JPH0341273B2 - - Google Patents

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JPH0341273B2
JPH0341273B2 JP1154818A JP15481889A JPH0341273B2 JP H0341273 B2 JPH0341273 B2 JP H0341273B2 JP 1154818 A JP1154818 A JP 1154818A JP 15481889 A JP15481889 A JP 15481889A JP H0341273 B2 JPH0341273 B2 JP H0341273B2
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film
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Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、はんだ付け装置或いは、はんだ転写
装置に関し、特に、精密に計量されたはんだを、
超小型回路に供給する手段に関するものである。
Ｂ 従来技術 端部と端部の間隔が狭い（たとえば20ミル［約
0.508mm］以下）導体ランドを持つ回路基板に、
厚みと構造を均一にしてはんだを塗布するのはか
なり困難な作業である。はんだスクリーニングで
は、スクリーンが除去された後、はんだが不均一
に残ることが多く、よい結果が得られない。チツ
プをランドに装着するため、はんだリフローを行
なつた場合、ランドとランドの間にはんだの“ブ
リツジ”ができることがある。これは致命的な障
害の原因となる。厚みが0.002インチ（約0.0508
mm）未満のはんだが求められるようなスクリーニ
ング工程を実施するのはますます難しくなつてい
る。この厚みのはんだは、テープ・ボンデイング
（TAB）パツケージを回路基板に装着して、はん
だブリツジができないようにするために用いられ
る。
TABパケツージの用途は広がり続けている。
自動化が可能なことと、パツケージ構造がもつと
も低コストのものだからである。したがつて、
TABパツケージにより、はんだ付け装置に精密
な寸法が求められる場合でも、はんだ付け時のコ
ストを最小に抑えることが大切である。
従来法では、精密なはんだ付けという問題を解
決するためいろいろな手段が用いられている。ド
イス（Dyce）他による米国特許第4209893号で
は、はんだを供給するキヤリア（solder carrier
strip）が開示されている。このキヤリアには孔
が開けられ、成型はんだが孔の部分に押し込めら
れる。この手法は、回路が比較的大きい場合には
使用できるが、機械的な孔開けでは精度がかなり
低くなるため、TABパツケージには使用できな
い。
グラソア（Grassauer）他による米国特許第
4354629号と第4484704号は両方とも、平形すなわ
ちリボン状のケーブルをコネクタにつなぐ装置に
ついて説明している。これらの特許に示されてい
るのは、一対のポリマ・フイルムを使用し、フイ
ルム間に成型はんだを〓間なく詰め込むことであ
る。フイルムの一方には一連の窓が開けられてい
る。この窓は、はんだ付けされる導体と整合し、
加熱と加圧によつてはんだリフローが行われる。
窓と窓の間の区間によつて、はんだのブリツジが
防止される。この手法も、比較的大きな導体／回
路基板には使用できるが、超小型回路には適さな
い。たとえば、ランドの間隔が狭く、スズめつき
が施されている場合、窓の区画の下側の連続した
はんだ層は、溶融後にはんだのブリツジを作りや
すい。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、超小型パツケージに特に適し
た精密なはんだ付け手法を提供することにある。
本発明の目的は、回路基板や半導体デバイスに
共通に用いられる製造法に合わせて調整される精
密なはんだ付け手法を提供することにある。
Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は、上に薄い導体フイルムが塗布された
キヤリア（はんだ転写用キヤリア）を用いる。導
体フイルムには、はんだによつて簡単には湿潤さ
