JP5463328B2 - パッケージ部品の接合方法およびその方法に用いる熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
一方、実装基板上にフラックス剤を含有する接着剤を予め印刷しておき、印刷部分にパッケージ部品を実装する方法が提案されている(特許文献1参照)。
そこで、本発明は、簡便な方法により、はんだボールを有するパッケージ部品と実装基板との接合強度を確保することが可能なパッケージ部品の接合方法、並びにその方法に用いる熱硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明のパッケージ部品の接合方法は、はんだボールを有するパッケージ部品を実装基板に接合させるパッケージ部品の接合方法であって、熱硬化性樹脂組成物からなり、厚みが前記はんだボールの高さ寸法に対して20%以上90%以下である樹脂組成物膜を形成する膜形成工程と、前記パッケージ部品のはんだボールを前記樹脂組成物膜中に浸漬させて、前記熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに付着させる樹脂組成物付着工程と、前記熱硬化性樹脂組成物が付着したパッケージ部品を前記実装基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、前記パッケージ部品が搭載された実装基板を加熱することにより、前記はんだボールを溶融させ、前記はんだボールを前記実装基板の接合用ランドに接合するリフロー工程と、を備え、前記熱硬化性樹脂組成物は、厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m 2 以上14N/m 2 以下であり、温度40℃における粘度が20Pa・s以上3000Pa・s以下であり、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であり、且つ、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだ融点における粘度が10000Pa・s以上であることを特徴とする方法である。
本発明のパッケージ部品の接合方法においては、前記搭載工程前に、さらに、前記実装基板の接合用ランド上にソルダーペーストを印刷するソルダーペースト印刷工程を備えることが好ましい。
また、本発明の他の熱硬化性樹脂組成物は、厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m2以上14N/m2以下であり、温度40℃における粘度が20Pa・s以上100Pa・s以下であり、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であり、且つ、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだ融点における粘度が10000Pa・s以上であることを特徴とするものである。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、有機酸と、チクソ剤とを含有することが必要である。
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、単官能グリシジル基含有化合物をさらに含有することが好ましい。
すなわち、本発明のパッケージ部品の接合方法においては、はんだボールを有するパッケージ部品を実装基板に搭載する前に、前記パッケージ部品のはんだボールを所定の厚みの樹脂組成物膜中に浸漬させて、熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに付着させている。このようにすることにより、前記パッケージ部品のはんだボールにのみ前記熱硬化性樹脂組成物を付着させることができ、前記熱硬化性樹脂組成物の付着量を均一にすることもできる。そのため、前記パッケージ部品における前記熱硬化性樹脂組成物の付着量が多過ぎるために、パッケージ部品を樹脂組成物膜から引き剥がすことができないといった問題が生じるおそれはなく、一方で、前記パッケージ部品における前記熱硬化性樹脂組成物の付着量が少な過ぎるために、前記パッケージ部品と前記実装基板との接合強度を確保することができないといった問題が生じるおそれはない。
また、本発明のパッケージ部品の接合方法においては、前記熱硬化性樹脂組成物が付着したパッケージ部品を前記実装基板に搭載した後に、リフロー工程を行っている。このように、リフロー工程での熱を利用して、前記熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに濡れ広がらせると共に、前記熱硬化性樹脂組成物が濡れ広がった後には前記熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより、前記パッケージ部品と前記実装基板との接合強度を確保することができる。
このようにして、アンダーフィル材などを用いて接合部分を補強しない場合でも、簡便な方法により、はんだボールを有するパッケージ部品と実装基板との接合強度を確保することが可能となる。
