WO2011132384A1 - 電子装置の製造方法および装置、その一対の挟圧部材 - Google Patents

Abstract

　表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品（１）と、この第一電子部品（１）の第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品（２）とを備える電子装置の製造方法は、複数の第一電子部品（１）の第一端子と、複数の第二電子部品（２）の第二端子とをそれぞれ対向配置させ、各第一端子と各第二端子との間に樹脂層（３）を配置して複数の積層体を形成し、複数の積層体を加熱しながら、複数の積層体を同時に積層体の積層方向から挟圧する。

Description

電子装置の製造方法および装置、その一対の挟圧部材

　本発明は、相対する端子が半田で接合されている電子装置の製造方法および装置、その一対の挟圧部材、に関する。

　電子装置は、例えば、半導体素子の端子と他の半導体素子の端子、半導体素子の端子と基板の端子、または、基板の端子と他の基板の端子とを、半田を用いて接合する工程を行うことにより製造される。

　半田を用いて接合を行った後の半導体素子間、半導体素子と基板との間、あるいは基板間（以下、半導体素子間等という）には、隙間ができるので、樹脂の硬化物で隙間を埋める必要がある。

　従来は、半田を用いて接合した後に、半導体素子間等に、流動性の熱硬化性樹脂を流し込み、次いで、樹脂を硬化することにより、半導体素子間等の隙間を埋めていた。ところが、上述した方法では、半導体素子間等に、隙間なく流動性の熱硬化性樹脂を流し込むことが難しいため、以下のような方法が特許文献１において、提案されている。

　特許文献１には、基板表面にフィルム状のアンダーフィル樹脂を配置し、その後、アンダーフィル樹脂上に半導体素子を搭載する方法および装置が開示されている。特許文献１では、アンダーフィル樹脂上に半導体素子を搭載した後、半導体素子を基板に圧接し、半導体素子と基板との積層体を形成した後、高圧雰囲気中でアンダーフィル樹脂を硬化させている。

特開２００４－３１１７０９号公報

　本発明者らは、電子装置の量産に際し、以下の方法を考えた。まず、熱板のうえに、熱硬化性樹脂層がそれぞれ設けられた複数の基板を配置する。その後、熱硬化性樹脂層上に、半導体素子を配置する。

　このとき、半導体素子の端子が熱硬化性樹脂層を貫通し、基板の端子と接触するように、熱硬化性樹脂層上の半導体素子に荷重をかけ、圧接して積層体とする。この操作を繰り返し複数の積層体を得る。その後、積層体の半導体素子の端子、基板の端子同士を接合するとともに、樹脂層を加圧キュアする。

　しかしながら、この方法では、熱硬化性樹脂層が熱板により、加熱状態となるので、徐々に硬化が進行してしまう。一つ目の積層体の基板と半導体素子とを圧接している間に、前記基板とは異なる他の基板上の熱硬化性樹脂層の硬化が進行してしまうのである。

　従って、一つ目の基板と半導体素子とを圧接する力と、最後の基板と半導体素子とを圧接する力とが大きく異なってしまう。これにより、基板に設けられた端子と半導体素子に設けられた端子との間で導通不良が発生し、信頼性が低下することが懸念される。

　なお、ここでは、基板と半導体素子との積層体を作製する場合について述べたが、これに限らず、基板同士、半導体素子同士の積層体を作製する場合においても、同様の課題が生じる。

　本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い電子装置を安定的に製造することができる電子装置の製造方法および装置、その挟圧部材、を提供するものである。

　本発明によれば、表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品と、この第一電子部品の第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品とを備える電子装置の製造方法であって、第一電子部品の第一端子と第二電子部品の第二端子との間に、フラックス活性化合物と熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して積層体を得る工程と、積層体を第一端子の半田層の融点以上に加熱して第一端子と第二端子とを半田接合させる工程と、流体により積層体を加圧しながら樹脂層を硬化させる工程とを含み、積層体を得る工程では、複数の第一電子部品の第一端子と複数の第二電子部品の第二端子とをそれぞれ対向配置させ、各第一端子と各第二端子との間に樹脂層を配置して複数の積層体を形成し、複数の積層体を加熱しながら複数の積層体を同時に積層体の積層方向から挟圧する電子装置の製造方法が提供される。

　この発明によれば、複数の積層体を加熱しながら、複数の積層体を同時に積層体の積層方向から挟圧している。これにより、一つ目の積層体の第一電子部品と第二電子部品とを加熱しながら挟圧している間に、他の積層体を構成する熱硬化性樹脂の硬化が進行してしまうことが抑制される。従って、信頼性の高い電子装置を安定的に製造することができる。

　また、本発明によれば、上述した電子装置の製造方法に使用される装置も提供できる。すなわち、本発明によれば、表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品の前記第一端子と、この第一電子部品の前記第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品の前記第二端子との間に、フラックス活性化合物と熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して、積層体を形成した後、前記第一端子と前記第二端子とを接触させるための装置であって、複数の積層体を同時に挟圧する挟圧部材を備える装置も提供できる。

