WO2005081602A1

WO2005081602A1 - 電子部品実装方法とそれに用いる回路基板及び回路基板ユニット

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Publication number: WO2005081602A1
Application number: PCT/JP2005/003043
Authority: WO
Inventors: Masato Mori; Hiroaki Onishi; Masato Hirano; Kazuto Nishida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2006-08-24
Also published as: US20070164079A1

Abstract

　回路基板（１）上に未硬化の補強樹脂（３，１５）を配置する工程と、電子部品（５，６）の電極（５ａ，６ａ）を接合する回路基板（１）の接合箇所の上部に半田ペースト（４）を配置する工程と、回路基板（１）上に電子部品（５，６）を搭載する工程と、補強樹脂（３，１５）と半田ペースト（４）が配置され、電子部品（５，６）が搭載された回路基板（１）を加熱した後冷却する電子部品実装方法によって、接合信頼性の高い実装を行えるとともに、従来の表面実装工程をそのまま適用でき、さらに電子部品の微小・狭ピッチ化に対しても生産性、実装品質を低下させることなく対応できるようにした。

Description

明細書

電子部品実装方法とそれに用いる回路基板及び回路基板ユニット技術分野

[0001] 本発明は電子部品実装方法に関し、特に回路基板と電子部品の接合部を榭脂にて補強する電子部品実装方法に関するものであり、またその電子部品実装方法に用いる回路基板及び電子部品を実装した回路基板ユニットに関するものである。

背景技術

[0002] 電子部品を回路基板に半田接合にて実装する方法としては、表面実装技術が一般的に知られている。この表面実装プロセスを説明すると、

1.半田ペースト印刷工程

接合材料としての半田ペーストを回路基板の電極ランドに印刷する

2.電子部品搭載工程

回路基板の電極ランド上に印刷された半田ペーストの上に電子部品の電極を配置するように電子部品を搭載する

3.リフロー工程

半田ペーストを加熱溶融させ、回路基板と電子部品を半田接合するの各工程が行われる。

[0003] ところで、近年、電子機器類の軽薄短小化が進むにつれて、電子部品の小型化が加速し、また CSP (Chip Size Package)などのエリアアレイ型部品の電極の狭ピッチ化が加速している。それに伴って、回路基板と電子部品との接合に用いられる半田量が微量となっており、接合強度の低下が問題となる。

[0004] そこで、回路基板と電子部品の接合部を補強する接合方法として、予め電極ランド上に半田を付与された回路基板上に、熱硬化性のフラックス榭脂シートを貼り付け、その上に電子部品を搭載し、加熱することによって半田接合及び接合部の補強を施す方法が提案されている (例えば、特許文献 1参照。 ) o

[0005] この従来の補強工法について、図 9A—図 9Fを参照して説明する。図 9Aにおいて、回路基板 21の電極ランド（図示せず)上には予め半田 23が付与されている。この回路基板 21上に熱硬化性のフラックス榭脂シート 24を貼り付け（図 9B、図 9C)、その上に電子部品 25を搭載し（図 9D、図 9E)、その後リフロー炉に通して熱をカ卩えることによって、半田 23にて回路基板 21と電子部品 25の電極 25aが接合されるとともに、熱硬化性のフラックス榭脂シート 24が硬化し、硬化した榭脂シート 27にて半田接合部が補強される（図 9F)。

[0006] また、他の接合部補強工法として、キヤビラリーフロー工法が周知となっている。このキヤビラリーフロー工法とは、表面実装工程 (半田ペースト供給、部品搭載、半田接合 (リフロー)）の後、半田接合部に補強材料を供給し、一定時間加熱を行い、補強材料を硬化させ、接合部の補強効果を得る方法である。

[0007] その実装工程を図 10A—図 10Fを参照して説明する。図 10Aにおいて、回路基板 21は、チップ部品 25の電極 25aや CSP26の電極 26aが接合される電極ランド 22を形成したものが供給される。

[0008] 次に、半田ペースト印刷工程として、回路基板 21を所望のパターン開口部が形成された金属製のマスク（図示せず）〖こ位置決めして重ね合わせ、印刷用のスキージ（図示せず)をマスク上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、半田ペーストをマスクの開口部に充填させた後、回路基板 21をマスクから版離れさせることにより、マスクを介して回路基板 21の電極ランド 22上に半田ペースト 28 を印刷、塗布する（図 10B)。

[0009] 次に、電子部品搭載工程として、電子部品搭載用の吸着ノズル（図示せず）により電子部品 25、 26を吸着して位置決めした後、電子部品 25、 26を回路基板 21上に搭載する（図 10C)。この際、チップ部品 25の電極 25aや、 CSP26の電極 26aは、電極ランド 22に印刷された半田ペースト 28の上に載せられ、これらの半田ペースト 28 の粘着力により電子部品 25、 26が保持されて次の工程に進む。

[0010] 次に、リフロー工程として、熱風や赤外線ヒーター等の熱源（図示せず）により加熱して、印刷された半田ペースト 28を溶融し、溶融して凝固した半田 29にて回路基板 21上に電子部品 25、 26を接合する（図 10D)。

[0011] 以上の工程で、回路基板 21の電極ランド 22と電子部品 25、 26の電極 25a、 26aとの半田付けが完了する力近年は CSP等のパッケージ部品の小型 ·多ピンィ匕によつて電極の狭ピッチ化や微細化が進み、半田 29による接合強度が不足する等の接合信頼性が低下するという問題がある。そこで、 CSP26と回路基板 21の隙間にアンダ一フィルと呼ばれる補強用の榭脂を充填.硬化する工程が別工程で追加される。このアンダーフィル充填工程として、半田 29にて接合されてヽる CSP26と回路基板 21との隙間に塗布装置（図示せず)等により未硬化榭脂材料 31を塗布することにより毛細管現象で隙間に充填させる（図 10E)。

