JP2022180773A - チップ部品実装治具およびチップ部品実装方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】チップ部品と支持体との間の位置合わせを行いつつ、還元リフローが可能なチップ部品実装治具等を提供する。【解決手段】チップ部品実装治具は、基材と、前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の流通を可能にする通気手段と、を有する。【選択図】 図1
Description
本発明は、チップ部品実装治具等に関する。
電子部品の製造では、チップ部品を絶縁性基板などの支持体に接合するチップ部品実装が多用されている。代表的なものに、ウェハーから切り出された半導体チップ(ダイ)を、回路基板などの支持体に接合するダイアタッチがある。なお、ダイアタッチは、ダイボンディング、チップボンディングなどとも称される。一般的なチップ部品実装では、支持体とチップ部品との間に、はんだ材などの接合材を配置し、加熱することにより接合材を溶融させ、その後冷却して、接合材を固化させる。
ところで、近年、電子機器の小型化、集積化が進み、上記のチップ部品実装でも、支持体とチップ部品とを高精度に位置合わせすることが求められるようになってきている。ところが、チップ部品を支持体に搭載する時に支持体とチップ部品との位置合わせを行っても、接合材の溶融時に、接合材の表面張力や振動の作用で、チップ部品の位置がずれることがある。そこで、このずれを抑制して、支持体とチップ部品とを、精度よく位置合わせを行おうとする方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、実装用治具の技術として、支持体を位置決めする第1凹部と、第1凹部の底面に開口されてチップ部品を位置決めする第2凹部を有するものが、開示されている。特許文献1に記載の技術では、第2凹部の深さが、チップ部品の厚さと接合材の厚さを足した長さに、設定されている。この治具を用いると、第1凹部と第2凹部によって、接合材の溶融時にもチップ部品と支持体との位置関係が保たれるため、チップ部品と支持体とを位置合わせしてチップ部品実装を行うことができる。
一般的に、チップ部品実装では、接合材に、はんだを用いることが多い。以前は、はんだに表面の酸化膜を除去するためのフラックスを用いるのが一般的であったが、近年、このフラックスを使わないフラックスレスが用いられてきており、フラックスレス対応のはんだの需要が高まっている。フラックスレスを実現する一つの手法に還元リフローが知られている。還元リフローは、はんだが溶融されるリフローを、ギ酸や水素などの還元雰囲気中で行うものである。還元リフローは、はんだの表面の酸化膜を還元させるものであるため、リフロー中に、はんだが還元雰囲気中の還元性ガスに触れる必要がある。ところが、特許文献1に記載された技術を還元リフローに適用しようとすると、はんだの表面の酸化膜を十分に還元させることができないという問題がある。これは、第1凹部に挿入された支持体と、実装用治具によって、はんだが還元雰囲気中のガスから遮断されるためである。このため、特許文献1に記載の実装用治具は、還元リフローに適用できないという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、チップ部品と支持体との間の位置合わせを行いつつ、還元リフローを行うことができるチップ部品実装治具等を提供することを目的としている。
上記の課題を解決するため、本発明のチップ部品実装治具は、基材と、前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の流通を可能にする通気手段と、を有する。
また、本発明のチップ部品実装方法は、基材と、前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の 流通を可能にする通気手段と、を有するチップ部品実装治具を用いたチップ部品実装方法であって、前記チップ部品実装治具の、前記第2の凹部に前記チップ部品を挿入し、前記チップ部品の上面に接合材を配置し、前記第1の凹部に前記支持体を挿入し、還元性ガスの雰囲気の中で前記チップ部品実装治具を前記接合材が溶融する温度まで加熱し、前記チップ部品実装治具を冷却して前記接合材を固化させる。
