JP2002176248A - 電子部品の接合材料および電子部品の実装方法ならびに実装構造 - Google Patents
電子部品の接合材料および電子部品の実装方法ならびに実装構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装後の信頼性を確保することができる電子
部品の接合材料およびこの接合材料を用いた電子部品の
実装方法ならびに実装構造を提供すること。 【解決手段】 電子部品４の外部接続用の電極５を接合
材料３によって回路電極２に接合して導通させる電子部
品４の実装において、熱硬化温度よりも低い特定温度範
囲で粘度が低下する特性を備えた樹脂の接着材３ｂ中
に、この熱硬化温度よりも低い融点を有する鉛フリー半
田の半田粒子３ａを含有させた接合材料３が塗布された
回路電極２上に電極５を着地させた後この基板を加熱す
る。加熱工程においては、特定温度範囲まで昇温させて
接着材３ｂを流動状態にし、半田粒子３ａが溶融した溶
融半田３ａ’を流動させて電極５と回路電極２とを半田
接合して導通させた後に、この半田接合部の周囲を接着
材３ｂが熱硬化した樹脂補強部によって補強する。
部品の接合材料およびこの接合材料を用いた電子部品の
実装方法ならびに実装構造を提供すること。 【解決手段】 電子部品４の外部接続用の電極５を接合
材料３によって回路電極２に接合して導通させる電子部
品４の実装において、熱硬化温度よりも低い特定温度範
囲で粘度が低下する特性を備えた樹脂の接着材３ｂ中
に、この熱硬化温度よりも低い融点を有する鉛フリー半
田の半田粒子３ａを含有させた接合材料３が塗布された
回路電極２上に電極５を着地させた後この基板を加熱す
る。加熱工程においては、特定温度範囲まで昇温させて
接着材３ｂを流動状態にし、半田粒子３ａが溶融した溶
融半田３ａ’を流動させて電極５と回路電極２とを半田
接合して導通させた後に、この半田接合部の周囲を接着
材３ｂが熱硬化した樹脂補強部によって補強する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の外部接
続用の電極を回路電極に半田接合して導通させる電子部
品の接合材料およびこの接合材料を用いた電子部品の実
装方法ならびに実装構造に関するものである。
続用の電極を回路電極に半田接合して導通させる電子部
品の接合材料およびこの接合材料を用いた電子部品の実
装方法ならびに実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子や回路基板などの電子部品を
相互に接合する方法として、従来より半田接合が広く用
いられている。近年鉛による環境汚染防止の観点から、
従来用いられていたスズ・鉛の共晶半田に替えて、鉛を
成分として含まない鉛フリー型の半田が用いられるよう
になっている。
相互に接合する方法として、従来より半田接合が広く用
いられている。近年鉛による環境汚染防止の観点から、
従来用いられていたスズ・鉛の共晶半田に替えて、鉛を
成分として含まない鉛フリー型の半田が用いられるよう
になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この鉛
フリー型半田を電子部品実装のための半田接合に用いた
場合には、以下に説明するような不具合が生じていた。
一般に鉛フリー型半田は、接合信頼性が確保されるよう
な組成にすると融点が高くなり、融点が低くなるような
組成を選択すると接合後の信頼性が低下するという特性
がある。このため、従来の半田接合による電子部品実装
においては、リフロー時の電子部品の焼損を防止する目
的で低融点型の鉛フリー半田によって半田バンプを形成
すると、実装後の信頼性に難点があるという問題点があ
った。
フリー型半田を電子部品実装のための半田接合に用いた
場合には、以下に説明するような不具合が生じていた。
一般に鉛フリー型半田は、接合信頼性が確保されるよう
な組成にすると融点が高くなり、融点が低くなるような
組成を選択すると接合後の信頼性が低下するという特性
がある。このため、従来の半田接合による電子部品実装
においては、リフロー時の電子部品の焼損を防止する目
的で低融点型の鉛フリー半田によって半田バンプを形成
