高度な精度をもつマスイメージングによるはんだボールの搭載は、2段階のプロセスで構成される。最初のフラックスプロセスは、エマルジョンスクリーンを経て配線領域でフラックスを塗布する、精度の高いスクリーン印刷のプラットホームを使用して行われる。今日ほとんどの先端印刷のプロセスで使われているスクリーン印刷のやり方で、必要な量のフラックスが均一な膜厚で各配線領域に塗布される。エマルジョンスクリーンは、フラックスの染みを防ぐためウェーハもしくは基板の表面に対してしっかりと密封を保つ。生産性を最大化するため何百サイクルもスクリーンを洗浄することなく使用される。

　フラックス上にはんだボールを搭載する工程に続く。はんだボールの搭載プラットホームは、フラックス塗布装置と操作が似通っている。フラックスしたUBM（Under-Bump Metallization）サイトにボールを堆積するために2層式のメタルステンシルを使用する。はんだボール移動ヘッドの設計目標は、内部の装置化したチャンネルを介してステンシルの表面に継続してボールを方向付けること。移動ヘッドは、継続操作で1時間当たり消費するボールの保管容器を管理する。表面で直接接触するプリンターの動作領域を横切って、移動ヘッドは一定の速度で動いている。各々のアパーチャ部を通してはんだボールが押し出される。この時のボールの破壊による不良率は0.01％未満であった。量産プロセスで高歩留りが達成できることが立証されている。

　ウェーハもしくは基板がスクリーンプリンターから取り出されるが、これは手作業もしくはカスタマイズされた自働化技術で行われる。その後の検査、そしてはんだボールのリフローが続き、搭載プロセスは完成する。図1は自動化したフラックス、はんだボール配置、検査そしてリフローのシーケンスを持つはんだボール搭載プラットホームのサンプル構成となっている。

　最適化したスループットと歩留りを得る上で、正確なプロセスの実行が必要であり、装置は最初に正確にセットされていなければならない。当たり前のことに聞こえるかもしれないが、装置が完全で正確に調節されていて、そしてプロセスに必要な許容範囲に合致しているか、特別の注意を払わなければならない。装置組み立てのプロセスにおいて、輸送レールの平行度、ステンシルそしてボール配列ヘッドの各エレメントが全サイクルを通して確実に動くことがチェックされる。これはステンシルとボール移動ヘッド境界でのはんだボールのすり抜けを防止する。はんだボールのすり抜けは、最新のボール装着プロセスの最も一般的な不良の原因である。

　ボール移動ヘッドのセットアップとメインテナンスも重要だ。補充用のはんだボールと一般的なボール配列装置の管理手順では、ヘッドスカート内部の位置合わせ用分散パッドの通常検査の重要性を強調している。図2は移動ヘッドの断面図と構成部品のイラストを示している。

　移動ヘッド（図3）に埋め込まれたステンシル近接センサーの正確な調整もまた重要である。これらはステンシルとヘッドの間の一定の連続した接触を保持するために、ステンシルの近接度をモニターする誘導センサーである。これらの調整は装置とプロセスが作動するときに正確に行われなければならない。それからいつもの手順でプロセスを初めから終わりまで検証しなければならない。プロセスの通常作業の間に移動ヘッドの状態を検査して、ヘッドスカートもしくははんだボールのすり抜けを促進する内部分散デバイスへの破壊が起きていないか見分けることが必要だ。

　はんだボール搭載前のフラックスは、搭載後すぐにはんだボールを決められた位置に保ち、搭載後のリフローの間要求条件を満たしたはんだジョイントの形成を確実にするための2つの機能を持つ。正確なエマルジョンスクリーンはフラックス塗布のための最適化されている。クリーンルームの条件の下で、CADもしくはGerberデータから取得した位置に一致するよう製造される。スクリーンはその寿命の初めから終わりまで高度な寸法に対する安定性を持つ。フラックス量の再現性と位置合わせの精度で、最小400μmピッチのグリッド上で最小250μmほどのはんだボールが配置できる。

　ボールの搭載ステンシルは、フラックス塗布前のコンタミネーション防止のラミネートされた阻止レイヤーを含むステンレス鋼もしくはNiのステンシルで構成された2層の複合材部品を持つ。阻止レイヤーは標準的なフォトレジストからつくられ、ステンシルアパーチャサイトはエッチされる。図4に簡略化した断面図を示す。

　多くの技法が金属ステンシル層の生産に対して存在する。その選択は堆積する場所へのはんだボールの寸法とボールの数による。ほとんどのアプリケーションに対して、ステンシルはCAD駆動のレーザーを使って正確な回転をするステンレス鋼のストックから切り取る。レーザー切断を使用して短いサイクルタイムでの生産を可能にしたのと同時に、ステンシルの厚みに関して高い精度と安定性の利点を持つ。

　他方、大量のアパーチャが必要とされるとき（ウェーハ当たり100～15万個のボール）さらに望ましい結果を得られる代替プロセスがある。一般的なしきい値はウェーハレベルのステンシルに対してだいたい1万5000アパーチャである。はんだボールの直径にもよるが電鋳もしくはエッチングによるステンシルが望まれる。最適なステンシル技術の選択とアパーチャの設計のため、我々はステンシルとスクリーン設計ツールを作成した。このツールは過去数年間のはんだボール搭載ステンシル製作の経験を組み入れた。そしてこのツールはアパーチャの形状と一般的に要求される堆積のタイプに対する寸法を自動的に計算する。40以上ものパラメーターがはんだボール配列ステンシルの設計で評価される。GDS-II、.dxfもしくは.dwgファイルをGerberフォーマットに変換するCAD変換ソフトウェアーと連動して使われる。

　ウェーハ上にはんだボールが置かれるとき、ステンシルは移動ヘッドが移動の間中安定性を維持するためにシムと組み合わせて使われる。シムはステンシルの下でウェーハを囲んで挿入される。これは異なった直径もしくは厚みのウェーハに変更するとき、ウェーハあたり一つのシムを使うパッケージを可能にする。このアプローチにより直径と厚みが変化する大量のウェーハで1つのウェーハパレットが再利用される。図5でウェーハパレットとそれに対応するシムを説明する。

　シムは50µmステップで増える標準ゲージの範囲で製造される。そしてシムはステンレス鋼もしくはNiで電鋳された精度のある回転ストックからレーザーで切断される。シムはまた化学的エッチングプロセスを使って製造される。ウェーハのタイプに対して最適化したシムは、ウェーハの最低の厚み以下のより近い標準厚みにより決定される。シムアパーチャはプロセスするウェーハの直径に合うよう作成される。