　さらに、本発明によれば、上述した電子装置の製造装置の挟圧部材も提供できる。すなわち、本発明によれば、一対の挟圧部材の溝が形成されていて少なくとも一方は上下対称に形成されている挟圧部材も提供できる。

　本発明によれば、信頼性の高い電子装置を安定的に製造することができる電子装置の製造方法および装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る電子装置の製造工程を示す工程断面図である。 電子装置の製造工程を示す工程断面図である。 電子装置の製造工程を示す工程断面図である。 電子装置の製造装置を示す断面図である。 電子装置の製造装置を示す断面図である。 複数の積層体が冶具ではさまれた状態を示す断面図である。 冶具を構成する部材を示す平面図である。 電子装置の製造工程を示す工程断面図である。 電子装置を示す断面図である。 一の変形例の電子装置の製造装置を示す断面図である。 他の変形例の電子装置の製造装置を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。はじめに、図１ないし図５を参照して、本実施形態の電子装置の製造方法の概要について説明する。

　本実施形態の電子装置の製造方法は、表面に半田層１１２を有する第一端子１１を有する第一電子部品１と、この第一電子部品１の第一端子１１に接合される第二端子２１を有する第二電子部品２と、を備える電子装置の製造方法である。

　この電子装置の製造方法は、第一電子部品１の第一端子１１と第二電子部品２の第二端子２１との間に、フラックス活性化合物と熱硬化性樹脂とを含む樹脂層３を配置して積層体４を得る工程と、積層体４を第一端子１１の半田層１１２の融点以上に加熱して、第一端子１１と第二端子２１とを半田接合させる工程と、流体により積層体４を加圧しながら、樹脂層３を硬化させる工程とを含む。

　積層体４を得る上記工程では、複数の第一電子部品１の第一端子１１と複数の第二電子部品２の第二端子２１とを、それぞれ対向配置させ、各第一端子１１と各第二端子２１との間に樹脂層３を配置して複数の積層体４を形成し、複数の積層体４を加熱しながら、複数の積層体４を同時に積層体４の積層方向から挟圧する。

　次に、本実施形態の電子装置の製造方法について詳細に説明する。はじめに、図１に示すように、第一電子部品１を用意する。この第一電子部品１は、例えば、基板（フレキシブル基板、リジット基板、セラミック基板等）、半導体チップ、半導体素子搭載基板等である。

　この第一電子部品１は第一端子１１を有し、この第一端子１１は、第一端子本体１１１と、第一端子本体１１１表面に設けられた半田層１１２と、を備える。第一端子本体１１１の形状は、特に限定されず、凸状のものや、凹状のものが挙げられる。また、第一端子本体１１１の材質は、特に制限されず、金、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウムが挙げられる。

　半田層１１２の材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウムおよび銅からなる群から選択される少なくとも二種以上を含む合金、等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛、銅、からなる群から選択される少なくとも二種以上を含む合金が好ましい。

　半田層１１２の融点は、１１０～２５０℃、好ましくは１７０～２３０℃である。半田層１１２は、第一端子本体１１１に対し半田メッキされたものであってもよく、また、第一端子本体１１１に対し半田ボールや半田ペーストを配置し、半田バンプ等で構成されるものであってもよい。

　ここで、図６に示すように、第一電子部品１は、複数個連なって形成されている。例えば、第一電子部品１が基板である場合には、各基板同士が接続されて一枚の大型の基板を構成している。なお、大型の基板には、図６の点線で示すように、第一電子部品１同士を切り離すための切断ラインが形成されている。

　次に、第二電子部品２を用意する（図１参照）。第二電子部品２は、例えば、半導体チップや、半導体素子搭載基板である。この第二電子部品２は、第二端子２１を有する。

　第二端子２１の形状は、特に制限されず、第一端子１１に対して半田接合が行える形状であればよく、例えば、凸状のものや、凹状のものが挙げられる。また、第二端子２１の材質は、特に制限されず、金、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウム、等が挙げられる。

　次に、図２に示すように、第一電子部品１の第一端子１１と、第二電子部品２の第二端子２１との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層３を配置し、第一端子１１と第二端子２１との位置あわせを行う。

　ここでは、複数の第一電子部品１と複数の第二電子部品２との位置あわせを行う。この工程では、第一電子部品１と、第二電子部品２との間に樹脂層３が配置された複数の積層体４が得られる。なお、複数の積層体４は、例えば面内方向に配列される。

　ここでは、第二電子部品２の第二端子２１は、樹脂層３に食い込み、第一端子１１と接触する状態とはなっていない。ただし、第一端子１１と第二端子２１の間に樹脂が介在している状態で、第一端子１１と第二端子２１が接触していてもよい。

　樹脂層３は、第一電子部品１と、第二電子部品２との隙間を埋めることができる熱硬化性樹脂を含んで構成される。樹脂層３に含まれる熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、等を用いることができる。これらは、単独または二種以上を混合して用いることができる。

