(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一接続用電極を有する第一回路部材と、
前記第一接続用電極と対向する第二接続用電極を有する第二回路部材と、
前記第一接続用電極と、前記第二接続用電極との間に介在し、前記第一接続用電極と、前記第二接続用電極とを電気的に接続するはんだ接合部と、を具備し、
前記はんだ接合部が、金属部分を含み、
前記金属部分は、第一金属元素を主成分として含む第一金属領域と、前記第一金属元素よりも融点の高い第二金属元素を主成分として含む第二金属領域と、を含み、
前記第一金属領域は、前記はんだ接合部の外側で前記第一接続用電極と前記第二接続用電極とを接合し、
前記第二金属領域は、前記はんだ接合部の中央側で前記第一接続用電極と前記第二接続用電極とを接合し、
前記第一金属元素は前記第二金属元素と合金を形成可能であり、かつ前記合金の融点は、前記第一金属領域の融点および前記第二金属領域の融点よりも低く、
前記第一金属領域および前記第二金属領域は、いずれも前記合金の構成元素の偏析により生成した領域である、回路部材接合構造体。
【請求項２】
前記金属部分が、さらに、前記合金を含む、請求項１記載の回路部材接合構造体。
【請求項３】
前記金属部分における前記第一金属領域と前記第二金属領域との合計の前記金属部分に対する割合が、８０質量％以上である、請求項１または２記載の回路部材接合構造体。
【請求項４】
前記第一金属元素が、Ｓｎであり、前記第二金属元素が、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、ＮｉおよびＡｌよりなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項５】
前記合金の融点が、１５０℃以下であり、前記第一金属領域の融点および前記第二金属領域の融点が、それぞれ２２０℃超である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項６】
前記第一金属元素が、少なくともＳｎを含み、前記第二金属領域が、少なくともＢｉを含む、請求項５に記載の回路部材接合構造体。
【請求項７】
前記はんだ接合部が、さらに、前記金属部分を封止する樹脂部分を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項８】
前記はんだ接合部における前記金属部分と前記樹脂部分との合計に占める前記樹脂部分の割合が、６０質量％以上かつ９８質量％以下である、請求項７に記載の回路部材接合構造体。
【請求項９】
前記第一回路部材および前記第二回路基板が、いずれも半導体ベアチップである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項１０】
前記第一回路部材が、半導体ベアチップであり、前記第二回路部材が、インターポーザである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項１１】
前記第一回路部材が、電子部品モジュールであり、前記第二回路部材が、マザーボードである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【請求項１２】
前記第一回路部材が、ＢＧＡパッケージであり、前記第二回路部材が、マザーボードである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路部材接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路部材接合構造体に関する。さらに詳しくは、基板の電極と電子部品の電極、基板の電極同士、および電子部品の電極同士等を互いに接合した回路部材接合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプリント基板に電子部品を実装する場合のはんだ付けの工業的方法には、大きく分けて２つの方法がある。１つは、はんだをあらかじめ溶融してから、いずれかの電極に付着させるフロー方式であり、他の１つは、電極間にはんだを供給してから、はんだを加熱して溶融させるリフロー方式である。電子部品の小型化および高密度実装化の進展に伴って、リフロー方式が現在は主流となり、改良が行われている。
【０００３】
リフロー方式による接合方法の１つとして、熱硬化性樹脂等からなる接着剤に粒子状のはんだを混合し、その混合物を、接合される各電極の間と、プリント基板と電子部品本体との間に供給する方法についての研究および実用化が進んでいる（特許文献１および２参照）。この方法によれば、電極同士の接合と、プリント基板と電子部品本体との接合とを同時に行うことが可能となり、生産効率の向上が図れる。
【０００４】
そして、リフロー方式による電子部品の基板実装等においては、電子部品等が受ける熱ダメージを軽減するために、融点の低いはんだが使用されることが多い。
【０００５】
また、比較的小さな基板に１または複数の電子部品を実装してモジュール化した電子部品モジュールを、さらにマザーボード等の別の基板に実装することも一般的に行われる。この場合には、多段階のはんだ付け工程が実行されることになり、２段階目以降のはんだ付け工程も、リフロー方式で実行されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６９３１６号公報
【特許文献２】特開２００８−６９３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、２段階目以降のはんだ付け工程をリフロー方式で実行すると、それ以前のはんだ付け工程で形成されたはんだ接合部も一緒に加熱される。このため、再加熱されたはんだ接合部が溶融して、接続信頼性が低下したり、溶融はんだが、隣接する電極や配線と接触して、短絡が発生したりすることもあり得る。
【０００８】
このため、少なくとも、再加熱が予定されるはんだ接合部に対しては、高融点のはんだを使用することで、再溶融を防止することが好ましいといえる。ところが、そのような高融点のはんだを使用すると、はんだ付けの際に、より高温かつ長時間にわたって電子部品等を加熱する必要性が生じる。その結果、電子部品や基板に大きな熱ダメージが発生することが考えられる。さらに、はんだ付けに要する電力も大きくなるために、電子機器等の製造に要する電力量の増大を招く。
【０００９】
そこで、本発明は、各電極をはんだ付けするときの加熱温度を抑えることができるとともに、後ではんだ接合部が加熱されたときの再溶融を抑制することができる、回路部材接合構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面は、第一接続用電極を有する第一回路部材と、前記第一接続用電極と対応する第二接続用電極を有する第二回路部材と、前記第一接続用電極と、前記第二接続用電極との間に介在し、前記第一接続用電極と、前記第二接続用電極とを電気的に接続するはんだ接合部と、を具備し、前記はんだ接合部が、金属部分を含み、前記金属部分は、第一金属元素を主成分として含む第一金属領域と、前記第一金属元素よりも融点の高い第二金属元素を主成分として含む第二金属領域と、を含み、前記第一金属領域は、前記はんだ接合部の外側で前記第一接続用電極と前記第二接続用電極とを接合し、前記第二金属領域は、前記はんだ接合部の中央側で前記第一接続用電極と前記第二接続用電極とを接合し、前記第一金属元素は前記二金属元素と合金を形成可能であり、かつ前記合金の融点は、前記第一金属領域の融点および前記第二金属領域の融点よりも低く、前記第一金属領域および前記第二金属領域は、いずれも前記合金の構成元素の偏析により生成した領域である、回路部材接合構造体に関する。
