JP5035265B2 - 電子部品実装構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品が備える複数のバンプと基板が備える複数の電極が接合されて成る電子部品実装構造体の製造方法に関するものである。

従来、電子部品が備える複数のバンプと基板が備える複数の電極が接合されて成る電子部品構造体の製造方法としては、各バンプを基板の対応する電極に接触させて位置合わせをした後、電子部品及び基板を加熱してバンプと電極を接合させ、更に、電子部品と基板の間にアンダーフィル剤として熱硬化性樹脂を供給してこれを熱硬化させ、電子部品と基板の間に熱硬化物を形成させることによって電子部品と基板を強固に結合するようにした方法が知られている。また、バンプと電極を接合させる前に、基板上の電極を避けた複数の位置に予め熱硬化性樹脂を供給しておき、熱硬化性樹脂に電子部品を接触させながらバンプを電極に接触させて位置合わせした後、加熱によりバンプと電極を接合すると同時に熱硬化性樹脂を熱硬化させる、いわゆる「樹脂先塗り」の方法も知られている（特許文献１）。後者の方法では、電子部品と基板は両者の間に形成される複数の熱硬化物によって結合されることになり、前者のものほど大きな結合力は得られないが、使用する熱硬化性樹脂を少なくすることができるとともに、リペアが容易なために歩留まりを向上させることができるという利点がある。
特開２００５−２６５０２号公報

しかしながら、「樹脂先塗り」の方法によって電子部品実装構造体を製造する場合、電子部品と基板の間に形成される各熱硬化物は、基板の厚さ方向の中間部がその上下部分（電子部品との接合面及び基板との接合面）よりも太い太鼓形状となるため、電子部品と基板の間の線膨張係数の差よって各熱硬化物内に生じる熱応力が断面積の小さい接合面（電子部品との接合面及び基板との接合面）に集中し、接合面の剥離が生じて電子部品実装構造体が破損し易くなるという問題点があった。

そこで本発明は、樹脂先塗りの方法をとりつつも熱応力により破損しにくい構成の電子部品実装構造体を得ることができる電子部品実装構造体の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の電子部品実装構造体の製造方法は、電子部品が備える複数のバンプと基板が備える複数の電極が接合されて成る電子部品実装構造体の製造方法であって、基板上の電極を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂に電子部品を接触させながら各バンプを基板の対応する電極に接触させて電子部品と基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、位置合わせをした電子部品及び基板を加熱してバンプと電極を接合させるとともに、電子部品と基板の間の熱硬化性樹脂が熱硬化して得られる複数の熱硬化物により電子部品と基板を結合させる加熱工程とを含み、樹脂供給工程における基板上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂の供給を、熱硬化性樹脂が基板の厚さ方向に複数段に重なるように複数回に分けて行い、前記加熱工程において、前記基板上の各樹脂供給位置に複数段に重なるように供給された熱硬化性樹脂が硬化することにより各熱硬化物の基板の厚さ方向の中間部にくびれ部が形成されるようにした。

本発明では、電子部品のバンプと基板の電極を接合させる前に、基板上の電極を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに予め熱硬化性樹脂を供給しておき、各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂に電子部品を接触させながら各バンプを基板の対応する電極に接触させて位置合わせをした後、加熱によりバンプと電極を接合すると同時に熱硬化性樹脂を熱硬化させる、いわゆる「樹脂先塗り」の方法によって電子部品と基板とを接合させるのであるが、基板上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂の供給を、熱硬化性樹脂が基板の厚さ方向に複数段に重なるように複数回に分けて行い、各熱硬化物の基板の厚さ方向の中間部にくびれ部（その上下部分よりも細い部分）が形成されるようにしているので、電子部品と基板の線膨張係数の差により各熱硬化物内に生ずる熱応力が、電子部品及び基板との接合面だけでなく、断面積の小さい熱硬化物のくびれ部にも作用して熱応力が分散されるようになり、熱応力によって破損しにくい電子部品実装構造体を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における電子部品実装構造体の側面図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態における電子部品実装構造体の製造工程の説明図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態における樹脂供給位置の例を示す図である。

図１において、電子部品実装構造体１は基板２と電子部品３から成る。基板２の電極形成面１１（図１では上面）には複数の電極１２が備えられており、電子部品３の電極形成面２１（図１では下面）には複数の電極２２が備えられている。電子部品３の各電極２２には半田バンプ２３が形成されており、各半田バンプ２３は基板２上の各電極１２と接合されている。

