(57)【要約】【課題】電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生を抑制し、且つ電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態を良好にする。【解決手段】電子装置の製造方法では、まず、基板１０上において、電子部品２０が配置される領域に、硬化前の熱硬化性樹脂３６を配置する。次に、保持ツール４０によって、電子部品２０を保持し、バンプ２１が基板１０における導体層１２の接続部１２ａと対向するように基板１０の上に配置する。次に、基板１０と電子部品２０との間に熱硬化性樹脂３６を介在させた状態で、接続部１２ａとバンプ２１とを接触させる。次に、赤外線照射装置３５によって、窓部材３１および基板１０を通して赤外線３９を熱硬化性樹脂３６に照射することによって、熱硬化性樹脂３６を加熱し、硬化させる。【選択図】図３
2004343042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に実装された電子部品とを備え、前記基板は、少なくとも一方の面において露出するパターン化された導体層を有し、前記電子部品は、前記導体層に接続される電極を有する電子装置の製造方法であって、
前記基板として、前記導体層と電極との接続部分の封止用の熱硬化性樹脂を加熱するための電磁波に対して透過性を有するものを用い、前記基板と前記電子部品との間に硬化前の前記熱硬化性樹脂を介在させて、前記電極が前記導体層と対向するように前記基板上に前記電子部品を配置する工程と、
前記導体層と電極とを接触させると共に、前記基板を通して前記熱硬化性樹脂に前記電磁波を照射することによって、前記導体層および電極を溶融させることなく、熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる工程と
を備えたことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記電磁波の波長は、７００ｎｍ〜２５０００ｎｍの波長範囲内の波長を含むことを特徴とする請求項１記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板はガラス基板であることを特徴とする請求項１または２記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、前記導体層と電極とが密着するように前記電子部品を加圧することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、前記熱硬化性樹脂に電磁波を照射する際に、前記電子部品の温度を調節することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記熱硬化性樹脂には、前記電磁波の吸収率を高めるための材料が添加されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、前記基板と前記熱硬化性樹脂とが接触する領域の全域に前記電磁波を照射することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、この基板上に実装された電子部品とを備えた電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、パターン化された導体層を有する基板に対する半導体部品等の電子部品の実装は、以下のようにして行われる。すなわち、電子部品の電極と基板の導体層とが電気的に接続され、且つ電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続部分が封止される。電気的接続部分の封止は、電気的接続部分を湿気や酸素等から保護するために行われる。
【０００３】
基板に対する電子部品の実装方法の一つに、フリップチップ実装方法がある。フリップチップ実装方法によって電子部品の実装を行う場合には、電子部品には、バンプと呼ばれる突起状の電極が形成される。フリップチップ実装方法では、電子部品は、電子部品のバンプを有する面が基板に向くように配置され、バンプと基板の導体層とが直接あるいは導電性物質を介して電気的に接続される。
【０００４】
フリップチップ実装方法には、バンプと導体層とを、直接あるいは半田等の導電性物質を介して、電気的および機械的に接続する方法がある。その他、フリップチップ実装方法には、バンプと導体層とを接触させて、これらを電気的に接続するが、これらを機械的には接続せずに、基板と電子部品との間に配置される封止用の樹脂を硬化させることによって、バンプと導体層の位置関係を固定する方法がある。以下、後者の方法を圧接方法と呼ぶ。この圧接方法は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００５】
圧接方法には、導体層やバンプの材質として多様な材質を選択できることや、単一の工程で導体層とバンプの接続から封止までを行うことができること等の利点がある。そのため、近年、その適用が拡大している。
【０００６】
ところで、圧接方法では、一般的に、封止用の樹脂として熱硬化性樹脂が用いられる。そして、電子部品を保持するツールによって、電子部品を基板に押し付けながら電子部品を加熱して、バンプと導体層とを接触させた状態で、ツールから電子部品を通して伝えられる熱によって樹脂を硬化させる。
【０００７】
特許文献１および特許文献２には、封止用の樹脂として光硬化性樹脂を用い、光を用いて樹脂を硬化させる技術が記載されている。特許文献１には、光で樹脂を硬化させた場合には半導体素子には全く熱が加わらないと記載されている。このことから、特許文献１に記載された技術では、光で樹脂を硬化させる場合には、樹脂には熱が加えられないものと考えられる。特許文献２には、透光性基板と半導体素子との間に光硬化性樹脂を介在させ、半導体素子を通して光硬化性樹脂を加熱し、且つ半導体素子を加圧した状態で、透光性基板を通して光硬化性樹脂に紫外線を照射して、光硬化性樹脂を硬化させる技術が記載されている。特許文献２に記載された技術によれば、半導体素子を基板に実装した後に、半導体素子全体を熱硬化性樹脂で被覆し、これを加熱により硬化させる場合において、電気的導通不良の発生を防止することができる。