　なかでも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性、に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層３の１００～２００℃における最低溶融粘度は、好ましくは１～１０００Ｐａ・ｓ、特に好ましくは１～５００Ｐａ・ｓである。

　樹脂層３の１００～２００℃における最低溶融粘度が上記範囲にあることにより、硬化物中に空隙（ボイド）が発生し難くなる。最低溶融粘度は、例えば、粘弾性測定装置であるレオメーターを用いて、フィルム状態のサンプルに１０℃／分の昇温速度で、周波数１Ｈｚのずり剪断を与えて測定される。

　樹脂層３は、半田接合の際に、半田層１１２の表面の酸化被膜を除去する作用を有する樹脂層である。樹脂層３が、フラックス作用を有することにより、半田層１１２の表面を覆っている酸化被膜が除去されるので、半田接合を行うことができる。

　樹脂層３がフラックス作用を有するためには、樹脂層３が、フラックス活性化合物を含有する必要がある。樹脂層３に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基、フェノール水酸基のいずれか、カルボキシル基、フェノール水酸基の両方を備える化合物、等が好ましい。

　樹脂層３中のフラックス活性化合物の配合量は、１～３０重量％が好ましく、３～２０重量％が特に好ましい。樹脂層３中のフラックス活性化合物の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層３のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層３中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性化合物が残存するのが防止される。

　なお、未反応のフラックス活性化合物が残存すると、マイグレーションが発生する可能性がある。また、熱硬化性樹脂の硬化剤として作用する化合物の中には、フラックス作用も有する化合物がある（以下、このような化合物を、フラックス活性硬化剤とも記載する）。

　例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として作用するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等は、フラックス作用も有している。

　このような、フラックス活性化合物としても作用し、熱硬化性樹脂の硬化剤としても作用するようなフラックス活性硬化剤を、熱硬化性樹脂の硬化剤として含有する樹脂層３は、フラックス作用を有する樹脂層３となる。

　なお、カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にカルボキシル基が一つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。また、フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にフェノール性水酸基が一つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。

　また、カルボキシル基およびフェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にカルボキシル基およびフェノール性水酸基がそれぞれ一つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。

　これらのうち、カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、等が挙げられる。

　カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、等が挙げられる。

　カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、等が挙げられる。

　カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、等が挙げられる。

　カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、下記一般式（１）で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸、等が挙げられる。

　　［化１］
　ＨＯＯＣ－（ＣＨ２）ｎ－ＣＯＯＨ　　　（１）
　式（１）中、ｎは、２０以下の自然数を表す。

　カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３－ジヒドロキシ安息香酸、２，４－ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５－ジヒドロキシ安息香酸）、２，６－ジヒドロキシ安息香酸、３，５－ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸）、１，４－ジヒドロキシ－２－ナフトエ酸、３，５－ジヒドロキシ－２－ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸、等が挙げられる。

　これらのカルボキシル基を備えるフラックス活性化合物のうち、フラックス活性化合物が有する活性度、樹脂層の硬化時におけるアウトガスの発生量、および硬化後の樹脂層の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、上記一般式（１）で示される化合物が好ましい。

　そして、上記一般式（１）で示される化合物のうち、式（１）中のｎが３～１０である化合物が、硬化後の樹脂層における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、第一電子部品１と第二電子部品２との接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。

　上記一般式（１）で示される化合物のうち、式（１）中のｎが３～１０である化合物としては、例えば、ｎ＝３のグルタル酸（ＨＯＯＣ－（ＣＨ２）３－ＣＯＯＨ）、ｎ＝４のアジピン酸（ＨＯＯＣ－（ＣＨ２）４－ＣＯＯＨ）、ｎ＝５のピメリン酸（ＨＯＯＣ－（ＣＨ２）５－ＣＯＯＨ）、ｎ＝８のセバシン酸（ＨＯＯＣ－（ＣＨ２）８－ＣＯＯＨ）およびｎ＝１０のＨＯＯＣ－（ＣＨ２）１０－ＣＯＯＨ、等が挙げられる。

　フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、ｏ－クレゾール、２，６－キシレノール、ｐ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｏ－エチルフェノール、２，４－キシレノール、２，５キシレノール、ｍ－エチルフェノール、２，３－キシレノール、メジトール、３，５－キシレノール、ｐ－ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ－ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ－オクチルフェノール、ｐ－フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ－クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、等が挙げられる。

　上述したようなカルボキシル基、または、フェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基およびフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。

　そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、フラックス活性化合物としては、フラックス作用を有し、かつ、エポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性硬化剤が好ましい。

　フラックス活性硬化剤としては、例えば、１分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる二つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用（還元作用）を示す芳香族に直接結合した一つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。

