JP3759686B2 - Chip soldering method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップの実装方法に関し、より詳しくは、発光素子の小型チップを基板上の配線パターンに接続するために使用される半田付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
チップ実装方法には、大きく分けて、チップの電極部とリードフレームやステム上の導体間をワイヤで接続するワイヤボンディング法と、ワイヤを用いずにチップを直接基板上の配線パターンに接続するワイヤレスボンディング法がある。
【0003】
ワイヤボンディング法は、ワイヤ配置のためにチップ上に100μm以上の厚みが必要であるため、デバイスの薄形化に限界がある。また、ワイヤボンディング法では、チップの周囲にワイヤが延びるためのエリアが必要なため、チップとチップとの間隔を2mmよりも小さくできず、デバイスの小型化(面積)にも限界がある。
【0004】
一方、ワイヤレスボンディング法はワイヤボンディング法のこのような欠点を解消するものであり、デバイスの小型化、薄型化を実現する上で有利なチップ実装方法である。ワイヤレスボンディング法の一つに半田付け方法がある。しかしながら、半田付け方法を小型チップに適用する場合、小型チップは半田付けする面積が小さいため、半田付けに特殊な方法を用いなければならない。その一つとして、次の工程を有する方法が知られている。
【0005】
(1) 基板のチップ部品取り付け箇所にクリーム状の半田を塗る。
(2) 半田上にチップ部品を載せる。このとき、この部品は固定しない。
(3) チップ部品を搭載した基板をリフロー炉に投入する。炉内で半田が融解・固化して、チップ部品の半田付けが終了する。
この方法はいわゆるリフロー半田付け方式と呼ばれる方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の半田付け方法は、チップ抵抗のように小型部品の中でもある程度の重さがあるものには有効な方法である。なぜならば、重さのおかげで、チップが半田中に沈むので、チップの電極と基板の配線パターンとが良好に半田接続されるからである。しかしながら、重さの軽いチップ、例えば発光素子の場合には、チップが半田中に沈まず、半田付け後にチップつまり発光素子が浮いてしまい、チップの電極と基板の配線パターンの良好な電気的接続が得られないという問題がある。また、たとえ電気的接続が得られたとしても、発光素子が基板から浮き上った分だけ、デバイスが厚くなってしまい、デバイスの薄型化を十分に図ることができない。
【0007】
ところで、チップがLED(Light Emitting Diode 発光ダイオード)等の発光素子の場合、従来は、発光素子の電極は金(Au)と微量の亜鉛(Zn)との合金あるいはAuと微量のシリコン(Si)との合金からできており、この材料の関係上、半田には錫を含まないもの、たとえば、インジウム(In)と鉛(Pn)からなる半田(InPb)が使用されている。錫によって発光素子の電極の大部分ないし全部が消費されてしまう、つまりとけてしまうからである。しかしながら、インジウムと鉛からなる半田は、錫を含む半田に比べて、酸化しやすいため扱いにくく、それに加えて、高価であるためデバイス製造コストが高くつくといった問題がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、チップをリフロー方式で基板に半田付けする場合に、チップが発光素子等の小型軽量のものであっても半田からのチップの浮きが生じることがなく、また、チップが発光素子の場合に、錫を含む半田を用いて半田付けできるチップの半田付け方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のチップの半田付け方法は、請求項1に記載の如く、発光素子であるチップの両側面に形成された電極を、基板の表面に形成された配線パターンに半田付けするチップの半田付け方法であって、上記配線パターン間から露出した上記基板の表面に上記電極が対向するように、上記チップを上記基板の表面に固定した後、上記電極に半田を供給し、この半田を加熱融解させた後、冷却して再び固化させ、上記電極はAuとZnとNiとを含む合金膜からなり、上記半田は錫を含んでいることを特徴としている。
【0010】
