はんだボール搭載方法
【課題】はんだボールを基板に精度良く、かつ効率良く搭載することができるはんだボール搭載方法を提供すること。
【解決手段】ボール振り込み用の開口部ＯＰの配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンＰＡ，ＰＢが形成されたマスク８を用意し、このマスク８上の開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから、配線基板１の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、その選択された開口パターンＰＡまたはＰＢを用いて、当該開口部ＯＰからパッド３Ｐ上にはんだボール９を振り込むようにして搭載する。
【解決手段】ボール振り込み用の開口部ＯＰの配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンＰＡ，ＰＢが形成されたマスク８を用意し、このマスク８上の開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから、配線基板１の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、その選択された開口パターンＰＡまたはＰＢを用いて、当該開口部ＯＰからパッド３Ｐ上にはんだボール９を振り込むようにして搭載する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上にバンプ形成するためのはんだボールを搭載する技術に係り、特に、ボール搭載用マスクを用いてマイクロボール（微細なはんだボール）を基板に搭載するはんだボール搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯端末等に代表される電子機器は小型化・薄型化が急速に進んでおり、これに伴い、これらの電子機器に搭載される半導体装置等の電子部品も小型化・薄型化が要求されている。その一方で、これらの電子部品は高密度化が進んでおり、その外部接続端子の個数も増大する傾向にある。
【０００３】
このような要求に応える電子部品の実装方法として、はんだボールを外部接続端子として用い、これを基板に対してフリップチップ実装する方法が広く用いられるようになってきている。この方法は、電子部品が実装される基板に設けられた電極（パッド）に予めはんだボールを搭載しておき、電子部品の実装時にこのはんだボールを溶融させて基板上の電極（パッド）に直接接合するものである。
【０００４】
このため、フリップチップ実装方法を用いる場合には、電子部品が実装される基板に予めはんだボールを搭載しておく必要があり、そのための手段としてボール搭載機が使用されている。従来のボール搭載機を使用してはんだボールを基板に搭載する場合、その典型的な方法として、先ず基板上ではんだボールが搭載される電極（パッド）上にフラックスを被着させ、次にこのフラックス上にはんだボールを搭載（仮止め）した後、このはんだボールをリフローにより溶融させて電極（パッド）に接合する方法が用いられる。フラックス上にはんだボールを搭載する際には、所要の箇所に開口部が形成されたメタルマスクを用いて、当該開口部からはんだボールを振り込むようにして搭載する。
【０００５】
かかる従来技術に関連する技術として、例えば、特許文献１に記載されたはんだボール搭載方法がある。この文献に開示された方法では、基板上の電極と対応する位置に第１の開口部を有すると共にマスク配設位置に第２の開口部を有するソルダレジストを基板に形成し、第２の開口部にソルダレジストとほぼ同一の厚さのフラックス用マスクを配設して第１の開口部内にフラックスを充填し、フラックス用マスクを取り外した後、ボール搭載用マスクをその支持部が第２の開口部に位置するよう基板に配設し、このボール搭載用マスクを用いて電極上のフラックス上にはんだボールを搭載し、このボール搭載用マスクを取り外した後、加熱処理してはんだボールを電極に接合している。
【０００６】
また、これに関連する他の技術は特許文献２に記載されている。この文献に開示された方法では、基板の電極上にフラックスを配設し、さらにその上に配設したボール搭載用マスクを用いてボール振込み開口部からはんだボールを振り込んで電極に搭載した後、ボール搭載用マスクを配設した状態のままではんだボールの搭載状態を検査し、その検査結果に基づき、はんだボールの未搭載個数が既定未搭載個数より多いと判断された場合には上記のボール搭載用マスクを用いて未搭載位置にはんだボールを振り込み、未搭載個数が既定未搭載個数より少ないと判断された場合には未搭載の電極に個別にはんだボールを搭載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１０８９０８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように従来のはんだボール搭載方法では、基板の電極（パッド）上にフラックスを被着させた後、そのパッドの位置に対応する部分に開口部（ボール振り込み開口）が形成されたメタルマスクを用いて、フラックス上にはんだボールを搭載している。この場合、はんだボールを搭載する基板自体は、熱履歴等に起因して若干の伸び縮みが発生していることがある。この「基板の伸び縮み」は、基板の位置合わせの際に利用するアライメントマークの位置（例えば、基板上の所定の２箇所に設けられた各アライメントマークの位置の間隔）から求めることができる。
【０００９】
この基板の伸び縮みが予め定めた設計値の許容誤差範囲内に収まっていれば、上記の方法においてメタルマスクを基板から取り外したときに、各はんだボールはそれぞれ対応するパッドの位置に搭載されるので、特に問題は生じない。
【００１０】
しかしながら、基板の伸び縮みが設計値の許容誤差範囲内に収まっていない場合、メタルマスクに設けた開口部（ボール振り込み開口）の位置と基板上の対応するパッドの位置とが実質的に一致しないため、はんだボールの搭載時にその振り込み位置がずれることになる。このため、上記の方法においてメタルマスクを基板から取り外したときに、はんだボールが規定の位置に搭載されず、ミッシング（パッド上にボールが搭載されていない状態）やダブルボール（１つのパッド上に２個のボールが搭載された状態）などの不良が発生してしまう。つまり、はんだボールをパッド上に精度良く搭載できないという問題があった。
【００１１】
また、基板の伸び縮みが設計値の許容誤差範囲内に収まっていない場合、その基板の伸び縮みの度合いに合わせてメタルマスクを用意する必要があるが、ロット内の基板間で伸び縮みの度合いにばらつきがあると、メタルマスクを個別に用意して別々にボール搭載を行う必要がある。つまり、ボール搭載機において段取り替え（それまで使用していたメタルマスクを基板から取り外し、対象とする基板の伸び縮みの度合いに合わせた開口部（ボール振り込み開口）を有するメタルマスクを基板上に再配置すること）が必要となり、そのための作業が煩雑であり、また、その分の工数も増えるため、ボール搭載処理を効率良く行うことができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、はんだボールを基板に精度良く、かつ効率良く搭載することができるはんだボール搭載方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、配線基板において最外層の絶縁層から露出するパッド上にはんだボールを搭載する方法であって、ボール振り込み用の開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンが形成されたマスクを用意し、前記複数の開口パターンのうちから、前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、該選択された開口パターンを用いて、当該開口部から前記パッド上にはんだボールを振り込むようにして搭載することを特徴とするはんだボール搭載方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るはんだボール搭載方法によれば、ボール振り込み用のマスク上に開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンを配置しておき、はんだボール搭載の対象とする配線基板の伸び縮みの度合いに応じて、複数の開口パターンのうちから選択した最適な開口パターンを用いてはんだボールをパッド上に振り込み、搭載している。
