JP2004095615A

JP2004095615A - Method for surface mounting and circuit board

Info

Publication number: JP2004095615A
Application number: JP2002250968A
Authority: JP
Inventors: Masahide Koyama; 小山　賢秀; Yorishige Matsuba; 松葉　頼重; Nobuhito Terada; 寺田　信人; Akito Izumitani; 泉谷　晃人
Original assignee: Harima Chemical Inc
Current assignee: Harima Chemical Inc
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for suppressing cracks in soldered joints between solder bumps of surface-mount components and electrode pads on a substrate due to a stress strain during the heat cycle in a flip-chip mounting method. <P>SOLUTION: A thermoplastic resin composition is added with a flux activity. An application film of the thermoplastic resin composition is formed on tops of the solder bumps in advance, and then a heat treatment is carried out in a reflow process. By this method, an oxide film of a metal material such as a solder material can be eliminated by the flux activity of the thermoplastic resin composition, and hence good-conditioned solder bonding can be performed. Thereafter, when cooled, the thermoplastic resin covering the periphery of the joints is solidified and becomes a resin coat/adhesive layer, exhibiting a crack suppressing effect to materialize more powerful solder bonding. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に表面実装部品を実装する方法に関し、より具体的には、ハンダ・バンプを利用する基板上へのハンダ接合と同時に、該ハンダ接合部周囲を選択的に樹脂接着を施す表面実装方法、ならびに、かかる方法によって、表面実装部品の実装がなされている回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の軽量化、小型化ならびに薄型化を進める上で、有効なプリント配線基板上に半導体チップ部品を実装する方法としては、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＣＳＰ（チップサイズドパッケージ）、フリップチップ実装方式がある。特に、フリップチップ実装方式では、プリント配線基板上に実装するチップ部品の実装面に予めバンプ電極を形成しておき、このバンプ電極とプリント配線基板上の電極とを直接接続するが、その接続だけでは、熱サイクル試験時に熱応力がバンプ電極に影響し、例えば、応力歪に起因するハンダクラックなどを発生させ、電気的な接合不良を引き起こすことがある。この熱応力に由来する接合不良を回避するため、接合されたバンプ電極部を埋め込むように、例えば、熱硬化性のアンダーフィル剤をチップ部品と基板の間に注入・硬化させている。すなわち、充填されたアンダーフィル剤が、チップ部品と基板との間を接着して、その接着力により、熱応力による歪を抑制する結果、ハンダクラックなどの発生を回避している。
【０００３】
しかしながら、バンプ電極とプリント配線基板上の電極との接続工程で、洗浄ハンダを用いれば、そのハンダ接合後溶剤洗浄が必要となる。その溶剤洗浄を終えた後、アンダーフィル剤の注入に移るため、全体工程として、時間がかかり生産性を高める上でのネックともなる。さらに、前段のハンダ・バンプの接合と、後段の熱硬化性樹脂の熱硬化と、チップ部品とプリント基板と固着を行う一連の工程中に、二度にわたり熱処理工程を設ける必要が生じている。
【０００４】
二度にわたる熱処理の必要性を回避する一つの手法として、予めプリント配線基板上に熱硬化性樹脂組成物をスクリーン印刷、ディスペンサーによる画描等の手段で形成し、その後、実装するチップ部品を配置する際、チップ部品で塗布した熱硬化性樹脂組成物の層を押し伸ばし、チップ部品とプリント基板との隙間に熱硬化性樹脂組成物を緻密に充填する手法が提案されている（特開平１１−３５４５５５号公報など）。その後、リフロー炉内において、熱処理する間に、バンプ電極と電極間の接合形成と、アンダーフィル剤の硬化接着とを同時に実施する方法である。加熱工程を一体化できるため、作業効率は大幅に向上する方法である。しかしながら、前記の加熱処理を１工程で行う方法では、バンプ自体をも覆うように、アンダーフィルの充填がなされるため、前もってフラックス処理を施しておく必要があった。従って、フラックス処理後に形成される酸化被膜の影響は残り、処理後の時間経過とともに、その影響は増すものであった。そのため、予めフラックス処理を施しても、なお、電極面に対するハンダの濡れ不良に起因するハンダ付け不良、すなわち、導通不良の発生が少なからず見出されている。
【０００５】
このハンダ濡れ不良を解決するために、ハンダ・ボールの酸化被膜を除去し接合できる程度に、フラックス活性を有する成分を添加した熱硬化性樹脂組成物をディスペンサー等で画描塗布し、形成された熱硬化性樹脂組成物層をチップ部品にて押し広げ手法が提案されている（特許公報第２５８９２３９号）。リフロー炉内での電極間接合と樹脂の熱硬化とを一体化して行う際、樹脂組成物中に添加されている十分なフラックス成分が供給されるので、ハンダの酸化被膜が除去され、電極の接合性が大幅に向上する。しかしながら、この方法を利用する上では、リフロー炉中で樹脂の硬化時期とハンダ接合時期とが重要であり、つまり、少なくとも、フラックス成分の作用が必要であるハンダ接合以前に、樹脂自体が決して硬化してはならない。逆に、リフローの温度プロファイルによっては、熱硬化が先に進行すると、接合不良になる場合があった。
【０００６】
さらに、熱硬化性のアンダーフィル剤を利用する際には、チップ部品を一度プリント基板に接着すると、再度取り外すことはできなかった。仮に、チップ部品の搭載を終えたプリント基板に不具合が見出された際に、不具合のあったチップ部品を交換する、あるいは、チップ部品の交換により、プリント基板の再利用を図るなど、つまり、リペアすることはできなかった。
【０００７】
一方、チップ部品を再び取り外し可能として、リペア性を付与するため、アンダーフィル剤に熱可塑性樹脂を用いることが提案されている（ＵＳＰ６２２８６７８）。チップ部品に、そのハンダ・バンプの表面一部が露出するように熱可塑性樹脂層を塗布した後、露出しているハンダ・バンプの表面一部にフラックスを塗工して、プリント配線板に設置し、リフロー炉にて、ハンダ接合を行うとともに、熱可塑性アンダーフィルによる充填を完成して、チップ部品とプリント基板との固着を行うものである。チップ部品に、アンダーフィル剤を塗布する工程を行った後、フラックスを塗布する工程を実施するという、二段階の塗布工程となり、特に、フラックスを、熱可塑性樹脂から一部露出したハンダ・ボール表面に一様に塗布することは煩雑であり、塗りむらを生じ易いものである。フラックス塗布にむらがあると、ハンダ付け不良を引き起こし、電気的接合不良の一因ともなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３５４５５５号公報
【特許文献２】
特許第２５８９２３９号明細書
【特許文献３】
米国特許第６，２２８，６７８号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた通り、フリップチップ実装方式において、例えば、反復的な熱サイクルを経る間に、その熱応力による歪が起因となって、ハンダ接合部、特に、基板のパッド面とハンダ・バンプとの接合界面においてクラックが発生する過程を回避する上では、かかるハンダ接合部を含めて、チップ部品と基板との間に充填されたアンダーフィル剤を利用して、チップ部品と基板を接着して、その接着力により、熱応力による歪を抑制する手法は、最も有効である。
【００１０】
一方、かかる基板のパッド面とハンダ・バンプとの接合界面におけるクラック発生を抑制する上では、アンダーフィル剤の利用に依らずとも、パッド面とハンダ・バンプとのハンダ接合部を補強するのみでも、十分な効果が発揮できることが本発明者らの検討によって判明した。
【００１１】
より具体的には、そもそも、熱応力は、複数存在するハンダ接合部によって、チップ部品が基板上に固定されている際、このハンダ接合部に集中するが、従来のアンダーフィル剤の利用では、固定に封止充填されている樹脂接着の寄与を加えることで、応力の分散を図り、複数存在するハンダ接合部個々に加わる応力は、クラックの発生を誘起する水準を超えないものとしている。従って、応力の分散に代えて、複数存在するハンダ接合部個々に加わる応力に対して、ハンダ接合部を補強する樹脂による被覆・接着層を付加し、そのハンダ接合部界面に加わる応力自体は、クラックの発生を誘起する水準を超えないものとすることが可能であることが、本発明者らの検討により判明した。
【００１２】
しかしながら、前記ハンダ接合部を補強するため、樹脂による被覆・接着層を付加する手法を適用する上では、複数存在するハンダ接合部個々に、樹脂による被覆・接着層を高い均一性で形成することが、その前提となる。具体的には、ハンダ・バンプを溶融すると、表面張力により、その全体形状はほぼ球形となり、基板のパッド面に押し付け、ハンダ接合を行う結果、かかるハンダ接合部周囲には、狭い隙間が形成されるが、樹脂による被覆・接着層は、かかるハンダ接合部周囲を隙間なく被覆し、また全体を均等に被覆する手法の開発が、ハンダ接合部のみを補強により、クラックの発生を防止する手法において、高い再現性を達成する上で重要となる。
【００１３】
加えて、フリップチップ実装方式で実装するチップ部品自体の小型化に伴い、単位長さ当たりの端子数の増加、すなわち、回路基板上の配線と電気的に接合されるハンダ・バンプの配置間隔が狭くなり、同時に、その配置間隔に応じて、ハンダ・バンプも小さくされる。その際にも、かかる狭い間隔で配置されているハンダ接合部個々に対して、ハンダ接合部周囲を隙間なく被覆し、また全体を均等に被覆する手法の開発が、重要となる。
【００１４】
本発明は前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、ハンダ・バンプを設けた表面実装部品を、基板表面に設けるハンダ接合用のパッドに対して、ハンダ接合を施した上で、高い再現性で、かかるハンダ接合部周囲に樹脂を隙間なく被覆し、また全体を均等に被覆してなる接着層を設ける形態とすることを可能とする新規な表面実装方法を提供することにある。
【００１５】
さらに、本発明における、その最終的な目的は、かかる新規な表面実装方法を利用することで、表面実装部品を基板表面の回路パターンに固定するとともに、電気的接合をも行うハンダ接合部に対して、かかるハンダ接合部を樹脂による被覆・接着層で補強・保護を行し、結果的に、例えば、反復的な熱サイクルを経る間に、その熱応力による歪が起因となって、ハンダ接合部、特に、基板のパッド面とハンダ・バンプとの接合界面においてクラックが発生する過程の回避が図られている、チップ部品の実装がなされた回路基板を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究・検討を行ったところ、熱可塑性樹脂のうち、ハンダ接合に利用されるハンダ材料の融点よりも低い温度で、軟化または溶融した状態となるものを利用すると、ハンダ接合を行う際、既に流動性を示す熱可塑性樹脂を押し広げつつ、ハンダ・バンプ電極をプリント基板上の接続パッドと接触させることが可能であり、ハンダ・バンプ電極の頭頂部全体を覆うように熱可塑性樹脂を塗布しても、ハンダ接合すべき、パッド表面とハンダ・バンプとの密接な接触の妨げとはならず、ハンダ接合を完了した時点では、ハンダ接合部周囲を隙間なく、また、均等な樹脂量分布を示す接着層で被覆する形態とすることが可能であることを見出した。その際、バンプ電極のハンダ材料表面に存在している酸化被膜の除去を図る必要があるが、例えば、熱可塑性樹脂中にフラックス剤を添加混合して置くと、熱可塑性樹脂が流動性を示す状態となると、かかる熱可塑性樹脂は溶媒として機能し、フラックス剤が均一に溶解した状態が達成できることを見出した。すなわち、溶媒で酸素を遮断した状態で、ハンダ材料表面に存在している酸化被膜にフラックス剤を作用させることが可能であり、ハンダ材料の融点よりも高い温度において、プリント基板上の接続パッドと接触させると、そのままハンダ接合を実施することができることを確認した。
加えて、熱可塑性樹脂にフラックス剤を添加するだけでなく、熱可塑性樹脂自体にフラックス活性を示す原子団を有するものを利用しても、同じく、流動性を示す熱可塑性樹脂により酸素を遮断した状態で、酸化被膜の除去を行うことが可能であることを見出した。これらの知見に加えて、本発明者らは、ハンダ接合を終えた後、冷却すると、ハンダ接合部周囲に緻密で、均等な被覆層を構成している熱可塑性樹脂の固化がなされ、ハンダ・バンプとパッド面の双方を接着する補強接着層となり、さらに、再び、ハンダ材料の融点よりも高い温度に加熱すると、この被覆・接着層となっている熱可塑性樹脂も良好な流動性を示し、チップ部品をプリント基板から容易に除去することができ、リペア性にも優れることを確認した。また、上述のハンダ接合と、熱可塑性樹脂による被覆・接着層の形成は、同一の加熱工程でなされ、回路基板上の配線と電気的に接合されるハンダ・バンプの配置間隔が狭くなり、同時に、その配置間隔に応じて、ハンダ・バンプも小さくされる場合にも、それら複数のハンダ接合部間でバラツキが生じないものとできることが確認され、本発明者らは、以上の知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明にかかる第一の表面実装方法は、基板上に表面実装部品を実装する方法であって、
前記表面実装部品は、ハンダ・バンプを有する表面実装部品であり、該ハンダ材料を利用して、前記ハンダ・バンプとの電気的な接合に対応した基板表面上に形成されるパッドとの電気的接合をなし、
さらに、熱可塑性樹脂組成物を利用して、ハンダ接合されたハンダ・バンプとパッドとの接合部周囲に被覆・接着層を形成する工程を有し、
前記熱可塑性樹脂組成物は、
主成分として、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂は、その分子内にフラックス性を示す原子団を有し、
前記の実装工程で利用されるハンダ材料の融点において、軟化または溶融した状態をとり、
その軟化または溶解時において、少なくとも、前記熱可塑性樹脂が接触する表面実装部品に設けるハンダ・バンプおよび基板に設けるパッドを構成する金属材料の酸化被膜を除去可能なフラックス活性を、前記のフラックス性を示す原子団により有しており、
前記表面実装部品に設けるハンダ・バンプ形状は、融解した際に球形ボール状の表面形状を示し、該ハンダ・ボールの半径ｒ１に対して、
前記基板表面に設けるパッドは、前記ハンダ接合がなされた際、前記ハンダ・ボールとの接合面は実質的に円形形状を示し、
該円形形状の半径ｒ２は、少なくとも（１／３）×ｒ１≦ｒ２の範囲に選択され、前記パッドは、少なくとも、前記ハンダ・ボールとの接合面を内在する面積を有し、
前記ハンダ・バンプの頭頂部を被覆する前記熱可塑性樹脂組成物の塗布層を予め形成し、
対応するハンダ・バンプとパッドとを位置合わせした上で、前記熱可塑性樹脂組成物の塗布層と前記パッド表面とを接触させ、
該接触状態を保持しつつ、前記熱可塑性樹脂組成物の塗布層を、それ自体に含まれる熱可塑性樹脂が軟化または融解し、また、前記ハンダ・バンプのハンダ材料が熔融する温度に加熱し、
その際、前記バンプやパッドを構成する金属材料の酸化被膜を、前記熱可塑性樹脂組成物が有するフラックス活性により除去し、
前記ハンダ・バンプを、電気的な接合に対応した基板表面上のパッドとの間でハンダ付けした後、
温度を降下させて、前記熱可塑性樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂の固化を行い、前記ハンダ接合部周囲に被覆・接着層を形成し、
前記基板表面上のパッドに、ハンダ・バンプを有する表面実装部品をハンダ付けによる電気的接合の上、前記熱可塑性樹脂に被覆・接着処理を施すことを特徴とする表面実装方法である。
【００１８】
また、本発明にかかる第二の表面実装方法は、基板上に表面実装部品を実装する方法であって、
前記表面実装部品は、ハンダ・バンプを有する表面実装部品であり、該ハンダ材料を利用して、前記ハンダ・バンプとの電気的な接合に対応した基板表面上に形成されるパッドとの電気的接合をなし、
さらに、熱可塑性樹脂組成物を利用して、ハンダ接合されたハンダ・バンプとパッドとの接合部周囲に被覆・接着層を形成する工程を有し、
前記熱可塑性樹脂組成物は、
主成分として、熱可塑性樹脂を含有し、
前記熱可塑性樹脂に加えて、フラックス剤を必須成分として含有し、
前記の実装工程で利用されるハンダ材料の融点において、軟化または溶融した状態をとり、
その軟化または溶解時において、前記フラックス剤は前記熱可塑性樹脂と相溶性を有し、少なくとも、前記熱可塑性樹脂が接触する表面実装部品および基板に設けるバンプやパッドを構成する金属材料の酸化被膜を除去可能なフラックス活性を、前記フラックス剤により有しており、
フラックス剤の含有比率は、熱可塑性樹脂１００質量部当たり、２質量部以上、１５質量部以下に選択し、
前記表面実装部品に設けるハンダ・バンプ形状は、融解した際に球形ボール状の表面形状を示し、該ハンダ・ボールの半径ｒ１に対して、
前記基板表面に設けるパッドは、前記ハンダ接合がなされた際、前記ハンダ・ボールとの接合面は実質的に円形形状を示し、
該円形形状の半径ｒ２は、少なくとも（１／３）×ｒ１≦ｒ２の範囲に選択され、前記パッドは、少なくとも、前記ハンダ・ボールとの接合面を内在する面積を有し、
前記ハンダ・バンプの頭頂部を被覆する前記熱可塑性樹脂組成物の塗布層を予め形成し、
対応するハンダ・バンプとパッドとを位置合わせした上で、前記熱可塑性樹脂組成物の塗布層と前記パッド表面とを接触させ、
前記熱可塑性樹脂組成物を、それ自体に含まれる熱可塑性樹脂が軟化または融解し、また、前記ハンダ・バンプのハンダ材料が熔融する温度に加熱し、
その際、前記バンプやパッドを構成する金属材料の酸化被膜を、前記熱可塑性樹脂組成物が有するフラックス活性により除去し、
前記ハンダ・バンプを、電気的な接合に対応した基板表面上のパッドとの間でハンダ付けした後、
温度を降下させて、前記熱可塑性樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂の固化を行い、前記ハンダ接合部周囲に被覆・接着層を形成し、
前記基板表面上のパッドに、ハンダ・バンプを有する表面実装部品をハンダ付けによる電気的接合の上、前記熱可塑性樹脂に被覆・接着処理を施すことを特徴とする表面実装方法である。
【００１９】
上記の本発明にかかる第一の表面実装方法において利用する熱可塑性樹脂組成物中に含有される、その分子内にフラックス性を示す原子団を有する、前記熱可塑性樹脂は、
ポリアミドならびにポリアミドエステルからなる群から選択される高分子であり、
分子内に有するフラックス性を示す原子団として、前記の高分子を構成する有機酸に由来する酸性基を有していることが好ましい。あるいは、前記熱可塑性樹脂組成物中に含有される、その分子内にフラックス性を示す原子団を有する、前記熱可塑性樹脂は、
二塩基酸化合物とプロトン供与体との脱水縮合するにより生成する高分子であり、
二塩基酸化合物とプロトン供与体とのモル配合比率Ｒ（二塩基酸化合物／プロトン供与体）において、Ｒが１を超える二塩基酸成分が過剰な組成を有し、
