(57)【要約】【課題】ハンダバンプ４０を備えた高品質な基板の提供。【解決手段】基板２６は、絶縁板２８と、多数のパッド３０と、レジスト３２とを備えている。この基板２６の表面に、ソルダーペースト３４が塗布される。ソルダーペースト３４は、パッド３０の上に塗布され、レジスト３２の上にも塗布される。このソルダーペースト３４の上に、セパレータ２０が載置される。セパレータ２０は、プレート２２がレジスト３２の上に位置するように載置される。載置により、１つのパッド３０に１つのチャンバー２４が対応する。ソルダーペースト３４が加熱される。加熱により、ソルダーペースト３４中のハンダ粉末が溶融する。レジスト３２の上のソルダーペースト３４に含まれるハンダは、パッド３０の上へと移動する。ハンダが凝固することにより、ハンダバンプ４０が形成される。【選択図】図２
2013041904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面にレジストとこのレジストを介し離間して存在する多数のパッドとを有する基板に、上記レジスト及びパッドが覆われるように、ソルダーペーストを塗布する第一工程、
上記レジストの上に多数のチャンバーを備えたセパレータを載置することにより、それぞれのパッドの位置に１つのチャンバーを対応させる第二工程、
及び
上記ソルダーペーストを加熱・溶融させて、それぞれのパッドの上にハンダバンプを形成する第三工程
を含むハンダバンプを備えた基板の製造方法。
【請求項２】
上記セパレータの材質がステンレス鋼、ニクロム鋼、アルミニウム合金、クロム合金、チタン合金、セラミック又はガラスである請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
その表面にレジストとこのレジストを介し離間して存在する多数のパッドとを有する基板に、上記レジスト及びパッドが覆われるようにソルダーペーストを塗布し、ペースト層を形成する第一工程、
上記ペースト層に切り込みを形成してこのペースト層を多数のブロックに区分し、それぞれのブロックを１つのパッドに対応させる第二工程、
及び
上記ソルダーペーストを加熱・溶融させて、それぞれのパッドの上にハンダバンプを形成する第三工程
を含むハンダバンプを備えた基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をハンダ付けするためのバンプを備えた基板の製造方法に関する。詳細には、本発明は、ソルダーペーストが用いられた印刷法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板には、この基板に電子部品をハンダ付けするためのハンダバンプが、予め形成される。この形成方法として、ソルダーペーストが用いられた印刷法が知られている。図６には、従来のバンプ形成方法が示されている。この製造方法では、絶縁板２と、この絶縁板２の上に位置する多数のパッド４と、レジスト６とを備えた基板８が準備される。この基板８が、図６（ａ）に示されている。この基板８に、マスク１０（スクリーン）が載置される。マスク１０は、シートに多数の孔が形成されてなる。孔の断面形状は、円である。図６（ｂ）に示されるように、マスク１０はレジスト６の上に載置される。この基板８の上に、スキージ１２によってソルダーペースト１４が塗布される。ソルダーペースト１４は、マスク１０の孔の中に入り込む。ソルダーペースト１４は、パッド４の上に位置する。図６（ｄ）に示されるように、マスク１０が外される。ソルダーペースト１４は、加熱されることにより溶融し、表面張力によって球状を呈する。このソルダーペースト１４が凝固し、図６（ｅ）に示されたハンダバンプ１６が得られる。
【０００３】
マスク１０が外されるとき、ソルダーペースト１４がこのマスク１０に付着して基板８から離脱してしまうことがある。特に、高さが大きなハンダバンプ１６を得る目的でソルダーペースト１４が厚く塗布された場合に、このソルダーペースト１４の離脱が生じやすい。さらに、パッド４のピッチが小さい基板８の場合に、ソルダーペースト１４の離脱が生じやすい。この離脱は、基板８の欠陥の原因である。
【０００４】
特開平６−１５２１２１号公報には、マスク１０が用いられない印刷法が開示されている。この方法では、パッドの上及びレジストの上に、ソルダーペーストがべた塗りされる。このソルダーペーストは、加熱されることで溶融する。レジストの上のソルダーペーストは、表面張力によってパッドの上に移動する。このソルダーペーストが凝固することで、ハンダバンプが得られる。この方法では、マスク１０が用いられないので、基板からのソルダーペーストの離脱が生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１５２１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開平６−１５２１２１号公報に開示された方法では、ハンダバンプが隣接するハンダバンプとつながってしまう、いわゆるブリッジが生じやすい。このブリッジは、基板の欠陥の原因である。
【０００７】
本発明の目的は、ハンダバンプを備えた高品質な基板の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る、ハンダバンプを備えた基板の製造方法は、