【００１５】
つまり、配線基板の伸び縮みの度合いに合わせた開口部の配置間隔を有した開口パターンを使用しているので、この開口部（ボール振り込み開口）の位置と基板上の対応するパッドの位置とが実質的に一致し、はんだボールの搭載時にその振り込み位置がずれることはない。これにより、はんだボールは規定の位置に搭載され、従来技術に見られたようなミッシング等の不良は発生しない。つまり、はんだボールをパッド上に精度良く搭載することが可能となる。
【００１６】
また、１枚のボール振り込み用のマスク上に配置された複数の開口パターンを選択的に使用できるので、従来技術に見られたような段取り替えを必要とせず、精度の良いはんだボール搭載を効率良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るはんだボール搭載方法を説明するための工程（その１）を示す図である。
【図２】図１の工程に続く工程（その２）を示す図である。
【図３】図２の工程に続く工程（その３）を示す図である。
【図４】図３の工程に続く工程（その４）を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るはんだボール搭載方法において使用するボール搭載用マスクの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係るはんだボール搭載方法を処理手順に沿って説明するための工程を断面図（一部は平面図）の形態で示したものである。また、最終工程を示す図４（ｃ）は、本実施形態に係るはんだボール搭載方法を用いて作製されたボール搭載基板（製品としての配線基板）の構成を示している。
【００２０】
先ず、ボール搭載基板の構成について説明する。図４（ｃ）に示すように、本実施形態のボール搭載基板１０において、２は基板本体を構成する樹脂基板、３は樹脂基板２の両面（図示の例では、片面のみ表示）に所要の形状にパターニング形成された配線層、４は配線層３の所要の箇所に画定されたパッド３Ｐの部分を露出させて配線層３を覆うように形成された保護膜としてのソルダレジスト層（最外層の絶縁層）、９はパッド３Ｐに接合された外部接続端子としてのはんだボール（バンプ化されたはんだボール）を示す。
【００２１】
樹脂基板２の形態としては、少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、その配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。樹脂基板２の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。本発明を特徴付ける部分ではないので詳細な図示は省略するが、樹脂基板２の内部に配線層が形成されている形態の場合には、基板内部で絶縁層を介在させて形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビアホール（に充填された導体：ビア）を介して最表層の各配線層が電気的に接続されている。この形態の基板としては、例えば、ビルドアップ法を用いて形成され得る多層構造の配線基板がある。一方、樹脂基板２の内部に配線層が形成されていない形態の場合には、この樹脂基板２の所要の箇所に適宜形成されたスルーホール（に充填された導体）を介して最表層の各配線層が相互に電気的に接続されている。
【００２２】
ソルダレジスト層４は、はんだ付けを行う際（はんだボール９を接合する際のリフロー時）に溶融したはんだが隣り合うパッド３Ｐ間でショートするのを防ぐために設けられている。例えば、印刷法やシート状のソルダレジストをラミネートする方法等を用いて、基板本体（樹脂基板２）上に所要の厚さで形成されている。また、外部接続端子（はんだボール９）の材料としては、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系の共晶はんだや、Ｓｎ／銀（Ａｇ）／銅（Ｃｕ）等の鉛フリーはんだなどが用いられる。
【００２３】
次に、本実施形態のはんだボール搭載方法について、その処理工程の一例を示す図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
先ず最初の工程では（図１（ａ）参照）、はんだボールを搭載する前の状態にある配線基板１を用意する。すなわち、基板本体を構成する樹脂基板２の両面（図示の例では、片面のみ表示）に所要の形状にパターニング形成された配線層３を有し、その配線層３の所要の箇所に画定されたパッド３Ｐの部分を露出させて配線層３を覆うように形成されたソルダレジスト層４を備えた配線基板１を作製する。
【００２５】
樹脂基板２の形態としては、上述したように少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、その配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。例えば、ビルドアップ法を用いた多層構造の配線基板を利用することができる。これは、ベース基材としてのコア基板を中心としてその両面に、絶縁層の形成、絶縁層におけるビアホールの形成、ビアホールの内部を含めた配線パターン（配線層）の形成を順次繰り返して積み上げていくものである。絶縁層の材料としてはエポキシ系樹脂が用いられ、配線層の材料としては銅（Ｃｕ）が用いられる。かかるプロセスを経て形成された最表層の配線層３は、基板内部の所要箇所に適宜形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビア（導体）を介して電気的に接続されている。
【００２６】
さらに樹脂基板２の両面に、それぞれ配線層３の所要の箇所に画定されるパッド３Ｐの部分を露出させる開口部５を備えたソルダレジスト層４を形成する。例えば、感光性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等を樹脂基板２及び配線層３上に塗布し、それぞれ樹脂層を所要の形状（パッド３Ｐの部分を除いた形状）にパターニングすることにより、図示のように所要の箇所に開口部５を備えたソルダレジスト層４を形成することができる。
【００２７】
さらに、このソルダレジスト層４の開口部５から露出するパッド３Ｐの表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきをこの順に施しておくのが望ましい。これは、外部接続端子（はんだボール）を接合した時のコンタクト性を良くするためと、Ａｕめっき層とパッド３Ｐを構成するＣｕ層との密着性を高め、ＣｕがＡｕめっき層中へ拡散するのを防止するためである。これによって、図１（ａ）に示すように所要の配線基板１（はんだボールを搭載する前の状態にある基板）が作製されたことになる。
【００２８】
この配線基板１は、本実施形態では図１（ｃ）に示すように、８個取りの基板（製品としての配線基板が８個取れる基板）の形態を有しており、例えば、１５０ｍｍ×３４０ｍｍの大きさを有している。この８個取りの基板１上には、図示のようにその周辺部分（配線が形成されていない領域）において対角線方向に位置する２箇所に、それぞれアライメントマークＡ１，Ａ２が設けられている。アライメントマークＡ１，Ａ２は、例えば、最表層の配線層３を形成する際にその一部分をランド状にパターニングすることで、形成することができる。各アライメントマークＡ１，Ａ２は、後述するように各マークＡ１，Ａ２の位置座標から当該基板１の伸び縮みを算出する際に利用される。
【００２９】
次の工程では（図１（ｂ）参照）、基板１のソルダレジスト層４上に、このソルダレジスト層４に設けられた開口部５とほぼ同じ大きさの開口部がパターン形成されたフラックス用マスク６を配置し、このフラックス用マスク６を用いてパッド３Ｐ上の開口部内にフラックス７を充填する。フラックス用マスク６は金属製のマスクであり、例えば、ニッケル（Ｎｉ）の電鋳やＳＵＳ（ステンレス鋼板）のエッチング等により、所要の開口部を有するマスク６を作製することができる。このマスク６を用いてフラックス７を充填する方法としては、例えば、印刷法を用いることができる。
