JP5579996B2 - Solder joining method - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ接合方法およびはんだ接合構造体に関し、さらに詳しくはＢＧＡ型パッケージ部品等の電子部品を電子回路基板上にはんだ接合する方法、およびそれによるはんだ接合構造体に関するものである。 The present invention relates to a solder joint method and a solder joint structure, and more particularly, to a method for solder joining an electronic component such as a BGA type package component on an electronic circuit board, and a solder joint structure using the method.
電子部品を電子回路基板上に搭載し、接続する方法として、はんだ接合が広く用いられている。これまではんだ接合部の信頼性を高めるためや、基板上にフラックス残渣を残さないようにするために、電子部品として電極にはんだバンプが備わったＢＧＡ型パッケージ部品を用い、この電子部品と電子回路基板との間にフラックス成分を有する熱硬化性樹脂を供給し、リフロー加熱させることで、はんだ接合と樹脂の硬化とを同時に行うという方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Solder bonding is widely used as a method for mounting and connecting electronic components on an electronic circuit board. In order to increase the reliability of solder joints and not leave flux residue on the substrate, BGA type package parts with electrodes with solder bumps have been used as electronic parts. A method is known in which soldering and resin curing are simultaneously performed by supplying a thermosetting resin having a flux component between the substrate and reflow heating (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような接合方法では、リフロー加熱時に、熱硬化性樹脂の熱だれ（加熱時に軟化し流動性を示す現象）によって、樹脂がはんだバンプと電子回路基板の電極との間に入り込みやすいことが明らかとなった。このような現象が生じると、はんだ接合部の接合性が安定せず、接続不良となる。 However, in such a joining method, during reflow heating, the resin tends to enter between the solder bumps and the electrodes of the electronic circuit board due to the heat dripping of the thermosetting resin (a phenomenon that softens and exhibits fluidity during heating). Became clear. When such a phenomenon occurs, the bondability of the solder joint is not stable, resulting in poor connection.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、はんだ接合性が安定であり、かつ接合部の高い信頼性を確保することができるはんだ接合方法と、それによるはんだ接合構造体とを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a solder joint method capable of ensuring stable solder joint and ensuring high reliability of the joint portion, and a solder joint structure using the solder joint structure. The purpose is to do.
本発明の電子部品のはんだ接合方法は、
突起電極を有する電子部品とを電子回路基板とはんだで接合する方法であって、
電子回路基板の電極部に、導電性フィラー、フラックス、第１の熱硬化性樹脂、およびこの第１の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含む導電性ペーストを供給する工程と、
電子部品に、第１の熱硬化性樹脂より粘度が低い第２の熱硬化性樹脂、およびこの第２の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含む絶縁性樹脂ペーストを供給する工程と、
電子部品を電子回路基板上に搭載する工程と、
加熱によって、突起電極の一部のみを溶かすと共に導電性フィラーを溶融させ、且つ、第１および第２の熱硬化性樹脂を硬化させる工程
とを有し、前記電子部品の突起電極および前記導電性フィラーが、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、ＺｎおよびＣｕからなる群から選ばれる２種以上の元素との組合せからなる組成を有する半田材料からなり、
第１および第２の熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、第１の熱硬化性樹脂を突起電極の周囲にて硬化させ、更に第２の熱硬化性樹脂を第１の熱硬化性樹脂の周囲にて硬化させる。
The method for soldering electronic components according to the present invention includes:
A method of joining an electronic component having a protruding electrode to an electronic circuit board with solder,
Supplying a conductive paste containing a conductive filler, a flux, a first thermosetting resin, and a curing agent for curing the first thermosetting resin to the electrode portion of the electronic circuit board;
Supplying an electronic component with an insulating resin paste containing a second thermosetting resin having a viscosity lower than that of the first thermosetting resin and a curing agent for curing the second thermosetting resin;
Mounting electronic components on an electronic circuit board;
A step of melting only a part of the protruding electrode by heating, melting the conductive filler, and curing the first and second thermosetting resins, and the protruding electrode of the electronic component and the conductive property fillers, Ri Do a solder material having a Sn, Bi, an in, Ag, a composition comprising a combination of two or more elements selected from the group consisting of Zn and Cu,
In the step of curing the first and second thermosetting resins, the first thermosetting resin is cured around the protruding electrodes, and further the second thermosetting resin is made of the first thermosetting resin. Ru was cured by the surrounding.
また、上述の方法において、フラックスは主成分が有機酸またはロジンであり、その導電性ペーストにおける含有比率が１〜１５質量％の範囲内であることが好ましい。 Moreover, in the above-mentioned method, it is preferable that the main component of the flux is an organic acid or rosin, and the content ratio in the conductive paste is in the range of 1 to 15% by mass.