すると、実装後の信頼性に難点があるという問題点があ
った。
【０００４】そこで本発明は、実装後の信頼性を確保す
ることができる電子部品の接合材料およびこの接合材料
を用いた電子部品の実装方法ならびに実装構造を提供す
ることを目的とする。
ることができる電子部品の接合材料およびこの接合材料
を用いた電子部品の実装方法ならびに実装構造を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
の接合材料は、電子部品の外部接続用の電極を基板の回
路電極に接合して導通させる電子部品の接合材料であっ
て、前記電子部品の耐熱温度よりも低い熱硬化温度を有
しかつこの熱硬化温度よりも低い特定温度範囲で粘度が
低下する特性を備えた樹脂接着材成分と、前記熱硬化温
度よりも低い融点を有する鉛フリー半田を含む金属成分
とを含有し、前記特定温度範囲に加熱した状態において
前記樹脂接着材成分が溶融状態の鉛フリー半田の流動を
妨げない。
の接合材料は、電子部品の外部接続用の電極を基板の回
路電極に接合して導通させる電子部品の接合材料であっ
て、前記電子部品の耐熱温度よりも低い熱硬化温度を有
しかつこの熱硬化温度よりも低い特定温度範囲で粘度が
低下する特性を備えた樹脂接着材成分と、前記熱硬化温
度よりも低い融点を有する鉛フリー半田を含む金属成分
とを含有し、前記特定温度範囲に加熱した状態において
前記樹脂接着材成分が溶融状態の鉛フリー半田の流動を
妨げない。
【０００６】請求項２記載の電子部品の実装方法は、電
子部品の外部接続用の電極を樹脂接着材成分と鉛フリー
半田を含有する接合材料によって基板の回路電極に接合
して導通させる電子部品の実装方法であって、前記回路
電極と前記外部接合用の電極の間に前記接合材料を介在
させた状態で前記電子部品を基板に搭載する工程と、前
記接合材料を加熱することにより樹脂接着材成分の粘度
が低下した状態で前記鉛フリー半田が溶融した溶融半田
をこの樹脂接着材成分中を流動させる工程と、さらに加
熱することにより樹脂接着材成分を熱硬化させる工程
と、冷却することにより前記溶融半田を固化させる工程
とを含む。
子部品の外部接続用の電極を樹脂接着材成分と鉛フリー
半田を含有する接合材料によって基板の回路電極に接合
して導通させる電子部品の実装方法であって、前記回路
電極と前記外部接合用の電極の間に前記接合材料を介在
させた状態で前記電子部品を基板に搭載する工程と、前
記接合材料を加熱することにより樹脂接着材成分の粘度
が低下した状態で前記鉛フリー半田が溶融した溶融半田
をこの樹脂接着材成分中を流動させる工程と、さらに加
熱することにより樹脂接着材成分を熱硬化させる工程
と、冷却することにより前記溶融半田を固化させる工程
とを含む。
【０００７】請求項３記載の電子部品の実装構造は、電
子部品の外部接続用電極を鉛フリー半田を含む金属成分
と樹脂接着材成分とを含有する接合材料によって基板の
回路電極に接合して成る電子部品の実装構造であって、
前記鉛フリー半田が加熱されて溶融することにより外部
接続用電極と回路電極とを半田接合する半田接合部と、
前記樹脂接着材成分が熱硬化することにより形成され前
記半田接合部を補強する樹脂補強部とを備えた。
子部品の外部接続用電極を鉛フリー半田を含む金属成分
と樹脂接着材成分とを含有する接合材料によって基板の
回路電極に接合して成る電子部品の実装構造であって、
前記鉛フリー半田が加熱されて溶融することにより外部
接続用電極と回路電極とを半田接合する半田接合部と、
前記樹脂接着材成分が熱硬化することにより形成され前
記半田接合部を補強する樹脂補強部とを備えた。
【０００８】本発明によれば、接合材料に含有される鉛
フリー半田を溶融させて電子部品の外部接続用の電極と
回路電極とを半田接合する半田接合部を形成し、この半
田接合部を樹脂接着材成分が熱硬化した樹脂補強部によ
って補強することにより、鉛フリー半田を用いて接合信
頼性の高い実装構造を実現することができる。
フリー半田を溶融させて電子部品の外部接続用の電極と
回路電極とを半田接合する半田接合部を形成し、この半
田接合部を樹脂接着材成分が熱硬化した樹脂補強部によ
って補強することにより、鉛フリー半田を用いて接合信