[0012] 最後に、アンダーフィル硬化工程として、熱風や赤外線ヒーター等の熱源（図示せず）により加熱して、充填した未硬化榭脂材料 31を硬化させ、硬化した補強榭脂 32 にて CSP26と回路基板 21を接着して接合部を補強する（図 10F)。以上の工程により回路基板 21に電子部品 25、 26が実装された回路基板ユニットが製造されていた。

[0013] し力しながら、図 10A—図 10Fに示した電子部品実装方法では、回路基板 21の電極ランド 22と電子部品 25、 26の電極との半田付け工程が完了した後に、別工程にてアンダーフィルの充填及び硬化が必要であり、製造工程が複雑になって製造コストが高くなることや生産性が低下するなどの問題がある。

[0014] また、近年の電子機器の小型 ·高機能化に伴い、電子部品実装基板の小型'高密度化の要求から、 CSP等のノ¾ /ケージ部品の小型'多ピンィ匕による電極の狭ピッチ化や微細化が益々進んでおり、最近では電極（ボール）ピッチが 0. 4mmの CSPが量産され始め、今後も狭ピッチ化が急速に進むと予測されている。しかるに、電極ピツチ 0. 5mmの CSPと、 1. O X O. 5mmや 0. 6 X 0. 3mmのチップ部品などの従来サイズの電子部品の実装においては、回路基板上へのクリーム半田印刷は、通常 0 . 10mm以上（0. 10—0. 15mm程度）の均一厚の金属製マスクを用いており、すべての電子部品に対して印刷厚は一定であった力電極ピッチが 0. 4mm以下の CSP になると、マスクの開口部の寸法が小さくなり、従来の 0. 10mm以上のマスク厚では、クリーム半田がマスクの開口部に詰まってしまい、印刷欠け等の印刷不良が発生する。これを回避するために、マスク厚を薄くすると、逆に従来サイズの電子部品のタリーム半田量が少なくなつて実装後の半田接合強度が弱くなり、接合信頼性が低下する結果となってしまう。このように、 CSPの電極の狭ピッチ化により、従来サイズの電子部品と狭ピッチの電子部品を同一の回路基板に一括で実装することができないという問題がある。

[0015] そこで、このような問題を解決する手段として、ノーフローアンダーフィル実装方法が提案されている（例えば、特許文献 2参照。 )₀ノーフローアンダーフィル実装方法は、フラックス成分を含んでいて半田付け時のフラックス作用を有するとともに、硬化することにより上記アンダーフィルと同様の接合信頼性向上の作用を発揮する榭脂を用いる実装方法である。

[0016] このノーフローアンダーフィル実装方法の各工程について、図 11A—図 11Eを参照して説明する。図 11Aにおいて、回路基板 21は、チップ部品 25の電極 25aや CS P26の電極 26aが接合される電極ランド 22を形成したものが供給される。

[0017] 次に、半田ペースト印刷工程として、所望のパターン開口部が形成された 0. 10m m以上の均一厚の金属製マスクを用いて、半田ペースト 28を印刷、塗布する。ここで、狭ピッチ CSP26が実装される電極ランド 22に対応した部分にはマスクの開口部を形成せずに、図 11Bに示すように、狭ピッチの CSP26が実装される電極ランド 22には半田ペースト 28の印刷を行わないようにする。これにより、従来の 0. 10mm以上のマスク厚における狭ピッチの CSP部分での印刷欠け等の印刷不良を回避する。

[0018] 次に、ノーフローアンダーフィル塗布工程として、図 11Cに示すように、狭ピッチ CS P26用の電極ランド 22上に塗布装置（図示せず)等により必要量の未硬化榭脂材料 33を予め塗布する。

[0019] 次に、電子部品搭載工程として、電子部品装着用の吸着ノズル（図示せず）により電子部品 25、 26を順次吸着して位置決めした後、図 11Dに示すように、電子部品 2 5、 26を回路基板 21上に搭載する。この際、チップ部品 25の電極 25aや、狭ピッチ CSP26の電極 26aは、電極ランド 22に印刷された半田ペースト 28上、及び電極ランド 22に塗布された未硬化榭脂材料 33上にそれぞれ載せられ、これらの粘着力により電子部品 25、 26が保持されて次の工程に進む。

[0020] 最後に、リフロー工程として、熱風や赤外線ヒーター等の熱源（図示せず）によりカロ熱して、図 11Eに示すように、回路基板 21上に電子部品 25、 26を半田付けする。この際、チップ部品 25の電極 25aと電極ランド 22は、半田ペースト 28が溶融して半田 29にて半田付けされ、狭ピッチ CSP26の電極 26aと電極ランド 22は、半田ボールにて形成された電極 26a自体が溶融した半田 30にて半田付けされる。また、このリフロ一工程にお!ヽて未硬化榭脂材料 33も合わせて硬化し、硬化した補強榭脂 34にて狭ピッチ CSP26と回路基板 21が接着固定され、狭ピッチ CSP26の電極 26aと電極ランド 22の接合部が補強される。

特許文献 1：特開 2001— 239395号公報

特許文献 2：特許第 2589239号公報

[0021] しかしながら、図 9A—図 9Fに示した、熱硬化性のフラックス榭脂シート 24を用いて接合部の補強を行う電子部品実装方法では、回路基板 21の電極ランド上に予め半田 23を形成する必要性があり、生産性が悪くなるという問題がある。また、フラックス榭脂シート 24上に電子部品 25を搭載した後、リフロー炉に通す間に電子部品 25の保持力不足によって電子部品 25が欠落する恐れがあるという問題があった。

[0022] また、図 10A—図 10Fに示した、キヤビラリーフロー工法においては、既に述べたような問題があり、その解消を図った図 11A—図 11Eに示したノーフローアンダーフィル実装方法では、以下のような問題を有している。

