説明

電子部品の実装方法、電子部品を実装した回路基板及びその回路基板を搭載した電子機器

【課題】回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し電子部品をマウントした後、リフローによって一括で熱硬化性接着剤の硬化とはんだ接合を行う方法では、熱硬化性接着剤の硬化とはんだが接合が不完全なものが発生していた。
【解決手段】回路基板の電子部品を実装する位置に熱硬化性接着剤を塗布し、他の電子部品を実装するランドにはんだを印刷し、電子部品をマウントし、回路基板と電子部品を熱圧着により接触又は電気的接合を行い、且つ熱硬化性接着剤を初期状態若しくは硬化の状態が存在する半硬化状態にし、他の電子部品をマウントし、次に、リフローによって電子部品と他の電子部品と回路基板とのはんだ接合による電気的な接合と熱硬化性接着剤の硬化を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱硬化性接着剤による電子部品と回路基板との実装方法及び電子部品を実装した回路基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子部品と回路基板とを実装する方法としては、回路基板にはんだを印刷し、電子部品をマウントし、電子部品と回路基板をリフローによる加熱によってはんだ接合を形成して、電気的な接合と電子部品の固定が行われている。しかし、電子部品を実装した回路基板を搭載する電子機器において、特に人が携帯する小型電子機器によっては落下等によって衝撃が加わることがある。この際、電子部品と回路基板の接合は、電子機器の構造や電子部品の形状等によっては、はんだ接合だけでは衝撃時に発生する力に耐えうる強度を保つことができず、接合の剥離等の破壊現象が発生する。従来、この破壊現象を防ぎ電子部品と回路基板間の接合強度を保つために、はんだ接合の後に電子部品と回路基板の間に熱硬化性の樹脂を含む熱硬化性接着剤をすきまから注入し、加熱して熱硬化させることによって機械的な強度を保つ方法があった。しかし、はんだ中のフラックスの残渣によって、又は電子部品と回路基板のバンプ間隔の狭い接合面に外部から注入して塗布するために、熱硬化性接着剤を接合面に均等に広げることが困難であった。また、熱硬化性接着剤を注入する工程と、注入した熱硬化性接着剤を熱硬化させるために加熱する工程が加わることで、電子機器の製造工程における工数が増加した。
【0003】
さらに、近年の電子機器の小型化に伴い電子部品のバンプの間隔が狭くなっていく傾向である。このバンプの間隔が狭くなっていくと、回路基板の対応する位置にはんだ印刷を行うことが困難若しくは不可能となり、将来的にこの工法は使用できなくなる方向である。
【0004】
そこで上記の課題を解決するために、電子部品と回路基板を接続する方法としては、回路基板の電子部品を装着する位置に熱硬化性接着剤を塗布し、はんだバンプを付けた電子部品をマウントし、リフローにて加熱してはんだ接合と熱硬化性接着剤の硬化を一括で行う、主にフリップチップの取り付けのために用いられている方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、電子部品と回路基板を接続する他の方法としては、回路基板上の電子部品を接続する電気的終端部であるランドにはんだを印刷によって塗布し、突起状電極を形成した電子部品と基板との間に熱硬化性接着剤を塗布し、電子部品を基板に押し付けて突起状電極を食い込ませ、熱圧着ヘッドによって加熱してはんだ接合と熱硬化性接着剤を硬化させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平4−280443号公報(第6ページ、図1)
【特許文献2】特開平10−56259号公報(第4ページ、図2)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら従来の熱硬化性接着剤を用いた電子部品の実装方法においては、電子部品を実装する基板に熱硬化性接着剤を塗布し、はんだバンプを取り付けた電子部品をマウントし、リフローによる加熱によってはんだ接合および熱硬化性接着剤の硬化を一括で行う際に、熱硬化性接着剤の構成や電子部品の大きさや種類等により、通常のリフローによる加熱だけでは加熱が不足し、熱硬化性接着剤の硬化が不完全になり機械的強度が不完全なものが発生するという問題があり、リフローによる加熱だけで熱硬化性接着剤を硬化させるよう、リフロー時間を長くしたり温度を高く設定すると、はんだが溶融し接合が完了する前に、熱硬化性接着剤が硬化し電子部品と回路基板間に皮膜を形成して、電子部品のはんだ接合による電気的接合ができないものが発生するという問題もあった。
【0007】
また、はんだバンプを取り付けた電子部品と回路基板間に介在する熱硬化性接着剤によりマウント時の電子部品と基板との間の接触が不十分になることがあり、はんだ接合による電気的接合が不完全となる問題もあった。
【0008】