本発明の効果は、チップ部品と支持体との間の位置合わせを行いつつ、還元リフローを行うことができるチップ部品実装治具等を提供できることである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態のチップ部品実装治具1の構成を示すブロック図である。チップ部品実装治具1は、基材2と、第1の凹部3と、第2の凹部4と、通気手段5とを有する。基材2は平板状の固体である。第1の凹部3は、基材2の一主面に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする。第2の凹部4は、第1の凹部3の底面に配設され、チップ部品を位置決めする。通気手段5は、第2の凹部4にチップ部品が挿入されるとともに第1の凹部3に支持体が挿入された状態で、チップ部品と支持体との接合部と、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面との間で気体の流通を可能にする。ここで、上記の外面とは、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面である。第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域とは、図3(a)にて第1の凹部11に囲われた領域である。つまり、図3(a)にて、第1の凹部11に囲われた領域内に、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される。また、上記の外面は、より具体的には、第1の凹部3が形成されている面(上面)と反対の面(下面)、上面のうちの第1の凹部3の外側の部分、上面と下面の間の側面のことである。また接合部とは、第2の凹部4に挿入されたチップ部品と、第1の凹部3に挿入された支持体とが接合する部分のことである。図1の例では、第2の凹部4に挿入されたチップ部品の上面と、第1の凹部3に挿入された支持体の下面とが接触し、この接触面が接合部となる。なお、接合部には接合材が配置されていても良い。また、接合部は、チップ部品と支持体の対向する面全体であっても良いし、パターニングされた金属膜のように対向面の一部であっても良い。
図1は、本発明の第1の実施形態のチップ部品実装治具1の構成を示すブロック図である。チップ部品実装治具1は、基材2と、第1の凹部3と、第2の凹部4と、通気手段5とを有する。基材2は平板状の固体である。第1の凹部3は、基材2の一主面に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする。第2の凹部4は、第1の凹部3の底面に配設され、チップ部品を位置決めする。通気手段5は、第2の凹部4にチップ部品が挿入されるとともに第1の凹部3に支持体が挿入された状態で、チップ部品と支持体との接合部と、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面との間で気体の流通を可能にする。ここで、上記の外面とは、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面である。第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域とは、図3(a)にて第1の凹部11に囲われた領域である。つまり、図3(a)にて、第1の凹部11に囲われた領域内に、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される。また、上記の外面は、より具体的には、第1の凹部3が形成されている面(上面)と反対の面(下面)、上面のうちの第1の凹部3の外側の部分、上面と下面の間の側面のことである。また接合部とは、第2の凹部4に挿入されたチップ部品と、第1の凹部3に挿入された支持体とが接合する部分のことである。図1の例では、第2の凹部4に挿入されたチップ部品の上面と、第1の凹部3に挿入された支持体の下面とが接触し、この接触面が接合部となる。なお、接合部には接合材が配置されていても良い。また、接合部は、チップ部品と支持体の対向する面全体であっても良いし、パターニングされた金属膜のように対向面の一部であっても良い。
図2は、チップ部品実装治具1を用いた還元リフローの手順の一例を示すフローチャートである。まず、チップ部品実装治具1の第2の凹部4に、チップ部品を挿入して位置決めする(S1)。ここで、チップ部品は第2の凹部4に隙間なく嵌合するのではなく、設計上許容される所定のクリアランス(隙間)を持って位置決めされるようにしておく。次に、チップ部品の上面に接合材を配置する(S2)。次に、第1の凹部3に支持体を挿入して位置決めする(S9)。この時、チップ部品と同様に、支持体は第1の凹部3に対し所定のクリアランスを持って位置決めされる。次に、チップ部品と支持体が挿入されたチップ部品実装治具1を還元性ガスが導入されたチャンバー内に配置する(S4)。次にチップ部品実装治具1の温度を上昇させて接合材を溶融する(S5)。この時、チップ部品実装治具1が通気手段5を備えているため、接合材は還元性ガスに晒されながら溶融する。これにより、接合材の表面の酸化膜を還元しながら溶融(リフロー)を行うことができる。なお、昇温は、例えばホットプレートで行うことができる。次にチップ部品実装治具1を冷却して接合材を固化させる(S6)。接合材が固化することで、チップ部品と支持体との接合が完了する。
