JP2006093178A - Method for manufacturing electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体チップや回路部品を回路基板上に実装してなる電子機器の製造技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for manufacturing an electronic device in which a semiconductor chip or a circuit component is mounted on a circuit board.
近年、電子機器には携帯機器等に代表される薄型化、小型化の要求が高まっている。それらの機器に使用される部品実装方法において、半導体のパッケージ品を使用せず、半導体ベアチップをアクティブ阻止面を基板表面側に向けて直接接合させる、いわゆるフリップチップ実装方式を導入して部品の占有面積削減や薄型化を実現している。 In recent years, there has been an increasing demand for electronic devices that are thinner and smaller, such as portable devices. In the component mounting method used for these devices, the so-called flip chip mounting method is adopted in which the semiconductor bare chip is directly bonded with the active blocking surface facing the substrate surface side without using a semiconductor package product. Realized area reduction and thinning.
電子機器は、半導体チップだけでなく、抵抗やコンデンサ等の受動部品も搭載しているため、回路基板上に半導体チップと受動部品を混載して実装することが行われる。 Since electronic devices include not only semiconductor chips but also passive components such as resistors and capacitors, the semiconductor chip and the passive components are mixedly mounted on the circuit board.
以下、このような半導体ベアチップと受動部品が同一基板上に実装された電子機器を製造する工程を、図を用いて説明する。 Hereinafter, a process of manufacturing an electronic device in which such a semiconductor bare chip and a passive component are mounted on the same substrate will be described with reference to the drawings.
フリップチップ実装方法の代表的なものは、熱硬化性接着剤を用いた実装方法である。 A typical flip chip mounting method is a mounting method using a thermosetting adhesive.
まず、図5(a)に示すように、101は半導体チップであり、接続パッド上に金製の突起からなるバンプ102が形成されている。この半導体チップ101を回路基板104上に設けられた基板ランド105に熱硬化性接着剤103を介して圧接、加熱して接着剤103を硬化させ、図5(b)に示すようにバンプ102と基板ランド105間に電気的に接続を得た状態で保持させる。このとき、接着剤103の代わりにフィルム状熱硬化性接着剤中に金メッキ粒子などの導電性フィラを入れた、いわゆる異方導電性フィルム(ACF)が用いられる場合もある。
First, as shown in FIG. 5A,
次に図5(c)に示すように、107はメタル印刷版であり、先に実装されている半導体チップ101との干渉を避けるために、一部を膨らませた形状に加工した凸状部108を備えている。このメタル印刷版107を用いて半導体チップ101周辺に実装される受動部品用ランド106上にはんだペースト110を供給する。
Next, as shown in FIG. 5C,
次に図5(d)に示すように、109は硬化ゴム等からなるスキージであり、このスキージ109とメタル印刷版107によって印刷作業を行い、図5(e)に示すように、ランド106上にはんだペースト110を供給する。
Next, as shown in FIG. 5 (d),
次に図5(f)に示すように、111は表面実装部品であるチップ抵抗等であり、このチップ抵抗111をはんだペースト110の上にマウントした後、リフロー工程を行い、図5(g)に示すようにはんだフィレット112を形成し、はんだ実装工程を完了する。
Next, as shown in FIG. 5F,
また、はんだの供給方法としては、メタル印刷版107を用いたスクリーン印刷法が一般的であるが、他の方法としては、ディスペンサーを用いてはんだペースト110を供給する方法や、はんだ片をチップ化してマウンターにて供給する方法や、はんだボールをマウンターにて供給する方法などが知られている。
Further, as a solder supply method, a screen printing method using a
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献1,2が知られている。
従来のような、フリップチップ実装した半導体チップとはんだ実装受動部品の混載実装方法では、半導体チップとその周辺の受動部品の間隔に制限があり、また、工程時間の延長を招いていた。 In the conventional mixed mounting method of a flip chip mounted semiconductor chip and a solder mounted passive component, there is a limit to the interval between the semiconductor chip and the passive components around it, and the process time is extended.
