JP2014027113A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の特性劣化を招くことがなく、基板の内部に含まれる水分を効率よく除去することができる電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】（ａ）基板１２の一方の主面１２ａに、未硬化の接合材３０を介して部品２０を配置する第１の工程と、（ｂ）接合材３０を加熱した後、冷却することにより、固化した接合材３０を介して部品２０を基板１２に固定する第２の工程と、（ｃ）第２の工程の前に、基板１２にマイクロ波５０を照射することにより、基板１２の内部に含まれている水分を蒸発させる第３の工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の製造方法に関し、詳しくは、基板に部品が実装された電子部品の製造方法に関する。

従来、基板に部品が実装された電子部品（以下、単に電子部品という。）を製造する際に、バンプやはんだ等の接合材を介して部品が配置された状態の基板を全体的に加熱して部品を接続するのが一般的であるが、接合材を部分的に加熱することも提案されている。

例えば図６の説明図に示すように、ＩＣ、ＬＳＩ等の部品１０１を、バンプ１０３を介して基板１０２の上面にフェイスダウン実装するときに、集光レンズＬｅにより集光したレーザ光線ＬＢを、基板１０２の下面側から、基板１０２を介して基板１０２の電極１０２ａに照射する。これにより、基板１０２の電極１０２ａと一緒にバンプ１０３を加熱し、バンプ１０３を溶融し、溶融分の固化によって、部品１０１の電極１０１ａと基板１０２の電極１０２ａとを電気的に接続する（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２００２５０号公報

基板の内部には、基板の洗浄、めっき、研削などの工程中において使用された水分が取り残されることがある。特に、内部に配線や電気回路が形成されたセラミックやエポキシ樹脂などの多層基板は、微細な隙間に水分が入り込み、取り残されやすい。基板の内部に水分が取り残されたままであると、不具合が発生するおそれがある。

例えば、バンプを有する部品を基板に配置した後、加熱炉に入れてバンプを溶融させる場合、基板の内部に取り残された水分が蒸発する。その蒸発成分が、溶融したバンプに取り込まれると、固化したバンプ内にボイド（空孔）が生じたり、そのボイドが、樹脂モールド等の後工程での加熱によって破裂したりして、バンプ接続不良が発生するおそれがある。電子部品の小型化に伴ってバンプが小さくなると、基板の内部に取り残される水分が僅かであっても、不具合を引き起こす可能性は高くなる。

レーザ光線の照射等により主にバンプを加熱して部品を実装する場合には、基板の内部に水分が取り残されていると、そのままの状態となりやすい。そのため、樹脂モールド等の後工程での加熱によって、基板の内部に取り残された水分が蒸発すると、その圧力で基板の内部にクラックが生じたり、部品と基板との接合部に噴き出して接合部が破断に至ったりするおそれがある。

部品の実装に用いる接合材がバンプ以外のはんだや導電性ペーストなどであっても、基板の内部に水分が取り残されていると、同様に不具合が発生するおそれがある。

そこで、部品を実装する前に基板全体を加熱して、基板の内部に含まれる水分を蒸発させて除去することが考えられる。

しかし、基板は、熱のダメージによって特性が劣化するおそれがある。また、基板の加熱・冷却には時間が必要となるため、効率が良くない。

本発明は、かかる実情に鑑み、基板の特性劣化を招くことがなく、基板の内部に含まれる水分を効率よく除去することができる電子部品の製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した電子部品の製造方法を提供する。

電子部品の製造方法は、基板に部品が実装された電子部品の製造方法である。電子部品の製造方法は、（ａ）前記基板の一方の主面に、未硬化の接合材を介して前記部品を配置する第１の工程と、（ｂ）前記接合材を加熱した後、冷却することにより、固化した前記接合材を介して前記部品を前記基板に固定する第２の工程と、（ｃ）前記第２の工程の前に、前記基板にマイクロ波を照射することにより、前記基板の内部に含まれている水分を蒸発させる第３の工程とを備える。

第２の工程の加熱により、バンプ、はんだ、導電性ペーストなどの接合材が溶融し、その後の冷却により、接合材は固化する。例えば、第２の工程の加熱により、基板の内部に含まれている水分が蒸発し、溶融している接合材に取り込まれると、接続不良などの不具合の原因となる。第２の工程の前に、基板の内部から水分を蒸発させる第３の工程を行うことによって、そのような不具合を防止することができる。

