ボールマウント方法及び同ボールマウント方法を利用したボールマウントシステム
【課題】ボールマウント方法及び同ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムを提供する。
【解決手段】半田ボール22を基板プレート20上に塗布されたフラックスにマウントした後、当該基板プレート20に所定の力である振動外力を印加することにより、基板プレート20のボールパッド204の位置に合致していない半田ボール22が、振動外力の作用により、基板プレート20上に被覆されたソルダーマスク層203に形成された、基板プレート20のボールパッド204を露出させるための開口に搭載されて、次いで、リフローが行われることで、基板プレート20上のボールマウント工程が完了する。この方法により、半田ボール22を基板プレート20上のボールパッド204の位置に合致させることができるため、ミッシングボールの問題を効果的に解決することができ、リワークする必要を回避でき、製品の信頼性が向上する。
【解決手段】半田ボール22を基板プレート20上に塗布されたフラックスにマウントした後、当該基板プレート20に所定の力である振動外力を印加することにより、基板プレート20のボールパッド204の位置に合致していない半田ボール22が、振動外力の作用により、基板プレート20上に被覆されたソルダーマスク層203に形成された、基板プレート20のボールパッド204を露出させるための開口に搭載されて、次いで、リフローが行われることで、基板プレート20上のボールマウント工程が完了する。この方法により、半田ボール22を基板プレート20上のボールパッド204の位置に合致させることができるため、ミッシングボールの問題を効果的に解決することができ、リワークする必要を回避でき、製品の信頼性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボールマウント(ball implantation)方法及び該ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムに関し、特に半田ボールを基板のボールパッド上にマウントするボールマウント方法及び該ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
実装コストを低減させ、スループットを向上させるために、適用された条件下において、実装業者は、アレイ状に配設された複数の基板ユニット(substrate unit)を有する基板プレート(substrate plate)を使用している。半導体チップを基板プレート上の対応する基板ユニットに実装し電気的に接続した後、モールドプロセス(molding process)を行うことで、当該基板プレートに半導体チップが実装された頂面上に1枚(2枚又は3枚でもよい)型の封止材(encapsulant)を形成することにより半導体チップを被覆し、次いで、当該基板プレートの底面に半田ボールをマウントしてリフローを行い、基板ユニット単位で個片化(singulation process)を行うことにより、複数の半導体パッケージを形成することができる。
【0003】
このように1枚、2枚又は3枚型封止材を形成する方法では、一括(batch)工程により一度に複数の半導体パッケージを形成することができ、基板ユニット毎にモールディングを行う必要がないため、実装コストを低減し、単位時間のスループットを向上させることができる。ただし、封止材、基板プレート、半導体チップ等の材料のいずれも熱膨張係数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)が異なっているため、図1A、図1Bに示すように、実装プロセスにおける温度サイクル(Temperature Cycle)で生じた熱応力により基板プレートの長手方向に沿った両側に反り(warpage)現象が発生するおそれがある。
【0004】
しかも、スループットをさらに向上させ、実装コストをさらに低減させるためには、基板プレートをできる範囲内でより大きくし、基板プレート毎の基板ユニットの数量を増加させることにより、一度により多くの半導体パッケージを生産する必要がある。従って、基板プレートの寸法が大きいほど、反り現象が顕著となる。
【0005】
ただし、基板プレート上のボールパッドに対してフラックスのフィーダー及び半田ボールのマウンタが行うフラックスのシート材及び半田ボールのマウント位置は、いずれも予め位置決めされているため、基板プレート12の長手方向に沿った両側10a、10bに反りが発生し基板プレート13となった場合、図1Bにおけるボールパッドの所定の位置中心線16a、16bに示すように、反り現象が生じた両側15a、15bにおけるボールパッド11が所定のボールパッド11の位置よりずれても、それに伴ってフラックスのフィード位置決め及び半田ボールのマウント位置決めが変更され又は調整されることはないため、図2Bに示すように、フラックス21の基板における対応するボールパッド204への塗布や半田ボール22の対応するフラックス21へのマウントにおいて、いずれも所定の位置よりずれる現象が生じている。即ち、図2Cに示すように、フラックス21及び半田ボール22が、ボールパッド204の中心位置よりずれているため、半田ボール22をボールパッド204に合わせて配置することができなくなる。このように、リフローが完了した後、半田ボール22が十分なフラックス21により保持されず、完成した半導体パッケージに半田ボールのミッシングボールの問題が生じやすくなり、製品のイールド
に影響を及ぼす恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、大寸法の基板プレートを維持した一括モールド工程において、リフロー済み半田ボールのミッシングボール現象により製品のイールドに影響を及ぼすことのないボールマウント方法を提供することが解決が待たれる極めて重要な課題となっている。
【0007】
