実装体の製造方法および実装装置
【課題】接続信頼性の高い実装体を製造する。
【解決手段】基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品をこの順で積層させる積層段階と、基板に対して電子部品を押圧することにより、絶縁性接着層を貫通させて電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧段階と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階とを備える。
【解決手段】基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品をこの順で積層させる積層段階と、基板に対して電子部品を押圧することにより、絶縁性接着層を貫通させて電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧段階と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装体の製造方法および実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板の小型化、高集積化に伴い、バンプを有する電子部品を基板に実装することが行われている。電子部品は、半田または熱硬化性樹脂により基板に固着される（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
特許文献１ 特開平９−２６０４２１号公報
特許文献２ 特許第２８２３０１２号明細書
特許文献３ 特許第３９２１４５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半田により電子部品を基板に実装する場合には、溶融した半田が電子部品と基板との間に広がり、電子部品の電極同士を電気的に接続してしまう場合がある。一方、熱硬化性樹脂により電子部品を基板に実装する場合には、半田により電子部品を基板に実装する場合と比較して、電子部品の電極と基板の電極との間の固着力が弱い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品をこの順で積層させる積層段階と、基板に対して電子部品を押圧することにより、電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧段階と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階とを備える実装体の製造方法が提供される。
【０００５】
上記の製造方法において、押圧段階は、ヘッドに保持されている弾性体で、電子部品を基板に対して押圧する段階を有してよい。上記の製造方法において、押圧段階は、弾性体で、複数の電子部品を基板に対して同時に押圧する段階を有してよい。上記の製造方法において、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方に、半田をプリコートする段階をさらに備えてよい。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品がこの順で積層された後、基板に対して電子部品を押圧することにより、絶縁性接着層を貫通させて電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧部と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させた後、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成させる加熱制御部とを備える実装装置が提供される。
【０００７】
上記の実装装置において、押圧部は、弾性体を有し、弾性体で電子部品を基板に対して押圧してよい。上記の実装装置において、押圧部は、弾性体で複数の電子部品を基板に対して同時に押圧してよい。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実装体１００の断面図の一例を概略的に示す。
【図２】実装体１００の製造方法のフローチャートの一例を示す。
【図３】基板１１０、接着フィルム３２０、電子部品１４０および電子部品１６０を積層する工程における断面図の一例を概略的に示す。
【図４】接着フィルム３２０を熱硬化させる工程における断面図の一例を概略的に示す。
【図５】実装装置５１０の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、説明の都合上、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれる場合がある。
【００１２】
図１は、実装体１００の断面図の一例を概略的に示す。実装体１００は、基板１１０と、絶縁層１２０と、電子部品１４０と、電子部品１６０とを備えてよい。基板１１０としては、プリント配線板、多層配線基板、フレキシブル基板、ガラス基板などを例示できる。絶縁層１２０は、絶縁性を有する。絶縁層１２０は、基板１１０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを接着してよい。絶縁層１２０は、例えば、熱硬化性樹脂を硬化させて得られる。
【００１３】
電子部品１４０および電子部品１６０は、それぞれ、バンプ１４２およびバンプ１６２を有してよい。バンプ１４２およびバンプ１６２は、それぞれ、基板１１０の電極パッド１１４および電極パッド１１６と電気的に接続される。電子部品１４０および電子部品１６０としては、ＩＣ、ＬＳＩ、抵抗器、他の基板などを例示できる。バンプ１４２およびバンプ１６２は、電子部品の電極の一例であってよい。電極パッド１１４および電極パッド１１６は、基板の電極の一例であってよい。
【００１４】
金属結合層１５４は、バンプ１４２と電極パッド１１４とを結合してよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２と電極パッド１１４とを電気的に接続してよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２および電極パッド１１４より融点の低い金属を含んでよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２および電極パッド１１４より融点の低い金属と、バンプ１４２および電極パッド１１４の少なくとも一方との合金を含んでもよい。
【００１５】
金属結合層１５６は、バンプ１６２と電極パッド１１６とを結合してよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２と電極パッド１１６とを電気的に接続してよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２および電極パッド１１６より融点の低い金属を含んでよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２および電極パッド１１６より融点の低い金属と、バンプ１６２および電極パッド１１６の少なくとも一方との合金を含んでもよい。
【００１６】
図２は、実装体１００の製造方法のフローチャートの一例を示す。本実施形態においては、Ｓ２０２において、基板１１０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを準備する。本実施形態では、基板１１０の電極パッド１１６の表面に半田をプリコートする。また、電子部品１４０のバンプ１４２の表面に半田をプリコートする。
【００１７】
Ｓ２０４において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを位置合わせして、基板１１０の上に、電子部品１４０および電子部品１６０を配置する。基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間には、接着層が配される。接着層は、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを接着する。Ｓ２０４は、積層段階の一例であってよい。
【００１８】