その表面にレジストとこのレジストを介し離間して存在する多数のパッドとを有する基板に、上記レジスト及びパッドが覆われるように、ソルダーペーストを塗布する第一工程、
上記レジストの上に多数のチャンバーを備えたセパレータを載置することにより、それぞれのパッドの位置に１つのチャンバーを対応させる第二工程、
及び
上記ソルダーペーストを加熱・溶融させて、それぞれのパッドの上にハンダバンプを形成する第三工程
を含む。
【０００９】
好ましくは、セパレータの材質は、ステンレス鋼、ニクロム鋼、アルミニウム合金、クロム合金、チタン合金、セラミック又はガラスである。
【００１０】
他の観点によれば、本発明に係る、ハンダバンプを備えた基板の製造方法は、
その表面にレジストとこのレジストを介し離間して存在する多数のパッドとを有する基板に、上記レジスト及びパッドが覆われるようにソルダーペーストを塗布し、ペースト層を形成する第一工程、
上記ペースト層に切り込みを形成してこのペースト層を多数のブロックに区分し、それぞれのブロックを１つのパッドに対応させる第二工程、
及び
上記ソルダーペーストを加熱・溶融させて、それぞれのパッドの上にハンダバンプを形成する第三工程
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る製造方法では、各パッドに対応した孔を有するマスクは、用いられない。従って、基板からのソルダーペーストの離脱は生じない。この製造方法では、ブリッジが抑制される。この方法により、ハンダバンプを備えた高品質な基板が製造されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法に用いられるセパレータが示された斜視図である。
【図２】図２（ａ）から（ｅ）は、図１のセパレータが用いられた製造方法の各工程の様子が示された断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いられるセパレータが示された斜視図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施例１に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真であり、図４（ｂ）は本発明の実施例２に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真であり、図４（ｃ）は本発明の実施例３に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真である。
【図５】図５（ａ）は比較例１に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真であり、図５（ｂ）は比較例２に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真であり、図５（ｃ）は比較例３に係る製造方法で得られたプリント基板が示された拡大写真である。
【図６】図６（ａ）から（ｅ）は、従来の製造方法の各工程の様子が示された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１４】
図１に示されたセパレータ２０は、多数のプレート２２からなる。これらのプレート２２は、格子状に配置されている。これらのプレート２２は、第一プレート２２ａ及び第二プレート２２ｂに区分されうる。第一プレート２２ａは、第二プレート２２ｂの延在方向とは垂直な方向に延在する。それぞれの第一プレート２２ａは、複数の第二プレート２２ｂと交差している。それぞれの第二プレート２２ｂは、複数の第一プレート２２ａと交差している。これらの交差により、セパレータ２０に、複数のチャンバー２４が形成されてる。
【００１５】
典型的なプレート２２の材質は、金属である。その融点がハンダの融点よりも高く、難ハンダ付け性の金属材料が、プレート２２に用いられる。好ましい金属の具体例としては、ステンレス鋼、ニクロム鋼、アルミニウム合金、クロム合金及びチタン合金が挙げられる。プレートの表面が窒化処理されてもよい。プレートの表面に、セラミックコーティングがなされてもよい。プレート２２が、セラミックからなってもよい。
【００１６】
本発明に係る製造方法では、図２（ａ）に示された基板２６が準備される。この基板２６は、絶縁板２８と、多数のパッド３０と、レジスト３２とを備えている。それぞれのパッド３０は、絶縁板２８の上に位置しており、この絶縁板２８に固定されている。レジスト３２は、絶縁板２８の上に位置しており、パッド３０を介してこの絶縁板２８に固定されている。パッド３０とこのパッド３０に隣接するパッド３０とは、レジスト３２を介して離間している。パッド３０の典型的な材質は、銅合金である。レジスト３２は、絶縁材料からなる。
【００１７】