【００３０】
このようにしてフラックス７の充填処理が終了すると、フラックス用マスク６は基板１上から取り外される。
【００３１】
次の工程では（図１（ｃ）参照）、ボール搭載機に装備されたカメラ２０を用いて、ボール搭載対象の基板（８個取りの基板１）に設けられたアライメントマークＡ１，Ａ２をそれぞれ読み込む。さらに、ボール搭載機に装備されたＭＰＵ等の演算装置（図示せず）を用いて、カメラ２０で読み込んだ基板１上の２つのアライメントマークＡ１，Ａ２の位置座標から、マークＡ１，Ａ２の間隔（すなわち、基板１の伸び縮み）を算出する。その算出された「伸び縮み」データは、演算装置内のメモリに一時格納される。
【００３２】
次の工程では（図２（ａ）参照）、先ず、本発明を特徴付けるボール搭載用マスク８を用意する。このボール搭載用マスク８は、本実施形態では、図示のように２つの開口パターンＰＡ及びＰＢを有している。各開口パターンＰＡ，ＰＢは、ボール振り込み開口（図２（ｂ）においてＯＰで示す箇所）の配置間隔が僅かに異なるように（つまり、パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成されている。ボール振り込み開口の径は、例えば、９０μｍ程度の大きさに選定されている。そして、開口パターンＰＡの周辺部分及び開口パターンＰＢの周辺部分には、それぞれ対角線方向に位置する２箇所に、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２、及びＢＭ１，ＢＭ２が設けられている。これらの各マークＡＭ１，ＡＭ２，ＢＭ１，ＢＭ２は、ボール振り込み開口と同様に開口部の形態を有している。ボール搭載用マスク８は、上記のフラックス用マスク６と同様に金属製のマスク（メタルマスク）であり、同様の方法で作製することができる。
【００３３】
このようにして用意されたボール搭載用マスク８に対し、図１（ｃ）の工程で行った処理と同様にしてカメラ２０を用いて、マスク８上の開口パターンＰＡのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２、及び開口パターンＰＢのアライメントマークＢＭ１，ＢＭ２を読み込む。さらに、演算装置（図示せず）を用いて、カメラ２０で読み込んだマスク８上の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の位置座標から、それぞれマークＡＭ１，ＡＭ２の間隔及びマークＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出する。その算出された「マーク間隔」データは、上記の「伸び縮み」データと同様に、演算装置内のメモリに一時格納される。
【００３４】
さらに、演算装置内において、メモリに一時格納しておいた「伸び縮み」データ（基板１の「マーク間隔」データ）とマスク８上の各開口パターンＰＡ，ＰＢの「マーク間隔」データとを比較し、その比較結果に基づいて、各開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから最適な開口パターン（すなわち、基板１の伸び縮みの度合いに適合するボール振り込み開口の配置間隔を有したパターン）を自動選択する。
【００３５】
なお、本実施形態では、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔（基板１の伸び縮み）を算出した後に（図１（ｃ））、ボール搭載用マスク８を用意し、このマスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出しているが（図２（ａ））、必ずしもこの順序に限定する必要はない。各処理手順の内容からわかるように、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔（基板１の伸び縮み）の算出処理は、ボール搭載用マスク８を用意し、このマスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出した後（つまり、上記の比較処理の直前の段階）に、行ってもよい。
【００３６】
また、マスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔は、予め算出して演算装置内のメモリに格納しておき、複数の基板１の「マーク間隔」データとの比較に適宜利用してもよい。つまり、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔を算出する毎に、マスク８のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔の算出を行わなくてもよい。
【００３７】
次の工程では（図２（ｂ）参照）、基板１上にボール搭載用マスク８を載せる。すなわち、前の工程で選択されたマスク８上の最適な開口パターンＰＡまたはＰＢを、当該開口パターンの開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の位置をパッド３Ｐ上のフラックス７の位置に合わせて、基板１上のソルダレジスト層４に密着させる。
【００３８】
次の工程では（図２（ｃ）参照）、ボール搭載用マスク８の開口部（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢのボール振り込み開口ＯＰ）にはんだボール９を振り込むためのカップ（ボール供給用カップ）２１を、ボール搭載機に装備された移動機構（図示せず）により、基板１のマスク８が配置されている側の面の上方に移動する。このボール供給用カップ２１は吸着機構（図示せず）に結合されており、この吸着機構により図中矢印で示すようにカップ２１内の空気を吸気することで（吸着「オン」状態）、カップ２１の内壁面上にはんだボール９が吸着保持されるようになっている。
【００３９】
次の工程では（図３（ａ）参照）、吸着機構によりカップ２１内の空気の吸気を止めて吸着「オフ」状態とし、カップ２１の内壁面上に吸着保持していたはんだボール９を基板１上に落下させる。これにより、ボール搭載用マスク８（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢ）の開口部内にはんだボール９が振り込まれ、当該開口部内のフラックス７上に搭載（仮止め）される。また、マスク８の開口部内に振り込まれずに外に溢れ出たはんだボール９は、図示のようにマスク８上に散乱する。
【００４０】
なお、本実施形態では、ボール供給用カップ２１を用いてはんだボール９の振り込みを行っているが、カップ２１を使用することで、以下のメリットがある。すなわち、本実施形態では、図２（ａ）に示したように１枚のボール搭載用マスク８上に２種類の開口パターンＰＡ，ＰＢが近接して設けられており、選択された開口パターン（例えば、開口パターンＰＡ）をはんだボール９の振り込みに使用しているときは、選択されていない他の開口パターン（この場合、開口パターンＰＢ）の開口部にはんだボール９が振り込まれるのを防止する必要がある。はんだボールの振り込み方法としては、他にスキージを用いる方法があるが、この方法では、２種類の開口パターンＰＡ，ＰＢが近接していることに起因して、選択されていない方の開口パターンの開口部にもはんだボールが振り込まれる可能性が高い。これに対し、本実施形態のように振り込みエリアが限定されたカップ２１を使用することで、かかる不都合は解消することができる。
【００４１】
次の工程では（図３（ｂ）参照）、カップ２１を吸着「オフ」状態としたままで、ボール搭載機に装備された移動機構（図示せず）により、基板１上のマスク８の上端の位置まで下降させる。
【００４２】
次の工程では（図３（ｃ）参照）、カップ２１を吸着「オン」状態とし、マスク８上に散乱した不要なはんだボール９を吸引する（カップ２１の内壁面上にはんだボール９を吸着保持する）。このとき、ボール搭載用マスク８（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢ）の開口部に振り込まれたはんだボール９は、粘着力のあるフラックス７上に仮止めされているので、カップ２１側に吸着されることはない。
【００４３】
