WO2012042809A1 - 電子部品実装方法 - Google Patents

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electronic component
resin
substrate
flux
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和田 義之
境 忠彦
翼 佐伯
宏典 宗像
本村 耕治
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic component mounting method in which a bumped electronic component having a bump containing solder as a component on its lower surface is solder-bonded to an electrode formed on a substrate.
  • a method for mounting an electronic component such as a semiconductor device on a substrate As a method for mounting an electronic component such as a semiconductor device on a substrate, a method is widely used in which a bump formed by using solder as a component on the lower surface of the semiconductor device is soldered to an electrode of the substrate to be conductive. In many cases, only the solder joints between the bumps and the electrodes do not have sufficient holding power to hold the electronic components on the board. Therefore, the electronic parts and the board are usually reinforced with a thermosetting resin such as epoxy resin. Is done.
  • a reinforcing material having a solder flux function is applied to a plurality of locations on the mounting surface portion of the substrate, and the reinforcing material is mounted after mounting the component.
  • a method of resin reinforcement in which the resin is thermally cured to locally reinforce the solder joints of the semiconductor package. This resin reinforcement method can easily remove the electronic component from the substrate when a mounting failure occurs, and facilitates the repair work, as compared with a reinforcement method in which the entire lower surface of the electronic component is reinforced.
  • solder joint portion by the bump is not covered in a sealed state by the resin reinforcing portion after mounting, there is an advantage that it is possible to prevent the occurrence of solder flash in which the solder joint portion melts and jets in the re-flow process.
  • solder bonding with a bump is performed in a state of being interposed on such a resin reinforcing material electrode, if the solder flux function provided by the resin reinforcing material is insufficient, the solder bonding property is lowered and good As a result, the formation of the solder joint is hindered.
  • the resin reinforcing material locally attaches the electrode. There is a problem that it is difficult to effectively prevent a decrease in solderability due to covering.
  • the present invention is effective in reducing the solderability due to the resin reinforcing material locally covering the electrodes in the mounting form in which the electronic component with bumps is partially fixed to the substrate by the resin reinforcing material and reinforced.
  • An electronic component mounting method that can be prevented.
  • the electronic component mounting method of the present invention is an electronic component mounting method in which a bump-equipped electronic component having a bump containing solder as a component on its lower surface is mounted by soldering the bump to an electrode formed on a substrate.
  • a reinforcing part including a flux supplying step for supplying thermosetting flux to the electrodes or bumps, and a resin reinforcing material having a property that does not cause deformation when applied to the substrate, including at least a corner portion of the electronic component on the substrate.
  • the electronic component After mounting the reinforcing material to the position corresponding to the step, the electronic component is mounted on the substrate after the flux supplying step and the reinforcing material supplying step, the bumps are landed on the electrode via the thermosetting flux and the reinforcing portion A component mounting process in which the substrate is brought into contact with the resin reinforcement, and after the component mounting process, the substrate is added according to a predetermined heating profile.
  • thermosetting flux to reinforce the solder joint from the surroundings; and And a reflow step of forming a partial reinforcing portion for fixing the reinforcing portion to the substrate by thermosetting the resin reinforcing material, and the thermosetting flux is blended with the first thermosetting resin blended with the first active ingredient.
  • the resin reinforcing material is formed by blending the second active component and the thixo component, and in the blending composition of the thermosetting flux and the resin reinforcing material, the blending ratio of the second active component is blended with the first active component. This method is larger than the ratio.
  • the electronic component mounting method of the present invention has a low effective contribution of the active component by making the blending ratio of the second active component of the resin reinforcing material larger than the blending ratio of the first active component of the thermosetting flux. Even when the resin reinforcing material protrudes on the electrode, the second active component can ensure the solderability of the electrode and the bump.
  • FIG. 1A is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 1C is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • FIG. 1D is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • FIG. 1E is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 1F is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a component composition example of a resin reinforcing material and a thermosetting flux used in the electronic component mounting method of the present embodiment.
  • FIG. 3A is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • FIG. 3B is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 4A is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • FIG. 4B is a process explanatory diagram of the electronic component mounting method according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a solder joint portion between a bump and an electrode in the electronic component mounting method according to the present embodiment.
  • a small electronic component 1 with a bump in which a plurality of bumps 2 containing solder as components are formed on the lower surface is solder-bonded to an electrode 6 formed on a substrate 5.
  • an electrode 6 formed on a substrate 5 To implement.
  • the corner portion of the electronic component 1 is reinforced with the resin reinforcing material 10 as a reinforcing portion.
  • the electronic component 1 in which the bump 2 containing solder as a component is formed on the lower surface is sucked and held by the component holding tool 3 and taken out from the component supply unit (not shown).
  • the substrate 5 on which the electrode 6 is formed on the upper surface is held by the substrate holding part 4.
  • the transfer table 7 is a box-shaped container having a smooth transfer surface 7a, and a coating film of a thermosetting flux 8 is formed on the transfer surface 7a with a predetermined thickness.
  • thermosetting flux 8 a predetermined amount of thermosetting flux 8 is supplied to the lower end of the bump 2 by transfer.
  • the thermosetting flux 8 includes an epoxy resin 8a, a curing agent 8b, an activator 8c, a thixotropic agent 8d, and a plasticizer 8e.
  • the epoxy resin 8a first thermosetting resin
  • a bisphenol A type or bisphenol F type epoxy resin is used, and in Example 1 shown in the present embodiment, it is contained at a blending ratio of 45.0 wt%.
