(57)【要約】【課題】  電極パッド３と接合用電極２００ａとの接合位置ズレを抑えつつ、基板材料の焦げや接合不良をも抑えることができる電子部品実装方法を提供する。【解決手段】  マザー基板１と電子部品２００Ａとの組合せとして、後者を前者に載置した際に、複数の接合用電極２００ａの基板厚み方向の投影像がそれぞれ対応する電極パッド３の同方向の投影像から基板面方向にはみ出す部分を有する関係のものを用い、且つ、その後の接合工程にて、各電極パッド３に対してそれぞれその平面からはみ出す部分を有するスポット形状のＹＡＧレーザー光Ｌを当て、ＹＡＧレーザー光Ｌにおいて電極パッド３の平面からはみ出している部分を接合用電極２００ａに当てるようにした。【選択図】  図１１
2006303353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光透過性の材料からなる基板と、これのおもて面に形成された電極である複数の基板電極とを有する配線基板の上に、それら複数の基板電極の何れかに接合するための接合用電極を複数有する電子部品を、互いの対応する電極同士が導電性接合材を介して重なるように載置する載置工程と、
該配線基板の裏面側からレーザー光を照射して、該基板を裏面側からおもて面側に向けて透過させた該レーザー光を該基板電極の裏面に当てることにより、該基板電極とこれに対応する接合用電極との間に介在する導電性接合材を溶融せしめて両電極を接合する接合工程と
を実施して、該配線基板上に電子部品を実装する電子部品実装方法において、
上記配線基板と上記電子部品との組合せとして、上記載置工程の際に、複数の上記接合用電極の基板厚み方向の投影像がそれぞれ対応する上記基板電極の同方向の投影像から基板面方向にはみ出す部分を有する関係のものを用い、且つ、上記接合工程にて各基板電極に対してそれぞれその平面からはみ出す部分を有するスポット形状のレーザー光を当て、該レーザー光において該平面からはみ出している部分を上記接合用電極に当てることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
請求項１の電子部品実装方法において、
上記電子部品として、複数の上記接合用電極のそれぞれにおける上記配線基板との対向面が凹曲面であるものを用いることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項３】
請求項１又は２の電子部品実装方法において、
上記接合工程にて、上記レーザー光として集光性のあるものを用いることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかの電子部品実装方法において、
上記接合工程にて、レーザー光遮光部材にレーザー通過用の開口が形成されたアパーチャーマスクに上記レーザー光を通すことで、各基板電極に対して、それぞれその平面よりも大きく且つ該基板電極に対応する上記接合用電極の平面よりも小さなスポット径にした該レーザー光を当てることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項５】
請求項４の電子部品実装方法において、
上記アパーチャーマスクとして、上記開口が複数形成されたものを用いることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項６】
請求項５の電子部品実装方法において、
上記アパーチャーマスクとして、互いに開口パターンの異なる複数のものを用意しておき、使用する該アパーチャーマスクを切り換えながら、上記接合工程を実施することを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ、チップコンデンサ、圧電素子等の電子部品を配線基板上に実装して電子回路基板を得るための電子部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品には、配線基板の電極に接合するための接合用電極として、パッケージ周囲にガルウイング状に広がるリード端子を備えるものが知られている。例えばＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋ）などである。この種の電子部品において、パッケージ周囲に広がるリード端子の強度をある程度維持しながらリード端子数（Ｉ／Ｏ数）を増加させるためには、パッケージサイズを大型化せざるを得ない。
【０００３】
そこで、近年においては、複数の接合用電極をパッケージ下面にアレイ状に配設した下面電極方式の電子部品が主流になりつつなる。例えば、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などである。これらの電子部品では、扁平な接合用電極をパッケージ下面にアレイ状に配設することにより、パッケージを大型化することなく、Ｉ／Ｏ数を増加させることができる。
【０００４】
かかる下面電極方式の電子部品については、はんだペーストを用いて配線基板上に実装するのが一般的である。具体的には、まず、印刷マスクを用いた印刷法により、配線基板の配線パターン内における複数の基板電極上にそれぞれはんだペーストを印刷する。次いで、電子部品を、配線基板上に印刷されたはんだペースト上に載置する。そして、リフロー工程にて、配線基板を電子部品とともにリフロー炉に入れて加熱して、はんだペースト内の導電性接合材たるはんだ粒を溶融させる。この後、溶融はんだを冷却によって固化させることで、配線基板の基板電極と電子部品の接合用電極とを接合する。
【０００５】
