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JP2012009580A - Manufacturing method of mounting structure - Google Patents

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JP2012009580A
JP2012009580A JP2010143312A JP2010143312A JP2012009580A JP 2012009580 A JP2012009580 A JP 2012009580A JP 2010143312 A JP2010143312 A JP 2010143312A JP 2010143312 A JP2010143312 A JP 2010143312A JP 2012009580 A JP2012009580 A JP 2012009580A
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JP
Japan
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electrode
circuit board
insulating resin
chip
electronic component
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Application number
JP2010143312A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Higuchi
貴之 樋口
Masahiro Ono
正浩 小野
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Filing date
Publication date
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    • H10W72/073
    • H10W74/15
    • H10W90/724
    • H10W90/734

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

【課題】モジュールの小型化のため、SMD部品と半導体チップの部品間隔を狭くし、両部品を効率よく混載実装することができる小面積の実装構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】回路基板101の第一の電極部103に、SMD部品113の電極部114と接続させるための電極接合材105を形成する工程と、ICチップ107が搭載される領域に絶縁性樹脂110を供給する工程と、ICチップ107を絶縁性樹脂110が供給された領域に搭載すると共に、絶縁性樹脂110を外周囲に選択的に流し広げる工程と、SMD部品113を電極接合材105上に搭載する工程と、電極接合材105と絶縁性樹脂110とを一括して加熱する工程とを有する製造方法とする。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mounting structure having a small area, in which a component interval between an SMD component and a semiconductor chip is narrowed for miniaturization of a module, and both components can be efficiently mounted together.
A step of forming an electrode bonding material 105 for connecting to an electrode portion 114 of an SMD component 113 on a first electrode portion 103 of a circuit board 101, and an insulating resin in a region where an IC chip 107 is mounted 110, a step of mounting the IC chip 107 in the region to which the insulating resin 110 is supplied, a step of selectively spreading the insulating resin 110 to the outer periphery, and an SMD component 113 on the electrode bonding material 105 And a step of heating the electrode bonding material 105 and the insulating resin 110 together.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電子回路用プリント基板(以下、電子回路用プリント基板を単に回路基板と称するが、この回路基板とはインタポーザや電子部品が装着される他の部品などの被装着体を意味する)に電子部品を実装してなる実装構造体を製造する製造方法に関するものである。   The present invention relates to an electronic circuit printed circuit board (hereinafter, the electronic circuit printed circuit board is simply referred to as a circuit board, which means an object to be mounted such as an interposer or other component on which an electronic component is mounted). The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a mounting structure in which an electronic component is mounted.

現在、電子回路基板は、あらゆる製品に使用されるようになり、その性能が向上し、回路基板上で用いられる周波数が高くなっている。高周波を使用する電子機器の実装方法としては、インピーダンスが低くなるフリップチップ実装が適している。   Currently, electronic circuit boards are used in all products, their performance is improved, and the frequencies used on circuit boards are increasing. As a method for mounting an electronic device using a high frequency, flip chip mounting with low impedance is suitable.

また、携帯機器の増加に伴い、ICチップをパッケージではなく、裸のまま(ベアIC)で回路基板に搭載するフリップチップ実装が要求されている。また、フリップチップ以外にもCSP(Chip Size Package),BGA(Ball Grid Array)などが用いられるようになってきている。   As the number of portable devices increases, flip chip mounting is required in which an IC chip is mounted on a circuit board in a bare state (bare IC) instead of a package. In addition to flip chips, CSP (Chip Size Package), BGA (Ball Grid Array), and the like have been used.

また近年、モジュールの小型化のため、フリップチップ実装部品とSMD部品(表面実装部品)とを1つの回路基板上に混載して実装する構造体や製造方法が求められてきている。   In recent years, there has been a demand for a structure and a manufacturing method for mounting a flip chip mounting component and an SMD component (surface mounting component) in a mixed manner on one circuit board in order to reduce the size of the module.

従来、半導体部品(ICチップ)などのフリップチップ実装部品とSMD部品とを1つの回路基板上に混載して実装する構造体の製造方法として、SMD部品の実装に使用したはんだのフラックスによる電極表面の汚染を防止するために、初めに半導体部品をフリップチップ実装し、エンボスマスクなどを用いた特殊な印刷によってはんだを供給し、SMD部品を実装してリフロー炉などにより加熱する方法が行われている。   Conventionally, as a manufacturing method of a structure in which a flip chip mounting component such as a semiconductor component (IC chip) and an SMD component are mixedly mounted on one circuit board, the electrode surface by the solder flux used for mounting the SMD component In order to prevent contamination, a method is first used in which semiconductor components are flip-chip mounted, solder is supplied by special printing using an emboss mask, etc., SMD components are mounted, and heated by a reflow furnace or the like. Yes.

図3(a)〜(e)は電子機器の回路基板にICチップなどのフリップチップ実装部品とSMD部品とを1つの回路基板上に混載して実装する従来の構造体の製造方法を説明するための断面模式図である。   3A to 3E illustrate a conventional method for manufacturing a structure in which a flip chip mounting component such as an IC chip and an SMD component are mixedly mounted on a circuit substrate of an electronic device. It is a cross-sectional schematic diagram for this.

図3(a)は回路基板上にICチップなどの半導体をフリップチップ実装する工程、図3(b)はフリップチップ実装された半導体を絶縁性樹脂で封止する工程、図3(c)はSMD部品を実装するためにエンボスマスクを用いて電極接合材を塗布する工程、図3(d)は塗布された電極接合材上にSMD部品を実装する工程、図3(e)はリフロー炉などを用いて電極接合材を加熱した後の構造図をそれぞれ示している。   3A is a step of flip-chip mounting a semiconductor such as an IC chip on a circuit board, FIG. 3B is a step of sealing the flip-chip mounted semiconductor with an insulating resin, and FIG. A step of applying an electrode bonding material using an emboss mask to mount the SMD component, FIG. 3D shows a step of mounting the SMD component on the applied electrode bonding material, FIG. 3E shows a reflow furnace, etc. The structure figure after heating an electrode bonding material using is shown, respectively.

図3(a)〜(e)において、301は回路基板、302は回路基板301の電極部、303は回路基板301の第一の電極部、304は回路基板301の第二の電極部、305は電極接合材、307は第二の電子部品(ICチップ)、308は第二の電子部品307の電極部、309は突起電極(バンプ)、312は実装ツール、313は第一の電子部品(SMD部品)、314は第一の電子部品313の電極部、315は絶縁性樹脂、316は絶縁性樹脂塗布ツール、317は電極接合材塗布用エンボスマスクである。   3A to 3E, reference numeral 301 denotes a circuit board, 302 denotes an electrode part of the circuit board 301, 303 denotes a first electrode part of the circuit board 301, 304 denotes a second electrode part of the circuit board 301, 305 Is an electrode bonding material, 307 is a second electronic component (IC chip), 308 is an electrode part of the second electronic component 307, 309 is a protruding electrode (bump), 312 is a mounting tool, 313 is a first electronic component ( SMD parts) 314 is an electrode portion of the first electronic component 313, 315 is an insulating resin, 316 is an insulating resin application tool, and 317 is an embossing mask for applying an electrode bonding material.

まず、図3(a)に示すように、例えばICチップなどの第二の電子部品307の電極部308にバンプ309を形成しておき、実装ツール312を用いて回路基板301の第二の電極部304に対応させて、第二の電子部品307のバンプ309を位置合わせして実装する。   First, as shown in FIG. 3A, for example, bumps 309 are formed on the electrode portions 308 of the second electronic component 307 such as an IC chip, and the second electrode of the circuit board 301 is used using the mounting tool 312. The bumps 309 of the second electronic component 307 are aligned and mounted so as to correspond to the part 304.

そして、図3(b)に示すように、例えばニードルのような絶縁性樹脂塗布ツール316を用いて絶縁性樹脂315を、第二の電子部品307と回路基板301間に供給して加熱硬化させる。   Then, as shown in FIG. 3B, the insulating resin 315 is supplied between the second electronic component 307 and the circuit board 301 by using an insulating resin coating tool 316 such as a needle, and is cured by heating. .

