KR20070059004A

KR20070059004A - 전자부품 실장 방법 및 전자부품 실장 구조체

Info

Publication number: KR20070059004A
Application number: KR1020067017872A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 와다; 다다히코 사카이
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-06-11
Also published as: CN100508696C; KR100922025B1; JP2006186011A; US20070175969A1; JP4203666B2; TW200638830A; CN1926929A; US7966721B2; WO2006070658A1; EP1833285A1

Abstract

열경화형의 접착제에 땜납 입자를 혼입한 땜납 페이스트(4)에 의해 전자부품(5)의 접속용 단자(5a)를 기판(1)의 전극(2)에 접합하여 실장하는 전자부품 실장에 있어서, 전극(2)과 그 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위로서의 오목부(3b)에 땜납 페이스트(4)를 공급하여 각각 땜납 인쇄부(4A,4B)를 형성하여 두고, 전자부품(5)을 탑재하여 접속용 단자(5a)와 전자부품(5)의 본체부(5b)를 각각 땜납 인쇄부(4A,4B)에 접촉시킨 상태에서 리플로우에 의해 가열한다. 이로써, 접속용 단자(5a)와 전극(2)을 납땜 접합부(6a)로 접합하는 동시에, 땜납 인쇄부(4B)의 접착제 성분에 의해, 본체부(5b)와 기판(1)을 고착하는 제 2 수지 보강부(7b)를 형성한다.

Description

전자부품 실장 방법 및 전자부품 실장 구조체{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING METHOD AND ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING STRUCTURE}

본 발명은, 전자부품을 기판에 납땜 접합에 의해 실장하는 전자부품 실장 방법 및 전자부품 실장 구조체에 관한 것이다.

전자부품을 기판에 실장하는 방법으로서, 납땜 접합에 의한 방법이 널리 사용되고 있다. 실장되는 전자부품이 휴대용 기기에 사용되는 미소 부품에서 충분한 납땜 접합 면적이 확보되지 않고 접합부의 땜납량이 적은 경우, 수지 접착제에 의해 납땜 접합부를 보강하는 구성이 많이 채용된다. 또는, 사용되는 납땜 접합 재료 자체의 강도가 낮아, 충분한 접합 강도를 확보하는 것이 어려운 경우에는, 수지 접착제에 의해 납땜 접합부를 보강하는 구성이 많이 채용된다. 이러한 기술은, 예를 들어 일본 공개 특허 제 2004-146433 호 공보에 개시되어 있다.

그러나, 납땜 접합부를 수지 접착제에 의해 보강하는 실장 방법에 있어서는, 하기와 같은 난점이 있었다. 우선, 이 방법을 채용하면, 수지 접착제를 기판 또는 전자부품에 공급하기 위해서 디스펜서(dispenser)에 의한 수지 도포 등의 전용 공 정을 필요로 하고, 제조 공정이 복잡화해서 제조 비용이 상승한다. 그와 함께, 대상으로 하는 전자부품이 미소 부품일 경우에는 수지 접착제를 공급할 여유 공간을 확보하는 것이 어렵다. 더욱이, 수지 접착제를 실장후의 전자부품의 주위에 도포하여 수지 밀봉을 실행할 때에, 미소 부품의 경우에는 수지 접착제를 전자부품과 기판 간극에 침입시켜서 충분한 보강 효과를 갖는 수지 보강부를 형성하는 것이 어려워, 실장후의 접합 신뢰성이 확보되지 않는다는 문제점이 있었다.

발명의 요약

본 발명의 전자부품 실장 방법은, 전자부품의 접속용 단자를 기판에 설치된 전극에 납땜 접합함으로써 전자부품을 기판에 실장하는 전자부품 실장 방법에 있어서, 땜납 입자가 혼입된 열경화형의 접착제를 기판에 공급하는 접착제 공급 공정과, 접착제 공급 공정후의 기판에 전자부품을 탑재하는 부품 탑재 공정과, 부품 탑재후의 기판을 가열하는 가열 공정을 포함하며, 접착제 공급 공정에 있어서, 전극에 접착제를 공급하는 동시에, 기판상의 전극 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위에 접착제를 공급하고, 부품 탑재 공정에 있어서, 전극에 공급된 접착제에 접속용 단자를 접촉시키는 동시에, 접착 보강 부위에 공급된 접착제에 전자부품을 접촉시키고, 가열 공정에 있어서, 전극에 공급된 접착제중의 땜납 입자를 용융시켜서 접속용 단자와 전극을 접합하는 납땜 접합부를 형성하는 동시에, 접착 보강 부위에 공급된 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부를 접착제 내부에 봉입하여 접착제가 열경화함으로써 전자부품을 기판에 고착하는 접착 보강부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전자부품 실장 구조체는, 땜납 입자가 혼입된 열경화형의 접착제에 의해 전자부품을 기판에 실장하여 이루어지는 전자부품 실장 구조체에 있어서, 전극에 공급된 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화하여 형성되어서 접속용 단자와 전극을 접합하는 납땜 접합부와, 기판상의 전극 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위에 형성되고, 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부를 접착제 내부에 봉입하고, 접착제가 열경화하여 전자부품을 기판에 고착하는 접착 보강부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시에 따르면, 땜납 입자가 혼입된 열경화형의 접착제를 사용하는 전자부품 실장에 있어서, 기판상의 전극 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위에 접착제를 공급하여 두고, 리플로우(reflow)에 있어서 이 접착제를 열경화시켜서 전자부품을 기판에 고착하는 접착 보강부를 형성함으로써, 수지 보강에 의한 양호한 보강 효과를 확보하여 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 방법의 공정을 설명하는 단면도,

