JP3693007B2 - Electronic component mounting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
フリップチップなど半導体素子に接続用電極であるバンプが設けられた電子部品の実装方法として、バンプを基板の電極に半田接合する方法が広く用いられている。この実装方法において、バンプと基板との半田接合部を補強する目的で電子部品と基板との間に補強樹脂部を設けることが行われる。この補強樹脂部の形成は、半田接合後に電子部品と基板との間に補強用の樹脂を注入することによって行うか、もしくは電子部品の搭載に先立って実装位置全面に予め補強用樹脂を塗布する方法が用いられていた。
【0003】
後者の場合には、補強用樹脂としてバンプ表面の半田酸化膜を除去する能力を有する活性成分を含む熱硬化性の樹脂が用いられ、電子部品搭載後に基板をリフローにより加熱してバンプと電極とを半田接合するとともに、樹脂を熱硬化させて樹脂補強部を形成するようにしていた。このとき、活性成分を含む樹脂を用いることにより、樹脂がバンプと電極との接合界面に進入しても半田接合を阻害することがなく、半田接合と補強樹脂部形成が同一工程で行え、工程が簡略されるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記補強用樹脂を予め塗布する方法では、電子部品と基板との空間が樹脂でほぼ完全に充填されるので、リフロー工程において発生するボイドに起因して電子部品が持ち上げられるという不具合が生じやすい。すなわち、リフローにおいて基板が加熱されると基板に含まれた水分や有機成分がガス化して基板の上面から補強用樹脂内に進入し、内部で空孔状のボイドを形成する。
【0005】
このボイドが温度上昇によって電子部品と基板との間でさらに成長すると電子部品が下方から持ち上げられ、バンプと電極との間に隙間を生じて正常な半田接合が阻害される。このように、補強用樹脂を予め塗布する従来の電子部品実装方法には、基板から発生した気体が補強用樹脂内にボイドを形成することに起因して、実装不良を生じるという問題点があった。
【0006】
そこで本発明は、補強用樹脂を予め塗布して補強樹脂部形成工程を簡略化するとともに、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止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。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品実装方法は、電子部品に設けられた接続用電極を基板の電極に半田接合することにより電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板の上面に設定された電子部品固着点に熱硬化性の第1の樹脂を供給する第1の樹脂供給工程と、前記電子部品の接続用電極に酸化膜除去能力を有する第2の樹脂を供給する第2の樹脂供給工程と、第2の樹脂供給工程後の前記電子部品を第1の樹脂供給工程後の基板に搭載して前記接続用電極を前記第2の樹脂を介して基板の電極に着地させる部品搭載工程と、部品搭載工程後の基板を加熱することにより接続用電極を前記電極に半田接合するとともに前記第1の樹脂を熱硬化させる加熱工程とを含み、前記第1の樹脂供給工程および第2の樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように第1の樹脂および第2の樹脂を供給することにより、前記加熱工程において基板から発生する気体を前記脱気用隙間から外部へ排出する。
【0012】
請求項2記載の電子部品実装方法は、請求項1記載の電子部品実装方法であって、前記第2の樹脂は熱硬化性樹脂であり、第2の樹脂が熱硬化することにより、電子部品の接続用電極と基板の電極との半田接合部を補強する樹脂補強部が形成される。
【0013】
請求項3記載の電子部品実装方法は、請求項1記載の電子部品実装方法であって、前記第2の樹脂は、半田接合用のフラックスである。
【0014】
本発明によれば、補強用の熱硬化性樹脂を予め基板上に供給する樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように熱硬化性樹脂を供給することにより、加熱工程において基板から発生する気体を脱気用隙間から外部へ排出することができ、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1、図2は本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図である。図1(a)において、電子部品1の下面(バンプ形成面)には接続用電極としてのバンプ2が、半田を形成材料として設けられている。図1(a)は、バンプ2に樹脂を塗布するための樹脂供給工程を示しており、電子部品1は樹脂塗布部5上に位置している。樹脂塗布部5は樹脂6の塗膜が形成された樹脂転写容器5aを備えており、樹脂転写容器5aに対して電子部品1を上下動させることにより、バンプ2の下面側に所定量の樹脂6が転写により供給される。樹脂6は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする基剤に、酸化膜除去能力を有する活性成分を含有させたものである。
