(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載する半田ボール搭載装置であって、
プリント配線板の電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクと、
ボール整列用マスクの上方に位置し、開口部から空気を吸引することで開口部直下に半田ボールを集合させる筒部材と、
前記筒部材を前記ボール整列用マスクに対して水平方向に相対移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで前記ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の電極へ落下させる移動機構と、
前記筒部材の内部に設けられる整流板とを備え、
前記整流板は、該筒部材の内壁で形成される内部空間に少なくとも一部が位置してなり、前記筒部材の中央部に至らない突出幅に形成されていることを特徴とする半田ボール搭載装置。
【請求項２】
前記整流板は、前記筒部材の内壁と一体で設けられていることを特徴とする請求項１の半田ボール搭載装置。
【請求項３】
前記整流板の下端は、前記筒部材の下端から離間して上方に形成されていることを特徴とする請求項１または２の半田ボール搭載装置。
【請求項４】
前記整流板の下端は、前記筒部材の下端から、該筒部材の全長の１／４０以上であって、１／２０未満離間して上方に形成されていることを特徴とする請求項３の半田ボール搭載装置。
【請求項５】
前記整流板は、前記筒部材の内壁に、該筒部材の全長の１／３〜９／１０の長さで配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の半田ボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板に搭載するための半田ボール搭載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ基板とＩＣチップとの電気接続のために半田バンプが用いられている。半田バンプは、以下の工程により形成されている。
（１）パッケージ基板に形成された接続パッドにフラックスを印刷する工程。
（２）フラックスの印刷された接続パッドに、半田ボールを搭載する工程。
（３）リフローを行い半田ボールから半田バンプを形成する工程。
【０００３】
上述した半田ボールを接続パッドに搭載する工程では、プリント配線板上に接続パッドと対向した位置に開口の設けられたボール整列用マスクを載置し、スキージで半田ボールを接続パッド上に落下させていた。しかしながら、スキージを用いる方法では、半田ボールが直径２００μｍΦ未満の砂粒よりも小径になると、半田バンプの高さのばらつきがでて品質が低下していた。
【０００４】
このため、本出願人は、特許文献１において、空気を吸引する筒部材を用いて負圧によって該筒部材の下方に集合させ、該筒部材を移動することで半田ボールをボール整列用マスク上に送り、ボール整列用マスクの開口下の接続パッドに落下させて半田ボールを搭載させる半田ボール搭載装置を提案した。
【特許文献１】特開２００６−７３９９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の半田ボール搭載装置を用いても、半田ボールが未搭載の接続パッドが発生することがあり、プリント配線板の歩留まりを高めることは困難であった。この原因を本発明者が検討した結果、小径の半田ボールを誘導できるよう筒部材とボール整列用マスクとの間のクリアランスを狭くし、気流の速度を高めているため、該筒部材の内部で乱気流が発生し、気流の早い部分で半田ボールが舞い上がり、舞い上がった半田ボールが落下して一旦搭載された接続パッド上の半田ボールに衝突し、該半田ボールを弾き出して接続パッド上に未搭載となっていることが分かった。また、接続パッド上の半田ボールに乱気流に巻かれた半田ボールが衝突し付着して、接続パッド上に複数の半田ボールが乗った状態となって、係る接続パッド上でリフローの際に半田バンプの高さが高くなっていることが判明した。
【０００６】
本発明の目的は、直径２００μｍΦ未満の半田ボールを接続パッドへ確実に搭載することができる半田ボール搭載装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、半田バンプとなる半田ボールをプリント配線板の電極に搭載する半田ボール搭載装置であって、