従って、本発明は、基板プレートに反りが発生した状況において、基板プレート上にマウントされた半田ボールを基板プレート上のボールパッドの位置に合わせられるようにすることにより、ミッシングボールの問題を回避し、製品のイールドを向上させるためのボールマウント方法及び同ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るボールマウント方法は、フラックスを複数の基板ユニットからなる基板プレート上に露出した複数のボールパッド上に塗布する工程と、複数の半田ボールを対応するフラックス上にマウントする工程と、前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、基板プレートの反り部位に位置し且つ前記基板プレートのボールパッドの位置に合致していない半田ボールが、前記振動外力及びそれ自体の重力作用により前記ボールパッド上の所要の位置に搭載される工程と、リフローを行うことにより半田ボールが、前記フラックスにより前記該基板プレート上にマウントされる工程と、を備えている。
【0009】
前記基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、且つソルダーマスク層にソルダーマスク層下にあるボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されている。さらに、前記フラックスがリフローされる前は非硬化状態であるため、半田ボールがフラックスにマウントされたもののボールパッドの位置には合致していない場合、基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、半田ボールを当該振動外力によりフラックスの塗布された範囲内において転がし、半田ボールが対応するボールパッド上のソルダーマスク層の開口に転がって来た際に、半田ボール自体の動きにより半田ボールが当該開口に転がり込んで当該開口により動きが制限され、当該半田ボールが当該開口より離脱しなくなるため、対応するボールパッド上に正確に位置決めすることができ、リフローが完了した後、半田ボールを強固に基板プレート上に位置決めすることができるため、ミッシングボールが発生するおそれがない。
【0010】
所定の力を有する振動外力としては、超音波振動器、機械式振動器(vibrator)等の従来の設備によるものであってよく、基板プレートを振動させ、所定の力に制御できるものであればよい。その振動方向は左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってよく、特に制限されるものではない。
【0011】
本発明に係る前記ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムは、複数の基板ユニットからなる基板プレートを搭載するためのキャリアであって、当該基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、当該ソルダーマスク層に基板プレートに設けられた複数のボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されているキャリアと、フラックスを前記複数のボールパッドに塗布するためのフラックス塗布ユニットと、半田ボールを前記フラックスにマウントするための半田ボールマウントユニットと、前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加するための外力印加ユニットと、半田ボールを前記基板プレート上に半田付けするためのリフローユニットと、を備えている。
【0012】
上述のように、当該ボールマウントシステムにより半田ボールが対応するボールパッド上のフラックス層中の開口に転がり込んで、当該開口によって動きが制限されることにより、当該半田ボールが当該開口より離脱しなくなるため、対応するボールパッド上に正確に位置決めすることができ、リフローが完了した後、半田ボールを強固に基板プレート上に位置決めすることができ、ミッシングボールが発生するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】両側に反りが発生した基板プレートを模式的に示した図である。
【図1B】両側に反りが発生した基板プレートを模式的に示した図である。
【図2A】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2B】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2C】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2D】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2E】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図3A】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3B】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3C】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3D】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3E】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
下記において特定の具体的な実施例により本発明の実施形態を説明する。本明細書に記載の内容は、この技術分野に精通した者なら簡単に本発明のその他の利点や効果が理解できる。本発明は、その他の異なる実施例によって施行や応用を加えることが可能であり、本明細書に記載の内容も異なる観点や応用に基づき、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の特許請求範囲に入るものである。
【0015】