次に、図3(c)に示すように、電極接合材塗布用エンボスマスク317を用いて、前記バンプ309に対応する第二の電極部304以外の回路基板301の第一の電極部303上に、電極接合材305を供給する。   Next, as shown in FIG. 3C, on the first electrode portion 303 of the circuit board 301 other than the second electrode portion 304 corresponding to the bump 309 using the electrode bonding material application emboss mask 317. The electrode bonding material 305 is supplied.

そして、図3(d)に示すように、回路基板301の第一の電極部303上に形成された電極接合材305に対応させて、第一の電子部品313の電極部314を位置合わせして実装する。   Then, as shown in FIG. 3D, the electrode portion 314 of the first electronic component 313 is aligned with the electrode bonding material 305 formed on the first electrode portion 303 of the circuit board 301. And implement.

最後に、リフロー炉などを用いて電極接合材305を加熱し、回路基板301の第一の電極部303と第一の電子部品313の電極部314とを電気的に接合することにより、図3(e)に示す構造体が作製される。   Finally, the electrode bonding material 305 is heated using a reflow furnace or the like, and the first electrode portion 303 of the circuit board 301 and the electrode portion 314 of the first electronic component 313 are electrically bonded, so that FIG. The structure shown in (e) is produced.

図4(a)〜(c)はICチップとSMD部品間の距離が狭くなるように回路基板の電極部を狭い構造とした場合にICチップとSMD部品を混載して実装する従来の構造体の製造方法を説明するための断面模式図である。   4A to 4C show conventional structures in which the IC chip and the SMD component are mixedly mounted when the electrode portion of the circuit board has a narrow structure so that the distance between the IC chip and the SMD component is narrow. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating this manufacturing method.

図4(a)〜(c)において、401は回路基板、402は回路基板401の電極部、403は回路基板401の第一の電極部、404は回路基板401の第二の電極部、407は第二の電子部品(ICチップ)、408は第二の電子部品407の電極部、409は突起電極(バンプ)、412は実装ツール、415は絶縁性樹脂、416は絶縁性樹脂塗布ツールである。   4A to 4C, 401 is a circuit board, 402 is an electrode part of the circuit board 401, 403 is a first electrode part of the circuit board 401, 404 is a second electrode part of the circuit board 401, 407 Is a second electronic component (IC chip), 408 is an electrode part of the second electronic component 407, 409 is a protruding electrode (bump), 412 is a mounting tool, 415 is an insulating resin, 416 is an insulating resin coating tool is there.

まず、図4(a)に示すように、第二の電子部品407の電極部408にバンプ409を形成しておき、回路基板401の第二の電極部404に相対するように、バンプ409を位置合わせして実装する。   First, as illustrated in FIG. 4A, bumps 409 are formed on the electrode portions 408 of the second electronic component 407, and the bumps 409 are formed so as to face the second electrode portions 404 of the circuit board 401. Align and mount.

そして、図4(b)に示すように、例えばニードルのような絶縁性樹脂塗布ツール416を用いて絶縁性樹脂415を、第二の電子部品407と回路基板401間に供給する。   Then, as shown in FIG. 4B, the insulating resin 415 is supplied between the second electronic component 407 and the circuit board 401 by using an insulating resin coating tool 416 such as a needle.

次に、絶縁性樹脂415を加熱硬化させると図4(c)に示す状態になる。この状態では、バンプ409に対応する第二の電極部404以外の第一の電極部403上に、絶縁性樹脂415が乗り上げてしまい、SMD部品を実装できなくなる。   Next, when the insulating resin 415 is cured by heating, the state shown in FIG. In this state, the insulating resin 415 rides on the first electrode portion 403 other than the second electrode portion 404 corresponding to the bump 409, and the SMD component cannot be mounted.

絶縁性樹脂415として、低い粘度(例えば、100Pa・s以下)の絶縁性樹脂を用いると、絶縁性樹脂塗布ツール416を用いて供給する際に、ダレ広がってしまい第一の電極部403上に付着してしまう乗り上げが発生することが多くなる。   If an insulating resin having a low viscosity (for example, 100 Pa · s or less) is used as the insulating resin 415, the insulating resin coating tool 416 sags and spreads on the first electrode portion 403. There are many cases in which a ride that adheres occurs.

また、第一の電極部403を高くして絶縁性樹脂415の乗り上げを減らそうとした場合、部品間隔が狭い場合には、第二の電子部品407を実装する際に第一の電極部403に実装ツール412が衝突してしまうため、簡単には第一の電極部403を高くすることはできない。   In addition, when the first electrode portion 403 is raised to reduce the rise of the insulating resin 415, when the component interval is narrow, the first electrode portion 403 is mounted when the second electronic component 407 is mounted. Since the mounting tool 412 collides, the first electrode portion 403 cannot be easily raised.

前記混載実装時のタクトの短縮化や信頼性の向上を目的として、SMD部品を先に実装した後、封止樹脂を塗布し、最後にICチップを実装して、リフローなどにより一括樹脂硬化する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For the purpose of shortening the tact time at the time of the mixed mounting and improving the reliability, after mounting the SMD component first, the sealing resin is applied, and finally the IC chip is mounted, and the resin is cured by batch reflow or the like. A method has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、熱硬化性接着剤を塗布した状態でICチップを加熱加圧して実装し、熱硬化性接着剤を半硬化状態にした後、SMD部品用の電極接合材を塗布してSMD部品を実装し、最後にリフローにより一括樹脂硬化する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the IC chip is mounted by applying heat and pressure with the thermosetting adhesive applied, and after the thermosetting adhesive is semi-cured, the electrode bonding material for the SMD component is applied and the SMD component is mounted. Finally, a method of curing the resin at once by reflow has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

これらの方法において使用される先塗布の熱硬化接着剤は、一般的に粘度が高い(例えば、100Pa・s以上)。   The pre-applied thermosetting adhesive used in these methods generally has a high viscosity (for example, 100 Pa · s or more).

特開2004−356549号公報JP 2004-356549 A 特開2002−299809号公報JP 2002-299809 A

しかしながら、ICチップを実装した後にSMD部品を実装する方法では、ICチップを封止するための絶縁性樹脂が回路基板上におけるSMD部品の実装用電極上まで濡れ広がり、電極表面を汚染しないように、ICチップとSMD部品間の距離を広げる必要があるが、エンボスマスクの設計上、部品間距離は0.5mm以上必要であって部品間距離を狭くすることができない。   However, in the method of mounting the SMD component after mounting the IC chip, the insulating resin for sealing the IC chip spreads over the mounting electrodes of the SMD component on the circuit board so as not to contaminate the electrode surface. Although it is necessary to increase the distance between the IC chip and the SMD component, the distance between the components is required to be 0.5 mm or more because of the design of the emboss mask, and the distance between the components cannot be reduced.

また、逆にSMD部品を先に実装した場合でも、ICチップの方がSMD部品より部品高さが低いことが多いため、部品高さの高いSMD部品に隣接してICチップを実装することは、ICチップの実装ツールでは、ICチップの保持面をICチップよりも大きくしており、垂直に降下させることが難しいため、SMD部品に当たらないように十分な距離が必要となることから部品間距離を狭くすることができない。   On the other hand, even when the SMD component is mounted first, the IC chip is often lower in component height than the SMD component, and therefore mounting the IC chip adjacent to the SMD component having a higher component height is not possible. In the IC chip mounting tool, the holding surface of the IC chip is larger than the IC chip, and it is difficult to descend vertically, so a sufficient distance is required so that it does not hit the SMD component. The distance cannot be reduced.