　このようなフラックス活性硬化剤としては、２，３－ジヒドロキシ安息香酸、２，４－ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５－ジヒドロキシ安息香酸）、２，６－ジヒドロキシ安息香酸、３，４－ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（３，４，５－トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４－ジヒドロキシ－２－ナフトエ酸、３，５－ジヒドロキシ－２－ナフトエ酸、３，７－ジヒドロキシ－２－ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；およびジフェノール酸、等が挙げられ、これらは一種単独、または、二種以上を組み合わせてもよい。

　なかでも、第一端子１１および第二端子２１の接合を良好なものとするためには、フェノールフタリンを使用することが特に好ましい。フェノールフタリンを使用することで、半田層１１２の表面の酸化物を除去した後、エポキシ樹脂を硬化することが可能となると推測される。

　従って、半田層１１２表面の酸化物が除去されないまま、エポキシ樹脂が硬化してしまうことを抑制でき、第一端子１１および第二端子２１の半田接合を良好なものとすることができる。

　また、樹脂層３中、フラックス活性硬化剤の配合量は、１～３０重量％が好ましく、３～２０重量％が特に好ましい。樹脂層３中のフラックス活性硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止される。

　なお、未反応のフラックス活性硬化剤が残存すると、マイグレーションが発生する。また、樹脂層３は、無機充填材を含んでいてもよい。樹脂層３中に無機充填材を含有させることで、樹脂層３の最低溶融粘度を高め、第一端子１１および第二端子２１間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。

　なお、樹脂層３の最低溶融粘度が非常に低い場合には、樹脂層３の流動性が非常に高くなり、第一端子１１と第二端子２１との間に、樹脂層３が入り込み、第一端子１１と第二端子２１とが離間してしまうことがある。

　ここで、無機充填材としては、シリカや、アルミナ、等が挙げられる。さらに、樹脂層３は、硬化触媒を含んでいてもよい。硬化触媒は、樹脂層３中の熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択できるが、例えば、塗膜成形性向上の観点から、イミダゾール化合物を使用することができる。

　イミダゾール化合物として、２－フェニルヒドロキシイミダゾール、２－フェニル－４－メチルヒドロキシイミダゾール、等が挙げられる。

　また、硬化触媒の配合比は、樹脂層３の構成成分の合計を１００としたときに、例えば０．０１重量％以上５重量％以下とする。硬化触媒の配合比を０．０１重量％以上とすることにより、硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、樹脂層３の硬化性を向上させることができる。また、硬化触媒の配合比を５重量％以下とすることにより、樹脂層３の保存性をさらに向上させることができる。

　第一電子部品１と、第二電子部品２との間に樹脂層３を配置する方法としては、例えば、
（１）フラックス活性化合物を含有する樹脂組成物をフィルム状に成形した樹脂フィルムを用意し、この樹脂フィルムを、第一電子部品１、または、第二電子部品２にラミネートする方法、
（２）フラックス活性化合物を含有する液状の樹脂組成物を用意し、この液状の樹脂組成物を、第一電子部品１、または、第二電子部品２の表面に塗布する方法、
（３）フラックス活性化合物を含有する樹脂組成物が溶剤に溶解、または、分散されている樹脂ワニスを用意し、この樹脂ワニスを、第一電子部品１、または、第二電子部品２の表面に塗布し、次いで、樹脂ワニス中の溶剤を揮発させる方法、
が挙げられる。なお、方法（２）に係る液状の樹脂組成物は、溶剤を含有しない。

　ここで、図６に示すように、樹脂層３は複数連なっており、複数の第一電子部品１上にまたがる１枚の樹脂シートを構成している。より詳細に説明すると、樹脂シートは複数の樹脂層３と、樹脂層３同士を連結している連結部分とで構成され、樹脂層３同士は連結部分を介して連なっている。

　次に、複数の積層体４を加熱しながら、積層体４の積層方向に沿って挟圧し、図３に示すように、第一端子１１と第二端子２１とが接触するように第二端子２１を樹脂層３に、めり込ませる。

　なお、本工程では、第一端子１１の半田層１１２により、第一端子１１と第二端子２１とが半田接合されることはない。この工程では、図４～図５に示す装置５を使用する。

　装置５は、表面に半田層１１２を有する第一端子１１を有する第一電子部品１の第一端子１１と、この第一電子部品１の第一端子１１に接合される第二端子２１を有する第二電子部品２の第二端子２１との間に、フラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層３を配置して、積層体４を形成した後、第一端子１１と、第二端子２１とを接触させるための装置である。

　この装置５は、複数の積層体４を同時に挟圧する挟圧部材である冶具５３を備える。より詳細に説明すると、装置５は、内部に複数の積層体４が配置される炉（加熱炉）５１と、炉５１内に配置されるプレス部材である上熱板５２１、下熱板５２２と、冶具５３とを備える。

　炉５１は、上型５１１と、下型５１２とで構成され、上型５１１と下型５１２とで構成される空間内に上熱板５２１、下熱板５２２が配置される。上熱板５２１、下熱板５２２は、対向配置され、上熱板５２１と下熱板５２２との間には、冶具５３および複数の積層体４が配置される。一対の熱板５２１，５２２は半田層１１２の融点未満の温度となっている。

