(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する装置であって、
基板を載置固定するステージ、
該ステージに内包されていて、載置固定された該基板の下面に平行に移動可能で、該ステージの上方へ磁力を作用させる磁石、
該ステージの上方に位置決め可能なマスク枠
を備えた磁性はんだボール配列装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置を用いて、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する方法であって、
接続パッドに粘着性フラックスが塗布された基板を、ステージに載置固定し、
該基板の接続パッドの位置に対応した開口を有するマスクを取り付けたマスク枠を、該接続パッドと該開口とを位置合わせして、該基板の上方に所定の間隔を介して配置し、
上記マスク上に磁性はんだボールを散布し、
上記ステージ内の磁石を上記基板の下面に平行に移動させて、上記マスク上に散布された磁性はんだボールを該磁石からの磁力の作用により該マスク上を移動させることにより、該マスクの開口に該はんだボールを振り込んで該開口下の接続パッド上に搭載することを特徴とする磁性はんだボールの配列方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハや回路基板等の基板のフリップチップ用の接続パッドにはんだバンプを形成するには、はんだペーストをスクリーン印刷していた。しかし、半導体装置の高密度化に伴い、バンプピッチも２００μｍあるいは更に１５０μｍといった微小ピッチ化が必要になりつつある。このような微小ピッチではんだペーストをスクリーン印刷すると、バンプ間のブリッジや印刷マスクへのはんだペーストの付着が発生する。そのため、微小ピッチでのはんだバンプの形成は、スクリーン印刷で行なうことができない。
【０００３】
そこで、微小ピッチのバンプ形成方法として、はんだボールを接続パッド上に配設することが考えられる。
【０００４】
一つの方法として、従来からＢＧＡのアウター側のボード実装用接続パッドに行なわれている方法で、はんだボールを吸着治具で吸着して搬送し、接続パッド上に載せる方法がある。接続パッド上には予め粘着性のはんだ付け用フラックスが塗布されており、これによりはんだボールが接続パッド上に付着して固定される。ただしこの場合、はんだボール径は０．５〜０．７ｍｍ程度と大きい。これに対して、微小ピッチ用のはんだボール径は１００μｍ以下にすることが必要である。このようにはんだボールが微小になると、静電気の作用によってはんだボール同士が凝集したり、気流の影響で正確な位置に配置できないという問題が生ずる。また、吸着治具の吸着口も微小化し、加工コストが高くなり実用的でない。
【０００５】
そのため、もう一つの方法として、基板上に載置したマスクの開口にはんだボールを振り込む方法（いわゆる「振り込み法」）が行なわれている。すなわち、基板の接続パッドにフラックスを塗布後、パッドとメタルマスクを位置合わせして重ねる。その状態のまま、メタルマスクの上からはんだボールを降らせ、メタルマスクの開口部にはんだボールを振り込む。はんだボールは底面にスリットなどの開口がある容器から降らせ、適量がマスク上に落ちるようにする。マスクの各開口には各1個のはんだボールが振り込まれ、開口と位置合わせされた接続パッド上に乗り、接続パッドに塗布された粘着性フラックスによって付着固定される。マスク上に残ったはんだボールは回収機構により回収される。
【０００６】
ここで、マスク開口にはんだボールを確実に振り込む手段を備えていることが望ましい。特許文献１には、振り込む手段として柔軟性のあるヘラまたは刷毛を用い、マスク上ではんだボールを機械的に強制移動させてマスク開口に振り込むが開示されている。
【０００７】
しかし、ヘラまたは刷毛による機械的な強制移動を行なうと、ヘラによりはんだボールに損傷や変形が生じたり、刷毛から異物が混入するという問題がある。
【０００８】
近年、Ｃｕコアはんだボール、樹脂コアはんだボールといったコア付きのはんだボールが用いられている。コア付きはんだボールは、Ｃｕまたは樹脂のコアの表面にはんだ層を設け、更に、フリップチップ接合時の高温下で表層のはんだがコア中へ拡散しないように、コアとはんだ層との間に拡散バリア層を介在させた構造を有する。ここで拡散バリア層は、Ｎｉ等の強磁性体から成る。
【０００９】
