JP6094871B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に対して電子部品を実装する技術に関する。

実装技術として、基板の表面に設けられた部品搭載領域に電子部品を実装する表面実装技術（ＳＭＴ：Surface Mount Technology）が、従来から多く用いられている。表面実装技術の１つとして、電子部品に設けられたバンプを溶融及び固化させることにより、部品搭載領域に設けられたランド電極に対して電子部品を半田付けする技術が存在する。又、表面実装技術では、バンプとランド電極との間に電気的に良好な接続状態が得られる様に、バンプとランド電極との間にクリーム半田を介在させる技術が多く用いられている。このクリーム半田は、部品搭載領域への電子部品の搭載前に、ランド電極に印刷される。

しかし、バンプ等の半田を用いた接続だけでは、電子部品と基板との間の接合強度が不十分であった。このため、上記実装過程を経て作製された部品実装基板においては、電子部品とランド電極との電気的な接続が、外力や熱により破壊され易かった。

そこで、電子部品と基板との接合強度を高めるべく、バンプ等の半田を用いた接続に加えて、熱硬化性樹脂を含む補強材を用いて電子部品と基板とを接合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。補強材は、部品搭載領域への電子部品の搭載前に、ディスペンサ等の塗布装置を用いて基板に塗布される。又、補強材は、主に部品搭載領域の周縁部に塗布される。

特開２００８−３００５３８号公報

近年、部品実装基板が搭載される電子機器の高性能化及び小型化に伴い、基板への電子部品の搭載密度が高まりつつある。このため、補強材を部品搭載領域に塗布した際、その塗布領域が部品搭載領域の周縁部であったとしても、印刷されたクリーム半田に補強材が接触する。そして、それが原因となって次の様な問題が生じている。即ち、補強材を塗布した際に、クリーム半田が、補強材の方へ引っ張られてランド電極上の位置からずれる。この問題は、補強材を描画塗布した場合や、クリーム半田の粘度が低い場合において顕著である。クリーム半田がランド電極上の位置からずれると、電子部品とランド電極との間に電気的な接続不良が生じ易くなる。

そこで本発明の目的は、クリーム半田と補強材とを用いて基板に電子部品を実装する電子部品実装方法において、ランド電極上の位置からクリーム半田がずれることを防止することである。

本発明に係る電子部品実装方法は、複数のランド電極が設けられた部品搭載領域を有する基板に、複数のランド電極とそれぞれ対応する複数のバンプが設けられた主面を有する電子部品を搭載する実装方法であって、工程（i）〜（iv）を有している。工程（i）では、複数のランド電極にクリーム半田を印刷する。工程（ii）では、電子部品の主面を上方へ向けた状態で、主面の周縁部の少なくとも一部に、熱硬化性樹脂を含む補強材を複数のバンプの一部に接触させて塗布する。工程（i）及び（ii）の実行後、工程（iii）において、主面が下方を向く様に電子部品を反転させると共に、複数のバンプと、クリーム半田が供給された複数のランド電極とを対向させて、複数のランド電極の少なくとも一部に供給されたクリーム半田を補強材と接触させることなく、電子部品を部品搭載領域に搭載する。工程（iv）では、基板と電子部品と工程（ii）で塗布されてから未硬化の補強材を一括して加熱することにより、クリーム半田及び複数のバンプを溶融させると共に、補強材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化を進行させる。

本発明に係る電子部品実装方法によれば、ランド電極上の位置からクリーム半田がずれ難くなる。

本発明の実施形態に係る電子部品実装方法を示したフローチャートである。 電子部品の実装ラインを示したブロック図である。 電子部品実装方法にて実行される印刷工程の説明に用いられる断面図である。 電子部品実装方法にて実行される塗布工程の説明に用いられる断面図である。 電子部品実装方法にて実行される搭載工程の説明に用いられる断面図である。

先ず、本発明に係る電子部品実装方法について説明する。
本発明に係る電子部品実装方法は、複数のランド電極が設けられた部品搭載領域を有する基板に、複数のランド電極とそれぞれ対応する複数のバンプが設けられた主面を有する電子部品を搭載する実装方法であって、工程（i）〜（iv）を有している。工程（i）では、複数のランド電極にクリーム半田を印刷する。クリーム半田には、半田粒子とフラックスとが必須成分として含まれており、更に熱硬化性樹脂が含まれていてもよい。工程（ii）では、電子部品の主面を上方へ向けた状態で、主面の周縁部の少なくとも一部に、熱硬化性樹脂を含む補強材を塗布する。尚、工程（ii）では、主面が下方を向いた電子部品を反転させることによって主面を上方へ向けた後、主面の周縁部に対して補強材を塗布することが好ましい。