さらにまた、上述の方法において、第１の熱硬化性樹脂はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であり、その導電性ペーストにおける含有比率が５〜５０質量％の範囲内であることが好ましい。 Furthermore, in the above-described method, the first thermosetting resin is a bisphenol F-type epoxy resin, and the content ratio in the conductive paste is preferably in the range of 5 to 50% by mass.
上述の方法において、導電性ペーストにおける、アルコール、エーテル、ケトン、アセタールまたはエステル化合物の含有比率が２質量％以下であることが好ましい。 In the above-described method, the content ratio of alcohol, ether, ketone, acetal or ester compound in the conductive paste is preferably 2% by mass or less.
上述の方法において、第２の熱硬化性樹脂はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であることが好ましい。 In the above-described method, the second thermosetting resin is preferably a bisphenol F type epoxy resin.
上述の方法において、絶縁性樹脂ペーストのフラックス含有比率が２０質量％以下であることが好ましい。 In the above-mentioned method, it is preferable that the flux content ratio of the insulating resin paste is 20% by mass or less.
本発明の方法によれば、導電性ペーストを電子回路基板の電極部に供給することで、導電性ペーストのタック力によってＢＧＡ型パッケージ部品などの電子部品が基板上に固定される。このため、加熱時に、絶縁性樹脂ペーストの熱だれによる電子部品の位置ずれや電子部品の電極と基板の電極部との間への絶縁性樹脂ペーストの入り込みが発生せず、優れたはんだ接合性が得られる。 According to the method of the present invention, by supplying the conductive paste to the electrode portion of the electronic circuit board, an electronic component such as a BGA type package component is fixed on the substrate by the tack force of the conductive paste. For this reason, during heating, the position of the electronic component due to thermal dripping of the insulating resin paste and the penetration of the insulating resin paste between the electrode of the electronic component and the electrode part of the substrate do not occur, and excellent solderability Is obtained.
さらに、導電性ペーストに関しては、熱硬化性樹脂中に、フラックス成分などの粉体成分を分散させることで、アルコール、エーテル、ケトン、アセタール、またはエステル化合物などの溶剤の配合比率を導電性ペーストに対して、２質量％以下に抑えることができる。このように溶剤の配合量を低減することによって、溶剤の気化による樹脂中のボイド発生が少なくなり、信頼性の高い接合部を備えたはんだ接合構造体を得ることができる。 Furthermore, for conductive pastes, the powder components such as flux components are dispersed in the thermosetting resin, so that the blending ratio of the solvent such as alcohol, ether, ketone, acetal, or ester compound is changed to the conductive paste. On the other hand, it can be suppressed to 2% by mass or less. Thus, by reducing the compounding amount of the solvent, generation of voids in the resin due to the evaporation of the solvent is reduced, and a solder joint structure having a highly reliable joint can be obtained.
また、本発明によるはんだ接合構造体においては、はんだ接合部がそれを囲むよう硬化樹脂で覆われた構造とすることによって、衝撃が加えられたときにそれによる応力が緩和される。このため、接合部の耐衝撃特性が向上し、接合部が外部から加えられる衝撃によって損傷を受けるというおそれが軽減される。 In the solder joint structure according to the present invention, the solder joint is covered with a hardened resin so as to surround the joint, so that the stress caused by the impact is alleviated. For this reason, the impact resistance characteristics of the joint portion are improved, and the possibility that the joint portion is damaged by an externally applied impact is reduced.
さらに、はんだ接合部の電子回路基板電極側が硬化樹脂でフィレット状に覆われ、さらにそれとは別種の硬化樹脂で覆われた構造とすることによって、衝撃が加えられたときには、一方の硬化樹脂に亀裂が生じても他方の硬化樹脂がそのブロック体として働くため、１種の樹脂のみで接合部の周囲を覆う場合に比べて、より高い耐衝撃特性を得ることができる。 Furthermore, the structure where the electronic circuit board electrode side of the solder joint is covered with a hardened resin in a fillet shape, and further covered with another type of hardened resin, when an impact is applied, one hardened resin cracks. Even if this occurs, the other cured resin acts as the block body, so that higher impact resistance can be obtained compared to the case where the periphery of the joint is covered with only one kind of resin.
また、絶縁性樹脂ペーストを電子部品側に供給することによって、導電性ペーストが供給されている電子回路基板上に供給する場合に比べて、導電性ペーストおよび絶縁性樹脂ペーストに含まれている熱硬化性樹脂が硬化した後のはんだボール残り量をいちじるしく減少させることができる。 In addition, by supplying the insulating resin paste to the electronic component side, the heat contained in the conductive paste and the insulating resin paste is compared with the case where the conductive paste is supplied onto the electronic circuit board. The remaining amount of solder balls after the curable resin is cured can be remarkably reduced.
