JP4457893B2 - Method for investigating bonding reliability of substrate bonding structure - Google Patents
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Description
本発明は、端子どうしが金属を介して接合された基板接合構造の接合信頼性調査方法に関する。 The present invention relates to a method for investigating the bonding reliability of a substrate bonding structure in which terminals are bonded to each other via a metal.
特許文献1には、ペレットにメッキされた電極金属を基板上に半田を介してマウントした後、ペレットを破砕し、電極金属と半田との密着状態を評価する半導体装置の評価方法が記載されている。この半導体装置の評価方法においては、ペレットを破砕した後の電極金属がどの程度半田に付着しているかで、ペレットのマウントに係る密着状態を評価する。これより、ペレットの密着不良による半導体装置の不良発生に直ちに対応することができる。 Patent Document 1 describes an evaluation method for a semiconductor device in which an electrode metal plated on a pellet is mounted on a substrate via solder, and then the pellet is crushed and an adhesion state between the electrode metal and the solder is evaluated. Yes. In this semiconductor device evaluation method, the adhesion state related to the mounting of the pellet is evaluated by how much the electrode metal after the pellet is crushed adheres to the solder. As a result, it is possible to immediately cope with the occurrence of defects in the semiconductor device due to poor adhesion of the pellets.
しかしながら、上記特許文献1に記載の評価方法においては、電極金属と半田との密着状態を評価しているだけなので、半田を用いた接合状態の良否(すなわち、半田内にボイドなどが形成されて接合強度が低下しているなど)を評価することができない。 However, in the evaluation method described in Patent Document 1, since the adhesion state between the electrode metal and the solder is only evaluated, the quality of the joining state using the solder (that is, a void or the like is formed in the solder). Etc.) cannot be evaluated.
一方、半田を用いた接合状態の良否を評価する方法として、例えば、それぞれに端子が形成された基板の対応する端子どうしが半田によって接合された積層体の場合では、基板面(端子が形成されて面)に直交する方向に半田を基板及び端子と共に切断し、その断面から評価する方法が考えられる。つまり、形成された断面から端子に対する半田のフィレット形状の良否及び半田内にボイドが形成されているか否か等を検査して評価する。 On the other hand, as a method for evaluating the quality of the bonding state using solder, for example, in the case of a laminated body in which corresponding terminals of the substrates on which the terminals are formed are bonded by solder, the substrate surface (the terminals are formed). A method is conceivable in which the solder is cut together with the substrate and the terminals in a direction perpendicular to the surface and evaluated from the cross section. That is, the quality of the solder fillet shape with respect to the terminal and whether or not a void is formed in the solder are inspected and evaluated from the formed cross section.
しかしながら、上述の半田の評価方法においては、ボイドの有無を一断面からしか検査することができないので、半田内の当該断面以外の箇所においてボイドが形成されていても発見することができない。そのため、半田を用いた接合状態の良否を精度よく評価できない。仮に、半田の複数箇所について、半田を厚み方向に切断した複数の断面から半田内にボイドが形成されているか否かを検査すると、その作業が非常に煩雑になる。 However, in the solder evaluation method described above, since the presence or absence of voids can be inspected from only one cross section, it cannot be detected even if voids are formed in places other than the cross section in the solder. Therefore, it is impossible to accurately evaluate the quality of the joining state using solder. If it is inspected whether a void is formed in the solder from a plurality of cross sections obtained by cutting the solder in the thickness direction at a plurality of locations of the solder, the operation becomes very complicated.
そこで、本発明の目的は、端子間の接合状態を短時間且つ高い精度で調査することが可能な基板接合構造の接合信頼性調査方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for investigating the bonding reliability of a substrate bonding structure capable of investigating the bonding state between terminals in a short time and with high accuracy.
本発明の基板接合構造の接合信頼性調査方法は、第1基板上に形成された第1端子と第2基板上に形成された第2端子とが金属を介して接合された基板接合構造の接合信頼性調査方法において、前記金属をその融点未満の温度に加熱した状態で、前記第1基板と前記第2基板とを引き剥がす加熱剥離工程と、前記加熱剥離工程後に前記第1端子に付着している前記金属の前記第1端子に対する付着状況を検査する検査工程とを備えている。 The method of investigating the bonding reliability of a substrate bonding structure according to the present invention includes a substrate bonding structure in which a first terminal formed on a first substrate and a second terminal formed on a second substrate are bonded via a metal. In the bonding reliability investigation method, the metal is heated to a temperature lower than its melting point, a heat peeling step of peeling off the first substrate and the second substrate, and affixed to the first terminal after the heat peeling step An inspection step of inspecting the state of adhesion of the metal to the first terminal.