次の工程では（図４（ａ）参照）、不要なはんだボール９を吸引したカップ２１を、移動機構により上昇させて、基板１から遠ざける。
【００４４】
次の工程では（図４（ｂ）参照）、ボール搭載用マスク８を基板１から取り外す。
【００４５】
最後の工程では（図４（ｃ）参照）、基板１のパッド３Ｐ（フラックス７）上に搭載されたはんだボール９を、リフローにより溶融させてパッド３Ｐに接合する。その際、フラックス７は、リフローの際の熱により気化する。これにより、図示のようにボール搭載基板（製品としての配線基板）１０が作製されたことになる。
【００４６】
なお、上述した図２（ｃ）及び図３（ａ）の工程では、カップ２１の内壁面上に吸着保持していたはんだボール９を、基板１のマスク８が配置されている側の面の上方の位置から落下させているが、更に確実にはんだボール９の不要箇所への振り込みを防止する場合には、カップ２１を基板１上のマスク８の上端の位置まで下降させた後、吸着「オフ」状態としてはんだボール９を落下させるようにしてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るはんだボール搭載方法によれば（図１〜図４参照）、ボール搭載マスク８上に開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成された複数の開口パターンＰＡ，ＰＢを配置しておき、はんだボール９を搭載する対象となる基板１の伸び縮みの度合いに応じて、各開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから選択した最適な開口パターンＰＡまたはＰＢを用いて、はんだボール９を当該開口部から露出するパッド３Ｐ上に振り込むようにして搭載している。
【００４８】
つまり、基板１の伸び縮みの度合いに合わせた開口部の配置間隔を有した開口パターンＰＡまたはＰＢを使用しているので、この開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の位置と基板１上の対応するパッド３Ｐの位置とが実質的に一致し、はんだボール９の振り込み時にその振り込み位置がずれることはない。これにより、はんだボール９は規定の位置に振り込まれ（搭載され）、従来技術に見られたようなミッシングやダブルボール等の不良は発生しない。その結果、はんだボール９をパッド３Ｐ上に精度良く搭載することが可能となる。
【００４９】
また、１枚のボール搭載マスク８上に配置された複数の開口パターンＰＡ，ＰＢを選択的に使用できるので、従来技術に見られたような段取り替えを必要とせず、精度の良いはんだボール搭載を効率良く行うことができる。
【００５０】
上述した実施形態では、ボール搭載用マスク８上に２つの異なる開口パターンＰＡ，ＰＢが形成されている場合を例にとって説明したが、本発明の要旨（ボール搭載用マスク上に複数の開口パターンを用意し、配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択して、はんだボール搭載を行うこと）からも明らかなように、ボール搭載用マスク８上に用意する開口パターンの数が２つに限定されないことはもちろんであり、３つ以上であってもよい。ただし、各開口パターンは、それぞれボール振り込み開口の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成されている必要がある。
【００５１】
また、上述した実施形態では、同じ品種の配線基板（８個取りの基板１）についてはんだボール搭載を行う場合を例にとって説明したが、本発明の要旨からも明らかなように、異なる品種の配線基板についてはんだボール搭載を行う場合にも本発明は同様に適用することが可能である。
【００５２】
図５は、その場合に使用するボール搭載用マスクの一例を示したものである。このボール搭載用マスク８Ａは、図示のように２つの開口パターンＰＣ及びＰＤを有しており、各開口パターンＰＣ，ＰＤは、それぞれ８個取りの基板及び１５個取りの基板に対してはんだボール搭載を行う場合に使用される。図２（ａ）に示したボール搭載用マスク８の形態と同様に、これら開口パターンＰＣ，ＰＤのそれぞれの周辺部分には、それぞれ対角線方向に位置する２箇所に、アライメントマークＣＭ１，ＣＭ２、及びＤＭ１，ＤＭ２が設けられている。これらアライメントマークＣＭ１，ＣＭ２，ＤＭ１，ＤＭ２の利用態様については、上述した実施形態の場合と同じである。
【００５３】
さらに、図５に示すボール搭載用マスク８Ａにおいては、一方の開口パターンＰＤの周辺部分に品種識別マークＤＦＭが設けられており、この品種識別マークＤＦＭをカメラ２０で読み込むことにより、ボール搭載対象の基板が「８個取り」の基板なのか、「１５個取り」の基板なのかを判別できるようにしている。図示の例では、品種識別マークＤＦＭを一方の開口パターンＰＤの周辺部分にのみ設けているが、必ずしも一方の開口パターンにのみ設ける必要はなく、両方の開口パターンＰＣ，ＰＤにそれぞれ異なる品種識別マークを設けてもよい。
【００５４】
このようなボール搭載用マスク８Ａを使用することで、上述した実施形態の場合と同様に、ボール搭載機において段取り替えを必要とすることなく、２品種の配線基板についてはんだボール搭載を行うことができる。
【００５５】
なお、図５には特に示していないが、各品種毎の開口パターンＰＣ，ＰＤにそれぞれ対応させて、それぞれボール振り込み開口の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成された複数の開口パターンを形成するようにしてもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態では、はんだボール搭載の対象とする基板の形態として樹脂基板２を使用した場合を例にとって説明したが、基板の形態がこれに限定されないことはもちろんである。例えば、ウエハレベルパッケージにおいて用いられているようなシリコン基板の形態であってもよい。この形態の場合には、上記の配線層３の所要の箇所に画定されるパッド３Ｐの代わりに、シリコン（Ｓｉ）基板上にアルミニウム（Ａｌ）の電極パッドが設けられ、上記のソルダレジスト層４の代わりに、ＳｉＯ２ 、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等からなるパッシベーション膜が設けられる。あるいは、別の形態としてセラミック基板を使用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…配線基板（はんだボール搭載の対象とする基板）、
２…樹脂基板（基板本体）、
３…配線層、
３Ｐ…パッド、
４…ソルダレジスト層（絶縁層／保護膜）、
６…フラックス用マスク、
７…フラックス、
８，８Ａ…ボール搭載用マスク、
９…はんだボール、
１０…ボール搭載基板（製品としての配線基板）、
２０…カメラ、
２１…ボール供給用カップ、
Ａ１，Ａ２，ＡＭ１，ＡＭ２，ＢＭ１，ＢＭ２，ＣＭ１，ＣＭ２，ＤＭ１，ＤＭ２…アライメントマーク、
ＤＦＭ…品種識別マーク、
ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ…開口パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上にバンプ形成するためのはんだボールを搭載する技術に係り、特に、ボール搭載用マスクを用いてマイクロボール（微細なはんだボール）を基板に搭載するはんだボール搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯端末等に代表される電子機器は小型化・薄型化が急速に進んでおり、これに伴い、これらの電子機器に搭載される半導体装置等の電子部品も小型化・薄型化が要求されている。その一方で、これらの電子部品は高密度化が進んでおり、その外部接続端子の個数も増大する傾向にある。
【０００３】
このような要求に応える電子部品の実装方法として、はんだボールを外部接続端子として用い、これを基板に対してフリップチップ実装する方法が広く用いられるようになってきている。この方法は、電子部品が実装される基板に設けられた電極（パッド）に予めはんだボールを搭載しておき、電子部品の実装時にこのはんだボールを溶融させて基板上の電極（パッド）に直接接合するものである。
