JP2008004608A - Method for packaging electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板の電極と電子部品のバンプとを熱圧着により接合する電子部品の実装方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting method in which electrodes of a circuit board and bumps of an electronic component are joined by thermocompression bonding.
電子部品の実装方法として、電子部品の下面に突設されたバンプを、回路基板の表面に形成された回路パターンの電極に熱圧着して接合する方法が知られている。このような電子部品の実装方法により製造された電子製品は、回路基板と電子部品の線膨張係数が異なることから、電子部品の駆動に伴うヒートサイクルに起因して電極とバンプの接合部に大きな応力が生じ、バンプが電極から剥がれてしまうなどの問題が発生し易いものであった。このため、回路基板と電子部品の間に熱硬化性樹脂を介在させ、この熱硬化性樹脂により電子部品と回路基板をしっかり接合することによって上記問題を解決することが知られている(特許文献1)。
ところで、回路基板の表面には回路パターンの保護と回路パターンにおける電気絶縁性確保のためにレジスト膜がコーティングして形成される。しかし、回路基板の電極は露出させておく必要があることから電極の表面にはレジスト膜はコーティングされておらず、レジスト膜は電極の少なくとも一部を露出させるための開口部を確保して、回路基板にコーティングされる。従ってこの開口部を形成したことによって、電極の側部にはレジスト段差と呼称されるレジスト膜の不連続部分が生じている。 By the way, a resist film is formed on the surface of the circuit board by coating a resist film for protecting the circuit pattern and ensuring electrical insulation in the circuit pattern. However, since the electrode of the circuit board needs to be exposed, the surface of the electrode is not coated with a resist film, and the resist film secures an opening for exposing at least a part of the electrode, It is coated on the circuit board. Therefore, by forming this opening, a discontinuous portion of the resist film called a resist step is generated on the side of the electrode.
一方、電子部品はそのバンプを回路基板の電極に位置合わせした上で、熱硬化性樹脂が塗布された回路基板に搭載され、バンプを電極に熱圧着してボンディングされる。この場合、熱硬化性樹脂はディスペンサ等により回路基板の中央部に塗布される。従って、電子部品を回路基板に搭載してバンプを電極に熱圧着する際には、熱硬化性樹脂は電子部品の下面が押し付けられることにより、回路基板の中心部側から外方(回路基板に並設された電極側)へ向かって押し広げられながら熱硬化する。 On the other hand, the electronic component is mounted on a circuit board coated with a thermosetting resin after the bumps are aligned with the electrodes of the circuit board, and the bumps are bonded to the electrodes by thermocompression bonding. In this case, the thermosetting resin is applied to the central portion of the circuit board by a dispenser or the like. Therefore, when the electronic component is mounted on the circuit board and the bump is thermocompression bonded to the electrode, the thermosetting resin is pressed outward (from the center of the circuit board to the circuit board) by pressing the lower surface of the electronic component. It cures while being spread toward the electrode side).
ここで、熱圧着時に押し広げられた熱硬化性樹脂は上記のレジスト膜の開口部に入り込むので、熱硬化性樹脂が熱硬化した後には電極とバンプとの接合部は強固に固定されるが、熱硬化性樹脂が開口部に入り込む際、空気を巻き込むことにより、熱硬化性樹脂の内部に小さなボイド(気泡)が発生し易い。このようにして熱硬化性樹脂の内部に発生したボイドはその数が少数の場合は無害であるが、ボイドが多数発生してこれらが一体化して大きくなると、レジスト膜の開口部内を電極へ向かって移動するようになり、終には回路基板に並設された相隣る電極間に入り込んで、両電極に跨った空洞(連通孔)を形成するようになる。そして、この空洞内の湿気が回路基板の表面に付着すると、相隣る電極間は短絡することになる。 Here, since the thermosetting resin that has been spread during the thermocompression bonding enters the opening of the resist film, the joint between the electrode and the bump is firmly fixed after the thermosetting resin is thermally cured. When the thermosetting resin enters the opening portion, small voids (bubbles) are easily generated inside the thermosetting resin by entraining air. The number of voids generated inside the thermosetting resin in this way is harmless when the number is small, but when a large number of voids are generated and integrated and become large, the inside of the opening of the resist film faces the electrode. Finally, it enters between adjacent electrodes arranged side by side on the circuit board to form a cavity (communication hole) straddling both electrodes. When moisture in the cavity adheres to the surface of the circuit board, the adjacent electrodes are short-circuited.
