JP3734715B2 - 電子部品実装方法及び実装構造及び実装体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一の面に外部端子を有する電子部品を外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板に実装し、部品実装面と電子部品との間を樹脂封止する電子部品実装方法及び実装構造及び実装体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器の製造において、一の面に外部端子を有する電子部品を配線基板上に実装するときは、半田バンプを用いたＩＢＭのＣ４やＡｕ（金）バンプを用いた超音波接合などの電子部品実装方法が用いられている。
【０００３】
例えば、特開平５−０５５６３５号公報や特開平５−１０９８２４号公報、特開平９−１８６２００号公報などに開示されるようなフリップチップ実装方法においては、図７に示すように、ＩＣチップなどの電子部品２１の一の面２１ａに形成されている複数の外部端子２１ｂのそれぞれに球状の半田や金等からなるバンプ２２を設けた後に、バンプ２２を下にして配線基板２３の部品実装面２３ａ上に載置する。このとき、部品実装面２３ａに設けられている導体パターン２４のランド電極２４ａにバンプ２２が当接するように電子部品２１が載置され、フラックス等を用いて電子部品２１が仮止めされる。
【０００４】
次いで、電子部品２１が載置された配線基板２３がリフロー炉内で加熱され、バンプ２２が溶融された後に固化される。この後、フラックスの洗浄が行われる。これにより、外部端子２１ｂはバンプ２２を介してランド電極２４ａに導電接続される。
【０００５】
この後、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙２５に封止樹脂２６が充填されて各外部端子２１ｂ間が絶縁されると共に配線基板２３への電子部品２１の固定が強化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したフリップチップ実装方法では、形状が小型化されると共に外部端子２１ｂの数が増加して外部電極２１ｂ間のピッチが小さくなっている近年の電子部品を実装するときは、バンプ２２の直径が小さくなるので、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙すなわちバンプ２２の高さが微小になってしまう。このため、フラックスを用いた場合にフラックスを洗浄し難くなると共に、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙２５内の全ての領域に封止樹脂を充填することができないこともあった。このように、フラックスの洗浄が不十分であったり、封止樹脂の充填が不十分であると製品の信頼性が低下してしまう。
【０００７】
また、フラックスを完全に除去すると共に封止樹脂の充填を十分に行うためにフラックスの洗浄や封止樹脂の充填に時間をかけると、生産効率が低下して製造コストの増大を招くという問題が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、一の面に外部端子を有する電子部品を外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板に実装し、部品実装面と電子部品との間に容易に封止樹脂を充填できる電子部品実装方法及び実装構造及び実装体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために請求項１では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品を該外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、前記部品実装面の少なくとも前記電子部品の実装領域に前記ランド電極を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、前記外部端子に対応して前記ランド電極に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記ランド電極に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、前記接合部を介して前記接続部に前記電子部品の外部端子を接合する工程と、前記外部端子を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む電子部品実装方法を提案する。
【００１０】
該電子部品実装方法によれば、前記基板の部品実装面に前記電子部品を実装するときは、前記部品実装面上の少なくとも前記電子部品の実装領域に所定厚さの接続部形成用樹脂層が形成された後、該接続部形成用樹脂層に筒状の孔が形成される。該筒状の孔は前記電子部品の外部端子に対応する位置に形成される。さらに、前記筒状の孔に導電材料が充填されて前記ランド電極に導電接続された接続部が形成される。また、前記接続部は前記接続部形成用樹脂層の厚さにほぼ等しい高さを有する。次いで、前記接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出し前記接続部の端面に設ける接合部が形成され該接合部を介して前記接続部に電子部品の外部端子が接合された後に、前記接続部形成用樹脂層が除去される。以上の工程により、前記部品実装面と前記電子部品の外部端子形成面との間には前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が形成される。次いで、前記接続部形成用樹脂層が除去された後に前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂で被覆され、各接続部間が絶縁される。このとき、前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が前記部品実装面と前記電子部品との間に形成されているので、前記接続部と前記外部端子への封止樹脂の被覆を容易に行うことができる。
