(57)【要約】【課題】求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を選定することができる電子部品の封止部材選定方法および電子部品の封止部材選定装置を提供する。【解決手段】予め複数のアンダーフィル材４の線膨張係数と、複数のアンダーフィル材４を使用した際それぞれにおける電子部品１とプリント基板２との接合部の破断サイクル数から回帰式を求めてデータベース１３に記憶しておく。そして、製品に必要とされる破断サイクル数を入力し、入力された破断サイクル数から回帰式に基づいて対応する線膨張係数を求め、求められた線膨張係数を持ったアンダーフィル材４を選定する。【選択図】図１
2014174719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上に接合された電子部品と、前記電子部品と前記プリント基板との間の間隙に充填する封止部材を選定する電子部品の封止部材選定方法であって、
予め複数の前記封止部材の線膨張係数と、複数の前記封止部材を使用した際それぞれにおける前記電子部品と前記プリント基板との接合部の信頼性情報から回帰式を求める回帰式算出工程と、
要求信頼性条件を入力する入力工程と、
前記入力工程で入力した前記要求信頼性条件に対応する前記封止部材を、前記回帰式に基づいて、予め前記線膨張係数が判明している複数の封止部材から選定する選定工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の封止部材選定方法。
【請求項２】
前記回帰式算出工程は、前記電子部品のパッケージの種類ごとに前記回帰式を算出し、
前記入力工程は、さらに前記パッケージの種類を入力し、
前記選定工程は、前記入力工程で入力した前記要求信頼性条件と前記パッケージの種類に対応する前記封止部材を、前記回帰式に基づいて、複数の封止部材から選定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の封止部材選定方法。
【請求項３】
プリント基板上に接合された電子部品と、前記電子部品と前記プリント基板との間の間隙に充填する封止部材を選定する電子部品の封止部材選定装置であって、
予め複数の前記封止部材の線膨張係数と、複数の前記封止部材を使用した際それぞれにおける前記電子部品と前記プリント基板との接合部の信頼性情報から求められた回帰式が格納されている回帰式格納手段と、
予め複数の封止部材の線膨張係数が格納されている封止部材情報格納手段と、
要求信頼性条件を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力した前記要求信頼性条件に対応する前記封止部材を、前記回帰式に基づいて、前記封止部材情報格納手段に格納されている複数の前記封止部材から選定する選定手段と、
を有していることを特徴とする電子部品の封止部材選定装置。
【請求項４】
前記回帰式格納手段は、前記電子部品のパッケージの種類ごとに算出された前記回帰式が格納され、
前記入力手段は、さらに前記パッケージの種類を入力する手段であり、
前記選定手段は、前記入力手段から入力された前記要求信頼性条件と前記パッケージの種類に対応する封止部材を、前記回帰式に基づいて、前記封止部材情報格納手段に格納されている複数の封止部材から選定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電子部品の封止部材選定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品とプリント基板間の隙間に充填されるアンダーフィル材などの封止部材を選定する電子部品の封止部材選定方法および電子部品の封止部材選定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）等のパッケージを用いた電子部品が実装されたプリント基板の熱衝撃に対する信頼性を改善するために、電子部品と該電子部品が接合されるプリント基板との間に発生する間隙にアンダーフィル材と呼ばれる樹脂系の封止部材を充填して封止し固定する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プリント基板１にＣＳＰ３を接続するハンダボール２と接触しない位置に樹脂４を注入して充填し、樹脂４の硬化後の工程で再加熱しても樹脂４からはんだが流出して生じる不良をなくすことが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンダーフィル材を電子部品とプリント基板との間に充填することについては、それを実施することにより熱衝撃に対する信頼性が改善される。しかしながら、より信頼性を改善する材料は、粘度が高くなりアンダーフィル材を塗布する時の作業時間、塗布したアンダーフィル材の電子部品下への浸透時間がかかるという作業性に問題がある。したがって、改善される熱衝撃に対する信頼性と作業性とのバランスをとることが困難であり、製品に求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を選定するのが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決することを目的としている。