本発明のパッケージ部品の接合方法は、図1〜図4に示すように、はんだボール11を有するパッケージ部品1を実装基板2に接合させるパッケージ部品の接合方法であって、以下説明する膜形成工程、樹脂組成物付着工程、搭載工程、およびリフロー工程を備える方法である。
パッケージ部品1は、はんだボール11を有するパッケージ部品であり、パッケージ基板12の一方の面におけるランド13上にはんだボール11を有するものである。前記はんだボールの直径は特に限定されないが、例えば、0.1mm以上0.8mm以下であることが好ましく、0.2mm以上0.7mm以下であることがより好ましい。はんだボールの直径が前記下限未満の場合には、はんだボールが小さ過ぎるためにパッケージ部品を実装基板に接合することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超える場合には、はんだボールによる接合のみでもパッケージ部品と実装基板との接合強度を確保できるため、本発明のパッケージ部品の接合方法を採用する必要はない。また、前記はんだボールのピッチは特に限定されないが、0.2mm以上1.5mm以下であることが好ましく、0.4mm以上1.3mm以下であることがより好ましい。はんだボールのピッチが前記下限未満の場合には、パッケージ部品を実装することが困難であるばかりか、熱硬化性樹脂組成物の付着量の制御が難しいため、過度の付着によるはんだボールの接合不良となりやすい傾向にあり、他方、前記上限を超える場合には、はんだボールによる接合のみでもパッケージ部品と実装基板との接合強度を確保できるため、本発明のパッケージ部品の接合方法を採用する必要はない。
パッケージ部品1の大きさは特に限定されないが、例えば、パッケージ部品1の一辺の長さが5mm以上30mm以下となる大きさであることが好ましい。また、パッケージ部品1あたりのはんだボールの数は特に限定されないが、例えば、200個以上1000個以下であることが好ましい。
本発明に用いるはんだは特に限定されず、公知のはんだを適宜用いることができる。また、本発明に用いるはんだの融点も特に限定されないが、通常は、130℃以上250℃以下であることが好ましい。
本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物としては、公知の熱硬化性樹脂組成物を適宜用いることができ、特に、後述する本発明の熱硬化性樹脂組成物を好適に用いることができる。
樹脂組成物膜3を形成する方法は特に限定されないが、熱硬化性樹脂組成物を支持体4上に塗布することにより、図1に示すような、樹脂組成物膜3を形成する方法を採用することができる。このような場合に用いる塗布装置としては、例えば、ロールコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、ディップコーター、バーコーター、アプリケーター、スクリーン印刷機、ダイコーター、リップコーター、コンマコーター、グラビアコーターが挙げられる。これらの中でも、膜厚の均一性およびチップマウント装置への適用のしやすさという観点から、ロールコーター、ダイコーターがより好ましく、ロールコーターが特に好ましい。
パッケージ部品1のはんだボール11を樹脂組成物膜3中に浸漬させる場合には、はんだボール11が支持体4に接触するようにすることが好ましい。このようにすれば、樹脂組成物膜3の厚みが均一であるために、はんだボール11に付着する熱硬化性樹脂組成物の付着量を均一にすることができる。
実装基板2は、絶縁基材22と、絶縁基材22上に形成された接合用ランド21とを備えるものである。そして、この接合用ランド21上にパッケージ部品1など各種部品を搭載する。
搭載工程に用いる装置としては、公知のチップマウント装置を適宜用いることができる。なお、本発明においては、搭載工程の前に樹脂組成物付着工程を施す必要がある。そのため、搭載工程に用いる装置としては、部品をピックアップしてから実装基板2に搭載するまでの間に、樹脂組成物付着工程を施すことが可能な装置を用いることが好ましい。
接合用ランド21の材質としては、公知の導電性材料(銅、銀など)を適宜用いることができる。また、絶縁基材22としては、公知の絶縁基材(ガラスエポキシ基材、ポリイミド基材など)を適宜用いることができる。
リフロー工程に用いる装置としては、公知のリフロー炉を適宜用いることができる。
リフロー工程における加熱温度は、はんだの融点に応じて異なるために限定されないが、例えば、はんだの融点よりも10℃以上高いことが好ましく、はんだの融点よりも15℃以上高いことがより好ましい。
リフロー工程における昇温速度は、0.2℃/秒以上2.0℃/秒以下であることが好ましく、0.4℃/秒以上1.8℃/秒以下であることがより好ましい。昇温速度が前記下限未満では、はんだが溶融する前に熱硬化性樹脂組成物が硬化してしまうおそれがあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物の濡れ広がりが不十分となる傾向にある。