絶縁性樹脂ペーストを電子回路基板上に供給した場合には、絶縁性樹脂ペーストを供給する際には、それによって導電性ペーストが押し流され、さらに供給後においては、樹脂だれにより導電性ペーストが押し流されてそれに含まれている導電性フィラーが絶縁性樹脂ペーストに取り込まれる。このため、加熱後に、多量のはんだボールが残存してしまう。 When the insulating resin paste is supplied onto the electronic circuit board, when the insulating resin paste is supplied, the conductive paste is washed away, and after the supply, the conductive paste is washed away by the resin dripping. The conductive filler contained therein is taken into the insulating resin paste. For this reason, a large amount of solder balls remain after heating.
これに対して、絶縁性樹脂ペーストを電子部品側に供給した後、導電性ペーストが供給されている電子回路基板上に電子部品を搭載する本発明の方法によれば、搭載後には絶縁性樹脂ペーストが電子回路基板と電子部品とに働く表面張力によってその位置が保持される。このため、上述のように導電性ペーストを押し流すという現象の発生が抑制され、リフロー加熱後のはんだボール残りが少なくなると考えられる。 In contrast, according to the method of the present invention in which the electronic component is mounted on the electronic circuit board to which the conductive paste is supplied after the insulating resin paste is supplied to the electronic component side, the insulating resin is mounted after the mounting. The position of the paste is maintained by the surface tension acting on the electronic circuit board and the electronic component. For this reason, it is considered that the phenomenon that the conductive paste is swept away is suppressed as described above, and the solder ball remaining after the reflow heating is reduced.
以下本発明の実施の形態として、電子部品としてＢＧＡ型パッケージ部品を使用し、それを電子回路基板上に実装する方法と、それによるはんだ接合構造体について説明する。 Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a method of using a BGA type package component as an electronic component and mounting it on an electronic circuit board, and a solder joint structure using the same will be described.
図１に示すように、電子回路基板１における配線パターンの電極部２上にスクリーン印刷法を用いて導電性ペーストを供給し、所定の厚さの導電性ペースト層３を形成する。導電性ペーストの供給方法としては、スクリーン印刷法に限られるものでなく、ディップ法なども使用することができる。
As shown in FIG. 1, a conductive paste is supplied onto the
ＢＧＡ型パッケージの電子部品４として、突起電極としてのバンプ電極５を複数個備えた部品を準備する。この電子部品４のバンプ電極５形成面側に、絶縁性樹脂ペーストを供給して、絶縁性樹脂ペースト層６を形成する。絶縁性樹脂ペーストの供給量は、バンプ電極５の頂部が絶縁性樹脂ペースト層６から露出する量とするのが望ましい。絶縁性樹脂ペースト層６を形成するための代表的な方法として、平面基台上に形成した所定の厚さの絶縁性樹脂ペースト膜に電子部品４のバンプ電極５の形成面側を押し付けて、この面上に絶縁性樹脂ペーストを転写する方法、または、スキージもしくはディスペンサーなどを使用して絶縁性樹脂ペーストを塗布する方法をあげることができる。無論、本発明においてはこれらの塗布方法に限られるものではない。
As an
次に、電子回路基板１に対して電子部品４をその電極形成面側を対向させ、電子回路基板１の電極部２と、それに対応する電子部品４のバンプ電極５との位置合わせを行った後に、電子部品４を電子回路基板１上に搭載する。次いで、リフロー炉などの加熱炉で全体をはんだの融点以上の温度で加熱する。この加熱によって、導電性ペースト層３中の導電性フィラーが溶融してはんだ付けが行われる。バンプ電極５がはんだボールである場合には、その少なくとも一部分が溶融し、はんだ接合に寄与する。そして、はんだ付け時に、導電性ペースト層３およびに絶縁性樹脂ペースト層６にそれぞれ含まれていた熱硬化性樹脂が硬化する。
Next, the electrode forming surface of the
この実施の形態において使用する導電性ペーストには、導電性フィラー、フラックス、熱硬化性樹脂たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、およびその硬化剤を含むペースト材料を使用するのが望ましい。さらに、必要に応じてアルコール、エーテル、ケトン、アセタールまたはエステル化合物などの溶剤成分や、さらには粘度調整やチクソ性付与のための添加剤を追加配合してもよい。 As the conductive paste used in this embodiment, it is desirable to use a conductive filler, a flux, a thermosetting resin such as a bisphenol type epoxy resin, and a paste material containing the curing agent. Furthermore, if necessary, a solvent component such as alcohol, ether, ketone, acetal or ester compound, and further an additive for adjusting viscosity or imparting thixotropy may be added.