本発明は、前記従来技術の課題を考慮して、低い粘度の絶縁性樹脂を用いた場合でも、回路基板における半導体からなる電子部品が実装される電極と受動部品からなる電子部品が実装される電極とを狭い間隔で形成し、両電子部品の部品間距離を従来よりも狭くし、モジュールを小型化できる実装構造体の製造方法を提供することを目的とする。   In the present invention, in consideration of the problems of the prior art, even when a low-viscosity insulating resin is used, an electrode on which a semiconductor electronic component is mounted on a circuit board and an electronic component including a passive component are mounted. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a mounting structure in which electrodes are formed at a narrow interval, the distance between components of both electronic components is made narrower than before, and the module can be miniaturized.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、受動部品からなる第一の電子部品と半導体からなる第二の電子部品とが同一回路基板面上に混載される実装構造体の製造方法であって、少なくとも第一の電極と第二の電極とが設けられた回路基板に対して少なくとも前記第一の電極上に電極接合材を形成する工程と、前記第二の電子部品が搭載される前記回路基板上に絶縁性樹脂を供給する工程と、前記第二の電子部品の電極を前記回路基板上の前記絶縁性樹脂が供給された領域の前記第二の電極上に搭載すると共に、前記絶縁性樹脂を前記第一の電極の周囲に選択的に流し広げる工程と、前記第一の電子部品を電極接合材が形成された前記第一の電極上に搭載する工程と、前記絶縁性樹脂と前記電極接合材とを一括して加熱する工程とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a mounting structure in which a first electronic component made of passive components and a second electronic component made of semiconductor are mixedly mounted on the same circuit board surface. A method of manufacturing, comprising: forming an electrode bonding material on at least the first electrode with respect to a circuit board provided with at least a first electrode and a second electrode; and the second electronic component comprising: Supplying an insulating resin onto the circuit board to be mounted; and mounting the electrode of the second electronic component on the second electrode in the region on the circuit board to which the insulating resin is supplied. And a step of selectively flowing and spreading the insulating resin around the first electrode, a step of mounting the first electronic component on the first electrode on which an electrode bonding material is formed, The process of heating the insulating resin and the electrode bonding material together Characterized in that it has a.

この方法により、SMD部品などの第一の電子部品接合用の電極接合材を回路基板の電極上に形成し、ICチップなどの第二の電子部品が搭載される領域に絶縁性樹脂を供給し、第二の電子部品を絶縁性樹脂の上から実装して電気的接合を得ると共に、絶縁性樹脂を電極接合材が存在する領域以外に選択的に流し広げて第一の電子部品を電極接合材の上へ実装して、絶縁性樹脂と電極接合材とを一括して加熱硬化することによって、第一の電子部品と第二の部品との間隔を狭く混載実装することができるため、小面積のモジュールを製造することができる。   By this method, an electrode bonding material for bonding a first electronic component such as an SMD component is formed on an electrode of a circuit board, and an insulating resin is supplied to a region where the second electronic component such as an IC chip is mounted. The second electronic component is mounted on the insulating resin to obtain electrical bonding, and the first electronic component is electrode bonded by selectively spreading the insulating resin outside the region where the electrode bonding material exists. Since the insulating resin and the electrode bonding material are collectively heat-cured by mounting on the material, the distance between the first electronic component and the second component can be mounted in a narrow manner. Area modules can be manufactured.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の実装構造体の製造方法において、回路基板における第一の電極と第二の電極との少なくとも一方の周囲を、該電極面より低くしたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a mounting structure according to the first aspect, the periphery of at least one of the first electrode and the second electrode on the circuit board is made lower than the electrode surface. It is characterized by.

この方法により、回路基板を低くして凹部を設けることにより、絶縁性樹脂を流し広げる際に、より選択的に樹脂を流し広げることができるため、電極接合材への干渉を減らすことができる。   By this method, the circuit board is lowered and the recesses are provided, so that when the insulating resin is poured and spread, the resin can be poured and spread more selectively, so that interference with the electrode bonding material can be reduced.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の実装構造体の製造方法において、絶縁性樹脂として、粘度が1〜70Pa・sの樹脂を用いたことを特徴とする。   The invention described in claim 3 is characterized in that, in the method for manufacturing a mounting structure according to claim 1 or 2, a resin having a viscosity of 1 to 70 Pa · s is used as the insulating resin.

この方法により、絶縁性樹脂を流し広げる際に、絶縁性樹脂の粘度が低いため、電極接合材が塗布された第一の電極上へ濡れ上がりにくくなるため、電極接合材への干渉を減らすことができる。   By this method, when the insulating resin is spread and spread, the viscosity of the insulating resin is low, so that it is difficult to get wet onto the first electrode to which the electrode bonding material is applied, thereby reducing interference with the electrode bonding material. Can do.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3いずれか1項に記載の実装構造体の製造方法において、第二の電子部品の電極を回路基板における絶縁性樹脂が供給された領域の第二の電極上に搭載する工程において、第二の電子部品の電極上に形成されたバンプを、超音波を印加しながら第二の電極上に搭載することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a mounting structure according to any one of the first to third aspects, the electrode of the second electronic component is formed in the region of the circuit board where the insulating resin is supplied. In the step of mounting on the second electrode, the bump formed on the electrode of the second electronic component is mounted on the second electrode while applying an ultrasonic wave.

この方法により、第二の電子部品の実装を超音波で金属接合させて確実に接続し、さらに超音波の振動によって絶縁性樹脂の流れ広がりを促進し、良好に樹脂を流し広げることにより、電極接合材への干渉を減らすことができる。   By this method, the mounting of the second electronic component is securely connected by metal bonding with ultrasonic waves, and further the flow of the insulating resin is promoted by the vibration of ultrasonic waves, and the resin is flowed and spread well. Interference with the bonding material can be reduced.

本発明によれば、SMD部品などの第一の電子部品接合用の電極接合材を回路基板の電極上に形成し、ICチップなどの第二の電子部品が搭載される領域に絶縁性樹脂を供給し、第二の電子部品を絶縁性樹脂の上から実装して電気的接合を得ると共に、絶縁性樹脂を電極接合材が存在する領域以外に選択的に流し広げて第一の電子部品を電極接合材の上へ実装して、絶縁性樹脂と電極接合材とを一括して加熱硬化することによって、第一の電子部品と第二の部品との間隔を狭く混載実装することができるため、小面積のモジュールを製造することができる実装構造体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the electrode bonding material for bonding the first electronic component such as the SMD component is formed on the electrode of the circuit board, and the insulating resin is applied to the region where the second electronic component such as the IC chip is mounted. Supply and mount the second electronic component on top of the insulating resin to obtain electrical bonding, and selectively spread and spread the first electronic component outside the region where the electrode bonding material exists. By mounting on the electrode bonding material and heat-curing the insulating resin and the electrode bonding material in a lump, the space between the first electronic component and the second component can be mounted in a mixed manner. It is possible to provide a mounting structure manufacturing method capable of manufacturing a small-area module.

さらに、絶縁性樹脂を流し広げる際に、電極接合材への干渉を減らすことができ、第一の電子部品と第二の電子部品との間隔を狭く混載実装することが可能な実装構造体の製造方法を提供することができる。   Furthermore, when the insulating resin is spread and spread, the interference with the electrode bonding material can be reduced, and the mounting structure that can be mounted in a narrow space between the first electronic component and the second electronic component. A manufacturing method can be provided.

(a)〜(e)は本発明の実施の形態1の実装構造体の製造方法を説明するための断面模式図(A)-(e) is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the mounting structure of Embodiment 1 of this invention. (a−1),(a−2),(b−1),(b−2)は本発明の実施の形態2の実装構造体の製造に用いる回路基板のICチップ側から見た平面図、(c)は本実施の形態2の実装構造体の断面模式図(A-1), (a-2), (b-1), (b-2) are plan views seen from the IC chip side of the circuit board used for manufacturing the mounting structure of the second embodiment of the present invention. , (C) is a schematic cross-sectional view of the mounting structure of the second embodiment. (a)〜(e)は従来の実装構造体の製造方法を説明するための断面模式図(A)-(e) is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the conventional mounting structure. (a)〜(c)は従来の他の実装構造体の製造方法を説明するための断面模式図(A)-(c) is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the other conventional mounting structure.

