JPH10242631A - ソルダバンプの平坦化方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＭＣＭ等の多機能デバイス
のソルダバンプは、ソルダボールを溶着させたり、ソル
ダペーストをリフローさせたりして形成するが、これら
の方法で形成したソルダバンプは高さが一定していない
ため、多機能デバイスをプリント基板に実装するときに
ソルダバンプの低いところでは、はんだ付けができない
ことがある。 【解決手段】 多機能デバイスを押圧装置で押圧してソ
ルダバンプを平坦化する際に、ソルダバンプ形成箇所が
開口となったスペーサーを挟んで平坦化する。また押圧
装置の押圧体または受け台のどちらか一方をピボット保
持して、常に押圧体と受け台を平行状態に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品のソルダ
バンプ形成箇所に溶着したソルダバンプを全て同一高さ
にするという平坦化方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子機器は高機能化とともに小型
で軽量化が図られるようになってきた。そのため、該電
子機器に使用される電子部品も小型化、多機能化が要求
されるようになってきている。一昔前の多機能電子部品
であるＳＯＰやＱＦＰ等はパッケージの両側面、或は四
側面に多数のリードが設置されたものであった。しかし
ながら側面にリードを設置したものは側面の大きさによ
りリードの設置数も決まってしまうものであり、それ以
上の多機能化は期待できなかった。

【０００３】そこで最近では、より小型化、多機能化を
可能にしたＢＧＡ、ＣＳＰ、ＭＣＭ等という電子部品
（以下、多機能デバイスという）が使用されるようにな
ってきた。これら多機能デバイスは、半導体素子を基板
に装着する基板の裏面に格子状に多数の電極が形成され
たものである。多機能デバイスをプリント基板に実装す
る場合は、多機能デバイスの電極とプリント基板のラン
ドとをはんだで接合する。

【０００４】一般に電子部品とプリント基板のはんだ付
けでは、はんだを別途供給しながらはんだ付けを行うも
のであるが、多機能デバイスでは電極があまりにも多
く、しかもはんだ付け部がプリント基板と多機能デバイ
ス間にあるため、はんだ付け時に別途はんだを供給しな
がらはんだ付けするのでは生産性がよくないばかりでな
く、全ての電極にはんだを完全に付着させることが困難
になるという信頼性の面で問題が生じる。

【０００５】そのため多機能デバイスでは基板の電極に
予めはんだを付着させたソルダバンプを形成しておき、
多機能デバイスとプリント基板のはんだ付け時に該ソル
ダバンプではんだ付けすることが行われている。

【０００６】多機能デバイスのソルダバンプ形成方法と
しては、ソルダボール法、ソルダペースト法、ディップ
法等がある。

【０００７】ソルダボール法とは、多機能デバイスのソ
ルダバンプ形成箇所に予めフラックスを塗布しておき、
該ソルダバンプ形成箇所に微小なソルダボールを吸着ヘ
ッドのような治具で搭載する。そしてリフロー炉でソル
ダボールを溶融させてソルダバンプ形成箇所にソルダボ
ールを溶着させるものである。

【０００８】ソルダペースト法とは、ペースト状フラッ
クスと粉末はんだを混練して粘調性のあるソルダペース
トで行う。この方法は、ソルダバンプ形成箇所と同一箇
所に穴が穿設されたマスクを、マスクの穴がソルダバン
プ形成箇所に一致するようにして多機能デバイスの上に
置く。その後、マスク上にソルダペーストを置いて、そ
れをスキージで掻き、マスクの穴を通してソルダバンプ
形成箇所に印刷塗布する。そしてソルダペーストが印刷
塗布された多機能デバイスをリフロー炉で加熱して、溶
融したはんだを溶着させる。

【０００９】ディップ法とは、フラックスが塗布された
多機能デバイスを溶融しているはんだ中に浸漬し、ソル
ダバンプ形成箇所にはんだを溶着させる方法である。デ
ィップ法は、ソルダバンプ形成箇所毎にソルダボールを
搭載したり、ソルダペーストを塗布したりする手間がな
いため、非常に生産性に優れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで多機能デバイ
スにソルダバンプを形成した場合、ソルダバンプの高さ
は一定とはならない。ソルダボール法は、他の方法より
もソルダバンプの高さが一番揃うが、この方法でも全て
のソルダバンプは高さが同一とはなっていない。その原
因は、たとえ同一径のソルダボールを使用しても、ソル
ダボールの溶融時にフラックスの影響やソルダバンプ形
成箇所の付着状態等によりソルダバンプの形状が一定と
ならからである。