頼性の高い実装構造を実現することができる。
【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は本発明の一実施の形態の電子
部品の実装方法の工程説明図、図２は本発明の一実施の
形態の電子部品の接合材料による接合過程の説明図であ
る。
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品の実装方法の工程説明図、図２は本発明の一実施の
形態の電子部品の接合材料による接合過程の説明図であ
る。
【００１０】まず電子部品の実装方法について説明す
る。図１（ａ）において、基板１の上面には回路電極２
が形成されている。回路電極２の上面には接合材料３が
塗布されている。回路電極２には、電子部品４に形成さ
れた外部接続用の電極５が接合材料３によって半田接合
され、これにより電子部品４は基板１に実装される。
る。図１（ａ）において、基板１の上面には回路電極２
が形成されている。回路電極２の上面には接合材料３が
塗布されている。回路電極２には、電子部品４に形成さ
れた外部接続用の電極５が接合材料３によって半田接合
され、これにより電子部品４は基板１に実装される。
【００１１】ここで、接合材料３について説明する。接
合材料３は鉛成分をほとんど含まない鉛フリー半田（例
えばＳｎ−Ｂｉ共晶半田（融点温度約１４０℃））を含
む金属成分（図２（ａ）に示す半田粒子３ａ参照）を、
エポキシ樹脂などの樹脂接着材成分（図２（ａ）に示す
接着材３ｂ参照）に、約７０ｗｔ％含有させたものであ
る。この樹脂接着材成分は、電子部品の耐熱温度（約２
２０〜２３０℃）よりも低い熱硬化温度（１７０〜２０
０℃）を有し、かつこの熱硬化温度よりも低い特定温度
範囲（〜１６０℃）で粘度が低下する特性を備えてい
る。
合材料３は鉛成分をほとんど含まない鉛フリー半田（例
えばＳｎ−Ｂｉ共晶半田（融点温度約１４０℃））を含
む金属成分（図２（ａ）に示す半田粒子３ａ参照）を、
エポキシ樹脂などの樹脂接着材成分（図２（ａ）に示す
接着材３ｂ参照）に、約７０ｗｔ％含有させたものであ
る。この樹脂接着材成分は、電子部品の耐熱温度（約２
２０〜２３０℃）よりも低い熱硬化温度（１７０〜２０
０℃）を有し、かつこの熱硬化温度よりも低い特定温度
範囲（〜１６０℃）で粘度が低下する特性を備えてい
る。
【００１２】したがって、接合材料３を加熱して徐々に
昇温させる過程において、まず樹脂接着材成分が流動状
態となる。この後、融点温度まで昇温した時点で鉛フリ
ー半田が溶融する。このとき、樹脂接着材成分は既に流
動状態であるので、溶融状態の鉛フリー半田の流動が妨
げられない。そして更に加熱して熱硬化温度まで昇温す
ると、樹脂接着材成分の硬化反応が進行し、所定時間経
過後に完全硬化する。接合材料３は、上述のような特性
を備えるとともに、樹脂接着在中に金属成分を含有させ
た構成となっているため、金属成分が大気露呈されるこ
とによる劣化を防止することができ、保存性に優れてい
るという特徴を備えている。
昇温させる過程において、まず樹脂接着材成分が流動状
態となる。この後、融点温度まで昇温した時点で鉛フリ
ー半田が溶融する。このとき、樹脂接着材成分は既に流
動状態であるので、溶融状態の鉛フリー半田の流動が妨
げられない。そして更に加熱して熱硬化温度まで昇温す
ると、樹脂接着材成分の硬化反応が進行し、所定時間経
過後に完全硬化する。接合材料３は、上述のような特性
を備えるとともに、樹脂接着在中に金属成分を含有させ
た構成となっているため、金属成分が大気露呈されるこ
とによる劣化を防止することができ、保存性に優れてい
るという特徴を備えている。
【００１３】このような接合材料３が塗布された回路電
極２に対して、図１（ｂ）に示すように外部接続用の電
極５を有する電子部品４を搭載する。これにより電子部
品４は、回路電極２と外部接続用の電極５の間に接合材
料３を介在させた状態で基板１に搭載される。搭載後の
基板１はリフロー工程に送られ、ここで２００℃程度に
加熱された加熱室内で約３分間加熱する。これにより、
図１（ｃ）に示すように、電極５が回路電極２と接合材
料３によって接合される。
極２に対して、図１（ｂ）に示すように外部接続用の電