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1として、第一の電子部品(例えば、抵抗やコンデンサ,コイルなどのSMD部品)と第二の電子部品(例えば、ICチップ)とを回路基板に実装して作製する実装構造体の製造方法について説明する。
(Embodiment 1)
As Embodiment 1 of the present invention, mounting is performed by mounting a first electronic component (for example, an SMD component such as a resistor, a capacitor, or a coil) and a second electronic component (for example, an IC chip) on a circuit board. A method for manufacturing the structure will be described.

図1(a)〜(e)は本実施の形態1の実装構造体の製造方法を説明するための断面模式図であり、101は回路基板、102は回路基板101の電極部、103は回路基板101の第一の電極部、104は回路基板101の第二の電極部、105は電極接合材、106は電極接合材塗布用マスク、107は第二の電子部品であるICチップ、108はICチップ107の電極部、109は突起電極(バンプ)、110は絶縁性樹脂、111は絶縁性樹脂塗布ツール、112は実装ツール、113は第一の電子部品であるSMD部品、114はSMD部品113の電極部である。   FIGS. 1A to 1E are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a mounting structure according to the first embodiment, wherein 101 is a circuit board, 102 is an electrode portion of the circuit board 101, and 103 is a circuit. The first electrode part of the substrate 101, 104 is the second electrode part of the circuit board 101, 105 is the electrode bonding material, 106 is the mask for applying the electrode bonding material, 107 is the IC chip as the second electronic component, and 108 is The electrode portion of the IC chip 107, 109 is a protruding electrode (bump), 110 is an insulating resin, 111 is an insulating resin coating tool, 112 is a mounting tool, 113 is an SMD component as a first electronic component, and 114 is an SMD component 113 is an electrode portion.

図1(a)に示すように、回路基板101上の第一の電極103に電極接合材塗布用マスク106を用いて、電極接合材105をスクリーン印刷法により供給する。具体的には、所定のパターンで設けられた開口部を有する電極接合材塗布用マスク106を回路基板101上に配置し、電極接合材塗布用マスク106に対してスキージを押し付けながら移動させて、電極接合材105の厚さが均一になるように印刷塗布する。電極接合材塗布用マスク106はメタルマスク(または金属製)であること、また、スキージは金属製であることが好ましい。印刷後に、電極接合材塗布用マスク106は回路基板から除去する。   As shown in FIG. 1A, an electrode bonding material 105 is supplied to the first electrode 103 on the circuit board 101 by a screen printing method using an electrode bonding material application mask 106. Specifically, an electrode bonding material application mask 106 having openings provided in a predetermined pattern is arranged on the circuit board 101 and moved while pressing a squeegee against the electrode bonding material application mask 106. Printing is applied so that the electrode bonding material 105 has a uniform thickness. The electrode bonding material application mask 106 is preferably a metal mask (or metal), and the squeegee is preferably metal. After printing, the electrode bonding material application mask 106 is removed from the circuit board.

なお、スクリーン印刷法に代えて、他の方法、例えばインクジェット,ディスペンサー,含浸,スピンコートなどにより、電極接合材を回路配線基板の所定の領域に供給するようにしてもよい。   Instead of the screen printing method, the electrode bonding material may be supplied to a predetermined region of the circuit wiring board by other methods such as ink jet, dispenser, impregnation, spin coating and the like.

回路基板101として、セラミック多層基板,FPC(フレキシブルプリント基板),ガラス布積層エポキシ基板(ガラエポ基板)やガラス布積層ポリイミド樹脂基板、あるいはアラミド不織布エポキシ基板(例えば、パナソニック株式会社製のアリブ「ALIVH」(登録商標)として販売されている樹脂多層基板)などが用いられる。   As the circuit board 101, ceramic multilayer board, FPC (flexible printed circuit board), glass cloth laminated epoxy board (glass epoxy board), glass cloth laminated polyimide resin board, or aramid non-woven cloth epoxy board (for example, “ALIVH” manufactured by Panasonic Corporation) (Resin multilayer substrate sold as (registered trademark)) or the like is used.

なお、回路基板101上の第一の電極部103および第二の電極部104として、例えば、Cuの上にNiをメッキして表面をAuのフラッシュメッキしたものを使用する。また、ICチップ107やSMD部品113が実装される以外の電極部102は、前記電極部103,104と材質が同じでも、異なるものであってもよい。   As the first electrode part 103 and the second electrode part 104 on the circuit board 101, for example, Ni is plated on Cu and the surface is flash-plated with Au. Further, the electrode part 102 other than the IC chip 107 and the SMD component 113 mounted thereon may be the same as or different from the electrode parts 103 and 104.

従来の回路基板は、第一の電極と第二の電極の距離を0.5mm以上に設計しているが、本実施の形態では0.3mmで設計された回路基板を使用した。従来の回路基板において、0.5mm以上に設計している理由は、印刷用のエンボスマスクの設計限界値であることや、SMD部品とICチップとの部品間隔が狭くなると、電極間でショートする可能性があるためである。   In the conventional circuit board, the distance between the first electrode and the second electrode is designed to be 0.5 mm or more. In the present embodiment, a circuit board designed with 0.3 mm is used. In the conventional circuit board, the reason why it is designed to be 0.5 mm or more is the design limit value of the embossing mask for printing, or when the component interval between the SMD component and the IC chip becomes narrow, the electrodes are short-circuited. This is because there is a possibility.

本実施の形態では、エンボスマスクが不要になる上、流し広げた絶縁性樹脂110が電極間を絶縁させるため、電極間距離を0.5mm以下の距離にすることが可能になる。   In this embodiment, an emboss mask is not required, and the spread insulating resin 110 insulates the electrodes, so that the distance between the electrodes can be 0.5 mm or less.

電極接合材105として、クリームはんだ,導電性ペーストあるいはナノペーストのように金属接合するものが用いられる。   As the electrode bonding material 105, a metal bonding material such as cream solder, conductive paste, or nano paste is used.

クリームはんだのはんだ組成としては、例えば、スズ系合金単一またはそれら合金の混合物、具体的にはSn−Bi系,Sn−In系,Sn−Bi−In系,Sn−Ag系,Sn−Cu系,Sn−Ag−Cu系,Sn−Ag−Bi系,Sn−Cu−Bi系,Sn−Ag−Cu−Bi系,Sn−Ag−In系,Sn−Cu−In系,Sn−Ag−Cu−In系、およびSn−Ag−Cu−Bi−In系からなる群から選ばれる合金組成を用いることができる。特にSn−Ag系あるいはSn−Ag−Cu系の群から選ばれる合金組成を用いることが好ましい。   The solder composition of the cream solder is, for example, a tin alloy single or a mixture of those alloys, specifically Sn-Bi, Sn-In, Sn-Bi-In, Sn-Ag, Sn-Cu. Type, Sn-Ag-Cu type, Sn-Ag-Bi type, Sn-Cu-Bi type, Sn-Ag-Cu-Bi type, Sn-Ag-In type, Sn-Cu-In type, Sn-Ag- An alloy composition selected from the group consisting of Cu—In and Sn—Ag—Cu—Bi—In can be used. In particular, it is preferable to use an alloy composition selected from the group consisting of Sn—Ag and Sn—Ag—Cu.

導電性ペーストとして、絶縁性樹脂に単一の金属(例えば、Au,Ag,Cuなどや合金系、複数の金属が混合しているもの、あるいは前記はんだ組成でもよい)を導電性粒子として配合したものが用いられる。   As a conductive paste, a single metal (for example, Au, Ag, Cu or an alloy, a mixture of a plurality of metals, or the solder composition described above) may be blended as conductive particles in an insulating resin. Things are used.

ナノペーストには、ナノミクロンサイズの金属粒子(例えばAu,Ag,Cuなどを分散剤に混合したもの)を用いて、加熱により分散剤を気化させて金属電極同士を金属接合させる。   In the nano paste, metal particles of nano-micron size (for example, a mixture of Au, Ag, Cu, etc. mixed with a dispersing agent) are vaporized by heating to metal-bond metal electrodes to each other.

