CN104603922A - 部件安装结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明的部件安装结构体含有具有多个第1电极的第1对象物、具有多个第2电极的作为电子部件的第2对象物、分别接合多个第1电极和对应的多个第2电极的接合部、和树脂加强部。接合部具有含有第1金属及树脂粒子中的至少一方的第1芯部、以及第1金属与低熔点的第2金属的金属间化合物层。树脂加强部在第1电极与第2电极之间的空间的以外部分中，含有包含芯部和金属间化合物的粒状物。该部分中的粒状物的含量为0.1～10体积％。

Description

部件安装结构体
技术领域
本发明涉及含有第1对象物和作为电子部件的第2对象物的部件安装结构体。
背景技术
以往，在将半导体芯片等电子部件与电路基板等基板连接而构成的部件安装结构体中，通过对各个电极彼此间进行软钎料接合，将电子部件和电路基板电连接及机械连接。但是，软钎料接合以电极彼此的电连接为主要目的，机械接合强度例如与焊接等相比比较低。因此，通过向电子部件与电路基板之间供给含有热固化性树脂的粘接剂，形成树脂加强部，由此加强软钎料接合部。
而且，在此种情况下，还向电子部件和电路基板的对应的电极间供给通过将软钎料的粉末混入粘接剂中而得到的焊膏(以下称为软钎料-树脂混合物)(例如参照专利文献1)。由此，可同时进行电极彼此的软钎料接合和利用粘接剂进行的软钎料接合部的树脂加强。这里，在专利文献1中，通过将软钎料粉末的熔化温度设定在比热固化性树脂的玻璃转变温度低的温度来抑制作用于树脂加强部与电子部件或电路基板的接合面之间的热应力。
可是，如专利文献1所述，如果在电极端子的接合中使用熔点比较低的软钎料，则在将电子部件接合在电路基板上后、进一步进行软熔工序等再加热工序的情况下，软钎料接合部容易再熔化。因此，有时电子部件与电路基板之间的连接可靠性降低。
为避免此问题，在专利文献2中，提出了通过在上述的软钎料-树脂混合物中混入Cu粒子等高熔点的金属粒子而生成软钎料和Cu的金属间化合物，由此提高软钎料接合部的再熔化温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-69316号公报
专利文献2：日本特开2002-261105号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，为了通过上述这样的软钎料和Cu的金属间化合物的生成来充分提高软钎料接合部的再熔化温度，需要增大Cu粒子和软钎料的接触面积，因此，需要在软钎料-树脂混合物中含有比较大量的Cu粒子。
如图17所示，在通过热压接来接合电子部件12A的电极16A与对应的电路基板14A的电极18A的情况下，以使对应电极彼此接触的方式用规定的压力将电子部件和电路基板相互压紧。所以，在利用热压接进行的软钎料接合中，在电极间收容软钎料48熔化而成的熔融软钎料49的空间减小。因此，如果在软钎料-树脂混合物中含有Cu粒子46，则从电极间的空间溢出的熔融软钎料49沿Cu粒子46传播，有时润湿扩展到邻接的电极。其结果是，在邻接的电极彼此间的距离小的情况下，在这些电极间发生短路，使电子部件和电路基板的连接可靠性下降。
因此，本发明的目的是提供一种部件安装结构体，其即使在使用熔点比较低的软钎料通过热压接法来接合电子部件和电路基板的电极彼此的情况下，也能够形成再熔化温度充分高的接合部，而且能够防止邻接的电极彼此的短路，能够提高电子部件与电路基板的连接可靠性。
用于解决课题的手段
本发明的部件安装结构体，其中，含有：
具有多个第1电极的第1对象物、
具有与所述多个第1电极各自对应的第2电极的作为电子部件的第2对象物、
将所述第1电极和对应的所述第2电极接合的接合部、
将所述接合部的至少一部分被覆的树脂加强部；
所述接合部具有第1芯部以及第1金属间化合物层，所述第1芯部含有第1金属及树脂粒子中的至少一方，所述第1金属间化合物层被覆所述第1芯部的表面，而且含有所述第1金属与熔点比所述第1金属低的第2金属的金属间化合物；
所述树脂加强部具有存在于所述第1电极与所述第2电极之间的空间内的第1部分、和除其以外的第2部分；
所述第2部分含有粒状物，所述粒状物含有第2芯部和第2金属间化合物层，所述第2芯部含有所述第1金属及所述树脂粒子中的至少一方，所述第2金属间化合物层含有所述第1金属与所述第2金属的金属间化合物；
所述第2部分中的所述粒状物的含量为0.1～10体积％。
发明效果
根据本发明，即使在使用熔点比较低的软钎料通过热压接法来接合电子部件和电路基板的电极彼此、从而形成部件安装结构体的情况下，也能够形成再熔化温度充分高的接合部，而且能够防止邻接的电极彼此的短路，能够提高电子部件和电路基板的连接可靠性。
尽管在附加权利要求书中描述了本发明的新特征，但是从下面结合附图的详细描述，将更好地理解本发明的构成和内容的两方面，以及本发明的其它目的和特征。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的部件安装系统的概略构成的框图。
图2是表示通过本发明的部件安装系统及部件安装方法制造的部件安装结构体的一个例子的剖视图。