[0023] まず、狭ピッチ CSP26が実装される電極ランド 22に半田ペーストの印刷を行わないが、通常、 CSP26の電極 26a (ボール）は高さばらつきを有しており、図 11Dに示すように、電極高さの低い電極 Xの場合、狭ピッチ CSP26を装着した後、電極 Xに比ベて電極高さの高!、電極 26aは電極ランド 22と接触する力電極 Xは電極ランド 22 に届かず接触しない。このような状態でリフローを行うと、この電極高さばらつきを吸収することができずに、図 11Eに Yで示すように、電極 26aと電極ランド 22が接合されず、未接合等の実装不良が発生するという問題がある。

[0024] また、ノーフローアンダーフィル実装方法では、 CSP26の電極 26aと回路基板 21 の電極ランド 22とを半田ボールにて形成された電極 26a自体を溶融して半田付けする力電極 26aの半田量は非常に微量であり、半田付け後の接合強度は極めて低く、補強榭脂 34にて補強を行っても接合信頼性が確保できな、と、う問題がある。

[0025] さらに、 CSP26の電極 26aはリフロー工程の加熱により溶融する半田ボールで形成する必要があり、リフロー工程の加熱により溶融しない銅ボール、真鍮ボール、高温半田ボールなどにて電極 26aが形成された CSP26は実装することができないという問題がある。

[0026] 本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電子部品と回路基板とを半田接合すると同時に補強榭脂にて半田接合部を補強することができて接合信頼性の高い実装が行え、かつ従来の表面実装工程をそのまま適用でき、さらに電子部品の微小'狭ピッチ化に対しても生産性、実装品質を低下させることなく対応できる電子部品実装方法と、それに用いる回路基板と、電子部品を実装した回路基板ユニットを提供することを目的とする。

発明の開示

[0027] 本発明の電子部品実装方法は、回路基板と電子部品の接合部を榭脂にて補強する電子部品実装方法であって、回路基板上に未硬化の補強榭脂を配置する工程と、電子部品の電極を接合する回路基板の接合箇所の上部に半田ペーストを配置する工程と、回路基板上に電子部品を搭載する工程と、補強樹脂と半田ペーストが配置され、電子部品が搭載された回路基板を加熱した後冷却するものである。

[0028] この構成によると、従来の表面実装工程を基本的にそのまま適用し、簡単な工程を追加するだけで、電子部品と回路基板を半田接合すると同時に補強榭脂にて電子部品の半田接合部を補強することができるので、生産性を低下させることなく回路基板との接合部の信頼性を向上することができ、特に電子部品の電極の微小'狭ピッチ化に対応して微量の半田で接合しなければならな、電子部品の実装に効果的である。

[0029] また、回路基板上にシート状の榭脂を配置する工程と、シート状の榭脂上に半田べ一ストを供給する工程と、電子部品を搭載する工程と、半田ペーストをリフロー加熱した後冷却することで、電子部品と回路基板の半田接合とシート状の榭脂を硬化させる工程をこの順で行うのが好適である。

[0030] この方法によると、電子部品の搭載時に搭載箇所に半田ペーストが供給されていることにより、半田ペーストのタツキング力によって電子部品が回路基板上に確実に保持されて脱落の恐れがない。また、半田ペーストのリフロー加熱の際に、シート状の榭脂が軟ィ匕することによって溶融した半田が榭脂シートを貫通し、電子部品の電極と回路基板を接合し、その後、硬化したシート状の樹脂が接合部の補強及び電子回路基板と電子部品の接着を行い、回路基板上の電子部品の接合部が補強され、接合部の信頼性向上が図られる。また、電子部品実装工程としても、半田ペースト供給前の電子回路基板にシート状の榭脂を貼り付ける工程のみが増加するだけで、従来の表面実装工程をそのまま適用して電子部品を実装できるとともに、電子部品の接合部を一括して補強することができる。

[0031] また、シート状の樹脂に、一定間隔で穴を形成すると、リフロー加熱時に溶融した半田が穴を介して軟ィ匕したシート状の榭脂を貫通流動するため、電子部品の電極と回路基板を容易に接合できる。

[0032] また、シート状の樹脂に、回路基板の電極接合箇所に合わせて凹部を形成すると、その凹部でのシート状の樹脂の厚さが薄くなつて溶融した半田が容易に貫通流動して電子部品の電極と回路基板を確実に接合でき、かつ凹部内に半田ペーストが充填されることにより、半田ペーストの供給に用いるマスクの厚さが薄くても供給する半田ペーストの量を多くでき、微細なパターンの場合でも必要量の半田ペーストを供給できる。

[0033] また、シート状の樹脂に、回路基板の電極接合箇所に合わせて穴を形成すると、リフロー加熱時に溶融した半田にて穴を介して電子部品の電極と回路基板の電極接合箇所の半田接合が行われるため、より一層容易に電子部品の電極と回路基板を接合できる。

[0034] また、電子部品の電極を接合する回路基板の接合箇所に半田ペーストを印刷する工程と、印刷された半田ペーストの印刷形状を保持するように半田ペーストの流動性を抑制する工程と、半田ペーストを含む回路基板上に熱硬化可能な補強榭脂を塗布する工程と、回路基板上に電子部品を搭載する工程と、電子部品と回路基板の半田接合と補強榭脂を硬化させる工程をこの順で行う方法も好適である。

[0035] この構成によると、印刷した半田ペーストの流動性を抑制し、その半田ペーストを含む回路基板上に補強榭脂を塗布するので、補強樹脂の塗布時に半田ペーストの印刷形状が崩れず、その後電子部品を装着した後、加熱して接合を行うとともに補強榭脂を硬化させるので、実装工程が単純で生産性良く実装することができ、かつ電子部品の微小'狭ピッチ化により印刷マスクの厚さを薄くせざる得なくなって接合材料の量が少なくなつても、補強榭脂にて回路基板と電子部品が接着され、また上記のように半田ペーストの印刷形状が崩れず、また半田ペーストの厚みによって電極高さにばらつきを吸収することができるため、実装品質を低下させることなぐ接合信頼性の高い実装が行うことができる。

