(57)【要約】  シートに形成された窪みにはんだボール又ははんだ粉末を保持した、装填率１００％のはんだバンプ形成用シートを製造する。所定位置に窪み５を有し、窪みの底面が粘着剤３から構成されるシート１を準備し；シートの窪み５にはんだ粉末６を充填して、窪み底部のはんだ粉末を粘着剤３により付着保持し；粘着剤で保持されていないはんだ粉末６をシート１から除去し；シート１の窪み５内のはんだ粉末を、フラックスまたはフラックス機能を持つ熱可塑性樹脂層で被覆して、各窪みにはんだ粉末を保持したはんだバンプ形成用シートを得る。さらに、シート１を加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を１つの溶融球状体１０とし；シートを冷却して、各窪み内に固化したはんだボール１１を形成すると、窪み内にはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートが得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程を含む、所定位置にはんだボール又ははんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートの製造方法：
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を被覆する。
【請求項２】
下記工程を含む、所定位置にはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートの製造方法：
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆し、
Ｅ.シートを加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を溶融させ、溶融はんだを表面張力により１個の球状体とし；そして
Ｆ.シートを冷却して、球状化した溶融はんだを固化させてはんだボールを形成すると同時に、固化したフラックスで該はんだボールを窪み内に保持する。
【請求項３】
下記工程を含む、所定位置にはんだ粉末を保持したはんだバンプ形成用シートの製造方法：
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を、熱可塑性樹脂層およびフラックスよりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料で被覆する。
【請求項４】
工程Ａにおいて準備されたシートが、耐熱性基材シートの上に、膜状粘着剤を介して、所定位置に多数の貫通孔を有するソルダーレジスト層が積層されている複層シートである、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
工程Ａにおいて準備されたシートが有する全ての窪みの底面積が実質的に同一であり、それにより工程Ｄにおいてシートの窪み内のはんだ粉末の量が全ての窪みにおいて略同一である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
工程Ａにおいて準備されたシートが底面積の異なる窪みを有し、それにより工程Ｄにおいてシートの窪み内のはんだ粉末の量が変動する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
片面に所定位置に形成された多数の窪みを有し、各窪みの底面が粘着剤から構成され、各窪み内には底面の粘着剤に付着したはんだ粉末が保持され、かつ該はんだ粉末が熱可塑性樹脂層およびフラックスよりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料で被覆されていることを特徴とする、はんだバンプ形成用シート。
【請求項８】
熱可塑性樹脂層が、加熱溶融した時にフラックス機能を発揮することができ、常温でタックフリーである、請求項７に記載のはんだバンプ形成用シート。
【請求項９】
熱可塑性樹脂層が、水溶性の熱可塑性樹脂とヒドロキシル基またはエーテル基を含有する有機化合物とを主成分とするものである、請求項８記載のはんだバンプ形成用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートの片面に設けた窪み内にはんだボール又ははんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートとその製造方法に関する。このはんだバンプ形成用シートは、表面実装部品の電極上にはんだバンプを形成するのに適している。
【背景技術】
【０００２】
表面実装部品（ＳＭＤ）とは、プリント基板の表面に形成されたランドに直接はんだで接合して実装するようにパッケージ化された電子部品であり、はんだ付けは一般にリフローソルダリングにより行われる。表面実装部品を用いたプリント基板の実装方式は表面実装技術（ＳＭＴ）と呼ばれ、近年の電子機器の小型化、高性能化、高密度化、低コスト化の実現に大きく貢献している。【０００３】