極５を有する電子部品４を搭載する。これにより電子部
品４は、回路電極２と外部接続用の電極５の間に接合材
料３を介在させた状態で基板１に搭載される。搭載後の
基板１はリフロー工程に送られ、ここで２００℃程度に
加熱された加熱室内で約３分間加熱する。これにより、
図１（ｃ）に示すように、電極５が回路電極２と接合材
料３によって接合される。
【００１４】次に図２を参照して、電子部品４を接合材
料３によって基板１に実装した実装構造における接合部
の形成過程について説明する。図２（ａ）は、図１にお
いて電子部品４を搭載した後リフローによって加熱する
前の状態を示しており、この状態では、接合材料３中で
は金属成分である半田粒子３ａが、樹脂接着材成分であ
るペースト状の接着材３ｂ中に含有されている。
料３によって基板１に実装した実装構造における接合部
の形成過程について説明する。図２（ａ）は、図１にお
いて電子部品４を搭載した後リフローによって加熱する
前の状態を示しており、この状態では、接合材料３中で
は金属成分である半田粒子３ａが、樹脂接着材成分であ
るペースト状の接着材３ｂ中に含有されている。
【００１５】この状態から加熱を開始すると、図２
（ｂ）に示すようにまず接着材３ｂが流動状態の接着材
３ｂ’となる。その後半田の融点（１４０℃）に達した
時点で半田粒子３ａが溶融し、半田粒子３ａが溶融した
溶融半田３ａ’は接着材３ｂ’中を流動する。溶融半田
３ａ’は、電極５、回路電極２の表面に接触して濡れ広
がると共に、粒状の溶融半田３ａ’相互が接触すること
によりさらに大きな粒状の溶融半田３ａ’に成長する。
（ｂ）に示すようにまず接着材３ｂが流動状態の接着材
３ｂ’となる。その後半田の融点（１４０℃）に達した
時点で半田粒子３ａが溶融し、半田粒子３ａが溶融した
溶融半田３ａ’は接着材３ｂ’中を流動する。溶融半田
３ａ’は、電極５、回路電極２の表面に接触して濡れ広
がると共に、粒状の溶融半田３ａ’相互が接触すること
によりさらに大きな粒状の溶融半田３ａ’に成長する。
【００１６】この後溶融半田３ａ’はさらに成長し、電
極５、回路電極２の表面上で濡れ広がった溶融半田３
ａ’と融合することによって、図２（ｃ）に示すように
電極５と回路電極２とをつなぐ半田ブリッジ３ａ’’を
形成する。そしてこの現象が回路電極２上の広い範囲で
進行することにより、電極５と回路電極２は半田ブリッ
ジ３ａ’’によって連結される。
極５、回路電極２の表面上で濡れ広がった溶融半田３
ａ’と融合することによって、図２（ｃ）に示すように
電極５と回路電極２とをつなぐ半田ブリッジ３ａ’’を
形成する。そしてこの現象が回路電極２上の広い範囲で
進行することにより、電極５と回路電極２は半田ブリッ
ジ３ａ’’によって連結される。
【００１７】この後更に昇温して接着材３ｂの硬化温度
（１７０℃〜２００℃）に到達すると、接着材３ｂは熱
硬化を開始し、所定時間（約３分）の加熱が経過するこ
とにより、図２（ｃ）に示すように、溶融状態の半田接
合部の周囲や半田ブリッジ３ａ’’相互の隙間には硬化
した接着材３ｂによって半田接合部を補強する樹脂補強
部が形成される。加熱が終了し、基板１が冷却されるこ
とにより、溶融状態の半田ブリッジ３ａ’’が固化し、
電極５と回路電極２とを半田接合するとともに導通させ
る半田接合部が形成される。
（１７０℃〜２００℃）に到達すると、接着材３ｂは熱
硬化を開始し、所定時間（約３分）の加熱が経過するこ
とにより、図２（ｃ）に示すように、溶融状態の半田接
合部の周囲や半田ブリッジ３ａ’’相互の隙間には硬化
した接着材３ｂによって半田接合部を補強する樹脂補強
部が形成される。加熱が終了し、基板１が冷却されるこ
とにより、溶融状態の半田ブリッジ３ａ’’が固化し、
電極５と回路電極２とを半田接合するとともに導通させ
る半田接合部が形成される。
【００１８】上記説明したように、本実施の形態に示す
電子部品の実装構造においては、低融点の鉛フリー半田
によって電子部品の電極５と基板の回路電極２とを半田
接合して導通させ、この半田接合部を硬化した樹脂接着
材によって補強する樹脂補強部を形成するようにしてい
る。これにより、低融点の鉛フリー半田を用いた電子部
品の実装構造においても、半田接合部の強度不足を補