图3是表示即将通过热压接-加热单元或热压接单元实施热压接处理之前的状态的局部剖视图。
图4是表示软钎料-树脂混合物中所含的粒状物的结构的剖视图。
图5是表示通过混合物供给单元向基板电极供给软钎料-树脂混合物的状态的局部剖视图。
图6是表示通过热压接-加热单元或热压接单元开始热压接处理的状态的局部剖视图。
图7是将图6的主要部分放大的局部剖视图。
图8是表示在图7的状态后软钎料层发生熔化的状态的局部剖视图。
图9是表示在图8的状态后生成了金属间化合物的状态的局部剖视图。
图10A是表示在图9的状态后，熔融软钎料固化而完成了接合部的形成的状态的局部剖视图。
图10B是表示图10A的状态中的树脂加强部的其它部分的状态的局部剖视图。
图11A是本发明的另一实施方式所涉及的部件安装结构体的主要部分的局部剖视图。
图11B是表示图11A的部件安装结构体的制造中使用的软钎料-树脂混合物中所含的粒状物的结构的剖视图。
图12是本发明的又一实施方式所涉及的部件安装结构体的主要部分放大的局部剖视图。
图13是将与图12的部件安装结构体对应的以往例的部件安装结构体的制造途中的一部分放大的局部剖视图。
图14是表示本发明的部件安装结构体的制造中使用的部件安装系统的另一个例子的概略构成的框图。
图15是表示图14的部件安装系统的后加热单元的一个例子的局部剖视图。
图16是表示图14的部件安装系统的后加热单元的另一个例子的局部剖视图。
图17是用于说明通过以往的部件安装系统及部件安装方法制造的以往的部件安装结构体的问题点的、将以往的部件安装结构体的一部分放大地表示的局部剖视图。
图18是用于说明通过以往的部件安装系统及部件安装方法制造的以往的部件安装结构体的其它问题点的、将以往的部件安装结构体的一部分放大地表示的局部剖视图。
具体实施方式
本发明涉及部件安装结构体，其含有具有多个第1电极的第1对象物、具有与多个第1电极各自对应的第2电极且作为电子部件的第2对象物、接合第1电极和对应的第2电极的接合部、被覆接合部中的至少一部分的树脂加强部。
接合部具有含有第1金属及树脂粒子中的至少一方的第1芯部、以及第1金属间化合物层，该第1金属间化合物层被覆第1芯部的表面，而且含有第1金属与熔点比第1金属低的第2金属的金属间化合物。树脂加强部具有存在于第1电极与第2电极之间的空间中的第1部分、和除其以外的第2部分。第2部分包含粒状物，该粒状物包含第2芯部和第2金属间化合物层，该第2芯部含有第1金属及树脂粒子中的至少一方，该第2金属间化合物层含有第1金属与第2金属的金属间化合物。而且，第2部分中的粒状物的含量为0.1～10体积％，更优选为0.1～5体积％。电子部件例如包含IC芯片(裸芯片)、封装件(package)、电子部件模件及芯片部件等各种电子部件。
具有上述这样的构成的本发明的部件安装结构体可通过以下的部件安装方法进行制造。
例如，是包含以下工序的部件安装方法，即：(a)准备具有多个第1电极的第1对象物的工序；(b)准备具有与多个第1电极各自对应的第2电极且作为电子部件的第2对象物的工序；(c)将软钎料-树脂混合物供给至第1电极的工序，该软钎料-树脂混合物按以下构成，即含有粒状物前体和热固化性树脂，粒状物前体具有含有第1金属或第1金属及树脂粒子的芯部(第3芯部)和被覆该芯部的表面且含有熔点比第1金属低的第2金属的软钎料层(第3软钎料层)，第1金属与软钎料层接触，第1金属和第2金属形成金属间化合物；(d)将第2对象物以多个第2电极经由软钎料-树脂混合物分别落在对应的第1电极上的方式搭载在第1对象物上的工序；(e)通过对多个第2电极和对应的第1电极进行热压接，形成含有第1金属及第2金属的接合部的工序；(f)通过对接合部进行加热，在接合部通过第1金属和第2金属的相互扩散而促进金属间化合物的生成、同时使热固化性树脂固化的工序。
这里，软钎料-树脂混合物也可以是膏状或半固化状(B阶)及膜状。此外，第1金属间化合物层及第2金属间化合物层可通过对第1电极和第2电极进行热压接时的加热或用于促进接合部中的金属间化合物的生成的加热来生成。另外，通过将软钎料-树脂混合物中所含的粒状物前体的含量规定为0.1～10体积％，还可将树脂加强部的第2部分中的粒状物的含量规定为0.1～10体积％。因为软钎料-树脂混合物的体积在第1对象物和第2对象物的接合前后几乎没有变化。
或者，具有上述这样的构成的本发明的部件安装结构体可通过以下的部件安装系统进行制造。
其一个例子是具有以下构成的部件安装系统，即具有：保持单元，用于保持具有多个第1电极的第1对象物；混合物供给单元，用于将软钎料-树脂混合物供给至第1电极，该软钎料-树脂混合物按以下构成，即含有粒状物前体和热固化性树脂，粒状物前体具有含有第1金属或第1金属及树脂粒子的芯部(第3芯部)和被覆该芯部的表面且含有熔点比第1金属低的第2金属的软钎料层(第3软钎料层)，第1金属与软钎料层接触，第1金属和第2金属形成金属间化合物；搭载单元，用于保持具有与多个第1电极各自对应的第2电极且作为电子部件的第2对象物，以将多个第2电极经由软钎料-树脂混合物分别落在对应的第1电极上的方式，将第2对象物搭载在第1对象物上，搭载单元通过将第2对象物朝向第1对象物压紧，同时对第2对象物进行加热，由此对第2电极和对应的第1电极进行热压接，形成包含第1金属及第2金属的接合部，通过进一步对接合部进行加热，在接合部通过第1金属和第2金属的相互扩散而促进金属间化合物的生成，且使热固化性树脂固化。