　冶具５３は、溝が形成された上側加圧部材５３１および平板状の下側加圧部材５３２を備える。上側加圧部材５３１および下側加圧部材５３２間に複数の積層体４が配置される。上側加圧部材５３１は、板状であり、平面矩形形状である。

　上側加圧部材５３１には、図６，７にも示すように、複数の溝５３１Ａが形成されており、一部の溝同士５３１Ａが交差している。本実施形態では、溝５３１Ａが格子状に形成されている。

　溝５３１Ａで区画された領域５３１Ｂが積層体４の第二電子部品２に当接する。一つの領域５３１Ｂに対し一つの積層体４の第二電子部品２が当接する。下側加圧部材５３２は、平面矩形形状であり、下側加圧部材５３２には溝は形成されておらず、表面が平坦な板材で構成されている。

　下側加圧部材５３２と、上側加圧部材５３１の溝５３１Ａが形成された面とは、対向している。下側加圧部材５３２には、積層体４の第一電子部品１が当接する。ここで、下側加圧部材５３２、上側加圧部材５３１の材料としては、特に制限されず、金属板、セラミック板、等が挙げられる。

　金属板としては、例えば、ステンレス板、チタン板、鉛板が挙げられる。また、セラミック板としては、ガラス板、アルミナ板、窒化ケイ素板、ジルコニア板が挙げられる。ただし、熱伝導性の良好なものが好ましい。

　次に、装置５の使用方法について説明する。はじめに、炉５１外で、図６に示すように、冶具５３の上側加圧部材５３１および下側加圧部材５３２間に複数の積層体４を配置し、上側加圧部材５３１および下側加圧部材５３２で複数の積層体４をはさむ。

　このとき、図６に示すように、溝５３１Ａの幅Ｗ１（溝５３１Ａの延在方向と直交する方向の長さ）は、隣接する積層体４間の隙間Ｗ２よりも大きい。言い換えると、溝５３１Ａで区画された上記領域５３１Ｂに当接する第二電子部品２の端面（側面）が、溝５３１Ａの側面５３１Ｃよりも溝５３１Ａ内側に突出している。上述のように上側加圧部材５３１の幅Ｗ１の溝５３１Ａで区画された領域５３１Ｂは、第二電子部品２の第二端子２１より外側に位置する形状に形成されている。

　また、隣接する積層体４のうち、樹脂層３同士は連なって形成されているが、隣接する第二電子部品２間には空隙が形成されているため、上記空隙から樹脂層３が連なることで構成される樹脂シートの一部が露出することとなる。樹脂シートの露出部分は、溝５３１Ａと対向する。

　図６は、上側加圧部材５３１および下側加圧部材５３２で複数の積層体４をはさんだ状態を示す図である。次に、炉５１内に冶具５３および複数の積層体４を搬送する。炉５１内に冶具５３および複数の積層体４を搬送する際には、搬送フィルム等を使用してもよい。

　ここで、あらかじめ、上熱板５２１、下熱板５２２、は加熱された状態となっている。その後、上型５１１を下型５１２側に移動させて、上型５１１および下型５１２間の隙間を閉じる。冶具５３の下側加圧部材５３２は、下熱板５２２が当接することとなる（図４参照）。

　その後、図５に示すように、上熱板５２１を下方に移動させ、上熱板５２１が冶具５３の上側加圧部材５３１に当接する。冶具５３の上側加圧部材５３１は上熱板５２１により下方に押され、冶具５３は、下熱板５２２と上熱板５２１とで挟圧され、冶具５３の上側加圧部材５３１、５３２により、複数の積層体４が挟圧されることとなる。

　すなわち、複数の積層体４を半田層１１２の融点未満、かつ、樹脂層３の硬化温度未満、すなわち樹脂層３の熱硬化性樹脂の硬化温度未満（樹脂層３に含まれる熱硬化性樹脂が、ＪＩＳＫ６９００に準ずるＣ－ステージとなる温度未満）で加熱しながら、積層体４の積層方向に沿って挟圧し、第一端子１１と第二端子２１とが接触するように第二端子２１が樹脂層３に、めり込むこととなる。

　次に、上型５１１、下型５１２を離間して、炉５１内から、複数の積層体４を搬出する。なお、複数の積層体４を挟圧する際に真空下で挟圧してもよい。これにより、樹脂層３でのボイドの発生を抑制することができる。その後、図８に示す装置６を使用して、複数の積層体４を第一端子１１の半田層１１２の融点以上に加熱して、第一端子１１と、第二端子２１とを半田接合させる。

　装置６は、積層体４を加圧雰囲気下で加熱することができるもので、構造としては、例えば、積層体４を内部に収容する容器６１と、この容器６１内に流体を導入するための配管６２とを有する。

　容器６１は圧力容器であることが特徴で、容器６１内に積層体４を設置したのち、配管６２から加熱し、さらに加圧した流体を容器６１内へ流入させることにより、積層体４を加熱加圧することとなる。