チップを基板に固定しているため、リフロー方式の半田付け工程の間チップは基板に対して移動しない。したがって、チップの浮きも生じない。この結果、チップと基板との間に良好な電気的接続が得られる。
【0011】
上記構成のチップの半田付け方法は、あらゆるタイプのチップに対して適用可能であるが、発光素子等の小型軽量のチップに対して特に有効である。
【0012】
上記チップがLED等の発光素子の場合、発明者が種々行なった電極材料の実験結果、この発光素子の電極を、金(Au)と亜鉛(Zn)とニッケル(Ni)とを含む合金膜から形成することにより、錫を含む半田を使用しても、電極の消費量が僅かで済むことが分かった。したがって、錫を含む半田が使用できる。錫を含む半田は、従来発光素子の半田付け用に使用されていたインジウムと鉛とからなる半田に比べると、扱いやすい上、安価であるので、製造コストの低減を図ることができる。
【0013】
このチップの半田付け方法において、チップの電極への半田の供給は、例えば次のいずれかの方法で行なうことができる。
【0014】
第1の方法は、チップおよび電極を露出させる開口を有する印刷マスクを用いて、チップおよび電極をクリーム状の半田で覆うように、上記チップおよび上記電極に上記半田を塗布する方法である。この方法は基板上に多数並べられたチップを半田付けする場合に有効な方法である。印刷マスクの開口をすべてのチップの位置に合わせて設けておくだけで、一度に全チップに対して半田の塗布ができる。半田塗布量の制御は、印刷マスクの開口径や厚さを変えることにより行なえる。
【0015】
第2の方法は、ディスペンサを用いてクリーム状の半田を供給する方法である。この方法は、印刷マスクを用いる場合のようには多数のチップを一括して半田付けすることはできないが、ディスペンサを用いるため、印刷マスクを用いる場合に比べて、半田の供給量の制御が容易に行なえる。
【0016】
さらに、本発明は、基板に接続するチップとしてLED等の発光素子を特に対象とした半田付け方法を提供する。この半田付け方法は、請求項5に記載の如く、AuとZnとNiとを含む合金膜からなる電極を有する発光素子のチップを基板に固定した後、上記チップの固定された基板を錫を含む半田のディップ槽に浸すことを特徴としている。
【0017】
この半田付け方法はいわゆるディップ法であり、チップが基板に固定されているためにこの方法が可能である。ディップ法を用いると、複数のチップすなわち発光素子の半田付けが単時間でできる。また、発光素子の電極をAuとZnとNiとを含む合金膜から形成しているので、このように錫を含む半田を用いることができる。また、半田は錫を含んでいるので、従来発光素子の半田付け用に使用されていた錫を含まない半田に比べて、扱い易く、また安価なので、デバイス製造コストを低減できる。
【0018】
なお、本発明の上述のいずれの半田付け方法においても、チップの基板への固定は、好ましくは、エポキシ系の接着剤を用いて行なわれる。エポキシ系の接着剤は120℃で1分程度で硬化する。また、260℃の半田溶液に付けても10秒程度は素子を基板に保持できる。したがって、エポキシ系の接着剤の使用は、半田ディプを含めた半田付けのための素子固定に適している。なお、リフロー方式で半田付けを行なう場合は、リフロー時間(加熱時間)は1分程度と長く、その最中にこのエポキシ系の接着剤は軟化することになるが、基板は水平状態に保たれているので、接着剤の軟化によってチップが基板に対して水平方向に著しくずれることはない。
【0019】
上記接着剤は、スクリーンマスクを用いて基板に塗布してもよいし、ディスペンサを用いて、接着剤の量を制御しながら基板に塗布してもよい。スクリーンマスクを使用すると、複数の箇所に一度に接着剤を印刷できるので、この塗布方法は、基板上にチップをマトリクス状に並べたいときなどに有効な方法である。一方、ディスペンサを用いると、接着剤の塗布量の制御が容易にできる。
【0020】
チップが発光素子(LED)からなる場合、このチップを搭載する基板としては、たとえば、チップ形LEDの基板あるいはドットマトリクスユニットの基板あるいは数字表示の基板が挙げられる。チップ型LEDの基板にチップをこの方法で実装すると、チップ部分にワイヤが不要のため、薄型のチップ型LEDが実現する。また、ドットマトリクスユニットの基板を使用した場合には、ドットマトリクスのLED部分にワイヤが不要のため、ドットマトリクスの高精細化(チップのピッチが1.5mm以下)を図ることができる。また、数字表示の基板を使用した場合には、チップ部分にワイヤが不要のため、数字表示の薄型化が可能である。
