(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に設けられた接続用電極を基板の電極に半田接合することにより電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板の上面に設定された電子部品固着点に熱硬化性の第１の樹脂を供給する第１の樹脂供給工程と、前記電子部品の接続用電極に酸化膜除去能力を有する第２の樹脂を供給する第２の樹脂供給工程と、第２の樹脂供給工程後の前記電子部品を第１の樹脂供給工程後の基板に搭載して前記接続用電極を前記第２の樹脂を介して基板の電極に着地させる部品搭載工程と、部品搭載工程後の基板を加熱することにより接続用電極を前記電極に半田接合するとともに前記第１の樹脂を熱硬化させる加熱工程とを含み、前記第１の樹脂供給工程および第２の樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように第１の樹脂および第２の樹脂を供給することにより、前記加熱工程において基板から発生する気体を前記脱気用隙間から外部へ排出することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記第２の樹脂は熱硬化性樹脂であり、第２の樹脂が熱硬化することにより、電子部品の接続用電極と基板の電極との半田接合部を補強する樹脂補強部が形成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記第２の樹脂は、半田接合用のフラックスであることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップなど半導体素子に接続用電極であるバンプが設けられた電子部品の実装方法として、バンプを基板の電極に半田接合する方法が広く用いられている。この実装方法において、バンプと基板との半田接合部を補強する目的で電子部品と基板との間に補強樹脂部を設けることが行われる。この補強樹脂部の形成は、半田接合後に電子部品と基板との間に補強用の樹脂を注入することによって行うか、もしくは電子部品の搭載に先立って実装位置全面に予め補強用樹脂を塗布する方法が用いられていた。
【０００３】
後者の場合には、補強用樹脂としてバンプ表面の半田酸化膜を除去する能力を有する活性成分を含む熱硬化性の樹脂が用いられ、電子部品搭載後に基板をリフローにより加熱してバンプと電極とを半田接合するとともに、樹脂を熱硬化させて樹脂補強部を形成するようにしていた。このとき、活性成分を含む樹脂を用いることにより、樹脂がバンプと電極との接合界面に進入しても半田接合を阻害することがなく、半田接合と補強樹脂部形成が同一工程で行え、工程が簡略されるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記補強用樹脂を予め塗布する方法では、電子部品と基板との空間が樹脂でほぼ完全に充填されるので、リフロー工程において発生するボイドに起因して電子部品が持ち上げられるという不具合が生じやすい。すなわち、リフローにおいて基板が加熱されると基板に含まれた水分や有機成分がガス化して基板の上面から補強用樹脂内に進入し、内部で空孔状のボイドを形成する。
【０００５】
このボイドが温度上昇によって電子部品と基板との間でさらに成長すると電子部品が下方から持ち上げられ、バンプと電極との間に隙間を生じて正常な半田接合が阻害される。このように、補強用樹脂を予め塗布する従来の電子部品実装方法には、基板から発生した気体が補強用樹脂内にボイドを形成することに起因して、実装不良を生じるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、補強用樹脂を予め塗布して補強樹脂部形成工程を簡略化するとともに、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装方法は、電子部品に設けられた接続用電極を基板の電極に半田接合することにより電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板の上面に設定された電子部品固着点に熱硬化性の第１の樹脂を供給する第１の樹脂供給工程と、前記電子部品の接続用電極に酸化膜除去能力を有する第２の樹脂を供給する第２の樹脂供給工程と、第２の樹脂供給工程後の前記電子部品を第１の樹脂供給工程後の基板に搭載して前記接続用電極を前記第２の樹脂を介して基板の電極に着地させる部品搭載工程と、部品搭載工程後の基板を加熱することにより接続用電極を前記電極に半田接合するとともに前記第１の樹脂を熱硬化させる加熱工程とを含み、前記第１の樹脂供給工程および第２の樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように第１の樹脂および第２の樹脂を供給することにより、前記加熱工程において基板から発生する気体を前記脱気用隙間から外部へ排出する。
