(57)【要約】【課題】半田ボールをピックアップする際の吸着ミスを排除でき、従ってバンプ電極を精度良く形成することができる半田ボールの吸着ベースとその製造方法を提供する。【解決手段】吸着通孔１８は、ベース層２０側に設けた第１孔部２４と、この第１孔部２４に連通するよう、電着層２１側に設けた第２孔部２５とからなる。第２孔部２５の内周面１８ａは、半田ボール３の球面に対応するアール状のメッキ面とされている。これにより、内周面１８ａと半田ボール３とが略面接触状に対応し、隙間が生じにくい構造となる。従って、半田ボール３をピックアップする際の吸着ミスの発生を防いで、バンプ電極の高精度化に寄与することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板１７に、半田ボール３を真空吸着するための吸着通孔１８が上下貫通状に多数独立して設けられた半田ボールの吸着ベース６であって、
ベース板１７は、ベース層２０と、該ベース層２０の一面側に電気メッキ法により形成された電着層２１とを有し、
各吸着通孔１８は、ベース層２０側に設けた第１孔部２４と、この第１孔部２４に連通するよう、電着層２１側に設けた第２孔部２５とからなり、
第２孔部２５の内周面が、半田ボール３の球面に対応するアール状のメッキ面で形成されていることを特徴とする半田ボールの吸着ベース。
【請求項２】
ベース板１７に、半田ボール３を真空吸着するための吸着通孔１８が上下貫通状に多数独立して設けられた半田ボールの吸着ベース６の製造方法であって、
独立した多数の第１孔部２４を上下貫通状に備えた、ベース板１７を構成するベース層２０を形成する工程と、
上記ベース層２０の各第１孔部２４にこれの外面側を塞ぐように、非導電性のダミーボール４０を遊動不能に仮固定する工程と、
ダミーボール４０を仮固定した状態で、ベース層２０上に電着金属を電鋳して、電着層２１を形成する電鋳工程と、
ダミーボール４０を除去する工程とを含み、
ダミーボール４０の除去に伴って、該ダミーボール４０の球面に対応するアール状のメッキ面を有する第２孔部２５が、電着層２１に形成されるようにしてあることを特徴とする半田ボールの吸着ベースの製造方法。
【請求項３】
ダミーボール４０の直径寸法が、半田ボール３の直径寸法と同寸法か、これよりも大きく設定されている請求項２記載の半田ボールの吸着ベースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ電極の形成に際して、半田ボールを真空吸着して電子部品の電極上に搭載する半田ボール搭載装置を構成する半田ボールの吸着ベース、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の吸着ベースの従来例として、図１０（ａ）に示すごとく、真空吸引装置に接続される半田ボール吸着ヘッドの主面に、エッチング法や電着法により略垂直状の吸着通孔５０を備えた吸着ベースを配したもの（例えば、特許文献１参照）、あるいは図１０（ｂ）に示すごとく、吸着通孔５０の下端部にかかる内周面５０ａを外広がりのテーパー状としたものがある（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２７４２２８号公報（図２）
【特許文献２】
特開平８−１０７１２１号公報（段落〔００１６〕、図３）
【特許文献３】
特開平８−１８２０９号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸着通孔５０の内周面の全体を略ストレート状にした場合には、図９（ｂ）に示すごとく、吸着通孔５０の内周面と吸着される半田ボール３とが線接触の状態となるため吸着力が弱く、半田ボール３が不用意に脱落しやすい。図１０（ｂ）に示すごとく、吸着通孔５０の下端部の内周面５０ａを外広がりのテーパー状にした場合においても、吸着通孔５０と半田ボール３とは線接触状態となるため、同様の問題が生じることは避けられない。加えて、吸着通孔５０を外広がりのテーパー状にした場合には、図１０（ｂ）に示すごとく、テーパー状の内周面５０ａと半田ボール３との間に隙間５１ができ、その結果、複数個の半田ボール３をピックアップすることもある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、半田ボールが不用意に脱落したり、複数個の半田ボールを一度にピックアップするといったような吸着ミスを排除でき、従ってバンプ電極を精度良く形成することができる半田ボールの吸着ベースとその製造方法を提供することにある。