安裝基片及電子元件的安裝方法
2023-07-20 09:47:26 2
專利名稱：安裝基片及電子元件的安裝方法
技術領域：
本發明涉及安裝基片和電子元件的安裝方法，具體而言，本發明涉及一種安裝基片和一種在將電子元件連接到位後可防止在可熔連接部件內留有空隙的電子元件安裝方法。
背景技術：
高密度電子元件，象BGA(球柵陣列)或CSP(集成電路片尺寸的組件)，例如半導體部件，可通過倒裝法安裝到一個安裝基片上。見日本專利公報第9-293961。就是說，象BGA或CSP這樣的半導體元件還具有焊球的作用，這種焊球被用作外部接線端子。焊球與一個設置在安裝基片上的接點(land)相連接，從而將該半導體元件安裝到安裝基片上。
近年來，市場上迫切需要將一種安裝有半導體部件的電子裝置(例如移動終端)加工成體積更加小巧、也更加纖薄的結構形式。因此，半導體部件也被加工成具有高密度的結構形式，從而儘量使焊球具有精密而狹窄的間距，以起到外部接線端子的作用。具體而言，儘管傳統焊球的直徑為760μm，但是，現在的焊球其直徑約為300μm。此外，傳統焊球之間的間距為1270μm，而現在的焊球之間的間距則為500μm。
圖1示出了在相關技術中利用倒裝法將一個電子元件5例如半導體部件安裝到一個安裝基片1上的方法。如圖2所示，有多個焊球8設置在電子元件5的局部基片6上。與此相對應，有多個基片側接點2設置在安裝基片1上。為便於說明，圖1示出了在安裝基片1上設置有單個基片側接點2和在電子元件5上設置有單個焊球8的情形，下面將對其進行說明。
為將電子元件5安裝到安裝板1上，首先將設置有圖1-(A)所示之基片側接點2的安裝板1製造成形。然後，利用厚薄膜印刷法(絲網印刷法)將焊膏設置在安裝板1上。焊膏3是通過將一種粉末狀的焊料和焊劑混合在一起形成的。焊膏3處於一種均勻的膏體狀態下。
具體而言，如圖1-(B)所示，將一個印刷絲網設置在安裝基片1的上部，而且該印刷絲網還具有一種與焊膏的形狀相對應的圖形結構。利用一個塗刷器(未在圖1中示出)將焊膏3安裝到圖形結構12內。此後，將印刷絲網11從安裝板1上拆卸下來，這樣，焊膏2就被設置(塗覆)到基片側接點2上，如圖1-(C)所示。
接著，如圖1-(D)和圖2所示，焊球8定位在能夠面向焊膏3的位置上。電子元件5向下移動到安裝板1上，從而使焊球8安裝到焊膏3上並臨時固定到該焊膏3上。接下來，將臨時固定有電子元件5的安裝板1插入到一個回焊爐內，以對其進行加熱。焊膏3中的粉末狀焊料和焊球8通過加熱工序而被熔化，而且焊膏3中的焊劑也會被蒸發掉。
這樣，焊膏3中的焊料和焊球8就成為一體。這種一體化的焊料被稱為連接焊料9。如圖1-(E)所示，基片側接點2和部件側接點7被連接焊料9連接在一起。因此，安裝基片1和電子元件5就以電力的方式和機械方式連接在一起。
如上所述，在該相關技術中，在將電子元件5安裝到安裝基片1上的情況下，焊膏3設置在安裝基片1的基片接點2上。如上所述，一般藉助於印刷絲網11採用絲網印刷法將焊膏3安裝並設置在基片側接點2上。但是，在進行絲網印刷時，溼氣和空氣可能會混入焊膏3內。此外，包括在焊膏內的焊劑中也可能含有溼氣。溼氣或空氣在加熱時(例如回焊過程中)會膨脹，從而使溼氣或空氣的體積變大。體積得以膨脹的溼氣或空氣就被叫做空隙。
但是，由於混合在焊膏8內或焊劑中的溼氣或空氣量非常少，因此在並非迫切需要將焊球加工得非常精細並使焊球間的間距非常狹窄、而且焊球(連接焊料9)體積巨大的現有技術中，這些空隙不會成為問題。但是，近年來，而且一直以來，由於焊球8被加工得非常精細，因此，空隙10的體積與連接焊料9的體積之比就會變得相當大。