接着層は、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とが電気的に接続されたときに、絶縁性を有することが好ましい。接着層は、熱硬化することで、絶縁層１２０を形成してよい。接着層は、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田が電極パッド１１４との間で金属結合層１５４を形成する温度、または、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田がバンプ１６２との間で金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化することが好ましい。
【００１９】
接着層は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の少なくとも一方を含んでよい。接着層は、膜形成樹脂、液状硬化成分および硬化剤を含んでよい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂を例示できる。材料の入手の容易さおよび接続信頼性の観点からフェノキシ樹脂を含むことが好ましい。
【００２０】
液状硬化成分としては、液状エポキシ樹脂、アクリレートを例示できる。接続信頼性および硬化物の安定性の観点から２以上の官能基を有することが好ましい。硬化剤としては、液状硬化成分が液状エポキシ樹脂の場合は、イミダゾール、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩を例示できる。液状硬化成分がアクリレートの場合には、硬化剤として有機過酸化物を例示できる。
【００２１】
接着層は、各種ゴム成分、柔軟剤、各種フィラー類等の添加剤を含んでよい。接着層は、ペースト状の接着剤であってもよく、シート状の接着フィルムであってもよい。接着層は、ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）であってよい。
【００２２】
接着層の配置方法は特に限定されないが、基板１１０の上に接着層を配置した後、基板１１０の上に電子部品１４０および電子部品１６０を配置してよい。また、電子部品１４０および電子部品１６０のバンプ側の面に接着層を貼り付けた後、基板１１０の上に電子部品１４０および電子部品１６０を配置してもよい。これにより、基板１１０と、接着層と、電子部品１４０および電子部品１６０とがこの順に積層されたワークを準備することができる。
【００２３】
Ｓ２０６において、Ｓ２０４で準備したワークを押圧して、基板１１０に対して、電子部品１４０および電子部品１６０を押圧する。これにより、半田がプリコートされたバンプ１４２が接着層を貫通して、半田がプリコートされたバンプ１４２と、電極パッド１１４とが接触する。また、バンプ１６２が接着層を貫通して、バンプ１６２と、半田がプリコートされた電極パッド１１６とが接触する。Ｓ２０６は、押圧段階の一例であってよい。
【００２４】
Ｓ２０６において、弾性体で、電子部品１４０および電子部品１６０を基板１１０に対して押圧してよい。弾性体としては、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーを例示できる。これにより、電子部品１４０および電子部品１６０の位置ずれを防止できる。また、高さの異なる複数の種類の電子部品を基板に実装する場合であっても、電子部品を弾性体で押圧することで、全ての電子部品を基板に対して押圧することができる。これにより、複数の電子部品を同時に押圧することができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００２５】
Ｓ２０８において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に配された接着層を加熱して、接着層を熱硬化させる。Ｓ２０８は、熱硬化段階の一例であってよい。Ｓ２０８において、接着層は、接着層が熱硬化して、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とが接着される温度に加熱される。Ｓ２０８において、接着層は、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田が電極パッド１１４との間で金属結合層１５４を形成する温度、または、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田がバンプ１６２との間で金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度に維持される。
【００２６】
なお、本実施形態において、Ｓ２０６においてワークを押圧して、Ｓ２０８においてワークを加熱して接着層を熱硬化させる場合について説明した。しかし、押圧段階および熱硬化段階はこれに限定されない。例えば、押圧段階と熱硬化段階とが同一の工程で実施されてもよい。この場合、ワークを押圧しながらワークを加熱してもよく、ワークを加熱しながらワークを押圧してもよい。
【００２７】
Ｓ２１０において、ワークを加熱して、電極パッド１１４とバンプ１４２の間に金属結合層１５４を形成する。また、電極パッド１１６とバンプ１６２との間に金属結合層１５６を形成する。Ｓ２１０は、金属結合段階の一例であってよい。
【００２８】
Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度は、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度とは異なる。Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度は、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度より高くてよい。例えば、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度が１００℃〜１８０℃であり、Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度が２００℃〜２６５℃であってよい。
【００２９】
Ｓ２１０においては、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田を溶融させることで、金属結合層１５４を形成してよい。また、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田と電極パッド１１４とを融合させて合金を形成させることで、金属結合層１５４を形成してもよい。同様に、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田を溶融させることで、金属結合層１５６を形成してよい。また、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田とバンプ１６２とを融合させて合金を形成させることで、金属結合層１５６を形成してもよい。
【００３０】
Ｓ２０６、Ｓ２０８およびＳ２１０の工程は、同一の装置を用いて実施されてもよい。また、Ｓ２０６およびＳ２０８の工程は、同一の装置を用いて実施され、Ｓ２１０の工程は、Ｓ２０６およびＳ２０８を実施する装置とは異なる装置を用いて実施されてもよい。
【００３１】
本実施形態によれば、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。これにより、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との接続信頼性を向上することができる。
【００３２】
本実施形態によれば、接着層を熱硬化させた後で、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する。これにより、基板１１０と電子部品１４０または電子部品１６０との間の空隙に半田が広がることを抑制することができる。その結果、意図しない電極同士が電気的に接続されることを抑制することができる。
【００３３】
本実施形態によれば、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを押圧しなくてよい。これにより、弾性体に用いられる天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーの劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成されたときには、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に絶縁層１２０が形成されている。これにより、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成した後、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間にアンダーフィルを充填する工程が不要になる。