このコア付きはんだボールは、フリップチップ接合した際に、はんだが溶融してもＣｕまたは樹脂のコアが原形を保ち、半導体素子等の電子部品と搭載基板との間隔を一定に保つスペーサとして機能すると共に、高温劣化によるはんだバンプの割れや変形による接続不良を防止するという優れた利点がある。
【００１０】
しかし、上記のヘラや刷毛による機械的な強制移動を行なうと、それによる損傷、変形、異物混入などが発生するため、コア付きはんだボールの優れた利点を十分に活かすことができない、という問題があった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−３１１８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来の振り込み手段では不可避であったはんだボールの損傷、変形、異物混入を発生させることなく、微小はんだボール、特に磁性を有するコア付きはんだボールを基板の接続パッドに配置することができる磁性はんだボールの配列装置および配列方法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】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する装置であって、
基板を載置固定するステージ、
該ステージに内包されていて、載置固定された該基板の下面に平行に移動可能で、該ステージの上方へ磁力を作用させる磁石、
該ステージの上方に位置決め可能なマスク枠
を備えた磁性はんだボール配列装置を提供する。
【００１４】
更に、本発明の装置を用いて、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する方法であって、
接続パッドに粘着性フラックスが塗布された基板を、ステージに載置固定し、
該基板の接続パッドの位置に対応した開口を有するマスクを取り付けたマスク枠を、該接続パッドと該開口とを位置合わせして、該基板の上方に所定の間隔を介して配置し、
上記マスク上に磁性はんだボールを散布し、
上記ステージ内の磁石を上記基板の下面に平行に移動させて、上記マスク上に散布された磁性はんだボールを該磁石からの磁力の作用により該マスク上を移動させることにより、該マスクの開口に該はんだボールを振り込んで該開口下の接続パッド上に搭載することを特徴とする磁性はんだボールの配列方法も提供される。
【００１５】
また、特許請求しない参考技術として、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する装置であって
基板を載置固定するステージ、
該ステージの上方に位置決め可能なマスク枠
該マスク枠の上方を移動可能で、該ステージ上に磁力を作用させる磁力発生器
を備えた磁性はんだボール配列装置を提供する。
【００１６】
更に、上記参考技術の装置を用いて、基板上の複数の接続パッド上にマスクを介して各1個の磁性はんだボールを配列する方法であって、
接続パッドに粘着性フラックスが塗布された基板を、ステージに載置固定し、
該基板の接続パッドの位置に対応した開口を有するマスクを取り付けたマスク枠を、該接続パッドと該開口とを位置合わせして、該基板の上方に所定の間隔を介して配置し、
該磁性はんだボールを磁力により吸着した該磁気ヘッドを、該基板のはんだボール配列予定区域の上方で停止させ、該磁気ヘッドの吸着動作を停止して、該磁性はんだボールを該マスク上に散布することにより、該マスクの開口に該はんだボールを振り込んで該開口下の接続パッド上に搭載することを特徴とする磁性はんだボールの配列方法も提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板を載置固定したステージに内包された磁石を振り込み手段として用い、ステージ上方にあるマスク上の磁性はんだボールに磁力を作用させつつ磁石をステージ下で移動させることによりマスク上で磁性はんだボールを移動させて、マスクの各開口に振り込んで開口下の接続パッドに搭載するので、磁性はんだボールに対して機械的に非接触で振り込みできる。したがって、従来のヘラや刷毛を振り込み手段とする機械的な接触による振り込みでは不可避的に発生したはんだボールの損傷、変形、異物混入が起こることがない。
【００１８】
参考技術によれば、該磁性はんだボールを磁力により吸着した該磁気ヘッドを、該基板のはんだボール配列予定区域の上方で停止させ、該磁気ヘッドの吸着動作を停止して、該磁性はんだボールを該マスク上に散布することにより、該マスクの開口に該はんだボールを振り込んで該開口下の接続パッド上に搭載するので、磁性はんだボールに対して機械的に非接触で振り込みできる。したがって、従来のヘラや刷毛を振り込み手段とする機械的な接触による振り込みでは不可避的に発生したはんだボールの損傷、変形、異物混入が起こることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔実施形態〕