【００１１】
上記回路部材接合構造体は、（i）第一電極を有する第一回路部材と、前記第一電極に対応する第二電極を有する第二回路部材と、熱硬化性樹脂を含むペーストとを準備する工程、ただし、前記第一電極、前記第二電極および前記ペーストの少なくとも一つが、はんだを含み、
（ii）前記第一電極および前記第二電極の少なくとも一方に、前記ペーストを供給する工程、
（iii）前記第一電極が前記第二電極に前記ペーストを介して着地するように、前記第一回路部材と前記第二回路部材とを近接配置する工程、
（iv）前記第一電極が前記第二電極に着地した状態で、少なくとも前記第一電極、前記第二電極および前記ペーストを含む接合領域を、前記はんだの融点以上の温度で、前記第一電極を前記第二電極に押圧しながら加熱して、前記はんだを溶融させるとともに、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程、
（v）前記接合領域を、前記はんだの融点以上の温度から徐冷する工程、を具備する、電極接合方法を適用することにより製造することができる。
【００１２】
上記回路部材接合構造体は、第一電極を有する第一回路部材と、前記第一電極に対応する第二電極を有する第二回路部材とを、前記第一電極と前記第二電極との間に熱硬化性樹脂を含むペーストを介在させて接合する、前記第一電極、前記第二電極および前記ペーストの少なくとも一つが、はんだを含む、回路部材接合ラインであって、
前記第一電極および前記第二電極の少なくとも一方に、前記ペーストを供給するペースト供給装置と、
前記ペースト供給装置の下流に配置され、前記第一電極が前記第二電極に前記ペーストを介して着地するように、前記第一回路部材と前記第二回路部材とを近接配置するとともに、前記第一電極が前記第二電極に着地した状態で、少なくとも前記第一電極、前記第二電極および前記ペーストを含む接合領域を、前記はんだの融点以上の温度で加熱し、その後、徐冷することにより、前記熱硬化性樹脂を硬化させるとともに前記第一電極と前記第二電極とを接合する、実装ユニットと、を具備する、回路部材接合ラインにより製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶融はんだを含む接合領域を徐冷することで、第一電極と第二電極とを接合するはんだ接合部が形成される。このとき、その徐冷の条件を、使用するはんだの組成に応じて適宜に設定することで、強度の低下を抑えつつ、より高融点のはんだ接合部を形成することが可能となる。したがって、各電極を、比較的低融点のはんだを使用して接合しても、高融点のはんだ接合部が形成される。その結果、各電極をはんだ付けするときの加熱温度を抑えることができるとともに、後ではんだ接合部が加熱されたときの再溶融を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路部材接合ラインの概略構成を示すブロック図である。
【図２】接着剤塗布ユニットの概略構成を示す上面図である。
【図３】実装ユニットの概略構成を示す上面図である。
【図４Ａ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、回路部材接合処理で接着剤の塗布が終了し、各電極が位置決めされた状態を示す図である。
【図４Ｂ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、回路部材接合処理で電極同士が接触された状態を示す図である。
【図４Ｃ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、回路部材接合処理で接着剤が硬化し、はんだが溶融した状態を示す図である。
【図４Ｄ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、回路部材接合処理で溶融はんだが固化した状態を示す図である。
【図５Ａ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、他の回路部材接合処理で接着剤の塗布が終了し、各電極が位置決めされた状態を示す図である。
【図５Ｂ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、他の回路部材接合処理で電極同士がはんだを介して接続された状態を示す図である。
【図５Ｃ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、他の回路部材接合処理で接着剤が硬化し、はんだが溶融した状態を示す図である。
【図５Ｄ】電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、他の回路部材接合処理で溶融はんだが固化した状態を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る回路部材接合ラインの概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る回路部材接合ラインの概略構成を示すブロック図である。
【図８】複数の基板がプレス台に載置された状態を示す、プレス台の上面図である。
【図９】複数の電子部品と基板を側方から見た一部断面図であって、さらに他の回路部材接合処理で接着剤の塗布が終了し、各電極が位置決めされた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る電極接合方法は、第一回路部材の第一電極と、第二回路部材の第二電極とをはんだ付けにより接合する電極接合方法に関する。より具体的には、この接合方法においては、（i）第一電極を有する第一回路部材と、第一電極に対応する第二電極を有する第二回路部材と、熱硬化性樹脂を含むペーストとが準備される。ここで、接合に使用されるはんだは、第一電極に含まれていてもよいし、第二電極に含まれていてもよいし、上記のペーストに含まれていてもよい。
【００１６】
本接合方法は、さらに、（ii）第一電極および第二電極の少なくとも１方に、上記のペーストを供給する工程、（iii）第一電極が第二電極にペーストを介して着地するように、第一回路部材と第二回路部材とを近接配置する工程、（iv）第一電極が第二電極に着地した状態で、少なくとも第一電極、第二電極およびペーストを含む接合領域を、はんだの融点以上の温度で、第一電極を第二電極に押圧しながら加熱して、はんだを溶融させるとともに、熱硬化性樹脂を硬化させる工程、並びに、（v）その接合領域を、はんだの融点以上の温度から徐冷する工程、を含む。
【００１７】