【００１１】ソルダペースト法は、ソルダボール法より
もソルダバンプの高さを揃えることで劣っている。該法
ではマスクの全ての穴を同一の大きさにしても、印刷時
に穴に充填されるソルダペーストの量が一定とならず、
また前述のソルダボール法同様フラックスや付着状態等
により形状が変わってしまうため、ソルダバンプの高さ
を同一にすることはできない。

【００１２】ディップ法では、はんだの付着量の制御が
全く行えないため、ソルダボール法やソルダペースト法
よりも、さらにソルダバンプの高さがまちまちとなって
いる。

【００１３】このようにソルダバンプの高さが同一とな
っていない多機能デバイスをプリント基板に搭載する
と、ソルダバンプの高い部分はプリント基板のはんだ付
け部に接するが、ソルダバンプの低い部分ではプリント
基板のはんだ付け部に接することができなくなる。この
ような状態の多機能デバイスとプリント基板をリフロー
炉で加熱しても、高さの高いソルダバンプだけがプリン
ト基板とはんだ付けされ、高さの低いソルダバンプはプ
リント基板にはんだ付けされないものとなってしまう。
即ち、ソルダバンプの一箇所でもプリント基板にはんだ
付けされない部分があると、多機能デバイスは機能を発
揮することができなくなってしまうものである。従っ
て、多機能デバイスでは、ソルダバンプ形成箇所に形成
されたソルダバンプは、全てが同一高さとなっていなけ
ればならないものである。

【００１４】ソルダバンプ形成箇所にはんだを溶着させ
た多機能デバイスにおいて、ソルダバンプの高さを同一
にする方法として、プレスのベッドの上に多機能デバイ
スを置き、上から平らな面を有するスライドで押圧する
ことも考えられる。しかしながら、はんだ溶着後の多機
能デバイスを単にスライドで押圧するだけでは多機能デ
バイスのソルダバンプ形成箇所の部分に対してソルダバ
ンプを平行状態にして同一高さにすることはできない。
その理由は、多機能デバイスにはんだを溶着させてソル
ダバンプを形成するときに多機能デバイスが高温に曝さ
れるため、多機能デバイスが熱歪みで変形してしまう。
このように変形した多機能デバイスを上から押圧しただ
けではソルダバンプ形成箇所に対してソルダバンプが平
行とならないからである。

【００１５】また従来のプレスでは、如何にスライドと
ベッドを平行状態にしても、前述のように多機能デバイ
ス自体の変形でスライドに対して平行となっていなかっ
たり、或は押圧装置を長期間使用しているうちにスライ
ドやベッドが緩んで位置ずれしたりするため、多機能デ
バイスのソルダバンプを平行状態で押圧できなくなるか
らである。

【００１６】本発明は、ソルダボール法、ソルダペース
ト法、ディップ法等ではんだを溶着させて形成した不揃
いのソルダバンプを平坦にして多機能デバイスのソルダ
バンプ形成箇所の面から同一高さにすることができる方
法及び装置を提供することにある。

【００１７】

【発明を解決するための手段】本発明者は、高さが不揃
いのソルダバンプの高さを揃えることについて鋭意研究
を重ねた結果、多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所
でない部分を基準にして所定の間隔でソルダバンプを押
圧すれば、多機能デバイスの基板の厚さが偏っていても
全てのソルダバンプの高さを同一にできること、および
押圧装置のスライドに設置した押圧体とベッドに設置し
た受け台を多機能デバイスやスライド、ベッド等の状態
に関係なく、常に押圧体と受け台を平行にすることがで
きればソルダバンプをソルダバンプ形成箇所以外の部分
に対して同一高さにできることに着目して本発明を完成
させた。

【００１８】本発明は、多機能デバイスのソルダバンプ
形成箇所にはんだを溶着させてソルダバンプを形成させ
た後、多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所以外の部
分から押圧体の押圧面までを所定の間隔に保ってソルダ
バンプを押圧することを特徴とするソルダバンプの平坦
化方法である。

【００１９】また本発明は、押圧装置のスライドに押圧
体が設置されており、また押圧装置のベッドに受け台が
設置されているとともに、押圧体または受け台のどちら
か一方の裏面中央が球面でピボット保持されていて、し
かも受け台上の多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所
以外の部分と押圧体間には、その間を所定の間隔に保つ
ことができる手段が講じられていることを特徴とするソ
ルダバンプの平坦化装置でもある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明のソルダバンプの平坦化方
法では、押圧体でソルダバンプを押圧するときに、ソル
ダバンプの温度は室温でもよいが、これを室温以上で、
しかもはんだの溶融温度以下にしておくと平坦化が容易
になるとともに、高さをより正確にすることができる。
つまり、一般の鉄や銅のように溶融温度が１，０００℃
を越えるものでは、軟化温度が８００℃以上という高温
であるが、はんだは溶融温度が１８３℃と低いものであ
るため室温を越えると硬さが下がって塑性加工が容易と
なる。従って、多機能デバイスの基板が衝撃に弱いセラ
ミックスや機械的強度に弱い樹脂である場合には、ソル
ダバンプを加熱しておくと弱い押圧力でソルダバンプの
平坦化ができる。このソルダバンプの加熱温度は１００
〜１５０℃が適当である。