図１を参照して、本発明による磁性はんだボールの配列装置を説明する。図１（１）は断面図、図１（２）は平面図である。
【００２０】
配列装置１００は、基板１０を載置固定するステージ１０２と、ステージ１０２に内包されていて、載置固定された基板１０の下面に平行に移動可能で、ステージ１０２の上方へ磁力を作用させる磁石１０４と、ステージ１０２の上方に位置決め可能なマスク枠１０６とを備えており、基板１０上の複数の接続パッド１６上にマスク１８を介して各1個の磁性はんだボール２０を配列する装置である。
【００２１】
基板１０は、スルーホール等を備えた樹脂製コア基板の両面にビルドアップ法などにより配線層と絶縁層を積層した多層回路基板であり、多層回路部１２の上下両面にソルダーレジスト層１４が形成され、多層回路部１２の上面に多数配列された接続パッド１６がソルダーレジスト層１４の開口に露出している。
【００２２】
なお、説明の便宜上、基板１０の片面のみに接続パッド１６が配列されている場合を説明するが、基板１０の両面に接続パッド１６が配列されている場合も、以下に説明する各操作を両面について同様に行なえばよい。
【００２３】
配列装置１００を用いて磁性はんだボールを配列する方法を以下に説明する。
【００２４】
接続パッド１６に粘着性フラックス１７が塗布された基板１０を、ステージ１０２に載置固定する。ステージ１０２は吸引口１０８からのエアー吸引により基板１０を吸着固定する。
【００２５】
基板１０の接続パッド１６の位置に対応した開口２２を有するマスク１８を取り付けたマスク枠１０６を、接続パッド１６と開口２２とを位置合わせして、基板１０の上方に所定の間隔を介して配置し、静止させる。
【００２６】
マスク１８上に磁性はんだボール２０を散布する。磁性はんだボール２０は、Ｃｕコアはんだボール、樹脂コアはんだボール等のコア付きはんだボールであり、図２に示すように、Ｃｕや樹脂等のコア２０Ａの周囲に、はんだ拡散バリア層２０Ｂ、はんだ層２０Ｃが順次設けた構造であり、はんだ拡散バリア層２０がＮｉ等の強磁性体からなるため、はんだボール２０全体として磁性を有する。
【００２７】
ステージ１０２内の磁石１０４を基板１０の下面に平行に矢印Ｍのように移動させて、マスク１８上に散布された磁性はんだボール２０を磁石１０４からの磁力の作用によりマスク１８上を移動させることにより、マスク１８の開口２２に磁性はんだボール２０を振り込んで開口２２の下にある接続パッド１６上に搭載する。磁石１０４は永久磁石でも電磁石でもよい。
【００２８】
上記の動作を基板上のはんだボール配列予定区域に対して順次繰返すことにより、基板全域に亘って必要な接続パッド上にはんだボールを配列することができる。
【００２９】
このように振り込み手段として磁性はんだボール２０に直接作用するのは、磁石１０４からの磁力であり、従来の振り込み手段のようにヘラや刷毛を直接にはんだボールに機械的に接触させることがないので、振り込み手段によるはんだボール２０の損傷、変形、異物混入が起きない。
【００３０】
実施形態１において、ステージに内包される磁石が永久磁石の場合、マスク上方へ向けて発せられる磁力を遮断するために上下動する機構を備えていても良い。
【００３１】
〔参考形態〕
図３を参照して、参考技術による磁性はんだボールの配列装置を説明する。
【００３２】
配列装置１５０は、基板１０を載置固定するステージ１０２と、ステージ１０２の上方に位置決め可能なマスク枠１０６と、マスク枠１０６の上方を移動可能で、ステージ１０２上に磁力を作用させる磁力発生器としての磁気ヘッド１１０とを備えており、基板１０上の複数の接続パッド１６上にマスク１８を介して各1個の磁性はんだボール２０を配列する装置である。
【００３３】
基板１０は、スルーホール等を備えた樹脂製コア基板の両面にビルドアップ法などにより配線層と絶縁層を積層した多層回路基板であり、多層回路部１２の上下両面にソルダーレジスト層１４が形成され、多層回路部１２の上面に多数配列された接続パッド１６がソルダーレジスト層１４の開口に露出している。
【００３４】
なお、説明の便宜上、基板１０の片面のみに接続パッド１６が配列されている場合を説明するが、基板１０の両面に接続パッド１６が配列されている場合も、以下に説明する各操作を両面について同様に行なえばよい。
【００３５】
配列装置１５０を用いて磁性はんだボールを配列する方法を以下に説明する。