少なくとも、過剰な二塩基酸成分に付随して、前記高分子の示す酸価は８（ＫＯＨｍｇ／ｇ）以上であることが好ましい。その際、前記の二塩基酸化合物とプロトン供与体とのモル配合比率Ｒが１を超える高分子に加えて、
前記高分子中の、過剰となっている二塩基酸の酸基部分に対して、その酸基と反応できる一官能あるいは二官能の官能基を有する反応性希釈剤を添加し、
前記高分子が軟化または溶融した状態となる温度において、
前記反応性希釈剤と、過剰な酸基との反応が可能であり、かかる反応により酸基が消費された後も、熱可塑性を有する高分子となる構成とすることも可能である。例えば、前記反応性希釈剤は、一官能あるいは二官能の官能基を有するエポキシ樹脂であることも可能である。
【００２０】
一方、本発明にかかる第二の表面実装方法において利用する前記熱可塑性樹脂組成物に含まれる前記フラックス剤は、
その分子中にカルボキシ基を少なくとも１つ以上有する化合物であることが望ましい。
【００２１】
更には、本発明にかかる第一の表面実装方法ならびに第二の表面実装方法のいずれにおいても、例えば、
ハンダ接合と樹脂被覆・接着の工程前に実施する、前記表面実装部品のハンダ・バンプの頭頂部への前記熱可塑性樹脂組成物からなる塗布層の形成工程では、前記熱可塑性樹脂組成物を別途フィルム状に成形した上、所定サイズのフィルム断片をハンダ・バンプの頭頂部に付着し、加熱軟化処理を施して塗布層とする手段、
別途、前記熱可塑性樹脂組成物を所定の濃度で有機溶剤に溶解した溶液を調製した上で、該溶液の所定液量をハンダ・バンプの頭頂部に滴下付着し、含有される有機溶剤の乾燥除去処理を施して塗布層とする手段、
あるいは、
有機溶剤を添加し、粘度調整した該熱可塑性樹脂組成物の有機溶剤添加液を平板上にて均一に展開して、該熱可塑性樹脂組成物のシート状展開物に調製した上で、
ハンダ・バンプを有する表面実装部品を、該ハンダ・バンプの頭頂部を該熱可塑性樹脂組成物のシート状展開物表面に押し付けて、シート状展開物の一部をハンダ・バンプの頭頂部に密着・転写し、
該転写された熱可塑性樹脂組成物によって、所定量の塗布層付与をなす手段、前記三種の手段のいずれかを利用して塗布層の形成がなされる工程とすることができる。
【００２２】
さらには、本発明は、かかる表面実装方法を利用することで表面実装部品の実装がなされている回路基板の発明をも提供し、すなわち、本発明にかかる回路基板は、
ハンダ・バンプを有する表面実装部品を、前記ハンダ・バンプと電気的な接合に対応したパッドを有する基板上にハンダ接合する回路基板であって、
前記表面実装部品の基板上へのハンダ接合に加えて、該ハンダ接合部周囲に熱可塑性樹脂による被覆・接着層の形成がなされており、
ハンダ接合ならびに熱可塑性樹脂による被覆・接着層の形成は、上に構成を記載する本発明にかかる表面実装方法のいずれかでなされており、
前記ハンダ接合部周囲に設ける被覆・接着層を構成する熱可塑性樹脂組成物は、再度、前記バンプのハンダ材料の融点以上に加熱した際、熱可塑性を示すことを特徴とする回路基板である。特には、前記ハンダ接合部周囲に設ける被覆・接着層を構成する熱可塑性樹脂組成物は、再度、前記バンプのハンダ材料の融点以上に加熱した際、熱可塑性を示し、
さらに、その軟化点は、前記バンプ材料の融点より低く保たれることがより望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の表面実装方法では、ハンダ接合部の補強を行う樹脂による被覆・接着層として、熱可塑性樹脂を利用することで、実装後、仮にチップ部品を取り外す必要が生じた際、加熱して、かかる熱可塑性樹脂を軟化あるいは溶融した状態とし、同時に、一旦ハンダ接合を行ったハンダ材料を融解することで、チップ部品を回路基板上から容易に取り外すことを可能として、リペア性を有する表面実装方法としている。同時に、ハンダ接合に先立ち、ハンダ・バンプ頭頂部に塗布される熱可塑性樹脂組成物自体は、主成分として、熱可塑性樹脂を含有し、この熱可塑性樹脂に加えて、フラックス剤を必須成分として含有したものとする、あるいは、主成分の熱可塑性樹脂自体は、その分子内にフラックス性を示す原子団を有する高分子とすることで、ハンダ付け温度へと昇温、加熱を行う際、バンプ電極に用いているハンダ材料表面、さらには、プリント基板表面に設ける接続パッド表面に対して、それら金属表面に存在する酸化被膜について、フラックス剤を作用させるなどにより、酸化被膜を除去して、清浄なハンダ材料表面と接続パッド表面等の間で緊密なハンダ接合をも同時に行っている。
【００２４】
一方、熱可塑性樹脂組成物の塗布層を予めハンダ・バンプ頭頂部に所望の塗布厚さで形成した上で、プリント基板表面に設ける接続パッドと、対応するハンダ・バンプとを位置合わせした上で押し付けつつ、ハンダ付け温度へと昇温、加熱を行う過程では、かかる熱可塑性樹脂組成物中の主成分である熱可塑性樹脂自体は流動性を増すため、清浄なハンダ材料表面と接続パッド表面等の間で緊密なハンダ接合を妨げる要因とはならない。すなわち、加熱処理の進行に伴い、緊密なハンダ接合界面形成とともに、良好な流動性を獲得した熱可塑性樹脂組成物は押し出され、ハンダ接合部周囲を被覆し、残余する接続パッド表面とハンダ・バンプの下端部の双方とに密着した状態となる。具体的には、融解しているハンダ・ボールと接続パッドとの接合面は円形形状となり、ハンダ接合部周囲には楔状の窪みが形成されるが、流動性の熱可塑性樹脂組成物によって、かかる窪みを含め緻密で、径方向に均等な分布を示す被覆層が形成される。
【００２５】
加えて、元来、ハンダ・バンプ自体、その大きさ（径）は均一性高く形成されているため、予めハンダ・バンプ頭頂部に所望の塗布厚さで形成した熱可塑性樹脂組成物塗布層の形状も高い均一性を有するものとなる。従って、チップ部品にある複数のハンダ・バンプ個々に対して、そのハンダ接合部周囲に形成される熱可塑性樹脂の被覆・接着層は高い均一性を持つものとなり、補強効果にバラツキを生ずることを防止できる。特に、接続パッド間の間隔を狭くし、対応するハンダ・バンプのサイズ（径）を小さくする際、予めハンダ・バンプ頭頂部に設ける熱可塑性樹脂組成物塗布層の塗布厚さはハンダ・バンプのサイズ（径）に依らず一定とすると、ハンダ接合部の面積はハンダ・バンプのサイズ（径）の縮小とともに減少するものの、補強する熱可塑性樹脂の被覆・接着層による接着面積の比率は相対的に増す結果、その補強効果により、熱応力に起因する接合界面におけるクラック発生をより効果的に抑制できる。
【００２６】
一方、実装後、前記熱可塑性樹脂の被覆・接着層は、例えば、冷熱サイクル試験における加熱時温度１２５℃においては、軟化を引き起こすことのないものとすることが望ましい。
【００２７】
対応して、本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物において、フラックス剤を添加・混合する際、主成分に用いる熱可塑性樹脂には、少なくとも、かかる樹脂自体の軟化点は、１３０℃以上の熱可塑性樹脂を利用することが好ましい。例えば、好適な熱可塑性樹脂の一例として、軟化点が１３５℃以上のポリアミド樹脂、ポリアミドエステル樹脂を挙げることができる。
【００２８】
これら熱可塑性樹脂に添加されるフラックス剤としては、熱可塑性樹脂と相溶性を有し、バンプ電極に利用されるハンダ材料表面の酸化被膜、あるいは、プリント基板の配線や接続パッドに用いられる金属、例えば、銅表面の酸化被膜に対して、その除去に効果を示す化合物が利用される。前記の条件を満たすフラックス剤として、公知のものでは、モノカルボン酸、ジカルボン酸、多価カルボン酸化合物が挙げられる。例えば、これらカルボン酸を利用する際には、主成分の熱可塑性樹脂１００質量部当たり、カルボン酸の総和を、０．１質量部〜１５質量部の範囲に選択して添加することが好ましく、さらに好ましくは、３質量部〜１０質量部の範囲に選択することが望ましい。種々のカルボン酸のうちでも、酸化被膜除去能力の特に優れたジカルボン酸類を用いるとより好ましく、なかでも、アジピン酸、セバシン酸などを好適なジカルボン酸として挙げることができる。
これらフラックス剤は、主成分の熱可塑性樹脂が軟化または溶解する温度に達した時点で、フラックス活性を発揮させるため、通常、例えば、予め熱可塑性樹脂中に均一に添加・混合して、熱可塑性樹脂組成物を形成したものを利用する。
【００２９】
また、上述の被覆・接着層とした際の軟化特性における要請を考慮すると、かかる熱可塑性樹脂組成物において、主成分とし、また、フラックス活性をも示す、その分子内にフラックス性を示す原子団を有する熱可塑性樹脂としても、少なくとも、かかる樹脂自体の軟化点は、１３０℃以上の熱可塑性樹脂を利用することが好ましい。例えば、好適な熱可塑性樹脂の一例として、軟化点が１３５℃以上のポリアミド樹脂、ポリアミドエステル樹脂を挙げることができる。従って、利用されるポリアミド樹脂、ポリアミドエステル樹脂は、少なくとも、軟化点が１３０℃以上であって、かかる高分子を構成する有機酸に由来する酸性基を有していると好ましいものである。その際、高分子を構成する有機酸に由来する酸性基を残すためには、樹脂骨格を形成する、二塩基酸成分と、それと脱水縮合するプロトン供与体、具体的には、アミド結合を形成するアミノ基、あるいはエステル結合を形成するヒドロキシ基を有するプロトン供与体成分との配合比率Ｒにおいて、二塩基酸成分が過剰となる比率Ｒ、すなわち、Ｒが１を超える範囲、例えば、Ｒを１．０１以上、１．３以下の範囲として、過剰な二塩基酸成分に由来するカルボキシ基が残余するものとする。残余するカルボキシ基の存在比率は、熱可塑性樹脂自体の酸価は、８（ＫＯＨｍｇ／ｇ）以上とすることが好ましい。なお、その酸価は、５０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）を超えない範囲、望ましくは４０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）を超えない範囲とすることが好ましい。すなわち、二塩基酸成分が過剰となる比率Ｒをあまり高くし、酸価が、５０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）を超える範囲とすると、それに伴い、樹脂自体の平均分子量（重合度）が低下し、熱可塑性樹脂に必要な特性が十分に発揮できない場合も生じる。
【００３０】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物中の主成分に利用されるポリアミド樹脂は、一般に、二塩基酸とジアミンとの重縮合、アミノカルボン酸の重縮合、あるいは、ラクタムの開環重合などの各種反応で得られるアミド結合を有する高分子を含むが、加えて、各種の変性ポリアミドを始め、一部もしくは全部水素添加された反応物で製造されたもの、他のモノマーが一部共重合された製造物をも含む混合物を利用することもできる。また、かかる熱可塑性樹脂組成物に調製する際には、主成分に用いるポリアミドに対して、利用可能な各種添加物などの他の物質を添加・混合することもできる。
【００３１】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物中の主成分に利用されるポリアミドエステル樹脂は、一般に、二塩基酸とジオールの重縮合、カルボキシアルコール（ヒドロキシカルボン酸）の重縮合、あるいは、はラクトンの開環重合などで生成されるエステル部分、および上記の二塩基酸とジアミンとの重縮合、アミノカルボン酸の重縮合、あるいは、ラクタムの開環重合などの各種反応で得られるアミド部分とをその骨格に有する高分子を含むが、加えて、各種の変性ポリエステルを始め、一部もしくは全部水素添加された反応物で製造されたもの、他のモノマーが一部共重合された製造物をも含む混合物を利用することもできる。また、かかる熱可塑性樹脂組成物に調製する際には、主成分に用いるポリアミドエステルに対して、利用可能な各種添加物などの他の物質を添加・混合することもできる。
【００３２】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物中の主成分に用いられるポリアミド樹脂は、上述する条件を満たす限り、特に限定されてないが、二塩基酸成分として、主にダイマー酸を用い、二塩基酸成分と縮合重合させるプロトン供与体成分として、ポリアミン類を利用して、縮合重合させて得られるダイマー酸変性ポリアミド樹脂を利用することが好ましい。このダイマー酸変性ポリアミド樹脂の製造において、利用可能なダイマー酸としては、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸などに含まれる天然の一塩基不飽和脂肪酸を重合したダイマー酸が工業的に広く用いられる。これらダイマー酸としては、一塩基不飽和脂肪酸を重合したダイマー酸であれば、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、脂環式、あるいは、芳香族などの各種ジカルボン酸のいずれをも使用することができる。
【００３３】
なお、主に用いるダイマー酸としては、特に制限されるものではないが、具体的には、トール油脂肪酸や大豆油脂肪酸などの天然の一塩基不飽和脂肪酸について、白土触媒を用いて重合させた後、蒸留によって、未反応のモノマー酸を除去して得られる重合脂肪酸等が挙げられる。具体的には、前記の重合反応で得られるダイマー酸の組成は、Ｃ１８の一塩基不飽和脂肪酸から生成する、Ｃ３６の二塩基酸成分を９９％〜６０％含有し、Ｃ５４の三塩基酸ならびにより多量体化したものが１〜３５％の範囲で存在し、Ｃ１８の一塩基酸が、０％〜１０％の範囲で残留する場合もある。それらのうち、ダイマー酸自体の酸価が１９０〜２００ＫＯＨｍｇ／ｇのものが好適に利用できる。本発明に用いられるポリアミド樹脂に対しては、これら天然の脂肪酸の中でも、特に大豆油由来の脂肪酸を原料として得られたものが、その後、必要に応じて、残されている不飽和炭素−炭素結合に水素添加を施す際、利用される触媒に対して、触媒毒となるイオウ分等の不純物の含有量が少ないことから好ましい。なお、ダイマー酸は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても良い。
【００３４】
二塩基酸として、前記ダイマー酸以外にも、他のジカルボン酸を用いることもできる。利用可能な二塩基酸として、次に例示する各種のジカルボン酸を用いることができる。鎖式、あるいは、環を含くむジカルボン酸としては、全体の炭素数は、Ｃ２〜Ｃ２２の範囲のジカルボン酸を挙げることができ、具体的には、シュウ酸、マロン酸、（無水）コハク酸、（無水）マレイン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、１，３−又は１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，１８−オクタデカンジカルボン酸、１，１６−ヘキサデカンジカルボン酸などを用いることができる。
【００３５】
さらに、適当な溶融粘度を有するポリアミド樹脂とするため、必要に応じて、二塩基酸成分以外に、その重合反応の際、各種のモノカルボン酸を副次的な原料に用いることができる。モノカルボン酸としては全体の炭素数は、Ｃ１〜Ｃ２６の範囲のモノカルボン酸を挙げることができ、具体的には、プロピオン酸、酢酸、カプリル酸（オクタン酸）、ステアリン酸、オレイン酸、ロジン（樹脂酸）、安息香酸、ナフトエ酸などが用いられる。これらモノカルボン酸は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。より好ましくは、プロピオン酸を選択するとよい。
【００３６】
プロトン供与体成分として利用するポリアミン類、具体的には、上記ダイマー酸変性ポリアミド樹脂を製造する際に、原料とするポリアミン類は、例えば、Ｃ２〜Ｃ２０の脂肪族、脂環式、芳香族などの各種ジアミン、トリアミン、ポリアミンなどである。ジアミンの具体例としては、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、１，３−プロパンジアミン、１，２−ジアミノプロパン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、テトラエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ｐ−又はｍ−キシレンジアミン、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）、２，２−ビス−（４−シクロヘキシルアミン）、ポリグリコールジアミン、イソホロンジアミン、１，２−、１，３−又は１，４−シクロヘキサンジアミン、１，４−ビス−（２−アミノエチル）ベンゼン、Ｎ−エチルアミノピペラジン、ピペラジンなどが挙げられる。
【００３７】
また、トリアミンには、ジエチレントリアミンなどが挙げられ、ポリアミンには、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどが挙げられる。さらに、二量体化された脂肪族のニトリル基を変換して、水素還元して得られたダイマージアミンも使用することもできる。
【００３８】
ジアミンに加えて、アルカノールアミン（アミノアルコール）を併用して、部分的にエステル結合を含むものとしてもよい。アルカノールアミン（アミノアルコール）には、エタノールアミン、プロパノールアミン、ジエタノールアミン、ブタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノール等が挙げられる。
【００３９】
好ましくは、ポリアミン類として、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジンなどの利用である。これらは１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても良い。
【００４０】
場合によってが、エーテル状酸素を骨格に有するポリエーテルジアミンを使用してもかまわない。このポリエーテルジアミンには、下記の一般式：
Ｈ２Ｎ−Ｒ１−（Ｒ−Ｏ）ｎ−Ｒ２−ＮＨ２
（式中、ｎは２〜１００であり、Ｒ１、Ｒ２は、炭素原子数が１〜１４のアルキレン基または二価の脂環式炭化水素基であり、Ｒは、炭素原子数が１〜１０のアルキレン基または二価の脂環式炭化水素基である。なお、アルキレン基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。）で表すことができるエーテルジアミン、例えば、ポリオキシプロピレンジアミン、ビス−（３−アミノプロピル）−ポリテトラヒドロフラン等をも使用できる。
【００４１】
前記ポリアミド樹脂を調製する際には、重合反応に応じて、必要により、従来公知の各種添加剤を用いることもできる。このような反応時に加える添加剤としては、例えば、リン酸、ジブチルチンジラウレート等の反応促進剤等が挙げられる。さらには、反応の際、発泡が多い場合には、消泡剤を添加することもできる。なお、これら添加剤の添加量は、適宜設定すればよい。
【００４２】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物中の主成分として用いられるポリアミド樹脂は、前記ダイマー酸を主に含む二塩基酸成分と前記ポリアミン類を主にふくむアミン成分とを、通常の手法によって重合させて得ることができる。重合方法については、特に制限はなく、従来公知の方法を採用すればよい。また、重合の際の反応条件や、二塩基酸成分やアミン成分などの各単量体成分の配合比等についても、特に制限はなく、適宜設定すればよい。
【００４３】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物中の主成分として用いられる、ポリアミド樹脂を構成する単位のうち、前記ダイマー酸由来の構成単位に関して、少なくとも、その一部が水素添加されていてもよく、また、ポリアミド樹脂は、ダイマー酸とポリアミン類とを重合させた後、得られた重合体に水素添加を施してもよい。
【００４４】
利用可能なダイマー酸の市販品としては、ＤＡ−２００、ＤＡ−２５０、ＤＡ−２７０（ハリマ化成社製）などを挙げることができる。
【００４５】
また、水素添加されたダイマー酸の市販品としては、プリポール１００９（ユニケマ社製）、エンポール１００８（コグニス社製）を挙げることができる。さらに、前記のＤＡ−２００、ＤＡ−２５０、ＤＡ−２７０（ハリマ化成社製）などに、水素添加処理を施したものも使用できる。