これによると、第1端子と第2端子とが金属を介して接合された第1基板と第2基板との積層体を基板面と直交する方向に切断するという煩雑な作業を複数個所において行うことなく、第1端子と第2端子との接合信頼性を短時間で調査することができる。しかも、積層体の積層方向と直交する方向に沿った断面において第1端子に対する金属の付着状況を平面的に検査することができるため、接合信頼性調査を高い精度で行うことができる。また、第1基板と第2基板を引き剥がすのに必要な力の大きさが小さくなるので、引き剥がし作業を容易に行うことが可能となる。さらに、加熱温度が金属の融点未満であるので、金属が溶融しない。そのため、加熱前後で金属の形状が変わらない。したがって、接合信頼性調査の精度がより一層高くなる。 According to this, the complicated operation | work which cut | disconnects the laminated body of the 1st board | substrate and 2nd board | substrate with which the 1st terminal and the 2nd terminal were joined through the metal in the direction orthogonal to a board | substrate surface is performed in several places. Therefore, the bonding reliability between the first terminal and the second terminal can be investigated in a short time. In addition, since the adhesion state of the metal to the first terminal can be inspected in a cross-section along the direction orthogonal to the stacking direction of the stacked body, the bonding reliability investigation can be performed with high accuracy. Further, since the magnitude of the force required to peel off the first substrate and the second substrate is reduced, the peeling operation can be easily performed. Furthermore, since the heating temperature is lower than the melting point of the metal, the metal does not melt. Therefore, the shape of the metal does not change before and after heating. Therefore, the accuracy of the bonding reliability investigation is further increased.
本発明においては、前記検査工程において、前記加熱剥離工程で露出した前記金属の頂面の平面積が所定面積以上であるか否かを検査することが好ましい。ここで、金属の頂面とは、加熱剥離工程後に第1端子に付着している金属において、最も第1端子から離れた面のことをいう。例えば、加熱剥離工程後に金属の一部が第1端子に付着し、金属の残りが第2端子に付着しているような場合では、金属の破断面が頂面となり、加熱剥離工程後に金属の全部が第1端子に付着しているような場合では、金属と第2端子との境界面が頂面となる。これにより、第1端子と第2端子とが所望の接合強度以上の強度で接合されているか否かを確実に調査することができる。 In the present invention, in the inspection step, it is preferable to inspect whether or not the flat area of the top surface of the metal exposed in the heat peeling step is a predetermined area or more. Here, the top surface of the metal refers to the surface most distant from the first terminal in the metal adhering to the first terminal after the heat peeling step. For example, in the case where a part of the metal adheres to the first terminal after the heat peeling step and the rest of the metal adheres to the second terminal, the metal fracture surface becomes the top surface, and the metal In the case where everything is attached to the first terminal, the boundary surface between the metal and the second terminal is the top surface. Thereby, it can be investigated reliably whether the 1st terminal and the 2nd terminal are joined with the intensity more than desired joining intensity.
また、本発明においては、前記第1端子の平面積が前記第2端子の平面積よりも大きいことが好ましい。これにより、加熱剥離工程において第2端子が第2基板から剥がされた場合であっても第1端子に付着した金属の頂面の少なくとも一部が表面に露出している可能性が高くなるので、検査工程において金属の検査を確実に行うことができる。 In the present invention, it is preferable that the plane area of the first terminal is larger than the plane area of the second terminal. This increases the possibility that at least a part of the top surface of the metal attached to the first terminal is exposed on the surface even when the second terminal is peeled off from the second substrate in the heat peeling step. In the inspection process, the metal can be reliably inspected.
また、このとき、前記所定面積が、前記第2端子の平面積の30%であってもよい。これにより、第1端子と第2端子とが最低接合強度以上の強度で接合されているか否かを確実に調査することができる。 At this time, the predetermined area may be 30% of a plane area of the second terminal. Thereby, it can be investigated reliably whether the 1st terminal and the 2nd terminal are joined with the intensity beyond the minimum joining strength.
