JP2004186332A

JP2004186332A - 半導体装置の実装方法及び電気光学装置、並びに電子機器

Info

Publication number: JP2004186332A
Application number: JP2002350336A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Nishiyama; 佳秀西山; Akimitsu Koseki; 明光小関
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】半導体装置を容易、且つ高い位置精度でマウントする。
【解決手段】フラックスを含有し、半導体装置１０と実装基板９との少なくともいずれか一方１０に対する位置決め部４８を有するシート材４６を、半導体装置１０と実装基板９との他方９に設ける工程と、半導体装置１０を実装基板９に対してシート材４６の位置決め部４８を介してマウントする工程と、少なくとも半導体装置１０及びシート材４６を加熱する工程と、を含む。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の実装方法及び電気光学装置、並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプの素子や、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）タイプの素子等、半田バンプを有する半導体素子（半導体装置）においては、配線基板等に実装した後に所定の検査を行い、その際不良と判定された場合には、半導体素子を配線基板から一旦取り外した後に、予備半田を形成し直して再度搭載する、いわゆるリペアが行われる。
【０００３】
このリペア時には、基板ランド側に必要量の半田ペーストを塗布し、その後半導体素子をマウントし、加熱することで半田付け接続を行っている。この半導体素子をマウントする際には、例えば特許文献１に開示されているように、吸着ヘッドを用いて半導体素子を吸着した状態で基板に接合している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５７４５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。半導体素子は、半田接合部が素子の底面にあるため、基板のランド（電極）位置と、半導体素子の半田バンプ（半田ボール）との位置とを合わせながら実装基板上に半導体素子をマウントする作業が非常にやりにくいという不具合が生じる。また、近年、高密度実装化のために部品間隔（スペース）が狭くなっているため、半田ペースト塗布及び半導体素子のマウントを高い位置精度で実施することが困難になっていた。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、半導体装置を容易、且つ高い位置精度でマウントできる半導体装置の実装方法及び電気光学装置、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明に係る半導体装置の実装方法は、半導体装置を実装基板に実装する方法であって、フラックスを含有し、前記半導体装置と前記実装基板との少なくともいずれか一方に対する位置決め部を有するシート材を、前記半導体装置と前記実装基板との他方に設ける工程と、前記半導体装置を前記実装基板に対して前記シート材の位置決め部を介してマウントする工程と、少なくとも前記半導体装置及び前記シート材を加熱する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
従って、本発明では、シート材が設けられた例えば実装基板に、半導体装置をマウントする際にシート材の位置決め部により、半導体装置を容易、且つ高精度に位置決めして実装することができる。そして、半導体装置及びシート材を加熱することで、シート材に含有されたフラックスが流れ出し、実装基板のランド表面を覆い、さらに加熱することで接続部における半田ボール等が溶融し半田付け接合を行うことができる。なお、シート材が設けられた半導体装置を実装基板にマウントするときも同様の作用・効果が得られる。
【０００９】
前記位置決め部としては、前記シート材を貫通し、且つ前記半導体装置と前記実装基板との一方が、前記他方と接続される第１接続部に嵌合する貫通孔であることが好ましい。これにより、シート材が設けられた例えば実装基板に、半導体装置をマウントする際に、半導体装置の第１接続部がシート材の貫通孔に嵌合することでシート材を介して半導体装置と実装基板とを位置決めすることが可能になる。
【００１０】