【００４６】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物では、必要に応じて、熱可塑性樹脂に適合した各種酸化防止剤を使用することができる。例えば、酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系化合物、モノフェノール系化合物、ビスフェノール系化合物、ポリフェノール系化合物、芳香族第二アミン系化合物、ジアルキルフェノールスルフィド、メルカプトベンゾイミダゾール、銅／ハロゲン系、トリアジン誘導体が利用できる。さらに、二次酸化防止剤として、亜リン酸系化合物、あるいは有機チオ系化合物を併用することも可能である。なお、酸化防止剤は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても良い。
【００４７】
本発明の表面実装方法では、利用される熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂自体にフラックス性を有するものを利用する代わりに、フラックス剤、すなわち、フラックス作用を有した化合物を添加する組成物とすることができる。好適に利用できるフラックス剤は、カルボキシ基を有する化合物であり、例えば、セバシン酸、コハク酸、アゼライン酸、ロジン類、高級脂肪酸、ポリ（メタ）アクリル酸重合物などが利用でき、特に好適なものとして、ロジン類などが挙げられる。前記フラックス剤の添加量は、合計して、熱可塑性樹脂１００質量部当たり、１５質量部以下、好ましくは、１０質量部以下に選択することが望ましい。なお、利用するフラックス剤の分子量にも依存するが、前記フラックス剤の添加量の下限は、少なくとも、熱可塑性樹脂１００質量部当たり、１質量部、通常、２質量部以上となる。
【００４８】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物では、その樹脂自体が、フラックス性を示すため、過剰な二塩基酸成分に由来するカルボキシ基が残余するものである場合、被覆・接着層の形成がなされた時点で、熱可塑性という特性を失わず樹脂中に残ったカルボキシ基を除去するために、カルボキシ基と反応可能なエポキシ化合物、例えば、分子中に１つまたは２つまでのグリシジル基を有したエポキシ樹脂を、反応性希釈剤として添加することができる。反応性希釈剤として、分子中２個までのグリシジル基を有したエポキシ樹脂を用いると、反応後も、樹脂全体に分岐が導入されることもなく、従って、３次元架橋することなく、残余しているカルボキシ基と反応するため、その後も、熱可塑性を維持することができる。
【００４９】
本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物は、それを構成する主成分の熱可塑性樹脂自体は、対象とするハンダ材料の融点においては、軟化または溶融した状態をとる必要があり、従って、対象とするハンダ材料に応じて、その軟化点は、ハンダ材料の融点を超えない範囲とすることが必要となる。その際、主成分の熱可塑性樹脂自体の軟化点は、対象とするハンダ材料の融点と比較して、例えば、温度差１０℃以内で高いもの、あるいは、５℃以内で高くとも、熱可塑性樹脂組成物は他の成分を含む結果、全体として、軟化点の低下がなされるので、十分に利用できる。
【００５０】
また、本発明の表面実装方法においては、利用する熱可塑性樹脂組成物は、被覆・接着剤の機能に加え、ハンダ材料に対するフラックス活性の機能を具えるため、ハンダ・バンプを有する表面実装部品を、前記ハンダ・バンプと電気的な接合に対応したパッドまたはバンプを有する基板上に接合する際、熱可塑性樹脂組成物を、それ自体に含まれる熱可塑性樹脂が軟化または融解し、また、前記ハンダ・バンプのハンダ材料が熔融する温度まで加熱する間に、前記表面実装部品および基板に設けるバンプやパッドを構成する金属材料の酸化被膜を、前記熱可塑性樹脂組成物が有するフラックス活性により除去し、前記ハンダ・バンプを、基板上のそれと電気的な接合に対応したパッドとの間で良好なハンダ付けがなされる。その後、温度を降下させて、熱可塑性樹脂の固化を行い、ハンダ接合部周囲の被覆・接着層とするため、ハンダ接合と併せて、単一の加熱工程で実施することができる。
【００５１】
その際、本発明の表面実装方法で利用される熱可塑性樹脂組成物は、常温で固形であるため、予め実装チップ部品のハンダ・バンプの頭頂部に塗布層を形成する際、一旦液状として、各ハンダ・バンプに対する塗布厚さの均一化を図りつつ塗布を行う。かかる塗布の方法としては、例えば、ホットメルトで用いられるアプリケーターを利用して、チップ部品のハンダ・バンプ部分に熱可塑性樹脂組成物を塗布する手法を用いることができる。あるいは、ディスペンサー、スクリーン印刷等を用いる際には、一旦熱可塑性樹脂組成物を溶剤に可溶化させて、粘度調整を図った上で、チップ部品のハンダ・バンプ部分に塗布し、含まれる溶剤を加熱あるいは減圧下で除去して、熱可塑性樹脂組成物の塗布層を形成することができる。例えば、各ハンダ・バンプの頭頂部当たり、均一な塗布液量とするため、分注用シリンジ等を利用して、溶剤溶液を所定の液量で頭頂部に滴下し、含まれる溶剤を加熱蒸散する過程で、軟化する熱可塑性樹脂組成物の濡れ広がりにより、塗布層とすることもできる。
【００５２】
あるいは、一旦熱可塑性樹脂組成物を、加熱軟化して、所定の厚さのシート・フィルムに調製し、一定サイズ（重量）のフィルム断片に切断・分割する。各ハンダ・バンプの頭頂部に前記フィルム断片を付着させ、その軟化点温度以上、例えば、１０℃程度高い温度に加熱し、軟化する熱可塑性樹脂組成物の濡れ広がりにより、塗布層とすることもできる。
【００５３】
さらには、図１に示すように、一旦熱可塑性樹脂組成物を溶剤に可溶化させて、粘度調整を図った上で、平坦なプレート面上にスキージを用いて均一な厚さで展開したシート状の展開物に調製した後、図２に示すように、チップ部品のハンダ・バンプをかかるシート状の展開物表面に押し当てることで、ハンダ・バンプの頭頂部に転写する手法を用いることもできる。この転写法を用いることで、多数のハンダ・バンプを具えるチップ部品においても、熱可塑性樹脂組成物の塗布層を均一な厚さで、かつ高い作業性で形成することができる。なお、可溶化に利用する溶剤は、その後、加熱する際に、容易に蒸散するものを用いる。加えて、熱可塑性樹脂組成物を溶剤に可溶化する際、得られる溶液は、シート状の展開物を調製する際、その必要な厚さを維持できる程度に粘性を調整する必要がある。
すなわち、粘性が低すぎると、溶液自体の流動性により、シート状の展開物の厚さは薄くなりすぎ、一方、粘性が高すぎると、スキージを用いても、所望とする厚さに展開することが困難となる。かかる観点から、熱可塑性樹脂組成物を溶剤に可溶化する際、得られる溶液の粘度を、５０〜５０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲、より好ましくは１００〜３０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲に選択することが好ましい。また、直接滴下塗布する際にも、同じく、利用する溶液の粘度を、５０〜５０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲、より好ましくは１００〜３０００（ｍＰａ・ｓ）の範囲に選択することが好ましい。
【００５４】
また、図３に例示するように、前記ハンダ・バンプを、基板上のそれと電気的な接合に対応したパッドとの間でハンダ付けを行う際、通常、表面実装部品の上面より、平均的に加圧を加えて、溶融したハンダ材料と、基板上のパッドとの緻密な接触を達成することがなされる。ハンダ・バンプの頭頂部に塗布されていた熱可塑性樹脂組成物は、軟化または融解されており、この加圧を行う間に、ハンダ接合面から押し退けられ、その周囲を均一に被覆する状態となる。なお、押し拡げられる過程で、パッド表面はこの液状の熱可塑性樹脂組成物と密に接触を保つため、バンプに加えて、パッドを構成する金属材料の酸化被膜も、前記熱可塑性樹脂組成物が有するフラックス活性により、再現性よく除去がなされる。
【００５５】
本発明の表面実装方法においては、表面実装部品に設けるハンダ・バンプ形状は、融解した際に球形ボール状の表面形状を示し、該ハンダ・ボールの半径ｒ１に対して、対応する基板表面に設けるパッドは、ハンダ接合がなされた際、ハンダ・ボールとの接合面は実質的に円形形状を示し、その円形形状の半径ｒ２は、少なくとも（１／３）×ｒ１≦ｒ２の範囲に選択され、さらに、前記パッドは、少なくとも、前記ハンダ・ボールとの接合面を内在する面積を有するものとする。表面実装部品に設けるハンダ・バンプ相互のピッチ間隔を高密度とする上では、対応する基板表面に設けるパッドも、その面積を制限する必要はあるものの、その半径ｒ２は、ハンダ・ボールの半径ｒ１に対して、その１／３を下回ることは避け、また、最大でも、半径ｒ１の２倍を超えない範囲、通常、半径ｒ１を大きく超えない範囲とすることが好ましい。ハンダ・バンプが球形であるため、接合面は、通常、円形を呈するものの、パッドの外縁形状は、必ずしも円形ではなくともよいが、少なくとも、かかるパッドのサイズは、前記の半径ｒ２の円形以上の大きさに選択することが好ましい。
【００５６】
その結果、ハンダ接合部周囲に形成される熱可塑性樹脂の被覆・接着層は、上述のフラックス処理に伴い表面酸化膜の除去がなされているパッド表面の余剰部を覆い、高い接着性能を発揮する。
【００５７】
対応して、ハンダ・バンプの頭頂部に予め設ける熱可塑性樹脂組成物の塗布層は、ハンダ・バンプの半ば、すなわち、上記のハンダ接合に関与する部分を覆うように塗布することができる。通常、前記ハンダ・ボールとの接合面を考慮して、相当する部分に熱可塑性樹脂組成物の塗布層を設けておくことが好ましい。従って、例えば、シート状の展開物とした上で、転写して、塗布層とする際には、かかるシート状の展開物の粘性、含有される樹脂成分の含有比率にもよるものの、前記シート状の展開物の膜厚は、ハンダ・バンプの半径ｒ１を大きく超えない程度に選択することが好ましい。また、塗布層の膜厚は、ハンダ・バンプの半径ｒ１を超えず、少なくとも、ｒ１の１／１０以上、より好ましくは、ｒ１の１／５以上の範囲に選択することが好ましい。
【００５８】
さらには、本発明にかかる回路基板は、ハンダ・バンプを有する表面実装部品を、前記ハンダ・バンプと電気的な接合に対応したパッドまたはバンプを有する基板上に接合してなる回路基板とする際、前記表面実装部品の基板上へのハンダ接合と、このハンダ接合部を補強する熱可塑性樹脂の被覆・接着層の形成とは、上記する本発明の表面実装方法でなされたものである。前記表面実装部品と基板とのハンダ接合部周囲を被覆している熱可塑性樹脂は、再度、前記バンプ材料の融点以上に加熱した際、熱可塑性を示すため、場合によっては、一旦実装した表面実装部品を、前記バンプ材料の融点以上に再加熱し、取り外すこと、すなわち、リペア処理を行うことが可能な回路基板である。かかるリペア処理をより確実に実施可能とする上では、特に、本発明の回路基板では、前記表面実装部品と基板とのハンダ接合部周囲に設ける被覆・接着層に利用する熱可塑性樹脂は、再度、前記バンプ材料の融点以上に加熱した際、熱可塑性を示し、さらに、その軟化点は、前記バンプ材料の融点より低く保たれるものとすることことがより望ましい。
【００５９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は、かかる具体例により限定されるものではない。
【００６０】
（参考実施例１）
攪拌機、窒素導入管、温度計、冷却管及び滴下漏斗を備えた反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のエンポール１００８（コグニス社製）６００部、セバシン酸６０．５部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン４１．２部、エチレンジアミン５３．５部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．９部添加・混合して、ポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６１】
（参考実施例２）
参考実施例１に記載する反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のエンポール１００８（コグニス社製）６００部、セバシン酸１２０部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン２２部、エチレンジアミン６７．３部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．５部添加・混合して、ポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６２】
（参考実施例３）
参考実施例１に記載する反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のＤＡ−２５０（ハリマ化成社製）５２０部、セバシン酸１０４部、さらに、モノカルボン酸のプロピオン酸６．２部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン７４部、エチレンジアミン３８部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．６部添加・混合して、樹脂組成物を得た。得られたこの樹脂組成物１００部当たり、フラックス成分として、ロジンＧ１００Ｆを８部添加・混合して、目的のポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６３】
（参考実施例４）
参考実施例１に記載する反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のエンポール１０６１（コグニス社製）６００部、セバシン酸３０部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン１８．６部、エチレンジアミン４９部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．９部添加・混合して、樹脂組成物を得た。得られたこの樹脂組成物１００部当たり、その残余するカルボキシ基と反応可能なエポキシ基を有するエポキシ樹脂のエピコート８２８（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量　約１９０）を９．３部添加・混合して、目的のポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６４】
なお、エポキシ樹脂のエピコート８２８とポリアミド樹脂中に残余するカルボキシ基との間の開環付加反応は、１６０℃以上において、主に進行する。
【００６５】
（参考比較例１）
参考実施例１に記載する反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のエンポール１０６１（コグニス社製）５２０部、セバシン酸１０４部、さらに、モノカルボン酸のプロピオン酸６．２部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン７４部、エチレンジアミン３８部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．９部添加・混合して、ポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６６】
（参考比較例２）
実施例１に記載する反応容器に、二塩基酸成分として、ダイマー酸のエンポール１００８（コグニス社製）５２０部、セバシン酸１３０部を入れ、前記二塩基酸成分と脱水縮合するプロトン供与体として、ピペラジン７９．２部、エチレンジアミン４０．６部を添加して、２３０℃に２時間かけて昇温し、さらに３時間、２３０℃に維持して、熟成させて、ポリアミド樹脂を合成し、前記ポリアミド樹脂中に、酸化防止剤イルガノックス１０１０を３．９部添加・混合して、樹脂組成物を得た。得られたこの樹脂組成物１００部当たり、フラックス成分として、ロジンＧ１００Ｆを２０部添加・混合して、目的のポリアミド樹脂組成物に調製した。
【００６７】
（参考例１）
ロジン系フラックス剤のみを利用して、リフロー処理時にフラックス処理を行い、ハンダ接合を行った。
【００６８】
（参考例２）
ロジン系フラックス剤のみを利用して、リフロー処理時にフラックス処理を行い、ハンダ接合を行った。ハンダ接合を終えた後、ハンダ接合部をトルエンにて洗浄、乾燥して、ハンダ接合の際、残余するロジン系フラックス剤、ならびにフラックス処理残渣の除去を行った。この洗浄除去済のハンダ接合部に対して、熱硬化性エポキシ樹脂組成物を注入・塗布し、再加熱して、熱硬化性樹脂による被覆・接着層とした。なお、用いた熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、エピコート８２８（ジャパンエポキシレジン社製）を１００部、酸無水物ＹＨ−３０７（ジャパンエポキシレジン）を１３０部、硬化促進剤１−ベンジル−２−メチルイミダゾール（四国化成社製）を２部配合し、良く撹拌して得られる樹脂組成物である。その熱硬化条件は、１６０℃、２分間の加熱処理とした。
試験・評価方法
参考実施例１〜５および参考比較例１〜３において得られた熱可塑性樹脂、ならびに樹脂組成物に関して、その特性については以下の方法にて測定・評価した。併せて、前記参考例１ならびに参考例２のロジン系フラックス剤のみを利用するフラックス処理に対する、ハンダ広がり特性（フラックス特性）の評価を行った。
【００６９】
１）樹脂物性
［溶融粘度］
粘度計（トキメック社製）を使用し、２１０℃における溶融粘度を測定した。
【００７０】
［軟化点］
ＪＡＩ−７軟化点測定に準拠し、昇温速度５℃／分にて測定した。
【００７１】
［酸価］
得られた樹脂をトルエン／メタノール溶剤に溶解させ、水酸化カリウム標準液で滴定して測定した。
【００７２】
［溶剤溶液粘度］
溶剤中に、所定の樹脂（樹脂組成物）量を溶解し、該所定の樹脂溶液濃度を有する溶液について、粘度計（トキメック社製）を使用し、２５℃における溶液粘度を測定した。
【００７３】
２）ハンダ広がり試験
ＪＩＳ−Ｚ−３１９７に準拠した。酸化処理済銅板上に、ハンダ・ボールを載せ、下記樹脂組成物をハンダ・ボールに塗布し、リフロー炉にて一定時間加熱溶融させた後、ハンダ広がり性を評価した。
【００７４】
半ドーム状に広がり接合　　　　「○」
ハンダ・ボール下部のみ接合　　「△」
まったく接合してない　　　　　「×」
３）導通試験
下記の条件でフリップチップ実装を行い、得られた実装済み半導体装置について、チップ部品とプリント回路基板電極との間の導通不良の有無を評価した。導通試験は、全試料数５０に対して、導通不良の無い合格品数の比率をもって、その指標とする。その際、合格品の判定は、ハンダ接合が適正になされた際の接合抵抗を基準とし、その基準値と比較して、ハンダ濡れ不良に起因する接合抵抗の有意な上昇が見出されるものを導通不良と判定する。
【００７５】
なお、合金組成（質量％）　錫：銀：銅＝９６：３．５：０．５　からなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ材料を用いる際、二段階加熱法でのリフロー加熱条件は、室温（２０℃）から昇温（２℃／ｓ）し、１４０℃〜１５０℃で７０秒間保持後、２５０℃まで昇温（１．５℃／ｓ）し、２５０℃で１０秒間保持した。この保持後、強制冷却した。
【００７６】
４）リペア性
チップ部品とプリント回路板とを、ハンダ・バンプの頭頂部に樹脂組成物の塗布層を設けた上で加熱し、ハンダ接合し、再度、ハンダ材料を加熱溶融させて、チップ部品を基板より剥離させた。
【００７７】
樹脂の糸引きも無く剥離　　　　　　　　　　　　　　　「○」
樹脂の糸引きあるも、バンプ間にハンダ短絡無く剥離　　「△」
ハンダがながれ、糸引きして剥離　　　　　　　　　　　「×」
なお、樹脂の糸引きが生じると、基板面上に樹脂が糸状になって付着する。その結果、付着した樹脂成分が基板面を汚すため、その後の再実装時の作業性を著しく悪化させる。従って、リペア作業の観点では、樹脂の糸引きが過多であると、致命的な欠点となる。
【００７８】
５）接合強度
上記　３）導通試験　に記載の実装済み半導体装置に関して、初期導通不良の無い合格品と判定されたものについて、室温（２５℃）で、チップ部品のバンプとプリント回路基板電極との間の接合部において、せん断剥離を生じさせる臨界せん断応力（せん断接着強度）を測定した。なお、サンプル数１０個における測定値を平均し、接合強度の指標とする。
【００７９】
６）冷熱サイクル試験
上記　３）導通試験　に記載の実装済み半導体装置に関して、初期導通不良の無い合格品と判定されたものについて、−３０℃から１２５℃までの昇温・冷却を各２５分間で繰り返す冷熱サイクルを、連続１０００サイクル実施した後、導通不良の有無を評価した。初期導通不良の無い合格品、全試料数５０に対して、冷熱サイクル後、導通不良の無い合格品数の比率をもって、その指標とする。
【００８０】
【表１】