図１において、電子部品３と基板２の間には複数の柱状の熱硬化物３０が設けられており、電子部品３と基板２はこれら複数の熱硬化物３０によって結合されている。各熱硬化物３０の基板２の厚さ方向（ここでは上下方向）の中間部Ｍにはくびれ部３１（その上下部分よりも細い部分）が形成されている（図１中の拡大図参照）。

電子部品３と基板２の間で線膨張係数の差があると、各熱硬化物３０には熱応力が生じるが、各熱硬化物３０の中間部Ｍにくびれ部３１が形成されている場合には、各熱硬化物３０に生じる熱応力は、熱硬化物３０と電子部品３との接合面Ｓ１及び熱硬化物３０と基板２との接合面Ｓ２だけでなく、断面積の小さいくびれ部３１にも作用して分散されるようになるので、電子部品実装構造体１は熱応力によって破損しにくくなる。

次に、図２、図３及び図４を用いて電子部品実装構造体１の製造方法について説明する。電子部品実装構造体１を製造するには先ず、基板２を基板保持台４０に保持する。このとき基板２は電極形成面１１が上方を向くようにする（基板保持工程。図２（ａ））。基板保持台４０に基板２を保持させたら、基板２の電極形成面１１上の電極１２を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに、ディスペンサ（樹脂供給装置）５０によって熱硬化性樹脂３０ａを供給する（図２（ｂ），（ｃ）。樹脂供給工程）。

基板２上の樹脂供給位置としては、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、基板２の外縁近傍の四隅に点状に（図４（ａ））、或いはＬ字状に（図４（ｂ））供給するのであってもよいし、図４（ｃ）に示すように、基板２の四辺のうち対向する二辺に沿って直
線状に供給するもの等であってもよい。更に、図４（ｃ）に示すように、基板２の中央部の電極１２が存在しない部分に熱硬化性樹脂３０ａを供給するようにしてもよい。

この樹脂供給工程では、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、基板２上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂３０ａの供給を、熱硬化性樹脂３０ａが基板２の厚さ方向（ここでは上下方向）に複数段に重なるように複数回（ここでは２回）に分けて行うようにする。ここで、複数回に分けて供給した熱硬化性樹脂３０ａが流動することなく基板２の厚さ方向に複数段に重なるようにするようにするため、熱硬化性樹脂３０ａには或る程度の粘性を有しているもの（例えば、粘度ηが１０≦η≦９０（Ｐａ・ｓ：パスカル秒）を満たし、かつチキソ比ＴＩが３≦ＴＩ≦１５を満たす熱硬化性樹脂３０ａ等）を使用する。

樹脂供給工程が終了したら、電子部品３の電極形成面２１が（すなわち半田バンプ２３が）下を向くように、圧着ツール６０によって電子部品３を吸着する。そして基板２の上方で圧着ツール６０を下降させ（図２（ｄ））、基板２上の各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂３０ａに電子部品３を接触させながら各半田バンプ２３を基板２の対応する電極１２に接触させて電子部品３と基板２の位置合わせを行う（位置合わせ工程。図３（ａ））。この位置合わせ工程では、基板２の各樹脂供給位置に複数段に重ねて供給した熱硬化性樹脂３０ａの最上段のものに、電子部品３の電極形成面２１の半田バンプ２３を避けた位置が接触するようにする。

位置合わせ工程が終了したら、或いは位置合わせ工程と同時に、圧着ツール６０の内部のヒータ（図示せず）を作動させて電子部品３及び基板２を加熱し、半田バンプ２３を溶融させて半田バンプ２３と電極１２を加熱接合するとともに、熱硬化性樹脂３０ａを熱硬化させる。これにより電子部品３と基板２の間の熱硬化性樹脂３０ａが熱硬化し、電子部品３と基板２の間に複数の熱硬化物３０が形成されて、電子部品３と基板２が結合される（加熱工程）。この加熱工程において、基板２上の各樹脂供給位置に複数段に重なるように供給された熱硬化性樹脂３０ａは、基板２の厚さ方向の中間部Ｍにくびれ部３１が形成されるように変形しながら熱硬化する（図３（ｂ））。

加熱工程が終了したら、圧着ツール６０による電子部品３の吸着を解除し、圧着ツール６０を上昇させて、圧着ツール６０から電子部品３を分離した後（図３（ｃ））、電子部品３及び基板２の結合体１ａを冷却する（冷却工程）。結合体１ａの各熱硬化物３０が冷却により固化したら、電子部品実装構造体１が完成する。