【００１１】
また、請求項２では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品を前記外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、前記電子部品の外部端子が形成されている面に前記外部端子を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、前記各外部端子毎に外部端子に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記外部端子に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、前記接合部を介して前記接続部に前記基板のランド電極を接合する工程と、前記ランド電極を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む電子部品実装方法を提案する。
【００１２】
該電子部品実装方法によれば、前記基板の部品実装面に前記電子部品を実装するときは、前記電子部品の外部端子が形成されている面に接続部形成用の樹脂層が形成された後、該接続部形成用樹脂層に筒状の孔が形成される。該筒状の孔は前記外部端子に対応する位置に形成される。さらに、前記筒状の孔に導電材料が充填されて前記外部端子に導電接続された接続部が形成される。また、前記接続部は前記接続部形成用樹脂層の厚さにほぼ等しい高さを有する。次いで、前記接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出し前記接続部の端面に設ける接合部が形成され該接合部を介して前記接続部に前記基板の部品実装面に形成されているランド電極が接合された後に、前記接続形成用樹脂層が除去される。以上の工程により、前記部品実装面と前記電子部品の外部端子形成面との間には前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が形成される。次いで、前記接続部形成用樹脂層が除去された後に前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂で被覆され、各接続部間が絶縁される。このとき、前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が前記部品実装面と前記電子部品との間に形成されているので、前記接続部と前記外部端子への封止樹脂の被覆を容易に行うことができる。
【００１３】
また、請求項３では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品が、部品実装面に前記電子部品の外部端子に対応して設けられた複数のランド電極を有する基板に実装され、前記各外部端子が個々に対応するランド電極に導電接続されている電子部品実装構造において、前記外部端子形成面が前記部品実装面と対向するように配置された電子部品と、前記外部端子と前記ランド電極とを導電接続する柱状の接続部と、前記接続部の端面に設けられ、前記接続部よりも融点が低い接合部と、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを覆うように前記部品実装面と前記電子部品との間の空隙に充填された封止樹脂とを含む電子部品実装構造を提案する。
【００１４】
該電子部品実装構造によれば、前記基板の部品実装面に設けられたランド電極と前記電子部品の外部端子との間が端面に前記接続部よりも融点の低い接合部が設けられた前記柱状の接続部によって導電接続される。これにより前記部品実装面と電子部品との間には前記接続部の高さにほぼ対応した厚みの空隙が形成され、該空隙に封止樹脂が充填されて、前記接続部と外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂によって被覆され、各接続部間が絶縁されている。
【００１５】
また、請求項４では、請求項１または請求項２の一方に記載された電子部品実装方法により実装された電子部品実装体を提案する。
【００１６】
該電子部品実装体によれば、前記基板の部品実装面に設けられたランド電極と前記電子部品の外部端子との間が前記柱状の接続部によって導電接続される。これにより前記部品実装面と電子部品との間には前記接続部の高さにほぼ対応した厚みの空隙が形成され、該空隙に封止樹脂が充填されて、前記接続部と外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂によって被覆され、各接続部間が絶縁されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態における電子部品の実装状態を示す側断面図、図２は第１実施形態に用いた電子部品の底面図、図３及び図４は第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図である。尚、図面の明瞭化を考慮して、図４においては図１乃至図３に描いた電極数とは異なる電極数で描いてある。
【００１９】
図において、１１は電子部品で、例えば図２に示すようにほぼ正方形の底面１１ａの周縁部に外部端子電極１１ｂが複数設けられている集積回路（ＩＣ）であり、底面１１ａを部品実装面１３ａに対向させて配線基板１３に実装されている。
【００２０】
配線基板１３の部品実装面１３ａには電子部品１１の外部端子電極１１ｂに対向するように複数のランド電極１４ａが形成されている。ランド電極１４ａのそれぞれは図示せぬ印刷配線パターンに接続されている。
【００２１】
また、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとは、導電性を有する所定高さの柱状金属からなるカラム（接続部）１６及び半田１７によって接合されている。さらに、電子部品１１の底面と配線基板１３の部品実装面との間には封止樹脂１８が充填され、外部端子電極１１ｂとカラム１６、ランド電極１４ａが封止樹脂１８によって被覆されている。これにより、各外部端子電極１１ｂ間が絶縁されると共に配線基板１３への電子部品１１の固定が強化されている。