【００３５】
図３は、基板１１０、接着フィルム３２０、電子部品１４０および電子部品１６０を積層する工程における断面図の一例を概略的に示す。図３は、ワーク３００の断面図の一例を概略的に示す。ワーク３００は、基板１１０と、接着フィルム３２０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを有する。基板１１０と、接着フィルム３２０と、電子部品１４０および電子部品１６０とは、この順に積層される。
【００３６】
バンプ１４２は、バンプ１４２の表面にプリコート層３４２を有する。プリコート層３４２は、バンプ１４２および電極パッド１１４よりも融点の低い金属であってよい。プリコート層３４２としては、半田または防錆処理が施された半田を例示できる。プリコート層３４２は、リフローにより形成してよい。
【００３７】
バンプ１４２および電極パッド１１４は、金、銀、銅、ニッケルおよび半田からなる群から選択される少なくとも１つの金属を含んでよい。バンプ１４２または電極パッド１１４が半田を含む場合には、プリコート層３４２はバンプ１４２または電極パッド１１４に含まれる半田よりも融点の低い半田を用いてよい。
【００３８】
電極パッド１１６は、電極パッド１１６の表面にプリコート層３１６を有する。プリコート層３１６は、バンプ１６２および電極パッド１１６よりも融点の低い金属であってよい。プリコート層３１６としては、半田または防錆処理が施された半田を例示できる。プリコート層３４２は、リフローにより形成してよい。
【００３９】
バンプ１６２および電極パッド１１６は、金、銀、銅、ニッケルおよび半田からなる群から選択される少なくとも１つの金属を含んでよい。バンプ１６２または電極パッド１１６が半田を含む場合には、プリコート層３１６はバンプ１６２または電極パッド１１６に含まれる半田よりも融点の低い半田を用いてよい。
【００４０】
接着フィルム３２０は、熱硬化性樹脂を含み、プリコート層３４２およびプリコート層３１６が金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化する。接着フィルム３２０は、絶縁性接着層およびＳ２０４に関連して説明した接着層の一例であってよい。
【００４１】
図４は、接着フィルム３２０を熱硬化させる工程における断面図の一例を概略的に示す。図４に示すとおり、ワーク３００が押圧されることで、バンプ１４２が接着フィルム３２０を貫通して、バンプ１４２の表面に形成されたプリコート層３４２と、電極パッド１１４とが接触する。また、バンプ１６２が接着フィルム３２０を貫通して、バンプ１６２と電極パッド１１６の表面に形成されたプリコート層３１６とが接触する。
【００４２】
これにより、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の表面に酸化膜が形成されている場合であっても、酸化膜を物理的に破壊することができる。その結果、プリコート層３１６およびプリコート層３４２を加熱することで、フラックスがなくても、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。
【００４３】
電子部品１４０および電子部品１６０が基板１１０に対して押圧された状態で、ワーク３００が加熱されることで、接着フィルム３２０が熱硬化して、絶縁層１２０が形成される。これにより、意図しない電極同士が電気的に接続されることを抑制することができる。
【００４４】
図４に示すとおり、プリコート層３４２およびプリコート層３１６は、まだ、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成していない。接着フィルム３２０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６が金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化する。よって、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する前に、接着フィルム３２０を熱硬化することができる。
【００４５】
この後、例えば、ワーク３００を加熱して、プリコート層３４２およびプリコート層３１６を溶融させることで、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。以上により、実装体１００を製造することができる。
【００４６】
図５は、実装装置５１０の一例を概略的に示す。実装装置５１０は、ステージ５２０と、ヘッド５３０と、駆動部５４０と、制御部５５０とを備えてよい。図５は、ステージ５２０とヘッド５３０との間にワーク３００を保持した状態における実装装置５１０の一例を概略的に示す。
【００４７】
ステージ５２０は、ワーク３００を保持する。ステージ５２０はワーク３００を加熱してよい。ステージ５２０は、加熱部５２２を有してよい。加熱部５２２は、制御部５５０の指示に基づいて、ステージ５２０を加熱してよい。
【００４８】
ヘッド５３０は、ステージ５２０との間にワーク３００を挟む。ヘッド５３０は、ヘッド本体５３２と、押圧部材５３４と、保持部材５３６とを有してよい。ヘッド５３０および押圧部材５３４は、押圧部の一例であってよい。ヘッド本体５３２は、押圧部材５３４をステージ５２０に向かって押圧する。ヘッド本体５３２は、鉄、ステンレス鋼などの剛性の大きな金属であってよい。
【００４９】
押圧部材５３４は、ヘッド本体５３２とステージ５２０との間に配される。押圧部材５３４は、ワーク３００をステージ５２０に向かって押圧する。これにより、電子部品１４０が基板１１０に対して押圧され、プリコート層３４２が形成されたバンプ１４２が、接着フィルム３２０を貫通する。電子部品１６０が基板１１０に対して押圧され、バンプ１６２が、接着フィルム３２０を貫通する。その結果、バンプ１４２のプリコート層３４２と電極パッド１１４とが接触する。バンプ１６２と電極パッド１１６のプリコート層３１６とが接触する。
【００５０】
押圧部材５３４は、ヘッド本体５３２より弾性の大きな材料であってよい。押圧部材５３４は、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーであってよい。これにより、複数の電子部品を基板に対して同時に押圧することができる。押圧部材５３４は、弾性体の一例であってよい。保持部材５３６は、ヘッド本体５３２のステージ５２０と対向する側の面に、押圧部材５３４を保持する。保持部材５３６は、押圧部材５３４の周縁部を保持してよい。
【００５１】
駆動部５４０は、制御部５５０の指示に基づいて、ヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させる。これにより、ヘッド５３０が、押圧部材５３４で、電子部品１４０および電子部品１６０を基板１１０に対して押圧する。また、駆動部５４０は、制御部５５０の指示に基づいて、ヘッド５３０をステージ５２０から離隔させる。駆動部５４０としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを例示できる。
【００５２】
なお、本実施形態において、駆動部５４０がヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させる場合について説明したが、駆動部５４０はこれに限定されない。駆動部５４０は、ステージ５２０をヘッド５３０に向かって移動させてよい。
【００５３】
制御部５５０は、加熱部５２２を制御して、ステージ５２０を加熱してよい。制御部５５０は、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０を昇降させてよい。制御部５５０は、加熱制御部の一例であってよい。
【００５４】
制御部５５０は、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させて、ワーク３００を押圧してよい。このとき、制御部５５０は、ワーク３００を加熱して、接着フィルム３２０を熱硬化させてよい。
【００５５】