另一个例子是具有以下构成的部件安装系统，即具有：保持单元，用于保持具有多个第1电极的第1对象物；混合物供给单元，用于将软钎料-树脂混合物供给至第1电极，该软钎料-树脂混合物按以下构成，即含有粒状物前体和热固化性树脂，粒状物前体具有含有第1金属或第1金属及树脂粒子的芯部(第3芯部)和被覆该芯部的表面且含有熔点比第1金属低的第2金属的软钎料层(第3软钎料层)，第1金属与软钎料层接触，第1金属和第2金属形成金属间化合物；搭载单元，用于保持具有与多个第1电极各自对应的第2电极且作为电子部件的第2对象物，以将多个第2电极经由软钎料-树脂混合物分别落在对应的第1电极上的方式，将第2对象物搭载在第1对象物上，通过将第2对象物朝向第1对象物压紧，同时对第2对象物进行加热，由此对多个第2电极和对应的第1电极进行热压接，形成包含第1金属及第2金属的接合部；后加热单元，通过以收纳或保持被搭载在第1对象物上的第2对象物的状态，进一步对接合部进行加热，在接合部通过第1金属和第2金属的相互扩散而促进金属间化合物的生成，且使热固化性树脂固化。
在以上这样的部件安装方法及部件安装系统中，软钎料-树脂混合物中所含的粒状物前体具有含有第1金属的芯部(第3芯部)和以与第1金属接触的状态被覆芯部的表面且含有第2金属(软钎料或软钎料合金)的软钎料层(第3软钎料层)(参照图4及图11B)。其结果是，例如通过在芯部的表面配置第1金属，能够增大第1金属和第2金属的接触面积，能够增加接合部中的熔点较高的第1金属与第2金属的金属间化合物的生成量。由此，能够容易将接合部的再熔化温度与原先的第2金属的熔点相比提高，能够提高电子部件和基板的连接可靠性。
以上的结果表明，例如如图17所示，与软钎料-树脂混合物中只含第1金属的粒子(46)时相比较，通过生成足够量的金属间化合物，能够减小将接合部的再熔化温度提高到所希望的温度所需的第1金属的粒子的含量。其结果是，能够防止从对应的电极间的空间中溢出的熔融软钎料(49)沿着大量存在的第1金属的粒子(46)传播，在邻接的电极间润湿扩展。所以，能够防止在邻接的电极间发生短路，能够提高电子部件和基板的连接可靠性。
另外，由于软钎料也以含在位于粒状物前体的表面的软钎料层中的状态供给，所以能够将其供给量控制在所需的充分量。而且，由于粒状物前体的芯部含有熔点较高的第1金属，所以能以夹在中间的粒状物前体的芯部的原形大致保持的状态将对应电极相互进行热压接。其结果是，由于以确保一定间隔的状态对对应电极相互进行热压接，所以能够抑制从对应电极间的空间中溢出的熔融软钎料的量。因此，能够更有效地防止在邻接的电极间发生短路。
另外，树脂加强部的第2部分中的粒状物的含量为0.1～10体积％，通过将其下限设定在0.1体积％，可将软钎料-树脂混合物中的粒状物的含量的下限也设定在0.1体积％。由此，能够抑制导通不良的发生。另一方面，通过将粒状物前体的含量的上限设定在10体积％，能够有效地抑制邻接的电极间的短路。
如以上说明，在本发明的部件安装结构体中，由于接合部含有再熔化温度比原先的软钎料即第2金属的熔点高的金属间化合物的层，所以能够防止在对部件安装结构体进一步进行加热时破坏接合部，能够提高电子部件和基板的连接可靠性。另外，由于将粒状物的含量设定在0.1～10体积％的范围，所以能够防止导通不良的发生和在邻接的电极间发生短路，能够提高电子部件和基板的连接可靠性。
从以上的说明弄清楚，在本发明中，粒状物的芯部(第2芯部)可具有主要只含第1金属的第1形态、含有树脂粒子和第1金属双方的第2形态和只含有树脂粒子的第3形态。第1形态的粒状物的芯部有代表性地在粒状物前体的芯部主要只含第1金属时形成。第2形态及第3形态的粒状物的芯部有代表性地在粒状物前体的芯部含有树脂粒子和被覆其表面的第1金属的层时形成。再者，在第3形态的粒状物的芯部中，粒状物前体的芯部中所含的第1金属完全变化为金属间化合物，因此粒状物的芯部中不残留第1金属。
也就是说，接合部有时具有被覆第1金属间化合物层的表面且含有第2金属的第1软钎料层。粒状物有时具有被覆第2金属间化合物层的表面且含有第2金属的第2软钎料层。第1金属有时介于树脂粒子与第1软钎料层之间。以及第1金属有时介于树脂粒子与第2软钎料层之间。
另外，通过在粒状物前体的芯部(第3芯部)中含有树脂粒子，在对对应电极相互进行热压接时，不易压坏芯部。由此，容易在对应电极间确保所希望的间隔，例如，容易确保如设计那样的信号的送电线路长度。另外，通过使用廉价的材料作为树脂粒子，能够降低成本。此时，粒状物前体的芯部在芯部的中心具有树脂粒子，优选第1金属的层被覆该树脂粒子的全部表面。由此，即使减少第1金属的含量，也能够最大限度地增大第1金属与软钎料层的接触面积，因此容易充分提高接合部的再熔化温度。再者，在粒状物前体的芯部，不需要用第1金属的层被覆树脂粒子的全部表面，树脂粒子的表面的一部分也可以直接与软钎料层接触。