도 1b는 도 1a에 계속되는 공정을 도시하는 단면도,

도 1c는 도 1b에 계속되는 공정을 도시하는 단면도,

도 1d는 도 1c에 계속되는 공정을 도시하는 단면도,

도 2a는 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시 도,

도 2b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 2a의 기판의 사시도,

도 3은 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 구조체의 단면도,

도 4a는 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시도,

도 4b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 4a의 기판의 사시도,

도 5a는 본 발명의 실시형태 2의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시도,

도 5b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 5a의 기판의 사시도,

도 6은 본 발명의 실시형태 2의 전자부품 실장 구조체의 단면도,

도 7a는 본 발명의 실시형태 2의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시도,

도 7b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 7a의 기판의 사시도.

(부호의 설명)

1 : 기판 2 : 전극

2a : 보강용 전극 3 : 레지스트막

3a : 접속용 개구부 3b : 오목부

3c : 보강용 개구부 4 : 땜납 페이스트

4A, 4B : 땜납 인쇄부 5 : 전자부품

5a : 접속용 단자 5b : 본체부

6a : 납땜 접합부 6b : 납땜부

7a : 제 1 수지 보강부 7b : 제 2 수지 보강부

(실시형태 1)

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 방법을 도시하는 공정 설명도이다. 도 2a, 도 4a는 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시도이다. 도 2b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 2a의 기판의 사시도를 도시하고, 도 4b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 4a의 기판의 사시도를 도시한다. 도 3은 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 구조체의 단면도이다.

본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 방법은, 기판에 설치된 전극에 전자부품의 접속용 단자를 납땜 접합함으로써 기판에 실장하는 것이다. 또 도 1a 내지 도 1d는, 도 2a, 도 2b에 도시하는 기판(1)에 있어서, 전자부품이 실장되는 부품 실장 위치(P)의 단면을 도시하는 것이다.

도 1a에 있어서, 기판(1)에는 전자부품이 접속되는 1쌍의 전극(2)이 형성되어 있다. 도 2a에 도시하는 바와 같이, 전극(2)은 부품 실장 위치(P)에 대하여 양 방향으로부터 서로 대향하여 연장 돌출한 형태로 되어 있고, 기판(1)의 상면에는 전극(2)을 덮어서 레지스트막(3)이 형성되어 있다. 레지스트막(3)에는, 실장 대상의 전자부품이 접속되는 2개의 접속용 개구부(3a)가 각각 전극(2)상에 위치하여 설치되어 있고, 접속용 개구부(3a)내에는 전극(2)이 노출되어 있다.

여기서 레지스트막(3)의 상면의 높이는 전극(2)상을 덮는 부분과 기판(1)상에 직접 형성된 부분에서는 전극(2)의 두께 상당만큼만 상이하다. 도 1a에 도시하는 바와 같이, 2개의 접속용 개구부(3a)의 중간 부분에, 레지스트막(3)이 기판(1) 표면에 직접 형성되어 있다. 이 때문에, 이 레지스트막(3)이 기판(1) 표면에 직접 형성된 부분의 상면은 전극(2)을 덮는 레지스트막(3)의 상면보다도 낮게 되어 있다. 그리고, 레지스트막(3)의 단면에는, 상면이 오목형상인 오목부(3b)가 형성되어 있다.

다음에 접착제 공급 공정에 있어서, 기판(1)은 스크린 인쇄 장치에 보내져서, 기판(1)의 상면에 땜납 입자를 접착제에 혼입한 땜납 페이스트가 인쇄에 의해 공급된다. 즉, 도 1b, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 접속용 개구부(3a), 오목부(3b)에는 땜납 페이스트(4)가 동일 인쇄 공정에서 동시에 인쇄되어, 각각 땜납 인쇄부(4A, 4B)가 형성된다. 오목부(3b)는, 기판(1)의 부품 실장 위치(P)에 있어서 접속용 개구부(3a) 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위로 되어 있다. 후술하는 바와 같이, 오목부(3b)에 공급된 땜납 페이스트(4)에 의해, 전자부품과 기판을 고착하는 접착 보강부를 형성하도록 하고 있다.

