JP2003258030A - 電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装方法

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の接続用電極と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。 【解決手段】 電子部品５の金属バンプ６を樹脂基板１
の電極２に金属接合することにより実装する電子部品実
装方法において、基板１の上面に供給された補強樹脂４
を介して金属バンプ６を電極２に着地させ、超音波接合
により金属バンプ６を電極２に金属接合し仮圧着する。
この後樹脂基板１を加熱することにより補強樹脂４を熱
硬化させる熱硬化工程において樹脂基板１の材質のガラ
ス転移温度以下で加熱する。これより、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。

Description

【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接続用電極を樹脂基
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接続
用電極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。
【０００７】請求項２記載の電子部品実装方法は、請求
項１記載の電子部品実装方法であって、前記加熱工程に
おいて、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）。
なお、金属接合の方法として、ここでは超音波接合によ
って行う例を示しているが、金属バンプ６と電極との接
触面における金属拡散によって接合を行う方法であれ
ば、超音波接合以外の方法を用いてもよい。超音波接合
によると、比較的低温で短時間に金属接合が達成できて
望ましい。
【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
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AB05 AC01 CC12 CC70 GG15 5F044 LL00 LL11 RR19 5F061 AA01 BA04 CA04 CB13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子部品に設けられた接続用電極を樹脂基
    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接続
    用電極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ことを特徴とする電子
    部品実装方法。
  2. 【請求項２】前記加熱工程において、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
    る請求項１記載の電子部品実装方法。
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