【００２２】
上記構成によれば、配線基板１３へ電子部品１１を実装する際に、部品実装面１３ａと電子部品１１の底面１１ａとの間にはカラム１６の高さにほぼ等しい間隙が形成されるので、カラム１６と外部端子電極１１ｂへの封止樹脂１８の被覆を容易に行うことができる。
【００２３】
即ち、第１の実施形態では図３及び図４に示す工程で配線基板１３へ電子部品１１が実装される。まず、配線基板１３へ電子部品１１を実装する際に（図３の（ａ）、図４の（ａ））、配線基板１３の部品実装面１３ａにカラム１６の高さに等しい厚さの樹脂層１５を形成する（図３の（ｂ）、図４の（ｂ））。このとき、少なくとも電子部品１１を実装するランド電極１４ａが形成されている領域に樹脂層１５を形成する。また、樹脂層１５を形成する樹脂としては、後工程で容易に除去可能な樹脂を用いる。例えば、ケイ皮酸系樹脂、ゴム系（ポリイソプレン、ポリブタジエン系など）樹脂、光重合型樹脂（アクリル系共重合体、エポキシ樹脂など）、ポジ型樹脂（クレゾールノボラック系など）などを用いることができる。また、ケイ皮酸系樹脂を除去するには有機溶剤または塩素系溶剤を用い、ゴム系樹脂を除去するには有機溶剤を用いる。また、光重合型樹脂を除去するにはアルカリ水溶液や塩素系溶剤を用い、ポジ型樹脂を除去するにはアルカリ系溶剤を用いる。しかし、前述した樹脂とその除去有機溶剤の関係は一例であり、一般的にこの限りではない。
【００２４】
次いで、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂに接続されるランド電極１４ａ上の樹脂層１５に、ランド電極１４ａに到達する筒状の孔１５ａを形成する（図３の（ｃ）、図４の（ｃ））。筒状の孔１５ａの形成方法としては、フォトレジスト法を用いて孔１５ａの部分の樹脂のみを剥離する方法、及びレーザ或いはドリルを用いて樹脂層１５に筒状の孔１５ａを形成する方法などがある。
【００２５】
さらに、孔１５ａにランド電極１４ａを電極として電解メッキなどで導電性金属を充填して柱状のカラム１６を形成する（図３の（ｄ）、図４の（ｄ））。これによりランド電極１４ａとカラム１６は導電接合される。カラム１６を形成する導電性金属としては、融点が高く且つ電気抵抗が低い金属が好ましく、本実施形態ではＣｕ（銅）を用いている。尚、カラム１６の形成方法としては、上記のランド電極１４ａを電極して用いた電解メッキ法や無電解メッキ法の他に、筒状孔１５ａの内面を含めた樹脂層１５の表面にスパッタや蒸着によって電極層を形成した後に該電極層を電極として電解メッキ或いは無電解メッキによって孔１５ａの内部にカラムを形成し、不要な部分をエッチング処理によって除去する方法、導電性ペーストを印刷して筒状孔１５ａに充填した後に固化する方法もある。
【００２６】
また、筒状孔１５ａへの金属充填後に、カラム１６の高さを均一にするためにカラム１６の上端を研磨する場合もある。
【００２７】
さらに、カラム１６の露出端面（図３におけるカラム１６の上端面）に接合層となる半田層１７を形成し（図３の（ｅ））、各カラム１６の半田層１７の上に外部端子電極１１ｂが重なるように電子部品１１を載置して、リフロー処理によって電子部品１１の各外部端子電極１１ｂと各カラム１６とを接合する（図３の（ｆ）、図４の（ｅ））。半田層１７に用いる半田として、カラム１６を形成する金属よりも融点が低い半田を用いる。
【００２８】
この後、配線基板１３上に形成した樹脂層１５を化学薬品によって溶解させて除去する（図３の（ｇ））。また、フラックスの洗浄処理が必要な場合はフラックス洗浄を行う。
【００２９】
ここまでの工程によって、電子部品１１の底面１１ａと配線基板１３の部品実装面１３ａとの間には封止樹脂１８を充填するために必要十分な間隙が形成されている。
【００３０】
次いで、電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間の間隙に封止樹脂１８を充填し（図３の（ｈ））、カラム１６と外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとを封止樹脂１８で被覆して各カラム１６間を絶縁すると共に、部品実装面１３ａへの電子部品１１の固定を強化する。
【００３１】
前述した電子部品１１の実装方法によれば、電子部品１１の外部端子電極１１ｂのピッチが狭くなっても、従来のフリップチップ実装方法に比べて封止樹脂１８の充填に必要十分な間隙を容易に形成することができる。また、部品実装面１３ａから電子部品１１の底面１１ａまでの高さも樹脂層１５の厚さによって決まるので、部品実装面１３ａと底面１１ａとの間隔を高精度で設定することができる。
【００３２】
尚、図５に示すような底面１１ａのほぼ全ての領域に外部端子電極１１ｂがマトリクス状に配置された電子部品１１Ｂを配線基板１３に実装するときも上記実装方法を適用して同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００３３】
また、上記の電子部品実装方法はボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）やチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）のような端子に半田ボールを有するパッケージの実装にも適用できることはいうまでもない。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３５】
図６は第２実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２実施形態と第１実施形態の相違点は、第２実施形態では電子部品１１の側にカラム３６を形成してから配線基板１３に実装するようにしたことである。
【００３６】
即ち、配線基板１３に電子部品１１を実装する際に（図６の（ａ））、電子部品１１の底面１１ａにカラム３６の高さに等しい厚さの樹脂層３５を形成する（図６の（ｂ））。次いで、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂ上の樹脂層３５に、外部端子電極１１ｂに到達する筒状の孔３５ａを形成し（図６の（ｃ））、この孔３５ａに外部端子電極１１ｂを電極として無電解メッキによって導電性金属を充填して柱状のカラム３６を形成する（図６の（ｄ））。本実施形態では電子部品１１の劣化や破壊を避けるために無電解メッキ法を用いた。カラム３５の形成方法として、第１実施形態で述べた他の方法を用いることもできる。