プリント配線板の電極に対応する複数の開口を備えるボール整列用マスクと、
ボール整列用マスクの上方に位置し、開口部から空気を吸引することで開口部直下に半田ボールを集合させる筒部材と、
該筒部材を該ボール整列用マスクに対して水平方向に相対移動させる移動機構であって、該筒部材を移動させることで該ボール整列用マスクの上に集合させた半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の電極へ落下させる移動機構と、
該筒部材の内部に設けられる整流板とを備え、該整流板は、該筒部材の内壁で形成される内部空間に少なくとも一部が位置してなることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の半田ボール搭載装置によれば、ボール整列用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部から空気を吸引することで半田ボールを集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボールをボール整列用マスク上を移動させ、ボール整列用マスクの開口を介して、半田ボールをプリント配線板の接続パッドへ落下させる。このため、微細な半田ボールを確実にプリント配線板の全ての接続パッドに搭載させることができる。また、半田ボールを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールに傷を付けることなく接続パッドに搭載でき、半田バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。
【０００９】
ここで、筒部材には、内部に空気を整流する整流板が設けられているため、気流の乱れによって、半田ボールが舞い上がることが無いので、舞い上がった半田ボールが落下して接続パッドに搭載された半田ボールを弾き出すことが無くなり、接続パッドに半田ボールを確実に搭載することができる。更に、接続パッド上の半田ボールに乱気流に巻かれた半田ボールが衝突し付着して接続パッド上に複数の半田ボールが乗った状態となることが無いので、接続パッド上の半田バンプの高さを均一にすることができる。また更に、乱気流によって半田ボールの吸い込みが阻害されなくなって筒部材下端開口周囲の流速を一定に保てる。そして、乱気流によって半田ボールが半田ボール搭載装置の外に飛び出されることが無くなる。
【００１０】
請求項１の半田ボール搭載装置では、整流板により筒部材内部での気流を筒の長さ方向に一定に調整でき、乱気流の発生を抑えることができる。また、整流板が筒部材の中央部に至たらない突出幅に形成されているため、整流板が気流の大きな抵抗とならず、筒部材内部の気流速度、即ち、吸引力を高めることなく、乱気流の発生を抑え筒部材下端開口周囲の流速を一定に保つことができる。
【００１１】
請求項２の半田ボール搭載装置では、整流板が筒部材の内壁と一体で設けられているため、筒部材と整流板との接合部で乱気流が生じることが無い。
【００１７】
請求項３の半田ボール搭載装置では、整流板の下端が、筒部材の下端から離間して上方に形成されている。ここで、整流板の下端が筒部材の下端（開口）まで延在していると、該開口において乱気流が発生することになるが、この開口での乱気流の発生を防ぐことができる。
【００１８】
請求項４の半田ボール搭載装置では、整流板の下端が、筒部材の下端から、該筒部材の全長の１／４０以上であって、１／２０未満離間して上方に形成されているため、筒部材の開口での乱気流の発生を防ぐことができる。ここで、離間距離が１／４０未満では、整流板の下端からマスクまでの距離が極端に小さくなり、整流板の下端からの半田ボールの跳ね返りにより、搭載率が低くなる可能性が高い。他方、１／２０以上であると、整流板が機能せず、筒部材の開口部付近で乱気流が発生する。
【００１９】
