JPH10335805A - 電子部品の実装方法 - Google Patents

電子部品の実装方法

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JPH10335805A
JPH10335805A JP9142253A JP14225397A JPH10335805A JP H10335805 A JPH10335805 A JP H10335805A JP 9142253 A JP9142253 A JP 9142253A JP 14225397 A JP14225397 A JP 14225397A JP H10335805 A JPH10335805 A JP H10335805A
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solder
electronic component
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mounting method
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JP9142253A
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Takeshi Osaka
猛 大坂
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品と基板とを低い温度で接合すること
によって、電子部品へのストレスを低減し、電子部品の
特性劣化を防止することが可能な電子部品の実装方法を
提供する。 【解決手段】 電子部品5の端子電極7、電子部品5を
実装する基板1の配線電極3、あるいはそれら両方の電
極に予め半田13を供給するステップと、基板1と電子
部品5とを位置合わせするステップと、基板1と電子部
品5とを半田13を介して密着させるステップと、半田
13の固相線温度以下まで昇温させて、第1の接合を行
うステップと、半田13の固相線温度以上まで昇温させ
て、第2の接合を行うステップとからなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の実装方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電子部品の実装方法は、Au端子
電極が形成された電子部品を吸引可能なヒートツールに
より吸着して基板の配線電極と位置合わせした後、電子
部品をフェイスダウンして基板上にマウントするととも
に、ヒートツールを350℃〜450℃程度に昇温さ
せ、かつ、50g〜150gf/バンプの荷重を10〜
60秒間加え、Au端子電極と配線電極とを熱圧着させ
て電子部品を実装していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子部品の実装方法では電子部品と基板との熱圧着時に
350℃〜450℃の熱負荷が電子部品に加わるという
問題があった。これはAuの融点が約1063℃と高い
ため、上述のような温度に加熱しなければAuの拡散が
十分進行せず、接合できないためである。従って、この
350℃〜450℃の温度に耐えることのできない電子
部品、例えば圧電素子などはこの実装方法が採用できな
かった。
【0004】本発明の目的は、電子部品と基板とを低い
温度で接合することによって、電子部品へのストレスを
低減し、電子部品の特性劣化を防止することが可能な電
子部品の実装方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために電子部品の実装方法および実装構造を完
成するに至った。本願第1の発明の電子部品の実装方法
は、(1)電子部品の端子電極、前記電子部品を実装す
る基板の配線電極、あるいはそれら両方の電極に予め半
田を供給するステップと、(2)前記基板と前記電子部
品とを位置合わせするステップと、(3)前記基板と前
記電子部品とを前記半田を介して密着させるステップ
と、(4)前記半田の固相線温度以下まで昇温させて、
第1の接合を行うステップと、(5)前記半田の固相線
温度以上まで昇温させて、第2の接合を行うステップと
からなることに特徴がある。
【0006】半田の融点は一般に百数十度〜二百数十度
のものが多く、電子部品の端子電極や基板の配線電極の
材質であるAu、Ag、Cu、Niなどの融点よりも低
い。そのため、電極材料同士を直接接合するよりも低い
作業温度(300℃程度以内)で接合できる。
【0007】また、半田の固相線温度以下まで昇温させ
て行う第1の接合によって、半田は完全に溶融せずに、
上記電極材料と拡散接合される。これにより電気的導通
が得られた仮接合となる。
【0008】また、半田の固相線温度以上まで昇温させ
て行う第2の接合によって、半田は少なくとも部分的に
は溶融するので上記電極材料と本接合することができ
る。
【0009】本願第2の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記(4)のステップは、前記半田の固相線温
度の70%以下まで昇温させるものであることが好まし
い。第1の接合はあまり温度が高いと半田が酸化するた
め好ましくない。半田の固相線温度の70%以下が適し
ている。ただし、あまり温度が低いと仮接合できないの
で、50℃以上であることが好ましい。
【0010】本願第3の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記(4)のステップは、160℃以下まで昇
温させるものであることに特徴がある。
【0011】本願第4の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記半田はSn−Ag系半田であることに特徴