れないような表面エネルギーを持つ金属材料を使
用する。導体フイルム上に、パターンが描かれた
マスクが置かれる。マスクには開口があり、ここ
から、導体フイルムの所定部分が露出する。はん
だは、マスクの開口に被着され、導体フイルムの
露出部分に弱く付着する。キヤリアは、回路キヤ
リアの導体ランド部と整合するように置かれ、マ
スクの開口の中にはんだは、回路キヤリアのラン
ド部と整合される。その結果、キヤリアと回路の
ランド部が接触し、加熱され、はんだがランドに
接合された後、キヤリアは除去され、後に再利用
される。
本発明のもう一つの適用例として、はんだの薄
膜層は、可撓性のベース層に直接被着され、弱く
付着する。はんだのフイルムは、はんだが塗布さ
れる回路部と整合する別個の領域にマスクを介し
て被着される。その結果、はんだ付けされる部分
と位置合わせされるツールは、ベース層とはんだ
の組み合わせ部を、はんだが塗布される部分に押
し付け、これにより、はんだは下層の回路に付着
する。
Ｅ 実施例 第１図は本発明のはんだ付け装置の第１実施例
を示す。実施例を一つ挙げると、基板１０はポリ
マ・キヤリアすなわちテープであり、本発明を実
施するときの動作温度に耐えるポリイミドからな
るものが望ましい。また、テープ１０はスプロケ
ツト孔を持つ35mmのフイルムに似たものが良い。
これによつて前後の動きをスプロケツトで精密に
制御することができる。テープ１０は、薄い金属
層（導体フイルム）１２で被覆され、溶融したス
ズ／鉛のはんだによつては湿潤されない。具体的
には、導体フイルム１２は、被着したはんだの表
面と強力な接合反応を示さない程度の表面エネル
ギーをもつものが良いが、その上に被着するはん
だとの機械的な弱い接合を維持することが必要で
ある。ニオブ、アルミニウム、クロムなどの金属
はこの所要特性を示す。
本発明の実施例として望ましいのは、テープ１
０と導体フイルム１２は両方とも、下の回路基板
との整合が確認されるほど透明なことである。き
わめて薄いニオブ層（たとえば厚みが500オング
ストロームのオーダ）は、この必要条件を満足す
る。ニオブ被着法としては、下層のテープ１０に
付着する比較的均一な厚みのフイルムができるよ
うにスパツタリングを行う方法が良い。
第２図を見ると、マスク１４は導体フイルム１
２の上にあり、領域１６，１８が露出している。
はんだは、マスク１４により、領域１６，１８に
選択的に被着し、他の部分への被着が防止され
る。マスク１４は永久マスクであつてもなくても
良い。非永久マスクは、はんだの被着前に除去さ
れるドライフイルム状フオトレジストから作るこ
とができる。しかし、処理段階で再利用ができる
ことと低コストである点から、永久的なはんだマ
スクの方が望ましい。はんだマスクは、はんだリ
フロー温度（350℃など）に耐え、リソグラフイ
上必要な許容差と安定性を有するものでなければ
ならない。
マスクとしては、所要のはんだ層の厚みになる
よう作られるポリイミドが望ましい。マスクのパ
ターン化では様々な手法が知られている。たとえ
ば、ポリイミド層は、被着・硬化後に、通常のフ
オトレジスト・マスクを使つて食刻でき、はんだ
の被着が必要な部分が除かれる。また、フオトレ
ジストは、導体フイルム１２に直接塗布でき、は
んだが必要ない導体フイルム１２の部分が露出す
る領域が開けられ、その結果、ポリミイドは、露
出した導体部に電気泳動現象で被着する。
第２図の構成は、第３図に概略を示したよう
に、電気めつきが始まつたときに適正量のイオン
が、導体フイルム１２の露出部分に付着するよう
スズと鉛のイオンの割合を調節した電気めつき槽
に浸される。めつき厚は、露出領域１６，１８の
はんだとして0.0005インチ（約0.0127mm）ないし
0.0025インチ（約0.0635mm）とする。
第４図では、はんだ送りフイルムは上下が逆に
なり、回路基板２４上のフラツクスが塗布された
銅線２０，２２と整合している。はんだ送りフイ
ルムと回路基板の位置合わせ、送りフイルムが透
明であり、下層の回路基板上の目印と自動的に位
置合わせができるから、直接的である。透明であ
ることは、送りフイルムと下層の回路基板との相
対的な向きを制御する機構を初期設定・調節する
際に有効である。したがつて、スプロケツト孔の
あるフイルムが採用されるのであれば、フイルム