請求項５の半田ボール搭載装置では、整流板が、筒部材の内壁に、該筒部材の全長の１／３〜９／１０の長さで配置されているため、筒部材での乱気流の発生を防ぐことができる。整流板が、筒部材の全長の１／３未満であると、筒部材での乱気流の発生を抑えることができない。他方、９／１０を越えると、筒部材の上端で乱気流が発生することとなり、また、筒部材の気流に対する抵抗が大きくなって、半田ボールを集合させるための流速を高める必要が生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず、本発明の実施例に係る半田ボール搭載装置を用いて製造する多層プリント配線板１０の構成について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、該多層プリント配線板１０の断面図を、図７は、図６に示す多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、ドータボード９４へ載置した状態を示している。図６に示すように多層プリント配線板１０では、コア基板３０の両面に導体回路３４が形成されている。コア基板３０の上面と裏面とはスルーホール３６を介して接続されている。
【００２１】
更に、コア基板３０の導体回路３４の上に層間樹脂絶縁層５０を介して導体回路層を形成する導体回路５８が形成されている。導体回路５８は、バイアホール６０を介して導体回路３４と接続されている。導体回路５８の上に層間樹脂絶縁層１５０を介して導体回路１５８が形成されている。導体回路１５８は、層間樹脂絶縁層１５０に形成されたバイアホール１６０を介して導体回路５８に接続されている。
【００２２】
バイアホール１６０、導体回路１５８の上層にはソルダーレジスト層７０が形成されており、該ソルダーレジスト層７０の開口７１にニッケルめっき層７２及び金めっき層７４を設けることで、接続パッド７５が形成されている。上面の接続パッド７５上には半田バンプ７８Ｕが、下面の接続パッド７５上にはＢＧＡ（ボールグリッドアレー）７８Ｄが形成されている。
【００２３】
図７中に示すように、多層プリント配線板１０の上面側の半田バンプ７８Ｕは、ＩＣチップ９０のランド９２へ接続される。一方、下側のＢＧＡ７８Ｄは、ドータボード９４のランド９６へ接続されている。
【００２４】
図８は、多数個取り用の多層プリント配線板１０Ａの平面図である。多層プリント配線板１０Ａは、マトリクス状に接続パッド７５が配列された接続パッド領域７５Ａを備える個々の多層プリント配線板１０を、図中の一点鎖線で切断することで切り分ける。図５は、多数個取り用の多層プリント配線板１０Ａに半田バンプを形成する工程の説明図であり、図８中のＹ１−Ｙ１断面図に相当する。図５（Ａ）に示すように表面のソルダーレジスト層７０の開口７１に接続パッド７５を形成した多層プリント配線板１０Ａの表面にフラックス８０を印刷する。図５（Ｂ）に示すように多層プリント配線板１０Ａの上側の接続パッド７５上に後述する半田ボール搭載装置を用いて微少な半田ボール７８ｓ（例えば日立金属社製、タムラ社製、直径４０μｍΦ以上、２００μｍΦ未満）を搭載する。ファイン化対応のため直径２００μｍΦ未満の半田ボールが望ましい。直径４０μｍΦ未満では半田ボールが軽すぎるため接続パッド上に落下しない。一方、直径２００μｍを越えると逆に重すぎるため筒部材内に半田ボールを集合させることができず、半田ボールが載っていない接続パッドが存在するようになる。本発明では、直径４０μｍΦ以上直径２００μｍΦ未満の半田ボールを使う意義が高い。この範囲ではファイン化に有利である。また、吸着ヘッドで半田ボールを吸着して接続パッド上に半田ボールを搭載する方法では、半田ボールが小さいので吸着するのが困難になるため、実施例の半田ボール搭載装置の優位性が明らかになる。
【００２５】
その後、図５（Ｃ）に示すように多層プリント配線板１０Ａの下側の接続パッド７５上に、従来技術（例えば、特許１９７５４２９号）に係る吸着ヘッドで通常径（直径２５０μｍ）の半田ボール７８Ｌを吸着して載置する。その後、リフロー炉で過熱し、図６に示すように多層プリント配線板１０Ａの上側に６０μｍ以上２００μｍ未満ピッチで半田バンプ７８Ｕを、例えば５００〜３００００個、下側に２mmピッチでＢＧＡ７８Ｄを、例えば２５０個形成する。６０μｍピッチ未満となると、そのピッチに適した半田ボールを製造するのが困難になる。２００μｍピッチ以上になると、本半田ボール搭載装置においても何ら問題なく製造できるが、従来技術の方法でも製造可能である。更に、図７に示すように、多数個取り用の多層プリント配線板１０Ａを個片の多層プリント配線板１０に切り分けてから、リフローにより半田バンプ７８Ｕを介してＩＣチップ９０を搭載させた後、ＩＣチップ９０を搭載した多層プリント配線板１０を、ＢＧＡ７８Ｄを介してドータボード９４へ取り付ける。
【００２６】