工程（i）及び（ii）の実行後、工程（iii）において、主面が下方を向く様に電子部品を反転させると共に、複数のバンプと、クリーム半田が供給された複数のランド電極とを対向させて、電子部品を部品搭載領域に搭載する。工程（iv）では、基板と電子部品とを一括して加熱することにより、クリーム半田及び複数のバンプを溶融させると共に、補強材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化を進行させる。

上記電子部品実装方法においては、補強材が、部品搭載領域の周縁部に塗布されるのではなく、電子部品の主面の周縁部に塗布される。このため、補強材を塗布する際には、クリーム半田と補強材とが互い接触することがなく、従って、印刷されたクリーム半田は、ランド電極上の位置からずれることがない。又、電子部品を部品搭載領域に搭載した際には、クリーム半田は、各ランド電極とこれに対応するバンプとの間に介在することになる。このため、電子部品の搭載時において、印刷されたクリーム半田に補強材が接触した場合でも、クリーム半田は、ランド電極上の位置から殆どずれることがない。この様に、上記電子部品実装方法によれば、ランド電極上の位置からクリーム半田がずれ難くなる。よって、互いに対応するランド電極とバンプとの間において、電気的な接続不良が生じ難くなる。

次に、本発明の実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電子部品実装方法を示したフローチャートである。図１に示す様に、本実施形態では、本発明の工程（i）に相当する印刷工程と、本発明の工程（ii）に相当する塗布工程と、本発明の工程（iii）に相当する搭載工程と、本発明の工程（iv）に相当する加熱工程とが、この順に実行される。尚、塗布工程は、印刷工程の前に行われてもよいし、印刷工程に並行して行われてもよい。

図２は、電子部品の実装ラインの一例を示したブロック図である。図２に示す様に、実装ラインは、基板を供給する基板供給装置５１と、印刷工程が実行される印刷装置５２と、搭載工程が実行される搭載装置５３と、加熱工程が実行されるリフロー炉５４と、製造された部品実装基板を回収する回収装置５５と、これらの装置の間で基板を搬送する搬送ベルト５０とを備えている。又、実装ラインには、塗布工程が実行される塗布装置５６が備えられている。

図３（ａ）及び（ｂ）は、印刷工程の説明に用いられる断面図である。先ず、図３（ａ）に示す様に、印刷対象となる基板１を所定位置に配置する。具体的には、基板供給装置５１から供給される基板１を、搬送ベルト５０によって所定位置へ搬送する。尚、基板供給装置５１には、例えばマガジン式の基板ローダが用いられる。

基板１の表面には、部品搭載領域１Ａが設けられ、その部品搭載領域１Ａには、複数のランド電極１１が形成されている。尚、基板１の表面には、１つの部品搭載領域１Ａに限らず、複数の部品搭載領域１Ａが形成されていてもよい。

次に、図３（ｂ）に示す様に、印刷装置５２を用いて、複数のランド電極１１に対してクリーム半田３を印刷する。クリーム半田３には、フラックス成分としてロジン等の樹脂成分が含まれている。尚、クリーム半田３には、熱硬化性樹脂が含まれていてもよい。又、本実施形態においては、印刷装置５２としてスクリーン印刷機が用いられており、図３（ｂ）には、スクリーン印刷機が備えるスクリーン５２１とスキージ５２２とが示されている。尚、印刷装置５２には、スクリーン印刷機に限らず、インクジェットプリンタ等、様々な印刷機を用いることが出来る。

図４（ａ）〜（ｃ）は、塗布工程の説明に用いられる断面図である。先ず、図４（ａ）に示す様に、搭載装置５３が備える吸着ノズル５３１の先端を下方へ設けた状態で、その先端を、電子部品供給装置（図示せず）から供給される電子部品２の背面（主面２１とは反対側の面）に吸着させる。この様にして、電子部品２を、その主面２１を下方へ向けた状態のまま電子部品供給装置から取り上げる。その後、図４（ｂ）に示す様に、吸着ノズル５３１を、その先端が上方を向く様に回転させる。この様にして、電子部品２を反転させ、これにより電子部品２の主面２１を上方へ向ける。尚、搭載装置５３は、主面２１を上方へ向けた状態で電子部品供給装置から供給される電子部品２を、その状態のまま、電子部品２の背面に吸着ノズル５３１を吸着させて電子部品供給装置から取り上げることが可能な構成を有していてもよい。

電子部品２は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型の電子部品であり、主面２１には複数のバンプ２２が形成されている。これらのバンプ２２は、電子部品２が搭載されることとなる部品搭載領域１Ａに形成された複数のランド電極１１にそれぞれ対応している。