  • the curing agent 8b for curing the epoxy resin 8a imidazole, acid anhydride, hydrazide, polythiol, and the like are contained at a blending ratio of 7.0 wt%.
  • the activator 8c (first active component) has an action of removing an oxide film on the surface of the electrode 6 or the bump 2, and an organic acid, an amine organic acid salt, an amine halogen salt or the like is 5.5 wt%. It is contained with the compounding ratio of.
  • the thixotropic agent 8d is blended for imparting thixotropy to the thermosetting flux 8, and the thixotropic agent 8d is blended with an organic thixotropic agent such as fatty acid amide at a blending ratio of 4.0 wt%.
  • an ethylene glycol modified product is contained at a blending ratio of 38.5 wt%.
  • the thermosetting flux 8 has a composition in which an activator 8c as a first active component is blended with an epoxy resin 8a as a first thermosetting resin.
  • the thermosetting flux 8 is supplied onto the electrode 6 by a method such as dispensing or printing. Also good. That is, here, the thermosetting flux 8 in which the first active component is blended with the first thermosetting resin is supplied to the electrode 6 or the bump 2 (flux supplying step).
  • the resin reinforcing material 10 is supplied to the substrate 5 by dispensing.
  • the dispenser 9 storing the resin reinforcing material 10 discharges the resin reinforcing material 10 from the nozzle 9 a while moving on the substrate 5.
  • the dispenser 9 supplies the resin reinforcing material 10 to a predetermined reinforcing portion of the substrate 5 in a predetermined bank shape.
  • the outer edge part including the corner part of the electronic component 1 is set as a reinforcement part.
  • the outer edge portion of the electronic component 1 is fixed to the substrate 5 via the resin reinforcing material 10 to reinforce the solder joint portion.
  • the resin reinforcing material 10 is supplied close to the electrode 6 located at the outermost edge in the electronic component 1.
  • the resin reinforcing material 10 includes an epoxy resin 10a, a curing agent 10b, an activator 10c, a thixotropic agent 10d, and a plasticizer 10e.
  • the epoxy resin 10a second thermosetting resin
  • a bisphenol A type or bisphenol F type epoxy resin is similarly used, and in Example 1, it is contained at a blending ratio of 55.0 wt%.
  • the curing agent 10b for curing the epoxy resin 10a imidazole, acid anhydride, hydrazide, polythiol, and the like are contained at a blending ratio of 12.0 wt%.
  • the activator 10c (second active ingredient) has an action of removing oxide films on the surfaces of the electrodes 6 and the bumps 2 like the activator 8c (first active ingredient). Acid salts, amine halogen salts and the like are contained at a blending ratio of 8.5 wt%. Assuming that the resin reinforcing material 10 and the thermosetting flux 8 are in contact with each other on the electrode 6, the active agent 10c (second active component) has the same component as the active agent 8c (first active component). I am using something. Even if the resin reinforcing material 10 and the thermosetting flux 8 come in contact with each other on the electrode 6, the resin reinforcing material 10 and the thermosetting flux 8 do not cause unexpected reactions as long as the activator is common.
  • an inorganic thixotropic agent having a thixotropic imparting effect higher than that of the organic thixotropic agent is blended in the resin reinforcing material 10 at a blending ratio of 0.5 wt%. ing.
  • the rubber component is contained in the resin reinforcement material 10 with the compounding ratio of 24.0 wt% as the plasticizer 10e mix
  • the resin reinforcing material 10 has a property capable of maintaining the shape of the bank-like cross section without causing a loss of shape when applied to the substrate 5 in the shape of a bank. Thereby, when mounting the electronic component 1 described later, the reinforcing portion 1a of the electronic component 1 is surely in contact with the resin reinforcing material 10 having a bank-like cross-sectional shape.
  • the resin reinforcing material 10 having a property that does not lose its shape when applied to the substrate 5 is supplied to a position corresponding to a reinforcing portion including at least the corner portion of the electronic component 1 on the substrate 5 (reinforcing material supplying step).
  • the resin reinforcing material 10 is formed by blending an epoxy resin 10a as a second thermosetting resin with an activator 10c as a second active component and a thixotropic agent 10d as a thixotropic component.
  • the mixing ratio of the activator 10c in the resin reinforcing material 10 is larger than the mixing ratio of the activator 8c in the thermosetting flux 8.
  • the activator 10c of the resin reinforcing material 10 with respect to the activator 8c of the thermosetting flux 8 is represented by a numerical value, the value is 1.55 as shown in FIG. The significance of this value will be described later.
  • the electronic component 1 is mounted on the substrate 5. That is, as shown in FIG. 1E, after the thermosetting flux 8 is supplied to the bumps 2, the component holding tool 3 that holds the electronic component 1 is the substrate 5 after the resin reinforcing material 10 is supplied. Move up. Then, the component holding tool 3 aligns the bump 2 with respect to the electrode 6 of the substrate 5.
  • the component holding tool 3 is lowered.
  • the bump 2 lands on the electrode 6 through the thermosetting flux 8.
  • the reinforcing portion 1 a of the electronic component 1 contacts the resin reinforcing material 10 supplied on the substrate 5.
  • the electronic component 1 is mounted on the substrate 5 after the flux supply step and the reinforcing material supply step. Then, the bump 2 is landed on the electrode 6 through the thermosetting flux 8 and the reinforcing portion 1a of the electronic component 1 is brought into contact with the resin reinforcing material 10 supplied on the substrate 5 (component mounting step).
