(57)【要約】【課題】本発明ははんだボール搭載用マスクを用いて微細なはんだボールを基板に搭載するはんだボール搭載方法に関し、微細なはんだボールを効率よくかつ確実に基板に搭載することを課題とする。【解決手段】基板１の電極３上にフラックス９を配設する工程と、電極３と対向する位置にボール振込み開口１２が形成されたはんだボール搭載用マスク１０を基板１に配設すると共にはんだボール搭載用マスク１０と基板１との間を減圧してボール振込み開口１２にはんだボール１５を吸引することにより電極３にはんだボール１５を搭載する工程と、はんだボール搭載用マスク１０を基板１から取り外す工程と、はんだボール１５を電極３に接合する工程とを有する。【選択図】図３
2008124076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された電極にはんだボールを搭載するはんだボール搭載方法において、
前記基板の電極上にフラックスを配設するフラックス配設工程と、
前記電極と対向する位置にボール振込み開口が形成されたはんだボール搭載用マスクを前記基板に配設し、該はんだボール搭載用マスクと前記基板との間を減圧し、前記ボール振込み開口に前記はんだボールを吸引することにより該はんだボールを前記電極に搭載するはんだボール搭載工程と、
前記はんだボール搭載用マスクを前記基板から取り外す工程と、
前記はんだボールを前記電極に接合する工程と
を有することを特徴とするはんだボール搭載方法。
【請求項２】
前記絶縁材はソルダーレジストであることを特徴とする請求項１記載のはんだボール搭載方法。
【請求項３】
基板に形成された電極にはんだボールを搭載するはんだボール搭載装置において、
前記基板に搭載された状態で前記電極と対向するボール振込み開口が形成されたはんだボール搭載用マスクと、
前記基板と前記はんだボール搭載用マスクとの間を減圧し、前記搭載時にボール振込み開口内に前記はんだボールを吸引する減圧手段とを有することを特徴とするはんだボール搭載装置。
【請求項４】
前記減圧手段は、
減圧装置と、
前記はんだボール搭載用マスクが気密に装着されると共に前記減圧手段に接続された装着用筐体と、
前記はんだボール搭載用マスクの前記基板と対向する面に形成され、一端が前記ボール振込み開口に連通すると共に、他端が前記装置用筐体に連通した減圧通路とを有することを特徴とする請求項２記載のはんだボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明ははんだボール搭載方法及びはんだボール搭載装置に係り、特にはんだボール搭載用マスクを用いて微細なはんだボールを基板に搭載するはんだボール搭載方法及びはんだボール搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末装置等に代表される電子機器は小型化・薄型化が急速に進んでおり、これらの電子機器に搭載される半導体装置等の電子部品も小型化・薄型化が要求されている。一方、これらの電子部品は高密度化が進んでおり、接続端子数が増大する傾向にある。
【０００３】
これらの要求に対応する電子部品の実装方法として、はんだボールを外部接続端子として用い、これをプリント回路基板等の実装用基板に対してフリップチップ（ＦＣ：Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）実装等の表面実装する実装方法が多く用いられるようになってきている。このフリップチップ実装方法は、電子部品の基板に設けられた電極に予めはんだボールを搭載しておき、このはんだボールを実装基板の電極に直接接合することにより実装を行う方法である。
【０００４】
このため、はんだボールを利用した表面実装方法を用いる場合には、電子部品の基板に予めはんだボールを搭載しておく必要がある。このはんだボールを基板に搭載するはんだボール搭載方法は、一般には基板のはんだボールが搭載される電極上にフラックスを配設し、次にこのフラックス上にはんだボールを配設し、その後にこのはんだボールを加熱し溶解して電極に接合する方法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図５は、従来のはんだボール搭載方法の具体例を説明するための図である。図５（Ａ）は、基板１００を示している。この基板１００は、基板本体１０２の上面にソルダーレジスト１０４が形成されると共に、下面には絶縁膜１０５が形成されている。また、基板１００の上面には複数の電極１０３が形成されており、ソルダーレジスト１０４の電極１０３と対向する一には開口部１０６が形成されている。
【０００６】