【０００４】
このため、フリップチップ実装方法を用いる場合には、電子部品が実装される基板に予めはんだボールを搭載しておく必要があり、そのための手段としてボール搭載機が使用されている。従来のボール搭載機を使用してはんだボールを基板に搭載する場合、その典型的な方法として、先ず基板上ではんだボールが搭載される電極（パッド）上にフラックスを被着させ、次にこのフラックス上にはんだボールを搭載（仮止め）した後、このはんだボールをリフローにより溶融させて電極（パッド）に接合する方法が用いられる。フラックス上にはんだボールを搭載する際には、所要の箇所に開口部が形成されたメタルマスクを用いて、当該開口部からはんだボールを振り込むようにして搭載する。
【０００５】
かかる従来技術に関連する技術として、例えば、特許文献１に記載されたはんだボール搭載方法がある。この文献に開示された方法では、基板上の電極と対応する位置に第１の開口部を有すると共にマスク配設位置に第２の開口部を有するソルダレジストを基板に形成し、第２の開口部にソルダレジストとほぼ同一の厚さのフラックス用マスクを配設して第１の開口部内にフラックスを充填し、フラックス用マスクを取り外した後、ボール搭載用マスクをその支持部が第２の開口部に位置するよう基板に配設し、このボール搭載用マスクを用いて電極上のフラックス上にはんだボールを搭載し、このボール搭載用マスクを取り外した後、加熱処理してはんだボールを電極に接合している。
【０００６】
また、これに関連する他の技術は特許文献２に記載されている。この文献に開示された方法では、基板の電極上にフラックスを配設し、さらにその上に配設したボール搭載用マスクを用いてボール振込み開口部からはんだボールを振り込んで電極に搭載した後、ボール搭載用マスクを配設した状態のままではんだボールの搭載状態を検査し、その検査結果に基づき、はんだボールの未搭載個数が既定未搭載個数より多いと判断された場合には上記のボール搭載用マスクを用いて未搭載位置にはんだボールを振り込み、未搭載個数が既定未搭載個数より少ないと判断された場合には未搭載の電極に個別にはんだボールを搭載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１０８９０８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように従来のはんだボール搭載方法では、基板の電極（パッド）上にフラックスを被着させた後、そのパッドの位置に対応する部分に開口部（ボール振り込み開口）が形成されたメタルマスクを用いて、フラックス上にはんだボールを搭載している。この場合、はんだボールを搭載する基板自体は、熱履歴等に起因して若干の伸び縮みが発生していることがある。この「基板の伸び縮み」は、基板の位置合わせの際に利用するアライメントマークの位置（例えば、基板上の所定の２箇所に設けられた各アライメントマークの位置の間隔）から求めることができる。
【０００９】
この基板の伸び縮みが予め定めた設計値の許容誤差範囲内に収まっていれば、上記の方法においてメタルマスクを基板から取り外したときに、各はんだボールはそれぞれ対応するパッドの位置に搭載されるので、特に問題は生じない。
【００１０】
しかしながら、基板の伸び縮みが設計値の許容誤差範囲内に収まっていない場合、メタルマスクに設けた開口部（ボール振り込み開口）の位置と基板上の対応するパッドの位置とが実質的に一致しないため、はんだボールの搭載時にその振り込み位置がずれることになる。このため、上記の方法においてメタルマスクを基板から取り外したときに、はんだボールが規定の位置に搭載されず、ミッシング（パッド上にボールが搭載されていない状態）やダブルボール（１つのパッド上に２個のボールが搭載された状態）などの不良が発生してしまう。つまり、はんだボールをパッド上に精度良く搭載できないという問題があった。
【００１１】
また、基板の伸び縮みが設計値の許容誤差範囲内に収まっていない場合、その基板の伸び縮みの度合いに合わせてメタルマスクを用意する必要があるが、ロット内の基板間で伸び縮みの度合いにばらつきがあると、メタルマスクを個別に用意して別々にボール搭載を行う必要がある。つまり、ボール搭載機において段取り替え（それまで使用していたメタルマスクを基板から取り外し、対象とする基板の伸び縮みの度合いに合わせた開口部（ボール振り込み開口）を有するメタルマスクを基板上に再配置すること）が必要となり、そのための作業が煩雑であり、また、その分の工数も増えるため、ボール搭載処理を効率良く行うことができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、はんだボールを基板に精度良く、かつ効率良く搭載することができるはんだボール搭載方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、配線基板において最外層の絶縁層から露出するパッド上にはんだボールを搭載する方法であって、ボール振り込み用の開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンが形成されたマスクを用意し、前記複数の開口パターンのうちから、前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、該選択された開口パターンを用いて、当該開口部から前記パッド上にはんだボールを振り込むようにして搭載することを特徴とするはんだボール搭載方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るはんだボール搭載方法によれば、ボール振り込み用のマスク上に開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンを配置しておき、はんだボール搭載の対象とする配線基板の伸び縮みの度合いに応じて、複数の開口パターンのうちから選択した最適な開口パターンを用いてはんだボールをパッド上に振り込み、搭載している。
【００１５】
つまり、配線基板の伸び縮みの度合いに合わせた開口部の配置間隔を有した開口パターンを使用しているので、この開口部（ボール振り込み開口）の位置と基板上の対応するパッドの位置とが実質的に一致し、はんだボールの搭載時にその振り込み位置がずれることはない。これにより、はんだボールは規定の位置に搭載され、従来技術に見られたようなミッシング等の不良は発生しない。つまり、はんだボールをパッド上に精度良く搭載することが可能となる。
【００１６】
また、１枚のボール振り込み用のマスク上に配置された複数の開口パターンを選択的に使用できるので、従来技術に見られたような段取り替えを必要とせず、精度の良いはんだボール搭載を効率良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るはんだボール搭載方法を説明するための工程（その１）を示す図である。
【図２】図１の工程に続く工程（その２）を示す図である。
【図３】図２の工程に続く工程（その３）を示す図である。
【図４】図３の工程に続く工程（その４）を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るはんだボール搭載方法において使用するボール搭載用マスクの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係るはんだボール搭載方法を処理手順に沿って説明するための工程を断面図（一部は平面図）の形態で示したものである。また、最終工程を示す図４（ｃ）は、本実施形態に係るはんだボール搭載方法を用いて作製されたボール搭載基板（製品としての配線基板）の構成を示している。
【００２０】
先ず、ボール搭載基板の構成について説明する。図４（ｃ）に示すように、本実施形態のボール搭載基板１０において、２は基板本体を構成する樹脂基板、３は樹脂基板２の両面（図示の例では、片面のみ表示）に所要の形状にパターニング形成された配線層、４は配線層３の所要の箇所に画定されたパッド３Ｐの部分を露出させて配線層３を覆うように形成された保護膜としてのソルダレジスト層（最外層の絶縁層）、９はパッド３Ｐに接合された外部接続端子としてのはんだボール（バンプ化されたはんだボール）を示す。
【００２１】
