WO2006098426A1 - 電子部品の実装方法及び電子部品実装装置 - Google Patents

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WO2006098426A1
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wiring board
electrode terminal
connection terminal
solder
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PCT/JP2006/305352
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Tsukasa Shiraishi
Yukihiro Ishimaru
Shinobu Masuda
Satoru Tomekawa
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • Y10T29/49149—Assembling terminal to base by metal fusion bonding

Definitions

  • the present invention relates to a method of mounting an electronic component on a wiring substrate by soldering and a mounting apparatus therefor.
  • a method of reflow soldering connection of electronic parts including passive parts such as resistors and capacitors or functional parts such as semiconductor elements on a wiring substrate to form an electronic circuit is generally performed.
  • the electrode terminal of the electronic component is solder paste so as to face the connection terminal. Fix using the adhesive force of. After that, in a state where the electronic component is adhered by the solder paste, the wiring substrate is put into a reflow furnace to melt the solder, thereby connecting the electrode terminal of the electronic component and the connection terminal of the wiring substrate.
  • the wiring substrate and the electronic component are fixed only by the adhesive force of the solder paste, and when the solder is melted, the connection terminal and the electronic component are connected by the self alignment effect by the surface tension of the solder. Even if there is a certain amount of positional displacement between the electrode terminal and the electrode terminal, bonding is performed so as to eliminate this positional displacement.
  • the electrode end of the electronic component is solder paste on the connection terminal of the wiring substrate.
  • a semiconductor chip mounting method (hereinafter referred to as a first mounting method) for improving the positioning accuracy and the production efficiency in surface mounting.
  • the first implementation method is
  • the circuit board is vibrated until the connection points are cooled to below the freezing point
  • a method of mounting a semiconductor chip (hereinafter referred to as a second mounting method) for mounting a semiconductor chip on a wiring substrate through solder bumps has been proposed.
  • the second implementation method is
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-260744
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-032225
  • both the heating mechanism and the driving mechanism are provided on the bonding tool side, there are the following problems. That is, when the heating of the bonding tool is repeated, the heat is transmitted to the XY 0 drive mechanism, and the sliding performance of the bearing mechanism and the like is easily deteriorated.
  • an electronic component mounting method of the present invention is a mounting method of mounting an electronic component having electrode terminals on a wiring board having connection terminals via solder.
  • the electrode terminal and the connection terminal are based on the surface of the wiring board while maintaining a gap formed between the wiring board and the electronic component by melting the solder. Relative movement can be made relatively in the vertical direction.
  • the driving force generated due to molten solder self-alignment may be capable of relatively finely moving in the XY 0 direction.
  • the electronic component can be positioned with high accuracy when contacting the mounting position of the wiring board, and when the contact is melted to bond the solder, the cell surface effect of the surface tension of the solder can be obtained. It can be demonstrated effectively.
  • the wiring substrate while maintaining a state in which the electrode terminal and the connection terminal are in contact with each other And a fourth step of heating at least one of the electronic components to bond the electrode terminal and the connection terminal with the solder powder.
  • the solder is melted in a state in which the solder powder is melted and the solder powder is self-assembled between the electrode terminal and the connection terminal by the convection additive.
  • the powder is grown and the electrode terminal and the connection terminal are connected by soldering
  • the electronic component or the wiring substrate is held by the mounting tool, It is preferable that the mounting tool be capable of slightly moving in the vertical direction with respect to the surface of the wiring board. Then, when the electrode terminal and the connection terminal are connected by the melted solder powder, the electronic component finely moves the surface of the wiring board in the negative direction, so that the effect of the solder powder on the cellarisation is achieved. Can be made effective. Therefore, it is hard to produce position shift etc. after connection.
  • the mounting tool holds the electronic component or the wiring board in a state where the mounting tool holds the electronic component or the wiring board. Fine movement may be possible in the negative direction with reference to the electrode terminal formation surface of the electronic component.
  • the fixing base forms the connection terminal of the wiring board while the fixing base fixes the electronic component or the wiring board. It may be possible to move in the ⁇ direction with reference to the surface.
  • the solder effect can be effectively generated in the molten state of the solder powder, so that the resin can be cured in the state in which the positional deviation is eliminated. Therefore, even if the electronic component or the wiring board shifts, the positional displacement of the connection does not occur until the solder powder cools and solidifies. As a result, immediately after the resin is cured, the wiring board on which the electronic component is mounted can be moved from the fixing base.
  • the electronic component is a semiconductor element, and a metal material having wettability to the solder powder is formed on each surface of the electrode terminal of the semiconductor element and the connection terminal of the wiring substrate. It is preferable that Then, the semiconductor element can be soldered to the wiring substrate only by providing a metal having good wettability to the solder powder at the electrode terminal of the semiconductor element, and the semiconductor element can be mounted on the wiring substrate. It can be simplified. Examples of metal materials having good wettability to solder powder include simple metals such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), and alloys of these metals. A solder represented by copper (Cu) -tin (Sn) may be formed by vapor deposition, plating or the like.
  • the electronic component mounting apparatus of the present invention is
  • An electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component having an electrode terminal on a wiring board having a connection terminal via solder
  • a fixing base for fixing one of the electronic component and the wiring board
  • a mounting tool for bringing the electrode terminal of the electronic component into contact with the connection terminal of the wiring substrate while holding the electronic component or the wiring substrate fixed; and the electrode terminal and the connection terminal A heating mechanism for heating at least one of the electronic component and the wiring board in a state where the In a state in which the fixing operation by the fixing base and the gripping operation by the mounting tool are performed, the electrode terminal and the connection terminal are relatively moved slightly in the vertical direction with reference to the surface of the wiring board.
  • a fixing mechanism which relatively fixes the electronic component and the wiring board by stopping the first driving mechanism
  • the present invention enables solder connection positioned with high accuracy. Furthermore, since the wedge drive mechanism can be provided at a position separated from the heating mechanism, it is possible to suppress the thermal deterioration of the XY 0 drive mechanism. Therefore, stable tremor can be performed for a long time, and the reliability of the device can be improved.
  • a configuration in which the wiring substrate is floated and mounted on for example, oil
  • a configuration in which the wiring substrate is directly floated and mounted on a portion to which gas (for example, nitrogen gas) is blown up can be adopted, such as a configuration in which other magnetic metal plates provided at positions facing the metal plate are magnetized to the same pole and floated by repulsive force.
  • the heat sink drive mechanism may be operated until the solder is melted and solidified by the heating mechanism.
  • the heat treatment mechanism may have a heat blocking mechanism that suppresses the heat transmitted to the electronic component or the wiring board.
  • a heat blocking mechanism there are materials with small heat conductivity, such as resin in which air bubbles are dispersed, porous ceramic, and the like.
  • the heat blocking mechanism can be configured by providing these materials between the holding portion for holding and fixing the electronic component of the component mounting tool and the wedge driving mechanism.
  • an electronic component mounting apparatus is an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component having an electrode terminal on a wiring board having a connection terminal via solder, A fixing base for fixing one of the electronic component and the wiring substrate, a solder paste forming area on a connection terminal formation area or an electrode terminal forming surface of the electronic component or the wiring substrate fixed by the fixing base, An application mechanism for applying a resin composition containing a convective additive and a resin having flowability at the melting temperature of the solder powder, and fixing the electronic component or the wiring substrate while holding the electronic component or the wiring substrate.
  • a mounting tool in which the electrode terminal of the electronic component and the connection terminal of the wiring substrate are brought into contact with each other in a state in which the resin composition is interposed;
  • a heating mechanism configured to heat at least one of the wiring board and the electronic component in a state where the electrode terminal and the connection terminal are in contact with each other;
  • the present invention can realize solder connection by self assembly with high reproducibility and stably. Moreover, at that time, short circuit failure and connection failure can occur.
  • the mounting tool grips the electronic component
  • the fixing base fixes the wiring board
  • the fixing table further includes a driving mechanism for finely moving the wiring substrate in the vertical direction with reference to the surface on which the electrode terminal is formed of the electronic component, with the wiring substrate fixed. .
  • An electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component having an electrode terminal on a wiring board having a connection terminal via solder
  • a fixing base for fixing one of the electronic component and the wiring board
  • a solder powder, a convective additive, and a resin having fluidity at the melting temperature of the solder powder are included in the connection terminal formation region or the electrode terminal formation surface of the electronic component or the wiring substrate fixed by the fixing base.
  • a heating mechanism configured to heat at least one of the wiring board and the electronic component in a state where the electrode terminal and the connection terminal are in contact with each other;
  • the present invention can realize solder connection by self assembly with high reproducibility and stably. Moreover, at that time, short circuit failure and connection failure can occur.
  • the mounting tool holds the electronic component
  • the mounting tool further includes a driving mechanism for finely moving the electronic component in a vertical direction with reference to the surface of the wiring substrate in a state in which the electronic component is held.
  • the thermal drive mechanism operates in a state where the solder is melted after the electrode terminal and the connection terminal are connected by the solder.
  • the fixing base fixes the wiring board
  • the fixing table further includes a driving mechanism for finely moving the wiring substrate in the vertical direction with reference to the surface on which the electrode terminal is formed of the electronic component, with the wiring substrate fixed.
  • the thermal drive mechanism operates in a molten state of the solder after the electrode terminal and the connection terminal are connected by the solder.
  • the solder powder self-assembles and the electrode terminal and the connection terminal For the period until connection by the solder powder, since the wiring substrate or the electronic component is held by the mounting tool, the electronic component and the wiring substrate generated due to the gas generated by boiling or decomposition of the convection additive It is possible to prevent positional deviation between the two and fluctuation of the gap formed between the two. As a result, even with fine pitch, solder can be grown without shorting each other. On the other hand, after being connected to each other, since the self-alignment effect can be exhibited effectively, positional deviation occurs and the deviation can be eliminated.
  • the heating mechanism further has a function of heating the solder and then heating the solder to a temperature higher than the heating temperature of the solder.
  • the thermal drive mechanism further includes a heat blocking mechanism for suppressing heat transfer from the heating mechanism.
  • a heat blocking mechanism for suppressing heat transfer from the heating mechanism.
  • a material having a small thermal conductivity such as a resin in which air bubbles are dispersed, a porous ceramic, etc., is provided between the holding portion for holding and fixing the electronic component of the component mounting tool and the wedge driving mechanism. It can be adopted.