また、前記貫通孔は、前記半導体装置と前記実装基板との他方が、前記一方と接続される第２接続部と嵌合することが好ましい。これにより、本発明では、例えばシート材を実装基板に装着する際に、実装基板の第２接続部（電極等）にシート材の貫通孔を嵌合させることができ、シート材を実装基板に対して容易に位置決めすることが可能になる。この貫通孔は、前記第１接続部及び前記第２接続部の位置に対応して形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記第１接続部と前記第２接続部との少なくともいずれか一方には、無鉛半田が用いられることが地球環境保護の観点から好ましい。また、前記シート材としては前記半導体装置と前記実装基板との前記他方に対する粘着性を有することが好ましい。これにより、接着剤等によりシート材を半導体装置または実装基板に別途貼着する必要がなくなり、作業の簡素化に寄与することが可能になる。前記シート材としては、前記フラックスを板状に形成されたものや、前記フラックスを板状に形成されたものを採用可能である。
【００１２】
一方、本発明の電気光学装置は、上記の実装方法で半導体装置が実装された実装構造体を備えることを特徴としている。
この発明によれば、半導体装置を実装基板に容易に実装することができるため、電気光学装置の製造に係る作業効率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えることを特徴としている。
この発明によれば、上記電気光学装置を備えるので、製造に係る効率を向上させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置の実装方法及び電気光学装置、並びに電子機器の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。なお、本実施の形態では、シート材を実装基板としてのプリント配線基板（半導体装置と実装基板との他方）に設け、半導体装置としての半導体素子（半導体装置と実装基板との一方）を、シート材を介してプリント配線基板に実装する場合の例を用いて説明する。
【００１５】
図１は、プリント配線基板（実装基板）９上に、ＢＧＡタイプの半導体素子（半導体装置、ＩＣ）１０が実装された、例えば液晶プロジェクタに用いられる実装構造体３の外観斜視図である。
プリント配線基板９としては、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることができる。プリント配線基板９には、例えば銅などからなる配線パターンが所望の回路となるように形成されていて、それらの配線パターンと半導体素子１０の外部端子とを機械的に接続することでそれらの電気的導通が図られる。
【００１６】
次に、上記の実装構造体３におけるプリント配線基板９に対して半導体素子１０をリペア（実装）する動作について、図２乃至図５を参照して説明する。
図２に示すように、プリント配線基板９に隣接部品１７と共に実装され、リペアを施す半導体素子１０を覆うようにリワーク装置４１のノズル４２を設置する。ノズル４２で半導体素子１０を覆って、ノズル４２内を局所加熱することにより、隣接部品１７等に熱の悪影響が及ぶことを抑制できる。
【００１７】
このリワーク装置４１は、半導体素子１０を負圧吸着する吸着ヘッド４３を備えるとともに、ノズル４２内にホットエア４４を供給することで、半導体素子１０やプリント配線基板９（及びこれらの間の半田）を加熱する構成になっている。なお、プリント配線基板９の背面（下面）側にヒーターを設置して予備加熱を行ってもよい。これにより、急な加熱によるプリント配線基板９の反りの発生を防止することができる（その際、プリント配線基板９の背面の一部または全面を加熱してもよい）。
【００１８】
そして、半導体素子１０をホットエア４４等により半田溶融温度以上まで加熱し、半導体素子１０とプリント配線基板９の電極（ランド）１２ｃとの間の半田接続部が変形し易くなったところでリワーク装置４１の吸着ヘッド４３を半導体素子１０に吸着・上昇させ、半導体素子１０をプリント配線基板９から切り離す。ここで、吸着ヘッド４３が無い装置を使用する場合には、半導体素子１０を取り外す段階でノズル４２を上昇させ、吸着治具等を使用して手動で半導体素子１０を取り外すことも可能である。
【００１９】
この後、半導体素子１０を取り外した後のプリント配線基板９側の電極上に残っている余分な半田を除去する。ここで、プリント配線基板９側の電極に残ったはんだの量は均一ではなく表面も平滑ではないため、そのまま半導体素子１０が再搭載された場合には実装不良を引き起こす虞がある。そこで、プリント配線基板９を半田融点近くの温度まで加熱した状態で、はんだ吸い取り器等を用いて余分なはんだの除去を行う。このような処理を施すことによって、半導体素子１０の再搭載後の実装性をリペアが無い場合と同等にする事が出来る。
【００２０】
次に、半導体素子１０を再実装する前に、フラックスを含有するシート材４６を取り付ける（図３参照）。シート材４６は、フラックスに対して浸透性を有するとともに電気絶縁性を有する紙材、布材等の基材にフラックスを含浸させて形成したものであり、プリント配線基板９に対する粘着性を有している。従って、接着剤等を用いてシート材４６をプリント配線基板９に貼着する工程等を別途設ける必要がなくなり、作業を簡素化することができる。なお、フラックスとしては、ロジン系や水溶性のもの等を用いることができる。