次に、図1(b)に示すように、絶縁性樹脂110を、例えば、ディスペンサーやインクジェット方式により絶縁性樹脂塗布ツール111によって、回路基板101上におけるICチップ107が搭載される領域および/または第二の電極部104上に供給する。   Next, as shown in FIG. 1B, the insulating resin 110 is applied to the region where the IC chip 107 is mounted on the circuit board 101 and / or by the insulating resin application tool 111 by, for example, a dispenser or an inkjet method. It supplies on the 2nd electrode part 104. FIG.

絶縁性樹脂110として、絶縁性熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂,ウレタン樹脂,アクリル樹脂,ポリイミド樹脂,ポリアミド樹脂,ビスマレイミド,フェノール樹脂,ポリエステル樹脂,シリコーン樹脂,オキセタン樹脂など、様々な樹脂を含むことができる)を用いる。これらの絶縁性熱硬化性樹脂は、単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   As the insulating resin 110, various resins such as an insulating thermosetting resin (for example, epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, bismaleimide, phenol resin, polyester resin, silicone resin, oxetane resin, etc.) Can be included). These insulating thermosetting resins may be used alone or in combination of two or more.

前記絶縁性熱硬化性樹脂の中では、特にエポキシ樹脂が好適である。エポキシ樹脂には、ビスフェノール型エポキシ樹脂,多官能エポキシ樹脂,可撓性エポキシ樹脂,臭素化エポキシ樹脂,グリシジルエステル型エポキシ樹脂,高分子型エポキシ樹脂の群から選ばれるエポキシ樹脂も用いることができる。その中でも、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂,ビスフェノールF型エポキシ樹脂,ビスフェノールS型エポキシ樹脂,ビフェニル型エポキシ樹脂,ナフタレン型エポキシ樹脂,フェノールノボラック型エポキシ樹脂,クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが好適に用いられる。また、これらを変性させたエポキシ樹脂も用いられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Among the insulating thermosetting resins, an epoxy resin is particularly preferable. As the epoxy resin, an epoxy resin selected from the group of bisphenol type epoxy resin, polyfunctional epoxy resin, flexible epoxy resin, brominated epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin and polymer type epoxy resin can also be used. Among them, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin and the like are preferably used. . Moreover, the epoxy resin which modified | denatured these is also used. These may be used alone or in combination of two or more.

また、場合によっては絶縁性熱可塑性樹脂(例えば、ポニフェニレンサルファイド(PPS),ポリカーボネイト,変性ポリフェニレンオキサイド(PPO)など)を使用することもできる。また、絶縁性熱硬化性樹脂に絶縁性熱可塑性樹脂を混合したものなども使用できる。熱可塑性樹脂のみを使用する場合には、最初は加熱して一旦軟化させた後、加熱を停止して自然冷却させることにより硬化させる。   In some cases, an insulating thermoplastic resin (for example, poniphenylene sulfide (PPS), polycarbonate, modified polyphenylene oxide (PPO), etc.) can also be used. Moreover, what mixed the insulating thermoplastic resin in the insulating thermosetting resin etc. can be used. When only a thermoplastic resin is used, it is first softened by heating and then cured by stopping the heating and allowing it to cool naturally.

一方、絶縁性熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合したものを使用する場合には、熱硬化性樹脂の方が支配的に機能するため、熱硬化性樹脂のみの場合と同様に加熱することにより硬化させる。   On the other hand, when using a mixture of an insulating thermosetting resin and a thermoplastic resin, the thermosetting resin functions more dominantly, so heat it in the same way as with the thermosetting resin alone. To cure.

本実施の形態では、代表例として絶縁性熱硬化性樹脂を用いた場合について説明する。   In this embodiment, a case where an insulating thermosetting resin is used as a representative example will be described.

上記のような絶縁性熱硬化性樹脂と組み合わせて用いる硬化剤としては、チオール系化合物,変性アミン系化合物,多官能フェノール系化合物,イミダゾール系化合物、および酸無水物系化合物の群から選ばれる化合物を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The curing agent used in combination with the insulating thermosetting resin as described above is a compound selected from the group of thiol compounds, modified amine compounds, polyfunctional phenol compounds, imidazole compounds, and acid anhydride compounds. Can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

本実施の形態において、第二の電子部品の一例としてのICチップ107の表面には、回路配線あるいは電極部108が形成されている。本例では電極部108としてAlパッドの電極を形成している。なお、電極の材質はAuやCuなどでもよく、また下地としてNiなどのメッキをした上に金属をメッキした電極でもよい。   In the present embodiment, circuit wiring or an electrode portion 108 is formed on the surface of an IC chip 107 as an example of the second electronic component. In this example, an Al pad electrode is formed as the electrode portion 108. The electrode material may be Au, Cu, or the like, or may be an electrode that is plated with Ni and then plated with metal as a base.

ICチップ107上の電極部108に、ワイヤボンディング装置などを用いて、金属線(例えば、金ワイヤ、あるいはスズ,アルミニウム,銅、またはこれらの金属に微量元素を含有させた合金のワイヤなど)に熱と超音波を加えて電極部108と接合させ、接合部の面積が大きくなるように押し付けながら、最後は引きちぎり、先端が細くなるようにバンプ(突起電極)109を形成する。   A wire bonding apparatus or the like is used for the electrode portion 108 on the IC chip 107 to form a metal wire (for example, a gold wire or a wire of tin, aluminum, copper, or an alloy in which a trace element is contained in these metals). Heat and ultrasonic waves are applied to bond to the electrode portion 108, and the bump (projection electrode) 109 is formed so that the end is torn and the tip is narrowed while pressing to increase the area of the bonded portion.

次に、図1(b)に示すように、電子部品搭載装置において、部品保持部材の先端の熱せられた実装ツール112により、バンプ109が電極部108上に形成されたICチップ107を吸着保持しつつ、該ICチップ107を、前記前工程で準備された回路基板101に対して、ICチップ107のバンプ109に対応する回路基板101の第二の電極部104上に位置するように位置合わせする。その後、ICチップ107を回路基板101に押圧実装する。この位置合わせには公知の位置認識動作を使用する。   Next, as shown in FIG. 1B, in the electronic component mounting apparatus, the IC chip 107 in which the bump 109 is formed on the electrode portion 108 is sucked and held by the heated mounting tool 112 at the tip of the component holding member. However, the IC chip 107 is aligned with the circuit board 101 prepared in the previous step so as to be positioned on the second electrode portion 104 of the circuit board 101 corresponding to the bump 109 of the IC chip 107. To do. Thereafter, the IC chip 107 is pressed and mounted on the circuit board 101. A known position recognition operation is used for this alignment.

前記押圧実装する際の荷重は、バンプ109の頭部が回路基板101の電極部104に接触し変形して導通が得られる程度の荷重でよい。また、実装ツール112の温度は、絶縁性樹脂110が完全に硬化する温度より低く、好ましくは絶縁性樹脂110の粘度が最も低下する温度に設定するとよい。   The load at the time of the press mounting may be such a load that the head of the bump 109 comes into contact with the electrode portion 104 of the circuit board 101 and is deformed to obtain conduction. Further, the temperature of the mounting tool 112 is lower than the temperature at which the insulating resin 110 is completely cured, and is preferably set to a temperature at which the viscosity of the insulating resin 110 is the lowest.

ICチップ107の実装後は、図1(c)に示すように、絶縁性樹脂110は回路基板101上の電極接合材105が塗布された第一の電極部103の周辺まで濡れ広がる。この際、濡れ広がりは、最大で電極接合材105に接してもよいが、電極接合材105の上を覆うことがないようにする。   After mounting the IC chip 107, as shown in FIG. 1C, the insulating resin 110 wets and spreads to the periphery of the first electrode portion 103 on which the electrode bonding material 105 on the circuit board 101 is applied. At this time, the wetting and spreading may contact the electrode bonding material 105 at the maximum, but the electrode bonding material 105 is not covered.