즉, 접착제 공급 공정에 있어서는, 접속용 개구부(3a)의 전극(2)에 땜납 페이스트(4)를 공급하는 동시에, 기판(1)상의 접속용 개구부(3a) 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위에 땜납 페이스트(4)를 공급한다. 그리고 여기에서는, 접착 보강 부위는 오목부(3b), 즉 2개의 전극(2)에 레지스트막(3)이 부분적으로 중첩(overlap)함으로써 전극(2) 이외의 부분이 오목형상인 레지스트막(3)상에 형성되어 있다.

여기서 땜납 페이스트(4)에 대해서 설명한다. 땜납 페이스트(4)는 땜납 입자를 포함하는 금속 성분을 열경화형의 접착제에 혼입한 것이다. 여기에서는 열경화형의 접착제로서, 열경화성 수지 및 고형 수지를 함유하여 땜납 산화막을 제거하는 활성 작용을 갖는 열경화형 플럭스(flux)가 사용되고 있다. 고형 수지는 상온에 있어서 고체이며 가열에 의해 액상으로 변화되는 성질을 갖고 있다. 그리고 고형 수지는, 후술하는 바와 같이 리플로우시에 있어서 접착제 성분의 유동성을 높이고, 냉각후에는 고화하여 수지 보강부의 강도를 높이는 기능을 갖는 가소제로서 사용되고 있다.

여기서 땜납으로서는, 납 성분을 포함하지 않는 이른바 납 프리(free) 땜납이 채용되고 있다. 그리고, 가열 온도를 매우 낮게 설정하는 것이 요망되는 부품을 대상으로 하는 경우에는, Sn(주석)-Bi[비스무스(bismuth)]계의 땜납(액상선 온도 139℃)이 선정된다. Sn-Bi계의 땜납에 대해서는, Ag(은)를 1중량% 내지 3중량%의 배합비로 첨가함으로써, 땜납 강도를 향상시킬 수 있다. 그리고 이들 땜납은 입자형상의 것이 땜납 페이스트중에 70중량% 내지 92중량%의 범위의 배합비로 함유된다.

또, 금속 성분으로서, 땜납 입자 이외에, Ag(은), Pd(백금), Au(금) 등의 금속을 박형으로 한 금속 분말을 0.5중량% 내지 10중량%의 배합비로 혼입한다. 이로써, 납땜 접합성을 향상시킬 수 있다. 즉, 전술한 금속은 사용되는 땜납의 융점보다도 고온의 융점을 갖고, 대기중에서 산화막을 생성하지 않고, 또한 땜납의 입자가 용융한 유동 상태의 땜납이 표면을 따라 젖기 쉬운 재질이다. 그리고, 이것으로부터, 리플로우에 의한 납땜 접합 과정에 있어서, 이들 금속 분말이 핵이 되어서 용융 땜납을 응집시켜서 땜납의 젖음성을 향상시킨다는 효과를 갖고 있다.

또 고형 수지로서는, 땜납의 액상선 온도가 고형 수지의 연화 온도 이상이 되는 조합이 선정된다. 이러한 조합을 선정함으로써, 후술하는 바와 같이, 리플로우 과정에 있어서 용융 땜납의 유동이 땜납 페이스트(4)중의 수지 성분에 의해 방해되는 정도가 적고, 양호한 납땜 접합을 행할 수 있다는 이점이 있다.

계속되는 부품 탑재 공정에 있어서는, 기판(1)에는 칩형의 전자부품(5)이 탑재된다. 즉, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 본체부(5b)의 양단부에 접속용 단자(5a)가 설치된 구조의 전자부품(5)이 부품 실장 위치(P)에 탑재된다. 이 부품 탑재 공정에 있어서는, 접속용 개구부(3a)내의 땜납 인쇄부(4A)에 접속용 단자(5a)를 접촉시키는 동시에, 접착 보강 부위인 오목부(3b)에 형성된 땜납 인쇄부(4B)에 본체부(5b)의 하면을 접촉시키도록 한다. 이로써, 전자부품(5)은 땜납 페이스트(4)의 점착력에 의해 임시 고정된다.