[0036] 上記半田ペーストの流動性の抑制工程においては、補強樹脂の塗布時には半田ペーストの印刷形状を保持するが、電子部品を装着する際の装着荷重によって変形するようにその流動性を制御するのが好適である。また、半田ペーストの流動性の抑制工程は、熱風、ヒーター、マイクロ波、光による乾燥、若しくは真空乾燥によって半田ペーストを乾燥して接合材料中の溶剤などを揮発させるのが好適である。また、補強榭脂は、フラックス作用を有する榭脂を用いるのが好適である。

[0037] また、本発明の回路基板は、電子部品接合面に、半田ペーストのリフロー加熱によつて軟ィ匕し、その上の溶融半田を回路基板に流下させるシート状の樹脂が配置されているものである。また、好適には、シート状の榭脂に、一定間隔で穴が形成され、又は電極接合箇所に合わせて凹部が形成され、又は電極接合箇所に合わせて穴が形成される。

[0038] この回路基板を用いることで、上記電子部品実装方法を従来の表面実装工程をそのまま適用して実施することができ、その効果を奏することができる。

[0039] また、本発明の回路基板ユニットは、電子部品と、電子部品の電極を接合する電極ランドを有する回路基板と、電子部品の電極と回路基板の電極ランドを接合する半田接合部と、半田接合部を補強するように回路基板上に配置された補強樹脂とを備えた回路基板ユニットであって、補強樹脂が、回路基板の全面、若しくは少なくとも複数の電子部品が配置された所定領域の全面にわたって、実質的に同じ厚さで連続して配置されて硬化された単一の榭脂材料力も成るものである。

[0040] この回路基板ユニットの構成によれば、電子部品と回路基板の接合信頼性の高い回路基板ユニットを上述の電子部品実装方法により生産性良く得ることができ、また回路基板上の電子部品の実装密度が高ぐ複数の電子部品間の間隔が微小な場合でも、それらの電子部品の配置領域の全面に補強樹脂が配置されて一括して硬化されているので、それらの電子部品と回路基板の接合部を生産性良く確実に補強することができる。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1]図 1A—図 1Eは、本発明の第 1の実施形態における電子部品実装方法の工程図である。

[図 2]図 2は、同実施形態の電子部品実装方法で製造された回路基板ユニットの斜視図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 3の実施形態における榭脂シートの斜視図である。

[図 4]図 4A—図 4Fは、本発明の第 4の実施形態における電子部品実装方法の工程図である。

[図 5]図 5は、本発明の第 5の実施形態における榭脂シートの斜視図である。

[図 6]図 6A—図 6Eは、同実施形態における電子部品実装方法の工程図である。

[図 7]図 7A、図 7Bは、本発明の第 1一第 5の実施形態に適用できる回路基板の断面図である。

[図 8]図 8A—図 8Fは、本発明の第 6の実施形態における電子部品実装方法の工程図である。

[図 9]図 9A—図 9Fは、従来例の電子部品実装方法の工程図である。

[図 10]図 10A—図 10Fは、他の従来例のアンダーフィル実装方法の工程図である。

[図 11]図 11 A—図 11Eは、さらに別の従来例のノーフローアンダーフィル実装方法の工程図である。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 以下、本発明の電子部品実装方法の各実施形態について、図 1A—図 8Fを参照して説明する。

[0043] (第 1の実施形態）

図 1A—図 1Eは、本発明の第 1の実施形態における電子部品実装方法の工程図である。本実施形態は、回路基板 1に、 1. Omm X O. 5mmの大きさのチップ部品 6 ( 単に電子部品 6と記す場合がある）と、電極の配置ピッチが 0. 4mmの WL— CSP ( Wafer-level CSP) 5 (単に電子部品 5と記す場合がある）を実装する方法である。図 1 Aにおいて、回路基板 1は、例えばガラスエポキシ榭脂製で、金メッキを施された接合用の電極ランド 2を有している。次の工程で、図 1Bに示すように、回路基板 1上に未硬化の榭脂シート 3を配設する。榭脂シート 3には、厚さ 30 /z mの熱硬化性の榭脂シートが使用され、回路基板 1の全体の大きさと同等に切り出し、回路基板 1上に貼り付けて配設する。なお、榭脂シート 3の大きさは、回路基板 1と電子部品 5、 6の接合部を補強すべき領域に合わせて切り出しても良ぐその厚さは回路基板 1及び電子部品 5、 6のサイズにより適宜選定され、通常数 10 /z m—数 100 /z mのものが用いられる。

[0044] また、榭脂シート 3の回路基板 1との貼り付け面の粘着力は 2. 0 (NZmm³)とした。

ただし、粘着力は表面実装工程中に、回路基板 1から剥離しない程度の粘着力に選定すれば良い。また、榭脂シート 3の半田印刷面及び部品実装面の粘着力は、 0. 0 5 (NZmm³)とした。特に、半田ペースト供給方法として、印刷工法が用いられる場合、印刷に使用されるメタルマスクの基板面に榭脂シート 3が貼り付かない程度の粘着力に調整されることが望ま、。

[0045] 次の工程で、図 1Cに示すように、回路基板 1の電極ランド 2の上部の榭脂シート 3 上に、厚さ 80 mのメタルマスクを用いて半田ペースト 4を供給する。その後、図 1D に示すように、チップ部品 6及び WL-CSP5を搭載する。