また、本発明においては、前記検査工程において、前記金属が前記第1端子からはみ出ているか否かを検査することが好ましい。これにより、はみ出した金属が隣接する端子と電気的に接続されるおそれが有るか否かを確実に調査することができる。 Moreover, in this invention, it is preferable to test | inspect whether the said metal has protruded from the said 1st terminal in the said test process. Thereby, it can be reliably investigated whether or not the protruding metal may be electrically connected to the adjacent terminal.
また、本発明においては、前記加熱剥離工程において、前記第2端子が前記第2基板から剥がれないように前記第1基板と前記第2基板とを引き剥がすことが好ましい。これによると、加熱剥離工程の際に第2端子が第2基板から剥がされて金属とともに第1端子に付着していると、第1端子に付着した金属の状況を検査する際の妨げになるが、本発明によればこのような不具合を回避することができる。 Moreover, in this invention, it is preferable to peel off the said 1st board | substrate and the said 2nd board | substrate so that the said 2nd terminal may not peel from the said 2nd board | substrate in the said heat peeling process. According to this, when the second terminal is peeled off from the second substrate and attached to the first terminal together with the metal during the heat peeling step, it becomes an obstacle to inspecting the state of the metal attached to the first terminal. However, according to the present invention, such a problem can be avoided.
また、本発明においては、前記金属として、前記第1基板及び前記第2基板の耐熱温度未満の融点を有するものを用いることが好ましい。これにより、第1基板及び第2基板が軟化しないので、第1基板を第2基板から引き剥がす作業を容易に行うことができる。さらに、接合信頼性調査をより一層高い精度で行うことができる。 Moreover, in this invention, it is preferable to use what has melting | fusing point below the heat-resistant temperature of a said 1st board | substrate and a said 2nd board | substrate as said metal. Thereby, since the first substrate and the second substrate are not softened, the work of peeling off the first substrate from the second substrate can be easily performed. Furthermore, it is possible to conduct a joint reliability investigation with higher accuracy.
また、本発明においては、前記加熱剥離工程における前記金属の加熱温度が、(前記金属の融点−20℃)〜(前記金属の融点−10℃)の範囲内であることが好ましい。これにより、金属が溶融しない範囲において十分に柔らかくなるので、非常に小さな力で第1基板を第2基板から引き剥がすことが可能となる。 Moreover, in this invention, it is preferable that the heating temperature of the said metal in the said heat | fever peeling process exists in the range of (melting | fusing point-20 degreeC of the said metal)-(melting point -10 degreeC of the said metal). As a result, the metal is sufficiently soft as long as the metal is not melted, so that the first substrate can be peeled off from the second substrate with a very small force.
また、本発明においては、前記金属が錫鉛(SnPb)合金又は錫銀銅(SnAgCu)合金であり、前記加熱剥離工程における前記金属の加熱温度が、それぞれ、150℃以上173℃以下又は180℃以上190℃以下であることが好ましい。これにより、第1端子と第2端子とを接合する金属として好適な錫鉛合金及び錫銀銅合金を、溶融しない範囲で十分に柔らかくすることができる。 Moreover, in this invention, the said metal is a tin lead (SnPb) alloy or a tin silver copper (SnAgCu) alloy, and the heating temperature of the said metal in the said heat peeling process is 150 degreeC or more and 173 degrees C or less, or 180 degreeC, respectively. It is preferably 190 ° C. or lower. Thereby, the tin lead alloy and tin silver copper alloy suitable as a metal which joins a 1st terminal and a 2nd terminal can be made soft enough in the range which does not fuse | melt.