(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）第１電極が形成された主面を有する電子部品を、前記第１電極に対応する第２電極が形成された主面を有する回路部材に、前記第１電極と前記第２電極との間に熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだを介在させて搭載する工程と、
（ii）第１加熱装置により、前記電子部品を前記回路部材に対して押圧しながら、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱して硬化させ、その後、前記押圧の圧力を解除する工程、
（iii）前記押圧の圧力が解除された状態で、第２加熱装置により、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する前記はんだを第２加熱して溶融させて、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する工程と、を有し、
前記はんだの少なくとも一部が粒状物であり、前記接合材中に分散している、電子部品実装方法。
【請求項２】
前記工程（ii）において、複数の前記電子部品を少なくとも１つの前記回路部材に対して、同時に押圧しながら、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱する、請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記工程（iii）において、前記押圧の圧力が解除された状態で、複数の前記電子部品の第１電極と少なくとも１つの前記回路部材の第２電極との間に介在する前記はんだを、同時に第２加熱する、請求項１または２記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
前記工程（ii）において、前記押圧により、前記第１電極と前記第２電極との間に介在するはんだの少なくとも一部を変形させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
【請求項５】
前記第１電極が、前記はんだの少なくとも一部をバンプとして備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
【請求項６】
前記第２電極に、前記はんだの少なくとも一部がプリコートされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
【請求項７】
前記接合材が、無機材料の粉末をフィラーとして含んでいる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
【請求項８】
第１電極が形成された主面を有する電子部品を、前記第１電極に対応する第２電極が形成された主面を有する回路部材に実装する電子部品実装ラインであって、
前記回路部材を搬送する回路部材搬送装置と、
前記回路部材搬送装置に前記回路部材を供給する供給装置と、
前記供給装置より下流側に配置され、前記回路部材に、前記電子部品を、前記第１電極と前記第２電極との間に熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだが、前記はんだの少なくとも一部を粒状物として前記接合材中に分散させた状態で介在するように搭載する電子部品搭載装置と、
前記電子部品搭載装置より下流側に配置され、前記電子部品の前記主面とは反対側の面に当接して、前記電子部品を前記回路部材に対して押圧しながら、前記電子部品を介して、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱して硬化させるボンディングツールを具備する第１加熱装置と、
前記第１加熱装置より下流側に配置され、前記押圧の圧力が解除された状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する前記はんだを溶融させる第２加熱装置と、を具備する電子部品実装ライン。
【請求項９】
前記電子部品搭載装置が、複数の前記電子部品を少なくとも１つの前記回路部材に搭載した後、前記回路部材搬送装置が、前記少なくとも１つの回路部材を前記第１加熱装置に搬送し、
前記第１加熱装置が、前記ボンディングツールにより、複数の前記電子部品を前記少なくとも１つの回路部材に対して、同時に押圧しながら、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱し、
前記第２加熱装置が、前記押圧の圧力が解除された状態で、前記複数の電子部品の第１電極と前記少なくとも１つの回路部材の第２電極との間に介在する前記はんだを、同時に第２加熱する、請求項８記載の電子部品実装ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂を含む接合材とはんだを用いて、電子部品を回路部材に実装する実装方法および実装ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板などの回路部材にフリップチップなどの電子部品を実装する場合、プリント基板の電極と電子部品の電極との間に、熱硬化性樹脂を含む接合材とはんだを介在させた後、接合材とはんだを加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、はんだを溶融させるリフロー方式が広く採用されている。溶融したはんだは、電極間に濡れ広がり、その後、冷却されて、電極間にはんだ接合部を形成する。これにより、電極間の電気的な接続が達成される。一方、熱硬化性樹脂の硬化物は、はんだ接合部を保護する樹脂補強部となる。【０００３】
