專利名稱：電子元件安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過焊接而將形成有焊凸(solder bump)的電子元件安裝 到板上的電子元件安裝方法。
背景技術(shù)：
隨著近來在電子設(shè)備的尺寸減小和功能提高方面的研發(fā)，對于包括將要 安裝在電子設(shè)備中的半導(dǎo)體封裝件的電子元件來說，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了尺寸和厚度 減小。另外，還追求進(jìn)一步提高安裝密度。作為應(yīng)對這種密集安裝的安裝形 式，趨勢是朝著采用堆疊有板模塊的結(jié)構(gòu)發(fā)展，其中板模塊的電子元件安裝 在板上(例如，見專利文件1)。在該專利文件中，通過在板上安裝多個(gè)形成 有焊凸的半導(dǎo)體封裝件，使元件安裝板具有一定密度，而不增大板尺寸。[專利文件l]: JP-A-2005-26648發(fā)明內(nèi)容與此同時(shí)，用于堆疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝件較薄并因此剛性較低，從而具 有焊接回流加熱時(shí)容易出現(xiàn)翹曲的性質(zhì)。為此，在回流焊時(shí)，這種翹曲可能致使焊凸漂移，使得焊凸不能與板的連接電極正常焊合。這容易導(dǎo)致導(dǎo)電不 良或者接合不良，例如焊接強(qiáng)度不足。在通過焊接來安裝薄半導(dǎo)體封裝件的 場合，這種問題普遍存在，而不限于堆疊有多個(gè)半導(dǎo)體封裝件的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在通過焊接安裝薄半導(dǎo)體封裝件時(shí) 防止接合不良的電子元件安裝方法。本發(fā)明的電子元件安裝方法是一種將電子元件安裝到板上的方法，其中 電子元件的下表面上形成有焊凸，該方法包括焊料轉(zhuǎn)移步驟，通過轉(zhuǎn)移而 將焊膏設(shè)置到焊凸上；安裝步驟，將電子元件安放到板上，并通過焊膏將焊 凸放置于板的連接電極上；和回流步驟，將板連同電子元件一起加熱，并使 焊膏和焊凸的焊料成分熔合，從而將電子元件焊接在板上。根據(jù)本發(fā)明，電子元件在處于焊膏通過轉(zhuǎn)移而設(shè)置于焊凸上的狀態(tài)下安裝在板上，使得焊凸通過焊膏置于連接電極上。由此，即使焊凸和連接電極 之間存在間隙，焊膏的焊料成分也可以使焊料的熔合部分的量增加，其中保 證焊料的熔合部分可潤濕地?cái)U(kuò)展。當(dāng)通過焊接安裝薄半導(dǎo)體封裝件時(shí)，這可 以防止接合不良。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的元件安裝板生產(chǎn)線的配置圖。 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的電子元件安放裝置的平面圖。 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的待安裝到板上的電子元件的結(jié)構(gòu)解釋圖。圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的待安裝到板上的電子元件的結(jié)構(gòu)解釋圖。 圖5(a)至5(e)是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的板制造方法的過程解釋圖。 圖6(a)至6(c)是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的板制造方法的過程解釋圖。 圖7(a)至7(c)是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的電子元件安裝方法的焊接過程解釋圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施例。首先參照圖1,解釋元件安裝板生產(chǎn)線。在圖1中，元件安裝板生產(chǎn)線 構(gòu)造成具有串聯(lián)布置的絲網(wǎng)印刷機(jī)Ml、電子元件安放裝置M2和回流裝置 M3。