本実施の形態では、電極接合材105の粘度に比べて、絶縁性樹脂110の粘度が低くい上、ICチップ107を実装する際に絶縁性樹脂110が硬化開始する高い温度に設定しないことにより、電極接合材105を完全に覆うことはない。   In the present embodiment, the viscosity of the insulating resin 110 is lower than the viscosity of the electrode bonding material 105, and the IC resin 107 is not set at a high temperature at which the insulating resin 110 starts to be cured when the IC chip 107 is mounted. The electrode bonding material 105 is not completely covered.

次に、図1(d)に示すように、チップ実装機などを用いて、第一の電子部品(受動部品)であるSMD部品113の電極部114が対応する回路基板101上の電極接合材105が塗布された第一の電極部103に位置するように位置合わせし、その後、SMD部品113を回路基板101に実装する。この位置合わせには公知の位置認識動作を使用する。   Next, as shown in FIG. 1D, an electrode bonding material on the circuit board 101 corresponding to the electrode portion 114 of the SMD component 113 which is the first electronic component (passive component) using a chip mounting machine or the like. The SMD component 113 is mounted on the circuit board 101 after being aligned so as to be positioned on the first electrode portion 103 to which 105 is applied. A known position recognition operation is used for this alignment.

次に、加熱炉、例えばオーブンやリフロー炉などを用いて、絶縁性樹脂110が完全に硬化する温度以上で、かつ電極接合材105がSMD部品113の電極部114と回路基板101の電極部103とを電気的に導通する温度まで加熱し、図1(e)に示すような構造体が作製される。   Next, using a heating furnace such as an oven or a reflow furnace, the temperature is higher than the temperature at which the insulating resin 110 is completely cured, and the electrode bonding material 105 is the electrode part 114 of the SMD component 113 and the electrode part 103 of the circuit board 101. Are heated to a temperature at which they are electrically conducted to produce a structure as shown in FIG.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る第一の電子部品(例えば、抵抗やコンデンサ,コイルなどのSMD部品)と第二の電子部品(例えば、ICチップ)とを回路基板に接合して作製する実装構造体の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、図1を参照して説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
(Embodiment 2)
Mounting produced by bonding a first electronic component (for example, an SMD component such as a resistor, a capacitor, or a coil) and a second electronic component (for example, an IC chip) according to Embodiment 2 of the present invention to a circuit board A method for manufacturing the structure will be described. In the following description, members corresponding to those described with reference to FIG.

本実施の形態2では、製造方法および装置などは図1を参照して説明した実施の形態1と同様のものが用いられるが、使用する回路基板のみが実施の形態1の場合と異なる。   In the second embodiment, the same manufacturing method and apparatus as those in the first embodiment described with reference to FIG. 1 are used, but only the circuit board to be used is different from that in the first embodiment.

図2(a−1),(b−1)は本実施の形態2で使用する回路基板の平面図、図2(a−2),(b−2)は図2(a−1),(b−1)においてSMD部品を実装した後の回路基板の平面図、図2(c)は本実施の形態2の実装構造体の断面模式図である。   2A-1 and 2B-1 are plan views of a circuit board used in the second embodiment, and FIGS. 2A-2 and 2B-2 are FIGS. FIG. 2C is a plan view of the circuit board after mounting the SMD component in (b-1), and FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the mounting structure of the second embodiment.

実施の形態2の回路基板101が実施の形態1で使用した回路基板と異なる構成は、第一の電極部103の周辺部と第二の電極104の周辺部およびICチップ107が実装される回路基板101上の領域を電極部より低くして凹部215を設けた点である。   The circuit board 101 of the second embodiment is different from the circuit board used in the first embodiment in that the peripheral portion of the first electrode portion 103, the peripheral portion of the second electrode 104, and the IC chip 107 are mounted. This is that the region on the substrate 101 is made lower than the electrode portion to provide the recess 215.

図2(b−1)に示す構成では第一の電極部103が2辺において、図2(a−1)に示す構成と異なり方向が90°回転して配置されている。ただし、これは一構成例であって、1〜4辺をこのような配置にしてもよい。   In the configuration shown in FIG. 2 (b-1), the first electrode portion 103 is arranged on two sides with the direction rotated by 90 °, unlike the configuration shown in FIG. 2 (a-1). However, this is one configuration example, and the 1-4 sides may be arranged in this way.

前記高さの差により、ICチップ107を実装した後の絶縁性樹脂110の広がりをコントロールすることができ、必要な部分に絶縁性樹脂を流すことができる(図2(c))。   Due to the difference in height, the spread of the insulating resin 110 after the IC chip 107 is mounted can be controlled, and the insulating resin can be flowed to a necessary portion (FIG. 2C).

前記凹部215の深さは、深いほど効果が大きいが、回路基板101の本来の性質を変えないように、30〜150μmとすることが好ましい。   The depth of the concave portion 215 is more effective as it is deeper, but is preferably 30 to 150 μm so as not to change the original properties of the circuit board 101.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3では、製造方法および装置などは図1に示した実施の形態1の場合と同様のものを用い、使用する電極接合材105としてクリームはんだを用いる。
(Embodiment 3)
In the third embodiment of the present invention, the same manufacturing method and apparatus as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are used, and cream solder is used as the electrode bonding material 105 to be used.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4では、製造方法および装置などは図1に示した実施の形態1の場合と同様のものを用い、使用する電極接合材105として導電性接着剤を用いる。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment of the present invention, the same manufacturing method and apparatus as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are used, and a conductive adhesive is used as the electrode bonding material 105 to be used.

一般的な導電性接着剤は、硬化温度が絶縁性樹脂と近いものが多く、例えば150〜200℃であり、工程の最後で一括硬化する際の温度を低くすることができる。   Many common conductive adhesives have a curing temperature close to that of an insulating resin, for example, 150 to 200 ° C., and can lower the temperature at the time of batch curing at the end of the process.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態5では、製造方法および装置などは図1に示した実施の形態1の場合と同様のものを用い、使用する絶縁性樹脂110として粘度が1〜70Pa・s程度の低粘度の絶縁性樹脂を用いる。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment of the present invention, the same manufacturing method and apparatus as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are used, and the viscosity of the insulating resin 110 to be used is as low as about 1 to 70 Pa · s. An insulating resin having a viscosity is used.

一般的に用いられる半導体用先塗布の絶縁性樹脂は、塗布後形状保持のために粘度が高く、例えば100Pa・s以上であるが、本実施の形態5のように、粘度を70Pa・s以下にすることにより、ICチップ107を実装した後の絶縁性樹脂110の流動性が良くなる。   Generally used insulating resin for pre-coating for semiconductors has a high viscosity for maintaining the shape after coating, for example, 100 Pa · s or more, but the viscosity is 70 Pa · s or less as in the fifth embodiment. By doing so, the fluidity of the insulating resin 110 after mounting the IC chip 107 is improved.

(実施の形態6)
本発明の実施の形態6では、製造方法および装置などは図1に示した実施の形態1の場合と同様のものを用い、電子部品搭載装置において、ICチップ107を実装する際の加熱・加圧処理の際に、さらに超音波を印加しながら実装する。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment of the present invention, the same manufacturing method and apparatus as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are used, and heating / heating when mounting the IC chip 107 in the electronic component mounting apparatus is performed. During pressure treatment, mounting is performed while applying ultrasonic waves.

超音波を印加することにより、加熱・加圧処理を行うだけの場合に比べ、バンプ109と回路基板101の電極の電気的接続がより良くなる。具体的には、金属同士の接合が得られるようになる。   By applying the ultrasonic wave, the electrical connection between the bump 109 and the electrode of the circuit board 101 is improved as compared with the case where only the heating / pressurizing process is performed. Specifically, metal-to-metal bonding can be obtained.

次に、本発明の実施の形態の効果について、実施例および比較例に基づいて具体的に説明する。   Next, the effect of the embodiment of the present invention will be specifically described based on examples and comparative examples.