以上説明したように、本実施形態のチップ部品実装治具1は、基材2に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部3と、第1の凹部3の底面に配設され、チップ部品を位置決めする第2の凹部4とを有している。また、第2の凹部4にチップ部品が挿入されるとともに第1の凹部3に支持体が挿入された状態で、チップ部品と支持体との接合部と、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面との間で気体の流通を可能にする通気手段を有している。この構成により、チップ部品と支持体との間の位置合わせを行いつつ、還元リフローを行うことができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、第1の実施形態のチップ部品実装治具の一例として、具体的な構成例について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態のチップ部品実装治具100の構成を示す平面図、図3(a)と、図3(a)のA-A´における断面図、図3(b)である。
第2の実施形態では、第1の実施形態のチップ部品実装治具の一例として、具体的な構成例について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態のチップ部品実装治具100の構成を示す平面図、図3(a)と、図3(a)のA-A´における断面図、図3(b)である。
図3に示すように、チップ部品実装治具100は、基材10と、第1の凹部11と、第2の凹部12と、通気路13とを有する。ここで、第1の凹部11は第1の実施形態の第1の凹部3の一例、第2の凹部12は第2の凹部4の一例であり、通気路13は通気手段5の一例である。
第1の凹部11は、チップ部品を支持する支持体(図3(a)および(b)にて不図示。図5にて支持体400に相当。)を位置決めする。第2の凹部12は、第1の凹部11の底面に配設され、チップ部品(図3(a)および(b)にて不図示。図4にてチップ部品200に相当。)を位置決めする。チップ部品実装治具100を用いて実装するチップ部品と支持体は、平板上で矩形のものが一般的であり、図3のチップ部品実装治具100は、これに対応するものを例示している。しかしながら、チップ部品や支持体はこれらの形状に限られるものではなく、第1の凹部11と第2の凹部12の形状もチップ部品や支持体に合わせるようにアレンジすることができる。
通気路13は、第2の凹部4にチップ部品が挿入されるとともに第1の凹部3に支持体が挿入された状態で、チップ部品と支持体との接合部と、第1の凹部3および第2の凹部4が配置される領域を除いた基材2の外面との間で気体の流通を可能にする。通気路13は、第1の凹部11と第2の凹部12との境界の近傍と、基材10の外部とを連通する空洞である。つまり、通気路13は、基材10の内部に設けられている。第1の凹部11と第2の凹部12との境界が、チップ部品と支持体との接合部となる。チップ部品と支持体とを接合する場合、第2の凹部12にチップ部品を挿入し、例えば、チップ部品の表面に接合材を供給し、第1の凹部11に支持体を挿入し、接合材にチップ部品とが挿入された状態で、チップ部品と支持体とを接合する。これにより、チップ部品と支持体との間に接合部が形成される。接合部には、少なくとも、チップ部品の接合面と支持体の接合面が含まれる。また、接合部には、接合材が含まれてもよい。
接合面は、例えばチップ部品と支持体の対向面全面でもいいし、部分的でもいい。具体例としては、例えば支持体が回路基板、チップ部品が半導体チップで、それぞれの対向面には、金属膜のパターンが形成されていて、対応するパターンを接続するように接合材を配置する構成を挙げることができる。
上記したように、通気路13を設けることにより、はんだなどの接合材に対して、基材10の外と同じ雰囲気を供給することができる。なお、図3の例では、通気路13の基材10の外面の開口部を基材10の側面に設けているが、これは、例えばホットプレートのような加熱手段を用いて基材10の底面から加熱することを想定したものである。したがって、加熱時に、通気路13の開口部が塞がれない構成であれば、通気路13の開口部は、基材10の下面や上面にあっても問題ない。また、基材10の材質には、例えば、マグネシウム合金やアルミ合金など、のよう、はんだ材などの接合材が接合しない材質であって、熱膨張による変形が少ない材質のものを用いることができる。