以下、添付図面を用いながら本発明を実施するための最良の形態(以後、「実施の形態」と称する)を説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部材間の構造や位置関係、又は組立や製造上の順序関係を説明するものに過ぎず、そこで示された寸法や比率などは、本発明を実施するための必要条件ではなく、実際の実施の形態及び本発明の特許請求範囲を制限するものではない。
【0016】
[実施例:ボールマウント方法]
図2Aないし図2Eは、本発明に係る実施例におけるボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【0017】
図2Aは、複数の基板ユニット200を有する基板プレート20を示す。基板プレート20は、第1の表面201及び第2の表面202を有し、第1の表面201上において基
板ユニット200のそれぞれにチップ及び当該チップを被覆するための封止材を有している。これは従来のものであり、図面や説明を簡略化するために、ここでは図示を省略している。第2の表面202上にはソルダーマスク層203が形成され、当該ソルダーマスク層203には、基板プレート20上に形成され且つソルダーマスク層203の下方に設けられた複数のボールパッド204を露出させるための複数の開口203aが形成されている。また、基板プレート20は、一般的なフリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ(Ball Grid Array,BGA)基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ(window BGA)基板プレートであってもよい。
【0018】
図2Bに示すように、フラックス21を従来のフラックスフィーダー(図示せず)により、基板プレート20に露出されたボールパッド204上に塗布する。基板プレート20の長手延在方向(図において矢印で示す)の両側には、前作業の温度サイクルにおいて反り現象が生じているため、フラックス21の塗布位置が固定されたフラックスフィーダーによって、反り現象の発生した基板プレート20の両側20a、20b上に塗布されたフラックス21は、ボールパッド204の中心位置よりずれることになる。
【0019】
次に、図2Cに示すように、複数の半田ボール22を従来の半田ボールマウント機器(図示せず)により、基板プレート20上に塗布されたフラックス21上にマウントする。半田ボールマウント機器が半田ボール22をマウントする位置が予め設定されているため、上述したフラックス21を基板プレート20の両側20a、20b上に塗布する位置がずれるのと同様、半田ボール22を基板プレート20の両側20a、20b上にマウントする位置もずれるため、半田ボール22を、開口203aに露出されたボールパッド204上に位置決めできなくなる。
【0020】
そして、図2Dに示すように、上述したボールマウントが完了した後、基板プレート20に所定の力を有する振動外力Fを超音波振動器により印加し、当該基板プレートが振動した際、フラックス21が硬化しておらず粘稠状態であるため、ボールパッド204よりずれた半田ボール22が振動により、フラックス21が塗布された範囲内において転がり、さらに半田ボール22自体の重量により、半田ボール22がソルダーマスク層203の開口203aの範囲内に転がった際に、半田ボール22の動きにより半田ボール22が開口203a内に落下し、開口203aにより動きが制限され、開口203aの範囲外に転がり出ることはないため、ずれた半田ボール22がボールパッド204に位置決めされるようになる。このうち、振動外力Fの振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってもよい。ここでは、基板プレート20の両側20a、20b外の領域においてボールパッド204上に位置決めされた半田ボール22は、ソルダーマスク層203の開口203aにより位置が制限されているため、基板プレート20に印加した振動外力に伴って転がることはない。従って、振動外力の印加により、位置ずれした半田ボール22は、いずれもボールパッド204に位置決めされた位置に搭載可能である。
【0021】
最後に、図2Eに示すように、半田ボール22がマウントされた基板プレート20に対してリフローを行うことで、半田ボール22が強固に基板プレート20上に半田付けされる。各半田ボール22のそれぞれがボールパッド204上に位置決めされているため、リフローが完了した後、ミッシングボールが発生するおそれはなく、製品の信頼性及び製造プロセスのイールドが向上する。
【0022】
[実施例:ボールマウントシステム]
図3Aないし図3Eは、本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。より分かりやすくするために、前述したボールマウント方法の実施例と同一の素子には同一の符号を付する。
【0023】
図3Aに示すように、ボールマウントシステムは、キャリア30と、フラックス塗布ユニット31と、半田ボールマウントユニット32と、外力印加ユニット33と、リフローユニット34及び前述したキャリア30上に搭載された、複数の基板ユニット200を有する基板プレート20とを備え、当該基板プレート20上にソルダーマスク層203を有し、ソルダーマスク層203には、基板プレート20に形成された複数のボールパッド204を露出させるための複数の開口203aが形成されている。ここで、基板プレート20は一般的なフリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ基板プレートであってもよい。
【0024】
図3Bに示すように、フラックス塗布ユニット31は、フラックス21を供給部31aにより、基板プレート20に露出されたボールパッド204上に塗布する。基板プレート20は前作業の温度サイクルにおいて反り現象が生じているため、フラックス21の塗布位置が固定されたフラックス塗布ユニットによって、反り現象の発生した基板プレート20の両側20a、20b上に塗布されたフラックス21は、所定のボールパッド204の中心位置よりずれることになる。