第３の工程においてマイクロ波を照射して基板の内部に含まれる水分を蒸発させても、基板自体はほとんど加熱されないため、熱のダメージで基板の特性が劣化することがない。また、基板を全体的に加熱して、基板の内部に含まれる水分を蒸発させる場合に比べると、マイクロ波の照射は、基板の内部に含まれる水分を短時間で蒸発させることができ、効率が良い。

第３の工程は、第１の工程の前に行っても構わない。すなわち、接合材や部品が配置される前の基板に、マイクロ波を照射してもよい。この場合、基板の内部の水分を確実に除去することができる。

好ましくは、前記第３の工程は、前記第１の工程の後、かつ前記第２の工程の前に行う。

この場合、部品が配置されている基板にマイクロ波を照射することにより、部品や接合材に含まれる水分も蒸発させて除去することができる。

好ましくは、前記第３の工程において、前記マイクロ波は、前記基板の他方の主面側から照射する。

この場合、マイクロ波は、部品で反射したり減衰したりする前に、基板に確実に照射することができる。また、マイクロ波が部品に直接照射されると不具合が発生するおそれがある場合に、部品とは反対側からマイクロ波を照射することにより、不具合を防止することができる。

好ましくは、前記第３の工程において、窒素ガスを含み、酸素ガスの割合が大気中よりも低い空間内に前記基板を配置した状態で、前記マイクロ波を照射する。

この場合、基板の表面に形成された電極等の酸化を防止することができる。

好ましくは、前記第３の工程において、前記基板に照射する前記マイクロ波の強度を徐々に上げる。

この場合、基板の内部に含まれる水分を徐々に加熱して、基板にダメージを与えることなく、基板内から除去できる。

好ましくは、前記第３の工程において、前記マイクロ波は、前記基板の一部分だけに照射する。

この場合、基板のうち、内部に含まれる水分の除去が必要な部分にマイクロ波を照射し、それ以外の部分には、できるだけマイクロ波を照射しないようにすることができる。これにより、基板からの水分除去を達成しつつ、マイクロ波の照射による不具合が発生しないようにすることができる。

好ましくは、前記基板は、多層基板である。

本発明によれば、基板の特性劣化を招くことなく、基板の内部に取り残された水分を効率よく除去することができる。

電子部品の製造工程を示す略図である。（実施例１） マイクロ波照射装置の説明図である。（実施例１） 電子部品の断面図である。（実施例１） 電子部品の製造工程を示す略図である。（実施例２） マイクロ波の照射の説明図である。（実施例２） 部品接続方法の説明図である。（従来例）

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１の電子部品の製造方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図３は、本発明の電子部品の製造方法により製造される電子部品の一例を示す断面図である。図３に示すように、電子部品１０は、基板１２の一方の主面１２ａに、部品２０，２１が搭載されている。部品２０は半導体素子（ＩＣチップ）であり、バンプ３０を介して基板１２の電極１４に接続されている。部品２１は積層コンデンサ等のチップ部品であり、不図示のはんだを介して、基板１２の電極１５に接続されている。基板１２の他方の主面１２ｂには、電子部品１０を回路基板等に実装するための電極１８が形成されている。基板１２は、セラミックやガラスエポキシ樹脂などの多層基板であり、内部には、層間に配置された導体パターン１２ｓや層の主面間を貫通する貫通導体（ビア導体）１２ｔにより、配線や電気回路が形成されている。

なお、基板１２は、単層の基板でも構わない。また、基板１２の一方の主面１２ａに、部品２０，２１を覆う樹脂や金属カバーなどが配置されても構わない。

次に、実施例１の電子部品の製造方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、電子部品の製造工程を示す略図である。

まず、図１（ａ）に示すように、一方の主面１２ａに電極１４が形成された基板１２を準備する。複数個分の電子部品をまとめて製造する場合には、基板１２は、複数の個基板に分割される集合基板である。基板１２は、一つの電子部品だけを製造するための基板であっても構わない。

次いで、図１（ｂ）において矢印５０で模式的に示すように、基板１２にマイクロ波を照射することにより、基板１２の内部に含まれている水分を加熱して蒸発させ、基板１２の内部から除去する。

マイクロ波の照射には、例えば図２の説明図に構成を模式的に示すマイクロ波照射装置４０を用いる。図２に示すように、マイクロ波照射装置４０のハウジング４８に基板１２を収納して、マイクロ波５０を照射する。マイクロ波５０は、マグネトロン４２で発生し、アンテナ４４から導波管４６の空間内を伝搬し、ハウジング４８内に照射される。ハウジング４８は、マイクロ波５０がハウジング４８内で反射するように、金属等で形成する。マイクロ波の周波数は、水分の加熱に適するように選択すればよく、例えば２．４５ＧＨzとする。