【００１２】
請求項２記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記第２の樹脂は熱硬化性樹脂であり、第２の樹脂が熱硬化することにより、電子部品の接続用電極と基板の電極との半田接合部を補強する樹脂補強部が形成される。
【００１３】
請求項３記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記第２の樹脂は、半田接合用のフラックスである。
【００１４】
本発明によれば、補強用の熱硬化性樹脂を予め基板上に供給する樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように熱硬化性樹脂を供給することにより、加熱工程において基板から発生する気体を脱気用隙間から外部へ排出することができ、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図である。図１（ａ）において、電子部品１の下面（バンプ形成面）には接続用電極としてのバンプ２が、半田を形成材料として設けられている。図１（ａ）は、バンプ２に樹脂を塗布するための樹脂供給工程を示しており、電子部品１は樹脂塗布部５上に位置している。樹脂塗布部５は樹脂６の塗膜が形成された樹脂転写容器５ａを備えており、樹脂転写容器５ａに対して電子部品１を上下動させることにより、バンプ２の下面側に所定量の樹脂６が転写により供給される。樹脂６は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする基剤に、酸化膜除去能力を有する活性成分を含有させたものである。
【００１６】
この樹脂供給工程における樹脂供給量は、電子部品１が後工程で基板３に搭載された状態で、基板３の上面と電子部品１の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板３から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂６が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう、調整される。供給量の調整は、樹脂転写容器５ａに形成される樹脂６の塗膜の厚みを調整、もしくは塗膜に対する電子部品１の下降高さを調整することにより行われる。要は、樹脂６がバンプ形成面全面に付着しないようにすればよく、好ましくはバンプ２にのみ樹脂６を付着させる。
【００１７】
図１（ｂ）、（ｃ）は、樹脂供給工程後の電子部品１を基板３に搭載する部品搭載工程を示している。ここでは、バンプ２を基板３の上面に形成された電極４に位置合わせして電子部品１を基板３に対して下降させて、バンプ２を樹脂６を介して電極４に着地させる。これにより、バンプ２の下面に転写された樹脂６は電極４に付着しさらに電極４を覆った形で基板３の上面に拡がるが、このとき樹脂６の供給量が上述のように管理されることから、樹脂６は基板３の上面と電子部品１の下面との間を充填するには至らない。
【００１８】
次いで基板３はリフロー装置に送られ、ここで図１（ｄ）に示すように部品搭載工程後の基板３を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、バンプ２が溶融して電極４に半田接合される。この半田接合において、バンプ２の表面に生成した酸化膜は酸化膜除去能力を有する樹脂６によって除去されることから、接合性のよい良好な半田接合が行われる。またこのとき樹脂６の熱硬化反応が並行して進行し、バンプ２と電極４との半田接合部を周囲から包み込んで補強する。なお、このリフロー時においては、樹脂６の硬化は完全硬化まで至る必要はなく、半硬化の状態でよい。
【００１９】
上記加熱工程において、基板３の内部に含有されていた有機成分や水分が加熱によりガス化して表面から放出されるが、上述のように基板３の上面と電子部品１の下面との間の隙間は樹脂６によって充填された状態とはなっておらず、これらのガス（気体）を外部に排出するための脱気用隙間がバンプとバンプの間に確保されている。このためこれらのガスが樹脂６の内部に気泡状態で閉じこめられることによるボイドが発生してもある程度の大きさまで成長すると脱気用隙間と連通して消滅する。
【００２０】
従って、樹脂を電子部品と基板との間に充填した状態で半田接合する従来の電子部品実装においてこのようなボイドに起因して発生していた不具合、すなわち電子部品がボイドによって持ち上げられて、バンプが電極から浮き上がってしまうことによる半田接合不良が発生しない。
【００２１】
