JP7473705B2 - Array Mask - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）方式の半田バンプの作成に使用される、半田ボールの配列用マスクに関する。 The present invention relates to a mask for arranging solder balls, which is used, for example, to create solder bumps for the BGA (Ball Grid Array) method.
一般に半田バンプは、電極に半田ペースト若しくはフラックスを塗布する工程と、電極上に半田ボールを搭載させる工程と、搭載された半田ボールを溶融させる工程を経て形成される。上述の電極上に半田ボールを搭載させる工程において、電極の配列パターンに対応した開口パターンを有する配列用マスクを用いることは公知であり、例えば、特許文献１、２には、円形状のボール挿入孔を有する配列用マスクが開示されており、特許文献３、４には、四角形開口や三角形開口などの多角形状のボール挿入孔を有する配列用マスクが開示されている。ボール挿入孔を有するマスク本体の外周縁に、当該マスク本体を支持するための枠体を設けることは、特許文献１、４などに開示されている。
Solder bumps are generally formed through a process of applying solder paste or flux to electrodes, a process of mounting solder balls on the electrodes, and a process of melting the mounted solder balls. In the process of mounting solder balls on the electrodes described above, it is known to use an array mask having an opening pattern corresponding to the array pattern of the electrodes. For example,
特許文献１、２の配列用マスクのように、ボール挿入孔が円形状に形成されている構成では、半田ボールの球状外面と、挿入孔の円弧状の開口縁とが線接触して、半田ボールが傷付きやすい。また、半田ボールの外面と挿入孔の開口縁とが接触する部分が多くなるため、接触抵抗が増して、半田ボールを挿入孔内にスムーズに落下させることができず、搭載率が低下する不利もある。これに対して、特許文献３、４の配列用マスクのように、ボール挿入孔が四角形開口や三角形開口などの多角形状とされていると、円形状の挿入孔に比べて開口縁と半田ボールとが接触する機会を少なくすることができるので、半田ボールが傷付くことを効果的に防止することができる。また、挿入孔内によりスムーズに半田ボールを落下させて搭載率の向上を図ることができる。但し、特許文献３、４の配列用マスクでは、マスク本体を枠体へ装着したときに、多角形状に形成された挿入孔の劣角状のコーナー部に当該張力に由来する応力が集中しやすく、コーナー部に亀裂が生じて配列用マスクが破損するおそれがあった。
In the arrangement masks of
本発明は、以上のような従来の配列用マスクの抱える問題を解決するためになされたものであり、優れた半田ボールの搭載率を確保しながら、張力付与時にも破損し難い、半田ボールの配列用マスクを提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the problems associated with conventional array masks as described above, and aims to provide a solder ball array mask that is less likely to break when tension is applied while ensuring an excellent solder ball mounting rate.
本発明は、所定の配列パターンに対応したボール挿入孔１２を備え、当該ボール挿入孔１２内に半田ボール２を振り込むことで、ワーク３上の所定位置に半田ボール２を搭載する配列用マスクである。ボール挿入孔１２の開口縁が、平面視で角丸正多角形に形成され、当該角丸正多角形の各コーナー部に部分円弧状のアール部１７を有し、各コーナー部のアール部１７のうち、少なくとも１つはアール部１７の半径ｒが異なることを特徴とする。
The present invention is an array mask that has
ここで、「部分円弧」とは、部分正円弧、部分楕円弧を含む概念である。また、角丸正多角形には、角丸正偶数角形（角丸正四角形、角丸正六角形、角丸正八角形など）と角丸正奇数角形（角丸正三角形、角丸正五角形、角丸正七角形など）がある。 The term "partial arc" here includes the concept of partial regular circular arcs and partial elliptical arcs. Rounded regular polygons include rounded even-cornered regular polygons (rounded regular quadrilaterals, rounded regular hexagons, rounded regular octagons, etc.) and rounded odd-cornered regular polygons (rounded regular triangles, rounded regular pentagons, rounded regular heptagons, etc.).
ボール挿入孔１２内に半田ボール２を落とし込むためのスキージ２５の移動方向において、スキージ移動方向の上流側に位置するコーナー部と、スキージ移動方向の下流側に位置するコーナー部とで、アール部１７の半径ｒが異なることを特徴とする。
In the direction of movement of the
ボール挿入孔１２の開口縁は、角丸正偶数角形に形成されており、当該角丸正偶数角形が、当該角丸正偶数角形のコーナー部に位置するアール部１７と、角丸正偶数角形の辺部を構成してアール部１７に接続する直線部１６とを備え、直線部１６を延長することで形成される仮想正偶数角形１８を規定し、当該仮想正偶数角形１８の頂点部１９と、当該頂点部１９に臨む直線部１６の端部とを結ぶことで規定されるコーナー直線部２０とを規定し、スキージ２５の移動方向と、ボール挿入孔１２の角丸正偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部１６・１６の伸び方向とが一致しており、スキージ２５の移動方向の上流側に位置するアール部１７ａの半径ｒａと、スキージ２５の移動方向の下流側に位置するアール部１７ｂの半径ｒｂとが異なることを特徴とする。
The opening edge of the
また、ボール挿入孔１２内に半田ボール２を落とし込むためのスキージ２５の移動方向において、スキージ移動方向の上流側に形成されたボール挿入孔１２と、スキージ移動方向の下流側に形成されたボール挿入孔１２とで、アール部１７の半径ｒが異なることを特徴とする。
In addition, in the movement direction of the
スキージ移動方向の上流側から下流側に向かうにつれて、アール部１７の半径ｒを徐々に異ならせていることを特徴とする。
The radius r of the
ボール挿入孔１２の開口縁は、角丸正偶数角形に形成されており、当該角丸正偶数角形が、当該角丸正偶数角形のコーナー部に位置するアール部１７と、角丸正偶数角形の辺部を構成してアール部１７に接続する直線部１６とを備え、直線部１６を延長することで形成される仮想正偶数角形１８を規定し、当該仮想正偶数角形１８の頂点部１９と、当該頂点部１９に臨む直線部１６の端部とを結ぶことで規定されるコーナー直線部２０とを規定し、スキージ２５の移動方向と、ボール挿入孔１２の角丸正偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部１６・１６の伸び方向とが一致しており、スキージ２５移動方向の上流側から下流側に向かうにつれて、アール部１７の半径ｒを徐々に異ならせていることを特徴とする。
The opening edge of the
また、ボール挿入孔（１２）の各コーナー部でアール部（１７）の半径（ｒ）を異ならせていることを特徴とする。 Another feature is that the radius (r) of the rounded portion (17) is different at each corner of the ball insertion hole (12).