特開2001−44239号公報に記載されている、凸形状加工した印刷版107を用いてはんだペースト110を基板ランド上に供給する方法では、図6に示すように、半導体チップ101との干渉を避けるため版107を部分的に凸状に膨らませた凸状部108を備えた構成としている。
In the method of supplying the
前記公報では、印刷版107を凸状に膨らませた形状として具体的に凸状部108の形状を規定していないが、実工程においては凸状部108を備えた印刷版107を使用して印刷を実施する際には、スキージ109をスムーズに移動させるために、図6に示すような傾斜の緩い斜面部113が必要となることが分かっている。
In the above publication, the shape of the
また、凸状部108と半導体チップ101との間には接触を防ぐための隙間も必要であり、結果としてはんだペースト110は少なくとも半導体チップ101の厚みプラス0.5mm以上離れた位置にしか印刷できないことが知られている。
In addition, a gap is required between the
従って、図7に示すように、はんだ実装受動部品を載置できるのは、はんだペースト110が印刷可能な領域のみになるので、半導体チップ101の厚みが0.3〜0.6mm程度である、この場合、最小部品間距離にすると0.8〜1.1mm程度となる。
Therefore, as shown in FIG. 7, since the solder mounting passive component can be placed only in the area where the
はんだ実装の受動部品同士の隣接部品間距離における最先端技術水準が約0.1mmであることからすると、前記の0.8〜1.1mmという部品間距離は機器全体の小型化に対する大きな障害といえる。 Given that the state-of-the-art technology level in the distance between adjacent components between solder-mounted passive components is about 0.1 mm, the distance between the components of 0.8 to 1.1 mm is a major obstacle to downsizing of the entire device. I can say that.
半導体チップ101をさらに薄くすることは可能であるが、別加工工程が必要であり、コストの上昇になるとともに、実装工程での極端に薄い半導体チップ101のハンドリングが困難になり、作業性が低下するという課題が生じてしまう。
Although it is possible to further reduce the thickness of the
基板104上の半導体チップ101に近接してはんだペースト110を供給できる他の方法としては、ディスペンサーを用いる方法がある。
As another method for supplying the solder paste 110 in proximity to the
これは、エア式やポンプ式のディスペンサーを用いてはんだペースト110を供給する方法であるが、粘性の高いはんだペースト110を基板ランド上に1点ずつ吐出するプロセスとなり、印刷法に比べてプロセス時間が極端に長くなるという課題が生じてしまう。これは、はんだボールを用いた方法の場合も同様である。
In this method, the
また、はんだを供給する他の方法として、特開平9−83122号公報に記載されているように、はんだ片をチップ化してマウンターにて供給する方法が知られている。 As another method for supplying solder, as described in JP-A-9-83122, a method is known in which solder pieces are formed into chips and supplied by a mounter.
この方法では、はんだ片をマウンターで供給するため、半導体チップ101の近傍にも供給可能であり、また、高速マウンターを用いれば、前記ディスペンサー法に比べて短時間ではんだを供給できるが、フラックスの供給方法という点に課題を有してしまう。
In this method, since the solder piece is supplied by the mounter, it can be supplied to the vicinity of the
すなわち、前記公報ではフラックスの塗布をはんだ片および表面実装部品について、各々の搭載時にフラックス転写の工程が余分に生じ、一部品あたりの実装時間が長くなることになり、多数個の部品を有する電子機器では実装速度が大きく低下するという点に課題を有してしまうものであった。 In other words, in the above publication, flux application is performed on solder pieces and surface-mounted components, an extra flux transfer process occurs at the time of each mounting, and the mounting time per component becomes long, and an electronic device having a large number of components. Devices have a problem in that the mounting speed is greatly reduced.