【００２１】本発明のソルダバンプの平坦化装置に使用
する押圧装置としては、一般の硬い金属を塑性加工する
クランクプレス、ナックルプレス、油圧プレス等でも使
用可能であるが、多機能デバイスが繊細であるためエア
ープレスが適している。エアープレスとは、シリンダー
内のプランジャーがエアーの圧力で上下動するものであ
るため、被加工物に対して衝撃が少ないばかりでなく、
プランジャーの下死点で必要以上の力がかからないよう
になっているものである。

【００２２】また本発明の平坦化装置では、押圧装置の
ベッドに設置する受け台またはスライドに設置する押圧
体のどちらか一方の中央部がピボット保持されている。
ピボット保持とは、中央部を球面で支えることにより、
他方からかかる平面的な力に対して常に平行状態を保つ
ことができるものである。本発明に使用する球面は、球
体でもよいし、或は円柱の端部を球面にしたものでもよ
い。

【００２３】本発明の平坦化装置で押圧体と受け台間を
所定の間隔にする手段としては、スペーサーや溝を刻設
した押圧体等が採用できる。スペーサーは、厚さが所定
のソルダバンプの高さと同一であり、多機能デバイスの
ソルダバンプ形成箇所以外の部分を覆い、ソルダバンプ
形成箇所が開口となったものである。また溝を刻設した
押圧体とは、多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所以
外の部分に接し、ソルダバンプ形成箇所がソルダバンプ
の所定の高さと同一深さの溝となったものである。

【００２４】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
は本発明のソルダバンプの平坦化装置の分解斜視図、図
２は本発明のソルダバンプの平坦化装置での作動状態を
説明する正面断面図、図３は本発明のソルダバンプの平
坦化装置に使用する押圧体の他の実施例の斜視図、図４
は本発明のソルダバンプの平坦化方法の工程を説明する
図である。

【００２５】先ず本発明のソルダバンプの平坦化装置に
ついて説明する。本発明のソルダバンプの平坦化装置
は、押圧体１が図示しないエアープレスのような押圧装
置の上部、即ちスライドに設置される。押圧体１の押圧
面２は精密研磨、或は光沢メッキが施されていて平滑状
態となっている。押圧体１の内部にはヒーター３が埋め
込まれている。

【００２６】受け台４は基台５、平衡台６、球体７、ネ
ジ８、圧縮バネ９等から構成されている。基台５は図示
しない押圧装置のベッドに固定されるものであり、四隅
にはネジ孔１０が螺設され、中央には球面状の下側窪み
１１が形成されている。

【００２７】平衡台６の四隅には前述基台４のネジ孔１
０と一致したところにネジ孔よりも大径の通孔１２が穿
設されており、裏面中央には球面状の上側窪み１３が形
成されている。また平衡台６の上には多機能デバイスＤ
を所定の位置に置くための位置決め１４が設置されてお
り、一側にはスペーサー１５が一端を回動自在にして設
置されている。

【００２８】本発明に使用するスペーサーとは、厚さが
ソルダバンプの所定の高さと同一のものであり、多機能
デバイスＤを位置決め１３に沿って置いたときに、該多
機能デバイスのソルダバンプ形成箇所Ｂ以外の部分を覆
い、ソルダバンプ形成箇所Ｂが接しないように開口１５
となったものである。

【００２９】受け台４の組み立ては、図２に示すように
基台５の下側窪み１１に球体７を置き、該球体の上に上
側窪み１３を合わせて平衡台６を乗せる。そして四箇所
のネジ孔１０と四箇所の通孔１２を一致させ、その間に
圧縮バネ９を圧縮状態にして挟み込んでから通孔１２に
ネジ８を通してネジ孔１０に螺合させる。この状態で
は、平衡台６は球体７でピボット保持されていて、上方
からの平面的な力に対して、必ず平行となるよう如何な
る方向へも傾斜できるようになっている。つまり押圧体
１が平衡台６に対して平行でない状態で多機能デバイス
を押圧すると、平衡台６は圧縮バネ９に抗して傾斜して
押圧体１と平行を保つようになる。