絲網(wǎng)印刷機(jī)M1用來印刷焊膏，用于將電子元件連接到板上。電子元件 安放裝置M2用來將電子元件安裝到印刷有焊膏的板上?；亓餮b置M3用于 加熱安裝有電子元件的板并使焊膏的焊料成分熔合，從而將電子元件固定在 板上?，F(xiàn)在參照圖2，解釋電子元件安放裝置M2的構(gòu)造。在圖2中，運(yùn)輸路 徑2沿著X方向居中布置在基臺(tái)1中。運(yùn)輸路徑2用于運(yùn)輸其上將要安裝電 子元件的板3，并用于將板3安放在要安裝電子元件的地方。在運(yùn)輸路徑2 的前方，第一和第二元件供應(yīng)部4A和4B相對于X方向平行布置。第一和 第二元件供應(yīng)部4A和4B具有容納第一和第二電子元件11、 12的相應(yīng)的托 盤。第三元件供應(yīng)部4C布置在運(yùn)輸路徑2的后面。該第三元件供應(yīng)部4C 布置有帶式饋送器5,該帶式饋送器5用于將載有第三電子元件13(見圖5) 的帶間歇地饋送到安裝頭的拾取位置，這在下面解釋。Y軸工作臺(tái)6A和Y軸導(dǎo)4九6B相對于X方向布置在基臺(tái)1的相應(yīng)端。 X軸工作臺(tái)懸于Y軸工作臺(tái)6A和Y軸導(dǎo)軌6B之間。X軸工作臺(tái)7上布置 有安裝頭8。安裝頭8是具有多個(gè)單體頭8a的群組(gang)型的，其與板識(shí)別 照相才幾9 一致地移動(dòng)。通過驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)7和Y軸工作臺(tái)6，安裝頭8沿著X軸方向移動(dòng)。 單體頭8a具有允許將第一電子元件11從第一元件供應(yīng)部4A取出、將第二 電子元件12從第二元件供應(yīng)部4B取出、以及將第三電子元件13從第三元 件供應(yīng)部4C取出、然后將它們安裝到放置于運(yùn)輸路徑2上的板3上的相應(yīng) 的吸入噴嘴。在運(yùn)輸^各徑2和第一、第二元件供應(yīng)部4A、 4B之間，布置有直線照相 機(jī)10、噴嘴儲(chǔ)料器14和焊膏轉(zhuǎn)移臺(tái)15。在運(yùn)輸路徑2和第三元件供應(yīng)部4C 之間，布置有直線照相機(jī)IO、噴嘴儲(chǔ)料器14和焊膏轉(zhuǎn)移臺(tái)15。從元件供應(yīng) 部拾取到電子元件的安裝頭8在運(yùn)動(dòng)到板3的過程中在直線照相機(jī)10的上 方經(jīng)過。正因?yàn)槿绱?，電子元件在由安裝頭8保持的狀態(tài)下被識(shí)別。噴嘴儲(chǔ)料器14容納多種類型的適于將要安裝到板3上的電子元件的噴 嘴。通過使安裝頭8接近噴嘴儲(chǔ)料器14,可以根據(jù)要安裝的電子元件來選擇 性地附接吸入噴嘴。焊膏轉(zhuǎn)移臺(tái)15用來向工作臺(tái)上供應(yīng)薄膜狀態(tài)的、因在 焊劑中混合焊料成份而有粘性的焊膏。通過使保持有電子元件的安裝頭相對 于焊膏轉(zhuǎn)移臺(tái)15上升和下降，將焊膏設(shè)置在形成于電子元件下側(cè)的焊凸上?，F(xiàn)在參照圖3和4，解釋第一和第二電子元件11、12。第一電子元件ll(電 子元件)是用樹脂封裝半導(dǎo)體元件而形成的薄封裝件。如圖3所示，坪凸16 形成在下表面lla上，以連接到板3。同時(shí)，電極17(第二連接電極)形成在 上表面llb上，以連接到堆疊在第一電子元件11上的待安裝電子元件。第 二電子元件12也是用樹脂封裝半導(dǎo)體元件而形成的薄封裝件。如圖4所示， 焊凸18以與第一電子元件12的電極17相同的布置形成在下表面12a上， 以連接到第一電子元件11。在通過焊凸進(jìn)行連接時(shí)，這些剛性較低的薄封裝 件在回流加熱期間具有容易翹曲的特性。現(xiàn)在解釋將第一和第二電子元件11、 12安裝到板3上的電子元件安裝 方法。通過該電子元件安裝方法，下表面形成有焊凸的第一和第二電子元件 11、 12可以以多個(gè)堆疊的方式安裝在板3上，從而形成密集安裝板。在圖5(a)中，電極3a、 3b(連接電極)形成在板3的上表面上。電極3a形成為與第一電子元件11的凸起16的布置相同，電極3b形成為與第三電 子元件13的引線13a的布置相同。先將板3運(yùn)輸?shù)綀D1所示的絲網(wǎng)印刷機(jī) Ml,在那里將焊膏19設(shè)置到板3的電極3a、 3b上，如圖5(b)所示(焊膏印 刷步驟)。