図５（Ｂ）を参照して上述した多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径２００μｍΦ未満）な半田ボール７８ｓを搭載する半田ボール搭載装置について、図１を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本発明の実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
【００２７】
半田ボール搭載装置２０は、多層プリント配線板１０Ａを位置決め保持するＸＹθ吸引テーブル１４と、該ＸＹθ吸引テーブル１４を昇降する上下移動軸１２と、多層プリント配線板の接続パッド７５に対応する開口を備えるボール整列用マスク１６と、ボール整列用マスク１６上を移動する半田ボールを誘導する搭載筒（筒部材）２４と、搭載筒２４に負圧を与える吸引ボックス２６と、余剰の半田ボールを回収するための吸着ボール除去筒６１と、該吸着ボール除去筒６１に負圧を与える吸引ボックス６６と、回収した半田ボールを保持する吸着ボール除去吸引装置６８と、ボール整列用マスク１６をクランプするマスククランプ４４と、搭載筒２４及び吸着ボール除去筒６１をＸ方向へ送るＸ方向移動軸４０と、Ｘ方向移動軸４０を支持する移動軸支持ガイド４２と、多層プリント配線板１０を撮像するためのアライメントカメラ４６と、搭載筒２４下にある半田ボールの残量を検出する残量検出センサ１８と、残量検出センサ１８により検出された残量に基づき半田ボールを搭載筒２４側へ供給する半田ボール供給装置２２と、を備える。図１に示す半田ボール搭載装置２０では、搭載筒２４及び吸着ボール除去筒６１をＸ方向へ送るＸ方向移動軸４０のみ示したが、Ｙ方向へ送る移動機構を備えることも可能である。
【００２８】
実施例１では、搭載筒２４がＳＵＳステンレス、Ｎｉ、Ｃｕ等の導電性金属で構成され、半田ボール搭載装置２０側にアースされている。ここで、半田ボールをボール整列用マスク１６上に移動させて送る際に、相互の衝突により半田ボールが帯電しても、小径で軽量な半田ボールが、静電気により搭載筒２４へ付着することがなく、半田ボールをプリント配線板に確実に搭載することができる。
【００２９】
図８の平面図に示すように多数個取り用の多層プリント配線板１０Ａの上に、半田ボール搭載装置２０の搭載筒２４は、個々の接続パッド領域７５Ａに対応させてＹ方向へ複数並べてある。なお、ここでは、１の接続パッド領域７５Ａに１の搭載筒２４を対応させたが、搭載筒２４を複数の接続パッド領域７５Ａに対応した大きさにしてもよい。ここで、Ｙ方向は便宜的であり、Ｘ方向に並べても良い。ＸＹθ吸引テーブル１４は、半田ボールの搭載される多層プリント配線板１０を位置決め、吸着、保持、補正する。アライメントカメラ４６は、ＸＹθ吸引テーブル１４上の多層プリント配線板１０のアライメントマークを検出し、検出された位置に基づき、多層プリント配線板１０とボール整列用マスク１６との位置が調整される。残量検出センサ１８は光学的な手法により半田ボールの残量を検出する。
【００３０】
図９（Ａ）は、図８中の実施例１に係る搭載筒２４のＢ１−Ｂ１縦断面を示している。図８中の搭載筒２４は、図９（Ａ）中のＡ１−Ａ１断面に相当する。
実施例１の搭載筒２４は、長さＬ２が例えば２００mmに形成され、下端の開口部２４２４Ａが一辺２４mmの正方形に形成されている。実施例１では、開口部２４Ａが正方形であるが、接続パッド領域７５Ａに対応する矩形形状でも、或いは、円形でも搭載筒２４は同様に半田ボールを集合させることができる。搭載筒２４の内部には整流板２５が搭載筒２４の長さ方向に沿って設けられている。長さＬ１（例えば、１７０mm）の整流板２５の下端は、開口部２４Ａから間隔Ｃ１（例えば、１２mm）離間して設けられている。該整流板２５の下端は、気流の抵抗を下げるようにアールが付けられた断面楕円形状に形成され、また、拡大図中に示すように、キール状の角度が設けられている。整流板２５は高さＨ１が例えば２０mmで、幅Ｗ１が１５mmに形成されている。この整流板２５により搭載筒２４内部での気流が一定になり、乱気流の発生が押さえられる。図９（Ｂ）は、実施例１の改変例を示す。改変例では、整流板２５の長さＬ３が例えば７０mmに形成されている。
【００３１】
引き続き、半田ボール搭載装置２０による半田ボールの搭載工程について図２〜図４を参照して説明する。
（１）多層プリント配線板の位置認識、補正
