(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに形成された凹部の底の電極に半田ボールを半田接合して前記凹部上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法であって、前記半田ボールに、この半田ボールの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを付着させる工程と、この金属ペーストが付着した半田ボールをこの半田ボールより小さい開口寸法の前記凹部上に搭載する工程と、少なくとも前記半田ボールの液相線温度よりも高い温度まで加熱することにより、半田ボールを前記電極に半田接合する工程とを含むことを特徴とする半田バンプの形成方法。
【請求項２】
前記金属ペーストは、錫、鉛、亜鉛、金、銀、銅、アンチモン、インジウムおよびビスマスのいずれか１種類以上を含むことを特徴とする請求項１記載の半田バンプの形成方法。
【請求項３】
電子部品に形成された半田バンプをワークに形成された凹部の底の電極に半田接合して前記半田バンプを前記ワークに実装する半田バンプの実装方法であって、前記半田バンプに、この半田バンプの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを付着させる工程と、この金属ペーストが付着した半田バンプをこの半田バンプより小さい開口寸法の前記凹部上に搭載する工程と、少なくとも前記半田バンプの液相線温度よりも高い温度まで加熱することにより、前記半田バンプを前記電極に半田接合する工程とを含むことを特徴とする半田バンプの実装方法。
【請求項４】
前記金属ペーストは、錫、鉛、亜鉛、金、銀、銅、アンチモン、インジウムおよびビスマスのいずれか１種類以上を含むことを特徴とする請求項３記載の半田バンプの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに形成された凹部の電極に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法および半田バンプを前記凹部の電極に半田接合する半田バンプの実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装方法として、電子部品に設けられた半田の突出電極である半田バンプをワークの電極に半田接合する方法が広く用いられている。半田バンプを形成する方法としては、電子部品の電極上に半田ボールを搭載し、加熱により半田ボールを溶融させて電極と半田接合する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品の種類によっては、ＴＡＢテープなど電極を覆う絶縁層に設けられた凹部上に、この凹部の底の電極と導通する半田バンプを形成する場合がある。近年電子部品の高密度化が進み、半田バンプの配列ピッチが狭小化しているのに伴って、この凹部の開口も小径化する傾向にある。
【０００４】
ところが、半田バンプ形成用の半田ボールのサイズは、必要な半田の量を確保するためある所定の大きさ以上であることが求められる。このため前記凹部の開口径を半田バンプ形成のために搭載される半田ボールの径よりも小さくせざるを得ない場合が多い。この結果、凹部上に搭載された半田ボールの下端と凹部の底の電極表面との間には隙間が生じる場合がある。
【０００５】
そしてこの状態のままリフローに送られ加熱されると、加熱過程において半田ボールが電極と接触しない状態で半田ボールが溶融し、半田ボールが電極と半田接合されない事態が発生するため、従来このような不具合を防止するために凹部内にクリーム半田を供給することが行われていた。クリーム半田はフラックス成分に半田粒子を含有させたものであり、凹部内に半田粒子を存在させることにより、半田ボールと電極との半田接合性を向上させることを目的としたものである。
【０００６】
しかしながら、従来の半田バンプの形成方法において用いられていたクリーム半田中の半田粒子は、半田ボールと同一の液相線温度を有するものであったため、これらの半田粒子はリフロー工程において半田ボールと同時に溶融していた。そして溶融後の凹部内の半田粒子は半田ボールが溶融して生じた溶融半田球に吸い寄せられる割合が多かった。すなわち、本来半田ボールと電極をつなぐ目的で凹部内に供給された半田粒子の大部分は、半田ボールと一体化して半田ボール全体の体積を増加させるのみで本来の役目を果たしていなかった。
【０００７】
そして半田ボールが溶融した溶融半田は依然として凹部内の電極とつながらずに隙間を残したままで固化する場合があった。このように、半田バンプよりも小さい開口寸法の凹部に半田バンプを形成するに際しては、凹部内にクリーム半田を供給した場合においても依然として半田バンプ形成不具合が発生しやすいという問題点があった。また、上述の問題は、球状の半田バンプをワークの回路電極に実装する場合、すなわちワークに半田バンプよりも小さい開口寸法で設けられた凹部の底の電極に半田バンプを半田接合により実装する場合にも共通するものであった。