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態による基板接合構造の接合信頼性調査方法により調査されるフレキシブル基板と硬質基板との接合構造を示す部分断面図である。図2(a)は、硬質基板の平面図であり、(b)はフレキシブル基板の平面図である。図1に示すように、基板接合構造1は、硬質基板(第1基板)11とフレキシブル基板(第2基板)31とが導電性の金属2により接合されて構成されている。硬質基板11は、耐熱温度が250℃以上(一般にハンダリフロー時のピーク温度は、錫銀銅合金ハンダのときが245℃、錫鉛合金ハンダのときが215℃である。)のガラスエポキシ樹脂からなる基材12と、基材12上に形成され且つ電子部品と配線(ともに不図示)を介して接続された複数の端子(第1端子)13〜15とを備えている。基材12は、図2(a)に示すように、長方形平面形状を有している。複数の端子13〜15は、同種の端子13〜15がそれぞれ基材12の長手方向に沿って配列されており、複数の端子列23〜25を形成している。各端子13〜15は、例えば、Ag−ガラスフリット系の導電性材料から形成されている。端子13は、短手方向が基材12の長手方向に平行な長方形平面形状を有している。端子14は、円形平面形状を有している。端子15は、長手方向が基材12の短手方向に平行な楕円平面形状を有している。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a joint structure of a flexible substrate and a hard substrate investigated by a method for investigating the joint reliability of a substrate joint structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view of a hard substrate, and FIG. 2B is a plan view of a flexible substrate. As shown in FIG. 1, the substrate bonding structure 1 is configured by bonding a hard substrate (first substrate) 11 and a flexible substrate (second substrate) 31 with a
フレキシブル基板31は、耐熱温度が250℃以上のポリイミド樹脂からなる基材32と、基材32上に形成され且つ複数の配線(不図示)にそれぞれ接続された複数の端子(第2端子)33〜35とを備えている。基材32は、図2(b)に示すように、長方形平面形状を有している。複数の端子33〜35は、同種の端子33〜35がそれぞれ基材32の長手方向に沿って配列されており、複数の端子列43〜45を形成している。
The
図1において、端子列43に属する端子33は、端子列25に属する端子15と対向する位置に配置されている。端子列44に属する端子34は、端子列24に属する端子14と対向する位置に配置されている。端子列45に属する端子35は、端子列23に属する端子13と対向する位置に配置されている。各端子33〜35は、図2(a)、(b)に示すように、対応する端子13〜15の平面形状と相似形状、且つ、対応する端子13〜15の平面積より一回り小さい平面積を有している。そして、互いに対向する位置に配置された端子は間に金属2を介して接合される。
In FIG. 1, the
本実施の形態における金属2には、錫(Sn)が96.5%、銀(Ag)が3.0%及び銅(Cu)が0.5%であり、融点が222℃の錫銀銅(Sn−3.0Ag−0.5Cu)合金が用いられている。金属2としては、各金属の含有量が上述とは異なる錫銀銅合金であってもよい。また、錫鉛(SnPb)合金であってもよく、その場合も錫と鉛の比率は適宜決定してもよい。
In the
硬質基板11とフレキシブル基板31との接合工程について説明する。図3は、硬質基板11とフレキシブル基板31との接合工程を示しており、(a)は架台上に載置された硬質基板に金属2が印刷された状況を示す説明図であり、(b)は硬質基板11及びフレキシブル基板31の端子どうしが対向するように配置された状況を示す説明図であり、(c)はフレキシブル基板31が硬質基板11に対して押圧された状態を示す説明図である。
A bonding process between the
図3(a)に示すように、まず、硬質基板11を平坦な上面を有する架台51上に載置する。次に、架台51上に載置された硬質基板11の各端子13〜15の上面に、ペースト状の金属2を印刷する。そして、金属2の表面にフラックスを塗布する。なお、架台51には、内部にヒータ(不図示)が装備されており、硬質基板11を加熱することが可能となっている。
As shown in FIG. 3A, first, the
次に、図3(b)に示すように、フレキシブル基板31の各端子33〜35が下方を向くように、フレキシブル基板31を保持部材52の下面に保持させる。そして、フレキシブル基板31の各端子33〜35が、硬質基板11の対応する端子13〜15と対向する位置に配置されるように、保持部材52の位置合わせを行う。なお、保持部材52には、内部にヒータ(不図示)が装備されており、フレキシブル基板31を加熱することが可能となっている。
Next, as illustrated in FIG. 3B, the