【００３７】
また、筒状孔３５ａに金属を充填した後にカラム３６の高さを均一にするために、カラム３６の上端を研磨する場合もある。
【００３８】
次いで、樹脂層３５から露出されているカラム３６の端面に接合層となる半田層１７を形成し（図６の（ｅ））、各カラム３６の半田層１７がランド電極１４ａに重なるように電子部品１１を配線基板１３の部品実装面１３ａに載置して、リフロー処理によってカラム３６とランド電極１４ａとを接合する（図６の（ｆ））。
【００３９】
この後、樹脂層３５を化学薬品によって溶解させて除去する（図６の（ｇ））。また、フラックスの洗浄が必要な場合はフラックス洗浄を行う。
【００４０】
ここまでの工程によって配線基板１３に実装された電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間には封止樹脂１８を充填するために必要十分な間隙が形成されている。
【００４１】
次いで、電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間の間隙に封止樹脂１８を充填し（図６の（ｈ））、カラム３６と外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとを封止樹脂１８で被覆して各カラム３６間を絶縁すると共に部品実装面１３ａへの電子部品１１の固定を強化する。
【００４２】
前述した電子部品の実装方法によれば、第１実施形態と同様に電子部品１１の外部端子電極１１ｂのピッチが狭くなっても、従来のフリップチップ実装方法に比べて封止樹脂１８の充填に必要な間隙を容易に形成することができると共に、部品実装面１３ａから電子部品１１の底面１１ａまでの高さも樹脂層３５の厚さによって決まるので、部品実装面１３ａと底面１１ａとの間隔を高精度に設定することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１及び請求項２に記載の電子部品実装方法によれば、接続部の高さにほぼ等しい間隙を部品実装面と電子部品との間に形成することができる。このため、電子部品実装時にフラックスを用いた場合に前記間隙内のフラックスを容易に洗浄することができると共に、部品実装面と電子部品との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙内の全ての領域に封止樹脂を充填することができ、製品の信頼性を向上させることができる。さらに、前記接続部により前記間隙を形成することによって、短時間でフラックスを完全に除去すると共に封止樹脂の充填を十分に行うことができるため、生産効率の低下や製造コストの増大を抑制することができる。
【００４４】
また、請求項３に記載の電子部品実装構造及び請求項４に記載の電子部品実装体によれば、電子部品実装時において、接続部の高さにほぼ等しい間隙が部品実装面と電子部品との間に形成されるので、フラックスを用いた場合に前記間隙内のフラックスを容易に洗浄することができると共に、部品実装面と電子部品との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙内の全ての領域に封止樹脂を充填することができる。これにより、実装後の製品の信頼性を向上させることができると共に、フラックスの除去と封止樹脂の充填を短時間で行うことができるため、生産効率の低下や製造コストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態における電子部品実装構造を示す側断面図
【図２】 本発明の第１実施形態における電子部品を示す底面図
【図３】 本発明の第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図４】 本発明の第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図５】 本発明に係る他の電子部品を示す底面図
【図６】 本発明の第２実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図７】 従来例の電子部品実装方法を説明する工程図
【符号の説明】
１１…電子部品、１１ａ…底面、１１ｂ…外部端子電極、１３…配線基板、１３ａ…部品実装面、１４ａ…ランド電極、１５…樹脂層、１５ａ…筒状の孔、１６…カラム（接続部）、１７…半田層、１８…封止樹脂、３５…樹脂層、３５ａ…筒状の孔、３６…カラム（接続部）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一の面に外部端子を有する電子部品を外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板に実装し、部品実装面と電子部品との間を樹脂封止する電子部品実装方法及び実装構造及び実装体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器の製造において、一の面に外部端子を有する電子部品を配線基板上に実装するときは、半田バンプを用いたＩＢＭのＣ４やＡｕ（金）バンプを用いた超音波接合などの電子部品実装方法が用いられている。
【０００３】
例えば、特開平５−０５５６３５号公報や特開平５−１０９８２４号公報、特開平９−１８６２００号公報などに開示されるようなフリップチップ実装方法においては、図７に示すように、ＩＣチップなどの電子部品２１の一の面２１ａに形成されている複数の外部端子２１ｂのそれぞれに球状の半田や金等からなるバンプ２２を設けた後に、バンプ２２を下にして配線基板２３の部品実装面２３ａ上に載置する。このとき、部品実装面２３ａに設けられている導体パターン２４のランド電極２４ａにバンプ２２が当接するように電子部品２１が載置され、フラックス等を用いて電子部品２１が仮止めされる。
【０００４】