【0025】
次に、図3Cに示すように、複数の半田ボール22を半田ボールマウントユニット32により、基板プレート20上に塗布されたフラックス21上にマウントする。上述のように半田ボール22のマウント位置が予め設定されているため、上述したフラックス21を基板プレート20の両側20a、20bに塗布する位置がずれるのと同様、半田ボール22を基板プレート20の両側20a、20bにマウントする位置もずれるため、半田ボール22を、開口203aに露出されたボールパッド204上に位置決めできなくなる。
【0026】
そして、図3Dに示すように、ボールマウントが完了した後、基板プレート20に所定の力を有する振動外力Fを外力印加ユニット33により印加し、当該基板プレートが振動した際、フラックス21が硬化しておらず粘稠状態であるため、ボールパッド204よりずれた半田ボール22が振動により、フラックス21が塗布された範囲内において転がり、さらに半田ボール22自体の重量により、半田ボール22がソルダーマスク層203の開口203aの範囲内に転がった際に、半田ボール22の動きにより半田ボール22が開口203a内に落下し、開口203aにより動きが制限され、開口203aの範囲外に転がり出ることはないため、ずれた半田ボール22がボールパッド204に位置決めされるようになる。このうち、振動外力Fの振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってもよい。ここでは、基板プレート20の両側20a、20b外の領域においてボールパッド204上に位置決めされた半田ボール22は、ソルダーマスク層203の開口203aにより位置が制限されているため、基板プレート20に印加した振動外力に伴って転がることはない。従って、振動外力の印加により、位置ずれした半田ボール22は、いずれもボールパッド204に位置決めされた位置に搭載可能である。
【0027】
最後に、図3Eに示すように、半田ボール22がマウントされた基板プレート20に対してリフローをリフローユニット34により行うことにより、半田ボール22が強固に基板プレート20上の開口203a内に半田付けされる。各半田ボール22のそれぞれがボールパッド204上に位置決めされているため、リフローが完了した後、ミッシングボールが発生するおそれはなく、製品の信頼性及び製造プロセスのイールドが向上する。
【0028】
その他の実施例において、本発明に係るボールマウントシステムの外力印加ユニット33を半田ボールマウントユニット32と同時に使用することができる。
【0029】
さらに、他の実施例において、本発明に係るボールマウントシステムの外力印加ユニット33をリフローユニット34と同時に使用することができる。
【符号の説明】
【0030】
10a、10b 両側、11 ボールパッド、12 基板プレート、13 基板プレート、14 ソルダーマスク層、15a、15b 両側、16a、16b ボールパッド所定位置中心線、20 基板プレート、20a、20b 両側、200 基板ユニット、201 第1の表面、202 第2の表面、203 ソルダーマスク層、203a 開口、204 ボールパッド、21 フラックス、22 半田ボール、30 キャリア、31 フラックス塗布ユニット、31a 供給部、32 半田ボールマウントユニット、33 外力印加ユニット、34 リフローユニット。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボールマウント(ball implantation)方法及び該ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムに関し、特に半田ボールを基板のボールパッド上にマウントするボールマウント方法及び該ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
実装コストを低減させ、スループットを向上させるために、適用された条件下において、実装業者は、アレイ状に配設された複数の基板ユニット(substrate unit)を有する基板プレート(substrate plate)を使用している。半導体チップを基板プレート上の対応する基板ユニットに実装し電気的に接続した後、モールドプロセス(molding process)を行うことで、当該基板プレートに半導体チップが実装された頂面上に1枚(2枚又は3枚でもよい)型の封止材(encapsulant)を形成することにより半導体チップを被覆し、次いで、当該基板プレートの底面に半田ボールをマウントしてリフローを行い、基板ユニット単位で個片化(singulation process)を行うことにより、複数の半導体パッケージを形成することができる。
【0003】
このように1枚、2枚又は3枚型封止材を形成する方法では、一括(batch)工程により一度に複数の半導体パッケージを形成することができ、基板ユニット毎にモールディングを行う必要がないため、実装コストを低減し、単位時間のスループットを向上させることができる。ただし、封止材、基板プレート、半導体チップ等の材料のいずれも熱膨張係数(Coefficient of Thermal Expansion,CTE)が異なっているため、図1A、図1Bに示すように、実装プロセスにおける温度サイクル(Temperature Cycle)で生じた熱応力により基板プレートの長手方向に沿った両側に反り(warpage)現象が発生するおそれがある。
【0004】
しかも、スループットをさらに向上させ、実装コストをさらに低減させるためには、基板プレートをできる範囲内でより大きくし、基板プレート毎の基板ユニットの数量を増加させることにより、一度により多くの半導体パッケージを生産する必要がある。従って、基板プレートの寸法が大きいほど、反り現象が顕著となる。
【0005】