次に、架台51を50℃〜100℃に加熱して硬質基板11を加熱するとともに、図3(c)に示すように、フレキシブル基板31を保持部材52で加熱しつつ保持部材52を架台51に近づけて、金属2を端子33〜35と端子13〜15との間で押圧する。このとき、架台51及び保持部材52は、金属2が約120℃〜150℃の間で一定時間加熱保持され、その後、融点に達するまで加熱されるように制御される。このような制御によって、フラックスが活性化し金属2の表面に酸化膜が形成されにくくなる。その後、融点に達した金属2を急冷する。こうして、硬質基板11の各端子13〜15とフレキシブル基板31の各端子33〜35との対応する端子どうしが、金属2を介して接合された基板接合構造1が構成される。
Next, the
上述の接合工程を経て形成された基板接合構造1の接合信頼性調査方法について説明する。図4は、本発明の一実施形態による基板接合構造の接合信頼性調査方法の工程を示しており、(a)は互いに接合された基板がホットプレート61上に配置された状態を示す説明図であり、(b)は硬質基板からフレキシブル基板が引き剥がされた状態を示す説明図であり、(c)はフレキシブル基板が引き剥がされた硬質基板の平面図である。
A method for investigating the bonding reliability of the substrate bonding structure 1 formed through the bonding process described above will be described. FIG. 4 shows the steps of the method of investigating the bonding reliability of the substrate bonding structure according to one embodiment of the present invention. FIG. 4A is an explanatory view showing a state where the substrates bonded to each other are arranged on the
図4(a)に示すように、まず、互いに接合された硬質基板11とフレキシブル基板31とをホットプレート61上に載置する。そして、ホットプレート61を加熱して各端子間を接合した金属2を所定温度まで加熱する。
As shown in FIG. 4A, first, the
ここで、金属2の温度と引張り強さとの関係について、図5を参照しつつ説明する。図5には、上述の錫銀銅(Sn−3.0Ag−0.5Cu)合金、錫が96.3%、銀が3.0%及び銅が0.7%の錫銀銅(Sn−3.0Ag−0.7Cu)合金、錫が95.75%、銀が3.5%及び銅が0.75%の錫銀銅(Sn−3.5Ag−0.75Cu)合金、並びに、錫が60.0%及び鉛が40.0%の錫鉛(Sn−40.0Pb)合金の4種類の合金の温度と引張り強さとの関係が示されている。なお、3種類の錫銀銅合金の融点はほぼ222℃程度であり、錫鉛合金の融点はほぼ183℃である。
Here, the relationship between the temperature of
図5において、各合金の温度が室温(例えば、20℃)のときでは、各合金の引張り強さは約55MPaとなっている。3種類の錫銀銅合金では、温度が上昇してもほぼ同じように引張り強さが低下しており、各合金温度が200℃近傍において引張り強さがほぼ10MPaとなる。一方、錫鉛合金では、温度が150℃近傍で引張り強さがほぼ10MPaとなる。これにより、各合金は、融点より−20℃〜−10℃の温度範囲でともに引張り強さが10MPa以下となり、各合金が溶融しない範囲において十分柔らかくなる。そのため、非常に小さな力で硬質基板11とフレキシブル基板31とを引き剥がすことが可能になる。
In FIG. 5, when the temperature of each alloy is room temperature (for example, 20 ° C.), the tensile strength of each alloy is about 55 MPa. In the three types of tin-silver-copper alloys, even when the temperature rises, the tensile strength decreases in the same manner, and the tensile strength becomes approximately 10 MPa when the temperature of each alloy is around 200 ° C. On the other hand, with a tin-lead alloy, the tensile strength is approximately 10 MPa at a temperature near 150 ° C. As a result, each alloy has a tensile strength of 10 MPa or less in the temperature range from −20 ° C. to −10 ° C. from the melting point, and becomes sufficiently soft in the range where each alloy does not melt. Therefore, the
また、各錫銀銅合金においては、180℃以上190℃以下が最も好適な温度範囲となっている。この温度範囲内であれば、各合金の引張り強さが10MPa〜13MPaとなる。つまり、各合金が溶融しない範囲において十分に柔らかくすることができる。一方、合金温度が190℃を超える場合では、各合金の引張り強さはより小さくなるが、硬質基板11及びフレキシブル基板31がともに200℃以上に加熱された状態になるので、熱すぎてピンセットなどを使用して人の手で両基板を引き剥がすことがより難しくなる。つまり、特殊な治具を用いて両基板を引き剥がさなければならなくなる。また、合金温度が180℃未満だと合金があまり柔らかくならないため、引き剥がした端子の一部が金属3(後述する)に付着して残る可能性がある。