リフロー方式による実装方法の１つとして、はんだの融点より低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を用い、最初に低温で熱硬化性樹脂を硬化させ、その後、はんだを融点以上の温度に加熱して、電極間をはんだで接合する方法が提案されている（特許文献１参照）。このような方法では、熱硬化性樹脂の硬化およびはんだの溶融は、電子部品を回路部材に対して押圧しながら行われる。これは、通常は回路部材の電極と電子部品の電極との距離にばらつきがあるためであり、電極間に熱硬化性樹脂が介在することによる電気的接続の不良や、溶融はんだと電極との接触不良を防止するためである。【０００４】
また、回路部材の電極に予めはんだをプリコートしておき、熱硬化性樹脂を介してはんだバンプを有する電子部品を回路部材に実装する際に、はんだバンプの下端部をプリコートされたはんだに食い込ませることが提案されている。そして、熱硬化性樹脂の硬化およびはんだの溶融を、電子部品を回路部材に対して押圧することなく実施することも提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５８５９７号公報
【特許文献２】特開平１０−３２２０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、電子部品から回路部材に対する荷重をかけながら電子部品を実装する場合、電子部品の背面に当接して、電子部品を押圧しながら加熱するボンディングツールが用いられる。そして、電子部品を押圧しているときのボンディングツールの温度については、熱硬化性樹脂を硬化させるための低温から、はんだを溶融させるための高温に変化するように、温度プロファイルが設定されている。従って、１回の電子部品の実装が終了するたびに、ボンディングツールの温度を、はんだの融点以上の温度から融点未満の温度にまで冷却する必要がある。従って、実装のタクト時間が長くなり、生産性が低くなるという問題がある。【０００７】
一方、熱硬化性樹脂が硬化する前からボンディングツールの温度が融点以上の温度であると、電子部品を押圧する際の圧力の制御が困難であり、ボンディングツールが電子部品の背面に着地したときに、溶融はんだが電子部品と回路部材との間からはみ出し、飛散する可能性がある。 【０００８】
また、電子部品から回路部材に対する荷重をかけながら電子部品を実装する場合、基本的には、電子部品を１つずつ実装する必要がある。複数の電子部品を同時に実装しようとすると、電子部品間で押圧の圧力の大きさがばらつき、一部の電子部品でははんだが飛散し、他の一部の電子部品では接続不良が発生するという状況になり、はんだ接合部の信頼性を確保することが困難になる。【０００９】
次に、特許文献２のように、電子部品から回路部材に対する荷重をかけずに、熱硬化性樹脂の硬化およびはんだの溶融を行う場合、回路部材の電極に予めはんだをプリコートする手間が必要となる上、はんだバンプの下端部をプリコートされたはんだに確実に食い込ませる必要がある。このような食い込みを確保できない場合には、熱硬化性樹脂が電極間に介在して接合不良が発生する。特に、熱硬化性樹脂にシリカなどの無機粒子がフィラーとして分散している場合には、接合不良の発生率が高くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記に鑑み、本発明は、はんだ接合部の信頼性を確保しながら実装のタクト時間を短縮することを目的の１つとする。
すなわち、本発明の一局面は、（i）第１電極が形成された主面を有する電子部品を、前記第１電極に対応する第２電極が形成された主面を有する回路部材に、前記第１電極と前記第２電極との間に熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだを介在させて搭載する工程と、（ii）前記電子部品を前記回路部材に対して押圧しながら、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱して硬化させ、その後、前記押圧の圧力を解除する工程、（iii）前記押圧の圧力が解除された状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する前記はんだを第２加熱して溶融させて、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する工程と、を有する、電子部品実装方法に関する。前記はんだの少なくとも一部は粒状物であり、前記接合材中に分散している。
【００１１】
