(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本加熱部で加熱され、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、前記電子部品の電極に対応する電極を有する基板とを接合する本加熱工程と、
前記本加熱工程の後に、テールヒート部から熱が供給され、前記電子部品及び前記基板の接合部を溶融する温度または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート工程と、
を有する電子装置の製造方法であって、
前記本加熱工程の前に、電極に半田バンプが形成された前記電子部品と前記基板とを仮固定するフラックス供給工程、アライメント工程、マウント工程を有し、
前記マウント工程の後、かつ本加熱工程の前に、プリヒート部から熱が供給され、前記電子部品および前記基板の仮固定された部分を溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で予熱するプリヒート工程を有し、
前記基板は、連続したテープ状に形成され、工程ごとに所定長さ分移動しながら搬送され、
前記テールヒート部は、前記基板の前記接合部側と反対側に設置されたヒートプレートで構成されるとともに、前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成され、当該突起部が前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有し、
前記本加熱部は、前記ヒートプレートで構成され、当該ヒートプレートは、前記本加熱部及び前記テールヒート部の前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成されるとともに、前記本加熱部及び前記テールヒート部の間に切り欠き部を有し、
前記プリヒート部は、前記ヒートプレートで構成され、当該ヒートプレートは、前記プリヒート部及び前記本加熱部の前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成されるとともに、前記プリヒート部及び前記本加熱部の間に切り欠き部を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記本加熱部の前記突起部は、前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記プリヒート部の前記突起部は、前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記プリヒート工程及び前記テールヒート工程において、前記仮固定された部分及び前記接合部の温度は、前記半田バンプの融点より低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記プリヒート工程は、フラックス活性温度近傍の温度で予熱することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記ヒートプレートは、セラミックで形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記本加熱部は、エアヒータを用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、前記電子部品に対応する電極を有し、連続したテープ状に形成され、移動により搬送される基板とを加熱により接合する本加熱部と、
前記電子部品及び前記基板の接合部を溶融する温度または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート部と、
を有する電子装置の製造装置であって、
前記電子部品および前記基板の予め仮固定された部分を溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で予熱するプリヒート部を備え、
前記本加熱部は、前記仮固定された前記電子部品と前記基板とを接合し、
前記テールヒート部は、前記基板の前記接合部側と反対側に設置されたヒートプレートで構成されるとともに、前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成され、当該突起部が前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有し、
前記本加熱部は、前記ヒートプレートで構成され、当該ヒートプレートは、前記本加熱部及び前記テールヒート部の前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成されるとともに、前記本加熱部及び前記テールヒート部の間に切り欠き部を有し、
前記プリヒート部は、前記ヒートプレートで構成され、当該ヒートプレートは、前記プリヒート部及び前記本加熱部の前記基板と近接する部分又は接触する部分が突起部で構成されるとともに、前記プリヒート部及び前記本加熱部の間に切り欠き部を有することを特徴とする電子装置の製造装置。