次にこの加熱工程後の基板３は樹脂封止工程に送られる。なお、この樹脂封止はより高い補強効果を確保するために行われるものであり、求められる補強レベルによっては必ずしも行う必要はない。図２（ａ）に示すように、電子部品１の下面と基板３の上面の間の隙間には、ディスペンサ７によって補強用樹脂８が注入される。そして図２（ｂ）に示すように、基板３と電子部品１との間を完全に補強用樹脂８によって充填した後、図２（ｃ）に示すように基板３は再度加熱される。この加熱によって補強用樹脂８が熱硬化することにより、電子部品１と基板３との間が樹脂封止される。そしてこの加熱で樹脂６も完全硬化し、バンプ２と電極４との半田接合部の周囲を強固に補強する。
【００２２】
上記方法により実現される電子部品実装構造においては、樹脂６中の活性成分の酸化膜除去能力によりバンプ２と電極４との半田接合性が確保される。また半田接合後に樹脂６が熱硬化することにより半田接合部を補強するとともに、基板３と電子部品１との間を封止した補強用樹脂８によって、実装後において基板３と電子部品１との間に発生する熱応力を緩和することができ、信頼性に優れた実装構造が実現される。
【００２３】
さらに樹脂６は活性成分を含有していることから、従来の電子部品実装において半田接合に際して必要とされたフラックスの塗布を行う必要がない。そして樹脂６中の活性成分は、熱効果過程において硬化剤として大部分が消費され、また活性成分の残留分も硬化した樹脂中に閉じこめられるため、実装後に回路パターンが活性成分によって腐食するマイグレーションの発生がない。従って、フラックスを用いる従来の方法において必要とされた洗浄処理が不要となる。また前述の樹脂封止工程を省略する場合には、半田接合と補強樹脂部の形成が同一工程で完了することになり、工程の簡略化・低コスト化が実現される。
【００２４】
なお、補強用樹脂８を硬化させるための加熱温度は、基板３から新たなガスが発生するのを抑制するために、半田接合時の加熱温度よりも低くすることが望ましいが、半田接合時の加熱で基板３からの脱ガスが十分行われる場合は、半田接合時の加熱温度以上で加熱して硬化させてよい。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１と同様の電子部品１を基板３に実装するに際し、樹脂６を予め基板３の電極４上に供給するようにしたものである。
【００２６】
図３（ａ）において、基板３の電極４上には実施の形態１に示すものと同様の樹脂６が供給される。この樹脂供給工程における樹脂供給量も、実施の形態１と同様に調整され、電子部品１が後工程で基板に搭載された状態で、基板上面と電子部品１の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板３から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂６が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう設定されている。
【００２７】
図３（ｂ）、（ｃ）は、樹脂供給工程後の基板３に対して電子部品１を搭載する部品搭載工程を示しており、電子部品１を下降させることによりバンプ２は樹脂６を介して電極４に着地する。これにより、バンプ２の下面に転写された樹脂６は電極４に付着しさらに電極４を覆った形で基板３の上面に拡がるが、このとき樹脂６の供給量が上述のように管理されることから、樹脂６は基板３の上面と電子部品１の下面との間を充填するには至らない。すなわち、バンプとバンプの間には脱気用隙間が確保される。
【００２８】
次いで基板３はリフロー装置に送られ、ここで図３（ｄ）に示すように部品搭載工程後の基板３を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、実施の形態１と同様にバンプ２が溶融して電極４に半田接合される。この加熱工程においても実施の形態１と同様に基板３から放出されるガスを外部に排出するための脱気用隙間が確保されてため、このようなボイドに起因する不具合が発生しない。この後、加熱工程後の基板３は実施の形態１と同様に、図２に示す樹脂封止工程に送られ、同様に補強用樹脂８による樹脂封止が行われる。
【００２９】
なお、補強用樹脂８を硬化させるための加熱温度は、基板３から新たなガスが発生するのを抑制するために、半田接合時の加熱温度よりも低くすることが望ましいが、半田接合時の加熱で基板３からの脱ガスが十分行われる場合は、半田接合時の加熱温度以上で加熱して硬化させてよい。そしてこのようにして実現される実装構造も、実施の形態１と同様の特性を備えている。
