(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの電極上に体積百分率で５〜３５％の半田を含有する半田ペーストを印刷する工程と、半田ペーストが印刷された前記電極上に半田ボールを搭載する工程と、加熱により前記半田ボールおよびまたは半田ペーストを溶融させて前記電極上に半田バンプを形成する工程とを含み、
前記半田ペーストを印刷する工程において、スクリーンマスクの下面をワークの上面から離隔させた状態で印刷を行うオフコンタクト印刷を用いることを特徴とする半田バンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの電極に搭載された半田ボールを溶融させて電極に半田バンプを形成する半田バンプの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品や基板などのワークの電極に半田の突出電極である半田バンプを形成する方法として、半田ボールを用いる方法が広く知られている。この方法は、まず電極上に半田ボールを搭載し、次いで加熱により半田ボールを溶融させて電極に接合することにより半田バンプを形成するものである。半田ボールの搭載に際し、半田ボールと電極との接合部にはフラックスが供給されるが、このフラックス中に半田粒子を混入して半田ペーストとしたものを用いる場合がある。この半田ペーストは加熱工程において半田ボールが溶融した溶融半田が半田粒子を順次濡らして移動することにより、溶融半田を電極に導くセルフアライメント効果を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このセルフアライメント効果は、半田ペースト中の半田粒子の含有量に大きく影響される。例えば含有量が低い場合には溶融半田を電極に導く作用が小さくセルフアライメント効果は低い。また含有量が過大になると半田ペースト中のフラックス量の相対的な割合が少なくなる結果、半田表面を活性化する作用が弱くなることにより半田濡れ性が低下し、同様にセルフアライメント効果は低下する。また半田含有量が増加すると半田ペーストの粘度が増大して印刷後の版抜きに時間を要することから、半田含有量の高い半田含有量の高い半田ペーストを用いる場合には、電極上に半田ペーストを高速で安定して印刷することが難しい。このように従来の半田ペーストを用いて半田ボールによって半田バンプを形成する方法には、効率よく安定したバンプ形成が困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、効率よく安定した半田バンプの形成が行える半田バンプの形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田バンプの形成方法は、ワークの電極上に体積百分率で５〜３５％の半田を含有する半田ペーストを印刷する工程と、半田ペーストが印刷された前記電極上に半田ボールを搭載する工程と、加熱により前記半田ボールおよびまたは半田ペーストを溶融させて前記電極上に半田バンプを形成する工程とを含み、前記半田ペーストを印刷する工程において、スクリーンマスクの下面をワークの上面から離隔させた状態で印刷を行うオフコンタクト印刷を用いる。
【０００９】
本発明によれば、体積百分率で５〜３５％の半田を含有する半田ペーストを半田接合を用いることにより、良好なセルフアライメント効果によって効率よく安定した半田バンプの形成を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置の正面図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は同半田ペーストの印刷方法の工程説明図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は同半田バンプ形成方法の工程説明図である。
【００１１】
まず図１を参照して半田ボールの搭載装置の構造を説明する。図１において、基台１上にはペースト印刷部２およびボール搭載部３が配設されている。ペースト印刷部２について説明する。基台１上にはＸテーブル５およびＹテーブル６より成る移動テーブル４が配設されており、Ｙテーブル６にはベースプレート７が装着されている。ベースプレート７には、ロッド９およびガイド８を組合せた昇降ガイド部が立設されており、ロッド９の上端部には昇降プレート１１が結合されている。
【００１２】