【請求項９】
前記本加熱部の前記突起部は、前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有することを特徴とする請求項８に記載の電子装置の製造装置。
【請求項１０】
前記プリヒート部の前記突起部は、前記基板の移動により前記基板と先に近接する側又は接触する側の角を面取りする面取り部を有することを特徴とする請求項８又９に記載の電子装置の製造装置。
【請求項１１】
前記ヒートプレートは、セラミックで形成されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の電子装置の製造装置。
【請求項１２】
前記本加熱部は、エアヒータを用いることを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載の電子装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板にＩＣチップなどの電子部品が接合された電子装置の製造方法である。特に電子部品がベアチップＩＣの場合はフリップチップ実装と呼ばれる分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ベアチップＩＣのフリップチップ実装としては、ＩＣの電極上にはんだや金などからなるバンプ呼ばれる突起電極を設けて、基板側の電極と対向させた状態で、加熱または加熱と加圧を併用することにより、はんだを溶融結したり、金と基板側の錫などの金属と反応させたりして、接合する方法が知られている。
【０００３】
しかし、基板とＩＣの線膨張係数の違いや、加熱・冷却時の温度変化および温度分布などにより、接合部近傍に過大な応力が発生し、図８に示すように、ＩＣチップ１のＩＣ電極６１と基板３の基板電極６２が、はんだなどの接合部２で、フリップチップ実装されている場合に、接合部近傍に、ＩＣクラック６３、接合部クラック６４、基板クラック６５を生じたり、図示はしていないが電極の剥離が発生する場合があった。
【０００４】
そこで、電子装置の接合部近傍の応力を緩和するために各種の対策が考えられている。その一つとして、基板に切り溝を入れるものがある。(例えば特許文献1参照)
この電子装置によれば、接合部近傍に発生した応力を切り溝部が変形することにより逃がすことが出来、接合部の信頼性を向上出来る。
【０００５】
また、別の対策を行ったものとして、ＩＣチップに形成されたバンプに応力緩和層を設けたものがある。（例えば、特許文献２図２参照）。
【０００６】
この電子装置においては、接合部近傍に発生した応力をＩＣチップのバンプ部に形成された応力緩和層で吸収することにより、バンプ根元やＩＣ保護膜など硬く脆い部分への過大な応力集中を回避することが出来るので、接合部の信頼性を向上出来る。
【０００７】
更には、ＩＣチップと基板の線膨張係数の違いに着目し、使用環境で想定される温度変化範囲の中心値付近で、線膨張係数の違いによる応力の発生がキャンセルされるように、加熱接合後、ＩＣチップと基板の一方を高温に維持しながら、もう一方を所定の温度まで冷却する製造方法も提案されている（例えば特許文献３参照。）。
【０００８】
特許文献３記載の電子装置の製造方法によれば、接合後の使用状態での接合部にかかる応力が抑制され、信頼性の向上が期待出来る。
【特許文献１】特開昭５３−３８２８６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６２３５号公報
【特許文献３】特開平１０−２４７６７０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、上述した従来の電子装置及び電子装置の製造方法では、以下の課題が残されている。
【００１０】
即ち、特許文献１及び２等に記載されている基板やＩＣチップに応力緩和部を備えた電子装置では接合部近傍にかかる応力の緩和では優れてはいるが、応力緩和部を設けるためにＩＣや基板上にスペース空ける必要があり、設計上の制約があったり、小型化に向かなかったりする。さらに応力緩和部を形成するための工程も必要になり、コストが高く生産性が悪い。
【００１１】
従来の電子装置の製造方法では、接合後、使用温度まで完全に冷却されたあとの残留応力は小さくなるが、加熱接合工程によって一体化されたＩＣチップと基板を、それぞれ異なる温度に制御しながら冷却するのは非常に高度な制御を必要として、製造装置は複雑で高価になり、かつ製品設計上の制約も多くなる。また、正確な制御が出来ない場合は十分な残留応力緩和効果は期待出来ない。また冷却工程中は、ＩＣチップと基板は接合部で一体化され、お互いに熱伝導される状態になっているので、それぞれＩＣチップ内、基板内、及び接合部内での温度差が発生する。特に接合部近傍の温度差は大きくなると想定される。これらの冷却過程における温度差に起因する応力の発生によるクラックや剥離の発生や、信頼性の低下も懸念される。