次に、チップ部品実装治具100を用いたチップ部品を支持体に実装する工程について説明する。チップ部品を支持体に実装する工程では、まず、図4に示すように、チップ部品200を第2の凹部12に挿入する。チップ部品200は、半導体チップ(ダイ)などの平板状の外形を持っている。第2の凹部12の外形は、チップ部品200の外形に所定のクリアランスを足した大きさとしておく。両者の大きさを全く同じにすると。加工精度のばらつきによって、チップ部品200が第2の凹部12に入らない場合があるためである。また、実装後にチップ部品200が第2の凹部12から抜けなくなる場合があるためである。クリアランスの大きさは、チップ部品の加工精度や、所望する支持体との位置合わせ精度に応じて定めれば良い。具体的には、例えば、10~100μmとすることができる。第2の凹部12に挿入したチップ部品200の上面の位置は、例えば、実装後の接合材の厚みの分だけ、第1の凹部11の底面より低くなるように設計しておくことができる。しかし、厚み方向の位置合わせ精度などの点で問題が無ければ、チップ部品200の上面を第1の凹部11の底面と同じに高さにしたり、それより高くしたりしても良い。
次に、図5に示すようにチップ部品200の上面に接合材300を供給する。接合材300の供給は、例えばペースト状の接合材300をディスペンスで供給したり、接合材300の箔をチップ部品200の上面に積層したりして行うことができる。また、接合材300の材料は、例えば、はんだとすることができる。
次に図6に示すように、第1の凹部11に支持体400を挿入する。図6では、支持体400の下面が接合材300と接触する場合を例示している。しかしながら、挿入した時点では両者が接触せず、接合材300が溶融した時に接触する構成とすることも可能である。ここで、第1の凹部11の外形を、支持体400の外形に対して、所定のクリアランス分だけ大きくなるように設計しておく。これは、上記したチップ部品200の外形と第2の凹部12の外形との関係と同様である。クリアランスの大きさは、支持体の加工精度や、所望するチップ部品200との位置合わせ精度に応じて決めれば良い。より具体的には、例えば、10~100μmとすることができる。
次に、図7に示すように、チップ部品200、接合材300、支持体400を搭載したチップ部品実装治具100をチャンバー1000に入れて還元リフローを行う。チャンバー1000は、真空ポンプ1100と還元性ガス導入手段1200とを備えている。真空ポンプ1100は、チャンバー1000を減圧する。還元性ガス導入手段1200は、チャンバー1000に還元性ガスを導入する。この構成により、チャンバー1000の内部を還元性ガスの雰囲気2000とすることができる。チャンバー1000の中には加熱手段1300が配置され、チップ部品実装治具100に搭載された接合材300のリフローを行うことができる。なお、図7では、加熱手段1300が、ホットプレート方式の例を示しているが、加熱手段1300は、他のヒータでチャンバー1000内部の温度を昇温させる方式であっても良い。還元性ガスとしては、例えば、ギ酸や水素を含むガスを用いることができる。
上記の構成として、接合材300を加熱して溶融させる。この時、通気路13を介して、接合材300の近傍にチップ部品実装治具100の外側と同じ還元性ガスの雰囲気2000が供給される。図7の例では、通気路13の内側に、第2の凹部12とチップ部品200のクリアランス(隙間)が存在するので、接合材300の端部近傍とチップ部品実装治具100の外部とが連通されている。これらの構成により、接合材300の表面の酸化膜を還元しながらリフローする還元リフローを行うことができる。次に、加熱を止めて、接合材300を冷却することにより、接合材300が固化して、チップ部品200と支持体400との接合が完了する。
以上に説明したように、本実施形態のチップ部品実装治具100は、第1の凹部11と、第2の凹部12と、外部と前記接合部とを連通する通気手段としての通気路13を有している。通気路13は、基材10に形成され、第1の凹部11および第2の凹部12が配置される領域を除いた基材10の外面と、第1の凹部11または第2の凹部12との間を連通する空洞を含むように形成される。そして、第1の凹部11は、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めし、第2の凹部12はチップ部品200を位置決めする。これにより、所望の精度で、チップ部品200と支持体400の位置合わせを行うことができる。また、外界(チャンバー1000の内側であって基材10の外側の空間)との通気を行う通気手段として通気路13を持つため、接合材300が配置された接合部の近傍を外界と同じ還元性ガスの雰囲気2000とすることができる。その結果、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