制御部５５０は、ワーク３００の温度が所定の温度範囲に収まるように、加熱部５２２を制御してよい。このとき、制御部５５０は、接着フィルム３２０の温度が接着フィルム３２０の熱硬化温度よりも高くなるように、加熱部５２２を制御してよい。また、制御部５５０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の温度が、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成される温度より低くなるように、加熱部５２２を制御してよい。
【００５６】
制御部５５０は、接着フィルム３２０が熱硬化して絶縁層１２０が形成されると、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０を上昇させる。これにより、押圧部材５３４がステージ５２０から離間する。
【００５７】
制御部５５０は、押圧部材５３４とステージ５２０とを離間させた後、接着フィルム３２０が熱硬化して絶縁層１２０が形成されたワーク３００を加熱して、電極パッド１１４とバンプ１４２との間に金属結合層１５４を形成してよい。また、電極パッド１１６とバンプ１６２との間に金属結合層１５６を形成してよい。
【００５８】
制御部５５０は、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程と、接着フィルム３２０を熱硬化させる工程とで、ステージ５２０の温度が異なるように、加熱部５２２を制御してよい。制御部５５０は、ワーク３００の温度が所定の温度範囲に収まるように、加熱部５２２を制御してよい。このとき、制御部５５０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の温度が、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成される温度より高くなるように、加熱部５２２を制御してよい。
【００５９】
これにより、実装装置５１０は、実装体１００を製造することができる。また、押圧部材５３４がステージ５２０から離間した状態で、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。その結果、押圧部材５３４の劣化を抑制することができる。
【００６０】
なお、本実施形態において、実装装置５１０が、接着フィルム３２０を熱硬化する工程と、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程とを実施する場合について説明した。しかし、実装装置５１０は、これに限定されない。例えば、実装装置５１０が、接着フィルム３２０を熱硬化する工程を実施して、実装装置５１０とは異なる装置が、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程を実施してもよい。金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程を実施する装置としては、リフロー装置を例示できる。
【実施例】
【００６１】
バンプのピッチが８５μｍであるＩＣを、評価用素子（ＴＥＧ）として用意した。ＩＣの大きさは６．３ｍｍ×６．３ｍｍであった。ＩＣは、３個用意した。評価用素子のバンプは、２０μｍのＣｕ電極の表面に、リフローにより１５μｍのＳｎ−２．５Ａｇをプリコートして作製した。ＩＣ１個あたり２７２個のバンプを作製した。電極パッドのピッチが８５μｍである回路基板を、評価用素子（ＴＥＧ）として用意した。評価用素子の電極パッドは、Ｎｉ電極の表面にＡｕをめっきして作製した。回路基板の大きさは３８ｍｍ×３８ｍｍであった。ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）の一例として、Ｂ１４−４（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社）を用意した。
【００６２】
Ｂ１４−４を７ｍｍ×７ｍｍの大きさに切断して、３枚のＮＣＦを用意した。３枚のＮＣＦを回路基板の電極パッドが形成された面に貼り付けた。ＩＣと回路基板とを位置合わせして、３枚のＮＣＦのそれぞれの上にＩＣを配置した。回路基板と３個のＩＣとを押圧しながら加熱して、回路基板に３個のＩＣを仮圧着した。仮圧着の条件は、温度が１００℃、圧力が３ｋｇｆに設定した。圧着時間は、１秒間に設定した。
【００６３】
仮圧着後の回路基板を押圧しながら加熱して、回路基板に３個のＩＣを本圧着した。本圧着の条件は、温度が１８０℃、圧力が２ＭＰａに設定した。圧着時間は、２０秒に設定した。本圧着によりＢ１４−４を熱硬化させた。本圧着後の回路基板をピーク温度が２６５℃の条件でリフローして、Ｓｎ−２．５Ａｇを溶融させた。リフローの時間は、３００秒に設定した。以上の工程により、回路基板に３個のＩＣを実装した。
【００６４】
実装されたＩＣのバンプと、回路基板の電極パッドとの導通試験を実施した。導通試験は、ＩＣ１個当り４０個のバンプについて実施した。導通試験は、４端子方法で実施した。３個のＩＣのすべてにおいて、接続不良は発生しなかった。
【００６５】
接続信頼性を確認する目的で、吸湿リフロー試験、プレッシャクッカ試験（ＰＣＴ）および温度サイクル試験（ＴＣＴ）を実施した。各試験後、ＩＣ１個当り４０個のバンプについて、導通試験を実施した。導通試験は、４端子方法で実施した。
【００６６】
吸湿リフロー試験は、ＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｕｎｃｉｌ）のＬｅｖｅｌ２ａの条件で実施した。吸湿リフロー試験の結果、接続不良は発生しなかった。
【００６７】
プレッシャクッカ試験は、圧力が０．２３Ｍｐａ、温度が１３０℃、湿度が８５％ＲＨの条件で実施した。プレッシャクッカ試験は２００時間まで試験したが、接続不良は発生しなかった。
【００６８】
温度サイクル試験は、−５５℃の低温条件と、１２５℃の高温条件とを１５分間隔で繰り返し実施した。温度サイクル試験は１０００サイクルまで試験したが、接続不良は発生しなかった。
【００６９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７０】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 実装体
１１０ 基板
１１４ 電極パッド
１１６ 電極パッド
１２０ 絶縁層
１４０ 電子部品
１４２ バンプ
１５４ 金属結合層
１５６ 金属結合層
１６０ 電子部品
１６２ バンプ
３００ ワーク
３２０ 接着フィルム
３４２ プリコート層
３１６ プリコート層
５１０ 実装装置
５２０ ステージ
５２２ 加熱部
５３０ ヘッド
５３２ ヘッド本体
５３４ 押圧部材
５３６ 保持部材
５４０ 駆動部
５５０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装体の製造方法および実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板の小型化、高集積化に伴い、バンプを有する電子部品を基板に実装することが行われている。電子部品は、半田または熱硬化性樹脂により基板に固着される（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
特許文献１ 特開平９−２６０４２１号公報
特許文献２ 特許第２８２３０１２号明細書
特許文献３ 特許第３９２１４５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半田により電子部品を基板に実装する場合には、溶融した半田が電子部品と基板との間に広がり、電子部品の電極同士を電気的に接続してしまう場合がある。一方、熱硬化性樹脂により電子部品を基板に実装する場合には、半田により電子部品を基板に実装する場合と比較して、電子部品の電極と基板の電極との間の固着力が弱い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品をこの順で積層させる積層段階と、基板に対して電子部品を押圧することにより、電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧段階と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階とを備える実装体の製造方法が提供される。
【０００５】