本発明の他の局面は、第１電極が形成された主面を有する電子部品を、前記第１電極に対応する第２電極が形成された主面を有する回路部材に実装する電子部品実装ラインであって、前記回路部材を搬送する回路部材搬送装置と、前記回路部材搬送装置に前記回路部材を供給する供給装置と、前記供給装置より下流側に配置され、前記回路部材に、前記電子部品を、前記第１電極と前記第２電極との間に熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだが、前記はんだの少なくとも一部を粒状物として前記接合材中に分散させた状態で介在するように搭載する電子部品搭載装置と、前記電子部品搭載装置より下流側に配置され、前記電子部品の前記主面とは反対側の面に当接して、前記電子部品を前記回路部材に対して押圧しながら、前記電子部品を介して、前記はんだの融点よりも低い温度で前記熱硬化性樹脂を第１加熱して硬化させるボンディングツールを具備する第１加熱装置と、前記第１加熱装置より下流側に配置され、前記押圧の圧力が解除された状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する前記はんだを溶融させる第２加熱装置と、を具備する電子部品実装ラインに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱硬化性樹脂とはんだを用いて、はんだ接合部と樹脂補強部を形成することにより電子部品を回路部材に実装する際、実装のタクト時間を短縮することが可能であり、かつ低コストで信頼性の高いはんだ接合部を形成することが可能である。【００１３】
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子部品実装方法の一連の工程を示す図である。
【図２】本発明の他の一実施形態に係る電子部品実装方法の一連の工程を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子部品実装ラインの概略構成を示すブロック図である。
【図４】第２加熱前のはんだバンプと各電極の状態および第２加熱後のはんだ接合部の状態を概念的に示す縦断面図である。
【図５】はんだがプリコートされたランド電極を有する回路基板の一例を示す図である。
【図６】はんだバンプを有する主面に接合材が備えられた電子部品の一例を示す縦断面図である。
【図７】はんだ粒子を分散させた接合材を用いて電子部品を回路基板に実装する場合の電子部品を搭載する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、第１電極が形成された主面を有する電子部品を、第１電極に対応する第２電極が形成された主面を有する回路部材に実装する方法に関する。このような実装は、一般に、第１電極と第２電極との間に熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだを介在させて、電子部品と回路部材を同時に加熱する工程として行われる。実装の結果、電子部品は、はんだ接合部により回路基板に接合される。熱硬化性樹脂は硬化物となり、はんだ接合部を保護する樹脂補強部となる。
【００１６】
実装の対象となる電子部品の種類は、特に限定されないが、例えば、ベアチップや、インターポーザを具備するパッケージ部品が対象となる。本発明は、特にフリップチップ実装などの表面実装に適している。電子部品は、第１電極を有する主面にはんだバンプを備えるＢＧＡ（Ball grid Array）型でもよく、はんだを備えない電子部品でもよい。
【００１７】
回路部材は、特に限定されず、主面にランド電極を有する回路基板（紙フェノール基板、ガラスエポキシ基板、樹脂製のフレキシブル基板、セラミックス基板等）やチップ・オン・チップ（ＣＯＣ）構造における下地となる電子部品が含まれる。回路部材の第２電極は、予めはんだがプリコートされた電極でもあってもよい。
【００１８】
本発明の電子部品実装方法は、電子部品の第１電極と回路部材の第２電極との間に、熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだを介在させて搭載する工程を有する。例えば、第２電極が鉛直上方を向くように回路部材を実装ステージに載置し、第２電極が覆われるように、熱硬化性樹脂を含む接合材が回路部材の上面に塗布される。
【００１９】
第１電極および第２電極の少なくとも一方が、はんだを備える場合には、回路部材の上面には、熱硬化性樹脂だけを供給すれば十分である。一方、第１電極および第２電極がいずれも、はんだを備えていない場合には、粒状物のはんだ（はんだ粒子）を、熱硬化性樹脂を含む接合材に分散させて、電子部品と回路部材との間に供給すればよい。なお、熱硬化性樹脂やはんだは、必ずしも回路部材に供給する必要はなく、電子部品の第１電極を覆うように熱硬化性樹脂やはんだを供給してもよい。例えば、ＢＧＡ型の電子部品のはんだバンプの少なくとも一部が覆われるように、予め熱硬化性樹脂を含む接合材を、電子部品の主面に塗布しておいてもよい。このような場合には、第１電極と第２電極とが対向するように電子部品を回路部材に載置するだけで接合材とはんだを電極間に供給することができるため、製造工程を簡略化することができる。
【００２０】
次に、電子部品を回路部材に対して押圧しながら、はんだの融点よりも低い温度で、熱硬化性樹脂を第１加熱して硬化させ、その後、押圧の圧力を解除する。このとき、はんだの融点以上の温度で加熱しながら電子部品を回路部材に対して押圧すると、圧力の制御が極めて難しくなる。圧力が過剰になると、溶融はんだが、電子部品と回路部材との間からはみ出したり、飛散したりする可能性がある。一方、はんだの融点未満の温度で熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させる場合には、押圧の圧力制御は比較的容易である。これは、はんだが電子部品の主面と回路部材の主面との間のスペーサとなり、押圧の圧力に対抗するためである。はんだの溶融を防ぎつつ、熱硬化性樹脂を十分に硬化させるためには、はんだの融点と熱硬化性樹脂の硬化反応が進行する温度との差を、１０℃以上とすることが望ましい。また、より低温ではんだ接合部を形成する観点からは、温度差を１００℃以下とすることが望ましい。