次いで、電子部品２１が載置された配線基板２３がリフロー炉内で加熱され、バンプ２２が溶融された後に固化される。この後、フラックスの洗浄が行われる。これにより、外部端子２１ｂはバンプ２２を介してランド電極２４ａに導電接続される。
【０００５】
この後、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙２５に封止樹脂２６が充填されて各外部端子２１ｂ間が絶縁されると共に配線基板２３への電子部品２１の固定が強化される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したフリップチップ実装方法では、形状が小型化されると共に外部端子２１ｂの数が増加して外部電極２１ｂ間のピッチが小さくなっている近年の電子部品を実装するときは、バンプ２２の直径が小さくなるので、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙すなわちバンプ２２の高さが微小になってしまう。このため、フラックスを用いた場合にフラックスを洗浄し難くなると共に、部品実装面２３ａと電子部品２１との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙２５内の全ての領域に封止樹脂を充填することができないこともあった。このように、フラックスの洗浄が不十分であったり、封止樹脂の充填が不十分であると製品の信頼性が低下してしまう。
【０００７】
また、フラックスを完全に除去すると共に封止樹脂の充填を十分に行うためにフラックスの洗浄や封止樹脂の充填に時間をかけると、生産効率が低下して製造コストの増大を招くという問題が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、一の面に外部端子を有する電子部品を外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板に実装し、部品実装面と電子部品との間に容易に封止樹脂を充填できる電子部品実装方法及び実装構造及び実装体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために請求項１では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品を該外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、前記部品実装面の少なくとも前記電子部品の実装領域に前記ランド電極を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、前記外部端子に対応して前記ランド電極に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記ランド電極に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、前記接合部を介して前記接続部に前記電子部品の外部端子を接合する工程と、前記外部端子を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む電子部品実装方法を提案する。
【００１０】
該電子部品実装方法によれば、前記基板の部品実装面に前記電子部品を実装するときは、前記部品実装面上の少なくとも前記電子部品の実装領域に所定厚さの接続部形成用樹脂層が形成された後、該接続部形成用樹脂層に筒状の孔が形成される。該筒状の孔は前記電子部品の外部端子に対応する位置に形成される。さらに、前記筒状の孔に導電材料が充填されて前記ランド電極に導電接続された接続部が形成される。また、前記接続部は前記接続部形成用樹脂層の厚さにほぼ等しい高さを有する。次いで、前記接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出し前記接続部の端面に設ける接合部が形成され該接合部を介して前記接続部に電子部品の外部端子が接合された後に、前記接続部形成用樹脂層が除去される。以上の工程により、前記部品実装面と前記電子部品の外部端子形成面との間には前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が形成される。次いで、前記接続部形成用樹脂層が除去された後に前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂で被覆され、各接続部間が絶縁される。このとき、前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が前記部品実装面と前記電子部品との間に形成されているので、前記接続部と前記外部端子への封止樹脂の被覆を容易に行うことができる。
【００１１】
また、請求項２では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品を前記外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、前記電子部品の外部端子が形成されている面に前記外部端子を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、前記各外部端子毎に外部端子に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記外部端子に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、前記接合部を介して前記接続部に前記基板のランド電極を接合する工程と、前記ランド電極を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む電子部品実装方法を提案する。
【００１２】