上記の製造方法において、押圧段階は、ヘッドに保持されている弾性体で、電子部品を基板に対して押圧する段階を有してよい。上記の製造方法において、押圧段階は、弾性体で、複数の電子部品を基板に対して同時に押圧する段階を有してよい。上記の製造方法において、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方に、半田をプリコートする段階をさらに備えてよい。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、基板、絶縁性接着層、および電子部品がこの順で積層された後、基板に対して電子部品を押圧することにより、絶縁性接着層を貫通させて電子部品の電極と基板の電極とを接触させる押圧部と、絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、絶縁性接着層を熱硬化させた後、半田を第２の温度に加熱することにより、基板の電極と電子部品の電極との間に、半田を含む金属結合層を形成させる加熱制御部とを備える実装装置が提供される。
【０００７】
上記の実装装置において、押圧部は、弾性体を有し、弾性体で電子部品を基板に対して押圧してよい。上記の実装装置において、押圧部は、弾性体で複数の電子部品を基板に対して同時に押圧してよい。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実装体１００の断面図の一例を概略的に示す。
【図２】実装体１００の製造方法のフローチャートの一例を示す。
【図３】基板１１０、接着フィルム３２０、電子部品１４０および電子部品１６０を積層する工程における断面図の一例を概略的に示す。
【図４】接着フィルム３２０を熱硬化させる工程における断面図の一例を概略的に示す。
【図５】実装装置５１０の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態について説明するが、図面の記載において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して重複する説明を省く場合がある。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、説明の都合上、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれる場合がある。
【００１２】
図１は、実装体１００の断面図の一例を概略的に示す。実装体１００は、基板１１０と、絶縁層１２０と、電子部品１４０と、電子部品１６０とを備えてよい。基板１１０としては、プリント配線板、多層配線基板、フレキシブル基板、ガラス基板などを例示できる。絶縁層１２０は、絶縁性を有する。絶縁層１２０は、基板１１０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを接着してよい。絶縁層１２０は、例えば、熱硬化性樹脂を硬化させて得られる。
【００１３】
電子部品１４０および電子部品１６０は、それぞれ、バンプ１４２およびバンプ１６２を有してよい。バンプ１４２およびバンプ１６２は、それぞれ、基板１１０の電極パッド１１４および電極パッド１１６と電気的に接続される。電子部品１４０および電子部品１６０としては、ＩＣ、ＬＳＩ、抵抗器、他の基板などを例示できる。バンプ１４２およびバンプ１６２は、電子部品の電極の一例であってよい。電極パッド１１４および電極パッド１１６は、基板の電極の一例であってよい。
【００１４】
金属結合層１５４は、バンプ１４２と電極パッド１１４とを結合してよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２と電極パッド１１４とを電気的に接続してよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２および電極パッド１１４より融点の低い金属を含んでよい。金属結合層１５４は、バンプ１４２および電極パッド１１４より融点の低い金属と、バンプ１４２および電極パッド１１４の少なくとも一方との合金を含んでもよい。
【００１５】
金属結合層１５６は、バンプ１６２と電極パッド１１６とを結合してよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２と電極パッド１１６とを電気的に接続してよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２および電極パッド１１６より融点の低い金属を含んでよい。金属結合層１５６は、バンプ１６２および電極パッド１１６より融点の低い金属と、バンプ１６２および電極パッド１１６の少なくとも一方との合金を含んでもよい。
【００１６】
図２は、実装体１００の製造方法のフローチャートの一例を示す。本実施形態においては、Ｓ２０２において、基板１１０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを準備する。本実施形態では、基板１１０の電極パッド１１６の表面に半田をプリコートする。また、電子部品１４０のバンプ１４２の表面に半田をプリコートする。
【００１７】
Ｓ２０４において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを位置合わせして、基板１１０の上に、電子部品１４０および電子部品１６０を配置する。基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間には、接着層が配される。接着層は、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを接着する。Ｓ２０４は、積層段階の一例であってよい。
【００１８】
接着層は、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とが電気的に接続されたときに、絶縁性を有することが好ましい。接着層は、熱硬化することで、絶縁層１２０を形成してよい。接着層は、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田が電極パッド１１４との間で金属結合層１５４を形成する温度、または、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田がバンプ１６２との間で金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化することが好ましい。
【００１９】
接着層は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の少なくとも一方を含んでよい。接着層は、膜形成樹脂、液状硬化成分および硬化剤を含んでよい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂を例示できる。材料の入手の容易さおよび接続信頼性の観点からフェノキシ樹脂を含むことが好ましい。
【００２０】
液状硬化成分としては、液状エポキシ樹脂、アクリレートを例示できる。接続信頼性および硬化物の安定性の観点から２以上の官能基を有することが好ましい。硬化剤としては、液状硬化成分が液状エポキシ樹脂の場合は、イミダゾール、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩を例示できる。液状硬化成分がアクリレートの場合には、硬化剤として有機過酸化物を例示できる。
【００２１】
接着層は、各種ゴム成分、柔軟剤、各種フィラー類等の添加剤を含んでよい。接着層は、ペースト状の接着剤であってもよく、シート状の接着フィルムであってもよい。接着層は、ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）であってよい。
【００２２】
接着層の配置方法は特に限定されないが、基板１１０の上に接着層を配置した後、基板１１０の上に電子部品１４０および電子部品１６０を配置してよい。また、電子部品１４０および電子部品１６０のバンプ側の面に接着層を貼り付けた後、基板１１０の上に電子部品１４０および電子部品１６０を配置してもよい。これにより、基板１１０と、接着層と、電子部品１４０および電子部品１６０とがこの順に積層されたワークを準備することができる。
【００２３】
Ｓ２０６において、Ｓ２０４で準備したワークを押圧して、基板１１０に対して、電子部品１４０および電子部品１６０を押圧する。これにより、半田がプリコートされたバンプ１４２が接着層を貫通して、半田がプリコートされたバンプ１４２と、電極パッド１１４とが接触する。また、バンプ１６２が接着層を貫通して、バンプ１６２と、半田がプリコートされた電極パッド１１６とが接触する。Ｓ２０６は、押圧段階の一例であってよい。
【００２４】