上述した通り、本接合方法では、接合領域をはんだの融点以上の温度まで加熱することで、はんだが溶融する。その後、接合領域を冷却することで、溶融はんだが固化し、はんだ接合部が形成される。このとき、接合領域を徐冷することで、徐冷しない通常の場合に比べて、より融点の高いはんだ接合部を形成することが可能となる。
【００１８】
その結果、比較的低融点のはんだを使用した場合にも、通常よりも高融点のはんだ接合部を形成できるので、特に高融点のはんだを使用する必要性がなくなる。その結果、リフロー方式ではんだ付けするときの第一回路部材および第二回路部材の加熱温度を低くすることができる。よって、各回路部材が大きな熱ダメージを受けるのを防止することができる。
【００１９】
はんだは、いわゆるはんだバンプ、もしくは、はんだキャップとして第一電極および第二電極のいずれかに含ませることができる。または、はんだの微粒子を含むいわゆるクリームはんだを第一電極または第二電極に塗布することで、はんだを第一電極または第二電極のいずれかに含ませることができる。さらに、例えばはんだ接合部を封止するための、熱硬化性樹脂を含むペーストにはんだを含ませることで、電極間にはんだを供給し得る。
【００２０】
なお、溶融はんだを含む接合領域を徐冷することで高融点のはんだ接合部を形成し得る理由は、必ずしも明らかではない。しかしながら、溶融はんだの冷却速度が偏析と関係することから、上記の理由は以下のように推測し得る。
【００２１】
一般に、はんだを溶融した後、冷却してはんだ接合部を形成すると、その接合部には、はんだに含まれる合金が偏析することが知られている。はんだ接合部の偏析が顕著になると、はんだ接合部の強度が低下すると考えられている。このため、偏析を抑えるように、一般的には、冷却ファン等の冷却装置を使用して、接合領域をできるだけ短い時間で冷却する運用が行われる。
【００２２】
これに対して、本発明者達は、接合領域を徐冷して合金を偏析させる場合でも、はんだ接合部の強度低下はそれほど問題にはならず、かつ、通常の場合よりも高融点のはんだ接合部を形成し得ることを見出した。その理由は、はんだ接合部に発生する偏析が適宜の程度であると、偏析による弊害（強度低下）が抑えられ、かつ、はんだ接合部の各領域の組成が通常の場合と異なることで、通常よりも融点の高いはんだ接合部を形成し得たものと考えられる。なお、本方法では、はんだ接合部による第一電極と第二電極との接合が、硬化樹脂により補強されるために、はんだ接合部自体の強度低下は、他の場合のようには大きな問題とはならない。
【００２３】
ここで、はんだが、第一融点を有する第一金属元素と、第一融点よりも高い第二融点を有する第二金属元素とを含むものとすれば、上記の接合領域の温度を、はんだの融点以上、かつ第二融点より低い所定温度以下の温度範囲ＴＲに３〜６０秒間留まらせるように、接合領域を徐冷するのが好ましい。これにより、より確実に、はんだ接合部の強度低下を抑えつつ、その高融点化を図ることができる。上記の時間範囲は、４．５〜４０秒とするのがより好ましく、６〜２０秒とするのがさらに好ましい。なお、上記の温度範囲ＴＲは、はんだの融点以上、かつ第一融点より低い所定温度以下の温度範囲ＴＲとするのがより好ましい。
【００２４】
一方、上記の徐冷工程における接合領域の冷却速度は、０．１〜１０℃／秒であるのが、はんだ接合部の強度低下を抑えながら、その高融点化を図る上で、より好ましい。接合領域の冷却速度は、０．５〜７℃／秒とするのがより好ましく、１〜４℃／秒とするのがさらに好ましい。なお、上記の冷却速度に関する条件は、少なくとも上記の温度範囲ＴＲの平均の冷却速度について満足されていればよい。つまり、温度範囲ＴＲにおいて、瞬間的に冷却速度が上記の範囲から外れてもよい。さらに、例えば、上記の温度範囲ＴＲよりも高い温度領域では、平均的な冷却速度あるいは瞬間の冷却速度が上限（例えば１０℃／秒）を超えていてもよいし、上記の温度範囲ＴＲよりも低い温度領域では、平均的な冷却速度あるいは瞬間の冷却速度が下限（例えば０．１℃／秒）を下回っていてもよい。
【００２５】
ここで、第一金属元素がＳｎであり、第二金属元素がＢｉであるはんだ（以下、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだという）は、低融点が容易に得られるので特に好ましい。このとき、上記の温度範囲ＴＲを１３８〜２００℃とすることで、より確実に、強度低下を抑えた、通常よりも高融点のはんだ接合部を実現し得る。なお、一般的なＳｎ−Ｂｉ系はんだの融点は１３８℃であり、Ｓｎの融点は２３２℃であり、Ｂｉの融点は２７１℃である。したがって、ＳｎとＢｉが偏析すると、はんだ接合部の耐熱性が向上する。
【００２６】
はんだを、熱硬化性樹脂のペーストに含ませる場合には、はんだの含有量は、４〜３０質量％とするのが好ましい。熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、硬化剤、硬化促進剤などを含んでもよい。硬化剤としては、酸無水物、脂肪族または芳香族アミン、イミダゾールまたはその誘導体などが好ましく用いられ、硬化促進剤としては、ジシアンジアミドなどを例示できる。熱硬化性樹脂には、更に、反応性希釈剤、カーボンブラック、無機セラミックス粒子などの充填剤を含ませてもよい。熱硬化性樹脂の粘度は、例えば、反応性希釈剤や無機セラミックス粒子の含有量を変化させることにより制御してもよい。熱硬化性樹脂には、フラックスに含ませる活性剤などの成分を含ませてもよい。これにより、熱硬化性樹脂が回路部材の電極間に侵入しているような場合でも、溶融はんだと電極との濡れ性がより確実に確保される。
【００２７】
ここで、本発明に係る電極接合方法は、例えば少なくとも１つの第二回路部材に複数の第一回路部材を実装するときに、複数の第一回路部材の実装を、徐冷を含めて１つずつ完了する形態を取り得る。この場合には、上記工程（iii）、工程（iv）および工程（v）を含むフロー（Ｘ）は、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、第一回路部材毎に、接合領域を押圧しながら加熱し、徐冷するという工程により実行することができる。
【００２８】
他に、本発明に係る電極接合方法は、例えば少なくとも１つの第二回路部材に複数の第一回路部材を実装するときに、少なくとも１つの第二回路部材に対して複数の第一回路部材を順次に仮実装し、それにより形成されるはんだ接合部を一括して再加熱および徐冷する形態を取り得る。この場合には、上記工程（iii）と工程（iv）を含むフロー（Ｙ）は、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、第一回路部材毎に接合領域を押圧しながら加熱する工程である。この加熱の後には、接合領域を急冷してもよい。一方、工程（v）は、フロー（Ｙ）の後、複数の第一回路部材に対応する複数の接合領域を、同時に、はんだが溶融するまで再加熱し、徐冷する工程により実行することができる。これにより、第一回路部材の１個あたりの実装時間が短縮されるので、生産効率の向上が図れる。
【００２９】
