(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔されており、上記透孔部の半田ボールが吸着されるマスク主面側には、上記マスク主面から奥まった位置に配された吸引口に向けて窄まる漏斗状のテーパー面を有する吸着エリアが形成され、マスク背面側には、上記吸引口よりも大径の吸気孔を備えた吸気空間が上記吸引口に至るまでストレート状に延設された半田ボール吸着用マスク。
【請求項２】
半田ボール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔されており、上記透孔部の半田ボールが吸着されるマスク主面側には、上記マスク主面から奥まった位置に配された吸引口に向けて窄まる漏斗状のテーパー面を有する吸着エリアが形成され、マスク背面側には、上記吸引口よりも大径の吸気孔を備えた吸気空間が上記吸引口に至るまでストレート状に延設された半田ボール吸着用マスクの製造方法であって、
導電性基板上に、上記吸気空間に相当する位置に対応して複数のレジスト凸部を有するレジストパターンを形成する工程と、
上記導電性基板上に、上記各レジスト凸部の高さと同一に第１の電鋳金属を電鋳する第１の電鋳工程と、
上記第１の電鋳金属上に上記各レジスト凸部の高さを越えて第２の電鋳金属を電鋳し、吸着エリアを形成する第２の電鋳工程と、
それぞれ密着して一体化した上記第１及び第２の電鋳金属を上記導電性基板から剥離し、レジストパターンを除去する工程とからなることを特徴とする半田ボール吸着用マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップや回路基板等の電子部品の電極上に、半田ボールを真空吸着して搭載するための半田ボール吸引装置に装着される半田ボール吸着用マスクの構造およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の配列にしたがって半導体チップや回路基板上に形成されている電極上に半田ボールを載置する場合は、例えば、特開平７−２０２４０１号公報に示すように、所定のパターンに吸引孔を持つ半田ボール吸着用マスクを装着した吸引装置によって、多数の半田ボールを一挙に真空吸引し、電極上に移送した後吸引を解除することで電極上に所定の配列で半田ボールを載置していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の電子部品の高集積化や電極配列の高密度化、複雑化に伴い、吸引装置により一度に吸着する半田ボールの数が増加するとともに配列も多様化し、すなわち、吸着用マスクに形成される吸引装置と連通する透孔部の数も増加し、配列も複雑になってくるため、個々の透孔部に加わる吸引力が分散されて低下し、吸着ミスが生じやすくなり、また、半田ボールの直径も0.5mm以下と小さくなってくるため、１つの透孔部に複数の半田ボールが吸着された状態で移送されるいわゆるダブルボールの現象が生じ、正確に電極上に載置されない移載ミスが発生する虞があるという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、吸引装置に装着される半田ボール吸着マスクの形状に格別の工夫を凝らすことにより、各透孔部への半田ボールの吸着を確実にし、吸着ミスや移載ミスを解消できる半田ボール吸着用マスクを提供することを第1の目的とする。また、このような半田ボール吸着マスクを、電鋳製法によって効率的に製作する製造方法を提供することを第2の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半田ボール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔されており、上記透孔部の半田ボールが吸着されるマスク主面側には、上記マスク主面から奥まった位置に配された吸引口に向けて窄まる漏斗状のテーパー面を有する吸着エリアが形成され、マスク背面側には、上記吸引口よりも大径の吸気孔を備えた吸気空間が上記吸引口に至るまでストレート状に延設されるよう構成した半田ボール吸着用マスクである。
【０００６】