ハウジング４８の内部の空間４９には、窒素ガス等の不活性ガスを入れておき、大気中よりも酸素ガスの割合を低下させた状態で、基板１２にマイクロ波５０を照射することが好ましい。基板１２に形成された電極１４等の酸化を防止することができるからである。

マイクロ波５０を照射して基板１２の内部に含まれる水分を蒸発させるとき、基板１２自体は、ほとんど加熱されない。なぜなら、マイクロ波５０により、プラス・マイナスの極を持つ水分子は振動し、摩擦熱を発生し、発熱し、蒸発する。一方、基板１２は、正・負の電荷を帯びていない分子や、振動しにくい物質（固体）で構成されており、これらはマイクロ波５０の影響が小さく、加熱されにくいためである。

基板１２に照射するマイクロ波５０の強度は、徐々に上げることが好ましい。基板１２の内部に含まれる水分を徐々に加熱することにより、基板１２にダメージを与えることなく、基板１２の内部から水分を除去できるからである。

すなわち、基板１２に照射するマイクロ波５０の強度を、例えばステップ状に急激に上げると、基板１２の内部に含まれている水分が一気に蒸発し、基板１２の内部に閉じ込められた蒸気の圧力で基板１２の内部にクラックが生じるなど、不具合を引き起こすおそれがある。基板１２に照射するマイクロ波５０の強度を徐々に上げると、そのような不具合を防ぐことができる。

マイクロ波５０の強度は、実質的に徐々に上げればよい。例えば、マイクロ波の強度は、直線状若しくは曲線状に、又は階段状に、次第に大きくする。あるいは、大きさと時間が一定の単位出力の間隔を、次第に小さくして、単位出力の密度を次第に高める。あるいは、一定の大きさ、一定間隔で間欠的に照射し、照射している時間を次第に長くしてもよい。

次いで、図１（ｃ）に示すように、本体２２の下面２２ａの電極２４にバンプ３０が形成されたＩＣチップ等の部品２０を、基板１２の一方の主面１２ａに配置する。このとき、部品２０のバンプ３０が基板１２の電極１４に接するように、部品２０を配置する。

なお、図示していないが、基板１２の一方の主面１２ａには、はんだペーストや導電性ペーストなどの未硬化の接合材を介してチップ部品等を配置してもよい。

次いで、図１（ｄ）に示すように、部品２０が配置された状態の基板１２を、例えば加熱炉に入れ、矢印５６で示すように全体的に加熱して、バンプ３０を溶融させる。全体的に加熱する代わりに、例えばバンプ３０に向けてレーザ光線等を照射してバンプ３０及びその近傍だけを加熱するなど、部分的に加熱しても構わない。

加熱後、冷却し、バンプ３０を固化させる。これにより、部品２０は、固化したバンプ３０を介して基板１２に固定され、部品２０の実装が完了する。

次いで、必要に応じて、基板１２の一方の主面１２ａに部品２０を覆う樹脂層を形成したり、キャップを取り付けたりするなどの後工程を行う。基板１２が集合基板の場合には、基板１２等を切断して、電子部品の個片に分割する。

以上のように、基板１２に部品２０を配置する前に、基板１２にマイクロ波５０を照射することにより、基板１２の内部に含まれている水分を蒸発させて、基板１２の内部から除去することができる。そのため、バンプ３０が溶融するときに基板１２の内部に含まれている水分が蒸発し、それが溶融しているバンプ３０に取り込まれるなどして、不具合を引き起こすことはない。

マイクロ波５０を照射しても、基板１２自体は、ほとんど加熱されない。そのため、熱のダメージで基板１２の特性が劣化することはない。

また、基板１２を全体的に加熱して、基板１２の内部に含まれる水分を蒸発させる場合に比べると、マイクロ波５０の照射は、基板１２の内部に含まれる水分を短時間で蒸発させることができ、効率が良い。

＜実施例２＞ 実施例２の電子部品の製造方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。実施例２は、実施例１と略同様であり、以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。

図４は、電子部品の製造工程を示す略図である。実施例２の電子部品の製造方法は、図４に示す工程を含む。

まず、図４（ａ）に示すように、一方の主面１２ａに電極１４が形成された基板１２を準備する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、本体２２の下面２２ａの電極２４にバンプ３０が形成された部品２０を、基板１２の一方の主面１２ａに配置する。このとき、部品２０のバンプ３０が基板１２の電極１４に接するように、部品２０を配置する。