粒状物的平均粒径(体积粒度分布中的累积体积为50％时的粒径，以下相同)及粒状物前体的平均粒径优选为2～100μm，粒状物前体的软钎料层(第3软钎料层)的厚度优选为0.1～10μm。只要粒状物前体的平均粒径及软钎料层的厚度在此范围，软钎料层的厚度就比较薄，因此容易将接合部中所含的几乎全部软钎料形成为金属间化合物。其结果是，容易充分提高接合部的再熔化温度。此外，由于容易在对应电极间确保一定以上的间隔，同时抑制软钎料的供给量，因此能够更有效地防止在邻接的电极间发生短路。
这里，第1金属优选含有Cu。也就是说，第1金属也可以是Cu合金，其熔点优选为1000℃以上。另一方面，第2金属是形成软钎料的合金，优选含有选自Sn、Pb、Ag、Zn、Bi、In、Cu及Sb之中的至少1种。第2金属的熔点优选为110～240℃。热压接时的加热温度优选为60～250℃。热压接时的更优选的加热温度为120～250℃。
在本发明的其它方式中，树脂加强部进一步含有平均粒径比粒状物小的二氧化硅(SiO2)及氧化铝等无机填料。例如通过在软钎料-树脂混合物中含有无机填料，能够形成含有无机填料的树脂加强部。由此，能够减小树脂加强部的热膨胀系数，另一方面提高弹性模量。所以，在对部件安装结构体施加将部件安装结构体加热后进行冷却这样的热循环的情况下，或对树脂加强部施加电子部件的落下导致的冲击的情况下，能够抑制在树脂加强部产生裂纹等树脂加强部的劣化。其结果是，能够提高接合部对热循环的耐受性及耐冲击性。此外，因能够降低树脂加强部的吸湿率，因而能够防止电极及布线的腐蚀。
作为本发明的部件安装结构体，第1对象物及第2对象物都可以含有挠性基板，也可以是第2对象物含有挠性基板，第1对象物含有刚性基板，也可以是第2对象物含有半导体芯片，第1对象物含有挠性基板或刚性基板，也可以是第1对象物及第2对象物都含有半导体芯片。
(实施方式1)
图1通过框图示出用于制造本发明的一个实施方式所涉及的部件安装结构体的电子部件安装系统的一个例子的安装生产线。图2通过剖视图示出本发明的一个实施方式所涉及的部件安装结构体。
图1的生产线10是用于将电子部件(第2对象物)安装在电子设备的电路基板等基板(第1对象物的一个例子)上的系统。基板可以是刚性基板，也可以是挠性基板。无论在基板为刚性基板时，还是为挠性基板时，都能够以1个1个独立的状态或使多个基板一体化的状态，在生产线10的各单元之间输送基板。例如在基板为挠性基板的情况下，能够1个1个独立地载置在例如载置台上，或以包含多个基板的带状的原料的原状在生产线10的各单元之间输送。例如通过使用链齿轮，可在生产线10的各单元之间输送包含多个基板的带状的原料。
另一方面，电子部件可以是半导体芯片(裸芯片)，也可以是将半导体芯片等搭载在挠性基板或刚性基板上而成的封装件或模件。此外，电子部件也可以是无源元件等芯片部件。
图示例的生产线10是用于将挠性基板上搭载有半导体芯片等的模件即电子部件12安装在电子设备的电路基板即刚性或挠性的基板14上的生产线。更具体地讲，生产线10具备基板供给单元1、混合物供给单元2、包含电子部件供给装置6的热压接-加热单元3及结构体回收单元4。
基板供给单元1将基板14供给至生产线。混合物供给单元2将软钎料-树脂混合物供给至基板14的电极即凸缘电极18。热压接-加热单元3通过热压接，以接合由电子部件供给装置6供给的电子部件12的多个部件电极16与基板14的对应的多个凸缘电极18的方式形成接合部17(热压接处理)。此外，热压接-加热单元3以促进接合部17的再熔化温度的上升为目的，对接合部17进行加热(促进熔点迁移的处理)。此时，通过热压接-加热单元3同时对软钎料-树脂混合物进行加热，以加强接合部17的方式形成树脂加强部29(树脂固化处理)。结构体回收单元4对在基板14上安装有电子部件12的部件安装结构体进行回收。
关于混合物供给单元2及热压接-加热单元3，在具体的装置中，能够作为器件接合器(模接合器或倒装片接合器)5进行一体化。此外，在生产线10中配设有用于在各单元间输送基板14的传送带8。
生产线10可以是将基板14载置在载置台上、通过传送带8在各单元间输送基板的载置输送方式的表面安装生产线。能够用耐热胶带将基板14固定在载置台上。或者，也可通过将微粘式的粘着材料涂布在载置台的与基板14对置的面上来固定基板14。在此种情况下，由于基板14的背面整体被固定在载置台上，所以即使在基板14为挠性基板的情况下，也能够降低由基板14的弯曲等导致的高度的偏差。再者，如果是刚性基板，则也能不使用载置台地将基板14直接载置在传送带8上。
在基板供给单元1中，例如，能够使用料斗式的基板装载器，在结构体回收单元4中，例如，能够使用料斗式的基板卸载器。在带状的原料中包含多个基板14的情况下，在基板供给单元1中能够具有开卷辊，在结构体回收单元4中能够具有卷取辊。
在混合物供给单元2中，能够具有未图示的涂布头、将软钎料-树脂混合物供给至涂布头的分配器、基板识别照相机和控制装置，该涂布头用于例如如果软钎料-树脂混合物为膏状，就可通过喷嘴等将软钎料-树脂混合物涂布地供给至基板14的多个凸缘电极18上。控制装置控制涂布头的移动及工作、以及分配器的工作。此外，在控制装置中可具有对基板识别照相机的拍摄图像进行处理的图像处理装置。或者，在混合物供给单元2中，也能够取代涂布头而具有丝网印刷装置及喷墨涂布装置等。通过这些印刷装置，也能够向基板14的多个凸缘电极18供给软钎料-树脂混合物。