各部品を真空吸着して移動、載置させる構造であるマウンターはフラックスが吸着ノズルに付着すると部品がノズルに粘着する、あるいは、ノズルが詰まって吸着不能になる等の不具合が生じるため、はんだ片及びチップ部品に別工程で予めフラックスを塗布して実装時間短縮を図ろうという対策は有効ではない。 The mounter, which is structured to move and place each component by vacuum suction, causes the solder to adhere to the nozzle when the flux adheres to the suction nozzle, or the nozzle becomes clogged and cannot be sucked. In addition, a countermeasure to reduce the mounting time by applying flux to the chip component in a separate process in advance is not effective.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、先に実装された半導体チップの極近傍にある受動部品はんだ実装用基板ランドに対し、高速ではんだ及びフラックスを供給でき、全体として小型化及び工程短時間化を達成できる半導体チップとはんだ実装受動部品の混載実装電子機器を製造する方法を提供するものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can supply solder and flux at high speed to a passive component solder mounting board land in the immediate vicinity of a previously mounted semiconductor chip. The present invention provides a method of manufacturing a mixed mounting electronic device of a semiconductor chip and a solder mounting passive component that can achieve a reduction in process time.
前記従来の課題を解決するために、本発明は、フラックスを回路基板上の基板ランド部に転写塗布する工程、基材に複数のはんだ片を保持した構造のはんだチップを上記フラックス塗布部に載置する工程、表面実装部品を前記はんだチップ上に載置する工程、前記はんだチップをリフローして表面実装部品を回路基板に接続する工程を有するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention includes a step of transferring and applying a flux to a board land portion on a circuit board, and mounting a solder chip having a structure in which a plurality of solder pieces are held on a base material on the flux applying portion. A step of placing the surface mount component on the solder chip, and a step of reflowing the solder chip to connect the surface mount component to the circuit board.
本発明の電子機器の製造方法は、先に実装された半導体チップの極近傍にある受動部品のはんだ実装用基板ランドに対し、高速でフラックス及びはんだを供給できるので、半導体チップと隣接部品間の大幅な距離削減を実現し、かつ、歩留まり良く受動部品をリフロー実装でき、短時間工程にて小型化に優れた半導体チップと受動部品の混載実装電子機器が得られるという効果を有するものである。 The method for manufacturing an electronic device according to the present invention can supply flux and solder at high speed to the solder mounting board land of the passive component in the immediate vicinity of the semiconductor chip mounted in advance, so that between the semiconductor chip and the adjacent component This has the effect of achieving a significant distance reduction and reflow mounting of passive components with good yield, and obtaining a semiconductor chip and passive component mixed mounting electronic device excellent in miniaturization in a short time.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態における電子機器の製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2は本実施の形態における電子機器の製造方法を説明する図である。 1 and 2 are diagrams for explaining a method of manufacturing an electronic device in the present embodiment.