この基板１００にはんだボール１１５を搭載するには、基板１００をステージ１４０に保持させると共に、基板１００（ソルダーレジスト１０４）の上にフラックス用マスク１０８を配設する。ステージ１４０には複数の吸着孔１４１が形成されており、基板１００はステージ１４０に吸着されることにより保持される。
【０００７】
フラックス用マスク１０８は、開口部１０６と対向する位置に開口が形成されている。そして、このフラックス用マスク１０８を用いて開口部１０６内にフラックス１０９を印刷等により配設する。図５（Ｂ）は、開口部１０６内にフラックス１０９が配設された状態を示している。
【０００８】
開口部１０６に対するフラックス１０９の配設が終了すると、フラックス用マスク１０８は取り外され、続いて図５（Ｃ）に示すように、基板１００（ソルダーレジスト１０４）上にボール搭載用マスク１１０が配設される。このボール搭載用マスク１１０は、はんだボール１１５をフラックス１０９上に搭載する（振込む）ための複数のボール振込み開口１１２が形成されている。
【０００９】
基板１００上にボール搭載用マスク１１０が配設されると、このボール搭載用マスク１１０上にはんだボール１１５を供給し、このはんだボール１１５をスキージ（図示せず）等を用いてボール振込み開口１１２内に振込む。図５（Ｄ）は、開口１１２内にはんだボール１１５が振込まれた状態を示している。この状態で、各はんだボール１１５は粘性を有するフラックス１０９の上部に搭載（仮止め）された状態となる。
【００１０】
フラックス１０９の上部にはんだボール１１５が搭載されると、図５（Ｅ）に示すように、ボール搭載用マスク１１０は基板１００から取り外される。続いて、リフロー処理等の加熱処理を行いはんだボール１１５を電極１０３に接合し、その後にフラックス１０９の洗浄処理を行うことにより、はんだボール１１５が搭載された基板１００が完成する。
【特許文献１】特開２００６−００５２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のはんだボール搭載方法のように、単にボール搭載用マスク１１０のボール振込み開口１１２にスキージ等を用いてはんだボール１１５を振込む方法では、振込まれないボール振込み開口１１２が発生する（これをミッシングボールという）。
【００１２】
このミッシングボールは、確率の問題といわれておりはんだボール搭載処理においては、従来からもある程度は発生していた。このようにミッシングボールが発生すると、検査工程を実施することによりミッシングボールの発生箇所を特定し、この発生箇所に治具等を用いて個別にはんだボール１１５を搭載することが行われている（この処理をリペア処理という）。
【００１３】
しかしながら、前記したように電子部品は高密度化が進んでおり接続端子数が増大する傾向にあり、これに伴い基板１００に対してはんだボール１１５を高密度に搭載することが要求されている。この要求に対応するため、はんだボール１１５は微細化する傾向にあり、１００μｍ径のはんだボールも実用化されつつある。
【００１４】
このようにはんだボール１１５が小径化すると、従来のはんだボール搭載方法ではミッシングボールが多数発生し、これに伴いリペア処理を頻繁に行う必要が生じ、はんだボール搭載処理の効率が著しく低下してしまうという問題点があった。
【００１５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、微細なはんだボールを効率よくかつ確実に基板に搭載しうるはんだボール搭載方法及びはんだボール搭載装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために本発明では、基板に形成された電極にはんだボールを搭載するはんだボール搭載方法において、
前記基板の電極上にフラックスを配設するフラックス配設工程と、
前記電極と対向する位置にボール振込み開口が形成されたはんだボール搭載用マスクを前記基板に配設し、該はんだボール搭載用マスクと前記基板との間を減圧し、前記ボール振込み開口に前記はんだボールを吸引することにより該はんだボールを前記電極に搭載するはんだボール搭載工程と、
前記はんだボール搭載用マスクを前記基板から取り外す工程と、
前記はんだボールを前記電極に接合する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記発明において、前記絶縁材をソルダーレジストとしてもよい。
【００１８】
また、上記の課題を解決するために本発明では、基板に形成された電極にはんだボールを搭載するはんだボール搭載装置において、
前記基板に搭載された状態で前記電極と対向するボール振込み開口が形成されたはんだボール搭載用マスクと、