(実施例)
本実施例において、第二の電子部品(半導体)であるICチップ107として、厚み300μm、6mmのSi基板の四辺にAlパッドの電極(サイズは70×70μm)が各辺36個あるものを使用した。このICチップ107の電極のうち、各辺パッド1個ずつ間隔をあけて、直径25μmのAu線を用いて、電極接合部の直径50μm、高さ65μm(先端にいくほど径が小さくなり、先端は尖っている)のバンプ109を作成した。このようにして、ICチップ107の各辺に18個のバンプを形成した。
(Example)
In this embodiment, an IC chip 107 which is the second electronic component (semiconductor) is an IC chip having a thickness of 36 μm and an Al pad electrode (size: 70 × 70 μm) on each side of a Si substrate having a thickness of 300 μm and 6 mm 2. used. Among the electrodes of this IC chip 107, each side pad is spaced apart and using an Au wire with a diameter of 25 μm, the diameter of the electrode joint is 50 μm and the height is 65 μm (the diameter decreases toward the tip, Bump 109 is created. In this way, 18 bumps were formed on each side of the IC chip 107.

また、第一の電子部品(受動部品)であるSMD部品113として、0603サイズの角型チップ抵抗器の0Ω抵抗器(例えば、パナソニックエレクトロニックデバイス(株)製)を用いた。   In addition, as the SMD component 113 which is the first electronic component (passive component), a 0603 size 0Ω resistor (for example, manufactured by Panasonic Electronic Device Co., Ltd.) was used.

後述する比較例および実施例1,3〜5用の回路基板101には、ALIVH基板で厚み400μmのものを用い、前記ICチップ107の各電極に対応する箇所に、60μmサイズで、Cuの下地にNiとフラッシュAuメッキによる第二の電極部104を設けたものを使用した。なお、回路基板101の電極の中心とICチップ107の電極の中心が一致するように設計している。 As a circuit board 101 for Comparative Examples and Examples 1 to 3 to be described later, an ALIVH substrate having a thickness of 400 μm is used, and a portion corresponding to each electrode of the IC chip 107 is 60 μm 2 in size and made of Cu. An underlayer provided with a second electrode portion 104 made of Ni and flash Au plating was used. The center of the electrode of the circuit board 101 and the center of the electrode of the IC chip 107 are designed to coincide.

SMD部品113を実装するため、第二の電極部104から0.3mm間隔を空けて、0.5×0.3mmの2つの長方形の第一の電極部103を0.3mm離して設けた。第一の電極部103の材質は、第二の電極部104と同じものを用いた。   In order to mount the SMD component 113, two rectangular first electrode portions 103 of 0.5 × 0.3 mm were provided 0.3 mm apart from the second electrode portion 104 at a distance of 0.3 mm. The material of the first electrode portion 103 was the same as that of the second electrode portion 104.

実施例2の回路基板101には、上記と同じものを用いたが、図2(a−1)に示すように、第一の電極部103の周辺部と第二の電極104の周辺部およびICチップ107が実装される回路基板101上の領域を電極部より50μm低くして、回路基板101に凹部215を設けた。   The circuit board 101 of Example 2 was the same as that described above. However, as shown in FIG. 2 (a-1), the peripheral part of the first electrode part 103, the peripheral part of the second electrode 104, and A region on the circuit board 101 on which the IC chip 107 is mounted is lower by 50 μm than the electrode part, and a recess 215 is provided in the circuit board 101.

比較例として、市販のアンダーフィル(粘度8Pa・s)(ナミックス株式会社製)を使用した。   As a comparative example, a commercially available underfill (viscosity 8 Pa · s) (manufactured by NAMICS CORPORATION) was used.

実施例1〜3,5の絶縁性樹脂110として、エポキシ樹脂に酸無水物系の硬化剤と粒子径1〜10μmのシリカ(SiO)を重量%で60%混合したものを用いた。この材料の25℃での粘度は、E型粘度計を用いて測定した際、140Pa・sであった。 As the insulating resin 110 in Examples 1 to 3, 5, an epoxy resin mixed with 60% by weight of an acid anhydride-based curing agent and silica (SiO 2 ) having a particle diameter of 1 to 10 μm was used. The viscosity of this material at 25 ° C. was 140 Pa · s when measured using an E-type viscometer.

実施例4の絶縁性樹脂110として、エポキシ樹脂に酸無水物系の硬化剤と粒子径1〜10μmのシリカ(SiO)を重量%で40%混合したものを用いた。この材料の25℃での粘度は、E型粘度計を用いて測定した際、70Pa・sであった。 As the insulating resin 110 of Example 4, an epoxy resin mixed with 40% by weight of an acid anhydride curing agent and silica (SiO 2 ) having a particle diameter of 1 to 10 μm was used. The viscosity of this material at 25 ° C. was 70 Pa · s when measured using an E-type viscometer.

比較例および実施例1〜5のそれぞれにおいて、実装機と加熱圧着機、硬化炉(リフロー炉及びオーブン)を用いて試料(実装構造体)を作成した。その後、ICチップの1辺(36バンプ接続部+配線)分の抵抗値と0603部品の接続抵抗値およびせん断強度を測定した。その結果を表1に示す。   In each of the comparative examples and Examples 1 to 5, a sample (mounting structure) was prepared using a mounting machine, a thermocompression bonding machine, and a curing furnace (reflow furnace and oven). Thereafter, the resistance value for one side (36 bump connection portion + wiring) of the IC chip, the connection resistance value of 0603 parts, and the shear strength were measured. The results are shown in Table 1.

比較例および実施例1〜5のそれぞれにおける試料の作成方法は以下の通りである。   The preparation method of the sample in each of the comparative example and Examples 1 to 5 is as follows.

(比較例)
前記構成のICチップ107を、図3の従来例のように回路基板に実装機を用いて210℃のツールで50N荷重を加えて実装し、アンダーフィルをディスペンサーで注入し、150℃のオーブンで30分硬化させた。
(Comparative example)
The IC chip 107 having the above-described configuration is mounted on a circuit board by applying a load of 50 N with a tool at 210 ° C. using a mounting machine as in the conventional example of FIG. Cured for 30 minutes.

次に、厚さ0.12mmのエンボスマスクを用いてスクリーン印刷機により、SnAgCuクリームはんだを回路基板の電極上に印刷し、チップ部品実装機を用いてSMD部品113である0603チップ抵抗部品を実装し、230℃ピークのリフロー炉で加熱して試料を作成した。   Next, SnAgCu cream solder is printed on the electrode of the circuit board by a screen printer using an embossed mask having a thickness of 0.12 mm, and 0603 chip resistor component which is SMD component 113 is mounted using a chip component mounter. Then, a sample was prepared by heating in a reflow furnace with a peak at 230 ° C.

(実施例1)
図1のように、回路基板101上のSMD部品113である0603部品が実装される電極上のみに、厚さ0.12mmのメタルマスクを用いてスクリーン印刷機により、SnAgCuクリームはんだを供給する。
(Example 1)
As shown in FIG. 1, SnAgCu cream solder is supplied by a screen printer using a metal mask having a thickness of 0.12 mm only on electrodes on which 0603 components which are SMD components 113 on the circuit board 101 are mounted.

次に、絶縁性樹脂115を、50℃に保温したディスペンサーにて、ICチップ107が実装される領域6mmの範囲に3mg供給する。その上に、ICチップ107を実装機を用いて70℃・50Nの荷重で実装した。 Next, 3 mg of the insulating resin 115 is supplied to the area of 6 mm 2 where the IC chip 107 is mounted with a dispenser kept at 50 ° C. On top of that, the IC chip 107 was mounted with a load of 70 ° C. and 50 N using a mounting machine.

最後に、チップ部品実装機を用いて0603チップ抵抗部品を実装し、230℃ピークのリフロー炉で加熱して試料を作成した。   Finally, a 0603 chip resistor component was mounted using a chip component mounter, and heated in a reflow furnace with a peak at 230 ° C. to prepare a sample.

(実施例2)
実施例1と同様に試料を作成し、回路基板101として凹部215が設けられた回路基板を使用して試料を作成した。
(Example 2)
A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and a sample was prepared using a circuit board provided with a recess 215 as the circuit board 101.