このような電子部品実装方法では、電子部品の材質と配線基板の材質とで熱膨張率が異なると、加熱を伴うリフロー工程において互いの電極の相対位置がずれることにより、接合位置ズレを引き起こしてしまうおそれがある。電子機器の小型化に伴って、より微細ピッチな接合が求められていく傾向にある近年においては、僅かな熱膨張率の違いが大きな接合位置ズレとなって現れるようになっていくと予想される。
【０００６】
一方、従来より、レーザー光透過性の材料からなる基板に対してその裏面側からレーザー光を照射して、はんだ付けを行う電子部品実装方法が知られている（例えば特許文献１に記載のもの）。この電子部品実装方法では、レーザー光透過性の基板を透過したレーザー光を、基板のおもて面に形成された基板電極に当てることで、その基板電極を発熱せしめる。これにより、基板電極と、下面電極方式の電子部品における接合用電極との間に介在するはんだを溶融せしめて、両電極を接合する。
【０００７】
かかる電子部品実装方法によれば、電子部品や配線基板を全体的に加熱するのではなく、電極やその周囲の箇所を局所的に加熱することで、互いの熱膨張率の違いによる接合位置ズレを抑えることが可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２６０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この電子部品実装方法では、次に説明する理由により、電子部品と配線基板との接合不良を引き起こしたり、配線基板を焦がしたりするおそれがあった。即ち、配線基板の基板材料として、たとえレーザー光透過性の材料からなるものを用いたとしても、レーザー光のエネルギー強度によっては、それを焦がしたり変性させたりしてしまう。このため、レーザー光としては、基板材料に焦げや変性をきたさない程度に弱く、且つ、はんだ等の導電性接合材を溶融させ得る程度に強いエネルギー強度のものを用いる必要がある。基板材料と導電性接合材との組合せによっては、前者のエネルギー強度と後者のエネルギー強度との差がかなり小さくなるので、レーザー光のエネルギー強度を厳密に調整する必要がある。例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）などの樹脂材料と、鉛フリーのはんだとの組合せでは、エネルギー強度の僅かの差により、樹脂材料を焦がしてしまったり、はんだを十分に溶融することができなかったりする。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、基板電極と接合用電極との接合位置ズレを抑えつつ、基板材料の焦げや接合不良をも抑えることができる電子部品実装方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、レーザー光透過性の材料からなる基板と、これのおもて面に形成された電極である複数の基板電極とを有する配線基板の上に、それら複数の基板電極の何れかに接合するための接合用電極を複数有する電子部品を、互いの対応する電極同士が導電性接合材を介して重なるように載置する載置工程と、該配線基板の裏面側からレーザー光を照射して、該基板を裏面側からおもて面側に向けて透過させた該レーザー光を該基板電極の裏面に当てることにより、該基板電極とこれに対応する接合用電極との間に介在する導電性接合材を溶融せしめて両電極を接合する接合工程とを実施して、該配線基板上に電子部品を実装する電子部品実装方法において、上記配線基板と上記電子部品との組合せとして、上記載置工程の際に、複数の上記接合用電極の基板厚み方向の投影像がそれぞれ対応する上記基板電極の同方向の投影像から基板面方向にはみ出す部分を有する関係のものを用い、且つ、上記接合工程にて各基板電極に対してそれぞれその平面からはみ出す部分を有するスポット形状のレーザー光を当て、該レーザー光において該平面からはみ出している部分を上記接合用電極に当てることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の電子部品実装方法において、上記電子部品として、複数の上記接合用電極のそれぞれにおける上記配線基板との対向面が凹曲面であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の電子部品実装方法において、上記接合工程にて、上記レーザー光として集光性のあるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの電子部品実装方法において、上記接合工程にて、レーザー光遮光部材にレーザー通過用の開口が形成されたアパーチャーマスクに上記レーザー光を通すことで、各基板電極に対して、それぞれその平面よりも大きく且つ該基板電極に対応する上記接合用電極の平面よりも小さなスポット径にした該レーザー光を当てることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の電子部品実装方法において、上記アパーチャーマスクとして、上記開口が複数形成されたものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の電子部品実装方法において、上記アパーチャーマスクとして、互いに開口パターンの異なる複数のものを用意しておき、使用する該アパーチャーマスクを切り換えながら、上記接合工程を実施することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
これらの発明においては、電子部品や配線基板を全体的に加熱するのではなく、レーザー光によって局所的に加熱することで、電子部品と配線基板との接合位置ずれを抑えることができる。