さらに、電子部品を実装する基板のランドにはんだを印刷により塗布し、突起状電極を形成した電子部品と基板との間に熱硬化性接着剤を塗布し、電子部品を基板に熱圧着ヘッドによって加熱しながら押し付けて、はんだ接合と熱硬化性接着剤の硬化を行う方法においては、熱圧着による熱だけで熱硬化性接着剤の硬化を行うので、熱圧着する電子部品の大きさ等によって熱圧着による周囲に伝わる熱が大きくなってしまう。この熱によって、隣接する部品を実装する位置に塗布されたはんだが溶ける、又は先に実装された部品がはんだが溶けて位置がずれてしまう等の悪影響が出てしまい、熱圧着を行う電子部品の実装位置に隣接する部品を配置することができないという問題があった。
【0009】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、電気的接合の安定性を確保し、電子部品と基板の間の熱硬化性接着剤を硬化させ回路基板と電子部品の機械的な接合強度を向上することができ、かつ熱圧着の熱により周辺部品に悪影響を与えない熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法及び電子部品を実装した回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記従来の課題を解決するため、本発明の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法は、回路基板の電子部品を実装する位置に熱硬化性の樹脂を含む熱硬化性接着剤を塗布し、熱硬化性接着剤を塗布した電子部品を実装する位置にはんだバンプを取り付けた電子部品をマウントし、回路基板と電子部品を熱圧着により接触又ははんだ接合による電気的接合を行い且つ熱硬化性接着剤を初期状態若しくは硬化の状態が存在する半硬化状態にすることを行い、次に、リフローによる加熱により電子部品のはんだ接合による電気的接合を行い且つ熱硬化性接着剤の硬化を行うものである。
【0011】
本構成によって、熱硬化性接着剤による電子部品を実装する際に、熱圧着による加熱とリフローによる加熱により、熱硬化性接着剤を完全に硬化させることにより基板と電子部品の機械的な接合強度を向上し、且つ圧着による接触とはんだ接合による電気的な接合を確実に行うことができる。
【0012】
また、本発明の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法は、基板の電子部品を実装する位置に熱硬化性接着剤を塗布し、他の電子部品を実装する位置のランドにはんだを印刷し、熱硬化性接着剤を塗布した電子部品を実装する位置にはんだバンプを取り付けた電子部品をマウントし、回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品を熱圧着により接触又ははんだ接合による電気的接合を行い且つ熱硬化性接着剤を初期状態若しくは硬化の状態が存在する半硬化状態にすることを行い、他の電子部品をはんだを印刷した位置にマウントし、リフローによる加熱によってはんだバンプを取り付けた電子部品及び他の電子部品と回路基板とのはんだ接合による電気的接合を行い且つ熱硬化性接着剤の硬化を行うものである。
【0013】
本構成によって、熱硬化性接着剤による電子部品を実装する際に、熱圧着による加熱とリフローによる加熱を組み合わせて対応することにより熱硬化性接着剤を硬化するための熱圧着時の加熱を抑えることで、隣接する他の電子部品と他の電子部品を実装する位置のはんだに対して熱による悪影響を与えることなく、熱硬化性接着剤を完全に硬化させることができる。この事によって隣接する部品に悪影響を与えることなく、回路基板と電子部品の機械的な接合強度を向上し、且つ圧着による接触とはんだバンプを取り付けた電子部品のはんだ接合による電気的な接合を確実に行うことができる。
【0014】
さらに、本発明においては、基板に対してはんだバンプを取り付けた電子部品を実装する位置にはんだ印刷は行わず、電子部品に取り付けたはんだバンプだけで電気的接合を行うことにより、狭ピッチ化によるはんだ印刷の困難さを考慮する必要がないので、狭ピッチの電子部品の実装にも対応が可能である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、接着剤を塗布した位置にはんだバンプを取り付けた電子部品をマウントし、電子部品と回路基板を熱圧着することにより接触又は電気的な接合を行い、且つ接着剤を少なくとも部分的には硬化させ、その後リフローにより接触を強化し又は電気的な接合を行い且つ接着剤を硬化させる実装方法により、狭ピッチのバンプを有する電子部品の確実な接合が可能で且つ樹脂の硬化により回路基板と電子部品の機械的強度保つことが可能であり、実装の安定性と信頼性を高めることができ、さらに熱圧着を行うバンプを有する電子部品に隣接する位置に他の電子部品の実装も可能であり高密度実装にも対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に本発明を実施するための最良の形態の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法について、図面を用いて説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1の回路基板にはんだバンプを取り付けた電子部品を実装する工程の断面図を示す。図1(a)において、回路基板11は回路基板のランド12を有し、電子部品14は端子に取り付けたはんだバンプ15を有する。電子部品14が回路基板11に取り付けられると、ランド12とはんだバンプ15とを電気的に接続する構成である。はんだバンプ15は電子部品14の実装する面に複数配列されており、ランド12もはんだバンプ15に対応した位置に回路基板11上に複数配置されており、図1では7個表示している。また、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性接着剤13は、回路基板11の電子部品14の取り付ける位置に塗布される。なお、回路基板11上のランド12に対してはんだ印刷は行わない。これによって、本発明の実装方法を実施するにあたって、電子部品14の各ランド12に対応する各はんだバンプ15間の間隔(ピッチ)が狭くなっても、はんだ印刷を行わないのでが狭ピッチの困難さに伴う制限がなくなる。
