JPH11320180A - はんだボールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来ＢＧＡ、ＣＳＰのような高機能部品のはん
だバンプ形成に使用するはんだボールの製造は、細い線
はんだを一定長に切断し、これを上部が高温となった熱
媒体中で溶融する油中造球法で球状化していた。しかし
ながら、細い線はんだを製造するには多大な手間がかか
るばりでなく、Ｂｉが添加されたはんだは細い線はんだ
にすることができなかった。本発明は、細い線はんだを
用いる必要がなく、しかもＢｉ入りのはんだでも容易に
はんだボールにすることができる方法を提供することに
ある。 【解決手段】粉末はんだを凹面容器中におき、該粉末は
んだを球面体で擦り合わせることにより微小塊を製造す
る。そしてこの微小塊を油中造球法ではんだボールにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小なはんだボー
ルを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子機器が軽薄短小となってきて
いることから、電子機器に使用される電子部品も小型で
多機能化されてきている。電子部品を多機能化するため
には、部品内部にＩＣを組み込み、このＩＣから多数の
リードを引き出さなければならないことから、外部には
できるだけ多数のリードの設置が必要となる。この多機
能化された電子部品としては、ＱＦＰ、ＳＯＩＣのよう
なものがあり、これらの電子部品は部品本体の両側面、
或いは四側面に多数のリードを設置してある。しかしな
がら、ＱＦＰやＳＯＩＣでは本体の側面にリードを設置
するため、設置数に限りがあり、如何にリード間隔を狭
くしてもリードの設置数は精々２００本程度である。従
って、ＱＦＰやＳＯＩＣでは一定以上に小型化、多機能
化ができないものであった。

【０００３】そこで今日では、ＱＦＰやＳＯＩＣよりも
リードを多くしてさらに小型化、多機能化したＢＧＡ
（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉ
ｐｅＳｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等という高機能電子部
品が出現している。これらＢＧＡ、ＣＳＰ等の高機能部
品（以下、高機能部品という）は基板の上面にＩＣが搭
載され、基板の裏面に該ＩＣと接続した点状のリードが
設置されたものである。高機能部品は広面積の基板裏面
に点状のリードを設置したため、リードを多数設置する
ことができ、それだけ小型化が可能であり、また機能的
にも優れたものとなっている。

【０００４】高機能部品をプリント基板に実装するに
は、高機能部品のリードに予めはんだバンプを形成して
おき、該バンプをプリント基板のマウントに合わせて搭
載した後、はんだバンプを溶融させてはんだ付けする。
高機能部品にはんだバンプを形成する方法は、高機能部
品の点状リードにフラックスを塗布し、その上にはんだ
ボールを載置してからリフロー炉のような加熱装置で加
熱してはんだボールを溶融させることにより行われてい
る。

【０００５】高機能部品のはんだバンプ形成に用いるは
んだボールは、転がることによる搭載治具からの転写が
容易であるため多数あるはんだバンプ形成箇所への供給
がしやすいこと、およびはんだの量が一定であるため不
必要に過剰となってブリッジを形成したり、少な過ぎて
はんだ付け不良を起こしたりするようなことがないとい
う優れた特長を有している。従って、今日では高機能部
品のはんだ付けには、はんだボールが大量に使用されて
いる。

【０００６】一般にはんだボールの製造方法は、一定量
のはんだを上部が高温、下部が低温となった油中に投入
し、上部で溶融させると同時にその表面張力で球状化さ
せ、それを下部で冷却する方法（油中造球法という、特
開平７−２５２５１０号）が一般的である。