【００２１】
このシート材４６には、プリント配線基板９に配設された第２接続部としての電極１２ｃと、半導体素子１０に配設された第１接続部としての（電極１０ａと接続された）半田ボール４７（図４参照）とに対応した位置に、位置決め部としての貫通孔４８が複数形成されている。なお、半田ボール４７（及び電極１０ａ）は、半導体素子１０がプリント配線基板９と電気接続されるものであり、電極１２ｃはプリント配線基板９が半導体素子１０と電気接続されるものであり、各貫通孔４８は、これら電極１２ｃ及び半田ボール４７の双方に嵌合する大きさにそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態における半田（半田ボール４７等）は、地球環境保護の観点から鉛を含有しない半田合金、いわゆる無鉛半田が用いられている。
【００２２】
従って、上記シート材４６をプリント配線基板９に取り付ける際には、図３に示すように、電極１２ｃと貫通孔４８とをほぼ対向させた状態でシート材４６をプリント配線基板９に載置すると、電極１２ｃと貫通孔４８とが凹凸で嵌合することによりシート材４６とプリント配線基板９とが位置決めされる。また、シート材４６をプリント配線基板９に載置したときに、電極１２ｃと貫通孔４８との位置関係が多少ずれていた場合でも、シート材４６を移動させて電極１２ｃと貫通孔４８とを嵌り合わせることで容易に位置決めを実施することができる。
【００２３】
続いて、リペアする半導体素子１０をプリント配線基板９に実装する。すなわち、図４に示すように、プリント配線基板９の電極１２ｃ及びシート材４６の貫通孔４８とをほぼ対向させた状態で半導体素子１０をプリント配線基板９に載置する。これにより、図５に示すように、半田ボール４７と貫通孔４８とが凹凸で嵌合することにより、半導体素子１０がシート材４６（つまりプリント配線基板９）に対して位置決めされた状態でマウントされる。また、半導体素子１０をシート材４６に載置したときに、半田ボール４７と貫通孔４８との位置関係が多少ずれていた場合でも、半導体素子１０を少し移動させて半田ボール４７と貫通孔４８とを嵌り合わせることで半導体素子１０とプリント配線基板９とを容易に位置決めすることができる。
【００２４】
次に、ホットエア４４（図２参照）により、半田の融点付近の温度まで加熱する。この加熱工程の途中にシート材４６に含有されたフラックスが溶けて流れ出し、プリント配線基板９の電極１２ｃ表面を覆う。そして、さらに加熱を続けることで半田ボール４７が溶融し、電極１０ａと電極１２ｃとが接続下状態で半導体素子１０とプリント配線基板９とが半田付け接合される。なお、シート材４６の基材は、紙材や布材等の電気絶縁性を有する材料で形成されているので、半導体素子１０をプリント配線基板９に実装した後も除去する必要がない。
【００２５】
このように、本実施の形態による実装方法では、シート材４６の貫通孔４８を位置決め部として半導体素子１０をプリント配線基板９にマウントするので、アライメントする工程を別途設けることなく、半導体素子１０を容易、且つ高い精度で位置決めして実装することができる。特に、本実施形態では、貫通孔４８が半田ボール４７のみならず、プリント配線基板９の電極１２ｃに対しても嵌合する構成なので、シート材４６とプリント配線基板９との位置決めも容易に実施することが可能である。
【００２６】
しかも、本実施形態では、シート材４６がプリント配線基板９に対して粘着性を有しているので、接着剤等によりシート材４６を貼着する工程を別途設ける必要がなく、作業の簡素化を実現できる。さらに、半導体素子１０の実装後もシート材４６の除去工程を設ける必要がないので、生産効率の向上に一層寄与することが可能である。
【００２７】
〔電子機器、電気光学装置〕
以上、本発明の実施形態による半導体装置の実装方法について説明したが、本実施形態の半導体装置が搭載される電気光学装置としては、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等が挙げられる。また、電子機器としては、例えば上記液晶表示装置、ＣＰＵ（中央処理装置）等を備えたマザーボード、キーボード、ハードディスク等の電子部品を筐体内に組み込むことで、例えば図６に示すノート型のパーソナルコンピュータ６０（電子機器）が製造される。
【００２８】
図６は、本発明の一実施形態による電子機器としてのノート型コンピュータを示す外観図である。図６において６１は筐体であり、６２は液晶表示装置であり、６３はキーボードである。尚、図６においては、液晶表示装置を備えるノート形コンピュータを示しているが、液晶表示装置に代えて有機ＥＬ表示装置を備えていても良い。図７は、他の電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。図７に示した携帯電話機７０は、アンテナ７１、受話器７２、送話器７３、液晶表示装置７４、及び操作釦部７５等を備えて構成されている。また、図７に示した携帯電話機においても液晶表示装置７４に代えて有機ＥＬ表示装置を備えた構成であっても良い。