樹脂基板２の形態としては、少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、その配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。樹脂基板２の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。本発明を特徴付ける部分ではないので詳細な図示は省略するが、樹脂基板２の内部に配線層が形成されている形態の場合には、基板内部で絶縁層を介在させて形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビアホール（に充填された導体：ビア）を介して最表層の各配線層が電気的に接続されている。この形態の基板としては、例えば、ビルドアップ法を用いて形成され得る多層構造の配線基板がある。一方、樹脂基板２の内部に配線層が形成されていない形態の場合には、この樹脂基板２の所要の箇所に適宜形成されたスルーホール（に充填された導体）を介して最表層の各配線層が相互に電気的に接続されている。
【００２２】
ソルダレジスト層４は、はんだ付けを行う際（はんだボール９を接合する際のリフロー時）に溶融したはんだが隣り合うパッド３Ｐ間でショートするのを防ぐために設けられている。例えば、印刷法やシート状のソルダレジストをラミネートする方法等を用いて、基板本体（樹脂基板２）上に所要の厚さで形成されている。また、外部接続端子（はんだボール９）の材料としては、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系の共晶はんだや、Ｓｎ／銀（Ａｇ）／銅（Ｃｕ）等の鉛フリーはんだなどが用いられる。
【００２３】
次に、本実施形態のはんだボール搭載方法について、その処理工程の一例を示す図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２４】
先ず最初の工程では（図１（ａ）参照）、はんだボールを搭載する前の状態にある配線基板１を用意する。すなわち、基板本体を構成する樹脂基板２の両面（図示の例では、片面のみ表示）に所要の形状にパターニング形成された配線層３を有し、その配線層３の所要の箇所に画定されたパッド３Ｐの部分を露出させて配線層３を覆うように形成されたソルダレジスト層４を備えた配線基板１を作製する。
【００２５】
樹脂基板２の形態としては、上述したように少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、その配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。例えば、ビルドアップ法を用いた多層構造の配線基板を利用することができる。これは、ベース基材としてのコア基板を中心としてその両面に、絶縁層の形成、絶縁層におけるビアホールの形成、ビアホールの内部を含めた配線パターン（配線層）の形成を順次繰り返して積み上げていくものである。絶縁層の材料としてはエポキシ系樹脂が用いられ、配線層の材料としては銅（Ｃｕ）が用いられる。かかるプロセスを経て形成された最表層の配線層３は、基板内部の所要箇所に適宜形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビア（導体）を介して電気的に接続されている。
【００２６】
さらに樹脂基板２の両面に、それぞれ配線層３の所要の箇所に画定されるパッド３Ｐの部分を露出させる開口部５を備えたソルダレジスト層４を形成する。例えば、感光性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等を樹脂基板２及び配線層３上に塗布し、それぞれ樹脂層を所要の形状（パッド３Ｐの部分を除いた形状）にパターニングすることにより、図示のように所要の箇所に開口部５を備えたソルダレジスト層４を形成することができる。
【００２７】
さらに、このソルダレジスト層４の開口部５から露出するパッド３Ｐの表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきをこの順に施しておくのが望ましい。これは、外部接続端子（はんだボール）を接合した時のコンタクト性を良くするためと、Ａｕめっき層とパッド３Ｐを構成するＣｕ層との密着性を高め、ＣｕがＡｕめっき層中へ拡散するのを防止するためである。これによって、図１（ａ）に示すように所要の配線基板１（はんだボールを搭載する前の状態にある基板）が作製されたことになる。
【００２８】
この配線基板１は、本実施形態では図１（ｃ）に示すように、８個取りの基板（製品としての配線基板が８個取れる基板）の形態を有しており、例えば、１５０ｍｍ×３４０ｍｍの大きさを有している。この８個取りの基板１上には、図示のようにその周辺部分（配線が形成されていない領域）において対角線方向に位置する２箇所に、それぞれアライメントマークＡ１，Ａ２が設けられている。アライメントマークＡ１，Ａ２は、例えば、最表層の配線層３を形成する際にその一部分をランド状にパターニングすることで、形成することができる。各アライメントマークＡ１，Ａ２は、後述するように各マークＡ１，Ａ２の位置座標から当該基板１の伸び縮みを算出する際に利用される。
【００２９】
次の工程では（図１（ｂ）参照）、基板１のソルダレジスト層４上に、このソルダレジスト層４に設けられた開口部５とほぼ同じ大きさの開口部がパターン形成されたフラックス用マスク６を配置し、このフラックス用マスク６を用いてパッド３Ｐ上の開口部内にフラックス７を充填する。フラックス用マスク６は金属製のマスクであり、例えば、ニッケル（Ｎｉ）の電鋳やＳＵＳ（ステンレス鋼板）のエッチング等により、所要の開口部を有するマスク６を作製することができる。このマスク６を用いてフラックス７を充填する方法としては、例えば、印刷法を用いることができる。
【００３０】
このようにしてフラックス７の充填処理が終了すると、フラックス用マスク６は基板１上から取り外される。
【００３１】
次の工程では（図１（ｃ）参照）、ボール搭載機に装備されたカメラ２０を用いて、ボール搭載対象の基板（８個取りの基板１）に設けられたアライメントマークＡ１，Ａ２をそれぞれ読み込む。さらに、ボール搭載機に装備されたＭＰＵ等の演算装置（図示せず）を用いて、カメラ２０で読み込んだ基板１上の２つのアライメントマークＡ１，Ａ２の位置座標から、マークＡ１，Ａ２の間隔（すなわち、基板１の伸び縮み）を算出する。その算出された「伸び縮み」データは、演算装置内のメモリに一時格納される。
【００３２】
次の工程では（図２（ａ）参照）、先ず、本発明を特徴付けるボール搭載用マスク８を用意する。このボール搭載用マスク８は、本実施形態では、図示のように２つの開口パターンＰＡ及びＰＢを有している。各開口パターンＰＡ，ＰＢは、ボール振り込み開口（図２（ｂ）においてＯＰで示す箇所）の配置間隔が僅かに異なるように（つまり、パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成されている。ボール振り込み開口の径は、例えば、９０μｍ程度の大きさに選定されている。そして、開口パターンＰＡの周辺部分及び開口パターンＰＢの周辺部分には、それぞれ対角線方向に位置する２箇所に、アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２、及びＢＭ１，ＢＭ２が設けられている。これらの各マークＡＭ１，ＡＭ２，ＢＭ１，ＢＭ２は、ボール振り込み開口と同様に開口部の形態を有している。ボール搭載用マスク８は、上記のフラックス用マスク６と同様に金属製のマスク（メタルマスク）であり、同様の方法で作製することができる。
【００３３】
このようにして用意されたボール搭載用マスク８に対し、図１（ｃ）の工程で行った処理と同様にしてカメラ２０を用いて、マスク８上の開口パターンＰＡのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２、及び開口パターンＰＢのアライメントマークＢＭ１，ＢＭ２を読み込む。さらに、演算装置（図示せず）を用いて、カメラ２０で読み込んだマスク８上の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の位置座標から、それぞれマークＡＭ１，ＡＭ２の間隔及びマークＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出する。その算出された「マーク間隔」データは、上記の「伸び縮み」データと同様に、演算装置内のメモリに一時格納される。