また、本実施形態のチップ部品実装方法は、チップ部品実装治具100を用いる。チップ部品実装治具100は、基材10と、基材10に配設され、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めする第1の凹部11と、第1の凹部11の底面に配設され、チップ部品200を位置決めする第2の凹部12とを有する。また、第2の凹部12にチップ部品200が挿入されるとともに第1の凹部11に支持体400が挿入された状態で、チップ部品200と支持体400との接合部と、第1の凹部11および第2の凹部12が配置される領域を除いた基材10の外面との間で気体の流通を可能にする通気手段を有する。そして、チップ部品実装方法では、チップ部品実装治具100の第2の凹部12にチップ部品200を挿入し、チップ部品200の上面に接合材300を配置し、第1の凹部11に支持体400を挿入する。この状態で、還元性ガスの雰囲気の中でチップ部品実装治具100を接合材300が溶融する温度まで加熱し、チップ部品実装治具100を冷却して接合材300を固化させる。還元性ガスとしては、例えば、ギ酸や水素を含むガスを用いることができる。これらの構成により、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
(第3の実施形態)
本実施形態では、チップ部品実装治具が、第2の実施形態の構成に加えて、接合材を位置決めする第3の凹部を、第1の凹部と第2の凹部との間に備えるチップ部品実装治具の一例について説明する。
本実施形態では、チップ部品実装治具が、第2の実施形態の構成に加えて、接合材を位置決めする第3の凹部を、第1の凹部と第2の凹部との間に備えるチップ部品実装治具の一例について説明する。
図8は、本発明の第3の実施形態のチップ部品実装治具100aを示す平面図、図8(a)と、図8(a)のB-B´における断面図、図8(b)である。図8に示すように、チップ部品実装治具100aは、基材10aと、第1の凹部11aと、第2の凹部12aと、第3の凹部14aと、通気路13aとを有する。本実施形態のチップ部品実装治具100aは、接合材が箔あるいは平板形状の場合に好適に用いることができる。
第1の凹部11aは、チップ部品を支持する支持体を位置決めする。第3の凹部14aは、第1の凹部11aの底面に配設され、接合材を位置決めする。第2の凹部12aは、第3の凹部14aの底面に配設され、チップ部品を位置決めする。なお、図8では、第1の凹部11a、第2の凹部12a、第3の凹部14aが、それぞれ矩形の場合を例示しているが、実装するチップ部品、接合材、支持体の形状に対応する別の形であっても良い。
通気路13aは、第3の凹部14aの底面と基材10aの外部とを連通する空洞である。なお、通気路13aは、第3の凹部14aの底面以外にも開口部を持っていても良い。図8の例では、第1の凹部11aの底面のうちで第3の凹部14aとの境界近傍にも、開口部を有する構成としている。
チップ部品と支持体とを接合する場合、第2の凹部12aにチップ部品を挿入し、第3の凹部14aに箔や平板状の接合材を挿入し、第1の凹部11aに支持体を挿入した状態で、加熱を行い、チップ部品と支持体とを接合する。
なお、図8の例では、通気路13aの基材10aの外側の開口部を基材10aの側面に設けているが、第2の実施形態と同様に、基材10aの底面や上面にあっても良い。また、基材10aの材質は、例えば、マグネシウム合金やアルミ合金のように、はんだ材などの接合材が接合しない材質で、熱膨張による変形が少ない材質のものを選択することができる。
次に、チップ部品実装治具100aを用いたチップ部品を支持体に実装する工程について説明する。チップ部品を支持体に実装する工程では、まず、図9に示すように、チップ部品200を第2の凹部12aに挿入する。チップ部品200は、半導体チップ(ダイ)などの平板状の外形を持っている。第2の実施形態と同様に、第2の凹部12aの外形は、チップ部品200の外形に所定のクリアランスを足した大きさとしておく。
次に、図10に示すように、チップ部品200の上方の、第3の凹部14aに、箔または平板状の接合材300を挿入する。この挿入により、接合材300aをチップ部品200に位置合わせして配置することができる。なお、図10の例では、接合材300aの上面が第1の凹部11aの底面よりも凸となる例を示している。このようにすると、接合材300aと、後に第1の凹部11aに挿入される支持体とを確実に接触させることができる。ただし、接合材300a上面が、第1の凹部11aの底面より凸となっていることは必須ではなく、リフロー時に接合が可能であれば、第1の凹部11aの底面と面一であったり、凹であったりしても良い。