【０００７】ところで油中造球法では、はんだを溶融し
て、その表面張力で球状化するものであるが、高機能部
品には同一径のはんだボールを供給しなければならない
ため、球状化する前に一定量のはんだが必要である。従
来、一定量のはんだを得るための材料としては、細い線
はんだを作製し、これを一定長に切断したものを用いて
いた。細い線はんだの作製は、先ず円筒状のビレットを
作り、それを押出機で太い中間材（直径約２０mm）にす
る。この中間材を伸線機で順次細い線はんだに伸線する
ものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】高機能部品のはんだバ
ンプ形成用に使用されるはんだボールの直径は、０．
１、０．１５、０．３、０．５、０．７６mm等である
が、直径が０．１mmのはんだボールを製造するには、材
料となる線はんだは直径がやはり０．１mmのものが必要
である。しかしながら、はんだは機械的強度に弱いＰ
ｂ、Ｓｎが主成分であるため、直径が０．１mmのように
線径が極めて細い線はんだを製造するのに非常に手間が
かかていた。つまり伸線機では順次穴径が小さくなった
ダイスに線はんだを通過させて、線はんだを絞りながら
細くしていくものである。従って、機械的強度の弱いは
んだは線径が太いときには低減率を多くして急激に線径
を落とすことができるが、線径が細くなると低減率を多
くすることができないため、多数のダイスを使って少し
ずつ細くしていかなければならない。それ故、はんだボ
ールの材料として線はんだを使用するのは、生産性、経
済性の点で問題のあるものであった。

【０００９】また特殊なはんだ、例えばＳｎ−５８Ｂｉ
（融点：１３９℃）のようなものでは、Ｂｉの脆性のた
め、如何に多数のダイスを使って低減率を少なくしなが
ら伸線を行っても、線はんだが１mm以下になると切断し
てしまうものであった。従って、Ｂｉが含有のはんだで
は、高機能部品用のはんだボールは製造ができなっかっ
たものである。

【００１０】本発明は、製造に手間のかかる線はんだを
用いることなく、また従来製造が不可能と考えられてい
たＢｉ入りのはんだボールでも容易に製造できるという
はんだボールの製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】一般に、はんだ製造業者
は、線はんだ、棒状はんだ、ソルダペースト、はんだボ
ール等各種のはんだを製造しており、はんだボールは前
述のように製造品目の一つである線はんだから製造して
いた。つまりはんだ製造業者では、製品に一つから他の
製品を製造することがある。

【００１２】ところで、はんだ製造業者が製造するソル
ダペーストは、粉末はんだとペースト状フラックスを混
練したものであるが、ソルダペーストに使用する粉末は
んだは粒度が一定の範囲、例えば２０〜５０μｍにない
と、ソルダペーストの印刷塗布や吐出塗布に支障をきた
してきれいに塗布できなくなる。そこで、はんだ製造業
者は製造した粉末はんだを篩で分級して所望の粒度の粉
末はんだだけを得るようにしているが、粉末はんだの製
造時、所望の粒度範囲の粉末はんだは少なく、規格外の
ものが大量に残ってしまうという歩留りの悪いものであ
った。

【００１３】本発明者は、粉末はんだ製造時、ソルダペ
ーストに使用できない規定外の大量の粉末はんだの利用
について鋭意研究を重ねるとともに、粉末はんだは押圧
すると粉末はんだ同士が付着する性質があることに着目
して本発明を完成させた。

【００１４】本発明は、はんだが付着しにくい材料で形
成された凹面容器内に粉末はんだを置いて該粉末はんだ
をはんだの融点以下に加熱するとともに、凹面容器内の
粉末はんだを球面体で擦り合わせてはんだの微少塊を形
成し、その後、該微小塊を溶融して溶融はんだの表面張
力で球状化させることを特徴とするはんだボールの製造
方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明では、粉末はんだを凹面容
器の中で球面体により擦り合わせて微小塊にするとき
に、はんだの溶融温度以下に加熱するものであるが、粉
末はだんだは高温にすると粉末同士の付着が良好とな
る。このときの加熱温度は、はんだの溶融温度以下でな
ければならないが、少なくとも１００℃以上でないと粉
末同士の付着効果は現れない。加熱の方法としては、凹
面容器と球面体を高温雰囲気中に置いてもよいし、また
凹面容器にヒーターを設置して凹面容器だけを加熱する
ようにしてもよい。

【００１６】本発明に使用する凹面容器と球面体は、は
んだが付着しないものでなければならず、この材料とし
ては陶器、天然石、鋳物等が適している。凹面容器とは
内面が乳鉢形状になったものが適当であり、また球面体
とは棒の先端が球面となった乳棒形状が適当である。

【００１７】凹面容器と球面体で微小塊を作るとき、微
小塊の大きさの調整は、凹面容器と球面体の間隔で行
う。該間隔は狭くする程、微小塊は小さくなり、またこ
れを広くする程、微小塊は大きくなる。