【０００８】
そこで本発明は、半田接合不良を生じない半田バンプの形成方法および半田バンプの実装方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半田バンプの形成方法は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田ボールを半田接合して前記凹部上に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法であって、前記半田ボールに、この半田ボールの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを付着させる工程と、この金属ペーストが付着した半田ボールをこの半田ボールよりも小さい開口寸法の前記凹部上に搭載する工程と、少なくとも前記半田ボールの液相線温度よりも高い温度まで加熱することにより、半田ボールを前記電極に半田接合する工程とを含む。
【００１２】
請求項２記載の半田バンプの形成方法は、請求項１記載の半田バンプの形成方法であって、前記金属ペーストは、錫、鉛、亜鉛、金、銀、銅、アンチモン、インジウムおよびビスマスのいずれか１種類以上を含む。
【００１５】
請求項３記載の半田バンプの実装方法は、電子部品に形成された半田バンプをワークに形成された凹部の底の電極に半田接合して前記半田バンプを前記ワークに実装する半田バンプの実装方法であって、前記半田バンプに、この半田バンプの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを付着させる工程と、この金属ペーストが付着した半田バンプをこの半田バンプよりも小さい開口寸法の前記凹部上に搭載する工程と、少なくとも前記半田バンプの液相線温度よりも高い温度まで加熱することにより、半田バンプを前記電極に半田接合する工程とを含む。
【００１６】
請求項４記載の半田バンプの実装方法は、請求項３記載の半田バンプの実装方法であって、前記金属ペーストは、錫、鉛、亜鉛、金、銀、銅、アンチモン、インジウムおよびビスマスのいずれか１種類以上を含む。
【００１７】
各請求項記載の発明によれば、凹部内に半田ボールまたは半田バンプの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを供給することにより、加熱工程において半田ボールまたは半田バンプが溶融した時点では金属ペースト内の金属は溶融せずに凹部内に存在し、溶融半田を凹部内の底の電極に導いて良好な半田接合を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）、図２（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図である。本実施の形態１は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田ボールを半田接合して凹部上に半田バンプを形成するものである。
【００１９】
図１（ａ）において、ワークである基板１には凹部３が形成されており、凹部３の底には基板１の下面に設けられた電極２が露呈している。基板１上にはステンシルマスク４が装着され、ステンシルマスク４上に供給された金属ペースト５をスキージ６で矢印方向に水平移動させることにより、凹部３内には金属ペースト５が供給される。
【００２０】
ここで金属ペースト５について説明する。金属ペースト５は、フラックス中に金属を含有させたものであり、金属としては錫、鉛、亜鉛、金、銀、銅、アンチモン、インジウムおよびビスマスのいずれか１種類以上を含み、これらの金属の液相線温度は、以下に説明する工程で凹部３上に搭載される半田ボールの材質の半田の液相線温度（本実施の形態１では１８３°Ｃ）よりも高い液相線温度を有するものとなっている。
【００２１】
次に、金属ペースト５が供給された凹部３上に半田ボール９が搭載される。図１（ｂ）に示すように、半田ボール９を吸着した吸着ツール８を基板１上に移動させ、半田ボール９を凹部３に位置合せして下降させる。図１（ｃ）は、このようにして金属ペースト５が供給された凹部３上に半田ボール９が搭載された状態を示している。この後基板１はリフロー工程に送られ、図１（ｄ）に示すように半田ボール９の液相線温度１８３°Ｃ以上に加熱される。
【００２２】
これにより半田ボール９は溶融するが、このとき金属ペースト５中の金属は半田ボール９の液相線温度よりも高い液相線温度を有しているためこの時点では溶融しない。このため、半田ボール９が溶融した溶融半田は凹部３内で金属ペースト５中の金属の粒子を濡らしながら金属粒子に導かれ、確実に電極２の表面に到達して電極２と半田接合される。このとき、凹部３内の金属が半田ボール９が溶融した溶融半田とのみ一体化して電極２の表面から分離することによる凹部３内の隙間が発生しない。そして溶融半田が固化した後には、図１（ｅ）に示すように電極２と良好に接合され導通する半田バンプ９’が形成される。