次に図11に示すように、第1の凹部11aに支持体400を挿入する。図11では、支持体400の下面が接合材300aと接触する場合を例示している。ここで、第2の実施形態と同様に、第1の凹部11aの外形を、支持体400の外形に対して、所定のクリアランス分だけ大きくなるように設計しておく。
次に、図12に示すように、チップ部品200、接合材300、および支持体400を搭載したチップ部品実装治具100aを、第2の実施形態と同様のチャンバー1000に入れて還元リフローを行う。チャンバー1000は、真空ポンプ1100と還元性ガス導入手段1200とを備え、チャンバー1000の内部を還元性ガスの雰囲気2000とすることができる。チャンバー1000の中には加熱手段1300が配置され、チップ部品実装治具100aに搭載された接合材300aのリフローを行うことができる。なお、図11では、加熱手段1300が、ホットプレート方式の例を示しているが、加熱手段1300は、他のヒータでチャンバー1000内部の温度を昇温させる方式であっても良い。還元ガスとしては、例えば、ギ酸や水素などを用いることができる。
上記の構成として、接合材300aを加熱して溶融させる。この時、通気路13aを介して、接合部の近傍である接合材300の端部にチップ部品実装治具100aの外側と同じ還元性ガスの雰囲気2000が供給される。これらの構成により、接合材300aの表面の酸化膜を還元しながらリフローする還元リフローを行うことができる。次に、加熱を止めて、接合材300aを冷却することにより、接合材300aが固化して、チップ部品200と支持体400との接合が完了する。
以上に説明したように、本実施形態のチップ部品実装治具100aは、基材10aと、第1の凹部11aと、第2の凹部12aと、第1の凹部11aと第2の凹部12aとの間に配設された第3の凹部14aと、通気路13aとを有している。そして、第1の凹部11aは、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めし、第2の凹部12aはチップ部品200を位置決めし、第3の凹部14aは接合材300aを位置決めする。これにより、所望の精度で、チップ部品200と支持体400および両者の間の接合材300の位置合わせを行うことができる。また、外界との通気を行う通気手段として通気路13aを持つため、接合材300aが配置された接合部の近傍を外界と同じ還元性ガスの雰囲気とすることができる。その結果、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
また、本実施形態のチップ部品実装方法では、チップ部品実装治具100aを用いる。チップ部品実装治具100aは、基材10aと、基材10aに配設され、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めする第1の凹部11aと、第1の凹部11aの底面に配設され、チップ部品200を位置決めする第2の凹部12aとを有する。チップ部品実装治具100aは、さらに、第1の凹部11と第2の凹部12との間に配設され、チップ部品200と支持体400とを接合する接合材300を位置決めする第3の凹部14aを有する。また、第2の凹部12aにチップ部品200が挿入され、第3の凹部14aに接合材が挿入され、第1の凹部11aに支持体400が挿入されるように構成されている。そして、これらの部材が挿入された状態で、接合部に配置された接合材300と、第1の凹部11aおよび第2の凹部12aが配置される領域を除いた基材10aの外面との間で気体の流通を可能にする通気路13aとを有する。そして、チップ部品実装方法では、第2の凹部12aにチップ部品200を挿入し、第3の凹部14aに接合材300を挿入し、第1の凹部11aに支持体400を挿入する。そして、還元性ガスの雰囲気2000の中でチップ部品実装治具100aを接合材300が溶融する温度まで加熱し、その後にチップ部品実装治具100aを冷却して接合材300を固化させる。これにより、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
(第4の実施形態)
第2のおよび第3の実施形態では、通気手段として基材に通気路設けたチップ部品実装治具について説明したが、基材の全部または一部が、通気性を持つ材料を含んで形成されていても良い。多孔性の材料としては、例えば多孔質セラミックを用いることができる。図13は、本実施形態の一例の、材料が通気性持つ多孔性の材料で形成された多孔性の基材10bを用いたチップ部品実装治具100bを示す平面図、図13(a)と、図13(a)のC-C´における断面図、図13(b)である。図13に示すように、チップ部品実装治具100bは、多孔性の基材10bと、第1の凹部11bと、第2の凹部12bとを有する。