  • the present invention it is possible to suppress the occurrence of positional deviation of the electronic component in the process after positioning by the component mounting tool in the mounting process. Furthermore, the electronic component can be connected to the wiring board by effectively utilizing the cellular function of solder. As a result, productivity and reliability can be improved in the mounting of an electronic component having a multi-pin, narrow-pitch electrode terminal.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of an electronic component mounting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A Cross-sectional view of the first step of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment. It is.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of a second stage of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the third step of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of a fourth stage of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart of the mounting process of the electronic component of the embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing the first step of the main steps of a method of mounting an electronic component according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the second stage of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the third step of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing the fourth step of the main process of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a first stage of the main steps of a method of mounting an electronic component according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of the second stage of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the third step of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of a fourth stage of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of a first stage of the main steps of a method of mounting an electronic component according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of a first stage of the main steps of a method of mounting an electronic component according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B The cross section of the second step of the main steps of the mounting method of the electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of the third step of the main steps of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing the fourth step of the main process of the method of mounting an electronic component according to the first embodiment.
  • a component mounting tool 10 and a substrate fixing base 22 are disposed on a mount 24.
  • the component mounting tool is held by a support column 26 erected from a stand 24 and a horizontal moving unit 28.
  • the support 26 vertically moves the component mounting tool 10, and the horizontal movement unit 28 moves the component mounting tool 10 horizontally to perform rough positioning.
  • the component mounting tool 10 is provided with a tool fixing portion 12, a wedge driving mechanism 14, a heat blocking mechanism 16, a fixing mechanism 18, and a holding portion 20. Furthermore, a calorific mechanism is provided inside the holding unit 20, and the electronic component can be heated to a predetermined temperature by this heating mechanism.
  • the heat blocking mechanism 16 is provided to suppress heat transfer to the XY 0 driving mechanism 14 when the electronic component is heated by the heating mechanism of the holding unit 20.
  • a porous ceramic plate may be fixed and used. Alternatively, use a heat-resistant resin such as polyimide.
  • the holding unit 20 Furthermore, in the direction of the substrate fixing base 22 and the mechanism for moving the component mounting tool 10 to the substrate fixing base 22 by holding the electronic parts, which are disposed in advance at positions not shown, by the holding unit 20. It has a mechanism to move it. These controls are performed by a control unit (not shown).
  • a semiconductor element is used as the electronic component 30, and the case where the semiconductor element is mounted on the wiring board 32 will be described.
  • the electrode terminals 30A are formed on the entire surface of one surface at a constant arrangement pitch, and the solder bumps 34 are provided on the electrode terminals 30A.
  • Solder bar The bumps 34 may be solder balls fixed by paste or the like, or may be formed by plating.
  • connection terminals 32 A are provided at mounting positions where the semiconductor element 30 is mounted.
  • the wiring board 32 may be a double-sided wiring board or a multilayer wiring board. Furthermore, it may be a wiring board mainly made of resin, or may be a wiring board made of ceramic material.
  • the substrate may be a substrate on which a wiring is formed on a silicon substrate or a glass substrate.
  • the wiring board 32 is fixed to the board fixing base 22 (S01).
  • the semiconductor element 30 is gripped by the component mounting tool 10 (S02), and moved to the substrate fixing base 22 (S03).
  • the electrode terminal 30A of the semiconductor element 30 and the connection terminal 32A of the wiring substrate 32 are aligned (S04). This situation is shown in Figure 2A.
  • the component mounting tool 10 is moved to the wiring board 32 while keeping the aligned state, and the semiconductor element 30 is brought into contact with the wiring board 32 (S05).
  • the heating mechanism incorporated in the holding unit 20 is operated to heat the semiconductor element 30 (S06). By this heating, the solder 34 formed on the electrode terminal 30A of the semiconductor element 30 is melted.
  • the heating mechanism is built in the holding unit 20 of the component mounting tool 10
  • the heating mechanism is built in the substrate fixing base 22 and the substrate fixing base 22 side force is also heated. It is also good.
  • the heat blocking mechanism 16 can have a simpler configuration. Alternatively, it may not be provided.
  • the electronic component mounting apparatus of the present embodiment will be described mainly with respect to differences from FIG. 1 with reference to the process sectional view of FIG. 5A.
  • the component mounting tool 40 has a tool fixing portion 42 and a holding portion 44. Although there is a heating mechanism for heating the semiconductor element 30 inside the holding portion 44, it is not shown. Further, although a mechanism for bringing the semiconductor element 30 and the wiring substrate 32 into contact in parallel is also provided, it is not shown.
  • a wedge drive mechanism 48 is provided between the substrate fixing base 46 and the wiring substrate 32.
  • a fixing mechanism (not shown) for fixing the rod driving mechanism 48 is also provided.
  • a fluid that withstands the melting temperature of the solder 34 for example, an oil
  • the wiring board 32 may be placed on the surface of the sheet.
  • a fixing mechanism in this case, it is possible to use, for example, a configuration in which the pins are in direct contact with and fixed to the wiring board 32 by a pin raising and lowering mechanism higher than the sheet.
  • a flat plate is disposed on the upper portion of the substrate fixing base 46, and the overall force is also uniformly applied to the flat plate.
  • the flat plate may be floated by blowing a gas such as nitrogen gas.
  • the wiring board 32 is fixed on a flat plate.
  • the gas source for blowing the gas and the nose for flowing the gas correspond to the fixing mechanism.
  • FIGS. 5A to 6B a mounting method using the electronic component mounting apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 6B.
  • the mounting method of this embodiment can also be performed in the same flow as the flow chart shown in FIG. 4 and therefore will be described below with reference to FIG.
  • the wiring board 32 is fixed to the board fixing base 46 (S01). At this time, since the driving mechanism 48 is fixed by a fixing mechanism (not shown) and moved, the wiring board 32 can be moved only integrally with the board fixing base 46.
  • the solder 34 is formed on the surface of the connection terminal 32A of the wiring substrate 32 and will be described.
  • the semiconductor element 30 is gripped by the component mounting tool 40 (S 02) and moved to the substrate fixing base 46 (S 03). After moving to the substrate fixing base 46, the electrode terminal 30A of the semiconductor element 30 and the connection terminal 32A of the wiring substrate 32 are aligned (S04). This state is shown in FIG. 5A.
  • the component mounting tool 40 is moved toward the wiring substrate 32 while keeping the aligned state, and the semiconductor element 30 is brought into contact with the wiring substrate 32 (SO 5 ).
  • the heating mechanism incorporated in the holding unit 44 is operated to heat the semiconductor element 30 (S06). By this heating, the solder 34 formed on the connection terminal 32A of the wiring board 32 is melted.
  • the fixation of the wedge drive mechanism 48 by the fixation mechanism is released (S 07).
  • the XY 0 drive mechanism 48 can be driven.
  • the wiring board 32 disposed on the first driving mechanism 48 is in contact with the semiconductor element 30 (specifically, a gap formed between the wiring board 32 and the electronic component 30). It is possible to move freely only in the ⁇ direction with reference to the surface of the wiring board 32 while holding it. Therefore, when the solder 34 melts to produce a self-alignment effect, the wiring substrate 32 easily moves under the force of the self-alignment.
  • the electronic component mounting structure as shown in FIG. 6B is obtained.
  • the electronic component mounting structure thus produced has the same structure as the electronic component mounting structure of the first embodiment.
  • FIGS. 7A to 8B are cross-sectional views of an electronic component mounting apparatus according to a third embodiment of the present invention and a main process for explaining an electronic component mounting method using the same.
  • the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment differs from the electronic component mounting apparatus shown in FIG. 1 in the following points.
  • the electronic component is fixed to the component fixing base, and the wiring board is held by the substrate mounting tool and moved to the arrangement position of the electronic component on the component fixing base. , And in contact with the electronic component.
  • the heating mechanism is disposed on the component fixing base side, and the wedge driving mechanism is disposed on the substrate mounting tool side.
  • the other parts are the same as those of the electronic component mounting apparatus according to the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the mounting method of the electronic component will be described, and the configuration of the electronic component mounting apparatus of the present embodiment will also be described. Also in this embodiment, an example using a semiconductor element as an electronic component will be described. Further, in the present embodiment, the case where the solder 34 is formed on the surface of the connection terminal 32A of the wiring substrate 32 will be described.
  • the electronic component mounting apparatus of the present embodiment will be described mainly with respect to differences from FIG. 1 with reference to the process sectional view of FIG. 7A.
  • the substrate mounting tool 50 is mainly configured by a tool fixing portion 52, a holding portion 54 and an XY 0 drive mechanism 56.
  • the substrate mounting tool 50 also has a mechanism for causing the semiconductor element 30 and the wiring substrate 32 to abut in parallel, but I did not.
  • a wedge driving mechanism 56 is provided between the holding portion 54 of the substrate mounting tool 50 and the wiring substrate 32. Further, inside the holding portion 54, a fixing mechanism (not shown) for fixing the first driving mechanism 56 is provided.
  • the configuration described in the second embodiment can be used as the second driving mechanism 56 and the fixing mechanism, and therefore the description thereof is omitted.
  • the semiconductor element 30 is gripped by the substrate mounting tool 50 (S12) and moved to the component fixing base 58 (S13). After moving to the part fixing base 58, align the connection terminal 32A of the wiring board 32 and the electrode terminal 30A of the semiconductor element 30 (see FIG.
  • the substrate mounting tool 50 is moved in the direction of the semiconductor element 30 while keeping the aligned state, and the semiconductor element 30 is brought into contact with the wiring board 32 (see FIG. 7B).
  • the heating mechanism incorporated in the component fixing base 58 is operated to heat the semiconductor element 30 (S 16). By this heating, the solder 34 formed on the electrode terminal 30A of the semiconductor element 30 melts.
  • the fixation of the wedge drive mechanism 56 by the fixation mechanism is released (S17).
  • the XY 0 drive mechanism 56 can be driven.
  • the wiring board 32 disposed in the first driving mechanism 56 is held in contact with the semiconductor element 30 (specifically, the gap formed between the wiring board 32 and the electronic component 30). As it is, it can move freely only in the ⁇ direction with reference to the surface of the wiring board 32. Therefore, when the solder 34 melts to produce a self-alignment effect, the wiring substrate 32 easily moves under the force of the self-alignment.
  • the heating of the heating mechanism is stopped to solidify the solder 34.
  • the fixing of the semiconductor element 30 to the component fixing stand 58 is released (S18).
  • the gripping of the wiring board 32 is released (S19).
  • FIGS. 10A to 11B are cross-sectional views for explaining an electronic component mounting method and an electronic component mounting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment differs from the electronic component mounting apparatus described in the first embodiment in the following points.
  • the heating mechanism is provided inside the substrate fixing stand 70 without being provided in the holding portion 74 of the component mounting tool 72.
  • a coating mechanism (not shown) for coating the resin composition 64 on the surface of the wiring substrate 62 is provided.
  • a resin composition including a resin having fluidity at the melting temperature of solder powder, convection additive and solder powder is used to make an electronic component.
  • a certain semiconductor element 60 and the wiring board 62 are mounted.