Ｓ２０６において、弾性体で、電子部品１４０および電子部品１６０を基板１１０に対して押圧してよい。弾性体としては、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーを例示できる。これにより、電子部品１４０および電子部品１６０の位置ずれを防止できる。また、高さの異なる複数の種類の電子部品を基板に実装する場合であっても、電子部品を弾性体で押圧することで、全ての電子部品を基板に対して押圧することができる。これにより、複数の電子部品を同時に押圧することができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００２５】
Ｓ２０８において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に配された接着層を加熱して、接着層を熱硬化させる。Ｓ２０８は、熱硬化段階の一例であってよい。Ｓ２０８において、接着層は、接着層が熱硬化して、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とが接着される温度に加熱される。Ｓ２０８において、接着層は、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田が電極パッド１１４との間で金属結合層１５４を形成する温度、または、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田がバンプ１６２との間で金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度に維持される。
【００２６】
なお、本実施形態において、Ｓ２０６においてワークを押圧して、Ｓ２０８においてワークを加熱して接着層を熱硬化させる場合について説明した。しかし、押圧段階および熱硬化段階はこれに限定されない。例えば、押圧段階と熱硬化段階とが同一の工程で実施されてもよい。この場合、ワークを押圧しながらワークを加熱してもよく、ワークを加熱しながらワークを押圧してもよい。
【００２７】
Ｓ２１０において、ワークを加熱して、電極パッド１１４とバンプ１４２の間に金属結合層１５４を形成する。また、電極パッド１１６とバンプ１６２との間に金属結合層１５６を形成する。Ｓ２１０は、金属結合段階の一例であってよい。
【００２８】
Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度は、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度とは異なる。Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度は、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度より高くてよい。例えば、Ｓ２０８において接着層を熱硬化させるときの温度が１００℃〜１８０℃であり、Ｓ２１０において金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成するときの温度が２００℃〜２６５℃であってよい。
【００２９】
Ｓ２１０においては、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田を溶融させることで、金属結合層１５４を形成してよい。また、バンプ１４２の表面にプリコートされた半田と電極パッド１１４とを融合させて合金を形成させることで、金属結合層１５４を形成してもよい。同様に、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田を溶融させることで、金属結合層１５６を形成してよい。また、電極パッド１１６の表面にプリコートされた半田とバンプ１６２とを融合させて合金を形成させることで、金属結合層１５６を形成してもよい。
【００３０】
Ｓ２０６、Ｓ２０８およびＳ２１０の工程は、同一の装置を用いて実施されてもよい。また、Ｓ２０６およびＳ２０８の工程は、同一の装置を用いて実施され、Ｓ２１０の工程は、Ｓ２０６およびＳ２０８を実施する装置とは異なる装置を用いて実施されてもよい。
【００３１】
本実施形態によれば、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。これにより、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との接続信頼性を向上することができる。
【００３２】
本実施形態によれば、接着層を熱硬化させた後で、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する。これにより、基板１１０と電子部品１４０または電子部品１６０との間の空隙に半田が広がることを抑制することができる。その結果、意図しない電極同士が電気的に接続されることを抑制することができる。
【００３３】
本実施形態によれば、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程において、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０とを押圧しなくてよい。これにより、弾性体に用いられる天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーの劣化を抑制することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成されたときには、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間に絶縁層１２０が形成されている。これにより、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成した後、基板１１０と電子部品１４０および電子部品１６０との間にアンダーフィルを充填する工程が不要になる。
【００３５】
図３は、基板１１０、接着フィルム３２０、電子部品１４０および電子部品１６０を積層する工程における断面図の一例を概略的に示す。図３は、ワーク３００の断面図の一例を概略的に示す。ワーク３００は、基板１１０と、接着フィルム３２０と、電子部品１４０および電子部品１６０とを有する。基板１１０と、接着フィルム３２０と、電子部品１４０および電子部品１６０とは、この順に積層される。
【００３６】
バンプ１４２は、バンプ１４２の表面にプリコート層３４２を有する。プリコート層３４２は、バンプ１４２および電極パッド１１４よりも融点の低い金属であってよい。プリコート層３４２としては、半田または防錆処理が施された半田を例示できる。プリコート層３４２は、リフローにより形成してよい。
【００３７】
バンプ１４２および電極パッド１１４は、金、銀、銅、ニッケルおよび半田からなる群から選択される少なくとも１つの金属を含んでよい。バンプ１４２または電極パッド１１４が半田を含む場合には、プリコート層３４２はバンプ１４２または電極パッド１１４に含まれる半田よりも融点の低い半田を用いてよい。
【００３８】
電極パッド１１６は、電極パッド１１６の表面にプリコート層３１６を有する。プリコート層３１６は、バンプ１６２および電極パッド１１６よりも融点の低い金属であってよい。プリコート層３１６としては、半田または防錆処理が施された半田を例示できる。プリコート層３４２は、リフローにより形成してよい。
【００３９】
バンプ１６２および電極パッド１１６は、金、銀、銅、ニッケルおよび半田からなる群から選択される少なくとも１つの金属を含んでよい。バンプ１６２または電極パッド１１６が半田を含む場合には、プリコート層３１６はバンプ１６２または電極パッド１１６に含まれる半田よりも融点の低い半田を用いてよい。
【００４０】
接着フィルム３２０は、熱硬化性樹脂を含み、プリコート層３４２およびプリコート層３１６が金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化する。接着フィルム３２０は、絶縁性接着層およびＳ２０４に関連して説明した接着層の一例であってよい。
【００４１】
図４は、接着フィルム３２０を熱硬化させる工程における断面図の一例を概略的に示す。図４に示すとおり、ワーク３００が押圧されることで、バンプ１４２が接着フィルム３２０を貫通して、バンプ１４２の表面に形成されたプリコート層３４２と、電極パッド１１４とが接触する。また、バンプ１６２が接着フィルム３２０を貫通して、バンプ１６２と電極パッド１１６の表面に形成されたプリコート層３１６とが接触する。
【００４２】