さらに他に、本発明に係る電極接合方法は、例えば少なくとも１つの第二回路部材に複数の第一回路部材を実装するときに、全ての第一回路部材の実装を、徐冷を含めて一括して実行する形態を取り得る。この場合には、上記工程（iii）は、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、複数の第一回路部材の全てに対応する接合領域を形成する工程である。一方、工程（iv）と工程（v）を含むフロー（Ｚ）は、複数の第一回路部材の全てに対応する接合領域を、同時に、押圧しながら加熱し、徐冷する工程である。これにより、さらに生産効率の向上が図れる。なお、上記の工程（iii）を複数の第二回路部材のそれぞれに対して繰り返し実行した後、上記のフロー（Ｚ）を、全ての第二回路部材に対して一括して実行することができる。これにより、複数の第二回路部材に対する第一回路部材の実装を、一括して同時に実行することが可能となり、大幅な生産効率の向上が図れる。
【００３０】
一例として、第一回路部材は半導体ベアチップであり得る。このとき、第二回路部材はインターポーザ基板であり得る。他の一例として、第一回路部材および第二回路部材はいずれも半導体ベアチップであり得る。さらに他の一例として、第一回路部材は電子部品モジュールであり得る。このとき、第二回路部材はマザーボードであり得る。さらに他の一例として、第一回路部材はＢＧＡ（ボール・グリッド・アレー：Ball Grid Array ）パッケージであり得る。このとき、第二回路部材はマザーボードであり得る。
【００３１】
一方、本発明に係る回路部材接合ラインは、第一電極を有する第一回路部材と、その第一電極に対応する第二電極を有する第二回路部材とを、第一電極と第二電極との間に熱硬化性樹脂を含むペーストを介在させて接合するための回路部材接合ラインに関する。上述したように、はんだは、第一電極、第二電極および上記のペーストの少なくとも１つに含まれている。本回路部材接合ラインは、ペースト供給装置と、実装ユニットと、を具備する。
【００３２】
ペースト供給装置は、第一電極および第二電極の少なくとも１方に、ペーストを供給する。実装ユニットは、ペースト供給装置の下流に配置され、第一電極が第二電極にペーストを介して着地するように、第一回路部材と第二回路部材とを近接配置するとともに、第一電極が第二電極に着地した状態で、少なくとも第一電極、第二電極およびペーストを含む接合領域を、はんだの融点以上の温度で加熱し、その後、徐冷することにより、熱硬化性樹脂を硬化させるとともに第一電極と第二電極とを接合する。
【００３３】
本発明に係る回路部材接合ラインは、実装ユニットが、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、第一回路部材毎に、接合領域を押圧しながら加熱し、徐冷する、回路部材搭載−接合装置、を具備する形態を取り得る。このとき、複数の第一回路部材の中の２つ以上の第一回路部材を一度に第二回路部材に近接配置することができる。そして、それらを同時に第二回路部材に向かって押圧しながら加熱した後、一括して徐冷する。つまり、この形態では、複数の第一回路部材の中の１または２つ以上の第一回路部材を第二回路部材に近接配置し、その度に、加圧・加熱、および徐冷のプロセスが行われる。
【００３４】
本発明に係る回路部材接合ラインは、実装ユニットが、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、第一回路部材毎に、接合領域を押圧しながら加熱する回路部材搭載−接合装置と、回路部材搭載−接合装置の下流に配置され、複数の第一回路部材の全てに対応する接合領域を、同時に、はんだが溶融するまで再加熱し、徐冷する加熱装置と、を具備する形態を取り得る。この場合、回路部材搭載−接合装置は、接合領域を加熱してはんだを溶融した後に、その接合領域を急冷するための手段（例えば冷却ファン）を具備することができる。また、回路部材搭載−接合装置は、複数の第一回路部材の中の２つ以上の第一回路部材を一度に第二回路部材に近接配置してもよい。
【００３５】
本発明に係る回路部材接合ラインは、実装ユニットが、少なくとも１つの第二回路部材に対して、複数の第一回路部材を、順次、近接配置し、複数の第一回路部材の全てに対応する接合領域を形成する回路部材搭載装置と、回路部材搭載装置の下流に配置され、複数の第一回路部材の全てに対応する接合領域を、同時に、押圧しながら加熱し、徐冷する加熱−接合装置と、を具備する形態を取り得る。また、回路部材搭載装置は、複数の第一回路部材の中の２つ以上の第一回路部材を一度に第二回路部材に近接配置してもよい。
【００３６】
本発明に係る回路部材接合ラインは、実装ユニットが、接合領域を徐冷するときに、第一回路部材を保持する第一回路部材保持ユニットおよび第二回路部材を保持する第二回路部材保持ユニットを備えた形態を取り得る。このとき、第一回路部材保持ユニットおよび第二回路部材保持ユニットの少なくとも一方が、セラミックを含むのが好ましい。そして、セラミックは、第一回路部材および／または第二回路部材を良熱伝導体（例えば金属）と離隔するように、第一回路部材および／または第二回路部材と面接触しているのが好ましい。これにより、第一回路部材および／または第二回路部材の保温が容易となり、接合領域を適宜の条件で徐冷することが容易となる。
【００３７】
上述した理由で、はんだが、第一融点を有する第一金属元素と、第一融点よりも高い第二融点を有する第二金属元素と、を含む場合には、実装ユニットは、接合領域の温度を、はんだの融点以上、かつ第二融点よりも低い所定温度以下の温度範囲ＴＲに３〜６０秒間留まらせるように、接合領域を徐冷するように構成することが好ましい。実装ユニットが接合領域を徐冷するときの冷却速度は、上述したとおり、０．１〜１０℃／秒であるのが好ましい。上記の温度範囲ＴＲは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだを用いるときは、１３８〜２００℃とすることが好ましい。しかしながら、この温度範囲ＴＲは、はんだの組成に応じて適宜設定すればよい。
【００３８】
本発明に係る電極接合方法または回路部材接合ラインによれば、第一接続用電極を有する第一回路部材と、第一接続用電極と対応する第二接続用電極を有する第二回路部材と、第一接続用電極と、第二接続用電極とを電気的に接続するはんだ接合部と、を具備する回路部材接合構造体において、はんだ接合部に含まれる金属部分に、第一金属元素を主成分として含む第一金属領域と、第二金属元素を主成分として含む第二金属領域とを生成させることができる。ここで、第一金属元素は、二金属元素と合金（はんだ）を形成可能であり、合金の融点は、第一金属領域の融点および第二金属領域の融点よりも低くなる。第一金属領域は、第二金属元素を含み得るが、第二金属領域における第二金属元素の含有量より少なくなり、第二金属領域は、第一金属元素を含み得るが、第一金属領域における第一金属元素の含有量より少なくなる。従って、第一金属領域の融点は、第二金属領域の融点と異なった値となる。
【００３９】
はんだ接合部の金属部分は、当然のことながら、第一金属領域および第二金属領域よりも融点の低いはんだ合金の領域を含んでもよい。ただし、より高融点な第一金属領域および第二金属領域による、はんだ接合部の耐熱性の向上効果を充分に得るためには、金属部分における第一金属領域と第二金属領域との合計割合は、８０質量％以上であることが望ましく、９０質量％以上、９８質量％以下であることがより望ましい。