前記基板と前記はんだボール搭載用マスクとの間を減圧し、前記搭載時にボール振込み開口内に前記はんだボールを吸引する減圧手段とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
上記発明において、前記減圧手段は、
減圧装置と、
前記はんだボール搭載用マスクが気密に装着されると共に前記減圧手段に接続された装着用筐体と、
前記はんだボール搭載用マスクの前記基板と対向する面に形成され、一端が前記ボール振込み開口に連通すると共に、他端が前記装置用筐体に連通した減圧通路とを有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、はんだボール搭載用マスクと基板との間を減圧し、はんだボールをボール振込み開口に吸引することにより電極に搭載するため、はんだボールが微細化しても確実にボール振込み開口にはんだボールを振込むことができる。これにより、いわゆるミッシングボールの発生を少なくすることができ、リペア処理の回数も低減され、効率よく確実にはんだボールを電極に搭載することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例であるはんだボール搭載装置２０を示す構成図である。はんだボール搭載装置２０は、大略するとボール搭載用マスク１０、マスク装着用筐体３０、ステージ４０、真空ポンプ５０，６０（減圧装置）等により構成されている。
【００２３】
ボール搭載用マスク１０は金属製のマスクであり、はんだボール１５を基板１に搭載するための複数のボール振込み開口１２が形成されている。このボール振込み開口１２の直径は、はんだボール１１５の直径よりも若干大きく設定されており、その直径差は振込みが適正に行いうる値に設定されている。
【００２４】
また、ボール搭載用マスク１０の背面側（基板１と対向する側の面）には凹部が形成されており、よってボール搭載用マスク１０が基板１に配設された際、基板１とボール搭載用マスク１０との間には空間部１１が形成されるよう構成されている。また、この凹部の外周部分には、複数の連通溝１３が形成されている。この連通溝１３は、後述する内部空間３１と空間部１１とを連通する機能を奏するものである。
【００２５】
マスク装着用筐体３０は上部が開口された筐体であり、内部に内部空間３１を形成している。また、マスク装着用筐体３０の開口側端部は、ボール搭載用マスク１０を装着するための装着部３２とされている。
【００２６】
更に、マスク装着用筐体３０の下部には接続孔３３が設けられており、この接続孔３３は図示しない吸引配管を介して真空ポンプ５０に接続されている。尚、装着部３２にはゴム等のパッキン材が配設されており、ボール搭載用マスク１０が装着された際、ボール搭載用マスク１０と装着部３２との間の気密性を高めている。
【００２７】
ステージ４０は基板１を保持する機能を奏するものであり、マスク装着用筐体３０の内部に配設されている。このステージ４０は、ステージ部４３と支柱部４４とを有した構成とされている。このステージ４０は、ステージ４０の基板１を保持するステージ部４３分には複数の吸着孔４１が形成されている。
【００２８】
また、ステージ部４３から下方に延出した支柱部４３は、マスク装着用筐体３０を貫通してマスク装着用筐体３０の外部に延出している。この支柱部４４は内部に連通路４２が形成されており、この連通路４２の一端部は吸着孔４１と連通し、また他端部は図示しない吸引配管を介して真空ポンプ６０に接続されている。
【００２９】
後述するように、はんだボール１５を基板１に搭載するボール搭載工程では、基板１がステージ４０に保持された状態でボール搭載用マスク１０がマスク装着用筐体３０に装着される。この装着状態において、ボール搭載用マスク１０は基板１及び装着部３２の上部に載置された状態となっている。また、マスク装着用筐体３０の上部にボール搭載用マスク１０が装着されることにより、内部空間３１は閉空間を形成する。
【００３０】
更に、ボール搭載用マスク１０の背面に形成された連通溝１３は、基板１とボール搭載用マスク１０との間に形成された空間部１１と、マスク装着用筐体３０の内部空間３１とを連通している。よって、真空ポンプ５０が駆動して内部空間３１が減圧されると、連通溝１３を介して空間部１１も減圧される。ボール搭載用マスク１０の外部は大気圧であるため、空間部１１が減圧されることによりボール振込み開口１２から大気は吸引され、これに伴いはんだボール１５もボール振込み開口１２内に吸引される。
【００３１】
また、内部空間３１が減圧されることにより、ボール搭載用マスク１０も吸引されて装着部３２に押し付けられ、よってボール搭載用マスク１０はマスク装着用筐体３０に確実に保持される。ボール搭載用マスク１０がマスク装着用筐体３０に装着される際、基板１の電極３とボール振込み開口１２との位置決めが行われるが、上記のようにボール搭載用マスク１０は内部空間３１が減圧されることにより確実にマスク装着用筐体３０に保持されるため上記の位置決めがずれるようなことはない。