【0016】
この樹脂供給工程における樹脂供給量は、電子部品1が後工程で基板3に搭載された状態で、基板3の上面と電子部品1の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板3から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂6が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう、調整される。供給量の調整は、樹脂転写容器5aに形成される樹脂6の塗膜の厚みを調整、もしくは塗膜に対する電子部品1の下降高さを調整することにより行われる。要は、樹脂6がバンプ形成面全面に付着しないようにすればよく、好ましくはバンプ2にのみ樹脂6を付着させる。
【0017】
図1(b)、(c)は、樹脂供給工程後の電子部品1を基板3に搭載する部品搭載工程を示している。ここでは、バンプ2を基板3の上面に形成された電極4に位置合わせして電子部品1を基板3に対して下降させて、バンプ2を樹脂6を介して電極4に着地させる。これにより、バンプ2の下面に転写された樹脂6は電極4に付着しさらに電極4を覆った形で基板3の上面に拡がるが、このとき樹脂6の供給量が上述のように管理されることから、樹脂6は基板3の上面と電子部品1の下面との間を充填するには至らない。
【0018】
次いで基板3はリフロー装置に送られ、ここで図1(d)に示すように部品搭載工程後の基板3を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、バンプ2が溶融して電極4に半田接合される。この半田接合において、バンプ2の表面に生成した酸化膜は酸化膜除去能力を有する樹脂6によって除去されることから、接合性のよい良好な半田接合が行われる。またこのとき樹脂6の熱硬化反応が並行して進行し、バンプ2と電極4との半田接合部を周囲から包み込んで補強する。なお、このリフロー時においては、樹脂6の硬化は完全硬化まで至る必要はなく、半硬化の状態でよい。
【0019】
上記加熱工程において、基板3の内部に含有されていた有機成分や水分が加熱によりガス化して表面から放出されるが、上述のように基板3の上面と電子部品1の下面との間の隙間は樹脂6によって充填された状態とはなっておらず、これらのガス(気体)を外部に排出するための脱気用隙間がバンプとバンプの間に確保されている。このためこれらのガスが樹脂6の内部に気泡状態で閉じこめられることによるボイドが発生してもある程度の大きさまで成長すると脱気用隙間と連通して消滅する。
【0020】
従って、樹脂を電子部品と基板との間に充填した状態で半田接合する従来の電子部品実装においてこのようなボイドに起因して発生していた不具合、すなわち電子部品がボイドによって持ち上げられて、バンプが電極から浮き上がってしまうことによる半田接合不良が発生しない。
【0021】
次にこの加熱工程後の基板3は樹脂封止工程に送られる。なお、この樹脂封止はより高い補強効果を確保するために行われるものであり、求められる補強レベルによっては必ずしも行う必要はない。図2(a)に示すように、電子部品1の下面と基板3の上面の間の隙間には、ディスペンサ7によって補強用樹脂8が注入される。そして図2(b)に示すように、基板3と電子部品1との間を完全に補強用樹脂8によって充填した後、図2(c)に示すように基板3は再度加熱される。この加熱によって補強用樹脂8が熱硬化することにより、電子部品1と基板3との間が樹脂封止される。そしてこの加熱で樹脂6も完全硬化し、バンプ2と電極4との半田接合部の周囲を強固に補強する。
【0022】
上記方法により実現される電子部品実装構造においては、樹脂6中の活性成分の酸化膜除去能力によりバンプ2と電極4との半田接合性が確保される。また半田接合後に樹脂6が熱硬化することにより半田接合部を補強するとともに、基板3と電子部品1との間を封止した補強用樹脂8によって、実装後において基板3と電子部品1との間に発生する熱応力を緩和することができ、信頼性に優れた実装構造が実現される。
【0023】