そこで本発明は、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止できる電子部品の実装方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for mounting an electronic component that can prevent the formation of a cavity that causes a short circuit between adjacent electrodes.
請求項1に記載の電子部品の実装方法は、回路基板の表面に形成された回路パターンを被覆するレジスト膜が回路パターンに並設された電極を露出させることによって生じたレ
ジスト膜の開口部を埋めるように第1の樹脂を回路基板の表面に塗布する工程と、前記電極と接合されるバンプを下面に有する電子部品を回路基板の表面に接着するための第2の樹脂を前記レジスト膜上に塗布する工程と、前記第2の樹脂が回路基板と電子部品の間に充填されるように電子部品を回路基板に押圧しながら、回路基板の前記電極に電子部品の前記バンプを熱圧着させる工程とを含み、前記第1の樹脂の粘度を前記第2の樹脂の粘度よりも低くした。
The electronic component mounting method according to
請求項2に記載の電子部品の実装方法は、請求項1に記載の電子部品の実装方法において、前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂は同一の樹脂をベースとし、前記第1の樹脂は前記第2の樹脂よりも無機フィラー含有量が少ない。
The electronic component mounting method according to
請求項3に記載の電子部品の実装方法は、請求項2に記載の電子部品の実装方法において、前記第1の樹脂の無機フィラー含有量が零である。
The electronic component mounting method according to
請求項4に記載の電子部品の実装方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の電子部品の実装方法において、前記第1の樹脂のチキソ性は前記第2の樹脂のチキソ性よりも小さい。
The electronic component mounting method according to claim 4 is the electronic component mounting method according to any one of
本発明に係る電子部品の実装方法では、電子部品を回路基板に熱圧着する前に、レジスト膜の開口部内に第1の樹脂を埋めているので、電子部品の熱圧着時に第2の樹脂が開口部内に入り込むことがなく、第2の樹脂が開口部内に入り込む際に空気を巻き込むことによって開口部内にボイドが生じるのが防止される。一方、予め開口部内に埋められる第1の樹脂は第2の樹脂よりも相対的に粘度が低いことから第2の樹脂よりも開口部の形状に馴染み易く、開口部に埋められる際に空気を巻き込みにくいのでボイドが生じにくい。従って本発明に係る電子部品の実装方法によれば、電子部品の熱圧着時に粘度の高い第2の樹脂がレジスト膜の開口部に入り込んでボイドを生成させるようなことがなく、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止することができる。更には、粘度の高い第2の樹脂が開口部に入り込んでボイドを生じさせるおそれがないので、第2の樹脂の粘度をより大きくすることができ、これにより電子部品と回路基板の間の接合力を向上させることもできる。 In the electronic component mounting method according to the present invention, the first resin is buried in the opening of the resist film before the electronic component is thermocompression bonded to the circuit board. It does not enter the opening, and voids are prevented from being generated in the opening by entraining the air when the second resin enters the opening. On the other hand, since the first resin buried in the opening in advance has a relatively lower viscosity than the second resin, the first resin is more easily adapted to the shape of the opening than the second resin, and air is filled when the opening is buried. Since it is difficult to entrain, voids are less likely to occur. Therefore, according to the electronic component mounting method of the present invention, the second resin having a high viscosity does not enter the opening of the resist film and generate voids when the electronic component is thermocompression bonded. It is possible to prevent the formation of a cavity that causes a short circuit between them. Furthermore, since there is no possibility that the second resin having a high viscosity enters the opening and causes voids, the viscosity of the second resin can be further increased, whereby the bonding between the electronic component and the circuit board can be performed. You can also improve your power.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1(a),(b),(c),(d)は本発明の一実施の形態における電子部品の実装方法の工程説明図、図2は本発明の一実施の形態における回路基板の平面図、図3(a),(b),(c),(d)は本発明の一実施の形態における電子部品の実装工程において、第1の樹脂及び第2の樹脂の塗布手順の例を示す回路基板の平面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A, 1B, 1C, and 1D are explanatory diagrams of the process of mounting an electronic component in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit board of an embodiment of the present invention. FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D are plan views showing examples of application procedures of the first resin and the second resin in the electronic component mounting process according to the embodiment of the present invention. It is a top view of the circuit board which shows this.