一般的に、配列用マスクの製作過程で付与されてボール挿入孔１２の開口縁に作用する応力は、ボール挿入孔１２の開口縁形状が急激に変化する箇所（例えば角隅部）に集中する。このため、本発明のようにボール挿入孔１２を正多角形のコーナー部が丸められた角丸正多角形に形成されていると、同角数の正多角形状ボール挿入孔の開口縁に比べて、コーナー部における開口縁形状の急激な変化を抑えて、丸められたコーナー部に応力を分散して作用させることができる。従って、本発明によれば、多角形状のボール挿入孔を備えるマスクに比べて、張力が付与されたときにも破損し難い配列用マスクを得ることができる。また、応力集中によるボール挿入孔１２の変形に起因する配列用マスクのひずみを抑制することができるので、配列用マスクの平坦度を維持することができる利点もある。
In general, the stress applied during the manufacturing process of the array mask and acting on the opening edge of the
加えて、角丸正多角形は、当該角丸正多角形の各コーナー部に部分円弧状のアール部１７を有し、各コーナー部のアール部１７のうち、少なくとも１つはアール部１７の半径ｒが異なるように設定することができる。例えば、この半径ｒが異なるアール部１７の位置を各ボール挿入孔１２のコーナー部で一致させれば、ボール挿入孔１２を確認することで、配列用マスクの前後左右方向を確認することができる。また、ボール挿入孔１２内に半田ボール２を落とし込むためのスキージ２５の移動方向において、スキージ移動方向の上流側に位置するコーナー部と、スキージ移動方向の下流側に位置するコーナー部とで、アール部１７の半径ｒが異なるように設定することで、スキージ移動方向の上流側と下流側（配列用マスクの左右方向）とを確認することができる。さらに、ボール挿入孔１２の開口縁を角丸正偶数角形に形成し、当該角丸正偶数角形が、当該角丸正偶数角形のコーナー部に位置するアール部１７と、角丸正偶数角形の辺部を構成してアール部１７に接続する直線部１６とを備えることで、ボール挿入孔１２の開口縁をアール部１７と直線部１６とが滑らかに繋がるように構成することができるので、ボール挿入孔１２の開口縁に応力が集中しやすい劣角状の屈曲部が形成されるのを解消できる。しかも、スキージ２５の移動方向と、ボール挿入孔１２の角丸正偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部１６・１６の伸び方向とを一致させることで、角丸正偶数角形のボール挿入孔１２におけるスキージ移動方向の上流側と下流側との位置をより確実に把握した上でスキージによる半田ボールの投入作業を行うことができる。
In addition, the rounded regular polygon has a partially
ボール挿入孔１２内に半田ボール２を落とし込むためのスキージ２５の移動方向において、スキージ移動方向の上流側に形成されたボール挿入孔１２と、スキージ移動方向の下流側に形成されたボール挿入孔１２とで、アール部１７の半径ｒが異なるように設定することで、ボール挿入孔１２（コーナー部）を確認することにより、配列用マスクにおけるスキージ移動方向の上流側と下流側の位置を確認することができる。また、スキージ移動方向の上流側から下流側に向かうにつれて、アール部１７の半径ｒが徐々に異なるように設定することができる。例えば、ボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒを、スキージブラシ２５の移動方向の上流側（一方）から下流側（他方）に向かうにつれて、徐々に小さくなるように設定することで、スキージの移動方向を視覚的に把握できるとともに、スキージ移動方向の上流側から下流側に向かうにつれてボール挿入孔１２の開口面積が大きくなり、スキージブラシ２５の移動に伴い各ボール挿入孔１２に投入されてマスク本体１０上から徐々に減少していく半田ボール２に対応した配列とでき、スキージ移動方向の下流側においても優れた半田ボール２の搭載率を確保することができる。さらに、ボール挿入孔１２の開口縁を角丸正偶数角形に形成し、当該角丸正偶数角形が、当該角丸正偶数角形のコーナー部に位置するアール部１７と、角丸正偶数角形の辺部を構成してアール部１７に接続する直線部１６とを備えることで、ボール挿入孔１２の開口縁をアール部１７と直線部１６とが滑らかに繋がるように構成することができるので、ボール挿入孔１２の開口縁に応力が集中しやすい劣角状の屈曲部が形成されるのを解消できる。しかも、スキージ２５の移動方向と、ボール挿入孔１２の角丸正偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部１６・１６の伸び方向とを一致させることで、角丸正偶数角形のボール挿入孔１２におけるスキージ移動方向の上流側と下流側との位置をより確実に把握した上でスキージによる半田ボールの投入作業が行える。
In the movement direction of the
ボール挿入孔１２の各コーナー部でアール部１７の半径ｒが異なるように設定することで、ボール挿入孔１２にはコーナー部の数に応じた様々なアール部１７の半径ｒが存在することになるので、スキージ２５を多様な方向に移動させてボール挿入孔内に半田ボールを振り込む場合に、各アール部１７の半径ｒに特化した搭載、例えば、アール部１７の半径が小さいコーナー部近辺では、ボール挿入孔１２に半田ボール２を誘い込みやすくすることができ、アール部１７の半径が大きいコーナー部近辺では、ボール挿入孔１２に半田ボール２を落とし込みやすくすることが可能となる。
By setting the radius r of the
（実施例１） 図１から図５に、本発明に係る半田ボールの配列用マスクの実施例１を示す。本実施例における前後、左右、上下とは、図１、図２および図３に示す交差矢印と、交差矢印の近傍の前後・左右・上下の表記に従う。なお、本実施例の各図における厚みや幅などの寸法は、実際の様子を示したものではなく、それぞれ模式的に示したものである。以下の各実施例の図においても同様である。 (Example 1) Figures 1 to 5 show Example 1 of a solder ball array mask according to the present invention. In this example, front, back, left, right, and top and bottom refer to the crossed arrows shown in Figures 1, 2, and 3, and the notations for front, back, left, right, and top and bottom in the vicinity of the crossed arrows. Note that the dimensions such as thickness and width in each figure of this example are shown diagrammatically, not in actual appearance. The same applies to the figures of the following examples.
