(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品または基板の導電性パッド上にバンプ電極を形成するための板状バンプ材であって、
上面または下面の少なくとも一方の面における中央部に、外周部よりも高さ方向に突出して該面における頂点となる凸部を形成し、且つ、該面上におけるフラックスの該頂点部側から該外周部側への流れを促進して該フラックスを外部に排出するための凹部として、該頂点部を中心にして該外周部に向けて放射状に延びる複数の溝状の凹部を形成したことを特徴とする板状バンプ材。
【請求項２】
電子部品またはプリント基板の導電性パッド上にバンプ電極を形成するための板状バンプ材を形成する板状バンプ材形成装置であって、
線半田を供給する線半田供給手段と、
該線半田をリボン状半田に成形するリボン状半田成形手段と、該リボン状半田を板状に加工して板状バンプ材を形成する板状バンプ材形成手段と、を有し、
該板状バンプ形成手段が、該板状バンプ材の上面または下面の少なくとも一方の面における中央部に、外周部よりも高さ方向に突出して該面における頂点となる凸部を形成し、且つ、該面上におけるフラックスの該頂点部側から該外周部側への流れを促進して該フラックスを外部に排出するための凹部として、該頂点部を中心にして該外周部に向けて放射状に延びる複数の溝状の凹部を形成する凹凸形成手段を有することを特徴とする板状バンプ材形成装置。
【請求項３】
請求項２の板状バンプ材形成装置において、
上記リボン状半田成形手段は、一対の回動可能なローラを有するプレスローラであることを特徴とする板状バンプ材形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３の板状バンプ材形成装置において、
上記板状バンプ材形成手段は、上記リボン状半田を板状に打ち抜くためのポンチ部材とダイス部材とを有することを特徴とする板状バンプ材形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状バンプ材および板状バンプ材形成装置に係り、詳しくは、電子部品または基板の導電性パッド上にバンプ電極を形成するための板状バンプ材および板状バンプ材形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子機器のダウンサイジング化および低コスト化に伴い、ＩＣ、ＬＳＩ等のチップ状の半導体素子、半導体素子がモールドされたＢＧＡ、ＣＳＰ等のパッケージ、及びコネクタ等の電子部品が、バンプ電極を介して基板上に表面実装されるようになってきた。特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子は、パッケージングせずにフリップチップとして基板上にバンプ電極を介して表面実装される傾向になってきた。このような電子部品の基板上への表面実装を行うために、電子部品側にバンプ電極を形成することが行われる。
【０００３】
従来、上記バンプ電極を形成する方法としては、電子部品上にフォトリソによって所定のレジストパターンを形成した後、はんだ、金、銅等の金属を電解メッキで所定の高さまで成長させる電解メッキ法や、主に金ワイヤーでボールを形成し、このボールを電子部品上にボンディングするボールボンディング法や、半田ボールをフラックスの粘着力を介してパッド上に移載し、リフローによって接合する半田ボール移載法などが知られている。
しかしながら、上記従来の電解メッキ法、ボールボンディング法、半田ボール移載法等のバンプ電極形成方法で電子部品の導電性パッド上にバンプ電極を形成する場合、該導電性パッドの表面に対するバンプ電極材のぬれ性が悪く、バンプ電極を導電性パッド上に良好に密着させて形成することができなかったり、製造コストが高額となったりするおそれがあった。
【０００４】
特に、上記半田ボール移載法を用いてバンプ電極を形成する場合、半田ボール移載法に用いられるバンプ用半田ボールは球状のため上記導電性パッドと点で接触することとなり接着性が悪いおそれがあった。このために、バンプ用半田ボールの脱落による欠損や、脱落したバンプ用半田ボールが不必要な部分に付着するエキストラボールや、さらには、バンプ用半田ボールが上記導電性パッドの正規の位置からずれて付着するバンプズレが発生するおそれがあった。また、バンプ用半田ボールはそれ自体が高価であるために、製造コストを上昇させるおそれがあった。
そこで、これらの不具合を防止するために板状バンプ材を用いて、上記導電性パッドと面接触させて、接着性を向上させる方法が考案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記板状バンプ材を用いて電子部品の導電性パッド上にバンプ電極を形成する場合、該板状バンプ材の形成時から該板状バンプ材の表面が酸化して酸化被膜が形成されていると、該酸化被膜の影響によって、該導電性パッドの表面に対する板状バンプ材のぬれ性が悪く、板状バンプ材を該導電性パッド上に良好に密着させて形成することができないおそれがあった。