また、基板電極に向けて照射したレーザー光を基板電極に当てて、基板電極を加熱する。また、その横断面方向において基板電極からはみ出している部分を、基板電極に当てないままに電子部品に向けて進行させ、接合用電極の全領域のうち、基板電極の基板厚み方向の投影像からはみ出している部分に当てて、接合用電極を加熱する。これにより、基板電極と接合用電極との間に介在しているはんだ等の導電性接合材を、基板電極側からだけでなく、接合用電極側からも加熱する。すると、基板電極側からしか導電性接合材を加熱していなかった従来の実装方法とは異なり、導電性接合材を溶融せしめるためのレーザー光として、より低いエネルギー強度のものを用いることが可能になる。そして、これにより、基板材料の焦げを抑えつつ、基板電極と接合用電極との間に介在する導電性接合材を確実に溶融せしめて、両電極の接合不良を抑えることができる。
【００１３】
特に、請求項２の発明においては、レーザー光の周縁部を接合用電極の周縁部に当てて接合用電極を加熱するだけでなく、凹曲面となっている接合用電極の周縁部でレーザー光を光軸の中心に向けて反射させて、接合用電極の中心部と基板電極との間に介在する導電性接合材の側面に当てる。これにより、レーザー光の直接的な照射によって導電性接合材をより効率的に溶融せしめることができる。
【００１４】
また特に、請求項３の発明においては、レーザー光の周縁部を接合用電極に当てて接合用電極を加熱するだけでなく、集光性のあるレーザー光の周縁部を接合用電極の周縁部で光軸の中心に向けて斜めに反射させ、接合用電極の中心部と基板電極との間に介在する導電性接合材の側面に当てる。これにより、レーザー光の直接的な照射によって導電性接合材をより効率的に溶融せしめることができる。
【００１５】
また特に、請求項４、５又は６の発明においては、レーザー光をアパーチャーマスクに通してそのスポット径を接合用電極の平面よりも小さくすることで、レーザー光を、電子部品の下面に対して、その接合用電極形成箇所だけに当てる。これにより、レーザー光を電子部品の下面における非電極形成箇所に当ててそれを破損してしまうといった事態を回避することができる。
【００１６】
また特に、請求項５又は６の発明においては、レーザー光をアパーチャーマスクによって複数に分割し、それぞれを、互いに異なる基板電極や接合用電極に当てることで、１回のレーザー照射で複数の基板電極と接合用電極との組合せを同時に接合することが可能になる。そして、これにより、実装時間の短縮化を図ることができる。
【００１７】
また特に、請求項６の発明においては、アパーチャーマスクを切り替えることで、アパーチャーマスクで分割された複数のレーザー光の配列ピッチを切り替える。これにより、基板電極や接合用電極の配列ピッチが一定でない場合であっても、配列ピッチを適宜切り替えることで、レーザー光の同時照射による複数箇所の接合を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した実施形態として、配線基板たるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）上にＣＳＰやチップコンデンサ等の複数の電子部品を実装する電子部品実装方法（以下、単に実装方法という）について説明する。
【００１９】
図１は、本実装方法に用いられるマザー基板を示す拡大断面図である。同図において、配線基板たるマザー基板１は、レーザー光透過性を有する材料からなる基板２のおもて面に、導電性材料たる銅からなる回路パターンが形成されている。この回路パターンは、配線部と、これに設けられた複数の電極パッド３とから構成されている。これら電極パッド３は電子部品との接合部となっている。基板２の材料としては、波長１０６４［ｎｍ］のＹＡＧレーザー光を透過させ得るソーダライムガラス、合成石英、硼珪酸ガラス、セラミック等を例示することができる。また、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、非晶性ポリオリフィン、セラミック、４，４’ジアミノジフェニルエーテル・無水ピロメリット酸重縮合物でもよい。４，４’ジアミノジフェニルエーテル・無水ピロメリット酸重縮合物は、ポリイミドにジメチルアセトアミドを混合して得られる樹脂であり、例えば東レ・デュポン株式会社から「カプトン」という商品名で販売されている。以上に列記した基板２の材料のなかでも、特に、ＰＥＮは、熱膨張率の比較的小さい材料であるので好適である。
【００２０】
本実装方法においては、マザー基板１のおもて面に載置した電子部品の下面に設けられた複数の接合用電極と、マザー基板１の電極パッド３との間に接合層を介在せしめる。そして、ＹＡＧレーザー光の照射によって加熱した電極パッド３の熱によって接合層を溶融せしめて、接合用電極と電極パッド３とを接合する。
【００２１】
接合層を接合用電極と電極パッド３との間に介在せしめる方法としては、マザー基板１として、電極パッド３の表面に金やスズ等の金属材料からなる接合層を被覆したものを用いる方法を例示することができる。また、電子部品として、その下面に設けられた複数の接合用電極のそれぞれに、金属材料からなる接合層を被覆したものを用いる方法でもよい。また、印刷マスクにより、マザー基板１の各電極パッド３のそれぞれの表面にはんだペースト塊を印刷する方法でもよい。以下、はんだペースト塊を印刷する方法を採用した場合を例にして、本実装方法を説明する。
【００２２】