と、フイルムを通して目視確認される見当に対し
て回路基板の位置決めを調整することができる。
はんだ送りフイルムが回路基板２４に置かれる
と、このアセンブリはリフロー・ユニツトにセツ
トされ、ここではんだインサート２６，２８が融
点まで加熱されて、導体ランド２０，２２に付着
する。前述のように、導体フイルム１２ははんだ
によつて湿潤されないため、その上に残留物はな
く、フイルムは再利用もできる。はんだ送りフイ
ルムが除去された後の最後の回路アセンブリを第
５図に示す。
はんだ送りフイルムは次に、もう一度めつきさ
れ再利用される。このフイルムは保存でき、高価
なスクリーニング機器を必要としない。その上、
ポリイミド・マスク層１４の厚みを変え、はんだ
めつき工程を制御することで、塗布するはんだの
量を精密に制御することができる。
次に第６図は、本発明に関連する参考例を示
す。ここでテープ１０は元々連続したもので、上
側は非湿潤性の金属薄膜である。また、はんだ層
３０がこれに弱く付着している。テープ１０に
は、第１０図のようにスプロケツト孔３１を設け
ることもでき、35mmのフイルムとほぼ同じであ
る。回路基板２４は、回路ランド２０を持ち、テ
ープ１０の下側になる。ツール３２は往復運動す
るよう調整される。これがもつと低い位置にある
とき（第７図）、テープ１０はたわみ、はんだ層
３０をランド２０に押し付ける。ツール３２は加
熱され、圧力と熱によつてランド２０と、これに
接するはんだ層３０の部分が接合される。ツール
３２が引き抜かれると、テープ１０はたわむ前の
位置に戻り、その時、はんだ層３０と、ランド２
０に付着しているはんだの部分３４との間に剥離
が起こる。
ツール３２をテープ１０に当てる時間とその温
度を調節することで、はんだ部３４は、実際に溶
融することなく、むしろ導体２０と強固に接合
し、ツール３２が引き抜かれたとき、テープ１０
が圧力を受けない位置に戻る際にテープ１０とと
もに引かれて戻らず、所定位置にとどまる。
はんだ層３０の厚みは、この方式を採用して良
好な結果を得るためには、かなり薄くする必要が
ある。しかし、層３０に最適な厚みは、はんだの
粘性とツール・ヘツドの設計に大きく依存する。
一般には、10ミル（約0.254mm）以下の厚みが望
ましい。環境によつては、かなり厚みのあるはん
だを回路ランド２０に付着される必要もある。こ
のような場合、第９図に示すように、ツール３２
を往復運動させ、テープ１０を回路基板２４上で
ステツプ移動させながら、複数のはんだ層をラン
ド２０に塗布することもできる。
ツール３２は図では単一のヘツドであるが、下
層の回路基板上の複数のランド部と位置合わせを
する複数ヘツドのツールも採用できる。更に、ツ
ール３２を加熱するためではなく、熱を供給する
ために、回路基板２４の下にプラテンを据えるこ
ともできる。
例 第１図ないし第５図の工程では、初期材料とし
て厚みが0.002インチ（約0.0508mm）のkaptonポ
リイミド・シートを使用した（kaptonはDupont
社［デラウエア州ウイルミントン］の登録商標で
ある）。この材料は初めに、周囲圧力が500ワツト
RF、10ミクロンの酸素雰囲気中で５分間スパツ
タ洗浄される。次に周囲圧力500ワツトRF、５ミ
クロンのアルゴン雰囲気中で５分間スパツタ洗浄
された後、DCスパツタリング装置を用い、ニオ
ブ層が200オングストロームの厚みまで形成され
る。
第２のkaptonフイルムは、厚みが0.001インチ
（約0.0254mm）で、エポキシを加えたアクリル系
接着剤が同じく0.001インチ厚まで塗布される。
この第２フイルムは次に、機械的に押し抜かれ、
塗布されるランドに合つた開口が作られる。２つ
のフイルムはこの後、１平方フイート（30.48cm2）
３トン、130℃で45分間、ホツトプレスによりラ
ミネート化される。
次に、一般の装置で、Solderex60／40Sn／Pb
めつき槽を使いはんだめつきが行われる。
（SolderexはOMI Internationalの１部門である
Sel−Rex社［07110ニユージヤージ州ナツトレ
ー、リバーロード75］の登録商標である。）電流
密度は35分間21mA／cm2に保たれ、はんだ厚は
0.002インチ（約0.0508mm）になる。
はんだマスクに合つた導体ランドを持つ適当な