【０００６】
また、上記板状バンプ材を用いて電子部品の導電性パッド上にバンプ電極を形成する場合、該板状バンプ材の融点を下げて酸化物の生成を防止するフラックスをあらかじめ該導電性パッド上に塗布しておくが、該フラックスの影響で該導電性パッドと板状バンプ材との接触が妨げられることがあった。該導電性パッド上に板状バンプ材を高速で移載するために、該導電性パッドと板状バンプ材との間に該フラックスの薄膜が発生し、いわゆるハイドロプレーニング現象による接触不良と考えられる。
【０００７】
さらに、リフロー時に上記フラックスによって、上記導電性パッドと板状バンプ材との間にボイドが発生するおそれがあった。該導電性パッドと板状バンプ材との間に存在するフラックスの流れが悪く内部に滞留してしまうために発生すると考えられる。該ボイドが発生すると、該ボイドの存在する部分で電流が通り難くなったりするおそれがあった。また、該ボイドの存在する部分は強度が弱く、熱による膨張収縮によってクラックが発生したり、最悪の場合には接合不良となり、電気的にオープンになったりするおそれがあった。
なお、このような問題点は、基板上に表面実装される電子部品に電極を形成する場合だけでなく、基板自体に電極を形成する場合にも発生し得るものである。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、電子部品または基板の導電性パッド上にバンプ電極を良好に密着させることができ、また、板状バンプ材移載時にハイドロプレーニング現象を防いで導電性パッドと板状バンプ材とを確実に接触させ、さらに、リフロー時にボイドの発生しないバンプ電極を形成することができる低コストの板状バンプ材、及び、その形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電子部品または基板の導電性パッド上にバンプ電極を形成するための板状バンプ材であって、上面または下面の少なくとも一方の面における中央部に、外周部よりも高さ方向に突出して該面における頂点となる凸部を形成し、且つ、該面上におけるフラックスの該頂点部側から該外周部側への流れを促進して該フラックスを外部に排出するための凹部として、該頂点部を中心にして該外周部に向けて放射状に延びる複数の溝状の凹部を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、電子部品またはプリント基板の導電性パッド上にバンプ電極を形成するための板状バンプ材を形成する板状バンプ材形成装置であって、線半田を供給する線半田供給手段と、該線半田をリボン状半田に成形するリボン状半田成形手段と、該リボン状半田を板状に加工して板状バンプ材を形成する板状バンプ材形成手段と、を有し、該板状バンプ形成手段が、該板状バンプ材の上面または下面の少なくとも一方の面における中央部に、外周部よりも高さ方向に突出して該面における頂点となる凸部を形成し、且つ、該面上におけるフラックスの該頂点部側から該外周部側への流れを促進して該フラックスを外部に排出するための凹部として、該頂点部を中心にして該外周部に向けて放射状に延びる複数の溝状の凹部を形成する凹凸形成手段を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の板状バンプ材形成装置において、上記リボン状半田成形手段は、一対の回動可能なローラを有するプレスローラであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２又は３の板状バンプ材形成装置において、上記板状バンプ材形成手段は、上記リボン状半田を板状に打ち抜くためのポンチ部材とダイス部材とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は板状バンプ材１の一例の斜視図である。また、図１（ｂ）は板状バンプ材１の断面図である。
この板状バンプ材１は外径Φが６０〜８００μｍであり、厚さｔが４０〜５５０μｍである。また、表面にフラックスの流れを促進させて滞留を防ぐための溝として菊型の溝部１ａが多数形成されている。この菊型の溝部１ａは、上面の中央部１ｂを頂点として外周面１ｃに向かって放射線を描くような多数の溝である。
板状バンプ材１は、中央部１ｂが導電性パッドと確実に接触してハイドロプレーニング現象を防止し、リフロー処理後のバンプの脱落や、脱落した板状バンプ材が不必要な部分に付着することや、バンプズレ等を防止することが可能になる。また、リフロー時にフラックスが溝部１ａを通って周辺部に向かって排出されやすくなり、板状バンプ材１と導電性パッドとの間にフラックスが滞留しにくいため、該フラックスの滞留によるボイドの発生を防止することができる