さらに樹脂6は活性成分を含有していることから、従来の電子部品実装において半田接合に際して必要とされたフラックスの塗布を行う必要がない。そして樹脂6中の活性成分は、熱効果過程において硬化剤として大部分が消費され、また活性成分の残留分も硬化した樹脂中に閉じこめられるため、実装後に回路パターンが活性成分によって腐食するマイグレーションの発生がない。従って、フラックスを用いる従来の方法において必要とされた洗浄処理が不要となる。また前述の樹脂封止工程を省略する場合には、半田接合と補強樹脂部の形成が同一工程で完了することになり、工程の簡略化・低コスト化が実現される。
【0024】
なお、補強用樹脂8を硬化させるための加熱温度は、基板3から新たなガスが発生するのを抑制するために、半田接合時の加熱温度よりも低くすることが望ましいが、半田接合時の加熱で基板3からの脱ガスが十分行われる場合は、半田接合時の加熱温度以上で加熱して硬化させてよい。
【0025】
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2の電子部品実装方法の工程説明図である。本実施の形態2は、実施の形態1と同様の電子部品1を基板3に実装するに際し、樹脂6を予め基板3の電極4上に供給するようにしたものである。
【0026】
図3(a)において、基板3の電極4上には実施の形態1に示すものと同様の樹脂6が供給される。この樹脂供給工程における樹脂供給量も、実施の形態1と同様に調整され、電子部品1が後工程で基板に搭載された状態で、基板上面と電子部品1の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板3から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂6が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう設定されている。
【0027】
図3(b)、(c)は、樹脂供給工程後の基板3に対して電子部品1を搭載する部品搭載工程を示しており、電子部品1を下降させることによりバンプ2は樹脂6を介して電極4に着地する。これにより、バンプ2の下面に転写された樹脂6は電極4に付着しさらに電極4を覆った形で基板3の上面に拡がるが、このとき樹脂6の供給量が上述のように管理されることから、樹脂6は基板3の上面と電子部品1の下面との間を充填するには至らない。すなわち、バンプとバンプの間には脱気用隙間が確保される。
【0028】
次いで基板3はリフロー装置に送られ、ここで図3(d)に示すように部品搭載工程後の基板3を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、実施の形態1と同様にバンプ2が溶融して電極4に半田接合される。この加熱工程においても実施の形態1と同様に基板3から放出されるガスを外部に排出するための脱気用隙間が確保されてため、このようなボイドに起因する不具合が発生しない。この後、加熱工程後の基板3は実施の形態1と同様に、図2に示す樹脂封止工程に送られ、同様に補強用樹脂8による樹脂封止が行われる。
【0029】
なお、補強用樹脂8を硬化させるための加熱温度は、基板3から新たなガスが発生するのを抑制するために、半田接合時の加熱温度よりも低くすることが望ましいが、半田接合時の加熱で基板3からの脱ガスが十分行われる場合は、半田接合時の加熱温度以上で加熱して硬化させてよい。そしてこのようにして実現される実装構造も、実施の形態1と同様の特性を備えている。
【0030】
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3の電子部品実装方法の工程説明図である。本実施の形態3は、実施の形態1、2と同様の電子部品1の基板3への実装において、電子部品1と基板3との間を樹脂封止する代わりに、補強樹脂によって電子部品1と基板3とを局部的に固着させることによって補強効果を得るものである。
【0031】
図4(a)において、基板3の電極4のうち、最外縁に位置する電極4上には予め熱硬化性の補強用樹脂9(第1の樹脂)が供給される(第1の樹脂供給工程)。最外縁の電極4は、電子部品1を基板3に固着させるために基板3の上面に設定された電子部品固着点となっている。また電子部品1のバンプ2には、実施の形態1の図1(a)に示す樹脂供給と同様に、酸化膜除去能力を有する熱硬化性の樹脂6(第2の樹脂)が供給される(第2の樹脂供給工程)。
【0032】
この第1の樹脂供給工程における補強用樹脂9の供給量および第2の樹脂供給工程における樹脂6の供給量も、実施の形態1、2と同様に、電子部品1が後工程で基板3に搭載された状態で、基板3の上面と電子部品1の下面との間を過度に密封してリフロー時に基板3から放出されるガスの外部への排出を阻害しないよう、かつ樹脂6が熱硬化した後の補強効果が確保されるための下限量以上となるよう調整される。
【0033】