  • the behavior of the resin reinforcing material 10 in the component mounting process will be described with reference to FIG. Since the electronic component 1 to be mounted in the present embodiment is a small component, the space S from the outermost bump 2 to the outer end of the electronic component 1 is small as shown in FIG. The part which should become the reinforcement allowance which contacts 10 is narrow. For this reason, the position where the resin reinforcing material 10 is supplied on the substrate 5 is set close to the electrode 6, and the resin reinforcing material 10 is applied at a position very close to the outermost electrode 6. Therefore, in a state where the electronic component 1 is mounted on the substrate 5, as shown in FIG.
  • the resin reinforcing material 10 pushed down by the reinforcing portion 1 a of the electronic component 1 is spread inward on the upper surface of the substrate 5.
  • a part of the electrode 6 partially covers the upper surface of the electrode 6 and is interposed between the lower end surface of the bump 2 and the upper surface of the electrode 6.
  • substrate 5 is sent to a reflow apparatus with such a state.
  • thermosetting flux 8 is thermally cured, thereby forming a resin reinforcing portion 8r that reinforces the solder joint portion 2r from the surroundings. Furthermore, when the resin reinforcing material 10 is thermally cured, a partial reinforcing portion 10r for fixing the upper surface of the substrate 5 and the reinforcing portion 1a of the electronic component 1 and partially reinforcing the electronic component 1 is formed.
  • the substrate 5 is heated according to a predetermined heating profile to melt and solidify the bumps 2 to connect the solder joints 2r that connect the electrodes 6 and the electronic components 1.
  • the thermosetting flux 8 is cured to form the resin reinforcing portion 8r that reinforces the solder joint portion 2r from the periphery.
  • the resin reinforcing material 10 is thermally cured to form a partial reinforcing portion 10r that fixes the reinforcing portion 1a to the substrate 5 (reflow process).
  • the resin reinforcing material 10 pushed down in the component mounting process partially covers the upper surface 6 a of the electrode 6, and the reflow process is performed between the lower end surface of the bump 2 and the upper surface 6 a of the electrode 6. This is performed with the resin reinforcing material 10 interposed.
  • the blending ratio of the activator 10 c in the resin reinforcing material 10 is set larger than the blending ratio of the activator 8 c in the thermosetting flux 8. From this, even when using a viscous material that is highly thixotropic and difficult to flow, such as the resin reinforcing material 10, sufficient activity against the upper surface 6 a of the electrode 6 and the surface 2 a of the bump 2 is sufficient. Can act.
  • the resin reinforcing material 10 supplied for the purpose of fixing the reinforcing portion 1a of the electronic component 1 and the substrate 5 is required to have high thixotropy that is not easily deformed. From this, among the active ingredients contained in the resin reinforcing material 10, only the active ingredients contained in the portions in contact with the surface 2a and the upper surface 6a contribute to the improvement in solderability. In other words, the effective contribution of the active component in the resin reinforcing material 10 is lower than that of the thermosetting flux 8 set by the blending composition on the premise that it freely flows on the upper surface 6a.
  • the blending ratio of the activator 10c in the resin reinforcing material 10 is as follows. It is necessary to set larger than the blending ratio of the activator 8 c in the thermosetting flux 8.
  • the active agent (second active component) 10 c in the resin reinforcing material 10 is mixed at the blending ratio of the active agent (first active component) 8 c in the thermosetting flux 8.
  • the ratio of the amount of the active agent excluding the blending ratio is set to 1.55.
  • the ratio of the amount of the activator is less than 1.2, the oxide film removing ability of the resin reinforcing material 10 is smaller than that of the thermosetting flux 8, and the solderability between the electrode 6 and the bump 2 is not sufficient. If the blending ratio of the activator 10c in the resin reinforcing material 10 is increased, the ability of the resin reinforcing material 10 to remove the oxide film is increased, but there is a risk of storage stability and migration. Therefore, the activator in the thermosetting flux 8 It is considered that it should be limited to 1.8 times the blending ratio of 8c.
  • the compounding composition example of the resin reinforcing material 10 and the thermosetting flux 8 shown as Comparative Example 1 in FIG. 2 has a ratio of the above-mentioned activator amount of 0.91, 1.2 to 1.8 An example out of the range is shown. That is, in this comparative example 1, in the thermosetting flux 8 having the same composition as in Example 1 and the resin reinforcing material 10 in Example 1, the blending ratio of the activator 10c is reduced to 5.0 wt%. Show.
  • the component mounting process shown in FIGS. 1 to 4 is executed with the combination of the resin reinforcing material 10 and the thermosetting flux 8 shown in Comparative Example 1, the resin reinforcing material 10 is positioned in the vicinity of the reinforcing portion to be supplied. It has been experimentally confirmed that the solderability of the electrode 6 and the bump 2 to be secured cannot be ensured.
  • the bumped electronic component 1 having the solder 2 as a component is formed on the lower surface, and the bump 2 is soldered to the electrode formed on the substrate. It is a method of mounting by bonding.
  • the electronic component mounting method shown in the present embodiment includes a flux supply process, a reinforcing material supply process, a component mounting process, and a reflow process performed after the component mounting process.
  • the thermosetting flux 8 is supplied to the electrodes 6 or the bumps 2.
  • the resin reinforcing material supplying step the resin reinforcing material 10 having a property that does not lose its shape when applied to the substrate 5 is supplied to a position corresponding to the reinforcing portion 1 a including at least the corner portion of the electronic component 1 on the substrate 5. .