【００３２】
このように、本実施例に係るはんだボール搭載装置２０は、はんだボール１５のボール振込み開口１２内への吸引処理と、ボール搭載用マスク１０をマスク装着用筐体３０に固定するが真空ポンプ５０の吸引処理により一括的に行うことができるため、それぞれを別個に設ける場合に比べて装置構成の簡単化を図ることができる。尚、本実施例では、真空ポンプ５０と真空ポンプ６０を別個の構成としているが、一つの真空ポンプで基板１のステージ部４３への保持と、空間部１１内の減圧処理とを行う構成とすることも可能である。
【００３３】
次に、図２乃至図４を用いて、本発明の一実施例であるはんだボール搭載方法に説明する。以下説明するはんだボール搭載方法は、上記したはんだボール搭載装置２０を用いて実施される。尚、図２乃至図４に示す構成において、先に説明した図１に示した構成と同一構成については同一符号を付して、その説明を省略するものとする。また、図２（Ａ），（Ｂ）については、説明の便宜上マスク装着用筐体３０については図示しないものとする。
【００３４】
図２（Ａ）は、ステージ４０に保持されると共にフラックス用マスク８を用いてフラックス９が配設された基板１を示している。この基板１は、基板本体２と、基板本体２の上面に形成されたソルダーレジスト４と、基板本体２の下面に形成された絶縁膜５とにより構成されている。
【００３５】
基板本体２は、樹脂基板、セラミック基板、ウェハ、ビルトアップ基板等の種々のタイプの基板の適用が可能である。この基板本体２の上面には、複数の電極３が形成されている。
【００３６】
尚、本実施例では、基板本体２としてウェハを用いた例につい説明するものとする。また、ウェハには多数個の素子領域が形成されるが、図２乃至図４の各図においては、基板本体２としてウェハの１個の素子領域のみを拡大して示すものとする。
【００３７】
ソルダーレジスト４は、はんだ付け処理時においてはんだショートを押さえるために設けられる絶縁材であり、例えば印刷法を用いて基板本体２の上面全面に所定の厚さ（例えば、３０〜４０μｍ）で形成されている。このソルダーレジスト４の電極３と対向する位置には、開口部６が形成されている。よって、フラックス９の配設前においては、開口部６の形成位置において電極３は露出した状態となっている。
【００３８】
また、絶縁膜５は基板本体２の背面を保護するために設けられている。尚、この絶縁膜５は、必ずしも設ける必要はないものであり、絶縁膜５が存在しなくても本願発明方法は実現可能である。
【００３９】
基板１にフラックス９を配設するには、基板１をステージ４０に載置した上で、真空ポンプ６０を起動して吸着孔４１を介して基板１をステージ部４３に吸着する。これにより、基板１はステージ４０に保持された状態となる。次に、基板１上にフラックス用マスク８を配設する。このフラックス用マスク８は金属製のマスクであり、開口部６に対応した開口部を有している。
【００４０】
フラックス用マスク８が基板１に配設されると、このフラックス用マスク８を用いて開口部６内にフラックス９を配設する（フラックス配設工程）。開口部６内にフラックス９を配設する方法としては、例えば印刷法を用いることができる。このフラックス９の配設処理が終了すると、図２（Ｂ）に示すように、フラックス用マスク８は基板１から取り外される。
【００４１】
続いて図２（Ｃ）に示すように、基板１上にボール搭載用マスク１０が配設される。ボール搭載用マスク１０の配設処理は、先ずボール搭載用マスク１０に形成されているボール振込み開口１２と基板１の電極３とを位置決めし、ボール搭載用マスク１０を基板１上に載置する。この際、基板１はステージ４０に保持された状態を維持している。
【００４２】
ボール搭載用マスク１０が基板１上に載置された状態において、ボール搭載用マスク１０の外周部分はマスク装着用筐体３０の装着部３２上にも載置された状態となっている。このようにボール搭載用マスク１０が基板１及び装着部３２（マスク装着用筐体３０）上に載置されると、真空ポンプ５０は起動し内部空間３１内は減圧される。
【００４３】
前記したように、ボール搭載用マスク１０の背面に形成された連通溝１３は、空間部１１と内部空間３１とを連通している。よって、真空ポンプ５０が駆動して内部空間３１が減圧されると、連通溝１３を介して空間部１１も減圧される。
【００４４】
またこれと同時に、内部空間３１内が負圧となることにより、ボール搭載用マスク１０は装着部３２に吸着される。この際、装着部３２にはパッキン材が設けられているため、ボール搭載用マスク１０と装着部３２との間でリークが発生するようなことはない。