基板にAlpha611 RMA（穏やかに活性化されたロ
ジンの意）フラツクスが塗布される（611 RMA
はAlphaMetals社［07304ニユージヤージ州ジヤ
ージ市ルート440、600］の登録商標である）。
次に、高温の窒素を供給できる真空機構とノズ
ルを備えたツールによつて、はんだ送りフイルム
が保持される。はんだ送りフイルムは、塗布され
る基板に当てられ、窒素は350℃まで加熱され、
送りフイルムに10秒間吹きつけられる。ツールか
ら真空が送られ、はんだの被着が終了する。
第２のkaptonフイルムの代わりに、厚みが
0.002インチ（約0.0508mm）のVacrel永久レジス
ト・フイルムを、ニオブを含む第１のkaptonフ
イルムに使用できる。（VacrelはDupont［デラウ
エア州ウイルミントン］の登録商標である）。こ
の複合フイルムは次に、はんだが塗布されるラン
ドに合つたガラス・マスクを使つて10秒間露光さ
れる。複合フイルムはこの後、30分間放置され、
１、１、１−トリクロルエタンで現像された後、
窒素によつて乾燥される。２分間の均一露光後、
150℃で30分間焼付けられ、Vacrelから永久マス
クができる。
当業者は上記に代わる様々な手法を、本発明か
ら離れることなく考案することができる。たとえ
ば、ポリマ・キヤリアはフイルム厚を35mmとして
説明したが、所要のパターンを持つ個別のキヤリ
アとして、あるいは、個々のキヤリアをいろいろ
なプレーナ構成で組み合わせることも容易であろ
う。
Ｆ 発明の効果 上述のように本発明によれば、超小型パツケー
ジに特に適した精密なはんだ付け手法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、導体フイルムがその上に置かれた後
のベース層の断面図である。第２図は、パター
ン・マスクがその上に置かれた後の第１図の構造
を示す。第３図は、はんだをマスクの開口に被着
させる電気めつき槽の側面図である。第４図は、
回路キヤリア上で位置合わせをした本発明のはん
だ送りフイルムの側面断面図である。第５図は、
はんだ送りフイルムを除去した後の回路キヤリア
の側面断面図である。第６図ないし第８図は、導
体ランド部分にはんだを塗布する（マスクを要し
ない）参考例の方法を示す。第９図は、単一の導
体ランド部分に複数のはんだ層を塗布する方法を
示す。第１０図は、位置決め用のスプロケツト孔
を持つはんだキヤリア・フイルムの平面図であ
る。 １０……テープ、１２……導体フイルム、１４
……マスク、２０，２２……ランド、２４……回
路基板、３０……はんだ層、３１……スプロケツ
ト孔、３２……ツール、３４……はんだ部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ テープと、 前記テープ上に被着され、はんだによつて直ち
    にはぬらされないような表面エネルギーを有する
    導体フイルムと、 前記導体フイルム上に被着され、前記導体フイ
    ルムの選択された複数の離間した領域を露出させ
    るような開口部を有するパターン化されたマスク
    と、 前記開口部内に配置され且つ前記導体フイルム
    の露出された複数の離間した領域に弱く接着され
    たはんだと、 を有するはんだシート。 ２ ポリマー・テープと、このポリマー・テープ
    に貼られ且つはんだにぬれない薄い導体フイルム
    と、この導体フイルムの複数の離間した領域を露
    出させるマスクと、を有するはんだ転写用キヤリ
    アを用いるはんだシートの製造方法であつて、 前記はんだ転写用キヤリアを、はんだを形成す
    る適当な比率の鉛及びスズの電気めつき浴中に配
    置するステツプと、 前記導体フイルムと前記電気めつき浴中の電極
    との間に電圧を印加して前記マスクから露出して
    いる前記導体フイルムの複数の離間した領域に前
    記鉛及びスズを電気めつきしてめつきパターンを
    形成するステツプと、 を含むはんだシートの製造方法。
JP1154818A 1988-07-25 1989-06-19 はんだシートおよびその製造方法 Granted JPH02258166A (ja)

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