JPH0241796A - はんだボールキャリア製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の高密度接続パッドに多数個の微
小はんだバンプを均一でかつ一括して形成できるはんだ
ボールキャリアの製造方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のはんだボールキャリアの製造方法においては、半
導体装部へのはんだ供給方法として、一般的に公知のは
んだ蒸着、はんだめっきの他に第１５図に示されるよう
に（特開昭６０−２３４３９６号公報参照）、基板１９
に溝部を設けてはんだペースト２０を充填させ、加熱し
てボール状にしてからその実装部へ供給する方法が提案
されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来技術は、はんだ蒸着方式でＳｎベースのはん
だを基板に蒸着する場合、Ｓｎの蒸気圧の関係つまり溶
融温度が高いため所定皿を得るのに長時間を要した。ま
た、はんだめっきやはんだ＝３− ペーストの印刷による方式は、両者の混合物であるため
めっき膜厚やはんだ粒径の変動が大きく、高密度実装の
はんだ接合部のはんだ量の不足や変動による不均一な接
続バンプ形成が、接続信頼性を大幅に低下させるなどの
問題があった。

本発明の目的は、高密度接続パッド部を有する半導体装
部へ、微小で均一かつ一定量の多数個のはんだバンプを
一括形成できる高精度のはんだボールキャリアの製造方
法及び製造装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係るはんだボール
キャリアの製造方法は、はんだと溶融反応しないシート
にスルーホールを穿設し、シートを溶融はんだ槽に浸漬
してスルーホールにはんだを圧入し、その圧入はんだを
整形しかつ冷却・凝固させるように構成されている。

そしてはんだボールキャリアの製造装置は、シートを溶
融はんだ槽に昇降する昇降機構と、シートのスルーホー
ルにはんだを圧入する複数の回転０−ルと、圧入はんだ
を整形しかつ冷却・凝固する構造体とを具備した構成で
あり、回転ロールを溶融はんだ槽内のはんだの浴中又は
浴面上に設けである。

また構造体は、回転ロールに隣接して設けられかつシー
トのスルーホールに圧入した圧入はんだを整形する整形
部と、整形後のはんだを冷却・凝固する冷却部とからな
り、昇降機構の動作信号により回転ロール及び構造体の
動作を連動させる制御機構を具備している。

さらに回転ロールをセラミックスで形成し、はんだと溶
融反応の小さい金属材料又はこの金属材料を表面にコー
ティングして形成しても良い。

そしてシートは、スルーホールの一方側の開放端の縦断
面積を他方側の開放端の縦断面積より大きく形成し、ス
ルーホールのそれぞれの開放端の縦断面形状を互いに接
する接線に対して非対象の台形又は千円形形状に形成し
ても良い。

さらにスルーホールを有するシーｉ・を予熱盤に設置し
、シートの一方の面上から滴下したはんだを回転ロール
の移動によりスルーホールに圧入し、回転ロールに追従
させて圧入はんだを整形しかつ冷却・凝固させるはんだ
ボールキャリアの製造方法でも良く、またシートを設置
する予熱盤と、シー１−の−面上からはんだを滴下しな
がら移動する供給治具と、シートにはんだを圧入しなが
ら移動する少なくとも１個の回転ロールと、回転ロール
に追従して移動し圧入はんだを整形しかつ冷却・凝固す
る構造体とからなるはんだボールキャリアの製造装置で
も良い。

〔作用〕

本発明によれば、はんだボールキャリアの製造方法及び
装置の溶融はんだ浴中又は浴面上に設置した回転ロール
は、昇降機構が保持したシートを降下させるときに正規
方向の回転が解除されてフリー状態となり、シー１−の
」１昇時は左右の回転ロールでシートに負荷圧力をかけ
るように回転する。

また、昇降機構が下降するときは、整形並びに冷却・凝
固を行なう構造体はシートから左右に離れており、シー
トが回転ロールを介して上昇する直前にシートを一定加
圧で挾み込む。ついで、シートが上昇しスルーホールに
圧入されたはんだは、シートの厚さ以上が整形部で除去
されながら冷却部で冷却凝固する。

そしてシートを保持する昇降機構の動作にしたがって整
形、冷却凝固させる構造体及び回転ロールの動作は互い
に連動される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第９図を参照しながら説明
する。

第１図〜第４図に示されるようにして、はんだボールキ
ャリアの製造方法は、はんだ２と溶融反応しないシート
１にスルーホールＩＡを穿設し、シート１を溶融はんだ
槽３に浸漬してスルーホールＩＡにはんだ２を圧入し、
その圧入はんだ２Ａを整形しかつ冷却・凝固させるよう
に構成されている。