次に、図４（ｃ）に示す様に、塗布装置５６が備える塗布ノズル５６１の先端を下方へ向けた状態で、その先端から主面２１へ向けて、熱硬化性樹脂を含む補強材４を吐出する。補強材４の吐出量は、例えば塗布装置５６が備えるディスペンサにより調整することが出来る。これにより、主面２１の周縁部の少なくとも一部に補強材４を塗布する。このとき、主面２１の縁に沿って補強材４を描画塗布してもよいし、例えば主面２１の角部に補強材４を点塗布してもよい。更には、描画塗布と点塗布とを組み合わせてもよい。

図５（ａ）及び（ｂ）は、搭載工程の説明に用いられる断面図である。先ず、図５（ａ）に示す様に、吸着ノズル５３１を、その先端が下方を向く様に回転させる。この様にして、電子部品２を反転させ、これにより電子部品２の主面２１を下方へ向ける。その後、図５（ｂ）に示す様に、吸着ノズル５３１の先端を移動させることにより、複数のバンプ２２と、クリーム半田３が供給された複数のランド電極１１とを対向させて、電子部品２を部品搭載領域１Ａに搭載する。

加熱工程では、電子部品２が搭載された基板１をリフロー炉５４へ投入することにより、基板１と電子部品２とを一括して加熱する。これにより、クリーム半田３及びバンプ２２を溶融させると共に、補強材４に含まれる熱硬化性樹脂の硬化を進行させる。

上記電子部品実装方法においては、補強材４が、部品搭載領域１Ａの周縁部に塗布されるのではなく、電子部品２の主面２１の周縁部に塗布される。このため、補強材４を塗布する際には、クリーム半田３と補強材４とが互いに接触することがなく、従って、印刷されたクリーム半田３は、ランド電極１１上の位置からずれることがない。又、電子部品２を部品搭載領域１Ａに搭載した際には、クリーム半田３は、各ランド電極１１とこれに対応するバンプ２２との間に介在することになる。このため、電子部品２の搭載時において、印刷されたクリーム半田３に補強材４が接触した場合でも、クリーム半田３は、ランド電極１１上の位置から殆どずれることがない。この様に、上記電子部品実装方法によれば、ランド電極１１上の位置からクリーム半田３がずれ難くなる。よって、互いに対応するランド電極１１とバンプ２２との間において、電気的な接続不良が生じ難くなる。

尚、上記実施形態においては、基板供給装置５１、印刷装置５２、搭載装置５３、リフロー炉５４、回収装置５５、及び塗布装置５６が、別個独立に構成されていた。しかし、これに限定されるものでなく、例えば、これらの装置の幾つか又は全てに代えて、それらの機能を有する複合型の装置を用いてもよい。又、上述した回転可能な吸着ノズル５３１は、塗布装置５６に設けられていてもよい。

本発明に係る電子部品実装方法は、液晶表示モジュール等の電子機器が備える部品実装基板の製造に応用することが出来る。

１ 基板
１Ａ 部品搭載領域
２ 電子部品
３ クリーム半田
４ 補強材
１１ ランド電極
２１ 主面
２２ バンプ
５０ 搬送ベルト
５１ 基板供給装置
５２ 印刷装置
５３ 搭載装置
５４ リフロー炉
５５ 回収装置
５６ 塗布装置
５２１ スクリーン
５２２ スキージ
５３１ 吸着ノズル
５６１ 塗布ノズル

Claims (2)

1. 複数のランド電極が設けられた部品搭載領域を有する基板に、前記複数のランド電極とそれぞれ対応する複数のバンプが設けられた主面を有する電子部品を搭載する、電子部品実装方法であって、
   （i）前記複数のランド電極にクリーム半田を印刷する工程と、
   （ii）前記主面を上方へ向けた状態で、前記主面の周縁部の少なくとも一部に、熱硬化性樹脂を含む補強材を前記複数のバンプの一部に接触させて塗布する工程と、
   （iii）前記工程（i）及び（ii）の実行後、前記主面が下方を向く様に前記電子部品を反転させると共に、前記複数のバンプと、前記クリーム半田が供給された複数のランド電極とを対向させて、前記複数のランド電極の少なくとも一部に供給された前記クリーム半田を前記補強材と接触させることなく、前記電子部品を前記部品搭載領域に搭載する工程と、
   （iv）前記基板と前記電子部品と前記工程（ii）で塗布されてから未硬化の前記補強材を一括して加熱することにより、前記クリーム半田及び前記複数のバンプを溶融させると共に、前記熱硬化性樹脂の硬化を進行させる工程とを有する、電子部品実装方法。
2. 前記工程（ii）では、前記主面が下方を向いた前記電子部品を反転させることによって前記主面を上方へ向けた後、前記主面の周縁部に対して前記補強材を塗布する、請求項１に記載の電子部品実装方法。

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