導電性フィラーには、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、ＺｎおよびＣｕからなる群から選ばれる２種以上の元素の組合せからなる組成の金属成分を含む低融点合金粒子を使用することができる。このような合金粒子に代えて、これら成分から選択した２種以上の金属の粒子を所定比率で混合した材料や、主成分粒子に副成分をめっきすることで所定の組成とした材料を使用することもできる。代表的な組成の合金として、Ｓｎ−３.０％Ａｇ−０.５％Ｃｕ、Ｓｎ−４.０％Ａｇ−０.５％Ｃｕ、Ｓｎ−３.０％Ａｇ−３.０％Ｂｉ、Ｓｎ−３.４％Ａｇ−４.８％Ｂｉ、Ｓｎ−２.０％Ａｇ−０.５％Ｃｕ−７.５％Ｂｉ、Ｓｎ−３.０％Ａｇ−０.５％Ｃｕ−１０.０％Ｉｎ、Ｓｎ−３.０％Ａｇ−１５.０％Ｚｎ、およびＳｎ−３.０％Ａｇ−９.０％Ｚｎなどの低融点合金をあげることができる。 As the conductive filler, low melting point alloy particles containing Sn and a metal component having a composition composed of a combination of two or more elements selected from the group consisting of Bi, In, Ag, Zn and Cu can be used. Instead of such alloy particles, a material in which two or more kinds of metal particles selected from these components are mixed in a predetermined ratio, or a material having a predetermined composition by plating subcomponents on main component particles is used. You can also. As an alloy having a typical composition, Sn-3.0% Ag-0.5% Cu, Sn-4.0% Ag-0.5% Cu, Sn-3.0% Ag-3.0% Bi, Sn-3.4% Ag-4.8% Bi, Sn-2.0% Ag-0.5% Cu-7.5% Bi, Sn-3.0% Ag-0.5% Cu-10. Examples thereof include low melting point alloys such as 0% In, Sn-3.0% Ag-15.0% Zn, and Sn-3.0% Ag-9.0% Zn.
導電性ペーストにおけるフラックスの含有比率は１〜１５質量％の範囲内であることが望ましい。その含有比率が１質量％よりも少なくなると、電子回路基板１の電極部２や後述する電子部品のバンプ電極の表面に形成される酸化膜を十分に除去することが困難となり、はんだ接合部の接合性が低下する。また、それが１５質量％よりも多くなると、絶縁性樹脂硬化物が脆くなり、クラックを発生するおそれが生じる。
The content ratio of the flux in the conductive paste is desirably in the range of 1 to 15% by mass. When the content ratio is less than 1% by mass, it becomes difficult to sufficiently remove the oxide film formed on the surface of the
熱硬化性樹脂の含有比率は、導電性ペーストにおいて５〜５０質量％の範囲内であることが望ましい。その含有比率が５質量％より少なくなると、フラックスなどの粉体成分を分散するのに十分でなく、また、５０質量％より多くなると、導電性フィラーの溶融時の凝集性が低下する。 The content ratio of the thermosetting resin is desirably in the range of 5 to 50% by mass in the conductive paste. If the content ratio is less than 5% by mass, it is not sufficient to disperse powder components such as flux, and if it exceeds 50% by mass, the cohesiveness at the time of melting of the conductive filler decreases.
溶剤成分については、導電ペーストに必要に応じて加える成分であり、その配合比率は導電性ペーストにおいて２質量％以下とする。 About a solvent component, it is a component added to an electrically conductive paste as needed, and the mixture ratio shall be 2 mass% or less in an electrically conductive paste.
また、絶縁性樹脂ペーストには、熱硬化性樹脂とその硬化剤とを含むペースト材料を使用することが望ましい。必要に応じて金属酸化膜の除去作用を有する有機酸またはロジンよりなるフラックスを、さらには粘度調整・チクソ性付与添加剤を配合してもよい。 Moreover, it is desirable to use a paste material containing a thermosetting resin and its curing agent for the insulating resin paste. If necessary, a flux made of an organic acid or rosin having an action of removing a metal oxide film, and further a viscosity adjusting / thixotropic additive may be blended.
フラックスの含有比率は、絶縁性樹脂ペーストにおいて２０質量％以下であることが望ましい。フラックスを２０質量％より多く含ませると、それによって硬化後の樹脂が脆くなり、クラックを生じやすくなるので、好ましくない。 The content ratio of the flux is desirably 20% by mass or less in the insulating resin paste. If the flux is contained in an amount of more than 20% by mass, the cured resin becomes brittle and cracks are liable to occur, which is not preferable.
