JP2010258284A - Mounting method and mounting structure of electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子部品の実装方法および実装構造体に関し、特に電極を多数有する電子部品、たとえば半導体デバイスなどの電極を電子回路基板などの配線の接続部位と接続するのに適した方法と実装構造体に関する。 The present invention relates to an electronic component mounting method and mounting structure, and more particularly to a method and mounting structure suitable for connecting an electronic component having a large number of electrodes, for example, an electrode of a semiconductor device or the like, to a connection portion of a wiring such as an electronic circuit board. About.
チップ状の半導体デバイスのような多数の接続部位を有する電子部品を電子回路基板に実装する方法として、これまで、ワイヤボンディング法(たとえば特許文献1参照)やフリップチップ法(たとえば特許文献2参照)が広く用いられている。 As a method for mounting an electronic component having a large number of connection parts such as a chip-like semiconductor device on an electronic circuit board, a wire bonding method (for example, see Patent Document 1) or a flip chip method (for example, see Patent Document 2). Is widely used.
ワイヤボンディング法によれば、電子回路基板のダイパッドに半導体デバイスをダイボンドした後、その電極パッドと電子回路基板におけるランドなどの接続部位とを、AuまたはAlなどからなるボンディングワイヤで接続する。また、フリップチップ法によれば、電子回路基板の配線の接続部位に電極パッドをパンプで接続し、半導体デバイスを電子回路基板に保持させ、さらに、それらの間の間隙部分を封止樹脂で封止している。 According to the wire bonding method, after a semiconductor device is die-bonded to a die pad of an electronic circuit board, the electrode pad and a connection site such as a land on the electronic circuit board are connected by a bonding wire made of Au or Al. Also, according to the flip chip method, electrode pads are connected by bumps to the wiring connection portions of the electronic circuit board, the semiconductor device is held on the electronic circuit board, and the gap between them is sealed with a sealing resin. It has stopped.
ワイヤボンディング法では、半導体デバイスの電極パッドと電子回路基板のランドなどとを、対応するもの同士一組ずつボンディングワイヤで接続する。そのため、接続箇所が多くなればなるほど、接続のための設備が高価となり、また接続に時間を要し、組立の生産性の向上に制約があった。 In the wire bonding method, electrode pads of a semiconductor device and lands of an electronic circuit board are connected to each other by a bonding wire. For this reason, as the number of connection points increases, the equipment for connection becomes expensive, and it takes time to connect, and there is a restriction in improving the productivity of assembly.
これに対して、フリップチップ法によれば、チップ状の半導体デバイスの電極パッド上に形成したバンプを、電子回路基板の対応するランドなどにそれぞれ当接させ、バンプに加圧力、超音波、および熱のうちの少なくとも一つを加えて、それを変形させて接続している。この方法によれば、ワイヤボンディング法と異なり、一つずつ接続するのではなく、一括して行うので、接続作業の手間が少なく、またその所要時間も短くて済む。しかしながら、その接続数が多くなり、バンプの数が多くなると、それに応じて加圧力を増大させたり、超音波エネルギーまたは熱エネルギーを多く加えたりしなければならない。それによって、半導体デバイスや電子回路基板にダメージを与えてしまうという新たな問題が発生する。 On the other hand, according to the flip chip method, bumps formed on the electrode pads of the chip-like semiconductor device are brought into contact with the corresponding lands of the electronic circuit board, respectively, and pressure, ultrasonic waves, and At least one of the heat is applied and it is deformed and connected. According to this method, unlike the wire bonding method, since the connection is not performed one by one, but is performed in a lump, the labor of the connection work is reduced and the time required for the connection is shortened. However, when the number of connections increases and the number of bumps increases, the applied pressure must be increased accordingly, or a greater amount of ultrasonic energy or thermal energy must be applied. This causes a new problem of damaging semiconductor devices and electronic circuit boards.
本発明は、このような従来の電子部品の実装方法が抱えていた不都合を解消しまたはそれを大幅に軽減することができる実装方法、およびこの方法を適用するのに適した構造の実装構造体を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the disadvantages of such conventional electronic component mounting methods or can greatly reduce them, and a mounting structure having a structure suitable for applying this method The purpose is to provide.