이후의 가열 공정에 있어서, 전자부품(5)이 탑재된 기판(1)은 리플로우 장치에 보내져서, 여기에서 땜납 페이스트(4)중의 땜납의 액상선 온도 이상으로 가열된다. 이 가열에 의해, 도 1d에 도시하는 바와 같이, 땜납 인쇄부(4A, 4B)중의 땜납 입자를 용융시킨다. 그와 함께, 접착제 성분중의 열경화성 수지의 경화 반응을 촉진하고, 동시 병행적으로 고형 수지를 액상으로 변화시킨다. 그리고 이후의 냉각 공정에 있어서, 기판(1)을 리플로우 장치로부터 취출하여 기판(1)을 상온으로 복귀시킴으로써, 땜납 페이스트(4)중의 고형 수지 및 용융한 땜납을 고화시킨다.

도 3은 본 발명의 실시형태 1의 전자부품 실장 구조체의 단면도를 도시한다. 이 가열 공정에서는, 우선 접속용 개구부(3a)에 형성된 땜납 인쇄부(4A)중의 땜납 입자가 용융한 용융 땜납이 전극(2)과 접속용 단자(5a)를 적신다. 그 후의 냉각 공정에 있어서, 이 상태로 고화함으로써 전극(2)과 접속용 단자(5a)를 접합하는 납땜 접합부(6a)가 형성된다. 그리고 납땜 접합부(6a)의 주위에는, 땜납 인쇄부(4A)중의 접착제 성분, 즉 열경화성 수지가 경화하는 동시에 고형 수지가 고화하여, 필렛(fillet) 형상의 제 1 수지 보강부(7a)가 형성된다.

또, 오목부(3b)에 공급된 땜납 인쇄부(4B)에 있어서도, 마찬가지로 땜납 입자가 용융하지만, 오목부(3b)에는 용융 땜납이 젖어 퍼지는 대상이 존재하지 않기 때문에, 유동 상태의 접착제 성분중에서 몇개의 괴상의 납땜부(6b)가 형성된다. 이 때, 전술한 바와 같이 오목부(3b)의 상면은 전극(2)을 덮는 레지스트막(3)의 상면보다도 낮아져 있기 때문에, 용융 상태의 납땜부(6b)가 땜납 볼로 되어 분산되는 일없이 위치가 유지된다. 그리고 오목부(3b)에 있어서는, 땜납 인쇄부(4B)중의 접착제 성분에 의한 접착 보강부, 즉 제 2 수지 보강부(7b)가 형성된다. 여기에서, 제 2 수지 보강부(7b)는 본체부(5b)의 하면과 레지스트막(3)의 상면 사이의 간극내에서 열경화성 수지가 경화하는 동시에 고형 수지 성분이 고화하여 형성된다.

즉, 이 가열 공정에 있어서는, 땜납 인쇄부(4A)중의 땜납 입자를 용융시켜서 접속용 단자(5a)와 전극(2)을 접합하는 납땜 접합부(6a)를 형성한다. 그와 함께, 땜납 인쇄부(4B)중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부(6b)를 접착제 내부에 봉입하고, 접착제 성분이 열경화함으로써 전자부품(5)의 본체부(5b)를 기판(1)에 고착하는 제 2 수지 보강부(7b)를 형성하도록 하고 있다.

이로써, 도 3에 도시하는 실장 구조체, 즉 땜납 페이스트(4)에 의해 전자부품(5)을 기판(1)에 실장하여 이루어지는 전자부품 실장 구조체가 완성된다. 이 실장 구조체는, 납땜 접합부(6a)와, 제 2 수지 보강부(7b)를 갖는 형태로 되어 있다. 그리고, 납땜 접합부(6a)는 땜납 인쇄부(4A)중의 땜납 입자가 용융 고화하여 형성되어, 접속용 단자(5b)와 전극(2)을 접합한다. 또한, 제 2 수지 보강부(7b)는 기판(1)상의 전극(2) 이외의 부분에 설정된 접착 보강 부위인 오목부(3b)에 형성되어, 땜납 인쇄부(4B)중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부(6b)를 접착제 내부에 봉입하고, 땜납 페이스트(4)중의 접착제 성분이 열경화하여 전자부품(5)의 본체부(5a)를 기판(1)에 고착시킨다.

그리고 상기 실시형태 1에 있어서의 접착 보강 부위는 2개의 접속용 개구부(3a) 사이의 오목부(3b)상에 설정되어, 납땜부(6b)가 오목형의 부분에 유지된 형태로 되어 있다. 즉, 접착 보강 부위는 기판(1)의 표면에 형성되어 복수의 전극(2)에 부분적으로 중첩함으로써 전극(2) 이외의 부분이 오목형상을 보이는 레지스트막(3)상에 설정된다.

또, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 실장 대상의 기판(1)상에 부품 실장 위치(P1, P2, P3)가 좁은 피치로 인접하여 존재할 경우에는, 땜납 인쇄부(4B)를 부품 실장 위치마다 개별적으로 형성하는 대신에, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 부품 실장 위치(P1, P2, P3) 전부를 커버하는 형태로 연속한 형상의 땜납 인쇄부(4B)로 하여도 좋다. 땜납 인쇄부(4B)는 단지 전자부품 본체를 기판에 고착하는 접착 보강 부위를 형성하기 위해서 공급되는 것이다. 이 때문에, 이렇게 복수의 부품 실장 위치를 가로질러 연속한 형상으로 땜납 인쇄부(4B)를 공급하여도, 전극간의 단락 등의 불량을 발생시키는 일이 없기 때문이다.

전술한 전자부품 실장 방법에 있어서의 땜납 용융 과정에 있어서, 땜납 페이스트(4)에 포함되는 접착제 성분의 고형 수지가 액상으로 변화된다. 이 때문에, 접착제 성분은 땜납 용융 온도로 가열된 상태에 있어서도 유동성을 잃지 않고, 용융 땜납의 자동 정렬(self alignment) 현상을 저해하는 일이 없다. 즉, 리플로우시의 가열에 의한 열경화성 수지의 경화는 접착제 성분의 유동성의 저하를 초래하지만, 가열에 의한 고형 수지의 액상화가 동시에 진행하기 때문에, 유동성의 저하를 고형 수지의 액상화에 의해 보충할 수 있다.

이로써, 리플로우 과정에 있어서 용융 땜납의 응집이 접착제 성분에 의해 저해되는 정도가 적고, 용융 땜납의 응집을 가능하게 하여 보다 바람직한 형상의 납땜 접합부를 형성할 수 있다. 또, 본체부(5b)와 레지스트막(3) 사이의 간극에 있어서는, 접착제 성분이 유동성을 잃지 않고 간극내를 양호하게 유동하여 보이드(void)를 발생시키는 일없이 충전하여, 충분한 보강 효과를 갖는 제 2 수지 보강부(7b)가 형성된다.

그리고, 이 납땜 접합 과정이 완료한 후에는, 접착제 성분은 열경화성 수지가 열경화를 완료함에 따른 경화와 함께, 가열에 의해 일단 액상화한 고형 수지가 상온까지 냉각되어서 다시 고화함으로써 완전한 고체 상태로 된다. 이로써, 납땜 접합부(6a)를 보강하는 제 1 수지 보강부(7a), 본체부(5b)와 기판(1)을 고착하는 제 2 수지 보강부(7b)를 견고하게 형성할 수 있다. 즉, 열경화한 열경화성 수지와 냉각됨에 따라 고화한 가소제가 상용(相溶) 상태인 채로 고체가 된 수지 보강부가 납땜 접합부를 덮어서 형성된다. 그 때문에, 약하여 접합 강도가 떨어지는 저융점형의 납 프리 땜납을 사용했을 경우에 있어서도, 납땜 접합부(6a)가 수지 보강부(7a)에 의해 보강된다. 또, 전자부품(5)의 본체부(5b)를 기판(1)에 견고하게 고착할 수 있어, 진동이나 충격이 작용하는 기기에 사용하는 경우에 있어서도, 접합 신뢰성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

여기에서, 땜납 페이스트(4)의 성분 조성의 상세한 예에 대해서 설명한다. 땜납 페이스트(4)는 전술한 바와 같이 땜납 입자를 열경화 수지를 포함하는 접착제 성분에 혼입한 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서 접착제 성분은, 기본 조성으로서, 에폭시 성분으로 하는 주 물질을 포함한다. 그리고, 이 주 물질을 열경화시키는 경화제 및 경화 촉진제와, 땜납의 산화막을 제거하는 활성제와, 열가소성의 고형 수지로 이루어지는 가소제 및 용제를 포함한 구성으로 되어 있다.

다음에, 상기 기본 조성에 있어서의 각 성분의 종류 및 배합비를 설명한다. 우선, 주 물질로서는, 물 첨가 비스페놀(bisphenol) A형 에폭시 수지(30중량% 내지 45중량%)를 함유하고 있다. 경화제로서는, 메칠테트라하이드로 무수 프탈산(30중량% 내지 45중량%)을 함유하고 있다. 경화 촉진제로서, 2-페닐 4-메칠 5-하이드록시 메칠이미다졸(1중량% 내지 2중량%)을 함유하고 있다. 활성제로서는, m-하드록시 벤조산(3중량% 내지 10중량%)을 함유하고 있다. 가소제로서는, 알킬페놀 변성 크실렌 수지(2중량% 내지 20중량%)를 함유하고 있다. 그리고 용제로서 부틸칼비톨(0중량% 내지 5중량%)을 함유하고 있다.