【００１２】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、製造に手間、時間やコストがかからず、低コストで生産性に優れていると共に、接合時の応力緩和が可能となる信頼性が優れた高品質な電子装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
【００１４】
本発明の電子装置の製造方法は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造方法において
電子部品と前記基板を接合する本加熱工程と、本加熱熱工程の後に電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート工程、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、本加熱工程後にテールヒート工程により、常温より高く本加熱よりは低い温度に一定時間維持する。これにより、本加熱工程後にテールヒート工程を経ずに常温まで冷却するのに比べ、温度下降幅が小さくなる。従って、本加熱工程後に発生する温度下降前後の時系列で発生する温度差に起因する応力の発生が小さくなる。また、温度下降を二回に分けて行うことにより、温度分布の均一化が図れ、面方向で発生する温度差が小さく出来、それに伴う応力の発生も抑制出来る。さらに、温度下降速度を遅く出来るので、急激な熱収縮による過大な応力の発生も抑制出来る。
【００１６】
その後は自然に常温まで冷却させる。このときも、テールヒート工程が存在することにより、本加熱工程後にテールヒート工程を経ずに常温まで冷却するのに比べ、温度下降幅が小さくなり、テールヒート工程と同様に接合部にかかる応力を緩和できる。
【００１７】
また、本発明の電子装置の製造方法は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造方法において、電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度に予熱されるプリヒート工程と、電子部品と基板を接合する本加熱工程、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、まず、プリヒート工程により、ＩＣチップなど電子部品と基板を、常温より高く、本加熱よりは低い温度まで昇温する。次に本加熱工程により、電子部品と基板が接合可能な温度までさらに昇温する。これにより、本加熱工程での昇温幅は、常温からプリヒート工程を経ずに本加熱温度に上げるのよりも小さくなる。従って、本加熱工程の昇温前後の時系列で発生する温度差に起因する応力の発生が小さくなる。また、昇温を二回に分けて行うことにより、温度分布の均一化が図れ、面方向で発生する温度差が小さく出来、それに伴う応力の発生も抑制出来る。さらに、同じ工程時間であれば昇温速度を遅く出来るので、急激な熱膨張による過大な応力の発生も抑制出来る。逆に昇温速度を同じにすれば、より短時間で必要な温度まで上げることが出来、生産性の向上を図れる。
【００１９】
また、本発明の電子装置の製造方法は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造方法において、電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度に予熱されるプリヒート工程と、電子部品と基板を接合する本加熱工程と、本加熱熱工程の後に電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート工程、を有することを特徴とするものである。
【００２０】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、プリヒート工程とテールヒート工程を併用することにより、より大きな応力抑制と生産性の向上を図れる。
【００２１】
プリヒート工程と、テールヒート工程は、製品や製造装置の仕様などを考慮して、両方とも実施する場合と、一方の工程のみを実施する場合とが想定される。
【００２２】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、電子部品の電極部には半田バンプが形成され、プリヒート工程の前に、フラックス供給工程、アライメント工程、マウント工程を有し、プリヒート工程での接合部温度は、半田バンプの融点より低く、テールヒート工程での接合部温度は半田バンプの融点より低いことを特徴とするものである。
【００２３】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、接合は電子部品に形成された半田バンプによって行われる。まず、フラックス供給工程により、半田付け時に必要な活性剤であるフラックスを、半田バンプ先端、または基板の電極部に適量を供給する。次にアライメント工程により電子部品と基板の電極の位置合わせを行う。フラックス供給工程とアライメント工程は逆の順番になる場合もある。次にマウント工程により、電子部品を基板上に載せる。この際、フラックスの粘着性により電子部品と基板は仮固定される。
【００２４】