図4(b)、(c)は、第1の樹脂供給工程後の基板3に対して第2の樹脂供給工程後の電子部品1を搭載する部品搭載工程を示しており、電子部品1を下降させることによりバンプ2は樹脂6を介して電極4に着地する。このとき下面に樹脂6が塗布されたバンプ2は、最外縁の電極4においては補強用樹脂9中に埋入した状態で電極4に着地する。この搭載状態において、樹脂6、補強用樹脂9の供給量が上述のように管理されることから、樹脂6や補強用樹脂9は基板3の上面と電子部品1の下面との間を充填するには至らない。
【0034】
次いで基板3はリフロー装置に送られ、ここで図4(d)に示すように部品搭載工程後の基板3を加熱する加熱工程が行われる。この加熱により、実施の形態1、2と同様にバンプ2が溶融して電極4に半田接合される。この半田接合とともに樹脂6と補強用樹脂9がともに熱硬化し、熱硬化した樹脂6がバンプ2と電極4との半田接合部を周囲から補強する樹脂補強部が形成されるとともに、熱硬化した補強用樹脂9が電子部品1の本体部を基板3に直接固着する。この加熱工程においても実施の形態1、2と同様に基板3から放出されるガスを外部に排出するための脱気用隙間が確保されてため、このようなボイドに起因する不具合が発生しない。
【0035】
なお、上記実施の形態3において、バンプ2の下面に樹脂6を供給する代わりに、活性作用を有するフラックスを塗布するようにしてもよい。これにより、バンプ2と電極4との半田接合においてバンプ2の酸化膜がフラックスにより除去され、良好な半田接合性が確保される。この例では、バンプ2と電極4との半田接合部を周囲から補強する効果はないが、電子部品1は補強用樹脂9によって基板3に直接固着されていることから、十分な補強強度を有する実装構造となっている。
【0036】
また、上記実施の形態1、2、3において、接続用電極として半田を形成材料とするバンプ2が設けられた電子部品1を対象とした例を示したが、本発明は半田バンプ形式の電極に限定されず、電子部品1と基板3との間に隙間を保った形で半田接合によって実装する形態であれば、その他の形状の接続用電極を用いた場合にあっても本発明を適用することができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、補強用の熱硬化性樹脂を予め基板上に供給する樹脂供給工程において部品搭載工程後の基板と電子部品との間に脱気用隙間が確保されるように熱硬化性樹脂を供給するようにしたので、加熱工程において基板から発生する気体を脱気用隙間から外部へ排出することができ、基板から発生した気体に起因する実装不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図
【図2】本発明の実施の形態1の電子部品実装方法の工程説明図
【図3】本発明の実施の形態2の電子部品実装方法の工程説明図
【図4】本発明の実施の形態3の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
1 電子部品
2 バンプ
3 基板
4 電極
6 樹脂
8、9 補強用樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate.
[0002]
[Prior art]
As a mounting method of an electronic component in which a bump as a connection electrode is provided on a semiconductor element such as a flip chip, a method of soldering a bump to an electrode on a substrate is widely used. In this mounting method, a reinforcing resin portion is provided between the electronic component and the substrate for the purpose of reinforcing the solder joint portion between the bump and the substrate. The reinforcing resin portion is formed by injecting a reinforcing resin between the electronic component and the substrate after soldering, or by applying a reinforcing resin in advance to the entire mounting position prior to mounting the electronic component. The method was used.