本発明の電子部品の実装方法は、
複数の電極を有する電子部品を電子回路基板の所定位置に固定する工程、
高分子材料からなる多孔質な構造のシートの表面に、導電性インクにより、前記電子部品の各電極とこれに対応する前記電子回路基板の各接続部位とを接続するための配線を形成する工程、
前記配線を形成したシートをその裏面側が、前記配線が接続すべき前記電極と前記接続部位とにまたがるように、前記電子回路基板上に位置合わせする工程、
前記シートの所定部位に溶剤を含浸させてその厚みを減じて、前記配線を前記電極および前記接続部位に電気的に接続する工程、および
前記配線と前記電極および前記接続部位との電気的な接続が維持されるように前記シートを前記電子回路基板に固定する工程
を少なくとも具備する。
The electronic component mounting method of the present invention includes:
Fixing an electronic component having a plurality of electrodes at a predetermined position on an electronic circuit board;
A step of forming wiring for connecting each electrode of the electronic component and each corresponding connection portion of the electronic circuit board with a conductive ink on the surface of a porous structure sheet made of a polymer material ,
A step of aligning the sheet on which the wiring is formed on the electronic circuit board such that the back side thereof extends over the electrode and the connection site to which the wiring is to be connected;
A step of impregnating a predetermined portion of the sheet with a solvent to reduce the thickness thereof and electrically connecting the wiring to the electrode and the connection portion; and an electrical connection between the wiring and the electrode and the connection portion. At least a step of fixing the sheet to the electronic circuit board so as to be maintained.
前記導電性インクは、導電性ナノ粒子を主な材料として含むインクであることが好ましい。 The conductive ink is preferably an ink containing conductive nanoparticles as a main material.
また、前記電子部品の電極が突起形状をしていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electrode of the electronic component has a protruding shape.
前記電子部品は受動部品、能動部品、コネクタ部品、および電子回路基板のうちの少なくとも1種であることが好ましい。 The electronic component is preferably at least one of a passive component, an active component, a connector component, and an electronic circuit board.
前記第3の工程において、前記シートにその溶剤を含浸させて空孔体積を減少させることによって厚みを減じることが好ましい。 In the third step, it is preferable to reduce the thickness by impregnating the sheet with the solvent to reduce the pore volume.
前記シートはポリアミドイミド、またはポリエーテルイミドを主成分として含み、また、前記溶剤はN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンまたはスルホランであることが好ましい。 The sheet contains polyamideimide or polyetherimide as a main component, and the solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, cyclohexanone or sulfolane. preferable.
さらに、本発明の実装構造体は、複数の電極を有する電子部品、前記電極それぞれと接続すべき複数の接続部位を有し、前記電子部品が取り付けられた電子回路基板、ならびに、前記電子部品の電極と前記電子回路基板の接続部位とをそれぞれ接続する、複数の配線を有するシートを備える。 Furthermore, the mounting structure of the present invention includes an electronic component having a plurality of electrodes, a plurality of connection portions to be connected to each of the electrodes, an electronic circuit board on which the electronic component is attached, and the electronic component A sheet having a plurality of wirings for connecting the electrode and the connection portion of the electronic circuit board is provided.
前記シートは少なくとも一部分が多孔質体であることが好ましい。 It is preferable that at least a part of the sheet is a porous body.
前記配線が導電性インクで形成されていることが好ましい。 The wiring is preferably formed of a conductive ink.
前記電子部品が、前記電極を有する面とは反対側の面で、前記電子回路基板に取り付けられていることが好ましい。 It is preferable that the electronic component is attached to the electronic circuit board on a surface opposite to the surface having the electrodes.
本発明によれば、ワイヤボンディング法やフリップチップ法にあった実装の不都合さを解消しまたはいちじるしく軽減する電子部品の実装方法、ならびに信頼性の高い十増構造体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mounting method of the electronic component which eliminates the inconvenience of the mounting which met the wire bonding method or the flip-chip method, or remarkably reduces, and a highly reliable ten increase structure can be provided.