この配列用マスク（以下「マスク」と記す。）１は、例えば、ＢＧＡ方式の半田バンプ作成における半田ボール２の搭載工程において使用に供されるものである。図２及び図３において、符号３は、マスク１による半田ボール２の搭載対象となるワークを示す。このワーク３は、例えばガラスエポキシ基板のベース４に複数個の半導体チップ５を搭載し、ワイヤボンドで配線したのち、トランスファモールド封止してなるものであり、半導体チップ５を囲むように、ワーク３の上面には、入出力端子である電極６が所定のパターンで形成されている。なお、ワーク３は、半田バンプの作成後に個片に切断され、個々のＬＳＩチップとされる。
This array mask (hereafter referred to as "mask") 1 is used, for example, in the mounting process of
図２に示すように、マスク１は、ニッケルやニッケルコバルト等のニッケル合金、銅、その他の金属を素材として形成されたマスク本体１０と、このマスク本体１０を囲むように接合された枠体１１とからなる。マスク本体１０の盤面中央部には、各半導体チップ５に対応して、半田ボール２を投入するための多数独立のボール挿入孔（以下「挿入孔」と記す。）１２を有するパターン領域１３が多数形成されている。
As shown in FIG. 2, the mask 1 is composed of a
挿入孔１２は、ワーク３における各半導体チップ５の電極６の配列位置に対応した配列パターンに対応している。半田ボール２は、１００μｍ以下の直径寸法を有するものであり、これに合わせて各挿入孔１２の前後及び左右の寸法は、当該ボール２の直径寸法よりも僅かに大きな寸法を有している。
The
図１に示すように、挿入孔１２の開口縁は、平面視で角丸正四角形状（角丸正多角形状）に形成されている。より詳しくは、挿入孔１２の開口縁は、前後及び左右方向に走る計４本の直線部１６と、４つのコーナー部に形成された四分円弧状（部分円弧状）のアール部１７とを有する、平面視で角丸正四角形状に形成されている。本実施例に係るマスク１では、４つのアール部１７の半径寸法は同寸法に設定されている。また、各アール部１７に対して、隣接する２つの直線部１６・１６は接線接続されている。すなわち、四分円弧状に形成されたアール部１７に対して、隣り合う直線部１６・１６は接線接続となるように構成されており、アール部１７と直線部１６とは滑らかに繋がっている。挿入孔１２は、角丸正四角形の前後辺である２つの直線部１６・１６の伸び方向が、後述するスキージブラシ（スキージ）２５の移動方向（左右方向）と一致するように、マスク本体１０に配置されていることが望ましい。
As shown in FIG. 1, the opening edge of the
正四角形状の辺寸法においてアール部１７が占める割合、即ち正四角形状の各辺における非直線部分の占める割合は、１／２未満であることが好ましく、１／４～１／３（１／４以上、１／３以下）であることがより好ましい。より詳しくは、図１において符号１８は、直線部１６を延長することで形成される仮想正四角形（仮想正多角形）を示しており、当該仮想正四角形１８の辺寸法をＤとする。この仮想正四角形１８の頂点部１９と、当該頂点部１９に臨む直線部１６の端部とを結ぶことで規定されるコーナー直線部２０を規定し、当該コーナー直線部２０の長さ寸法をｄ１と規定する。このとき、当該コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１は、（ｄ１＜Ｄ／２）の不等式を満たすものであることが好ましく、より好ましくは、（Ｄ／４≦ｄ１≦Ｄ／３）の不等式を満たすものであることが最適である。このコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１が、アール部１７の半径寸法ｒとなる。本実施例では、コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１をＤ／４に設定した。なお、仮想正四角形１８の辺寸法Ｄは、半田ボール２の直径寸法の１．０５～１．１５倍に設定することが好ましい。
The ratio of the radiused
図２に示すように、マスク本体１０には、該マスク本体１０を支持する枠体１１が接合されており、具体的には、枠体１１をマスク本体１０に接着剤等により直貼りした形態、あるいはテトロン（登録商標）などの紗を介して枠体１１とマスク本体１０とを接合した形態などがある。該枠体１１は、マスク本体１０の補強用部材を兼ねている。この枠体１１は、アルミニウムやステンレス鋼の他、４２アロイ、インバー材、スーパーインバー材、ＳＵＳ４３０等の低熱線膨張係数の材質からなる左右横長の平板体であり、その盤面中央には、マスク本体１０に対応する一つの左右横長の四角形状の開口が形成される。枠体１１は、マスク本体１０よりも肉厚の成形品であり、マスク本体１０の外周縁と不離一体的に接合される。枠体１１の厚み寸法は、例えば０．０５～３ｍｍ程度である。なお、マスク１の全体厚みは、使用する半田ボール２の径に合わせて設計することができ、特にマスク本体１０の厚み（後述する支持突起２３を設ける場合は当該突起２３の厚みも含む）は半田ボール２の直径と同程度とすることが好ましい。
2, the
マスク本体１０の下面側、すなわちワーク３に対する対向面側には、ワーク３との対向間隔を確保する支持突起２３が、下方向に突出状に設けられている。支持突起２３は逆円錐台状を呈しており、半田ボール２の配列作業時において、支持突起２３の下端面をワーク３の表面に当接させてマスク１とワーク３との対向間隔を確保している。支持突起２３は、パターン領域１３を囲むように格子枠状に設けることができる。この時、支持突起２３は、連続的に設けても断続的に設けても良い。また、支持突起２３は、パターン領域１３内外を点在するように設けることができる。なお、支持突起２３は、マスク本体１０と一体形成されているが、別体（例えば、樹脂）で形成したものをマスク本体１０に一体的に接合することもできる。
On the lower surface side of the
マスク１を用いた半田ボール２の配列作業は、以下のような手順で行われる。まず、ワーク３の電極６上にフラックス２４を印刷塗布する（図３参照）。次に、ボール挿入孔１２と電極６とが一致するように、ワーク３上にマスク１を位置合わせしたうえで、マスク１を固定する。この位置合わせ作業は、実際には枠体１１とワーク３との外周縁を位置合わせすることで行われる。なお、ワーク３の下方に磁石を配置することができ、位置合わせ作業が終了した後、該磁石の磁力吸引力によりマスク１をワーク３に不離一体的に固定することが可能である。この固定状態において、支持突起２３の下端面がワーク３の表面に当接することで、マスク１は、図３に示すようなワーク３との対向間隔が確保された離間姿勢に姿勢保持される。
The arrangement of the
次に、枠体１１の開口部分、すなわちマスク本体１０上に多数個の半田ボール２を供給し、先端がブラシ状のスキージブラシ２５を用いてマスク本体１０上で半田ボール２を分散させて、挿入孔１２内に一つずつ半田ボール２を投入する。本実施例では、左方向を上流側、右方向を下流側として、左から右に向ってスキージブラシ２５を１回または複数回動かして（場合によっては、その後、右から左に向ってスキージブラシ２５を動かして、１回または複数回往復動させる）半田ボール２を挿入孔１２内に投入し、電極６上に半田ボール２を搭載させる。挿入孔１２内に投入された半田ボール２はフラックス２４で仮止め状に粘着保持される。最後に残余の半田ボール２をマスク１の上面から除去したのちに、マスク１を取り外し、半田ボール２を溶融させることで、ワーク３の電極６上に半田バンプを作成することができる。