【００８１】
【表２】

【００８２】
表１に示すように、本発明に利用される熱可塑性樹脂組成物を塗布することにより、錫−鉛共晶ハンダのみならず、鉛フリー錫系ハンダを利用する際にも、金属表面の酸化被膜を除去でき、良好なハンダ濡れ性が達成でき、従って、電気接合性に不良がないハンダ接合がなされている。すなわち、本発明に利用される熱可塑性樹脂組成物は、フラックス活性を具えており、加熱され、溶融する際、接触している金属表面の酸化被膜を除去し、加えて、かかる清浄な金属表面を被覆して、再酸化を防止する結果、良好なハンダ濡れ性と、その後の緻密なハンダ接合を可能としている。
【００８３】
（実施例１〜実施例４、比較例１〜２、参考例１〜２）
下記の条件でフリップチップ実装を行い、得られた実装済み半導体装置について、チップ部品とプリント回路基板電極との間の導通不良の有無、接着強度、リペア性、冷熱サイクルの各特性に関する評価を実施した。
【００８４】
まず、チップ部品の裏面に設けられているハンダ・バンプは、ハンダ材料として合金組成（質量％）　錫：銀：銅＝９６：３．５：０．５　からなるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ・ボールを利用した。ハンダ・バンプの径は、０．３ｍｍ、パッドは、円形状で、その径は、０．２３ｍｍ、バンプの配置間隔は、０．４ｍｍとし、チップ部品の裏面の両側に、総計２２８個のバンプを有するものを用いている。
【００８５】
次いで、裏面のハンダ・バンプの頂部に熱可塑性樹脂組成物の塗布層を形成したチップ部品を、基板に対して、その円形状接合パッドの中心と、球状ハンダ・バンプの中心とが一致する配置で搭載し、加熱して、ハンダ接合を行った。なお、この加熱条件は、室温（２０℃）から昇温（２℃／ｓ）し、１４０℃〜１５０℃で７０秒間保持後、２５０℃まで昇温（１．５℃／ｓ）し、２５０℃で１０秒間保持した後、５０℃以下に急速冷却を行う、二段階昇温工程とした。昇温過程中に、熱可塑性樹脂組成物の軟化・融解が進行し、ハンダ・バンプによりパッド面上を覆うように押し広げられる。それと併せて、用いる熱可塑性樹脂組成物の有する、フラックス活性により、ハンダ・バンプの溶融に先立ち、ハンダ・ボール表面、ならびに、円形状接合パッドを構成する金属層表面の酸化皮膜のフラックス処理がなされる。ハンダ・バンプの溶融温度を超えると、フラックス活性を終えている、パッド表面にハンダ材料は良好な濡れ性を示し、ハンダ接合が進む。また、ハンダ接合部の形成に伴い、押し出される熱可塑性樹脂は、ハンダ接合部周囲を被覆した状態を維持し、冷却され固化する結果、バンプとパッド表面に接着した熱可塑性樹脂の被覆・接着層となる。
【００８６】
実施例１〜４、ならびに、比較例１、２では、ハンダ・バンプの頂部への熱可塑性樹脂組成物の塗布層形成は、それぞれ、上述の参考実施例１〜４、ならびに、参考比較例１、２の熱可塑性樹脂組成物を利用し、先ず、有機溶剤（キシレンとｉ−ブチルアルコールの１：１（体積比）混合物）に溶解した溶液に調製した。上述チップ部品の各バンプの頭頂部に対して、裏面を上向きとした状態で、前記樹脂溶剤溶液の所定塗布量を、シリンジを利用して滴下塗布する。塗布後、オーブン内乾燥処理（１５０℃　３分間、２００℃　３分間）を施し、溶液中に含有される有機溶剤の蒸散・除去を行う。その際、利用した樹脂溶剤溶液について、その粘度（溶剤溶液粘度）、ならびに、各バンプ当たりの塗布液量を表３に示す。
【００８７】
さらに、参考例１、参考例２に従って、実装を行って、同様に評価を行った。
表３に、実施例１〜４、比較例１、２、ならびに、参考例１、２に対する、評価結果を併せて示す。
【００８８】
【表３】