【００１６】
なお、図１（ａ）に示す板状バンプ材１は、上面に菊型の溝部１ａを形成しているが、上面または下面の少なくとも一方に形成されていればよい。また、上面と下面との両面に形成してもよい。
また、板状バンプ材１の表面に形成する溝は、上記菊型の溝部１ａに限られるものではなく、フラックスの流れを促進させて滞留を防ぐものであればよい。
【００１７】
〔実施形態２〕
次に、上記実施形態１において説明した板状バンプ材１を形成するための板状バンプ材形成装置の一例について説明する。本実施形態に係る板状バンプ材形成装置は、線半田をリボン状に成形した後に、フラックスの流れを促進させるための溝部を形成してから、ポンチで打ち抜く構成となっている。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る板状バンプ材形成装置１０の斜視図である。この板状バンプ材形成装置１０は、線半田供給部２０と、プレスローラ部３０と、板状バンプ材形成部４０と、ガラス瓶１５と、半田回収箱７０とから主に構成されている。これらの各部の構成について、以下に詳しく説明する。
【００１９】
線半田供給部２０は、線半田リール支持シャフト２１と、一対のガイドローラ２２ａ、２２ｂとから構成されている。
線半田リール支持シャフト２１は、線半田リール１１を回動自在に保持するものであり、金属製シャフトを図示しないボールベアリングで回動可能に保持する構成となっている。
また、一対のガイドローラ２２ａ、２２ｂは、供給方向に対して左右のズレを補正しながら線半田１２をプレスローラ部３０に供給するものであり、一対の金属製ローラ又は表面がゴムで被覆されたローラを、図示しないボールベアリングで回動可能に保持する構成となっている。これら一対のガイドローラ２２ａ、２２ｂは線半田１２の外径よりも若干大きな間隙を有するように配設されている。
【００２０】
プレスローラ部３０は、線半田１２をリボン状半田１３に成形するものであり、プレスローラ３１と、駆動用モータ３２と、従動ローラ３３と、駆動制御用近接スイッチ３４とから構成されている。
プレスローラ３１は、金属製ローラを図示しないボールベアリングによって回転可能に保持する構成となっており、駆動用モータ３２によって回転駆動される。駆動用モータ３２は、たとえばＡＣ１００Ｖで回転駆動する減速器付きのインダクションモータを用いることができる。なお、板状バンプ材形成部４０での処理作業が遅れて、リボン状半田１３が供給過剰となった場合には、下側に垂れ下がったリボン状半田１３を近接スイッチ３４が検知して、駆動用モータ３２の回転駆動を停止するようになっている。
また、従動ローラ３３は、プレスローラ３１に対向するように配設されており、金属製ローラを図示しないボールベアリングによって回転可能に保持する構成となっている。なお、リボン状半田１３の成形厚を調整するために、従動ローラ３３はプレスローラ３１との間隙を調整することが可能な、図示しないアジャスタ機構を備えている。
ここで、図２では一対のローラで構成された例を示しているが、複数対のローラを設けて、線半田１２を徐々にリボン状に成形する構成としてもよい。
【００２１】
板状バンプ材形成部４０は、リボン状半田１３にフラックス切り用の溝部を形成した後に、この溝部をポンチによって板状に打ち抜き、板状バンプ材１を形成するものである。この板状バンプ材形成部４０については、後に詳述する。
【００２２】
上記板状バンプ材形成部４０で形成された板状バンプ材１は、シュート１４を通って落下し、ガラス瓶１５に収容される。そして、ガラス瓶１５が板状バンプ材１で所定容量満たされたら、ガラス瓶１５を取り外し、空のガラス瓶１５をセットする。なお、板状バンプ材１で満たされたガラス瓶１５は、板状バンプ材１の酸化を防止するために窒素ガスなどの不活性ガス１６を充填して密閉する。あるいは、図２に二点鎖線で示すように、ガラス瓶１５を含む板状バンプ材形成装置１０全体を密閉チャンバで覆い、不活性ガス雰囲気中に設置されることが好ましい。
そして、ガラス瓶１５に収容された板状バンプ材１は、後工程の図示しない整列器で整列された後に、図示しない吸着ノズルで吸着され、フラックスが付着されて、図示しない電子部品の導電性パット部に移載される。
【００２３】
なお、板状バンプ材１が打ち抜かれた後のリボン状半田１３は半田回収箱７０に収容される。そして、回収されたリボン状半田１３は再利用すべく、別工程で溶解され線半田１２に加工される。
【００２４】
次に、本実施形態の特徴部である板状バンプ材形成部４０について説明する。図３は板状バンプ材形成部４０の側面の断面図である。また、図４はリボン状半田１３に菊型の溝部１ａを形成し、ポンチで打ち抜く部分の斜視図である。
