JP2012023067A - Electronic component packaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板の端子に電子部品の電極を半田付けして電気的に接続した状態で両者を接合することにより電子部品を回路基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a circuit board by soldering electrodes of the electronic component to terminals of the circuit board and electrically connecting them together.
回路基板に電子部品を実装する方法として、回路基板の接続用の端子に電子部品の電極を半田接合して導通させる半田付けが多用されている。回路基板の端子は大気曝露されるため通常は表面に酸化膜が生成した状態となっており、半田接合においては、このような酸化膜を除去するためにフラックスが使用される。このような目的のフラックスとして、熱硬化性樹脂に活性成分を含有させた熱硬化タイプのものが用いられるようになっている(特許文献1,2,3参照)。このような熱硬化タイプのフラックスを用いることにより、半田を溶融させるための加熱過程において熱硬化性樹脂が硬化した樹脂補強部が形成されて、接合強度を向上させることができる。さらに、残留した活性成分は樹脂補強部内に閉じ込められることから、従来型のフラックスを用いた半田接合において残留活性成分を除去するために必要とされた洗浄工程を省略できる可能性があるという利点がある。
As a method for mounting an electronic component on a circuit board, soldering is often used in which an electrode of the electronic component is soldered to a connection terminal of the circuit board for electrical connection. Since the terminals of the circuit board are exposed to the atmosphere, an oxide film is usually generated on the surface, and flux is used to remove such an oxide film in solder bonding. As such a flux, a thermosetting type in which an active ingredient is contained in a thermosetting resin is used (see
ところでフラックスに配合される活性成分の種類は一様ではなく、酸化膜除去能力が異なる複数の種類から使用対象に応じて選定して用いられる。この活性成分の選択において、酸化膜除去能力を優先して活性作用の強いものを選定すると半田接合後の洗浄を省略できなくなる場合が生じる。さらに活性作用が強いことから、製品としてのポットライフが短く、保存安定性の低下が避けがたいという難点がある。これに対し、洗浄工程を省略することを優先して活性作用が低い活性成分を選定すると、酸化膜除去能力が不十分で接合対象の電極表面や半田粒子などの酸化膜が十分に除去されず、接合性が低下するという問題が生じる。このように、従来の熱硬化性のフラックスを用いた半田付けによる電子部品実装方法においては、良好な接合性を確保するためにはフラックスに用いられる熱硬化性樹脂中の活性成分を酸化膜除去能力の優れたものを選定する必要があり、このため半田付け後の洗浄工程を必要とするとともに保存安定性の低下が避けがたいという課題があった。 By the way, the types of active ingredients to be blended in the flux are not uniform, and a plurality of types having different oxide film removal capabilities are selected according to the object of use. In the selection of the active component, if a strong active action is selected with priority given to the ability to remove the oxide film, cleaning after solder bonding cannot be omitted. Furthermore, since the active action is strong, the pot life as a product is short, and there exists a difficulty that the fall of storage stability is unavoidable. On the other hand, if an active ingredient having a low active action is selected with priority given to omitting the cleaning step, the oxide film removal capability is insufficient, and the oxide film such as the electrode surface or solder particles to be joined cannot be removed sufficiently. As a result, there arises a problem that bondability is lowered. As described above, in the conventional electronic component mounting method by soldering using a thermosetting flux, the active component in the thermosetting resin used for the flux is removed from the oxide film in order to ensure good bondability. It is necessary to select one having excellent ability. For this reason, there is a problem that a cleaning process after soldering is required and a decrease in storage stability is unavoidable.
そこで本発明は、接着剤に酸化膜除去能力の高い活性成分を配合することなく、良好な半田接合性を確保することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting method that can ensure good solderability without blending an active ingredient having a high ability to remove an oxide film into an adhesive.