Moreover, in each tin silver copper alloy, 180 degreeC or more and 190 degrees C or less are the most suitable temperature range. Within this temperature range, the tensile strength of each alloy is 10 MPa to 13 MPa. In other words, the alloy can be sufficiently soft as long as each alloy does not melt. On the other hand, when the alloy temperature exceeds 190 ° C., the tensile strength of each alloy becomes smaller. However, since both the
また、錫鉛合金においては、150℃以上173℃以下が最も好適な温度範囲となっている。この温度範囲内であれば、合金の引張り強さが10MPa以下となる。つまり、合金が溶融しない範囲において十分柔らかくすることができる。一方、合金温度が173℃を超えると、合金が溶融する可能性が高くなり、後述のように金属3の頂面3aを検査することが難しくなる。また、合金温度が150℃未満だと合金があまり柔らかくならないため、引き剥がした端子の一部が金属3に付着して残る可能性がある。
In the tin-lead alloy, the most suitable temperature range is 150 ° C. or more and 173 ° C. or less. Within this temperature range, the tensile strength of the alloy is 10 MPa or less. That is, it can be sufficiently soft as long as the alloy does not melt. On the other hand, when the alloy temperature exceeds 173 ° C., the possibility that the alloy melts increases, and it becomes difficult to inspect the
このような各合金の温度と引張り強さとの関係を考慮して、本実施の形態においては金属2を185℃(所定温度)に加熱した状態で、接合した状態の各基板11、31をホットプレート61から取り出し、ピッセットを使用して、図4(b)に示すように、端子13〜15と端子33〜35とが離隔されるように、ゆっくりとフレキシブル基板31を硬質基板11から引き剥がす(加熱剥離工程)。このとき、金属2は強度が最も小さい部分で分離される。この金属2の分離箇所としては、例えば、金属2内にボイドが形成されている場合では、そのボイドによって減少した基板面と平行な断面部分で分離される可能性が高い。つまり、金属2の基板面と平行な断面積が最も小さい部分で分離される。
In consideration of the relationship between the temperature and tensile strength of each alloy, in this embodiment, the
本実施の形態では、ちょうどフレキシブル基板31の端子33〜35の下面レベルで金属2が分離されている。つまり、硬質基板11の端子13〜15には、金属2の一部である金属3が付着し、フレキシブル基板31の端子33〜35には、金属2の残りの金属4が付着している。このように端子33〜35がフレキシブル基板31から剥がれないように両基板11、31を引き剥がすことで、後述する検査工程において、剥がれた端子33〜35が金属3の頂面3aの検査の邪魔にならない。つまり、加熱剥離工程の際に、端子33〜35がフレキシブル基板31から剥がされて金属3とともに端子13〜15に付着していると、端子13〜15に付着した金属3の状況を検査する際の妨げになるが、本実施形態によればこのような不具合を回避することができる。端子33〜35がフレキシブル基板31から剥がれないように両基板11、31を引き剥がすには、両基板11、31の引き剥がし時における金属2の温度や引き剥がし速度を適宜調整する必要がある。例えば、金属2の加熱温度を180℃以上190℃以下の温度範囲内及び/又は引き剥がし速度を比較的ゆっくりとすることで、端子33〜35はフレキシブル基板31から非常に剥がれにくくなる。
In the present embodiment, the
変形例によると、金属2が上述の錫鉛合金からなる場合であれば、錫鉛合金を160℃に加熱した状態で、接合した状態の各基板11,31をホットプレート61から取り出し、ピンセットを使用して、上述と同様に端子13〜15と端子33〜35とが離隔されるように、ゆっくりとフレキシブル基板31を硬質基板11から引き剥がす(加熱剥離工程)。このとき、錫鉛合金の加熱温度が150℃以上173℃以下の温度範囲内にあるので、上述の効果を得ることができる。
According to the modification, if the
次に、図4(c)に示すように、フレキシブル基板31が引き剥がされた硬質基板11の各端子13〜15に付着した金属3の付着状況を目視にて検査する(検査工程)。ここで、金属3の付着に関する検査基準について以下に説明する。なお、検査基準の説明に関しては、端子14に付着した金属3を用いて説明するが、端子13、15に付着した金属3でも同じことがいえる。図6は、硬質基板11の端子14に付着した金属3の付着状況を示す説明図である。図6には、金属3の付着状況をより分かりやすくするために、2点鎖線で端子34の外形を描いている。
Next, as shown in FIG.4 (c), the adhesion state of the
図6(a)は、端子14に付着した金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積の30%以下のときを示している。図6(b)は、端子14に付着した金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積の30%以上100%以下のときを示している。図6(c)は、端子14に付着した金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積とほぼ同じときを示している。図6(d)は、端子14に付着した金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積より大きく且つ端子14の平面積より小さいときを示している。図6(e)は、端子14に付着した金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積より大きく且つ端子14の平面積より小さく、金属3が端子14からはみ出しているときを示している。