然后，將帶有焊料的板3運(yùn)輸?shù)诫娮釉卜叛b置M2，在這里， 其被安放在運(yùn)輸路徑2上的安裝位置。安裝頭8移動(dòng)到板3的上方，板識(shí)別 照相機(jī)9在此攝取板3的圖像，從而識(shí)別板3的位置(第一識(shí)別步驟)。此后，焊膏轉(zhuǎn)移到第一電子元件11上。即，由安裝頭8從第一元件供 應(yīng)部4A取出的第一電子元件11在由吸入噴嘴20保持的狀態(tài)下移動(dòng)到焊膏 轉(zhuǎn)移臺(tái)。通過使第一電子元件11相對于焊膏19的覆膜上升和下降，如圖5(c) 所示，焊膏19通過轉(zhuǎn)移而在下表面供應(yīng)到焊凸16(焊膏轉(zhuǎn)移步驟)。然后，轉(zhuǎn)移有焊膏的電子元件通過安裝頭8安裝到印有焊料的板3b上， 如圖5(d)所示。首先，根據(jù)第一識(shí)別步驟的識(shí)別結(jié)果使第一電子元件ll(第 一層的電子元件)與板3的電極3a對準(zhǔn)，然后將焊凸16;^文置在電極3a上， 從而進(jìn)行安裝(安裝步驟)。在該安裝步驟中，還通過將引線13a與電極3b對 準(zhǔn)而進(jìn)行第三電子元件13的安裝。此后，在第二層安裝電子元件。首先，通過板識(shí)別照相機(jī)9進(jìn)行第一電 子元件11的位置識(shí)別。這里，通過識(shí)別形成于第一電子元件11的上表面lib 上的電極15中的作為電子元件的特征點(diǎn)的形成在最外邊的對角位置的電極 16來進(jìn)行位置識(shí)別(第二識(shí)別步驟)。然后，將第二電子元件12從第二元件供應(yīng)部4B取出的安裝頭8移動(dòng)到 焊膏轉(zhuǎn)移臺(tái)15。這里，第二電子元件12相對于焊膏19的覆膜上升和下降， 如圖6(a)所示。這樣，通過轉(zhuǎn)移將焊膏19設(shè)置到焊凸18的下表面(第二焊料 轉(zhuǎn)移步驟)。然后，根據(jù)第二識(shí)別步驟的識(shí)別結(jié)果，使第二電子元件12與第 一電子元件11對準(zhǔn)，并通過將第二電子元件12的焊凸18放置在形成于第 一電子元件12上表面上的電極17上，將第二電子元件12安裝到第一電子 元件11上(第二安裝步驟)。此后，將板3運(yùn)輸?shù)交亓餮b置M3中。在這種情況下，安裝有第一至第 三電子元件11至13的板3與這些電子元件一起加熱到高于焊料熔點(diǎn)的回流 溫度。這導(dǎo)致第一電子元件11的焊凸16與板3的電極3a焊合，第三電子 元件13的引線13a與電極3b焊合，以及第二電子元件12的焊凸18與電子 元件11的電極17焊合(回流步驟)。通過使焊膏19和焊凸16、 18的焊料成分熔合來完成焊接。這樣就完成了堆疊有通過用樹脂封裝半導(dǎo)體元件而形成的第一和第二電子元件n、 12等的封裝件的密集安裝板。同時(shí)參照圖7來解釋回流步驟中的焊接行為。以第一電子元件11的焊 凸16焊接到板3的電極3a為例子來解釋本實(shí)施例。然而，對于第二電子元 件12的焊凸18焊接到第一電子元件11的電極17的情況，也是同樣的道理。 如前所述，由于第一電子元件11是薄半導(dǎo)體封裝件，所以焊凸16因封裝件 主體向上翹曲而在將第一電子元件11安裝到板3上時(shí)以及在實(shí)施回流期間 可能發(fā)生漂移。這可能導(dǎo)致間隙d存在于焊凸16和電極3a之間，如圖7(a) 所示。即使焊凸16和電極3a之間以這種方式存在間隙，本實(shí)施例也能在元件 安裝前額外地向焊凸16轉(zhuǎn)移焊膏19。而且，焊膏19還設(shè)置在電極3a上。 為此，用于連接的電極3a和焊凸16處于在上下表面周圍被足量的焊膏19 覆蓋的狀態(tài)。這樣，在這種狀態(tài)下進(jìn)行回流。即，在加熱熔化焊料的過程中，焊膏19 具有足量的一部分熔合的焊料19a，作為其熔合焊料成分。其在焊凸16的下 端和電極3a之間連接的狀態(tài)下在粘性液體樹脂1%中可潤濕地?cái)U(kuò)展，如圖 7(b)所示。此時(shí)，焊料19a的熔合部分的表面張力導(dǎo)致一力，該力作用為朝 電極3a拉拽焊凸16，并使初始存在的間隙d變窄。此后，通過進(jìn)一步繼續(xù)加熱，焊凸16與焊料19a的熔合部分熔合成一 體。