圖3示出了空隙10與連接焊料9的體積之比變大的一個實例。在圖3所示的實例中，連接焊料9中的空隙10很大，這樣將連接焊料9與基片側接點2連接在一起的區域僅為一個在圖3中由箭頭A所示的區域。如果，空隙10在連接焊料9中所佔的體積變大，那麼焊膏9與基片側接點2(或部件側接點7)之間的導電性能及機械連接強度就會下降。在更加糟糕的情況下，可能會出現焊料連接不良(斷路故障)的問題，這樣就會降低焊料連接的可靠性。
X射線可用於從平面對與安裝基片1連接在一起的電子元件5進行觀察，這是一種用於檢測是否產生空隙10的方法。但是，通過X射線成象很難觀察到空隙10。此外，由於空隙10位於由金屬製成的部件側接點7之下部，因此部件側接點7就成為X射線成象的一個障礙物，因此就更難對空隙10進行檢測。
此外，近年來，而且直到現在，不含鉛的焊料(無鉛焊料)常被用作一種能夠減少環境汙染的措施。具體而言，Sn-Ag-Cu焊料(熔點217℃)通稱用於焊球8中，這種焊料的熔點高於傳統鉛錫共晶軟焊料的熔點(熔點183℃)。
另一方面，由於電子元件5的耐熱問題，因此很難使焊接溫度曲線圖具有很高的溫度。一般會使熱焊接的溫度曲線圖具有一個高於熔點10至20℃的最高溫度。(傳統的鉛錫共晶軟焊料能夠保持高於熔點30℃。)使焊接溫度曲線圖具有高溫、從而使焊膏中的焊劑變成高沸點的溶劑將在焊接時延緩焊料的流量。
因此，被排放到連接焊料9外部的已成形空隙量10就會很少，這樣，就會增加存留在連接焊料9中的空隙10的量。這樣，連接焊料9中的空隙10的量就會增加，因此就會降低焊接的可靠性。
發明內容
因此，本發明的一個目的在於提供一種新穎、實用的安裝基片和電子元件的安裝方法。
本發明的另一個更加具體的目的在於提供一種可在將電子元件連接到位後防止在可熔連接部件內留有空隙的安裝基片和電子元件的安裝方法。
本發明的上述目的可通過一種安裝基片來實現，其包括一個接點，該接點通過一個可熔化的連接部件與電子元件的一個電極連接在一起；以及一個連接部件的流動發生部分，該部分被構造成能夠在已經熔化的可熔性連接部件上產生流動的結構形式。
本發明的上述目的可通過一種安裝基片來實現，其包括一個接點，該接點通過一個可熔化的連接部件與電子元件的一個電極連接在一起；以及一個連接部件的流動發生部件，該部件用於在已經熔化的可熔性連接部件上產生流動。
根據上述的本發明，當可熔性連接部件受熱並被熔化時，連接部件的流動發生部分就會在可熔的連接部件上產生流動。由於混入該可熔性連接部件內的溼氣和空氣而形成的空隙可通過可熔性連接部件的流動而從可熔性連接部件的內部流向外部。這樣，就可以防止空隙存留在可熔的連接部件內，從而提高連接的可靠性。
該連接部件的流動發生部分可由設置在接點上的金屬部件製成，從而能夠嵌入該可熔性連接部件內，該金屬部件的吸溼性小於接點的吸溼性，以及該金屬部件的高度小於可熔性連接部件在其受熱前的高度。
該連接部件的流動發生部件可由設置在接點上的金屬部件製成，從而能夠嵌入可熔性連接部件內，該金屬部件的吸溼性小於接點的吸溼性，以及該金屬部件的高度小於可熔性連接部件在其受熱前的高度。
根據上述的本發明，金屬部件被設置成連接部件的流動發生部分，而且該金屬部件的吸溼性小於接點的吸溼性，其高度小於可熔性連接部件的高度。因此，當該可熔性連接部件通過加熱而熔化時，該可熔性連接部件立刻就會從金屬部件的高位流向接點所在的較低位置上。就是說，由於金屬部件的吸溼性差於接點的吸溼性，因此已經熔化的可熔性連接部件就會流向接點，而不會附著在金屬部件上。此外，由於金屬部件的高度小於可熔性連接部件的高度，因此該金屬部件不會成為將可熔性連接部件設置在接點上的障礙物。
該連接部件的流動發生部分可由設置在接點上的樹脂製成，從而能夠嵌入到該可熔性部件內，以及這種樹脂的熔點低於可熔性連接部件的熔點。
該連接部件的流動發生部件可由設置在接點上的樹脂製成，從而能夠嵌入到該可熔性部件內，以及這種樹脂的熔點低於可熔性連接部件的熔點。