【0021】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係るチップの半田付け方法を示す工程図である。以下、図1を用いてこのチップの半田付け方法を説明する。
【0022】
まず、半田付けでコンタクトをとるチップ1、チップを実装するためのプリント基板3、そして熱硬化性の接着剤5を用意する。本実施の形態においては、チップ1として発光素子の一例である発光ダイオード(LED)を使用する。このLEDの両側にはAuZnとNiとの合金膜からなる電極11が形成されている。基板3にはAuからなる配線パターン7が形成されている。基板3としては、チップ型LED用の基板、ドットマトリクスユニット用基板、数字表示基板等が用いられる。図1ではチップ1は簡単のために1個のみしか示していないが、基板の種類に応じて必要な数を準備する。また、接着剤としては、短時間(10秒程度)であればリフロー温度に耐えることができることから、エポキシ系の接着剤が好ましく、例えば、東亜合成製NE8800Kが使用可能である。エポキシ系の接着剤は、120℃の温度で1分程度加熱すれば、硬化する。
【0023】
以上の材料を用意した後、図1(a)に示すように、チップ1を基板上に固定する。この固定は次のようにして行なう。まず、基板3の配線パターン7と配線パターン7との間のチップ実装位置に接着剤5を塗布する。塗布方法としては、多数のチップを例えばマトリクス状に並べたい場合には、時間の短縮を図るためにスクリーンマスクを用いて一度に複数箇所に塗布する方法をとるのがよいし、接着剤の塗布量を制御しながら塗布したい場合には、ディスペンサを用いた方法をとるのが、制御が簡単に行なえてよい。目的に応じて適当な塗布方法を選択すればよい。こうして接着剤5を基板3に塗布した後、接着剤5の上にチップ1を載せる。このとき、チップつまりLED1はPN接合面が基板3に対して垂直になるように横向きに載置される。続いて、オーブンにて接着剤5を熱硬化させる。硬化条件は150℃で5分とした。接着剤の熱硬化により、チップ1は基板上にしっかりと固定される。
【0024】
次に、チップ両端の電極11と基板の配線パターン7とを錫を含む半田で接続する、つまり半田付けを行なう。ここでは、クリーム状の半田Sを用いた半田リフローによる接続方法を説明する。ここで使用する半田Sは錫と鉛とからなる半田である。
【0025】
まず、図1(b)に示すように、チップの実装位置に対応する位置に開口部を有する印刷マスクつまり半田印刷用のメタルマスク9を基板3上に載せる。この際、メタルマスク9の厚みはチップ1の厚みよりも厚くしておく。そして、図1(c),(d)に示すように、スキージ13を用いてメタルマスク9の開口部内に半田Sを印刷する。この結果、半田Sはチップ全体1を覆った状態で塗布される。このメタルマスクを用いて塗布する方法の場合、塗布量の制御は、メタルマスクの穴径つまり開口部の寸法やメタルマスクの厚みを変えることにより可能である。
【0026】
次に、図1(e)に示すように、メタルマスク9を基板から除去する。そして、クリーム状の半田Sの塗布が完了したチップ搭載基板を図示しない半田リフロー炉に通し、半田Sを加熱して融解した後、冷却して固化し、図1(f)に示す半田接続構造を得る。このときの加熱温度(リフロー温度)は、半田の融点によって異なるが、この実施の形態では融点が240℃の半田を用い、リフロー炉における加熱温度を256℃とした。また、加熱時間は1分のオーダとした。このリフロー工程において、半田Sの融解の際に対流が発生しても、チップ1は基板に接着剤5によって固定されているため、従来の方法では起こり得るチップの軽さに起因する浮きの問題は回避される。したがって、薄型のSMD(Surface Mounting Device 表面実装デバイス)タイプのLEDが得られる。なお、接着剤5は加熱時間が10秒程度を超えると軟化するが、基板は水平に保持されているので、チップの保持能力に関しては実質的に問題はない。また、半田Sは錫を含んでいるが、電極11は、その材料がAuとZnとNiとを含む合金であるため、半田の錫によって殆どとけることはない。
【0027】