【００２１】
第１加熱の温度は、はんだの融点や電子部品の種類により異なるが、例えば１３０〜２００℃であることが望ましい。あまりに低温では、熱硬化性樹脂の硬化反応の進行に比較的長い時間を要することとなり、高温過ぎると、はんだの溶融を防止することが困難になる。
【００２２】
電子部品を回路部材に対して押圧する圧力は、特に限定されず、回路部材の歪みやはんだバンプの高さなどを考慮して、適宜設定すればよい。例えば、第１電極と第２電極との間に介在するはんだが、熱硬化性樹脂の介在を排除して、第１電極および第２電極と少なくとも点接触し、望ましくは面接触する程度の荷重を印加すればよい。ただし、接合材が無機材料の粉末をフィラーとして含む場合には、はんだと各電極との接触がフィラーにより妨げられ易いため、十分な荷重を印加することが望ましい。
【００２３】
押圧の際には、第１電極と第２電極との間に介在するはんだの少なくとも一部を変形させることが望ましい。はんだを変形させることにより、より確実に、信頼性の高いはんだ接合部を形成することができる。はんだが変形することで、はんだの内部に応力が蓄えられるため、はんだの溶融時に電極との濡れが促進されると考えられる。
【００２４】
次に、押圧の圧力が解除された状態で、第１電極と第２電極との間に介在するはんだを第２加熱して溶融させ、溶融はんだを第１電極および第２電極と接触させる。この工程は、電子部品が外部からの圧力を受けない状態で行われる。従って、一般的なリフロー炉やオーブンで、電子部品と回路部材とともに、これらの間に介在するはんだを加熱すればよい。従って、実装システムの構成が簡略化され、低コストで電子部品実装を行うことができる。
【００２５】
電子部品の第１電極と回路部材の第２電極との間に、熱硬化性樹脂を含む接合材およびはんだを介在させて搭載する工程では、複数の電子部品を少なくとも１つの回路部材に対して搭載してもよい。この場合、少なくとも１つの回路部材に対して、同時に複数の電子部品を押圧しながら、はんだの融点よりも低い温度で熱硬化性樹脂を加熱することができる。はんだの融点未満の温度であれば、比較的大きな圧力で電池部品を回路部材に押圧することができるため、電子部品間における印加荷重のばらつきを小さくすることが可能である。従って、同時に複数の電子部品を押圧しても、全ての電子部品の第１電極およびこれに対応する第２電極を、はんだと点接触または面接触させることができる。
【００２６】
一方、複数の電子部品の第１電極と少なくとも１つの回路部材の第２電極との間に介在するはんだを溶融させる際には、全ての電子部品について、押圧の圧力を解除すればよい。そして、全ての電子部品を回路部材とともにリフロー炉やオーブンで同時に第２加熱すればよい。このような実装方法によれば、電子部品ごとに回路部材への搭載、第１加熱および第２加熱を繰り返す必要がなく、効率良く実装を行うことができる。従って、電子部品実装のコストを低減できる。
【００２７】
接合材に用いる熱硬化性樹脂は、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、アクリル樹脂、ビスマレイミド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、反応性希釈剤などを含んでもよい。例えば、エポキシ樹脂の硬化剤としては、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る。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。接合材は、更に、カーボンブラック、無機材料の粉末（シリカなどのセラミックス粒子）などを含んでもよい。
【００２８】
接合材には、フラックスや活性剤などの成分を含ませてもよい。これにより、溶融はんだと電極との濡れ性がより確実に確保される。活性剤としては、例えば、有機酸、アミン類およびこれらのハロゲン化物よりなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。ハロゲン化物に含まれるハロゲンとしては、臭素や塩素が挙げられる。
【００２９】
接合材には、はんだ粒子を分散させてもよい。はんだ粒子の含有量は、特に限定されないが、はんだ粒子と熱硬化性樹脂との合計に対して、例えば２０〜６０質量％とすればよい。はんだ粒子を分散させた接合材は、電子部品および回路部材の各電極がいずれも、はんだパンプやプリコートされたはんだを備えない場合に便利である。
【００３０】
はんだの種類は、特に限定されないが、例えばＳｎをベースとするはんだや金はんだを用いることができる。Ｓｎをベースとするはんだとしては、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｓｂ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。
【００３１】
次に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電子部品実装方法について説明する。
（実施形態１）
工程（i）