Next, a large number of
図４および図５は、本実施例に係る配列用マスク１の製造方法を示す。まず、図４（ａ）に示すように導電性を有する例えばステンレス鋼製や真ちゅう製の母型２７の表面にフォトレジスト層２８を形成する。このフォトレジスト層２８は、ネガタイプの感光性ドライフォトレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成することができる。次いで、フォトレジスト層２８の上に、逆円錐台状の支持突起２３に対応する透光孔２９ａを有するパターンフィルム２９（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外線ランプ３０で紫外線光を照射して露光、現像、乾燥の各処理を行うことにより、未露光部分を溶解除去し、図４（ｂ）に示すように、支持突起２３に対応するレジスト体３１ａを有する一次パターンレジスト３１を母型２７上に形成した。
Figures 4 and 5 show a method for manufacturing the array mask 1 according to this embodiment. First, as shown in Figure 4(a), a photoresist layer 28 is formed on the surface of a matrix 27 made of, for example, stainless steel or brass, which has electrical conductivity. This photoresist layer 28 can be formed by laminating one or several negative-type photosensitive dry photoresists to a predetermined height and then thermocompressing them. Next, a pattern film 29 (glass mask) having light-transmitting holes 29a corresponding to the inverted truncated cone-shaped
続いて、上記母型２７を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図４（ｃ）に示すようにレジスト体３１ａの高さの範囲内で、母型２７のレジスト体３１ａで覆われていない表面にニッケルや銅、その他の電着金属を電鋳して、一次電鋳層３２を形成した。ここでは、母型２７の略全面にわたって、一次電鋳層３２を形成した。次に、図４（ｄ）に示すように、一次パターンレジスト３１を除去する。後段の剥離工程の作業性を向上させるため、一次電鋳層３２の表面は一次パターンレジスト３１除去後に研磨処理や剥離処理を施しておくことが望ましい。 Then, the above-mentioned mother mold 27 was placed in an electroforming tank prepared under specified conditions, and nickel, copper, or other electrodeposited metals were electroformed on the surface of the mother mold 27 that was not covered by the resist body 31a within the height range of the resist body 31a as shown in FIG. 4(c) to form a primary electroforming layer 32. Here, the primary electroforming layer 32 was formed over almost the entire surface of the mother mold 27. Next, as shown in FIG. 4(d), the primary pattern resist 31 is removed. In order to improve the workability of the subsequent peeling process, it is desirable to subject the surface of the primary electroforming layer 32 to a polishing treatment or peeling treatment after removing the primary pattern resist 31.
続いて、図５（ａ）に示すように、一次電鋳層３２および母型２７の表面の全体に、フォトレジスト層３５を形成したうえで、当該フォトレジスト層３５の表面に、挿入孔１２に対応する透光孔３６ａを有するパターンフィルム３６（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプ３０で紫外線光を照射して露光、現像、乾燥の各処理を行うことにより、未露光部分を溶解除去し、図５（ｂ）に示すような挿入孔１２に対応するレジスト体３７ａを有する二次パターンレジスト３７を一次電鋳層３２の表面に形成した。 Next, as shown in FIG. 5(a), a photoresist layer 35 is formed on the entire surface of the primary electroforming layer 32 and the matrix 27, and a pattern film 36 (glass mask) having light-transmitting holes 36a corresponding to the insertion holes 12 is attached to the surface of the photoresist layer 35. The photoresist layer 35 is then irradiated with ultraviolet light from an ultraviolet lamp 30 to perform exposure, development, and drying processes, thereby dissolving and removing the unexposed portions, and a secondary pattern resist 37 having resist bodies 37a corresponding to the insertion holes 12 as shown in FIG. 5(b) is formed on the surface of the primary electroforming layer 32.