図1(a)において、1は半導体チップであり、その底面に複数の突起電極としての金バンプ2が設けられている。4は回路基板であり、半導体チップ1の金バンプ2と対向するように第1ランド5が設けられているとともに、表面実装部品としてのチップ抵抗9の電極と対向するように第2ランドが設けられている。3は熱硬化性接着剤であり、これを介して半導体チップ1を回路基板4上に固定するように設けられている。
In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes a semiconductor chip, on which a
ここで、まず図1(a)に示すように、熱硬化性接着剤3を回路基板4上に設けられた第1ランド5上に塗布する(工程a)。
Here, first, as shown in FIG. 1A, a
次に、図1(b)に示すように、半導体チップ1の金バンプ2と回路基板4上の第1ランド5とが一致するように半導体チップ1の位置整合を行い、半導体チップ1を回路基板4に対し、加圧しながら加熟を行う。これにより、熱硬化性接着剤3が硬化され、金バンプ2と第1ランド5の電気的導通が図られるとともに、半導体チップ1が回路基板4上に固定される(工程b)。
Next, as shown in FIG. 1B, the semiconductor chip 1 is aligned so that the gold bumps 2 of the semiconductor chip 1 and the
なお、半導体チップ1における金バンプ2は金ワイヤを用いた、いわゆるスタッドバンプ法やめっき法などにより予め形成されており、また、熱硬化性接着剤3は、フィルム状でもペースト状のものでも同様に用いることができる。
Note that the
次に、図1(c)に示すように、第2ランド6上にフラックス7を塗布する。このフラックス7はロジン等をベースに活性剤を加えたものであり、これにより接合部の洗浄ができるとともに、金属の酸化を防止でき、さらに溶けたはんだの表面能力を下げて、濡れ性を向上させることができる(工程c)。なお、この工程の詳細は後で詳述する。
Next, as shown in FIG. 1C, a
次に図1(d)に示すように、はんだチップ8をフラックス7上にマウンターなどで載置する(工程d)。
Next, as shown in FIG.1 (d), the
これにより、はんだチップ8の基材14がフラックス7が浸透するように作成してあるため、しばらくすると、フラックス7がはんだチップ8の上面まで浸透し、上面がフラックス7で濡れた図1(e)のような状態となる(工程e)。
Thus, since the
ここで、前記工程dにおいて用いられる、はんだチップ8について説明する。
Here, the
図3(a)に示すように、はんだチップ8は、はんだからなる複数のはんだ片15を2つの基材14で挟持するように構成されており、はんだ片15はその大きさと間隔が回路基板4上の第2ランド6の大きさに合わせて作成されている。基材14には、フラックス7が浸透するとともに、はんだリフロー時に溶解する材質を使用する。例えば、ろうや、固形ワックス、ロジン、ロジンエステルなどを主成分とする材料を使用する。
As shown in FIG. 3A, the
このはんだチップ8を用いることが、実装の効率を大きく向上させる飛躍的進歩を生み出すものである。なお、この技術についての詳細は後で詳述する。
The use of this
次に、図1(f)に示すように、9は表面実装部品の一つである、チップ抵抗であり、チップの両端に電極端子を有している。チップ抵抗9はフラックス7によって上面が濡れた状態のはんだチップ8上に載置され、粘着して安定する(工程f)。
Next, as shown in FIG. 1F, 9 is a chip resistor, which is one of the surface mount components, and has electrode terminals at both ends of the chip. The
図1(f)に示した回路基板4をリフロー炉に通すと、はんだチップ8が加熱され、基材14がまず溶融し、フラックス7と混合され、はんだの融点に達するとはんだが溶融し、チップ抵抗9の電極と第2ランド6に濡れ広がり、フィレット10を形成する。その結果、図1(g)に示すように、チップ抵抗9は、はんだフィレット10によって基板ランド6に接合され、基材14はフラックス7の残渣と一体になる(工程g)。なお、フラックス7の残渣は通常のフラックス洗浄工程にて除去することができる。
When the
以上の工程aから工程gを経てはんだ実装工程が完了する。 The solder mounting process is completed through steps a to g.
ここで、前記工程cにおけるフラックス7の塗布方法である転写法について説明する。
Here, the transfer method, which is a method of applying the
図2(a)〜(d)に示すように、13は樹脂等からなるフラックス転写用の版であり、支持材12によって支持されており、フラックス7を塗布すべき箇所が凸状になるように加工されている。この凸状部の高さは実装された半導体チップ1の厚みより大きくする。11はフラックス7を薄く展開させた容器である。
As shown in FIGS. 2A to 2D,
これらを用いて、フラックス7を回路基板4上に設けた、部品を搭載するランド6部に塗布する工程について説明する。
Using these, the process of applying the
図2(a),(b)において、容器11内で薄く展開されたフラックス7に押し付けられた版13を引き上げると、凸状部分にフラックス7が付着した状態となる。図2(c),(d)において、半導体チップ1が先に実装された回路基板4に版13を押し当てると、フラックス7が回路基板4上の部品実装用ランド6付近に転写、塗布される。この時、版13の凸状部の高さは半導体チップ1の厚みより大きく形成してあるため、版13が半導体チップ1に接触することはない。
2A and 2B, when the
この方法によると、受動部品の数によらず、かつ半導体チップ1の極近傍であっても、一度の転写工程で全ての受動部品実装箇所に、半導体チップ1と干渉することなくフラックス7を塗布することができるという点に技術的な飛躍を有しており、電子機器の小型化の効果が大なるものである。
According to this method, the