【００１８】凹面容器と球面体で作った微小塊を球状化
する方法としては、油中造球法が適しているが、その
他、微小塊を小さな溝の中に入れて不活性雰囲気中で加
熱溶融したり、或いは微小塊を入れた溝内にフラックス
を塗布して加熱溶融したりしてもよい。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明を説明する。図
１は凹面容器と球面体で微小塊を作る工程、図２は微小
塊を油中造球法で球状化する工程の説明図である。

【００２０】本発明に使用する微小塊を製造するする装
置は、凹面容器１と球面体２から成るものである。凹面
容器１の外側にはヒーター３が設置されている。凹面容
器１内には球面体２が図示しないモーターにより矢印Ａ
のように小さい回転範囲で自転するとともに、矢印Ｂの
ように大きい回転範囲で公転し、球面体２が凹面容器１
内全域を隈無く擦ることができるようになっている。

【００２１】また微小塊を球状化のために油中造球法に
用いる装置は円筒体４であり、円筒体の外側上部には密
に、また円筒体の中間部には粗の状態にヒーター５が巻
回されている。円筒体４の上部は開放されていて、下部
にはコック６が設置されている。円筒体４内には、はん
だの溶融温度以上で変質しにくい熱媒体である鉱物油７
が入れられている。

【００２２】ここで上記装置によるはんだボールの製造
方法について説明する。先ず図１に示す微小塊の製造工
程である。凹面容器１のヒーターに通電して凹面容器の
内面を１００℃以上ではんだの溶融温度以下に加熱す
る。そして凹面容器１内に粉末はんだ８を入れ、球面体
２を矢印Ａ、Ｂのように自公転させて球面体２で粉末は
んだを擦りあわせる。このときの凹面容器１と球面体２
の間隔は製造するはんだボールの直径に応じて適宜調整
する。このようにして凹面容器と球面体の刷り合わせ擦
り合わせを行うと微小塊９が大量に得られる。

【００２３】次に図２に示す球状化工程である。上記微
小塊を円筒体４内の鉱物油７中に投入する。円筒体４内
の鉱物油の温度は、上部がはんだの溶融温度以上、中間
部がはんだの溶融温度以下、下部が中間部よりもさらに
低温となっている。投入された微小塊は上部で溶融し、
ここで溶融したはんだの表面張力で球状となる。溶融状
態で球状となったはんだは、中間部と下部で徐々に冷や
され、はんだボール１０となる。このはんだボール１０
を円筒体のコック６を開いて取り出し、溶剤で洗浄する
と清浄なはんだボールとなる。

【００２４】本発明のはんだボールの製造方法におい
て、粉末はんだとしてＳｎ−５８Ｂｉを用い、これを凹
面容器内に入れて凹面容器と球面体で擦り合わせたとこ
ろ、微小塊が大量に製造できた。この微小塊を上部が２
００℃、中間部が１００℃に保たれた円筒体の鉱物油中
に投入して球状化を行ったところ、はんだボールが得ら
れた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、は
んだボールの製造材料として製造に多大な手間のかかる
線はんだを用いなくて済み、またソルダペーストの製造
で規格外の粉末はんだを使用できることから経済的に安
価となるばかりでなく、従来製造が全く不可能と考えら
れていたＢｉ入りのはんだボールも製造できるという汎
用性、生産性、経済性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】凹面容器と球面体で微小塊を作る工程の説明図

【図２】微小塊を油中造球法で球状化する工程の説明図

【符号の説明】

１ 凹面容器 ２ 球面体 ３ ヒーター ４ 円筒体 ５ ヒーター ６ コック ７ 熱媒体 ８ 粉末はんだ ９ 微小塊 １０ はんだボール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだが付着しにくい材料で形成された
   凹面容器内に粉末はんだを置いて該粉末はんだをはんだ
   の融点以下に加熱するとともに、凹面容器内の粉末はん
   だを球面体で擦り合わせてはんだの微少塊を形成し、そ
   の後、該微小塊を溶融して溶融はんだの表面張力で球状
   化させることを特徴とするはんだボールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記微小塊の球状化は、微小塊を上部が
   はんだの溶融温度以上で下部がはんだの溶融温度以下に
   保たれた熱媒体中を上方から通過させて上部の高温域で
   はんだ微小塊を溶融させ、下部の低温域で凝固させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のはんだボールの製造方
   法。