はんだペースト塊の印刷工程においては、孔版たる印刷マスクをマザー基板１のおもて面に密着せしめる密着工程と、密着せしめた印刷マスクの各孔にはんだペーストを充填する充填工程と、印刷マスクをマザー基板から剥がす剥離工程とを実施する。具体的には、まず、図２や図３に示すように、回路パターンが形成されているマザー基板１のおもて面に印刷マスク４を密着せしめる。印刷マスク４には、マザー基板１の各電極パッド３に対応する複数の貫通孔４ａからなる印刷パターンが形成されている。密着工程では、各電極パッド３の真上に、印刷マスク４の各貫通孔４ａを位置させるように、位置合わせを行いながら印刷マスク４をマザー基板１に密着させる。このような密着工程が終了したら、次に、図４に示すように、マザー基板１に密着している印刷マスク４の印刷側面上に、スキージ５を用いてはんだペースト６を刷り付けて、印刷マスク４の各貫通孔４ａ内にはんだペーストを充填する。そして、図５に示すように、印刷マスク４をマザー基板１から剥がして、各貫通孔４ａ内のはんだペースト６を、それぞれマザー基板１の電極パッド３上に転移させる。
【００２３】
このようにして印刷工程を実施したら、次に、マザー基板１のおもて面に電子部品を載置する載置工程や、レーザー照射によって電極パッド３と電子部品とを接合せしめる接合工程を実施する。１回の載置工程で全ての電子部品をマザー基板１上に載置してからそれぞれの電子部品に対して接合工程を施してもよいが、電子部品を少しずつ載置していきながら接合してもよい。この場合には、載置工程と接合工程とを交互に繰り返していくことになる。以下、載置工程と接合工程とを交互に繰り返していく方法を例にして本実装方法を説明する。
【００２４】
図６は、本実装方法に用いられる実装装置を示す概略構成図である。この実装装置は、レーザー発振器１００等を有するレーザー照射部と、Ｘ−Ｙテーブル１１０と、部品吸着ノズル１２０等を有するマウンター部などを備えている。載置工程や接合工程を行うにあたっては、まず、印刷工程を終えたマザー基板１を、この実装装置のＸ−Ｙテーブル１１０上に固定する。Ｘ−Ｙテーブル１１０は、周知の技術により、図の左右方向であるＸ方向や、図の奥行き方向であるＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ−Ｙテーブル１１０の内部には、チャンバー室１１１が形成されている。チャンバー室１１１には、ブロワ等からなる図示しない吸引手段が接続されており、これによってチャンバー室内１１１の空気が吸引されることにより、チャンバー室１１１内が減圧せしめられる。Ｘ−Ｙテーブル１１０の天板１１２や底板１１３は、それぞれレーザー光透過性を発揮するガラス板となっており、天板１１２には、図示しない吸引孔が無数に形成されている。この天板１１２上に載置されたワークとしてのマザー基板１は、チャンバー室１１１内の減圧に伴って吸引孔に吸引されることで、Ｘ−Ｙテーブル１１０上に固定される。
【００２５】
図７は、実装装置のマウンター部を示す拡大構成図である。マウンター部は、部品吸着ノズル１２０、光学監視装置１２１、モニタ１２２等を有している。部品吸着ノズル１２０は、図示しないロボットアームに固定されており、ノズル先端に生ずる負圧により、電子部品２００Ａを吸着させることができる。載置工程においては、この部品吸着ノズル１２０を、ロボットアームの操作により、図示しない治具内に載置されている電子部品２００Ａのところに持っていき、部品吸着ノズル１２０に吸着させる。次に、部品吸着ノズル１２０を、ロボットアームの操作により、Ｘ−Ｙテーブル上に吸引固定されたマザー基板１の上にもっていく。そして、図示しない移動支持台に固定されている光学監視装置１２１を、マザー基板１と部品吸着ノズル１２０との間に介在させる。光学監視装置１２１は、その真上に存在する部品吸着ノズル１２０に吸着されている電子部品２００Ａの下面の映像と、その真下に存在するマザー基板１のおもて面の映像とを同時に撮影して、両映像を重ね合わせてモニタ１２２に映し出すことができる。作業者は、モニタ１２２に映し出される映像を見ながら、図示しないＸ−ＹテーブルをＸ−Ｙ方向に移動させる。そして、電子部品２００Ａの下面に形成されている複数の接合用電極２００ａと、マザー基板１の複数の電極パッド３上にそれぞれ印刷されたはんだペーストとを、互いにピッタリと重ね合わせるように位置合わせする。次いで、光学監視装置１２１を部品吸着ノズル１２０の下から待避させた後、ロボットアームの操作によって部品吸着ノズル１２０をマザー基板１に向けて垂直に降下させる。そして、図８に示すように、電子部品２００Ａをはんだペースト６の上に載せて、マザー基板１のおもて面上にはんだペースト６と電子部品２００Ａとを積み重ねる。電子部品２００を載せた後は、部品吸着ノズル１２０による電子部品２００Ａの吸引を停止させてから、部品吸着ノズル１２０を垂直に引き上げる。なお、画像解析ソフトなどを用いて、モニタ１２２に映し出される映像をコンピュータ解析させることで、作業者の行う作業を自動化することも可能である。
【００２６】
電子部品２００には、ＬＧＡ、ＢＧＡ、ＣＳＰのように、複数の扁平な接合用電極をパッケージの下面にアレイ状に設けたものがある。また、チップコンデンサやチップ抵抗のように、パッケージの下面の長手方向両端付近だけに扁平電極を設けたものもある。これら電子部品２００のうち、後者のものは、ツームストーン現象によるチップ立ちを引き起こし易い。長手方向の一方の端部だけがはんだ付けされ、もう一方の端部がはんだから離間して、パッケージが斜めに立った状態で固定されてしまうのである。
【００２７】
本実装方法では、マザー基板１に実装する全ての電子部品２００のうち、まず、チップ立ちを起こし難いＬＧＡ、ＢＧＡ、ＣＳＰをマザー基板１上にまとめて載置していく。そして、チップ立ちを起こし易いチップコンデンサやチップ抵抗を載置しないで残したままで、第１の接合工程を実施する。この第１の接合工程が終了すると、次に、チップ立ちを起こし易いチップコンデンサやチップ抵抗を実装するのであるが、この際、それらを１つ載置しては接合するという載置工程と接合工程とを繰り返す。即ち、第１の載置工程や接合工程では、チップ立ちを起こし難い電子部品をまとめて載置したり接合したりするのであるが、第２以降の載置工程や接合工程では、電子部品１つずつに対して工程を繰り返していくのである。