  • solder is not formed on the surface of the electrode terminal 60A of the semiconductor element 60 before mounting and the connection terminal 62A of the wiring board 62. Further, the electrode terminal 60A and the connection terminal 62A are caulked in substantially the same shape, but the region where the self-assembly and growth is carried out is, for example, circularly provided. Round part As a result of the selective self-assembly and growth of solder, the solder grown on the connection terminal 62A of the wiring substrate 62 and the solder grown on the electrode terminal 62A of the semiconductor element 60 are combined and integrated. Connection is made. To this end, it is desirable that at least the surfaces of the electrode terminal 60A and the connection terminal 62A be made of a metal material having good wettability to the solder.
  • the metal material is, for example, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), rhodium (Rh), platinum, and the like. It is possible to use tin (Sn) or indium (In) or the like which constitutes a solder made only of materials such as (Pt) and iridium (Ir).
  • connection region for example, oxide film, nitride film, oxynitride film, etc., except for the surfaces of electrode terminal 60A and connection terminal 62A. It is desirable to form a surface protection film made of an inorganic material or a surface protection film made of a resin such as polyimide.
  • a material which generates a gas by boiling or decomposing at least at a temperature at which the solder powder 68 melts.
  • a liquid such as isopropyl alcohol, butyl acetate, ethylene glycol or butyl carbitol can be mixed with the resin 66 and used.
  • the solder powder 68 any solder that is usually used for soldering, such as tin (Sn) -silver (Ag) -copper (Cu) can be used.
  • the component mounting tool 72 is moved in the direction of the wiring board 62 while keeping the aligned state, and the resin composition on the wiring board 62 is resin composition. 64 Contact. By this contact, the resin composition 64 spreads uniformly between the semiconductor element 60 and the wiring board 62, and maintains a predetermined thickness. After that, the component mounting tool 74 maintains a certain gap between the semiconductor element 60 and the wiring board 62 and the parallelism.
  • the wiring mechanism 62 is heated by operating a heating mechanism (not shown) disposed inside the substrate fixing base 70.
  • a heating mechanism (not shown) disposed inside the substrate fixing base 70.
  • the solder 68 in the resin composition 64 melts, and the viscosity of the resin 66 decreases and the flowability increases.
  • the convection additive (not shown) boils or decomposes at this temperature to release the gas.
  • the resin composition 64 containing the gas to be released is filled in the space closed by the semiconductor element 60 and the wiring substrate 62, the gas is contained in the peripheral region of the semiconductor element 60 and the wiring substrate 62. Release to the outside space through the gap.
  • solder is grown, and when there is no gas release by the convection additive, the electrode terminal 60A and the connection terminal 62A are connected by the solder 76. This state is shown in FIG. 11A.
  • the fixing mechanism 18 is released and the wedge driving mechanism 14 is operated.
  • the wedge drive mechanism 14 is driven, since the solder 76 is still in a molten state, a self-alignment effect occurs.
  • the semiconductor element 60 is finely moved by the force of the self-alignment, and the positional deviation can be eliminated.
  • the resin composition 64 is formed.
  • the resin 66 is cured. After the curing is completed, the heating is stopped and the solder 76 is solidified. After solidification of the solder 76 is completed, the gripping by the component mounting tool 72 is released.
  • soldering using the resin composition 64 can be performed stably and reproducibly.
  • This soldering method is characterized in that there is no need to form a solder bump or the like, so that the process can be simplified and mounting with a fine pitch is also possible.
  • the substrate mounting tool holds the wiring substrate, and further includes a wedge driving mechanism capable of finely moving in the negative direction with reference to the surface on which the electrode terminal of the electronic component is formed.
  • the XY 0 drive mechanism may be set so that the solder operates in a molten state after being connected by soldering between the electrode terminal and the connection terminal.
  • the thermal mechanism may further have the function of heating to a temperature higher than the heating temperature of the solder connection after heating the solder connection.

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Abstract

【課題】電子部品の実装における生産性および信頼性の向上。 【解決手段】電子部品と配線基板とのうちの少なくとも一方として、電極端子または接続端子に、はんだが設けられたものを準備し、前記配線基板と前記電子部品とのうちの一方を固定し、固定されていない前記配線基板または前記電子部品を把持した状態で、前記電子部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させ、前記電子部品を加熱して前記はんだを溶融させ、前記電子部品を把持しながら前記はんだを固化させて、前記電極端子と前記接続端子とを前記はんだにより接合する。さらには、前記はんだの溶融により前記配線基板と前記電子部品との間に形成される隙間を保持しながら、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基板の表面を基準にしてＸＹθ方向に相対的に微動可能にする。

Description

電子部品の実装方法及び電子部品実装装置
技術分野
[0001] 本発明は、電子部品を配線基板上へはんだ付けにより実装する方法およびその実 装装置に関する。
背景技術
[0002] 配線基板上に抵抗器やコンデンサ等の受動部品あるいは半導体素子等の機能部 品を含む電子部品をリフローはんだ接続して電子回路を形成する方法が一般的に 行われている。
[0003] このようなリフローはんだ付けにおいては、配線基板上の所定の接続端子上にはん だペースト等を所定量塗布した後、この接続端子に対向するように電子部品の電極 端子をはんだペーストの粘着力を利用して固定する。その後、電子部品がはんだべ 一ストにより粘着された状態で配線基板をリフロー炉に入れてはんだを溶融させるこ とで、電子部品の電極端子と配線基板の接続端子とを接続する。
[0004] このような方法においては、配線基板と電子部品とは、はんだペーストによる粘着力 のみで固定されており、はんだが溶融した場合にははんだの表面張力によるセルフ ァライメント効果により、接続端子と電極端子との間にある程度の位置ズレがあっても 、この位置ズレを解消するように接合が行われる。
[0005] し力しながら、近年の小型、薄型化に対応するために超小型のチップ部品や CSP ノ^ケージやベアチップ構成の半導体素子を直接実装することが行われることにより
、以下のような課題が生じる。すなわち、配線基板や薄型の電子部品、たとえばベア チップ半導体素子等を用いた場合、リフロー時の加熱によりソリやうねりが発生して、 セルファライメント効果を充分得られない。さらには、はんだ付け部分がはずれては んだ付け不良が発生する。また、超小型の電子部品、たとえば 0603サイズのチップ 部品あるいは薄く研磨したベアチップ半導体素子等では、リフロー炉内の風圧により 、これらの電子部品が接続端子からずれてしまう。