回路基板の接続用の端子に電子部品の電極を半田付けして電気的に接続した状態で前記回路基板と電子部品とを接着剤によって接合することにより、前記電子部品を回路基板に実装する電子部品実装方法であって、前記接着剤による前記電子部品の回路基板への接着に先立って、酸化膜に対して活性作用を示し水素を含有する官能基を有するカップリング剤を、前記端子を含む回路基板の表面に塗布するカップリング剤塗布工程と、前記カップリング剤塗布工程後の回路基板を前記官能基による還元作用が促進される温度以上に加熱することにより前記端子の表面に生成された酸化膜を除去する加熱工程と、前記加熱工程の後、前記回路基板と電子部品との間に前記接着剤を介在させた状態でこの接着剤を硬化させてこの電子部品を基板に接着する接着工程とを含む。 An electronic device that mounts the electronic component on the circuit board by bonding the circuit board and the electronic component with an adhesive in a state where the electrodes of the electronic component are soldered and electrically connected to the connection terminals of the circuit board. A component mounting method comprising: a coupling agent having a functional group containing hydrogen and having an active action on an oxide film prior to adhesion of the electronic component to a circuit board by the adhesive A coupling agent coating step that is applied to the surface of the circuit board, and the circuit board after the coupling agent coating step is generated on the surface of the terminal by heating to a temperature at which the reduction action by the functional group is promoted or higher. After the heating step for removing the oxide film, and after the heating step, the adhesive is cured with the adhesive interposed between the circuit board and the electronic component so that the electronic component is brought into contact with the substrate. And a bonding step of.
本発明によれば、回路基板と電子部品とを接着剤によって接合する電子部品実装において、接着剤による電子部品の回路基板への接着に先立って、酸化膜に対して活性作用を示し水素を含有する官能基を有するカップリング剤を接続用の端子を含む回路基板の表面に塗布した後、官能基による還元作用が促進される温度以上に加熱することにより、接続用の端子の表面に生成された酸化膜を除去することができ、接着剤に酸化膜除去能力の高い活性成分を配合することなく、良好な半田接合性を確保することができる。 According to the present invention, in electronic component mounting in which a circuit board and an electronic component are bonded by an adhesive, hydrogen is contained and exhibits an active action on the oxide film prior to the bonding of the electronic component to the circuit board by the adhesive. After the coupling agent having a functional group is applied to the surface of the circuit board including the terminal for connection, the coupling agent is generated on the surface of the terminal for connection by heating to a temperature at which the reduction action by the functional group is promoted. The oxide film can be removed, and good solderability can be ensured without adding an active ingredient having a high ability to remove oxide film to the adhesive.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図1のフローを参照して、電子部品実装方法の概要を説明する。この電子部品実装方法は、回路基板の接続用の端子に電子部品の電極を半田付けして電気的に接続した状態で、回路基板と電子部品とを熱硬化性樹脂を含む接着剤によって接合することにより、電子部品を回路基板に実装するものである。本実施の形態は回路基板としてのリジッド基板に電子部品としてのフレキシブル基板またはBGA,CSPなどのバンプ付き部品を実装する例を示している。