表面実装部品のうち、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-bend package）等は、部品の側面から突き出た端子（リード）を有する。この種の表面実装部品のプリント基板への実装は、プリント基板のランドにソルダペーストを塗布し、ランドに表面実装部品のリードを合わせて部品を搭載してソルダペーストの粘着力で部品を基板上に保持した後、プリント基板をリフロー炉で加熱して、ソルダペーストを溶融させ、表面実装部品をプリント基板にはんだ付けすることにより行われる。このような部品側面にリードを有する表面実装部品は、端子数を大きく増やすことができず、多機能化には制約がある。【０００４】
そのため、現在では、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）、ＭＣＭ（Multi Chip Module）といった、部品の底面（または上面）に所定パターンで配置されたはんだバンプを端子として利用する、より小型化と多機能化が可能な表面実装部品が多く使用されるようになってきた。以下、この種の底面端子型の表面実装部品を単にワークと称することがある。【０００５】
ＢＧＭ、ＣＳＰ等の底面端子型の表面実装部品（ワーク）のプリント基板への実装は、ワークの底面に端子として形成されたはんだバンプを利用して行われる。通常は、プリント基板のランドにフラックスを塗布し、ランドにワークのはんだバンプを合わせてワークを搭載し、フラックスの粘着力でワークを基板上に保持する。その後、基板をリフロー炉で加熱し、ワーク底面のはんだバンプを溶融させて、ワークとプリント基板とをはんだ付けする。【０００６】
ワークのはんだバンプは、ワーク底面に存在する電極の上に形成される。はんだバンプの形成は、ワークの電極に粘着性のフラックスまたはソルダペーストを塗布し、該塗布部にはんだボールを搭載することにより行われる。はんだボールが搭載されたワークをリフロー炉で加熱してはんだボールを溶融させると、ワークの電極上にはんだバンプが形成される。【０００７】
従来のワーク（底面端子型のＳＭＤ）は、３０×３０ｍｍのワーク基板に１５０〜２５０個の電極を有し、隣接した電極間のピッチは１.０〜１.２ｍｍ（１０００〜１２００μｍ）のような広いピッチであった。そのため、直径０.７６ｍｍ（７６０μｍ）という比較的大きなはんだボールが使用できた。しかし、電子機器のさらなる小型化に伴ってワークはより小型化し、小型化されたワークに使用するはんだボールも小さいものとなってきている。例えば、１０×１０ｍｍのワーク基板に４００個の電極が形成されたワークでは、隣接した電極間のピッチが０.５ｍｍ以下という狭ピッチになっている。このような狭ピッチのワークに使用するはんだボールは、直径０.３ｍｍ（３００μｍ）以下という微小サイズのものとなる。【０００８】
従来の広ピッチのワークの場合、ワークへのはんだボールの搭載は、ワークの電極に対応する位置に吸引孔を有する吸引治具により行われていた。はんだボールをこの治具の吸引孔に吸引保持した後、治具をワーク上に移動させて電極から少し離した状態に配置する。その後、治具の吸引孔からの逆噴射によりはんだボールを治具からリリースすることにより、ワークの電極上にはんだボールが載置される。【０００９】
しかし、はんだボールが直径０.３ｍｍ以下の微小サイズであると、吸引孔を有する治具によるはんだボールの搭載には、さまざまな問題が出てくる。例えば、治具で吸引する時に、はんだボールが全ての吸引孔に吸引されない、治具からはんだボールをリリースする時に、はんだボールが治具の吸引孔に詰まって吸引孔から出てこない、逆噴射時にはんだボールが吹き飛ばされて所定の電極上に載置されない、といった不具合が起こりうる。【００１０】
そこで、狭ピッチのワークに対しては、吸引治具を用いず、はんだボールを所定位置に保持しているはんだボール配置シートを用いて、はんだボールをワークの電極上に搭載することが行われている。はんだボール配置シートは、その片面にワークの電極に対応する位置に形成された多数の窪みを有していて、各窪みの内部に、はんだボールが一個ずつ保持されている。【００１１】
このはんだボール配置シートを用いてワークの電極にはんだバンプを形成するには、予めワークの電極にソルダペーストまたはフラックスを塗布しておく。その後、配置シートを、はんだボールの保持面を下向きにして、各はんだボールがワークの電極に対向するようにワークの上に載置する。その後、配置シートを加圧しながら、はんだが溶融しない温度に加熱して、はんだボールをワークの電極上に仮止めすることが好ましい。その場合は、仮止め後に配置シートを取り除く。次いで、はんだボールが電極上に配置されたワークを加熱して、はんだボールを溶融させる。ワークの電極上ではんだボールが溶融すると、電極には予めソルダペーストまたはフラックスが塗布されているため、電極は溶融したはんだボールで濡れ、電極上にはんだバンプが形成される。仮止めを行わなかった場合には、ワーク上に配置された配置シートを加圧しながら加熱し、はんだバンプ形成後に配置シートを取り除く。【００１２】
従来のはんだボール配置シートは、別途製造しておいた微小なはんだボールをシートの微小な窪みに一つずつ装填することにより製造されている。窪み内に装填されたはんだボールを粘着剤で保持するか、シート表面をカバーフイルムまたは樹脂で覆うことにより、はんだボール保持面を下向きにして配置シートをワーク上に載置する時にシートからはんだボールが脱落するのを防止している。特開平２−２９５１８６号、特開平８−３０９５２３号、特開平１０−５１１２３号、特開２００３−２０４１４４号、特開２００４−８００２４号、および特開２００４−１９３３３４号の各公報を参照。【００１３】