【００４０】
なお、第一金属領域および第二金属領域は、いずれも、はんだ合金の構成元素の偏析により生成した領域であり、それぞれ第一金属元素または第二金属元素のみからなる領域であってもよく、それぞれ第一金属元素または第二金属元素以外の金属元素を含む領域であってもよい。ただし、第一金属領域が高融点を有するためには、例えばＳｎ−Ｂｉ系はんだであれば、４７質量％以上の第一金属元素を含むことが好ましく、第二金属領域が高融点を有するためには、６３質量％以上の第二金属元素を含むことが好ましい。第一金属領域および第二金属領域の少なくとも一方は、第一金属元素と第二金属元素との合金または金属間化合物であってもよい。
【００４１】
偏析により生成した領域（偏析相）の最大径は、例えば、５μｍ以上であればよく、最大径を１０μｍ以上にまで成長させることが好ましい。ただし、はんだ接合部の強度を確保する観点からは、偏析相の最大径は５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
上記のように、回路部材の実装に用いるはんだの融点は、回路部材に与える熱衝撃を軽くする観点から、低いことが望ましく、例えば１５０℃以下であることが望ましい。この場合、回路部材接合構造体が再加熱（再リフロー）される温度は、２００℃前後が想定されることから、第一金属領域の融点および第二金属領域の融点がそれぞれ２２０℃超であれば、はんだの偏析による効果が大きくなると考えられる。
【００４３】
第一金属元素としてＳｎを選択する場合には、第二金属元素として、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌなどを単独で、もしくは任意の複数種の組み合わせで選択し得る。例えば、第一金属元素が、少なくともＳｎを含み、前記第二金属元素が、少なくともＢｉを含む場合には、それぞれ２２０℃超の融点を有する第一金属領域および第二金属領域を生成させることができる。
【００４４】
はんだの具体例としては、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ合金などが挙げられるが、特に限定されるものではない。上記のＳｎをベース材料とするはんだ以外では、例えば金はんだを用いてもよい。
【００４５】
はんだ接合部が、さらに、金属部分を封止する樹脂部分を含んでもよい。樹脂部分は、熱硬化性樹脂を含むペーストに由来して生成する領域である。従って、樹脂部分は、熱硬化性樹脂の硬化物として得られることが一般的である。樹脂部分は、金属部分を封止するだけでなく、回路部材同士の接着強度を補強する役割を有する。
【００４６】
はんだ接合部において、金属部分と樹脂部分との合計に占める樹脂部分の割合は、上記封止や接着強度の向上効果を充分に得る観点からは、例えば６０〜９８質量％であればよい。
【００４７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係る回路部材接合ラインを、簡略化したブロック図により示す。図２に、接着剤塗布ユニットの概略構成を上面図により示す。図３に、実装ユニットの概略構成を上面図により示す。
【００４８】
図示例の回路部材接合ライン（以下、単にラインという）１は、基板１２（例えばインターポーザ基板）に複数の電子部品１４（例えば半導体ベアチップ）を実装するためのラインである。なお、本発明の回路部材接合ラインは、電子部品（例えば半導体ベアチップ）同士の電極を接合するためのラインであり得る。または、本発明の回路部材接合ラインは、基板同士の電極、例えば、電子部品モジュールまたはＢＧＡパッケージの電極を別の基板（例えばマザーボード）の電極と接合するためのラインであり得る。この点は、後で説明する各実施形態についても同様である。
【００４９】
より具体的には、図示例のライン１は、投入ユニット２、クリーナ３、接着剤塗布ユニット４、実装ユニット（ボンダ）５、および回収ユニット６を含む。さらに、ライン１は、基板１２を、投入ユニット２からクリーナ３、接着剤塗布ユニット４、および実装ユニット５を経て、回収ユニット６まで搬送するためのコンベア７を含む。
【００５０】
コンベア７には、基板１２を保持するステージ７ａが取り付けられている。コンベア７は、基板１２を保持したステージ７ａを移動させることで、基板１２を搬送する。なお、クリーナ３におけるクリーニング工程、接着剤塗布ユニット４における接着剤塗布工程、および実装ユニット５における実装工程等は、ステージ７ａをそのまま使用して実行してもよいし、ステージ７ａの上からそれらの工程の専用のステージの上に移し替えて実行してもよい。
【００５１】
ステージ７ａまたは、実装工程における専用のステージは、セラミックを含むのが好ましい。このとき、ステージ７ａ等の基板１２が載置される面（ステージ７ａ等の上面）をセラミックから形成するのが好ましい。これにより、セラミックが基板１２と面接触することで、基板１２を良熱伝導体から離隔することが可能となり、基板１２の急冷を防止することができる。したがって、後で説明する徐冷工程において、溶融はんだを含むはんだ接合領域の保温が容易となり、はんだ接合領域を適宜の条件で徐冷することが容易となる。
【００５２】
投入ユニット２は、マガジンラック等に収納された状態で供給される基板１２を、ステージ７ａに載置するための、公知の真空ローダ（vacuum loader）等を含む。一方、回収ユニット６は、電子部品１４が実装された基板１２をラック等に収納するためのアンローダを含む。
【００５３】
クリーナ３は、基板１２の電極が例えばＣｕを含むような場合に、電極表面の酸化被膜等を除去するようにプラズマ処理を実行する。より具体的には、クリーナ３は、例えば大気圧プラズマ（atmospheric-pressure plasma）を発生する図示しないプラズマ処理ヘッドを含み、それにより発生される大気圧プラズマを電極に照射することで、その電極の表面から酸化皮膜を除去する。これにより、基板電極が比較的安価なＣｕ電極である場合にも、電極間の接合の信頼性をＡｕ電極同士の接合に近いレベルに維持することが可能となる。したがって、高い品質の電極接合構造を、低コストで実現し得る。
【００５４】
図２に示すように、接着剤塗布ユニット４は、熱硬化性樹脂を含む接着剤を基板１２に塗布して供給するための塗布ヘッド（ディスペンサ）１６と、図示しない３軸移動機構とを含む。塗布ヘッド１６および３軸移動機構の動作は、制御部４ａにより制御される。
【００５５】
接着剤塗布ユニット４の３軸移動機構は、制御部４ａの位置決め制御により、塗布ヘッド１６を、Ｘ軸方向（ライン１に沿う方向）、Ｙ軸方向（ライン１と垂直な方向）およびＺ軸方向（上下方向）の３軸方向に移動させる。塗布ヘッド１６は、制御部４ａの制御により、接着剤を、後の工程で電子部品が実装される基板１２上の各電子部品実装位置ＭＰに所定量だけ塗布する。これにより、接着剤が基板１２の電極に供給される。
【００５６】
なお、塗布ヘッド１６は、次に説明する実装ユニット５に含ませることができる。これにより、実装ユニット５の内部で接着剤を基板１２上に供給した後、直ちに、同じ位置で、基板１２に対する電子部品１４の実装を実行することができる。よって、生産効率の向上が図れる。