【０００８】
特許文献３には、少なくとも一方が透明である２つの基板を、それぞれの接点部同士が接触するように重ね合わせ、透明な基板を通してレーザビームを接点部に照射することによって、接点部同士を熱的接続する技術が記載されている。ここで、特許文献３の記載によれば、熱的接続とは、接点部の部分的な溶融を伴う接続方法であると解される。また、特許文献３には、２つの基板間に接着フィルムを介在させ、レーザを上述の接点部同士の熱的接続の他に接着剤（接着フィルム）の硬化にも使用できる旨が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特公平２−７１８０号公報
【特許文献２】特許第３２７０７７３号公報
【特許文献３】特表２００１−５２３５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の圧接方法のうち、ツールから電子部品を通して伝えられる熱によって熱硬化性樹脂を硬化させる方法では、電子部品は、熱によって膨張した状態で基板に固定される。すると、電子部品の温度が常温に戻る過程において、電子部品が収縮する。これにより、基板の両面のうち、電子部品が実装された面にのみ、収縮する力が働く。その結果、特にガラス、セラミック、ガラスエポキシ等で形成された柔軟性が乏しい基板では、電子部品の実装後に顕著な歪みが生じるという問題が発生する。また、この歪みは、基板に残留応力を発生させる。この残留応力は、常に、電子部品、基板およびこれらの間の樹脂層に、せん断応力による剥離を生じさせるように作用する。そのため、電子装置の信頼性が低下するという問題も発生する。
【００１１】
基板の残留応力を低減する方法としては、ツールによる電子部品の加熱温度を低くして、電子部品の温度が常温に戻る過程における電子部品の収縮量を小さくするという方法が考えられる。基板の残留応力を低減する他の方法としては、電子部品の実装前に基板を加熱しておくという方法も考えられる。
【００１２】
しかしながら、電子部品の加熱温度を低くする方法では、熱硬化性樹脂が十分に高い温度で加熱されずに硬化する。このように硬化した樹脂では、一般的に、高いガラス転移温度が得られない。そのため、この方法では、高温下における電子装置の信頼性が低下するという問題点がある。
【００１３】
また、電子部品の実装前に基板を加熱しておく方法では、一般的に基板は電子部品よりも大きな熱容量を有する場合がほとんどであるため、基板の加熱と冷却に多くの時間とエネルギーを消費し、不経済であるという問題点がある。また、電子部品が実装される基板上に、他の部品が存在している場合には、その部品の保護の観点から、基板を加熱することが好ましくない場合もある。
【００１４】
特許文献１には、前述のように、封止用の樹脂として光硬化性樹脂を用い、これを光によって硬化させる技術が記載されている。また、特許文献１には、光によって樹脂を硬化させた場合には半導体素子には全く熱が加わらないと記載されている。また、一般に、紫外線等の光によって常温において樹脂を硬化させることは可能である。
【００１５】
しかしながら、低温で樹脂を硬化させた場合には、前述のように、硬化後の樹脂において、高いガラス転移温度が得られないという問題点がある。また、この場合には、ガラス転移温度から常温までの高弾性域における樹脂の熱収縮量が必要以上に小さくなる。そのため、硬化後の樹脂よりなる樹脂層に発生する収縮応力が不足し、常温あるいは電子装置の使用温度域において、バンプと導体層との接触状態が不安定になりやすいという問題点がある。
【００１６】
特許文献２に記載された技術では、半導体素子を通して光硬化性樹脂を加熱しながら、光硬化性樹脂に紫外線を照射して光硬化性樹脂を硬化させる。そのため、この技術では、光硬化性樹脂を硬化させる際に半導体素子が加熱される。従って、この技術によっては、電子部品の温度が常温に戻る過程において電子部品が収縮することによる問題を解決することはできない。
【００１７】
特許文献３に記載された技術では、レーザビームによって接点部同士を熱的接続するため、以下のような第１ないし第３の問題点がある。第１の問題点は、多くのエネルギーが必要になるということである。第２の問題点は、接点部に照射するレーザビームのエネルギーによって接着剤を硬化させる場合には、接着剤（接着フィルム）のうち、接点部の近傍に存在する部分以外の部分は十分に硬化せず、２つの基板の機械的な接続や接点部の封止が十分に行われないおそれがあることである。
【００１８】
以下、特許文献３に記載された技術の第３の問題点について説明する。近年、表示デバイスの高解像度化や、電子装置を搭載した最終製品の軽薄短小化の要請を背景に、これらの構成部品となる電子装置の小型化が求められている。そのため、電子装置においては回路配線の高密度化が要求されている。このような要求に応えるためには、精度の点から、半田のような低融点合金による電極を用いることが困難となる。その場合、めっき等のメタライジング処理によって、微小な電極を形成あるいは表面処理することによって、微小な電極に必要な材料を配すると共に、金／スズあるいは金／金等の組み合わせによる共晶接合を利用して、電子部品の電極と基板の導体層とを接続することが一般的となる。このような場合において、メタライジング処理によって形成あるいは表面処理される電極あるいはその表面部分の材質の多くは、樹脂を加熱できる波長域の電磁波に対しては吸収性が非常に低く、且つその共晶点が樹脂の硬化温度に対して概して高温である。そのため、この場合、特許文献３に記載された技術によって接点部同士を熱的接続しようとすると、前述のように多大なエネルギーが必要になる他、接点部同士の熱的接続と接着剤の硬化とを行おうとすると、樹脂である接着剤の硬化に適する温度条件と接点部同士の熱的接続に適する条件とが一致せず、接点部同士を良好に熱的接続させることと接着剤を良好に硬化させることとの両立が困難となる。