この基板２６の表面に、ソルダーペースト３４が塗布される。ソルダーペースト３４は、ハンダ粉末及びフラックスを含んでいる。このソルダーペースト３４の塗布方法の一例として、図２（ｂ）に示された、スキージによる塗布が挙げられる。図２（ｂ）から明らかなように、ソルダーペースト３４は、パッド３０の上に塗布され、レジスト３２の上にも塗布される。パッド３０及びレジスト３２は、ソルダーペースト３４に覆われる。基板２６の表面は、全面的にソルダーペースト３４で覆われる。この塗布は、いわゆるべた塗りである。
【００１８】
このソルダーペースト３４の上に、セパレータ２０が載置される。セパレータ２０は、図２（ｃ）に示されるように、プレート２２がレジスト３２の上に位置するように載置される。プレート２２がソルダーペースト３４の中を下方に移動してプレート２２の下端３８がレジスト３２に当接してもよく、この下端３８がレジスト３２から浮き上がっていてもよい。下端３８がレジスト３２から浮き上がっている場合、この下端３８とレジスト３２との間にはソルダーペースト３４が介在する。図２（ｃ）から明らかなように、１つのパッド３０に１つのチャンバー２４が対応している。プレート２２のピッチＰ１（図１参照）がパッド３０のピッチ（図２（ａ）参照）と一致するセパレータ２０が用いられることにより、１つのパッド３０に１つのチャンバー２４が対応しうる。
【００１９】
熱風、リフロー機、ホットプレート等の手段により、ソルダーペースト３４が加熱される。加熱により、ペースト３４中のハンダ粉末が溶融する。溶融により、ペースト３４の流動性が高まる。セパレータ２０がレジスト３２から浮き上がっている場合、プレート２２がソルダーペースト３４の中を下方に移動し、プレート２２の下端３８がレジスト３２に当接する。これにより、パッド３０が隣接するパッド３０と完全にセパレートされる。換言すれば、パッド３０がチャンバー２４で囲まれる。ハンダとパッド３０とのぬれ性により、パッド３０の上のソルダーペースト３４に含まれるハンダは、このパッド３０の上に均一に広がる。表面張力により、レジスト３２の上のソルダーペースト３４に含まれるハンダは、パッド３０の上へと移動する。この移動の後の状態が、図２（ｄ）に示されている。
【００２０】
ハンダが降温することにより、このハンダが凝固する。凝固により、ハンダバンプ４０が形成される。ソルダーペースト３４に由来するフラックス（図示されず）は、レジスト３２の上であって、ハンダバンプ４０の周辺に付着する。ハンダバンプ４０の形成後、図２（ｅ）に示されるように、セパレータ２０が取り外される。洗浄によってフラックスが除去されて、ハンダバンプ４０を備えた基板２６が完成する。洗浄が、セパレータ２０が取り外される前の段階で行われてもよい。この場合、基板２６とセパレータ２０とが同時に洗浄される。
【００２１】
この製造方法では、チャンバー２４によってパッド３０が囲まれるので、ハンダバンプ４０のブリッジが生じにくい。さらに、それぞれのパッド３０に均一にハンダが供給されるので、ハンダバンプ４０の高さのばらつきが小さい。この製造方法により、高品質な基板２６が得られる。
【００２２】
この製造方法では、図６に示された製造方法に用いられている、各パッドに対応した孔を有するマスク１０は、不要である。従って、マスク１０に起因するソルダーペースト３４の基板２６からの離脱が生じない。この製造方法により、高品質な基板２６が得られる。
【００２３】
本発明に係る製造方法では、ソルダーペースト３４の基板２６からの離脱が生じないので、ソルダーペースト３４の厚みＴ（図２（ｃ）参照）が大きく設定されうる。大きな厚みＴにより、高さＨ（図２（ｅ）参照）が大きなハンダバンプ４０が得られうる。この製造方法では、ソルダーペースト３４の厚みＴは、１００μｍ以上、さらには１２５μｍ以上とされうる。この製造方法により、高さＨが２００μｍ以上、さらには２５０μｍ以上であるハンダバンプ４０が容易に形成されうる。
【００２４】
本発明に係る製造方法では、ソルダーペースト３４の基板２６からの離脱が生じないので、パッド３０のピッチＰ２（図２（ａ）参照）が小さな基板２６が製造されうる。この製造方法では、ピッチＰ２が１５０μｍ以下、さらには１００μｍ以下である基板２６が、容易に製造されうる。ピッチＰ２が小さな基板２６が得られる場合、チャンバー２４が小さなセパレータ２０が用いられる。
【００２５】
セパレータ２０の自重により、又はセパレータ２０が押圧されることにより、ソルダーペースト３４が切り込まれ、ソルダーペースト３４の層が多数のブロックに区分されてもよい。それぞれのブロックは、１つのパッド３０に対応する。ブロックが形成された後、セパレター２０が取り外される。さらに、加熱によって各ブロックが溶融し、ハンダバンプ４０が形成される。この方法では、ソルダーペースト３４が予めブロックに区分されているので、加熱時にセパレータ２０が存在しないにもかかわらず、ブリッジが生じにくい。この方法では、セパレータ２０にフラックスが付着しない。ソルダーペースト３４の切り込みが、セパレータ２０以外の手段でなされてもよい。例えば、その先端がレジスト３２に当接したブレードがスライドすることで、ソルダーペースト３４が切り込まれてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いられるセパレータ４２が示された斜視図である。このセパレータ４２は、多数のチャンバー４４を備えている。このチャンバー４４は、セパレータ４２の表側から裏側まで貫通している。このセパレータ４２の使用方法は、図１に示されたセパレータ２０の使用方法と同様である。