これにより、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の表面に酸化膜が形成されている場合であっても、酸化膜を物理的に破壊することができる。その結果、プリコート層３１６およびプリコート層３４２を加熱することで、フラックスがなくても、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。
【００４３】
電子部品１４０および電子部品１６０が基板１１０に対して押圧された状態で、ワーク３００が加熱されることで、接着フィルム３２０が熱硬化して、絶縁層１２０が形成される。これにより、意図しない電極同士が電気的に接続されることを抑制することができる。
【００４４】
図４に示すとおり、プリコート層３４２およびプリコート層３１６は、まだ、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成していない。接着フィルム３２０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６が金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する温度よりも低い温度で熱硬化する。よって、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する前に、接着フィルム３２０を熱硬化することができる。
【００４５】
この後、例えば、ワーク３００を加熱して、プリコート層３４２およびプリコート層３１６を溶融させることで、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。以上により、実装体１００を製造することができる。
【００４６】
図５は、実装装置５１０の一例を概略的に示す。実装装置５１０は、ステージ５２０と、ヘッド５３０と、駆動部５４０と、制御部５５０とを備えてよい。図５は、ステージ５２０とヘッド５３０との間にワーク３００を保持した状態における実装装置５１０の一例を概略的に示す。
【００４７】
ステージ５２０は、ワーク３００を保持する。ステージ５２０はワーク３００を加熱してよい。ステージ５２０は、加熱部５２２を有してよい。加熱部５２２は、制御部５５０の指示に基づいて、ステージ５２０を加熱してよい。
【００４８】
ヘッド５３０は、ステージ５２０との間にワーク３００を挟む。ヘッド５３０は、ヘッド本体５３２と、押圧部材５３４と、保持部材５３６とを有してよい。ヘッド５３０および押圧部材５３４は、押圧部の一例であってよい。ヘッド本体５３２は、押圧部材５３４をステージ５２０に向かって押圧する。ヘッド本体５３２は、鉄、ステンレス鋼などの剛性の大きな金属であってよい。
【００４９】
押圧部材５３４は、ヘッド本体５３２とステージ５２０との間に配される。押圧部材５３４は、ワーク３００をステージ５２０に向かって押圧する。これにより、電子部品１４０が基板１１０に対して押圧され、プリコート層３４２が形成されたバンプ１４２が、接着フィルム３２０を貫通する。電子部品１６０が基板１１０に対して押圧され、バンプ１６２が、接着フィルム３２０を貫通する。その結果、バンプ１４２のプリコート層３４２と電極パッド１１４とが接触する。バンプ１６２と電極パッド１１６のプリコート層３１６とが接触する。
【００５０】
押圧部材５３４は、ヘッド本体５３２より弾性の大きな材料であってよい。押圧部材５３４は、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴムなどのエラストマーであってよい。これにより、複数の電子部品を基板に対して同時に押圧することができる。押圧部材５３４は、弾性体の一例であってよい。保持部材５３６は、ヘッド本体５３２のステージ５２０と対向する側の面に、押圧部材５３４を保持する。保持部材５３６は、押圧部材５３４の周縁部を保持してよい。
【００５１】
駆動部５４０は、制御部５５０の指示に基づいて、ヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させる。これにより、ヘッド５３０が、押圧部材５３４で、電子部品１４０および電子部品１６０を基板１１０に対して押圧する。また、駆動部５４０は、制御部５５０の指示に基づいて、ヘッド５３０をステージ５２０から離隔させる。駆動部５４０としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを例示できる。
【００５２】
なお、本実施形態において、駆動部５４０がヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させる場合について説明したが、駆動部５４０はこれに限定されない。駆動部５４０は、ステージ５２０をヘッド５３０に向かって移動させてよい。
【００５３】
制御部５５０は、加熱部５２２を制御して、ステージ５２０を加熱してよい。制御部５５０は、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０を昇降させてよい。制御部５５０は、加熱制御部の一例であってよい。
【００５４】
制御部５５０は、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０をステージ５２０に向かって移動させて、ワーク３００を押圧してよい。このとき、制御部５５０は、ワーク３００を加熱して、接着フィルム３２０を熱硬化させてよい。
【００５５】
制御部５５０は、ワーク３００の温度が所定の温度範囲に収まるように、加熱部５２２を制御してよい。このとき、制御部５５０は、接着フィルム３２０の温度が接着フィルム３２０の熱硬化温度よりも高くなるように、加熱部５２２を制御してよい。また、制御部５５０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の温度が、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成される温度より低くなるように、加熱部５２２を制御してよい。
【００５６】
制御部５５０は、接着フィルム３２０が熱硬化して絶縁層１２０が形成されると、駆動部５４０を制御して、ヘッド５３０を上昇させる。これにより、押圧部材５３４がステージ５２０から離間する。
【００５７】
制御部５５０は、押圧部材５３４とステージ５２０とを離間させた後、接着フィルム３２０が熱硬化して絶縁層１２０が形成されたワーク３００を加熱して、電極パッド１１４とバンプ１４２との間に金属結合層１５４を形成してよい。また、電極パッド１１６とバンプ１６２との間に金属結合層１５６を形成してよい。
【００５８】
制御部５５０は、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程と、接着フィルム３２０を熱硬化させる工程とで、ステージ５２０の温度が異なるように、加熱部５２２を制御してよい。制御部５５０は、ワーク３００の温度が所定の温度範囲に収まるように、加熱部５２２を制御してよい。このとき、制御部５５０は、プリコート層３４２およびプリコート層３１６の温度が、金属結合層１５４および金属結合層１５６が形成される温度より高くなるように、加熱部５２２を制御してよい。
【００５９】
これにより、実装装置５１０は、実装体１００を製造することができる。また、押圧部材５３４がステージ５２０から離間した状態で、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成することができる。その結果、押圧部材５３４の劣化を抑制することができる。
【００６０】
なお、本実施形態において、実装装置５１０が、接着フィルム３２０を熱硬化する工程と、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程とを実施する場合について説明した。しかし、実装装置５１０は、これに限定されない。例えば、実装装置５１０が、接着フィルム３２０を熱硬化する工程を実施して、実装装置５１０とは異なる装置が、金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程を実施してもよい。金属結合層１５４および金属結合層１５６を形成する工程を実施する装置としては、リフロー装置を例示できる。
【実施例】
【００６１】