【００１９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、基板と、この基板上に実装された電子部品とを備えた電子装置の製造方法であって、電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生を抑制でき、且つ電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態を良好にすることができるようにした電子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の電子装置の製造方法は、基板と、この基板上に実装された電子部品とを備え、基板は、少なくとも一方の面において露出するパターン化された導体層を有し、電子部品は、導体層に接続される電極を有する電子装置を製造する方法である。
【００２１】
本発明の電子装置の製造方法は、
基板として、導体層と電極との接続部分の封止用の熱硬化性樹脂を加熱するための電磁波に対して透過性を有するものを用い、基板と電子部品との間に硬化前の熱硬化性樹脂を介在させて、電極が導体層と対向するように基板上に電子部品を配置する工程と、
導体層と電極とを接触させると共に、基板を通して熱硬化性樹脂に電磁波を照射することによって、導体層および電極を溶融させることなく、熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる工程とを備えている。
【００２２】
本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、電子部品を通して熱硬化性樹脂を加熱するのではなく、熱硬化性樹脂に電磁波を照射することによって、導体層および電極を溶融させることなく、熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる。そのため、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、熱による電子部品の膨張が抑制され、その結果、その後の電子部品の収縮も抑制される。従って、本発明によれば、電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生が抑制される。また、本発明では、熱硬化性樹脂は電磁波によって十分に加熱されるため、電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態を良好にすることができる。
【００２３】
なお、本発明において、「導体層および電極を溶融させる」とは、導体層および電極の断面を電子顕微鏡で観察した際に導体層と電極の界面が判別できないほど、導体層と電極を一体化させることを言う。
【００２４】
なお、本発明の電子装置の製造方法における電磁波は、広義の電磁波を指す。本発明の電子装置の製造方法において、電磁波の波長は、７００ｎｍ〜２５０００ｎｍの波長範囲内の波長を含むことが好ましい。
【００２５】
また、本発明の電子装置の製造方法において、基板はガラス基板であってもよい。
【００２６】
また、本発明の電子装置の製造方法において、熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、導体層と電極とが密着するように電子部品を加圧してもよい。
【００２７】
また、本発明の電子装置の製造方法において、熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、熱硬化性樹脂に電磁波を照射する際に、電子部品の温度を調節してもよい。
【００２８】
また、本発明の電子装置の製造方法において、熱硬化性樹脂には、電磁波の吸収率を高めるための材料が添加されていてもよい。
【００２９】
また、本発明の電子装置の製造方法において、熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、基板と熱硬化性樹脂とが接触する領域の全域に電磁波を照射してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、電子部品を通して熱硬化性樹脂を加熱するのではなく、熱硬化性樹脂に電磁波を照射することによって、導体層および電極を溶融させることなく、熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させる。そのため、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、熱による電子部品の膨張が抑制され、その結果、その後の電子部品の収縮も抑制される。従って、本発明によれば、電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生を抑制することができるという効果を奏する。更に、本発明によれば、熱硬化性樹脂は電磁波によって十分に加熱されるため、電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態を良好にすることができるという効果を奏する。また、本発明では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、基板を通して熱硬化性樹脂に電磁波を照射するようにしたので、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、熱による電子部品の膨張をより抑制することが可能になる。これにより、本発明によれば、電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生をより抑制することが可能になるという効果を奏する。
【００３１】
また、本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、導体層と電極とが密着するように電子部品を加圧するようにしてもよい。この場合には、電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態をより良好にすることができるという効果を奏する。
【００３２】