(実施の形態1)
図1(a)に示すように、インクジェット印刷装置の吐出ノズル1から、多孔質な構造を有するシート2の一方の主面へ向けて導電性インク3を吐出させ、所定の回路パターンの接続用配線4a、4bを描画する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1A, a conductive ink 3 is discharged from a discharge nozzle 1 of an ink jet printing apparatus toward one main surface of a
シート2には、ポリアミドイミド、またはポリエーテルイミドなどの高分子材料を主成分とし、その厚み方向に連通する微小な孔を多数有するシートを使用する。そして、微小な孔の平均孔径が1〜3μmの範囲内であって、空孔率が70〜75%の範囲内であることが好ましい。
As the
これは、たとえば、次の方法で作製することができる。まず、ポリアミドイミドまたはポリエーテルイミドなどの高分子材料を主成分とし、水溶性高分子材料たとえばポリビニルピロリドンを添加した溶液を、膜作製用基盤上にシート状に流延し、凝固させる。凝固後、基盤から剥離し、得られたシートに水を供給して、水溶性高分子材料を抽出することによって、厚み方向に連通する微小な孔を形成する。その平均孔径、シートの空孔率は、水溶性高分子材料の種類や添加比率によって所望の値とすることができる。このようなシート2として、たとえば宇部興産株式会社製のポリイミドフィルム(「ユーピレックス」(登録商標))を用いることができる。
This can be produced, for example, by the following method. First, a solution containing a polymer material such as polyamide imide or polyether imide as a main component and a water-soluble polymer material such as polyvinyl pyrrolidone is cast into a sheet form on a substrate for film production and solidified. After the solidification, the fine sheet is peeled from the substrate, and water is supplied to the obtained sheet to extract the water-soluble polymer material, thereby forming minute holes communicating in the thickness direction. The average pore diameter and sheet porosity can be set to desired values depending on the type of water-soluble polymer material and the addition ratio. As such a
導電性インク3には、平均粒径が30nm以下の微細な導電性ナノ粒子を主な成分として含み、分散媒中に分散させたものを使用することができる。導電性の粒子としては、銀、銅、および金などの金属粒子を使用することができる。また分散媒としては、テトラデカン、またはトルエンなどを用いることができる。 As the conductive ink 3, one containing fine conductive nanoparticles having an average particle size of 30 nm or less as a main component and dispersed in a dispersion medium can be used. As the conductive particles, metal particles such as silver, copper, and gold can be used. As the dispersion medium, tetradecane, toluene or the like can be used.
ノズル1から吐出された導電性インク3のナノ粒子は、シート2の表面に衝突し、微小孔を通して内部へ浸透する。これによって、シート2内に接続用配線4a、4bが形成される。また、シート2の微小孔の多くが、厚み方向に連通して形成されていることから、配線4a、4bのシート2表面での広がりや表面と平行な方向への浸透が抑制される。このため、配線を精度よく描くことができ、幅10μm程度の微細な配線も容易に形成することができる。配線4a、4bの幅は、導電性インク3の吐出条件やその材料条件、およびシート2における孔の形成条件によって、制御することができる。
The nanoparticles of the conductive ink 3 discharged from the nozzle 1 collide with the surface of the
配線4a、4bを描画した後、シート2を約220℃に加熱し、導電性インク3に含まれている分散媒成分を揮発させて、シート2の配線の形成を完了する。
After the
一方、図1(b)に示すように、電子回路基板5とそれに搭載するチップ状の半導体デバイス6を準備し、半導体デバイス6を電子回路基板5にダイボンドする。電子回路基板5は一方の主面上に配線7a、7bを備え、半導体デバイス6はダイボンド面とは反対側の面上に電極パッド8a、8bを備える。
On the other hand, as shown in FIG. 1B, an
電子回路基板5には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、またはフッ素樹脂などの樹脂やセラミックスを基板材料とするプリント配線基板を使用することができる。
As the
次に、図1(c)および(d)に示すように、接続用配線4aがシート2を介して電子回路基板5の配線7aのランドと半導体デバイス6の電極パッド8aとにまたがり、接続用配線4bが配線7bのランドと電極パッド8bとにまたがるように、シート2を電子回路基板5上に位置合わせする。
Next, as shown in FIGS. 1C and 1D, the
すなわち、接続用配線4a、4bの一端の所定部位がシート2を介して半導体デバイス6の電極パッド8a、8bと、またその他端の所定部位が電子回路基板5の配線7a、7bのランドと重なるようにそれぞれ位置合わせする。こうして、半導体デバイス6を覆うようシート2を電子回路基板5に押し当て配置する。
That is, a predetermined part at one end of the