昇降プレート１１はベースプレート７上に配置された昇降機構１０によって昇降し、昇降プレート１１上には基板支持部材１２が装着されている。またベースプレート７の両端部には柱部材１３が立設されており、柱部材１３の上端部はコンベア機構を有する基板搬送部１４Ａを支持している。基板搬送部１４Ａの上流側（図１において左側）には、同様のコンベア機構を有する搬送路１５が設けられており、搬送路１５上で基板１６が図外のローダから供給されて搬送される。Ｘテーブル５を駆動させることにより基板搬送部１４Ａは矢印ａ方向に移動し、これにより基板搬送部１４Ａは搬送路１５と連結される。搬送路１５上を上流側から搬送された基板１６は、この状態で基板搬送部１４上に乗り移る。
【００１３】
基板搬送部１４Ａの上方には、スクリーンマスク１７を備えたペースト印刷機構が配設されている。スクリーンマスク１７の上方には印刷ヘッド１９を水平移動させる移動テーブル１８が設けられている。印刷ヘッド１９は、シリンダ２０によって上下動する一対のスキージ２１を備えている。基板１６をスクリーンマスク１７の下方に位置させ、昇降機構１０を駆動すると基板保持部材１２によって基板１６は所定高さまで上昇し、その位置で保持される。この状態でスクリーンマスク１７上にペーストを供給してスキージ２１をスクリーンマスク１７上に下降させることにより、スクリーンマスク１７は下方に撓み、基板１６の表面に当接する。この状態でスキージ２１を水平移動させてスクリーンマスク１７上で摺動させることにより、スクリーンマスク１７に形成されたパターン孔１７ａ（図２（ｂ），（ｃ）参照）を介して基板１６上にペーストが印刷される。
【００１４】
次にボール搭載部３について説明する。基台１上のペースト印刷部２の下流側には、ベースプレート７を支持する支持台２５が設けられている。ベースプレート７はペースト塗布部１と同様の構成で基板保持部材１２を昇降自在に支持し、基板搬送部１４Ｂを支持している。ペースト印刷部１のＸテーブル４を駆動させて基板搬送部１４Ａを矢印ｂ方向に移動させることにより、基板搬送部１４Ａは基板搬送部１４Ｂと連結され、基板搬送部１４Ａ上の基板１６は基板搬送部１４Ｂ上へ乗り移ることが可能となる。
【００１５】
基板搬送部１４Ｂの上方には、ボール搭載機構が配設されている。ボール搭載機構は２基のＹ軸テーブル２６上に架設されたＸ軸テーブル２７を備えており、Ｘ軸テーブル２７にはＺ軸テーブル２８が結合されている。Ｚ軸テーブル２８には昇降ブロック２９が装着され、昇降ブロック２９の下端部には半田ボールを移載する移載ヘッド３０が装着されている。
【００１６】
基板搬送部１４Ｂ上に基板１６を位置させ、昇降機構１０によって基板保持部材１２上昇させることにより、基板１６は所定高さ位置に保持される。図外のボール供給部より半田ボールを吸着してピックアップし、半田ボールを吸着保持した状態でボール搭載部３まで移動した移載ヘッド３０を基板１６上に下降させ、吸着状態を解除することにより、基板１６上には半田ボールが移載される。
【００１７】
この半田ボールの搭載装置は上記の様に構成されており、以下半田ボールの搭載方法および半田バンプの形成方法について説明する。まず図２を参照して、ペースト印刷部１において行われるペースト印刷について説明する。ここでは、基板１６に形成された電極１６ａ上に半田ペースト２２が印刷される。図２（ａ）に示すように、基板１６を保持した基板保持部材１２をスクリーンマスク１７の下方の所定位置に位置決めする。
【００１８】
この所定位置は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、電極１６ａの位置がスクリーンマスク１７の各パターン孔１７ａの位置に合致する位置である。そして基板保持部材１２を上昇させて、基板１６の上面をスクリーンマスク１７の装着レベルＬよりも所定高さｈ隔てられた下方に位置させる。すなわち、本実施の形態では、基板１６をスクリーンマスク１７に密着させずに印刷を行うオフコンタクト印刷を用いる。
【００１９】
ここで、印刷に用いられる半田ペースト２２について説明する。半田ペースト２２は、活性作用を有するペースト状のフラックスに、接合対象の半田バンプの液相線温度より高い液相線温度を有する材質の半田粒子を、体積百分率で５〜３５％の割合で含有させたものである。このような範囲の半田含有率の半田ペーストは、粘度が低く抑えられることからスクリーン印刷に用いた場合に版抜け性が良好であるという利点を有している。
【００２０】
この半田ペースト２２が供給されたスクリーンマスク１７に対して、シリンダ２０のロッド２０ａの下端に結合されたスキージ２１を下降させると、スクリーンマスク１７は下方に撓み、スキージ２１の下端部はスクリーンマスク１７を基板１６に押し付ける。この状態で、スキージ２１を水平方向に移動させることにより、半田ペースト２２は掻き寄せられてスクリーンマスク１７のパターン孔１７ａの内部に充填される。そして図２（ｂ）に示すように、スキージ２１の先端部がパターン孔１７ａ上を移動する際に、パターン孔１７ａの内部に充填された半田ペースト２２ａは、電極１６ａ上に印刷される。