以上説明したように、本実施の形態における電子部品実装構造体の製造方法は、電子部品３が備える複数の半田バンプ２３と基板２が備える複数の電極１２が接合されて成る電子部品実装構造体の製造方法であり、基板２上の電極１２を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに熱硬化性樹脂３０ａを供給する樹脂供給工程と、各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂３０ａに電子部品３を接触させながら各半田バンプ２３を基板２の対応する電極１２に接触させて電子部品３と基板２の位置合わせを行う位置合わせ工程と、位置合わせをした電子部品３及び基板２を加熱して半田バンプ２３と電極１２を接合させるとともに電子部品３と基板２の間の熱硬化性樹脂３０ａが熱硬化して得られる複数の熱硬化物３０により電子部品３と基板２を結合させる加熱工程とを含み、樹脂供給工程における基板２上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂３０ａの供給を、熱硬化性樹脂３０ａが基板２の厚さ方向に複数段に重なるように複数回に分けて行い、各熱硬化物３０の基板２の厚さ方向の中間部にくびれ部３１が形成されるようにしている。

このように、本実施の形態では、電子部品３の半田バンプ２３と基板２の電極１２を接合させる前に、基板２上の電極１２を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに予め熱硬化性樹脂３０ａを供給しておき、各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂３０ａに電子部
品３を接触させながら各半田バンプ２３を基板２の対応する電極１２に接触させて位置合わせをした後、加熱により半田バンプ２３と電極１２を接合すると同時に熱硬化性樹脂３０ａを熱硬化させる、いわゆる「樹脂先塗り」の方法によって電子部品３と基板２とを接合させるのであるが、基板２上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂３０ａの供給を、熱硬化性樹脂３０ａが基板２の厚さ方向に複数段に重なるように複数回に分けて行い、各熱硬化物３０の基板２の厚さ方向の中間部にくびれ部３１が形成されるようにしているので、電子部品３と基板２の線膨張係数の差により各熱硬化物３０内に生ずる熱応力が、電子部品３及び基板２との接合面Ｓ１，Ｓ２だけでなく、断面積の小さい熱硬化物３０のくびれ部３１にも作用して分散されるようになり、熱応力によって破損しにくい電子部品実装構造体１を得ることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、電子部品３のバンプとして半田バンプ２３が用いられており、加熱工程で半田バンプ２３が溶融されることによって半田バンプ２３と基板２の電極１２が接合されるようになっていたが、バンプは半田バンプ２３以外のバンプ（例えば金バンプ）を用いてもよい。この場合には、基板２の電極１２にクリーム半田等の導電性の接合材料を塗布しておけば、加熱工程における加熱によって、バンプと基板２の電極１２を接合させることができる。

樹脂先塗りの方法をとりつつも熱応力により破損しにくい構成の電子部品実装構造体を得ることができる電子部品実装構造体の製造方法を提供する。

本発明の一実施の形態における電子部品実装構造体の側面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における電子部品実装構造体の製造工程の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における電子部品実装構造体の製造工程の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における樹脂供給位置の例を示す図

１ 電子部品実装構造体
２ 基板
３ 電子部品
１２ 電極
２３ 半田バンプ（バンプ）
３０ 熱硬化物
３０ａ 熱硬化性樹脂
３１ くびれ部

Claims (1)

1. 電子部品が備える複数のバンプと基板が備える複数の電極が接合されて成る電子部品実装構造体の製造方法であって、
   基板上の電極を避けた複数の樹脂供給位置のそれぞれに熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   各樹脂供給位置に供給された熱硬化性樹脂に電子部品を接触させながら各バンプを基板の対応する電極に接触させて電子部品と基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
   位置合わせをした電子部品及び基板を加熱してバンプと電極を接合させるとともに、電子部品と基板の間の熱硬化性樹脂が熱硬化して得られる複数の熱硬化物により電子部品と基板を結合させる加熱工程とを含み、
   樹脂供給工程における基板上の各樹脂供給位置への熱硬化性樹脂の供給を、熱硬化性樹脂が基板の厚さ方向に複数段に重なるように複数回に分けて行い、前記加熱工程において、前記基板上の各樹脂供給位置に複数段に重なるように供給された熱硬化性樹脂が硬化することにより各熱硬化物の基板の厚さ方向の中間部にくびれ部が形成されるようにしたことを特徴とする電子部品実装構造体の製造方法。

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