또한, 전술한 각 성분으로서, 이하의 물질이 대체 물질로서 선택 가능하다. 우선, 주 물질로서, 물 첨가 비스 페놀 A형 에폭시 수지 대신에, 3,4 에폭시시크로헥세닐메칠-3'，4' 에폭시시크로헥세인카르복실레이트, 비스 페놀 F형 에폭시 수지 또는 비스 페놀 A형 에폭시 수지가 선택 가능하다. 또 경화제로서, 메칠테트라하이드로무수 프탈산 대신에, 메칠헥사하이드로 무수 프탈산이 선택 가능하다. 경화 촉진제로서, 2-페닐 4-메칠 5-하이드록시메칠이미다졸 대신에, 2-페닐 4,5디하이드록시이미다졸을 선정할 수 있다.

그리고 활성제로서, m-하이드록시 벤조산 대신에, 메사코닉산이 선택 가능하다. 또 가소제로서, 알킬 페놀 변성 크실렌 수지 대신에, 지방산 아마이드 또는 고중합 로진이 선택 가능하다. 그리고 용제로서, 부틸칼비톨 대신에 메칠칼비톨을 선택하는 것이 가능하다. 상기 각 성분의 배합비는, 전술한 기본 배합 예에 나타내는 수치와 동일하다. 또 경화제로서 사용되는 산무수물은 그 자체로 산화막을 제거하는 활성 작용을 갖고 있으므로, 활성제의 배합을 생략해도 좋다.

또, 열경화성 수지로서는, 주 물질로서 엑폭시계 이외에도, 아크릴계, 우레탄계, 페놀계, 요소계, 멜라민계, 불포화 폴리에스터계, 아민계, 규소계의 어느 하나를 포함하는 재질을 선정할 수 있다. 그리고 가소제로서 사용되는 고형 수지로서는, 테르펜 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 우레아 수지, 멜라닌 수지, 비결정성 로진, 이미드 수지, 올레핀 수지, 아크릴 수지, 아미드 수지, 폴리에스터 수지, 스티렌, 폴리이미드, 지방산 유도체로부터 선택된 적어도 하나가 열경화성 수지중에 혼입된다.

이들의 고형 수지를 선정할 때에, 주 물질의 성분과의 관계에서 주 물질에 대하여 상용성을 갖는 고형 수지를 선정한다. 이로써, 고형 수지를 주 물질중에 혼입시킬 때에, 기화성의 가스 성분을 포함하는 용제를 사용하는 일없이 유동성을 갖는 액상의 수지를 실현하는 것이 가능해진다. 이 결과, 용제로부터 기화하는 가스에 의한 리플로우 장치내로의 가스 성분의 부착 등의 용제 사용에 의한 환경 부하를 저감하는 것이 가능하게 되어 있다.

(실시형태 2)

도 5a, 도 7a는 본 발명의 실시형태 2의 전자부품 실장의 대상이 되는 기판의 사시도를 도시한다. 도 5b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 5a의 기판의 사시도를 도시한다. 도 7b는 땜납 인쇄부가 형성된 도 5a의 기판의 사시도를 도시한다. 도 6은 본 발명의 실시형태 2의 전자부품 실장 구조체의 단면도를 도시한다.

도 5a, 도 6에 있어서, 기판(1)의 부품 실장 위치(P)에는, 실시형태 1과 동일한 전극(2), 레지스트막(3) 및 접속용 개구부(3a)가 형성되어 있다. 2개의 접속용 개구부(3a)의 중간부에는, 보강용 개구부(3c)가 형성되어서 기판(1)의 상면이 노출되고 있고, 보강용 개구부(3c)내에 있어서 기판(1)의 상면에는 전극(2)과 동일한 재질의 보강용 전극(2a)이 설치되어 있다. 보강용 전극(2a)은 기판(1)의 배선 회로 패턴(pattern)과는 무관계에 설치된다. 그리고, 보강용 전극(2a)은 후술하는 바와 같이 접착 보강용에 본체부(5b)와 기판(1) 사이에 공급되는 땜납 페이스트중의 땜납 성분을 용착시켜서 위치를 고정하는 앵커(anchor)로서의 기능을 갖고 있다.

도 5b에 도시하는 바와 같이, 개구부(3a), 보강용 개구부(3c)에는 각각 실시형태 1과 마찬가지로 접착제 공급 공정에 있어서, 땜납 페이스트(4)가 공급되어서 땜납 인쇄부(4A, 4B)가 형성된다. 즉 접착제 공급 공정에 있어서는, 전극(2)에 땜납 페이스트(4)를 공급하여 땜납 인쇄부(4A)를 형성하는 동시에, 기판(1)상의 전극(2) 이외의 부분에 형성된 보강용 전극(2a)을 덮어서 땜납 페이스트(4)를 공급하여 땜납 인쇄부(4B)를 형성한다.