【００４５】
ボール搭載用マスク１０の外部は大気圧であるため、空間部１１が減圧されることによりボール振込み開口１２から大気は吸引される。この状態において、図３（Ａ）に示すようにボール搭載用マスク１０上にはんだボール１５を供給し、スキージ１４を用いてボール振込み開口１２内にはんだボール１５を振込む（はんだボール搭載工程）。
【００４６】
このように本実施例では、はんだボール１５をボール振込み開口１２に吸引することにより電極３に搭載するため、はんだボール１５が微細化しても確実にボール振込み開口１２にはんだボール１５を振込むことができる。特に、図３（Ａ）に示すように、ボール振込み開口１２に対するはんだボール１５の振込み開始時には多数のはんだボール１５が存在するため、ボール振込み開口１２への振込み率は高い。
【００４７】
ところが、スキージ１６が図３（Ａ）中において右側に移動してボール振込み開口１２内に順次はんだボール１５が装填されるに従い、スキージ１６により移動されるはんだボール１５の数が少なくなり、ボール振込み開口１２にはんだボール１５が振込まれ難くなる。
【００４８】
しかしながら、ボール振込み開口１２にはんだボール１５が振込まれ電極３（フラックス９）に搭載されることにより、ボール振込み開口１２ははんだボール１５に塞がれるため、はんだボール１５が振込まれていないボール振込み開口１２の吸引力が増大する。これにより、上記のようにスキージ１６により移動されるはんだボール１５の数が少なくなっても、これに伴いはんだボール１５が振込まれていないボール振込み開口１２の吸引力が増大するため、ボール振込み開口１２に対するはんだボール１５の振込み率を高く維持することができる。
【００４９】
これにより、全てのボール振込み開口１２に確実にはんだボール１５を振込むことができる。よって、ミッシングボールの発生を抑制することができ、リペア処理の回数も低減され、効率よくかつ確実にはんだボール１５を電極３に搭載することができる。
【００５０】
図４（Ａ）は、全てのボール振込み開口１２にはんだボール１５が振込まれ、電極３（フラックス９）に搭載された状態を示している。この状態で各はんだボール１５は、粘性を有するフラックス９に搭載（仮止め）された状態となっている。このはんだボール１５の搭載処理が終了すると、真空ポンプ５０は停止される。但し、この状態においても真空ポンプ６０は駆動しており、基板１はステージ４０に保持された状態を維持している。
【００５１】
続いて、図４（Ｂ）に示すように、ボール搭載用マスク１０が基板１から取り外される。次に、真空ポンプ６０が停止され、基板１ははんだボール搭載装置２０から取り外されてリフロー炉に装填され、はんだボール１５を電極３に接合する処理が行われる。図４（Ｃ）は、はんだボール１５が電極３に接合された状態を示している。
【００５２】
はんだボール１５が電極３に接合されると、続いてフラックス９の洗浄処理が実施され、図４（Ｄ）に示す電極３にはんだボール１５が搭載された基板１が完成する。
【００５３】
尚、本発明の適用はウェハに限定されるものではなく、基板本体２としてビルドアップ基板を用いたものに対しても適用可能である。また、はんだボール１５の配設位置は、基板本体２の片面に限定されるものではなく、基板本体２の両面にはんだボール１５を配設するものに対しても本願発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の一実施例であるはんだボール搭載装置を説明するための構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例であるはんだボール搭載方法を説明するための図である（その１）。
【図３】図３は、本発明の一実施例であるはんだボール搭載方法を説明するための図である（その２）。
【図４】図４は、本発明の一実施例であるはんだボール搭載方法を説明するための図である（その３）。
【図５】図５は、従来の一例であるはんだボール搭載方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  基板
２  基板本体
３  電極
４  ソルダーレジスト
６  開口部
８  フラックス用マスク
９  フラックス
１０  ボール搭載用マスク
１２  ボール振込み開口
１５  はんだボール
２０  はんだボール搭載装置
３０  マスク装着用筐体
３２  装着部
４０  ステージ
５０，６０  真空ポンプ
【図１】
2008124076.tif 000003
【図２】
2008124076.tif 000004
【図３】
2008124076.tif 000005
【図４】
2008124076.tif 000006
【図５】
2008124076.tif 000007