ここでは、第１電極が形成された主面を有する電子部品２として、第１電極１２にはんだバンプ１３が備えられたベアチップを用い、第２電極が形成された主面を有する回路部材として、ランド電極１１を有する回路基板１を用いる、フリップチップ実装について説明する。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示すように、回路基板１が、その主面に形成されたランド電極１１を鉛直上方に向けるようにして所定のステージ上に配置される。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように、回路基板１のランド電極１１を覆うように、熱硬化性樹脂を含む接合材３が塗布される。接合材の形態は、特に限定されず、ペーストでもよく、フィルムなどの固体でもよい。ペースト状の接合材は、市販の接合材塗布装置のディスペンサを用いてランド電極１１を覆うように塗布することができる。フィルムなどの固体の接合材は、市販の部品搭載装置などを利用して、ランド電極１１を覆うように回路基板１の上に配置することができる。
【００３４】
その後、はんだバンプ１３を有する電子部品２が、回路基板１の主面に搭載される。電子部品２を搭載する際には、まず、接合材３を介して、複数のはんだバンプ１３がそれぞれ対応するランド電極１１に着地するように、電子部品２と回路基板１との位置合わせが行われる。電子部品２の回路基板１への搭載は、例えば、吸引ノズル４を具備する市販の電子部品搭載装置を用いて行えばよい。
【００３５】
工程（ii）
次に、図１（ｃ）に示すように、電子部品２を回路基板１に対して押圧し、荷重をかけながら、電子部品２を介して接合材３を第１加熱する。このような押圧と第１加熱は、電子部品２の背面（主面の反対側の面）に当接する当接面を有するとともに当接面を加熱するヒータ機能を具備するボンディングツール５を用いて行われる。ボンディングツール５の当接面は、電子部品２に均等に圧力を印加できるように平坦であり、電子部品２の背面の大きさよりも大きな面積を有することが望ましい。十分な荷重をかけて電子部品２を押圧することにより、はんだバンプ１３は、回路基板１のランド電極１１と電子部品２との間で少し押し潰され、変形する。このとき、各電極とはんだバンプ１３との間に面接触が達成される。一方、接合材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化反応が進行する。
【００３６】
電子部品２を押圧中のボンディングツール５の当接面の温度は、ヒータ機能に併設された温度調節機能により、はんだバンプ１３の融点未満で、かつ熱硬化性樹脂の硬化に適した温度に調整される。熱硬化性樹脂の硬化が十分に進行し、硬化物による樹脂補強部３ａが形成された時点で、ボンディングツール５による電子部品２の押圧が解除される。樹脂補強部３ａは、はんだバンプ１３周辺の隙間に充填され、後工程で形成されるはんだ接合部を保護する機能を有する。
【００３７】
その後、ボンディングツール５は、当接面の温度を、はんだバンプ１３の融点未満で、かつ熱硬化性樹脂の硬化に適した温度に維持したままで、次に押圧すべき他の電子部品２の上方に移動し、電子部品２の押圧を繰り返すことができる。従って、ボンディングツール５の温度を変化させる必要がなく、複数の電子部品２を連続して実装する場合でも、タクト時間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
樹脂補強部３ａの形成に引き続き、ボンディングツール５を利用してはんだバンプ１３を溶融させることも可能であるが、そのような方法では、ボンディングツール５の当接面の温度をはんだバンプ１３が溶融する温度にまで一旦昇温する必要がある。そして、複数の電子部品２を連続して実装する場合には、ボンディングツール５の当接面の温度をはんだバンプ１３の融点未満にまで降温する必要がある。従って、ボンディングツール５の当接面の温度調整に時間がかかり、実装のタクト時間を短くすることが困難である。
【００３９】
工程（iii）
次に、電子部品２に対する押圧の圧力が解除された状態で、ランド電極１１と電子部品２との間に介在するはんだバンプ１３を第２加熱して溶融させる。これにより、溶融はんだは、ランド電極１１および電子部品２の第１電極１２に濡れ広がる。その後、はんだの温度が低下すると、はんだが凝固し、はんだ接合部１３ａが形成される。第２加熱の方法は、電子部品２から回路基板１に対する荷重が印加されない方法であれば、特に限定されない。例えば、図１（ｄ）に示すように、電子部品２を搭載した回路基板１をオーブン６に入れて、はんだバンプ１３の融点以上の温度に加熱すればよい。
【００４０】
（実施形態２）
次に、複数の電子部品２を同時に１つの回路基板１に搭載する場合について説明する。なお、回路基板１の数は、１つに限られず、例えば、１０個の電子部品２を２つの回路基板１に５つずつ実装するような場合（すなわち複数の電子部品を少なくとも２つの回路基板に分配して実装する場合）も、本実施形態に含まれる。
【００４１】
工程（i）
まず、図２（ａ）に示すように、複数の電子部品２の搭載位置を有する回路基板１Ａを、その主面に形成されたランド電極（図示せず）を鉛直上方に向けるようにして所定のステージ上に配置する。次に、回路基板１Ａのランド電極を覆うように、各電子部品の搭載位置に、熱硬化性樹脂を含む接合材３が塗布される。接合材３の形態や回路基板１Ａへの供給方法は、特に限定されず、実施形態１と同様である。その後、はんだバンプ１３を有する複数の電子部品２が、回路基板１Ａの主面に、順次、搭載される。なお、図２では、電子部品２が１個ずつ回路基板１Ａの搭載位置に搭載される場合を示しているが、使用する電子部品搭載装置の仕様により、複数個の電子部品２を同時に、複数の対応する搭載位置に搭載することも可能である。 