その後は、プリヒート工程により、ＩＣチップなど電子部品と基板を、常温より高く、は半田バンプの融点よりも低い温度まで昇温する。次に本加熱工程により、半田バンプの融点よりも高い温度までさらに昇温する。
【００２５】
次に、テールヒート工程により、常温より高く半田バンプの融点よりも低い温度に一定時間維持した後、自然に常温までゆっくり冷却させる。冷却過程においては、半田バンプ融点を下回ると、バンプのはんだは再凝固し固定される。再凝固後の温度変化は、基板とＩＣチップの線膨張係数の差によって、接合部近傍に応力が発生し、クラックや剥離の発生の原因になる。本発明によれば、再凝固後も温度下降速度や温度下降幅を小さく抑えることが出来る。これにより、半田バンプを用いた電子装置の製造を、接合部にかかる応力を抑えつつ実現できる。
【００２６】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、プリヒート工程は、フラックス活性温度近傍であることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、プリヒート工程においてフラックスの活性温度、すなわち酸化還元機能が効率よく発揮できる温度、例えば80〜200℃程度の範囲から選ぶ最適と思われる温度、に昇温することにより、応力緩和とフラックスの酸化還元機能による確実な接合（半田濡れ）を同時に図ることが出来る。
【００２８】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、  プリヒート工程または、テールヒート工程は基板の下側に設置されたセラミック製のヒートプレートから熱が供給されることを特徴とするものである
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、適切な温度に調整されたセラミック製のプレートと基板底面が接触または、近接した状態で熱を伝える。これにより簡便にプリヒート工程及びテールヒート工程を実現できる。さらに、セラミックは金属などに比べ熱伝導率が低いので、温度変化が緩やかになり、応力が緩和される。
【００２９】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、  基板は、連続したテープ状に形成され、工程ごとに所定長さ分移動しながら搬送され、プリヒート工程または、テールヒート工程は基板の下側に設置されたヒートプレートから熱が供給され、ヒートプレートに、突起部及び切り欠き部を有することを特徴とするものである。
【００３０】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、プリヒート工程、本加熱工程、テールヒート工程はそれぞれ固定された場所で行われ、プリヒート工程とテールヒート工程では適切な温度に調整されたヒートプレートの突起部と基板底面が接触または、近接した状態で熱を伝える。基板は各工程を移動していくため、省スペースで生産性を高く出来る。
また、ヒートプレートからの熱は本加熱される場所だけではなく、周辺の基板にも伝わり、本加熱開始直前にはＩＣチップ及び周辺の基板がともにプリヒートされる。この後の本加熱時にＩＣチップ部周辺のみを局所加熱する場合に、周囲とＩＣ部の温度差を小さく出来る。さらに、基板にプリヒート加熱したくない場所は、ヒートプレートの切り欠き部になるようにすることにより必要な部分のみを加熱出来る。
【００３１】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、  突起部に面取り部を有することを特徴とするものである。
【００３２】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、突起部に切り欠きを設けることにより、テープ状の基板が搬送されるときに、基板の穴部やパターンなどの段差に引っかかることを防げる。
【００３３】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、  本加熱工程は、エアヒータを用いることを特徴とするものである。
【００３４】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、エアヒータによって必要な部分のみを生産性よく効率的に加熱することが出来る。
【００３５】
また、本発明の電子装置の製造方法は、上記本発明の電子装置の製造方法において、  電子部品の電極部には金バンプが形成され、基板の電極部には錫メッキが形成され、  本加熱工程は、加熱ヘッドによる熱圧着によってなされ、プリヒート工程は、接合部が３０℃以上、２８０℃未満であり、テールヒート工程は接合部が３０℃以上、２８０℃未満であることを特徴とするものである。
【００３６】