続いて、上記母型２７を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、先のレジスト体３７ａの高さの範囲内で、母型２７、及びレジスト体３７ａで覆われていない一次電鋳層３２の表面にニッケルや銅、その他の電着金属を電鋳して、二次電鋳層３８を形成した。次に、二次パターンレジスト３７を溶解除去するとともに、母型２７及び一次電鋳層３２を二次電鋳層３８から剥離（除去）することにより、図５（ｄ）及び図３に示すようなマスク本体１０を得た。そして、マスク本体１０に枠体１１を接合することで、図２に示すようなマスク１を得ることができる。
Then, the master mold 27 was placed in an electroforming tank prepared under specified conditions, and nickel, copper, or other electrodeposited metals were electroformed on the master mold 27 and the surface of the primary electroforming layer 32 that was not covered by the resist body 37a within the range of the height of the resist body 37a to form a secondary electroforming layer 38. Next, the secondary pattern resist 37 was dissolved and removed, and the master mold 27 and the primary electroforming layer 32 were peeled (removed) from the secondary electroforming layer 38 to obtain a
二次電鋳層３８、すなわちマスク本体１０は、それ自体に内方に収縮する方向の応力が作用するようなテンションを加えた状態で枠体１１に支持した形態を採ることができる。換言すれば、マスク本体１０に張力を付与した状態で、該マスク本体１０を枠体１１で支持しており、かかる形態は母型２７から二次電鋳層３８を剥離する前に、二次電鋳層３８（マスク本体１０）と枠体１１を接合することで実現できる。これによれば、周囲温度の変化に伴うマスク本体１０の膨張分を、当該収縮方向へのテンションで吸収することができるので、ワーク３に対するマスク本体１０の位置ズレを防ぐことができる。また、マスク本体１０の全体に均一なテンションを与えることができるので、ワーク３に対して半田ボール２を位置精度良く搭載させることができる。
The secondary electroforming layer 38, i.e., the
以上のように、本実施例に係る配列用マスク１においては、半田ボール２が振り込まれる挿入孔１２の開口縁を、平面視で角丸正四角形（角丸正多角形）に形成したので、枠体１１への接合時においてマスク本体１０に張力が付与されたときにも、当該マスク本体１０が破損することを効果的に防ぐことができる。すなわち、一般的にマスク本体１０の張力に由来して挿入孔１２の開口縁に作用する応力は、挿入孔１２の開口縁形状が急激に変化する箇所に集中しやすく、例えば、挿入孔を正四角形状とした場合には、直角の角隅部に応力が集中して、当該角隅部から破損しやすい。これに対して、本実施例のように、正四角形のコーナー部が丸められた角丸正四角形に挿入孔１２が形成されていると、従来の四角形状の挿入孔の開口縁に比べて、コーナー部における開口縁形状の急激な変化を抑えて、丸められたコーナー部に応力を分散して作用させることができる。従って、本実施例によれば、四角形状のボール挿入孔を備えるマスクに比べて、張力が付与されたときにも破損し難い配列用マスク１を得ることができる。また、応力集中によるボール挿入孔１２の変形に起因するマスク本体１０（マスク１）のひずみを抑制して、配列用マスク１の平坦度を維持できる利点もある。また、円形状のボール挿入孔を備えるマスクに比べて開口縁と半田ボールとが接触する機会を少なくすることができるので、挿入孔１２内によりスムーズに半田ボール２を落下させることが可能であり、配列用マスク１を使った半田ボール２の搭載率の向上を図ることもできる。
As described above, in the array mask 1 according to the present embodiment, the opening edge of the
また、本実施例においては、角丸正四角形のコーナー部に位置する四分円弧状（部分円弧状）のアール部１７と、当該角丸正四角形の辺部を構成して当該アール部１７に接線接続する直線部１６とで、ボール挿入孔１２の開口縁を構成したので、ボール挿入孔１２の開口縁をアール部１７と直線部１６とが滑らかに繋がるように構成することができる。これにより、ボール挿入孔１２の開口縁に応力が集中しやすい劣角状の屈曲部が形成されるのを解消できるので、応力集中による半田ボール２の配列用マスクの破損、および変形をより効果的に防止できる。
In addition, in this embodiment, the opening edge of the
仮想正四角形（仮想正多角形）１８の辺寸法Ｄとコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１との関係を（ｄ１＜Ｄ／２）の不等式を満たすように構成すると、ボール挿入孔１２の開口縁が円形にならない範囲内でアール部１７の曲率をできるだけ小さくして、コーナー部において充分に応力を分散させることができる。上記各実施例では、仮想正四角形１８の辺寸法Ｄとコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１との関係を（Ｄ／４≦ｄ１≦Ｄ／３）の不等式を満たすように構成している。これは、長さ寸法ｄ１がＤ／４未満であると、アール部１７の曲率が大きいため、コーナー部において充分に応力を分散させることが困難となることに拠る。また、長さ寸法ｄ１がＤ／３を超えると、直線部１６が充分に確保されず、半田ボール２に傷が付きやすくなり、半田ボール２の搭載率の悪化も招く。
If the relationship between the side dimension D of the virtual regular square (virtual regular polygon) 18 and the length dimension d1 of the corner
（実施例２） 図６に、本発明に係る半田ボールの配列用マスクの実施例２を示す。本実施例においては、スキージブラシ２５の移動方向上流側（左辺側）に位置する二つのアール部１７ａ（１７）のコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１ａ（ｄ１）（アール部１７ａの半径ｒａ）を、スキージブラシ２５の移動方向下流側（右辺側）に位置する二つのアール部１７ｂ（１７）のコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１ｂ（ｄ１）（アール部１７ｂの半径ｒｂ）よりも小さく設定した点が先の実施例１と異なる。アール部１７ａの長さ寸法ｄ１ａはＤ／４に設定し、アール部１７ｂの長さ寸法ｄ１ｂは、Ｄ／３に設定した。他は実施例１と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同じとする。
(Example 2) FIG. 6 shows Example 2 of the solder ball array mask according to the present invention. This example differs from Example 1 in that the length dimension d1a (d1) (radius ra of the