位置合わせを終えた後に、図1(e)に示すように、シート2に溶剤を含浸させる。これにより、シート2の空孔がいちじるしく縮小しまたはその多くが実質的に消滅して、厚みは当初の数分の1、たとえば5分の1程度に薄くなる。これによって、接続用配線4a、4bが、電極パッド8a、8bおよび配線7a、7bのランドとそれぞれ接触し、それらの間の電気的な接続がなされる。このとき、シート2が所望の厚さになるよう溶剤の量を制御して含浸させる。工業的に実施する際には、含浸量および含浸処理時間をあらかじめ実験的に求めておくことによって、再現性よく希望する厚さとすることができる。溶剤を含浸させるには、溶剤を噴霧ノズルから霧状にしてシート面に均一に吹き付ける方法、またはシートを溶剤に接触させる方法などを使用することができる。そして、含浸操作を停止し処理を所定の厚みで停止させるには、噴霧方法の場合には噴霧を停止し、接触方法の場合には溶剤から取り出して、加熱するなどしてシートに含まれている溶剤を揮発させればよい。
After the alignment, as shown in FIG. 1 (e), the
シート2がポリエーテルイミドなどを主成分とする場合には、その厚みを薄くするための溶剤として、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、シクロヘキサノンまたはスルホランなどの溶剤やそれらを主成分とする溶剤を使用する。
When the
電気的に接続した後に、その接続状態を維持するために、シート2を電子回路基板5に固定する。その方法としては、まずシート2を電子回路基板5に固定した状態で減圧雰囲気中に所定時間置いて脱泡処理をする。それから、図1(f)に示すように、ディスペンサ方式の吐出ノズル9を使用して、シート2の周縁に沿って液状の未硬化の絶縁性樹脂10を塗布する。絶縁性樹脂10は、毛細管現象によってシート2と電子回路基板5との間の微小な隙間を通って、半導体デバイス6とシート2および電子回路基板5との間の空間内に注入され充填される。なお、脱泡処理のための雰囲気圧力、処理時間については、この方法を適用する実装構造体に応じて適宜実験的に設定すればよい。
After the electrical connection, the
図1(g)に示すように、電子回路基板5および半導体デバイス6とシート2との間の必要部分に絶縁性樹脂10を注入し終えた後に、絶縁性樹脂10を硬化させる。これにより、シート2は電子回路基板5に接着し固定され、配線4a、4bと、配線7a、7bおよび電極パッド8a、8bとの電気的な接続状態が安定したものとなる。絶縁性樹脂10にはたとえばエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を使用し、注入完了後に約150℃に加熱して硬化させる。なお、シート2を固定する方法としては、これ以外の方法を用いてもなんら構わない。
As shown in FIG. 1G, after the insulating
図2に上述の方法で作製した実装構造体の平面構造の一例を示す。 FIG. 2 shows an example of a planar structure of the mounting structure manufactured by the above method.
多孔質の構造のシート2において、その微小孔の平均径は1〜3μmの範囲内にあることが好ましい。平均孔径が1μmより小さくなると、シート2に対する導電性インク3の浸透力が十分でなく、配線を微細に描画することが困難となる。それが3μmより大きくなると、孔によって形成された空孔中を伝わって、シート面に沿う横方向へ導電性インク3が広がりやすくなり、微細なパターンの配線をすることがむずかしくなる。さらに、シート2の原料となるポリイミドアミドやポリエーテルイミドの作製工程上の理由からも、孔径を過度に大きくすることは実際的でない。
In the
さらに、微小孔によるシート2における空孔率については、70〜75%の範囲内であることが望ましい。それが70%より低くなると、シート2に対する導電性インク3の浸透力が不足してくる。また、空孔率が75%よりも高くなると、シート2の機械的強度が低下し、上述した実装工程中で破損するなどして、生産効率を低下させてしまう。
Furthermore, it is desirable that the porosity of the
また、シート2の当初の厚みについては、導電性インク3の平均的な浸透深さと、溶剤の含浸処理後の厚みとの関係で決めることができる。たとえば、導電性インク3の平均的な浸透深さが3〜5μmであり、溶剤含浸処理後のシート2の厚みが4μm程度であるときには、当初の厚さが20μmのものを使用することができる。これにより、良好で安定した接続構造を実現することができる。もちろん、これよりも薄いシートを使用することも可能ではあるが、薄くなるとその強度が低下し、取扱いがむずかしくなる。実装すべき電子部品の寸法や接続箇所数などに応じて、実験的にその厚さを選定するのが望ましい。
Further, the initial thickness of the
上述の実装方法によれば、接続箇所数が増大しても、接続を一括して行うことができ、ワイヤボンディング法に比べて一つずつ接続を行わなくてもよいので、生産効率の点で非常に優れている。また、フリップチップ法のように、接続の際に大きな圧力を印加したり、大きな超音波エネルギーを与えたり、または熱を加えたりする必要がないので、半導体デバイスや電子回路基板にダメージが加わらないという特長を有する。 According to the mounting method described above, even if the number of connection points increases, it is possible to perform connection in a lump, and it is not necessary to perform connection one by one as compared with the wire bonding method. Very good. In addition, unlike the flip chip method, there is no need to apply a large pressure at the time of connection, to apply a large ultrasonic energy, or to apply heat, so that the semiconductor device and the electronic circuit board are not damaged. It has the feature.
なお、電極パッド数が100個程度またはそれより多い場合に、工業的に実施するのに非常に効果的である。 In addition, when the number of electrode pads is about 100 or more, it is very effective for industrial implementation.