ただし、基板プレート上のボールパッドに対してフラックスのフィーダー及び半田ボールのマウンタが行うフラックスのシート材及び半田ボールのマウント位置は、いずれも予め位置決めされているため、基板プレート12の長手方向に沿った両側10a、10bに反りが発生し基板プレート13となった場合、図1Bにおけるボールパッドの所定の位置中心線16a、16bに示すように、反り現象が生じた両側15a、15bにおけるボールパッド11が所定のボールパッド11の位置よりずれても、それに伴ってフラックスのフィード位置決め及び半田ボールのマウント位置決めが変更され又は調整されることはないため、図2Bに示すように、フラックス21の基板における対応するボールパッド204への塗布や半田ボール22の対応するフラックス21へのマウントにおいて、いずれも所定の位置よりずれる現象が生じている。即ち、図2Cに示すように、フラックス21及び半田ボール22が、ボールパッド204の中心位置よりずれているため、半田ボール22をボールパッド204に合わせて配置することができなくなる。このように、リフローが完了した後、半田ボール22が十分なフラックス21により保持されず、完成した半導体パッケージに半田ボールのミッシングボールの問題が生じやすくなり、製品のイールド
に影響を及ぼす恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、大寸法の基板プレートを維持した一括モールド工程において、リフロー済み半田ボールのミッシングボール現象により製品のイールドに影響を及ぼすことのないボールマウント方法を提供することが解決が待たれる極めて重要な課題となっている。
【0007】
従って、本発明は、基板プレートに反りが発生した状況において、基板プレート上にマウントされた半田ボールを基板プレート上のボールパッドの位置に合わせられるようにすることにより、ミッシングボールの問題を回避し、製品のイールドを向上させるためのボールマウント方法及び同ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係るボールマウント方法は、フラックスを複数の基板ユニットからなる基板プレート上に露出した複数のボールパッド上に塗布する工程と、複数の半田ボールを対応するフラックス上にマウントする工程と、前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、基板プレートの反り部位に位置し且つ前記基板プレートのボールパッドの位置に合致していない半田ボールが、前記振動外力及びそれ自体の重力作用により前記ボールパッド上の所要の位置に搭載される工程と、リフローを行うことにより半田ボールが、前記フラックスにより前記該基板プレート上にマウントされる工程と、を備えている。
【0009】
前記基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、且つソルダーマスク層にソルダーマスク層下にあるボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されている。さらに、前記フラックスがリフローされる前は非硬化状態であるため、半田ボールがフラックスにマウントされたもののボールパッドの位置には合致していない場合、基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、半田ボールを当該振動外力によりフラックスの塗布された範囲内において転がし、半田ボールが対応するボールパッド上のソルダーマスク層の開口に転がって来た際に、半田ボール自体の動きにより半田ボールが当該開口に転がり込んで当該開口により動きが制限され、当該半田ボールが当該開口より離脱しなくなるため、対応するボールパッド上に正確に位置決めすることができ、リフローが完了した後、半田ボールを強固に基板プレート上に位置決めすることができるため、ミッシングボールが発生するおそれがない。
【0010】
所定の力を有する振動外力としては、超音波振動器、機械式振動器(vibrator)等の従来の設備によるものであってよく、基板プレートを振動させ、所定の力に制御できるものであればよい。その振動方向は左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってよく、特に制限されるものではない。
【0011】
本発明に係る前記ボールマウント方法を利用したボールマウントシステムは、複数の基板ユニットからなる基板プレートを搭載するためのキャリアであって、当該基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、当該ソルダーマスク層に基板プレートに設けられた複数のボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されているキャリアと、フラックスを前記複数のボールパッドに塗布するためのフラックス塗布ユニットと、半田ボールを前記フラックスにマウントするための半田ボールマウントユニットと、前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加するための外力印加ユニットと、半田ボールを前記基板プレート上に半田付けするためのリフローユニットと、を備えている。
【0012】
上述のように、当該ボールマウントシステムにより半田ボールが対応するボールパッド上のフラックス層中の開口に転がり込んで、当該開口によって動きが制限されることにより、当該半田ボールが当該開口より離脱しなくなるため、対応するボールパッド上に正確に位置決めすることができ、リフローが完了した後、半田ボールを強固に基板プレート上に位置決めすることができ、ミッシングボールが発生するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】両側に反りが発生した基板プレートを模式的に示した図である。
【図1B】両側に反りが発生した基板プレートを模式的に示した図である。