図1において、電子部品20を回路基板10に実装する実装装置1は、回路基板10を水平姿勢に保持する基板保持台2と、基板保持台2の上方を基板保持台2に対して水平方向や上下方向へ相対的に移動自在な熱圧着ヘッド3を備えている。熱圧着ヘッド3は、その下部に電子部品20を吸着保持する。
In FIG. 1, a
基板保持台2に保持される回路基板10は耐熱性材料から成り、その表面(上面)には図示しない銅箔からなる回路パターンとこの回路パターンを被覆するレジスト膜12がコーティングして形成されている。
The
図2において、回路パターン上には回路基板10の中央部を矩形に囲むように電極11が並設されており、レジスト膜12は、各電極11を露出させるための開口部13を溝状
に確保して形成されている。従って回路基板10の表面には、回路基板10の中央部を囲む矩形形状のレジスト膜12の開口部13が形成されている。
In FIG. 2,
図1に示すように、電子部品20の下面には複数のバンプ21が突設されている。各バンプ21は、回路基板10表面の電極11と対応する配列で設けられており、後述するように、対応する電極11に位置合わせされた上で、電極11の上面に熱圧着される。
As shown in FIG. 1, a plurality of
図1において、電子部品20を回路基板10に実装するには、先ず、回路基板10を実装装置1の基板保持台2の上面に保持する。これにより回路基板10は電極11及びレジスト膜12が形成された面が上を向いた状態で水平姿勢に保持される。
In FIG. 1, to mount the
次に、各開口部13を埋めるように、第1の樹脂30を回路基板10の表面に塗布する(図1(a))。この第1の樹脂30の開口部13内への塗布は、例えば印刷工法や図示しないディスペンサによる注入工法等によって行う。
Next, the
この第1の樹脂30の塗布は、その後に行う電子部品20の回路基板10上への熱圧着工程において、回路基板10上で押し広げられた第2の樹脂40が開口部13内に流入して空気の巻き込みによるボイド(樹脂内に発生する小さな気泡)を発生させることがないようにするために行うものである。従って、第1の樹脂30は、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂であって、少なくとも後の工程で用いられる第2の樹脂40よりは粘度が低いもの、また、その中でもできるだけ粘度の低いものを用いる。粘度が低くければ開口部13の形状に馴染み易く、空気の巻き込みによるボイドの発生を極力抑えることができるからである。
The application of the
開口部13を埋めるように第1の樹脂30を回路基板10の表面に塗布したら、次いで電子部品20を回路基板10の表面に接着するための第2の樹脂40を回路基板10の中央部のレジスト膜12上に塗布する(図1(b))。この第2の樹脂40のレジスト膜12上への塗布も印刷工法やディスペンサによる注入工法等によって行う。
After the
この第2の樹脂40のレジスト膜12上への塗布は、電子部品20を回路基板10の表面に熱圧着させる際に、電子部品20の下面によって第2の樹脂40を押し広げて回路基板10と電子部品20との間に第2の樹脂40を充填させることによって、回路基板10の電極11と電子部品20のバンプ21との接合部の強度を補強するものである。従って、第2の樹脂40は、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂であって、適度に粘度が高く、熱硬化後に所要の強度が得られるものを用いる。
The
レジスト膜12上に第2の樹脂40を塗布したら、電子部品20を吸着保持させた熱圧着ヘッド3を回路基板10の上方に位置させる(図1(b))。そして、回路基板10の電極11と電子部品20のバンプ21との位置合わせを行った後、熱圧着ヘッド3を下降させ、バンプ21を電極11に着地させて、電子部品20を回路基板10の上面に押し付けて両者を加熱する(図1(c))。これにより回路基板10の電極11と電子部品20のバンプ21は接合されるが、この電極11とバンプ21の接合過程において、レジスト膜12の上面に塗布された第2の樹脂40は電子部品20の下面に押圧されて、回路基板10と電子部品20との間を、回路基板10の中央部から外方、すなわち電極11側へ向けて押し広げられる(図2の矢印a)。
After the
この電子部品20の回路基板10への熱圧着工程において、第2の樹脂40は、回路基板10の中央部から外方へ向けて押し広げられて電子部品20の外縁にまで達する。一方、第1の樹脂30の一部は第2の樹脂40と混合して回路基板10の外方へ向けて押し広げられるが、第1の樹脂30の大部分は開口部13内及び電極11とバンプ21との接合