この発明にかかる電子装置の製造方法においては、接合は電子部品に形成された金バンプと基板側に形成された錫メッキが反応し、融点が約280℃の金−錫合金になることによって行われる。まず、プリヒート工程により、ＩＣチップなど電子部品と基板を、３０℃より高く、金−錫合金の融点である２８０℃よりも低い温度まで昇温する。次に本加熱工程により、２８０℃よりも高い、例えば３００〜５００℃の間の適切な温度に加熱したヘッドで、ＩＣチップ上面から加圧・加熱することにより、金−錫共晶合金の接合部を得る。次に、テールヒート工程により、３０℃より高く、金−錫共晶合金の融点である２８０℃よりも低い温度に一定時間維持した後、自然に常温まで冷却させる。これにより、金バンプを用いた電子装置の製造を、接合部にかかる応力を抑えつつ実現できる。さらに、この後に半田付け工程がある場合にも、再溶融しないで接合信頼性を維持できる。
【００３７】
また、本発明の電子装置の製造装置は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造装置において、電子部品と基板を接合する本加熱手段と、本加熱熱後に電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート手段、を有することを特徴とするものである。
【００３８】
この発明にかかる電子装置の製造装置においては、上記で説明してきた、テールヒート工程による応力緩和及び生産性向上を実現するための、製造装置を提供できる。
【００３９】
また、本発明の電子装置の製造装置は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造装置において、電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度に予熱されるプリヒート手段と、電子部品と基板を接合する本加熱手段、を有することを特徴とするものである。
【００４０】
この発明にかかる電子装置の製造装置においては、上記で説明してきた、プリヒート工程による応力緩和及び生産性向上を実現するための、製造装置を提供できる。
【００４１】
また、本発明の電子装置の製造装置は、一方の面に複数の電極をもつ電子部品と、電子部品に対応する電極を有する基板とを備えた、電子装置の製造装置において、電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度に予熱されるプリヒート手段と、電子部品と基板を接合する本加熱手段と、本加熱後に電子部品及び基板の接合部が溶融または反応する温度より低く常温より高い温度で一定時間維持するテールヒート手段、を有することを特徴とするものである。
【００４２】
この発明にかかる電子装置の製造装置においては、上記で説明してきた、プリヒート工程及びテールヒート工程による応力緩和及び生産性向上を実現するための、製造装置を提供できる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る電子装置の製造方法によれば、製造に手間、時間やコストがかからず、低コストで生産性を向上することができると共に、接合部にかかる応力を緩和し、接続信頼性を向上させて高品質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
【実施例１】
【００４５】
以下、本発明の実施例１を図１及び図７を参照して説明する。
【００４６】
図１は、連続したテープ状の基板３に、ＩＣチップ１を一定時間ごとに、搬送方向Ａに一定距離（この場合、各ＩＣチップ１間の距離）移動しながら、各工程を同時に製造している様子を示している。
【００４７】
ＩＣチップ１には電極部にバンプ２が、例えばSn-Ag系の２２５℃程度の融点の半田合金で形成されている。テープ状の基板はポリイドベースで柔軟性があり、銅の配線がされ、接合部付近の配線表面には、金またははんだメッキが施されている。
【００４８】
ヒートプレート６は、基板３の下面に接触または近接した状態で、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３をまたがるように一体に形成され、材質はセラミックなどで、セラミック中にシーズヒーターを挿入したり、下側からシートヒーターを接触させたりして加熱し、温度センサで表面近傍温度をモニタしながらフィードバック制御により表面温度が１５０℃になるように、制御されている。
【００４９】
図示されていない、左の方では、フラックス供給工程、アライメント工程、マウント工程を経て、プリヒート部に搬送される直前には、ＩＣチップ１のバンプ２は、基板３の電極（図示されていない）と位置が合っていて、フラックスの粘着性により仮固定された状態になっている。
【００５０】
プリヒート部１０１においては、図示されていない左方向から移動してきたＩＣチップ１及び基板３にヒートプレート６からの熱が伝わり、ＩＣチップ１、バンプ２部付近、及びヒートプレート上の基板３は、概１５０℃まで昇温される。一定時間が経過すると、搬送方向Ａに移動し、本加熱部１０２に移動する。
【００５１】
本加熱部１０２においては、上部にエアヒータ４が固定され、熱風５がＩＣチップ１の上面に吹きつけられるようになっている。エアヒータ４は内部に見える熱線抵抗にかける電力と内部に流す大気や窒素などの流体の流量で熱風５を制御する。またシャッター機能を備えて、所定時間のみ熱風５をかけて、所定時間経過後は熱風５を遮断する場合もある。プリヒート部から搬送されて来たＩＣチップ１は、ヒートプレート１及びエアヒータ４からの熱風５によって加熱され、バンプ２部付近が、半田の融点以上、例えば２５０℃になるように、熱風５及びエアヒータ４の位置を調整する。これによりバンプ２は溶融し、（図示されていない）基板側の電極に濡れて接合される。