また、本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、熱硬化性樹脂に電磁波を照射する際に、電子部品の温度を調節するようにしてもよい。この場合には、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、熱による電子部品の膨張をより抑制することが可能になり、その結果、電子部品の実装後の基板における歪みや残留応力の発生をより抑制することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂に、電磁波の吸収率を高めるための材料が添加されていてもよい。この場合には、熱による電子部品の膨張を抑制しながら、熱硬化性樹脂を効率よく加熱することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、本発明の電子装置の製造方法では、熱硬化性樹脂を硬化させる工程において、基板と熱硬化性樹脂とが接触する領域の全域に電磁波を照射してもよい。この場合には、熱硬化性樹脂の全体が電磁波によって十分に加熱されるため、電子部品の電極と基板の導体層との電気的接続状態をより良好にすることができるという効果を奏する。
【００３５】
また、本発明の電子装置の製造方法では、導体層および電極を溶融させることなく、熱硬化性樹脂の収縮応力によって、電子部品の電極と基板の導体層とを電気的に接続する。そのため、本発明では、電磁波の波長または波長帯として、熱硬化性樹脂の硬化に最適な波長または波長帯を選択することができる。これにより、本発明によれば、良好な樹脂の硬化状態を得ることが可能であり、その結果、電子装置の信頼性を向上でき、且つより経済的であるという効果を奏する。特に、熱硬化性樹脂に、電磁波の吸収率を高めるための材料を添加する場合には、上述の効果を顕著に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施の形態に係る電子装置の製造方法における各工程を説明するための説明図である。本実施の形態に係る電子装置の製造方法は、基板１０とこの基板１０上にフリップチップ実装方法によって実装された電子部品２０とを備えた電子装置を製造する方法である。電子部品２０は、例えば半導体素子である。
【００３７】
始めに、図１を参照して本実施の形態において用いられる基板１０について説明する。基板１０は、絶縁性の支持層１１と、この支持層１１における少なくとも一方の面（図１における上側の面）１１ａにおいて露出するパターン化された導体層１２とを有している。導体層１２は、後述する電子部品２０のバンプ２１に接続される接続部１２ａを有している。支持層１１は、後述する熱硬化性樹脂を硬化させるために照射される電磁波に対して透過性を有している。支持層１１の材料は、有機材料でもよいし、無機材料でもよい。支持層１１の好ましい厚さ範囲は、０．２〜１．５ｍｍである。支持層１１としては、例えば、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板が用いられる。また、基板１０は、熱硬化性樹脂を硬化させるために用いられる波長域の電磁波に対して透過性のあるものであればよく、硬質な基板でもよいし、フレキシブル基板でもよい。
【００３８】
本実施の形態に係る電子装置の製造方法では、図１に示したように、基板１０は、支持層１１の一方の面１１ａが上を向き、反対側の面１１ｂが支持台３０の上面３０ａに接するようにして、支持台３０の上に載置される。
【００３９】
支持台３０は、基板１０が載置される位置に配置された板状の窓部材３１と、この窓部材３１を支持するフレーム部３２とを有している。フレーム部３２は、窓部材３１に対応する位置に開口部３２ａを有している。支持台３０の上面３０ａに平行な開口部３２ａの断面は、基板１０上において電子部品２０とこの電子部品２０の周囲に形成される樹脂層のはみ出し部分（フィレット）とが配置される領域以上の大きさを有している。窓部材３１の平面形状は、開口部３２ａの断面形状よりも大きくなっている。窓部材３１の上面と、フレーム部３２の上面は、平坦な上面３０ａを形成している。
【００４０】
窓部材３１は、電子部品２０の実装時に加えられる荷重に耐えられるような十分な強度を有し、且つ、熱硬化性樹脂を硬化させるために照射される電磁波に対する高い透過率を有している。なお、電磁波としては、例えば赤外線が用いられる。窓部材３１の材料としては、赤外線の波長領域を含む広い波長領域の電磁波に対して高い透過率を有する石英が好ましいが、その他のガラス材料を用いることもできる。
【００４１】
窓部材３１の周縁部とフレーム部３２との間には隙間３３が設けられている。隙間３３は、支持層１１の面１１ｂにおける周縁部に近い位置に対向するようになっている。また、フレーム部３２の内部には、吸引路３４が設けられている。吸引路３４の一方の端部は、上記隙間３３に接続されている。吸引路３４の他端には、図示しない吸引ポンプが接続されるようになっている。支持台３０は、真空ポンプによって吸引路３４内の気体を吸引することによって、上面３０ａに基板１０を吸着させて基板１０を一時的に保持できるようになっている。
【００４２】
本実施の形態では、基板１０に電子部品２０を実装する際には、上述のように真空吸着によって基板１０を支持台３０に固定するようにしている。しかし、基板１０に電子部品２０を実装する際には、基板１０を所定位置に配置できればよく、例えば、機械的な治具によって基板１０を所定の支持台に固定してもよいし、基板１０を搬送する装置によって基板１０を所定の位置に配置してもよい。
【００４３】