さらに、絶縁性樹脂ペーストに使用する熱硬化性樹脂には、導電性ペーストに使用する熱硬化性樹脂の粘度と同等ないしそれより低い樹脂を使用することできる。より好ましくは、絶縁性樹脂ペーストに使用する熱硬化性樹脂には、導電性ペーストに使用する熱硬化性樹脂の粘度より低い樹脂を使用する。 Furthermore, as the thermosetting resin used for the insulating resin paste, a resin having a viscosity equal to or lower than the viscosity of the thermosetting resin used for the conductive paste can be used. More preferably, as the thermosetting resin used for the insulating resin paste, a resin having a viscosity lower than that of the thermosetting resin used for the conductive paste is used.
なお、電子部品４のバンプ電極５を上述した導電性フリットと同種の低融点合金で形成することも可能であり、バンプ電極および導電性フリットの少なくとも一方をこの低融点合金で形成することによって、電子部品４のバンプ電極４と電子回路基板１の電極部２との良好な接続を得ることができる。
The
図２および図３に上述の接合方法によるＢＧＡ型パッケージ部品と電子回路基板との接合構造の代表例を示す。 2 and 3 show typical examples of the bonding structure between the BGA type package component and the electronic circuit board by the bonding method described above.
図２に示すはんだ接合構造体は、導電性ペーストと絶縁性樹脂ペーストにそれぞれ含まれていた熱硬化性樹脂に粘度が等しいか、あってもその差異が実質的になく、また相溶性のよい樹脂材料を使用したときの例である。 The solder joint structure shown in FIG. 2 has substantially the same viscosity even if the thermosetting resin contained in each of the conductive paste and the insulating resin paste has the same viscosity or has good compatibility. This is an example when a resin material is used.
この構造体においては、ＢＧＡ型パッケージの電子部品４の電極５と電子回路基板１の電極部２とがはんだによって接合しており、そのはんだ接合部７の周囲を硬化樹脂体８が覆い封止している。硬化樹脂体８は導電性ペーストと絶縁性樹脂ペーストにそれぞれ含まれていた熱硬化性樹脂の混合物の硬化物で形成されている。
In this structure, the
図３に示すはんだ接合構造体では、絶縁性樹脂ペーストに含まれている熱硬化性樹脂の粘度が導電性ペーストに含まれている熱硬化性樹脂の粘度よりも低い場合や、これら熱硬化性樹脂に非相溶性または相溶性のよくない材料を使用した場合のものである。この構造体においては、導電性ペーストに含まれる熱硬化性樹脂が硬化して、はんだ接合部７の基板電極部２側の周囲を、フィレットを形成するように覆い、さらにこの硬化樹脂体９の周囲を絶縁性樹脂ペースト由来の硬化樹脂体１０が覆う形態となる。
In the solder joint structure shown in FIG. 3, when the viscosity of the thermosetting resin contained in the insulating resin paste is lower than the viscosity of the thermosetting resin contained in the conductive paste, these thermosetting resins This is the case where a material incompatible or incompatible with the resin is used. In this structure, the thermosetting resin contained in the conductive paste is cured, and the periphery of the
実施例で使用した電子部品、電子回路基板、導電性ペーストおよび絶縁性樹脂ペーストは次のとおりである。 The electronic parts, the electronic circuit board, the conductive paste, and the insulating resin paste used in the examples are as follows.
電子部品には、電極にＳｎ−３.０％Ａｇ−０.５％Ｃｕの組成のはんだバンプを備えたＢＧＡ型パッケージの半導体装置を用いた。そのパッケージサイズは１１ｍｍ平方で、ランド径が直径０.３ｍｍ、ピッチが０.５ｍｍ、総バンプ数が４４１である。 As the electronic component, a BGA type package semiconductor device having solder bumps with Sn-3.0% Ag-0.5% Cu composition as electrodes was used. The package size is 11 mm square, the land diameter is 0.3 mm, the pitch is 0.5 mm, and the total number of bumps is 441.
電子部品のための絶縁性樹脂ペーストには、熱硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂(８６質量部)、硬化剤としてイミダゾール系硬化剤(７質量部)、フラックスとしてグルタル酸(７質量部)で構成されたものを用いた。 Insulating resin paste for electronic parts includes bisphenol F type epoxy resin (86 parts by mass) as a thermosetting resin, imidazole-based curing agent (7 parts by mass) as a curing agent, and glutaric acid (7 parts by mass) as a flux. What was comprised was used.
また、電子回路基板には厚さ０.８ｍｍのガラスエポキシ基板を用いた。 A glass epoxy substrate having a thickness of 0.8 mm was used as the electronic circuit board.