在将软钎料-树脂混合物形成为膜状的情况下，通过吸附喷嘴等从隔膜(剥离纸)上拾取软钎料-树脂混合物，或通过热压接将软钎料-树脂混合物从隔膜转印到基板上的搭载区域AR1(参照图5)上，从而能够将软钎料-树脂混合物供给至基板14的多个凸缘电极18。在软钎料-树脂混合物为后述的B阶的情况下，也能够通过将软钎料-树脂混合物溶于溶剂中，然后在将溶解液预先印刷或涂布在搭载区域AR1上后，通过加热处理将软钎料-树脂混合物供给至基板14的多个凸缘电极18。
在电子部件供给装置6中，能够具有带式送料器、散装式送料器及盘式送料器等。此时，如果电子部件12为模件或LGA封装件，可利用盘式送料器供给电子部件12。或者，如果电子部件为芯片部件，可利用带送料器或散装送料器进行供给。
如图3所示，在热压接-加热单元3中，能够具有例如通过吸附来保持电子部件12的热压接头20、载置基板14的压制台24、对部件电极16进行识别的未图示的部件识别照相机、控制热压接头20的移动及工作的未图示的控制装置。在热压接头20中，能够含有用于对部件电极16进行加热的加热器22。此外，在压制台24中也能够含有用于对凸缘电极18进行加热的加热器27。
接着，参照上述图3对软钎料-树脂混合物进行说明。如图3所示，软钎料-树脂混合物26是通过在含有热固化性树脂的粘接剂28中按规定比例混合含有软钎料的粒状物前体30并使其分散而成的。软钎料-树脂混合物26可以为膏状，也可以形成为膜状。或者，软钎料-树脂混合物26也可以为B阶。B阶指的是热固化性树脂的反应的中间阶段。
粘接剂28可通过在热固化性树脂中混合固化剂、触变剂、颜料、偶联剂及活性剂进行调制。热固化性树脂的固化物的玻璃化转变点没有特别的限定，但优选规定为粒状物前体30中所含的软钎料的熔点以上(例如120～160℃)。关于活性剂，能够使用在软钎料接合时具有可将电极表面及凸出表面存在的氧化物等除去的活性作用的有机酸或卤化物等材料。
粘接剂28中所含的热固化性树脂没有特别的限定，可含有环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、双马来酰亚胺、酚醛树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氧杂环丁烷树脂等各式各样的树脂。这些树脂可以单独使用，也可以组合使用2种以上。其中，考虑到耐热性优异等方面，特别适合使用环氧树脂。
关于环氧树脂，能够使用选自双酚型环氧树脂、多官能环氧树脂、可挠性环氧树脂、溴化环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、高分子型环氧树脂之中的环氧树脂。例如，适合使用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等。也可以使用将这些树脂改性而成的环氧树脂。这些树脂可以单独使用，也可以组合使用2种以上。
作为与上述这样的热固化性树脂组合使用的固化剂，可使用选自硫醇类化合物、改性胺类化合物、多官能酚类化合物、咪唑类化合物及酸酐类化合物的组中的化合物。这些化合物可以单独使用，也可以组合使用2种以上。
作为粒状物前体30中所含的软钎料(第2金属)的具体例子，可列举出Sn-Bi合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Bi-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Sb合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu-Bi合金、Sn-Ag-Bi-In合金、Sn-Ag-Cu-Sb合金、Sn-Zn合金、Sn-Zn-Bi合金等，但没有特别的限定。除了上述的以Sn作为基础材料的软钎料以外，例如也可以使用金基软钎料。但是，粒状物前体30中所含的软钎料的熔点优选为110～240℃。
图4通过剖视图示出粒状物前体的一个例子。图示例的粒状物前体30含有由熔点较高(例如1000℃以上)的第1金属(例如Cu或Cu合金)形成的球状的芯部32和以被覆芯部32表面的方式形成的含有第2金属(软钎料或者软钎料合金)的软钎料层34。
接着，对图2所示的部件安装结构体的制造方法进行说明。
首先，如图5所示，对通过基板供给单元1供给的基板14，通过混合物供给单元2将软钎料-树脂混合物26供给至基板14的可搭载电子部件12的区域即搭载区域AR1。在搭载区域AR1中，全部形成有可与电子部件12的部件电极16接合的凸缘电极18。
接着，如图3所示，在热压接-加热单元3中，通过热压接头20保持由电子部件供给装置6供给的电子部件12。在热压接头20中，在与电子部件12接触的部分上可设置多个吸附喷嘴或者部件吸附用的通气孔。
然后，如图6所示，为了使电子部件12的多个部件电极16各自落在对应的凸缘电极18上，通过部件识别照相机的拍摄图像进行对位。然后，通过设在热压接头20上的加热器22一边将电子部件12加热到规定温度Ta(60℃≤Ta≤250℃)，一边通过热压接头20用规定的压力将电子部件12朝向基板14压紧。