電子部品の搭載に先立って、予めリジッド基板に官能基を有するシランカップリング剤を塗布し(ST1)、次いでカップリング剤塗布後のリジッド基板1を加熱処理する(ST2)ことにより、リジッド基板の接続用の端子の酸化膜および再吸湿による残留水分を除去し、この後にリジッド基板にフレキシブル基板を搭載する電子部品実装(ST3)を実行するようにしている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the outline of the electronic component mounting method will be described with reference to the flow of FIG. In this electronic component mounting method, the circuit board and the electronic component are joined to each other with an adhesive containing a thermosetting resin in a state where the electrodes of the electronic component are soldered and electrically connected to the connection terminals of the circuit board. Thus, the electronic component is mounted on the circuit board. This embodiment shows an example in which a flexible substrate as an electronic component or a bumped component such as BGA or CSP is mounted on a rigid substrate as a circuit board. Prior to mounting the electronic component, a silane coupling agent having a functional group is applied to the rigid substrate in advance (ST1), and then the
次に、図2を参照して、シランカップリング剤をリジッド基板に塗布するカップリング剤塗布工程について説明する。図2(a)に示すように、リジッド基板1の接続面1a(表面)には、接続用の端子2が形成されている。端子2は銅(Cu)または銅系の合金より成り、図2(b)に示すように、端子2の表面2aは大気暴露により生成した酸化膜3によって覆われている。またリジッド基板1の表面には、大気曝露中の再吸湿によって残留水分4が付着している。
Next, with reference to FIG. 2, the coupling agent application | coating process which apply | coats a silane coupling agent to a rigid board | substrate is demonstrated. As shown in FIG. 2A, a
このような酸化膜3や残留水分4は、電子部品の熱圧着による実装品質を阻害する要因となる。すなわち酸化膜3の存在により、端子2へ電子部品を電気的に接続する際の半田接合性が低下し導通不良を招く。また残留水分4が存在したままの状態で接着剤による熱圧着を行うと、加熱過程において接着剤中に残留水分4が閉じ込められたまま気化することにより生じた気泡が、接着剤の熱硬化後もそのまま空隙部として残留し、電子部品とリジッド基板1とを接着して固着する樹脂補強部の強度低下を招く。
Such oxide film 3 and
本実施の形態においては、このような酸化膜3や残留水分4を予め除去することを目的として、以下のような処理を行う。すなわち、図1(c)に示すように、まず接着剤による電子部品の回路基板への接着に先立って、シラン化合物(図3(b)に示すシラン化合物5a、5b参照)を含む液状のシランカップリング剤5を、リジッド基板1において端子2を含む接続面1aに、ディスペンサなどの塗布手段によって塗布する。シランカップリング剤5は、アミノ基(−NH2)(シラン化合物5a参照)やメルカプト基(−SH)(シラン化合物5b参照)など、水素を含有する反応性の官能基を有していることから還元能を有し、酸化膜3に対して活性作用を示す。
In the present embodiment, the following processing is performed for the purpose of removing such oxide film 3 and
シランカップリング剤5が塗布されたリジッド基板1は加熱装置に送られ、図3(a)に示すように、リジッド基板1とともにシランカップリング剤5が加熱される。この加熱によってシランカップリング剤5と酸化膜3との接触界面の温度は、官能基による還元作用が促進される温度以上に上昇し、酸化膜3には還元作用が及ぶ。すなわちここでは、シランカップリング剤塗布工程後のリジッド基板1を官能基による還元作用が促進される温度以上に加熱することにより、端子2の表面2aに生成された酸化膜3を除去する(加熱工程)。この加熱は、リジッド基板1をヒータを内蔵したホットプレート上に載置して、リジッド基板1を介してシランカップリング剤5を加熱する方法や、リジッド基板1を加熱炉内に収容して、シランカップリング剤5を加熱する方法などによって行われる。
The
この還元作用による酸化膜3の除去について、図3(b)を参照して説明する。前述のようにシラン化合物5a、5bなど水素を含有する官能基を有するシランカップリング剤5を、リジッド基板1の上面に塗布することにより、シラン化合物5a、5bは接続面1aおよび表面2aに接触する。そして上述のように、官能基による還元作用が加熱によって促進されることにより、酸化膜3が生成された表面2aに接触したシラン化合物5a、5bは、アミノ基(−NH2)、メルカプト基(−SH)の水素が酸化膜3と反応してこれを還元し、シラン化合物5a、5bから水素が奪われたシラン化合物5a*、シラン化合物5b*に変化する。
The removal of the oxide film 3 by this reduction action will be described with reference to FIG. As described above, by applying the
これにより、端子2の表面2aに生成された酸化膜3は、この還元反応により消失して除去される。そしてこの加熱によってシランカップリング剤5の液状成分が、接続面1aに残留した残留水分4(図2(b)参照)とともに蒸散し、これにより、図3(c)に示すように、リジッド基板1において、接続面1a、表面2aから正常な熱圧着を阻害する要因となる残留水分4や酸化膜3が除去される。電子部品の実装は、上述の加熱工程の後の、図3(c)に示す状態のリジッド基板1を対象として行われる。すなわち、ここでは酸化膜3や残留水分4が除去された後のリジッド基板1と実装対象の電子部品との間に接着剤を介在させた状態で、この接着剤を硬化させてこの電子部品をリジッド基板1に接着する(接着工程)。
As a result, the oxide film 3 formed on the
まず図4を参照して、実装される電子部品がフレキシブル基板7である場合の実装方法について説明する。図4(a)に示すように、まず一方側の面に電極8が形成されたフレキシブル基板7を、電極8が下面側の姿勢で熱圧着ツール6によって保持し、次いで表面2a上に端子2を覆って樹脂接着剤9が供給されたリジッド基板1上に位置合わせする。樹脂接着剤9は、熱硬化性樹脂9aに半田粒子9bを所定の含有比率(例えば30〜75wt%)で含有させた構成の熱硬化接着剤であり、熱硬化性樹脂9aを熱硬化させるための硬化剤や、半田粒子9bの表面酸化膜を除去するための活性剤などを含んでいる。