この例では、半導体デバイスの実装方法について述べたが、その他の能動部品や受動部品、コネクタ部品、または電子回路基板などの実装においても本発明の方法を適用することができるのは言うまでもないことである。
(実施の形態2)
In this example, the semiconductor device mounting method has been described, but it goes without saying that the method of the present invention can also be applied to mounting other active components, passive components, connector components, or electronic circuit boards. is there.
(Embodiment 2)
この実施の形態2の方法は、実施の形態1の方法の特長を備え、さらに電気的な接続を確実なものとしたものである。そのもっとも異なるところは、電極パッド8a、8b上に突起状のバンプ21a、21bを備えた半導体デバイス6を使用することにある。
The method according to the second embodiment has the features of the method according to the first embodiment, and further ensures electrical connection. The most different point is that the
バンプ21a、21bは、AuやCu、その他金属を電極パッド8a、8bに電解メッキして形成したり、または、ボールボンディング法などの他のバンプ形成法を用いて形成したりすればよい。バンプ21a、21bは、後述するようにシート2を溶剤処理によって薄くした後の厚さよりも高い寸法となるよう形成する。
The
他の構成要素や、シート2への導電性インクによる接続用配線4a、4bの形成、電子回路基板5上への半導体デバイス6のダイボンディングなどの方法は、実施の形態1と同様の要素を使用し、同様の手順で実施することができる。
Other components, the method of forming the
図3(a)に示すように、電子回路基板5の所定の位置に半導体デバイス6をダイボンドした後、シート2を、配線4a、4bの所定部位がシート2を介して半導体デバイス6の電極パッド8a、8bおよび配線7a、7bのランドとそれぞれ重なるように位置合わせする。
As shown in FIG. 3A, after the
位置合わせ後、図3(b)に示すように、シート2を電子回路基板5に押し当てる。半導体デバイス6のバンプ21a、21bが、シート2の接続用配線4a、4bの所定部位を貫通してそれぞれが接触し、電気的に接続される。
After alignment, the
それから、図3(c)に示すようにシート2の所定部位に溶剤を所定量含浸させることによって、シート2の空孔をいちじるしく縮小させ、またはその多くを実質的に消滅させて、シート2の厚みを当初の数分の1、たとえば5分の1程度に薄くする。この処理によって、配線4a、4bと配線7a、7bとが接触し、電気的に接続される。
Then, as shown in FIG. 3 (c), a predetermined amount of solvent is impregnated into a predetermined portion of the
含浸処理後、減圧雰囲気中に所定時間置いて脱泡処理をしてから、図3(d)に示すように、ディスペンサ方式の吐出ノズル9を使用して、シート2の周縁に沿って液状の未硬化の絶縁性樹脂10を塗布する。絶縁性樹脂10は、毛細管現象によってシート2と電子回路基板5との間に存在する微小な隙間を通って、シート2下に形成された空間内に注入され充填される。なお、脱泡処理のための雰囲気圧力、処理時間については、この方法を適用する実装構造体に応じて適宜実験的に設定すればよい。
After the impregnation treatment, the defoaming treatment is performed for a predetermined time in a reduced-pressure atmosphere, and then, as shown in FIG. An uncured insulating
図3(e)に示すように、絶縁性樹脂10を電子回路基板5および半導体デバイス6とシート2との間の必要部分に注入をし終えた後に、絶縁性樹脂10を硬化させて、シート2を電子回路基板5に接着し固定する。絶縁性樹脂10にはたとえばエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を使用し、注入完了後に加熱して硬化させて、シート2を半導体デバイス6および電子回路基板5に固定し、配線4a、4bと電極パッド8a、8bおよび配線7a、7bとの電気的な接続状態を安定したものとする。シート2を固定する方法としては、これ以外の方法を用いてもなんら構わない。
As shown in FIG. 3 (e), after injecting the insulating
図4に上述の方法で作製した構造体の一例の平面構造を示す。 FIG. 4 shows a planar structure of an example of a structure manufactured by the above method.