該電子部品実装方法によれば、前記基板の部品実装面に前記電子部品を実装するときは、前記電子部品の外部端子が形成されている面に接続部形成用の樹脂層が形成された後、該接続部形成用樹脂層に筒状の孔が形成される。該筒状の孔は前記外部端子に対応する位置に形成される。さらに、前記筒状の孔に導電材料が充填されて前記外部端子に導電接続された接続部が形成される。また、前記接続部は前記接続部形成用樹脂層の厚さにほぼ等しい高さを有する。次いで、前記接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出し前記接続部の端面に設ける接合部が形成され該接合部を介して前記接続部に前記基板の部品実装面に形成されているランド電極が接合された後に、前記接続形成用樹脂層が除去される。以上の工程により、前記部品実装面と前記電子部品の外部端子形成面との間には前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が形成される。次いで、前記接続部形成用樹脂層が除去された後に前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂で被覆され、各接続部間が絶縁される。このとき、前記接続部の高さにほぼ等しい間隙が前記部品実装面と前記電子部品との間に形成されているので、前記接続部と前記外部端子への封止樹脂の被覆を容易に行うことができる。
【００１３】
また、請求項３では、一の面に複数の外部端子を有する電子部品が、部品実装面に前記電子部品の外部端子に対応して設けられた複数のランド電極を有する基板に実装され、前記各外部端子が個々に対応するランド電極に導電接続されている電子部品実装構造において、前記外部端子形成面が前記部品実装面と対向するように配置された電子部品と、前記外部端子と前記ランド電極とを導電接続する柱状の接続部と、前記接続部の端面に設けられ、前記接続部よりも融点が低い接合部と、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを覆うように前記部品実装面と前記電子部品との間の空隙に充填された封止樹脂とを含む電子部品実装構造を提案する。
【００１４】
該電子部品実装構造によれば、前記基板の部品実装面に設けられたランド電極と前記電子部品の外部端子との間が端面に前記接続部よりも融点の低い接合部が設けられた前記柱状の接続部によって導電接続される。これにより前記部品実装面と電子部品との間には前記接続部の高さにほぼ対応した厚みの空隙が形成され、該空隙に封止樹脂が充填されて、前記接続部と外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂によって被覆され、各接続部間が絶縁されている。
【００１５】
また、請求項４では、請求項１または請求項２の一方に記載された電子部品実装方法により実装された電子部品実装体を提案する。
【００１６】
該電子部品実装体によれば、前記基板の部品実装面に設けられたランド電極と前記電子部品の外部端子との間が前記柱状の接続部によって導電接続される。これにより前記部品実装面と電子部品との間には前記接続部の高さにほぼ対応した厚みの空隙が形成され、該空隙に封止樹脂が充填されて、前記接続部と外部端子と前記ランド電極と前記接合部とが封止樹脂によって被覆され、各接続部間が絶縁されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態における電子部品の実装状態を示す側断面図、図２は第１実施形態に用いた電子部品の底面図、図３及び図４は第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図である。尚、図面の明瞭化を考慮して、図４においては図１乃至図３に描いた電極数とは異なる電極数で描いてある。
【００１９】
図において、１１は電子部品で、例えば図２に示すようにほぼ正方形の底面１１ａの周縁部に外部端子電極１１ｂが複数設けられている集積回路（ＩＣ）であり、底面１１ａを部品実装面１３ａに対向させて配線基板１３に実装されている。
【００２０】
配線基板１３の部品実装面１３ａには電子部品１１の外部端子電極１１ｂに対向するように複数のランド電極１４ａが形成されている。ランド電極１４ａのそれぞれは図示せぬ印刷配線パターンに接続されている。
【００２１】
また、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとは、導電性を有する所定高さの柱状金属からなるカラム（接続部）１６及び半田１７によって接合されている。さらに、電子部品１１の底面と配線基板１３の部品実装面との間には封止樹脂１８が充填され、外部端子電極１１ｂとカラム１６、ランド電極１４ａが封止樹脂１８によって被覆されている。これにより、各外部端子電極１１ｂ間が絶縁されると共に配線基板１３への電子部品１１の固定が強化されている。
【００２２】
上記構成によれば、配線基板１３へ電子部品１１を実装する際に、部品実装面１３ａと電子部品１１の底面１１ａとの間にはカラム１６の高さにほぼ等しい間隙が形成されるので、カラム１６と外部端子電極１１ｂへの封止樹脂１８の被覆を容易に行うことができる。
【００２３】
即ち、第１の実施形態では図３及び図４に示す工程で配線基板１３へ電子部品１１が実装される。まず、配線基板１３へ電子部品１１を実装する際に（図３の（ａ）、図４の（ａ））、配線基板１３の部品実装面１３ａにカラム１６の高さに等しい厚さの樹脂層１５を形成する（図３の（ｂ）、図４の（ｂ））。このとき、少なくとも電子部品１１を実装するランド電極１４ａが形成されている領域に樹脂層１５を形成する。また、樹脂層１５を形成する樹脂としては、後工程で容易に除去可能な樹脂を用いる。例えば、ケイ皮酸系樹脂、ゴム系（ポリイソプレン、ポリブタジエン系など）樹脂、光重合型樹脂（アクリル系共重合体、エポキシ樹脂など）、ポジ型樹脂（クレゾールノボラック系など）などを用いることができる。また、ケイ皮酸系樹脂を除去するには有機溶剤または塩素系溶剤を用い、ゴム系樹脂を除去するには有機溶剤を用いる。また、光重合型樹脂を除去するにはアルカリ水溶液や塩素系溶剤を用い、ポジ型樹脂を除去するにはアルカリ系溶剤を用いる。しかし、前述した樹脂とその除去有機溶剤の関係は一例であり、一般的にこの限りではない。
【００２４】