【００４２】
工程（ii）
次に、図２（ｃ）に示すように、複数の電子部品２を、同時に、回路基板１Ａに対して押圧し、荷重をかけながら、電子部品２を介して接合材３を第１加熱する。このような押圧と第１加熱は、複数の電子部品２の全ての背面に当接可能な大きな当接面を有するとともに、当接面を加熱するヒータ機能を具備するボンディングツール５Ａを用いて行うことができる。このように複数の電子部品２の押圧および第１加熱を同時に行うことにより、実施形態１の場合よりも、実装のタクト時間を更に短縮することが可能である。
【００４３】
ここでも、ボンディングツール５Ａの当接面は、全ての電子部品２に均等に圧力を印加できるように平坦であり、全ての電子部品２が搭載されている領域の面積よりも大きな面積を有することが望ましい。また、押圧の圧力は、はんだバンプ１３が少し押し潰されて変形する程度とすることが望ましい。電子部品２を押圧中のボンディングツール５Ａの当接面の温度は、はんだバンプ１３の融点未満で、かつ熱硬化性樹脂の硬化に適した温度に調整される。その後、全ての電子部品２と回路基板１Ａとの間の熱硬化性樹脂の硬化が十分に進行し、樹脂補強部３ａが形成された時点で、ボンディングツール５Ａによる電子部品２の加熱と押圧を同時に解除すればよい。
【００４４】
なお、第１加熱は、はんだバンプ１３の融点未満の温度で行われるため、はんだバンプ１３が電子部品２と回路基板１Ａとの間のスペーサとなる。従って、比較的大きな圧力で複数の電子部品２を押圧することができる。よって、一部の電子部品では、はんだバンプ１３とランド電極との接触が達成されない、といった不都合の発生を防ぐことができる。
【００４５】
工程（iii）
次に、図２（ｄ）に示すように、全ての電子部品２に対する押圧の圧力が解除された状態で、複数の電子部品２が熱硬化性樹脂の硬化物（樹脂補強部３ａ）により接合された回路基板１Ａを、オーブン６に入れて第２加熱する。これにより、複数の電子部品２のはんだバンプ１３を同時に溶融させることができる。従って、複数の電子部品２について、はんだ接合部１３ａを同時に形成することができる。
【００４６】
次に、本発明の電子部品実装方法を実施するための実装ラインについて説明する。
図３に、本発明の一実施形態に係る、回路基板１Ａに複数の電子部品を実装するための電子部品実装ライン（以下、単に実装ラインともいう）を簡略化したブロック図で示す。実装ライン１００は、回路基板１Ａを供給する供給装置１０１、電子部品搭載装置１０２、第１加熱装置１０３、第２加熱装置１０４および実装が完了した回路基板１Ａを回収する回収装置１０５を含む。さらに、実装ライン１００は、回路基板１Ａを、供給装置１０１から、電子部品搭載装置１０２、第１加熱装置１０３および第２加熱装置１０４を経て、回収装置１０５まで搬送するための搬送装置（コンベア）１０６を含む。搬送装置１０６には、回路基板１Ａを保持するステージが取り付けられている。搬送装置１０６は、回路基板１Ａを保持したステージを、実装ラインの上流側から下流側に移動させることで、回路基板１Ａを搬送する。
【００４７】
以下、図２に示すような回路基板１Ａに、図１、２に示すようなＢＧＡ型の複数の電子部品２を実装する場合を例にとって説明する。
電子部品搭載装置１０２は、供給装置１０１から供給される回路基板１Ａに熱硬化性樹脂を含む接合材３を塗布した後、回路基板１Ａに電子部品２を搭載する機能を有する複合装置である。すなわち、電子部品搭載装置１０２は、装置内の上流側に、回路基板１Ａに接合材３を塗布する塗布ユニットを有し、装置内の下流側に、回路基板１Ａに電子部品２を搭載する搭載ユニットを有する。これにより、同じ装置の内部で接合材３を回路基板１Ａに供給した後、直ちに、回路基板１Ａに対して電子部品２の実装を行うことができる。
よって、実装のタクト時間の更なる短縮が図れる。
【００４８】
なお、電子部品２または回路基板１Ａが、予め第１電極または第２電極を有する主面に、熱硬化性樹脂を備えている場合には、接合材３を塗布する塗布ユニットは不要である。また、複合装置を用いる代わりに、電子部品搭載装置１０２よりも上流側に、接合材３を塗布するための塗布装置を別途、配置してもよい。
【００４９】
電子部品搭載装置１０２内部の上流側では、まず、塗布ヘッド（ディスペンサ）を具備する塗布ユニットにより、熱硬化性樹脂を含む接合材３が回路基板１Ａに塗布される。塗布ヘッドは、３軸移動機構により任意の位置に移動可能であり、そのような３軸移動機構の動作は、所定の制御装置により制御される。ここでは、回路基板１Ａの主面のランド電極１１が塗布ヘッドから供給される接合材３で覆われるように、塗布ヘッドの動作が制御される。塗布ヘッドから接合材３を塗出するタイミングや塗布される接合材３の量は、制御装置により制御される。通常は、回路基板１Ａの複数の電子部品２の搭載位置に、それぞれ接合材３が塗布される。
【００５０】