電子回路基板のための導電性ペーストには、導電性フィラーがＳｎＡｇＣｕ粒子、フラックス成分がグルタル酸、熱硬化性樹脂がビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、その硬化剤がイミダゾール系硬化剤、粘度調整・チクソ性付与添加剤がヒマシ油系チクソ剤、溶剤成分がブチルカルビトールであるペーストを用いた。実施例１、２における導電性ペーストの組成は下記表１のとおりとした。 The conductive paste for the electronic circuit board includes SnAgCu particles as the conductive filler, glutaric acid as the flux component, bisphenol F type epoxy resin as the thermosetting resin, imidazole curing agent as its curing agent, viscosity adjustment / thixotropy A paste in which the additive was a castor oil-based thixotropic agent and the solvent component was butyl carbitol was used. The composition of the conductive paste in Examples 1 and 2 was as shown in Table 1 below.
バンプや導電性フィラーには、上述のＳｎＡｇＣｕ系のはんだ材料に代えて、たとえばＳｎＡｇＢｉ系、ＳｎＡｇＣｕＢｉ系、ＳｎＡｇＣｕＩｎ系、ＳｎＡｇＺｎ系、ＳｎＺｎＢi系、ＳｎＣｕ系、ＳｎＡｇIｎＢi系またはＳｎＺｎＡｌ系のはんだ材料を使用することも可能である。 For the bumps and conductive fillers, for example, SnAgBi, SnAgCuBi, SnAgCuIn, SnAgZn, SnZnBi, SnCu, SnAgInBi, or SnZnAl can be used instead of the above SnAgCu solder material. Is also possible.
比較例１では、実施例における導電性ペーストから導電性フィラーを除いた、下記表１に記載の組成の樹脂ペーストを使用し、また、電子部品、絶縁性樹脂ペースト、および電子回路基板については実施例と同じものを使用した。 In Comparative Example 1, a resin paste having the composition shown in Table 1 below, which is obtained by removing the conductive filler from the conductive paste in the example, was used, and the electronic component, the insulating resin paste, and the electronic circuit board were used. The same as the example was used.
上述の電子部品と電子回路基板との接合は次の手順で行った。 The above-described electronic component and electronic circuit board were joined by the following procedure.
まず、電子回路基板の電極部上に、導電性ペーストをスクリーン印刷法で所定の厚さとなるよう選択的に供給した。一方、電子部品のバンプ取付け面側を絶縁性樹脂ペースト膜に押し付けて、バンプ取付け面全面に絶縁性樹脂ペーストを転写した後、スキージを用いて転写された絶縁性樹脂ペースト層をＢＧＡバンプの高さ（約０.３ｍｍ）と等しい均一な厚さとし、バンプ頂部がこのペースト層から露出するように形成した。なお、このとき転写された絶縁性樹脂ペーストの質量は８ｍｇであった。 First, the conductive paste was selectively supplied on the electrode part of the electronic circuit board so as to have a predetermined thickness by screen printing. On the other hand, after pressing the bump mounting surface side of the electronic component against the insulating resin paste film and transferring the insulating resin paste to the entire surface of the bump mounting surface, the transferred insulating resin paste layer using the squeegee is formed on the BGA bump. A uniform thickness equal to the thickness (about 0.3 mm) was formed so that the bump tops were exposed from the paste layer. The mass of the insulating resin paste transferred at this time was 8 mg.
次いで、絶縁性樹脂ペーストが供給されたＢＧＡ型パッケージ部品を、電子回路基板と位置合わせをした後に、電子回路基板上の所定位置に搭載した。次に、それらを、最高到達温度が２４５℃である温度プロファイルのリフロー炉内に搬送して、加熱し、はんだ付けと熱硬化性樹脂の硬化とを行ってから、外部に搬出した。 Next, after aligning the BGA type package component supplied with the insulating resin paste with the electronic circuit board, it was mounted at a predetermined position on the electronic circuit board. Next, they were transported into a reflow furnace having a temperature profile with a maximum temperature of 245 ° C., heated, soldered and the thermosetting resin was cured, and then transported outside.
実施例１および２、ならびに比較例１における接合条件は全て同じとした。 The joining conditions in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were all the same.
接合部の評価は以下のように行った。すなわち、接合性については、接合部の電気抵抗を測定し、導通しているものは○（良）、導通が不安定または導通していないものは×（不良）として評価した。また、硬化樹脂におけるボイド量については、接合させた後、接合部の平面的な断面を観察し、電子部品の電極と電子回路基板の電極部との間をまたぐボイドが一つもないものを○（良）、一つでもあれば×（不良）として評価した。 Evaluation of the joint was performed as follows. That is, regarding the bonding property, the electrical resistance of the bonded portion was measured, and evaluation was made as ○ (good) when conducting, and as x (defective) when unstable or not conducting. In addition, for the void amount in the cured resin, after bonding, observe a planar cross section of the bonded portion, and there is no void that straddles between the electrode of the electronic component and the electrode portion of the electronic circuit board. (Good), if there was even one, it evaluated as x (defect).