[0006] このために、配線基板の接続端子上にはんだペーストを介して電子部品の電極端 子を粘着させた後、加熱加圧ヘッドにより電子部品の背面から加圧しながら加熱する ことによりはんだを溶融させて電極端子と接続端子との接続を行う方法もある。この場 合には、上記のようなズレが生じることはないが、セルファライメント効果が作用しない 。そのため、あらかじめ高い精度で電子部品の電極端子と配線基板の接続端子とを 位置合せする必要がある。さらに位置合わせした状態の電子部品と配線基板とを、 はんだが溶融して力 固化するまで保持する必要がある。
[0007] そこで、従来から、表面実装における位置決め精度の向上と生産効率の向上とを 図った半導体チップの実装方法 (以下、第 1の実装方法と 、う）が提案されて 、る。
[0008] 第 1の実装方法は、
•配線基板上の所定位置にはんだペーストを塗布して力 電子部品を配置する、 'はんだペーストを溶融温度以上に溶融させて電子部品のリードを配線基板のランド にはんだ付けする、
'リードとランドとのすべての接続点ではんだペーストが溶融した後、いずれかの接続 点が凝固点以下まで冷却されるまでの間に配線基板を振動させる、
という工程を有する。（例えば、特許文献 1参照)。
[0009] 第 1の実装方法では、振動を与えることで、電子部品と配線基板との間の摩擦抵抗 力 、さくなる。そして、この状態で溶融はんだに発生する表面張力により、互いには んだ付けされようとして 、るリードとランドとが互！、の距離が最短となるように弓 Iき合う 結果、良好なはんだ付けが可能となる。
[0010] また、従来から、半導体チップをはんだバンプを介して配線基板に実装する半導体 チップの実装方法 (以下、第 2の実装方法と 、う）が提案されて 、る。
[0011] 第 2の実装方法は、
'ボンディングツールに半導体チップを保持し配線基板に対して位置合わせする、
'位置合わせした半導体チップのはんだバンプを配線基板上の所定位置の電極パッ ドに接触させる、
•はんだバンプを加熱して溶融させる、
•溶融中に、配線基板と半導体チップとの間隔を調整する、
'溶融後に溶融したはんだバンプのセルファライメント作用によりボンディングツール を XY θ方向に駆動させて配線基板と半導体チップの位置ずれを補正する、 という工程を有する（例えば、特許文献 2参照)。
特許文献 1：特開平 06 - 260744号公報
特許文献 2 :特開平 10— 032225号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 第 1の実装方法には、加熱によってはんだが溶融した状態で、配線基板に振動を 与えることにより、電子部品と配線基板との間の摩擦抵抗が小さくなつて、セルファラ ィメントが有効に作用する。しかしながら、一般に電子部品に対して、外部から配線 基板方向へ押し付ける等の荷重が加えられないだけでなぐ電子部品が振動により 動きやすくなつているため、リフロー炉中での風圧により電子部品が接続端子力もず れてしまう場合が生じやすい。また、半導体チップ等では、微細ピッチであるので振 動によりショートする可能性もある。
[0013] また、第 2の実装方法には、加熱機構と駆動機構とがともにボンディングツール側に 設けられているため、以下のような課題がある。すなわち、ボンディングツールの加熱 を繰り返した場合に、 XY 0駆動機構に熱が伝達してベアリング機構などの摺動性能 が劣化しやすい。
[0014] 本発明は、カゝかる点に鑑みてなされたものであり、生産性および信頼性に優れた電 子部品実装体を製造するための実装方法及び実装装置を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0015] 上記課題を解決するために、本発明の電子部品実装方法は、電極端子を有する 電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実装する実装方法であ つて、
前記電子部品と前記配線基板とのうちの少なくとも一方として、前記電極端子また は接続端子に、前記はんだが設けられたものを準備する第 1の工程と、
前記配線基板と前記電子部品とのうちの一方を固定する第 2の工程と、 固定されて!ヽな ヽ前記配線基板または前記電子部品を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させる第 3の工程と、 前記電子部品を加熱して前記はんだを溶融させる第 4の工程と、
前記電子部品を把持しながら前記はんだを固化させて、前記電極端子と前記接続 端子とを前記はんだにより接合する第 5の工程と、
を含み、
前記第 5の工程では、前記はんだの溶融により前記配線基板と前記電子部品との 間に形成される隙間を保持しながら、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基 板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に相対的に微動可能にする。
[0016] この方法によれば、電子部品を配線基板の実装位置に当接する場合には高精度 で位置決めが可能で、当接してはんだを溶融させて接合するときには、はんだの表 面張力によるセルファライメント効果を有効に発揮させることができる。その結果、位 置ズレ等のないはんだ接続が可能となる。さらに、加熱源からの熱を ΧΥ Θ方向に微 動可能な微動機構まで伝熱しに《することも可能となる。
[0017] さらに、上記方法において、溶融したはんだのセルファライメントに起因して生じる 駆動力で XY 0方向に相対的に微動可能にしてもよい。そうすれば、電子部品を配 線基板の実装位置に当接する場合には高精度に位置決めすることが可能で、当接 してはんだを溶融させ接合するときには、はんだの表面張力によるセルファライメント 効果を有効に発揮させることができる。
[0018] また、本発明の電子部品の実装方法は、電極端子を有する電子部品を、接続端子 を有する配線基板に、はんだを介して実装する実装方法であって、
前記配線基板と前記電子部品とのうちの一方を固定する第 1の工程と、 固定された前記配線基板または前記電子部品が有する、接続端子形成領域また は電極端子形成面に、はんだ粉、対流添加剤、および前記はんだ粉の溶融温度で 流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する第 2の工程と、
固定されて!ヽな ヽ前記配線基板または前記電子部品を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを、前記榭脂組成物を介在 させて当接させる第 3の工程と、
前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態を保持しながら、前記配線基板 および前記電子部品の少なくとも一方を加熱して、前記電極端子と前記接続端子と を前記はんだ粉により接合する第 4の工程と、
を含む。
[0019] 前記第 4の工程では、前記はんだ粉を溶融させるとともに前記対流添加剤により前 記はんだ粉を前記電極端子と前記接続端子との間に自己集合させた状態で、溶融 させた前記はんだ粉を成長させて前記電極端子と前記接続端子とをはんだ接続する
[0020] この方法によれば、電子部品の電極端子または配線基板の接続端子にあら力じめ はんだを形成することなぐ両者のはんだ接続が行える。しカゝも、電子部品を榭脂組 成物に常に当接しているのではんだ粉の自己集合が効率よく行われ、接合後のはん だ粉の残存に起因する短絡不良等が生じにくい。
[0021] さらに、前記第 4の工程では、前記電極端子と前記接続端子とを、溶融させた前記 はんだ粉により接続させた後、前記搭載ツールにより前記電子部品または配線基板 を把持した状態で、前記搭載ツールを、前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方 向に微動可能にするのが好ましい。そうすれば、溶融した前記はんだ粉により前記電 極端子と前記接続端子とが接続されたときには、前記電子部品が前記配線基板の 表面を ΧΥ Θ方向に微動するので、前記はんだ粉のセルファライメント効果を有効に 発揮させることができる。したがって、接続後に位置ズレ等が生じにくい。
[0022] さらに、前記第 4の工程において、溶融したはんだ粉により前記電極端子と前記接 続端子とが接合された後、前記搭載ツールが前記電子部品または前記配線基板を 把持した状態で、前記電子部品の電極端子形成表面を基準として ΧΥ Θ方向に微動 可能にしてもよい。
[0023] あるいは、溶融したはんだ粉により前記電極端子と前記接続端子とが接続された後 、固定台が電子部品または配線基板を固定した状態で、当該固定台を配線基板の 接続端子の形成された表面を基準として ΧΥ Θ方向に微動可能としてもよい。
[0024] さらに、前記搭載ツールや前記固定台を、溶融したはんだ粉のセルファライメントに 起因する駆動力によって微動させてもよい。そうすれば、溶融したはんだ粉により前 記電極端子と前記接続端子とが接合されたときには、前記搭載ツールや前記固定台 が配線基板の表面を XY 0方向に微動するので、はんだ粉のセルファライメント効果 を有効に発揮させることができる。したがって、接続後に位置ズレ等が生じにくい。
[0025] さらに、前記第 4の工程の後、
さらなる加熱を行い前記榭脂組成物中の榭脂を硬化させる第 5の工程と、 前記樹脂が硬化した後、前記基板搭載ツールによる前記配線基板の保持を解除 する第 6の工程と、
を含んでもよい。
[0026] そうすれば、はんだ粉が溶融した状態で有効にセルファライメント効果が生じるため に位置ズレを解消した状態で前記榭脂を硬化させることができる。そのため、はんだ 粉が冷却して固化するまでの間に、電子部品あるいは配線基板がずれても接続部の 位置ズレが生じない。この結果、前記樹脂が硬化した後、直ちに電子部品が実装さ れた配線基板を固定台から移動させることができる。
[0027] さらに、前記電子部品は半導体素子であり、前記半導体素子の前記電極端子と前 記配線基板の前記接続端子とのそれぞれの表面には、前記はんだ粉に対する濡れ 性を有する金属材料が形成されているのが好ましい。そうすれば、半導体素子の電 極端子に、はんだ粉に対して濡れ性のよい金属を設けるだけで、半導体素子を配線 基板にはんだ接続することが可能となり、半導体素子の配線基板への実装を簡略ィ匕 できる。なお、はんだ粉に対して濡れ性のよい金属材料としては、例えば金 (Au)、銀 (Ag)、銅 (Cu)、ニッケル (Ni)等の単体金属、これらの合金ある 、は銀 (Ag)—銅（ Cu)ースズ (Sn)等に代表されるはんだを蒸着、メツキ等により形成すればよい。
[0028] また、本発明の電子部品実装装置は、
電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する電子部品実装装置であって、
前記電子部品と前記配線基板とのうちの一方を固定する固定台と、
固定されて 、な 、前記電子部品または前記配線基板を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させる搭載ツールと、 前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態で、前記電子部品と前記配線基 板とのうちの少なくとも一方を加熱する加熱機構と、 前記固定台による固定動作と前記搭載ツールによる把持動作を実施している状態 で、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向 に相対的に微動させる ΧΥ Θ駆動機構と、
前記 ΧΥ Θ駆動機構を停止させて前記電子部品と前記配線基板とを相対的に固定 する固定機構と、
を備える。
[0029] このような構成と有することで、本発明は、高精度に位置決めされたはんだ接続が 可能となる。さらに、 ΧΥ Θ駆動機構を加熱機構力 隔離された位置に設けることがで きるため、この XY 0駆動機構が熱により劣化することを抑制できる。このため、長期 間安定した微動を行わせることができ、装置の信頼性を向上できる。
[0030] なお、 ΧΥ Θ駆動機構としては、例えば配線基板をはんだの溶融温度に耐える液体
(例えばオイル）に浮上載置する構成、または気体 (例えば窒素ガス)を吹き上げさせ た部位に配線基板を直接浮上載置する構成、さらには配線基板を磁性金属板上に 固定しておき、この金属板と対向する位置に設けた別の磁性金属板同士を同極に磁 化させて反発力で浮上させる構成等、種々の構成を採用することができる。
[0031] さらに、上記構成において、 ΧΥ Θ駆動機構は、加熱機構によりはんだが溶融して 固化するまでの間、作動させるようにしてもよい。このようにすることにより、はんだが 溶融してセルファライメント効果が生じるときのみ ΧΥ Θ駆動機構を駆動させて高精 度の位置決めを行うことができる。
[0032] さらに、上記構成において、 ΧΥ Θ駆動機構は、加熱機構力も前記電子部品または 前記配線基板に伝達される熱を抑制する熱遮断機構を有してもよ!ヽ。このような熱遮 断機構を設けることにより、 ΧΥ Θ駆動機構が熱により劣化することを抑制できる。な お、熱遮断機構としては、熱伝導性の小さな材料、例えば気泡が分散された榭脂、 多孔質のセラミック等がある。これらの材料を部品搭載ツールの電子部品を保持固定 する保持部と ΧΥ Θ駆動機構との間に設けることで熱遮断機構を構成することができ る。