根據上述的本發明，該連接部件的流動發生部分由設置在接點上的樹脂製成，而且樹脂的熔點低於可熔性連接部件的熔點(液相溫度)。因此，樹脂會首先熔化，接著，可熔性連接部件才會熔化。另外，由於樹脂被加工成能夠嵌入可熔性連接部件內的結構形式，因此可熔性連接部件就會在下述狀態下熔化已經熔化的樹脂存在於該可熔性連接部件的內部。由於在熔化時可熔性連接部件的分子間內聚力大於可熔性連接部件與樹脂之間的內聚力，因此，由於內聚力的不同而產生一個能夠將樹脂推向外部的力，這樣就在熔融狀可熔性連接部件上產生了流動。可熔性連接部件的流動使空隙從可熔性連接部件的內部移向其外部。因此，就可以防止在可熔性連接部件內存留有空隙，從而提高了連接的可靠性。
連接部件的流動發生部分可由設置在接點上的金屬薄膜製成，該金屬薄膜的吸溼性小於接點的吸溼性，而且該金屬薄膜的面積小於接點的面積。
該連接部件的流動發生部件可由設置在接點上的金屬薄膜製成，該金屬薄膜的吸溼性小於接點的吸溼性，以及該金屬薄膜的面積小於接點的面積。
根據上述的本發明，吸溼性低於接點的吸溼性且面積小於接點面積的金屬薄膜作為連接部件流動發生部分設置在接點上。因此，當該可熔性連接部件通過加熱而熔化時，已經在金屬薄膜上熔化的可熔性連接部件就會流向具有較高吸溼性的接點。這樣，通過可熔性連接部件的流動就可將空隙從可熔性連接部件的內部移向其外部。因此，就可以防止空隙存留在可熔性連接部件內，從而提高了連接的可靠性。
該連接部件的流動發生部分可由一個具有不同於可熔性連接部件之結構的接點構成。
該連接部件的流動發生部件可由一個具有不同於可熔性連接部件之結構的接點構成。
根據上述的本發明，設置有一個接點，而且該接點的結構不同於設置在該接點上的可熔性連接部件的結構。這樣，就使定位(暴露)在可熔性連接部件之外周面上的接點面積變得不均勻，從而使可熔性連接部件在接點上的溼氣擴散速度出現差別。由於可熔性連接部件的溼氣擴散速度存在差別，因此就會在可熔性連接部件內產生不規則的流動，從而促使空隙在可熔性連接部件內流動。因此，就能夠將存留在可熔性連接部件內的空隙有效排放到外部。
可將一個阻擋部件(resist member)設置在基片上並使其位於一個至少除接點所在位置以外的位置上，以及連接部件的流動發生部分可由一個切槽部分構成，該切槽部分可通過以下述方式在阻焊劑內加工出一個溝槽而製造成形使該溝槽連續成形並由接點向外部延伸。
可將一個阻擋部件設置在基片上並使其位於一個至少除接點所在位置以外的位置上，以及連接部件的流動發生部件可由一個切槽部分構成，該切槽可通過以下述方式在阻焊劑內加工出一個溝槽而製造成形使該溝槽連續成形並由接點向外部延伸。
根據如上所述的本發明，一個切槽部分被加工成連接部件的流動發生部分，從而該切槽部分在基片的阻焊劑上被連續加工成形並由接點向外部延伸。這樣，就可以使可熔性連接部件在設置有切槽的位置上和未設置切槽的位置上的溼氣擴散速度存在差別。由於可熔性連接部件的溼氣擴散速度存在差別，因此就會在可熔性連接部件內產生不規則的流動，從而能夠促使空隙在可熔性連接部件內流動。因此，就可以將存留在可熔性連接部件內的空隙有效地排向外部。
連接部件的流動發生部分可設置在位於接點上的可熔性連接部件上，而且該連接部件的流動發生部分可由一個狹縫成形部分構成，該部分的寬度等於或大於可熔性連接部件之直徑的10％並小於該直徑的50％。
該連接部件的流動發生部件可設置在位於接點上的可熔性連接部件上，而且該連接部件的流動發生部件可由一個狹縫成形部分構成，該部分的寬度等於或大於可熔性連接部件之直徑的10％並小於該直徑的50％。
根據上述的本發明，狹縫成形部分設置在可熔性連接部件上。因此，當通過加熱而使可熔性連接部件熔化時，熔融的可熔性連接部件就會向該狹縫成形部分流動。因此，通過可熔性連接部件的流動就可以使空隙從可熔性連接部件的內部流向外部。因此，就可以防止空隙存留在可熔性連接部件內，從而提高連接的可靠性。在這種情況下，當狹縫成形部分的寬度小於可熔性連接部件之直徑的10％，那麼在熔化時，就不會產生足夠的焊料流量。當該狹縫成形部分的寬度等於或大於可熔性連接部件之直徑的50％時，電子元件的電極與基片的接點之間的連接強度就會變低。