この方法によれば、バンプ21a、21bが、配線4a、4bの接続部位を貫通するために、バンプ21a、21bと配線4a、4bとがそれぞれ確実に接続される。さらに、バンプ21a、21bをシート2の厚さに比べて高い寸法とすることにより、それらの頂部がシート2から突き出た形態となり、配線4aとバンプ21aとの間、配線4bとバンプ21bとの間のいずれかで位置ずれがあって、接続されていなかったり、接続不良の状態であったりしても、その箇所を導電性インクで再描画することで容易に修正し接続をすることができる。すなわち、本実施の形態2は、実施の形態1の特長に加えて、それに比べてより確実な電気的な接続を行うことができ、さらにリペア・ワ−クが行えるという特長をあわせ持つ。
According to this method, since the
(実施例1)
接続用の配線を形成するためのシートとして、平均孔径1μm、空孔率75%の多孔質構造で、厚さ20μmのポリアミドイミドからなるシートを使用した。このシートの一方の面へ向けて、平均粒径30nm以下の微細なAg粒子を含む導電性インクをインクジェットノズルから吐出させ、シートに、幅40μmの配線パターンとなるよう描画した。この例では、ポリイミドシートとして、宇部興産株式会社製の「ユーピレックス」(登録商標)を、また導電性インクにはハリマ化成株式会社製のNPS−Jをそれぞれ使用した。描画後、220℃に加熱して分散媒を蒸発させて、シートにその表面からインク浸透深さまでの厚さの配線を形成した。
Example 1
As a sheet for forming a wiring for connection, a sheet made of polyamideimide having a porous structure with an average pore diameter of 1 μm and a porosity of 75% and a thickness of 20 μm was used. A conductive ink containing fine Ag particles having an average particle size of 30 nm or less was ejected from one side of the sheet from an inkjet nozzle, and the sheet was drawn to form a wiring pattern having a width of 40 μm. In this example, “UPILEX” (registered trademark) manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as the polyimide sheet, and NPS-J manufactured by Harima Chemical Co., Ltd. was used as the conductive ink. After drawing, the dispersion medium was evaporated by heating to 220 ° C., and a wiring having a thickness from the surface to the ink penetration depth was formed on the sheet.
また、電子回路基板として、厚さ0.4mmのガラス基材エポキシ基板上に厚さ12μmのCu箔で幅40μmの配線を形成したプリント回路基板を使用し、ランド上に3〜5μmの厚さにAuを無電解メッキした。ガラス基材エポキシ基板には、パナソニック電工株式会社製R−1750を使用した。 In addition, as an electronic circuit board, a printed circuit board in which a wiring having a width of 40 μm is formed on a glass substrate epoxy substrate having a thickness of 0.4 mm and a Cu foil having a thickness of 12 μm is used, and a thickness of 3 to 5 μm is formed on the land. Au was electrolessly plated. R-1750 manufactured by Panasonic Electric Works Co., Ltd. was used for the glass substrate epoxy substrate.
電子回路基板に搭載する半導体デバイスとして、大きさが8mm平方で、厚さが0.15μmのチップの主面周縁部に、256個の電極パッドが100μmピッチで配列されたデバイスを使用した。これら電極パッドは70μm平方の寸法であり、それぞれにはAuが3〜5μmの厚さに無電解メッキされている。 As a semiconductor device mounted on an electronic circuit board, a device in which 256 electrode pads were arranged at a pitch of 100 μm on the peripheral edge of the main surface of a chip having a size of 8 mm square and a thickness of 0.15 μm was used. These electrode pads have a dimension of 70 μm square, and each is electrolessly plated with Au to a thickness of 3 to 5 μm.
まず、半導体デバイスを電子回路基板の所定位置にダイボンドしてから、接続用の配線が形成されたシートを、各配線形成面とは反対側の面が半導体デバイス側となるよう配置した。この配置に際して、接続用配線の一端の接続部位と対応する電極パッドとを位置合わせし、かつ、接続用配線の他端の接続部位を電子回路基板の配線の所定部位に位置合わせした。そして、シートを半導体デバイスと電子回路基板とに押し当てた。 First, after the semiconductor device was die-bonded at a predetermined position on the electronic circuit board, the sheet on which the wiring for connection was formed was arranged so that the surface opposite to each wiring forming surface was the semiconductor device side. In this arrangement, the connection part at one end of the connection wiring and the corresponding electrode pad were aligned, and the connection part at the other end of the connection wiring was aligned with a predetermined part of the wiring of the electronic circuit board. Then, the sheet was pressed against the semiconductor device and the electronic circuit board.
次に、シートの所定部位にN−メチル−2−ピロリドンを含浸させ、その厚さを4μmとした。これにより、接続用の配線と、対応する電極パッドおよび電子回路基板のランドとが電気的に接続された。電気的な接続を実現した後に、圧力10-1の雰囲気中に5分間置いて脱泡処理をしてから、シートを電子回路基板に固定した。固定方法としては、ディスペンサ方式の吐出ノズルを使用して、シートの周縁に沿って液状の未硬化の絶縁性樹脂を塗布し、シートと半導体デバイスおよび電子回路基板との間の間隙部分に注入させた。注入完了後、約150℃に加熱して絶縁性樹脂を硬化させた。
(接続状態の確認)
Next, a predetermined part of the sheet was impregnated with N-methyl-2-pyrrolidone, and the thickness thereof was 4 μm. Thereby, the wiring for connection and the corresponding electrode pad and the land of the electronic circuit board were electrically connected. After realizing the electrical connection, the sheet was fixed in an electronic circuit board after being defoamed by placing it in an atmosphere at a pressure of 10 −1 for 5 minutes. As a fixing method, using a dispenser-type discharge nozzle, a liquid uncured insulating resin is applied along the periphery of the sheet, and injected into a gap portion between the sheet, the semiconductor device, and the electronic circuit board. It was. After completion of the injection, the insulating resin was cured by heating to about 150 ° C.