しかし、微小はんだボールの製造には多大な手間がかかり、さらに微小はんだボールを配置シートの小さな窪みに一つずつ装填するのにも手間がかかる。また、窪み内におけるはんだボールの保持力も十分ではない場合がある。【００１４】
微小はんだボールの製造は一般に、先ず非常に細い径の線状はんだを作り、この線状はんだを所定の長さに切断してはんだチップにし、このはんだチップを油中で球状にすることにより行われている。しかし、この方法は、次に述べるように、非常に多くの工程を必要とする。【００１５】
細径の線状はんだを作るには、大きなはんだビレットを押出機で押出して中間径の線状はんだにし、この中間径の線状はんだを引き抜き機械で多数のダイスを通過させて細径にする、時間のかかる多くの工程を必要とする。この細径の線状はんだをカッターで所定長さに切断して、はんだチップを作る。得られたはんだチップを油中造球法によりはんだボールに成形する。油中造球法では、上部が高温、下部が低温となった油中にはんだチップを投入する。油の上部で、はんだチップが溶融して、表面張力により球状になり、それが油中を下降して低温の下部に達すると、冷却固化してはんだボールになる。油中造球法で製造されたはんだボールは、表面に油が付着しているため、油を除去する洗浄工程と、その後の乾燥工程が必要である。【００１６】
こうして製造された微小はんだボールを配置シートの窪みに装填するには、シート上に多数の微小はんだボールを載置し、微小はんだボールをブラシで掃きながらシートに形成された全ての窪みの中に入れる。しかし、微小はんだボールをブラシで掃くと、はんだボールが転がって、ブラシから離れて四散する。そのため、装填すべき窪みにはんだボールが入りにくく、全ての窪みにはんだボールが入った装填率１００％を得るのに非常な手間がかかる。はんだボール配置シートでは、はんだボールが入っていない窪みが一箇所でもあると、ワークの全ての電極上にはバンプが形成されずに、不良品の原因となる。【００１７】
また、従来のはんだボール配置シートでは、特定の窪みだけに他のものより大径または小径のはんだボールを充填することは実際上非常に困難である。
【発明の開示】
【００１８】
本発明は、従来のはんだボール配置シートと同様に、シートの各窪みにはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートの製造方法を提供する。この製造方法は、いずれも手間のかかる「はんだボールの製造」と「シートの窪みへのはんだボールの装填」のどちらも不要にする。
【００１９】
本発明はまた、シートの窪みにはんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートとその製造方法も提供する。このはんだバンプ形成用シートは、シートの窪み内にはんだボールの代りにはんだ粉末を保持するものであるが、従来のはんだボール配置シートと同様の操作によりワークの電極上にはんだバンプを形成することができる。
【００２０】
本発明はさらに、シートの窪みに必ずはんだボール又ははんだ粉末が存在する、装填率１００％で、かつはんだボール又ははんだ粉末が窪みにしっかり保持されている、はんだバンプ形成用シートを、確実かつ容易に製造することができる方法を提供する。従って、このはんだバンプ形成用シートを利用して、ワークの全ての電極上にはんだバンプを確実に形成することができる。
【００２１】
本発明はさらに、はんだバンプを形成するワークの電極の一部が他の電極より大径または小径である場合にも容易に対応できる、はんだバンプ形成用シートの製造方法を提供する。
【００２２】
本発明者らは、はんだ粉末は、ブラシやスキージで移動させたときに四散せずに、山状になってブラシやスキージとともに移動すること、また一定面積の粘着部にはんだ粉末を付着させると、粘着部に接触した表層部分のはんだ粉末だけが付着する、つまり平面的に一定量のはんだ粉末が付着するという、粉末固有の特性に着目して、本発明に至った。
【００２３】
１側面において、本発明は、下記工程を含む、所定位置にはんだボール又ははんだ粉末を保持した、はんだバンプ形成用シートの製造方法である：
Ａ.片面に、底面が粘着剤から構成された多数の窪みを所定位置に有するシートを準備し；
Ｂ.シートの各窪みにはんだ粉末を充填して、窪み底面の粘着剤によりはんだ粉末を付着保持し；
Ｃ.粘着剤で保持されていないはんだ粉末をシートから除去し、そして
Ｄ.シートの窪み内のはんだ粉末を被覆する。
【００２４】
はんだ粉末をシートの窪みに充填するには、窪みが形成されたシートの面に多めのはんだ粉末を載せ、はんだ粉末をブラシやスキージで掻き均せばよい。それにより、全ての窪みにはんだ粉末を確実かつ容易に充填することができる。窪みに充填したはんだ粉末のうち、窪み底面の粘着剤に付着した粉末は粘着剤により保持される。それ以外の余剰の窪み内のはんだ粉末や、シート表面に残ったはんだ粉末をシートから除去する。余剰のはんだ粉末は、シートを裏返して軽くシートをたたくか、圧縮空気で吹き飛ばすか、またはブラシで掃くことにより容易に除去できる。
【００２５】