【００５７】
実装ユニット５においては、基板１２の電極と電子部品１４の電極とをはんだ付けにより接合する電極接合工程と、はんだ接合部を封止しながら基板１２に電子部品１４を接着する部品接着工程とが並行して実行される。
【００５８】
より具体的には、図３に示すように、実装ユニット５は、基板１２に実装される電子部品１４を供給するように、複数の電子部品１４が載置された部品供給ステージ１８と、実装ヘッド２０と、図示しない３軸移動機構と、制御部５ａとを備えている。実装ヘッド２０は、電子部品１４を保持するための吸着ノズル等の保持手段を有している。実装ヘッド２０および３軸移動機構の動作は、制御部５ａにより制御される。
【００５９】
実装ユニット５の３軸移動機構は、制御部５ａの位置決め制御により、実装ヘッド２０を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸方向に移動させる。実装ヘッド２０は、制御部５ａの制御により、部品供給ステージ１８上の電子部品１４をピックアップする。その状態で、実装ヘッド２０は、３軸移動機構により、当該電子部品１４と対応する電子部品実装位置ＭＰの上方に移動されて、当該電子部品１４の各電極が、対応する各基板電極とそれぞれ対向される。
【００６０】
その状態で、３軸移動機構の動作、および／または実装ヘッド２０自体の電子部品昇降動作により、電子部品１４が基板１２に向かって押し付けられる。このとき、対応する電子部品実装位置ＭＰには、既に接着剤塗布ユニット４により接着剤が塗布されている。以下、はんだの供給態様により場合分けをして、実装ユニット５の動作を説明する。
【００６１】
（電子部品の電極がはんだを含む場合）
図４Ａに示すように、はんだ２２は、電極１４ａの先端に、はんだキャップを形成したり、いわゆるはんだバンプとして電極１４ａを形成したりすることで、電極１４ａに含ませることができる。ただし、はんだキャップとは、電子部品等の電極形成部分に例えば柱状の電極基部（例えばＣｕ基部）を設けたような場合に、その電極基部の上に鍍金して設けたはんだ層（例えば、Ｓｎ−１０ＡｇまたはＳｎ−３．５Ａｇ等のはんだ層）をいう。
【００６２】
実装ヘッド２０は、図示しない加圧用アクチュエータ（例えば油圧シリンダ、エアシリンダ）と、加熱手段（例えばヒータ、誘導加熱装置）とを含んでいる。あるいは、実装ヘッド２０を移動させる３軸移動機構自体が、上記の加圧用アクチュエータを含んでいてもよい。
【００６３】
図４Ａに示すように、ステージ７ａ（または専用のステージ）により保持された基板１２に対して、各電極１２ａと、対応する各電極１４ａとが正対するように位置決めをし、その状態で、加圧用アクチュエータにより電子部品１４を基板１２に向かって押圧しながら、加熱手段により、電子部品１４を介してはんだ２２および接着剤２４を加熱する。なお、ステージ７ａ（または専用のステージ）に加熱手段を含ませることで、はんだ２２および接着剤２４の加熱を補助してもよい。図４Ｂに、はんだ２２が電極１２ａに押し付けられ、加熱されている状態を示す。
【００６４】
はんだ２２および接着剤２４の加熱が進むと、図４Ｃに示すように、はんだ２２が溶融し、その溶融はんだ２２ａが電極１４ａおよび１２ａに濡れ拡がる。さらに加熱が進むと、接着剤２４が硬化し、その硬化樹脂２４ａにより電子部品１４と基板１２との接合部が封止される。
【００６５】
ここで、はんだ２２の組成は特に限定されない。しかしながら、低温度でのはんだ付けを可能にして、電子部品１４等に与える熱ダメージを低減するという観点からは、はんだ２２には、できるだけ低融点のはんだを使用するのが好ましい。例えば、Ｓｎ（融点：２３２℃）およびＢｉ（融点：２７１℃）の合金を含むＳｎ−Ｂｉ系はんだ（例えば、Ｓｎ−Ｂｉ５８はんだ、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇはんだ）を使用するのが好ましい。他に、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだも比較的融点が低い点で好ましい。
【００６６】
その後、実装ユニット５による、溶融はんだ２２ａを含む接合領域の徐冷が開始される。これにより、図４Ｄに示すように、溶融はんだ２２ａが固化して、はんだ接合部２６が形成される。このとき、接合領域を、はんだ２２の組成に応じた適宜の条件で徐冷すると、２つの領域ＡＲ1およびＡＲ2を有するはんだ接合部２６が形成される。
【００６７】
このとき、はんだ接合部２６の中央側の領域ＡＲ1には、例えばＳｎ−Ｂｉ系はんだであれば、偏析により、元のはんだ２２に比べて、融点が高い方の元素であるＢｉが多く含まれることになる。一方、はんだ接合部２６の外側にある領域ＡＲ2には、例えばＳｎ−Ｂｉ系はんだであれば、偏析により、元のはんだ２２に比べて、融点が低い方の元素であるＳｎが多く含まれることになる。
【００６８】
上記の例において、Ｂｉは脆さが大きい金属であることから、領域ＡＲ1のＢｉの量が多すぎると、はんだ接合部２６全体の強度が低下する可能性がある。しかしながら、接合領域を徐冷する条件を適宜なものに設定することで、偏析の程度を適度に調節することが可能となり、はんだ接合部２６の強度低下を抑えることができる。また、たとえ、はんだ接合部２６の強度が低下しても、その低下分を、硬化樹脂の接合力により補うことができる。
【００６９】
その一方で、領域ＡＲ1およびＡＲ2が元のはんだ２２の濃度と異なる濃度のＢｉを含むことで、各領域が、接合領域を徐冷しないときに形成される通常のはんだ接合部に比べて高融点化される。これにより、例えば、２３２℃以上、かつ２７１℃以下の高融点を有し、かつ十分な強度を有するはんだ接合部２６を形成することが可能となる。
【００７０】
以上の結果、例えば、基板１２に電子部品１４を実装することで作製された電子部品モジュールを他の基板等にリフロー方式で再実装しても、はんだ接合部２６の信頼性が低下するのを防止することができる。
【００７１】
（基板の電極がはんだを含む場合）
基板１２の電極１２ａがはんだを含む場合も基本的には電子部品１４の電極１４ａがはんだを含む場合と同様のプロセスで、電極１２ａと電極１４ａとの間にはんだ接合部２６を形成することができる。これにより、上の場合と同様に、通常のはんだ接合部よりも高融点のはんだ接合部２６を形成することができる。なお、電極１２ａにクリームはんだを塗布することで電極１２ａにはんだ２２を含ませる場合には、ライン１にスクリーン印刷装置等を付加することができる。
【００７２】
（接着剤がはんだを含む場合）
図５Ａに示すように、はんだを、はんだ粒子２２ｂとして接着剤２４に含ませ、ペーストとすることで、電極１２ａおよび電極１４ａにはんだ２２を供給することができる。そのようなはんだ粒子２２ｂの融点は、上述のＳｎ−Ｂｉ系はんだであれば例えば１３８℃である。上記ペーストに含まれるはんだ粒子２２ｂの含有量は、例えば４〜３０質量％とすることができる。はんだ粒子の平均粒径は、例えば２〜１０μｍであるが、特に限定されるものではない。
【００７３】