【００２７】
このセパレータ４２は、板に切削加工が施されてチャンバー４４が形成されることで得られうる。板の材質としては、金属、ガラス、セラミック等が挙げられる。難ハンダ付け性の材質が、特に好ましい。このセパレータ４２では、チャンバー４４の平面形状は正方形である。平面形状が円等であるチャンバーが、設けられてもよい。その上面が塞がれたチャンバーが、設けられてもよい。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００２９】
［実験１］
［実施例１］
図２に示された基板を準備した。この基板では、パッドのピッチは１．５ｍｍであり、パッドの直径は０．７５ｍｍであった。この基板に、ソルダーペーストをべた塗りした。ソルダーペーストの厚みＴは、１００μｍであった。このソルダーペーストの上に、図１に示されたセパレータを載置した。このセパレータの、プレートのピッチは、１．５ｍｍであった。セパレータは、１つのパッドに１つのチャンバーが対応するように載置された。ソルダーペーストを２５０℃まで加熱し、溶融させた。このソルダーペーストが凝固して、ハンダバンプが形成された。ハンダバンプの形成後、セパレータを取り外した。
【００３０】
［実施例２−３］
ソルダーペーストの厚みを下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００３１】
［比較例１］
セパレータを用いなかった他は実施例１と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００３２】
［比較例２−３］
ソルダーペーストの厚みを下記の表１に示される通りとした他は比較例１と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００３３】
［ハンダバンプの高さ］
ハンダバンプの高さを測定した。この結果が、下記の表１に示されている。
【００３４】
【表１】
2013041904.tif 000003
【００３５】
図５（ａ）から（ｃ）に示されるように、比較例１から３の製造方法では、ブリッジや巨大ハンダボールが発生している。一方、図４（ａ）から（ｃ）に示されるように、実施例１から３の製造方法では、ブリッジや巨大ハンダボールが発生していない。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【００３６】
［実験２］
［実施例４］
図２に示された基板を準備した。この基板では、パッドのピッチは１．５ｍｍであり、パッドの直径は０．７５ｍｍであった。この基板に、ソルダーペーストをべた塗りした。ソルダーペーストの厚みＴは、５０μｍであった。このソルダーペーストの上に、図１に示されたセパレータを載置した。このセパレータの、プレートのピッチは、１．５ｍｍであった。セパレータは、１つのパッドに１つのチャンバーが対応するように載置された。載置によりソルダーペーストが切り込まれ、多数のブロックが形成された。セパレータを取り外した後、ソルダーペーストを２５０℃まで加熱し、溶融させた。このソルダーペーストが凝固して、ハンダバンプが形成された。
【００３７】
［実施例５］
ソルダーペーストの厚みを１００μｍとした他は実施例４と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００３８】
［比較例４］
セパレータを用いなかった他は実施例４と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００３９】
［比較例５］
ソルダーペーストの厚みを１００μｍとした他は比較例４と同様にして、ハンダバンプを形成した。
【００４０】
［ハンダバンプの高さ］
ハンダバンプの高さを測定した。最大値から最小値を減じて、ばらつきを算出した。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４１】
【表２】
2013041904.tif 000004
【００４２】
表２に示されるように、実施例４の製造方法で得られたハンダバンプの高さのばらつきは、比較例４のそれと比べて小さい。実施例５の製造方法で得られたハンダバンプの高さのばらつきは、比較例５のそれと比べて小さい。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明された方法は、種々の用途の基板の製造に適している。
【符号の説明】
【００４４】
２０、４２・・・セパレータ
２２・・・プレート
２２ａ・・・第一プレート
２２ｂ・・・第二プレート
２４、４４・・・チャンバー
２６・・・基板
２８・・・絶縁板
３０・・・パッド
３２・・・レジスト
３４・・・ソルダーペースト
４０・・・ハンダバンプ
【図１】
2013041904.tif 000005
【図２】
2013041904.tif 000006
【図３】
2013041904.tif 000007
【図４】
2013041904.tif 000008
【図５】
2013041904.tif 000009
【図６】
2013041904.tif 000010