第１の態様において、本発明の方法は、従来のはんだボール配置シートと同様に、シートの窪み内にはんだボールを保持したはんだバンプ形成用シートを製造する。その場合、本方法は、上記工程Ｄにおいてシートの窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆することが好ましく、さらに下記の工程ＥおよびＦを含む：
Ｅ.シートを加熱して、各窪み内においてはんだ粉末を溶融させ、溶融はんだを表面張力により１個の球状体とし；
Ｆ.シートを冷却して、球状化した溶融はんだを固化させてはんだボールを形成すると同時に、固化したフラックスで該はんだボールを窪み内に保持する。
【００２６】
第２の態様では、はんだボールを形成するための上記工程ＥおよびＦを行わず、シートに形成された窪みにはんだ粉末を保持したはんだバンプ形成用シートを製造する。シートの窪み底面にはんだ粉末が付着した状態のはんだバンプ形成用シートであっても、これをワークの電極と対向して配置し、加熱および圧着を経てワーク電極上にはんだバンプを形成できることが判明した。この態様では、ワーク電極上へのシートの配置時のはんだ粉末の脱落の防止とはんだ粉末の酸化防止のため、上記工程Ｄにおいて、シートの窪み内のはんだ粉末を熱可塑性樹脂層またはフラックスで被覆する。熱可塑性樹脂層は、加熱により溶融するとフラックス機能を発揮し、かつ常温でタックフリーであることが好ましい。
【００２７】
別の側面において、本発明は、上記の第２の態様の方法により製造されたはんだバンプ形成用シートを提供する。このはんだバンプ形成用シートは、片面に所定位置に形成された多数の窪みを有し、各窪みの底面が粘着剤から構成され、各窪み内に底面の粘着剤に付着したはんだ粉末が保持され、かつ該はんだ粉末が熱可塑性樹脂層およびフラックスよりなる群から選ばれた少なくとも１種の材料で被覆されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、シートの窪み底面を構成する粘着剤の付着力により窪み内に保持されるはんだ粉末の量は、窪みの底面積に略比例する。従って、シートに形成した全ての窪みの底面積が一定であれば、窪み内に保持されるはんだ粉末の量も全ての窪みにおいて略一定となり、このはんだ粉末を溶融させて表面張力で球形にして生ずるはんだボールも全ての窪みにおいて直径が略一定となる。こうして、製造に多大な手間のかかるはんだボールを使用せずに、シートの各窪み内に直径が揃ったはんだボールを安価に形成できる。さらに、このはんだボールからワークの電極上に形成されるはんだバンプも略同一径のものとなる。
【００２９】
また、シートの窪みの底面にはんだ粉末を付着したままの状態で（すなわち、シートの加熱と冷却によるはんだボールの形成を行わずに）予めフラックスを塗布したワーク電極上にシートを配置して、はんだバンプ形成用シートとして使用することができる。この場合も、全ての窪みの底面積が同一であれば、窪み内に略同量のはんだ粉末が保持され、各窪み内のはんだ粉末の溶融によりワークの電極上に形成されるはんだバンプも略同一径となる。この態様では、はんだボールを形成するための上記工程ＥおよびＦを省略できるため、はんだバンプ形成用シートの製造コストはさらに低くなる。
【００３０】
シートの窪みは全て同一の底面積とする必要はない。逆に、窪みの底面積を変化させることによって、同一シート内で異なる径のはんだバンプを形成できるはんだバンプ形成用シートが容易に実現できることは、本発明の特筆すべき利点の１つである。
【００３１】
ワークによっては、一部の電極の径を他の電極より小さくするか、または大きくする必要がある。接続の確実性を確保するためはんだバンプの高さを同一にしようとすると、小径の電極上に供給するはんだ量を少なくしなければならない。本発明では、はんだバンプ形成用シートの窪みのうち、小径の電極に対応する窪みの底面積を小さくすることにより、小径の電極上に供給するはんだ量を少なくすることができ、上記の要求に応えられる。他の電極より径の大きい電極がある場合も、同様にその電極に対応する窪みの底面積を大きくすることにより、電極上に供給するはんだ量を増やすことができる。従って、本発明は、同一ワーク内で電極径が異なる高精細電極パターンのワークに対しても、同じ高さのはんだバンプを形成するように容易に対応可能である。従来のはんだボール搭載法やソルダペースト法では、この対応は極めて困難である。
【００３２】
さらに、転がって四散するはんだボールではなく、転がらないはんだ粉末をシートの窪みに充填し、場合により、さらにシートの加熱と冷却により窪み内にはんだボールを形成する。そのため、窪み内に必ずはんだボール又ははんだ粉末が存在する、装填率１００％のはんだバンプ形成用シートを確実に製造することができる。
【００３３】
また、各窪みの内部では、はんだボールは固化したフラックスにより、はんだ粉末はそれを被覆する熱可塑性樹脂層またはフラックスにより、しっかり保持されている。そのため、はんだバンプ形成用シートの取扱いや搬送中にシートからはんだボール又ははんだ粉末が脱落することが防止される。また、窪み内のはんだ粉末の酸化が被覆により防止される。
【００３４】
窪み内のはんだボールまたははんだ粉末をフラックスで被覆した場合、このフラックスがはんだバンプ形成中にその機能を発揮するため、はんだバンプを形成するワークの電極にフラックスを塗布しなくても、電極上にボイドのない良好なはんだバンプを形成することができる。窪み内のはんだ粉末を被覆する材料がフラックス機能を有する熱可塑性樹脂層である場合も、同様である。