【００８９】
実施例１〜４においては、用いる熱可塑性樹脂組成物の有する、フラックス活性により、いずれも良好なハンダ接合がなされ、優れた電気接合性が達成されている。加えて、このハンダ接合部周囲に、熱可塑性樹脂による被覆・接着層が再現性よく形成されているため、その補強により、参考例１と比較して、接着強度の向上がなされている。勿論、リペア性も良好である。
【００９０】
さらに、冷熱サイクルに際しても、熱可塑性樹脂による被覆・接着層は、冷却時における低温脆性特性に優れ、全体の応力歪みに対する補強効果を維持する結果、冷熱サイクルによるハンダ接合部におけるクラック発生の防止がなされている。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の表面実装方法では、ハンダ・ボールで形成されるハンダ・バンプを利用し、チップ部品を回路基板表面上に形成されるパッドとのハンダ接合とともに、かかるハンダ接合部周囲に熱可塑性樹脂組成物により被覆・接着層を形成する際、利用する熱可塑性樹脂組成物は、主成分として、熱可塑性樹脂を含有し、この熱可塑性樹脂に加えて、フラックス剤を必須成分として含有したものとする、あるいは、主成分の熱可塑性樹脂自体は、その分子内にフラックス性を示す原子団を有する高分子とすることで、ハンダ接合のため加熱を行う際、接合界面部周囲を溶融した熱可塑性樹脂で被覆して、外界からの酸素の進入を防止しつつ、含まれているフラックス剤あるいはその分子内にフラックス性を示す原子団がもたらすフラックス性により、バンプ電極に用いているハンダ材料表面、さらには、プリント基板の接続パッド表面に対して、それら金属表面に存在する酸化被膜の除去を可能としている。従って、清浄なハンダ材料表面と接続パッド表面等の間で緊密なハンダ接合が可能となり、同時に、ハンダ接合後、実装されるチップ部品と回路基板とのハンダ接合部周囲に緻密で均一な熱可塑性樹脂による接着層の形成も達成できる。すなわち、上述の熱可塑性樹脂組成物の示すフラックス活性により、接続パッド表面に対する優れたハンダ濡れ性が達成される結果、ハンダ接合界面には、応力歪みが主要因のクラック発生、ハンダ剥がれの促進にも関与する表面酸化膜の残留はなく、良好なハンダ接合界面が得られ、しかも、熱可塑性樹脂による接着層の接着性能も高まり、樹脂接着による補強効果も高いものとなる。かかるフラックス活性を付与された熱可塑性樹脂組成物を利用し、表面酸化膜の除去、その後、補強用の被覆・接着層の形成を単一の加熱工程で実施する方法により実装がなされた回路基板は、ハンダ接合部の電気的接合は良好であり、加えて、実装後、仮にチップ部品を取り外す必要が生じた際、加熱して、熱可塑性樹脂を軟化あるいは溶融した状態とし、同時に、一旦ハンダ接合を行ったハンダ材料を融解することで、チップ部品を回路基板上から容易に取り外すことが可能となり、リペア性を有する回路基板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる表面実装方法において、ハンダ・バンプへの熱可塑性樹脂組成物の塗布工程の一例を示し、塗布に先立ち、熱可塑性樹脂組成物を溶剤に可溶化させて、粘度調整を図った上で、平坦なプレート面上にスキージを用いて均一な厚さで展開したシート状の展開物に調製する工程を示す図である。
【図２】予めシート状の展開物に調製された、熱可塑性樹脂組成物の粘性溶液を利用し、ハンダ・バンプを押し付けることで、転写して、頂部に均一膜厚の塗布膜を形成する工程を示す図である。
【図３】ハンダ・バンプ頂部に熱可塑性樹脂組成物の塗布膜を形成した後、基板上の電極パッド面に押し付けつつ、リフロー処理を行い、ハンダ接合と、熱可塑性樹脂の被覆・接着層を形成する工程を示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for mounting a surface mount component on a substrate, and more specifically, simultaneously with solder bonding on a substrate using solder bumps, selectively applying resin bonding around the solder joint. The present invention relates to a surface mounting method and a circuit board on which surface mounting components are mounted by such a method.
[0002]
[Prior art]
In order to reduce the weight, size and thickness of electronic devices, effective methods for mounting semiconductor chip components on a printed wiring board include BGA (ball grid array), CSP (chip sized package), and flip chip. There is a mounting method. In particular, in the flip-chip mounting method, a bump electrode is formed in advance on the mounting surface of a chip component to be mounted on a printed wiring board, and this bump electrode is directly connected to an electrode on the printed wiring board. In such a case, the thermal stress affects the bump electrode during the thermal cycle test, and for example, a solder crack or the like due to the stress strain may be generated, which may cause an electrical connection failure. In order to avoid the bonding failure due to the thermal stress, for example, a thermosetting underfill agent is injected and cured between the chip component and the substrate so as to bury the bonded bump electrode portion. That is, the filled underfill agent adheres between the chip component and the substrate, and the adhesive force suppresses distortion due to thermal stress, thereby avoiding the occurrence of solder cracks and the like.
[0003]
However, if a cleaning solder is used in the step of connecting the bump electrode and the electrode on the printed wiring board, a solvent cleaning after the solder bonding is required. After the completion of the solvent cleaning, the process proceeds to the injection of the underfill agent, so that the entire process takes a long time and is a bottleneck in increasing productivity. Further, it is necessary to provide a heat treatment step twice in a series of steps of bonding the solder bumps in the first stage, thermosetting the thermosetting resin in the second stage, and fixing the chip component to the printed circuit board.
[0004]
One way to avoid the need for two heat treatments is to form a thermosetting resin composition on a printed wiring board in advance by screen printing, drawing with a dispenser, etc., and then arrange the chip components to be mounted In such a case, a method has been proposed in which a layer of the thermosetting resin composition applied by the chip component is stretched and the gap between the chip component and the printed board is densely filled with the thermosetting resin composition. -354555). Thereafter, during heat treatment in a reflow furnace, bonding between the bump electrode and the electrode and curing and bonding of the underfill agent are simultaneously performed. Since the heating step can be integrated, the working efficiency is greatly improved. However, in the method in which the heat treatment is performed in one step, the underfill is filled so as to cover the bump itself, so that the flux treatment needs to be performed in advance. Therefore, the influence of the oxide film formed after the flux treatment remains, and the influence increases with the elapse of time after the treatment. Therefore, even if a flux treatment is performed in advance, occurrence of soldering failure due to poor wetting of the solder to the electrode surface, that is, occurrence of conduction failure has been found not a little.
[0005]
In order to solve this solder wetting defect, a thermosetting resin composition to which a component having flux activity was added was drawn and applied with a dispenser or the like to such an extent that the oxide film of the solder ball could be removed and joined. A technique of spreading a thermosetting resin composition layer with a chip component has been proposed (Japanese Patent No. 2589239). When the inter-electrode bonding in the reflow furnace and the thermosetting of the resin are performed integrally, a sufficient flux component added to the resin composition is supplied, so that the oxide film of the solder is removed, and Joinability is greatly improved. However, when using this method, the curing time of the resin and the soldering time in the reflow furnace are important, that is, at least before the soldering, which requires the action of the flux component, the resin itself hardens. should not be done. Conversely, depending on the temperature profile of the reflow, if the thermosetting proceeds first, there may be a case where a bonding failure occurs.
[0006]
Furthermore, when using a thermosetting underfill agent, once a chip component has been adhered to a printed circuit board, it cannot be removed again. If a defect is found in a printed circuit board on which chip parts have been mounted, replace the defective chip part, or replace the chip parts to reuse the printed circuit board. I couldn't repair it.
[0007]
On the other hand, it has been proposed to use a thermoplastic resin as an underfill agent in order to make the chip component removable again and to provide repairability (US Pat. No. 6,228,678). After applying a thermoplastic resin layer to the chip parts so that a part of the surface of the solder bump is exposed, apply flux to the part of the exposed surface of the solder bump and install it on the printed wiring board Then, solder bonding is performed in a reflow furnace, and filling with a thermoplastic underfill is completed to fix the chip component to the printed board. After performing the process of applying an underfill agent to the chip component, the process of applying flux is a two-stage application process, especially the surface of the solder ball where the flux is partially exposed from the thermoplastic resin It is troublesome to apply the coating uniformly on the surface, and the coating tends to be uneven. Uneven flux application causes poor soldering and contributes to poor electrical bonding.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-354555
[Patent Document 2]
Patent No. 2589239
[Patent Document 3]
US Patent No. 6,228,678
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the flip-chip mounting method, for example, during a repetitive thermal cycle, a distortion due to the thermal stress causes the solder joint, particularly, the pad surface of the substrate and the solder bump. In order to avoid the process of generating cracks at the bonding interface of the chip, including the solder joint, the chip component and the substrate are bonded using an underfill agent filled between the chip component and the substrate. The method of suppressing distortion due to thermal stress by the adhesive force is the most effective.
[0010]
On the other hand, in order to suppress the occurrence of cracks at the bonding interface between the pad surface of the substrate and the solder bump, the reinforcement of the solder joint between the pad surface and the solder bump can be achieved without using an underfill agent. The present inventors have found that sufficient effects can be exhibited.
[0011]
More specifically, in the first place, the thermal stress is concentrated on the solder joint when the chip component is fixed on the substrate by a plurality of solder joints, but in the use of the conventional underfill agent, By applying the contribution of the resin sealing that is sealed and filled to the fixing, the stress is dispersed, and the stress applied to each of the plurality of solder joints does not exceed the level that induces cracks. Therefore, instead of dispersion of the stress, a coating / adhesion layer made of a resin for reinforcing the solder joint is added to the stress applied to each of the plurality of solder joints, and the stress itself applied to the solder joint interface is: The inventors of the present invention have found that it is possible to prevent the occurrence of cracks from being exceeded.
[0012]
However, in order to apply the technique of adding a resin coating / adhesion layer to reinforce the solder joint, it is necessary to form a resin coating / adhesion layer with high uniformity on each of a plurality of solder joints. Is the premise. Specifically, when the solder bumps are melted, the overall shape becomes substantially spherical due to the surface tension, and the solder bumps are pressed against the pad surface of the substrate to perform solder bonding. As a result, a narrow gap is formed around the solder joint. However, the development of a method of covering the solder joints with no gap with the resin coating / adhesion layer without gaps, and the method of preventing the occurrence of cracks by reinforcing only the solder joints has been developed. Important for achieving high reproducibility.
[0013]
In addition, the number of terminals per unit length has increased due to the miniaturization of the chip components themselves mounted by the flip-chip mounting method, that is, the arrangement interval of solder bumps electrically connected to wiring on the circuit board has been increased. At the same time, the size of the solder bumps is reduced according to the spacing. At that time, it is important to develop a technique for covering each of the solder joints arranged at such narrow intervals with no gap around the solder joints and evenly covering the entire solder joints.
[0014]
The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a surface-mounted component provided with solder bumps on a solder bonding pad provided on the substrate surface, after performing solder bonding. It is an object of the present invention to provide a novel surface mounting method capable of forming a form in which a resin is coated around the soldered joint without gaps with high reproducibility, and an adhesive layer covering the whole is evenly provided. .
[0015]
Further, the final object of the present invention is to use such a novel surface mounting method to fix a surface mounting component to a circuit pattern on a substrate surface and to perform a solder bonding portion that also performs electrical bonding. Thus, the solder joint is reinforced and protected by a resin coating / adhesion layer, and as a result, for example, during a repeated thermal cycle, distortion due to the thermal stress causes solder joint. It is an object of the present invention to provide a circuit board on which chip components are mounted, which avoids a process in which a crack is generated at a bonding interface between a solder pad and a pad surface of a board, particularly a bonding interface between the pad and the solder bump.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies and studies to solve the above-mentioned problems, and found that the thermoplastic resin is softened or melted at a temperature lower than the melting point of the solder material used for solder bonding. When using a solder bump, it is possible to bring the solder bump electrode into contact with the connection pad on the printed circuit board while spreading the thermoplastic resin that already shows fluidity when performing solder bonding. Applying a thermoplastic resin so as to cover the entire crown does not hinder the close contact between the pad surface and the solder bumps to be soldered. It has been found that the periphery can be covered with an adhesive layer having no gap and an even resin distribution. At this time, it is necessary to remove the oxide film present on the surface of the solder material of the bump electrode.For example, when a flux agent is added and mixed in the thermoplastic resin, the thermoplastic resin shows fluidity. It has been found that in such a state, the thermoplastic resin functions as a solvent, and a state in which the flux agent is uniformly dissolved can be achieved. That is, it is possible to cause the flux agent to act on the oxide film present on the surface of the solder material in a state where oxygen is cut off by the solvent, and at a temperature higher than the melting point of the solder material, It was confirmed that the soldering could be performed as it was when they were brought into contact.
In addition, in addition to adding a fluxing agent to the thermoplastic resin, even if a thermoplastic resin itself having an atomic group showing flux activity is used, oxygen is similarly blocked by the thermoplastic resin showing fluidity. It has been found that the oxide film can be removed in this state. In addition to these findings, the present inventors, after completing the solder joining, when cooled, solidification of the thermoplastic resin constituting a dense and uniform coating layer around the solder joint, the solder and It becomes a reinforcing adhesive layer that bonds both the bump and the pad surface, and when heated again to a temperature higher than the melting point of the solder material, the thermoplastic resin that is the coating and adhesive layer also shows good fluidity, It was confirmed that the chip components could be easily removed from the printed circuit board, and the repairability was excellent. In addition, the above-described solder bonding and the formation of the coating / adhesion layer made of the thermoplastic resin are performed in the same heating step, and the arrangement interval of the solder bumps electrically connected to the wiring on the circuit board is reduced, and at the same time, According to the arrangement interval, even when the solder bumps are also reduced, it has been confirmed that there can be no variation between the plurality of solder joints, and based on the above findings, the present inventors have The present invention has been completed.
[0017]
That is, the first surface mounting method according to the present invention is a method of mounting a surface mounting component on a substrate,
The surface-mounted component is a surface-mounted component having solder bumps, and is electrically connected to a pad formed on a substrate surface corresponding to electrical bonding with the solder bump by using the solder material. Make a joint,
Further, using a thermoplastic resin composition, having a step of forming a coating and adhesive layer around the joint between the solder bump and the pad soldered,
The thermoplastic resin composition,
As a main component, contains a thermoplastic resin,
The thermoplastic resin has an atomic group showing a flux property in its molecule,
At the melting point of the solder material used in the above mounting process, it takes a softened or molten state,
At the time of softening or melting, at least a flux activity capable of removing an oxide film of a metal material constituting a solder bump provided on a surface mounting component contacted with the thermoplastic resin and a pad provided on a substrate, the flux property is determined. Possessed by the indicated atomic groups,
The shape of the solder bump provided on the surface-mounted component shows a spherical ball-like surface shape when melted, and the radius r1 of the solder ball is:
A pad provided on the surface of the substrate, when the solder bonding is performed, a bonding surface with the solder ball shows a substantially circular shape,
The radius r2 of the circular shape is selected in a range of at least (1/3) × r1 ≦ r2, and the pad has at least an area inside a bonding surface with the solder ball,
Forming a coating layer of the thermoplastic resin composition covering the top of the solder bump in advance,
After aligning the corresponding solder bumps and pads, the coating layer of the thermoplastic resin composition is brought into contact with the pad surface,
While maintaining the contact state, the coating layer of the thermoplastic resin composition, the thermoplastic resin contained therein is softened or melted, and heated to a temperature at which the solder material of the solder bumps melts,
At that time, the oxide film of the metal material constituting the bumps and pads is removed by the flux activity of the thermoplastic resin composition,
After soldering the solder bumps to pads on the substrate surface corresponding to the electrical bonding,
Lower the temperature, solidify the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, to form a coating and adhesive layer around the solder joint,
A surface mounting method, wherein a surface mounting component having solder bumps is electrically connected to pads on the surface of the substrate by soldering, and then the thermoplastic resin is coated and bonded.
[0018]
Further, a second surface mounting method according to the present invention is a method of mounting a surface mounting component on a substrate,
The surface-mounted component is a surface-mounted component having solder bumps, and is electrically connected to a pad formed on a substrate surface corresponding to electrical bonding with the solder bump by using the solder material. Make a joint,
Further, using a thermoplastic resin composition, having a step of forming a coating and adhesive layer around the joint between the solder bump and the pad soldered,
The thermoplastic resin composition,
As a main component, contains a thermoplastic resin,
In addition to the thermoplastic resin, contains a fluxing agent as an essential component,
At the melting point of the solder material used in the above mounting process, it takes a softened or molten state,
At the time of softening or melting, the flux agent has compatibility with the thermoplastic resin, and at least an oxide film of a metal material constituting bumps and pads provided on a surface mounting component and a substrate in contact with the thermoplastic resin. Having a flux activity that can be removed by the flux agent,
The content ratio of the flux agent is selected from 2 parts by mass or more and 15 parts by mass or less per 100 parts by mass of the thermoplastic resin,
The shape of the solder bump provided on the surface-mounted component shows a spherical ball-like surface shape when melted, and the radius r1 of the solder ball is:
A pad provided on the surface of the substrate, when the solder bonding is performed, a bonding surface with the solder ball shows a substantially circular shape,
The radius r2 of the circular shape is selected in a range of at least (1/3) × r1 ≦ r2, and the pad has at least an area inside a bonding surface with the solder ball,
Forming a coating layer of the thermoplastic resin composition covering the top of the solder bump in advance,
After aligning the corresponding solder bumps and pads, the coating layer of the thermoplastic resin composition is brought into contact with the pad surface,
The thermoplastic resin composition is heated to a temperature at which the thermoplastic resin contained therein softens or melts, and the solder material of the solder bump melts,
At that time, the oxide film of the metal material constituting the bumps and pads is removed by the flux activity of the thermoplastic resin composition,
After soldering the solder bumps to pads on the substrate surface corresponding to the electrical bonding,
Lower the temperature, solidify the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, to form a coating and adhesive layer around the solder joint,
A surface mounting method, wherein a surface mounting component having solder bumps is electrically connected to pads on the surface of the substrate by soldering, and then the thermoplastic resin is coated and bonded.
[0019]
The thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition used in the first surface mounting method according to the present invention has an atomic group exhibiting a flux property in its molecule, the thermoplastic resin is
A polymer selected from the group consisting of polyamides and polyamide esters,
It is preferable that the atomic group having a flux property in the molecule has an acidic group derived from an organic acid constituting the polymer. Alternatively, the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, having an atomic group exhibiting a flux property in the molecule thereof,
A polymer produced by dehydration condensation of a dibasic acid compound and a proton donor,
In a molar mixing ratio R of the dibasic acid compound and the proton donor (dibasic acid compound / proton donor), the dibasic acid component in which R exceeds 1 has an excessive composition,
It is preferable that the acid value of the polymer is at least 8 (KOH mg / g) accompanying at least the excess dibasic acid component. At that time, in addition to the polymer in which the molar mixing ratio R of the dibasic acid compound and the proton donor is more than 1,
In the polymer, for the acid group portion of the excess dibasic acid, a reactive diluent having a monofunctional or bifunctional functional group capable of reacting with the acid group is added,
At a temperature at which the polymer is in a softened or molten state,
The reactive diluent can react with an excess of acid groups, and a polymer having thermoplasticity can be formed even after the acid groups are consumed by the reaction. For example, the reactive diluent may be an epoxy resin having a monofunctional or bifunctional functional group.
[0020]
On the other hand, the flux agent contained in the thermoplastic resin composition used in the second surface mounting method according to the present invention,
It is desirable that the compound has at least one carboxy group in the molecule.
[0021]
Furthermore, in any of the first surface mounting method and the second surface mounting method according to the present invention, for example,
In the step of forming a coating layer made of the thermoplastic resin composition on the top of the solder bump of the surface mount component, which is performed before the steps of solder bonding and resin coating / adhesion, the thermoplastic resin composition is separately added. Forming a film, attaching a film fragment of a predetermined size to the top of the solder bump, applying a heat softening treatment to form a coating layer,
Separately, after preparing a solution in which the thermoplastic resin composition is dissolved in an organic solvent at a predetermined concentration, a predetermined amount of the solution is dropped onto the top of the solder bump, and the contained organic solvent is dried. Means for applying a removal treatment to form a coating layer,
Or
An organic solvent was added, and the organic solvent addition liquid of the thermoplastic resin composition whose viscosity was adjusted was uniformly spread on a flat plate, and then prepared into a sheet-like spread of the thermoplastic resin composition.
A surface-mounted component having solder bumps is pressed by pressing the top of the solder bumps onto the surface of the sheet-like development of the thermoplastic resin composition, and a part of the sheet-like development is brought into close contact with the top of the solder bumps.・ Transfer,
A step of forming a coating layer using any of the above-mentioned means for applying a predetermined amount of the coating layer and the above-mentioned three kinds of means can be performed by using the transferred thermoplastic resin composition.
[0022]
Furthermore, the present invention also provides an invention of a circuit board on which surface mounting components are mounted by using such a surface mounting method, that is, the circuit board according to the present invention includes:
A circuit board for soldering a surface mount component having solder bumps on a board having pads corresponding to the solder bumps and electrical bonding,
In addition to the solder bonding of the surface mount component on the substrate, a coating / adhesion layer is formed by a thermoplastic resin around the solder bonding portion,
The formation of the coating / adhesive layer by the solder bonding and the thermoplastic resin is performed by any of the surface mounting methods according to the present invention described above,
The circuit board is characterized in that the thermoplastic resin composition constituting the coating / adhesion layer provided around the solder joint exhibits thermoplasticity when heated again to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder material of the bump. In particular, the thermoplastic resin composition constituting the coating / adhesion layer provided around the solder joint portion, when heated to a melting point of the solder material of the bump again, shows thermoplasticity,
More preferably, its softening point is kept below the melting point of the bump material.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the surface mounting method of the present invention, by using a thermoplastic resin as a coating / adhesion layer with a resin for reinforcing a solder joint, after mounting, when it becomes necessary to remove a chip component, heating is performed. A surface mounting method having a repairability by allowing such a thermoplastic resin to be in a softened or molten state, and at the same time, by melting the solder material that has been once soldered, so that the chip component can be easily removed from the circuit board. And At the same time, prior to solder bonding, the thermoplastic resin composition itself applied to the top of the solder bump contains a thermoplastic resin as a main component, and in addition to this thermoplastic resin, contains a flux agent as an essential component In addition, the thermoplastic resin itself as the main component is a polymer having an atomic group exhibiting a flux property in the molecule, so that when the temperature is raised to the soldering temperature and heating is performed, the bump electrode is used. On the surface of the solder material used for the above, and further on the surface of the connection pads provided on the surface of the printed circuit board, the oxide film present on the metal surface is removed by, for example, applying a flux agent to the oxide film to remove the oxide film. Tight soldering is performed simultaneously between the surface of the solder material and the surface of the connection pad.
[0024]
On the other hand, after a coating layer of a thermoplastic resin composition is formed in advance with a desired coating thickness on the top of the solder bump, the connection pad provided on the printed circuit board surface and the corresponding solder bump are aligned. In the process of raising the temperature to the soldering temperature and heating while pressing, the thermoplastic resin itself, which is the main component in the thermoplastic resin composition, increases the fluidity, so that the surface of the clean solder material and the surface of the connection pad, etc. It does not become a factor that hinders a tight solder joint. That is, with the progress of the heat treatment, the thermoplastic resin composition which has acquired a good fluidity together with the formation of a tight solder joint interface is extruded and covers around the solder joint, and the remaining connection pad surface and the solder bump Is in close contact with both of the lower ends. Specifically, the bonding surface between the molten solder ball and the connection pad has a circular shape, and a wedge-shaped depression is formed around the solder bonding portion. However, such a wedge-shaped depression is formed by the fluid thermoplastic resin composition. A dense coating layer including the depressions and having a uniform distribution in the radial direction is formed.
[0025]
In addition, since the size (diameter) of the solder bump itself is originally formed with high uniformity, the thermoplastic resin composition coating layer previously formed with a desired coating thickness on the top of the solder bump has been formed. The shape also has high uniformity. Therefore, for each of the plurality of solder bumps on the chip component, the coating / adhesion layer of the thermoplastic resin formed around the solder joint has high uniformity, and the reinforcing effect varies. Can be prevented. In particular, when the interval between the connection pads is reduced and the size (diameter) of the corresponding solder bump is reduced, the thickness of the thermoplastic resin composition applied layer provided in advance on the top of the solder bump is determined by the thickness of the solder bump. Assuming that the area is constant regardless of the size (diameter), the area of the solder joint decreases as the size (diameter) of the solder bump decreases, but the ratio of the bonding area of the thermoplastic resin coating / adhesive layer to be reinforced is relatively As a result, it is possible to more effectively suppress the occurrence of cracks at the bonding interface due to the thermal stress due to the reinforcing effect.
[0026]
On the other hand, after mounting, it is desirable that the coating / adhesion layer of the thermoplastic resin does not soften, for example, at a heating temperature of 125 ° C. in a thermal cycle test.
[0027]
Correspondingly, in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, when adding and mixing a flux agent, the thermoplastic resin used as the main component, at least, the softening point of such resin itself, It is preferable to use a thermoplastic resin having a temperature of 130 ° C. or higher. For example, examples of suitable thermoplastic resins include polyamide resins and polyamide ester resins having a softening point of 135 ° C. or higher.
[0028]
As a flux agent added to these thermoplastic resins, it has compatibility with the thermoplastic resin, an oxide film on the surface of a solder material used for bump electrodes, or a metal used for wiring and connection pads of a printed circuit board, For example, a compound that is effective in removing an oxide film on a copper surface is used. Known flux agents that satisfy the above conditions include monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, and polyvalent carboxylic acid compounds. For example, when using these carboxylic acids, it is preferable to add the total of the carboxylic acids per 0.1 parts by mass to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the thermoplastic resin as the main component, More preferably, it is desirable to select from 3 parts by mass to 10 parts by mass. Among various carboxylic acids, it is more preferable to use dicarboxylic acids having particularly excellent ability to remove an oxide film, and among them, adipic acid, sebacic acid and the like can be mentioned as suitable dicarboxylic acids.
These fluxing agents, when reaching the temperature at which the thermoplastic resin of the main component softens or dissolves, to exert the flux activity, usually, for example, uniformly added and mixed in advance in the thermoplastic resin in advance, the thermoplastic A resin composition is used.
[0029]