【００３４】
さらに、演算装置内において、メモリに一時格納しておいた「伸び縮み」データ（基板１の「マーク間隔」データ）とマスク８上の各開口パターンＰＡ，ＰＢの「マーク間隔」データとを比較し、その比較結果に基づいて、各開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから最適な開口パターン（すなわち、基板１の伸び縮みの度合いに適合するボール振り込み開口の配置間隔を有したパターン）を自動選択する。
【００３５】
なお、本実施形態では、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔（基板１の伸び縮み）を算出した後に（図１（ｃ））、ボール搭載用マスク８を用意し、このマスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出しているが（図２（ａ））、必ずしもこの順序に限定する必要はない。各処理手順の内容からわかるように、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔（基板１の伸び縮み）の算出処理は、ボール搭載用マスク８を用意し、このマスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔を算出した後（つまり、上記の比較処理の直前の段階）に、行ってもよい。
【００３６】
また、マスク８の各開口パターンＰＡ，ＰＢのアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔は、予め算出して演算装置内のメモリに格納しておき、複数の基板１の「マーク間隔」データとの比較に適宜利用してもよい。つまり、基板１上のアライメントマークＡ１，Ａ２の間隔を算出する毎に、マスク８のアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２及びＢＭ１，ＢＭ２の間隔の算出を行わなくてもよい。
【００３７】
次の工程では（図２（ｂ）参照）、基板１上にボール搭載用マスク８を載せる。すなわち、前の工程で選択されたマスク８上の最適な開口パターンＰＡまたはＰＢを、当該開口パターンの開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の位置をパッド３Ｐ上のフラックス７の位置に合わせて、基板１上のソルダレジスト層４に密着させる。
【００３８】
次の工程では（図２（ｃ）参照）、ボール搭載用マスク８の開口部（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢのボール振り込み開口ＯＰ）にはんだボール９を振り込むためのカップ（ボール供給用カップ）２１を、ボール搭載機に装備された移動機構（図示せず）により、基板１のマスク８が配置されている側の面の上方に移動する。このボール供給用カップ２１は吸着機構（図示せず）に結合されており、この吸着機構により図中矢印で示すようにカップ２１内の空気を吸気することで（吸着「オン」状態）、カップ２１の内壁面上にはんだボール９が吸着保持されるようになっている。
【００３９】
次の工程では（図３（ａ）参照）、吸着機構によりカップ２１内の空気の吸気を止めて吸着「オフ」状態とし、カップ２１の内壁面上に吸着保持していたはんだボール９を基板１上に落下させる。これにより、ボール搭載用マスク８（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢ）の開口部内にはんだボール９が振り込まれ、当該開口部内のフラックス７上に搭載（仮止め）される。また、マスク８の開口部内に振り込まれずに外に溢れ出たはんだボール９は、図示のようにマスク８上に散乱する。
【００４０】
なお、本実施形態では、ボール供給用カップ２１を用いてはんだボール９の振り込みを行っているが、カップ２１を使用することで、以下のメリットがある。すなわち、本実施形態では、図２（ａ）に示したように１枚のボール搭載用マスク８上に２種類の開口パターンＰＡ，ＰＢが近接して設けられており、選択された開口パターン（例えば、開口パターンＰＡ）をはんだボール９の振り込みに使用しているときは、選択されていない他の開口パターン（この場合、開口パターンＰＢ）の開口部にはんだボール９が振り込まれるのを防止する必要がある。はんだボールの振り込み方法としては、他にスキージを用いる方法があるが、この方法では、２種類の開口パターンＰＡ，ＰＢが近接していることに起因して、選択されていない方の開口パターンの開口部にもはんだボールが振り込まれる可能性が高い。これに対し、本実施形態のように振り込みエリアが限定されたカップ２１を使用することで、かかる不都合は解消することができる。
【００４１】
次の工程では（図３（ｂ）参照）、カップ２１を吸着「オフ」状態としたままで、ボール搭載機に装備された移動機構（図示せず）により、基板１上のマスク８の上端の位置まで下降させる。
【００４２】
次の工程では（図３（ｃ）参照）、カップ２１を吸着「オン」状態とし、マスク８上に散乱した不要なはんだボール９を吸引する（カップ２１の内壁面上にはんだボール９を吸着保持する）。このとき、ボール搭載用マスク８（選択された開口パターンＰＡまたはＰＢ）の開口部に振り込まれたはんだボール９は、粘着力のあるフラックス７上に仮止めされているので、カップ２１側に吸着されることはない。
【００４３】
次の工程では（図４（ａ）参照）、不要なはんだボール９を吸引したカップ２１を、移動機構により上昇させて、基板１から遠ざける。
【００４４】
次の工程では（図４（ｂ）参照）、ボール搭載用マスク８を基板１から取り外す。
【００４５】
最後の工程では（図４（ｃ）参照）、基板１のパッド３Ｐ（フラックス７）上に搭載されたはんだボール９を、リフローにより溶融させてパッド３Ｐに接合する。その際、フラックス７は、リフローの際の熱により気化する。これにより、図示のようにボール搭載基板（製品としての配線基板）１０が作製されたことになる。
【００４６】
なお、上述した図２（ｃ）及び図３（ａ）の工程では、カップ２１の内壁面上に吸着保持していたはんだボール９を、基板１のマスク８が配置されている側の面の上方の位置から落下させているが、更に確実にはんだボール９の不要箇所への振り込みを防止する場合には、カップ２１を基板１上のマスク８の上端の位置まで下降させた後、吸着「オフ」状態としてはんだボール９を落下させるようにしてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係るはんだボール搭載方法によれば（図１〜図４参照）、ボール搭載マスク８上に開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成された複数の開口パターンＰＡ，ＰＢを配置しておき、はんだボール９を搭載する対象となる基板１の伸び縮みの度合いに応じて、各開口パターンＰＡ，ＰＢのうちから選択した最適な開口パターンＰＡまたはＰＢを用いて、はんだボール９を当該開口部から露出するパッド３Ｐ上に振り込むようにして搭載している。
【００４８】
つまり、基板１の伸び縮みの度合いに合わせた開口部の配置間隔を有した開口パターンＰＡまたはＰＢを使用しているので、この開口部（ボール振り込み開口ＯＰ）の位置と基板１上の対応するパッド３Ｐの位置とが実質的に一致し、はんだボール９の振り込み時にその振り込み位置がずれることはない。これにより、はんだボール９は規定の位置に振り込まれ（搭載され）、従来技術に見られたようなミッシングやダブルボール等の不良は発生しない。その結果、はんだボール９をパッド３Ｐ上に精度良く搭載することが可能となる。
【００４９】
また、１枚のボール搭載マスク８上に配置された複数の開口パターンＰＡ，ＰＢを選択的に使用できるので、従来技術に見られたような段取り替えを必要とせず、精度の良いはんだボール搭載を効率良く行うことができる。
【００５０】