【００３５】
従って、本発明により、ワークの全ての電極に高さの揃った良好なはんだバンプを確実に形成できる、信頼性に優れたはんだバンプ形成用シートを、低コストで製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１(Ａ)〜図１(Ｆ)は、本発明に係るはんだバンプ形成用シートの製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明によれば、底面が粘着剤から構成された窪みを片面の所定位置に有するシートの各窪み内に、底面の粘着剤の付着力によりはんだ粉末を保持する。その後、場合によりシートの加熱と冷却によりはんだ粉末をはんだボールに変える。シートに形成する窪みの位置は、ワークの電極と同一位置とすることができる。【００３８】
粘着剤の面積により、窪み内に保持されるはんだ粉末の量、従って、電極上に形成されるはんだバンプの体積が規定されるので、粘着剤は窪みの底面だけに存在させることが好ましい。【００３９】
底面が粘着剤から構成される窪みを片面に有するシートは、有利には、貫通孔を設けた層と基材シートとの間に膜状粘着剤を挟んだ構造の複層構造のシートから作製される。本発明で使用するのに好適な複層シートについて図１(Ａ)を参照しながら説明する。【００４０】
ワークの電極位置に合わせて多数の窪み５を有する複層シート１は、耐熱性基材シート２、膜状粘着剤３、および貫通孔を有するレジスト層４の３層から構成されている。膜状粘着剤３の粘着力を利用して、耐熱性基材シート２の上に膜状粘着剤３を貼り付け、その上にレジスト層４を貼り付ける。こうして複層シートを形成すると、レジスト層４の貫通孔は窪み５となり、その底面は粘着剤３により形成される。窪み５となるレジスト層４の貫通孔は、ワークの電極位置に対応する所定位置に形成する。【００４１】
耐熱性基材シート２は、はんだ粉末の溶融温度で炭化や変形を生じない耐熱性を有し、かつ溶融はんだが接合しない材料から構成する。好適な耐熱性基材の材料は、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属、ならびに耐熱性樹脂、セラミック等の非金属である。耐熱性基材シート２の厚さは特に限定されるものではないが、ワークへの搭載、搬送、ハンドリング等を考慮すると、１００〜３００μｍ（０.１〜０.３ｍｍ）が適している。【００４２】
膜状粘着剤３は、窪み内の底部のはんだ粉末を粘着保持する。粘着剤としては、付着したはんだ粉末が容易に脱落しない程度のタック力を有するものであれば如何なる粘着剤でも使用可能である。好適な粘着剤としては、アクリル系、シリコーン系、ゴム系のものがある。膜状粘着剤３の厚さは５〜１０μｍが適当である。１０μｍを超えると、はんだ粉末を溶融させるときやはんだバンプ形成時に邪魔となることがる。【００４３】
窪みを形成するレジスト層４は、はんだに濡れないソルダレジストの層であって、感光性と耐熱性を併せ持つ材料から形成することが好ましい。レジスト材料は、ドライフィルムまたは液状レジストの形で使用することができる。【００４４】
レジスト層４の厚さは、窪み内のはんだ粉末を溶融してはんだボールを形成する第１の態様では、形成されるはんだボールの直径より小さくなるように設定することが好ましい。より好ましくは、形成されるはんだボールがレジスト層４から１０μｍ以上、最も好ましくは２０μｍ以上の高さで突出するような厚みとする。【００４５】
窪み内のはんだ粉末を底面の粘着剤で付着保持したままはんだバンプ形成用シートとして使用する第２の態様では、レジスト層４は、付着するはんだ粉末の最大粒径より小さな厚みとすることが好ましい。それにより、シートの窪みをワークの電極と対向させて加熱圧着した時にはんだ粉末が電極と確実に接触することができる。より好ましくは、レジスト層４の厚みははんだ粉末の最大粒径より５μｍ以上小さくする。それより厚みが大きくなると、接触が不確実になることがある。【００４６】
レジスト層４の貫通孔は、従来から公知の各種の方法で形成することができる。例えば、所定箇所を露光して現像するフォトリソグラフィー法が利用できる。この方法では、複層シート１を形成した後に、最上層のレジスト層４だけに、それを貫通する深さの孔を形成することができる。別の方法として、パンチング、ドリル加工、レーザ加工等も利用できる。これらの方法を利用する場合には、レジスト層４が感光性である必要はない。これらの方法、特にパンチングおよびドリル加工では、レジスト層４を膜状粘着剤３に貼り合わせる前に予めレジスト層４に貫通孔を形成しておく。貫通孔の形成には２以上の方法を組み合わせて利用することも可能である。【００４７】
前述したように、シート内の窪みの底面積により窪み内に付着保持されるはんだ粉末の量が決まる。従って、窪みの底面積は、ワークの電極上に供給すべきはんだ量に応じて設定する。ワークの電極径が全て同じである場合には窪みの底面積を全て同一にすることが好ましい。一方、ワークが異なる径の電極を有する高精細電極パターンを有する場合には、その電極パターンの電極径に応じてシートの窪みの底面積を変化させることができる。【００４８】