そしてボールキャリアの製造装置は、シー］・１を溶融
はんだ槽３に昇降する昇降機構７と、シート１のスルー
ホールＩＡにはんだ２を圧入する複数の回転ロール５と
、圧入はんだ２Ａを整形しかつ冷却・凝固する構造体９
とを具備した構成であり、回転ロール５を溶融はんだ槽
３内のはんだ２の浴中又は浴面上に設けである。

また構造体９は回転ロール５に隣接して設けられ、シー
ト１のスルーホールＬＡに圧入した圧入はんだ２Ａを整
形する整形部９Ａと、整形後の圧入はんだ２Ａを冷却・
凝固する冷却部９Ｂとからなり、昇降機構７の動作信号
により回転ロール５及び構造体９の動作を連動させる制
御機構１２を具備している。

さらに回転ロール５をセラミックスで形成し、はんだ２
と溶融反応の小さい金属材料又はこの金属材料を表面に
コーティングして形成しても良い。

そしてシート１は、第１２図及び第１３図に示されるよ
うに、スルーホールＩＡの一方側の開放端の縦断面積を
他方側の開放端の縦断面積より大きく形成し、スルーホ
ールＩＡのそれぞれの開放端の縦断面形状を互いに接す
る接線に対して非対象の台形又は半円形形状に形成して
も良い。

さらに第１４図に示されるように、予熱盤３Ａにスルー
ホールＩＡを有するシート１を設置し、シート１の一方
の面上から滴下したはんだ２を回転ロール５の移動によ
りスルーホールＩＡに圧入し、回転ロール５に追従させ
て圧入はんだ２Ａを整形しかつ冷却・凝固させるはんだ
ボールキャリアの製造方法でも良く、またシート１を設
置する予熱盤３Ａと、シート１の一面上からはんだ２を
滴下しながら移動Ｅする供給治具１３と、シート１には
んだ２を圧入しながら移動Ｅする少なくとも１個の回転
ロール５と１回転ロール５に追従して移動Ｅし圧入はん
だ２Ａを整形しかつ冷却・凝固する構造体９とからなる
はんだボールキャリアの製造装置でも良い。

次に、本実施例の作用を説明する。

はんだ２と直接溶融反応しないシート１（例えばステン
レス鋼あるいはセラミックス薄板など）に、半導体の微
小パッド部に対応させて微小の円錐型のスルーホールＩ
Ａを穿設させておき、このスルーホールＩＡに圧入はん
だ２Ａを圧入させてはんだボールキャリアを製造するも
のである。この場合、半導体の微小パッド部に微小のは
んだバンプを形成させるため高精度にはんだ量を制御し
なければならない。そのために圧入した圧入はんだ２Ａ
はシート１の厚さと同等に整形する必要がある。

第４図に示されるように、溶融はんだ槽３の加熱体４で
加熱溶融させたはんだ２、例えばＳｎ４０ｗｔ％ｐｂ（
融点：固相１８３℃、液相１９０℃）のはんだ浴面上に
、耐熱性を有する回転ロール５を対向させて二基設置す
る。この場合、はんだ２は約２００℃に加熱保持する。

一方、この溶融はんだ槽３の上方に、微小貫通孔（スル
ーホール）を有するシート１、例えばステンレスあるい
はセラミックス等で形成した薄板を、昇降矢印Ａの昇降
機能を有する昇降機構７で保持し、それぞれの回転ロー
ル５間を通して溶融したはんだ２中に浸漬する。この場
合、回転ロールは回転方向矢印Ｂの動きすなわち正規方
向の回転動作が停止された状態で左右回転が自由となる
ようにしておく。そしてシート１を溶融はんだ槽３から
引き上げる直前に、先端が鋭角のはんだ整形部９Ａを有
し内部に冷却水の流路１１をもつ冷却部９Ｂを具備した
構造体９でシー１−１の側面を、シート厚さ以外の余分
なはんだを整形できるように一定加圧力で挾み込む。こ
の状態でシートを溶融はんだ槽３から引き上げる時に、
回転ロール５が正規の回転方向矢印Ｂのように回転する
。このようにしてシート１を引上げることにより、はん
だボールキャリアを容易に製造できるものであり、昇降
機構７と先鋭整形部および冷却部とを有する構造体９さ
らに回転ロール５は制御装置１２で連動制御させている
。

