小径で軽量な半田ボールが 電気により搭載筒24へ付着することがほと どない。これにより、半田ボールをプリン 配線板に確実に搭載することができる。

図18の平面図に示すようにシートサイズの多 プリント配線板10Aの上に、半田ボール搭載 置20の搭載筒24(図示しないが吸着ボール除 筒61も搭載筒と同様に並べられている)は、 々の接続パッド形成領域75gに対応させてY方 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7 5g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11に示すXYθ吸引テーブル14は、半 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。アライメ ントカメラ46は、XYθ吸引テーブル14上の多層 リント配線板10のアライメントマークを検 し、検出された位置に基づき、多層プリン 配線板10とボール整列用マスク80との位置が 整される。残量検出センサ18は光学的な手 により半田ボールの残量を検出する。

引き続き、半田ボール搭載装置20による半田 ールの搭載工程について図12~図14を参照し 説明する。
(1)多層プリント配線板の位置認識、補正
図12(A)に示すように多数個取り用の多層プリ ト配線板10Aのアライメントマーク34Mをアラ メントカメラ46により認識し、ボール整列 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 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。

(2)半田ボール供給
図12(B)に示すように半田ボール供給装置22か 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 。

(3)半田ボール搭載
図13(A)に示すように、ボール整列用マスク80 上方に、該ボール整列用マスクとの所定の リアランス(例えば、ボール径の0.5~4倍)を保 搭載筒24を位置させ、吸引部24bから空気を 引することで、搭載筒とボール整列用マス 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 に半田ボール78sを集合させる。

その後、図13(B)、図14(A)及び図18に示すよう に、図11(B)及び図11(A)に示す多層プリント配 板10AのY軸沿って並べられた搭載筒24を、X方 移動軸40を介してX軸に沿って水平方向へ送 。これにより、ボール整列用マスク80の上 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8 4を介して、半田ボール78sを多層プリント配 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。

(4)付着半田ボール除去
 図14(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 84の無い位置まで誘導した後、吸着ボール 去筒61により吸引除去する。

(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。

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 させ、該搭載筒24の吸引部24B(図12(B)参照)か 空気を吸引することで半田ボール78sを集合 せる。そして、この状態で搭載筒24を水平 向に移動させることで、集合させた半田ボ 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、 田ボール78sを多層プリント配線板10Aの接続 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 め、スキージを用いる場合とは異なり、半 ボールを傷を付けることなく接続パッド75 搭載でき、半田バンプ78Uの高さを均一にす 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。

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 とで、種々のシートサイズの多層プリント 線板に対応することができる。このため、 品種、少量生産にも柔軟に適用することが 能である。

[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 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 、2000年6月20日 日刊工業新聞社発行の「ビ 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 続するための接続パッドを形成する。次い 、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。

(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 メタルマスクを用いたが、SUS製やポリイミ 製のボール整列用マスクを用いることも可 である。尚、ボール整列用マスクに形成す 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 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 田ボール径の0.5~4倍のクリアランスを保っ 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Sn63P b37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 たが、半田ボールの組成はこれに限定され ものではなく、SnとAg、Cu、In、Bi、Zn等の群 ら選ばれるPbフリー半田であってもよい。

そして、搭載筒上部の吸引部(5~20mmφ)24B(図1 2(B)参照)より空気を吸引し、半田ボールを搭 筒内のボール整列用マスク上に集合させた

その後、搭載筒を移動速度20mm/secで送って 田ボールを移動させ、ボール整列用マスク 開口部から半田ボールを落下させて接続パ ド上に半田ボールを搭載した。第1実施例-1 は、搭載筒24がSUSステンレス、Ni、Cu等の導 性金属で構成され、半田ボール搭載装置20 にアースされている。次に、ボール整列用 スクの余分な半田ボールを除去したのち、 田ボール整列用マスクとプリント配線板を 田ボール搭載装置から別個に取り外した。 して、接続パッド上に搭載された半田ボー を例えば230℃でリフローすることにより、 定の半田バンプが形成される。

第1実施形態に係るマスクの裏面図であ る。 図2は、マスク本体とスペーサとを分離 して示し、図2(A)はマスク本体の平面図であ 、図2(B)はスペーサの平面図である。 第1実施形態に係るマスクにより半田ボ ールの搭載される多数個取り用の多層プリン ト配線板の平面図である。 図4(A)は、図1中のA-A断面に相当し、プ ント配線板10上にマスク80を載置した状態を し、図4(B)は、図4(A)中の円bで示す部位を拡 して示す。 第1実施形態のマスクの製造方法を示す 工程図である。 第1実施形態のマスクを枠に固定する工 程の説明図である。 図7(A)は、第1実施形態のマスクによる 田ボールの搭載の説明図であり、図7(B)は、 1実施形態の改変例に係る半田ボールの搭載 の説明図である。 第2実施形態のマスクの裏面図である。 図9(A)は、第3実施形態のマスクによる 田ボールの搭載の説明図であり、図9(B)は、 3実施形態の改変例に係る半田ボールの搭載 の説明図である。 図10(A)は、第4実施形態のマスクによる 半田ボールの搭載の説明図であり、図10(B)は 第4実施形態の改変例に係る半田ボールの搭 載の説明図である。 図11(A)は、本発明の第1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11(B)は、図11(A)の半田ボール搭載装置を 印B側から見た矢視図である。 図12(A)は多層プリント配線板の位置決 の説明図であり、図12(B)は搭載筒への半田 ールの供給の説明図である。 図13(A)は搭載筒による半田ボールの集 の説明図であり、図13(B)は搭載筒による半 ボールの集合、誘導の説明図である。 図14(A)は半田ボールの接続パッドへの 下の説明図であり、図14(B)は吸着ボール除 筒による半田ボールの除去の説明図である 図15(A)、図15(B)、図15(C)は多層プリント 配線板の製造工程の説明図である。 多層プリント配線板の断面図である。 図16に示す多層プリント配線板にICチ プを取り付け、ドータボードへ載置した状 を示す断面図である。 多数個取り用の多層プリント配線板の 平面図である。 半田ボールの高さがマスクよりも高い 場合の半田ボールの落下の説明図である。

符号の説明

 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