FIG. 6A shows a case where the plane area of the
検査工程においては、まず、金属3の頂面3aの平面積が、所定面積(端子34の平面積の30%)に達しているか否かを検査する。金属3の頂面3aの平面積が、図6(a)に示す場合では、端子34の平面積の30%に達していない。このように金属3の頂面3aの平面積が、端子34の平面積の30%に達していないと、端子間が金属2によって接合された状態において熱衝撃試験(本実施形態においては、金属2を40℃及び70℃に加熱した状態で、それぞれ30分間、200回ずつ繰り返し応力を加える試験)を行った場合に破断する可能性が高くなる。この場合は、各基板11,31の接合工程のときの押圧不足及び/又は金属2の印刷量の少ないことが主な原因となるので、新たな各基板11,31の接合工程のときに、押圧力及び/又は金属2の印刷量を増加させればよい。金属3の頂面3aの平面積が、図6(b)、(c)、(d)、(e)の場合では、端子34の平面積の30%に達しており、且つ、端子14の平面積以内となっているので、接合状態が良好であると判断できる。このように、金属3の頂面3aの平面積が所定面積に達しているか否かを検査することで、端子間の接合強度が最低接合強度以上の強度で接合されているか否かを調査することができる。
In the inspection process, first, it is inspected whether or not the plane area of the
次に、最低接合強度以上の強度で接合された図6(b)〜図6(e)の場合について、金属3が端子14からはみ出しているか否かを検査する。図6(b)〜図6(d)に示すように、金属3が端子14からはみ出していなければ特に問題はないが、図6(e)に示すように、金属3の一部が端子14からはみ出していると、当該端子14に隣接した他の端子13〜15に金属2が接触する可能性があり、端子間で電気的ショートが発生する可能性がある。このように、金属3が付着した当該端子14からはみ出しているか否かを検査することで、端子間での電気的ショートの発生を防ぐことができる。この場合は、各基板11,31の接合工程のときの過大な押圧力及び/又は金属2の印刷量の多さが主な原因となるので、新たな各基板11,31の接合工程のときに、押圧力及び/又は金属2の印刷量を減少させればよい。
Next, in the case of FIG. 6B to FIG. 6E joined at a strength higher than the minimum joining strength, it is inspected whether or not the
また、加熱剥離工程で端子34の一部34aがフレキシブル基板31から剥離し、金属3に付着している場合での検査基準について説明する。図7は、硬質基板11の端子14の金属3にフレキシブル基板31から剥離した端子34の一部34aが付着した状況を示す説明図である。図7に示すように、金属3に端子34の一部34aが付着していると、その一部34aによって金属3の頂面3aの一部が覆われてしまう。この場合では、金属3の頂面3aのうち端子34の一部34aによって隠れた領域を除く部分の平面積が、端子34の平面積の30%以上に達しているか否かを検査する。これにより、上述のように端子間の接合強度が最低接合強度以上の強度で接合されているか否かを調査することができる。なお、端子34の一部がフレキシブル基板31から剥離して金属3に付着するのは、金属2の加熱温度が低く金属2の付着力が大きいためであり、ある程度の温度に金属2を加熱することで端子34の一部34aが金属3に付着するのを抑制することが望ましい。また、端子34の一部34aが金属3に付着していることから、一部34aの大部分が金属3の頂面であるとも考えられるため、これを考慮して一部34aの50%の平面積を金属3の頂面3aの端子34の一部34aによって隠れた領域を除く部分の平面積に足し合わせた平面積が端子34の平面積の30%以上に達しているか否かを検査してもよい。これにおいても上述と同様な効果を得ることができる。
In addition, an inspection standard when a
以上のように、本実施の形態における基板接合構造の信頼性調査方法によると、端子13〜15と端子33〜35とが金属2を介して接合された硬質基板11とフレキシブル基板31との積層構造体を基板面(端子が形成された基板の平面)と直交する方向に切断するという煩雑な作業を複数箇所において行うことなく、端子間の接合信頼性を短時間で調査することができる。しかも、基板面の面方向に平行な断面において、端子13〜15の金属3の付着状況を平面的に検査することができるため、接合信頼性調査を高い精度で行うことができる。これは、金属2が加熱剥離工程で最も強度が小さい部分から分離されるので、そのときに形成された金属3の頂面3aを検査することで、金属2の強度が弱い部分を検査することになるからである。また、金属2を加熱した状態でフレキシブル基板31を引き剥がすので、その引き剥がすのに必要な力の大きさが小さくなる。そのため、引き剥がし作業を容易に行うことが可能となる。さらに、金属2の加熱温度が融点未満であるので、金属2が溶融しない。そのため、加熱前後で金属の形状が変わらない。したがって、接合信頼性調査の精度がより一層高くなる。
As described above, according to the method of investigating the reliability of the substrate bonding structure in the present embodiment, the lamination of the