[0046] 次の工程で、回路基板 1をリフロー炉などによる加熱方式によって加熱し、図 1Eに示すように、半田接合及び接合部の補強を行うことで、回路基板 1に電子部品 5、 6が実装された回路基板ユニット 9が完成する。リフロー炉では、約常温一 130°Cの昇温ゾーン、 140— 180°Cの半田ペーストのフラックスが活性化するプリヒートゾーン、約 1 80— 250°Cの半田が溶融し回路基板 1と電子部品 5、 6とが半田接合される本加熱ゾーン、 240°C—常温までの冷却ゾーン力も成る、約 400秒程度の温度管理プロセスにて処理が行われる。

[0047] リフロー工程の数秒一 350秒程度の加熱ゾーンにおいて、榭脂シート 3は軟ィ匕し、溶融した半田が軟ィ匕した榭脂シート 3を貫通することによって、回路基板 1と電子部品 5、 6とが半田 7にて接合される。その後、冷却ゾーンにおいて、榭脂シート 3の流動性が失われて硬化し、硬化した補強榭脂 8が接合部を覆い、さらに電子部品 5、 6 と回路基板 1を接着することにより、回路基板 1と電子部品 5、 6との接合部が補強され、その接合強度が向上する。

[0048] 図 2に、以上の電子部品実装方法で製造された回路基板ユニット 9の具体例を示している。この回路基板ユニット 9では、回路基板 1上に複数の電子部品 5、 6が搭載され、電子部品 5、 6の電極と回路基板 1の電極ランド 2が半田 7にて接合され、その半田接合部が回路基板 1上に配置された榭脂シート 3が硬化して形成された補強榭脂 8にて補強されており、その補強榭脂 8は、回路基板 1の全面にわたって実質的に同じ厚さで連続して配置されている。これによつて、回路基板 1上の電子部品 5、 6の実装密度が高ぐ複数の電子部品 5、 6間の間隔が微小な場合でも、それらの電子部品 5、 6の配置領域の全面に補強榭脂 8が配置されて一括して硬化されているので、電子部品 5、 6と回路基板 1の接合部が生産性良く確実に補強される。

[0049] なお、以上の説明では電子部品として、チップ部品 6と WL— CSP5を使用した例を示したが、コネクタ部品などの、半田付けで接合される如何なる電子部品を使用しても良い。

[0050] (第 2の実施形態）

次に、本発明の第 2の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と同じ構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

[0051] 上記第 1の実施形態においては、榭脂シート 3として熱硬化性榭脂シートを用いた力本実施形態では、榭脂シート 3として、熱可塑性榭脂シートを用いている。このように熱可塑性榭脂シートを用いた場合でも、同様の接合部補強効果を得ることができる。

[0052] (第 3の実施形態）

次に、本発明の第 3の実施形態について、図 3を参照して説明する。本実施形態では、榭脂シート 3のほぼ全面にわたって、例えば穴径 50 mの細孔 10を、ピッチ 50 mの一定間隔でマトリックス状に施している。細孔 10の穴径は、半田ペースト 4の半田粒子にほぼ対応する数; z m力電極ランド 2の大きさに対応する径までの範囲で、適宜に選択できる。

[0053] 本実施形態においても、第 1の実施形態と同様の工程にて、電子部品 5、 6の半田接合を行い、接合部を一括補強することができる。また、榭脂シート 3に一定間隔で細孔 10を形成していることによって、リフロー工程の数秒一 350秒程度の加熱ゾーンにおいて、榭脂シート 3が軟化する際、細孔 10を介して溶融半田が軟ィ匕した榭脂シート 3を貫通流動するため、電子部品 5、 6と回路基板 1の間の隙間を封止するように、榭脂シート 3の厚さ、すなわち補強榭脂 8の厚さを厚くしても、電子部品 5、 6の電極と回路基板 1の電極ランド 2が容易かつ確実に接合される。

[0054] (第 4の実施形態）

次に、本発明の第 4の実施形態について、図 4A—図 4Fを参照して説明する。本実施形態と第 1の実施形態の相違点は、回路基板 1上に配置した榭脂シート 3に対して、図 4Cに示すように、回路基板 1の電極ランド 2に合わせて凹部 11を形成するェ程を付加したことである。

[0055] 実装工程を順次説明すると、図 4A、図 4Bは、図 1A、図 IBと同じであり、図 4Cの工程で、回路基板 1上に配置した榭脂シート 3に、回路基板 1の電極ランド 2に合わせて凹部 11を形成する。この凹部 11は、半田ペースト 4を印刷するメタルマスクの開口部に対応するように下面に突部を形成した治具 (図示せず)を榭脂シート 3の上面に押し当てることによって形成することができる。次に、図 4Dの半田ペースト 4の印刷工程で、榭脂シート 3上にメタルマスクを用いて半田ペースト 4を供給する。この半田ペースト 4の印刷工程では、半田ペースト 4カ^タルマスクの開口部だけでなぐ開口部を通して凹部 11内にも充填される。その後の図 4E,図 4Fの工程は、再び図 1D、図 IEと同じである。

[0056] 本実施形態によれば、回路基板 1の電極ランド 2に合わせて凹部 11を形成することで、その凹部 11での榭脂シート 3の厚さが薄くなつて溶融した半田が容易に貫通流動して電子部品 5、 6の電極と回路基板 1の電極ランド 2を確実に接合でき、かつ凹部 11内に半田ペースト 4が充填されることにより、半田ペースト 4の供給に用いるメタルマスクの厚さが薄くても供給する半田ペースト 4の量を多くでき、微細なパターンの場合でも必要量の半田ペーストを供給できる。

[0057] (第 5の実施形態）

次に、本発明の第 5の実施形態について、図 5、図 6A—図 6Eを参照して説明する。本実施形態では、図 5に示すように、榭脂シート 3に、回路基板 1の電極ランド 2に合わせて穴 12を施して、る。