Further, in consideration of the above-mentioned requirement for softening properties when forming a coating / adhesion layer, in such a thermoplastic resin composition, as a main component, it also shows a flux activity, and an atomic group showing a flux property in its molecule. It is preferable to use a thermoplastic resin having a softening point of at least 130 ° C. at least as the thermoplastic resin having For example, examples of suitable thermoplastic resins include polyamide resins and polyamide ester resins having a softening point of 135 ° C. or higher. Therefore, it is preferable that the polyamide resin and the polyamide ester resin used have a softening point of at least 130 ° C. and have an acidic group derived from an organic acid constituting such a polymer. At that time, in order to leave an acidic group derived from the organic acid constituting the polymer, a dibasic acid component that forms a resin skeleton and a proton donor that dehydrates and condenses with the dibasic acid component, specifically, forms an amide bond In the mixing ratio R with a proton donor component having an amino group or a hydroxy group forming an ester bond, a ratio R in which the dibasic acid component is excessive, that is, a range where R exceeds 1, for example, R is 1 It is assumed that a carboxy group derived from an excess of the dibasic acid component remains as a range of 0.01 to 1.3. Regarding the ratio of the remaining carboxy groups, the acid value of the thermoplastic resin itself is preferably 8 (KOH mg / g) or more. The acid value is preferably in a range not exceeding 50 (KOHmg / g), and more preferably in a range not exceeding 40 (KOHmg / g). That is, if the ratio R in which the dibasic acid component becomes excessive is too high and the acid value is in the range of more than 50 (KOHmg / g), the average molecular weight (degree of polymerization) of the resin itself decreases, In some cases, the characteristics required for the plastic resin cannot be sufficiently exhibited.
[0030]
The polyamide resin used as a main component in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention is generally a polycondensation of a dibasic acid and a diamine, a polycondensation of an aminocarboxylic acid, or a lactam. Including polymers with amide bonds obtained by various reactions such as ring-opening polymerization, but in addition to various modified polyamides, those manufactured with partially or wholly hydrogenated reactants, and other monomers Mixtures which also include partially copolymerized products can be used. When preparing such a thermoplastic resin composition, other substances such as various additives that can be used may be added to and mixed with the polyamide used as the main component.
[0031]
The polyamide ester resin used as a main component in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention is generally a polycondensation of a dibasic acid and a diol, a polycondensation of a carboxy alcohol (hydroxycarboxylic acid), Alternatively, is obtained by various reactions such as polycondensation of an ester moiety generated by ring-opening polymerization of lactone and the above dibasic acid and diamine, polycondensation of aminocarboxylic acid, or ring-opening polymerization of lactam. Including polymers with amide moieties in their backbone, but in addition to various modified polyesters, some or all produced with hydrogenated reactants, and other monomers partially copolymerized Mixtures that also include products can be utilized. When preparing such a thermoplastic resin composition, other substances such as various additives that can be used may be added to and mixed with the polyamide ester used as the main component.
[0032]
The polyamide resin used as a main component in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention is not particularly limited as long as the above-described conditions are satisfied. It is preferable to use a dimer acid-modified polyamide resin obtained by condensation polymerization using a polyamine as a proton donor component to be condensation-polymerized with a dibasic acid component. In the production of the dimer acid-modified polyamide resin, as a dimer acid that can be used, a dimer acid obtained by polymerizing a natural monobasic unsaturated fatty acid contained in tall oil fatty acid, soybean oil fatty acid and the like is widely used industrially. As the dimer acid, any dimer acid obtained by polymerizing a monobasic unsaturated fatty acid can be used, such as a saturated fatty acid, an unsaturated fatty acid, an alicyclic or aromatic dicarboxylic acid.
[0033]
The dimer acid mainly used is not particularly limited, but specifically, a natural monobasic unsaturated fatty acid such as tall oil fatty acid or soybean oil fatty acid is polymerized using a clay catalyst. Thereafter, a polymerized fatty acid obtained by removing unreacted monomeric acid by distillation is exemplified. Specifically, the composition of the dimer acid obtained by the above polymerization reaction contains 99% to 60% of a C36 dibasic acid component produced from a C18 monobasic unsaturated fatty acid, and contains a C54 tribasic acid and The more multimerized one exists in the range of 1 to 35%, and the monobasic acid of C18 may remain in the range of 0% to 10%. Among them, those having an acid value of dimer acid itself of 190 to 200 KOHmg / g can be suitably used. For the polyamide resin used in the present invention, among these natural fatty acids, particularly those obtained using soybean oil-derived fatty acids as raw materials, and then, if necessary, the remaining unsaturated carbon-carbon When hydrogenation is performed on the bond, the content of impurities such as sulfur which is a poison for the catalyst is small relative to the catalyst used. The dimer acid may be used alone or in combination of two or more.
[0034]
As the dibasic acid, other dicarboxylic acids can be used in addition to the dimer acid. Various dicarboxylic acids exemplified below can be used as the available dibasic acid. Examples of the chain type or ring-containing dicarboxylic acid include dicarboxylic acids having a total carbon number in the range of C2 to C22. Specifically, oxalic acid, malonic acid, (succinic anhydride) , (Anhydride) maleic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, 1,3- or 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid , 1,18-octadecanedicarboxylic acid, 1,16-hexadecanedicarboxylic acid and the like can be used.
[0035]
Furthermore, in order to obtain a polyamide resin having an appropriate melt viscosity, various monocarboxylic acids can be used as secondary raw materials during the polymerization reaction in addition to the dibasic acid component, if necessary. Examples of the monocarboxylic acid include monocarboxylic acids having a total carbon number in the range of C1 to C26, and specifically, propionic acid, acetic acid, caprylic acid (octanoic acid), stearic acid, oleic acid, and rosin. (Resin acid), benzoic acid, naphthoic acid, and the like. One of these monocarboxylic acids may be used alone, or two or more thereof may be used. More preferably, it is preferable to select propionic acid.
[0036]
Polyamines used as a proton donor component, specifically, polyamines used as a raw material when producing the dimer acid-modified polyamide resin are, for example, C2-C20 aliphatic, alicyclic, aromatic, etc. Of various diamines, triamines and polyamines. Specific examples of the diamine include ethylenediamine, triethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,2-diaminopropane, menthanediamine, isophoronediamine, tetraethylenediamine, hexamethylenediamine, p- or m-xylenediamine, and 4,4. '-Methylenebis (cyclohexylamine), 2,2-bis- (4-cyclohexylamine), polyglycoldiamine, isophoronediamine, 1,2-, 1,3- or 1,4-cyclohexanediamine, 1,4-bis -(2-aminoethyl) benzene, N-ethylaminopiperazine, piperazine and the like.
[0037]
Examples of the triamine include diethylenetriamine, and examples of the polyamine include triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, and pentaethylenehexamine. Furthermore, a dimer diamine obtained by converting a dimerized aliphatic nitrile group and reducing with hydrogen can also be used.
[0038]
An alkanolamine (amino alcohol) may be used in combination with the diamine to partially contain an ester bond. The alkanolamine (amino alcohol) includes ethanolamine, propanolamine, diethanolamine, butanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2- (2-aminoethoxy) ethanol and the like.
[0039]
Preferably, polyamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, and piperazine are used. These may be used alone or in combination of two or more.
[0040]
In some cases, a polyether diamine having ether-like oxygen in the skeleton may be used. This polyether diamine has the following general formula:
H2N-R1- (RO) n-R2-NH2
(In the formula, n is 2 to 100, R1 and R2 are an alkylene group having 1 to 14 carbon atoms or a divalent alicyclic hydrocarbon group, and R is 1 to 10 carbon atoms. An alkylene group or a divalent alicyclic hydrocarbon group. The alkylene group may be linear or branched.) Propylenediamine, bis- (3-aminopropyl) -polytetrahydrofuran and the like can also be used.
[0041]
In preparing the polyamide resin, conventionally known various additives can be used, if necessary, depending on the polymerization reaction. Examples of the additive to be added at the time of such a reaction include a reaction accelerator such as phosphoric acid and dibutyltin dilaurate. Further, when foaming is large during the reaction, an antifoaming agent can be added. The amounts of these additives may be set as appropriate.
[0042]
Polyamide resin used as a main component in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, a dibasic acid component mainly containing the dimer acid and an amine component mainly containing the polyamines, It can be obtained by polymerizing by a usual method. The polymerization method is not particularly limited, and a conventionally known method may be employed. The reaction conditions for the polymerization and the mixing ratio of each monomer component such as a dibasic acid component and an amine component are not particularly limited, and may be appropriately set.
[0043]
Used as a main component in the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, among the units constituting the polyamide resin, regarding the structural units derived from the dimer acid, at least a part thereof is hydrogenated. The polyamide resin may be obtained by polymerizing dimer acid and polyamines, and then subjecting the obtained polymer to hydrogenation.
[0044]
Commercially available dimer acids include DA-200, DA-250, DA-270 (manufactured by Harima Chemicals) and the like.
[0045]
Commercially available hydrogenated dimer acids include Pripol 1009 (manufactured by Uniqema) and Enpol 1008 (manufactured by Cognis). Further, those obtained by subjecting the above-mentioned DA-200, DA-250, DA-270 (manufactured by Harima Chemicals) to a hydrogenation treatment can also be used.
[0046]
In the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, various antioxidants suitable for the thermoplastic resin can be used, if necessary. For example, hindered phenol compounds, monophenol compounds, bisphenol compounds, polyphenol compounds, aromatic secondary amine compounds, dialkylphenol sulfides, mercaptobenzimidazole, copper / halogen compounds, and triazine derivatives as antioxidants. Available. Further, a phosphorous compound or an organic thio compound may be used in combination as the secondary antioxidant. In addition, only one type of antioxidant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
[0047]
In the surface mounting method of the present invention, the thermoplastic resin composition used is, instead of using the thermoplastic resin itself having a flux property, a flux agent, that is, a composition to which a compound having a flux action is added. It can be. Flux agents that can be suitably used are compounds having a carboxy group, for example, sebacic acid, succinic acid, azelaic acid, rosins, higher fatty acids, poly (meth) acrylic acid polymer and the like, and particularly preferable ones. Examples include rosins. The total amount of the fluxing agent is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the thermoplastic resin. Although it depends on the molecular weight of the fluxing agent to be used, the lower limit of the amount of the fluxing agent is at least 1 part by mass, usually 2 parts by mass or more per 100 parts by mass of the thermoplastic resin.
[0048]
In the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, the resin itself exhibits flux properties, so that when a carboxy group derived from an excess dibasic acid component remains, coating / adhesion Once the layer is formed, an epoxy compound capable of reacting with the carboxy group, for example, one or two or less in the molecule, in order to remove the carboxy group remaining in the resin without losing the property of thermoplasticity. An epoxy resin having a glycidyl group can be added as a reactive diluent. When an epoxy resin having up to two glycidyl groups in the molecule is used as a reactive diluent, no branch is introduced into the entire resin even after the reaction, and therefore, the remaining resin is not crosslinked three-dimensionally. Because of the reaction with the carboxy group, the thermoplasticity can be maintained thereafter.
[0049]
The thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention, the thermoplastic resin itself as a main component of the composition, must have a softened or molten state at the melting point of the target solder material. Therefore, depending on the target solder material, its softening point needs to be within a range not exceeding the melting point of the solder material. At that time, the softening point of the thermoplastic resin itself as a main component is higher than the melting point of the target solder material, for example, within 10 ° C. or within 5 ° C. The composition is fully utilizable, as it contains other components, resulting in an overall reduction in softening point.
[0050]
Further, in the surface mounting method of the present invention, the thermoplastic resin composition to be used has a function of flux activity for a solder material in addition to a function of a coating and an adhesive, so that a surface mounting component having a solder bump is used. When bonding to a substrate having pads or bumps corresponding to the electrical connection with the solder bumps, the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition softens or melts, and While heating to the temperature at which the solder material of the bump melts, the oxide film of the metal material constituting the bumps and pads provided on the surface-mounted component and the substrate is removed by the flux activity of the thermoplastic resin composition, Good soldering is provided between the solder bump and the pad corresponding to the electrical connection on the substrate. Thereafter, the temperature is lowered to solidify the thermoplastic resin to form a coating / adhesion layer around the solder joint, so that it can be carried out in a single heating step together with the solder joint.
[0051]
At that time, the thermoplastic resin composition used in the surface mounting method of the present invention is a solid at normal temperature, so when forming a coating layer on the top of the solder bumps of the mounted chip components in advance, once as a liquid, The coating is performed while making the coating thickness uniform for each solder bump. As a method of such application, for example, a method of applying a thermoplastic resin composition to a solder bump portion of a chip component using an applicator used in hot melt can be used. Alternatively, when using a dispenser, screen printing, or the like, once the thermoplastic resin composition is solubilized in a solvent, the viscosity is adjusted, and then applied to the solder / bump portion of the chip component. It can be removed by heating or under reduced pressure to form a coating layer of the thermoplastic resin composition. For example, in order to obtain a uniform amount of coating liquid per head of each solder bump, a predetermined amount of solvent solution is dropped onto the top of the head using a dispensing syringe or the like, and the contained solvent is heated and evaporated. In the process of forming, the thermoplastic resin composition that softens may spread into a wet layer to form a coating layer.
[0052]
Alternatively, the thermoplastic resin composition is heat-softened once to prepare a sheet / film of a predetermined thickness, and cut / divided into film fragments of a certain size (weight). The film fragment is attached to the top of each solder bump, and is heated to a temperature higher than its softening point temperature, for example, about 10 ° C., to form a coating layer by wet spreading of the thermoplastic resin composition to be softened. it can.
[0053]
Further, as shown in FIG. 1, the thermoplastic resin composition was once solubilized in a solvent, the viscosity was adjusted, and the sheet was spread on a flat plate surface with a uniform thickness using a squeegee. As shown in FIG. 2, a method of transferring the solder bumps of the chip components to the tops of the solder bumps by pressing the solder bumps on the sheet-like developed material may be used. it can. By using this transfer method, a coating layer of a thermoplastic resin composition can be formed with a uniform thickness and high workability even in a chip component having a large number of solder bumps. The solvent used for solubilization is one that evaporates easily when heated thereafter. In addition, when the thermoplastic resin composition is solubilized in a solvent, it is necessary to adjust the viscosity of the resulting solution to such an extent that the required thickness can be maintained when preparing a sheet-like developed product.
That is, if the viscosity is too low, the thickness of the sheet-like developed material becomes too thin due to the fluidity of the solution itself, while if the viscosity is too high, the material develops to a desired thickness even with a squeegee. It becomes difficult. From such a viewpoint, when the thermoplastic resin composition is solubilized in a solvent, the viscosity of the obtained solution is selected in the range of 50 to 5000 (mPa · s), more preferably in the range of 100 to 3000 (mPa · s). Is preferred. Also, in the case of direct drop coating, it is preferable that the viscosity of the solution to be used is similarly selected in the range of 50 to 5000 (mPa · s), more preferably in the range of 100 to 3000 (mPa · s).
[0054]
Also, as shown in FIG. 3, when the solder bump is soldered between the solder bump and a pad corresponding to an electrical connection on the substrate, usually, the solder bump is averagely higher than the upper surface of the surface mount component. Pressure is applied to achieve intimate contact between the molten solder material and the pads on the substrate. The thermoplastic resin composition applied to the top of the solder bump is softened or melted, and during this pressurization, the thermoplastic resin composition is pushed away from the solder joint surface and becomes a state of uniformly covering the periphery thereof. . In the process of being spread, the pad surface is kept in close contact with the liquid thermoplastic resin composition.In addition to the bumps, the thermoplastic resin composition also includes an oxide film of a metal material forming the pad. The removal is performed with good reproducibility due to the flux activity.
[0055]
In the surface mounting method of the present invention, the shape of the solder bump provided on the surface mounting component shows a spherical ball-shaped surface shape when melted, and is provided on the substrate surface corresponding to the radius r1 of the solder ball. The pad has a substantially circular shape at the surface to be bonded to the solder ball when solder bonding is performed, and the radius r2 of the circular shape is selected to be at least (1/3) × r1 ≦ r2, Further, the pad has at least an area having a bonding surface with the solder ball. In order to increase the pitch interval between the solder bumps provided on the surface mount component, the area of the pads provided on the corresponding substrate surface also needs to be limited, but the radius r2 is equal to the radius r1 of the solder ball. On the other hand, it is preferable that the ratio is not less than 1/3, and the maximum is a range that does not exceed twice the radius r1 and usually does not greatly exceed the radius r1. Since the solder bumps are spherical, the bonding surface usually has a circular shape, but the outer edge shape of the pad does not necessarily have to be circular, but at least the size of the pad is equal to or larger than the circular shape having the radius r2. It is preferable to select the size.
[0056]
As a result, the coating / adhesive layer of the thermoplastic resin formed around the solder joint covers the surplus portion of the pad surface where the surface oxide film has been removed due to the above-mentioned flux treatment, and exhibits high adhesive performance. .
[0057]
Correspondingly, the coating layer of the thermoplastic resin composition provided in advance on the top of the solder bump can be applied so as to cover the middle of the solder bump, that is, the portion involved in the above-mentioned solder bonding. In general, it is preferable to provide a coating layer of a thermoplastic resin composition in a corresponding portion in consideration of a bonding surface with the solder ball. Therefore, for example, when a sheet-like spread is formed and then transferred to form a coating layer, the viscosity of the sheet-like spread, the content ratio of the contained resin component, It is preferable that the film thickness of the development is selected so as not to greatly exceed the radius r1 of the solder bump. Further, it is preferable that the thickness of the coating layer is selected not to exceed the radius r1 of the solder bump and to be at least 1/10 or more of r1, more preferably 1/5 or more of r1.
[0058]
Further, the circuit board according to the present invention is a circuit board formed by bonding a surface mount component having solder bumps onto a board having pads or bumps corresponding to the solder bumps and electrical bonding. The soldering of the surface-mounted component onto the substrate and the formation of the thermoplastic resin coating / adhesion layer for reinforcing the solder-bonded portion are performed by the above-described surface mounting method of the present invention. The thermoplastic resin covering the periphery of the solder joint between the surface-mounted component and the substrate again exhibits thermoplasticity when heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the bump material. The component is a circuit board that can be reheated to a temperature equal to or higher than the melting point of the bump material and removed, that is, a repair process can be performed. In order to more reliably perform such repair processing, in particular, in the circuit board of the present invention, the thermoplastic resin used for the coating / adhesion layer provided around the solder joint between the surface mount component and the board is again used. More preferably, when heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the bump material, the material exhibits thermoplasticity, and its softening point is kept lower than the melting point of the bump material.
[0059]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Although these examples are examples of the best embodiment of the present invention, the present invention is not limited to such specific examples.
[0060]
(Reference Example 1)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a thermometer, a cooling tube, and a dropping funnel, 600 parts of dipole acid enpol 1008 (manufactured by Cognis) and 60.5 parts of sebacic acid were added as the dibasic acid component. 41.2 parts of piperazine and 53.5 parts of ethylenediamine were added as a proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component, and the temperature was raised to 230 ° C. over 2 hours, and further maintained at 230 ° C. for 3 hours. After aging, a polyamide resin was synthesized, and 3.9 parts of an antioxidant Irganox 1010 was added to and mixed with the polyamide resin to prepare a polyamide resin composition.
[0061]
(Reference Example 2)
Into the reaction vessel described in Reference Example 1, 600 parts of dimer acid enpol 1008 (manufactured by Cognis) and 120 parts of sebacic acid were placed as dibasic acid components, and as a proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component. , 22 parts of piperazine and 67.3 parts of ethylenediamine were added, the temperature was raised to 230 ° C. over 2 hours, and the temperature was further maintained at 230 ° C. for 3 hours to ripen to synthesize a polyamide resin. 3.5 parts of Irganox 1010, an antioxidant, was added thereto and mixed to prepare a polyamide resin composition.
[0062]
(Reference Example 3)
In a reaction vessel described in Reference Example 1, 520 parts of dimer acid DA-250 (manufactured by Harima Chemicals), 104 parts of sebacic acid, and 6.2 parts of monocarboxylic acid propionic acid were added as dibasic acid components. Then, 74 parts of piperazine and 38 parts of ethylenediamine were added as a proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component, and the temperature was raised to 230 ° C. over 2 hours, and further maintained at 230 ° C. for 3 hours. After aging, a polyamide resin was synthesized, and 3.6 parts of an antioxidant Irganox 1010 was added and mixed into the polyamide resin to obtain a resin composition. To 100 parts of the obtained resin composition, 8 parts of rosin G100F was added and mixed as a flux component to prepare a target polyamide resin composition.
[0063]
(Reference Example 4)
In a reaction vessel described in Reference Example 1, 600 parts of dipole acid empol 1061 (manufactured by Cognis) and 30 parts of sebacic acid were put as the dibasic acid component, and as a proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component. , 18.6 parts of piperazine and 49 parts of ethylenediamine were added, the temperature was raised to 230 ° C. over 2 hours, and the temperature was further maintained at 230 ° C. for 3 hours to ripen to synthesize a polyamide resin. 3.9 parts of antioxidant Irganox 1010 was added and mixed therein to obtain a resin composition. For 100 parts of the obtained resin composition, 9.3 parts of Epicoat 828 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent: about 190) of an epoxy resin having an epoxy group capable of reacting with the remaining carboxy group was added and mixed. Thus, an intended polyamide resin composition was prepared.
[0064]
Note that the ring-opening addition reaction between the epoxy resin epicoat 828 and the carboxy group remaining in the polyamide resin mainly proceeds at 160 ° C. or higher.
[0065]
(Reference Comparative Example 1)
In a reaction vessel described in Reference Example 1, 520 parts of dipole acid empol 1061 (manufactured by Cognis), 104 parts of sebacic acid, and 6.2 parts of monocarboxylic acid propionic acid were added as dibasic acid components. 74 parts of piperazine and 38 parts of ethylenediamine are added as a proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component, and the temperature is raised to 230 ° C. over 2 hours, and further maintained at 230 ° C. for 3 hours to ripen. Then, a polyamide resin was synthesized, and 3.9 parts of an antioxidant Irganox 1010 was added to and mixed with the polyamide resin to prepare a polyamide resin composition.
[0066]
(Reference Comparative Example 2)
In the reaction vessel described in Example 1, 520 parts of dipole acid enpol 1008 (manufactured by Cognis) and 130 parts of sebacic acid were put as the dibasic acid component, and as the proton donor to be dehydrated and condensed with the dibasic acid component, 79.2 parts of piperazine and 40.6 parts of ethylenediamine were added, the temperature was raised to 230 ° C. over 2 hours, and the temperature was further maintained at 230 ° C. for 3 hours to ripen to synthesize a polyamide resin. 3.9 parts of antioxidant Irganox 1010 was added and mixed into the resin to obtain a resin composition. For 100 parts of the obtained resin composition, 20 parts of rosin G100F was added and mixed as a flux component to prepare a target polyamide resin composition.
[0067]
(Reference Example 1)
Flux treatment was performed at the time of reflow treatment using only a rosin flux agent, and solder joining was performed.
[0068]
(Reference Example 2)
Flux treatment was performed at the time of reflow treatment using only a rosin flux agent, and solder joining was performed. After the solder joining, the solder joints were washed with toluene and dried to remove the residual rosin-based flux agent and flux processing residues during the solder joining. A thermosetting epoxy resin composition was injected and applied to the solder joint after the cleaning and removal, and reheated to form a coating / adhesion layer of the thermosetting resin. The thermosetting epoxy resin composition used was 100 parts of Epicoat 828 (manufactured by Japan Epoxy Resin), 130 parts of acid anhydride YH-307 (Japan Epoxy Resin), and 1-benzyl-2-curing accelerator. It is a resin composition obtained by mixing 2 parts of methylimidazole (manufactured by Shikoku Chemicals) and stirring well. The heat curing condition was a heat treatment at 160 ° C. for 2 minutes.
Test and evaluation method
The properties of the thermoplastic resins and the resin compositions obtained in Reference Examples 1 to 5 and Reference Comparative Examples 1 to 3 were measured and evaluated by the following methods. In addition, the solder spreading characteristics (flux characteristics) of the flux treatment using only the rosin-based flux agents of Reference Examples 1 and 2 were evaluated.
[0069]
1) Physical properties of resin
[Melt viscosity]
The melt viscosity at 210 ° C. was measured using a viscometer (manufactured by Tokimec).
[0070]
[Softening point]
Based on the JAI-7 softening point measurement, the measurement was performed at a rate of temperature increase of 5 ° C./min.
[0071]
[Acid value]
The obtained resin was dissolved in a toluene / methanol solvent and titrated with a potassium hydroxide standard solution for measurement.
[0072]
[Solvent solution viscosity]
A predetermined amount of resin (resin composition) was dissolved in a solvent, and the solution having the predetermined resin solution concentration was measured for solution viscosity at 25 ° C. using a viscometer (manufactured by Tokimec).
[0073]
2) Solder spread test
Based on JIS-Z-3197. Solder balls were placed on the oxidized copper plate, and the following resin composition was applied to the solder balls. After heating and melting in a reflow furnace for a predetermined time, the solder spreadability was evaluated.
[0074]
Spreads into a semi-dome shape and joins "○"
Only the lower part of the solder ball is joined "△"
Not joined at all “×”
3) Continuity test
Flip chip mounting was performed under the following conditions, and the obtained mounted semiconductor device was evaluated for the presence or absence of a conduction failure between a chip component and a printed circuit board electrode. In the continuity test, the ratio of the number of acceptable products having no continuity failure to the total number of samples 50 is used as an index. At that time, the acceptable product was judged based on the junction resistance when soldering was properly performed, and compared with the reference value, the one that showed a significant increase in junction resistance due to poor solder wetting was conducted. It is determined to be defective.
[0075]
When a Sn—Ag—Cu solder material having an alloy composition (mass%) of tin: silver: copper = 96: 3.5: 0.5 is used, the reflow heating condition in the two-step heating method is room temperature (20%). ℃), the temperature was kept at 140 ° C to 150 ° C for 70 seconds, and then the temperature was raised to 250 ° C (1.5 ° C / s) and kept at 250 ° C for 10 seconds. After this holding, it was forcibly cooled.
[0076]
4) Repairability
The chip component and the printed circuit board are heated with a coating layer of a resin composition provided on the top of the solder bumps, and then heated and melted, and the solder material is again heated and melted to separate the chip component from the substrate. I let it.
[0077]
Peeling without resin stringing "○"
Despite resin stringing, peeling without solder short between bumps "△"
Solder flowing, stringing and peeling "x"
When stringing of the resin occurs, the resin adheres in a thread form on the substrate surface. As a result, the adhered resin component stains the substrate surface, which significantly deteriorates the workability at the time of subsequent remounting. Therefore, from the viewpoint of the repair work, an excessive amount of resin stringing is a fatal disadvantage.
[0078]
5) Joint strength
Regarding the mounted semiconductor device described in the above 3) Continuity test, a semiconductor device judged to be a passable product having no initial conduction failure at room temperature (25 ° C.) at the junction between the bump of the chip component and the electrode of the printed circuit board. In, the critical shear stress (shear bond strength) causing shear separation was measured. The average of the measured values of 10 samples is used as an index of the bonding strength.
[0079]
6) Thermal cycle test
Regarding the mounted semiconductor device described in the above 3) Continuity test, for those which were determined to be acceptable products without initial conduction failure, a cooling / heating cycle in which the temperature was raised and cooled from −30 ° C. to 125 ° C. for 25 minutes each, After 1000 continuous cycles, the presence or absence of conduction failure was evaluated. The ratio of the number of passed products having no conduction failure after the cooling / heating cycle to the number of passed products having no initial conduction failure and the total number of samples of 50 is used as an index.
[0080]
[Table 1]