(Check connection status)
この実施例の方法による、電極パッドと電子回路基板のランドとの間の接続状態について、次の方法で確認した。 The connection state between the electrode pad and the land of the electronic circuit board by the method of this example was confirmed by the following method.
図5に示すように、あらかじめ半導体デバイス6の電極パッド8aと8bとをそれぞれ接続するアルミニウム配線膜51を形成した以外は、上述の手順で実装を行った。そして、接続用配線7a、7b間にデジタル・マルチメータ(Agilent Technologies社製34410A)52を接続して、その間の抵抗を測定した。測定箇所数は1120である。
As shown in FIG. 5, the mounting was performed in the above-described procedure except that the
なお、電子回路基板として、厚さ0.4mmのガラス基材エポキシ基板であるパナソニック電工株式会社製R−1750を使用し、導電性インクとしてハリマ化成株式会社製のNPS−Jを使用した。 In addition, Panasonic Electric Works Co., Ltd. R-1750 which is a 0.4 mm-thick glass base epoxy board | substrate was used as an electronic circuit board, and NPS-J by Harima Kasei Co., Ltd. was used as a conductive ink.
その結果を、図6に示す。図6において、その横軸は抵抗値を表し、縦軸はその分布数を表している。これから明らかなように、配線7a、7b間の抵抗が67.5mΩ以上、87.5mΩの範囲内に分布し、72.5mΩ以上、75mΩ未満の範囲でピ−クを示していた。この結果から、すべての箇所で良好な電気的接続が実現されていることが確認できた。
(実施例2)
The result is shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the resistance value, and the vertical axis represents the number of distributions. As is clear from this, the resistance between the
(Example 2)
この例では、電子回路基板上に搭載する電子部品として、実施例1におけるものと同じ半導体デバイスを使用し、各電極パッド上に高さ30μmのバンプを金の無電解メッキ法で形成した。 In this example, the same semiconductor device as in Example 1 was used as an electronic component to be mounted on an electronic circuit board, and a bump having a height of 30 μm was formed on each electrode pad by an electroless plating method of gold.
接続用配線を保持するためのシートとして、平均孔径3μm、空孔率75%のポリエーテルイミドを使用し、その一方の表面にインクジェット法で導電性インクによる幅40μmの接続用の配線パターンを描画した。導電性インクにはハリマ化成株式会社NPS−Jを使用した。パターン形成後、約220℃で加熱して、導電性インクの分散媒を揮発させて、接続用の配線を形成した。 Polyetherimide with an average pore diameter of 3 μm and a porosity of 75% is used as a sheet for holding the connection wiring, and a wiring pattern for connection with a width of 40 μm is drawn by conductive ink on one surface of the surface. did. Harima Kasei Co., Ltd. NPS-J was used for the conductive ink. After the pattern formation, heating was performed at about 220 ° C. to volatilize the dispersion medium of the conductive ink, thereby forming connection wiring.
まず、電子回路基板上の所定位置に半導体デバイスをダイボンドした後、ポリイミドシートを、それを介して配線の所定部位が対応するバンプおよび電子回路基板のランドと重なるように位置合わせをして配置した。 First, the semiconductor device was die-bonded at a predetermined position on the electronic circuit board, and then the polyimide sheet was positioned so that the predetermined portion of the wiring overlapped with the corresponding bump and the land of the electronic circuit board through the polyimide sheet. .
それから、シートに溶剤を含浸させ、当初20μmの厚さであったものを約4μmまで薄くした。これにより、バンプの先端部分がシートの配線部分を貫通し、電気的に接続された。 Then, the sheet was impregnated with a solvent, and the original thickness of 20 μm was reduced to about 4 μm. Thereby, the front-end | tip part of bump penetrated the wiring part of the sheet | seat, and was electrically connected.