[0058] 本実施形態においても、第 1の実施形態と同様の工程にて、電子部品 5、 6の半田接合を行い、接合部を一括補強することができる。また、榭脂シート 3に電極ランド 2 に合わせて穴 12を形成していることによって、リフロー加熱時に溶融した半田にて穴 12を介して半田接合が行われるため、電子部品 5、 6の電極と回路基板 1の電極ランド 2が容易かつ確実に接合される。

[0059] 図 6A—図 6Eを参照して詳しく説明する。図 6Aに示すように、回路基板 1は、例えばガラスエポキシ榭脂製で、金メッキを施された電極ランド 2を有している。次に、図 6 Bに示すように、回路基板 1上に榭脂シート 3を配設する。榭脂シート 3には、厚さ 12 0 mの熱硬化性の榭脂シートが使用され、回路基板 1の全体の大きさと同等に切り出し、回路基板 1上に貼り付けて配設される。なお、榭脂シート 3は、その穴 12が回路基板 1の電極ランド 2に位置合わせして貼り付けられる。

[0060] また、榭脂シート 3の回路基板 1との貼り付け面の粘着力は 2. 0(NZmm³)とした。

[0061] 次に、図 6Cに示すように、回路基板 1の接合電極ランド 2上部の榭脂シート 3上に、厚さ 80 mのメタルマスクを用いて半田ペースト 4を供給する。その後、図 6Dに示すように、チップ部品 6及び WL - CSP5を搭載する。

[0062] 次いで、図 6Eに示すように、回路基板 1をリフロー炉などによる加熱方式によって加熱し、半田接合及び接合部補強を行う。リフロー炉では、約常温一 130°Cの昇温ゾーン、 140— 180°Cの半田ペーストのフラックスが活性化するプリヒートゾーン、約 1 80— 250°Cの半田が溶融し回路基板 1と電子部品 5、 6とが半田接合される本加熱ゾーン、 240°C—常温までの冷却ゾーン力も成る、約 400秒程度の温度管理プロセスにて処理が行われる。 [0063] リフロー工程の数秒一 350秒程度の加熱ゾーンにぉヽて榭脂シート 3は軟ィ匕する。また、半田ペースト 4が溶融し、回路基板 1と電子部品 5、 6とが穴 12を介して半田 7 にて接合される。その後、冷却ゾーンにおいて、榭脂シート 3の流動性が失われて硬化し、硬化した補強榭脂 8が接合部を覆い、さらに電子部品 5、 6と回路基板 1を接着することにより、回路基板 1と電子部品 5、 6との接合部が補強され、接合強度が向上する。

[0064] (第 6の実施形態）

次に、本発明の第 6の実施形態について、図 7A、図 7Bを参照して説明する。本実施形態では、回路基板 1上に榭脂シート 3が予め貼り付けて配設されている。このように、予め榭脂シート 3が貼り付けられた回路基板 1を作成することにより、上記第 1一第 5の実施形態の電子部品の接合方法を、従来の表面実装工程のみを行うことによつて実施して半田接合部を補強することができる。なお、図 7Bの回路基板 1は、第 4 の実施形態に対応して榭脂シート 3に凹部 11が形成されている例を図示している。

[0065] (第 7の実施形態）

次に、本発明の第 7の実施形態を、その電子部品実装方法の工程図である図 8A 一図 8Fを参照して説明する。

[0066] 図 8Aにおいて、 1は回路基板、 2は電子部品 5、 6の電極が接合される電極ランドであり、この回路基板 1が次の半田ペースト 4の印刷工程に送り込まれる。半田ぺースト 4の印刷工程では、回路基板 1を所望のパターン開口部が形成された金属製のマスク（図示せず)を位置決めして重ね合わせ、印刷用のスキージ（図示せず)をマスク上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、半田べ一スト 4をマスクの開口部に充填させ、回路基板 1をマスク力も版離れさせることにより、図 8Bに示すように、マスクを介して回路基板 1の電極ランド 2上に半田ペースト 4を付与する。

[0067] ここで、マスク厚は、従来の 0. 10mm以上（通常 0. 10-0. 15mm)よりも薄くして、 0. 06-0. 08mmの厚みとした。このように CSP5が実装される電極ランド 2に印刷可能な厚みの均一厚マスクを用いることで、従来サイズのチップ部品 6を含めたすべての電子部品 5、 6が実装される電極ランド 2に対して半田ペースト 4の印刷を安定して行うことができる。

[0068] なお、本実施形態においては、マスク厚を 0. 06-0. 08mmとしたが、これに限定されるものではなぐ狭ピッチの電子部品が実装される電極ランドに印刷可能な厚みであれば良い。

[0069] 次に、半田ペースト乾燥工程に移行し、電極ランド 2上にクリーム半田ペースト 4が印刷された回路基板 1をホットプレート（図示せず)上で加熱し、半田ペースト 4中の溶剤等を揮発させて乾燥することで、図 8Cに示すように、流動性を抑制した半田べ一スト 14の状態にする。乾燥は、 120— 180°Cの温度で 20— 120秒間行う。流動性を抑制した半田ペースト 14は、後工程の未硬化榭脂材料塗布工程及び電子部品搭載工程において、未硬化榭脂材料を塗布する際の未硬化榭脂材料の流動に対しては半田ペースト 4の印刷形状を保持するが、電子部品 5、 6を搭載する際の搭載荷重に対しては変形するようにその流動性が制御される。

[0070] なお、本実施形態では回路基板 1の全体を加熱して回路基板 1上のほぼ全ての領域の半田ペースト 4を乾燥したが、これに限定されるものではなぐ回路基板 1上に搭載される電子部品の内、 1又は複数の特定の電子部品に対応した領域の半田ぺースト 4を選択的に乾燥しても良、。