계속되는 부품 탑재 공정에 있어서, 땜납 페이스트 공급후의 기판(1)에는, 실시형태 1과 마찬가지로 칩형의 전자부품(5)이 탑재된다. 이 부품 탑재 공정에 있어서는, 땜납 인쇄부(4A)에 접속용 단자(5a)를 접촉시키는 동시에, 땜납 인쇄부(4B)에 전자부품(5)의 본체부(5b)를 접촉시킨다. 그 후의 가열 공정에 있어서, 리플로우 장치에서 부품 탑재후의 기판(1)을 가열한다. 그리고 이후의 냉각 공정에 있어서, 기판(1)을 리플로우 장치로부터 취출하여 기판(1)을 상온으로 냉각한다. 이 가열 공정 및 냉각 공정에서는, 실시형태 1과 마찬가지로 전극(2)과 접속용 단자(5a)를 접합하는 납땜 접합부(6a)가 형성되는 동시에, 납땜 접합부(6a)의 주위에 필렛 형상의 제 1 수지 보강부(7a)가 형성된다.

그리고 보강용 개구부(3c)에 있어서는, 땜납 인쇄부(4B)중의 땜납 입자가 용융하여 보강용 전극(2a)을 적시고, 이 상태에서 고화함으로써 보강용 전극(2a)에 접합된 납땜부(6b)가 형성된다. 그리고 납땜부(6b)를 덮어서 땜납 페이스트(4B)의 접착제 성분에 의해 전자부품(5)을 기판(1)에 고착하는 제 2 수지 보강부(7b)가 형성된다. 즉 제 2 수지 보강부(7b)는 본체부(5b)의 하면과 기판(1)의 상면 사이의 간극내에서 열경화성 수지가 경화하는 동시에, 고형 수지가 고화하여 형성된다. 여기에서, 납땜부(6b)에는 실장 구조체상 적극적인 기능은 없지만, 땜납 페이스트(4B)중의 땜납 성분이 보강용 전극(2a)에 고착하여 위치가 고정된다. 이 때문에, 납땜 접합후에 땜납 볼이 주위로 이산(離散)함에 따른 단락 등의 불량을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.

즉 이 가열 공정에 있어서는, 땜납 인쇄부(4A)중의 땜납 입자를 용융시켜서 접속용 단자(5a)와 전극(2)을 접합하는 납땜 접합부(6a)를 형성한다. 이와 함께, 땜납 인쇄부(4B)중의 땜납 입자가 용융하여 보강용 전극(2a)상에 접합된 납땜부(6b)를 덮고, 접착제 성분이 열경화하여 전자부품(5)의 본체부(5b)를 기판(1)에 고착하는 제 2 수지 보강부(7b)를 형성하도록 하고 있다.

이로써, 도 6에 도시하는 실장 구조체, 즉 땜납 페이스트(4)에 의해 전자부품(5)을 기판(1)에 실장하여 이루어지는 전자부품 실장 구조체가 완성된다. 이 실장 구조체는, 납땜 접합부(6a)와, 제 2 수지 보강부(7b)(접착 보강부)를 갖는 형태로 되어 있다. 그리고, 납땜 접합부(6a)는 땜납 인쇄부(4A)중의 땜납 입자가 용융 고화하여 형성되어, 접속용 단자(5a)와 전극(2)을 접합한다. 그리고, 제 2 수지 보강부(7b)는 납땜부(6b)를 덮고, 땜납 페이스트(4)의 접착제 성분이 열경화하여 전자부품(5)을 기판(1)에 고착시킨다. 또한, 납땜부(6b)는 기판(1)상의 전극(2) 이외의 부분에 형성된 보강용 전극(2a)에 형성되고, 땜납 페이스트(4)중의 땜납 입자가 용융 고화하여 보강용 전극(2a)에 접합되어서 형성되어 있다.

또, 도 7a에 도시하는 바와 같이, 실장 대상의 기판(1)상에 부품 실장 위치(P1, P2, P3)가 좁은 피치로 인접하여 존재할 경우에는, 땜납 인쇄부(4B)를 부품 실장 위치마다 개별적으로 형성하는 대신에, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 부품 실장 위치(P1, P2, P3) 전부를 커버하는 형태로 연속한 형상의 땜납 인쇄부(4B)로 하여도 좋다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자부품 실장 방법은 땜납 입자와 열경화형 접착제를 혼입시킨 땜납 페이스트를 이용한다. 그리고, 접착 보강 부위에 미리 땜납 페이스트(4)를 공급하여 두고, 리플로우에 있어서 이 땜납 페이스트(4)의 접착제 성분을 열경화시켜서 전자부품(5)을 기판(1)에 고착하는 접착 보강 부위를 형성하도록 한 것이다. 또한, 접착 보강 부위로서는, 기판(1)상의 전극(2) 이외의 부분에 설정된 오목부(3b) 또는 보강용 전극(2a)을 이용한다.