上記のような挿入孔１２によれば、スキージブラシ２５の移動方向の上流側に位置する左辺部の直線部１６の長さ寸法を大きくできる。これによれば、半田ボール２は平面視においてその重心位置がボール挿入孔１２上に位置したとき、該ボール挿入孔１２に落ち込もうとするので、スキージブラシ２５の移動方向の上流側（左辺側）の直線部１６の長さ寸法を大きくすることで、ボール挿入孔１２に半田ボール２を誘い込みやすくすることができ、半田ボール２の搭載率の向上を図ることができる。
The
また、上記のような挿入孔１２によれば、スキージブラシ２５の移動方向上流側に位置する二つのアール部１７ａ（１７）が仮想正四角形（仮想正多角形）１８の頂点部１９に近づいた配置となり、スキージブラシ２５の移動方向上流側におけるボール挿入孔１２の開口面積を大きくでき、半田ボール２の誘い込みの向上に寄与できる。また、スキージブラシ２５の移動方向の下流側に位置する２つのアール部１７ｂの長さ寸法ｄ１ｂが大きい分、スキージブラシ２５がその移動方向の下流側に位置する右辺部で引っ掛かるのを抑制して、スキージブラシ２５がスムーズにボール挿入孔１２上を通過できるようにすることができる。
In addition, with the
（実施例３） 図７に、本発明に係る半田ボールの配列用マスクの実施例３を示す。本実施例においては、先の実施例２とは逆に、スキージブラシ２５の移動方向上流側（左辺側）に位置する二つのアール部１７ａ（１７）のコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１ａ（ｄ１）（アール部１７ａの半径ｒａ）を、スキージブラシ２５の移動方向下流側（右辺側）に位置する二つのアール部１７ｂ（１７）のコーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１ｂ（ｄ１）（アール部１７ｂの半径ｒｂ）よりも大きく設定した。アール部１７ａの長さ寸法ｄ１ａはＤ／３に設定し、アール部１７ｂの長さ寸法ｄ１ｂは、Ｄ／４に設定した。こうした挿入孔１２によれば、挿入孔１２に半田ボール２を素早く落とし込むことができる。詳しくは、挿入孔１２に落ち込む途中の半田ボール２の外面は、スキージブラシ２５の移動方向下流側の挿入孔１２の内面に接触しつつ落ち込む。そのため、スキージブラシ２５の移動方向下流側の直線部１６の長さ寸法を大きくすると、落ち込み途中における半田ボール２の外面と、挿入孔１２の内面との接触面積を小さくして、半田ボール２が落ち込むときに両者間の摩擦によって落ち込み動作が制動されるのを抑えることができ、ボール挿入孔１２に半田ボール２を素早く落とし込むことができる。これにより、落ち込み途中の半田ボール２がスキージブラシ２５によってボール挿入孔１２から掻き出されるのを抑制できる。
(Example 3) FIG. 7 shows Example 3 of the solder ball array mask according to the present invention. In this example, contrary to Example 2, the length dimension d1a (d1) (radius ra of the
また、平面視におけるボール挿入孔１２の右側半分、つまり、スキージブラシ２５の移動方向の下流側のボール挿入孔１２の内面積（開口外周縁の長さ）を大きく確保すると、スキージブラシ２５の移動方向上流側からボール挿入孔１２内に落ち込んできた半田ボール２を、スキージブラシ２５の移動方向下流側に広い範囲で形成されることになるボール挿入孔１２の内面で受け止めて、半田ボール２をボール挿入孔１２内に落とし込み、半田ボール２の搭載率の向上に寄与できる。
In addition, by ensuring a large inner surface area (length of the opening outer periphery) of the right half of the
（実施例４） 図８に、本発明に係る半田ボールの配列用マスクの実施例４を示す。本実施例においては、アール部１７の半径をスキージブラシ２５の移動方向の上流側から下流側に向けて、徐々に変化するように形成した。具体的には、ボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）を、スキージブラシ２５の移動方向の上流側（一方）から下流側（他方）に向かうにつれて、徐々に小さくなるように設定した。このようにボール挿入孔１２を配列すれば、スキージブラシ２５の移動方向上流側から下流側に向かうにつれて、ボール挿入孔１２の開口面積を大きくでき、スキージブラシ２５の移動に伴い変化するマスク本体１０上の半田ボール２の状況に応じた配列、すなわち、スキージブラシ２５を上流側から下流側に移動させることによって、各ボール挿入孔１２に投入されて減少していくマスク本体１０上の半田ボール２に対応した配列にでき、マスク本体１０におけるスキージブラシ２５の移動方向下流側においても半田ボール２の搭載率の維持を図ることができる。なお、アール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）をスキージブラシ２５の移動方向の上流側から下流側に向けて徐々に小さくなるように設定する際、スキージブラシ２５の移動方向において隣り合うボール挿入孔１２ごとに徐々に小さくなるように設定しても良いが、これに限らず、例えば、マスク本体１０の前後方向を列としてスキージブラシ２５の移動方向に複数配列されているボール挿入孔１２のうちの複数の列を一群として、該群単位でアール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）を徐々に小さくなるように設定しても良い。もちろん、マスク本体１０の前後方向を列としてスキージブラシ２５の移動方向に複数設けられたパターン領域１３のうちの一列または複数列を一群として徐々に小さくなるように設定することもできる。
(Example 4) FIG. 8 shows Example 4 of the solder ball array mask according to the present invention. In this example, the radius of the rounded
上記各実施例においては、直線部１６とアール部１７との接続部分は接線接続するように構成したが、両者の接続部分に僅かに劣角状の角部が形成されていてもよい。この場合には、応力集中を避けるために、当該角部の角度は１８０度に近づけることが望ましい。また、 各アール部１７を四分円弧で構成したが、アール部１７は四分楕円弧で構成することができる。この場合でも、アール部１７に対して、隣り合う直線部１６・１６は接線接続となるように構成されて、アール部１７と直線部１６とが滑らかに繋がっていることが好ましい。この場合においても、コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１は、（Ｄ／４≦ｄ１≦Ｄ／３）の不等式を満たすものであることが好ましい。また、スキージブラシ２５の移動方向と直交する方向の一方側（前辺側）と他方側（後辺側）とにおいて、コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１を変えることが可能である。また、挿入孔１２の各コーナー部で長さ寸法ｄ１を異ならせてもよい。
In the above embodiments, the connection between the