【図2A】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2B】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2C】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2D】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図2E】本発明に係る実施例のボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【図3A】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3B】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3C】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3D】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【図3E】本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
下記において特定の具体的な実施例により本発明の実施形態を説明する。本明細書に記載の内容は、この技術分野に精通した者なら簡単に本発明のその他の利点や効果が理解できる。本発明は、その他の異なる実施例によって施行や応用を加えることが可能であり、本明細書に記載の内容も異なる観点や応用に基づき、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な修飾や変更が可能であり、そうした修飾や変更は本発明の特許請求範囲に入るものである。
【0015】
以下、添付図面を用いながら本発明を実施するための最良の形態(以後、「実施の形態」と称する)を説明する。なお、図面は模式的なものであり、各部材間の構造や位置関係、又は組立や製造上の順序関係を説明するものに過ぎず、そこで示された寸法や比率などは、本発明を実施するための必要条件ではなく、実際の実施の形態及び本発明の特許請求範囲を制限するものではない。
【0016】
[実施例:ボールマウント方法]
図2Aないし図2Eは、本発明に係る実施例におけるボールマウント方法の実施工程を模式的に示した図である。
【0017】
図2Aは、複数の基板ユニット200を有する基板プレート20を示す。基板プレート20は、第1の表面201及び第2の表面202を有し、第1の表面201上において基
板ユニット200のそれぞれにチップ及び当該チップを被覆するための封止材を有している。これは従来のものであり、図面や説明を簡略化するために、ここでは図示を省略している。第2の表面202上にはソルダーマスク層203が形成され、当該ソルダーマスク層203には、基板プレート20上に形成され且つソルダーマスク層203の下方に設けられた複数のボールパッド204を露出させるための複数の開口203aが形成されている。また、基板プレート20は、一般的なフリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ(Ball Grid Array,BGA)基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ(window BGA)基板プレートであってもよい。
【0018】
図2Bに示すように、フラックス21を従来のフラックスフィーダー(図示せず)により、基板プレート20に露出されたボールパッド204上に塗布する。基板プレート20の長手延在方向(図において矢印で示す)の両側には、前作業の温度サイクルにおいて反り現象が生じているため、フラックス21の塗布位置が固定されたフラックスフィーダーによって、反り現象の発生した基板プレート20の両側20a、20b上に塗布されたフラックス21は、ボールパッド204の中心位置よりずれることになる。
【0019】
次に、図2Cに示すように、複数の半田ボール22を従来の半田ボールマウント機器(図示せず)により、基板プレート20上に塗布されたフラックス21上にマウントする。半田ボールマウント機器が半田ボール22をマウントする位置が予め設定されているため、上述したフラックス21を基板プレート20の両側20a、20b上に塗布する位置がずれるのと同様、半田ボール22を基板プレート20の両側20a、20b上にマウントする位置もずれるため、半田ボール22を、開口203aに露出されたボールパッド204上に位置決めできなくなる。
【0020】
そして、図2Dに示すように、上述したボールマウントが完了した後、基板プレート20に所定の力を有する振動外力Fを超音波振動器により印加し、当該基板プレートが振動した際、フラックス21が硬化しておらず粘稠状態であるため、ボールパッド204よりずれた半田ボール22が振動により、フラックス21が塗布された範囲内において転がり、さらに半田ボール22自体の重量により、半田ボール22がソルダーマスク層203の開口203aの範囲内に転がった際に、半田ボール22の動きにより半田ボール22が開口203a内に落下し、開口203aにより動きが制限され、開口203aの範囲外に転がり出ることはないため、ずれた半田ボール22がボールパッド204に位置決めされるようになる。このうち、振動外力Fの振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってもよい。ここでは、基板プレート20の両側20a、20b外の領域においてボールパッド204上に位置決めされた半田ボール22は、ソルダーマスク層203の開口203aにより位置が制限されているため、基板プレート20に印加した振動外力に伴って転がることはない。従って、振動外力の印加により、位置ずれした半田ボール22は、いずれもボールパッド204に位置決めされた位置に搭載可能である。
【0021】
最後に、図2Eに示すように、半田ボール22がマウントされた基板プレート20に対してリフローを行うことで、半田ボール22が強固に基板プレート20上に半田付けされる。各半田ボール22のそれぞれがボールパッド204上に位置決めされているため、リフローが完了した後、ミッシングボールが発生するおそれはなく、製品の信頼性及び製造プロセスのイールドが向上する。