[0003]
In the latter case, a thermosetting resin containing an active component having the ability to remove the solder oxide film on the bump surface is used as the reinforcing resin, and after mounting the electronic components, the substrate is heated by reflow to form the bumps and electrodes. In addition, the resin is thermally cured and the resin reinforcing portion is formed. At this time, by using a resin containing an active component, even if the resin enters the bonding interface between the bump and the electrode, the solder bonding is not hindered, and the solder bonding and the reinforcing resin portion can be formed in the same process. Has the advantage of being simplified.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of applying the reinforcing resin in advance, since the space between the electronic component and the substrate is almost completely filled with the resin, there is a problem that the electronic component is lifted due to a void generated in the reflow process. Cheap. That is, when the substrate is heated in reflow, moisture and organic components contained in the substrate are gasified and enter the reinforcing resin from the upper surface of the substrate to form void-like voids therein.
[0005]
When the void further grows between the electronic component and the substrate due to the temperature rise, the electronic component is lifted from below, and a gap is formed between the bump and the electrode, thereby preventing normal solder bonding. As described above, the conventional electronic component mounting method in which the reinforcing resin is applied in advance has a problem in that mounting defects occur due to the gas generated from the substrate forming voids in the reinforcing resin. It was.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting method that can preliminarily apply a reinforcing resin to simplify the reinforcing resin portion forming process and prevent mounting defects caused by gas generated from a substrate. And
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The electronic component mounting method according to
[0012]
The electronic component mounting method according to
[0013]
Electronic component mounting method according to
[0014]
According to the present invention, in the resin supply process in which the reinforcing thermosetting resin is supplied onto the substrate in advance, the thermosetting property is ensured so that a deaeration gap is ensured between the substrate and the electronic component after the component mounting process. By supplying the resin, the gas generated from the substrate in the heating step can be discharged to the outside through the deaeration gap, and mounting defects due to the gas generated from the substrate can be prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
1 and 2 are process explanatory diagrams of the electronic component mounting method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1A,
[0016]
The resin supply amount in this resin supply process is such that the
[0017]
FIGS. 1B and 1C show a component mounting process for mounting the
[0018]
Next, the
[0019]
In the heating step, organic components and moisture contained in the
[0020]
Therefore, in the conventional electronic component mounting in which the resin is soldered between the electronic component and the substrate in a state where it is soldered, a defect occurred due to such a void, that is, the electronic component is lifted by the void, and the bump Does not cause poor solder joints due to floating from the electrodes.
[0021]
Next, the
[0022]
In the electronic component mounting structure realized by the above method, the solder bonding property between the
[0023]
Furthermore, since the
[0024]
Note that the heating temperature for curing the reinforcing
[0025]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, when the same
[0026]
In FIG. 3A, the
[0027]
FIGS. 3B and 3C show a component mounting process in which the
[0028]
Next, the
[0029]
Note that the heating temperature for curing the reinforcing
[0030]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, in mounting the
[0031]
4A, a thermosetting reinforcing resin 9 (first resin) is supplied in advance onto the
[0032]
Similarly to the first and second embodiments, the supply amount of the reinforcing
[0033]
4B and 4C show a component mounting process for mounting the
[0034]
Next, the
[0035]
In the third embodiment, instead of supplying the
[0036]
Further, in the first, second, and third embodiments, the example in which the
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the resin supply process in which the thermosetting resin for reinforcement is supplied onto the substrate in advance, the thermosetting is ensured so that a deaeration gap is secured between the substrate and the electronic component after the component mounting process. Since the resin is supplied, the gas generated from the substrate in the heating process can be discharged to the outside through the deaeration gap, and mounting defects due to the gas generated from the substrate can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the second embodiment of the present invention.
1
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