(実施例3)
実施例1と同様に試料を作成し、SnAgCuクリームはんだの代わりにAgフィラーの導電性接着剤(ナミックス株式会社製)を使用し、リフロー炉で加熱する代わりに150℃オーブンで30分加熱して試料を作成した。
(Example 3)
A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and an Ag filler conductive adhesive (manufactured by NAMICS Co., Ltd.) was used instead of SnAgCu cream solder, and heated in a 150 ° C. oven for 30 minutes instead of heating in a reflow oven. A sample was prepared.

(実施例4)
実施例1と同様に試料を作成し、絶縁性樹脂115として低粘度(70Pa・s)の絶縁性樹脂を使用して試料を作成した。
Example 4
A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and a sample was prepared using an insulating resin having a low viscosity (70 Pa · s) as the insulating resin 115.

(実施例5)
実施例1と同様に試料を作成し、ICチップ107を回路基板101に実装する際に、70℃50Nの荷重に加えて超音波を印加して実装して試料を作成した。
(Example 5)
A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and when the IC chip 107 was mounted on the circuit board 101, an ultrasonic wave was applied in addition to a load of 70 ° C. and 50 N to prepare a sample.

Figure 2012009580
Figure 2012009580

表1の結果より、従来製造方法の比較例に対して、いずれの実施例においても、ICチップ1辺分の抵抗値、0603部品の接続抵抗値および0603部品のせん断強度が良くなる効果が見られた。このことは比較例では、従来法の限界部品電極間距離0.5mm以下の0.3mmの回路基板を使用したため、絶縁性樹脂が電極上まで広がって0603部品の導通を阻害したためである。このことにより、本発明による実施例では従来法より部品電極間距離が狭い構造体を作製できることが分る。   From the results shown in Table 1, the effect of improving the resistance value of one side of the IC chip, the connection resistance value of 0603 parts, and the shear strength of 0603 parts is seen in comparison with the comparative example of the conventional manufacturing method. It was. This is because, in the comparative example, a 0.3 mm circuit board having a distance between the limit component electrodes of 0.5 mm or less of the conventional method was used, so that the insulating resin spread over the electrodes and hindered the conduction of 0603 components. From this, it can be seen that in the embodiment according to the present invention, it is possible to produce a structure having a distance between component electrodes which is smaller than that of the conventional method.

このように本実施例において、従来0.5mmの部品電極間距離が0.3mmまで狭くすることができた。   As described above, in this embodiment, the distance between the component electrodes of 0.5 mm can be reduced to 0.3 mm.

また実施例1〜5の結果検証により、ICチップ107を超音波接合したもの、回路基板101に凹部215を設けたもの、絶縁性樹脂110の粘度が低いものの方が、効果が高いことが分る。また、実施例1〜5において濡れ広がった絶縁性樹脂110が、SMD部品113である0603部品を補強するため、比較例と比べてせん断強度が向上していることも分る。   Further, according to the verification results of Examples 1 to 5, it is found that the IC chip 107 ultrasonically bonded, the circuit board 101 provided with the recess 215, and the insulating resin 110 having a lower viscosity are more effective. The In addition, since the insulating resin 110 wetted and spread in Examples 1 to 5 reinforces the 0603 component which is the SMD component 113, it can be seen that the shear strength is improved as compared with the comparative example.

本発明に係る実装構造体の製造方法は、半導体部品とSMD部品の部品間隔が狭い実装構造体を製造できるため、ICチップ(ベアIC),CSP(Chip Size Package),MCM(Multi Chip Module),BGA(Ball Grid Array)や表面弾性波(SAW)デバイスなどの半導体部品と、抵抗,コンデンサ,コイルなどのSMD部品(表面実装部品)とを狭い部品間距離で回路基板に混載実装する製造方法として有用である。   Since the mounting structure manufacturing method according to the present invention can manufacture a mounting structure in which the interval between a semiconductor component and an SMD component is narrow, an IC chip (bare IC), a CSP (Chip Size Package), and an MCM (Multi Chip Module) , BGA (Ball Grid Array) and surface acoustic wave (SAW) device and other SMD components (surface mounted components) such as resistors, capacitors, and coils are mounted on a circuit board in a small distance between components. Useful as.

101 回路基板
102 回路基板の電極部
103 回路基板の第一の電極部
104 回路基板の第二の電極部
105 電極接合材
106 電極接合材塗布用マスク
107 第二の電子部品(ICチップ)
108 第二の電子部品の電極部
109 突起電極(バンプ)
110 絶縁性樹脂
111 絶縁性樹脂塗布ツール
112 実装ツール
113 第一の電子部品(SMD部品)
114 第一の電子部品の電極部
215 回路基板の凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Circuit board 102 Circuit board electrode part 103 Circuit board first electrode part 104 Circuit board second electrode part 105 Electrode bonding material 106 Electrode bonding material application mask 107 Second electronic component (IC chip)
108 Electrode part of second electronic component 109 Projection electrode (bump)
110 Insulating Resin 111 Insulating Resin Application Tool 112 Mounting Tool 113 First Electronic Component (SMD Component)
114 Electrode portion 215 of first electronic component Recessed portion of circuit board

Claims (4)

受動部品からなる第一の電子部品と半導体からなる第二の電子部品とが同一回路基板面上に混載される実装構造体の製造方法であって、
少なくとも第一の電極と第二の電極とが設けられた回路基板に対して少なくとも前記第一の電極上に電極接合材を形成する工程と、
前記第二の電子部品が搭載される前記回路基板上に絶縁性樹脂を供給する工程と、
前記第二の電子部品の電極を前記回路基板上の前記絶縁性樹脂が供給された領域の前記第二の電極上に搭載すると共に、前記絶縁性樹脂を前記第一の電極の周囲に選択的に流し広げる工程と、
前記第一の電子部品を電極接合材が形成された前記第一の電極上に搭載する工程と、
前記絶縁性樹脂と前記電極接合材とを一括して加熱する工程とを有することを特徴とする実装構造体の製造方法。
A method for manufacturing a mounting structure in which a first electronic component made of a passive component and a second electronic component made of a semiconductor are mixedly mounted on the same circuit board surface,
Forming an electrode bonding material on at least the first electrode with respect to a circuit board provided with at least a first electrode and a second electrode;
Supplying an insulating resin on the circuit board on which the second electronic component is mounted;
The electrode of the second electronic component is mounted on the second electrode in the region where the insulating resin is supplied on the circuit board, and the insulating resin is selectively disposed around the first electrode. The process of spreading
Mounting the first electronic component on the first electrode on which an electrode bonding material is formed;
And a step of heating the insulating resin and the electrode bonding material together.
前記回路基板における前記第一の電極と前記第二の電極との少なくとも一方の周囲を、該電極面より低くしたことを特徴とする請求項1に記載の実装構造体の製造方法。   The method for manufacturing a mounting structure according to claim 1, wherein a periphery of at least one of the first electrode and the second electrode on the circuit board is lower than the electrode surface. 前記絶縁性樹脂として、粘度が1〜70Pa・sの樹脂を用いたことを特徴とする請求項1または2に記載の実装構造体の製造方法。   The method for manufacturing a mounting structure according to claim 1, wherein a resin having a viscosity of 1 to 70 Pa · s is used as the insulating resin. 前記第二の電子部品の電極を前記回路基板における前記絶縁性樹脂が供給された領域の前記第二の電極上に搭載する工程において、前記第二の電子部品の電極上に形成されたバンプを、超音波を印加しながら前記第二の電極上に搭載することを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の実装構造体の製造方法。   In the step of mounting the electrode of the second electronic component on the second electrode in the region of the circuit board to which the insulating resin is supplied, bumps formed on the electrode of the second electronic component are The mounting structure manufacturing method according to claim 1, wherein the mounting structure is mounted on the second electrode while applying an ultrasonic wave.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2023028625A (en) * 2021-08-19 2023-03-03 三安ジャパンテクノロジー株式会社 Method for manufacturing module

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