【００２８】
次に、本実装方法の特徴的な構成について説明する。
図９は、第１の載置工程にて、マザー基板１と、これのおもて面に載置された複数の電子部品２００とを示す断面図である。同図に示される２つの電子部品２００Ａ、２００Ｂは、互いに異なる種類のものであり、それぞれ下面に形成された接合用電極２００ａ、２００ｂの大きさや配設ピッチが異なっている。このような相違に対応するように、マザー基板１上において、それぞれの電子部品２００Ａ、２００Ｂに対応する領域Ｒａ、Ｒｂでは、電極パッド３の大きさや配設ピッチが異なっている。より詳しくは、図中左側に示される電子部品２００Ａの接合用電極２００ａは、図中右側に示される電子部品２００Ｂの接合用電極２００ｂよりも平面積や配設ピッチが小さくなっている。これに対応するため、領域Ｒａ内における電極パッド３も、領域Ｒｂ内における電極パッド３よりも平面積や配設ピッチが小さくなっている。
【００２９】
ここで注目すべき点は、接合用電極や電極パッド３は電子部品の種類に応じて平面積や配設ピッチが異なるが、互いに対応する接合用電極と電極パッド３との組合せにおいては、必ず接合用電極の方が電極パッド３よりも大きな平面積になっている点である。例えば、マザー基板１のおもて面に形成された複数の電極パッド３のうち、図中左側の電子部品２００Ａの接合用電極２００ａに対応するのは、領域Ｒａに形成された電極パッド３である。そして、図中左側の電子部品２００Ａの接合用電極２００ａは、これら電極パッド３（領域Ｒａに形成された電極パッド）よりも大きな平面積となっている。領域Ｒｂに形成された電極パッド３よりも小さな平面積ではあるが、これら電極パッド３は図中左側の電子部品２００Ａに対応するものではなく、図中右側の電子部品２００Ｂに対応するものである。図中右側の電子部品２００Ｂでは、やはりその接合用電極２００ｂが、これに対応する領域Ｒｂ内の電極パッド３よりも大きな平面積になっている。このように、互いに対応する接合用電極と電極パッドとの組合せでは、前者の方が必ず大きな平面積になっているのである。かかる関係では、互いに対応する組合せにおいて、図１０に示すように、基板厚み方向における接合用電極の投影像が、電極パッド３の投影像よりもはみ出す。
【００３０】
図１１は、第１の接合工程におけるマザー基板１及び電子部品２００Ａ（図９における左側の電子部品）の状態を示す拡大断面図である。本実装方法では、マザー基板１の基板電極たる各電極パッド３に対して、それぞれその平面積よりも大きなスポット径のＹＡＧレーザー光を照射する。第１の接合工程において、マザー基板１の領域Ｒａに向けて基板裏面側から照射されたＹＡＧレーザー光Ｌは、まず、マザー基板１におけるレーザー光透過性の基板２を透過する。基板２としては、その素材のＰＥＮに滑剤が混練されていないものが用いられている。よって、ＰＥＮ中の滑剤をＹＡＧレーザー光Ｌに反応させることによる基板２の損傷を回避することができる。
【００３１】
基板２を透過したＹＡＧレーザー光Ｌの中心部は、図示のように、領域Ｒａ内において、銅からなる電極パッド３の裏面に当たる。これにより、電極パッド３が昇温して、その表面上に形成されたはんだペースト６の塊を熱する。一方、基板２を透過したＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部は、電極パッド３には当たらないまま、電子部品２００Ａに向けて進む。そして、電極パッド３よりも大きな平面積になっている接合用電極２００ａの周縁部に当たる。これにより、接合用電極２００ａが昇温して、その表面上に接触しているはんだペースト６の塊を熱する。このように、本実装方法では、基板電極たる電極パッド３と、接合用電極２００ａとの間に介在しているはんだペースト６の塊を、電極パッド３側からだけでなく、接合用電極２００ａ側からも加熱する。加熱されたはんだペースト塊６は、その内部のフラックス成分が蒸発せしめられるとともに、内部の無数のはんだ粒がそれぞれ溶融せしめられる。このような本実装方法では、電極パッド３側からしかはんだを加熱していなかった従来の実装方法とは異なり、導電性接合材たるはんだを溶融せしめるためのＹＡＧレーザー光として、より低いエネルギー強度のものを用いることが可能になる。そして、これにより、基板２の焦げを抑えつつ、電極パッド３と接合用電極２００ａとの間に介在するはんだを確実に溶融せしめて、両電極の接合不良を抑えることができる。
【００３２】
図１２は、第１の接合工程におけるマザー基板１及び電子部品２００Ｂ（図９における右側の電子部品）の状態を示す拡大断面図である。同図において、領域Ｒｂにおける各電極パッド３は、先に図９に示した領域Ｒａにおける電極パッド３よりも大きな平面積になっているが、このような電極パッド３に対しても、それよりも大きなスポット径のＹＡＧレーザー光Ｌを照射する。これにより、ＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部を、電極パッド３に当てずに、接合用電極２００ｂの周縁部にあてて、これを加熱することができる。
【００３３】
第１の接合工程により、マザー基板１に載置されているチップ立ちを起こし難い電子部品の全ての接合が完了したら、次に、チップ立ちを起こし易い電子部品の載置と接合とを行う。この際、１つの電子部品について、載置工程と接合工程とを行った後、次の電子部品の載置工程と接合工程とを行うといった作業を繰り返す。以下、このような繰り返しの工程を、載置接合繰り返し工程という。