First, with reference to FIG. 4, a mounting method when the electronic component to be mounted is the
この後、図4(b)に示すように、熱圧着ツール6を下降させて、電極8を端子2に対向させた状態で、フレキシブル基板7を樹脂接着剤9を介してリジッド基板1に対して着地させる。そしてフレキシブル基板7をリジッド基板1に対して所定の押圧荷重で押圧しながら、熱圧着ツール6およびフレキシブル基板7を介して樹脂接着剤9を加熱する。これにより、図4(c)に示すように、端子2と電極8とを半田接合して電気的に接続する半田接合部9b*が形成されるとともに、熱硬化性樹脂9aが熱硬化してフレキシブル基板7をリジッド基板1に固着する樹脂補強部9a*が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the
すなわち図4に示す電子部品実装方法は、接着剤として熱硬化性樹脂9aに半田粒子9bを含有した樹脂接着剤9を用い、接着工程において、フレキシブル基板7を熱圧着ツール6によって加熱しながらリジッド基板1に対して押圧して熱圧着する形態となっている。なお、図4に示す例では、接着剤として上述構成の樹脂接着剤9を用いる例を示したが、接着剤としてニッケル(Ni)などの導電粒子を熱硬化性樹脂に含有させた異方性導電接着剤を用いるようにしてもよい。この場合にも同様に、接着工程において、フレキシブル基板7を熱圧着ツール6によって加熱しながらリジッド基板1に対して押圧して熱圧着する。
That is, the electronic component mounting method shown in FIG. 4 uses a
次に図5を参照して、実装される電子部品が下面に電極としての半田バンプ12が形成されたバンプ付き部品11である場合の実装方法について説明する。図5(a)に示すように、まずバンプ付き部品11を半田バンプ12が下面側の姿勢で移載ツール10によって保持し、次いで接続面1a上に端子2を覆って樹脂接着剤13が供給されたリジッド基板1上に位置合わせする。樹脂接着剤13は熱硬化性樹脂を主成分とするものであり、熱硬化性樹脂を熱硬化させるための硬化剤や、半田バンプ12の表面酸化膜を除去するための活性剤などを含んでいる。そしてこの後、熱圧着ツール6を下降させて、半田バンプ12を樹脂接着剤13を介して端子2に対して着地させる。
Next, a mounting method when the electronic component to be mounted is a bumped
次にバンプ付き部品11が搭載されたリジッド基板1はリフロー工程に送られ、図5(b)に示すように、所定の温度プロファイルにしたがって加熱雰囲気中に保持される。これにより、半田バンプ12が溶融するとともに、樹脂接着剤13の熱硬化反応が進行する。そしてリフロー工程が完了した後には、図5(c)に示すように、半田バンプ12が溶融固化してバンプ付き部品11と端子2とを半田接合する半田接合部12*が形成されるとともに、樹脂接着剤13が熱硬化することによって、バンプ付き部品11の下面とリジッド基板1との間には、半田接合部12*を周囲から補強する樹脂補強部13*が形成される。
Next, the
すなわち図5に示す電子部品実装方法は、接着剤として熱硬化性樹脂を主成分とする熱硬化接着剤13を用い、接着工程においてバンプ付き部品11を加熱雰囲気中に保持することにより、熱硬化性樹脂を熱硬化させてバンプ付き部品11をリジッド基板1に固着させる形態となっている。なお、図5に示す例では、接着剤として上述構成の樹脂接着剤13を用いる例を示したが、接着剤として熱硬化性樹脂に半田粒子を含有した構成の熱硬化接着剤を用いるようにしてもよい。この場合には、接着工程においてバンプ付き部品11を加熱雰囲気中に保持することにより、熱硬化接着剤中の半田粒子を溶融固化させて半田バンプ12と端子2とを半田接合するとともに、熱硬化性樹脂を熱硬化させてバンプ付き部品11をリジッド基板1に固着させる。このような構成の接着剤を用いることにより、バンプ付き部品11に形成されたバンプが半田以外の金属材質よりなる場合であっても、バンプを端子2に半田接合することができる。
That is, the electronic component mounting method shown in FIG. 5 uses a thermosetting adhesive 13 mainly composed of a thermosetting resin as an adhesive, and holds the bumped
上記説明したように、本実施の形態の電子部品実装方法は、回路基板であるリジッド基板1と電子部品であるフレキシブル基板7やバンプ付き部品11とを接着剤によって接合する電子部品実装において、接着剤によるフレキシブル基板7やバンプ付き部品11のリジッド基板1への接着に先立って、酸化膜に対して活性作用を示し水素を含有する官能基を有するシランカップリング剤5を接続用の端子2を含むリジッド基板1の表面に塗布した後、官能基による還元作用が促進される温度以上に加熱するようにしたものである。
As described above, the electronic component mounting method according to the present embodiment is an adhesive in electronic component mounting in which the
これにより、予め端子2の表面に生成された酸化膜3を除去することができ、電子部品の回路基板への接着に際して使用する接着剤に酸化膜除去能力の高い活性成分を配合することなく、良好な半田接合性を確保することができる。したがって、酸化膜除去能力を優先して活性成分を選定した場合に生じる不具合点、すなわち半田接合後の洗浄を必要とすることによる工程コストの上昇や、活性成分が実際の作業開始前から作用することによる保存安定性の低下などを排除することが可能となっている。
Thereby, it is possible to remove the oxide film 3 generated on the surface of the
なお上記実施の形態においては、酸化膜を除去するために用いられるカップリング剤としてシランカップリング剤を用いる例を示したが、このような目的で用いられるカップリング剤としてはシランカップリング剤に限定されるものではなく、酸化膜に対して活性作用を示し水素を含有する官能基を有するものであれば、チタンカップリング剤など他の種類のものを用いることもできる。また接続用の端子2の形態として、予め半田コートがなされたものを用いる場合にあっても、本発明を適用することができる。この場合には、半田コートの表面の酸化膜がカップリング剤の作用によって除去される。