이로써, 종래의 수지 도포 공법과 같이, 수지 접착제를 기판 또는 전자부품에 공급하기 위한 전용의 부가 공정을 필요로 하는 일이 없다. 그리고, 저공정 비용으로 수지 보강부를 형성할 수 있다. 또한, 전자부품 탑재에 앞서 미리 땜납 페이스트(4)를 기판에 공급하므로, 휴대 기기용의 미소 부품을 좁은 피치로 실장하는 것과 같은 설치 형태에 있어서도, 전자부품과 기판 사이의 좁은 간극내에서 접착제 성분이 경화한 수지 보강부를 형성할 수 있다. 그리고, 진동이나 충격을 고려한 보강이 필요한 용도에 대하여 확실한 보강 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 전자부품 실장 방법 및 전자부품 실장 구조체는, 수지 보강에 의한 양호한 보강 효과를 확보하여 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 갖고, 전자부품을 기판에 납땜 접합에 의해 실장하는 용도에 이용 가능하다.

Claims

전자부품의 접속용 단자를 기판에 설치된 전극에 납땜 접합함으로써 상기 전자부품을 상기 기판에 실장하는 전자부품 실장 방법에 있어서,

땜납 입자가 혼입된 열경화형의 접착제를 상기 기판에 공급하는 접착제 공급 공정과, 이 접착제 공급 공정후의 상기 기판에 상기 전자부품을 탑재하는 부품 탑재 공정과, 이 부품 탑재 공정후의 기판을 가열하는 가열 공정을 포함하며,

상기 접착제 공급 공정에 있어서, 상기 전극에 상기 접착제를 공급하는 동시에, 상기 기판상의 상기 전극으로부터 벗어난 부분에 설정된 접착 보강 부위에 상기 접착제를 공급하고,

상기 부품 탑재 공정에 있어서, 상기 전극에 공급된 상기 접착제에 상기 접속용 단자를 접촉시키는 동시에, 상기 접착 보강 부위에 공급된 상기 접착제에 상기 전자부품을 접촉시키고,

상기 가열 공정에 있어서, 상기 전극에 공급된 상기 접착제중의 땜납 입자를 용융시켜서 상기 접속용 단자와 상기 전극을 접합하는 납땜 접합부를 형성하는 동시에, 상기 접착 보강 부위에 공급된 상기 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부를 상기 접착제 내부에 봉입하여 상기 접착제가 열경화함으로써 상기 전자부품을 상기 기판에 고착하는 접착 보강부를 형성하는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 접착 보강 부위는 상기 기판의 표면에 형성되어 복수의 상기 전극에 부분적으로 중첩함으로써 상기 전극 이외의 부분이 오목형상을 보이는 레지스트막상에 설정되고, 상기 납땜부는 상기 오목형상의 부분에 유지되는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 접착 보강 부위가 상기 기판상의 전극 이외의 부분에 설정된 보강용 전극을 덮는 부위이며, 상기 접착 보강부는, 상기 보강용 전극에 공급된 상기 접착제중의 상기 땜납 입자가 용융하여 상기 보강용 전극상에 접합된 상기 납땜부를 덮고, 상기 접착제가 열경화하여 상기 전자부품을 기판에 고착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 방법.
땜납 입자가 혼입된 열경화형의 접착제에 의해 접속용 단자를 갖는 전자부품을 전극을 갖는 기판에 실장하여 이루어지는 전자부품 실장 구조체에 있어서,

상기 전극에 공급된 상기 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화하여 형성되어서 상기 접속용 단자와 상기 전극을 접합하는 납땜 접합부와,

상기 기판상의 상기 전극으로부터 벗어난 부분에 설정된 접착 보강 부위에 형성되어, 상기 접착제중의 땜납 입자가 용융 고화한 납땜부를 상기 접착제 내부에 봉입하고, 상기 접착제가 열경화하여 상기 전자부품을 상기 기판에 고착하는 접착 보강부를 구비하는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 구조체.
제 4 항에 있어서,

상기 접착 보강 부위는 상기 기판의 표면에 형성되어 복수의 상기 전극에 부분적으로 중첩함으로써 상기 전극으로부터 벗어난 부분이 오목형상을 보이는 레지스트막상에 설정되고, 상기 납땜부는 상기 오목형상의 부분에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 구조체.
제 4 항에 있어서,

상기 접착 보강 부위가 상기 기판상의 상기 전극으로부터 벗어난 부분에 설정된 보강용 전극을 덮는 부위이며, 상기 접착 보강부는, 상기 보강용 전극에 공급된 상기 접착제중의 상기 땜납 입자가 용융하여 상기 보강용 전극상에 접합된 상기 납땜부를 덮고, 상기 접착제가 열경화하여 상기 전자부품을 기판에 고착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는

전자부품 실장 구조체.