次いで、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂに接続されるランド電極１４ａ上の樹脂層１５に、ランド電極１４ａに到達する筒状の孔１５ａを形成する（図３の（ｃ）、図４の（ｃ））。筒状の孔１５ａの形成方法としては、フォトレジスト法を用いて孔１５ａの部分の樹脂のみを剥離する方法、及びレーザ或いはドリルを用いて樹脂層１５に筒状の孔１５ａを形成する方法などがある。
【００２５】
さらに、孔１５ａにランド電極１４ａを電極として電解メッキなどで導電性金属を充填して柱状のカラム１６を形成する（図３の（ｄ）、図４の（ｄ））。これによりランド電極１４ａとカラム１６は導電接合される。カラム１６を形成する導電性金属としては、融点が高く且つ電気抵抗が低い金属が好ましく、本実施形態ではＣｕ（銅）を用いている。尚、カラム１６の形成方法としては、上記のランド電極１４ａを電極して用いた電解メッキ法や無電解メッキ法の他に、筒状孔１５ａの内面を含めた樹脂層１５の表面にスパッタや蒸着によって電極層を形成した後に該電極層を電極として電解メッキ或いは無電解メッキによって孔１５ａの内部にカラムを形成し、不要な部分をエッチング処理によって除去する方法、導電性ペーストを印刷して筒状孔１５ａに充填した後に固化する方法もある。
【００２６】
また、筒状孔１５ａへの金属充填後に、カラム１６の高さを均一にするためにカラム１６の上端を研磨する場合もある。
【００２７】
さらに、カラム１６の露出端面（図３におけるカラム１６の上端面）に接合層となる半田層１７を形成し（図３の（ｅ））、各カラム１６の半田層１７の上に外部端子電極１１ｂが重なるように電子部品１１を載置して、リフロー処理によって電子部品１１の各外部端子電極１１ｂと各カラム１６とを接合する（図３の（ｆ）、図４の（ｅ））。半田層１７に用いる半田として、カラム１６を形成する金属よりも融点が低い半田を用いる。
【００２８】
この後、配線基板１３上に形成した樹脂層１５を化学薬品によって溶解させて除去する（図３の（ｇ））。また、フラックスの洗浄処理が必要な場合はフラックス洗浄を行う。
【００２９】
ここまでの工程によって、電子部品１１の底面１１ａと配線基板１３の部品実装面１３ａとの間には封止樹脂１８を充填するために必要十分な間隙が形成されている。
【００３０】
次いで、電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間の間隙に封止樹脂１８を充填し（図３の（ｈ））、カラム１６と外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとを封止樹脂１８で被覆して各カラム１６間を絶縁すると共に、部品実装面１３ａへの電子部品１１の固定を強化する。
【００３１】
前述した電子部品１１の実装方法によれば、電子部品１１の外部端子電極１１ｂのピッチが狭くなっても、従来のフリップチップ実装方法に比べて封止樹脂１８の充填に必要十分な間隙を容易に形成することができる。また、部品実装面１３ａから電子部品１１の底面１１ａまでの高さも樹脂層１５の厚さによって決まるので、部品実装面１３ａと底面１１ａとの間隔を高精度で設定することができる。
【００３２】
尚、図５に示すような底面１１ａのほぼ全ての領域に外部端子電極１１ｂがマトリクス状に配置された電子部品１１Ｂを配線基板１３に実装するときも上記実装方法を適用して同様の効果を得ることができることはいうまでもない。
【００３３】
また、上記の電子部品実装方法はボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）やチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）のような端子に半田ボールを有するパッケージの実装にも適用できることはいうまでもない。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００３５】
図６は第２実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２実施形態と第１実施形態の相違点は、第２実施形態では電子部品１１の側にカラム３６を形成してから配線基板１３に実装するようにしたことである。
【００３６】
即ち、配線基板１３に電子部品１１を実装する際に（図６の（ａ））、電子部品１１の底面１１ａにカラム３６の高さに等しい厚さの樹脂層３５を形成する（図６の（ｂ））。次いで、電子部品１１の各外部端子電極１１ｂ上の樹脂層３５に、外部端子電極１１ｂに到達する筒状の孔３５ａを形成し（図６の（ｃ））、この孔３５ａに外部端子電極１１ｂを電極として無電解メッキによって導電性金属を充填して柱状のカラム３６を形成する（図６の（ｄ））。本実施形態では電子部品１１の劣化や破壊を避けるために無電解メッキ法を用いた。カラム３５の形成方法として、第１実施形態で述べた他の方法を用いることもできる。
【００３７】
また、筒状孔３５ａに金属を充填した後にカラム３６の高さを均一にするために、カラム３６の上端を研磨する場合もある。
【００３８】
次いで、樹脂層３５から露出されているカラム３６の端面に接合層となる半田層１７を形成し（図６の（ｅ））、各カラム３６の半田層１７がランド電極１４ａに重なるように電子部品１１を配線基板１３の部品実装面１３ａに載置して、リフロー処理によってカラム３６とランド電極１４ａとを接合する（図６の（ｆ））。
【００３９】
この後、樹脂層３５を化学薬品によって溶解させて除去する（図６の（ｇ））。また、フラックスの洗浄が必要な場合はフラックス洗浄を行う。
【００４０】
ここまでの工程によって配線基板１３に実装された電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間には封止樹脂１８を充填するために必要十分な間隙が形成されている。
【００４１】
次いで、電子部品１１の底面１１ａと部品実装面１３ａとの間の間隙に封止樹脂１８を充填し（図６の（ｈ））、カラム３６と外部端子電極１１ｂとランド電極１４ａとを封止樹脂１８で被覆して各カラム３６間を絶縁すると共に部品実装面１３ａへの電子部品１１の固定を強化する。
【００４２】