そして、10-1Paの減圧雰囲気中に5分間置いて脱泡処理をしてから、ディスペンサ方式の吐出ノズルを使用して、シートの周縁に沿うよう電子回路基板に液状の未硬化の絶縁性樹脂を塗布して、それらの隙間を通して、電子回路基板および半導体デバイスとシートとの間にある空間内に充填した。この絶縁性樹脂にはナミックス株式会社製チップコート8422を使用した。 Then, after 5 minutes of defoaming treatment in a reduced pressure atmosphere of 10 −1 Pa, using a dispenser-type discharge nozzle, the liquid uncured insulating property is applied to the electronic circuit board along the periphery of the sheet. Resin was applied and filled in the space between the electronic circuit board and the semiconductor device and the sheet through the gaps. A chip coat 8422 manufactured by Namics Co., Ltd. was used for this insulating resin.
絶縁性樹脂を必要部分に注入をし終えた後に、絶縁性樹脂を硬化させて、シートを電子回路基板に接着し固定した。 After the insulative resin was injected into the necessary portion, the insulative resin was cured, and the sheet was adhered and fixed to the electronic circuit board.
上述の確認方法と同様の方法で、シートに形成した配線による接続状態を調査したところ、シートの配線が半導体デバイスのバンプおよび電子回路基板の配線と確実にかつ低抵抗で接続されていた。 When the connection state of the wiring formed on the sheet was examined by the same method as the above-described confirmation method, the sheet wiring was reliably connected to the bumps of the semiconductor device and the wiring of the electronic circuit board with low resistance.
また、上述した位置合わせにおいてバンプとシートの配線との間で若干の位置ずれがあった場合には、その箇所を導電性インクで再描画することによって、容易に電気的に接続することができた。 In addition, if there is a slight misalignment between the bump and the sheet wiring in the above-described alignment, it can be easily electrically connected by redrawing the portion with conductive ink. It was.
本発明の電子部品の実装方法によれば、接続点数が増大しても、一度に接続するので生産効率に優れている。また、実装に際して圧力、超音波、熱を加えなくてもよいので、半導体チップや回路基板にダメージが加わらないという効果を有し、多数の外部電極端子を有する半導体デバイス等の実装方法として有用である。また、本発明の実装構造体によれば、接続点数の多いデバイスであっても量産に適した構造であるため、その製造コストが安価であり、また製造過程で圧力、超音波、熱等によるダメージを受けないため、高信頼性を要求される電子装置の構成要素として有用である。 According to the electronic component mounting method of the present invention, even if the number of connection points is increased, the connection is performed at a time, so that the production efficiency is excellent. In addition, since it is not necessary to apply pressure, ultrasonic waves, or heat when mounting, it has the effect of not damaging the semiconductor chip and circuit board, and is useful as a mounting method for semiconductor devices having a large number of external electrode terminals. is there. In addition, according to the mounting structure of the present invention, even a device with a large number of connection points is a structure suitable for mass production, so its manufacturing cost is low, and pressure, ultrasonic waves, heat, etc. are produced during the manufacturing process. Since it is not damaged, it is useful as a component of an electronic device that requires high reliability.
1 インクジェット印刷装置の吐出ノズル
2 多孔質な構造を有するシート
3 導電性インク
4a、4b 接続用配線
5 電子回路基板
6 半導体デバイス
7a、7b 配線
8a、8b 電極パッド
9 ディスペンサ方式の吐出ノズル
10 絶縁性樹脂
21a、21b バンプ
51 アルミニウム配線膜
52 デジタル・マルチメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge nozzle of
Claims (10)
(2)高分子材料からなる多孔質な構造のシートの表面に、導電性インクにより、前記電子部品の各電極とこれに対応する前記電子回路基板の各接続部位とを接続するための配線を形成する工程、
(3)前記配線を形成したシートをその裏面側が、前記配線が接続すべき前記電極と前記接続部位とにまたがるように、前記電子回路基板上に位置合わせする工程、
(4)前記シートの所定部位に溶剤を含浸させてその厚みを減じて、前記配線を前記電極および前記接続部位に電気的に接続する工程、および
(5)前記配線と前記電極および前記接続部位との電気的な接続が維持されるように前記シートを前記電子回路基板に固定する工程、
を具備することを特徴とする電子部品の実装方法。 (1) a step of fixing an electronic component having a plurality of electrodes at a predetermined position on an electronic circuit board;
(2) Wiring for connecting each electrode of the electronic component and each corresponding connection portion of the electronic circuit board to the surface of the porous structure sheet made of a polymer material with conductive ink. Forming step,
(3) a step of aligning the sheet on which the wiring is formed on the electronic circuit board so that a back surface thereof spans the electrode and the connection portion to which the wiring is to be connected;
(4) impregnating a predetermined portion of the sheet with a solvent to reduce its thickness and electrically connecting the wiring to the electrode and the connection portion; and (5) the wiring, the electrode and the connection portion. Fixing the sheet to the electronic circuit board so that electrical connection with the electronic circuit board is maintained;
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