　また、配管６２から流体を容器６１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器６１を加熱することにより、積層体４を加熱することもできる。容器６１の材料としては、金属があげられ、例えば、ステンレス、チタン、銅、これらの合金、等である。

　流体により、積層体４を加圧する際の加圧力は、０．１～１０ＭＰａ、好ましくは０．５～５ＭＰａである。このようにすることで、硬化した樹脂層３中に空隙（ボイド）が発生し難くなる。

　なお、本発明において、流体で加圧するとは、積層体４の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力１０ＭＰａとは、大気圧よりも、積層体に作用する圧力が１０ＭＰａ大きいことを示す。

　容器６１内に積層体４を設置した後、積層体４が加熱されるとともに、積層体４が加圧される。積層体４を加圧する流体は、配管６２から容器６１内に導入され、積層体４を加圧することとなる。積層体４を加圧する流体としては、窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性ガス、空気等のガスが好ましい。

　なかでも、非酸化性ガスを使用することが好ましい。非酸化性ガスを使用することで、第一端子１１および第二端子２１の接合をより良好なものとすることができる。なお、非酸化性ガスとは、不活性ガス、窒素ガスのことを意味する。

　積層体４の温度が半田層１１２の融点に達した後、容器６１内の温度および圧力を保ちながら、所定時間、積層体４を、加熱および加圧する。これにより、積層体４中の樹脂層３が硬化することとなる。

　その後、装置６から積層体４を取り出し、必要に応じて積層体４を再度硬化させる。以上により、電子装置を得ることができる（図９参照）。図９では、第一端子１１と第二端子２１とが半田層１１２により接合され、第二端子２１の先端が、半田層１１２に食い込んだ状態となっている。なお、図６で示した点線の切断ラインに従い、第一電子部品１間、樹脂層３間を切断することで、分離した複数の電子装置を得ることができる。

　次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態では、複数の積層体４を加熱しながら、複数の積層体４を同時に積層体４の積層方向から挟圧している。これにより、一つ目の積層体４の第一電子部品１と第二電子部品２とを挟圧している間に、他の積層体４の樹脂層３の硬化が進行してしまうことが抑制される。従って、信頼性の高い電子装置を安定的に製造することができる。

　また、本実施形態では、積層体４を加圧流体により加圧して樹脂層３を硬化させているため、樹脂層３の硬化物中の気泡等の空隙の発生を抑制できる。さらに、第一端子１１および第二端子２１を半田接合する際に、流体により積層体４を加圧すれば、樹脂層３の密度を高めて、体積を低減させることにより、第一端子１１と第二端子２１とが圧着する方向に力を作用させることが可能となる。

　さらに、第一端子１１および第二端子２１を接合する際に、流体により積層体４を加圧すれば、樹脂層３の発泡による樹脂流動が抑制でき、第一端子１１および第二端子２１間のずれを確実に低減させることができる。

　また、本実施形態では、積層体４を挟圧する上側加圧部材５３１に溝５３１Ａを形成している。積層体４を挟圧する際に、積層体４の樹脂層３が積層体４からはみ出すことがあるが、はみ出した樹脂層３を溝５３１Ａ内に逃がすことができる。これにより、第二電子部品２と上側加圧部材５３１との間に樹脂が入り込んでしまうことが防止できる。

　さらに、本実施形態では、溝５３１Ａで区画された上記領域５３１Ｂに当接する第二電子部品２の端面が、溝５３１Ａの側面５３１Ｃよりも溝５３１Ａ内側に突出している。

　積層体４を挟圧する際に、積層体４からはみ出した樹脂が、積層体４の第二電子部品２の端面に沿って這い上がってくることがある。溝５３１Ａの側面５３１Ｃが、第二電子部品２の端面よりも、溝５３１Ａ内側に突出していないため、第二電子部品２の端面を這い上がってくる樹脂が上側加圧部材５３１に付着してしまうことを抑制できる。そのため、上側加圧部材５３１の樹脂による汚染を防止することができる。

　また、上側加圧部材５３１に溝５３１Ａを形成しない場合には、積層体４からはみ出した樹脂が上記部材に付着してしまい上記部材の積層体４側の面が平坦なものでなくなる可能性がある。そのため、積層体４に作用する荷重にばらつきが生じることがある。これに対し、本実施形態では、前述したように上側加圧部材５３１への樹脂の付着を防止できるので、積層体４に作用する荷重のばらつきの発生を抑制することができる。

　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、上記形態では、装置５において冶具５３を使用していたが、これに限らず、冶具５３を使用しなくてもよい。

　また、上記形態では、第一電子部品１同士、樹脂層３同士が連なっていたが、これに限られるものではない。例えば、あらかじめ第一電子部品１同士、樹脂層３同士が分離しており、第一電子部品１間、樹脂層３間に隙間（空隙）があってもよい。