そして、上述したのと同様の加圧および加熱のプロセスで電子部品１４を基板１２に向かって押圧することで、図５Ｂに示すように、電極１２ａと電極１４ａとの間にはんだ粒子２２ｂが挟まれ、加熱される。そして、加熱によりはんだ粒子２２ｂが溶融すると、図５Ｃに示すように、溶融はんだ２２ａが電極１２ａおよび電極１４ａに濡れ拡がる。さらに加熱が進むと、接着剤２４が硬化し、その硬化樹脂２４ａにより電子部品１４が基板１２に接着される。なお、接着剤２４には、はんだや電極の酸化物被膜を除去する作用を有する活性剤を含ませることができる。
【００７４】
その後、溶融はんだ２２ａの徐冷が開始され、これにより、上述したのと同様のプロセスで、領域ＡＲ1および領域ＡＲ2を有するはんだ接合部２６が形成される。これにより、十分な強度および、通常よりも高融点を有するはんだ接合部２６を形成することが可能となる。
【００７５】
このように、接着剤２４にはんだ粒子２２ｂを含ませる形態では、ライン１に、クリームはんだ等の低融点はんだを供給するための特別の機構（例えばスクリーン印刷装置）を付加する必要性がなくなる。これにより、ライン１をより安価に構築できる。また、クリームはんだ等の塗布工程が省略できることから、さらに生産効率を向上させることが容易となる。
【００７６】
（実施形態２）
次に、図６を参照して、本発明の実施形態２を説明する。図６は、本実施形態に係る回路部材接合ラインの概略構成を示すブロック図である。
【００７７】
図示例のライン１Ａは、図１のライン１と同様に、基板１２に電子部品１４を実装するためのラインとして構成されている。より具体的には、ライン１Ａは、図１のライン１と同様の、投入ユニット２、クリーナ３、接着剤塗布ユニット４、実装機５Ａ、回収ユニット６、およびコンベア７を含むとともに、実装機５Ａと回収ユニット６との間に配置されたオーブン（またはリフロー炉）８を含んでいる。ライン１Ａでは、実装機５Ａとオーブン８との組み合わせが、電子部品１４の基板１２に対する実装工程を実行する実装ユニットとして機能する。以下、ライン１Ａが図１のライン１と異なる点を主に説明する。
【００７８】
ライン１Ａにおいては、実装機５Ａは、図示しない冷却ファン等の冷却装置を備えている。実装機５Ａにおいて、電極１２ａと電極１４ａとの間に溶融はんだ２２ａが形成されるまでのプロセス（図４Ａ〜４Ｃまたは図５Ａ〜５Ｃにより示すプロセス）は、図１のライン１におけるプロセスと同様である。ライン１Ａにおいては、溶融はんだ２２ａを含む接合領域は徐冷されず、上記の冷却装置により急冷される。
【００７９】
以上の処理により、電極１２ａと電極１４ａとが、通常のはんだ接合部により接合されて、基板１２に電子部品１４が仮実装される。このとき、ここまでの処理には、徐冷のプロセスが含まれないために、図１の実装ユニット５における実装と比較して、短時間で基板１２に全ての電子部品１４が仮実装される。
【００８０】
オーブン８は、電子部品１４が仮実装された基板１２（以下、そのような状態の基板を電子部品接合基板ともいう）を、再度、はんだ接合部が溶融するまで加熱する。これにより、電子部品接合基板は、再び、図４Ｃまたは図５Ｃに示したのと同じ状態となる。この電子部品接合基板の接合領域を、図１のライン１における条件と同じ条件で徐冷する。これにより、図１のライン１と同様に高融点かつ十分な強度を有するはんだ接合部２６を形成することが可能となる。
【００８１】
そして、ライン１Ａにおいては、徐冷のプロセスを基板１２に実装される全ての電子部品１４に対して一括して実行することができる。これにより、１つの基板１２に実装される電子部品１４の数が多数であるような場合には、電子部品接合基板の製造に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００８２】
（実施形態３）
次に、図７〜図９を参照して、本発明の実施形態３を説明する。図７は、本実施形態に係る回路部材接合ラインの概略構成を示すブロック図である。図８は、プレス機のプレス台の上面図である。図９は、プレス機の動作を説明する説明図であって、プレス機の側面図である。
【００８３】
図示例のライン１Ｂは、図１のライン１と同様に、基板１２に複数の電子部品１４を実装するためのラインとして構成されている。より具体的には、ライン１Ｂは、図１のライン１と同様の、投入ユニット２、クリーナ３、接着剤塗布ユニット４、回収ユニット６、およびコンベア７を含む。ライン１Ｂにおいては、さらに、接着剤塗布ユニット４と回収ユニット６との間に、仮載せ機９およびプレス機１０が配置されている。ライン１Ｂでは、仮載せ機９とプレス機１０との組み合わせが、電子部品１４の基板１２に対する実装工程を実行する実装ユニットとして機能する。以下、ライン１Ｂが図１のライン１および図６のライン１Ａと異なる点を主に説明する。
【００８４】
仮載せ機９は、接着剤塗布ユニット４の下流に配置されている。仮載せ機９も、図３に示した実装ユニット５と同様に、複数の電子部品１４が載置される部品供給ステージ１８と、図示しない３軸移動機構と、制御部９ａとを備えている。仮載せ機９が実装ユニット５と異なるのは、実装ヘッド２０の代わりに仮置きヘッド２８を有する点である。仮置きヘッド２８は、実装ヘッド２０とは異なり、加熱手段を必須の構成要素として有していない。仮置きヘッド２８および３軸移動機構の動作は、制御部９ａにより制御される。
【００８５】
仮載せ機９の３軸移動機構が制御部９ａの位置決め制御により制御され、これにより、仮置きヘッド２８が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸方向に移動される点、および、制御部９ａの制御により、部品供給ステージ１８上の電子部品１４が仮置きヘッド２８によりピックアップされる点は、実装ユニット５と同様である。さらに、電子部品１４を保持した状態の仮置きヘッド２８が、３軸移動機構により、当該電子部品１４と対応する電子部品実装位置ＭＰの上方に移動され、その電子部品実装位置ＭＰで、各電極１４ａを、対応する各電極１２ａとそれぞれ対向させて、電子部品１４を基板１２に向かって押し付ける点も同様である。このとき、その電子部品実装位置ＭＰに、既に接着剤塗布ユニット４により接着剤が塗布されている点も同様である。
【００８６】
仮載せ機９が実装ユニット５と異なるのは、仮載せ機９においては、仮置きヘッド２８が、電子部品１４を接着剤の上から基板１２に向かって押し付けるようにして、電子部品１４を基板１２の上に置くだけの動作しかせず、電極同士を接合する動作をしない点である。このため、仮載せ機９における基板１２の１個あたりの処理時間は、実装ユニット５のそれよりも格段に短くなっている。
【００８７】
仮載せ機９の下流に配されたプレス機１０は、図８に示すように、それぞれが複数の電子部品１４を仮置きされた複数の基板１２を載置するためのプレス台３０を有している。仮載せ機９で処理された各基板１２は、プレス台３０の上に順次載置されていく。
【００８８】
プレス機１０は、さらに、図９に示すように、各基板１２の上に載置された複数の電子部品１４を基板１２に向かって同時に押圧するためのプレス板３２を有している。プレス板３２は、基板１２毎に独立して設けてもよいし、複数の基板１２に対して１つのプレス板３２を設けてもよい。
【００８９】