由此，如图7所示，在多个部件电极16各自与对应的凸缘电极18之间夹入粒状物前体30。再者，在图中，粒状物前体30一个一个地被夹在一组的部件电极16与凸缘电极18之间，但也并不局限于此，也能够将多个粒状物前体30夹在一组的部件电极16与凸缘电极18之间。
然后，通过将图7所示的状态保持规定时间Ma(例如5秒钟)，如图8所示，软钎料层34中所含的第2金属(软钎料)发生熔化，成为熔融软钎料36。该熔融软钎料36通过粘接剂28中所含的活性剂的除去氧化被膜的作用而向部件电极16及凸缘电极18的表面润湿扩展，熔融软钎料36成为椭圆形状。
从图8的状态开始，以原状通过热压接-加热单元3在规定温度Tb(300℃≥Tb≥100℃)下进行加热，将加热继续规定时间Mb(600秒≥Mb≥1秒)，由此如图9所示，芯部32中所含的第1金属(Cu)向熔融软钎料36中扩散，在芯部32的周围生成含有熔点比原先的软钎料高的固相的金属间化合物的金属间化合物层38(促进熔点迁移的处理)。
同时，粘接剂28中所含的热固化性树脂通过加热而固化，形成树脂加强部29。再者，在部件电极16及凸缘电极18含有Cu或Cu合金的情况下，这些电极中所含的Cu也向熔融软钎料36中扩散。因此，如图9所示，靠近部件电极16及凸缘电极18的部分与远处的部分相比，金属间化合物层38的厚度变大。
然后，通过放冷，如图10A所示，熔融软钎料36固化，成为固化软钎料40，完成接合部17。再者，通过将熔融软钎料36全部形成为与Cu的金属间化合物，在对部件安装结构体进行再加热时，能够更有效地抑制软钎料从接合部17中熔出。在此种情况下，在芯部32的周围只存在金属间化合物层38，不存在固化软钎料40的层。
此外，如图10B所示，在树脂加强部29的没有被夹持在对应电极间的部分(第2部分29a)中，通过对粒状物前体30进行加热形成含有金属间化合物层38的粒状物31。另一方面，在树脂加强部29的存在于对应电极间的空间内的第1部分29b中，如上所述，形成接合部17。粒状物31具有含有第1金属的芯部32、第1金属与第2金属的金属间化合物层38、由固化软钎料40构成的软钎料层。再者，即使在粒状物31中，熔融软钎料36也有时全部成为金属间化合物、而没有固化软钎料40。
如上所述，在实施方式1中，将包含在大部分由Cu形成的球状的芯部32的表面上设有软钎料层34的粒状物前体30和粘接剂28的软钎料-树脂混合物26供给至基板14的凸缘电极18，通过热压接使部件电极16和凸缘电极18接合。其结果是，由于软钎料与Cu的接触面积增大，因而容易生成软钎料与Cu的金属间化合物。所以，即使减小软钎料-树脂混合物26中的Cu的含量，也可生成足够量的金属间化合物，容易将接合部17的再熔化温度提高到所希望的温度。由此，能够防止熔融软钎料沿着大量含在软钎料-树脂混合物26中的Cu粒子等传播而润湿扩展到邻接的电极，能够防止电极间的短路。
另外，如图10A及图10B所示，在存在固化软钎料40的情况下，接合部17成为多层结构，因此电子设备的落下所造成的冲击等来自外部的应力容易在各层间分散。其结果是，接合部17不易破坏。此外，来自外部的应力只在最外层即固化软钎料40的内部容易分散，即使例如裂纹进入该层，该裂纹也只停留在固化软钎料40中，难以到达金属间化合物层38。因而，容易确保接合部17的电连接性及机械连接性。另一方面，在接合部17中不存在固化软钎料40的情况下，接合部17仅含有第1金属的芯部32和金属间化合物层38。其结果是，能够提高接合部17全体的再熔化温度。
与此相对照，如图18所示，在仅是软钎料的单一组成的以往的软钎料接合部72中，例如如果因来自外部的应力使得软钎料接合部72的一处被破坏，则以该处为起点，如图中箭头所示，裂纹进入同质的软钎料接合部72整体中，以至软钎料接合部72发生断裂。与此相对照，在实施方式1的部件安装结构体中，如上所述，能够得到高的耐冲击性，能够确保高的连接可靠性。进而，通过使软钎料-树脂混合物26中的粒状物前体30的含量在0.1～10体积％的范围内的规定量，能够防止在邻接的电极间发生短路。
接着，对本发明的实施方式2进行说明。
(实施方式2)
图11A通过局部剖视图示出本实施方式所涉及的部件安装结构体。图11B通过剖视图示出在制造本实施方式所涉及的部件安装结构体时使用的粒状物前体。
图示例的粒状物前体30A具有芯部32A和被覆该芯部32A表面的软钎料层34A，此点与实施方式1的粒状物前体30相同。但是，在粒状物前体30A中，芯部32A含有球状的树脂粒子42和被覆树脂粒子42表面的金属层44。树脂粒子42的材料没有特别的限定，但优选使用耐热性高且弹性模量大的树脂(例如二乙烯基苯交联聚合物、各种热固化性树脂的固化物、交联聚酯)。此外，在金属层44中，能够含有与实施方式1同样的第1金属(Cu或熔点为1000℃以上的Cu合金)。关于实施方式2的软钎料-树脂混合物中所含的粘接剂，能够使用实施方式1的粘接剂28。关于粒状物前体30A的含量，与实施方式1相同。
粒状物前体30A的粒径与粒状物前体30同样优选为2～100μm，软钎料层34A的厚度与软钎料层34同样优选为0.1～10μm。软钎料层34A的组成也与软钎料层34相同。可将树脂粒子42的粒径规定为1～90μm。可将金属层44的平均厚度规定为0.1～5μm。使用含有以上这样的粒状物前体30A的软钎料-树脂混合物，将电子部件12安装在基板14上的部件安装方法及部件安装系统与实施方式1相同。