本発明で使用するはんだ粉末は、アトマイズ法、回転円板法、油中攪拌法等で得られたものを適宜分級したものでよい。粉末の混合状態が一様であれば、粒度分布を極めて狭くする必要はないが、粒度分布が広すぎると、形成されたはんだボールの粒径のバラツキが大きくなる可能性がある。【００４９】
はんだ粉末の粒径は、窪み底面に付着するはんだ粉末の個数が多いほど、付着量のバラツキが少なくなるため、粒径の小さいはんだ粉末の方が好ましい。図中では、はんだ粉末を単純化して球形粉末として示しているが、球形粉末である必要はなく、不規則形状の粉末であってもよい。【００５０】
はんだ粉末の種類は特に制限されない。鉛を含有するはんだ合金の粉末でも、鉛フリーはんだ合金の粉末でもよい。
次に本発明のはんだバンプ形成用シートの製造方法の１態様について、図面を参照しながら説明する。【００５１】
Ａ．シートの準備
前述のように、シート１は、耐熱性基材シート２の片面に膜状粘着剤３を介してレジスト層４が貼り付けられた複層シートからなる。レジスト層４は、はんだバンプを形成すべきワークの電極に対応する所定の位置に所定の直径または大きさの多数の貫通孔を有し、これらの貫通孔が複層シート１の窪み５を形成する。この窪み５の底面には粘着剤３が露出しているので、窪みの底面は粘着剤から構成される。貫通孔（窪み５）の形状は、普通は円柱状であるが、角柱状（例、四角柱、六角柱等）などの他の形状でもよい。窪み５の側面はテーパーがついていてもよい。【００５２】
シート１の窪み５の底面積により、窪み内に付着保持されるはんだ粉末の量、従って、このはんだ粉末から形成されるはんだボールの直径、が決まる。シート１の窪み５（従って、レジスト層４の貫通孔）の直径（より正確には底面の面積）は、ワークの電極に応じて、全て同一であってもよく、或いは変化させてもよい。窪み５のピッチはワークの電極ピッチに一致させる。窪みの直径は、例えば、ワークの電極ピッチが１００μｍの場合で６０μｍ前後、２００μｍの場合で１２０μｍ前後とすることができる。【００５３】
Ｂ．はんだ粉末の充填
シート１の窪み５が形成された面を上側にして、シート最上層のレジスト層４の上に多めのはんだ粉末６を載置し、はんだ粉末６をスキージ７で矢印方向に掻いて、はんだ粉末６を窪み５内に充填する。はんだ粉末は転がらないので、このようにして全ての窪みにはんだ粉末を容易に充填することできる。スキージの代わりにブラシを使用することもできる。窪み５内に充填されたはんだ粉末は、その最下部の粘着剤３に接しているものだけが粘着剤に付着して保持される。必要によりシートを揺動させて、窪みの底面全体に確実にはんだ粉末を付着させる。【００５４】
Ｃ．余剰はんだ粉末の除去
はんだ粉末６が全ての窪み５に充填されたシート１を反転させて、窪み５内で粘着剤３に付着していない余剰のはんだ粉末と、シート１の表面に残留するはんだ粉末を除去する。この余剰はんだ粉末の除去は、反転させたシート１を軽く叩くだけで行うことができる。【００５５】
別の方法として、シートを反転させ、もしくは反転させずに、圧縮空気などを吹きつけて、付着していないはんだ粉末を吹き飛ばすことによりはんだ粉末を除去することができる。或いは、窪み内をブラシで掃くことにより余剰のはんだ粉末を除去することもできる。【００５６】
この工程で除去されたはんだ粉末や、工程Ｂにおいて充填されなかった余剰のはんだ粉末は、工程Ｂに再利用することができる。
Ｄ．はんだ粉末の被覆
窪み５やシート表面から余剰のはんだ粉末を除去した後、窪み内のはんだ粉末６を被覆する。被覆材料は、シートの加熱と冷却により窪み内のはんだ粉末を溶融させてはんだボールにする第１の態様ではフラックスを使用し、はんだボールを形成せずにはんだ粉末のままではんだバンプ形成用シートとして使用する第２の態様では、熱可塑性樹脂層またはフラックスとすることが好ましい。【００５７】
第１の態様におけるはんだ粉末のフラックスによる被覆は、加熱スプレーフラクサー８により窪み５内のはんだ粉末６にフラックス９を塗布することにより行うことができる。使用するフラックスは電子部品のはんだ付けに使用可能なものから選択すればよく、水溶性フラックスとロジン系フラックスのいずれも使用できる。図示のように、フラックス９は窪み５内だけでなく、シート１の上面（レジスト層４の表面）の全面に塗布してもかまわないので、塗布は容易である。【００５８】
第２の態様における熱可塑性樹脂層またはフラックスによるはんだ粉末の被覆は、はんだ粉末の脱落防止に加えて、はんだ粉末の酸化防止にも役立つ。熱可塑性樹脂層は、フラックス機能を有するものであることが好ましい。熱可塑性樹脂層は、表面が常温でタックフリーの乾いた皮膜であると、取扱いと性能上、都合がよい。【００５９】
好ましい熱可塑性樹脂層は、水溶性の熱可塑性樹脂とヒドロキシル基またはエーテル基を含有する有機化合物とを主成分とするものである。この種の有機化合物はフラックスとして作用するので、この樹脂層はフラックス機能を果たすことができる。ヒドロキシル基又はエーテル基含有有機化合物に代えて、または加えて、他の１種または２種以上の水溶性有機化合物を使用することもできる。【００６０】
水溶性樹脂としては、例えば、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、ポリビニルブチラール誘導体などが例示される。