本発明の目的は、所定の半田ボールの径に対応する均一な開口寸法を有する吸着通孔を高精度に再現性良く形成することができる半田ボールの吸着ベースとその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示すごとく、ベース板１７に、半田ボール３を真空吸着するための吸着通孔１８が上下貫通状に多数独立して設けられた半田ボールの吸着ベース６において、ベース板１７は、ベース層２０と、該ベース層２０の一面側に電気メッキ法により形成された電着層２１とを有する。各吸着通孔１８は、ベース層２０側に設けた第１孔部２４と、この第１孔部２４に連通するよう、電着層２１側に設けた第２孔部２５とからなる。そして、第２孔部２５の内周面が、図１および図５に示すごとく、半田ボール３の球面に対応するアール状のメッキ面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、ベース板１７に、半田ボール３を真空吸着するための吸着通孔１８が上下貫通状に多数独立して設けられた半田ボールの吸着ベース６の製造方法において、図３（ｄ）に示すごとく、独立した多数の第１孔部２４を上下貫通状に備えた、ベース板１７を構成するベース層２０を形成する工程と、図４（ｂ）に示すごとく各第１孔部２４にこれの外面側を塞ぐように、非導電性のダミーボール４０を遊動不能に仮固定する工程と、図４（ｃ）に示すごとくダミーボール４０を仮固定した状態で、ベース層２０上に電着金属を電鋳して、電着層２１を形成する電鋳工程と、図５に示すごとくダミーボール４０を除去する工程とを含む。そして、図５に示すごとくダミーボール４０の除去に伴って、該ダミーボール４０の球面に対応するアール状のメッキ面を有する第２孔部２５が、電着層２１に形成されるようにしてあることを特徴とする。
【０００８】
ここでダミーボール４０とは、半田ボール３の直径寸法と同寸法の直径寸法を有して、少なくとも表面が非導電性を示すものをいう。非導電性を示す物質としては、ガラスやセラミックなどを挙げることができる。ダミーボール４０の直径寸法は、半田ボール３の直径寸法よりも大径であってもよい。ダミーボール４０を仮固定する方法としては、図４（ａ）・（ｂ）に示すごとく真空吸引力によりダミーボール４０を固定する方法のほか、磁性吸着力による方法や、接着剤を使う方法などが考えられる。要は、電鋳工程の際にダミーボール４０が遊動不能に固定されていて、当該電鋳後は、電着層２１からダミーボール４０を除去できればよい。
【０００９】
【発明の作用効果】
本発明においては、図１および図５に示すごとく、第２孔部２５の内周面１８ａを、半田ボール３と同寸法の直径寸法を有するダミーボール４０の球面に対応するアール状のメッキ面としてあるので、図９（ａ）に示すごとく、内周面１８ａと半田ボール３とが略面接触状に対応し、両者間に隙間が生じにくい構造とすることができる。従って、従来例に係る図１０に示すように、吸着通孔５０の内周面を略垂直状にしたものや、吸着通孔５０をテーパー状にしたもののごとく、半田ボール３との間が略線接触状に対応するタイプにおいては不可避であった、吸引力の低下現象を効果的に防いで、半田ボール３の不用意な脱落を抑えることができる。また、一つの吸着通孔５０に複数個の半田ボール３が吸引される不具合も回避できる。以上より、半田ボール３をピックアップする際の吸着ミスの発生を防いで、バンプ電極の高精度化に寄与できる。
【００１０】
半田ボール３の吸着面となる電着層２１は、半田ボール３の径に対応するダミーボール４０を非吸着部として活用するため、吸着される半田ボール３のアール面に対応する第２孔部２５の内周面を極めて再現性良く製作することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）  図１および図２は、本発明の第１実施例に係る半田ボールの吸着ベースを示す。図２は、電子部品の基板１の電極２上に半田ボール３を運ぶ半田ボール搭載装置の吸着ヘッド４の縦断面図である。吸着ヘッド４は、下面が開口する角皿状のケース５と、ケース５の開口下面を塞ぐ四角プレート状の吸着ベース６とからなる。ケース５は、ステンレス鋼などからなる金属成形品であり、四角形状の天壁８と、天壁８の外周から下方に伸びる周側壁９とを有する。天壁８の中央部には、パイプ１０が上方向に向けて突設状に設けられている。このパイプ１０は、真空ポンプに接続されている。