また、部品によって版13の突起部の寸法を調整し、最適な量のフラックス7を供給することが可能である。また、半導体チップ1の種類が複数の場合は最も厚みが大きいチップが版に接触しない高さに突起高さを設定することにより、全く同じ工程でフラックス7の塗布が可能である。
Moreover, it is possible to adjust the dimension of the projection part of the plate |
また、版13の半導体チップ1に対応する部分のみを切り欠いた切欠部を形成することによってもフラックス7の供給は可能である。すなわち、版13が半導体チップ1に接触することなく、実装箇所にフラックス7を塗布できる方法であればよい。
Further, the
なお、版13の材質は樹脂に限らず、形状加工が可能でフラックス7が付着するものであれば使用することができる。
Note that the material of the
次に工程d,e,fで用いられる、はんだチップ8について説明する。
Next, the
複数のはんだ片15を2つの基材14で挟持された構成において、一方のはんだ片15と他方のはんだ片15との間は絶縁されている必要があり、絶縁の方法は隙間15aを形成させる方法でもよく、また、隙間15aの部分に樹脂などの絶縁材料(図示せず)を用いてはんだ片15とともに基材14によって挟持させてもよい。この絶縁材料を用いることによって、複数のはんだ片15間の位置精度を向上させることが可能になる。
In a configuration in which a plurality of
また、はんだチップ8におけるはんだ片15の大きさおよび間隔は、対面する回路基板4上の第2ランド6に導通が確保されればよく、正確に一致させる必要はない。はんだチップ8をその後実装するチップ部品の寸法より若干大きくすることにより、マウンターによるチップ部品を載置する際の必要位置精度を下げることができる。
Further, the size and interval of the
基材14は、フラックス7を浸透させるため、多孔質の材料を用いてもよく、図3(b)に示すように、少なくとも1つ以上の貫通孔16を設けてもよい。材質としては、常温で固体であり、はんだ溶融温度以下で溶解し、液状となり、フラックス7との相溶性がある材料であれば前記以外の材料であっても使用できる。基材14がはんだリフロー工程で加熱される以前に、フラックス7に含まれる溶剤成分に溶解する材料であっても、一度載置されたはんだ片が移動することはないため、問題はない。
The
上記構成により、2個のはんだ片15を有するはんだチップ8は、1回のマウント作業で1個のチップ部品に対応した2個のはんだ片15を載置させることが可能であるので、個別のはんだ片15をマウントすることに対し2倍のマウント効率を発揮することができる点が技術の飛躍的進歩であり、実装の効率を大きく向上させるものである。
With the above configuration, the
この点は、従来のはんだボールをマウンターにて載置する方法と比較しても同様の効果を奏するものである。 This point has the same effect even when compared with a conventional method in which a solder ball is mounted on a mounter.
さらに、多数個の抵抗やコンデンサを結合し、一個の部品としたアレイチップといわれる部品の場合、電極数は結合した素子の数と素子一個の電極数の積となるため、従来の構成であれば、この電極数の積と同数のはんだが必要であったが、本実施の形態によれば、はんだチップ8の形成するはんだ片15を基材14上に必要数保持させることにより、1個のはんだチップで対応させることができる。ただし、通常部品用の2個のはんだ片15からなるはんだチップ8を多数個マウントしてアレイチップに対応させてもよい。
Furthermore, in the case of a component called an array chip in which a large number of resistors and capacitors are combined to form a single component, the number of electrodes is the product of the number of combined elements and the number of electrodes per element. For example, the same number of solders as the product of the number of electrodes are required. However, according to the present embodiment, one
また、図3(a)に示すように、はんだ片15を両側から挟持した構成にすることによって、はんだチップ8の表裏区別がなくなり、梱包せずバルクでマウンターへ供給して基板上に載置することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 3 (a), by adopting a configuration in which the
このマウンター方式はチップの梱包が不要で、追加補給することなく大量のチップをマウントでき、マウンターの連続運転性に優れるという特長を有する。しかし、図4に示すように、基材14を片側としても、テーピングやトレイ梱包し、表裏を区別してマウンターへ供給することにより、使用することができる。
This mounter method does not require chip packaging, can mount a large number of chips without additional replenishment, and has the advantage of excellent mounter continuous operation. However, as shown in FIG. 4, even if the
以上のような構成によって次に示す効果を奏する。 With the above configuration, the following effects can be obtained.