バンプのピッチが８５μｍであるＩＣを、評価用素子（ＴＥＧ）として用意した。ＩＣの大きさは６．３ｍｍ×６．３ｍｍであった。ＩＣは、３個用意した。評価用素子のバンプは、２０μｍのＣｕ電極の表面に、リフローにより１５μｍのＳｎ−２．５Ａｇをプリコートして作製した。ＩＣ１個あたり２７２個のバンプを作製した。電極パッドのピッチが８５μｍである回路基板を、評価用素子（ＴＥＧ）として用意した。評価用素子の電極パッドは、Ｎｉ電極の表面にＡｕをめっきして作製した。回路基板の大きさは３８ｍｍ×３８ｍｍであった。ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）の一例として、Ｂ１４−４（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社）を用意した。
【００６２】
Ｂ１４−４を７ｍｍ×７ｍｍの大きさに切断して、３枚のＮＣＦを用意した。３枚のＮＣＦを回路基板の電極パッドが形成された面に貼り付けた。ＩＣと回路基板とを位置合わせして、３枚のＮＣＦのそれぞれの上にＩＣを配置した。回路基板と３個のＩＣとを押圧しながら加熱して、回路基板に３個のＩＣを仮圧着した。仮圧着の条件は、温度が１００℃、圧力が３ｋｇｆに設定した。圧着時間は、１秒間に設定した。
【００６３】
仮圧着後の回路基板を押圧しながら加熱して、回路基板に３個のＩＣを本圧着した。本圧着の条件は、温度が１８０℃、圧力が２ＭＰａに設定した。圧着時間は、２０秒に設定した。本圧着によりＢ１４−４を熱硬化させた。本圧着後の回路基板をピーク温度が２６５℃の条件でリフローして、Ｓｎ−２．５Ａｇを溶融させた。リフローの時間は、３００秒に設定した。以上の工程により、回路基板に３個のＩＣを実装した。
【００６４】
実装されたＩＣのバンプと、回路基板の電極パッドとの導通試験を実施した。導通試験は、ＩＣ１個当り４０個のバンプについて実施した。導通試験は、４端子方法で実施した。３個のＩＣのすべてにおいて、接続不良は発生しなかった。
【００６５】
接続信頼性を確認する目的で、吸湿リフロー試験、プレッシャクッカ試験（ＰＣＴ）および温度サイクル試験（ＴＣＴ）を実施した。各試験後、ＩＣ１個当り４０個のバンプについて、導通試験を実施した。導通試験は、４端子方法で実施した。
【００６６】
吸湿リフロー試験は、ＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｕｎｃｉｌ）のＬｅｖｅｌ２ａの条件で実施した。吸湿リフロー試験の結果、接続不良は発生しなかった。
【００６７】
プレッシャクッカ試験は、圧力が０．２３Ｍｐａ、温度が１３０℃、湿度が８５％ＲＨの条件で実施した。プレッシャクッカ試験は２００時間まで試験したが、接続不良は発生しなかった。
【００６８】
温度サイクル試験は、−５５℃の低温条件と、１２５℃の高温条件とを１５分間隔で繰り返し実施した。温度サイクル試験は１０００サイクルまで試験したが、接続不良は発生しなかった。
【００６９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７０】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 実装体
１１０ 基板
１１４ 電極パッド
１１６ 電極パッド
１２０ 絶縁層
１４０ 電子部品
１４２ バンプ
１５４ 金属結合層
１５６ 金属結合層
１６０ 電子部品
１６２ バンプ
３００ ワーク
３２０ 接着フィルム
３４２ プリコート層
３１６ プリコート層
５１０ 実装装置
５２０ ステージ
５２２ 加熱部
５３０ ヘッド
５３２ ヘッド本体
５３４ 押圧部材
５３６ 保持部材
５４０ 駆動部
５５０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、前記基板、絶縁性接着層、および前記電子部品をこの順で積層させる積層段階と、
前記基板に対して前記電子部品を押圧することにより、前記電子部品の前記電極と前記基板の前記電極とを接触させる押圧段階と、
前記絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、前記絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、
前記半田を第２の温度に加熱することにより、前記基板の前記電極と前記電子部品の前記電極との間に、前記半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階と
を備える実装体の製造方法。
【請求項２】
前記押圧段階は、ヘッドに保持されている弾性体で、前記電子部品を前記基板に対して押圧する段階を有する
請求項１に記載の実装体の製造方法。
【請求項３】
前記押圧段階は、前記弾性体で、複数の前記電子部品を前記基板に対して同時に押圧する段階を有する
請求項２に記載の実装体の製造方法。
【請求項４】
前記基板の前記電極および前記電子部品の前記電極の少なくとも一方に、半田をプリコートする段階をさらに備える
請求項１から３のいずれかに記載の実装体の製造方法。
【請求項５】
基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、前記基板、絶縁性接着層、および前記電子部品がこの順で積層された後、前記基板に対して前記電子部品を押圧することにより、前記絶縁性接着層を貫通させて前記電子部品の前記電極と前記基板の前記電極とを接触させる押圧部と、
前記絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、前記絶縁性接着層を熱硬化させた後、前記半田を第２の温度に加熱することにより、前記基板の前記電極と前記電子部品の前記電極との間に、前記半田を含む金属結合層を形成させる加熱制御部と
を備える実装装置。
【請求項６】
前記押圧部は、弾性体を有し、前記弾性体で前記電子部品を前記基板に対して押圧する請求項５に記載の実装装置。
【請求項７】
前記押圧部は、前記弾性体で複数の前記電子部品を前記基板に対して同時に押圧する請求項６に記載の実装装置。
【請求項１】
基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、前記基板、絶縁性接着層、および前記電子部品をこの順で積層させる積層段階と、
前記基板に対して前記電子部品を押圧することにより、前記電子部品の前記電極と前記基板の前記電極とを接触させる押圧段階と、
前記絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、前記絶縁性接着層を熱硬化させる熱硬化段階と、
前記半田を第２の温度に加熱することにより、前記基板の前記電極と前記電子部品の前記電極との間に、前記半田を含む金属結合層を形成する金属結合段階と
を備える実装体の製造方法。
【請求項２】
前記押圧段階は、ヘッドに保持されている弾性体で、前記電子部品を前記基板に対して押圧する段階を有する
請求項１に記載の実装体の製造方法。
【請求項３】
前記押圧段階は、前記弾性体で、複数の前記電子部品を前記基板に対して同時に押圧する段階を有する
請求項２に記載の実装体の製造方法。
【請求項４】
前記基板の前記電極および前記電子部品の前記電極の少なくとも一方に、半田をプリコートする段階をさらに備える
請求項１から３のいずれかに記載の実装体の製造方法。
【請求項５】
基板の電極および電子部品の電極の少なくとも一方の表面に半田が設けられており、前記基板、絶縁性接着層、および前記電子部品がこの順で積層された後、前記基板に対して前記電子部品を押圧することにより、前記絶縁性接着層を貫通させて前記電子部品の前記電極と前記基板の前記電極とを接触させる押圧部と、
前記絶縁性接着層を第１の温度に加熱することにより、前記絶縁性接着層を熱硬化させた後、前記半田を第２の温度に加熱することにより、前記基板の前記電極と前記電子部品の前記電極との間に、前記半田を含む金属結合層を形成させる加熱制御部と
を備える実装装置。
【請求項６】
前記押圧部は、弾性体を有し、前記弾性体で前記電子部品を前記基板に対して押圧する請求項５に記載の実装装置。
【請求項７】
前記押圧部は、前記弾性体で複数の前記電子部品を前記基板に対して同時に押圧する請求項６に記載の実装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５１２５９（Ｐ２０１１−１５１２５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２７５（Ｐ２０１０−１２２７５）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
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