また、半田ボール吸着用の複数の透孔部が所定位置に開孔されており、上記透孔部の半田ボールが吸着されるマスク主面側には、上記マスク主面から奥まった位置に配された吸引口に向けて窄まる漏斗状のテーパー面を有する吸着エリアが形成され、マスク背面側には、上記吸引口よりも大径の吸気孔を備えた吸気空間が上記吸引口に至るまでストレート状に延設された半田ボール吸着用マスクの製造方法であって、導電性基板上に、上記吸気空間に相当する位置に対応して複数のレジスト凸部を有するレジストパターンを形成する工程と、上記導電性基板上に、上記各レジスト凸部の高さと同一に第１の電鋳金属を電鋳する第１の電鋳工程と、上記第１の電鋳金属上に上記各レジスト凸部の高さを越えて第２の電鋳金属を電鋳し、吸着エリアを形成する第２の電鋳工程と、それぞれ密着して一体化した上記第１及び第２の電鋳金属を上記導電性基板から剥離し、レジストパターンを除去する工程とからなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用効果】
請求項１に記載の本発明にかかる半田ボール吸着用マスクによれば、半田ボールが吸着される吸着エリアが、マスク主面側から吸引口側へ向けて窄まる漏斗状のテーパー面となっているため、吸引口を通して吸引される１つ１つの半田ボールが確実に各透孔部の吸着エリア内にガイドされて保持され、ダブルボールの発生を阻止するとともに、各透孔部は半田ボールが吸着される漏斗状に窄まった吸着エリア下端の吸引口に連続して、吸引装置側と関連するマスク背面に形成した吸引口よりも大径の吸気孔にまで至る吸気空間を配置しているため、多数個が所定配列された各透孔部において、大径の吸気孔を介して吸引される吸引装置側からの真空圧力は、吸気空間と連続する吸引口によって絞り込まれて吸着圧が増加され、そのため各吸着エリア内の半田ボールを確実に吸着する。
【０００８】
請求項2に記載の本発明にかかる半田ボール吸着用マスクの製造方法によれば、本構成を備えた半田ボール吸着用マスクを、電鋳製法によって高精度にかつ効率よく製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図示の実施例とともに、発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に関連する吸引装置の動作を説明するための説明図であり、図１（ａ）において、吸引装置本体１の底面部３には吸引用の開口４が例えばマトリックス状に多数整列して配置されており、該底面部３に密着するように、半田ボール吸着用マスク５が装着されている。半田ボール吸着用マスク５には、上記吸引装置本体１の底面部３に配置された吸引用の開口４のすべてもしくは一部と対応するように、例えば図２のような所定の配列パターンで複数の透孔部６が貫通形成されており、吸引装置本体１の上方に備えれられた吸気管２を通して真空吸引を行なうことによって、半田ボール吸着用マスク５の各透孔部６には半田ボール７が吸着されるようになっている。
【００１０】
このように図１（ｂ）のごとく吸引装置により真空吸引することで半田ボール吸着用マスク５の各透孔部６に半田ボール７を吸着させた状態で、ステージ８上に配された半導体チップや回路基板等の電子部品９の多数電極１０上に半田ボール７を移送し、この状態で真空吸引を解除することで、図１（ｃ）のごとく電子部品９の電極１０上に所定の配列で半田ボール７が一度に載置される。
【００１１】
図３は上記本発明の半田ボール吸着用マスク５の詳細構造を説明するための一部切欠断面図であり、複数設けられた透孔部６の詳細な形状について説明すると、半田ボール吸着用マスク５は、全面にわたって例えば約２００〜３００μｍ厚で構成され、各半田ボール７が吸着される透孔部６のマスク主面１１側には、該マスク主面１１から２５〜４０μｍ程度奥まった位置に配される直径８０〜１００μｍ程度の吸引口１２に向けて窄まる漏斗状の吸着エリア１３が形成されている。
また、マスク背面１４には、吸引装置側の吸引用開口４と各々対応する直径１５０〜２００μｍ程度で上記吸引口１２よりも大径に形成した吸気孔１５を備えた吸気空間１６が、上記吸着エリア１３の吸引口１２に至るまで略ストレート状に延設されている。
【００１２】
このように構成された半田ボール吸着用マスク５によれば、例えば図１（ａ）の示す吸引装置による真空吸引により、マスク上に各透孔部６に半田ボール７を吸着した場合、図４の拡大断面図のごとく、漏斗状に窄まった吸着エリア１３のテーパー面により吸引口１２を通して吸引される半田ボール７の一つ一つがそれぞれ確実に各透孔部６の吸着エリア１３内にガイドされて保持され、真空吸着される。
【００１３】
さらに、吸引装置側からの吸引圧は、まず大径の吸気孔１５から吸引され、吸気空間１６を介してこれと連続する小径の吸引口１２によって絞り込まれるため、この時点で吸着圧が増加され、各吸着エリア１３内の半田ボール７を吸引口１２を通して確実に吸着し、保持することができるものである。
【００１４】
次に、本発明における半田ボール吸着用マスク５を製造するにあたっての工程についても説明する。