板状バンプ材形成部４０は、駆動ローラ部４１と、ガイドローラ部４２と、プレス部４３とから主に構成されている。
【００２５】
まず、駆動ローラ部４１とガイドローラ部４２とについて説明する。
駆動ローラ部４１は、金属製ローラ又は表面がゴムで被覆されたローラからなる駆動ローラ４４と、駆動ローラ４４を所定量だけ回転駆動させるためのたとえばステッピングモータ４５と、金属製ローラ又は表面がゴムで被覆されたローラからなる従動ローラ４６とから構成されており、リボン状半田１３を所定量だけ間欠送りするようになっている。
また、ガイドローラ部４２は、一対の金属製ローラ又は表面がゴムで被覆されたローラからなるガイドローラ４２ａ、４２ｂから構成されており、特にリボン状半田１３の上下方向の位置を合わせてスムーズに送る役割を果たしている。
【００２６】
次に、プレス部４３について説明する。
エアーシリンダ４７のシリンダシャフト４７ｓ先端にはプレート４８が配設されており、このプレート４８に上モールド４９とポンチ５０とが配設されている。また、これらの上モールド４９とポンチ５０との対向する位置には、それぞれ下モールド５１とダイス５２とが配設されている。
【００２７】
リボン状半田１３は、駆動ローラ部４１によって下モールド５１とダイス５２との中心間距離Ｌだけ間欠送りされる。そして、リボン状半田１３が間欠送りされて、停止したら、エアーシリンダ４７が作動して、シリンダシャフト４７ｓが下方向に押し出され、プレート４８に配設された上モールド４９とポンチ５０とが同時に押し出される。
押し出された上モールド４９は、下モールド５１に接近し、上モールド４９と下モールド５１との間のリボン状半田１３をプレスして、菊型の溝部１ａ（図１参照）を形成する。同時にポンチ５０がダイス５２に嵌合して、一工程前で形成された菊型の溝部１ａを板状に打ち抜いて、板状バンプ材１を形成する。
板状バンプ材１はポンチ５０による打ち抜き力と重力との作用によって、下側に落下し、シュート１４を通ってガラス瓶１５に収容される。
【００２８】
上記菊型の溝部１ａの形成と打ち抜きが終了したら、エアーシリンダ４７のシリンダシャフト４７ｓは上昇する。このシリンダシャフト４７ｓの上昇を図示しないリードスイッチが確認してから、駆動ローラ部４１が回転駆動して再びリボン状半田１３を、下モールド５１とダイス５２との中心間距離Ｌだけ間欠送りする。以後この動作を繰り返して、板状バンプ材１を形成する。
なお、打ち抜きが終了したリボン状半田１３は、駆動ローラ部４１の間欠送りによって、半田回収箱７０に回収される。
【００２９】
以上、本実施形態によれば、板状バンプ材形成装置１０によって、安価な線半田１２から菊型の溝部１ａを有する板状バンプ材１を低コストで大量に形成することができる。
なお、本実施形態においては、リボン状半田１３に菊型の溝部１ａを形成した後にポンチ５０で板状に打ち抜く構成としているが、ポンチ５０で板状に打ち抜いた後にプレスすることによって菊型の溝部１ａを形成する構成とすることもできる。この構成にすることによって、プレスすることで菊型の溝部１ａを形成すると同時に、板状バンプ材１の変形を矯正することが可能となる。
【００３０】
〔変形例１〕
上記板状バンプ材を用いて電子部品の導電性パッド上にバンプ電極を形成する場合、該板状バンプ材の形成時から該板状バンプ材の表面が酸化して酸化被膜が形成されていると、該酸化被膜の影響によって、該導電性パッドの表面に対する板状バンプ材のぬれ性が悪く、板状バンプ材を該導電性パッド上に良好に密着させて形成することができないおそれがある。
上記実施形態２においては、プレスローラ部３０によって線半田１２をリボン状半田１３に押しつぶして成形するときに表面積が大きくなるので、表面の酸化被膜を破って除去することが可能である。また、板状バンプ材形成部４０でリボン状半田１３に菊型の溝部を形成するときに表面の酸化被膜を破って除去することも可能であるが、さらに積極的に除去する構成とすることができる。
【００３１】
例えば図２において、線半田供給部２０とプレスローラ部３０との間に、酸洗除去手段として図示しない酸洗槽と洗浄槽とを設ける。そして、線半田１２を酸洗いして表面の酸化被膜を化学的に除去し、その後水で洗浄して酸と酸化被膜とを洗い流す。このように酸洗いすることによって、より確実に線半田表面の酸化被膜を除去することができる。
なお、プレスローラ部３０と板状バンプ材形成部４０との間に酸洗除去手段を設ける構成としても同様の効果が得られる。
【００３２】
また、プレスローラ部３０のプレスローラ３１表面にローレット状の刻印を設けて、このローレット状の刻印によって線半田１２表面の酸化被膜を破りながら除去することもできる。