すなわち、パッケージ部品1のはんだボール11にのみ熱硬化性樹脂組成物を付着させることができ、熱硬化性樹脂組成物の付着量を均一にすることもできる。そのため、パッケージ部品1における熱硬化性樹脂組成物の付着量が多過ぎるために、パッケージ部品1を樹脂組成物膜3から引き剥がすことができないといった問題が生じるおそれはなく、一方で、パッケージ部品1における熱硬化性樹脂組成物の付着量が少な過ぎるために、パッケージ部品1と実装基板2との接合強度を確保することができないといった問題が生じるおそれはない。
また、リフロー工程での熱を利用して、図3に示すように、パッケージ部品1のはんだボール11に付着した付着後の熱硬化性樹脂組成物31をはんだボール11に濡れ広がらせると共に、熱硬化性樹脂組成物31が濡れ広がった後には熱硬化性樹脂組成物31を硬化させて、図4に示すような硬化後の熱硬化性樹脂組成物32とすることにより、パッケージ部品1と実装基板2との接合強度を確保することができる。
このようにして、アンダーフィル材などを用いて接合部分を補強しない場合でも、簡便な方法により、はんだボール11を有するパッケージ部品1と実装基板2との接合強度を確保することが可能となる。
例えば、前記実施形態においては、前記搭載工程前に、さらに、実装基板2の接合用ランド21上にソルダーペースト(図示せず)を印刷するソルダーペースト印刷工程を施してもよい。このような印刷工程により、はんだボール11を有するパッケージ部品1と実装基板2との接合強度をさらに向上させることができる。
このような場合に用いるソルダーペーストとしては、公知のソルダーペーストを適宜用いることができる。
そして、本発明の熱硬化性樹脂組成物においては、厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m2以上14N/m2以下である(好ましくは、4N/m2以上12N/m2以下である)ことが必要である。タック力が前記下限未満では、パッケージ部品をランド上に搭載した際、一時的に保持力が低下するため、リフロー工程中に位置ずれを起こしやすいばかりか、熱硬化性樹脂組成物のはんだボールへの付着量が不十分となるため、十分な接合強度が確保できなくなり、他方、前記上限を超えると、パッケージ部品に熱硬化性樹脂組成物を付着させる場合において、パッケージ部品を樹脂組成物膜から引き剥がすことができないといった問題が生じる。なお、タック力はJIS−Z3284に記載の方法に準拠して測定することができ、具体的には、タック力試験機(マルコ社製、商品名「TK−1」)および直径が5.1mmのテストプローブを用いて測定することができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物においては、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であることが必要である。最低粘度が1Pa・sより高い場合では、はんだボールへの熱硬化性樹脂組成物の濡れ広がりが不十分となる。また、はんだボールへの熱硬化性樹脂組成物の濡れ広がりの観点から、最低粘度が0.1Pa・s以上1Pa・s未満であることがより好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物においては、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだの融点における粘度が10000Pa・s以上であることが必要である。粘度が10000Pa・s以上であれば、熱硬化性樹脂組成物が十分に硬化していると判断できる。なお、このようにして、はんだの融点における粘度を測定する場合、粘度を安定して測定するために、熱硬化性樹脂組成物の温度を所定時間(例えば、10分間)一定に保持した後に測定してもよい。
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物においては、チクソ比は、特に制限されないが、2以上4.5以下であることが好ましい。
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、公知のエポキシ樹脂を適宜用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビフェニル型、ナフタレン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型などのエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらのエポキシ樹脂は、常温で液状のものを含有することが好ましく、常温で固形のものを用いる場合には、常温で液状のものと併用することが好ましい。また、これらのエポキシ樹脂の型の中でも、硬化物が落下衝撃に対し有効であり、更にはんだの融点時までにおけるリフロー処理過程において濡れ広がり性が良好という観点から、液状ビスフェノールA型、液状ビスフェノールF型、液状水添タイプのビスフェノールA型が好ましい。
