(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に設けられた金属バンプを樹脂基板に設けられた電極に金属接合することにより電子部品を樹脂基板に実装する電子部品実装方法であって、前記樹脂基板の上面に補強樹脂を供給する樹脂供給工程と、この補強樹脂に対して前記電子部品を下降させ前記金属バンプを補強樹脂を介して樹脂基板の電極に着地させる部品搭載工程と、前記金属バンプと前記樹脂基板の電極との接触面における金属拡散によって接合を行うことにより前記金属バンプと前記樹脂基板の電極とを金属接合する接合工程と、接合工程後の樹脂基板を加熱することにより前記補強樹脂を熱硬化させる熱硬化工程とを含み、前記接合工程における金属接合が超音波接合によって行われ、前記熱硬化工程において前記樹脂基板の材質のガラス転移温度以下で加熱するものであり、且つ前記熱硬化工程において、加熱手段を備えた圧着ツールを当接させることによって前記電子部品を樹脂基板に対して加圧しながら加熱を行うことを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を樹脂基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップなど半導体素子に接続用電極である金属バンプが設けられた電子部品の実装方法として、金属バンプを樹脂基板の電極に超音波接合などによって金属接合する方法が用いられている。この実装方法において、金属バンプと樹脂基板との金属接合部を補強する目的で電子部品と樹脂基板との間に補強樹脂部を設けることが行われる。
【０００３】
この補強樹脂部の形成の方法として、電子部品の搭載に先立って実装位置に予め液状の補強用樹脂を塗布する方法が用いられている。この方法は、樹脂基板上に塗布された補強樹脂の上から電子部品を搭載し、金属バンプと電極との金属接合を行った後に、補強樹脂を熱硬化させるものである。この方法によれば、電子部品を樹脂基板に搭載した後に電子部品と樹脂基板との隙間に補強用樹脂を注入する方法と比較して、工程の簡略化が図れコスト低減ができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記補強用樹脂を予め塗布する方法では、金属接合後に補強樹脂を熱硬化させる過程において、硬化温度から常温に戻るまでの熱収縮によって補強樹脂と樹脂基板との間に熱応力が発生する。そしてこの熱応力は金属バンプと電極との金属接合部に集中的に作用することから、金属接合部の破断の原因となる場合がある。このように、補強樹脂を予め塗布した後に電子部品を搭載する従来の電子部品実装方法では、接合不良を生じやすく製品歩留まりを低下させるとともに、信頼性を確保することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、電子部品の接続用電極と樹脂基板の電極との金属接合において、接合不良を低減することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、電子部品に設けられた金属バンプを樹脂基板に設けられた電極に金属接合することにより電子部品を樹脂基板に実装する電子部品実装方法であって、前記樹脂基板の上面に補強樹脂を供給する樹脂供給工程と、この補強樹脂に対して前記電子部品を下降させ前記金属バンプを補強樹脂を介して樹脂基板の電極に着地させる部品搭載工程と、前記金属バンプと前記樹脂基板の電極との接触面における金属拡散によって接合を行うことにより前記金属バンプと前記樹脂基板の電極とを金属接合する接合工程と、接合工程後の樹脂基板を加熱することにより前記補強樹脂を熱硬化させる熱硬化工程とを含み、前記接合工程における金属接合が超音波接合によって行われ、前記熱硬化工程において前記樹脂基板の材質のガラス転移温度以下で加熱するものであり、且つ前記熱硬化工程において、加熱手段を備えた圧着ツールを当接させることによって前記電子部品を樹脂基板に対して加圧しながら加熱を行う。
【０００８】
本発明によれば、接続用電極と樹脂基板の電極とを金属接合する接合工程後の樹脂基板を加熱して補強樹脂を熱硬化させる加熱工程において、樹脂基板の材質のガラス転移温度以下で加熱することにより、金属接合部に生じる熱応力を低下させて金属接合部の破断による接合不良を低減することができる。
【０００９】
【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、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方法の対象となる樹脂基板の熱膨張係数を示すグラフである。
【００１０】
まず図１、図２を参照して、電子部品実装方法について説明する。この電子部品実装方法は、電子部品に設けられた接続用電極である金属バンプを樹脂基板の電極に超音波接合によって金属接合することにより、この電子部品を樹脂基板に実装するものである。