  • the electronic component 1 is mounted on the substrate 5 after the flux supplying step and the reinforcing material supplying step, the bumps 2 are landed on the electrodes 6 through the thermosetting flux 8, and the reinforcing portion 1a is made of resin. Contact the reinforcing material 10.
  • the bump 2 is landed on the electrode 6 through the thermosetting flux 8 in which the activator 8c as the first active component is blended with the epoxy resin 8a as the first thermosetting resin.
  • a resin reinforcing material 10 in which an activator 10c as a second active ingredient is mixed with an epoxy resin 10a as a second thermosetting resin is brought into contact with the reinforcing portion 1a of the electronic component 1.
  • the substrate 5 is heated in accordance with a predetermined heating profile after the component mounting process, so that the bumps 2 are melted and solidified to form solder joints that connect the electrodes 6 and the electronic components 1 and heat.
  • the curable flux 8 is cured to form a resin reinforcing material 10 that reinforces the solder joint from the surroundings. Further, the resin reinforcing material 10 is thermally cured to form a partial reinforcing portion that fixes the reinforcing portion 1 a to the substrate 5.
  • the solder joint portion 2r that joins the bump 2 and the electrode 6 is formed. Furthermore, the form which forms the resin reinforcement part 8r which reinforces this solder joint part 2r from the periphery is employ
  • the thermosetting flux 8 is composed of the first thermosetting resin blended with the first active component, and the resin reinforcing material 10 is composed of the second active component and thixo. Composed of ingredients. Further, in the blended composition of the thermosetting flux 8 and the resin reinforcing material 10, the blending ratio of the activator 10c is made larger than the blending ratio of the activator 8c.
  • the solder bonding property due to the resin reinforcing material locally covering the electrode is effective in the field of manufacturing a mounting substrate by soldering a bumped electronic component to the substrate.

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Abstract

本発明の電子部品実装方法は、第1の熱硬化性樹脂に第1の活性成分を配合した熱硬化型フラックスを介してバンプを電極に着地させ、第2の熱硬化性樹脂に第2の活性成分を配合した樹脂補強材を電子部品(1)の補強部位に接触させた後に基板を加熱し、バンプと電極とを接合するはんだ接合部を形成するとともに、はんだ接合部を周囲から補強する樹脂補強部を形成する形態の部品実装に際して、熱硬化型フラックスおよび樹脂補強材の配合組成において、第2の活性成分の配合比率を第1の活性成分の配合比率よりも大きくする。

Description

電子部品実装方法
 本発明は、下面にはんだを成分とするバンプが形成されたバンプ付きの電子部品を、基板に形成された電極にはんだ接合して実装する電子部品実装方法に関するものである。
 半導体装置などの電子部品を基板に実装する方法として、半導体装置の下面にはんだを成分として形成されたバンプを基板の電極にはんだ接合して導通させる方法が広く用いられている。バンプと電極とのはんだ接合のみでは、電子部品を基板に保持させる保持力が不十分である場合が多いため、通常は電子部品と基板とをエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によって樹脂補強することが行われる。