窓部材３１の下方には、赤外線照射装置３５が設けられている。赤外線照射装置３５は、熱硬化性樹脂を硬化させるための電磁波としての赤外線を、窓部材３１に照射するようになっている。熱硬化性樹脂を硬化させるための電磁波の波長は、近赤外線の波長域７００ｎｍ〜２５００ｎｍおよび中間赤外線の波長域２５００ｎｍ〜２５０００ｎｍを含む波長範囲内、すなわち７００ｎｍ〜２５０００ｎｍの波長範囲内の波長を含むことが好ましい。また、熱硬化性樹脂を硬化させるための電磁波は、上記波長範囲内の単一の波長の赤外線でもよいし、上記波長範囲内の互いに異なる波長を有する複数の赤外線を含んでいてもよい。また、熱硬化性樹脂を硬化させるための電磁波は、上記波長範囲内の赤外線に加え、上記波長範囲外の電磁波を含んでいてもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態では、窓部材３１の上で、基板１０に電子部品２０を実装する処理が繰り返し行われる。そのため、主に熱硬化性樹脂からの伝熱により、窓部材３１の表面温度が徐々に上昇する可能性がある。そこで、例えば、窓部材３１に、冷媒が循環するジャケットを設けたり、窓部材３１の表面に冷風を吹き付けたりして、窓部材３１の温度を所定の温度になるように調節してもよい。
【００４５】
本実施の形態に係る電子装置の製造方法では、まず、図１に示したように、基板１０上において、電子部品２０が配置される領域に、硬化前の絶縁性の熱硬化性樹脂３６を配置する。熱硬化性樹脂３６の配置は、例えば、シリンジ３７を用いて塗布することによって行われる。
【００４６】
なお、熱硬化性樹脂３６には、この熱硬化性樹脂３６を硬化させるための電磁波の吸収率を高めるための材料、例えば顔料が添加されていてもよい。この添加材料としては、例えば、樹脂に混練して使用する有機系または無機系の赤外線吸収材料であって、市販されているものを用いることができる。熱硬化性樹脂３６を硬化させるための電磁波が赤外線である場合には、添加材料が添加された状態の熱硬化性樹脂３６を黒体に近づけることが有効である。そのためには、顔料としてのカーボンブラックを、熱硬化性樹脂３６に対する重量比で０．１％以上の添加量で、熱硬化性樹脂３６に添加することが有効である。この場合のカーボンブラックの添加量は、熱硬化性樹脂３６に対する重量比で１〜５％の範囲内であることが好ましい。
【００４７】
次に、図２で示したように保持ツール４０によって、基板１０に実装する電子部品２０を保持する。電子部品２０は、一方の面２０ａにおいて露出する複数のバンプ２１を有している。導体層１２の接続部１２ａとバンプ２１は、支持層１１の面１１ａと電子部品２０の面２０ａとが向き合ったときに互いに対向する位置に配置されている。バンプ２１は、本発明における電極に対応する。
【００４８】
保持ツール４０は、電子部品２０を吸着し保持するコレット４１と、このコレット４１を保持するツール本体４２とを有している。ツール本体４２は、コレット４１に接する面４２ａにおいて複数の吸引口４２ｂを有している。ツール本体４２の内部には、吸引口４２ｂに続く吸引路４２ｃが設けられている。吸引路４２ｃは、図示しない真空ポンプに接続されるようになっている。そして、ツール本体４２は、真空ポンプによって吸引路４２ｃ内の気体を吸引することによって、面４２ａにコレット４１を吸着させてコレット４１を保持できるようになっている。
【００４９】
また、コレット４１は、電子部品２０に接する面４１ａにおいて吸引口４１ｂを有している。コレット４１の内部には、吸引口４１ｂに続く吸引路４１ｃが設けられている。ツール本体４２の内部には、吸引路４１ｃに続く吸引路４２ｄが設けられている。吸引路４２ｄは、図示しない真空ポンプに接続されるようになっている。そして、保持ツール４０は、真空ポンプによって吸引路４１ｃ，４２ｄ内の気体を吸引することによって、面４１ａに電子部品２０を吸着させて電子部品２０を保持できるようになっている。
【００５０】
ツール本体４２は、セラミックヒータ等の加熱装置を含んでいてもよい。本発明においては、積極的に電子部品２０を加熱する必要性は低く、電子部品２０を加熱しない場合には加熱装置はなくてもよい。また、図示しないが、ツール本体４２は、このツール本体４２を昇降させる機構に、断熱のためのブロックを介して締結されている。ツール本体４２を昇降させる機構は、例えば、エアシリンダやサーボモータを有している。
【００５１】
タクトタイムの短縮の観点から、保持ツール４０は、電子部品２０を短時間で加熱または冷却できることが望ましい。そのため、コレット４１およびツール本体４２の主要部の材質は、熱伝導率と、熱容量と、繰り返し使用に対する機械的耐久性とのバランスを考慮して、温度追従性のよいものとすることが望ましい。このような材質としては、アルミニウム合金、炭化珪素、窒化アルミニウム等がある。
【００５２】
電子部品２０は、面２０ａとは反対側の面がコレット４１の面４１ａに接するようにして保持ツール４０によって保持されて、バンプ２１が接続部１２ａと対向するように基板１０の上に配置される。
【００５３】
次に、図３に示したように、保持ツール４０を降下させ、基板１０と電子部品２０との間に熱硬化性樹脂３６を介在させた状態で、接続部１２ａとバンプ２１とを接触させる。保持ツール４０を降下させる過程で、熱硬化性樹脂３６は広がり、基板１０と電子部品２０との間にくまなく充填される。
【００５４】
なお、必要に応じて、保持ツール４０によって電子部品２０に荷重を加えることによって、接続部１２ａおよびバンプ２１を、それらが互いに密着するように加圧してもよい。
【００５５】
次に、赤外線照射装置３５によって、赤外線３９を窓部材３１に照射する。この赤外線３９は、窓部材３１および支持層１１を透過して、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域の全域に照射され、その結果、熱硬化性樹脂３６に照射される。熱硬化性樹脂３６は、赤外線３９が照射されることにより加熱され、硬化する。なお、この際、接続部１２ａおよびバンプ２１は溶融しない。熱硬化性樹脂３６が硬化することで、基板１０と電子部品２０との間に樹脂層が形成され、この樹脂層によって、接続部１２ａとバンプ２１との接続部分が封止される。熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程における樹脂３６の温度は、電子部品２０に大きな熱がかからないような温度範囲内とするのがよい。このような温度範囲は、好ましくは２００℃以下であり、特に好ましくは８０〜１６０℃の範囲である。樹脂層のうち、基板１０と電子部品２０との間からはみ出した部分は、フィレット３８を形成する。