次いで、図４（ｃ）において矢印５２で示すように、基板１２の他方の主面１２ｂ側からマイクロ波を照射し、基板１２の内部に含まれる水分を蒸発させる。例えば、基板が収納されるハウジングの下部からマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置を用いて、基板の下方からマイクロ波を照射する。

基板１２の他方の主面１２ｂ側からマイクロ波５２を照射すると、マイクロ波５２は、部品２０で反射したり減衰したりする前に、基板１２に確実に照射することができる。また、マイクロ波５２が部品２０に直接照射されると不具合が発生するおそれがある場合に、部品２０とは反対側からマイクロ波５２を照射することにより、そのような不具合を防止することができる。

マイクロ波５２は、基板１２の一部分だけに照射しても構わない。例えば図５の要部断面図に模式的に示すように、基板１２の下に、マイクロ波５２の透過を阻止する金属等の２枚の遮蔽板を配置する。遮蔽板６０，６４には、予め、貫通孔６２，６６を形成しておく。これにより、矢印５４で示すように、貫通孔６２，６６を通過したマイクロ波が、基板１２の一部分（電極１４の近傍部分）にだけ照射される。

このように、基板のうち、内部に含まれる水分の除去が必要な部分にマイクロ波を照射し、それ以外の部分には、できるだけマイクロ波を照射しないようにすると、基板からの水分除去を達成しつつ、マイクロ波の照射に伴う不具合（例えば、誘電に伴うスパーク、部品への影響など）が発生しないようにすることができる。

次いで、図４（ｄ）に示すように、部品２０が配置された状態の基板１２を、例えば加熱炉に入れ、矢印５６で示すように全体的に加熱し、バンプ３０を溶融させる。全体的に加熱する代わりに、部分的に加熱しても構わない。加熱後、冷却し、固化したバンプ３０を介して部品２０を基板１２に固定する。

次いで、必要に応じて後工程を行う。基板１２が集合基板の場合は、基板１２等を切断して、個々の電子部品に分割する。

以上のように、バンプ３０が溶融する前に、部品２０が配置された状態の基板１２にマイクロ波５２を照射することにより、基板１２の内部に含まれる水分を蒸発させ、除去することができる。そのため、バンプ３０が溶融するときに基板１２の内部に含まれている水分が蒸発し、それが溶融しているバンプ３０に取り込まれるなどして、不具合を引き起こすことはない。

マイクロ波５２を照射しても、基板１２自体は、ほとんど加熱されない。そのため、熱のダメージで基板１２の特性が劣化することはない。また、基板１２を全体的に加熱して、基板１２の内部に含まれる水分を蒸発させる場合に比べると、マイクロ波５２の照射は、基板１２の内部に含まれる水分を短時間で蒸発させることができ、効率が良い。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、部品を実装するための接合材が溶融する前に、基板にマイクロ波を照射することにより、基板の特性劣化を招くことなく、基板の内部に取り残された水分を効率よく除去することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

例えば、多層基板は、内部の微細な隙間に水分が取り残されやすいため、本発明の効果が高いが、単層の基板であっても、基板の内部に水が取り残される可能性があるので、本発明を適用可能である。

１０ 電子部品
１２ 基板
１２ａ 一方の主面
１２ｂ 他方の主面
１４，１５，１８ 電極
２０，２１ 部品
２２ 本体
２４ 電極
３０ バンプ（接合材）
４９ 空間
５０，５２ マイクロ波

Claims (7)

1. 基板に部品が実装された電子部品の製造方法において、
   前記基板の一方の主面に、未硬化の接合材を介して前記部品を配置する第１の工程と、
   前記接合材を加熱した後、冷却することにより、固化した前記接合材を介して前記部品を前記基板に固定する第２の工程と、
   前記第２の工程の前に、前記基板にマイクロ波を照射することにより、前記基板の内部に含まれている水分を蒸発させる第３の工程と、
   を備えたことを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 前記第３の工程は、前記第１の工程の後、かつ前記第２の工程の前に行うことを特徴とする、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記第３の工程において、前記マイクロ波は、前記基板の他方の主面側から照射することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記第３の工程において、窒素ガスを含み、酸素ガスの割合が大気中よりも低い空間内に前記基板を配置した状態で、前記マイクロ波を照射することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。
5. 前記第３の工程において、前記基板に照射する前記マイクロ波の強度を徐々に上げることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。
6. 前記第３の工程において、前記マイクロ波は、前記基板の一部分だけに照射することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。
7. 前記基板は、多層基板であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。

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