ここで重要なのは、もし、出来上がるデバイスがチップ型部品であり、このチップ型部品がユーザ側でさらに別の基板に半田付けされる場合には、上記半田Sは、ユーザ側で使用される半田のリフロー温度よりも高い融点を有する必要があることである。これは、もし、半田Sの融点がユーザ側のリフロー温度よりも低ければ、ユーザ側での半田リフロー工程中に半田Sが溶けてしまい、チップ1の電気的接続がオープンとなる可能性があるからである。
【0028】
次に、発光ダイオード1の電極11の形成方法について図4を用いて説明する。図4は電極断面図である。まず、半導体ウエハ上にAuZn膜とNi膜とAuZn膜を順次形成し、積層体11’を得る。その後、この積層体11’を熱処理することにより、AuZnとNiとの1層の合金膜からなる電極11を得る。
【0029】
発明者が熱処理前の電極11’と熱処理後の電極11とを用いて、SnPbを用いた半田付け実験を行なったところ、熱処理前の電極構造では、電極の消費量が多かったが、熱処理後の電極構造では、電極の消費量は僅かであった。なお、Ni膜の下側のAuZn膜を、金とベリリウム(Be)との合金(AuBe)膜あるいは金とシリコン(Si)との合金(AuSi)膜に替えても、同様の結果が得られた。
【0030】
以上、チップ1としてLEDを用いた場合について説明したが、この実施の形態は、いかなる種類のチップにも適用できることは明らかであろう。また、半田Sとして、錫を含んだものを使用したが、半田の材料は、チップの電極や配線パターンの材料を考慮して適当なものを選択すればよい。また、電極11の構造は発光素子以外のチップにも必要に応じて適用できる。
【0031】
(第2の実施の形態)
図2は本発明の第2の実施の形態に係るチップ実装方法を示す工程図である。この実施の形態は、第1の実施の形態が印刷用のメタルマスクを用いて半田を塗布するのに対して、ディスペンサを用いて半田を塗布する点において、第1の実施形態と異なる。つまり、半田の塗布方法のみが第1の実施形態と異なる。他の点では、第1の実施の形態と同じである。
【0032】
まず、LEDのチップ1を図2(a)に示すように接着剤5により基板3上に固定する。図2(a)に示す工程は、図1(a)に示す工程と同じであり、詳しい説明は省略する。
【0033】
続いて、図2(b)〜(d)に示すように、ディスペンサ15を用いてチップの各側の電極11と基板3の配線パターン7との間にクリーム状の半田Sを塗布する。このようにディスペンサ15を用いると、塗布量の制御を簡単に行なうことができる。
【0034】
次に、チップ1の両側にクリーム状の半田Sが塗布された基板3を図示しない半田リフロー炉に通し、半田Sを加熱して融解した後、冷却して固化し、図2(e)に示す半田接続構造を得る。
【0035】
この第2の実施の形態においても、第1の実施の形態の場合と同様、チップ1として発光素子以外のいかなるものを使用できる。また、半田Sとして、錫を含んだものを使用したが、半田材料は、チップの電極や配線パターンの材料を考慮して適当なものを選択すればよい。
(第3の実施の形態)
図3は本発明の第3の実施の形態に係る発光素子のための半田付け方法を示す工程図である。この実施の形態は、第1および第2の実施の形態がクリーム状の半田を塗布し、これを融解,固化したのに対して、液状の半田に浸して半田付けする点において第1および第2の実施の形態と異なる。他の点では、チップ1の電極11の材料、配線パターン7の材料、半田Sの材料を含めて、第1および第2の実施の形態と同じである。
【0036】
まず、発光素子としてのLEDのチップ1を図3(a)に示すようにエポキシ系の接着剤5により基板3上に固定する。図3(a)に示す工程は、図1(a)に示す工程と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【0037】
次に、チップ1が基板3に固定されてなるチップ・基板アセンブリを、例えば260℃に加熱されて液状になった半田Sをいれた半田ディップ槽17の中に漬けて、チップ1の半田付けを行なう。このとき、チップ1を基板3に固定しているエポキシ系の接着剤5は、260℃の半田溶液に浸けられても10秒程度チップ1を保持できるので、半田付けの間にチップ1が基板3に対して位置ずれする惧れはない。また、半田Sは錫を含んでいるが、電極11は、その材料がAuとZnとNiとを含む合金であるため、半田の錫によってとけることはない。ディッピング(浸漬)による半田付けの結果、図3(c)に示す半田接続構造が得られる。