【０００６】
即ち、本発明は、例えば、求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を選定することができる電子部品の封止部材選定方法および電子部品の封止部材選定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記に記載された課題を解決するために請求項１に記載された発明は、プリント基板上に接合された電子部品と、前記電子部品と前記プリント基板との間の間隙に充填する封止部材を選定する電子部品の封止部材選定方法であって、予め複数の前記封止部材の線膨張係数と、複数の前記封止部材を使用した際それぞれにおける前記電子部品と前記プリント基板との接合部の信頼性情報から回帰式を求める回帰式算出工程と、要求信頼性条件を入力する入力工程と、前記入力工程で入力した前記要求信頼性条件に対応する前記封止部材を、前記回帰式に基づいて、予め前記線膨張係数が判明している複数の封止部材から選定する選定工程と、を含むことを特徴とする電子部品の封止部材選定方法である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、製品に求められる要求信頼性条件を入力することで、対応する線膨張係数を持った封止部材を選定することができる。そのため、熱衝撃に対する信頼性と作業性とのバランスの取れ、求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子部品の封止部材選定装置の構成図である。
【図２】プリント基板と電子部品の接合についての説明図である。
【図３】図２に記載した接合部にアンダーフィル材を充填した状態の説明図である
【図４】実験で確認したＢＧＡに対する複数のアンダーフィル材の線膨張係数とはんだ接合部の寿命の関係を表したグラフである。
【図５】図４に示しされた回帰式から要求信頼性条件に対応する線膨張係数を算出する動作の説明図である。
【図６】図１に示された電子部品の封止部材選定装置の回帰式算出動作のフローチャートである。
【図７】図１に示された電子部品の封止部材選定装置のアンダーフィル材選定動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる電子部品の封止部材選定装置の構成図である。図２は、プリント基板と電子部品の接合についての説明図である。図３は、図２に記載した接合部にアンダーフィル材を充填した状態の説明図である。図４は、実験で確認したＢＧＡに対する複数のアンダーフィル材の線膨張係数とはんだ接合部の寿命の関係を表したグラフである。図５は、図４に示しされた回帰式から要求信頼性条件に対応する線膨張係数を算出する動作の説明図である。図６は、図１に示された電子部品の封止部材選定装置の回帰式算出動作のフローチャートである。図７は、図１に示された電子部品の封止部材選定装置のアンダーフィル材選定動作のフローチャートである。
【００１１】
図１に、本発明の一実施形態にかかる電子部品の封止部材選定装置１０の構成図を示す。電子部品の封止部材選定装置１０は、入力手段としての入力部１１と、選定手段としての選定部１２と、回帰式格納手段、封止部材情報格納手段としてのデータベース部１３と、出力部１４と、を備えている。
【００１２】
入力部１１は、例えば、キーボード、マウス等の入力手段で構成され、電子部品とプリント基板との接合部が必要とする信頼性に合ったアンダーフィル材を選定するために、当該接合部の破断サイクル数が入力される。詳細は後述するがこの破断サイクル数が特許請求の範囲の要求信頼性条件となる。また、入力部１１は、ネットワークインタフェースやハードディスクドライブおよびメモリーカードなどの記憶媒体との接続インタフェースとして構成してもよい。そして、ネットワーク経由や記憶媒体から破断サイクル数の情報が入力されるようにしてもよい。要するに、破断サイクル数の情報が入力されて取得できればよい。
【００１３】
選定部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置などで構成されている。選定部１２は、入力部１１から入力された破断サイクル数から、後述する回帰式に基づいて対応する線膨張係数を算出する。そして、算出された線膨張係数に合ったアンダーフィル材を選定する。
【００１４】