ヒドロキシル基またはエーテル基含有有機化合物としては、グリコール酸、ジグリコール酸などのカルボキシル基を含有する化合物、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンなどのヒドロキシ含有アミン、ならびにエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールが挙げられる。多価アルコールについては、一部の水酸基を有機酸でエステル化したものであってもよい。【００６１】
水溶性樹脂とヒドロキシル基またはエーテル基含有有機化合物との割合は、皮膜が形成できる限り特に限定されないが、通常は水溶性樹脂１００質量部に対してヒドロキシル基含有有機化合物０.１〜１０質量部の範囲である。【００６２】
熱可塑性樹脂層によるはんだ粉末の被覆は、はんだ粉末に樹脂液（例、水溶液または有機溶媒溶液）をスプレー等の適当な塗布手段により塗布し、必要に応じて加熱して塗膜を乾燥させることにより行うことができる。或いは、予め形成した樹脂層（樹脂フィルム）を全ての窪みを覆うようにシートに被覆することにより窪み内のはんだ粉末を被覆することもできる。樹脂層の厚みは０.１〜１０μｍの範囲内とすることが好ましい。【００６３】
第２の態様においてはんだ粉末をフラックスで被覆する場合、フラックスによる被覆は第１の態様について述べたのと同様に行うことができる。フラックスで窪み内のはんだ粉末を被覆した後、はんだ粉末が溶融しない温度に加熱して、フラックス中の揮発性物質を除去し、そのタック性を低減させてもよい。【００６４】
第２の態様では、こうして窪みの底面への付着により窪み内に保持されたはんだ粉末を熱可塑性樹脂層またはフラックスで被覆したシートを、はんだバンプ形成用シートとして使用する。【００６５】
一方、第１の態様では、窪み内のはんだ粉末を好ましくはフラックスにより被覆した後、さらに下記の工程ＥおよびＦを行って、はんだ粉末をはんだボールに変える。
Ｅ．加熱溶融
窪み５内のはんだ粉末６にフラックス９が塗布されたシート１を、リフロー炉のような加熱装置で加熱して、窪み５内のはんだ粉末６を溶融させる。この溶融時に、各窪み５内に存在する多数のはんだ粉末６は、フラックスにより個々のはんだ粉末の表面に生じていた酸化物や汚れが除去され、清浄な表面となるため、合一して、１つの溶融はんだ塊１０となる。この溶融はんだ塊１０は自らの表面張力で球状となる。【００６６】
フラックス９は加熱中に流動性が高まるので、シート表面に存在するフラックスも窪み５の底部にたまるようになる。また、加熱中にフラックス中の溶剤成分は蒸発する。
Ｆ．冷却
窪み５内に球状化した溶融はんだ塊１０を有するシート１を、適当な冷却装置で冷却する。球状の溶融はんだ塊は窪み５内で固化して、はんだボール１１となる。このとき同時に、窪み内にたまった、溶剤が蒸発してしまったフラックス９も固化する。形成されたはんだボールの直径は、工程Ｃで粘着剤３に付着して窪み５の底部に残留するはんだ粉末の量、即ち、窪み５の底面積により決まる。【００６７】
各窪み５の内部において、形成されたはんだボール１１は、窪み５の底面に存在する膜状粘着剤３により保持されるが、膜状粘着剤が工程Ｅでの加熱中に劣化して粘着性を失った場合でも、固化したフラックス９がはんだボール１１を強固に保持するようになる。こうして、各窪み５の内部にはんだボール１１が保持されている、はんだバンプ形成用シートができ上がる。【００６８】
本発明のはんだバンプ形成用シートは、窪みに保持されているのがはんだボールとはんだ粉末のいずれであっても、従来のはんだボール配置シートと同様に、窪みがワークの電極に対向するようにシートをワーク上に配置し、加熱して窪み内のはんだボール又ははんだ粉末を溶融させることにより、電極上にはんだバンプを形成することができる。【００６９】
ワークの電極には予めフラックスを塗布してもよいが、窪み内のはんだボール又ははんだ粉末を被覆する材料がフラックスであるか、またはフラックス機能を有する熱可塑性樹脂層である場合には、電極へのフラックス塗布を省略することができる。加熱は、シートに圧力を加えながら行うことが好ましい。好ましい圧力は１電極当たり０.０１〜０.１Ｎの範囲である。形成されたはんだバンプは、窪みに保持されたはんだ粉末の量に応じた径を有する。フラックスまたは熱可塑性樹脂層が水溶性である場合には、最後にワークを水洗して残存するフラックスまたは樹脂層を除去する。
【実施例１】
【００７０】
本例は、図１(Ａ)〜(Ｆ)の工程により、各窪み内にはんだボールが保持された第１の態様によるはんだバンプ形成用シートの製造を例示する。このはんだバンプ形成用シートによりはんだバンプを形成するワークは、３６００個の電極を２００μｍ（０.２ｍｍ）ピッチで有するものであった。【００７１】
耐熱性基材シートとなる２００μｍ厚みのステンレス鋼シートの片面に、アクリル系膜状粘着剤（１０μｍ厚）を貼り付け、さらにその上に厚み２５μｍのドライフィルム状のソルダレジスト（日立化成工業社製Raytec SR-FZ）をラミネートして、下から基材、粘着剤、レジスト層の３層からなるＡ４サイズの複層シートを準備した。【００７２】
形成された複層シートの最上層のレジスト層に、レジスト層を完全に貫通する深さの直径１２０μｍの窪みを、マスクを介した露光と現像を含むリソグラフィー法により、ワークの電極ピッチに合わせて、１ワークに対して２００μｍピッチで３６００個形成することにより、多数個ワーク用の窪みを備えた複層シートを得た。形成された各窪みの底面には粘着剤が露出していた。【００７３】