【0038】
このディップ方式による半田付けは工程数が非常に少なくて済み、簡単にかつ単時間で半田付けが行なえるという利点がある。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のチップの半田付け方法は、請求項1に記載の如く、チップを基板に固定した後、チップの電極に半田を供給し、この半田を加熱融解させた後、冷却して再び固化するものである。つまり、チップを基板に固定した状態でリフロー方式による半田付けを行なうものである。したがって、半田付け工程の間チップは基板に対して移動せず、したがって、チップが小型軽量であっても、チップの浮きも生じないので、チップと基板との間に良好な電気的接続を得ることができる。
【0040】
さらに、本発明による別の半田付け方法によれば、請求項5に記載の如く、AuとZnとNiとを含む合金膜からなる電極を有する発光素子のチップを基板に固定した後、上記チップの固定された基板を錫を含む半田のディップ槽に浸すので、複数のチップすなわち発光素子の半田付けが単時間でできる上、半田が錫を含んでいるので、従来発光素子の半田付け用に使用されていた錫を含まない半田に比べて、扱い易く、また安価なので、デバイス製造コストを低減できる。
【0041】
本発明を用いると、LEDランプの主流となりつつあるSMDタイプのLEDの薄型化を簡単、安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るチップの半田付け方法を示す工程図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係るチップの半田付け方法を示す工程図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係るチップの半田付け方法を示す工程図である。
【図4】 本発明の上記各実施の形態において使用されるチップの電極の形成方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
1…チップ、3…基板、5…接着剤、7…配線パターン、9…印刷マスク、11…電極、15…ディスペンサ、17…半田ディップ槽、S…半田。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chip mounting method, and more particularly to a soldering method used for connecting a small chip of a light emitting element to a wiring pattern on a substrate.
[0002]
[Prior art]
The chip mounting method can be broadly divided into a wire bonding method in which the electrodes on the chip and conductors on the lead frame and the stem are connected by wires, and wireless in which the chip is directly connected to the wiring pattern on the substrate without using wires. There is a bonding method.
[0003]
The wire bonding method requires a thickness of 100 μm or more on the chip for wire arrangement, and thus there is a limit to thinning the device. In addition, since the wire bonding method requires an area for the wire to extend around the chip, the distance between the chips cannot be made smaller than 2 mm, and there is a limit to the miniaturization (area) of the device.