従来の工法では例えば図5において、はんだペースト110を印刷供給して、その上にチップ部品111を載置する際に、微細なはんだ粒の移動により、隣接部品のはんだペーストと近接し、リフロー時にブリッジショートとなることがあるが、本発明の実施形態によると、図1(d)〜(f)において、はんだチップ8は基板ランド形状に近い個片であるので、部品搭載時にはんだが変形することはなく、はんだブリッジによる不良発生を防ぐことができる。
In the conventional construction method, for example, in FIG. 5, when the
従って例えば、近々に使用が始まる外形0.4mm×0.2mmのチップ部品のような、将来さらに小型の部品を実装する場合においても有利な工法といえる。 Therefore, for example, it can be said that it is an advantageous method even in the case of mounting a further smaller component in the future, such as a chip component having an outer shape of 0.4 mm × 0.2 mm, which will be used soon.
以上のように、本実施の形態では工程aから工程gを順次行うことにより、フリップチップ実装された半導体チップ1に極近接してチップ抵抗9等の表面実装部品を実装することができる。
As described above, in the present embodiment, by sequentially performing steps a to g, it is possible to mount a surface mount component such as a
また、本実施の形態では、工程cにおいてフラックス7の塗布を転写法で行うことにより、半導体チップ1に干渉することなく一括してフラックス7を塗布することができ、工程の時間短縮を図ることができる。
Further, in the present embodiment, by applying the
また、本実施の形態では、はんだチップ8を表裏のない構造とすることでマウンター機器に連続運転性に優れるバルク供給することを可能とし、さらに、はんだリフロー時に溶融しフラックス7と相溶する基材14で作成することで、はんだリフロー時に良好なはんだ濡れ性を得ることができるものである。
In the present embodiment, the
以上のように、本発明にかかる電子機器の製造方法は、半導体ベアチップと受動部品が混載された電子機器に関し、フリップチップ実装された半導体チップに極近接してチップ抵抗等のはんだ実装部品を実装することができるため、実装面積の非常に小さい機器を得ることが可能であるとともに、工程時間や部品実装歩留まりに対する影響を極力抑えることができるものであるので、携帯電子機器や電子機器に内蔵する機能モジュールの一層の小型化に利用価値大なるものである。 As described above, the method for manufacturing an electronic device according to the present invention relates to an electronic device in which a semiconductor bare chip and a passive component are mixedly mounted, and mounts a solder-mounted component such as a chip resistor in close proximity to the flip-chip mounted semiconductor chip. Therefore, it is possible to obtain a device with a very small mounting area, and to suppress the influence on the process time and the component mounting yield as much as possible. Therefore, it is built in a portable electronic device or an electronic device. The utility value is great for further downsizing of functional modules.
1,101 半導体チップ
2,102 金バンプ
3,103 熱硬化性接着剤
4,104 回路基板
5 第1ランド
6 第2ランド
7 フラックス
8 はんだチップ
9,111 チップ抵抗
10,112 はんだフィレット
11 容器
12 支持材
13 転写用の版
14 基材
15 はんだ片
16 貫通孔
105 基板ランド
106 受動部品実装用基板ランド
107 メタル印刷版
108 凸状部
109 スキージ
110 はんだペースト
113 斜面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Semiconductor chip 2,102 Gold bump 3,103 Thermosetting adhesive 4,104
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004272842A JP2006093178A (en) | 2004-09-21 | 2004-09-21 | Method for manufacturing electronic equipment |
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CN114080104B (en) * | 2020-08-19 | 2022-09-27 | 荣耀终端有限公司 | Circuit board assembly and electronic equipment |
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