また、硬質基板11の端子13〜15がフレキシブル基板31の対応する端子33〜35よりそれぞれ大きな平面積を有しているので、加熱剥離工程において、端子33〜35が剥がれて金属3に付着しても、金属3の頂面3aの少なくとも一部が露出している可能性が高くなるので、検査工程において金属3の検査を確実に行うことができる。
Further, since the
また、加熱剥離工程において、金属2を185℃に加熱した状態でフレキシブル基板31を硬質基板11から引き剥がしているので、各基板11,31の基材12,32の温度が耐熱温度未満となる。そのため、各基板11,31が軟化しないので、硬質基板11からフレキシブル基板31を引き剥がす作業を容易に行うことができる。したがって、さらに端子間の接合信頼性調査をより一層高い精度で行うことができる。
Moreover, in the heat peeling process, since the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した本実施形態においては、加熱剥離工程における金属2の加熱温度が185℃となっているが、少なくとも室温を超え金属2の融点温度未満に金属2が加熱された状態で、プリント基板31を硬質基板11から引き剥がせばよい。また、検査工程において、金属3の頂面3aの平面積が所定面積以上又は当該金属3が付着した端子に対応する端子の平面積の30%以上であるか否かを検査しなくてもよい。また、金属3が、当該金属3が付着した端子からはみ出しているか否かを検査しなくてもよい。また、加熱剥離工程において、金属2を加熱した状態で、単に各基板を引き剥がせばよい。また、硬質基板11に形成された端子13〜15の平面積が、プリント基板31に形成された対応する端子33〜35の平面積と同じ又はそれ未満であってもよい。また、加熱剥離工程後に、端子33〜35に付着している金属の付着状況を検査してもよい。また、金属2は、各基板11、31の耐熱温度以上の融点を有していてもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, in the above-described embodiment, the heating temperature of the
1 基板接合構造
2〜4 金属
3a 頂面
11 硬質基板(第1基板)
12 基材
13〜15 端子(第1端子)
31 フレキシブル基板(第2基板)
32 基材
33〜35 端子(第2端子)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate junction structure 2-4
12 Substrate 13-15 Terminal (first terminal)
31 Flexible substrate (second substrate)
32 Substrate 33-35 Terminal (second terminal)
Claims (10)
前記金属をその融点未満の温度に加熱した状態で、前記第1基板と前記第2基板とを引き剥がす加熱剥離工程と、
前記加熱剥離工程後に前記第1端子に付着している前記金属の前記第1端子に対する付着状況を検査する検査工程とを備えていることを特徴とする基板接合構造の接合信頼性調査方法。 In the bonding reliability investigation method of the substrate bonding structure in which the first terminal formed on the first substrate and the second terminal formed on the second substrate are bonded through a metal,
A heating and peeling step of peeling the first substrate and the second substrate in a state where the metal is heated to a temperature lower than its melting point;
An inspection step of inspecting a state of adhesion of the metal adhering to the first terminal after the heat peeling step to the first terminal.
前記加熱剥離工程における前記金属の加熱温度が、150℃以上173℃以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の基板接合構造の接合信頼性調査方法。 The metal is a tin-lead (SnPb) alloy;
The method for investigating the bonding reliability of a substrate bonding structure according to any one of claims 1 to 7, wherein a heating temperature of the metal in the heat peeling step is 150 ° C or higher and 173 ° C or lower.
前記加熱剥離工程における前記金属の加熱温度が、180℃以上190℃以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の基板接合構造の接合信頼性調査方法。
The metal is a tin silver copper (SnAgCu) alloy,
The method for investigating the bonding reliability of a substrate bonding structure according to any one of claims 1 to 7, wherein a heating temperature of the metal in the heat peeling step is 180 ° C or higher and 190 ° C or lower.
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