[0004]
On the other hand, the wireless bonding method solves such drawbacks of the wire bonding method, and is an advantageous chip mounting method for realizing miniaturization and thinning of the device. One of the wireless bonding methods is a soldering method. However, when the soldering method is applied to a small chip, since the small chip has a small area to be soldered, a special method must be used for soldering. As one of them, a method having the following steps is known.
[0005]
(1) Apply cream-like solder to the chip component mounting location on the board.
(2) Place the chip component on the solder. At this time, this part is not fixed.
(3) The substrate on which the chip parts are mounted is put into a reflow furnace. Solder melts and solidifies in the furnace, and the soldering of the chip parts is completed.
This method is a so-called reflow soldering method.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional soldering method is an effective method for a small part having a certain weight, such as a chip resistor. This is because the chip sinks into the solder due to the weight, and the electrode of the chip and the wiring pattern of the substrate are well soldered. However, in the case of a light-weight chip, for example, a light-emitting element, the chip does not sink into the solder, and the chip, that is, the light-emitting element floats after soldering, and a good electrical connection between the chip electrode and the wiring pattern of the substrate There is a problem that cannot be obtained. In addition, even if electrical connection is obtained, the device becomes thick as much as the light emitting element is lifted from the substrate, and the device cannot be sufficiently thinned.
[0007]
By the way, when the chip is a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), conventionally, the electrode of the light emitting element is an alloy of gold (Au) and a small amount of zinc (Zn) or Au and a small amount of silicon (Si). In view of this material, solder that does not contain tin, for example, solder (InPb) made of indium (In) and lead (Pn) is used. This is because most or all of the electrodes of the light emitting element are consumed by the tin, that is, they are dissolved. However, solder made of indium and lead is more difficult to handle because it is more easily oxidized than solder containing tin, and in addition, there is a problem that the device manufacturing cost is high because it is expensive.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent the chip from being lifted from the solder when the chip is soldered to the substrate by the reflow method, even if the chip is a small and light chip such as a light emitting element. It is an object of the present invention to provide a soldering method for a chip that can be soldered using a solder containing tin in the case of a light emitting element.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a chip soldering method according to the present invention includes a wiring pattern in which electrodes formed on both sides of a chip which is a light emitting element are formed on the surface of a substrate. A method of soldering a chip to be soldered to the substrate, wherein the chip is fixed to the surface of the substrate so that the electrode faces the surface of the substrate exposed between the wiring patterns, and then the solder is applied to the electrode. supplied, after heated and melted the solder, cooled to solidify again, the electrode is an alloy film comprising Au and Zn and Ni, the solder is characterized by Rukoto contain tin.
[0010]
Since the chip is fixed to the substrate, the chip does not move relative to the substrate during the reflow soldering process. Therefore, the chip does not float. As a result, a good electrical connection can be obtained between the chip and the substrate.
[0011]
The chip soldering method of the above configuration can be applied to all types of chips, but is particularly effective for small and light chips such as light emitting elements.
[0012]
When the chip is a light-emitting element such as an LED, the results of experiments on electrode materials conducted by the inventors have shown that the electrode of the light-emitting element is made of an alloy film containing gold (Au), zinc (Zn), and nickel (Ni). It has been found that the amount of electrode consumed is small even when solder containing tin is used. Therefore, solder containing tin can be used. A solder containing tin is easier to handle and less expensive than a solder made of indium and lead, which has been used for soldering of a light emitting element in the past, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0013]
In this chip soldering method, the solder can be supplied to the electrode of the chip, for example, by any of the following methods.
[0014]
The first method is a method of applying the solder to the chip and the electrode so as to cover the chip and the electrode with cream-like solder using a printing mask having an opening exposing the chip and the electrode. This method is effective when soldering a large number of chips arranged on a substrate. Solder can be applied to all the chips at once by simply providing the openings of the printing mask in alignment with the positions of all the chips. The solder application amount can be controlled by changing the opening diameter and thickness of the printing mask.