[0071] また、乾燥する手段として本実施形態ではホットプレートを用いたが、これに限定されるものではなぐ熱風、ヒーター、マイクロ波、光等による乾燥や、真空乾燥等を用 V、て半田ペースト 4を乾燥しても良、。

[0072] 次に、未硬化榭脂材料塗布工程では、図 8Dに示すように、流動性を抑制した半田ペースト 14を含む回路基板 1の全面に塗布装置（図示せず)等により必要量の熱硬化可能な未硬化榭脂材料 15を塗布する。未硬化榭脂材料 15は、通常良く使用されているエポキシ系榭脂が好適に用いられる。流動性を抑制した半田ペースト 14は、未硬化榭脂材料 15を塗布する際の未硬化榭脂材料 15の流動によっても印刷形状が崩れることがな、ので、印刷形状を保持することができる。

[0073] なお、本実施形態においては、回路基板 1上のほぼ全ての領域に熱硬化可能な未硬化榭脂材料 15を塗布したが、これに限定されるものではなぐ乾燥工程と同様に、回路基板 1上に装着される電子部品の内、 1又は複数の特定の電子部品に対応した領域に選択的に塗布しても良ぐその際前工程で選択的に乾燥した領域に合致した領域に塗布するのが好適である。

[0074] また、本実施形態では塗布装置を用いて塗布した力これに限定されるものではなぐ印刷装置やインクジェット装置等を用いても良ぐ回路基板 1上に必要量の熱硬化可能な未硬化榭脂材料 15を均一に供給できれば良い。

[0075] 次に、電子部品搭載工程では、電子部品搭載用の吸着ノズル（図示せず）によりチップ部品 6、 CSP5を順次吸着して位置決めした後、図 8Eに示すように、チップ部品 6、 CSP5を回路基板 1上に搭載する。この際、流動性を抑制した半田ペースト 14は上述のようにこれらチップ部品 6、 CSP5を搭載する際の荷重に対しては変形するようにその流動性が制御されており、搭載後のチップ部品 6の電極 6a及び CSP5の電極 5aは、流動性を抑制した半田ペースト 14に突き刺さるような状態になり、流動性を抑制した半田ペースト 14を介して電極ランド 2に安定してつながっているので、 CSP5 の電極 5aが電極高さのばらつきを有し、高さの低い電極 Xを有していても、その高さばらつきを吸収して未接合等の実装不良の発生を防止することができる。

[0076] さらに、チップ部品 6、 CSP5を搭載する際の搭載荷重による流動性を抑制した半田ペースト 14の変形と、熱硬化可能な未硬化榭脂材料 15の粘着力により、搭載されたチップ部品 6、 CSP5を保持することで、電極ランド 2に印刷可能な厚みの薄いマスクを用いることでチップ部品 6用の半田ペースト 14の量が少なくなつてもチップ部品 6 、 CSP5の保持力が低下することがなぐ確実に保持されて次の工程に進むため、欠品等の実装不良を防止することができる。

[0077] なお、本実施形態では特に搭載荷重の制御は行わな力つたが、搭載荷重を制御して、任意の荷重で装着できるようにしても良ぐそうすることで流動性を制御した半田ペースト 14の変形量をコントロールし、チップ部品 6及び CSP5の保持力の調整や、搭載後の半田拡がり量の調整等を行って、欠品やショート等の実装不良を確実に防止することができる。

[0078] 最後のリフロー工程では、熱風や赤外線ヒーター等の熱源（図示せず）により加熱して半田ペースト 14を溶融し、図 8Fに示すように、溶融して凝固した半田にて回路基板 1上にチップ部品 6及び CSP5を半田付けし、半田 7による接合部を形成する。リフロー条件は、鉛フリー半田の標準的なプロファイルである、 140— 180°Cの温度で 90— 120秒間プリヒートを行い、ピーク温度を 240— 250°Cにし、半田溶融温度の 2 20°Cを 30秒以上確保するようにする。

[0079] この際、チップ部品 6の電極 6aと電極ランド 2は、半田ペースト 14が溶融して半田付けされ、 CSP5の電極 5aと電極ランド 2は、半田ペースト 14及び半田ボールにて形成された電極 5a自体が溶融して半田付けされる。また、合わせて未硬化榭脂材料 1 5も硬化され、加熱硬化した補強榭脂 8により回路基板 1とチップ部品 6及び CSP5が接着されて半田 7による接合部の補強が行われる。力べして、 CSP5は、その電極 5a の半田量に半田ペースト 14の半田量をカ卩えた半田量にて半田付けを行うので、半田付け後の接合強度が向上し、かつ加熱硬化した補強榭脂 8による半田 7による接合部の補強で、高、接合信頼性を確保することができる。

[0080] また、加熱硬化した補強榭脂 8により回路基板 1とチップ部品 6が接着されてその半田 7の接合部の補強が行われているので、 CSP5が実装される電極ランド 2に印刷可能な厚みの薄いマスクを用いることでチップ部品 6用のクリーム半田量が少なくなつても、高い接合信頼性を確保することができる。

[0081] なお、本実施形態においては、回路基板 1上のほぼすベての領域において加熱硬化した補強榭脂 8により回路基板 1と電子部品 5、 6が接着されているが、これに限定されるものではなぐ前工程の塗布工程と合致した領域にぉ、て選択的に加熱硬化した補強榭脂により回路基板 1と電子部品 5、 6を接着しても良い。

[0082] また、上記実施形態では CSP5の電極 5aが半田ボールにて形成された例を示した 1S リフロー工程の加熱により溶融する半田ペースト 14にて半田付けを行うので、これに限定されるものではなぐリフロー工程の加熱により溶融しない銅ボールや真鍮ボール、高温半田ボール等で電極 5aが形成された電子部品であっても良、。