【００５２】
テールヒート部１０３においては、約２５０℃まで加熱されたＩＣチップ１及びバンプ２部付近は、大気中及びヒートプレート６へ熱を逃がしながら冷却されるが、ヒートプレートとの温度差が小さくなると温度下降は緩やかになり、やがてヒートプレート６の表面温度１５０℃付近まで下降する。バンプ２は融点以下に下がった時点で再凝固し、ＩＣチップと基板は機械的かつ電気的に接合された状態となる。
【００５３】
図示されていない右の方では、テールヒート部１０３から搬送されたＩＣチップ１及びバンプ１付近は、常温中で冷却される。
【００５４】
図７は本発明の実施例１、及び従来の電子装置の製造方法、における温度プロファイルを示すグラフである。横軸は時間Ｘ、縦軸は温度Ｙを示し、実線が本発明の接合部付近のプロファイル５１の一例、点線が従来の接合部付近のプロファイル５２の一例、一点鎖線が本発明の基板周辺部のプロファイル５３、二点鎖線が従来の基板周辺部のプロファイル５４を示している。基板周辺部とは、基板上でＩＣからややはなれていて、本加熱時の影響をあまり受けない部分を指す。線が重なる部分は見やすくするためややずらしてある。プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３はそれぞれ、図１の箇所と対応している。
【００５５】
プリヒート開始時間ｔ１においては、本発明の接合部付近のプロファイル５１も従来の接合部付近のプロファイル５２も常温Ｔ１で同じであるが、本加熱開始時間ｔ２に至る過程で、従来の接合部付近のプロファイル５２はプリヒート工程は行わないので常温Ｔ１のままであるが、本発明の接合部付近のプロファイル５１においてはプリヒート温度Ｔ２に向けて温度が上昇している。ここで、プリヒート工程の加熱源は金属に比べ熱伝導率が低いセラミック製ヒートプレートなので、温度の上昇は緩やかになっている。仮にヒートプレートの熱伝導・熱伝導が高い場合はより急激にプリヒート温度Ｔ２に近づく。一方、基板周辺部は本発明も従来も接合部付近とほぼ同じになる。
【００５６】
本加熱開始時間ｔ２から本加熱終了時間ｔ３にかけては、接合部付近の温度は本加熱温度Ｔ３に向けて温度が上昇する。この間に本発明の接合部付近のプロファイル５１では、本加熱温度Ｔ３（２５０℃）−プリヒート温度Ｔ２（１５０℃）＝温度変化１００℃に対し、従来の接合部付近のプロファイル５２では、本加熱温度Ｔ３（２５０℃）−常温Ｔ１（２５℃）＝温度変化２２５℃となる。内部応力は温度変化量が小さいほうが小さくなる。さらに、基板周辺部は、本発明の基板周辺部のプロファイル５３ではプリヒート温度Ｔ２が維持され、従来の基板周辺部のプロファイル５４は常温のままである。本加熱終了時間ｔ３での、接合部付近と基板周辺部の温度差は、本発明の場合、本加熱温度Ｔ３（２５０℃）−プリヒート温度Ｔ２（１５０℃）＝温度差１００℃、従来の場合、本加熱温度Ｔ３（２５０℃）−常温Ｔ１（２５℃）＝温度差２２５℃となり、温度差による応力の発生も本発明のほうが有利になる。
【００５７】
本加熱終了時間ｔ３からテールヒート終了時間ｔ４にかけては、冷却工程で温度が下降する。従来の接合部付近のプロファイル５２では本加熱温度Ｔ３からバンプ融点Ｔ５を経て常温Ｔ１まで、本加熱時を逆にしたような曲線で急低下する。本発明の接合部付近のプロファイル５１ではバンプ融点Ｔ５を経てさらにテールヒート温度Ｔ４に向けて緩やかに下降する。さらにテールヒート終了時間ｔ４後も本発明の接合部付近のプロファイル５１はゆっくりと温度が下降する。
【００５８】
ここでもプリヒート時同様な温度変化と応力の関係があるが、冷却過程においては、バンプ融点Ｔ５（２２０℃）を下回ると、バンプのはんだは再凝固し固定されるので、その後の温度変化は、基板とＩＣチップの線膨張係数の差による接合部近傍にかかる応力が、クラックや剥離の発生に特に影響が大きい。また、冷却時の傾き（冷却速度）も、小さい方が望ましいが、やはり本発明の接合部付近のプロファイル５１の方が小さくなる。さらに、基板周辺部は、本発明の基板周辺部のプロファイル５３ではプリヒート温度Ｔ２が維持され、従来の基板周辺部のプロファイル５４は常温のままである。同様に基板周辺部と接合部付近の温度差についても本発明がより小さい。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明の実施例２を図２を参照して説明する。ここで、実施例２は、参考例としての実施形態であり、以下では便宜上参考例１と称する。なお、参考例１において実施例１と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。参考例１の実施例１との異なる点は、実施例１では、ヒートプレート６が、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３をまたがって設置されていたのに対し、参考例１では、ヒートプレート１１は本加熱部１０２、テールヒート部１０３のみにまたがるように設置した点である。