表１の結果から明らかなように、実施例１および２によれば電子部品と電子回路基板との接合性、ボイド量がともに「良」であったのに対して、比較例では接合性、ボイド量がともに不良であった。 As is apparent from the results of Table 1, according to Examples 1 and 2, the bondability between the electronic component and the electronic circuit board and the void amount were both “good”, whereas in the comparative example, the bondability, Both void amounts were poor.
すなわち、実施例１、２によるはんだ接合構造体では、そのはんだ接合部によって電子部品と電子回路基板とが確実に導通し、かつ、それを被覆する硬化樹脂に電極間をまたぐボイドの発生が認められなかった。そして、導電性フィラーを含む導電性ペーストを接合材料として用いることによって、そのタック力により電子部品が電子回路基板上に安定して保持され、また、接合すべき箇所への樹脂のかみこみもなく、接合性が安定することが確認できた。 That is, in the solder joint structure according to Examples 1 and 2, the electronic component and the electronic circuit board are reliably conducted by the solder joint portion, and generation of voids straddling the electrodes is recognized in the cured resin covering the solder. I couldn't. And by using a conductive paste containing a conductive filler as a bonding material, the electronic component is stably held on the electronic circuit board by its tack force, and there is no resin biting into the place to be bonded, It was confirmed that the bondability was stable.
一方、比較例１によるはんだ接合体では、電子部品と電子回路基板との間で非導通状態が発生し、また、はんだ接合部を被覆する硬化樹脂に電極間をまたぐボイドの発生が認められた。そして、フラックスを含む熱硬化性樹脂のみを使用して電子部品を電子回路基板に搭載しているので、リフロー炉への搬送など、その搬送時に位置ずれが発生し、またリフロー炉での加熱時に電極間に樹脂がかみこむことによって、接合性が安定しないことが認められた。 On the other hand, in the solder joined body according to Comparative Example 1, a non-conductive state occurred between the electronic component and the electronic circuit board, and generation of voids across the electrodes was observed in the cured resin covering the solder joint. . Since the electronic component is mounted on the electronic circuit board using only the thermosetting resin containing the flux, misalignment occurs at the time of transportation, such as transportation to the reflow furnace, and at the time of heating in the reflow furnace. It was recognized that the bonding property was not stable due to the resin biting between the electrodes.
次に、絶縁性樹脂ペーストの供給方法を変えて、リフロー加熱後のはんだボール残りの量について調べた。 Next, the supply method of the insulating resin paste was changed, and the amount of remaining solder balls after reflow heating was examined.
上述の実施例１、２のはんだ接合方法と比較するため、導電性ペースト、絶縁性樹脂ペースト、電子回路基板、および電子部品については実施例１と同じものを用い、絶縁性樹脂ペーストの供給方法のみを変えてはんだ接合をした。 In order to compare with the solder joining method of the above-described Examples 1 and 2, the conductive paste, the insulating resin paste, the electronic circuit board, and the electronic component are the same as those in Example 1, and the insulating resin paste supply method Only soldering was changed.
この供給方法としては、電子回路基板の電極部上に導電性ペーストをスクリーン印刷法で塗布し、次いで絶縁性樹脂ペーストをエアー式のディスペンサーを使用して、電子回路基板の電極上に８ｍｇ塗布した。絶縁性樹脂ペーストが全電極部を覆ったことを確認した後、ＢＧＡ型パッケージの電子部品を電子回路基板に対して位置合わせして電子回路基板に搭載し、最高到達温度が２４５℃となるように温度プロファイルを設定したリフロー炉で加熱し、はんだ付けと熱硬化性樹脂の硬化とを行って、比較例２を作製した。 As this supply method, a conductive paste was applied on the electrode part of the electronic circuit board by screen printing, and then 8 mg of the insulating resin paste was applied on the electrode of the electronic circuit board using an air-type dispenser. . After confirming that the insulating resin paste has covered all the electrode parts, the electronic components of the BGA type package are aligned with the electronic circuit board and mounted on the electronic circuit board so that the maximum temperature reached 245 ° C. Comparative Example 2 was prepared by heating in a reflow oven with a temperature profile set to 1, soldering and curing the thermosetting resin.