【0018】
図1(b)に、本発明の実施の形態1の熱圧着中の回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品の断面図を示す。図1(b)の熱圧着ヘッド16は、電子部品14を加熱しながら押し付けて、回路基板11と熱圧着する工程に用いるものである。
【0019】
図1(b)において、電子部品14は、熱硬化性接着剤13を塗布した回路基板11上の取り付け位置にマウントされる。次に、熱圧着ヘッド16によって電子部品14と回路基板11との熱圧着を行う。熱圧着を行うことによって、電子部品14のはんだバンプ15と回路基板11のランド12の間に介在する熱硬化性樹脂を押し出しながら、圧着による接触と加熱による少なくとも部分的なはんだ接合による電気的な接合が行われる。また同時に、熱圧着による加熱によって、熱硬化性接着剤13は初期のまま硬化が進んでいない状態若しくは部分的に硬化が進んだ状態の双方を含む半硬化の状態となる。熱圧着の工程の後は、回路基板11と電子部品14はリフローにより加熱が行われる。
【0020】
図1(c)に本発明の実施の形態1の熱圧着とリフローを行った後の回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品の断面図を示す。図1(c)において、図1(b)の熱圧着の後に行ったリフローによる加熱によって、熱硬化性接着剤13は硬化状態に達する。同時に、回路基板11のランド12と電子部品14のはんだバンプ15は、図1(b)の熱圧着による接触と部分的なはんだ接合の状態から、リフローによる加熱によってはんだ接合がなされ電気的に接合している状態となる。
【0021】
本発明の実施の形態1の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法によれば、熱硬化性接着剤は、熱圧着とリフローによる2度の加熱によって確実に硬化状態に達し、アンダーフィルとして回路基板と電子部品との機械的強度を保つことができる。この際の熱硬化性接着剤の硬化は熱圧着とリフローの2度の加熱によって行っているので、このリフローに関しては、接着剤の加熱の為に温度と時間を大きく変更する必要は無い。また、電子部品のはんだバンプと回路基板のランドとの接合についても、圧着による接触と2度の加熱によるはんだ接合によって、電気的に確実に接続することができる。
【0022】
なお、上記の実施の形態1の説明では、電子部品のはんだバンプと回路基板のランドとの接合ははんだ接合によって電気的に確実な接続と熱硬化性樹脂による機械的強度の向上を行ったが、接合の強度が要求されない電子機器においては、熱硬化性接着剤の硬化によるはんだバンプと回路基板の接触の補強による電気的な接続のみでも十分である。
【0023】
また同様に、電子部品のはんだバンプと回路基板のランドとの接合は、熱圧着により熱硬化性接着剤による接触と少なくとも部分的なはんだ接合を行い、リフローによって確実な電気的接合を図ったが、熱圧着では確実に接触のみを行い、リフローによって電気的接合を行うことも可能である。
【0024】
(実施の形態2)
次に実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2では、はんだバンプを取り付けた電子部品と他の電子部品を同時に回路基板に実装を行う方法について説明する。実施の形態2では、はんだバンプを取り付けた電子部品を熱圧着する際に熱圧着による加熱が、隣接する他の電子部品を実装するために印刷されるはんだ等に対して悪影響を受けない程度に留める点に特徴がある。
【0025】
図2に本発明の実施の形態2の基板に実装する前の回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品の断面図を示す。図2(a)において、回路基板20は電子部品14を装着するためのランド12と他の電子部品を実装するためのランド21を有し、電子部品14は取り付けたはんだバンプ15を有する。ランド12は電子部品14のはんだバンプ15と接続用であり図1と同様に7個表示している。熱硬化性接着剤13は、回路基板20の電子部品14を取り付ける位置に塗布される。また、図1と同様に電子部品14を取り付けるランド12にはんだ印刷は行わず、電子部品14のはんだバンプ15でランド12との電気的接続を行う。ランド21には、他の電子部品を実装するためにはんだ22が印刷される。また、ランド21とはんだ22は図2中に4個表示している。
【0026】