【００５６】
本実施の形態において、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域の全域に赤外線を照射する場合、上記領域の全域に一度に赤外線を照射してもよいし、赤外線の照射位置を変えながら上記領域の一部に赤外線を照射する処理を繰り返すことによって上記領域の全域に赤外線を照射するようにしてもよい。後者の方が、短時間で熱硬化性樹脂３６に多くのエネルギーを与えられる点で、より好ましい。
【００５７】
赤外線の照射位置を変えながら、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域の一部に赤外線を照射する処理を繰り返す場合には、赤外線としてレーザ光を用いることが好ましい。この場合、レーザ光によって上記領域に形成されるレーザスポットの直径は、１０μｍ〜３ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、レーザスポットの直径は、バンプ２１の幅以上であることが好ましく、バンプ２１の幅の１〜３０倍の範囲内であることがより好ましく、バンプ２１の幅の５〜１００倍の範囲内であることが更に好ましい。
【００５８】
また、レーザ光の波長は、近赤外線の波長域７００ｎｍ〜２５００ｎｍ内の単波長であることが好ましい。レーザ光の波長は、特に、熱硬化性樹脂３６におけるエネルギーの吸収が大きい点で、８００ｎｍ以上であることが好ましい。また、レーザ光の波長は、特に、窓部材３１に用いられるガラスにおけるエネルギーの吸収を抑えるために、２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
熱硬化性樹脂３６に赤外線３９を照射することによって熱硬化性樹脂３６を加熱すると、熱硬化性樹脂３６からの伝熱によって、電子部品２０の温度が上昇する。熱硬化性樹脂３６が硬化する際に電子部品２０の温度が上昇し過ぎると、電子部品２０が膨張した状態で基板１０に固定されることにより発生する不具合が顕著になる。そこで、熱硬化性樹脂３６に赤外線３９を照射する際には、電子部品２０の温度が上昇し過ぎないように、電子部品２０を冷却することによって、電子部品２０の温度を調節することが好ましい。電子部品２０を冷却する方法としては、例えば、図２および図３に示したように、空気等の気体を噴出するノズル４３をコレット４１の近傍に設けておき、このノズル４３より噴出される気体を電子部品２０に吹き付けることによって、電子部品２０より放熱させる方法がある。あるいは、電子部品２０を冷却する方法は、例えば、コレット４１に取り付けヒートシンクによって電子部品２０を冷却する方法や、コレット４１に取り付けたペルチェ素子等の冷却装置によって電子部品２０を冷却する方法であってもよい。
【００６０】
次に、赤外線照射装置３５からの赤外線３９の放射を停止すると共に、保持ツール４０を電子部品２０から離す。以後、基板１０と電子部品２０との間の樹脂層は、その温度が常温に戻るように冷却されて、基板１０に対する電子部品２０の実装が完了する。このようにして、基板１０と、この基板１０上に実装された電子部品２０とを備えた電子装置が完成する。樹脂層の温度が常温に戻る過程で、樹脂層には収縮応力が発生する。この収縮応力によって、接続部１２ａとバンプ２１との密着状態が保持され、接続部１２ａとバンプ２１との電気的接続状態が保持される。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態では、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、電子部品２０を通して熱硬化性樹脂３６を加熱するのではなく、熱硬化性樹脂３６に電磁波を照射することによって、接続部１２ａおよびバンプ２１を溶融させることなく、熱硬化性樹脂３６を加熱し、硬化させる。そのため、本実施の形態では、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、熱による電子部品２０の膨張が抑制され、その結果、その後の電子部品２０の収縮も抑制される。従って、本実施の形態によれば、電子部品２０の実装後の基板１０における歪みや残留応力の発生を抑制することができる。更に、本実施の形態によれば、熱硬化性樹脂３６は電磁波によって十分に加熱されるため、硬化後の熱硬化性樹脂３６よりなる樹脂層に発生する収縮力を十分大きくすることができる。その結果、本実施の形態によれば、接続部１２ａとバンプ２１との電気的接続状態を良好にすることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、基板１０を通して熱硬化性樹脂３６に電磁波を照射する。これにより、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、熱による電子部品２０の膨張をより抑制することが可能になる。従って、電子部品２０の実装後の基板１０における歪みや残留応力の発生をより抑制することが可能になる。
【００６３】
また、本実施の形態では、電磁波によって、接続部１２ａおよびバンプ２１を溶融させることなく、熱硬化性樹脂３６を加熱し、硬化させるので、基板１０と電子部品２０の機械的な接続、および接続部１２ａとバンプ２１との接続部分の封止を、多くのエネルギーを必要とすることなく短時間で行うことができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域の全域に電磁波を照射している。そのため、本実施の形態によれば、熱硬化性樹脂３６の全体が電磁波によって十分に加熱されるため、接続部１２ａとバンプ２１との電気的接続状態をより良好にすることができる。また、本実施の形態において、電磁波の照射位置を変えながら上記領域の一部に電磁波を照射する処理を繰り返すことによって上記領域の全域に電磁波を照射するようにした場合には、短時間で熱硬化性樹脂３６を硬化させることが可能になる。
【００６５】