前述した電子部品の実装方法によれば、第１実施形態と同様に電子部品１１の外部端子電極１１ｂのピッチが狭くなっても、従来のフリップチップ実装方法に比べて封止樹脂１８の充填に必要な間隙を容易に形成することができると共に、部品実装面１３ａから電子部品１１の底面１１ａまでの高さも樹脂層３５の厚さによって決まるので、部品実装面１３ａと底面１１ａとの間隔を高精度に設定することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１及び請求項２に記載の電子部品実装方法によれば、接続部の高さにほぼ等しい間隙を部品実装面と電子部品との間に形成することができる。このため、電子部品実装時にフラックスを用いた場合に前記間隙内のフラックスを容易に洗浄することができると共に、部品実装面と電子部品との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙内の全ての領域に封止樹脂を充填することができ、製品の信頼性を向上させることができる。さらに、前記接続部により前記間隙を形成することによって、短時間でフラックスを完全に除去すると共に封止樹脂の充填を十分に行うことができるため、生産効率の低下や製造コストの増大を抑制することができる。
【００４４】
また、請求項３に記載の電子部品実装構造及び請求項４に記載の電子部品実装体によれば、電子部品実装時において、接続部の高さにほぼ等しい間隙が部品実装面と電子部品との間に形成されるので、フラックスを用いた場合に前記間隙内のフラックスを容易に洗浄することができると共に、部品実装面と電子部品との間の空隙に封止樹脂を充填する際に空隙内の全ての領域に封止樹脂を充填することができる。これにより、実装後の製品の信頼性を向上させることができると共に、フラックスの除去と封止樹脂の充填を短時間で行うことができるため、生産効率の低下や製造コストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態における電子部品実装構造を示す側断面図
【図２】 本発明の第１実施形態における電子部品を示す底面図
【図３】 本発明の第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図４】 本発明の第１実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図５】 本発明に係る他の電子部品を示す底面図
【図６】 本発明の第２実施形態における電子部品実装方法を説明する工程図
【図７】 従来例の電子部品実装方法を説明する工程図
【符号の説明】
１１…電子部品、１１ａ…底面、１１ｂ…外部端子電極、１３…配線基板、１３ａ…部品実装面、１４ａ…ランド電極、１５…樹脂層、１５ａ…筒状の孔、１６…カラム（接続部）、１７…半田層、１８…封止樹脂、３５…樹脂層、３５ａ…筒状の孔、３６…カラム（接続部）。
Claims (4)
- 一の面に複数の外部端子を有する電子部品を該外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、
前記部品実装面の少なくとも前記電子部品の実装領域に前記ランド電極を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、
前記外部端子に対応して前記ランド電極に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、
前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記ランド電極に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、
前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、
前記接合部を介して前記接続部に前記電子部品の外部端子を接合する工程と、
前記外部端子を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、
前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む
ことを特徴とする電子部品実装方法。 - 一の面に複数の外部端子を有する電子部品を前記外部端子形成面が部品実装面に対向するように基板上に搭載し、前記外部端子に対向して前記基板の部品実装面に設けられたランド電極に前記外部端子を導電接続する電子部品実装方法において、
前記電子部品の外部端子が形成されている面に前記外部端子を覆うように所定厚さの接続部形成用樹脂層を形成する工程と、
前記各外部端子毎に外部端子に達する筒状の孔を前記接続部形成用樹脂層に形成する工程と、
前記接続部形成用樹脂層に形成された筒状の孔に前記外部端子に導電接続するように導電材料を充填して柱状の接続部を形成する工程と、
前記接続部を形成した後に、該接続部よりも融点が低く前記樹脂層から露出され前記接続部の端面に設けられる接合部を形成する工程と、
前記接合部を介して前記接続部に前記基板のランド電極を接合する工程と、
前記ランド電極を接合した後に前記接続部形成用樹脂層を除去する工程と、
前記接続部形成用樹脂層を除去した後に、前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを封止用樹脂で被覆する工程とを含む
ことを特徴とする電子部品実装方法。 - 一の面に複数の外部端子を有する電子部品が、部品実装面に前記電子部品の外部端子に対応して設けられた複数のランド電極を有する基板に実装され、前記各外部端子が個々に対応するランド電極に導電接続されている電子部品実装構造において、
前記外部端子形成面が前記部品実装面と対向するように配置された前記電子部品と、
前記外部端子と前記ランド電極とを導電接続する柱状の接続部と、
前記接続部の端面に設けられ、前記接続部よりも融点が低い接合部と、
前記接続部と前記外部端子と前記ランド電極と前記接合部とを覆うように前記部品実装面と前記電子部品との間の空隙に充填された封止樹脂とを含む
ことを特徴とする電子部品実装構造。 - 請求項１または請求項２の一方に記載された電子部品実装方法により実装された
ことを特徴とする電子部品実装体。
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