図２（Ａ）に示すように多数個取り用の多層プリント配線板１０Ａのアライメントマーク３４Ｍをアライメントカメラ４６により認識し、ボール整列用マスク１６に対して多層プリント配線板１０Ａの位置をＸＹθ吸引テーブル１４によって補正する。即ち、ボール整列用マスク１６の開口１６ａがそれぞれ多層プリント配線板１０Ａの接続パッド７５に対応するように位置調整する。
【００３２】
（２）半田ボール供給
図２（Ｂ）に示すように半田ボール供給装置２２から半田ボール７８ｓを搭載筒２４側へ定量供給する。なお、予め搭載筒内に供給しておいても良い。
【００３３】
（３）半田ボール搭載
図３（Ａ）に示すように、ボール整列用マスク１６の上方に、該ボール整列用マスクとの所定のクリアランス（例えば、ボール径の０．５〜４倍）を保ち搭載筒２４を位置させ、空気を吸引して搭載筒内の風速を０．１ｍ／sec〜２ｍ／secとすることで、搭載筒２４とボール整列用マスク１６間の隙間の流速を５m/sec〜３５m/secにして、当該搭載筒２４の開口部２４Ａ直下のボール整列用マスク１６上に半田ボール７８ｓを集合させた。
【００３４】
その後、図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図８に示すように、図１（Ｂ）及び図１（Ａ）に示す多層プリント配線板１０ＡのＹ軸沿って並べられた搭載筒２４を、Ｘ方向移動軸４０を介してＸ軸に沿って水平方向へ送る。これにより、ボール整列用マスク１６の上に集合させた半田ボール７８ｓを搭載筒２４の移動に伴い移動させ、ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７８ｓを多層プリント配線板１０Ａの接続パッド７５へ落下、搭載させて行く。これにより、半田ボール７８ｓが多層プリント配線板１０Ａ側の全接続パッド上に順次整列される。
【００３５】
（４）付着半田ボール除去
図４（Ｂ）に示すように、搭載筒２４により余剰の半田ボール７８ｓをボール整列用マスク１６上に開口１６ａの無い位置まで誘導した後、吸着ボール除去筒６１により吸引除去する。
【００３６】
（５）基板取り出し
ＸＹθ吸引テーブル１４から多層プリント配線板１０Ａを取り外す。
【００３７】
本実施例の半田ボール搭載装置２０によれば、ボール整列用マスク１６の上方に搭載筒２４を位置させ、該搭載筒２４で空気を吸引することで半田ボール７８ｓを集合させ、搭載筒２４を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボール７８ｓをボール整列用マスク１６の上を移動させ、ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７８ｓを多層プリント配線板１０Ａの接続パッド７５へ落下させる。このため、微細な半田ボール７８ｓを確実に多層プリント配線板１０Ａの全ての接続パッド７５に搭載させることができる。また、半田ボール７８ｓを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールを傷を付けることなく接続パッド７５に搭載でき、半田バンプ７８Ｕの高さを均一にすることができる。このため、ＩＣ等の電子部品の実装性、実装後のヒートサイクル試験、高温・高湿試験等の耐環境試験に優れる。更に、製品の平面度に依存しないので、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。また、微少な半田ボールを確実に接続パッド上に載置することができるので、接続パッドピッチが６０〜１５０μｍピッチでソルダーレジストの開口径が４０〜１００μｍのプリント配線板においても全てのバンプにおいてバンプ高さが安定した半田バンプとすることができる。
【００３８】
更に、吸引力により半田ボールを誘導するため、半田ボールの凝集、付着を防止することができる。更に、搭載筒２４の数を調整することで、種々の大きさのワーク（ワークシートサイズの多層プリント配線板）に対応することができるので、多品種、少量生産にも柔軟に適用することが可能である。
【００３９】
本実施例の半田ボール搭載装置では、図１（Ｂ）に示すように搭載筒２４をワーク（ワークシートサイズの多層プリント配線板）の幅に対応させてＹ方向へ複数並べてあるため、複数の搭載筒２４を、列方向に対して垂直方向（Ｘ方向）へ送るだけで、半田ボールを確実に多層プリント配線板１０Ａの全ての接続パッド７５に搭載させることができる。