【００１２】
周側壁９の下端外周には、水平状のフランジ壁１１が張り出し形成されており、フランジ壁１１には、ビス１２用の通孔１３が形成されている。この通孔１３に対応して、吸着ベース６の外周縁部には、ビス孔１４を設けてあり、ビス１２を通孔１３を介して吸着ベース６のビス孔１４内にねじ込むことにより、ケース５に対して吸着ベース６を一体的に装着できる。従って、ケース５に対する吸着ベース６の装着作業が容易に行え、必要に応じて逆の手順で吸着ベース６を簡単に取り外すことができる。
【００１３】
吸着ベース６のベース板１７には、半田ボール３を真空吸着するための吸着通孔１８が、上下貫通状に多数独立して設けられている。ここでの半田ボール３は、例えば２００μｍの直径寸法を有する真球形状を呈している。ベース板１７の厚みは、吸着ヘッド４側の装着面形状に異なるが、例えば２００μｍ〜３ｍｍに設定することができ、本実施例では３００μｍに設定した。吸着通孔１８は、平面視でマトリクス状に形成されていて、その形成位置は、基板１側の電極２の個数や配列ピッチに対応している。
【００１４】
以上のような半田ボールの搭載装置においては、吸着ヘッド４が半田ボール供給部（図外）に蓄えられた半田ボール３を吸着ベース６の吸着通孔１８に真空吸着してピックアップし、基板１の上方へ移動して半田ボール３と電極２とを位置合わせしたうえで、吸着ヘッド４を下降させることにより半田ボール３を電極２上に着地させる。次に、真空ポンプを停止して、半田ボール３に対する吸引を解除したうえで、吸着ヘッド４を上昇させて、半田ボール３を電極２上に残して載置する。半田ボール３が載置された基板１は、リフロー装置の加熱炉へ送られて加熱され、半田ボール３は溶解・固化されてバンプとなる。
【００１５】
この第１実施例においては、図１に示すように各吸引通孔１８の下端側の外面部になる内周面１８ａが、該ボール３の球面に対応するアール状のメッキ面とされている。詳しくは、ベース板１７は、上方側に位置するベース層２０と、該ベース層２０の下面側に電気メッキ法により形成された電着層２１とからなる。各通孔１８は、ベース層２０側に設けた第１孔部２４と、この第１孔部２４に連通して電着層２１側に設けた第２孔部２５とからなり、第２孔部２５の内周面１８ａが、該ボール３の劣弧側の球面に対応するアール状のメッキ面とされている。
【００１６】
図３ないし図５は第１実施例に係る吸着ベースの製造方法を示す。まず、図３（ａ）に示すごとく、ステンレスや銅等の導電性の金属からなる母型２７の表面に、フォトレジスト層２８を形成する。フォトレジスト層２８にマスキング露光処理等を施したのち、エッチング処理により未露光部分を溶解除去し、図３（ｂ）に示すごとく吸着通孔１８の第１孔部２４（図１参照）に対応するストレート状のレジスト体２９ａを有するパターンレジスト２９を母型２７上に形成する。続いて、母型２７を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、電解メッキを行うことにより、図３（ｃ）に示すごとく先のレジスト体２９ａの高さの範囲内で、本実施例の場合約２５０μｍ厚で、母型２７のレジスト体２９ａで覆われていない表面に、ニッケルやニッケル合金、クロム等の電着金属を電鋳して、前記ベース層２０となる層を形成した。電鋳終了後に、レジスト体２９ａおよび母型２７を除去し、図３（ｄ）に示すように、多数の第１孔部２４を備えるベース層２０を得た。
【００１７】
続いて、ベース層２０を図４（ａ）の真空吸引冶具３０に固定した。この真空吸引冶具３０は、半田ボール搭載装置を構成する前記吸着ヘッド４と略同形状を呈し、真空ポンプと接続可能である。真空吸引冶具３０は、下面が開口するケース３１と、ベース層２０を着脱可能に固定できる保持手段３２と、ケース３１内の空気を吸引する吸引手段（図外の真空ポンプを含む）とを備えており、ケース３１の下面開口にこれを塞ぐように保持手段３２でベース層２０を固定することができ、その具体的構成は、先の図２に示した半田ボール搭載装置の吸着ヘッド４と同じである。詳しくは、ケース３１は、下面が開口する角皿状を呈しており、四角形状の天壁３３と、天壁３３の外周から下方に伸びる周側壁３４とを有する。天壁３３の中央部には、真空ポンプに通じるパイプ３５が上方向に突設されている。周側壁３４の上端外周には、水平状のフランジ壁３６が張り出し形成されており、フランジ壁３６には、ビス３７用の通孔３８が形成されている。この通孔３８に対応して、ベース層２０の外周縁部には、ビス孔３９を設けてあり、ビス３７を通孔３８を介してビス孔３９にねじ込むことにより、ベース層２０をケース３１に一体的に装着することができる。