第2のおよび第3の実施形態では、通気手段として基材に通気路設けたチップ部品実装治具について説明したが、基材の全部または一部が、通気性を持つ材料を含んで形成されていても良い。多孔性の材料としては、例えば多孔質セラミックを用いることができる。図13は、本実施形態の一例の、材料が通気性持つ多孔性の材料で形成された多孔性の基材10bを用いたチップ部品実装治具100bを示す平面図、図13(a)と、図13(a)のC-C´における断面図、図13(b)である。図13に示すように、チップ部品実装治具100bは、多孔性の基材10bと、第1の凹部11bと、第2の凹部12bとを有する。
第1の凹部11bは、チップ部品を支持する支持体を位置決めする。第2の凹部12bは、第1の凹部11bの底面に配設され、チップ部品を位置決めする。なお、図13では、第1の凹部11b、第2の凹部12bが、それぞれ矩形の場合を例示しているが、実装するチップ部品、接合材、支持体の形状に対応する別の形であっても良い。
本実施形態のチップ部品実装治具100bでは、多孔性の基材10b自体が通気性を持っている。このため多孔性の基材10bが通気手段となり、チップ部品と支持体との接合部近傍を、チップ部品実装治具100bの外界と同じ雰囲気にすることができる。この作用を、利用して、第2の実施形態と同様に、還元リフローを行うことができる。チップ部品実装治具100bを用いたチップ部品実装方法では、第1の凹部11bで、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めし、第2の凹部12bでチップ部品200を位置決めする。これにより、所望の精度で、チップ部品200と支持体400の位置合わせを行うことができる。また、基板の多孔性の基材10bが通気手段となり、接合材300が配置された接合部の近傍を外界と同じ還元性ガスの雰囲気2000とすることができる。その結果、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
(第5の実施形態)
第2、第3の実施形態では、通気手段として基材に通気路を設ける例について説明し、第4の実施形態では、基材自体が通気性を持つ例について説明した。本実施形態では、基材と支持体の間、および基材とチップ部品の間に隙間を作って、これを通気手段とする例について説明する。
第2、第3の実施形態では、通気手段として基材に通気路を設ける例について説明し、第4の実施形態では、基材自体が通気性を持つ例について説明した。本実施形態では、基材と支持体の間、および基材とチップ部品の間に隙間を作って、これを通気手段とする例について説明する。
図14は、本実施形態の一例のチップ部品実装治具100cの一部を示す断面図である。チップ部品実装治具100cは、第2の実施形態のチップ部品実装治具100と同様に、支持体400の位置決めを行う第1の凹部11cと、チップ部品の位置決めを行う第2の凹部12cとを有している。異なるのは、基材10cが第1の凹部11cの表面と第2の凹部12cの表面の、表面粗さが大きいことのみである。これらの表面粗さは、例えば10~100μmとすることができる。このように、第1の凹部11cの表面と第2の凹部12cの表面の、表面粗さが大きいことによって、支持体400と第1の凹部11cとの間、およびチップ部品200と第2の凹部12cとの間に、隙間13cができる。この隙間13cが通気手段となり、接合材300が配置された接合部の近傍を外気と同じ雰囲気にすることができる。その他の構成におよび還元リフローの工程については第2の実施形態と同様である。なお、表面粗さの大きい面は、例えば、第1の凹部11cと第2の凹部12cを、サンドブラストやケミカルエッチングによって荒らすことで形成することができる。
以上説明したように、本実施形態のチップ部品実装治具100cでは、第1の凹部11cと、第2の凹部12cと、通気手段としての表面粗さに起因して第1の凹部11cと支持体400の間に生じる隙間13cを含む。そして、第1の凹部11cは、チップ部品200を支持する支持体400を位置決めし、第2の凹部12cはチップ部品200を位置決めする。これにより、所望の精度で、チップ部品200と支持体400の位置合わせを行うことができる。また、外界との通気を行う通気手段として隙間13cを持つため、接合材300が配置された接合部の近傍を外界と同じ還元性ガスの雰囲気2000とすることができる。その結果、チップ部品200と支持体400とを位置合わせした状態で、還元リフローを行うことができる。
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
1、100、100a、100b、100c チップ部品実装治具
2、10、10a、10b、10c 基材
3、11、11a、11b、11c 第1の凹部
4、12、12a、12b、12c 第2の凹部
5 通気手段
13、13a 通気路
13c 隙間