【００２９】
また、上記実施形態では、電子機器としてノート型コンピュータ及び携帯電話機を例に挙げて説明したが、これらに限らず、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【００３０】
以上、本発明の実施形態による実装構造体及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、まずシート材４６をプリント配線基板９に対して貼着し、次いでシート材４６に半導体素子１０をマウントする構成としたが、これに限定されるものではなく、まずシート材４６を半導体素子１０に貼着し、この半導体素子１０をプリント配線基板９に対してマウントする構成としてもよい。この場合も、シート材４６の貫通孔４８とプリント配線基板９の電極１２ｃとが凹凸で嵌合することにより、半導体素子１０とプリント配線基板９とを容易に位置決めすることが可能である。
【００３１】
また、シート材４６に設ける位置決め部として貫通孔４８を形成する構成としたが、貫通孔ではなく、半田ボール４７と電極１２ｃとの位置にそれぞれ対応する有底孔を両面に形成する構成であってもよい。さらにシート材４６の構成としては、基材にフラックスを含浸させたものではく、フラックスを板状に形成したものであってもよい。
さらに、半導体装置としてＢＧＡタイプの素子を実装するものとして説明したが、ＣＳＰタイプの素子等、半田パンプを有する半導体装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の
【図２】半導体素子がリワーク装置で吸着された断面図である。
【図３】プリント配線基板とシート材の部分断面図である。
【図４】シート材が貼着されたプリント配線基板と半導体素子とが対向配置された図である。
【図５】半導体素子がシート材を介してプリント配線基板に実装された図である。
【図６】本発明の電子機器を示す外観図である。
【図７】他の電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。
【符号の説明】
３実装構造体、９プリント配線基板（実装基板）、１０半導体素子（半導体装置）、１２ｃ電極（ランド、第２接続部）、４６シート材、４７半田ボール（第１接続部）、４８貫通孔（位置決め部）、６０パーソナルコンピュータ（電子機器）、７０携帯電話機（電子機器）

Claims

半導体装置を実装基板に実装する方法であって、
フラックスを含有し、前記半導体装置と前記実装基板との少なくともいずれか一方に対する位置決め部を有するシート材を、前記半導体装置と前記実装基板との他方に設ける工程と、
前記半導体装置を前記実装基板に対して前記シート材の位置決め部を介してマウントする工程と、
少なくとも前記半導体装置及び前記シート材を加熱する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項１記載の半導体装置の実装方法において、
前記位置決め部は、前記シート材を貫通し、且つ前記半導体装置と前記実装基板との一方が、前記他方と接続される第１接続部に嵌合する貫通孔であることを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項２記載の半導体装置の実装方法において、
前記貫通孔は、前記半導体装置と前記実装基板との他方が、前記一方と接続される第２接続部と嵌合することを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項３記載の半導体装置の実装方法において、
前記貫通孔は、前記第１接続部及び前記第２接続部の位置に対応して形成されていることを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項３または４記載の半導体装置の実装方法において、
前記第１接続部と前記第２接続部との少なくともいずれか一方には、無鉛半田が用いられることを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の実装方法において、
前記シート材は、前記半導体装置と前記実装基板との前記他方に対する粘着性を有することを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の実装方法において、
前記シート材は、電気絶縁性を有する基材に前記フラックスが含浸されたものであることを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の実装方法において、
前記シート材は、前記フラックスを板状に形成されたものであることを特徴とする半導体装置の実装方法。
請求項１から請求項８の何れか一項に記載された実装方法で半導体装置が実装された実装構造体を備えることを特徴とする電気光学装置。
請求項９記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。