【００４０】
更に、吸着ボール除去筒６１によりボール整列用マスク１６上に残った半田ボール７８ｓを回収できるので、余剰の半田ボールが残り、故障等の障害の原因となることがない。
【００４１】
ここで、実施例１では搭載筒２４に内部に空気を整流する整流板（整流装置）２５が設けられているため、気流の乱れによって、半田ボール７８ｓが舞い上がることがほとんど無いので、舞い上がった半田ボール７８ｓが落下して接続パッド７５に搭載された半田ボール７８ｓを弾き出すことが無くなり、接続パッド７５に半田ボール７８ｓを確実に搭載することができる。また、半田ボール７８ｓ同士の衝突が抑制される。更に、接続パッド７５上の半田ボール７８ｓに乱気流に巻かれた半田ボール７８ｓが衝突し付着して接続パッド７５上に複数の半田ボール７８ｓが乗った状態となることが無いので、接続パッド７５上の半田バンプ７８Ｕの高さを均一にすることができる。また更に、乱気流によって半田ボール７８ｓの吸い込みが阻害されなくなって搭載筒２４下端開口部２４Ａ周囲の流速を一定に保てる。そして、乱気流によって半田ボール７８ｓが半田ボール搭載装置の外に飛び出されることが無くなる。
【００４２】
実施例１の半田ボール搭載装置では、整流装置が搭載筒２４に配置された複数の整流板２５から成るため、搭載筒２４内部での気流を筒の長さ方向に一定にでき、乱気流の発生を抑えることができる。
【００４３】
実施例１の半田ボール搭載装置では、整流板２５が搭載筒２４の中央部に至たらない突出幅に形成されているため、整流板２５が気流の大きな抵抗因子とならず、搭載筒２４内部の気流速度、即ち、吸引力を高めることなく、乱気流の発生を抑え搭載筒２４下端開口部２４Ａ周囲の流速を一定に保つことができる。
【００４４】
実施例１の半田ボール搭載装置では、整流板２５の下端が、搭載筒２４の下端から離間して上方に形成されている。ここで、整流板２５の下端が搭載筒２４の下端（開口部２４Ａ）まで延在していると、該開口部２４Ａにおいて乱気流が発生することになるが、この開口部２４Ａでの乱気流の発生を防ぐことができる。
【００４５】
整流板２５は、下端が、搭載筒２４の下端から、該搭載筒２４の全長の１／４０以上であって、１／２０未満の間隔Ｃ１分離間して上方に形成されることが好適である。これにより、搭載筒２４の開口部２４Ａでの乱気流の発生を防ぐことができる。ここで、間隔Ｃ１が１／４０未満では、整流板の下端からマスクまでの距離が極端に小さくなり、整流板の下端からの半田ボールの跳ね返りにより、搭載率が低くなる可能性が高い。他方、間隔Ｃ１が１／２０以上であると、整流板が機能せず、筒部材の開口部２４Ａ付近で乱気流が発生する。
【００４６】
また、整流板２５の長さＬ１は、搭載筒２４の全長Ｌ２の１／３〜９／１０に設定することが好適である。これにより、搭載筒２４での乱気流の発生を防ぐことができる。整流板２５の長さＬ１が、搭載筒２４の全長Ｌ２の１／３未満であると、搭載筒２４での乱気流の発生を抑えることができない。他方、長さＬ１が全長Ｌ２に対して９／１０を越えると、搭載筒２４の上端で乱気流が発生することとなり、また、搭載筒２４の気流に対する抵抗が大きくなって、半田ボール７８ｓを集合させるための流速を高める必要が生じる。
【００４７】
（１）プリント配線板の作製
出発材料として両面銅張積層板（例えば、日立化成工業株式会社製  ＭＣＬ−Ｅ−６７）を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法（例えば、２０００年６月２０日  日刊工業新聞社発行の「ビルドアップ多層プリント配線板」（高木清著）で層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、ＩＣへ電気的に接続するための接続パッド群を形成した。接続パッド群は、直径１２０μｍΦの接続パッドを接続パッド領域（７０mm2 :１０mm×７mm）内に２０００個形成し、その大半が１５０μｍピッチで格子状に配置されている。ここで、バイアホールから成る接続パッド（バイアホールの直上に半田バンプを形成）は、フィルドビアが好ましく、その凹み量、凸量は、導体回路１５８の導体厚さに対し−５〜５μｍの範囲が望ましい。フィルドビアの凹み量が５μｍを越える（−５μｍ）と、半田ボールとフィルドビアからなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプとするとき濡れ性が悪くなり、半田内にボイドを巻き込んだり、未搭載（ミッシングバンプ）になりやすい。一方、５μｍを越えると導体回路１５８の厚みが厚くなるので、ファイン化に向かない。その上に市販のソルダーレジストを形成し（膜厚２０μｍ）、接続パッドを露出させるため、接続パッド上のソルダーレジストに、写真法で９０μｍΦの開口を形成した。