【００３４】
この載置接合繰り返し工程では、まず、図１３に示すように、部品吸着ノズル１２０により、チップ立ちのし易い電子部品２００Ｃをマザー基板１上に載置する。図示のように、載置接合繰り返し工程においても、電子部品２００Ｃの下面に形成されている全ての接合用電極２００ｃは、それぞれ、マザー基板１上の対応する電極パッド３よりも大きな平面積となるように、マザー基板１の電極パターンが構成されている。
【００３５】
載置接合繰り返し工程における一回目の載置工程が終わると、図１４に示すように、部品吸着ノズル１２０により、電子部品２００Ｃをマザー基板１に向けて押圧しながら、ＹＡＧレーザー光Ｌを基板裏面側から照射する。このときも、マザー基板１上に形成されている複数の電極パッド３のうち、レーザー照射対象ととなる電極パッド３に対して、その平面積よりも大きなスポット径のＹＡＧレーザー光Ｌを照射する。よって、接合用電極２００ｃと電極パッド３との間に介在するはんだペースト６の塊は、電極パッド３側からだけでなく、接合用電極２００ｃ側からも加熱される。電子部品２００Ｃにおける全ての接合用電極２００ｃの接合が完了したら、図１５に示すように、部品吸着ノズル１２０を引き上げる。なお、当然ながら、一回目の載置工程の開始から部品吸着ノズル１２０の引き上げ完了まで、マザー基板１は固定したまま移動させない。
【００３６】
載置接合繰り返し工程における一回目の載置工程と接合工程とが完了したら、次の電子部品について、載置工程と接合工程とを行う。これを繰り返して、最終的に全ての電子部品をマザー基板１上に実装する。
【００３７】
このような載置接合繰り返し工程においては、はんだ粒の溶融から固化に至るまで電子部品２００Ｃをマザー基板１に向けて押圧することにより、ツームストン現象（マンハッタン現象）によるチップ立ちを回避することができる。
【００３８】
次に、実施形態に係る実装方法に、より特徴的な構成を付加した各実施例の実装方法について説明する。
［第１実施例］
図１６は、本第１実施例に係る実装方法に用いられる電子部品２００Ｄを示す拡大断面図である。本実装方法では、マザー基板（１）に実装する全ての電子部品として、それぞれ図示の接合用電極２００ｄのように、下面（マザー基板との対向面）が凹曲面になっているものを用いる。
【００３９】
図１７は、本実装方法の第１の接合工程におけるマザー基板１及び電子部品２００Ｄの状態を示す拡大断面図である。図示のように、レーザー光透過性を有する基板２を裏面側からおもて面側に向けて透過したＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部は、マザー基板１のおもて面に形成されている電極パッド３に当たらすに、そのまま電子部品２００Ｄに向けて進む。そして、電子部品２００Ｄの下面に設けられた金からなる接合用電極２００ｄの凹曲面の周縁部に当たる。当たったＹＡＧレーザー光Ｌの一部は、金からなる接合用電極２００ｄに吸収されずに、接合用電極２００ｄの表面で反射する。このとき、接合用電極２００ｄは凹曲面になっているので、反射したＹＡＧレーザー光Ｌは、光軸の中心（接合用電極の中心）に向けて進む。そして、接合用電極２００ｄの中心部と電極パッド３との間に介在しているはんだペースト６の塊の側面に当たって、はんだペースト６を直接的に加熱する。この直接的な加熱により、はんだペースト６内のはんだ粒をより効率的に溶融せしめることができる。
【００４０】
［第２実施例］
図１８は、本第２実施例に係る実装方法の第１の接合工程におけるマザー基板１及び電子部品２００Ｅの状態を示す拡大断面図である。図示のように、マザー基板１に対してその裏面側から照射されるＹＡＧレーザー光Ｌは、その中心部が光軸とほぼ並行して進むのに対し、周縁部が光軸に向けて斜めに進む集光性のあるレーザー光となっている。集光性のあるＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部は、基板２を透過した後、電極パッド３には当たらずに、電子部品２００Ｅの接合用電極２００ｅの周縁部に当たる。当たったＹＡＧレーザー光Ｌの一部は、金からなる接合用電極２００ｅに吸収されずに、接合用電極２００ｅの表面で反射する。このとき、集光性があることにより、電極表面を光軸に向けて斜め方向に反射する。そして、接合用電極２００ｅの中心部と電極パッド３との間に介在しているはんだペースト６の塊の側面に当たって、はんだペースト６を直接的に加熱する。この直接的な加熱により、はんだペースト６内のはんだ粒をより効率的に溶融せしめることができる。
【００４１】
［第３実施例］
図１９は、本第３実施例に係る実装方法に用いられる実装装置を示す構成図である。実装装置のレーザー照射部は、ＹＡＧレーザー光Ｌを発信するレーザー発振器１００、第１集光レンズ１０１、光ファイバー１０２、第２集光レンズ１０３、マスク円盤回転器１０４、結像レンズ１０５などから構成されている。レーザー発振器１００から発せられたＹＡＧレーザー光Ｌは、図２０に示すような山形のエネルギー強度分布のガウシアンビームとなる。そして、第１集光レンズ１０３により、光ファイバー１０２の一端面に結像されて、光ファイバー１０２内に進入する。レーザー光導通部材である光ファイバーには、ステップインデックス（ＳＩ）型、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型、シングルモード（ＳＭ）型など、様々なタイプのものがあるが、図示の光ファイバー１０２はＳＩ型のものである。ＳＩ型の光ファイバー１０２内では、図２１に示すように、レーザー光の一部がファイバー内壁で多重反射しながらレーザー入射側から出射側に進んでいく。このように多重反射すると、レーザー光は、図２２に示すような台形状のエネルギー強度分布のトップハットビームとなる。即ち、ＳＩ型の光ファイバー１０２は、レーザー光の横断面方向の強度分布を均一化せしめる強度分布均一化光学系として機能しているのである。