【００３０】図３は本発明の平坦化装置に使用可能な押
圧体の他の実施例である。押圧体１の押圧面２には、多
機能デバイスのソルダバンプ形成箇所に相当するところ
に溝１６が刻設されている。該溝の深さは、ソルダバン
プの所定の高さと同一になっているものである。

【００３１】次に上記本発明の平坦化装置を用いた平坦
化方法について説明する。

【００３２】図４のに示すように多機能デバイスＤの
ソルダバンプ形成箇所には、ソルダボール法でソルダバ
ンプＳが形成されている。ソルダバンプＳは溶着時の条
件により高さが不揃いとなっている。

【００３３】図４ののように該多機能デバイスを平衡
台６の上の所定の位置に置き、開口１６がソルダバンプ
形成箇所Ｂの位置となるようにしてスペーサー１５を置
く。

【００３４】そして図４のに示すように押圧体１でソ
ルダバンプＳを押圧する。このとき押圧体１はスペーサ
ー１５に接するまで押圧しなければならない。

【００３５】押圧体１を上方に移動させると、ソルダバ
ンプＳの上部が押圧体１の押圧面２で押圧され、図４の
に示すように全てのソルダバンプＳの頂部が平坦化さ
れて高さが同一となる。

【００３６】０．２５mm間隔で３５８個のソルダバンプ
形成箇所を有するＢＧＡ基板に対し、ソルダボール法で
直径０．２mmのソルダボールを用いてソルダバンプを形
成したところ、ソルダバンプの高さは０．１２〜０．１
５mmという不揃いであった。そこで本発明の平坦化装置
に厚さ０．１mmのスペーサーを設置し、押圧体の温度を
１３０℃にしてソルダバンプの平坦化を行ったところ、
全てのソルダバンプは高さが０．１〜０．１１mmとなっ
た。

【００３７】以上説明したように、本発明によれば多機
能デバイスが変形していたり、多機能デバイスの基板が
不均一であったりしていても多機能デバイスの全てのソ
ルダバンプを多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所以
外の部分に対して高さを同一にすることができるため、
ソルダバンプ形成後の多機能デバイスをプリント基板に
実装する際に全てのソルダバンプがプリント基板と接
し、はんだ付け時には、多機能デバイスとプリント基板
との完全なはんだ付け部が得られ、また押圧装置の押圧
体と受け台を常に平行状態に保って多機能デバイスのソ
ルダバンプを平坦化できることから、ソルダバンプの高
さを正確な高さで平坦化できるという優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソルダバンプの平坦化装置の分解斜視
図

【図２】本発明のソルダバンプの平坦化装置での作動状
態を説明する正面断面図

【図３】本発明のソルダバンプの平坦化装置に使用する
押圧体の他の実施例の斜視図

【図４】本発明のソルダバンプの平坦化方法の工程を説
明する図

【符号の説明】

１ 押圧体 ２ 押圧面 ３ ヒーター ４ 受け台 ５ 基台 ６ 平衡台 ７ 球体 ８ ネジ ９ 圧縮バネ １０ ネジ孔 １１ 下側窪み １２ 通孔 １３ 上側窪み １４ 位置決め １５ スペーサー １６ スペーサーの開口 Ｄ 多機能デバイス Ｂ ソルダバンプ形成箇所 Ｓ ソルダバンプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所
   にはんだを溶着させてソルダバンプを形成させた後、多
   機能デバイスのソルダバンプ形成箇所以外の部分から押
   圧体の押圧面までを所定の間隔に保ってソルダバンプを
   押圧することを特徴とするソルダバンプの平坦化方法。
2. 【請求項２】 前記ソルダバンプの押圧は、ソルダバン
   プをはんだの溶融温度以下に加熱して行うことを特徴と
   する請求項１記載のソルダバンプの平坦化方法。
3. 【請求項３】 押圧装置のスライドに押圧体が設置され
   ており、また押圧装置のベッドに受け台が設置されてい
   るとともに、押圧体または受け台のどちらか一方の裏面
   中央が球面でピボット保持されていて、しかも受け台上
   の多機能デバイスのソルダバンプ形成箇所以外の部分と
   押圧体間には、その間を所定の間隔に保つことができる
   手段が講じられていることを特徴とするソルダバンプの
   平坦化装置。
4. 【請求項４】 前記所定の間隔に保つ手段は、所定の厚
   さのスペーサーの設置であることを特徴とする請求項３
   記載のソルダバンプの平坦化装置。
5. 【請求項５】 前記所定の間隔に保つ手段は、押圧面に
   所定の深さの溝を刻設した押圧体であることを特徴とす
   る請求項３記載のソルダバンプの平坦化装置。
6. 【請求項６】 前記押圧体には、ヒーターが設置されて
   いることを特徴とする請求項３記載のソルダバンプの平
   坦化装置．