がある。
【0012】本願第5の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記半田はSn−Cu系半田であることに特徴
がある。
【0013】本願第6の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記第4の発明に関連づけられ、前記固相線温
度は221℃であることに特徴がある。
【0014】本願第7の発明の電子部品の実装方法にお
いては、前記第5の発明に関連づけられ、前記固相線温
度は227℃であることに特徴がある。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の(1)のステップにおい
て、予め半田を供給する方法としては、半田メッキを用
いる方法や、ワイヤボンディングを用いて半田バンプを
形成する方法などが代表的である。
【0016】また、半田の供給は電子部品の端子電極の
みの場合、基板の配線電極のみの場合、あるいはそれら
両方の電極の場合のうちいずれを選択してもよい。
【0017】本発明の(2)のステップにおいて、基板
と電子部品とを位置合わせするとは、相互に対向するこ
とを意味するものであり、手段、方法等は特に限定され
ない。
【0018】本発明の(3)のステップにおいて、半田
を介して密着させる方法としては、電子部品側から圧力
をかけて圧着する方法や、接合部以外に接着剤を塗布し
圧着する方法などが代表的である。
【0019】本発明の(4)のステップにおいて、半田
の固相線温度以下まで昇温させるとは、固相線温度以下
の所望の温度まで昇温させることを意味するものであ
る。
【0020】また、第1の接合を行うとは、半田を溶融
させずに電気的導通を得る接合を意味するものであり、
このときに半田材料は電極と固相拡散により接合される
ので第1の接合が可能となる。
【0021】本発明の(5)のステップにおいて、半田
の固相線温度以上まで昇温させるとは、固相線温度以上
の所望の温度まで昇温させることを意味するものであ
る。
【0022】また、第2の接合を行うとは、半田を少な
くとも部分的に溶融させて電極間に流動し、それを凝固
させて再び固体とすることを意味するものであり、少な
くとも固相線温度以上まで加熱する必要がある。
【0023】また、半田組成の例としては、Sn−Ag
二元半田、Sn−Cu二元半田、Sn−Pb二元半田な
どが代表的であり、不可避不純物は含まれる。なお、半
田は共晶半田でなくても合金半田であればよい。共晶半
田の場合には固相線温度と液相線温度が一致するので、
固相線温度以下および固相線温度以上というのは、それ
ぞれ液相線温度以下、液相線温度以上と表現しても同じ
である。また、InやBiなどを含む三元素以上からな
る半田も本発明には適用可能である。
【0024】本発明で用いられる電子部品としては、半
導体素子、表面波素子、圧電素子等が代表的である。
【0025】次に、本発明に基づき、さらに具体的に説
明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0026】
【実施例】 (実施例1)図1は本発明の一実施例である電子部品の
実装方法の1ステップを示す部分断面図である。図1に
おいて、1は基板、3はAu配線電極、5は電子部品、
7はAl端子電極、9はAuバンプ、11は半田であ
る。
【0027】以下、本実施例の電子部品の実装方法のス
テップを説明する。まず、電子部品5のAl端子電極7
上にワイヤボンディング法を用いてAuバンプ9を形成
し、溶融半田槽に浸漬して半田11を供給する。半田1
1はSn/Pb共晶半田を用いる。なお、Sn/Pb共
晶半田の融点(共晶温度)は183℃である。
【0028】次に、基板1のAu配線電極3と電子部品
5のAuバンプ9とを位置合わせし、半田11を介して
Au配線電極3とAuバンプ9とを図示しないプレスツ
ールにより荷重を加えて密着させる。
【0029】続いて、プレスツールにより荷重を加えた
まま、半田11を共晶温度183℃以下の温度、例えば
150℃に加熱し、電気的導通を得る(第1の接合)。
なお、このときに電子部品5の特性チェックを行い、も
し不良品であった場合には基板1から取り外してリペア
を行う。第1の接合では半田11が完全に溶融して接合
しているものではないので、比較的容易に取り外しが可
能である。
【0030】上記特性チェックで問題がなければ市販の
リフロー半田付け炉において、半田11を共晶温度18
3℃以上の温度、例えば200℃に加熱し、半田11を
溶融させて接合する(第2の接合)。
【0031】最後に、リフロー半田付け炉から搬出して
半田11の温度を降下させ、半田11を硬化させて電子
部品5を基板1に完全に固定する。
【0032】(実施例2)実施例1の図1を用いて説明
する。図1において、半田については組成が異なるので
符号を半田13とする。以下、本実施例の電子部品の実
装方法のステップを説明する。まず、電子部品5のAl
端子電極7上にワイヤボンディング法を用いてAuバン
プ9を形成し、溶融半田槽に浸漬して半田13を供給す
る。半田13は96.5Sn−3.5Ag半田(固相線
温度221℃)を用いる。
【0033】次に、基板1のAu配線電極3と電子部品
5のAuバンプ9とを位置合わせし、半田13を介して
Au配線電極3とAuバンプ9とを図示しないプレスツ
ールにより荷重を加えて密着させる。
【0034】続いて、プレスツールにより荷重を加えた
まま、96.5Sn−3.5Ag半田13を固相線温度
221℃以下の温度、例えば100℃に加熱し、電気的
導通を得る(第1の接合)。なお、このときに電子部品
5の特性チェックを行い、もし不良品であった場合には