【００４８】
（２）半田ボール搭載
（１）で作製したプリント配線板の表面（ＩＣ実装面）に市販のロジン系フラックスを塗布した。その後上述した本願発明の半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのアライメントマークをＣＣＤカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクを位置合わせした。ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に直径１１０μｍΦの開口を有するＮｉ製のメタルマスクを用いた。メタルマスクの厚みは、半田ボールの１／４〜３／４が好ましい。ここでは、Ｎｉ製のメタルマスクを用いたが、ＳＵＳ製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。尚、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して１．１〜１．５倍が好ましい。次に、接続パッド領域に対応した大きさ（接続パッドが形成されている領域に対して１．１〜４倍）で、高さ２００mmのＳＵＳ製の搭載筒を半田ボール径の０．５〜４倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上にボール直径８０μｍΦのＳｎ６３Ｐｂ３７半田ボール（日立金属社製）を載せた。実施例では、半田ボールにＳｎ／Ｐｂ半田を用いたが、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ等の群から選ばれるＰｂフリー半田であってもよい。
【００４９】
その後、搭載筒を移動速度２０mm／secで送って半田ボールを移動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。実施例１では、搭載筒２４がＳＵＳステンレス、Ｎｉ、Ｃｕ等の導電性金属で構成され、半田ボール搭載装置２０側にアースされている。次に、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去したのち、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置から別個に取り外した。最後に、上記で作製したプリント配線板を２３０度に設定してあるリフローに投入して半田ボール付きプリント配線板とした。
【００５０】
[実施例２]
図１０（Ａ）の搭載筒２４の底面図を参照して実施例２に係る半田ボール搭載装置について説明する。図８を参照して上述したように、実施例１では整流板２５を搭載筒２４の中央部に至たらない突出幅Ｈ１に形成した。これに対して、実施例２では、整流板２５が筒部材２４の対向部位を繋ぐ１枚の板状に形成されている。このため、整流板２５が気流の大きな抵抗とならず、筒部材内部の気流速度、即ち、吸引力を高めることなく、乱気流の発生を抑え筒部材下端開口周囲の流速を一定に保つことができる。
【００５１】
[実施例２の改変例１]
図１０（Ｂ）の搭載筒２４の底面図を参照して実施例２の改変例１に係る半田ボール搭載装置について説明する。実施例２の改変例１では、整流板２５を、搭載筒２４の中央部で交差する十字形状に形成した。このため、気流に対しての抵抗は実施例１よりも相対的に大きくなるものの、搭載筒２４の下端開口部２４Ａでの気流を均一にし易く、乱気流の発生を抑えながら、搭載筒２４の下方に均一に半田ボールを集合させることができる。
【００５２】
[実施例２の改変例２]
図１０（Ｃ）の搭載筒２４の底面図を参照して実施例２の改変例２に係る半田ボール搭載装置について説明する。図１０（Ａ）を参照して上述したように実施例２では、整流板２５を十字形状に形成した。これに対して、実施例２の改変例２では、整流板２５を碁盤目形状に形成した。このため、気流に対する抵抗は大きくなるものの、搭載筒２４の下端開口部２４Ａでの気流を均一にでき、乱気流の発生を抑えながら、搭載筒２４の下方に均一に半田ボールを集合させることができる。