【００４２】
先に示した図１９において、光ファイバー１０２内でエネルギー強度分布が均一化せしめられたＹＡＧレーザー光Ｌは、第２集光レンズ１０３により、マスク円盤回転器１０４のマスク円盤１０４ａに装着された図示しないアパーチャーマスクの下面に結像される。
【００４３】
図２３は、マスク円盤１０４ａを示す平面図である。円盤状のマスク円盤１０４ａには、互いに開口パターンの異なる複数のアパーチャーマスク１０４ｄが、円周方向に並ぶように装着される。マスク円盤１０４ａは、その中心がモータ軸１０４ｂに固定されている。図１９に示したマスク円盤回転器１０４は、モータ軸１０４ｄを回転させるモータ１０４ｃを作動させることで、マスク円盤回転器１０４に装着された複数のアパーチャーマスクのうち、ＹＡＧレーザー光Ｌの光路内に位置させるものを切り換えることができる。アパーチャーマスクの下面に結像されたＹＡＧレーザー光Ｌは、アパーチャーマスクの複数の開口を通ることで、複数に分割される。分割によって得られた複数の分割光は、それぞれ、結像レンズ１０５、Ｘ−Ｙテーブル１１０のガラス製の底板１１３、天板１１２を順次透過して、マザー基板１の下面に至る。そして、マザー基板１の基層を透過した後、中心部が電極パッド３にあたる。電極パッド３は、ＹＡＧレーザー光の照射によって加熱され、その上面に印刷されたはんだペーストのはんだ粒を溶融させる。また、ＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部は、電子部品の接合用電極の周縁部に当たって、接合用電極を加熱する。これによっても、はんだ粒が溶融する。溶融したはんだ粒が自然冷却に伴って固化することにより、マザー基板の電極パッドと電子部品とが接合される。
【００４４】
このような接合工程においては、光ファイバー１０２によってＹＡＧレーザー光Ｌの横断面方向の強度分布を均一化せしめることで、ＹＡＧレーザー光Ｌの中央部と外縁部とのエネルギー差を非常に小さくする。均一化後のＹＡＧレーザー光Ｌの中心部を、マザー基板１の基層材料であるＰＥＴに焦げや変性をきたさない程度に弱く、且つ、はんだ粒を溶融させ得る程度に強いエネルギー強度に設定すると、外縁部についてもほぼ同様の設定にすることになる。そして、外縁部に対しても、はんだ粒を溶融せしめるのに十分なエネルギー強度を発揮させることができる。よって、はんだ粒を十分に溶融せしめて、マザー基板１の電極パッド（３）と電子部品との接合不良を抑えることができる。
【００４５】
第１の接合工程では、Ｘ−Ｙテーブル１１０によってマザー基板１をＹＡＧレーザー光Ｌの光軸に直交する方向に連続移動させながら、ＹＡＧレーザー光Ｌを間欠的に照射することで、複数のはんだペーストを順次溶融させていく。具体的には、例えば、先に示した図１９において、まず、マスク円盤１０４ａの回転により、アパーチャーマスクとして４×８＝３２個の開口パターンが形成されたものを選択する。そして、図２４に示すように、Ｘ−Ｙテーブルの移動によってマザー基板１をＸ方向に移動させる。次いで、電子部品２００Ａの下面に形成された８×８＝６４個の接合用電極２００ａに対応する６４個の電極パッド３のうち、４×８＝３２個の電極パッド３がレーザー照射位置に移動してくるタイミングを計って、ＹＡＧレーザー光を発射する。すると、アパーチャーマスクによって３２分割されたＹＡＧレーザー光Ｌが、図２５に示すように、マザー基板１の基板２を透過してこれら３２個の電極パッド３の下面にそれぞれ当たる。これにより、図２６に示すように、電子部品の６４個の接合用電極２００ａに対応する６４個のはんだペースト６のうち、３２個（４個しか図示していないがそれぞれ奥行き方向に８個並んでいる）を溶融する。アパーチャーアスクを透過したＹＡＧレーザー光Ｌは、それぞれ、スポット径が電極パッド３よりも大きく、且つ接合用電極２００ａよりも小さな平面積となる。よって、個々のＹＡＧレーザー光Ｌの周縁部は確実に接合用電極２００ａに当たるとともに、電子部品２００Ａの非電極形成部には当たらないようになる。これにより、電極パッド３と接合用電極２００ａとの間に介在するはんだペースト６を確実に両電極側から加熱しながら、ＹＡＧレーザー光Ｌを電子部品２００Ａの非電極形成部に当てることによる電子部品２００Ａの損傷を回避することができる。
【００４６】
３２個の接合用電極２００ａに対して同時にＹＡＧレーザー光Ｌを照射したら、次に、マザー基板１をＸ方向に移動させたまま、Ｘ−Ｙテーブル電子部品２００Ａの６４個の接合用電極２００ａに対応する６４個の電極パッド３のうち、まだＹＡＧレーザー光Ｌを照射していない３２個がレーザー照射位置に移動してくるタイミングを計う。そして、そのタイミングでＹＡＧレーザー光Ｌを発射する。すると、アパーチャーマスクによって３２分割されたＹＡＧレーザー光Ｌが、図２７に示すように、残りの３２個の電極パッド３の下面にそれぞれ当たる。これにより、残りの３２個のはんだペースト６を溶融させる。以上のようにして、１個目の電子部品２００Ａとマザー基板１とを接合する。
【００４７】
マザー基板１上には、接合されていない電子部品がまだ複数存在する。そこで、マザー基板１の移動については、そのまま継続して、次の電子部品がレーザー照射位置に移動してくるタイミングを見計らう。そして、移動してきたら、ＹＡＧレーザー光Ｌを発射して接合を行う。
【００４８】