前記エポキシ樹脂の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物100質量%に対して、50質量%以上98質量%以下であることが好ましく、70質量%以上94質量%以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量が前記下限未満では、パッケージ部品を固着させるために十分な強度が得られないため、落下衝撃に対する耐性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物中の有機酸およびチクソ剤の含有量が減少し、エポキシ樹脂を硬化せしめる速度が遅延すると伴にリフロー過程において、パッケージ部品が位置ずれを起こし、導通不良となりやすい傾向にある。
本発明に用いる単官能グリシジル基含有化合物としては、公知の単官能グリシジル基含有化合物を適宜用いることができる。このような単官能グリシジル基含有化合物としては、例えば、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、エトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、フェノキシポリエチレングリコールモノグリシジルエーテル、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、n−ブチルフェニルグリシジルエーテル、フェニルフェノールグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテルが挙げられる。これらの単官能グリシジル基含有化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの単官能グリシジル基含有化合物の中でも、粘度の調整のしやすさの観点から、フェニルグリシジルエーテルが特に好ましい。
前記単官能グリシジル基含有化合物を用いる場合、その含有量としては、熱硬化性樹脂組成物100質量%に対して、5質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。単官能グリシジル基含有化合物の含有量が前記下限未満では、熱硬化性樹脂組成物の粘度を調整するという効果が得られにくい傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物の硬化性等の諸特性が低下する傾向にある。
前記有機酸の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物100質量%に対して、1質量%以上25質量%以下であることが好ましく、5質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。有機酸の含有量が前記下限未満では、エポキシ樹脂を硬化せしめる速度が遅延することで硬化不良となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物を硬化せしめてなる硬化膜の絶縁信頼性が低下する傾向にある。
前記チクソ剤の含有量としては、熱硬化性樹脂組成物100質量%に対して、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、1質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。チクソ剤の含有量が前記下限未満では、チクソ性が得られず、パッケージ部品のはんだボールを樹脂組成膜中に浸漬した際、熱硬化性樹脂組成物が十分付着しないばかりか、接合用ランド上に搭載した際の当該部品の付着力も低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、熱硬化性樹脂組成物がはんだボール上に濡れ広がりにくくなる硬化膜の絶縁信頼性が低下する傾向にある。
[実施例1]
エポキシ樹脂A(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、DIC社製、商品名「EPICLON 860」)91質量%、チクソ剤(脂肪酸アマイド、日本化成社製、商品名「スリパックスE」)2質量%、有機酸(アジピン酸、関東電化工業社製)5質量%、界面活性剤(ビックケミージャパン社製、商品名「BYK361N」)1質量%および消泡剤(共栄社化学社製、商品名「フローレンAC−303」)1質量%を容器に投入し、らいかい機を用いて混合して熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上にアプリケーター(100μm用)にて塗布して樹脂組成物膜を得た。得られた樹脂組成物膜の厚みは0.09mmであった。
次に、チップマウント装置(YAMAHA社製、商品名「YV100Xg−F」)を用いて、BGAパッケージ(大きさ:17mm×17mm、はんだボールの高さ:0.3mm、はんだボールピッチ:0.5mm、はんだの融点:217℃、はんだの組成:96.5Sn/3Ag/0.5Cu)をピックアップし、BGAパッケージのはんだボールを得られた樹脂組成物膜中に浸漬させて、熱硬化性樹脂組成物をはんだボールに付着させた。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は30%である。その後、熱硬化性樹脂組成物が付着したBGAパッケージを実装基板の接合用ランド上に搭載した。