【００１８】
次に、図４（ｂ）に示すごとく、各第１孔部２４を下面側から塞ぐように、非導電性のダミーボール４０を配置し、その状態でダミーボール４０を遊動不能に仮固定した。具体的には、真空吸引冶具３０の真空ポンプを作動させて、ダミーボール４０をベース層２０の各第１孔部２４に真空吸引力によりピックアップして、ダミーボール４０を遊動不能に仮固定した。ダミーボール４０は、ガラスやセラミックを素材とするものであり、その直径寸法は、半田ボール３の直径寸法と同寸法の２００μｍとした。
【００１９】
全ての第１孔部２４に、ダミーボール４０がピックアップされていることを確認してから、所定の条件に建浴した電鋳槽にベース層２０をケース３１ごと入れ、図４（ｃ）に示すように、仮固定姿勢にあるダミーボール４０の球中心の高さ寸法ｈを超えない範囲内で、本実施例の場合約５０μｍ厚で、ベース層２０の表面に、ニッケルやＮｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｃｕ等のニッケル合金、クロム等の電着金属を電鋳して、電着層２１となる層を不離一体に形成した。ここでは、非導電性のダミーボール４０の表面には電着金属は成長形成されないため、電着層２１はベース層２０の表面からのみ成長することに着目されるべきである。
【００２０】
真空ポンプによる真空吸引力を解除してダミーボール４０を除去することにより、図５に示すごとく、ベース層２０側の第１孔部２４と、この第１孔部２４に連通して電着層２１側に設けられた第２孔部２５とからなる多数の独立した吸着通孔１８を備える吸着ベース６を得た。第２孔部２５の内周面１８ａは、ダミーボール４０の劣弧側の球面に対応する、アール状のメッキ面となっていた。最後に、ビス３７を緩めて真空吸引冶具３０から吸着ベース６を取り外した。
【００２１】
以上のように、第１実施例に係る吸着ベース６では、第２孔部２５の内周面１８ａを、半田ボール３と同寸法の直径寸法を有するダミーボール４０の球面に対応するアール状のメッキ面としたので、図９（ａ）に示すごとく、内周面１８ａと半田ボール３とが略面接触状に対応し、隙間が生じにくい構造とすることができる。従って、従来例に係る吸着通孔の内周面を略垂直状にしたものや、吸着通孔をテーパー状にしたもの（図９（ｂ）、図１０参照）のように、半田ボール３との間が略線接触状に対応するタイプにおいて不可避であった、半田ボール３の僅かなズレや移動により、当該ボール３との間に隙間５１ができることに起因する吸引力の低下現象を効果的に防いで、半田ボール３の不用意な脱落を抑えることができる。また、図１０（ｂ）に示すごとく、一つの吸着通孔５０に複数個の半田ボール３が吸引される不具合も回避できる。以上より、半田ボール３をピックアップする際の吸着ミスの発生を防いで、バンプ電極の高精度化に寄与できる。
【００２２】
また、半田ボール３の吸着面となる電着層２１は、半田ボール３の径に対応するダミーボール４０を非吸着部として活用するため、吸着される半田ボール４０のアール面に対応する第２孔部２５の内周面を、極めて再現性良く製作することができる点でも有利である。
【００２３】
この第１実施例においては、真空吸引によりダミーボール４０を仮止め固定していたが、例えば磁気吸着によりダミーボール４０を仮止め固定してもよい。この場合には、図６に示すごとく、内部に磁性体４１を有し、その表面を非導電性の樹脂４２によりコーティングしたボールを、ダミーボール４０として用いることができる。
【００２４】
電着層２１は、例えば予め電鋳槽中にフッ化グラファイトなどのフッ素系材料を分散配合させておくことにより、表面を滑性化処理することができる。電着層２１の形成後に、メッキや塗布等の方法で滑性化物質をコーティングしてもよい。これにより、電着層２１の表面形態を滑性に優れたものとして、半田ボール３の離型性の向上を図ることができる。
【００２５】