[0033] また、本発明の電子部品実装装置は、電極端子を有する電子部品を、接続端子を 有する配線基板に、はんだを介して実装する電子部品実装装置であって、 前記電子部品と前記配線基板とのうちの一方を固定する固定台と、 前記固定台により固定された前記電子部品または前記配線基板が有する接続端 子形成領域または電極端子形成面に、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉 の溶融温度で流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する塗布機構と、 固定されて 、な 、前記電子部品または前記配線基板を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを、前記榭脂組成物を介在 させた状態で当接させる搭載ツールと、
前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態で、前記配線基板と前記電子部 品とのうちの少なくとも一方を加熱する加熱機構と、
を備える。
[0034] この構成とすることにより、本発明は、自己集合によるはんだ接続を再現性よくかつ 安定的に実現できる。しかもその際、短絡不良や接続不良を生じに《できる。
[0035] さらに、上記構成において、前記搭載ツールは、前記電子部品を把持し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で、当該電子部品を、前記配線 基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさらに有するのが 好ましい。
[0036] もしくは、前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記固定台は、前記配線基板を固定した状態で、当該配線基板を、前記電子部品 の前記電極端子形成表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさ らに有するのが好ましい。
[0037] このような構成とすること〖こより、はんだ粉が自己集合して電極端子と接続端子とが はんだにより接続されるまでの期間については、搭載ツールまたは固定台が電子部 品または配線基板を保持して ヽるので、対流添加剤の沸騰あるいは分解により発生 するガスに起因して生じる、電子部品と配線基板との間の位置ズレや、両者の間の 形成される隙間の間隔が変動することを防止できる。これにより、ファインピッチにして も、互いにショートすることなくはんだを成長させることができる。一方、互いに接続し た状態とした後には有効にセルファライメント効果を発揮させることができるので、位 置ズレが発生してもそのズレを解消させることができる。 [0038] また、本発明の電子部品実装装置は、
電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する電子部品実装装置であって、
前記電子部品と前記配線基板とのうちの一方を固定する固定台と、
前記固定台により固定された前記電子部品または前記配線基板が有する接続端 子形成領域または電極端子形成面に、はんだ粉、対流添加剤および前記はんだ粉 の溶融温度で流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する塗布機構と、 固定されて 、な 、前記電子部品または前記配線基板を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを、前記榭脂組成物を介在 させた状態で当接させる搭載ツールと、
前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態で、前記配線基板と前記電子部 品とのうちの少なくとも一方を加熱する加熱機構と、
を備える。
[0039] この構成にすることにより、本発明は、自己集合によるはんだ接続を再現性よくかつ 安定的に実現できる。しかもその際、短絡不良や接続不良を生じに《できる。
[0040] なお、前記搭載ツールは、前記電子部品を把持し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で、当該電子部品を、前記配線 基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさらに有するのが 好ましい。この場合、前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記電極端子と前記接続端子とが前 記はんだにより接続された後、前記はんだが溶融した状態で作動するのがさらに好ま しい。
[0041] また、前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記固定台は、前記配線基板を固定した状態で、当該配線基板を、前記電子部品 の前記電極端子形成表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさ らに有するのが好ましい。この場合、前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記電極端子と前記接 続端子とが前記はんだにより接続された後、前記はんだが溶融した状態で作動する のがさらに好ましい。
[0042] このような構成にすることにより、はんだ粉が自己集合して電極端子と接続端子とが はんだ粉により接続されるまでの期間については、搭載ツールにより配線基板または 電子部品を保持しているので、対流添加剤の沸騰あるいは分解により発生するガス に起因して生じる、電子部品と配線基板との間の位置ズレや、両者の間に形成され る隙間の間隔が変動することを防止できる。これにより、ファインピッチにしても、互い にショートすることなくはんだを成長させることができる。一方、互いに接続した状態と した後には有効にセルファライメント効果を発揮させることができるので、位置ズレが 発生してそのズレを解消させることができる。
[0043] さらに、上記構成にぉ 、て、前記加熱機構は、前記はんだを加熱した後、前記はん だの加熱温度より高温まで加熱する機能をさらに有する。この構成にすることにより、 例えば榭脂組成物中の榭脂として熱硬化性榭脂を用いると、この加熱によりはんだ が溶融した状態のまま電子部品と配線基板との間を接着固定することができる。した がって、この状態にした後には電子部品が実装された配線基板を固定台からはずす ことができる。この結果、生産性がさらに改善される。
[0044] さらに、上記構成にお ヽて、 ΧΥ Θ駆動機構は加熱機構からの熱伝達を抑制するた めの熱遮断機構をさらに有するのが好ましい。この構成により、 ΧΥ Θ駆動機構の熱 による劣化を抑制することができる。熱遮断機構としては、部品搭載ツールの電子部 品を保持固定する保持部と ΧΥ Θ駆動機構との間に熱伝導性の小さな材料、例えば 気泡が分散された榭脂、多孔質のセラミック等を採用することができる。
発明の効果
[0045] 本発明によれば、実装工程中で部品搭載ツールにより位置決めを行った後の工程 で電子部品が位置ズレを起こすことを抑制できる。さらには、はんだのセルファラィメ ント作用を効果的に利用して、電子部品を配線基板に接続できる。この結果、多ピン で、かつ狭ピッチの電極端子を有する電子部品の実装において、生産性および信頼 性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0046] [図 1]本発明の第 1の実施の形態にかかる電子部品実装装置の概略を示す断面図 である。
[図 2A]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 1段階の断面図 である。
[図 2B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 2段階の断面図 である。
[図 3A]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 3段階の断面図 である。
[図 3B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 4段階の断面図 である。
[図 4]同実施の形態に力かる電子部品の実装工程のフローチャートである。
圆 5A]本発明の第 2の実施の形態に力かる電子部品の実装方法の主要工程の第 1 段階の断面図である。
[図 5B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 2段階の断面図 である。
[図 6A]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 3段階の断面図 である。
[図 6B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 4段階の断面図 である。
圆 7A]本発明の第 3の実施の形態に力かる電子部品の実装方法の主要工程の第 1 段階の断面図である。
[図 7B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 2段階の断面図 である。
[図 8A]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 3段階の断面図 である。
[図 8B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 4段階の断面図 である。
圆 9]同実施の形態に力かる電子部品の実装工程のフローチャートである。
圆 10A]本発明の第 4の実施の形態に力かる電子部品の実装方法の主要工程の第 1 段階の断面図である。
[図 10B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 2段階の断面 図である。
[図 11A]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 3段階の断面 図である。
[図 11B]同実施の形態にかかる電子部品の実装方法の主要工程の第 4段階の断面 図である。
符号の説明
10, 40， 72 部品搭載ツール
12, 42, 52 ツール固定部
14, 48, 56 ΧΥ Θ駆動機構
16 熱遮断機構
18 固定機構
20, 44， 54， 74 保持部
22， 46, 70 基板固定台
24 架台
26 支柱
28 水平移動部
30, 60 電子部品（半導体素子)
30A, 60A 電極端子
32, 62 配線基板
32A, 62A 接続端子
34 はんだバンプ
50 基板搭載ツール
58 部品固定台
64 榭脂組成物
66 樹脂
68 はんだ粉
76 はんだ
発明を実施するための最良の形態 [0048] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、 同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。
[0049] (第 1の実施の形態）
図 1 図 4は、本発明の第 1の実施の形態に力かる電子部品の実装方法および実 装装置を説明するための図である。図 1は、本実施の形態にかかる電子部品実装装 置の概略断面図である。図 2A、図 2B、図 3A、および図 3Bは、本実施の形態にかか る電子部品の実装方法を説明するための主要工程の断面図である。図 4は、本実施 形態のフローチャートである。
[0050] 図 1に示すように、本実施の形態の電子部品実装装置では、部品搭載ツール 10と 基板固定台 22とが架台 24上に配置されている。部品搭載ツールは架台 24から立設 された支柱 26と水平移動部 28とにより保持されている。支柱 26は、部品搭載ツール 10の上下動を行い、水平移動部 28は部品搭載ツール 10を水平方向に移動させて 粗い位置決めを行う。
[0051] 部品搭載ツール 10には、ツール固定部 12、 ΧΥ Θ駆動機構 14、熱遮断機構 16、 固定機構 18および保持部 20が設けられている。さらに、保持部 20の内部には、カロ 熱機構が設けられており、この加熱機構により電子部品を所定の温度に加熱すること ができる。熱遮断機構 16は、保持部 20の加熱機構により電子部品を加熱したときに XY 0駆動機構 14への熱伝達を抑制するために設けられている。この熱遮断機構 1 6としては、例えばポーラスなセラミック板を固定して用いてもよい。あるいは、ポリイミ ド等の耐熱榭脂を用いてもょ 、。
[0052] さらに、部品搭載ツール 10は、図示しない位置にあら力じめ配置されている電子部 品を保持部 20により把持して基板固定台 22まで移動させる機構および基板固定台 22の方向に移動させる機構を有する。これらの制御は図示しない制御部により行わ れる。
[0053] 本実施の形態においては、電子部品 30として半導体素子が用いられ、この半導体 素子を配線基板 32に実装する場合について説明する。