【００６０】
即ち、本参考例１では、プリヒート工程を省略し、本加熱部１０２、及びテールヒート部１０３の働きにより接合部にかかる応力緩和を実現するものである。ＩＣチップ１や基板３の仕様などによっては、これで十分接合部の信頼性を確保可能な場合がある。また、ヒートプレート１１が小さくなり、温度の制御性を向上させることが出来る。
【００６１】
また、同じような大きさのヒートプレート１１を、１サイクル分左側のプリヒート部と本加熱部１０２にまたがるように設置して、テールヒート工程を省略する場合や、プリヒート側に１サイクル分移動し、本加熱下部にはヒータプレート１１を設置しないで、より長時間のテールヒートを行う場合、等、ヒータープレート１１の位置は、プリヒートまたはテールヒートが実現できる位置であれば、どの位置に設置しても、どの工程にまたがっても構わない。
【実施例３】
【００６２】
次に、本発明に係る電子装置の製造方法の実施例３を図３を参照して説明する。ここで、実施例３は、参考例としての実施形態であり、以下では便宜上参考例２と称する。なお、参考例２において実施例１と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。参考例２の実施例１との異なる点は、実施例１では、ヒートプレート６が、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３をまたがって一体に設置されていたのに対し、参考例２ではヒートプレート２１、２２、２３が、それぞれ、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３に個別に設置されている点である。
【００６３】
本参考例２によれば、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３で、それぞれの工程に対して、最適な温度、位置、大きさにすることにより、より効果的な応力緩和などが可能となる。また、ヒートプレートはプリヒートまたはテールヒートが実現できる位置に一つ以上設置してあれば、本加熱工程を省略したり、プリヒート側またはテールヒート側へ複数個設置したりすることも可能となる。エアヒート４を省略して、ヒートプレート２２を高めの温度に設定し、ヒートプレート２２からの熱の供給で本加熱を実施する場合も想定できる。
【実施例４】
【００６４】
次に、本発明に係る電子装置の製造方法の実施例４を図４を参照して説明する。ここで、実施例４は、参考例としての実施形態であり、以下では便宜上参考例３と称する。なお、参考例３において実施例１と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。参考例３の実施例１との異なる点は、各工程の加熱方法である。
【００６５】
即ち、ヒートプレートは設置せずに、プリヒート部１０１においては、赤外ランプ３１をＩＣチップ１の上方に設置し熱線３２を照射することによって加熱し、本加熱部１０２においては熱圧着ヘッド３３がＩＣ上面に接触することにより加熱を行い、テールヒート部１０３においては、エアヒータ４を基板下側に設置し基板下面に熱風をあてることによって加熱する。それぞれの加熱条件は最適になるように調整し、応力緩和効果を発揮させる。これらの加熱手段は、本実施例で紹介していない方法を含めて、プリヒート部１０１、本加熱部１０２・テールヒート部１０３のどの工程に設置しても構わない。また同じ工程で複数の加熱手段を併用しても構わない。
【実施例５】
【００６６】
次に、本発明に係る電子装置の製造方法の実施例５を図５を参照して説明する。ここで、実施例５は、参考例としての実施形態であり、以下では便宜上参考例４と称する。なお、参考例４において実施例１と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。参考例４の実施例１との異なる点は、まず、メンテナンス、休憩、トラブル発生等の何らかの原因により製造装置の搬送が停止した状態になっていて、ヒートプレート６がエスケープ方向Ｂに移動し、基板３と距離が離れている点と、エアヒータ４から、熱風がＩＣチップ１にあたっていない点である。
【００６７】
即ち、製造装置の搬送が停止した状態で、ヒートプレート６が基板に近接した状態のままであると、長時間ヒートプレート６の熱が基板３、ＩＣチップ１、バンプ２に供給され、例えば、プリヒート部でフラックスが劣化し、粘着性や活性力の低下する、等の問題が発生する場合がある。そこで、装置の搬送が停止した場合、熱が基板３、ＩＣチップ１、バンプ２に供給されないように制御することによりこの問題を回避出来る。
【実施例６】
【００６８】