図2(b)に、本発明の実施の形態2の熱圧着中の回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品の断面図を示す。図2(b)の熱圧着ヘッド16は、図1(b)と同様に、電子部品14を加熱しながら押し付けて、回路基板20と熱圧着する工程に用いるものである。
【0027】
図2(b)において、図1(b)と同様に電子部品14は、熱硬化性接着剤13を塗布した回路基板20上の取り付け位置にマウントされる。次に、熱圧着ヘッド16によって電子部品14と回路基板20との熱圧着を行う。この熱圧着による加熱は、電子部品14の実装位置に隣接する他の電子部品を実装するために印刷されたはんだ22が、熱により悪影響、例えばはんだ22が溶けてしまう等を受けないレベルに留める。熱圧着を行うことによって、電子部品14のはんだバンプ15と回路基板20のランド12は、圧着による接触と加熱による少なくとも部分的なはんだ接合による電気的な接合が行われる。また同時に、熱圧着による加熱によって、熱硬化性接着剤13は初期のまま硬化が進んでいない状態若しくは硬化が進んだ状態の双方を含む半硬化の状態に達する。熱圧着の工程の後、他の電子部品を実装する回路基板20上の取り付ける位置にマウントし、回路基板20と電子部品14と他の電子部品はリフローにより加熱が行われる。
【0028】
図2(c)に本発明の実施の形態2の熱圧着とリフローを行った後の回路基板とはんだバンプを取り付けた電子部品と他の電子部品の断面図を示す。図2(c)において、図2(b)の熱圧着の後に行ったリフローによる加熱によって、熱硬化性接着剤13は硬化状態に達する。同時に、回路基板20のランド12と電子部品14のはんだバンプ15は、図2(b)の熱圧着による接触と部分的なはんだ接合の状態から、リフローによる加熱によってはんだ接合がなされて電気的に接合した状態となる。また、他の電子部品24、特に電子部品14と隣接する他の電子部品23とランド21も同様に熱圧着によってはんだは悪影響を受けていないので、リフローによる加熱によって正常にはんだ接合がなされ、電気的に接合した状態となる。
【0029】
本発明の実施の形態2の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法によれば、熱硬化性接着剤は熱圧着とリフローによる2度の加熱によって確実に硬化状態に達し、アンダーフィルとして回路基板と電子部品との機械的強度を保つことができる。また、電子部品のはんだバンプと回路基板のランドとの接合についても、圧着による接触と熱圧着とリフローによる2度の加熱によるはんだ接合によって、電気的に確実に接続することができる。さらに、2度の加熱に分けて熱硬化性接着剤の硬化を行うことで熱圧着時の回路基板に伝わる熱を抑えることが可能となり、熱圧着を行う熱硬化性接着剤を用いる電子部品に隣接する位置に、他の電子部品も実装することができる。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明の熱硬化性接着剤による電子部品の実装方法によれば、熱圧着とリフローの複数の方法を組み合わせ有効に活用することによって、小型狭ピッチ部品による高密度で且つ機械的強度を保つ実装を行うことが可能であり、携帯電話のような小型で且つ機械的強度が要求される小型電子機器における実装において有用である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施の形態1の回路基板にはんだバンプを取り付けた電子部品を実装する工程の断面図
【図2】本発明の実施の形態2の回路基板にはんだバンプを取り付けた電子部品を実装する工程の断面図
【符号の説明】
【0032】
11 回路基板
12 ランド
13 熱硬化性接着剤
14 電子部品
15 はんだバンプ
16 熱圧着ヘッド
20 回路基板
21 ランド
22 はんだ
23、24 電子部品


【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的に硬化させ、その後リフローにより前記電子部品と前記回路基板を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させる電子部品の実装方法。
【請求項2】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触に加えて少なくとも部分的に電気的接合させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化させ、その後リフローにより前記電子部品と前記回路基板を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させる電子部品の実装方法。
【請求項3】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記はんだバンプを含む電子部品とは別の他の電子部品を取り付ける位置にはんだを塗布し、前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記はんだバンプを含む電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化させ、前記はんだを塗布した位置に前記他の電子部品をマウントし、その後リフローにより前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品及び前記他の電子部品を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させる電子部品の実装方法。