在使用上述的粒状物前体30A制造的部件安装结构体中，在树脂加强部29的第1部分29b中，在对应电极间形成接合部17A。接合部17A具有被覆球状的树脂粒子42表面的金属层44、被覆金属层44表面的金属间化合物层38A、其外侧的固化软钎料40A。金属层44的厚度变得小于粒状物前体30A的原先的金属层44的厚度。或者，有时因粒状物前体30A的金属层44中所含的第1金属全部变化为金属间化合物，而使接合部17A没有金属层44。在此种情况下，树脂粒子42与金属间化合物层38A直接接触。此外，有时因粒状物前体30A的软钎料层34A中所含的第2金属全部变化为金属间化合物层，而使接合部17A没有固化软钎料40A。
在树脂加强部29的第2部分中，通过对粒状物前体30A进行加热而形成粒状物31A。粒状物31A具有树脂粒子42、含有第1金属的金属层44、第1金属与第2金属的金属间化合物层38A、由固化软钎料40A构成的软钎料层。再者，在第1金属向熔融软钎料的扩散充分进行的情况下，有时金属层44从粒状物31A消失。同样，有时因粒状物前体30A的软钎料层34A中所含的第2金属全部变化为金属间化合物，而使粒状物31A没有固化软钎料40A。
如上所述，通过在芯部32A中含有树脂粒子42，能够抑制第1金属的使用量，容易降低成本。此外，通过使用具有某种程度以上的刚性的材料作为树脂粒子42，在通过热压接使电极彼此接合的情况下，也能够防止夹在对应的电极间的树脂粒子42的压坏。由此，容易将对应的电极间的间隔形成为所希望的间隔，容易以送电线路长度如设计一样的方式连接电子部件12和基板14。
接着，对本发明的实施方式3进行说明。
(实施方式3)
图12中放大地示出本实施方式的部件安装结构体的主要部分。在实施方式3的部件安装体中，树脂加强部29含有二氧化硅(SiO2)及氧化铝等无机填料。本实施方式的部件安装结构体可使用含有上述这样的无机填料的软钎料-树脂混合物进行制造。除此以外，能够用与实施方式1及实施方式2的部件安装方法及部件安装系统相同的方法及系统来制造本实施方式的部件安装结构体。
由此，如图12所示，可在树脂加强部29中含有二氧化硅(SiO2)及氧化铝等无机填料45。其结果是，可减小树脂加强部29的热膨胀系数，另一方面提高弹性模量。由此，即使在对部件安装结构体施加将部件安装结构体加热后进行冷却这样的热循环时，也可抑制在树脂加强部29产生裂纹等树脂加强部29的劣化。此外，可提高树脂加强部29的耐冲击性。进而，因能够降低树脂加强部29的吸湿率，从而能够防止电极及布线的腐蚀。再者，优选将含有无机填料45的软钎料-树脂混合物全体中的无机填料45的含量规定为10～50体积％。
无机填料45的粒径Dk小于粒状物前体30的粒径Dr(Dk＜Dr)。例如，能够规定为2μm≥Dk≥0.1μm的范围。再者，如图13所示的以往例子，如果替代粒状物前体30或30A而使用单一的软钎料粒子48，则因软钎料粒子48中没有芯部，如果熔化则无止境地压坏。其结果是，无机填料45被部件电极16和凸缘电极18夹住，可以认为妨碍了熔融软钎料49向各电极的润湿。由此，使连接可靠性下降。在实施方式3的部件安装方法中，由于无机填料45的粒径Dk小于粒状物前体30的粒径Dr，且使用含有芯部32或芯部32A的粒状物前体，所以无机填料45不会被部件电极16和凸缘电极18夹住。因而，可防止上述的不适合情况。
(实施方式4)
图14通过框图示出用于制造本发明的部件安装结构体的部件安装系统的另一个例子的安装生产线。图示例子的生产线10A与实施方式1的生产线10同样，是用于将在挠性基板上搭载有半导体芯片等的模件即电子部件12安装在电子设备的电路基板即刚性基板或挠性基板14上的生产线。生产线10A具有将基板14供给至生产线的基板供给单元1、将软钎料-树脂混合物供给基板14的电极即凸缘电极18的混合物供给单元2、以及结构体回收单元4，在此点上与实施方式1的生产线10相同。
生产线10A与生产线10的不同点在于，替代热压接-加热单元3而设置热压接单元3A，在热压接单元3A与结构体回收单元4之间配置后加热单元3B。以下，主要对其不同点进行说明。
在热压接单元3A中，只进行图7及图8所示的热压接处理，不进行图9所示的促进熔点迁移的处理。用于促进熔点迁移的处理中的加热可通过后加热单元3B来进行。
图15及图16中示出后加热单元的具体例子。在图15的例子中，后加热单元3B具有烘箱50。烘箱50具有用于收容通过热压接处理而彼此接合了的电子部件12及基板14(以下，称为“结构体前体”或简称为“前体”)的收容部52。另外，烘箱50具有为了促进芯部32或32A中所含的第1金属与熔融软钎料36的相互扩散而对收容在收容部52中的前体53的接合部进行加热的加热器54。作为收容部52，为了能对多个前体53同时进行促进熔点迁移的处理，优选为可收容多个前体53的收容部。由此，在促进熔点迁移的处理的处理时间长于热压接处理的情况下，可防止因此而使生产线的生产节拍时间延长。因而，能够提高生产效率。烘箱50中的接合部17的加热温度及加热时间与实施方式1～3相同。