また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、接続部１２ａとバンプ２１とが密着するように電子部品２０を加圧するようにしてもよい。これにより、接続部１２ａとバンプ２１との電気的接続状態をより良好にすることが可能になる。
【００６６】
また、本実施の形態において、熱硬化性樹脂３６に電磁波を照射する際には、電子部品２０の温度が上昇し過ぎないように、電子部品２０を冷却することによって、電子部品２０の温度を調節することが好ましい。このように電子部品２０の温度を調節することにより、熱硬化性樹脂３６を硬化させる工程において、熱による電子部品２０の膨張をより抑制することが可能になる。これにより、電子部品２０の実装後の基板１０における歪みや残留応力の発生をより抑制することが可能になる。
【００６７】
また、本実施の形態において、熱硬化性樹脂３６に、電磁波の吸収率を高めるための材料を添加した場合には、熱による電子部品２０の膨張を抑制しながら、熱硬化性樹脂３６を効率よく加熱することが可能になる。
【００６８】
［実施例］
次に、図４および図５を参照して本実施の形態における第１の実施例について説明する。図４は本実施例によって製造される電子装置の平面図である。図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施例では、基板１０にガラス基板を用い、図４および図５に示したように、基板１０の大きさは、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍとした。また、電子部品２０の大きさは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとした。電子部品２０は、基板１０の一方の面における中央部に配置されている。図５において、符号５１は、基板１０と電子部品２０との間に配置された熱硬化性樹脂３６が硬化して形成された樹脂層を示している。
【００６９】
本実施例では、上述の基板１０、電子部品２０および熱硬化性樹脂３６を用い、後で示す３通りの条件で電子装置を製造した。次に、製造された電子装置について、基板１０の変形量を比較した。ここで、図４、図６および図７を参照して、基板１０の変形量の定義と測定方法について説明する。まず、図４に示したように、電子部品２０が実装される前の基板１０の両面のうち、電子部品２０が実装される面とは反対側の面において、この面の中心を通り、基板１０の一側面に平行な直線上に、２つの標点５２，５３を設定した。この標点５２，５３は、上記面の中心から互いに反対方向に１０ｍｍだけ離れた位置に配置される。従って、標点５２，５３の間隔は２０ｍｍである。ここでは、標点５２，５３間における面の最大変位量を、基板１０の変形量と定義する。
【００７０】
ここで、図６を参照して、電子部品２０の実装前後における基板１０の変形の態様について説明する。図６において、（ａ）は電子部品２０の実装前における基板１０を示し、（ｂ）は基板１０に電子部品２０が実装されてなる電子装置を示している。（ａ）に示したように、電子部品２０の実装前における基板１０は平板状である。しかし、電子部品２０の実装後における基板１０は、実装の条件によっては、（ｂ）に示したように、電子部品２０が実装された面とは反対側の面が突出するように変形する場合がある。この変形は、基板１０と電子部品２０との間に配置された熱硬化性樹脂を硬化させる工程で、電子部品２０が加熱されて膨張した状態で基板１０に固定され、その後、電子部品２０の温度が常温に戻る過程において、電子部品２０が収縮するために発生すると考えられる。
【００７１】
図７は、図６（ｂ）におけるＢ部を拡大して示している。図７に示したように、本実施例では、標点５２，５３間における面５６の最大変位量ｄを、基板１０の変形量と定義する。この変形量が大きいほど基板１０に発生する残留応力が大きく、逆に、変形量が小さいほど基板１０に発生する残留応力が小さいことを意味する。
【００７２】
基板１０の変形量の測定は、東京精密社製の表面粗さ形状測定機サーフコム１１０Ｂ（商品名）を使用して行った。また、基板１０の変形量の測定は、先端部半径５μｍのダイヤモンド触針を使用し、触針圧力は４ｍＮ、カットオフ値は０．８ｍｍ、スキャンスピードは０．３ｍｍ／秒という条件で行った。
【００７３】
３通りの条件で製造した３つの電子装置について、製造の条件と基板１０の変形量との対応関係を以下の表に示す。この表中の「電子部品の冷却の有無」の項目において、「あり」は、熱硬化性樹脂３６に赤外線を照射する際に、ヒートシンクを用いて電子部品２０を冷却したことを表わし、「なし」は、このような電子部品２０の冷却を行わなかったことを表わしている。ヒートシンクとしては、電子部品２０の約１００倍の重量を有するアルミニウム合金ブロックよりなるヒートシンクを用いた。また、表中の「照射強度」、「照射時間」の各項目は、それぞれ、赤外線の照射強度、照射時間を表わしている。
【００７４】
【表１】
2004343042.tif 000003
【００７５】
上記の表における電子装置Ａ，Ｂの製造条件では、熱硬化性樹脂３６に赤外線を照射する際に電子部品２０を冷却して電子部品２０の温度上昇を抑制しながら熱硬化性樹脂３６を硬化させている。一方、電子装置Ｃの製造条件では、熱硬化性樹脂３６に赤外線を照射する際に電子部品２０を冷却することなく、電子部品２０の温度上昇を抑制せずに熱硬化性樹脂３６を硬化させている。上記の表から分かるように、電子部品２０の温度上昇を抑制せずに熱硬化性樹脂３６を硬化させた場合よりも、電子部品２０の温度上昇を抑制しながら熱硬化性樹脂３６を硬化させた場合の方が、基板１０の変形量が小さくなる。この結果は、電子装置の製造過程における熱による電子部品２０の膨張、およびその後の電子部品２０の収縮が、基板１０の変形に大きく影響することを示唆している。
【００７６】
次に、本実施例で使用した熱硬化性樹脂３６の組成の例を示す。本実施例では、熱硬化性樹脂３６として、無機充填剤としてシリカを３重量％含有する一液硬化型エポキシ樹脂材料（商品名：ＮＥＸ−１８１（０１２）、新日鐵化学（株）製）を用いた。これに顔料を上記エポキシ樹脂に対して３重量％添加したものを樹脂Ａとし、顔料を添加しない状態のものを樹脂Ｂとした。また、顔料はカーボンブラックである。樹脂Ｂは褐色半透明である。これに対し、樹脂Ａは、顔料としてのカーボンブラックが添加されて、黒体に近づけられている。樹脂Ａおよび樹脂Ｂの組成を以下の表に示す。