[0015]
The second method is a method of supplying cream solder using a dispenser. Although this method cannot solder a large number of chips at once as in the case of using a printing mask, since it uses a dispenser, it is easier to control the amount of solder supplied than in the case of using a printing mask. It can be done.
[0016]
Furthermore, the present invention provides a soldering method that specifically targets a light emitting element such as an LED as a chip connected to a substrate. In this soldering method, as described in
[0017]
This soldering method is a so-called dip method, and this method is possible because the chip is fixed to the substrate. When the dip method is used, a plurality of chips, that is, light emitting elements can be soldered in a single time. Further, since the electrode of the light emitting element is formed of an alloy film containing Au, Zn, and Ni, solder containing tin can be used in this way. In addition, since the solder contains tin, it is easier to handle and less expensive than the solder not containing tin, which has been used for soldering the light emitting element in the past, so that the device manufacturing cost can be reduced.
[0018]
In any of the above-described soldering methods of the present invention, the chip is preferably fixed to the substrate using an epoxy adhesive. Epoxy adhesives cure at 120 ° C. in about 1 minute. Moreover, even if it is attached to a 260 ° C. solder solution, the element can be held on the substrate for about 10 seconds. Therefore, use of an epoxy adhesive is suitable for fixing elements for soldering including solder dip. When soldering by the reflow method, the reflow time (heating time) is as long as about 1 minute, and during this time the epoxy adhesive softens, but the substrate is kept horizontal. Therefore, the softening of the adhesive does not significantly shift the chip in the horizontal direction with respect to the substrate.
[0019]
The adhesive may be applied to the substrate using a screen mask, or may be applied to the substrate using a dispenser while controlling the amount of the adhesive. When a screen mask is used, an adhesive can be printed at a plurality of locations at once, so this coating method is effective when it is desired to arrange chips in a matrix on a substrate. On the other hand, when a dispenser is used, the amount of adhesive applied can be easily controlled.
[0020]
When the chip is formed of a light emitting element (LED), examples of the substrate on which the chip is mounted include a chip-shaped LED substrate, a dot matrix unit substrate, and a numerical display substrate. When a chip is mounted on a chip-type LED substrate by this method, a thin chip-type LED is realized because no wire is required in the chip portion. In addition, when a dot matrix unit substrate is used, since no wires are required for the LED portion of the dot matrix, the dot matrix can be made highly precise (chip pitch is 1.5 mm or less). In addition, when a numerical display substrate is used, since a wire is not necessary for the chip portion, the numerical display can be made thin.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a process diagram showing a chip soldering method according to a first embodiment of the present invention. The chip soldering method will be described below with reference to FIG.
[0022]
First, a chip 1 to be contacted by soldering, a printed board 3 for mounting the chip, and a
[0023]
After preparing the above materials, the chip 1 is fixed on a substrate as shown in FIG. This fixing is performed as follows. First, the adhesive 5 is applied to the chip mounting position between the
[0024]
Next, the
[0025]
First, as shown in FIG. 1B, a printing mask having an opening at a position corresponding to a chip mounting position, that is, a
[0026]
Next, as shown in FIG. 1E, the
[0027]
What is important here is that if the resulting device is a chip-type component, and this chip-type component is soldered to another board on the user side, the solder S is the solder used on the user side. It is necessary to have a melting point higher than the reflow temperature. This is because if the melting point of the solder S is lower than the reflow temperature on the user side, the solder S is melted during the solder reflow process on the user side, and the electrical connection of the chip 1 may be opened. Because.
[0028]
Next, a method for forming the
[0029]
When the inventor conducted a soldering experiment using SnPb using the
[0030]
The case where an LED is used as the chip 1 has been described above, but it will be apparent that this embodiment can be applied to any type of chip. Moreover, although the thing containing tin was used as the solder S, what is necessary is just to select an appropriate thing considering the material of the electrode of a chip | tip, and a wiring pattern as the material of solder. Further, the structure of the
[0031]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a process diagram showing a chip mounting method according to the second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment in that solder is applied using a dispenser, whereas the first embodiment applies solder using a printing metal mask. That is, only the solder application method is different from the first embodiment. The other points are the same as those of the first embodiment.