[0083] また、半田ペースト 14のフラックスにより半田付けの際の電極や電極ランドの酸ィ匕物等の除去を行う例を示したが、これに限定されるものではなぐさらにフラックス作用を向上させるために熱硬化可能な補強樹脂がフラックス作用を有しても良い。産業上の利用可能性

[0084] 本発明は、電子部品と回路基板を半田接合すると同時に、シート状の樹脂にて電子部品の半田接合部を補強することにより、生産性を低下させることなぐ回路基板との接合部の信頼性を向上することができ、特に電子部品の電極の微小'狭ピッチ化に対応して微量の半田で接合される電子部品の実装などに有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 1.回路基板 (1)と電子部品（5, 6)の接合部を榭脂 (8)にて補強する電子部品実装方法であって、回路基板（1)上に未硬化の補強榭脂（3, 15)を配置する工程と、電子部品（5, 6)の電極 (5a, 6a)を接合する回路基板（1)の接合箇所 (2)の上部に半田ペースト (4)を配置する工程と、回路基板（1)上に電子部品（5, 6)を搭載する工程と、補強榭脂 (3, 15)と半田ペースト (4)が配置され、電子部品（5, 6)が搭載された回路基板（1)を加熱した後冷却することを特徴とする電子部品実装方法。

[2] 2.回路基板（1)上にシート状の榭脂（3)を配置する工程と、シート状の榭脂（3)上に半田ペースト (4)を供給する工程と、電子部品（5, 6)を搭載する工程と、半田べ一スト (4)をリフロー加熱した後冷却することで、電子部品（5, 6)と回路基板（1)の半田 (7)接合とシート状の榭脂（3)を硬化させる工程をこの順で行う請求の範囲第 1項に記載の電子部品実装方法。

[3] 3.シート状の榭脂 (3)に、一定間隔で穴（10)を形成する請求の範囲第 2項に記載の電子部品実装方法。

[4] 4.シート状の榭脂（3)に、回路基板（1)の電極接合箇所 (2)に合わせて凹部（11) を形成する請求の範囲第 2項に記載の電子部品実装方法。

[5] 5.シート状の榭脂（3)に、回路基板（1)の電極接合箇所 (2)に合わせて穴（12)を形成する請求の範囲第 2項に記載の電子部品実装方法。

[6] 6.電子部品（5, 6)の電極 (5a, 6a)を接合する回路基板（1)の接合箇所 (2)に半田ペースト (4)を印刷する工程と、印刷された半田ペースト (4)の印刷形状を保持するように半田ペースト (4)の流動性を抑制する工程と、半田ペースト (4)を含む回路基板（1)上に熱硬化可能な補強榭脂（15)を塗布する工程と、回路基板（1)上に電子部品（5, 6)を搭載する工程と、電子部品（5, 6)と回路基板（1)の半田（7)接合と補強榭脂（15)を硬化させる工程をこの順で行う請求の範囲第 1項に記載の電子部品実装方法。

[7] 7.半田ペースト (4)の流動性の抑制工程において、補強榭脂（15)の塗布時には半田ペースト (4)の印刷形状を保持するが、電子部品（5, 6)を搭載する際の搭載荷重によって変形するようにその流動性を制御する請求の範囲第 6項に記載の電子部品実装方法。

[8] 8.半田ペースト (4)の流動性の抑制工程において、半田ペースト (4)を乾燥して半田ペースト (4)中の溶剤などを揮発させる請求項 7に記載の電子部品実装方法。

[9] 9.回路基板（1)上のほぼ全ての領域の半田ペースト (4)、若しくは特定の領域の半田ペースト (4)を選択的に乾燥する請求項 8に記載の電子部品実装方法。

[10] 10.乾燥は、熱風、ヒーター、マイクロ波、光による乾燥、若しくは真空乾燥によって行う請求項 8に記載の電子部品実装方法。

[11] 11.補強榭脂（15)を、回路基板（1)上のほぼ全ての領域、若しくは特定の領域に選択的に塗布する請求項 6に記載の電子部品実装方法。

[12] 12.フラックス作用を有する補強榭脂（15)を用いる請求項 6に記載の電子部品実装方法。

[13] 13.電子部品（5, 6)と回路基板 (1)を接着する作用を有する補強榭脂（15)を用いることを特徴とする請求項 6に記載の電子部品実装方法。

[14] 14.搭載した電子部品（5, 6)は、搭載荷重による半田ペースト (4)の変形と補強榭脂 (15)の粘着力により保持する請求項 6に記載の電子部品実装方法。

[15] 15.電子部品（5, 6)接合面に、半田ペースト (4)のリフロー加熱によって軟ィ匕し、その上の溶融半田を回路基板（1)に流下させるシート状の榭脂（3)が配置されている回路基板。

[16] 16.シート状の榭脂（3)に、一定間隔で穴（10)が形成されている請求の範囲第 15 項に記載の回路基板。

[17] 17.シート状の榭脂（3)に、電極接合箇所 (2)に合わせて凹部（11)が形成されている請求の範囲第 15項に記載の回路基板。

[18] 18.シート状の榭脂（3)に、電極接合箇所 (2)に合わせて穴（12)が形成されている請求の範囲第 15項に記載の回路基板。

[19] 19.電子部品（5, 6)と、電子部品（5, 6)の電極（5a, 6a)を接合する電極ランド（2 )を有する回路基板（1)と、電子部品（5, 6)の電極 (5a, 6a)と回路基板（1)の電極ランド (2)を接合する半田（7)接合部と、半田（7)接合部を補強するように回路基板（ 1)上に配置された補強榭脂 (8)とを備えた回路基板ユニット (9)であって、補強榭脂 (8)が、回路基板（1)の全面、若しくは少なくとも複数の電子部品（5, 6)が配置された所定領域の全面にわたって、実質的に同じ厚さで連続して配置されて硬化された単一の榭脂材料力成る回路基板ユニット。