引き続き、電子部品搭載装置１０２内部の下流側で、搭載ユニットにより、電子部品２の回路基板１Ａへの搭載が行われる。搭載ユニットは、例えば、複数の電子部品２がマトリックス状に配置されたトレーを供給する供給ステージと、実装ヘッドと、実装ヘッドを移動させる３軸移動機構と、３軸移動機構の動作を制御する制御装置とを備えている。実装ヘッドは、吸引ノズル４を備え、吸引により電子部品２をピックアップし、吸引を解除することで、電子部品２を任意の位置でリリースする。ここでは、電子部品２は、はんだバンプ１３を鉛直下方に向けた状態で、吸引ノズル４によりトレーからピックアップされ、回路基板１Ａの電子部品の搭載位置の上方に移動される。そして、３軸移動機構による実装ヘッドの昇降動作により、電子部品２を回路基板１Ａの搭載位置に着地させた後、吸引ノズルによる吸引が解除される。同様の操作を複数回行うことで、回路基板１Ａの複数の部品搭載位置に、複数の電子部品２をそれぞれ搭載することができる。
【００５１】
次に、複数の電子部品２を搭載した回路基板１Ａは、第１加熱装置１０３に搬送され、位置決めされる。第１加熱装置１０３は、複数の電子部品２の背面に同時に当接し得る当接面を有し、上方からの圧力により、複数の電子部品２を回路基板１Ａに対して同時に押圧することができるボンディングツール５Ａを具備する。ボンディングツール５Ａは、例えば、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）により上方から下方への圧力を印加する機能と、電子部品２との当接面を加熱するヒータ機能とを有する。
【００５２】
第１加熱装置１０３内では、まず、位置決めされた回路基板１Ａ上の複数の電子部品２の背面にボンディングツール５Ａの当接面を同時に接触させ、加圧用アクチュエータにより複数の電子部品２を回路基板１Ａに向かって同時に押圧する。その間、ボンディングツール５Ａの当接面の温度は、電子部品２を介した伝熱により熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させることができ、かつ、はんだを溶融させることのない温度に制御されている。なお、回路基板１Ａが載置されているステージにも加熱手段を含ませることで、熱硬化性樹脂の硬化反応を促進させてもよい。その後、熱硬化性樹脂の硬化反応が十分に進行した時点で、ボンディングツール５Ａによる押圧を解除する。
【００５３】
次に、回路基板１Ａは、第２加熱装置１０４に搬送される。第２加熱装置１０４は、特に限定されないが、例えばトンネル状の加熱空間を有するリフロー炉であればよい。回路基板１Ａは、トンネル状の炉内を搬送装置１０６により搬送されている間に、はんだバンプ１３の融点以上の温度に第２加熱される。その間、電子部品２を回路基板１Ａに対して押圧するような外力は不要である。リフロー炉を通過した後の回路基板１Ａは、自然放冷により冷却してもよく、ファンなどの送風装置を用いて冷却してもよい。これにより、複数の電子部品２のはんだバンプ１３は同時に回路基板１Ａのランド電極１１にはんだ接合される。
【００５４】
その後、電子部品２の実装が完了した回路基板１Ａ（実装構造体）は、回収装置１０５により回収される。回収装置１０５は、例えば、電子部品２が実装された回路基板１Ａをラック等に収納するためのアンローダを具備する。
【００５５】
次に、はんだ接合部の構造について説明する。
図４（Ｘ）は、はんだの融点以上の温度で第２加熱される前のはんだバンプ１３の状態を模式的に示している。はんだバンプ１３は、電子部品の第１電極１２と、回路部材の第２電極１１との間で、やや押し潰された状態となっている。これは、熱硬化性樹脂を硬化させるための第１加熱の際、電子部品が回路部材に対して押圧されるためである。一方、押し潰されたはんだバンプ１３の周囲は、熱硬化性樹脂の硬化物（図示せず）により囲まれている。そのため、はんだバンプ１３に付与された上下方向の圧力は開放されず、応力としてはんだバンプ１３の内部に残留していると考えられる。
【００５６】
図４（Ｙ）は、はんだの融点以上の温度で第２加熱した後のはんだ接合部１３ａの状態を模式的に示している。第２加熱により、はんだが溶融すると、はんだバンプ１３の内部に閉じ込められていた応力が開放されるため、溶融はんだは勢いよく第１電極１２および第２電極１１に濡れ広がると考えられる。このとき、はんだバンプの周囲には、熱硬化性樹脂の硬化物である樹脂補強部３ａが存在しているが、熱硬化性樹脂の硬化物は、第２加熱により比較的柔軟になっていると考えられる。従って、はんだバンプの周囲が樹脂補強部３ａで囲まれているにも関わらず、電子部品から回路部材への押圧を行わなくても各電極と溶融はんだとの濡れが進行し、はんだ接合部１３ａには、図中に示すような、フィレットに似た形状の領域が形成される。これにより、信頼性の高いはんだ接合部１３ａが形成されるものと考えられる。
【００５７】
なお、上記実施形態では、はんだバンプを有する電子部品を回路基板に実装する場合について説明したが、はんだバンプを有する電子部品は、本発明の実装方法および実装ラインによる実装が可能な電子部品の一例に過ぎない。はんだバンプを有さない電子部品を用いる場合には、例えば、図５に示すように、回路基板として、ランド電極１１がプリコートされたはんだ１４を備える回路基板１Ｂを用いることで、同様の実装が可能である。
【００５８】