[0054] 半導体素子 30には、その一方の面の全面に電極端子 30Aが一定の配列ピッチで 形成されており、この電極端子 30Aにはんだバンプ 34が設けられている。はんだバ ンプ 34は、はんだボールをペースト等により固着させたものでもよいし、メツキにより 形成したものでもよい。また、配線基板 32には、半導体素子 30を実装する実装位置 に接続端子 32Aが設けられている。なお、この配線基板 32は、両面配線基板でもよ いし、多層配線基板であってもよい。さら〖こ、榭脂を主体とした配線基板でもよいし、 セラミックカゝらなる配線基板でもよい。また、シリコン基板やガラス基板上に配線を形 成した基板であってもよ 、。
[0055] 以下、図 2A—図 4を参照して本実施の形態の実装方法を説明する。
[0056] 最初に、配線基板 32を基板固定台 22に固定する（S01)。次に、図示しない位置 において、部品搭載ツール 10により半導体素子 30を把持して（S02)、基板固定台 2 2まで移動させる（S03)。基板固定台 22まで移動させた後、半導体素子 30の電極 端子 30Aと配線基板 32の接続端子 32Aとを位置合せする（S04)。この状態を図 2A に示す。
[0057] つぎに、図 2Bに示すように、位置合せした状態を保持したまま部品搭載ツール 10 を配線基板 32まで移動させて、半導体素子 30を配線基板 32に当接させる（S05)。
[0058] つぎに、保持部 20に内蔵されている加熱機構を作動させて半導体素子 30を加熱 する（S06)。この加熱により半導体素子 30の電極端子 30Aに形成されているはんだ 34が溶融する。
[0059] つぎに、図 3Aに示すように、はんだ 34が溶融した後、固定機構 18による ΧΥ Θ駆 動機構 14の固定を解除する（S07)。これにより XY 0駆動機構 14が駆動できるよう になり、 ΧΥ Θ駆動機構 14から半導体素子 30を含む保持部 20までは、当接した状 態 (具体的には配線基板 32と電子部品 30との間に形成される隙間）を保持したまま 、配線基板 32の表面を基準にして ΧΥ Θ方向のみについては自由に移動できるよう になる。したがって、はんだ 34が溶融してセルファライメント作用を生じた場合に、半 導体素子 30がそのセルファライメントによる力を受けて容易に移動する。
[0060] つぎに、加熱機構の加熱を止めてはんだ 34を固化する。はんだ 34の固化が完了 した後、部品搭載ツール 10による把持を解除する（S08)。さらに、その後配線基板 3 2を基板固定台 22から取り出すと、図 3Bに示すような電子部品実装構造体が得られ る。 [0061] このような実装方法および実装装置とすることにより、位置ズレ等の発生がなぐか つ半導体素子 30と配線基板 32とのギャップを一定に保持した実装構造体を得ること ができる。このため、ファインピッチの実装が可能であり、かつ傾き等も生じにくいので 従来の実装方法および実装装置に比べてさらに信頼性を向上させることができる。
[0062] なお、本実施の形態においては、部品搭載ツール 10の保持部 20に加熱機構を内 蔵させたが、加熱機構は基板固定台 22に内蔵させて基板固定台 22側力も加熱して もよい。この場合には、熱遮断機構 16はより簡単な構成とすることができる。あるいは 、設けなくてもよい。
[0063] (第 2の実施の形態）
図 5A—図 6Bは、本発明の第 2の実施の形態に力かる電子部品実装装置とそれを 用いた電子部品の実装方法を説明するための主要工程の断面図である。本実施の 形態にかかる電子部品実装装置は、図 1に示す電子部品実装装置と全体的な形状 は同じである。なお、本実施の形態でも、電子部品として半導体素子を用いた例につ いて説明する。
[0064] 本実施の形態の電子部品実装装置について、図 5Aの工程断面図を参照して、図 1と異なる点を主体に説明する。部品搭載ツール 40は、ツール固定部 42と保持部 4 4とを有する。保持部 44の内部には半導体素子 30を加熱する加熱機構があるが、図 示していない。また、半導体素子 30と配線基板 32とを平行に当接させるための機構 も有するが、図示していない。
[0065] 基板固定台 46と配線基板 32との間に ΧΥ Θ駆動機構 48が設けられている。また、 基板固定台 46の内部には、 ΧΥ Θ駆動機構 48を固定するための固定機構（図示せ ず)も設けられている。
[0066] 本実施の形態の電子部品実装装置の場合には、 ΧΥ Θ駆動機構 48としては、例え ばはんだ 34の溶融温度に耐える液体、例えばオイルを柔軟性のある袋状シートに充 填して、このシートの表面に配線基板 32を載置する構成としてもよい。この場合の固 定機構としては、例えばシートより高いピンの上下機構によりピンが直接配線基板 32 に接触して固定される構成等を用いることができる。
[0067] または、基板固定台 46の上部に平板を配置し、この平板に対して全面力も均等に 気体、例えば窒素ガスを吹き付けて平板を浮上させる構成としてもよい。なお、この 場合には、配線基板 32は平板上に固定される。この場合には、気体を吹き付けるた めのガス源とガスを流すためのノ レブとが固定機構に相当する。
[0068] 以下、図 5A—図 6Bを参照して、本実施の形態の電子部品実装装置を用いた実装 方法について説明する。なお、本実施の形態の実装方法についても、図 4に示した フローチャートと同じでフローで行えるので、以下、図 4を参照して説明する。
[0069] 最初に、配線基板 32を基板固定台 46に固定する（S01)。このとき、 ΧΥ Θ駆動機 構 48は図示しない固定機構により固定されて ヽるので配線基板 32は基板固定台 46 と一体でのみ移動可能となる。なお、本実施の形態では、はんだ 34は配線基板 32 の接続端子 32Aの表面に形成して 、る場合にっ 、て説明する。
[0070] 次に、図示しない位置において、部品搭載ツール 40により半導体素子 30を把持し て（S02)、基板固定台 46まで移動させる（S03)。基板固定台 46まで移動させた後 、半導体素子 30の電極端子 30Aと配線基板 32の接続端子 32Aとを位置合せする（ S04)。この状態を図 5Aに示す。
[0071] つぎに、図 5Bに示すように、位置合せした状態を保持したまま部品搭載ツール 40 を配線基板 32の方向に移動させて、半導体素子 30を配線基板 32に当接させる（SO 5)。
[0072] つぎに、保持部 44に内蔵されている加熱機構を作動させて半導体素子 30を加熱 する（S06)。この加熱により配線基板 32の接続端子 32Aに形成されているはんだ 3 4が溶融する。
[0073] つぎに、図 6Aに示すように、はんだ 34が溶融した後、固定機構による ΧΥ Θ駆動 機構 48の固定を解除する（S07)。これにより XY 0駆動機構 48が駆動できるように なる。この結果、 ΧΥ Θ駆動機構 48上に配設されている配線基板 32は半導体素子 3 0に当接した状態 (具体的には配線基板 32と電子部品 30との間に形成される隙間） を保持したまま、配線基板 32の表面を基準にして ΧΥ Θ方向のみに自由に移動でき るようになる。したがって、はんだ 34が溶融してセルファライメント作用を生じた場合 に、配線基板 32がそのセルファライメントによる力を受けて容易に移動する。
[0074] つぎに、加熱機構の加熱を止めてはんだ 34を固化させる。はんだ 34の固化が完 了した後、部品搭載ツール 10による把持を解除する（S08)。さらに、その後配線基 板 32を基板固定台 46から取り出す (S09)。
[0075] これにより、図 6Bに示すような電子部品実装構造体が得られる。このようにして作成 された電子部品実装構造体は、第 1の実施の形態の電子部品実装構造体と同じ構 造が得られる。
[0076] このような実装方法および実装装置とすることにより、位置ズレ等の発生がなぐ つ半導体素子 30と配線基板 32とのギャップを一定に保持した実装構造体を得ること ができる。このため、ファインピッチの実装が可能であり、かつ傾き等も生じにくいので 従来の実装方法および実装装置に比べてさらに信頼性を向上させることができる。
[0077] (第 3の実施の形態）
図 7A—図 8Bは、本発明の第 3の実施の形態に力かる電子部品実装装置とそれを 用いた電子部品の実装方法を説明するための主要工程の断面図である。本実施の 形態にかかる電子部品実装装置は、図 1に示す電子部品実装装置と以下の点で異 なる。
[0078] 第 1に、本実施の形態の電子部品実装装置は、電子部品を部品固定台に固定し、 配線基板を基板搭載ツールにより把持して部品固定台の電子部品の配置位置まで 移動させ、かつ電子部品に当接させている。
[0079] 第 2に、加熱機構を部品固定台側に配置し、 ΧΥ Θ駆動機構を基板搭載ツール側 に配置している。その他については、第 1の実施の形態の電子部品実装装置と同じ であるので説明を省略する。
[0080] 以下、電子部品の実装方法を説明するとともに、本実施の形態の電子部品実装装 置の構成も含めて説明する。なお、本実施の形態でも、電子部品としては半導体素 子を用いた例について説明する。さらに、本実施形態では、はんだ 34が配線基板 3 2の接続端子 32Aの表面に形成されて 、る場合にっ 、て説明する。
[0081] 本実施の形態の電子部品実装装置について、図 7Aの工程断面図を参照して、図 1と異なる点を主体に説明する。基板搭載ツール 50は、ツール固定部 52、保持部 54 および XY 0駆動機構 56により主として構成されている。この基板搭載ツール 50に は、半導体素子 30と配線基板 32とを平行に当接させるための機構も有するが、図示 していない。
[0082] 基板搭載ツール 50の保持部 54と配線基板 32との間に、 ΧΥ Θ駆動機構 56が設け られている。さらに、保持部 54の内部には、 ΧΥ Θ駆動機構 56を固定するための固 定機構（図示せず)が設けられている。 ΧΥ Θ駆動機構 56および固定機構としては、 第 2の実施の形態で説明した構成を用いることができるので説明を省略する。
[0083] 以下、図 7A—図 8Bの主要工程の断面図と、図 9に示す工程フローチャートとを参 照して、本実施の形態の電子部品実装装置を用いた実装方法について説明する。
[0084] 最初に、半導体素子 32を部品固定台 58に固定する（Sl l)。
[0085] 次に、図示しない位置において、基板搭載ツール 50により半導体素子 30を把持し て（S12)、部品固定台 58まで移動させる（S13)。部品固定台 58まで移動させた後 、配線基板 32の接続端子 32Aと半導体素子 30の電極端子 30Aとを位置合せする（
514)。この状態を図 7Aに示す。
[0086] つぎに、図 7Bに示すように、位置合せした状態を保持したまま基板搭載ツール 50 を半導体素子 30の方向に移動させて、半導体素子 30を配線基板 32に当接させる（
515)。このとき、 XY 0駆動機構 56は図示しない固定機構により固定されているので 配線基板 32は基板搭載ツール 50と一体でのみ移動可能となる。
[0087] つぎに、部品固定台 58に内蔵されている加熱機構を作動させて半導体素子 30を 加熱する（S 16)。この加熱により半導体素子 30の電極端子 30Aに形成されて ヽる はんだ 34が溶融する。
[0088] つぎに、図 8Aに示すように、はんだ 34が溶融した後、固定機構による ΧΥ Θ駆動 機構 56の固定を解除する（S17)。これにより、 XY 0駆動機構 56が駆動できるように なる。この結果、 ΧΥ Θ駆動機構 56に配設されている配線基板 32は半導体素子 30 に当接した状態 (具体的には配線基板 32と電子部品 30との間に形成される隙間）を 保持したまま、配線基板 32の表面を基準にして ΧΥ Θ方向のみに自由に移動できる ようになる。したがって、はんだ 34が溶融してセルファライメント作用を生じた場合に、 配線基板 32がそのセルファライメントによる力を受けて容易に移動する。
[0089] つぎに、加熱機構の加熱を止めてはんだ 34を固化させる。はんだ 34の固化が完 了した後、半導体素子 30の部品固定台 58への固定を解除する（S18)。さらに、そ の後配線基板 32を基板搭載ツール 50とともに移動させた後、配線基板 32の把持を 解除する（S 19)。
[0090] これにより、図 8Bに示すような電子部品実装構造体が得られる。このようにして作成 された電子部品実装構造体は、第 1の実施の形態および第 2の実施の形態の電子 部品実装構造体と同じである。
[0091] このような実装方法および実装装置とすることにより、位置ズレ等の発生がなぐ つ半導体素子 30と配線基板 32とのギャップを一定に保持した実装構造体を得ること ができる。このため、ファインピッチの実装が可能であり、かつ傾き等も生じにくいので 従来の実装方法および実装装置に比べて、さらに信頼性を向上させることができる。
[0092] (第 4の実施の形態）
図 10A—図 11Bは、本発明の第 4の実施の形態に力かる電子部品実装方法およ び電子部品実装装置を説明するための断面図である。本実施の形態の電子部品実 装装置は、第 1の実施の形態で説明した電子部品実装装置とは、以下の点で異なる
[0093] 第 1に、加熱機構は、部品搭載ツール 72の保持部 74に設けずに、基板固定台 70 の内部に設けられている。
[0094] 第 2に、榭脂組成物 64を配線基板 62の表面に塗布するための塗布機構（図示せ ず)が設けている。
[0095] その他については、第 1の実施の形態の電子部品実装装置と同じであるので説明 を省略する。