如上所述，通过与热压接单元3A独立地设置后加热单元3B，能够在通过热压接单元3A进行热压接处理的期间，通过后加热单元3B进行促进熔点迁移的处理。由此，可缩短生产线的生产节拍时间，能够提高生产效率。
在图16的例子中，后加热单元3B具有压制机56。压制机56具有压制板58和压制台60。在压制板58及压制台60中的至少一方中可设置加热器62及64。关于压制台60的形状及面积，为了能够对多个前体53同时进行促进熔点迁移的处理，优选规定为能够载置多个前体53的形状及面积。同样，优选将压制板58的形状及面积规定为能够将多个电子部件12同时朝向基板14压紧的形状及面积。由此，在促进熔点迁移的处理比热压接处理的处理时间长的情况下，能够防止因此而使生产线的生产节拍时间延长。
工业上的可利用性
根据本发明，在通过对第1对象物的多个第1电极和第2对象物的多个第2电极热压接而进行软钎料接合、且对接合部进行树脂加强的情况下，能够使接合部的再熔化温度充分上升，同时能够防止邻接的电极间的短路。因而，本发明对于制造要求小型化的便携式电子设备是有用的。
尽管基于目前优选的实施方式描述了本发明，但是不能限制性地解释这些内容。毫无疑问，各种改变和改进对本发明所属技术领域的技术人员来说，在阅读了上面的内容之后是显而易见的。因此，应该将附加的权利要求书解释为覆盖在不脱离本发明的真正精神和范围内的所有改变和改进。
符号说明
1…基板供给单元、2…混合物供给单元、3A…热压接单元、3B…后加热单元、4…结构体回收单元、6…电子部件供给装置、8…传送带、10、10A…生产线、12…电子部件、14…基板、16…部件电极、17…接合部、18…凸缘电极、20…热压接头、22、27、54、62、64…加热器、24、60…压制台、26…树脂混合物、28…粘接剂、29…树脂加强部、3…热压接-加热单元、30、30A…粒状物前体、31、31A…粒状物、32、32A…芯部、34、34A…软钎料层、36…熔融软钎料、38、38A…金属间化合物、40、40A…固化软钎料、42…树脂粒子、44…金属层、45…无机填料、50…烘箱、52…收容部、53…前体、56…压制机、58…压制板、…压制台。

Claims (12)

1.一种部件安装结构体，其含有：
具有多个第1电极的第1对象物、
具有与所述多个第1电极各自对应的第2电极的作为电子部件的第2对象物、
将所述第1电极和对应的所述第2电极接合的接合部、
将所述接合部的至少一部分被覆的树脂加强部；
所述接合部具有第1芯部以及第1金属间化合物层，所述第1芯部含有第1金属及树脂粒子中的至少一方，所述第1金属间化合物层被覆所述第1芯部的表面，而且含有所述第1金属与熔点比所述第1金属低的第2金属的金属间化合物；
所述树脂加强部具有存在于所述第1电极与所述第2电极之间的空间内的第1部分、和除其以外的第2部分；
所述第2部分含有粒状物，所述粒状物含有第2芯部和第2金属间化合物层，所述第2芯部含有所述第1金属及所述树脂粒子中的至少一方，所述第2金属间化合物层含有所述第1金属与所述第2金属的金属间化合物；
所述第2部分中的所述粒状物的含量为0.1～10体积％。
2.根据权利要求1所述的部件安装结构体，其中，所述接合部具有被覆所述第1金属间化合物层的表面且含有所述第2金属的第1软钎料层。
3.根据权利要求1或2所述的部件安装结构体，其中，所述粒状物具有被覆所述第2金属间化合物层的表面且含有所述第2金属的第2软钎料层。
4.根据权利要求2所述的部件安装结构体，其中，所述第1金属介于所述树脂粒子与所述第1软钎料层之间。
5.根据权利要求3所述的部件安装结构体，其中，所述第1金属介于所述树脂粒子与所述第2软钎料层之间。
6.根据权利要求1～5中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第1金属含有Cu。
7.根据权利要求1～6中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第2金属含有选自由Sn、Pb、Ag、Zn、Bi、In、Cu及Sb组成的组中的至少1种。
8.根据权利要求1～7中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述树脂加强部进一步含有平均粒径比所述粒状物小的无机填料。
9.根据权利要求1～8中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第1对象物及所述第2对象物均含有挠性基板。
10.根据权利要求1～8中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第2对象物含有挠性基板，所述第1对象物含有刚性基板。
11.根据权利要求1～8中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第2对象物含有半导体芯片，所述第1对象物含有挠性基板或刚性基板。
12.根据权利要求1～8中任1项所述的部件安装结构体，其中，所述第1对象物及所述第2对象物均含有半导体芯片。
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