[0032]
First, the LED chip 1 is fixed on the substrate 3 with an adhesive 5 as shown in FIG. The process shown in FIG. 2A is the same as the process shown in FIG.
[0033]
Subsequently, as shown in FIGS. 2B to 2D, cream-like solder S is applied between the
[0034]
Next, the substrate 3 coated with cream-like solder S on both sides of the chip 1 is passed through a solder reflow furnace (not shown), the solder S is heated and melted, and then cooled and solidified, as shown in FIG. The solder connection structure shown is obtained.
[0035]
Also in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, any chip other than the light emitting element can be used as the chip 1. Moreover, although the thing containing tin was used as the solder S, what is necessary is just to select a suitable solder material considering the material of the electrode of a chip | tip and a wiring pattern.
(Third embodiment)
FIG. 3 is a process diagram showing a soldering method for a light emitting device according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first and second embodiments in that cream-like solder is applied and melted and solidified, whereas the first and second embodiments are immersed in liquid solder and soldered. This is different from the second embodiment. In other respects, the material of the
[0036]
First, an LED chip 1 as a light emitting element is fixed on a substrate 3 with an
[0037]
Next, the chip / substrate assembly in which the chip 1 is fixed to the substrate 3 is immersed in a
[0038]
The soldering by this dip method has the advantage that the number of processes is very small and the soldering can be performed easily and in a single time.
[0039]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the chip soldering method according to the present invention is as described in claim 1, after the chip is fixed to the substrate, the solder is supplied to the electrode of the chip, and the solder is heated and melted. Then, it cools and solidifies again. That is, reflow soldering is performed with the chip fixed to the substrate. Therefore, the chip does not move with respect to the substrate during the soldering process, and therefore, even if the chip is small and light, the chip does not float, thus obtaining a good electrical connection between the chip and the substrate. be able to.
[0040]
Furthermore, according to another soldering method of the present invention, the chip of the light emitting device having an electrode made of an alloy film containing Au, Zn, and Ni is fixed to the substrate, and then the chip is mounted. Since the fixed substrate is immersed in a dip bath of solder containing tin, a plurality of chips, that is, light emitting elements can be soldered in a single time, and since the solder contains tin, conventional soldering of light emitting elements is possible. Compared to the tin-free solder that has been used, it is easy to handle and inexpensive, so the device manufacturing cost can be reduced.
[0041]
By using the present invention, it is possible to easily and inexpensively reduce the thickness of an SMD type LED that is becoming the mainstream of LED lamps.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a chip soldering method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram showing a chip soldering method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a process diagram showing a chip soldering method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for forming an electrode of a chip used in each of the embodiments of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chip, 3 ... Board | substrate, 5 ... Adhesive, 7 ... Wiring pattern, 9 ... Print mask, 11 ... Electrode, 15 ... Dispenser, 17 ... Solder dip tank, S ... Solder.
Claims (6)
上記配線パターン間から露出した上記基板の表面に上記電極が対向するように、上記チップを上記基板の表面に固定した後、上記電極に半田を供給し、この半田を加熱融解させた後、冷却して再び固化させ、
上記電極はAuとZnとNiとを含む合金膜からなり、上記半田は錫を含んでいることを特徴とするチップの半田付け方法。A chip soldering method for soldering electrodes formed on both sides of a chip as a light emitting element to a wiring pattern formed on a surface of a substrate,
After fixing the chip to the surface of the substrate so that the electrode faces the surface of the substrate exposed from between the wiring patterns, solder is supplied to the electrode, the solder is heated and melted, and then cooled. Solidify again ,
The electrode is made of an alloy film containing Au and Zn and Ni, soldering method of the chip the solder, characterized in Rukoto contain tin.
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