【００５３】
[実施例３]
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）を参照して実施例３に係る半田ボール搭載装置について説明する。実施例１、実施例２では、搭載筒２４を開口部２４Ａが矩形形状になるよう角柱状に形成した。これに対して、実施例３では、開口部が円形になるように搭載筒２４を円筒形状に形成した。図１１（Ａ）の例では、整流板２５が筒部材２４の対向部位を繋ぐ１枚の板状に形成した。図１１（Ｂ）の例では、整流板２５を十字状に形成した。図１１（Ｃ）の例では、整流板２５を碁盤目状に形成した。図１１（Ｄ）の例では、整流板２５を搭載筒２４の中央部に至たらない突出幅に形成した。実施例３の搭載筒２４においても、内部での乱気流の発生を抑え、半田ボールを集合させて接続パッドに搭載することができる。
【００５４】
[実施例４]
図１２（Ａ）は、実施例４の搭載筒の縦断面図であり、図１２（Ｂ）は底面図である。実施例１〜実施例３では、整流板が搭載筒と一体に製造された。これに対して、実施例４では、搭載筒の下端部２４Ａに内側に突出する１対の突出部位２４Ｂを設け、該突出部位２４Ｂの上部に板状の整流板２５を取り付けてなる。実施例４では、整流板２５を後から筒部材２４に取り付けることができ、製造し易い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の一実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
【図２】図２（Ａ）は多層プリント配線板の位置決めの説明図であり、図２（Ｂ）は搭載筒への半田ボールの供給の説明図である。
【図３】図３（Ａ）は搭載筒による半田ボールの集合の説明図であり、図３（Ｂ）は搭載筒による半田ボールの集合、誘導の説明図である。
【図４】図４（Ａ）は半田ボールの接続パッドへの落下の説明図であり、図４（Ｂ）は吸着ボール除去筒による半田ボールの除去の説明図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は多層プリント配線板の製造工程の説明図である。
【図６】多層プリント配線板の断面図である。
【図７】図６に示す多層プリント配線板にＩＣチップを取り付け、ドータボードへ載置した状態を示す断面図である。
【図８】多数個取り用の多層プリント配線板の平面図である。
【図９】図９（Ａ）は実施例１の搭載筒の縦断面であり、図９（Ｂ）は実施例１の改変例に係る搭載筒の断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は実施例２の搭載筒の底面図であり、図１０（Ｂ）は実施例２の改変例１に係る搭載筒の底面図であり、図１０（Ｃ）は実施例２の改変例２に係る搭載筒の底面図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）は実施例３の搭載筒の底面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、実施例４の搭載筒の縦断面図であり、図１２（Ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  プリント配線板
１６  ボール整列用マスク
１６ａ  開口
２０  半田ボール搭載装置
２２  半田ボール供給装置
２４  搭載筒（筒部材）
２４Ａ 開口部
２５  整流板
７５  接続パッド
７５Ａ  接続パッド領域
７８ｓ  半田ボール
【図１】
0005056491.tif 000002
【図２】
0005056491.tif 000003
【図３】
0005056491.tif 000004
【図４】
0005056491.tif 000005
【図５】
0005056491.tif 000006
【図６】
0005056491.tif 000007
【図７】
0005056491.tif 000008
【図８】
0005056491.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005056491.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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