【0022】
[実施例:ボールマウントシステム]
図3Aないし図3Eは、本発明に係る実施例のボールマウントシステムを模式的に示した図である。より分かりやすくするために、前述したボールマウント方法の実施例と同一の素子には同一の符号を付する。
【0023】
図3Aに示すように、ボールマウントシステムは、キャリア30と、フラックス塗布ユニット31と、半田ボールマウントユニット32と、外力印加ユニット33と、リフローユニット34及び前述したキャリア30上に搭載された、複数の基板ユニット200を有する基板プレート20とを備え、当該基板プレート20上にソルダーマスク層203を有し、ソルダーマスク層203には、基板プレート20に形成された複数のボールパッド204を露出させるための複数の開口203aが形成されている。ここで、基板プレート20は一般的なフリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ基板プレートであってもよい。
【0024】
図3Bに示すように、フラックス塗布ユニット31は、フラックス21を供給部31aにより、基板プレート20に露出されたボールパッド204上に塗布する。基板プレート20は前作業の温度サイクルにおいて反り現象が生じているため、フラックス21の塗布位置が固定されたフラックス塗布ユニットによって、反り現象の発生した基板プレート20の両側20a、20b上に塗布されたフラックス21は、所定のボールパッド204の中心位置よりずれることになる。
【0025】
次に、図3Cに示すように、複数の半田ボール22を半田ボールマウントユニット32により、基板プレート20上に塗布されたフラックス21上にマウントする。上述のように半田ボール22のマウント位置が予め設定されているため、上述したフラックス21を基板プレート20の両側20a、20bに塗布する位置がずれるのと同様、半田ボール22を基板プレート20の両側20a、20bにマウントする位置もずれるため、半田ボール22を、開口203aに露出されたボールパッド204上に位置決めできなくなる。
【0026】
そして、図3Dに示すように、ボールマウントが完了した後、基板プレート20に所定の力を有する振動外力Fを外力印加ユニット33により印加し、当該基板プレートが振動した際、フラックス21が硬化しておらず粘稠状態であるため、ボールパッド204よりずれた半田ボール22が振動により、フラックス21が塗布された範囲内において転がり、さらに半田ボール22自体の重量により、半田ボール22がソルダーマスク層203の開口203aの範囲内に転がった際に、半田ボール22の動きにより半田ボール22が開口203a内に落下し、開口203aにより動きが制限され、開口203aの範囲外に転がり出ることはないため、ずれた半田ボール22がボールパッド204に位置決めされるようになる。このうち、振動外力Fの振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであってもよい。ここでは、基板プレート20の両側20a、20b外の領域においてボールパッド204上に位置決めされた半田ボール22は、ソルダーマスク層203の開口203aにより位置が制限されているため、基板プレート20に印加した振動外力に伴って転がることはない。従って、振動外力の印加により、位置ずれした半田ボール22は、いずれもボールパッド204に位置決めされた位置に搭載可能である。
【0027】
最後に、図3Eに示すように、半田ボール22がマウントされた基板プレート20に対してリフローをリフローユニット34により行うことにより、半田ボール22が強固に基板プレート20上の開口203a内に半田付けされる。各半田ボール22のそれぞれがボールパッド204上に位置決めされているため、リフローが完了した後、ミッシングボールが発生するおそれはなく、製品の信頼性及び製造プロセスのイールドが向上する。
【0028】
その他の実施例において、本発明に係るボールマウントシステムの外力印加ユニット33を半田ボールマウントユニット32と同時に使用することができる。
【0029】
さらに、他の実施例において、本発明に係るボールマウントシステムの外力印加ユニット33をリフローユニット34と同時に使用することができる。
【符号の説明】
【0030】
10a、10b 両側、11 ボールパッド、12 基板プレート、13 基板プレート、14 ソルダーマスク層、15a、15b 両側、16a、16b ボールパッド所定位置中心線、20 基板プレート、20a、20b 両側、200 基板ユニット、201 第1の表面、202 第2の表面、203 ソルダーマスク層、203a 開口、204 ボールパッド、21 フラックス、22 半田ボール、30 キャリア、31 フラックス塗布ユニット、31a 供給部、32 半田ボールマウントユニット、33 外力印加ユニット、34 リフローユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の基板ユニットからなる基板プレートを準備し、前記基板プレート上にソルダーマスク層を有し、前記ソルダーマスク層に基板プレートに形成された複数のボールパッドを露出させるための開口が形成される工程と、
フラックスを前記複数のボールパッドに塗布する工程と、
複数の半田ボールを前記フラックス上にマウントする工程と、
前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、前記ボールパッド上に位置決めされていない一部の半田ボールが前記振動外力及びそれ自体の重力により前記開口に転がることでボールパッド上に位置決めされる工程と、
リフローを行う工程と、
を備えていることを特徴とするボールマウント方法。
【請求項2】
前記複数の基板ユニットからなる基板プレートは、第1の表面及び第2の表面を有していることを特徴とする請求項1に記載のボールマウント方法。
【請求項3】
前記第1の表面上の前記基板ユニットのそれぞれがチップと前記チップを被覆する封止材とを有していることを特徴とする請求項2に記載のボールマウント方法。