[0096] 本実施の形態では、このような電子部品実装装置を用いて、はんだ粉、対流添カロ 剤およびはんだ粉の溶融温度で流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物により電子 部品である半導体素子 60と配線基板 62とを実装する。
[0097] 以下、電子部品の実装方法を説明するとともに、本実施の形態の電子部品実装装 置の構成も含めて説明する。図 10Aに示すように、実装前の半導体素子 60の電極 端子 60Aおよび配線基板 62の接続端子 62Aの表面には、はんだは形成されて!ヽな い。また、電極端子 60Aと接続端子 62Aとは、ほぼ同じ形状にカ卩ェされており、はん だが自己集合して成長する領域は、例えば円形状として喪設けられている。円形部 に選択的にはんだが自己集合して成長した結果として、配線基板 62の接続端子 62 A上に成長したはんだと、半導体素子 60の電極端子 62A上に成長したはんだとが 結合して一体ィ匕して接続が行われる。このために、電極端子 60Aと接続端子 62Aと は、少なくともそれらの表面がはんだに対して濡れ性のよい金属材料とすることが望 ましい。
[0098] はんだに対して濡れ性のよ!、金属材料としては、例えば金 (Au)、銀 (Ag)、銅 (Cu )、ニッケル (Ni)、パラジウム（Pd)、ロジウム（Rh)、白金（Pt)、イリジウム（Ir)等の材 料だけでなぐはんだを構成する錫 (Sn)やインジウム (In)等を用いることができる。
[0099] なお、接続領域以外ではんだが自己集合して成長することを防止するために、電 極端子 60Aと接続端子 62Aとの表面以外は、例えば酸化膜ゃ窒化膜、酸化窒化膜 等の無機材料カゝらなる表面保護膜あるいはポリイミド等の樹脂からなる表面保護膜を 形成することが望ましい。
[0100] 以下、本実施の形態の電子部品の実装方法について、図 10A—図 11Bを参照し て詳細に説明する。
[0101] 最初に、図 10Aに示すように、配線基板 62を基板固定台 70に固定した後、榭脂組 成物 64を配線基板 62上の実装位置に図示しない塗布機構により所望量塗布する。 具体的には、半導体素子 60を当接したときに半導体素子 60と配線基板 62との間が 少なくとも確実に充填される量とする。このときの榭脂組成物 64は、ペースト状で、比 較的粘度が大きいものを使用する。この榭脂組成物 64は、はんだ粉 68、対流添カロ 剤（図示せず)およびはんだ粉 68の溶融温度で流動性を有する榭脂 66を主成分と して含み構成されている。なお、対流添加剤は、はんだ粉 68が溶融する温度では少 なくとも沸騰または分解してガスを発生させる材料を用いる。この材料としては、例え ばイソプロピルアルコール、酢酸ブチル、エチレングリコールあるいはブチルカルビト ール等の液体を榭脂 66に混合させて用いることができる。また、はんだ粉 68としては 、スズ (Sn)—銀 (Ag)—銅 (Cu)等、通常はんだ付けに用いられるはんだであれば 使用できる。
[0102] つぎに、図示しない位置において、部品搭載ツール 72により半導体素子 60を把持 して、基板固定台 70まで移動させる。基板固定台 70まで移動させた後、半導体素子 60の電極端子 60Aと配線基板 62の接続端子 62Aとを位置合せする。
[0103] さら〖こ、図 10Bに示すように、位置合せした状態を保持したまま部品搭載ツール 72 を配線基板 62の方向に移動させて、半導体素子 60を配線基板 62上の榭脂組成物 64〖こ当接させる。この当接により、榭脂組成物 64は半導体素子 60と配線基板 62と の間に均一に広がり、かつ所定の厚みを保持する。この後、部品搭載ツール 74は、 半導体素子 60と配線基板 62との一定の隙間とその平行度を保持する。
[0104] つぎに、基板固定台 70の内部に配設されている加熱機構（図示せず)を作動させ て配線基板 62を加熱する。この加熱により榭脂組成物 64中のはんだ 68が溶融する とともに、榭脂 66の粘度が小さくなり流動性が増加する。同時に、この温度で対流添 加剤（図示せず)が沸騰あるいは分解してガスが放出する。このとき、放出するガスを 含む榭脂組成物 64は、半導体素子 60と配線基板 62とで閉じられた空間に充填され て 、るので、ガスは半導体素子 60と配線基板 62との外周領域の隙間から外部空間 に放出する。
[0105] したがって、発生したガスは榭脂組成物 64中を対流しながら、外周部に到達し外 部空間に抜け出ていく。このガスによる対流のエネルギーを受けて、はんだ粉 68も榭 脂組成物 64中を激しく動き回る。これらの表面ははんだに対して濡れ性が良好であ るため、はんだ粉 68が、上記運動状態で電極端子 60Aと接続端子 62Aとに接触す ると、はんだ粉 68がこれら端子の表面で捕捉されて、溶融状態のはんだとなり成長し ていく。
[0106] このようにして、はんだを成長させていき、対流添加剤によるガス放出がなくなった 時点では、電極端子 60Aと接続端子 62Aとの間がはんだ 76により接続される。この 状態を、図 11Aに示す。
[0107] 図 11Aに示すように、電極端子 60Aと接続端子 62Aとの間がはんだ 76により接続 された後、固定機構 18を解除して ΧΥ Θ駆動機構 14を作動させる。 ΧΥ Θ駆動機構 14が駆動すると、はんだ 76はなお溶融状態であることからセルファライメント作用が 生じる。このセルファライメントによる力を受けて半導体素子 60が微動し、位置ズレを 解消させることができる。
[0108] つぎに、加熱機構によりさらに加熱温度を高くしてやると、榭脂組成物 64を構成し ている榭脂 66が硬化する。この硬化を完了させた後、加熱を止めてはんだ 76を固化 させる。はんだ 76の固化が完了した後、部品搭載ツール 72による把持を解除する。
[0109] さらに、その後、配線基板 62を基板固定台 70から取り外すと、図 11Bに示す電子 部品実装構造体が得られる。
[0110] このような実装方法および実装装置とすることにより、榭脂組成物 64を用いたはん だ付けを安定に、かつ再現性よく行うことができる。このはんだ付け方法は、はんだバ ンプ等を形成する必要がな 、ので工程を簡略ィ匕でき、かつファインピッチでの実装も 可能であると 、う特徴を有する。
[0111] なお、本発明による電子部品実装装置としては、さらに電子部品の電極端子が形 成された面と反対側の面が接触するように電子部品を固定する部品固定台と、配線 基板を把持して電子部品の電極端子の形成された面上に移動させて配線基板を当 接する基板搭載ツールと、部品固定台に設けた電子部品を加熱する加熱機構と、配 線基板を固定した状態で、配線基板を電子部品の電極端子の形成面上で ΧΥ Θ方 向に微動可能な ΧΥ Θ駆動機構と、 ΧΥ Θ駆動機構の駆動を固定する固定機構とを 備えた構成としてもよい。
[0112] このような電子部品実装装置を用いて電子部品を実装する方法としても、上記実施 の形態と同様な作用効果を得ることができる。
[0113] さらに、本発明による電子部品実装装置としては、電子部品の電極端子が形成さ れた面と反対側の面が接触するように電子部品を固定する部品固定台と、電子部品 の電極端子が形成された面上に、はんだ粉、対流添加剤およびはんだ粉の溶融温 度で流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する塗布機構と、配線基板を把 持して移動させ、電極端子と接続端子とを対向させた後、榭脂組成物表面と配線基 板の接続端子形成面とを当接させる基板搭載ツールと、配線基板および電子部品 の少なくとも一方を加熱するための加熱機構とを備えた構成としてもよい。
[0114] この場合に、基板搭載ツールは配線基板を把持した状態で、電子部品の電極端子 の形成された表面を基準として ΧΥ Θ方向に微動可能とする ΧΥ Θ駆動機構をさらに 有するよう〖こしてもよい。さらに、この XY 0駆動機構は電極端子と接続端子とがはん だにより接続された後、はんだが溶融状態で作動するように設定してもよい。また、加 熱機構ははんだ接続の加熱後、はんだ接続の加熱温度より高温まで加熱する機能 をさらに有するようにしてもよい。
[0115] このような電子部品実装装置を用いて電子部品を実装する方法としても、上記実施 の形態と同様な作用効果を得ることができる。
産業上の利用可能性
[0116] 本発明の電子部品実装方法および電子部品実装装置は、はんだの溶融時のセル ファライメント効果を有効に発揮させることができ、種々の電子部品のはんだ付けをよ り高精度に行うことができる。
[0117] また、榭脂組成物を用いる場合にも、歩留まりよぐ安定なはんだ付けが可能となり
、電子回路基板の製造分野に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する実装方法であって、
前記電子部品と前記配線基板とのうちの少なくとも一方として、前記電極端子また は接続端子に、前記はんだが設けられたものを準備する第 1の工程と、
前記配線基板と前記電子部品とのうちの一方を固定する第 2の工程と、 固定されて!ヽな ヽ前記配線基板または前記電子部品を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させる第 3の工程と、 前記電子部品を加熱して前記はんだを溶融させる第 4の工程と、
前記電子部品を把持しながら前記はんだを固化させて、前記電極端子と前記接続 端子とを前記はんだにより接合する第 5の工程と、
を含み、
前記第 5の工程では、前記はんだの溶融により前記配線基板と前記電子部品との 間に形成される隙間を保持しながら、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基 板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に相対的に微動可能にする、
電子部品の実装方法。
[2] 前記第 3の工程では、部品搭載ツールにより前記電子部品を把持したうえで、この 状態で当該電子部品を前記配線基板の前記接続端子まで移動させて、当該電子部 品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させ、
前記第 4の工程では、前記部品搭載ツール側から前記電子部品を加熱して前記は んだを溶融させ、
前記第 5の工程では、前記部品搭載ツールを、前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動可能にする、
請求項 1の電子部品の実装方法。
[3] 前記第 2の工程では、前記配線基板を基板固定台に固定し、
前記第 3の工程では、部品搭載ツールにより前記電子部品を把持したうえで、この 状態で当該電子部品を前記配線基板の前記接続端子まで移動させて、当該電子部 品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させ、 前記第 4の工程では、前記基板固定台側から前記電子部品を加熱して前記はんだ を溶融させ、
前記第 5の工程では、前記部品搭載ツールを、前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動可能にする、
請求項 1の電子部品の実装方法。
[4] 前記第 2の工程では、前記配線基板を基板固定台に固定し、
前記第 3の工程では、部品搭載ツールにより前記電子部品を把持したうえで、この 状態で当該電子部品を前記配線基板の前記接続端子まで移動させて、当該電子部 品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させ、
前記第 4の工程では、前記部品搭載ツール側から前記電子部品を加熱して前記は んだを溶融させ、
前記第 5の工程では、前記基板固定台を、前記配線基板の表面を基準にして XY 0方向に微動可能にする、
請求項 1の電子部品の実装方法。
[5] 前記第 2の工程では、前記電子部品を部品固定台に固定するとともに、固定に際し ては、前記電子部品の電極端子形成面と反対側に位置する面を前記部品固定台に 接触させ、
前記第 3の工程では、基板搭載ツールにより前記配線基板を把持したうえで、この 状態で前記電子部品の前記電極端子まで移動させて、前記配線基板の前記接続端 子と前記電子部品の前記電極端子とを当接させ、
前記第 4の工程では、前記部品固定台側力 前記電子部品を加熱して前記はんだ を溶融させ、
前記第 5の工程では、前記基板搭載ツールを、前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動可能にする、
請求項 1の電子部品の実装方法。
[6] 前記第 5の工程では、溶融したはんだのセルファライメントに起因して生じる駆動力 によって、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基板の表面を基準にして XY Θ方向に相対的に微動可能にする、 請求項 1の電子部品の実装方法。
[7] 電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する実装方法であって、
前記配線基板と前記電子部品とのうちの一方を固定する第 1の工程と、 固定された前記配線基板または前記電子部品が有する、接続端子形成領域また は電極端子形成面に、はんだ粉、対流添加剤、および前記はんだ粉の溶融温度で 流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する第 2の工程と、
