(57)【要約】【課題】熱疲労に対する信頼性に優れた電子部品実装方法および電子部品実装構造ならびに電子部品実装用の接着材を提供することを目的とする。【解決手段】側面に接続用電極４が形成された電子部品１を半田接合により基板５に実装する電子部品実装方法において、基板５の回路電極６に半田を供給し、電子部品実装位置に最大サイズが３０μｍ以上のフィラー９を含有する接着材８を塗布した後に電子部品１を搭載する。これにより接着材８が電子部品と基板との間で硬化した接着部１８と、フィラー９によって電子部品１が基板５から隔てられた状態で接続用電極４を回路電極６に半田により連結する半田連結部１７が形成され、電子部品１の下面と基板５上面との間のスタンドオフを確保することができ、ヒートサイクル時の応力レベルを低下させて熱疲労に対する信頼性を向上させることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板に形成された回路電極に半田を供給する半田供給工程と、前記基板上面の電子部品実装位置に最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有する接着材を塗布する接着材塗布工程と、前記接着材が塗布された電子部品実装位置に電子部品を搭載する部品搭載工程と、搭載された電子部品の下面と基板上面との間に前記フィラーを介在させた状態で半田を溶融固化させることにより、前記電子部品の下面が基板の上面から隔てられた状態で前記接続用電極を前記回路電極に半田により連結するリフロー工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記接着材は、前記リフロー工程における前記接続用電極の前記回路電極に対するセルフアライメント動作を妨げない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】
前記接着材中の前記フィラーの含有率が、１０ｗｔ％以下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。
【請求項４】
前記フィラーのサイズの公差が、±２０％以下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。
【請求項５】
側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装して成る電子部品実装構造であって、最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有した接着材が前記電子部品の下面と基板上面との間で硬化した接着部と、前記フィラーによって前記電子部品の下面が基板の上面から隔てられた状態で前記接続用電極を基板の上面に形成された回路電極に半田により連結する半田連結部とを有することを特徴とする電子部品実装構造。
【請求項６】
側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法において前記電子部品の基板への搭載に先立って基板上面の電子部品実装位置に塗布される電子部品実装用の接着材であって、最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有することを特徴とする電子部品実装用の接着材。
【請求項７】
前記フィラーの含有率が、１０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項６記載の電子部品実装用の接着材。
【請求項８】
前記フィラーのサイズの公差が、±２０％以下であることを特徴とする請求項６記載の電子部品実装用の接着材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法および電子部品実装構造ならびにこの電子部品実装方法に用いられる電子部品実装用の接着材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックパッケージなどの小型基板に半導体素子を実装した構造の電子部品の種類として、外部接続用のリードを設けることなく、セラミックパッケージの側面に接続用電極を直接設けたリードレスの電子部品が知られている。このような構造の電子部品では、セラミックパッケージに実装された半導体素子の外部接続用電極が、セラミックパッケージ内部に形成された配線回路によって側面の接続用電極に接続されている。そしてこのようなリードレスの電子部品を基板に実装する際には、側面の接続用電極を基板の回路電極と半田接合することにより、セラミックパッケージを基板に固着するとともにに、接続用電極を基板の回路電極と導通させる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−８１６５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでリードレスの電子部品を基板に半田接合した電子部品実装構造においては、通常のリード部品のように電子部品の下面と基板の上面との間に十分なスタンドオフが確保されにくく、電子部品の下面が基板の上面と殆ど密着した状態で半田接合される場合もある。このような構成の電子部品実装構造には、実装後の信頼性に関して次のような問題点があった。
【０００５】
基板の回路電極と電子部品の接続用電極とを連結して導通させる半田接合部には、実装後のヒートサイクルにおいて繰り返し熱応力が作用するが、この熱応力は半田接合部を破断させる原因となるため、実装後の応力レベルを極力低くすることが望ましい。このため、応力レベルの低下を目的として、電子部品の下面と基板上面との間にスタンドオフを確保して半田接合部の変形が許容されるような実装構造とすることや、電子部品の下面と基板上面との間にアンダーフィル樹脂を封入して応力緩和層としての機能を持たせることなどが行われる。
【０００６】