また、上記各実施例においては、ボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）を、スキージブラシ２５の移動方向の上流側（一方）から下流側（他方）に向けて徐々に小さくなるように設定したが、徐々に大きくなるように設定しても良い。また、スキージブラシ２５の移動方向と直交する方向（前後方向）において徐々に小さく（大きく）なるように設定することができる。また、ボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）は、角丸正四角形（角丸正多角形）のボール挿入孔１２における全てのアール部１７を徐々に小さく（大きく）なるように設定したが、角丸正四角形（角丸正多角形）のボール挿入孔１２において、少なくとも一つのアール部１７の半径ｒを徐々に小さく（大きく）なるように設定しても良く、二つのアール部１７（スキージブラシ２５の移動方向上流側に位置する二つのアール部１７ａ、スキージブラシ２５の移動方向下流側に位置する二つのアール部１７ｂ、対向位置に位置する二つのアール部など）、三つ以上のアール部１７の半径ｒを徐々に小さく（大きく）なるように設定しても良い。また、ボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒ（コーナー直線部２０の長さ寸法ｄ１）は、ボール挿入孔１２の一端（スキージブラシ２５の移動方向における上端側）と他端（スキージブラシ２５の移動方向における下端側）とで異ならせても良い。また、角丸正四角形（角丸正多角形）のボール挿入孔１２におけるアール部１７の半径ｒは、それぞれのコーナー部で異ならせても良い。この場合、ボール挿入孔１２にはコーナー部の数に応じた様々なアール部１７の半径ｒ（曲率）が存在することになるので、スキージ２５を不特定な方向から移動させるようにしても、例えば、アール部１７の半径ｒが小さいコーナー部（近辺）では、ボール挿入孔１２に半田ボール２を誘い込みやすくすることができ、アール部１７の半径ｒが大きいコーナー部（近辺）では、ボール挿入孔１２に半田ボール２を落とし込みやすくすることができる。また、角丸正四角形（角丸正多角形）のボール挿入孔１２は、直線部１６を有さない、つまり、アール部１７のみで構成することもできる。
In addition, in each of the above embodiments, the radius r of the rounded
図９は、挿入孔１２の変形例を示している。角丸正多角形としては、角丸正偶数角形と角丸正奇数角形とがあり、図９（ａ）は、挿入孔１２の開口縁を、平面視で角丸正三角形（角丸正多角形、角丸正奇数角形）としたものであり、図９（ｂ）は、挿入孔１２の開口縁を、平面視で角丸正五角形（角丸正多角形、角丸正奇数角形）としたものであり、図９（ｃ）は、挿入孔１２の開口縁を、平面視で角丸正六角形（角丸正多角形、角丸正偶数角形）としたものである。これらの変形例においても、部分円弧状に形成されたアール部１７に対して、隣り合う直線部１６・１６は接線接続となるように構成されており、アール部１７と直線部１６とは滑らかに繋がっている。このように挿入孔１２を形成する角丸正多角形は、上記各実施例に示した角丸正四角形に限られない。
Figure 9 shows modified examples of the
（実施例５） 図１０に、本発明に係る半田ボールの配列用マスクの実施例４を示す。本実施例においては、挿入孔１２の開口縁が、正四角形（正多角形）の辺を構成する直線部４１と、当該正四角形を構成する各頂点部４２において外方向に向って膨出形成された部分円弧部４３とを有する、異形正四角形（異形正多角形）に形成した。部分円弧部４３の半径寸法Ｒは、挿入孔１２の開口縁の形成する正四角形の辺の長さ寸法Ｌの１／８に設定されており、直線部４１と部分円弧部４３との接続部分は部分円弧部４３の半径寸法Ｒより小さい半径寸法で丸められている。挿入孔１２は、正四角形の前後辺である２つの直線部４１・４１の伸び方向が、スキージブラシ２５の移動方向（左右方向）と一致するものと、正四角形の対向する２つの直線部４１・４１の伸び方向が、スキージブラシ２５の移動方向（左右方向）に対して４５度傾斜するものとが、千鳥状に交互に配置されている。なお、挿入孔１２の開口縁を形成する正多角形は正四角形に限らず、例えば正三角形、正五角形等であってもよい。また、部分円弧部４３の半径寸法Ｒは、（Ｌ／８＜Ｒ≦Ｌ／２）の不等式を満たすように構成されていることが好ましい。
(Example 5) Figure 10 shows Example 4 of the solder ball array mask according to the present invention. In this example, the opening edge of the
上記のような挿入孔１２によれば、ボール挿入孔１２のコーナー部において、応力が集中しやすい劣角状の開口縁が形成されることによる影響を解消できる。従って、本発明によれば、同角数の多角形状のボール挿入孔の開口縁に比べて、コーナー部における開口縁形状の急激な変化を抑えることができるので、丸められたコーナー部に応力を分散して作用させることができ、多角形状のボール挿入孔を備えるマスクに比べて、張力が付与されたときにも破損し難い配列用マスクを得ることができる。円形状のボール挿入孔を備えるマスクに比べて開口縁と半田ボールとが接触する機会を少なくすることができるので、挿入孔１２内によりスムーズに半田ボール２を落下させることが可能であり、半田ボール２の搭載率の向上を図ることもできる。また、部分円弧部４３が半田ボール２の誘い込み部となり、部分円弧部４３上に至った半田ボール２を挿入孔１２へと誘導することができる。この時、部分円弧部４３から直線部４１にかけて下り傾斜する傾斜面を設けると、部分円弧部４３による挿入孔１２への誘導機能をより効果的に発揮させることができる。係る構成については、前記各実施例においても採用することができ、つまり、アール部１７から直線部１６にかけて下り傾斜する傾斜面を設けても良い。なお、少なくとも部分円弧部４３で囲まれた領域は、有底状（非貫通）に形成されていてもよい。
According to the
（参考例） 上記各実施例における挿入孔１２は、正多角形を開口縁の基準形状として構成したが、開口縁の基準形状は長方形で構成することができる。また、凸多角形、凹多角形、星形多角形などで構成することもできる。また、円形、多角形、角丸多角形（円弧、直線、頂点）を組み合わせて構成することもできる。これらの場合における挿入孔１２の開口縁は、少なくとも１個の半田ボール２を落とし込める大きさに設定する。
(Reference Example) In each of the above embodiments, the
１ 配列用マスク
２ 半田ボール
３ ワーク
１２ ボール挿入孔
１６ 直線部
１７ アール部
１７ａ スキージの移動方向の上流側に位置するアール部
１７ｂ スキージの移動方向の下流側に位置するアール部
１８ 仮想正多角形（仮想正四角形）
１９ 頂点部
２０ コーナー直線部
２５ スキージ（スキージブラシ）
４１ 直線部
４２ 頂点部
４３ 部分円弧部
Ｄ 仮想正多角形の辺寸法
ｄ１ コーナー直線部の長さ寸法
ｄ１ａ アール部１７ａのコーナー直線部の長さ寸法
ｄ１ｂ アール部１７ｂのコーナー直線部の長さ寸法
ｒ アール部の半径
REFERENCE SIGNS LIST 1
19
41 Straight line portion 42 Vertex portion 43 Partial arc portion D Side dimension of virtual regular polygon d1 Length dimension of corner straight line portion d1a Length dimension of corner straight line portion of
Claims (7)
ボール挿入孔（１２）の開口縁が、平面視で角丸多角形に形成され、当該角丸多角形の各コーナー部に部分円弧状のアール部（１７）を有し、