プレス板３２およびプレス台３０の少なくとも一方には、はんだ２２（図９の例では、はんだ粒子２２ｂ）および接着剤２４を加熱するための加熱手段を含ませることができる。それらの加熱手段により加熱しながら各電子部品１４をプレス板３２により基板１２に向かって押圧する。これにより、図４Ｃまたは図５Ｃに示したように、はんだ２２が溶融した溶融はんだ２２ａが、各電極１４ａと、対応する各電極１２ａとの間に濡れ拡がるとともに、各電子部品１４と基板１２とが硬化樹脂２４ａにより封止される。
【００９０】
その後、上記の各実施形態と同様の条件で各電子部品１４の接合領域を一括して徐冷することで、上記の各実施形態と同様の高融点かつ十分な強度のはんだ接合部２６により各電極１２ａに、対応する各電極１４ａを接合することが可能となる。なお、プレス板３２の下面およびプレス台３０の上面の少なくとも一方をセラミックにより形成することで、保温性を高めてもよい。
【００９１】
以上により、徐冷のプロセスを複数の基板１２に対して一括して実行することで、複数の基板１２のそれぞれに複数の電子部品１４を接合することが可能となり、生産効率を大幅に向上させることができる。
【００９２】
次に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
接着剤として、エポキシ樹脂、硬化剤、チキソ剤、顔料、カップリング剤を含む樹脂組成物を使用した。それに、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ（Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ）の微粒子（平均粒径：４．８μｍ、融点：１３８℃）を２０重量％だけ混合することで、はんだ粒子含有接着剤（ペースト）を調製した。
【００９３】
Ｃｕ電極を有する試験用基板を用意した。試験用基板の各Ｃｕ電極と対応する、それぞれが１８４個の電極を有する試験用電子部品を用意した。試験用基板の各Ｃｕ電極をパナソニック・ファクトリー・ソリューションズ株式会社製のプラズマ処理装置によりプラズマ処理した。その後、電子部品実装位置ＭＰに上記のはんだ粒子含有接着剤を岩下エンジニアリング株式会社製の接着剤塗布ユニットにより適量ずつ塗布した。図１の実装ユニット５と同様の構成の、パナソニック  ファクトリーソリューションズ株式会社製の実装機により、試験用電子部品を基板に搭載し、当該部品の各電極と、対応する各基板電極との間に、溶融はんだを形成した後、その溶融はんだを含む接合領域を徐冷した。実装条件は下記の通りである。
【００９４】
実装ヘッドの温度：２１８℃
実装ヘッドによる荷重：電極１個あたり０．１Ｎ
加熱時間：１５秒
接合領域が１３８〜２００℃の温度領域に留まっていたと推定される時間（以下、徐冷時間という）：２０秒
冷却速度：３℃／秒（１３８〜２００℃の温度範囲ＴＲの平均冷却速度）
【００９５】
上記の条件により、１つの試験用基板に１０個の電子部品を１つずつ実装した。
【００９６】
（実施例２）
下記の条件が異なること以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電子部品を１つの試験用基板に実装した。
冷却速度：１０℃／秒
徐冷時間：６秒
【００９７】
（実施例３）
下記の条件が異なること以外は、実施例１と同様にして、１０個の試験用電子部品を１つの試験用基板に実装した。
冷却速度：１℃／秒
徐冷時間：６０秒
【００９８】
（実施例４）
１０個の試験用電子部品を１つの試験用基板に実施形態３と同様のプロセスで仮置きした。それを６回繰り返すことで、１０個の試験用電子部品がそれぞれ仮置きされた６個の試験用基板（部品仮置き基板という）を得た。６個の部品仮置き基板の各試験用電子部品を、実施例１と同じ条件で各試験用基板に実装するように、エヌピーエーシステム株式会社製のプレス機を使用して加圧および加熱のプロセスを実行した後、接合領域を徐冷した。
【００９９】
（比較例１）
下記条件に示すように、接合領域を冷却装置により急冷し、徐冷しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、試験用電子部品を試験用基板に実装した。
【０１００】
冷却速度：２５℃／秒
接合領域が１３８〜２００℃の温度領域に留まっていたと推定される時間：２．５秒
【０１０１】
実施例１〜４、比較例１で作製した電子部品実装基板を２６０℃で再加熱して、基板の配線抵抗を含む電子部品の接続抵抗値を測定した。初期の接続抵抗値から２０％上昇する温度を確認したところ、実施例１〜４の各温度は、それぞれ、１９７℃、１８３℃、２１１℃、１９５℃であった。これに対して、比較例１の温度は、１４６℃であった。一方、実施例１〜４のはんだ接合部の１個あたりの強度は、それぞれ、０．５１、０．５０、０．５４、０．５０Ｎであった。これに対して、比較例１のはんだ接合部の１個あたりの強度は、０．４９Ｎであった。
【０１０２】
以上の結果によれば、実施例１〜４は、いずれも比較例１よりもはんだ接合部が高融点化していることが分かる。そして、実施例１〜４のはんだ接合部の１個あたりの強度はいずれも望ましい強度（０．１０Ｎ）を上回っていることが分かる。なお、実施例１〜４の方が、比較例１よりも、若干ではあるが、はんだ接合部の強度がむしろ高くなっている。これは、実施例１〜４では接合領域が徐冷されたために、結果として熱硬化性樹脂の加熱時間が長くなり、これにより、比較例１よりも、樹脂の硬化反応が進んだものと考えられる。その結果、はんだ接合部による接合をより有効に補強し得たものと考えられる。
【０１０３】
さらに、実施例４においては、６つの試験用基板の全てに試験用電子部品を実装するのに要した時間が７８秒であった。これに対して、実施例１では、６つの試験用基板の全てに試験用電子部品を実装するのに要した時間が３９３秒であった。この結果から、実施例４によれば、生産効率を格段に向上させ得ることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明によれば、比較的低温でのはんだ付けにより、高融点かつ十分な強度を有するはんだ接合部を形成できるので、本発明は、様々な回路部材接合構造体、特に、再リフローが予定される電子部品モジュールを含む構造体において有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１Ａ、１Ｂ…ライン、
３…クリーナ、
４…接着剤塗布ユニット、
５…実装ユニット、
５Ａ…実装機、
７…コンベア、
７ａ…ステージ、
８…オーブン、
９…仮載せ機、
１０…プレス機、
１２…基板、
１２ａ…電極、
１４…電子部品、
１４ａ…電極、
１６…塗布ヘッド、
１８…部品供給ステージ、
２２ａ…溶融はんだ、
２０…実装ヘッド、
２２ｂ…はんだ粒子、
２４…接着剤、
２４ａ…硬化樹脂、
２６…はんだ接合部、
２８…仮置きヘッド、
３０…プレス台、
３２…プレス板、
【図１】
0006037300.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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