しかしながら、リードレスの電子部品を半田接合によって実装する場合には、前述のように電子部品の下面が基板の上面と殆ど密着した状態となることから、スタンドオフを確保した実装構造やアンダーフィル樹脂による応力緩和層の形成が不可能であった。このため実装後の応力レベルを低下することができず、熱疲労に対する信頼性を向上させることが困難であるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、熱疲労に対する信頼性に優れた電子部品実装方法および電子部品実装構造ならびに電子部品実装用の接着材を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板に形成された回路電極に半田を供給する半田供給工程と、前記基板上面の電子部品実装位置に最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有する接着材を塗布する接着材塗布工程と、前記接着材が塗布された電子部品実装位置に電子部品を搭載する部品搭載工程と、搭載された電子部品の下面と基板上面との間に前記フィラーを介在させた状態で半田を溶融固化させることにより、前記電子部品の下面が基板の上面から隔てられた状態で前記接続用電極を前記回路電極に半田により連結するリフロー工程とを含む。
【０００９】
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、前記接着材は、前記リフロー工程における前記接続用電極の前記回路電極に対するセルフアライメント動作を妨げない。
【００１０】
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、前記接着材中の前記フィラーの含有率が、１０ｗｔ％以下である。
【００１１】
請求項４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、前記フィラーのサイズの公差が、±２０％以下である。
【００１２】
請求項５記載の電子部品実装構造は、側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装して成る電子部品実装構造であって、最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有した接着材が前記電子部品の下面と基板上面との間で硬化した接着部と、前記フィラーによって前記電子部品の下面が基板の上面から隔てられた状態で前記接続用電極を基板の上面に形成された回路電極に半田により連結する半田連結部とを有する。
【００１３】
請求項６記載の電子部品実装用の接着材は、側面に接続用電極が形成された電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法において前記電子部品の基板への搭載に先立って基板上面の電子部品実装位置に塗布される電子部品実装用の接着材であって、最大サイズが３０μｍ以上のフィラーを含有する。
【００１４】
請求項７記載の電子部品実装用の接着材は、請求項６記載の電子部品実装用の接着材であって、前記フィラーの含有率が、１０ｗｔ％以下である。
【００１５】
請求項８記載の電子部品実装用の接着材は、請求項６記載の電子部品実装用の接着材であって、前記フィラーのサイズの公差が、±２０％以下である。
【００１６】
本発明によれば、電子部品の下面と基板上面との間にフィラーを介在させた状態で半田を溶融固化させ、電子部品の下面が基板の上面と隔てられた状態で接続用電極を回路電極に半田で連結することにより、電子部品の下面と基板上面との間のスタンドオフを確保することができ、ヒートサイクル時の応力レベルを低下させて信頼性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の対象となる電子部品の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装用の接着材の構成説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の対象となる電子部品の斜視図である。
【００１８】
まず図１を参照して、実装対象となる電子部品の構造について説明する。図１において電子部品１は、セラミックより成るパッケージ基板２の中央部に形成された凹部２ａ内に半導体素子３を実装した構成となっている。パッケージ基板２の側面２ｂには外部接続用電極４が形成されている。
【００１９】
外部接続用電極４は、個片に分離される前の状態のパッケージ基板２を上下に貫通するスルーホールの内面に導体金属をメッキすることにより形成され、パッケージ基板２内部の配線回路によって半導体素子３と接続されている。電子部品１を基板に実装する際には、外部接続用電極４を基板に形成された回路電極と半田接合することにより、パッケージ基板２の本体を基板に固着させるとともに、外部接続用電極４を回路電極と導通させる。
【００２０】
次に図２を参照して、電子部品１を基板に実装する電子部品実装方法について説明する。図２（ａ）に示すように、基板５の上面には回路電極６が形成されている。回路電極６の上面には、図２（ｂ）に示すように、クリーム半田７がスクリーン印刷により供給される（半田供給工程）。
【００２１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、基板５上面の回路電極６の間（電子部品実装位置）には、接着材８が塗布される（接着材塗布工程）。この接着材塗布は、図２に示すように接着材８を複数点委塗布する塗布パターン以外に、電子部品実装位置の中央に集中して塗布する塗布パターンを用いてもよい。
【００２２】
接着材８は、図３に示すように、樹脂接着材８ａに粒子状のフィラー９を１０ｗｔ％以下の含有率で含有させた組成となっている。樹脂接着材８ａは、リフロー過程において少なくとも半田が溶融した直後までは、溶融した半田によるセルフアライメント効果を阻害しない程度の流動状態を保っているような性状のものが用いられる。
【００２３】