 従来より、この樹脂補強については電子部品が実装された後に基板と電子部品との隙間にアンダーフィル樹脂を充填する方法が広く用いられていた。しかしながら近年の電子部品の微細化に伴って、基板と電子部品との隙間に樹脂を充填させることが困難となっている。このため、実装後の電子部品の樹脂補強の方法として、電子部品の搭載前にバンプをはんだ接合するためのフラックスなどの接合材料とともに、電子部品のコーナ部などの補強部位を基板に固着するための樹脂補強材を塗布して、部品搭載後に樹脂補強材を硬化させる、いわゆる「樹脂先塗り」による樹脂補強方法が用いられるようになっている(特許文献1参照)。
 この特許文献例においては、はんだ接合により基板に実装される半導体パッケージの搭載に先立って、基板の実装面部の複数箇所にはんだフラックス機能を具備した補強材料を塗布しておき、部品搭載後に補強材料を熱硬化させて半導体パッケージのはんだ接合部を局所的に補強する樹脂補強の方法が記載されている。この樹脂補強の方法は、電子部品の下面を全面的に補強する補強方式と比較して、実装不良発生時に電子部品を容易に基板から取り外すことが可能でリペア作業が容易になる。さらに、実装後においてバンプによるはんだ接合部が樹脂補強部によって密閉状態で覆われていないため、再リフロー工程においてはんだ接合部が溶融噴出するはんだフラッシュの発生を防止することができるという利点がある。
 しかしながら上述の特許文献1に示す先行技術を含め、従来技術においては、部品搭載前に実行される補強材料の塗布における塗布位置の精度に起因して、次のような問題が生じていた。すなわち補強材料としての樹脂補強材の供給においては、ディスペンサなどの塗布手段を用いて樹脂補強材が塗布される。このとき、塗布動作の位置制御の精度によっては、樹脂補強材が電極を部分的に覆って塗布される場合が生じる。そしてこのような樹脂補強材電極上に介在した状態でバンプとのはんだ接合が行われた場合、樹脂補強材が具備するはんだフラックス機能が不十分であるとはんだ接合性が低下して、良好なはんだ接合部の形成が阻害される結果となる。
 またこのような樹脂補強材が電極を覆う位置精度不良は、塗布手段による塗布速度を低く設定することにより防止可能である。しかし、この場合には作業タクトが遅延して生産性の低下を免れない。
 このように従来技術においては、下面にはんだを成分とするバンプが形成されたバンプ付きの電子部品を、基板に形成された電極に実装する電子部品実装において、樹脂補強材が電極を局部的に覆うことに起因はんだ接合性の低下を有効に防止することが困難であるという課題があった。
特開2008-300538号公報
 そこで本発明は、バンプ付きの電子部品を部分的に樹脂補強材によって基板に固着して補強する実装形態において、樹脂補強材が電極を局部的に覆うことに起因するはんだ接合性の低下を有効に防止することができる電子部品実装方法を提供する。
 本発明の電子部品実装方法は、下面にはんだを成分とするバンプが形成されたバンプ付きの電子部品を、基板に形成された電極にバンプをはんだ接合することにより実装する電子部品実装方法であって、熱硬化型フラックスを電極またはバンプに供給するフラックス供給工程と、基板に塗布された状態において型崩れを生じない性状を有する樹脂補強材を、基板において少なくとも電子部品のコーナ部を含む補強部位に対応した位置に供給する補強材供給工程と、フラックス供給工程および補強材供給工程の後に電子部品を基板に搭載することで、バンプを、熱硬化型フラックスを介して電極に着地させるとともに補強部位を樹脂補強材に接触させる部品搭載工程と、部品搭載工程後において基板を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、バンプを溶融固化させて電極と電子部品とを接続するはんだ接合部を形成し、且つ熱硬化型フラックスを硬化させてはんだ接合部を周囲から補強する樹脂補強部を形成し、且つ樹脂補強材を熱硬化させて補強部位を基板に固着する部分補強部を形成するリフロー工程とを含み、熱硬化型フラックスは第1の活性成分を配合した第1の熱硬化性樹脂を配合して成り、樹脂補強材は第2の活性成分およびチクソ成分を配合して成り、熱硬化型フラックスおよび樹脂補強材の配合組成において、第2の活性成分の配合比率を第1の活性成分の配合比率よりも大きくした方法である。
 本発明の電子部品実装方法は、樹脂補強材の第2の活性成分の配合比率を熱硬化型フラックスの第1の活性成分の配合比率よりも大きくすることにより、活性成分の有効寄与度の低い樹脂補強材が電極上にはみ出した場合にあっても、第2の活性成分によって電極とバンプのはんだ接合性を確保することができる。
図1Aは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図1Bは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図1Cは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図1Dは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図1Eは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図1Fは本実施の形態にかかる電子部品実装法の工程説明図である。 図2は、本発実施の形態の電子部品実装方法において使用される樹脂補強材および熱硬化型フラックスの成分組成例を示す図である。 図3Aは本実施の形態にかかる電子部品実装方法の工程説明図である。 図3Bは本実施の形態にかかる電子部品実装方法の工程説明図である。 図4Aは本実施の形態にかかる電子部品実装方法の工程説明図である。 図4Bは本実施の形態にかかる電子部品実装方法の工程説明図である。 図5は本実施の形態にかかる電子部品実装方法におけるバンプと電極のはんだ接合部の拡大断面図である。
 まず本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。本実施の形態にかかる電子部品実装方法では、下面にはんだを成分とするバンプ2が複数形成されたバンプ付きの小型の電子部品1を、基板5に形成された電極6にバンプ2をはんだ接合することにより実装する。電子部品1を基板5に実装する場合、矩形状をした電子部品1のコーナ部にストレスが集中し、これによってはんだ接合部の回路に破断が生じることがある。そこで電子部品1のコーナ部等は補強部位として、樹脂補強材10で補強される。