データベース部１３は、例えばハードディスクドライブや不揮発性の半導体メモリなどで構成され、選定部１２で使用される回帰式と、複数のアンダーフィル材とそのアンダーフィル材が持っている線膨張係数の対応が例えばテーブルとして記憶されている。即ち、回帰式と封止部材情報が格納されている。
【００１５】
出力部１４は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示部で構成され、選定部１２で選定されたアンダーフィル材を出力（表示）する。また、出力部１４は、ネットワークインタフェースやハードディスクドライブおよびメモリーカードなどの記憶媒体との接続インタフェースとして構成してもよい。そして、ネットワーク経由で他のコンピュータや設計装置または記憶媒体へ選定されたアンダーフィル材の情報が出力されるようにしてもよい。
【００１６】
次に、上述した構成の電子部品の封止部材選定装置１０が選定するするアンダーフィル材について図２および図３を参照して説明する。図２に示したように、電子部品１はパッケージとしてＢＧＡで構成されてプリント基板２に実装されている。ＢＧＡは、公知のように、パッケージ底面の格子状、定間隔に配置されたパッケージであり、電極３は、例えば、パッケージの底面に格子状に並んだ端子へディスペンサで溶けたはんだを塗布し、はんだの表面張力で半球状に形成される。
【００１７】
そして、電子部品１が実装された後に、図３に示したように、封止部材としてアンダーフィル材４を電極３の間隙（パッケージとプリント基板２との間）に注入して充填することで封止する。充填方法としては、例えば、電子部品１の周囲にアンダーフィル材４を塗布し、毛細血管現象によりパッケージと電子部品１との間隙に浸透させて、加熱等により硬化させる方法が公知である。このようにすることで、電子部品１とプリント基板２との線膨張係数差によって、電極３に加わるひずみを抑え、熱衝撃に対する接合部の信頼性を向上させることができる。
【００１８】
アンダーフィル材４は、一般的に線膨張係数が小さい方が、電子部品１とプリント基板２との接合部の信頼性を向上させることができる。アンダーフィル材４の線膨張係数を小さくするためには、樹脂に対してフィラー等の無機物の添加量を増やす必要がある。この場合、樹脂に対するフィラー量が増えるので粘度が上昇する。粘度が上昇すると塗布時の作業性が低下してしまう。
【００１９】
図４に実験で確認したＢＧＡに対する複数のアンダーフィル材の線膨張係数とはんだ接合部の寿命（破断サイクル数）の関係を表したグラフを示す。図４に示したように、線膨張係数が低い方が、アンダーフィル材４を用いたことによる寿命の改善効果が大きくなる。この図４に示した破断サイクル数は実験で得られた結果であり、寿命（信頼性）に関する情報であるので特許請求の範囲の信頼性情報となる。
【００２０】
本実施形態では、図４に示した実験結果からその実験結果を近似できるような回帰式を求める（図４のＬ）。即ち、予め複数のアンダーフィル材４の線膨張係数と、複数のアンダーフィル材４を使用した際それぞれにおける電子部品１とプリント基板２との接合部の破断サイクル数から回帰式を求める。
【００２１】
はんだ接合部に求められる信頼性（寿命）は、そのプリント基板２が搭載される製品によって異なる場合が多い。そこで、要求される寿命を入力して、必要とされるアンダーフィル材４の線膨張係数を回帰式により算出する。本実施形態の場合は、図５に示したように、製品に求められる破断サイクル数を要求信頼性条件として入力することで、回帰式Ｌから対応するアンダーフィル材（ＵＦ材）４の線膨張係数（必要とされる特性値）を求める。そして、その線膨張係数を持った（または近い値の）アンダーフィル材４をデータベース部１３に記憶されているテーブルから選定する。
【００２２】
図６および図７に上述した説明を電子部品の封止部材選定装置１０で実行する際のフローチャートを示す。
【００２３】
図６は、アンダーフィル材４毎に破断サイクル数を測定し、電子部品の封止部材選定装置１０で回帰式を算出する際のフローチャートである。まず、測定対象のアンダーフィル材４は予め線膨張係数が判明しているとする。そして、図６に示したように、測定対象のアンダーフィル材４を図３に示したように充填して熱衝撃試験を行い破断サイクル数を測定する（ステップＳ１１）。次に、測定された破断サイクル数を入力部１１から入力して選定部１２で回帰式を算出する（ステップＳ１２）。そして、算出された回帰式をデータベース部１３に記憶する（ステップＳ１３）。なお、本フローチャートにおいて、初回実行時は回帰式を算出するために複数のアンダーフィル材４の測定結果が必要となる。即ち、ステップＳ１１、Ｓ１２が回帰式算出工程として機能する。
【００２４】
図６のフローチャートは、一度実行すればその後は、例えば回帰式の精度向上のためなどでデータを追加する必要がある場合にのみ行えばよい。
【００２５】