【００２３】
なお、図１では、凹部３内に金属ペースト５を供給する方法として、ステンシルマスク４を用いた印刷による方法を示しているが、ディスペンサを用いて凹部３内に金属ペースト５を塗布する方法や、転写ピンを用いて凹部３内に金属ペースト５を転写により供給する方法であってもよい。更には、図２に示すような方法で予め半田ボール９に金属ペースト５を付着させ、その後に凹部３上に半田ボール９を搭載しするようにしてもよい。この方法では、まず図２（ａ）に示すように、金属ペースト５が塗布されたペースト塗布部７に対して吸着ツール８に吸着された半田ボール９を上下動させることにより、半田ボール９の下端部に、金属ペースト５を付着させる。次いで、図２（ｂ）に示すように，金属ペースト５が付着した半田ボール９を基板１の凹部３上に搭載する。この後の工程は、図１（ｃ）以降の各工程と同様である。
【００２４】
（実施の形態２）
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）、図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図である。本実施の形態２は、電子部品に形成された半田バンプをワークに形成された凹部の底の電極に半田接合するものである。
【００２５】
図３（ａ）において、ワークである基板１１には凹部１３が形成されており、凹部１３の底には基板１１の下面に設けられた電極１２が露呈している。この基板１１の凹部１３内にステンシルマスク１４およびスキージ１６を用いて、実施の形態１における方法と同様の方法で金属ペースト５が供給される。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、金属ペースト５が供給された凹部１３上に、電子部品１７の電極１８に形成された半田バンプ１９が搭載される。電子部品１７を保持ヘッド（図外）によって保持し、半田バンプ１９を凹部３に対して下降させる。図３（ｃ）は、このようにして半田バンプ１９が凹部３上に搭載された状態を示している。この後基板１１はリフロー工程に送られ、図３（ｄ）に示すように、半田バンプ１９の液相線温度１８３°Ｃ以上に加熱される。これにより図３（ｅ）に示すように半田バンプ１９が溶融して電極１２に半田接合され、基板１１に実装される。このときの半田接合の過程は、実施の形態１に示す例と同様である。
【００２７】
また、凹部１３内に金属ペースト５を供給する方法として、ディスペンサを用いて塗布する方法や、転写ピンを用いて転写する方法を用いることができること、更には、図４に示すような方法で予め半田バンプ１９に金属ペースト５を付着させ、その後に凹部１３上に搭載するようにしてもよいことについても実施の形態１と同様である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、凹部内に半田ボールまたは半田バンプの材質である半田の液相線温度よりも高い液相線温度を有する金属を含有する金属ペーストを供給するようにしたので、加熱工程において半田ボールまたは半田バンプが溶融した時点では金属ペースト内の金属は溶融せずに凹部内に存在し、これにより溶融半田はこの金属によって凹部内の底の電極まで導かれ良好な半田接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
（ｃ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
（ｄ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
（ｅ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の半田バンプの形成方法の工程説明図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
（ｃ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
（ｄ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
（ｅ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態２の半田バンプの実装方法の工程説明図
【符号の説明】
１、１１  基板
２、１２  電極
３、１３  凹部
４、１４  ステンシルマスク
５  金属ペースト
９  半田ボール
９’、１９  半田バンプ
１７  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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