 以下に、各工程について詳細を説明する。
 まず、図1Aに示すように、下面にはんだを成分とするバンプ2を形成した電子部品1は、部品保持ツール3によって吸着保持して部品供給部(図示省略)から取り出される。これと並行して、図1Bに示すように、上面に電極6が形成された基板5は基板保持部4に保持される。
 次いで部品保持ツール3は、図1Cに示すように転写テーブル7上へ移動してバンプ2へのフラックス供給を行う。転写テーブル7は平滑な転写面7aを有する箱状容器であり、転写面7aには熱硬化型フラックス8の塗膜が所定厚みで形成されている。
 ここでは図1Cに示すように、電子部品1を保持した部品保持ツール3は転写テーブル7に対して下降した後上昇する。そして、電子部品1の下面のバンプ2は熱硬化型フラックス8に接触させられる。これにより、バンプ2の下端部には所定量の熱硬化型フラックス8が転写により供給される。
 ここで、図2を参照して、熱硬化型フラックス8の組成例について説明する。図2に示すように、熱硬化型フラックス8は、エポキシ樹脂8a、硬化剤8b、活性剤8c、チクソ剤8dおよび可塑剤8eを含んでいる。エポキシ樹脂8a(第1の熱硬化性樹脂)としては、ビスフェノールA型またはビスフェノールF型のエポキシ樹脂が用いられており、本実施の形態に示す実施例1では45.0wt%の配合比率で含有されている。エポキシ樹脂8aを硬化させる硬化剤8bとしては、イミダゾール、酸無水物、ヒドラジド、ポリチオールなどが、7.0wt%の配合比率で含有されている。活性剤8c(第1の活性成分)は、電極6やバンプ2の表面の酸化膜を除去する作用を有するものであり、有機酸、アミン有機酸塩、アミンハロゲン塩などが、5.5wt%の配合比率で含有されている。チクソ剤8dは熱硬化型フラックス8にチクソ性を付与するために配合され、チクソ剤8dとしては脂肪酸アマイドなどの有機系のチクソ剤が、4.0wt%分配合比率で配合されている。さらに熱硬化型フラックス8に可塑性を付与するための可塑剤8eとして、エチレングリコール変性物が38.5wt%の配合比率で含有されている。
 すなわち上述組成に示すように、熱硬化型フラックス8は、第1の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂8aに第1の活性成分である活性剤8cを配合した組成となっている。なお熱硬化型フラックス8の供給形態としては、バンプ2に熱硬化型フラックス8を転写により供給する替わりに、電極6上に熱硬化型フラックス8をディスペンスや印刷などの方法で供給するようにしてもよい。すなわち、ここでは、第1の熱硬化性樹脂に第1の活性成分を配合した熱硬化型フラックス8を電極6またはバンプ2に供給する(フラックス供給工程)。
 またフラックス供給工程と並行して、基板5に対して樹脂補強材10をディスペンスにより供給する。
 図1Dに示すように、樹脂補強材10を貯留したディスペンサ9は基板5上で移動しながら樹脂補強材10をノズル9aから吐出する。ディスペンサ9は、予め設定された基板5の補強部位に樹脂補強材10を所定の堤状断面形状で供給する。ここでは、電子部品1のコーナ部を含む外縁部が補強部位として設定されている。これらの補強部位において電子部品1の外縁部は樹脂補強材10を介して基板5に固着させてはんだ接合部を補強する。このとき樹脂補強材10は、電子部品1において最外縁に位置する電極6に近接して供給される。
 ここで、図2を参照して、樹脂補強材10の組成例について説明する。図2に示すように、樹脂補強材10は、エポキシ樹脂10a、硬化剤10b、活性剤10c、チクソ剤10dおよび可塑剤10eを含んでいる。エポキシ樹脂10a(第2の熱硬化性樹脂)としては、同様にビスフェノールA型またはビスフェノールF型のエポキシ樹脂が用いられており、実施例1においては55.0wt%の配合比率で含有されている。エポキシ樹脂10aを硬化させる硬化剤10bとしては、イミダゾール、酸無水物、ヒドラジド、ポリチオールなどが、12.0wt%の配合比率で含有されている。活性剤10c(第2の活性成分)は、活性剤8c(第1の活性成分)と同様に電極6やバンプ2の表面の酸化膜を除去する作用を有するものであり、有機酸、アミン有機酸塩、アミンハロゲン塩などが、8.5wt%の配合比率で含有されている。樹脂補強材10と熱硬化型フラックス8とが電極6上で接触することを想定して、活性剤10c(第2の活性成分)には活性剤8c(第1の活性成分)と同じ成分のものを使用している。樹脂補強材10と熱硬化型フラックス8とが電極6上で接触したとしても、活性剤が共通であれば樹脂補強材10や熱硬化型フラックス8が想定外の反応を起こすことがない。
 チクソ性を付与するために配合されるチクソ剤10dとして、有機系のチクソ剤よりもチクソ性付与効果の高い無機系のチクソ剤が、0.5wt%の配合比率で樹脂補強材10に配合されている。そして、可塑性を付与するために配合される可塑剤10eとしてゴム成分が、24.0wt%の配合比率で樹脂補強材10に含有されている。上記成分組成において、無機系のチクソ剤としてはチクソ性付与効果の高いシリカ微粒子が使用されるため、樹脂補強材10のチクソ性は熱硬化型フラックス8のチクソ性よりもはるかに大きな値となる。従って樹脂補強材10は基板5上に堤状に塗布された状態において型崩れを生じることなく、堤状の断面形状を維持することが可能な性状となっている。これにより、後述する電子部品1の搭載時において、電子部品1の補強部位1aは確実に堤状の断面形状の樹脂補強材10に接触する。
 すなわち、基板5に塗布された状態において型崩れを生じない性状を有する樹脂補強材10を、基板5において少なくとも電子部品1のコーナ部を含む補強部位に対応した位置に供給する(補強材供給工程)。ここで、樹脂補強材10は第2の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂10aに第2の活性成分である活性剤10cおよびチクソ成分としてのチクソ剤10dを配合して成る。
 そして熱硬化型フラックス8、樹脂補強材10の配合組成例において、樹脂補強材10における活性剤10cの配合比率は、熱硬化型フラックス8における活性剤8cの配合比率よりも大きくしている。ここで、熱硬化型フラックス8の活性剤8cに対する、樹脂補強材10の活性剤10cを数値で表すと、図2に示すように1.55の値となる。この数値の意義については後述する。