【請求項4】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記はんだバンプを含む電子部品とは別の他の電子部品を取り付ける所定の位置にはんだを塗布し、前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記はんだバンプを含む電子部品と前記回路基板を接触に加えて少なくとも部分的に電気的接合させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化させ、前記はんだを塗布した位置に前記他の電子部品をマウントし、その後リフローにより前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品及び前記他の電子部品を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させる電子部品の実装方法。
【請求項5】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的に硬化させ、その後リフローにより前記接着剤を硬化させ前記電子部品と前記回路基板の接触を補強する電子部品の実装方法。
【請求項6】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的に硬化させ、その後リフローにより前記電子部品と前記回路基板を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させた電子部品を実装した回路基板。
【請求項7】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触に加えて少なくとも部分的に電気的接合させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化させ、その後リフローにより前記電子部品と前記回路基板を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させた電子部品を実装した回路基板。
【請求項8】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記はんだバンプを含む電子部品とは別の他の電子部品を取り付ける位置にはんだを塗布し、前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品を熱圧着し、熱圧着によって前記はんだバンプを含む電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化状態とし、前記はんだを塗布した位置に前記他の電子部品をマウントし、その後リフローにより前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品及び前記他の電子部品を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させた電子部品を実装した回路基板。
【請求項9】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記はんだバンプを含む電子部品とは別の他の電子部品を取り付ける位置にはんだを塗布し、前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記はんだバンプを含む電子部品と前記回路基板を接触に加えて少なくとも部分的に電気的接合させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的には硬化状態とし、前記はんだを塗布した位置に前記他の電子部品をマウントし、その後リフローにより前記回路基板と前記はんだバンプを含む電子部品及び前記他の電子部品を電気的接合させ、同時に前記接着剤を硬化させた電子部品を実装した回路基板。
【請求項10】
回路基板に熱硬化性接着剤を塗布し、前記接着剤を塗布した位置にはんだバンプを含む電子部品をマウントし、前記回路基板と前記電子部品を熱圧着し、前記熱圧着によって前記電子部品と前記回路基板を接触させ、同時に前記接着剤を少なくとも部分的に硬化させ、その後リフローにより前記接着剤を硬化させ前記電子部品と前記回路基板の接触を補強した電子部品を実装した回路基板。
【請求項11】
請求項6から10いずれかに記載の電子部品を実装した回路基板を搭載した電子機器。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−135410(P2008−135410A)
【公開日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−70680(P2005−70680)
【出願日】平成17年3月14日(2005.3.14)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】