各コーナー部のアール部（１７）のうち、少なくとも１つはアール部（１７）の半径（ｒ）が異なることを特徴とする配列用マスク。 An array mask having ball insertion holes (12) corresponding to a predetermined array pattern, the solder balls (2) being placed in predetermined positions on a workpiece (3) by inserting the solder balls (2) into the ball insertion holes (12),
The opening edge of the ball insertion hole (12) is formed into a rounded polygonal shape in a plan view, and each corner of the rounded polygon has a partially arcuate rounded portion (17);
The array mask is characterized in that at least one of the rounded portions (17) at each corner has a different radius (r).
当該角丸偶数角形が、当該角丸偶数角形のコーナー部に位置するアール部（１７）と、角丸偶数角形の辺部を構成してアール部（１７）に接続する直線部（１６）とを備え、
直線部（１６）を延長することで形成される仮想偶数角形（１８）を規定し、当該仮想偶数角形（１８）の頂点部（１９）と、当該頂点部（１９）に臨む直線部（１６）の端部とを結ぶことで規定されるコーナー直線部（２０）とを規定し、
スキージ（２５）の移動方向と、ボール挿入孔（１２）の角丸偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部（１６・１６）の伸び方向とが一致しており、
スキージ（２５）の移動方向の上流側に位置するアール部（１７ａ）の半径（ｒａ）と、スキージ（２５）の移動方向の下流側に位置するアール部（１７ｂ）の半径（ｒｂ）とが異なることを特徴とする請求項２に記載の配列用マスク。 The opening edge of the ball insertion hole (12) is formed into a rounded even-numbered polygon in a plan view,
The rounded even-numbered polygon includes a rounded portion (17) located at a corner of the rounded even-numbered polygon, and a straight portion (16) that constitutes a side of the rounded even-numbered polygon and is connected to the rounded portion (17),
A virtual even polygon (18) is defined by extending the straight line portion (16), and a corner straight line portion (20) is defined by connecting a vertex portion (19) of the virtual even polygon (18) and an end portion of the straight line portion (16) facing the vertex portion (19);
The moving direction of the squeegee (25) coincides with the extending direction of two straight line portions (16, 16) which are a pair of opposing sides of the rounded even polygon of the ball insertion hole (12),
3. The array mask according to claim 2, characterized in that the radius (ra) of the curved portion (17a) located upstream in the direction of movement of the squeegee (25) is different from the radius (rb) of the curved portion (17b) located downstream in the direction of movement of the squeegee (25).
当該角丸偶数角形が、当該角丸偶数角形のコーナー部に位置するアール部（１７）と、角丸偶数角形の辺部を構成してアール部（１７）に接続する直線部（１６）とを備え、
直線部（１６）を延長することで形成される仮想偶数角形（１８）を規定し、当該仮想偶数角形（１８）の頂点部（１９）と、当該頂点部（１９）に臨む直線部（１６）の端部とを結ぶことで規定されるコーナー直線部（２０）とを規定し、
スキージ（２５）の移動方向と、ボール挿入孔（１２）の角丸偶数角形の一対の向かい合う辺である２つの直線部（１６・１６）の伸び方向とが一致しており、
スキージ（２５）移動方向の上流側から下流側に向かうにつれて、アール部（１７）の半径（ｒ）を徐々に異ならせていることを特徴とする請求項５に記載の配列用マスク。 The opening edge of the ball insertion hole (12) is formed into a rounded even-numbered polygon in a plan view,
The rounded even-numbered polygon includes a rounded portion (17) located at a corner of the rounded even-numbered polygon, and a straight portion (16) that constitutes a side of the rounded even-numbered polygon and is connected to the rounded portion (17),
A virtual even polygon (18) is defined by extending the straight line portion (16), and a corner straight line portion (20) is defined by connecting a vertex portion (19) of the virtual even polygon (18) and an end portion of the straight line portion (16) facing the vertex portion (19);
The moving direction of the squeegee (25) coincides with the extending direction of two straight line portions (16, 16) which are a pair of opposing sides of the rounded even polygon of the ball insertion hole (12),
6. The array mask according to claim 5, wherein the radius (r) of the rounded portion (17) is gradually changed from the upstream side to the downstream side in the moving direction of the squeegee (25).
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