200 チップ部品
300 接合材
400 支持体
2、10、10a、10b、10c 基材
3、11、11a、11b、11c 第1の凹部
4、12、12a、12b、12c 第2の凹部
5 通気手段
13、13a 通気路
13c 隙間
200 チップ部品
300 接合材
400 支持体
Claims (10)
- 基材と、
前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部と、
前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、
前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の流通を可能にする通気手段と、
を有することを特徴とするチップ部品実装治具。 - 前記通気手段は、
前記基材に形成され、前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面と、前記第1の凹部または前記第2の凹部との間を連通する通気路を含んで形成される
ことを特徴とする請求項1に記載のチップ部品実装治具。 - 前記通気手段が
多孔性の材料を含んで形成される
ことを特徴とする請求項2に記載のチップ部品実装治具。 - 前記多孔性の材料が、
多孔質セラミックである
ことを特徴とする請求項3に記載のチップ部品実装治具。 - 前記通気手段が、
前記第1の凹部の表面粗さに起因して、前記第1の凹部と前記支持体との間に生じる隙間を含む
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のチップ部品実装治具。 - 前記第1の凹部と前記第2の凹部との間に配設され、前記チップ部品と前記支持体とを接合する接合材を位置決めする第3の凹部を有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のチップ部品実装治具。 - 基材と、前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする 第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の流通を可能にする 通気手段と、を有するチップ部品実装治具を用いたチップ部品実装方法であって、
前記チップ部品実装治具の、
前記第2の凹部に前記チップ部品を挿入し、
前記チップ部品の上面に接合材を配置し、
前記第1の凹部に前記支持体を挿入し、
還元性ガスの雰囲気の中で前記チップ部品実装治具を前記接合材が溶融する温度まで加熱し、
前記チップ部品実装治具を冷却して前記接合材を固化させる、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 基材と、前記基材に配設され、チップ部品を支持する支持体を位置決めする第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に配設され、前記チップ部品を位置決めする第2の凹部と、前記第1の凹部と前記第2の凹部との間に配設され、前記チップ部品と前記支持体とを接合する接合材を位置決めする第3の凹部と、前記第2の凹部に前記チップ部品が挿入されるとともに前記第1の凹部に前記支持体が挿入された状態で、前記チップ部品と前記支持体との接合部と前記第1の凹部および前記第2の凹部が配置される領域を除いた前記基材の外面との間で気体の 流通を可能にする 通気手段と、を有するチップ部品実装治具を用いたチップ部品実装方法であって、
前記チップ部品実装治具の、
前記第2の凹部に前記チップ部品を挿入し、
前記第3の凹部に前記接合材を挿入し、
前記第1の凹部に前記支持体を挿入し、
還元性ガスの雰囲気の中で前記チップ部品実装治具を前記接合材が溶融する温度まで加熱し、
前記チップ部品実装治具を冷却して前記接合材を固化させる、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 前記還元性ガスが、ギ酸または水素を含む
ことを特徴とする請求項7または8に記載のチップ部品実装方法。 - 前記接合材が、はんだを有する
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載のチップ部品実装方法。
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JP2021087449A JP2022180773A (ja) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | チップ部品実装治具およびチップ部品実装方法 |
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