部近傍にとどまる(図1(c))。
In the step of thermocompression bonding the
このようにして電極11とバンプ21の接合が終わったら、熱圧着ヘッド3の加熱を停止し、電子部品20の吸着を解除した上で熱圧着ヘッド3を上方へ退去させる。これにより電子部品20の回路基板10上への実装は完了し、電子製品Pは完成する(図1(d))。
When the bonding of the
このようにして製造された電子製品Pでは、回路基板10が主としてエポキシ樹脂などを材料として成る一方で、電子部品20は主としてシリコンを材料として成るため、両者の線膨張係数は著しく相違しており、前者の線膨張係数は後者のそれよりも極めて大きい。このため、電極11とバンプ21の接合部には、電子部品20の駆動に伴うヒートサイクルに起因して大きな応力が生じるが、回路基板10と電子部品20との間及び電極11とバンプ21との接合部には熱硬化性樹脂である第2の樹脂40が充填されているので、電極11とバンプ21との接合部に生じる応力が緩和され、上述したヒートサイクルに起因する両者の剥がれは防止される。
In the electronic product P manufactured in this way, the
上記の電子部品20の実装方法では、電子部品20を回路基板10に熱圧着する前に、レジスト膜12の開口部13内に第1の樹脂30を埋めているので、電子部品20の熱圧着時に第2の樹脂40が開口部13内に入り込むことがなく、第2の樹脂40が開口部13内に入り込む際に空気を巻き込むことによって開口部13内にボイドが生じるのが防止される。一方、予め開口部13内に埋められる第1の樹脂30は第2の樹脂40よりも相対的に粘度が低いことから第2の樹脂40よりも開口部13の形状に馴染み易く、開口部13に埋められる際に空気を巻き込みにくいのでボイドが生じにくい。従って、本実施の形態に示した電子部品20の実装方法によれば、電子部品20の熱圧着時に粘度の高い第2の樹脂40がレジスト膜12の開口部13に入り込んでボイドを生成させるようなことがなく、相隣る電極11,11間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止することができる。更には、粘度の高い第2の樹脂40が開口部13に入り込んでボイドを生じさせるおそれがないので、第2の樹脂40の粘度をより大きくすることができ、これにより電子部品20と回路基板10の間の接合力を向上させることもできる。
In the mounting method of the
ここで、第1の樹脂30ではなく第2の樹脂40を開口部13内に充填した後、第2の樹脂40の粘度が低下するような温度で回路基板10を加熱しながら真空脱泡することによっても開口部13内のボイドを減少させることができるが、本実施の形態に示した方法によれば、初めから第2の樹脂40よりも粘度の低い第1の樹脂30を用いることで、このような真空脱泡工程を省くことができる。なお、本実施の形態に示した方法においても、電子部品20を回路基板10に熱圧着した後に真空脱泡を行うことは有効であり、第1の樹脂30を開口部13に埋め込んだときに空気を巻き込んでボイドを生じさせてしまった場合であっても、そのボイドを減少させることができる。
Here, after filling the
ところで、第1の樹脂30及び第2の樹脂40は同一の樹脂をベース(主材料)とした上で、それぞれに含有させる無機フィラー量によって粘度の高低を調節することが好ましい。第1の樹脂30と第2の樹脂40とは熱圧着時に混じり合うので、第1の樹脂30と第2の樹脂40を同一の樹脂ベースとすれば互いに馴染み、回路基板10と電子部品20との間の接合を強固なものにすることができる。また、含有させる無機フィラー量の調節は容易であるので、粘度の調整も簡単に行うことができる。なお、第1の樹脂30の無機フィラー含有量を第2の樹脂40の無機フィラー含有量よりも少なくすることによって、第1の樹脂30の粘度を第2の樹脂40の粘度よりも低くすることができる。また、前述したように、第1の樹脂30はできるだけ粘度が低いことが好ましく、このためには、第1の樹脂30の無機フィラー含有量が零であることが望ましい。
By the way, it is preferable that the