第５図〜第９図は、はんだボールキャリアを製造する時
の各部の動きが同系列的に示されている。

第５図に示されるように、シート１を保持した昇降機構
７が降下する場合は、先鋭な整形部と冷却部とを具備し
た構造体９がシート１の左右に離れていて、シート１の
スルーホールにはんだを圧入させる回転ロール５は圧入
時の逆回転方向Ｃに自由に動きシート１を溶融したはん
だ２中に導びく。

第６図は、シート１の主要部であるスルーホールが溶融
したはんだ浴中に入り込んだ状態で、この状態ではスル
ーホール中に、まだ溶融したはんだが完全に入りきって
いない。

第７図は、溶融したはんだ浴中からシートを引き上げ始
まる状態で、回転ロールはシートに溶融はんだ移動２Ｂ
を起こさせて圧入しながら回転Ｂする。その直前に先鋭
な整形部と冷却部とを具儂した構造体９が横スライドＤ
してシートのそれぞれの側面を一定加圧で押さえる。こ
の状態において昇降機構７でシートを引き上げることに
より、シート面の余分な圧入はんだが整形除去されなが
ら冷却部で冷却凝固され、第８図、第９図に示される工
程を経てシートのスルーホールに圧入はんだ２Ａが充填
整形されてはんだボールキャリアが出来あがるものであ
る。

本発明の他の実施例の作用を第１０図を参照しながら説
明する。

第１０図に示されるように、溶融はんだ槽３のはんだ２
浴面上に、高温の回転ロール５、例えばセラミックス材
あるいは、はんだ２と溶融反応の少ない金属材料または
セラミックスに溶融反応の少ない金属をコーティングし
て形成したものを設置する。それぞれの回転ロール間に
スルーホールを有するシート１を挿入し、シート１を引
き上げる時に回転ロールで溶融したはんだ２を圧入させ
、引き上げて冷却雰囲気中で圧入はんだを冷却・凝固さ
せることにより量産的にはんだボールキャリアを製造で
きる装置である。この装置で、はんだをシートのスルー
ホールに確実に圧入するために、溶融したはんだ浴中に
回転ロール５Ａを設置すると効果が大きい。

本発明の他の実施例の作用を第１１図を参照しながら説
明する。

溶融はんだ槽３のはんだ浴面の直上に、左右対象の構造
体９を設置する。それぞれの構造体９は、先端部がシー
ト１の厚さにはんだ２を整形できる構造とし、内部に水
流路をもたしてはんだを冷却・凝固できる構造にしであ
る。また、溶融はんだ浴槽中に、シート１のスルーホー
ル面に対向させて超音波発振ホーンを配置させである。

溶融はんだ浴中に、スルーホールを有するシート１を、
それぞれの構造体９の間を通して浸漬させ、超音波ホー
ン２１に電力を入電させることにより、超音波ホーン２
１の振動波が溶融はんだ中を伝播してスルーホール内の
空気を排除しはんだを侵入させることができる。ついで
、シート１を昇降矢印Ａのように引き上げる。この場合
、構造体９で挾み、一定加圧を加えながらシート１を弓
き上げることにより、シート１のスルーホール内に入っ
たはんだ２は構造体９の先端部で整形され、内部で冷却
・凝固されてはんだボールキャリアが製造できる装置で
ある。

第１−４図は本発明の他の実施例が示され、その作用を
説明する。

スルーホールを有するシート１に、はんだが溶融しない
程度、例えば５ｎ−４０％ｐｂはんだ（融点：１８３〜
１９０°Ｃ）を圧入する場合は、１７０°Ｃ以下に予熱
された予熱盤３Ａ上に、シート１を置き、シート１の端
部側から供給治具１３により溶融したはんだ２をスルー
ホールに滴下させながら移動させて全域に供給する。こ
の溶融はんだの供給治具１３の移動に追従させて高温の
回転ロール５で、スルーホールに溶融したはんだ２を圧
入させながら移動させる。さらに、ロール５に追従させ
て、圧入させたスルーホールの圧入はんだが飛び出さな
いように、またスルーホール以外の部分のはんだが除去
できるように、先端部に整形機能部をもち、内部に水流
路１１があって、はんだ２を冷却・凝固させる構造体９
を移動させることによりはんだボールキャリアが製造で
きる製造方法及び装置である。