 次に、電子部品1の基板5への搭載が行われる。すなわち、図1Eに示すように、バンプ2への熱硬化型フラックス8の供給が行われた後、電子部品1を保持した部品保持ツール3は、樹脂補強材10が供給された後の基板5の上方へ移動する。そして、部品保持ツール3は、基板5の電極6に対してバンプ2を位置合わせする。
 次いで部品保持ツール3が下降する。このようにすることで、図1Fに示すように、バンプ2は熱硬化型フラックス8を介して電極6に着地する。そしてこれとともに電子部品1の補強部位1aは、基板5上に供給された樹脂補強材10に接触する。
 すなわち、ここでは、フラックス供給工程および補強材供給工程の後に電子部品1を基板5に搭載する。そして、バンプ2を、熱硬化型フラックス8を介して電極6に着地させるとともに、電子部品1の補強部位1aを基板5上に供給された樹脂補強材10に接触させる(部品搭載工程)。
 ここで、部品搭載工程における樹脂補強材10の挙動について、図3を参照して説明する。本実施の形態において実装対象とする電子部品1は小型部品であることから、図3Aに示すように、最外縁のバンプ2から電子部品1の外端部までのスペースSは小さく、樹脂補強材10を接触させる補強代となるべき部分は狭くなっている。このため、基板5において樹脂補強材10が供給される位置は電極6に対して近接して設定され、樹脂補強材10は最外縁の電極6にきわめて近接した位置に塗布される。このため、電子部品1を基板5に搭載した状態においては、図3Bに示すように、電子部品1の補強部位1aによって押し下げられた樹脂補強材10は、基板5の上面において内側方向に押し広げられ、一部が電極6の上面を部分的に覆ってバンプ2の下端面と電極6の上面との間に介在する状態となる。そして基板5はこのような状態のままリフロー装置に送られる。
 図4Aに示すように、所定の加熱プロファイルにしたがって加熱される。これにより、はんだで形成されたバンプ2が溶融固化して電極6にはんだ接合され、はんだ接合部2rが形成される。このとき、熱硬化型フラックス8に含有される活性成分の作用によりバンプ2や電極6の表面に生成された酸化膜が除去される。そのため、溶融したはんだは電極上を拡がり易く良好なはんだ接合性が確保される。そして熱硬化型フラックス8中のエポキシ樹脂8aが熱硬化することにより、はんだ接合部2rを周囲から補強する樹脂補強部8rが形成される。さらに、樹脂補強材10が熱硬化することにより、基板5の上面と電子部品1の補強部位1aとを固着して電子部品1を部分的に補強する部分補強部10rが形成される。
 すなわち、上述のリフロー工程は、部品搭載工程の後、基板5を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、バンプ2を溶融固化させて電極6と電子部品1とを接続するはんだ接合部2rを形成するとともに、熱硬化型フラックス8を硬化させてはんだ接合部2rを周囲から補強する樹脂補強部8rを形成する。さらに樹脂補強材10を熱硬化させて補強部位1aを基板5に固着する部分補強部10rを形成する(リフロー工程)。
 次に図5を参照して、上述のリフロー工程における樹脂補強材10の挙動およびバンプ2と電極6とのはんだ接合での樹脂補強材10の作用を説明する。
 前述のように、部品搭載工程において押し下げられた樹脂補強材10は、一部が電極6の上面6aを部分的に覆い、リフロー工程はバンプ2の下端面と電極6の上面6aとの間に樹脂補強材10が介在する状態で行われる。このとき、樹脂補強材10における活性剤10cの配合比率は、熱硬化型フラックス8における活性剤8cの配合比率よりも大きく設定されている。このことから、樹脂補強材10のように高チクソ性の性状に設定された流動しにくい粘性材料を用いる場合にあっても、電極6の上面6aやバンプ2の表面2aに対して十分な活性作用を及ぼすことができる。
 すなわち、電子部品1の補強部位1aと基板5とを固着させる目的で供給される樹脂補強材10には、型崩れしにくい高チクソ性が求められる。このことから、樹脂補強材10に含有された活性成分のうち、表面2aや上面6aと接触する部分に含有される活性成分のみが、はんだ接合性の向上に寄与する。換言すれば、上面6a上において自由に流動することが前提として配合組成が設定させる熱硬化型フラックス8と比較して、樹脂補強材10における活性成分の有効寄与度は低い。したがって、樹脂補強材10が供給される補強部位に近接して位置する電極6とバンプ2とのはんだ接合性を良好に確保するためには、樹脂補強材10における活性剤10cの配合比率は、熱硬化型フラックス8における活性剤8cの配合比率よりも大きく設定される必要がある。
 本実施の形態においては、図2に示すように、熱硬化型フラックス8における活性剤(第1の活性成分)8cの配合比率で樹脂補強材10における活性剤(第2の活性成分)10cの配合比率を除した活性剤量の比が、1.55となるように設定している。ここで上述のはんだ接合性を良好に確保するためには、この活性剤量の比を1.2以上1.8以下の範囲内に設定するのが望ましい。樹脂補強材10における活性剤10cの配合比率を熱硬化型フラックス8における活性剤8cの配合比の1.2倍とすることで、樹脂補強材10の酸化膜除去能力が熱硬化型フラックス8とほぼ同等になる。活性剤量の比が1.2未満の場合には樹脂補強材10の酸化膜除去能力が熱硬化型フラックス8より小さくなり、電極6とバンプ2とのはんだ接合性が十分でない。樹脂補強材10における活性剤10cの配合比率を多くすると、樹脂補強材10の酸化膜除去能力は高まるものの、保存安定性や、マイグレーションの要因となる恐れがあるため熱硬化型フラックス8における活性剤8cの配合比の1.8倍までにとどめるのがよいと考えられる。
 なお、図2において比較例1として示す樹脂補強材10、熱硬化型フラックス8の配合組成例は、上述の活性剤量の比が0.91となって、1.2以上1.8以下の範囲内からはずれた例を示している。すなわち、この比較例1では、実施例1と同一配合組成を有する熱硬化型フラックス8と、実施例1の樹脂補強材10において、活性剤10cの配合比率を5.0wt%に引き下げた例を示している。そしてこの比較例1に示す樹脂補強材10、熱硬化型フラックス8の組み合わせで、図1~図4に示す部品実装過程を実行すると、樹脂補強材10が供給される補強部位に近接して位置する電極6とバンプ2とのはんだ接合性が確保できないことが実験的に確認されている。