次に、本発明に係る電子装置の製造方法の実施例６を図６を参照して説明する。なお、実施例６において実施例１と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。実施例６と実施例１との異なる点は、各工程間の移動距離が２倍になり、各工程が終了すると搬送順Ｃに従って移動する点と、ここでは各工程に関与しないＩＣチップ４１の下面部はヒートプレート６の切り欠き部４３になり、プリヒート部１０１、本加熱部１０２、テールヒート部１０３はそれぞれ、ヒートプレート６の突起部４２が基板３と近接するようになっていて、かつ、テールヒート部４３の突起部４２には左上側に面取りがされている点、である。
【００６９】
生産性を向上するために、同一ライン上に接合工程を２箇所設けた場合には、１個飛ばしで搬送を行うことになる。このときに、図１のような平らなヒートプレートを設置すると、一方の接合工程には関係のないＩＣ（ここでＩＣチップ４１）にも熱が伝わってしまい、例えば、後から接合工程を行うＩＣの接合部のフラックスの劣化や、熱履歴による特性や信頼性への影響がでる、等の問題がある。そこで、ＩＣチップ４１の下に切り欠き部を設けることにより、この問題を回避出来る。また、搬送時に基板の段差や切り欠き部（図示されていない）などが突起部４２の角に引っかかる問題もあるが、突起部４２の特に先に基板と接触する側の角を面取り部４４を設置することにより、引っかかりを無くす、または減少させることが出来る。ここでは、テールヒート部のみに面取り部４４を設けたが、他の工程の突起部に設けてもよい。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の組み合わせや変更を加えることが可能である。
【００７１】
例えば、電子部品は、ＩＣチップ以外にもＰＺＴ、水晶、ＳＡＷデバイス、センサ、発光素子、冷却素子、等でも構わない。バンプは、半田の場合は、Sn-Ag系、以外にもSn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Zn系、Sn-Bi系、Sn-In系、Sn-Sb系、Sn-Pb系、Au-Sn系、等でも構わない。半田以外の場合も、金以外にも、銅、銀、ニッケル、アルミ、等でも構わない。
【００７２】
基板は、搬送形態としてはテープ状のもの以外にも、固片を単独またはキャリアなどに乗せて搬送したり、短冊形状にラインまたは面付けする形態でも構わない。基材としてはポリイミド以外にも、ＰＥＴ、液晶ポリマー、ガラスエポキシ、セラミック、シリコン、窒化アルミ、等で、フレキシブルでもリジッドでも構わない。配線は銅以外にも、銀、金、アルミ、ニッケル等でも構わない。電極部の表面処理は、ＡｕとＳｎ以外にも半田、銀、などをメッキまたはスパッタ、蒸着などで形成しても構わない。
【００７３】
ヒートプレートは、セラッミク以外にも、加熱・冷却曲線をコントロールするために任意の材料から最適な熱伝導係数、熱伝達係数を持ったものを選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例１である。
【図２】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例２である。
【図３】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例３である。
【図４】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例４である
【図５】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例５である。
【図６】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例６である。
【図７】本発明に係る電子装置の製造方法の実施例１、及び従来の電子装置の製造方法、における温度プロファイルを示すグラフである。
【図８】従来の電子装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
Ａ    搬送方向
Ｂ    エスケープ方向
Ｃ    搬送順
Ｘ    時間
Ｙ    温度
Ｔ１  常温
Ｔ２  プリヒート温度
Ｔ３  本加熱温度
Ｔ４  テールヒート温度
Ｔ５  バンプ融点
ｔ１  プリヒート開始時間
ｔ２  本加熱開始時間
ｔ３  本加熱終了時間
ｔ４  テールヒート終了時間
１、４１    ＩＣチップ
２    バンプ
３    基板
４    エアヒータ
５    熱風
６、１１、２１、２２、２３    ヒートプレート
３１  赤外線ランプ
３２  熱線
３３  熱圧着ヘッド
４２  突起部
４３  切り欠き部
４４  面取り部
５１  本発明の接合部付近のプロファイル
５２  従来の接合部付近のプロファイル
５３  本発明の基板周辺部のプロファイル
５４  従来の基板周辺部のプロファイル
６１  ＩＣ電極
６２  基板電極
６３  ＩＣクラック
６４  接合部クラック
６５  基板クラック
１０１  プリヒート部
１０２  本加熱部
１０３  テールヒート部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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