上述した実施形態では、ボール搭載用マスク８上に２つの異なる開口パターンＰＡ，ＰＢが形成されている場合を例にとって説明したが、本発明の要旨（ボール搭載用マスク上に複数の開口パターンを用意し、配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択して、はんだボール搭載を行うこと）からも明らかなように、ボール搭載用マスク８上に用意する開口パターンの数が２つに限定されないことはもちろんであり、３つ以上であってもよい。ただし、各開口パターンは、それぞれボール振り込み開口の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成されている必要がある。
【００５１】
また、上述した実施形態では、同じ品種の配線基板（８個取りの基板１）についてはんだボール搭載を行う場合を例にとって説明したが、本発明の要旨からも明らかなように、異なる品種の配線基板についてはんだボール搭載を行う場合にも本発明は同様に適用することが可能である。
【００５２】
図５は、その場合に使用するボール搭載用マスクの一例を示したものである。このボール搭載用マスク８Ａは、図示のように２つの開口パターンＰＣ及びＰＤを有しており、各開口パターンＰＣ，ＰＤは、それぞれ８個取りの基板及び１５個取りの基板に対してはんだボール搭載を行う場合に使用される。図２（ａ）に示したボール搭載用マスク８の形態と同様に、これら開口パターンＰＣ，ＰＤのそれぞれの周辺部分には、それぞれ対角線方向に位置する２箇所に、アライメントマークＣＭ１，ＣＭ２、及びＤＭ１，ＤＭ２が設けられている。これらアライメントマークＣＭ１，ＣＭ２，ＤＭ１，ＤＭ２の利用態様については、上述した実施形態の場合と同じである。
【００５３】
さらに、図５に示すボール搭載用マスク８Ａにおいては、一方の開口パターンＰＤの周辺部分に品種識別マークＤＦＭが設けられており、この品種識別マークＤＦＭをカメラ２０で読み込むことにより、ボール搭載対象の基板が「８個取り」の基板なのか、「１５個取り」の基板なのかを判別できるようにしている。図示の例では、品種識別マークＤＦＭを一方の開口パターンＰＤの周辺部分にのみ設けているが、必ずしも一方の開口パターンにのみ設ける必要はなく、両方の開口パターンＰＣ，ＰＤにそれぞれ異なる品種識別マークを設けてもよい。
【００５４】
このようなボール搭載用マスク８Ａを使用することで、上述した実施形態の場合と同様に、ボール搭載機において段取り替えを必要とすることなく、２品種の配線基板についてはんだボール搭載を行うことができる。
【００５５】
なお、図５には特に示していないが、各品種毎の開口パターンＰＣ，ＰＤにそれぞれ対応させて、それぞれボール振り込み開口の配置間隔が僅かに異なるように（パターン全体として相似形状を保持したままサイズが僅かに異なるように）形成された複数の開口パターンを形成するようにしてもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態では、はんだボール搭載の対象とする基板の形態として樹脂基板２を使用した場合を例にとって説明したが、基板の形態がこれに限定されないことはもちろんである。例えば、ウエハレベルパッケージにおいて用いられているようなシリコン基板の形態であってもよい。この形態の場合には、上記の配線層３の所要の箇所に画定されるパッド３Ｐの代わりに、シリコン（Ｓｉ）基板上にアルミニウム（Ａｌ）の電極パッドが設けられ、上記のソルダレジスト層４の代わりに、ＳｉＯ２ 、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等からなるパッシベーション膜が設けられる。あるいは、別の形態としてセラミック基板を使用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…配線基板（はんだボール搭載の対象とする基板）、
２…樹脂基板（基板本体）、
３…配線層、
３Ｐ…パッド、
４…ソルダレジスト層（絶縁層／保護膜）、
６…フラックス用マスク、
７…フラックス、
８，８Ａ…ボール搭載用マスク、
９…はんだボール、
１０…ボール搭載基板（製品としての配線基板）、
２０…カメラ、
２１…ボール供給用カップ、
Ａ１，Ａ２，ＡＭ１，ＡＭ２，ＢＭ１，ＢＭ２，ＣＭ１，ＣＭ２，ＤＭ１，ＤＭ２…アライメントマーク、
ＤＦＭ…品種識別マーク、
ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤ…開口パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板において最外層の絶縁層から露出するパッド上にはんだボールを搭載する方法であって、
ボール振り込み用の開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンが形成されたマスクを用意し、
前記複数の開口パターンのうちから、前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、
該選択された開口パターンを用いて、当該開口部から前記パッド上にはんだボールを振り込むようにして搭載することを特徴とするはんだボール搭載方法。
【請求項２】
前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択する処理は、
前記配線基板上に設けられたアライメントマークの位置情報に基づいて前記配線基板の伸び縮みを算出する処理と、
前記マスク上で前記複数の開口パターンの各々に対応して設けられた各アライメントマークの位置情報に基づいて各開口パターン毎にマーク間隔を算出する処理と、
算出された前記配線基板の伸び縮みと各開口パターン毎のマーク間隔とを比較し、その比較結果に基づいて前記最適な開口パターンを選択する処理とを含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項３】
前記パッド上へのはんだボールの振り込みは、前記選択された開口パターンを前記配線基板上の前記絶縁層に密着させた後に、吸着機構を利用したカップの内壁面上に吸着保持させたはんだボールを当該開口パターン上に落下させて行うことを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項１】
配線基板において最外層の絶縁層から露出するパッド上にはんだボールを搭載する方法であって、
ボール振り込み用の開口部の配置間隔がそれぞれ異なっている複数の開口パターンが形成されたマスクを用意し、
前記複数の開口パターンのうちから、前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択し、
該選択された開口パターンを用いて、当該開口部から前記パッド上にはんだボールを振り込むようにして搭載することを特徴とするはんだボール搭載方法。
【請求項２】
前記配線基板の伸び縮みの度合いに応じた最適な開口パターンを選択する処理は、
前記配線基板上に設けられたアライメントマークの位置情報に基づいて前記配線基板の伸び縮みを算出する処理と、
前記マスク上で前記複数の開口パターンの各々に対応して設けられた各アライメントマークの位置情報に基づいて各開口パターン毎にマーク間隔を算出する処理と、
算出された前記配線基板の伸び縮みと各開口パターン毎のマーク間隔とを比較し、その比較結果に基づいて前記最適な開口パターンを選択する処理とを含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項３】
前記パッド上へのはんだボールの振り込みは、前記選択された開口パターンを前記配線基板上の前記絶縁層に密着させた後に、吸着機構を利用したカップの内壁面上に吸着保持させたはんだボールを当該開口パターン上に落下させて行うことを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７７２５３（Ｐ２０１０−１７７２５３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５２８９（Ｐ２００９−１５２８９）
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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