このように酸化被膜を確実に除去することによって、上記導電性パッドの表面に対する上記板状バンプ材のぬれ性の低下を防ぎ、該板状バンプ材を該導電性パッド上により良好に密着させて形成することが可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上記板状バンプ材を上記導電性パッドに移載するときに、該板状バンプ材の表面に形成された凸部が該導電性パッドと接触するので、上記ハイドロプレーニング現象の発生を防ぎ、リフロー処理後のバンプの脱落や、脱落した板状バンプ材が不必要な部分に付着することや、バンプズレ等を防止することが可能になるという優れた効果がある。また、該板状バンプ材と導電性パッドとの間のフラックスが、リフロー時に該板状バンプ材に形成された溝部を流れて外部に排出され、該板状バンプ材と導電性パッドとの間に滞留しにくいため、該フラックスの滞留によるボイドの発生を防止することが可能になるという優れた効果がある。
【００３４】
また、上記板状バンプ材に形成された凹部は、上記面の中央部を頂点として外周部に向かって放射線を描く溝で形成されている。このことによって、該板状バンプ材の中央部に上記導電性パッドとの接触部を確保しやすく、かつリフロー時にフラックスが該溝部を通って周辺部に向かって排出されやすなり、該板状バンプ材と導電性パッドとの間にフラックスが滞留しにくいため、該フラックスの滞留によるボイドの発生を防止することができるという優れた効果もある。
【００３５】
請求項２、３、４の発明によれば、上記板状バンプ材形成装置によって、安価な線半田をリボン状半田に成形し、該リボン状半田を板状に加工して板状バンプ材を形成することが可能になる。また、該線半田の表面が酸化被膜で被覆されていたとしても、該線半田をリボン状に成形するときに表面積が大きくなるので、酸化被膜を破って除去することが可能になる。これらのことによって、上記電子部品または基板の導電性パッドの表面に対する該板状バンプ材のぬれ性の低下を防ぎ、該導電性パッド上にバンプ電極を良好に密着させることができる低コストの板状バンプ材を形成することが可能になるという優れた効果がある。
また、上記凹凸形成手段によって、上記板状バンプ材の表面に凹凸を形成することができるので、該板状バンプ材を上記導電性パッドに移載するときに、該板状バンプ材の表面に形成された凸部が該導電性パッドと接触するので、上記ハイドロプレーニング現象の発生を防ぎ、リフロー処理後のバンプの脱落や、脱落した板状バンプ材が不必要な部分に付着することや、バンプズレ等を防止することが可能になるという優れた効果がある。
また、上記板状バンプ材と導電性パッドとの間のフラックスが、リフロー時に該板状バンプ材に形成された凹部を流れて外部に排出され、該板状バンプ材と導電性パッドとの間に滞留しにくいため、該フラックスの滞留によるボイドの発生を防止することが可能になるという優れた効果もある。
【００３６】
更には、上記モールドでプレスすることによって、上記板状バンプ材に、上記面の中央部を頂点として外周部に向かって放射線を描く溝を形成することができる。このことによって、該板状バンプ材の中央部に上記導電性パッドとの接触部を確保しやすく、かつリフロー時にフラックスが該溝部を通って周辺部に向かって排出されやすくなり、該板状バンプ材と導電性パッドとの間にフラックスが滞留しにくいため、該フラックスの滞留によるボイドの発生をより確実に防止することができるという優れた効果もある。
【００３７】
特に、請求項３の発明によれば、上記リボン状半田成形手段のプレスローラで、上記線半田を送りながら効率良くリボン状半田に成形することができるという優れた効果がある。
【００３８】
特に、請求項４の発明によれば、上記リボン状半田を、上記ポンチ部材とダイス部材とによって板状に打ち抜くことによって、板状バンプ材を形成することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は板状バンプ材の斜視図。（ｂ）は板状バンプ材の断面図。
【図２】板状バンプ材形成装置の斜視図。
【図３】板状バンプ材形成部の側面の断面図。
【図４】板状バンプ材形成部の斜視図。
【符号の説明】
１      板状バンプ材
１ａ    菊型の溝部
１０    板状バンプ材形成装置
１１    線半田リール
１２    線半田
１３    リボン状半田
１４    シュート
１５    ガラス瓶
２０    線半田供給部
３０    プレスローラ部
４０    板状バンプ材形成部
４１    駆動ローラ部
４２    ガイドローラ部
４３    プレス部
４７    エアーシリンダ
４９    上モールド
５０    ポンチ
５１    下モールド
５２    ダイス
７０    半田回収箱
【図１】
0004181267.tif 000002
【図２】
0004181267.tif 000003
【図３】
0004181267.tif 000004
【図４】
0004181267.tif 000005