　さらに、上記形態では、第二電子部品２に上側加圧部材５３１を当接させていたが、これに限られるものではなく、第一電子部品１に上側加圧部材５３１を当接させてもよい。

　また、一方の積層体４においては、第一電子部品１に上側加圧部材５３１が当接するようにし、他方の積層体４においては、第二電子部品２に上側加圧部材５３１が当接するようにしてもよい。ただし、端子同士の接合安定性の観点からは、上記形態のように、上側加圧部材５３１に接触する部品は同じ部品であることが好ましい。

　さらに、上記形態では積層体４の第二電子部品２に当接する領域５３１Ｂを区画する溝５３１Ａが下面のみに形成されており、上面は平坦な上側加圧部材５３１を例示した。

　しかし、図１０に挟圧部材として例示する上側加圧部材５３３のように、下面の溝５３１Ａと同一の溝５３３Ａが上面にも形成されて領域５３３Ｂが区画されており、上下対称の上側加圧部材５３３なども実施可能である。ここでいう上下方向は、図１０の上下方向に対応している。すなわち、積層体４の積層方向と一致している。

　このような上側加圧部材５３３は、上下対称なので加圧による湾曲を良好に防止することができ、より均等に複数の第二電子部品２を第一電子部品１に加圧することができる。しかも、上述のような上側加圧部材５３３は上下対称なので、製造時の圧力等により上下方向に湾曲することなども防止できる。

　また、上記形態では電子装置の製造方法において、積層体４を得る工程では、樹脂層３の硬化温度未満の温度で積層体４を加熱しながら、プレス部材である熱板５２１，５２２により積層体４の積層方向に沿って積層体４を機械的に加圧することのみ例示した。

　しかし、このように積層体４を機械的に加圧するとき、さらに空気などの流体により積層体４を加圧してもよい(図示せず)。この場合、積層体４を均一に加圧することができるだけでなく、樹脂層３に発生する気泡の膨張も防止することができる。

　さらに、上述の積層体４を得る工程では、樹脂層３の硬化温度未満であり、樹脂層３の粘度が１Ｐａ・ｓ以上、１００００Ｐａ・ｓ以下となる温度で積層体４を加熱してもよい。また、上述の積層体４を得る工程において、容器である容器６１内に積層体４を配置し、容器６１内に流体を導入して、流体により、積層体４を加圧してもよい。このような流体は空気や窒素を利用することができる。

　なお、上述のように積層体４を加圧する流体の圧力は、炉５１の上型５１１と下型５１２とを開放する内圧となる。そこで、図１１に示すように、炉５１の上型５１１と下型５１２とを閉止する圧力と、積層体４を直接に加圧する熱板５２１，５２２の圧力と、積層体４を加圧する炉５１内の気圧とを、各々別個に制御できることが好適である。

　この出願は、２０１０年４月２３日に出願された日本特許出願特願２０１０－０９９５５３、２０１０年７月１日に出願された日本特許出願特願２０１０－１５０８２７、２０１０年８月２４日に出願された日本特許出願特願２０１０－１８６８７０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (20)