In the above embodiment, an example in which a silane coupling agent is used as a coupling agent used for removing an oxide film has been shown. However, as a coupling agent used for such a purpose, a silane coupling agent is used. It is not limited, and other types such as a titanium coupling agent can be used as long as they have an active action on the oxide film and have a functional group containing hydrogen. Further, the present invention can also be applied to the case where a terminal that has been previously coated with solder is used as the form of the
本発明の電子部品実装方法は、接着剤中に酸化膜除去能力の高い活性成分を配合することなく、良好な接合性を確保することができるという効果を有し、リジッド基板などの回路基板にフレキシブル基板などの電子部品を実装する電子部品実装分野において有用である。 The electronic component mounting method of the present invention has the effect of ensuring good bondability without blending an active ingredient having a high ability to remove oxide film in an adhesive, and can be applied to a circuit board such as a rigid board. This is useful in the field of electronic component mounting for mounting electronic components such as flexible substrates.
1 リジッド基板
1a 接続面
2 端子
2a 表面
3 酸化膜
4 残留水分
5 シランカップリング剤
5a、5b シラン化合物
6 熱圧着ツール
7 フレキシブル基板
8 電極
9、13 樹脂接着剤
9a 熱硬化性樹脂
9a*、13* 樹脂補強部
9b 半田粒子
9b*、12* 半田接合部
11 バンプ付き部品
12 半田バンプ
13 樹脂接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記接着剤による前記電子部品の回路基板への接着に先立って、酸化膜に対して活性作用を示し水素を含有する官能基を有するカップリング剤を、前記端子を含む回路基板の表面に塗布するカップリング剤塗布工程と、
前記カップリング剤塗布工程後の回路基板を前記官能基による還元作用が促進される温度以上に加熱することにより前記端子の表面に生成された酸化膜を除去する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記回路基板と電子部品との間に前記接着剤を介在させた状態でこの接着剤を硬化させてこの電子部品を基板に接着する接着工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。 An electronic device that mounts the electronic component on the circuit board by bonding the circuit board and the electronic component with an adhesive in a state where the electrodes of the electronic component are soldered and electrically connected to the connection terminals of the circuit board. A component mounting method,
Prior to adhesion of the electronic component to the circuit board by the adhesive, a coupling agent having a functional group containing hydrogen and having an active action on the oxide film is applied to the surface of the circuit board including the terminal. A coupling agent application step;
A heating step of removing the oxide film generated on the surface of the terminal by heating the circuit board after the coupling agent coating step to a temperature higher than the temperature at which the reduction action by the functional group is promoted;
An adhesive step of curing the adhesive in a state where the adhesive is interposed between the circuit board and the electronic component and bonding the electronic component to the substrate after the heating step. Electronic component mounting method.
前記接着工程において、前記電子部品を熱圧着ツールによって加熱しながら前記回路基板に対して押圧して熱圧着することを特徴とする請求項1記載の電子部品実装方法。 Using a thermosetting adhesive containing solder particles in a thermosetting resin as the adhesive,
2. The electronic component mounting method according to claim 1, wherein in the bonding step, the electronic component is pressed against the circuit board while being heated by a thermocompression-bonding tool and thermocompression-bonded.
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