【請求項4】
前記第2の表面にソルダーマスク層が塗布されていることを特徴とする請求項2に記載のボールマウント方法。
【請求項5】
前記振動外力の振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載のボールマウント方法。
【請求項6】
複数の基板ユニットからなる基板プレートを搭載するためのキャリアであって、前記基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、前記ソルダーマスク層に基板プレートに設けられた複数のボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されているキャリアと、
フラックスを前記複数のボールパッドに塗布するためのフラックス塗布ユニットと、
半田ボールを前記フラックスにマウントするための半田ボールマウントユニットと、
前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加するための外力印加ユニットと、
半田ボールを前記基板プレート上に半田付けするためのリフローユニットと、
を備えていることを特徴とするボールマウントシステム。
【請求項7】
前記外力印加ユニットは、超音波振動器又は機械式振動器を含むことを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項8】
前記外力印加ユニットを前記半田ボールマウントユニットと同時に使用することを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項9】
前記外力印加ユニットを前記リフローユニットと同時に使用することを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項10】
前記基板プレートは、フリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ基板プレートであることを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項1】
複数の基板ユニットからなる基板プレートを準備し、前記基板プレート上にソルダーマスク層を有し、前記ソルダーマスク層に基板プレートに形成された複数のボールパッドを露出させるための開口が形成される工程と、
フラックスを前記複数のボールパッドに塗布する工程と、
複数の半田ボールを前記フラックス上にマウントする工程と、
前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加することにより、前記ボールパッド上に位置決めされていない一部の半田ボールが前記振動外力及びそれ自体の重力により前記開口に転がることでボールパッド上に位置決めされる工程と、
リフローを行う工程と、
を備えていることを特徴とするボールマウント方法。
【請求項2】
前記複数の基板ユニットからなる基板プレートは、第1の表面及び第2の表面を有していることを特徴とする請求項1に記載のボールマウント方法。
【請求項3】
前記第1の表面上の前記基板ユニットのそれぞれがチップと前記チップを被覆する封止材とを有していることを特徴とする請求項2に記載のボールマウント方法。
【請求項4】
前記第2の表面にソルダーマスク層が塗布されていることを特徴とする請求項2に記載のボールマウント方法。
【請求項5】
前記振動外力の振動方向は、左右揺動、上下振動又はその組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載のボールマウント方法。
【請求項6】
複数の基板ユニットからなる基板プレートを搭載するためのキャリアであって、前記基板プレート上にソルダーマスク層が形成され、前記ソルダーマスク層に基板プレートに設けられた複数のボールパッドを露出させるための複数の開口が形成されているキャリアと、
フラックスを前記複数のボールパッドに塗布するためのフラックス塗布ユニットと、
半田ボールを前記フラックスにマウントするための半田ボールマウントユニットと、
前記基板プレートに所定の力を有する振動外力を印加するための外力印加ユニットと、
半田ボールを前記基板プレート上に半田付けするためのリフローユニットと、
を備えていることを特徴とするボールマウントシステム。
【請求項7】
前記外力印加ユニットは、超音波振動器又は機械式振動器を含むことを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項8】
前記外力印加ユニットを前記半田ボールマウントユニットと同時に使用することを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項9】
前記外力印加ユニットを前記リフローユニットと同時に使用することを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【請求項10】
前記基板プレートは、フリップチップ基板プレート、ボールグリッドアレイ基板プレート又はウィンドウ型ボールグリッドアレイ基板プレートであることを特徴とする請求項6に記載のボールマウントシステム。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【公開番号】特開2010−153849(P2010−153849A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−274453(P2009−274453)
【出願日】平成21年12月2日(2009.12.2)
【出願人】(501343868)聯測科技股▼分▲有限公司 (6)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年12月2日(2009.12.2)
【出願人】(501343868)聯測科技股▼分▲有限公司 (6)
【Fターム(参考)】
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