基板1から取り外してリペアを行う。第1の接合では半
田13が完全に溶融して接合しているものではないの
で、比較的容易に取り外しが可能である。
【0035】上記特性チェックで問題がなければ市販の
リフロー半田付け炉において、半田13を固相線温度2
21℃以上の温度、例えば300℃に加熱し接合する
(第2の接合)。
【0036】最後に、リフロー半田付け炉から搬出して
半田13の温度を降下させ、半田13を硬化させて電子
部品5を基板1に完全に固定する。
【0037】なお、98.7Sn−1.3Cu半田(固
相線温度227℃)を用いた場合には、固相線温度22
7℃以下の温度として、例えば100℃に設定し、固相
線温度227℃以上の温度として、例えば300℃に設
定し、上記と同様の方法で電子部品を実装すればよい。
【0038】(実施例3)表1に、試料1〜試料7の半
田組成に対する第1の接合温度と第2の接合温度とを設
定した場合の評価結果を示す。
【0039】
【表1】
【0040】ヒートサイクル試験は、まず試料1〜試料
7の半田を電子部品に設けたAuバンプに塗布し、回路
基板(配線電極には半田なし)に実装し、その後−40
℃/+85℃、各30分、1000サイクルの条件で試
験を行った。なお、ヒートサイクル試験の評価結果は、
◎:非常に良好である、○:良好である、△:実用上問
題なし、とした。
【0041】評価結果から、第1の接合温度は低い方が
よく、半田の固相線温度の70%以下であることが好ま
しい。なお、より好ましくは半田の固相線温度の60%
以下とすれば良いことが表1より示される。また、第2
の接合温度は半田の固相線温度以上であればよいことが
分かる。
【0042】
【発明の効果】本発明の電子部品の実装方法を用いれ
ば、従来のように電子部品の端子電極を直接加熱、加圧
することにより端子電極を拡散させて接合するのではな
く、半田が溶融する低い温度で接合することによって、
電子部品へのストレスを低減し、電子部品の特性劣化を
防止することが可能である。よって、耐熱性の低い電子
部品にも適用することが可能である。
【0043】また、仮接合となる第1の接合、本接合と
なる第2の接合の2段階の接合ステップを有することに
よって、実装ステップにおける電子部品の特性チェック
等の結果に応じて電子部品の取り外しが必要となった場
合に、比較的容易に行うことが可能である。
【0044】さらに、第1の接合によって仮固定が行わ
れているので、第2の接合においてフラックスを用いず
とも半田を溶融させることで相互拡散が進行し、より確
実な接合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電子部品の実装方法の
1ステップを示す部分断面図。
【符号の説明】
1 基板 3 Au配線電極 5 電子部品 7 Al端子電極 9 Auバンプ 11、13 半田

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)電子部品の端子電極、前記電子部品
    を実装する基板の配線電極、あるいはそれら両方の電極
    に予め半田を供給するステップと、(2)前記基板と前
    記電子部品とを位置合わせするステップと、(3)前記
    基板と前記電子部品とを前記半田を介して密着させるス
    テップと、(4)前記半田の固相線温度以下まで昇温さ
    せて、第1の接合を行うステップと、(5)前記半田の
    固相線温度以上まで昇温させて、第2の接合を行うステ
    ップと、からなることを特徴とする電子部品の実装方
    法。
  2. 【請求項2】 前記(4)のステップは、前記半田の固
    相線温度の70%以下まで昇温させるものであることを
    特徴とする請求項1に記載の電子部品の実装方法。
  3. 【請求項3】 前記(4)のステップは、160℃以下
    まで昇温させるものであることを特徴とする請求項1に
    記載の電子部品の実装方法。
  4. 【請求項4】 前記半田はSn−Ag系半田であること
    を特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の
    電子部品の実装方法。
  5. 【請求項5】 前記半田はSn−Cu系半田であること
    を特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の
    電子部品の実装方法。
  6. 【請求項6】 前記固相線温度は221℃であることを
    特徴とする請求項4に記載の電子部品の実装方法。
  7. 【請求項7】 前記固相線温度は227℃であることを
    特徴とする請求項5に記載の電子部品の実装方法。
JP9142253A 1997-05-30 1997-05-30 電子部品の実装方法 Pending JPH10335805A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038052A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Hitachi Ltd リフロー装置の温度を自動的に設定する方法
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JP2021110875A (ja) * 2020-01-14 2021-08-02 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. ディスプレイ装置の製造方法、ディスプレイ装置、およびディスプレイ装置製造用中間体

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