まず、ステンレス等の導電性基板２０上にネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを、例えば２００μｍ程度の厚さで熱圧着して、レジスト層２１を配置するとともに、レジスト層２１上に半田ボール吸着用マスク５に形成される各透孔部６と対応する透光パターンを備えたパターンフィルムＦを配置して、図５（ａ）のごとく、紫外線露光を行い、その後現像，乾燥の各工程を経て、図５（ｂ）のごとく導電性基板２０上に、後に透孔部６と対応する複数のレジスト凸部２３からなるレジストパターン２２を形成する。
【００１５】
次いで、導電性基板２０を所定の配合で調合した例えばスルファミン酸ニッケル浴等の電鋳槽に移し、上記各レジスト凸部２３の高さと同一高さレベルまで第1のニッケル電鋳２４を施す第1の電鋳工程を行なう〔図５（ｃ）〕。なお、この場合ニッケル電鋳２４を均一に各レジスト凸部２３の高さと同一になるまで電鋳を行なうことが好ましいが、実際には電流密度のバラツキや単位面積あたりに電鋳面の占める割合によりニッケル電鋳厚のバラツキが生じるため、一旦各レジスト凸部２３の高さを越えるまで電鋳を行なった後、電鋳面を各レジスト凸部２３の高さまで研磨することにより、図５（ｃ）に示す状態を得られるものである。
【００１６】
次いで、導電性基板２０を再度電鋳槽に移して、電鋳を行い図５（ｄ）のごとく、図５（ｃ）の工程で得られた第１のニッケル電鋳２４の表面に、約２５〜４０μｍ程度の厚でかつ周縁が各レジスト凸部２３上にオーバーハングする状態に第２のニッケル電鋳２５が一体に電着される第２の電鋳工程となる。
【００１７】
最後に、一体に密着した第１及び第２のニッケル電鋳２４，２５を導電性基板２０から剥離するとともに、レジストパターン２２をアルカリ系溶剤等を使用して除去することにより、図５（ｅ）のごとく本発明にかかる漏斗状に窄まった吸着エリア１３，吸引口１２，大径の吸気孔１５を備えた吸気空間１６，それぞれから構成される透孔部６を有する半田ボール吸着用マスク５を得るものである。
【００１８】
なお、上記製造にあたって、半田ボール吸着用マスクを構成する電鋳金属はニッケルを選択したが、これに限るものではなく、その他ニッケル−コバルトやニッケル−リン等のニッケル系合金、銅や銅合金等他の電鋳金属を選択しても良いことはもちろんである。また、半田ボール吸着用マスクを構成する各部分の厚みや直径等各寸法についても、実施の態様に応じて、種々変更できることも言うまでもない。
【００１９】
【他の実施例】
本発明にかかる半田ボール吸着用マスクの構造は上記実施例に限定されるものではなく、特に、透孔部６の断面形状として、例えば図６に示すごとく、透孔部６を構成する吸着エリア１３の漏斗形状が、直線テーパ−状のものあるいは図７のごとく、漏斗形状がおわん形テーパ−状のものであってもよく、また図８に示すような、吸着エリア１３の吸引口１２に連続する吸気空間１６が、段差部がなく、吸引口１２から吸気孔１５にわたって末拡がりのテーパー形状としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）乃至（ｃ）は、本発明にかかる半田ボール吸着用マスクをセットした吸引装置による半田ボール移送の動作手順を説明するための説明図である。
【図２】  本発明の半田ボール吸着用マスクに開設された透孔部の配列パターンの一実施例を説明するための平面図である。
【図３】  本発明の第１実施例にかかる半田ボール吸着用マスクの詳細構造を説明するための一部切欠断面図である。
【図４】  本発明の第１実施例にかかる半田ボール吸着用マスクによる半田ボール吸着の態様を示す、一部切欠断面図である。
【図５】  （ａ）乃至（ｅ）は、本発明の半田ボール吸着用マスクの製造方法を説明する断面図である。
【図６】  他の実施例を示す断面図である。
【図７】  他の実施例を示す断面図である。
【図８】  他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    吸引装置本体
５    半田ボール吸着用マスク
６    透孔部
１１  マスク主面
１２  吸引口
１３  吸着エリア
１５  吸気孔
１６  吸気空間
２０  導電性基板
２２  レジストパターン
２３  レジスト凸部
２４  第１の電鋳金属
２５  第２の電鋳金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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