次いで、BGAパッケージを搭載した実装基板をリフロー炉(タムラ製作所社製、商品名「TNP」)にて温度240℃に加熱することにより、はんだボールを溶融させ、BGAパッケージと実装基板とを接合した。
[実施例2]
樹脂組成物膜の厚みを0.27mmとした以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は90%である。
樹脂組成物膜の厚みを0.18mmとした以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は60%である。
[実施例4]
実装基板として、実装基板の接続用ランドに、予め、厚みが0.15mmのソルダーペーストTLF−204(はんだの組成:Sn/3.0Au/0.5Cu、タムラ製作所社製)を印刷したものを用いた以外は実施例3と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は60%である。
[実施例5〜7]
表1に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上にアプリケーター(200μm用)にて塗布して樹脂組成物膜を得た。得られた樹脂組成物膜の厚みは0.18mmであった。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は60%である。
樹脂組成物膜の厚みを0.36mmとした以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板との接合を試みた。しかし、BGAパッケージのはんだボールを樹脂組成物膜中に浸漬させた後に、樹脂組成物膜からBGAパッケージを剥がすことができなかった。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は100%超である。
[比較例2]
樹脂組成物膜の厚みを0.03mmとした以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は10%である。
ロジン系樹脂(ハリマ化成社製、商品名「ハリフェノール512」)60質量%、チクソ剤(脂肪酸アマイド、日本化成社製、商品名「スリパックスE」3質量%、有機酸(アジピン酸、関東電化工業社製)10質量%、界面活性剤(ビックケミージャパン社製、商品名「BYK361N」)1質量%および消泡剤(共栄社化学社製、商品名「フローレンAC−303」)1質量%および有機溶剤(ヘキシルジグリコール)25質量%を容器に投入し、らいかい機を用いて混合してフラックス樹脂組成物を得た。そして、得られたフラックス樹脂組成物を支持体上にアプリケーター(300μm用)にて塗布して樹脂組成物膜を得た。得られた樹脂組成物膜の厚みは0.27mmであった。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は90%である。
[比較例4]
実装基板として、実装基板の接続用ランドに、予め、厚みが0.15mmのソルダーペースト(はんだの組成:Sn/3.0Au/0.5Cu、タムラ製作所社製)を印刷したものを用いた以外は比較例3と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は90%である。
表2に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上にアプリケーター(100μm用)にて塗布して樹脂組成物膜を得た。得られた樹脂組成物膜の厚みは0.09mmであった。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板との接合を試みた。しかし、BGAパッケージのはんだボールを樹脂組成物膜中に浸漬させた後に、樹脂組成物膜からBGAパッケージを剥がすことができなかった。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は30%である。
[参考例2〜4]
表2に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上にアプリケーター(100μm用)にて塗布して樹脂組成物膜を得た。得られた樹脂組成物膜の厚みは0.09mmであった。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は30%である。
樹脂組成物の性能(タック力、レオメーター粘度、BF粘度、チクソ比)、パッケージ部品の搭載時の作業性、および、パッケージ部品と実装基板との接合部分の性能(抵抗値、落下衝撃回数)を以下のような方法で評価または測定した。得られた結果を表1および表2に示す。なお、比較例1および参考例1については、樹脂組成物膜からBGAパッケージを剥がすことができなかったため、パッケージ部品と実装基板との接合部分の性能は測定できなかった。
(i)タック力
タック力試験機(マルコ社製、商品名「TK−1」)および直径が5.1mmのテストプローブを用いて、JISZ3284に準拠し、樹脂組成物膜(厚み:0.2mm)のタック力を測定した。