【００１１】
図１（ａ）において、樹脂基板１の上面には電極２が形成されている。樹脂基板１の上面には、補強樹脂４が供給され、図１（ｂ）に示すように、樹脂基板１の上面にディスペンサ３によって補強樹脂４が電極２を覆って全面に塗布される（樹脂供給工程）。補強樹脂４は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする基剤に、微細な固体粒子であるフィラー成分を含有させたものである。これにより図１（ｃ）に示すように、樹脂基板１の上面には、補強樹脂４の樹脂層が形成される。
【００１２】
次に樹脂基板１には電子部品が搭載される。図２（ａ）に示すように、下面に接続用電極である金属バンプ６が形成された電子部品５を超音波ツール７に保持させ、この超音波ツール７を補強樹脂４の樹脂層が形成された樹脂基板１上に移動させ、金属バンプ６を電極２に位置合わせする。そして、補強樹脂４に対して電子部品５を下降させ、金属バンプ６を補強樹脂４を介して樹脂基板１の電極２に着地させる（部品搭載工程）。
【００１３】
次いで図２（ｂ）に示すように、超音波ツール７によって電子部品５に押圧荷重を作用させるとともに超音波振動を印加する。これにより、金属バンプ６の下端面を電極２の表面に金属接合する（接合工程）。このように、金属接合は超音波接合によって行う。
【００１４】
この後、電子部品５が超音波による金属接合により仮圧着された樹脂基板１は、加熱工程に送られる（図２（ｃ）参照）。すなわち、加熱工程は部品搭載工程または接合工程を行う設備とは別の設備で行われる。これにより、複数の電子部品５を一括して加熱することができ、比較的長時間を要する加熱工程を効率よく行うことができる。ここでは、樹脂基板１は加熱手段を備えた加熱ステージ９上に載置される。次いで樹脂基板１に仮圧着された状態の電子部品５の上面に、加熱手段を備えた圧着ツール８を当接させる。そして電子部品５を樹脂基板１に対して所定の押圧荷重Ｆで加圧するとともに圧着ツール８によって電子部品５を加熱し、補強樹脂４を熱硬化させる（熱硬化工程）。
【００１５】
この熱硬化工程においては、加熱ステージ９の設定温度は、樹脂基板１の材質のガラス転移温度以下に設定する。例えば、ガラスエポキシ樹脂を材質とする樹脂基板の場合であれば、約１２０℃の加熱温度に設定する。また、圧着ツール８の加熱温度は、熱の伝達ロスを考慮して約２００℃程度に設定する。このような加熱温度設定とすることにより、以下に説明するような優れた効果を得る。
【００１６】
樹脂基板に用いられるエポキシやポリイミドなどの樹脂材質の熱膨張係数は、ガラス転移温度を境にして大きく変化するという特性がある（図３参照）。図３において、グラフの縦軸は熱膨張係数、横軸は温度である。図３に示すように、ガラス転移温度Ｔｇよりも低い温度範囲では熱膨張係数は比較的低く（α１参照）、ガラス転移温度Ｔｇを超えると熱膨張係数が急増する（α２参照）。このため、熱硬化工程における加熱温度をガラス転移温度Ｔｇよりも低く設定することにより、樹脂基板の熱硬化工程における熱膨張量を極力小さく抑制することができる。
【００１７】
したがって、熱硬化温度から常温まで冷却する過程における熱収縮量も小さくなり、熱収縮過程において金属バンプ６と電極２との金属接合部に作用する熱応力を低く抑えることができ、熱応力に起因して金属接合部に発生する破断などの不具合を減少させることができる。
【００１８】
なお、熱硬化工程においては電子部品５を樹脂基板１に対して加圧することにより、補強樹脂４の上下方向の伸びを抑制しながら熱硬化させることができることから、本実施の形態に示すように加圧下で熱硬化を行うことが望ましい。加圧の方法としては、本実施の形態に示すように圧着ツール８によって機械的に押圧荷重Ｆを作用させてもよく、また加圧用のウエイトを電子部品５の上面に載置した状態で加熱を行うようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、接続用電極と樹脂基板の電極とを金属接合する接合工程後の樹脂基板を加熱して補強樹脂を熱硬化させる加熱工程において、樹脂基板の材質のガラス転移温度以下で加熱するようにしたので、金属接合部に生じる熱応力を低下させて金属接合部の破断による接合不良を低減することができる。
【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工程説明図
【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方法の対象となる樹脂基板の熱膨張係数を示すグラフ
【符号の説明】
１  樹脂基板
２  電極
４  補強樹脂
５  電子部品
６  金属バンプ
８  圧着ツール
９  加熱ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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