 上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法は、下面にはんだを成分とするバンプ2が形成されたバンプ付きの電子部品1を、基板に形成された電極にバンプ2をはんだ接合することにより実装する方法である。
 そして、本実施の形態に示す電子部品実装方法は、フラックス供給工程と、補強材供給工程と、部品搭載工程と、部品搭載工程後に行なうリフロー工程とを含む。
 フラックス供給工程は、熱硬化型フラックス8を電極6またはバンプ2に供給する。補強材供給工程は、基板5に塗布された状態において型崩れを生じない性状を有する樹脂補強材10を、基板5において少なくとも電子部品1のコーナ部を含む補強部位1aに対応した位置に供給する。
 部品搭載工程は、フラックス供給工程および補強材供給工程の後に電子部品1を基板5に搭載して、バンプ2を、熱硬化型フラックス8を介して電極6に着地させるとともに、補強部位1aを樹脂補強材10に接触させる。
 すなわち、第1の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂8aに第1の活性成分である活性剤8cを配合した熱硬化型フラックス8を介してバンプ2を電極6に着地させる。
 さらに、第2の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂10aに第2の活性成分である活性剤10cを配合した樹脂補強材10を電子部品1の補強部位1aに接触させる。
 リフロー工程は、部品搭載工程後において基板5を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、バンプ2を溶融固化させて、電極6と電子部品1とを接続するはんだ接合部を形成し、且つ熱硬化型フラックス8を硬化させて、はんだ接合部を周囲から補強する樹脂補強材10を形成する。さらに、樹脂補強材10を熱硬化させて補強部位1aを基板5に固着する部分補強部を形成する。
 すなわち、この部品搭載の後に基板5を加熱することによって、バンプ2と電極6とを接合するはんだ接合部2rを形成する。さらに、このはんだ接合部2rを周囲から補強する樹脂補強部8rを形成する形態を採用している。
 そしてこの実施の形態1の部品実装に際して、熱硬化型フラックス8は第1の活性成分を配合した第1の熱硬化性樹脂を配合して成り、樹脂補強材10は第2の活性成分およびチクソ成分を配合して成る。また、熱硬化型フラックス8および樹脂補強材10の配合組成において、活性剤10cの配合比率を活性剤8cの配合比率よりも大きくするようにしたものである。
 これにより、樹脂補強材10の供給時の位置ずれや部品搭載時の電子部品1による押し広げなどによって活性成分の寄与度の低い樹脂補強材10が電極6上にはみ出した場合にあっても、樹脂補強材10がバンプ2や電極6と接触する部分に含まれる活性剤10cによって電極6とバンプ2のはんだ接合性を確保することができる。そして、樹脂補強材10が電極6を局部的に覆うことに起因する、補強部部位のバンプと電極6とのはんだ接合性の低下を有効に防止することができる。
 本発明の電子部品実装方法は、バンプ付きの電子部品を部分的に樹脂補強材によって基板に固着して補強する実装形態において、樹脂補強材が電極を局部的に覆うことに起因するはんだ接合性の低下を有効に防止することができるという効果を有し、基板にバンプ付きの電子部品をはんだ接合して実装基板を製造する分野において有用である。
 1  電子部品
 1a  補強部位
 2  バンプ
 2r  はんだ接合部
 5  基板
 6  電極
 7  転写テーブル
 8  熱硬化型フラックス
 8a,10a  エポキシ樹脂
 8b,10b  硬化剤
 8c,10c  活性剤
 8d,10d  チクソ剤
 8e,10e  可塑剤
 8r  樹脂補強部
 10  樹脂補強材
 10r  部分補強部

Claims (4)

  1.  下面にはんだを成分とするバンプが形成されたバンプ付きの電子部品を、基板に形成された電極に前記バンプをはんだ接合することにより実装する電子部品実装方法であって、
    熱硬化型フラックスを前記電極または前記バンプに供給するフラックス供給工程と、
    前記基板に塗布された状態において型崩れを生じない性状を有する樹脂補強材を、前記基板において少なくとも前記電子部品のコーナ部を含む補強部位に対応した位置に供給する補強材供給工程と、
    前記フラックス供給工程および補強材供給工程の後に前記電子部品を基板に搭載して、前記バンプを、前記熱硬化型フラックスを介して前記電極に着地させるとともに、前記補強部位を前記樹脂補強材に接触させる部品搭載工程と、
    前記部品搭載工程後において前記基板を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱することにより、前記バンプを溶融固化させて、前記電極と電子部品とを接続するはんだ接合部を形成し、且つ前記熱硬化型フラックスを硬化させて、前記はんだ接合部を周囲から補強する樹脂補強部を形成し、且つ前記樹脂補強材を熱硬化させて前記補強部位を前記基板に固着する部分補強部を形成するリフロー工程とを含み、
    前記熱硬化型フラックスは第1の活性成分を配合した第1の熱硬化性樹脂を配合して成り、前記樹脂補強材は第2の活性成分およびチクソ成分を配合して成り、前記熱硬化型フラックスおよび前記樹脂補強材の配合組成において、前記第2の活性成分の配合比率を前記第1の活性成分の配合比率よりも大きくしたことを特徴とする
    電子部品実装方法。
  2. 前記樹脂補強材は前記熱硬化型フラックスよりも高チクソ性を有することを特徴とする
    請求項1記載の電子部品実装方法。
  3. 前記熱硬化型フラックスにおける前記第1の活性成分の配合比率で前記樹脂補強材における前記第2の活性成分の配合比率を除した活性剤量の比が、1.2以上1.8以下であることを特徴とする
    請求項1に記載の電子部品実装方法。
  4. 前記第1の活性成分と前記第2の活性成分は同じ成分である
    請求項1に記載の電子部品実装方法。
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