(ii)レオメーター粘度
レオメーター(HAAKE社製、商品名「MARS−III」)を用いて、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温しつつ、樹脂組成物の粘度を測定した。得られた結果から、温度40℃における粘度、温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度、および、昇温後のはんだの融点における粘度を求めた。
(iii)ブルックフィールド粘度(BF粘度)
ブルックフィールド社製の粘度計RVT型を用いて、スピンドル回転数50rpmで温度25℃における樹脂組成物のBF粘度を測定した。
(iv)チクソ比
ブルックフィールド社製の粘度計RVT型を用いて、スピンドル回転数5rpmで温度25℃における樹脂組成物のBF粘度(η5)、および、スピンドル回転数50rpmで温度25℃における樹脂組成物のBF粘度(η50)をそれぞれ測定した。そして、これらの測定値からチクソ比(η5/η50)を算出した。
(v)パッケージ部品の搭載時の作業性
チップマウント装置(YAMAHA社製、商品名「YV100Xg−F」)を用いて、パッケージ部品のはんだボールを樹脂組成物膜中に浸漬させた後に、樹脂組成物膜からパッケージ部品を剥がすことが可能か否かを評価した。樹脂組成物膜からパッケージ部品を剥がすことができる場合には「合格」と判定し、樹脂組成物膜からパッケージ部品を剥がすことができない場合には「不合格」と判定した。
(vi)抵抗値
デジタルマルチメーター(Agilent社製、商品名「34401A」)を用いて、パッケージ部品と実装基板との接合部分における抵抗値を測定した。なお、抵抗値が1000MΩ以上となったものについては「測定不可」と判定した。
(vii)落下衝撃回数
パッケージ部品を実装基板に接合したものを試料として、次にようにして落下衝撃回数を測定した。すなわち、治具に試料を固定し、導通配線(抵抗値測定用)を接続すると共に、デジタルマルチメーター(Agilent社製、商品名「34401A」)を用いて、初期抵抗値を測定した。そして、試料を高さ100cmより落下させて衝撃を与えている間の抵抗値を測定するという作業を繰り返した。落下中の抵抗値が初期抵抗値の4倍になるまでの回数を落下衝撃回数とした。また、前記抵抗値が1000MΩ以上のものについては「測定不可」と判定した。
エポキシ樹脂A(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、DIC社製、商品名「EPICLON 860」)52質量%、エポキシ樹脂B(ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、日本化薬社製、商品名「NC−3000」)11.3質量%、単官能グリシジル基含有化合物(フェニルグリシジルエーテル、ナガセケムテックス社製、商品名「デナコール EX−141」)30質量%、チクソ剤(脂肪酸アマイド、日本化成社製、商品名「スリパックスE」)0.5質量%、有機酸(アジピン酸、関東電化工業社製)4.2質量%、界面活性剤(ビックケミージャパン社製、商品名「BYK361N」)1質量%および消泡剤(共栄社化学社製、商品名「フローレンAC−303」)1質量%を容器に投入し、らいかい機を用いて混合して熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上に、表3に示す厚みとなるように、アプリケーターにて塗布して樹脂組成物膜を得た。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は、67%である。
表3に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例1と同様にして、熱硬化性樹脂組成物を得た。そして、得られた熱硬化性樹脂組成物を支持体上に、表3に示す厚みとなるように、各種アプリケーターにて塗布して樹脂組成物膜を得た。
実施例1で用いた樹脂組成物膜に代えて上記のようにして得られた樹脂組成物膜を用いた以外は実施例1と同様にして、BGAパッケージと実装基板とを接合した。なお、はんだボールの高さ寸法100%に対する樹脂組成物膜の厚みの比率は、それぞれ67%(実施例9および10)、50%(実施例11)、90%(実施例12)である。
熱硬化性樹脂組成物の性能(タック力、粘度、BF粘度、チクソ比)、パッケージ部品の搭載時の作業性、および、パッケージ部品と実装基板との接合部分の性能(抵抗値、落下衝撃回数)を前記方法で評価または測定した。得られた結果を表3に示す。
11…はんだボール
12…パッケージ基板
13…ランド
2…実装基板
21…接合用ランド
22…絶縁基材
3…樹脂組成物膜
31…付着後の熱硬化性樹脂組成物
32…硬化後の熱硬化性樹脂組成物
4…支持体
Claims (5)
- はんだボールを有するパッケージ部品を実装基板に接合させるパッケージ部品の接合方法であって、
熱硬化性樹脂組成物からなり、厚みが前記はんだボールの高さ寸法に対して20%以上90%以下である樹脂組成物膜を形成する膜形成工程と、