ここで、第1の樹脂30と第2の樹脂40を同一の樹脂ベースとする場合には、その樹脂材料はフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等とすることが好ましい。一方、第1の樹脂30と第2の樹脂40を同一の樹脂ベースとしない場合には、第1の樹脂の樹脂材料は、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等とすることが好ましく、第2の樹脂の樹脂材料は、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等とすることが好ましい。
Here, when the
また、第1の樹脂30の粘度を第2の樹脂40の粘度よりも低くするだけでなく、第1の樹脂30のチキソ性(チキソ比)を第2の樹脂40のチキソ性よりも小さくするとよい。これにより第1の樹脂30に第2の樹脂40よりも流動し易い性質を与えることができ、レジスト膜12の開口部13に埋め込んだ際の空気の巻き込みによるボイドの発生をより効果的に防ぎ得るからである。
Further, not only the viscosity of the
次いで、図3を参照して第1の樹脂30及び第2の樹脂40の塗布手順の例を示す。図3(a)に示す例は、回路基板10の表面に矩形に形成された溝状の開口部13を埋めるように「口」の字状に第1の樹脂30をレジスト膜12上に塗布した後(図3(a)(イ),(ロ))、その「口」の字の中央のスペースに第2の樹脂40を塗布するものであり(図3(a)(ハ))、図3(b)に示す例は、回路基板10の表面に矩形に形成された溝状の開口部13を埋めるように「口」の字状に第1の樹脂30をレジスト膜12上に塗布した後(図3(b)(イ),(ロ))、その「口」の字の対角線を描くように、「×」状に第2の樹脂40を塗布するものである(図3(b)(ハ))。
Next, an example of a procedure for applying the
また、図3(c)に示す例は、回路基板10の表面に矩形に形成された溝状の開口部13を含むほぼ正方形の形状に第1の樹脂30を塗布した後(図3(c)(イ),(ロ))、その正方形の中央部に第2の樹脂40を塗布するものであり(図3(c)(ハ))、図3(d)に示す例は、回路基板10の表面に矩形に形成された溝状の開口部13を含むほぼ正方形の形状に第1の樹脂30を塗布した後(図3(d)(イ),(ロ))、その正方形の対角線を描くように、「×」状に第2の樹脂40を塗布するものである(図3(d)(ハ))。
Further, in the example shown in FIG. 3C, after the
第1の樹脂30及び第2の樹脂40の塗布手順の例としてここでは上記4つのものを示したが、開口部13を埋めるように第1の樹脂30を回路基板10の表面に塗布した後、電子部品20を回路基板10の表面に接着するための第2の樹脂40をレジスト膜12上に塗布するものであれば、その他の手順によっても構わない。
Although the above four are shown as examples of the application procedure of the
なお、上述の実施の形態では、各電極11は回路基板10の中央部を囲む四辺形の各辺に相当する位置に並設されているとしていたが、回路基板10の中央部を挟んで位置する平行な2本の直線に相当する位置に並設されるもの等であってもよい。この場合においても上述した実施の形態に示した本発明における電子部品の実装方法を適用することができる。
In the above-described embodiment, each
本発明によれば、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the formation of a cavity that causes a short circuit between adjacent electrodes.
10 回路基板
11 電極
12 レジスト膜
13 開口部
20 電子部品
21 バンプ
30 第1の樹脂
40 第2の樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (4)
4. The electronic component mounting method according to claim 1, wherein the thixotropy of the first resin is smaller than the thixotropy of the second resin.
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