【００３６】
図３（１）に示すように、接続パッド１６に粘着性フラックス１７が塗布された基板１０を、ステージ１０２に載置固定する。ステージ１０２は吸引口１０８からのエアー吸引により基板１０を吸着固定する。
【００３７】
基板１０の接続パッド１６の位置に対応した開口２２を有するマスク１８を取り付けたマスク枠１０６を、接続パッド１６と開口２２とを位置合わせして、基板１０の上方に所定の間隔を介して配置し、停止させる。
【００３８】
磁性はんだボール２０を磁力により吸着した磁気ヘッド１１０を、基板１０のはんだボール配列予定区域の上方で停止させ、図３（２）に示すように磁気ヘッド１１０の吸着動作を停止して、磁性はんだボール２０をマスク１８上に散布することにより、マスク１８の開口２２にはんだボール２０を振り込んで開口２２の下にある接続パッド１６上に搭載する。磁気ヘッド１１０は、上記のように吸着動作を起動・停止できる磁気発生装置であり、典型的には電磁石を用いる。ただし、磁気ヘッド１１０は電磁石に限定する必要はなく、図４に示すように永久磁石を用いた形態も可能である。
【００３９】
すなわち、図４に示した磁気ヘッド１１０は、永久磁石１１０Ａと、強磁性体からなる隔壁１１０Ｂとを備えていて、永久磁石１１０Ａを矢印Ｙのように上下に移動させることにより強磁性隔壁１１０Ｂとの間隔を調整でき、それにより強磁性隔壁１１０Ｂの磁化を増減させ、磁性はんだボール２０に作用する磁力を増減させることにより、磁気ヘッド１１０としての吸着動作を起動・停止させることができる。
【００４０】
磁性はんだボール２０の振り込みが終了したら、図３（３）に示すように、再び磁気ヘッド１１０の吸着動作を起動して、マスク１８上の余分な磁性はんだボール２０を磁気ヘッド１１０に吸着して、マスク１８上から除去する。この磁性はんだボール２０を吸着している磁気ヘッド１１０を矢印Ｍのように移動させて、次のはんだボール配列予定区域で停止させ、図３（１）〜（２）の動作を繰返す。
【００４１】
上記の動作を基板上のはんだボール配列予定区域に対して順次繰返すことにより、基板全域に亘って必要な接続パッド上にはんだボールを配列することができる。
【００４２】
本実施形態においても、振り込み手段として磁性はんだボール２０に直接作用するのは、磁気ヘッド１１０からの磁力であり、従来の振り込み手段のようにヘラや刷毛を直接にはんだボールに機械的に接触させることがないので、振り込み手段によるはんだボール２０の損傷、変形、異物混入が起きない。
【００４３】
実施形態２の磁気ヘッドは、効率良くはんだボールを落下させるための振動機構を備えていても良い。
実施形態２に記載の、磁気ヘッドとマスクとの間に設けられる隔壁が、振動機構を備えていても良い。
【００４４】
実施形態１で用いられた振込み装置から、余分なはんだボールを除去するために、実施形態２で用いた磁気ヘッドを用いても良い。
本発明において、マスクの材質はＦｅ等の軟磁性体でも良いが、樹脂等であっても良い。
本発明において、フラックスの塗布法として、印刷法、ディスペンス法、転写法等を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、従来のヘラ、刷毛等による振り込み手段では不可避であったはんだボールの損傷、変形、異物混入を発生させることなく、微小はんだボール、特に磁性を有するコア付きはんだボールを基板の接続パッドに配置することができる磁性はんだボールの配列装置および配列方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の磁性はんだボール配列装置を示す（１）断面図および（２）平面図。
【図２】磁性はんだボールの構造例を示す断面図。
【図３】参考技術の磁性はんだボール配列装置および配列方法を示す断面図。
【図４】参考技術の磁気ヘッドの他の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１００、１５０    配列装置
１０２    ステージ
１０４    磁石
１０６    マスク枠
１０８    吸引口
１１０    磁気発生装置（磁気ヘッド）
１０    基板
１２    多層回路部
１４    ソルダーレジスト層
１６    接続パッド
１８    マスク
２０    磁性はんだボール
２２    開口
【図１】
0004393538.tif 000002
【図２】
0004393538.tif 000003
【図３】
0004393538.tif 000004
【図４】
0004393538.tif 000005