【００３０】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３の電子部品実装方法の工程説明図である。本実施の形態３は、実施の形態１、２と同様の電子部品１の基板３への実装において、電子部品１と基板３との間を樹脂封止する代わりに、補強樹脂によって電子部品１と基板３とを局部的に固着させることによって補強効果を得るものである。
【００３１】
図４（ａ）において、基板３の電極４のうち、最外縁に位置する電極４上には予め熱硬化性の補強用樹脂９（第１の樹脂）が供給される（第１の樹脂供給工程）。最外縁の電極４は、電子部品１を基板３に固着させるために基板３の上面に設定された電子部品固着点となっている。また電子部品１のバンプ２には、実施の形態１の図１（ａ）に示す樹脂供給と同様に、酸化膜除去能力を有する熱硬化性の樹脂６（第２の樹脂）が供給される（第２の樹脂供給工程）。
【００３２】
この第１の樹脂供給工程における補強用樹脂９の供給量および第２の樹脂供給工程における樹脂６の供給量も、実施の形態１、２と同様に、電子部品１が後工程で基板３に搭載された状態で、基板３の上面と電子部品１の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板３から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂６が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう調整される。
【００３３】
図４（ｂ）、（ｃ）は、第１の樹脂供給工程後の基板３に対して第２の樹脂供給工程後の電子部品１を搭載する部品搭載工程を示しており、電子部品１を下降させることによりバンプ２は樹脂６を介して電極４に着地する。このとき下面に樹脂６が塗布されたバンプ２は、最外縁の電極４においては補強用樹脂９中に埋入した状態で電極４に着地する。この搭載状態において、樹脂６、補強用樹脂９の供給量が上述のように管理されることから、樹脂６や補強用樹脂９は基板３の上面と電子部品１の下面との間を充填するには至らない。
【００３４】
次いで基板３はリフロー装置に送られ、ここで図４（ｄ）に示すように部品搭載工程後の基板３を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、実施の形態１、２と同様にバンプ２が溶融して電極４に半田接合される。この半田接合とともに樹脂６と補強用樹脂９がともに熱硬化し、熱硬化した樹脂６がバンプ２と電極４との半田接合部を周囲から補強する樹脂補強部が形成されるとともに、熱硬化した補強用樹脂９が電子部品１の本体部を基板３に直接固着する。この加熱工程においても実施の形態１、２と同様に基板３から放出されるガスを外部に排出するための脱気用隙間が確保されてため、このようなボイドに起因する不具合が発生しない。
【００３５】
なお、上記実施の形態３において、バンプ２の下面に樹脂６を供給する代わりに、活性作用を有するフラックスを塗布するようにしてもよい。これにより、バンプ２と電極４との半田接合においてバンプ２の酸化膜がフラックスにより除去され、良好な半田接合性が確保される。この例では、バンプ２と電極４との半田接合部を周囲から補強する効果はないが、電子部品１は補強用樹脂９によって基板３に直接固着されていることから、十分な補強強度を有する実装構造となっている。
【００３６】
また、上記実施の形態１、２、３において、接続用電極として半田を形成材料とするバンプ２が設けられた電子部品１を対象とした例を示したが、本発明は半田バンプ形式の電極に限定されず、電子部品１と基板３との間に隙間を保った形で半田接合によって実装する形態であれば、その他の形状の接続用電極を用いた場合にあっても本発明を適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、補強用の熱硬化性樹脂を予め基板上に供給する樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように熱硬化性樹脂を供給するようにしたので、加熱工程において基板から発生する気体を脱気用隙間から外部へ排出することができ、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図３】本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態３の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
１  電子部品
２  バンプ
３  基板
４  電極
６  樹脂
８、９  補強用樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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