硬化後のはんだボール残りについて、実施例１と比較例２とによるはんだ接合構造体で比較した。その結果、実施例１によるはんだボール残り量は、比較例２によるそれの約５８％であった。 The solder ball remaining after curing was compared between the solder joint structures according to Example 1 and Comparative Example 2. As a result, the remaining amount of solder balls in Example 1 was about 58% of that in Comparative Example 2.
このように、比較例２の方法によると、絶縁性樹脂ペーストを電子回路基板上に供給した場合にリフロー加熱後のはんだボール残り量が多くなるのは、次のような理由によるものと考えられる。すなわち、絶縁性樹脂ペースト供給時にそれによって導電性ペーストが押し流されたり、形成された絶縁性樹脂ペースト層が樹脂だれすることによって導電性ペーストが押し流されたりして、導電性ペーストの導電性フィラーが絶縁性樹脂ペーストに取り込まれるためではないかと推測される。 As described above, according to the method of Comparative Example 2, when the insulating resin paste is supplied onto the electronic circuit board, the remaining amount of the solder ball after the reflow heating is considered to be as follows. . That is, when the insulating resin paste is supplied, the conductive paste is washed away, or the formed insulating resin paste layer is poured into the resin so that the conductive paste is washed away. It is presumed that it may be taken into the insulating resin paste.
これに対して、実施例１の方法によれば、絶縁性樹脂ペーストを電子部品側に供給してはんだ接合を行っており、比較例２におけるような上述の現象の発生が効果的に抑制されたために、はんだボール残り量がいちじるしく少なくなったと考えられる。 On the other hand, according to the method of Example 1, the insulating resin paste is supplied to the electronic component side to perform solder bonding, and the occurrence of the above phenomenon as in Comparative Example 2 is effectively suppressed. For this reason, it is considered that the remaining amount of solder balls has been remarkably reduced.
本発明のはんだ接合方法は、電子部品と電子回路基板とのはんだ付けとはんだ接合部の封止のための熱硬化性樹脂の硬化とを同時に行うものであり、かつ接合性および接合部の信頼性に優れるものであることから、各種の電気機器や電子機器の分野において広く使用することができる。 The solder joint method of the present invention simultaneously performs soldering of an electronic component and an electronic circuit board and curing of a thermosetting resin for sealing a solder joint portion, and also provides the bondability and the reliability of the joint portion. Since it is excellent in performance, it can be widely used in the fields of various electric devices and electronic devices.
１ 電子回路基板
２ 電極部
３ 導電性ペースト層
４ 電子部品
５ 突起電極としてのバンプ電極
６ 絶縁性樹脂ペースト層
７ はんだ接合部
８、９、１０ 硬化樹脂体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電子回路基板の電極部上に、導電性フィラー、フラックス、第１の熱硬化性樹脂、および前記第１の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含む導電性ペーストを供給する工程と、
前記電子部品に、前記第１の熱硬化性樹脂より粘度が低い第２の熱硬化性樹脂、および前記第２の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含む絶縁性樹脂ペーストを供給する工程と、
前記電子部品を前記電子回路基板上に搭載する工程と、
加熱によって、前記突起電極の一部のみを溶かすとともに前記導電性フィラーを溶融させ、且つ、前記第１および第２の熱硬化性樹脂を硬化させる工程
とを有し、前記電子部品の突起電極および前記導電性フィラーが、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、Ａｇ、ＺｎおよびＣｕからなる群から選ばれる２種以上の元素との組合せからなる組成を有する半田材料からなり、
前記第１および第２の熱硬化性樹脂を硬化させる工程では、前記第１の熱硬化性樹脂を前記突起電極の周囲にて硬化させ、更に前記第２の熱硬化性樹脂を前記第１の熱硬化性樹脂の周囲にて硬化させる、はんだ接合方法。 A solder joining method for joining an electronic component having a protruding electrode and an electronic circuit board with solder,
Supplying a conductive paste on the electrode part of the electronic circuit board, including a conductive filler, a flux, a first thermosetting resin, and a curing agent that cures the first thermosetting resin;
Supplying to the electronic component an insulating resin paste containing a second thermosetting resin having a viscosity lower than that of the first thermosetting resin and a curing agent for curing the second thermosetting resin; ,
Mounting the electronic component on the electronic circuit board;
A step of melting only a part of the protruding electrode by heating, melting the conductive filler, and curing the first and second thermosetting resins, and the protruding electrode of the electronic component and the conductive filler, Sn and, Ri Do solder material having Bi, an in, Ag, a composition comprising a combination of two or more elements selected from the group consisting of Zn and Cu,
In the step of curing the first and second thermosetting resins, the first thermosetting resin is cured around the protruding electrodes, and the second thermosetting resin is further cured with the first thermosetting resin. Ru cured at ambient thermosetting resin, soldering method.
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