また、上記実施形態では、熱硬化性樹脂を含む接合材を、回路基板のランド電極を覆うように塗布する場合について説明したが、接合材は予め電子部品に備えられていてもよい。例えば、図６に示すように、電子部品２の第１電極１２を有する主面に、熱硬化性樹脂を含む固体の接合材３ｂを塗布しておいてもよい。このような接合材３ｂ付きの電子部品２を用いることで、接合材を回路基板に塗布する工程を省くことができるため、タクト時間の更なる短縮が可能となる。また、はんだバンプ１３の先端部を接合材３ｂから突出させておくことで、はんだバンプ１３と回路部材の第２電極との接触を確実に確保することができるため、はんだ接合部の信頼性が更に高くなる。
【００５９】
更に、電子部品の第１電極および回路部材の第２電極が、いずれも予めはんだを備えていない場合には、図７に示すように、はんだ粒子１５を分散させた接合材３を回路基板１に塗布することで、同様の実装が可能である。この場合、接合材は、異方導電性接着剤として機能することになる。
【００６０】
次に、本発明の電子部品実装方法について、実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
【００６１】
《実施例１》
接合材として、エポキシ樹脂、硬化剤、カーボンブラック、シリカおよびカップリング剤を含む熱硬化性樹脂組成物を使用した。この組成物は、硬化反応が１５０℃で進行するように配合を調整した。
回路部材として、ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）を使用した。
電子部品として、ＢＧＡ型の半導体チップ（サイズ７×７ｍｍはんだバンプ数７００個）を使用した。
はんだバンプの形成には、Ｓｎ−Ａｇ共晶はんだ（融点２２１℃）を用いた。
【００６２】
まず、ＦＲ４基板に、電子部品２８個分のランド電極をＣｕ箔により形成し、試験用基板を用意した。試験用基板の各電子部品の搭載領域に、接合材を１．５ｍｍ3ずつ塗布し、続いて、電子部品を試験用基板に搭載した。その際、電子部品のはんだバンプが、対応するランド電極と対向するように、正確な位置合わせを行った。
【００６３】
＜第１加熱＞
次に、ＦＲ４基板の面積と同じ面積（７２ｃｍ2）の平坦面を有するボンディングツールを準備した。そして、ボンディングツールの平坦面を全ての電子部品の背面に当接させて、はんだバンプが僅かに変形する程度の力（２．８ｋＮ）を、電子部品の背面から試験用基板に向かって印加した。その際、ボンディングツールの当接面の温度を内蔵のヒータにより１５０℃に設定した。その結果、３００秒後に、接合材の硬化反応がほぼ完了した。
【００６４】
＜第２加熱＞
次に、ボンディングツールによる押圧を解除して、電子部品を搭載した試験用基板を、予め２６０℃に設定されたオーブンに入れ、６０秒加熱し、その後、冷却した。これにより、電子部品と試験用基板のランド電極との間にはんだ接合部を形成した。
【００６５】
その後、全ての電子部品のはんだ接合部の接続抵抗値を測定したところ、いずれも抵抗が十分に小さく、電気的接続状態は良好であった。第１加熱と第２加熱との合計時間は、３６０秒であった。
【００６６】
《比較例１》
第１加熱の後、ボンディングツールによる押圧を解除することなく、力を０．５６ｋＮに低減し、一方、ボンディングツールの平坦面の温度を２６０℃に昇温して、引き続き、第２加熱を行ったこと以外、実施例１と同様の操作を行った。その後、全ての電子部品のはんだ接合部の接続抵抗値を測定したところ、いずれも抵抗が十分に小さく、電気的接続状態は良好であった。また、第１加熱と第２加熱との正味の合計時間は３６０秒であった。ただし、ボンディングツールの平坦面の温度を２６０℃に昇温するのに５分時間がかかり、更に、元の温度に戻すのに２０分を要した。また、第２加熱の際、溶融はんだが電子部品と試験用基板との間からはみ出さないように、全ての電子部品に均等な圧力を印加するためには、ボンディングツールの平坦面の角度や荷重の大きさに関して、精密な制御が必要であった。
【００６７】
《比較例２》
電子部品を試験用基板に搭載した後、ボンディングツールを用いずに、予め１５０℃に設定されたオーブンに入れて第１加熱を行い、熱硬化性樹脂の硬化反応を進行させた。その後、オーブンの温度を２６０℃に昇温し、第２加熱を行った。その後、全ての電子部品のはんだ接合部の接続抵抗値を測定したところ、抵抗に大きなばらつきが見られ、はんだ接合部の信頼性が低いことが判明した。
【００６８】
以上の結果より、少なくとも第１加熱は、電子部品を回路部材に対して押圧しながら行うことが必要であることがわかる。また、第２加熱を行う場合には、押圧を解除することで、実装のタクト時間の大幅な短縮が可能であることがわかる。
【００６９】
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、熱硬化性樹脂とはんだを用いて、電子部品を回路部材に実装する電子部品実装の分野において有用であり、実装のタクト時間を短縮するとともに、低コストで信頼性の高い接合部を形成し得るものである。
【符号の説明】
【００７１】
１,１Ａ,１Ｂ：回路基板、２：電子部品、３：接合材、３ａ：樹脂補強部、４：吸引ノズル、５,５Ａ：ボンディングツール、６：オーブン、１１：ランド電極（第２電極）、１２：第１電極、１３：はんだバンプ、１３ａ：はんだ接合部、１４：はんだプリコート、１５：はんだ粒子、１００：実装ライン、１０１：供給装置、１０２：電子部品搭載装置、１０３：第１加熱装置、１０４：第２加熱装置、１０５：回収装置 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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