[0081]
[Table 2]

[0082]
As shown in Table 1, by applying the thermoplastic resin composition used in the present invention, not only tin-lead eutectic solder but also lead-free tin-based solder can be used to oxidize the metal surface. The coating can be removed, and good solder wettability can be achieved, and therefore, solder bonding without poor electrical bonding has been achieved. That is, the thermoplastic resin composition used in the present invention has a flux activity, and when heated and melted, removes the oxide film on the contacting metal surface and, in addition, removes such a clean metal surface. To prevent reoxidation, thereby enabling good solder wettability and subsequent precise solder bonding.
[0083]
(Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2, Reference Examples 1 and 2)
Flip-chip mounting was performed under the following conditions, and the mounted semiconductor device obtained was evaluated for the presence or absence of conduction failure between chip components and printed circuit board electrodes, adhesive strength, repairability, and thermal cycle characteristics. did.
[0084]
First, the solder bump provided on the back surface of the chip component is a Sn—Ag—Cu solder ball composed of an alloy composition (% by mass) of tin: silver: copper = 96: 3.5: 0.5 as a solder material. Was used. The diameter of the solder bump is 0.3 mm, the pad is circular, the diameter is 0.23 mm, the interval between the bumps is 0.4 mm, and a total of 228 bumps are provided on both sides of the back surface of the chip component. Is used.
[0085]
Next, the chip component having the thermoplastic resin composition applied layer formed on the top of the solder bump on the back surface is placed on the substrate such that the center of the circular bonding pad and the center of the spherical solder bump match. And soldering was performed. The heating conditions were as follows: the temperature was raised from room temperature (20 ° C.) (2 ° C./s), kept at 140 ° C. to 150 ° C. for 70 seconds, and then raised to 250 ° C. (1.5 ° C./s). After holding at 10 ° C. for 10 seconds, a two-stage heating step was performed in which rapid cooling to 50 ° C. or less was performed. During the heating process, the softening and melting of the thermoplastic resin composition progresses, and the thermoplastic resin composition is spread by the solder bumps so as to cover the pad surface. At the same time, due to the flux activity of the thermoplastic resin composition used, the flux treatment of the oxide film on the solder ball surface and the metal layer surface constituting the circular bonding pad is performed prior to the melting of the solder bump. You. When the temperature exceeds the melting temperature of the solder bump, the solder material, which has finished the flux activity, exhibits good wettability on the pad surface, and the solder bonding proceeds. In addition, the thermoplastic resin extruded with the formation of the solder joint maintains a state of covering the periphery of the solder joint, and is cooled and solidified. As a result, the coating / adhesive layer of the thermoplastic resin adhered to the bump and the pad surface is formed. It becomes.
[0086]
In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, the formation of the coating layer of the thermoplastic resin composition on the tops of the solder bumps was performed according to the above-described Reference Examples 1 to 4 and Reference Comparative Example 1, respectively. First, using the thermoplastic resin composition of No. 2, a solution was prepared which was dissolved in an organic solvent (a mixture of xylene and i-butyl alcohol at a ratio of 1: 1 (volume ratio)). A predetermined amount of the resin solvent solution is applied dropwise to the top of each bump of the above-mentioned chip component using a syringe with the back surface facing upward. After the application, a drying treatment in an oven (150 ° C. for 3 minutes, 200 ° C. for 3 minutes) is performed to evaporate and remove the organic solvent contained in the solution. Table 3 shows the viscosities (solvent solution viscosities) of the resin solvent solutions used and the amount of the coating solution per bump.
[0087]
Further, mounting was performed according to Reference Examples 1 and 2, and evaluation was performed in the same manner.
Table 3 also shows the evaluation results for Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Examples 1 and 2.
[0088]
[Table 3]