如圖7(c)所示，焊接接頭16a形成為連接在第一電子元件11和電極3a 之間。焊接接頭16a隨后冷卻并凝固，從而完成了第一電子元件11到板3 的焊接。焊接接頭16a的量為焊凸16的熔合焊料加上焊膏19的焊料。因此， 第一電子元件11和板3由足量的焊料連接在一起，從而保證了足夠的焊接 強(qiáng)度和導(dǎo)電性。順便提及，本實(shí)施例示出了第一和第二電子元件11、 12堆疊安裝在板3 上的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明還適用于除所提供的堆疊結(jié)構(gòu)之外的普通電子元件 安裝結(jié)構(gòu)，其中堆疊結(jié)構(gòu)的安裝形式是封裝件較薄并容易翹曲，以及間隙會(huì) 形成在焊凸和連接電極之間。同時(shí)，本實(shí)施例示出了這樣的示例通過印刷 事先向板3的連接電極3A提供焊料。但是，如果因封裝件翹曲程度相對較 小而額外提供給焊凸的焊料量令人滿意地較d 、，則可以省去向連接電極提供 焊料。本申請基于2005年8月25日提交的日本專利申請No. 2005-243866并 要求其優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此引作參考。
現(xiàn)不良連接的效果，這對于通過焊接將形成有焊凸的薄電子元件安裝到板上 的領(lǐng)域是有用的。
權(quán)利要求
1.一種將電子元件安裝到板上的電子元件安裝方法，電子元件的下表面上形成有焊凸，該方法包括焊料轉(zhuǎn)移步驟，通過轉(zhuǎn)移而將焊膏設(shè)置到焊凸上；安裝步驟，將電子元件安放到板上，并通過焊膏將焊凸放置于板的連接電極上；和回流步驟，將板連同電子元件一起加熱，并使焊膏和焊凸的焊料成分熔合，從而將電子元件焊接在板上。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子元件安裝方法，進(jìn)一步包括事先將焊膏印 刷在連接電極上的焊料印刷步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的電子元件安裝方法，其中，安裝在板上的電子 元件具有上表面，第二連接電極形成為將第二電子元件安裝在該上表面上， 第二電子元件的下表面上形成有第二焊凸，該方法還包括通過轉(zhuǎn)移將焊膏設(shè)置到第二焊凸上的第二焊料轉(zhuǎn)移步 驟；和第二安裝步驟，將第二電子元件安放于所述電子元件上，并通過焊膏 將第二焊凸放置于所述電子元件的第二連接電極上，在回流步驟中，板連同所述電子元件和所述第二電子元件一起被加熱， 并使焊膏和第二焊凸的焊料成分熔合，從而將所述第二電子元件焊接在所述 電子元件上。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子元件安裝方法，其中，在將第二電子元件 安裝在所述電子元件上之前，對所述電子元件進(jìn)行位置識(shí)別。
5. 如權(quán)利要求4所述的電子元件安裝方法，其中，對形成在所述電子 元件的上表面上的作為特征點(diǎn)的電極進(jìn)行所述電子元件的位置識(shí)別。
6. 如權(quán)利要求5所述的電子元件安裝方法，其中，所述特征點(diǎn)是形成 在所述電子元件的上表面上的電極中的形成在最外邊的對角位置的電極。
全文摘要
一種電子元件安裝方法，用于將下表面形成有焊凸(16)的電子元件(11)安裝到板(3)上。焊膏(19)印刷在板(3)的電極(3a)上，并通過轉(zhuǎn)移設(shè)置到焊凸(16)上。此后，通過焊膏(19)將焊凸(16)放置在電極(3a)上。由此，即使焊凸(16)和電極(3a)之間存在間隙，焊膏(19)的焊料成分也可以使焊料的熔合部分的量增加，其中保證焊料的熔合部分可潤濕地?cái)U(kuò)展。當(dāng)通過焊接安裝薄半導(dǎo)體封裝件時(shí)，這可以防止接合不良。
文檔編號H05K3/34GK101218862SQ20068002519
公開日2008年7月9日 申請日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者山本佑介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社