固定されて!ヽな ヽ前記配線基板または前記電子部品を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを、前記榭脂組成物を介在 させて当接させる第 3の工程と、
前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態を保持しながら、前記配線基板 および前記電子部品の少なくとも一方を加熱して、前記電極端子と前記接続端子と を前記はんだ粉により接合する第 4の工程と、
を含み、
前記第 4の工程では、前記はんだ粉を溶融させるとともに前記対流添加剤により前 記はんだ粉を前記電極端子と前記接続端子との間に自己集合させた状態で、溶融 させた前記はんだ粉を成長させて前記電極端子と前記接続端子とをはんだ接続する 電子部品の実装方法。
[8] 前記第 1の工程では、前記配線基板を基板固定台に固定し、
前記第 2の工程では、前記配線基板の接続端子形成領域に前記榭脂組成物を塗 布し、
前記第 3の工程では、部品搭載ツールにより前記電子部品を把持したうえで、この 状態で、前記接続端子と前記電極端子とを対向させて、前記電子部品の電極端子 形成面と前記榭脂組成物とを当接させる、
請求項 7の電子部品の実装方法。
[9] 前記第 4の工程では、前記電極端子と前記接続端子とを、溶融させた前記はんだ 粉により接続させた後、前記部品搭載ツールにより前記電子部品を把持した状態で 、前記部品搭載ツールを、前記配線基板の表面を基準にして XY 0方向に微動可能 にする、
請求項 8の電子部品の実装方法。
[10] 前記第 1の工程では、前記電子部品を部品固定台に固定するとともに、固定に際し ては、前記電子部品の電極端子形成面の反対側に位置する面を前記部品固定台 に接触させ、
前記第 2の工程では、前記電子部品の電極端子形成面に榭脂組成物を塗布し、 前記第 3の工程では、基板搭載ツールにより前記配線基板を把持したうえで、この 状態で、前記電極端子と前記接続端子とを対向させて、前記配線基板の接続端子 形成面と前記榭脂組成物とを当接させる、
請求項 7の電子部品の実装方法。
[11] 前記第 4の工程では、
前記電極端子と前記接続端子とを、溶融させた前記はんだ粉により接続させた後、 前記基板固定台により前記配線基板を固定した状態で、当該基板固定台を、前記 配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動可能にする、
請求項 8の電子部品の実装方法。
[12] 前記第 4の工程では、
前記電極端子と前記接続端子とを、溶融させた前記はんだ粉により接続させた後、 前記基板搭載ツールにより前記配線基板を把持した状態で、当該基板搭載ツール を、前記配線基板の表面を基準にして XY 0方向に微動可能にする、
請求項 10の電子部品の実装方法。
[13] 前記第 4の工程では、
前記電極端子と前記接続端子とを、溶融させた前記はんだ粉により接続させた後、 前記部品固定台により前記電子部品を保持した状態で、当該部品固定台を、前記 配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動可能にする、
請求項 10の電子部品の実装方法。
[14] 前記第 4の工程では、溶融した前記はんだ粉のセルファライメントに起因して生じる 駆動力によって、前記部品搭載ツールを微動可能にする、 請求項 9の電子部品の実装方法。
[15] 前記第 4の工程では、溶融した前記はんだ粉のセルファライメントに起因して生じる 駆動力によって、前記基板固定台を微動可能にする、
請求項 11の電子部品の実装方法。
[16] 前記第 4の工程では、溶融した前記はんだ粉のセルファライメントに起因して生じる 駆動力によって、前記基板搭載ツールを微動可能にする、
請求項 12の電子部品の実装方法。
[17] 前記第 4の工程では、溶融した前記はんだ粉のセルファライメントに起因して生じる 駆動力によって、前記部品固定台を微動可能にする、
請求項 13の電子部品の実装方法。
[18] 前記第 4の工程の後、
さらなる加熱を行い前記榭脂組成物中の榭脂を硬化させる第 5の工程と、 前記樹脂が硬化した後、前記部品搭載ツールによる前記電子部品の把持を解除 する第 6の工程と、
をさらに含む、
請求項 8の電子部品実装方法。
[19] 前記第 4の工程の後、
さらなる加熱を行い前記榭脂組成物中の榭脂を硬化させる第 5の工程と、 前記樹脂が硬化した後、前記基板搭載ツールによる前記配線基板の保持を解除 する第 6の工程と、
をさらに含む、
請求項 10の電子部品実装方法。
[20] 前記電子部品は半導体素子であり、前記半導体素子の前記電極端子と前記配線 基板の前記接続端子とのそれぞれの表面には、予め前記はんだ粉に対する濡れ性 を有する金属材料を形成する、
請求項 7の電子部品の実装方法。
[21] 電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する電子部品実装装置であって、 前記電子部品と前記配線基板とのうちの一方を固定する固定台と、 固定されて 、な 、前記電子部品または前記配線基板を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを当接させる搭載ツールと、 前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態で、前記電子部品と前記配線基 板とのうちの少なくとも一方を加熱する加熱機構と、
前記固定台による固定動作と前記搭載ツールによる把持動作とを実施している状 態で、前記電極端子と前記接続端子とを前記配線基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方 向に相対的に微動させる ΧΥ Θ駆動機構と、
前記 ΧΥ Θ駆動機構を停止させて前記電子部品と前記配線基板とを相対的に固定 する固定機構と、
を備える、
電子部品実装装置。
[22] 前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で当該電子部品を前記配線基 板の前記接続端子まで移動させて、前記電子部品の前記電極端子と前記配線基板 の前記接続端子とを当接させ、
前記加熱機構は、前記基板固定台に固定される前記配線基板を加熱し、 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記部品搭載ツールに把持された前記電子部品を、前記 配線基板の表面で ΧΥ Θ方向に微動させ、
前記固定機構は、前記 ΧΥ Θ駆動機構の駆動を停止して前記電子部品を固定する 請求項 21の電子部品実装装置。
[23] 前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で当該電子部品を前記配線基 板の実装位置まで移動させて、前記電子部品の前記電極端子と前記配線基板の前 記接続端子とを当接させ、
前記加熱機構は、前記部品搭載ツールに把持された前記電子部品を加熱し、 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記部品搭載ツールで前記電子部品を把持した状態で、 前記配線基板を、前記電子部品の電極端子形成面で ΧΥ Θ方向に微動させ、 前記固定機構は、前記 ΧΥ Θ駆動機構の駆動を停止して前記電子部品を固定する 請求項 21の電子部品実装装置。
[24] 前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で当該電子部品を前記配線基 板の前記接続端子まで移動させて、当該電子部品の前記電極端子と前記配線基板 の前記接続端子とを当接させ、
前記加熱機構は、前記部品搭載ツールに把持された前記電子部品を加熱し、 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記基板固定台に固定された前記配線基板を、前記電子 部品の電極端子形成面で ΧΥ Θ方向に微動させ、
前記固定機構は、前記 ΧΥ Θ駆動機構の駆動を停止して前記配線基板を固定する 請求項 21の電子部品実装装置。
[25] 前記固定台は、前記電子部品を固定するとともに、固定に際しては、前記電子部 品の電極端子形成面の反対側に位置する面を前記部品固定台に接触させ、 前記基板搭載ツールは、前記配線基板を把持して状態で当該配線基板を前記電 子部品の電極端子形成面まで移動させて、前記配線基板の前記接続端子と前記電 子部品の前記電極端子とを当接させ、
前記加熱機構は、前記部品固定台に固定された前記電子部品を加熱し、 前記 XY 0駆動機構は、前記配線基板を固定した状態で、当該配線基板を前記電 子部品の前記電極端子の形成面上で ΧΥ Θ方向に微動させ、
前記固定機構は、前記 ΧΥ Θ駆動機構の駆動を停止して前記電子部品を固定する 請求項 21の電子部品実装装置。
[26] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記加熱機構が前記はんだを溶融させて固化させるまで の期間に作動する、
請求項 21の電子部品実装装置。
[27] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記加熱機構から前記電子部品または前記配線基板に 伝達される熱を抑制する熱遮断機構をさらに有する、 請求項 21の電子部品実装装置。
[28] 電極端子を有する電子部品を、接続端子を有する配線基板に、はんだを介して実 装する電子部品実装装置であって、
前記電子部品と前記配線基板とのうちの一方を固定する固定台と、
前記固定台により固定された前記電子部品または前記配線基板が有する、接続端 子形成領域または電極端子形成面に、はんだ粉、対流添加剤、および前記はんだ 粉の溶融温度で流動性を有する榭脂を含む榭脂組成物を塗布する塗布機構と、 固定されて 、な 、前記電子部品または前記配線基板を把持した状態で、前記電子 部品の前記電極端子と前記配線基板の前記接続端子とを、前記榭脂組成物を介在 させた状態で当接させる搭載ツールと、
前記電極端子と前記接続端子とを当接させた状態で、前記配線基板と前記電子部 品とのうちの少なくとも一方を加熱する加熱機構と、
を備える、
電子部品実装装置。
[29] 前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記塗布機構は、前記配線基板の前記接続端子形成領域に前記榭脂組成物を 塗布し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で当該電子部品を前記配線基 板の前記接続端子まで移動させて、当該電子部品の前記電極端子と前記配線基板 の前記接続端子とを当接させる、
請求項 28の電子部品実装装置。
[30] 前記搭載ツールは、前記電子部品を把持し、
前記搭載ツールは、前記電子部品を把持した状態で、当該電子部品を、前記配線 基板の表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさらに有する、 請求項 28の電子部品実装装置。
[31] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記電極端子と前記接続端子とが前記はんだにより接続 された後、前記はんだが溶融した状態で作動する、
請求項 30の電子部品実装装置。
[32] 前記固定台は、前記配線基板を固定し、
前記固定台は、前記配線基板を固定した状態で、当該配線基板を、前記電子部品 の前記電極端子形成表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構をさ らに有する、
請求項 28の電子部品実装装置。
[33] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記電極端子と前記接続端子とが前記はんだにより接続 された後、前記はんだが溶融した状態で作動する、
請求項 32の電子部品実装装置。
[34] 前記固定台は、前記電子部品を固定するとともに、固定に際しては、前記電子部 品の電極端子形成面の反対側に位置する面を前記部品固定台に接触させ、 前記塗布機構は、前記電子部品の前記電極端子形成面に、前記榭脂組成物を塗 布し、
前記搭載ツールは、前記配線基板を把持した状態で当該配線基板を前記電子部 品の前記電極端子まで移動させて、前記電極端子と前記接続端子とを、前記榭脂組 成物を介在させた状態で当接させる、
請求項 28の電子部品実装装置。
[35] 前記搭載ツールは、前記配線基板を把持し、
前記搭載ツールは、前記配線基板を把持した状態で、当該配線基板を、前記電子 部品の前記電極端子形成表面を基準にして ΧΥ Θ方向に微動させる ΧΥ Θ駆動機構 をさらに有する、
請求項 28の電子部品実装装置。
[36] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記電極端子と前記接続端子とが前記はんだにより接続 された後、前記はんだが溶融した状態で作動する、
請求項 35の電子部品実装装置。
[37] 前記加熱機構は、前記はんだを加熱した後、前記はんだの加熱温度より高温まで 加熱する機能をさらに有する、
請求項 28の電子部品実装装置。
[38] 前記 ΧΥ Θ駆動機構は、前記加熱機構から前記電子部品または前記配線基板に 伝達される熱を抑制する熱遮断機構をさらに有する、 請求項 28の電子部品実装装置。
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