【００７７】
【表２】
2004343042.tif 000004
【００７８】
上記樹脂Ａ，Ｂについて、赤外線の照射時間と樹脂の温度との関係を調べた。樹脂Ａ，Ｂに対する赤外線の照射は、照射装置としてＥＸＦＯ社製のＮＯＶＡＣＵＲＥ  ＩＲ（商品名）を用い、照射強度を２０，０００ｍＷとし、赤外線として波長帯域が０．７μｍ〜４．８μｍの赤外線を用いて行った。また、赤外線は、１．１ｍｍの厚さのガラス製の支持板越しに樹脂Ａ，Ｂに照射した。赤外線の照射時間と樹脂の温度との関係を図８に示す。図８において、符号６１は樹脂Ａについての赤外線の照射時間と樹脂の温度との関係を示し、符号６２は樹脂Ｂについての赤外線の照射時間と樹脂の温度との関係を示している。
【００７９】
図８から分かるように、顔料を添加していない樹脂Ｂよりも、顔料を添加して赤外線の吸収率を高めた樹脂Ａの方が、赤外線の照射に対して温度の上昇が速い。このことから、顔料を添加して赤外線の吸収率を高めた樹脂を用いることによって、電子部品２０の実装時間を短縮することが可能になることが分かる。
【００８０】
次に、本実施の形態における第２の実施例について説明する。本実施例では、第１の実施例と同様に、基板１０にガラス基板を用い、基板１０の大きさは、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍとした。本実施例では、電子部品２０として、シリコン基板を用いて形成された半導体素子を用いた。この電子部品２０の大きさは、縦１６ｍｍ、横１．８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。電子部品２０は、金めっきが施されたバンプ２１を有している。
【００８１】
本実施の形態では、赤外線照射装置３５として、近赤外線の波長域中の単波長のレーザ光を出射する半導体レーザを用いた。一例として、半導体レーザとしては、浜松ホトニクス社製の半導体レーザを用いた。この半導体レーザは、波長８０８ｎｍのレーザ光を出射する。また、この半導体レーザの定格出力は２０Ｗである。また、この半導体レーザによって出射されたレーザ光によって、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域に形成されるレーザスポットの直径は２．４ｍｍであった。
【００８２】
本実施例では、以下のようにして、熱硬化性樹脂３６を硬化させた。まず、赤外線照射装置３５としての半導体レーザの出力を５Ｗとして、半導体レーザよりレーザ光を出射させた。そして、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域において、電子部品２０の長手方向に延びる中心線の一方の端部の位置にレーザスポットの中心を合わせた。次に、レーザスポットを、上記中心線の他方の端部の位置に達するまで、上記中心線に沿って、１ｍｍ／秒の速度で移動させた。このように、本実施例では、レーザ光の照射位置を変えながら、基板１０と熱硬化性樹脂３６とが接触する領域の一部にレーザ光を照射する処理を繰り返すことによって上記領域の全域にレーザ光を照射し、熱硬化性樹脂３６を硬化させた。レーザ光を照射する際には、接続部１２ａとバンプ２１とが密着するように電子部品２０を加圧した。本実施例では、上記領域に対して、電子部品２０の長手方向の長さ１ｍｍ当たり２．４秒間、レーザ光が照射されることになる。従って、本実施例によれば、第１の実施例に比べて短い時間で熱硬化性樹脂３６を硬化させることが可能になる。本実施例によって製造された電子装置における基板１０の変形量は、０．４μｍであった。
【００８３】
このように、本実施例によれば、レーザ光のように、光の照射領域における単位面積当たりのエネルギーの大きな光を用いて熱硬化性樹脂３６を硬化させるようにしたので、熱硬化性樹脂３６をより短時間で硬化させることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、熱硬化性樹脂を加熱し、硬化させるための電磁波として、赤外線、特に近赤外線の波長域と中間赤外線の波長域とを含む波長範囲内の波長を有する赤外線の例を挙げたが、上記電磁波は、波長域が２５μｍ〜１ｍｍの遠赤外線でもよいし、赤外線以外の電磁波であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子装置の製造方法における一工程を説明するための説明図である。
【図２】図１に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図３】図２に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態における第１の実施例によって製造される電子装置の平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】基板の変形量の測定方法を説明するための説明図である。
【図７】図６におけるＢ部の拡大図である。
【図８】本発明の一実施の形態における第１の実施例で用いた熱硬化性樹脂の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…基板、１１…支持層、１２…導体層、１２ａ…接続部、２０…電子部品、２１…バンプ、３０…支持台、３１…窓部材、３２…フレーム部、３５…赤外線照射装置、３６…熱硬化性樹脂、４０…保持ツール、４３…ノズル。
【図１】
2004343042.tif 000005
【図２】
2004343042.tif 000006
【図３】
2004343042.tif 000007
【図４】
2004343042.tif 000008
【図５】
2004343042.tif 000009
【図６】
2004343042.tif 000010
【図７】
2004343042.tif 000011
【図８】
2004343042.tif 000012