次いで、複層シートのレジスト層の表面に粒径２５〜３６μｍのはんだ粉末（Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ、融点２１７℃）を置き、スキージで掻き均して、全ての窪みにはんだ粉末を充填した。その後、圧縮空気をシートに吹き付けることにより、窪み内やシート表面に残る、粘着剤に付着していない余剰のはんだ粉末を全てシートから除去した。【００７４】
次に、シート表面に水溶性フラックスをスプレーフラクサーにより塗布し、窪み内のはんだ粉末をフラックスで被覆した。このシートを次いで窒素雰囲気のリフロー炉で、はんだ粉末が溶融する温度に加熱した。リフロー炉内での加熱により、各窪み内では溶融したはんだ粉末が合一して、１個の球状の溶融はんだ塊となった。その後、リフロー炉に付設されている冷却装置でシートを室温まで冷却して、はんだ塊を固化すると、全ての窪みの内部に、直径６０±３μｍのはんだボールが存在するはんだバンプ形成用シートが得られた。【００７５】
このはんだボールは、レジスト表面から約３５μｍ突出しており、シートをワーク表面に載置した時に、窪み内のはんだボールがワークの電極と接するのに充分な突出状態であった。また、各窪み内のはんだボールは、窪み内で固化したフラックスにより強固に保持されており、シートを上下に反転させても、はんだボールが窪みから脱落することはなかった。【００７６】
得られたはんだバンプ形成用シートから１ワーク分のシートを切り出し、シートのはんだボールがワークの電極と対向するようにワーク上に載置し、シートに１００ニュートンの圧力をかけながら、設定温度２３０℃で３０秒間加熱圧着したところ、ワークの３６００個の電極の全てに良好なはんだバンプが形成された。このとき、ワークの電極にはフラックスを塗布しなかったが、窪み内ではんだボールを保持していたフラックスが溶け出して電極を清浄にし、きれいなはんだ付けが行えた。はんだバンプの接合部をＸ線透過により検査したところ、ボイドは観察されなかった。
【実施例２】
【００７７】
本例は、図１(Ａ)〜(Ｄ)の工程により、各窪み内にはんだ粉末を付着保持した第２の態様によるはんだバンプ形成用シートの製造を例示する。このはんだバンプ形成用シートによりはんだバンプを形成するワークは、３６００個の電極を２００μｍ（０.２ｍｍ）ピッチで有するものであった。【００７８】
実施例１に記載したのと同様にして、基材、粘着剤、レジスト層の３層からなるＡ４サイズの複層シートに、直径１２０μｍの窪みを、ワークの電極ピッチに合わせて、１ワークに対して２００μｍピッチで３６００個形成した、多数個ワーク用の窪みを備えた複層シートを得た。【００７９】
次いで、シートのレジスト層の表面に粒径２５〜３６μｍのはんだ粉末（Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ、融点２１７℃）を置き、スキージで掻き均して、全ての窪みにはんだ粉末を充填した。その後、窪み内に付着しなかった余剰のはんだ粉末をブラシで掃き出して除去した。【００８０】
次に、シートの表面に、ポリエチレングリコール系の水溶性熱可塑性樹脂およびグリコール酸（樹脂１００質量部に対して５質量部の量）を主成分とする水性の被覆組成物をスプレー塗布して厚み約５μｍの皮膜を形成することにより、窪み内のはんだ粉末を樹脂層で被覆した。乾燥後の皮膜表面はタックフリーでべとつきがなく、取扱いが容易であった。こうして、シートの全ての窪み内にはんだ粉末を付着保持したはんだバンプ形成用シートが得られた。【００８１】
得られたはんだバンプ形成用シートから１ワーク分のシートを切り出し、シートのはんだボールがワークの電極と対向するようにワーク上に載置し、シートに１００ニュートンの圧力をかけながら、設定温度２３０℃で３０秒間加熱圧着したところ、ワークの３６００個の電極の全てに良好なはんだバンプが形成された。このとき、ワークの電極にはフラックスを塗布しなかったが、窪み内ではんだ粉末を保持していた樹脂層が示すフラックス機能により、きれいなはんだ付けが行えた。はんだバンプの接合部をＸ線透過により検査したところ、ボイドは観察されなかった。【００８２】
本発明の方法は、直径３００μｍ以下の微小はんだボール、又はそれに相当する量のはんだ粉末を各窪み内に保持したはんだバンプ形成用シートの製造に適しているが、より大直径のはんだボール又はそれに相当する量のはんだ粉末を各窪み内に保持したはんだバンプ形成用シートを製造することも可能である。また、同一シート内に保持されたはんだボールの直径またははんだ粉末の量を窪みごとに変化させることが容易に実現しうる。【００８３】
本発明のはんだバンプ形成用シートの用途は、ＢＧＡ、ＣＳＰのような表面実装部品の電極へのはんだバンプ形成に限られるものではない。例えば、所定位置へのはんだボールの搭載又ははんだバンプの形成が行われる他の用途にも適用可能である。
【図１】
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【国際調査報告】
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