第１２図〜第１３図により本発明の他の実施例を補足説
明する。

第１２図は、シート１のスルーホールにはんだ２Ａを圧
入整形して冷却・凝固させたスルーホールの縦断面形状
で、シー１へ１のスルーホールが、一方の開放端の縦断
面積１５を他方の開放端の縦】５ 断面積１６より大きく形成したもので、はんだ２Ａを圧
入しやすくしたものである。

第１３図は、シート１のスルーホールの縦断面形状が非
対象の台形（１７及び１８）からなっているもので、圧
入された圧入はんだ２Ａを再溶融させてはんだボール化
し、他部へ供給する場合、一方向すなわち溶融金属の表
面張力で体積の大きい方にはんだを移動させ、なおかつ
はんだボールがシーＩ・面より可能な限り上方に位置さ
せて供給しやすくする効果を考慮したものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、はんだボールキャリアの製造方法及び
装置において、シートのスルーホールにはんだを圧入し
た後整形し、かつ冷却・凝固させることによって、高精
度で微小はんだ量が供給できる安価なはんだボールキャ
リアが量産的に得られ、従って半導体装部に供給するこ
とにより安価で高信頼性のはんだ接合部を有する半導体
装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のシーｌ−の一実施例を示す斜視図、第
２図は第１図の■・■線の断面図、第３図は第２図には
んだの圧入した状態を示す断面図、第４図は本発明の一
実施例を示す製造装置の縦断面図、第５図〜第９図は本
発明の一実施例の製作工程を説明する図、第１０図〜第
１４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第１５図は
従来の技術を示す断面図である。 １・・・シート、ＩＡ・・スルーホール、２・・・はん
だ、２Ａ・・圧入はんだ、３・・・溶融はんだ槽、５・
・・回転ロール、７・昇降機構、９・・・構造体。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．はんだと溶融反応しないシートにスルーホールを穿
   設し、前記シートを溶融はんだ槽に浸漬して前記スルー
   ホールに前記はんだを圧入し、その圧入はんだを整形し
   かつ冷却・凝固させることを特徴とするはんだボールキ
   ャリアの製造方法。
2. ２．シートを溶融はんだ槽に昇降する昇降機構と、前記
   シートのスルーホールにはんだを圧入する複数の回転ロ
   ールと、その圧入はんだを整形しかつ冷却・凝固する構
   造体とを具備したことを特徴とするはんだボールキャリ
   アの製造装置。
3. ３．回転ロールを溶融はんだ槽内のはんだの浴中又は浴
   面上に設けたことを特徴とする請求項２記載のはんだボ
   ールキャリアの製造装置。
4. ４．構造体は、回転ロールに隣接して設けられかつシー
   トのスルーホールに圧入した圧入はんだを整形する整形
   部と、該整形後の前記圧入はんだを冷却・凝固する冷却
   部とからなることを特徴とする請求項２記載のはんだボ
   ールキャリアの製造装置。
5. ５．昇降機構の動作信号により回転ロール及び構造体の
   動作を連動させる制御機構を具備したことを特徴とする
   請求項２、３又は４記載のはんだボールキャリアの製造
   装置。
6. ６．回転ロールをセラミックスで形成したことを特徴と
   する請求項２又は３記載のはんだボールキャリアの製造
   装置。
7. ７．回転ロールをはんだと溶融反応の小さい金属材料又
   は該金属材料を表面にコーティングして形成したことを
   特徴とする請求項２又は３記載のはんだボールキャリア
   の製造装置。
8. ８．スルーホールの一方側の開放端の縦断面積を他方側
   の開放端の縦断面積より大きく形成したことを特徴とす
   るはんだボールキャリアの製造装置用シート。
9. ９．スルーホールのそれぞれの開放端の縦断面形状を互
   いに接する接線に対して非対象の台形又は半円形形状に
   形成したことを特徴とする請求項８記載のはんだボール
   キャリアの製造装置用シート。
10. １０．スルーホールを有するシートを予熱盤に設置し、
    該シートの一方の面上から滴下したはんだを回転ロール
    の移動により前記スルーホールに圧入し、前記回転ロー
    ルに追従させて圧入はんだを整形しかつ冷却・凝固させ
    ることを特徴とするはんだボールキャリアの製造方法。
11. １１．シートを設置する予熱盤と、前記シートの一面上
    からはんだを滴下しながら移動する供給治具と、前記シ
    ートに前記はんだを圧入しながら移動する少なくとも１
    個の回転ロールと、該回転ロールに追従して移動し圧入
    はんだを整形しかつ冷却・凝固する構造体とからなるこ
    とを特徴とするはんだボールキャリアの製造装置。