【００２１】
この後図２（ｃ）に示すように、スキージ２１が通過した後には、スクリーンマスク１７は元の装着レベルＬに復帰する方向に変位するため、パターン孔１７ａ内にあった半田ペースト２２ａを電極１６ａ上に残したまま、スクリーンマスク１のみが基板１６から離隔する。このとき、半田ペースト２２は半田含有量が前述の５〜３５％の範囲であるためパターン孔１７ａからの版抜け性が良好であり、本実施の形態に示すようなオフコンタクト印刷用の半田ペーストとして用いることができる。オフコンタクト印刷では、版抜きのための時間を必要としないことから、１枚の基板について１０秒以下の短時間で印刷を行うことができ、従来の半田含有率の高い半田ペーストを用いたコンタクト印刷に通常３０秒程度の印刷時間を要していたのと比較して、印刷品質を確保しつつ印刷作業の効率を格段に向上させることを可能としている。
【００２２】
次に図３を参照して、半田ペーストが印刷された基板１６へ半田ボールを搭載して半田バンプを形成する半田バンプの形成方法について説明する。図３（ａ）に示すように、基板１６の各電極１６ａ上には半田ペースト２２ａが印刷されている。この基板１６に対し、図３（ｂ）に示すように半田ボール３１を吸着して保持した移載ヘッド３０を位置合わせして下降させ、半田ボール３１の吸着を解除することにより、図３（ｃ）に示すように電極１６ａに印刷された半田ペースト２２ａ上に半田ボール３１が搭載される。
【００２３】
この後半田ボール３１が搭載された基板１６はリフロー工程に送られ加熱される。このとき半田粒子の液相線温度は半田ボール３１の液相線温度より高いことから、半田ボール３１が加熱によりまず溶融し、この溶融半田は半田ペースト内の未溶融状態の半田粒子の表面を濡らしながら電極１６ａの表面に導かれ、電極１６ａに半田接合されて半田バンプ３１ａが形成される。
【００２４】
このとき、半田ペースト２２ａ中のフラックス成分により良好な半田接合性が確保されるとともに、半田ペースト２２ａ中の半田の含有量は体積百分率で５〜３５％の範囲となっているため、溶融半田が隣接する電極１６ａ間で連結された状態で固化することにより生じる半田ブリッジを形成することなく、安定した半田バンプの形成ができる。なお、この半田接合過程において、半田ペースト２２ａ中の半田粒子の溶融温度以上に加熱して半田粒子を含めて溶融させるようにしても、また加熱温度を半田粒子の溶融温度よりも低くして半田ボール３１のみを溶融させるようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施の形態の半田ペーストは半田ペースト中のフラックスの相対的な割合が高いことから、低活性のフラックスを使用しても良好な半田接合性を得ることができる。したがって、高活性フラックスを使用する場合に必須とされる半田接合後の洗浄工程を省略することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、体積百分率で５〜３５％の半田を含有する半田ペーストを半田接合を用いるようにしたので、良好なセルフアライメント効果によって効率よく安定した半田バンプの形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半田ボールの搭載装置の正面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の半田ペーストの印刷方法の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の半田ペーストの印刷方法の工程説明図
（ｃ）本発明の一実施の形態の半田ペーストの印刷方法の工程説明図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の半田バンプ形成方法の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態の半田バンプ形成方法の工程説明図
（ｃ）本発明の一実施の形態の半田バンプ形成方法の工程説明図
（ｄ）本発明の一実施の形態の半田バンプ形成方法の工程説明図
【符号の説明】
１６  基板
１６ａ  電極
１７  スクリーンマスク
１７ａ  パターン孔
２２、２２ａ  クリーム半田
３１  半田ボール
３１ａ  半田バンプ
【図１】
0003860355.tif 000002
【図２】
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【図３】
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