い、また樹脂補強部が半田接合部を覆うことにより半田
接合部への異物侵入を防止して、実装後の接合信頼性に
優れた実装構造を実現することができる。
電子部品の実装構造においては、低融点の鉛フリー半田
によって電子部品の電極５と基板の回路電極２とを半田
接合して導通させ、この半田接合部を硬化した樹脂接着
材によって補強する樹脂補強部を形成するようにしてい
る。これにより、低融点の鉛フリー半田を用いた電子部
品の実装構造においても、半田接合部の強度不足を補
い、また樹脂補強部が半田接合部を覆うことにより半田
接合部への異物侵入を防止して、実装後の接合信頼性に
優れた実装構造を実現することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、接合材料に含有される
鉛フリー半田を溶融させて電子部品の外部接続用の電極
と回路電極とを半田接合すると共に導通させる半田接合
部を形成し、この半田接合部を樹脂接着材成分が熱硬化
した樹脂補強部によって補強するようにしたので、鉛フ
リー半田を用いて接合信頼性の高い実装構造を実現する
ことができる。
鉛フリー半田を溶融させて電子部品の外部接続用の電極
と回路電極とを半田接合すると共に導通させる半田接合
部を形成し、この半田接合部を樹脂接着材成分が熱硬化
した樹脂補強部によって補強するようにしたので、鉛フ
リー半田を用いて接合信頼性の高い実装構造を実現する
ことができる。
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の実装方法の
工程説明図
工程説明図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の接合材料に
よる接合過程の説明図
よる接合過程の説明図
１ 基板 ２ 回路電極 ３ 接合材料 ３ａ 半田粒子 ３ｂ 接着材 ４ 電子部品 ５ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42
Claims (3)
- 【請求項１】電子部品の外部接続用の電極を基板の回路
電極に接合して導通させる電子部品の接合材料であっ
て、前記電子部品の耐熱温度よりも低い熱硬化温度を有
しかつこの熱硬化温度よりも低い特定温度範囲で粘度が
低下する特性を備えた樹脂接着材成分と、前記熱硬化温
度よりも低い融点を有する鉛フリー半田を含む金属成分
とを含有し、前記特定温度範囲に加熱した状態において
前記樹脂接着材成分が溶融状態の鉛フリー半田の流動を
妨げないことを特徴とする電子部品の接合材料。 - 【請求項２】電子部品の外部接続用の電極を樹脂接着材
成分と鉛フリー半田を含有する接合材料によって基板の
回路電極に接合して導通させる電子部品の実装方法であ
って、前記回路電極と前記外部接合用の電極の間に前記
接合材料を介在させた状態で前記電子部品を基板に搭載
する工程と、前記接合材料を加熱することにより樹脂接
着材成分の粘度が低下した状態で前記鉛フリー半田が溶
融した溶融半田をこの樹脂接着材成分中を流動させる工
程と、さらに加熱することにより樹脂接着材成分を熱硬
化させる工程と、冷却することにより前記溶融半田を固
化させる工程とを含むことを特徴とする電子部品の実装
方法。 - 【請求項３】電子部品の外部接続用電極を鉛フリー半田
を含む金属成分と樹脂接着材成分とを含有する接合材料
によって基板の回路電極に接合して成る電子部品の実装
構造であって、前記鉛フリー半田が加熱されて溶融する
ことにより外部接続用電極と回路電極とを半田接合する
半田接合部と、前記樹脂接着材成分が熱硬化することに
より形成され前記半田接合部を補強する樹脂補強部とを
備えたことを特徴とする電子部品の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000369579A JP4236809B2 (ja) | 2000-12-05 | 2000-12-05 | 電子部品の実装方法ならびに実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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