前記パッケージ部品のはんだボールを前記樹脂組成物膜中に浸漬させて、前記熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに付着させる樹脂組成物付着工程と、
前記熱硬化性樹脂組成物が付着したパッケージ部品を前記実装基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、
前記パッケージ部品が搭載された実装基板を加熱することにより、前記はんだボールを溶融させ、前記はんだボールを前記実装基板の接合用ランドに接合するリフロー工程と、
を備え、
前記熱硬化性樹脂組成物は、
厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m2以上14N/m2以下であり、
温度40℃における粘度が20Pa・s以上3000Pa・s以下であり、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であり、且つ、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだ融点における粘度が10000Pa・s以上である
ことを特徴とするパッケージ部品の接合方法。 - 請求項1に記載のパッケージ部品の接合方法において、
前記搭載工程前に、さらに、前記実装基板の接合用ランド上にソルダーペーストを印刷するソルダーペースト印刷工程を備える
ことを特徴とするパッケージ部品の接合方法。 - はんだボールを有するパッケージ部品を実装基板に接合させるパッケージ部品の接合方法であって、熱硬化性樹脂組成物からなり、厚みが前記はんだボールの高さ寸法に対して20%以上90%以下である樹脂組成物膜を形成する膜形成工程と、前記パッケージ部品のはんだボールを前記樹脂組成物膜中に浸漬させて、前記熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに付着させる樹脂組成物付着工程と、前記熱硬化性樹脂組成物が付着したパッケージ部品を前記実装基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、前記パッケージ部品が搭載された実装基板を加熱することにより、前記はんだボールを溶融させ、前記はんだボールを前記実装基板の接合用ランドに接合するリフロー工程と、を備えるパッケージ部品の接合方法に用いる熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、有機酸と、チクソ剤とを含有するものであり、
厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m2以上14N/m2以下であり、
温度40℃における粘度が100Pa・s以上3000Pa・s以下であり、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であり、且つ、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだ融点における粘度が10000Pa・s以上である
ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 - はんだボールを有するパッケージ部品を実装基板に接合させるパッケージ部品の接合方法であって、熱硬化性樹脂組成物からなり、厚みが前記はんだボールの高さ寸法に対して20%以上90%以下である樹脂組成物膜を形成する膜形成工程と、前記パッケージ部品のはんだボールを前記樹脂組成物膜中に浸漬させて、前記熱硬化性樹脂組成物を前記はんだボールに付着させる樹脂組成物付着工程と、前記熱硬化性樹脂組成物が付着したパッケージ部品を前記実装基板の接合用ランド上に搭載する搭載工程と、前記パッケージ部品が搭載された実装基板を加熱することにより、前記はんだボールを溶融させ、前記はんだボールを前記実装基板の接合用ランドに接合するリフロー工程と、を備えるパッケージ部品の接合方法に用いる熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、有機酸と、チクソ剤とを含有するものであり、
厚みが0.2mmの膜を形成した場合におけるタック力が2N/m2以上14N/m2以下であり、
温度40℃における粘度が20Pa・s以上100Pa・s以下であり、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した場合における最低粘度が1Pa・s以下であり、且つ、
温度40℃からはんだの融点まで0.1℃/秒の昇温速度で昇温した後のはんだ融点における粘度が10000Pa・s以上である
ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項3または請求項4に記載の熱硬化性樹脂組成物において、
単官能グリシジル基含有化合物をさらに含有する
ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
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