マザー基板１上にマウントされている複数の電子部品は、全て同じ種類のものではない。互いに種類の異なるものが多数存在している。電子部品の種類が異なれば、パッケージ下面の電極パターンや、それに対応するマザー基板１の電極パッド３の配列パターンが異なってくる。すると、アパーチャーマスクの開口パターンが、接合対象となる電極パッド３の配列パターンに適さなくなるといった事態が起こる。そこで、本実装方法では、開口パターンがこれから接合しようとする電極パッド３の配列パターンに適さなくなった場合には、図１９に示したマスク円盤１０４ａの回転により、アパーチャーマスクをその配列パターンに適したものに切り換える。
【００４９】
以上のような第１の接合工程においては、光ファイバー１０２によって強度分布を均一化せしめた後のＹＡＧレーザー光Ｌをアパーチャーマスクに通すことで、ＹＡＧレーザー光Ｌの外縁部をカットする。そして、図２２に示した台形状のエネルギー分布ではなく、矩形状のエネルギー分布、即ち、中央部と外縁部とのエネルギー強度差がないＹＡＧレーザー光Ｌを得ることができる。
【００５０】
また、ＹＡＧレーザー光Ｌをアパーチャーマスクによって複数に分割し、それぞれを、互いに異なる位置に存在する電極パッド３にあてることで、１回のレーザー照射で複数のはんだを同時に溶融させることができる。そして、これにより、接合工程の短時間化を図ることができる。
【００５１】
また、マスク円盤１０４ａの回転によってアパーチャーマスクを切り換えることで、作業を中断することなく、互いに電極パターンの異なる複数の電子部品２００を、順次接合していくことができる。
【００５２】
また、マザー基板１を連続移動させながらＹＡＧレーザー光Ｌを適宜のタイミングで発射して、複数のはんだを順次溶融させていくことで、マザー基板１の移動、停止、レーザー照射という３つのプロセスを繰り返す場合に比べて、短時間化を図ることができる。
【００５３】
これまで、１回のレーザー照射によってはんだペースト６内のはんだ粒を溶融する例について説明してきたが、同じ電極パッドに対して複数回のレーザー照射を行ってはんだ等の導電性接合材を溶融してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係る実装方法に用いられるマザー基板を示す拡大断面図。
【図２】同実装方法に用いられる印刷マスクを同マザー基板とともに示す拡大断面図。
【図３】同実装方法に用いられる印刷法の密着工程を示す拡大断面図。
【図４】同印刷法の充填工程を示す拡大断面図。
【図５】同印刷法の剥離工程を示す拡大断面図。
【図６】同実装方法に用いられる実装装置を示す概略構成図。
【図７】同実装装置のマウンター部を示す拡大構成図。
【図８】同マウンター部の部品吸着ノズルを同マザー基板とともに示す拡大断面図。
【図９】同実装方法における第１の載置工程にて、マザー基板と、これのおもて面に載置された複数の電子部品とを示す断面図。
【図１０】マザー基板と電子部品とを基板裏面側から示す平面図。
【図１１】同実装方法の第１の接合工程におけるマザー基板及び電子部品の状態を示す拡大断面図。
【図１２】同第１の接合工程におけるマザー基板及び他の電子部品の状態を示す拡大断面図。
【図１３】同実装方法の載置接合繰り返し工程で実施される一回目の載置工程におけるマザー基板及び電子部品を示す拡大断面図。
【図１４】同載置接合繰り返し工程で実施される一回目の接合工程におけるマザー基板及び電子部品を示す拡大断面図。
【図１５】一回目の接合工程が完了した同マザー基板及び電子部品を示す拡大断面図。
【図１６】第１実施例に係る実装方法に用いられる電子部品を示す拡大断面図。
【図１７】同実装方法の第１の接合工程におけるマザー基板及び電子部品の状態を示す拡大断面図。
【図１８】第２実施例に係る実装方法の第１の接合工程におけるマザー基板及び電子部品の状態を示す拡大断面図。
【図１９】第３実施例に係る実装方法に用いられる実装装置を示す構成図。
【図２０】ガウシアンビームのエネルギー強度分布を示すグラフ。
【図２１】ＳＩ型の光ファイバー内におけるレーザー光の挙動を示す模式図。
【図２２】トップハットビームのエネルギー強度分布を示すグラフ。
【図２３】同実装装置のマスク円盤を示す平面図。
【図２４】同実装方法における第１の接合工程の初期段階を説明するための断面図。
【図２５】同第１の接合工程における１回目のレーザー照射を説明するための断面図。
【図２６】同レーザー照射の終了直後の状態を示す断面図。
【図２７】同第１の接合工程における２回目のレーザー照射を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１                マザー基板（配線基板）
２                基板
３                電極パッド（基板電極）
６                はんだペースト（導電性接合材を含有）
１０４ｄ          アパーチャーマスク
２００Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ  電子部品
２００ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ  接合用電極
Ｌ                ＹＡＧレーザー光
【図１】
2006303353.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006303353.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006303353.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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