[0089]
In Examples 1 to 4, good solder bonding was achieved and excellent electrical bonding was achieved by the flux activity of the thermoplastic resin composition used. In addition, since a coating / adhesion layer made of a thermoplastic resin is formed with good reproducibility around the solder joint, the adhesion strength is improved as compared with Reference Example 1 by reinforcement. Of course, the repairability is also good.
[0090]
In addition, even during the cooling / heating cycle, the coating / adhesion layer made of thermoplastic resin has excellent low-temperature brittleness characteristics during cooling and maintains the reinforcing effect against stress distortion as a result, preventing the occurrence of cracks in the solder joints due to the cooling / heating cycle. Has been done.
[0091]
【The invention's effect】
In the surface mounting method of the present invention, a solder bump is formed by using a solder ball, a chip component is soldered to a pad formed on a circuit board surface, and a thermoplastic resin composition is formed around the soldered joint. When forming a coating / adhesion layer with a material, the thermoplastic resin composition to be used contains a thermoplastic resin as a main component, and in addition to this thermoplastic resin, contains a flux agent as an essential component. Alternatively, the thermoplastic resin itself as the main component is made of a polymer having an atomic group exhibiting a flux property in the molecule, and when heating for soldering, the thermoplastic resin melted around the joint interface To prevent the intrusion of oxygen from the outside world and to prevent the flux agent contained or the flux group produced by the atomic group exhibiting flux property in the molecule. Solder material surface is used to bump electrodes, and further, to the connection pad surface of the printed circuit board, thereby enabling removal of the oxide layer present on their metal surfaces. Therefore, it is possible to form a tight solder joint between the clean solder material surface and the connection pad surface, etc., and at the same time, after the solder joint, a dense and uniform thermoplastic resin is formed around the solder joint between the chip component to be mounted and the circuit board. The formation of an adhesive layer by resin can also be achieved. That is, due to the flux activity of the above-described thermoplastic resin composition, excellent solder wettability to the connection pad surface is achieved. As a result, at the solder joint interface, cracks are mainly caused by stress distortion, and solder peeling is promoted. Thus, there is no residual surface oxide film involved, a good solder bonding interface is obtained, and the bonding performance of the bonding layer by the thermoplastic resin is enhanced, and the reinforcing effect by resin bonding is also high. A circuit board mounted by using a thermoplastic resin composition imparted with such a flux activity, removing a surface oxide film, and then forming a reinforcing coating / adhesion layer in a single heating step. In addition, the electrical connection of the solder joint is good.In addition, if it is necessary to remove the chip component after mounting, it is heated to soften or melt the thermoplastic resin, and at the same time, By melting the joined solder material, the chip component can be easily removed from the circuit board, and the circuit board has repairability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a step of applying a thermoplastic resin composition to solder bumps in a surface mounting method according to the present invention. Prior to application, the thermoplastic resin composition is solubilized in a solvent to adjust viscosity. FIG. 5 is a view showing a process of preparing a sheet-like developed product which is developed with a uniform thickness on a flat plate surface using a squeegee.
FIG. 2 shows a method of forming a coating film having a uniform thickness on the top by pressing a solder bump by using a viscous solution of a thermoplastic resin composition prepared in advance into a sheet-like developed material and pressing a solder bump. It is a figure showing a process.
[FIG. 3] After forming a coating film of a thermoplastic resin composition on the tops of the solder bumps, a reflow process is performed while pressing the coating onto the electrode pad surface on the substrate to form a solder joint and a coating / adhesion layer of the thermoplastic resin. It is a figure showing the process of forming.

Claims

A method of mounting a surface mount component on a substrate,
The surface-mounted component is a surface-mounted component having solder bumps, and is electrically connected to a pad formed on a substrate surface corresponding to electrical bonding with the solder bump by using the solder material. Make a joint,
Further, using a thermoplastic resin composition, having a step of forming a coating and adhesive layer around the joint between the solder bump and the pad soldered,
The thermoplastic resin composition,
As a main component, contains a thermoplastic resin,
The thermoplastic resin has an atomic group showing a flux property in its molecule,
At the melting point of the solder material used in the above mounting process, it takes a softened or molten state,
At the time of softening or melting, at least a flux activity capable of removing an oxide film of a metal material constituting a solder bump provided on a surface mounting component contacted with the thermoplastic resin and a pad provided on a substrate, the flux property is determined. Possessed by the indicated atomic groups,
The shape of the solder bump provided on the surface-mounted component shows a spherical ball-like surface shape when melted, and the radius r1 of the solder ball is:
A pad provided on the surface of the substrate, when the solder bonding is performed, a bonding surface with the solder ball shows a substantially circular shape,
The radius r2 of the circular shape is selected in a range of at least (1/3) × r1 ≦ r2, and the pad has at least an area inside a bonding surface with the solder ball,
Forming a coating layer of the thermoplastic resin composition covering the top of the solder bump in advance,
After aligning the corresponding solder bumps and pads, the coating layer of the thermoplastic resin composition is brought into contact with the pad surface,
While maintaining the contact state, the coating layer of the thermoplastic resin composition, the thermoplastic resin contained therein is softened or melted, and heated to a temperature at which the solder material of the solder bumps melts,
At that time, the oxide film of the metal material constituting the bumps and pads is removed by the flux activity of the thermoplastic resin composition,
After soldering the solder bumps to pads on the substrate surface corresponding to the electrical bonding,
Lower the temperature, solidify the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, to form a coating and adhesive layer around the solder joint,
A surface mounting method, wherein a surface mounting component having solder bumps is electrically connected to pads on the surface of the substrate by soldering, and then the thermoplastic resin is coated and bonded.

A method of mounting a surface mount component on a substrate,
The surface-mounted component is a surface-mounted component having solder bumps, and is electrically connected to a pad formed on a substrate surface corresponding to electrical bonding with the solder bump by using the solder material. Make a joint,
Further, using a thermoplastic resin composition, having a step of forming a coating and adhesive layer around the joint between the solder bump and the pad soldered,
The thermoplastic resin composition,
As a main component, contains a thermoplastic resin,
In addition to the thermoplastic resin, contains a fluxing agent as an essential component,
At the melting point of the solder material used in the above mounting process, it takes a softened or molten state,
At the time of softening or melting, the flux agent has compatibility with the thermoplastic resin, and at least an oxide film of a metal material constituting bumps and pads provided on a surface mounting component and a substrate in contact with the thermoplastic resin. Having a flux activity that can be removed by the flux agent,
The content ratio of the flux agent is selected from 2 parts by mass or more and 15 parts by mass or less per 100 parts by mass of the thermoplastic resin,
The shape of the solder bump provided on the surface-mounted component shows a spherical ball-like surface shape when melted, and the radius r1 of the solder ball is:
A pad provided on the surface of the substrate, when the solder bonding is performed, a bonding surface with the solder ball shows a substantially circular shape,
The radius r2 of the circular shape is selected in a range of at least (1/3) × r1 ≦ r2, and the pad has at least an area inside a bonding surface with the solder ball,
Forming a coating layer of the thermoplastic resin composition covering the top of the solder bump in advance,
After aligning the corresponding solder bumps and pads, the coating layer of the thermoplastic resin composition is brought into contact with the pad surface,
The thermoplastic resin composition is heated to a temperature at which the thermoplastic resin contained therein softens or melts, and the solder material of the solder bump melts,
At that time, the oxide film of the metal material constituting the bumps and pads is removed by the flux activity of the thermoplastic resin composition,
After soldering the solder bumps to pads on the substrate surface corresponding to the electrical bonding,
Lower the temperature, solidify the thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, to form a coating and adhesive layer around the solder joint,
A surface mounting method, wherein a surface mounting component having solder bumps is electrically connected to pads on the surface of the substrate by soldering, and then the thermoplastic resin is coated and bonded.

The thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, having an atomic group showing a flux property in the molecule thereof,
A polymer selected from the group consisting of polyamides and polyamide esters,
The surface mounting method according to claim 1, wherein the atomic group having a flux property in a molecule has an acidic group derived from an organic acid constituting the polymer.

The thermoplastic resin contained in the thermoplastic resin composition, having an atomic group showing a flux property in the molecule thereof,
A polymer produced by dehydration condensation of a dibasic acid compound and a proton donor,
In a molar mixing ratio R of the dibasic acid compound and the proton donor (dibasic acid compound / proton donor), the dibasic acid component in which R exceeds 1 has an excessive composition,
The surface mounting method according to claim 1, wherein the acid value of the polymer is at least 8 (KOH mg / g) accompanying at least the excess dibasic acid component.

The flux agent contained in the thermoplastic resin composition,
3. The surface mounting method according to claim 2, wherein the compound has at least one carboxy group in the molecule.

In addition to the polymer in which the molar mixing ratio R of the dibasic acid compound and the proton donor is more than 1,
In the polymer, for the acid group portion of the excess dibasic acid, a reactive diluent having a monofunctional or bifunctional functional group capable of reacting with the acid group is added,
At a temperature at which the polymer is in a softened or molten state,
The reactive diluent is capable of reacting with an excess of acid groups, and becomes a polymer having thermoplasticity even after the acid groups are consumed by the reaction. Surface mounting method.

The surface mounting method according to claim 6, wherein the reactive diluent is an epoxy resin having a monofunctional or bifunctional functional group.

In the step of forming a coating layer made of the thermoplastic resin composition on the top of the solder bump of the surface-mounted component, which is performed before the steps of solder bonding and resin coating / adhesion,
After the thermoplastic resin composition is separately formed into a film shape, a film fragment of a predetermined size is adhered to the top of the solder bump, means for applying a heat softening treatment to form a coating layer,
Separately, after preparing a solution in which the thermoplastic resin composition is dissolved in an organic solvent at a predetermined concentration, a predetermined amount of the solution is dropped onto the top of the solder bump, and the contained organic solvent is dried. Means for applying a removal treatment to form a coating layer,
Or
An organic solvent was added, and the organic solvent addition liquid of the thermoplastic resin composition whose viscosity was adjusted was uniformly spread on a flat plate, and then prepared into a sheet-like spread of the thermoplastic resin composition.
A surface-mounted component having solder bumps is pressed by pressing the top of the solder bumps onto the surface of the sheet-like development of the thermoplastic resin composition, and a part of the sheet-like development is brought into close contact with the top of the solder bumps.・ Transfer,
The means for applying a predetermined amount of the coating layer by the transferred thermoplastic resin composition, and the coating layer is formed by using any one of the three types of means. The surface mounting method according to any one of the preceding claims.

A circuit board for soldering a surface mount component having solder bumps on a board having pads corresponding to the solder bumps and electrical bonding,
In addition to the solder bonding of the surface mount component on the substrate, a coating / adhesion layer is formed by a thermoplastic resin around the solder bonding portion,
The solder bonding and the formation of the coating / adhesion layer by the thermoplastic resin are performed by the surface mounting method according to any one of claims 1 to 8,
A circuit board, wherein the thermoplastic resin composition constituting the coating / adhesive layer provided around the solder joint portion exhibits thermoplasticity when heated again to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder material of the bump.

The thermoplastic resin composition constituting the coating / adhesion layer provided around the solder joint portion, again, when heated to the melting point of the solder material of the bump or more, shows thermoplasticity,
10. The circuit board according to claim 9, wherein the softening point is kept lower than the melting point of the bump material.