またフィラー９としては、シリカやアルミナなどの無機物や樹脂を所定サイズの粒子状にしたものが用いられる。ここでフィラー９の製造過程においては、粒子の最大サイズが３０μｍ以上となるように、且つ各粒子のサイズのばらつきを示す公差が±２０％以下となるように粒径管理される。
【００２４】
この後図２（ｄ）に示すように、基板５上には電子部品１が搭載され（部品搭載工程）、外部接続用電極４が回路電極６上のクリーム半田７と接触するとともに、電子部品１の下面が接着材８と接触する。そして部品搭載後の基板５はリフロー炉に送られ、ここで加熱される（リフロー工程）。これにより、クリーム半田７中の半田成分が溶融し、外部接続用電極４が回路電極６に半田接合される。このリフロー過程における電子部品１および溶融半田の挙動について、図４を参照して説明する。
【００２５】
図４（ａ）は、回路電極６上でクリーム半田７中の半田成分が溶融して流動性のある溶融半田７ａとなった状態を示している。この状態においては、前述のように接着材８中の樹脂接着材８ａは未だ完全に熱硬化しておらず流動状態にある。このため、部品搭載工程において電子部品１の搭載位置が多少位置ずれしていても、溶融半田７ａが回路電極６上で濡れ拡がる際の表面張力によるセルフアライメント効果のため、電子部品１の位置ずれが補正される。
【００２６】
この半田溶融に伴い、電子部品１は自重により、また溶融半田７ａの表面張力により、下方に変位して回路電極６に引きつけられる。このとき、接着材８に含有されるフィラー９によって電子部品１の下方への移動が妨げられる。そして図４（ｂ）に示すように、電子部品１の下面と基板５の上面との間にフィラー９を介在させた状態で溶融半田７ａが固化し、外部接続用電極４と回路電極６とを半田により連結する半田連結部１７が形成される。
【００２７】
すなわち、このリフロー工程においては、電子部品１の下面がフィラー９によって基板５の上面から隔てられた状態で、接続用電極４を回路電極６に半田により連結する。そしてこのリフロー過程での加熱により、接着材８中の樹脂接着材８ａが熱硬化し、電子部品１を基板５に固着させる。
【００２８】
このとき、電子部品１の下面と基板５の上面との間のスタンドオフ寸法ｈの下限値はフィラー９の最大サイズによって規定され、最大サイズＤｍａｘ（本実施の形態では３０μｍ以上）より小さくなることはない。すなわち、最大サイズＤｍａｘを適切に設定することにより、対象とする電子部品１に応じた所望のスタンドオフ寸法ｈを得ることができる。またフィラー９のサイズのばらつきを所定公差（ここでは±２０％以下）で収めるように粒径管理しているため、リフロー過程での電子部品１の水平方向に対する傾きを所定範囲内に収めることができる。
【００２９】
これにより、図２（ｄ）に示すように、最大サイズが３０μｍ以上のフィラー９を含有した接着材８が電子部品１の下面と基板５の上面との間で硬化した接着部１８と、フィラー９によって電子部品１の下面が基板５の上面から隔てられた状態で接続用電極４を基板５の上面に形成された回路電極６に半田により連結する半田連結部１７とを有する電子部品実装構造が実現される。
【００３０】
この電子部品実装構造においては、電子部品１の下面と基板５の上面との間にスタンドオフが確保されていることから、実装後のヒートサイクルにおいて繰り返し熱応力が作用する際に、電子部品１と基板５との熱膨張係数の差に起因する水平方向の相対変位が、半田連結部１７によって吸収されやすくなる。したがって実装後に半田接合部を破断させる原因となる熱応力レベルを極力低くすることができる。
【００３１】
また電子部品１の下面と基板２との間には接着材８が熱硬化した接着部１８が形成されることから、この接着部１８に上述の熱応力を軽減させる応力緩和層としての機能を持たせることができる。このようにして熱応力レベルを低下させることにより、熱疲労に対する信頼性に優れた電子部品実装構造が実現される。
【００３２】
なお上記実施の形態では、スルーホール内面にメッキにより形成された外部接続用電極４を回路電極６に半田により連結する例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば図５に示すような電子部品に対しても適用可能である。すなわち、図５では、パッケージ基板１２に半導体素子１３を実装した構成の電子部品１１において、パッケージ基板１２の側面１２ｂから外部接続用電極としての端子電極１４を短い張出寸法で横方向に延出させた構造となっている。
【００３３】
このような電子部品１１を対象とする場合にあっても、前述の接着材８を用いた電子部品実装方法を適用することにより、電子部品１１の下面と基板との間にスタンドオフを確保した状態で端子電極１４を基板の回路電極と半田によって連結することができ、上述の例と同様の効果を得る。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品の下面と基板上面との間にフィラーを介在させた状態で半田を溶融固化させ、電子部品の下面が基板の上面と隔てられた状態で接続用電極を回路電極に半田により連結する構成としたので、電子部品の下面と基板上面との間のスタンドオフを確保することができ、ヒートサイクル時の応力レベルを低下させて信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の対象となる電子部品の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装用の接着材の構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の対象となる電子部品の斜視図
【符号の説明】
１  電子部品
２  パッケージ基板
３  半導体素子
４  外部接続用電極
５  基板
６  回路電極
７  クリーム半田
８  接着材
８ａ  樹脂接着材
９  フィラー
１７  半田連結部
１８  接着部
【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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