1. 　表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品と、この第一電子部品の前記第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品とを備える電子装置の製造方法であって、
   　前記第一電子部品の第一端子と、前記第二電子部品の第二端子との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して積層体を得る工程と、
   　前記積層体を前記第一端子の前記半田層の融点以上に加熱して、前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる工程と、
   　流体により前記積層体を加圧しながら、前記樹脂層を硬化させる工程とを含み、
   　前記積層体を得る前記工程では、
   　複数の第一電子部品の第一端子と、複数の第二電子部品の第二端子とをそれぞれ対向配置させ、各第一端子と各第二端子との間に前記樹脂層を配置して複数の積層体を形成し、複数の積層体を加熱しながら、前記複数の積層体を同時に前記積層体の積層方向から挟圧する電子装置の製造方法。
2. 　請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
   　前記複数の積層体は面内方向に配列されている電子装置の製造方法。
3. 　請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
   　積層体を得る前記工程では、
   　前記複数の積層体を一対の挟圧部材で挟圧し、
   　前記一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材は、溝が形成された部材であり、
   　溝が形成された前記部材を前記積層体に当接させた際に、
   　一方の挟圧部材の前記溝で区画された各領域がそれぞれ前記積層体の第一電子部品または第二電子部品に当接し、かつ、前記溝で区画された前記領域に当接する第一電子部品または第二電子部品の端面が、前記溝の側面よりも溝内側に突出する電子装置の製造方法。
4. 　請求項３に記載の電子装置の製造方法において、
   　溝が形成された前記部材を前記積層体に当接させた際に、
   　前記溝で区画された前記領域には、各積層体の第一電子部品および第二電子部品のうち一方の部品が当接し、
   　複数の積層体の各樹脂層は連なって、樹脂シートを構成し、
   　前記積層体の積層方向からみて、隣接する積層体の前記一方の部品間から前記樹脂シートの一部が露出し、
   　溝が形成された前記部材を前記積層体に当接させた際に、露出した前記樹脂シートの一部が前記溝と対向する電子装置の製造方法。
5. 　請求項１ないし４の何れか一項に記載の電子装置の製造方法において、
   　積層体を得る前記工程では、
   　前記樹脂層の硬化温度未満の温度で前記積層体を加熱しながら、プレス部材により前記積層体の積層方向に沿って前記積層体を加圧するとともに、流体により前記積層体を加圧する電子装置の製造方法。
6. 　請求項５に記載の電子装置の製造方法において、
   　前記積層体を得る前記工程において、
   　前記プレス部材は、熱板であり、前記熱板を積層体に当接させることで、前記積層体が加熱される電子装置の製造方法。
7. 　請求項５または６に記載の電子装置の製造方法において、
   　前記積層体を得る前記工程において、容器内に前記積層体を配置し、前記容器内に前記流体を導入して、前記流体により前記積層体を加圧する電子装置の製造方法。
8. 　請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
   　積層体を得る前記工程は、
   　　前記複数の積層体を一対の挟圧部材で挟圧する工程と、
   　　前記樹脂層の硬化温度未満の温度で前記積層体を加熱しながら、前記一対の狭圧部材をプレス部材によって前記積層体の積層方向から狭圧することにより、前記積層体の積層方向に沿って前記積層体を加圧するとともに、流体により前記積層体を加圧する工程と、
   　を含み、
   　前記一対の挟圧部材のうち、一方の挟圧部材は、溝が形成された部材であり、
   　溝が形成された前記部材を前記積層体に当接させた際に、
   　一方の挟圧部材の前記溝で区画された各領域がそれぞれ前記積層体の第一電子部品または第二電子部品に当接し、かつ、前記溝で区画された前記領域に当接する第一電子部品または第二電子部品の端面が、前記溝の側面よりも溝内側に突出する電子装置の製造方法。
9. 　請求項１ないし８の何れか一項に記載の電子装置の製造方法において、
   　前記積層体を得る前記工程では、
   　前記樹脂層の粘度が１Ｐａ・ｓ以上、１００００Ｐａ・ｓ以下となる温度で前記積層体を加熱する電子装置の製造方法。
10. 　表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品の前記第一端子と、この第一電子部品の前記第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品の前記第二端子との間に、フラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して、積層体を形成した後、前記第一端子と、前記第二端子とを接触させるための装置であって、
    　複数の積層体を同時に挟圧する挟圧部材を備える装置。
11. 　請求項１０に記載の装置であって、
    　前記狭圧部材は、面内方向に配列された前記複数の積層体を同時に狭圧する装置。
12. 　請求項１０または１１に記載の装置であって、
    　前記挟圧部材は、前記複数の積層体を挟圧する一対の挟圧部材を有し、
    　前記一対の挟圧部材のうち、少なくとも一方の挟圧部材は、溝が形成された部材であり、
    　溝が形成された前記部材を前記積層体に当接させた際に、
    　一方の挟圧部材の前記溝で区画された各領域をそれぞれ前記積層体の第一電子部品または第二電子部品に当接し、かつ、前記溝で区画された前記領域に当接する第一電子部品または第二電子部品の端面が、前記溝の側面よりも溝内側に突出するように構成されている装置。
13. 　請求項１０ないし１２の何れか一項に記載の装置において、
    　前記樹脂層の硬化温度未満の温度で前記積層体を加熱しながら、プレス部材により前記積層体の積層方向に沿って前記積層体を加圧するとともに、流体により前記積層体を加圧するように構成されている装置。
14. 　請求項１３に記載の装置において、
    　前記プレス部材は、熱板であり、前記熱板を積層体に当接させることで、前記積層体を加熱するように構成されている装置。
15. 　請求項１３または１４に記載の装置において、
    　容器内に前記積層体を配置し、前記容器内に前記流体を導入して、前記流体により前記積層体を加圧するように構成されている装置。
16. 　請求項１０ないし１５の何れか一項に記載の装置において、
    　前記積層体の前記樹脂層の粘度が１Ｐａ・ｓ以上、１００００Ｐａ・ｓ以下となる温度で前記積層体を加熱するように構成されている装置。
17. 　請求項１２に記載の装置であって、
    　一対の前記挟圧部材のうち前記溝が形成されている少なくとも一方の前記狭圧部材は、上下対称に形成されている装置。
18. 　請求項１７に記載の装置であって、
    　前記一対の狭圧部材のうち少なくとも一方の狭圧部材は、前記第二電子部品に当接する下面に形成されている前記溝と上下対称に上面にも溝が形成されている装置。
19. 　請求項１７または１８に記載された装置の一対の挟圧部材であって、
    　前記溝が形成されている少なくとも一方の狭圧部材は、上下対称に形成されている一対の挟圧部材。
20. 　請求項１９に記載の一対の挟圧部材であって、
    　少なくとも一方の狭圧部材は、前記第二電子部品に当接する下面に形成されている前記溝と上下対称に上面にも溝が形成されている一対の挟圧部材。

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