第１実施例においては、導電性の母型上に電気メッキ法により第１孔部２４を含むベース層２０を形成したが、薄板状の導電性金属に対して機械加工やレーザー加工、或いはエッチング加工を施すことにより、所定部位に穿設することで第１孔部２４を形成してもよい。さらには、合成樹脂やセラミックス材料の非導電性の薄板に上記加工工程により、第１孔部を穿設した後、少なくとも半田ボール吸着面となる側の表面に導電性を付与する表面処理を施し、ベース層２０を形成するものであってもよい。これらの場合には、ベース層２０を形成する薄板体の厚を、予め所望の厚のものを選択しておくことで、簡単に所定厚を得ることができる。「導電性を付与する表面処理」の具体的としては、導電性物質を電解メッキすることや、カーボン等の導電性物質を表面に塗布や付着させることなどが挙げられる。
【００２６】
真空吸着冶具３０は、一回の使用で廃棄されるものであってもよいし、何度も繰り返して使用するものであってもよい。但し、後者の場合には、真空吸着冶具３０を非導電性材料で形成するなど、治具３０自体にメッキがつかない工夫を凝らす必要がある。
【００２７】
（第２実施例）  図７は、第２実施例に係る半田ボールの吸着ベースを示す。そこでは、製造過程における真空吸引要素と、完成後の吸着ヘッド４における真空吸引要素とを同一部材としている点が、先の第１実施例と相違する。すなわち、第１実施例の吸着ベース６の製造方法では、真空吸引冶具３０（図４（ａ）参照）を用いてダミーボール４０を仮固定していた。一方、完成後の吸着ベース６は、真空ポンプを吸引要素とする吸着ヘッド４（図２参照）に搭載されていた。この点、第２実施例では、真空吸引冶具３０と吸着ヘッド４とを同一部材として兼用させることとし、製造過程において使用された真空吸引冶具３０を、そのまま半田ボール３の搭載装置の吸着ヘッド４に適用することにより、吸着ベース６の製造コストの削減化と、製造時間の短縮化を図っている。
【００２８】
第１および第２実施例において、ダミーボール４０の直径寸法は、半田ボール３の直径寸法よりも大きく設定できる。すなわち、第２孔部２５の内周面の直径寸法は、半田ボール３のそれよりも僅かに大きく設定できる。これは、半田ボール３の直径寸法と第２孔部２５の内周面のそれとの間は、厳密さは要求されず、ある程度の設計自由度が許されることを意味している。尤も、第２孔部２５の内周面の直径寸法が、半田ボール３の直径寸法よりも極端に大きいと、吸着時において半田ボール３との間が線接触に近い状態（図９（ｂ）参照）となり、第２孔部２５と半田ボール３との間に隙間が生じる可能ができて、従来例の図１０に示した場合と同様の問題が起こる。
【００２９】
また、図８に示すごとく、ベース層２０の第１孔部２４は、外広がりのテーパー状であってもよい。このような形状の第１孔部２４は、図３（ａ）・（ｂ）に示すマスキング露光処理における露光条件を変更することで形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る半田ボールの吸着ベースの縦断側面図
【図２】吸着ヘッドの縦断側面図
【図３】本発明の第１実施例に係る半田ボールの吸着ベースの製造過程の工程説明図
【図４】本発明の第１実施例に係る半田ボールの吸着ベースの製造過程の工程説明図
【図５】本発明の第１実施例に係る半田ボールの吸着ベースの製造過程の工程説明図
【図６】第１実施例に係る製造方法において使用できるダミーボールの断面図
【図７】本発明の第２実施例に係る半田ボールの吸着ベースの縦断側面図
【図８】本発明に係る半田ボールの吸着ベースの別実施形態を示す縦断側面図
【図９】（ａ）は本発明に係る吸着ベースおける半田ボールの吸着形態を説明するための図、（ｂ）は従来例における半田ボールの吸着形態を説明するための図
【図１０】従来の半田ボールの吸着ベースの問題点を説明するための図
【符号の説明】
３  半田ボール
１７  ベース板
１８  吸着通孔
２０  ベース層
２１  電着層
２４  第１孔部
２５  第２孔部
４０  ダミーボール
【図１】
2004152986.tif 000003
【図２】
2004152986.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004152986.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004152986.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004152986.tif 000011
【図１０】
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