図７は、図６のフローチャートで算出した回帰式から製品に求められる破断サイクル数に合った線膨張係数を持つアンダーフィル材４を選定する際のフローチャートである。図７に示したように、求められる破断サイクル数を入力部１１から入力する（ステップＳ２１）。次に、入力された破断サイクル数から、選定部１２がデータベース部１３に記憶されている回帰式に基づいて必要とされる線膨張係数を算出する（ステップＳ２２）。そして、データベース部１３のテーブルに含まれる複数のアンダーフィル材４の中から算出された線膨張係数を持った（近い）アンダーフィル材４を選定し、出力部１４に出力する（ステップＳ２３）。即ち、ステップＳ２１が入力工程、ステップＳ２２、Ｓ２３が選定工程として機能する。
【００２６】
なお、アンダーフィル材４の選定は、回帰式を算出する際に破断サイクル数が入力された複数のアンダーフィル材４の中から選定するに限らない。つまり、複数のアンダーフィル材４と線膨張係数とが対応付けられたテーブルのアンダーフィル材４は、回帰式を算出する際に用いたアンダーフィル材４以外のものが含まれていてもよい。また、このテーブルは、データベース部１３に記憶するに限らず、外部データベース等に記憶するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態によれば、予め複数のアンダーフィル材４の線膨張係数と、複数のアンダーフィル材４を使用した際それぞれにおける電子部品１とプリント基板２との接合部の破断サイクル数から回帰式を求めてデータベース部１３に記憶しておく。そして、製品に求められる破断サイクル数を入力し、入力された破断サイクル数から回帰式に基づいて対応する線膨張係数を算出し、求められた線膨張係数を持ったアンダーフィル材４を選定する。このようにすることで、必要以上に信頼性を確保して作業性が低下することがなく、また作業性を優先しすぎて信頼性が確保できないといったことなくなる。したがって、熱衝撃に対する信頼性と作業性とのバランスの取れ、求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を選定することができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態では電子部品１がＢＧＡパッケージを用いているとして説明したが、ＣＳＰでも良いことは言うまでも無い。要するにプリント基板２との間に生じる間隙に接合の信頼性を改善するために封止部材を用いる必要がある電子部品であれば、本発明を適用することができる。
【００２９】
また、電極３となるはんだボール等を取り付けるためのパッケージ側の電極の径であるパッドサイズや、電極３を形成するはんだ高さ（はんだ付け後の高さ）、あるいはサイズ（部品外形）ごとに回帰式を算出しておき、破断サイクル数に加えてこれらの条件を入力するようにしてもよい。即ち、電子部品１のパッケージの種類ごとに回帰式を算出しておき、破断サイクル数に加えてパッケージの種類（パッドサイズ、はんだ高さ、部品外形等）を入力部１１から入力してもよい。このようにすることで、熱衝撃に対する信頼性と作業性とのバランスの取れ、求められる信頼性に合った適切なアンダーフィル材を、より精度良く選定することができる。
【００３０】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電子部品の封止部材選定装置および電子部品の封止部材選定方法の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１          電子部品
２          プリント基板
３          電極
４          アンダーフィル材（封止部材）
１０        電子部品の封止部材選定装置
１１        入力部（入力手段）
１２        算出部（選定手段）
１３        データベース部（回帰式格納手段、封止部材情報格納手段）
１４        出力部
Ｓ１１      破断サイクル数測定（回帰式算出工程）
Ｓ１２      回帰式算出（回帰式算出工程）
Ｓ１３      回帰式記憶
Ｓ２１      破断サイクル数入力（入力工程）
Ｓ２２      線膨張係数算出（選定工程）
Ｓ２３      アンダーフィル材選定（選定工程）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開平２００１−２１７２６６号公報
【図１】
2014174719.tif 000003
【図２】
2014174719.tif 000004
【図３】
2014174719.tif 000005
【図４】
2014174719.tif 000006
【図５】
2014174719.tif 000007
【図６】
2014174719.tif 000008
【図７】
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