本發明的上述目的可通過一種電子元件的安裝方法來實現，該方法包括下述步驟按照下述方式設置樹脂使其能夠覆蓋該電子元件之接線端子的外部；以及利用一個可熔性連接部件將一個被樹脂覆蓋的凸塊連接到安裝板的一個接點上，從而使該電子元件通過可熔性連接部件與接點相連接。
在該結構中，當可熔性連接部件與接點相連接時，樹脂首先被混合到已經在接點上熔化的可熔性連接部件中。熔化時，可熔性連接部件的內聚力大於該可熔性連接部件與樹脂間的內聚力。因此，由於內聚力存在差別，因此就會產生一個可將樹脂從可熔性連接部件中推出的力，這樣就會在可熔性連接部件內產生流動。通過可熔性連接部件的流動使空隙流向可熔性連接部件的外部。因此，就可防止在可熔性連接部件內存留有空隙，從而提高連接的可靠性。
本發明的上述目的可通過一種電子元件的安裝方法而得以實現，該方法包括下述步驟在下述狀態下將一個可熔性連接部件安裝到一個安裝板的接點上使可熔性連接部件的安裝位置之中心相對接點的中心錯開一定距離，從而通過該可熔性連接部件將電子元件連接到接點上。
可熔性連接部件的安裝位置之中心與接點中心之間的偏移量可等於或大於100μm並等於或小於250μm。
根據上述的本發明，當焊膏中的焊料通過加熱而熔化時，就會使焊料流向具有高吸溼性的接點。通過焊料的流動，使得空隙從焊料的內部流向焊料的外部。因此，就可以防止空隙存留在焊料內，從而提高焊料的連接可靠性。
本發明的上述目的可通過一種電子元件的安裝方法而得以實現，該方法包括下述步驟在下述狀態下開始執行一個用於將一可熔性連接部件連接到一個安裝基片的接點上使可熔性連接部件的安裝位置之中心相對外部連接端子的中心預先偏移一定距離，從而通過該可熔性連接部件將電子元件連接到接點上。
可熔性連接部件的安裝位置之中心與接點中心之間的偏移量可等於或大於80μm並等於或小於200μm。
根據上述的本發明，熔融的可熔性連接部件移動到一個能夠達到平衡的位置上。通過使可熔性連接部件產生流動，使得空隙隨著熔融狀可熔性連接部件的移動從焊料的內部移向焊料的外部。因此，就可以防止空隙存留在可熔性連接部件內，從而提高連接的可靠性。
結合附圖，通過下面的詳細說明，將會更加清楚地理解本發明的其它目的、特徵和優點。
圖1為一個工藝圖，圖中示出了相關技術中的一種焊料連接方法的連接步驟；圖2為一個側視圖，圖中示出了在相關技術的焊料連接方法中，焊膏面向焊球的狀態；圖3為一個側視圖，圖中示出了在相關技術的焊料連接方法中出現的問題；圖4為一個工藝圖，圖中示出了本發明的第一實施例；圖5一個剖視圖，圖中示出了在本發明第一實施例中空隙被排出的原因；圖6為本發明第二實施例的平面圖和側視圖；圖7為一個剖視圖，圖中示出了在本發明第二實施例中空隙被排出的原因；圖8為一個工藝圖，圖中示出了本發明的第三實施例；圖9為本發明第四實施例的側視圖；圖10為本發明第五實施例的平面圖和側視圖；圖11為一個剖視圖，圖中示出了在本發明第五實施例中空隙被排出的原因；圖12為本發明第六實施例的平面圖；圖13為本發明第七實施例的平面圖和側視圖；圖14為一個剖視圖，圖中示出了一種用於在焊膏內形成一個狹縫成形部分的方法；圖15為一個剖視圖，圖中示出了在本發明第七實施例中空隙被排出的原因；圖16為用於說明本發明第八實施例的側視圖；圖17為用於對本發明第八實施例進行說明的平面圖；圖18為一個側視圖，圖中示出了本發明的第九實施例；以及圖19的視圖示出了移動終端的一個實例，本發明的每個實施例都可應用到該移動終端上。
具體實施例方式
下面將參照圖4至9，對本發明的實施例加以說明。
圖4為一個工藝圖，圖中示出了本發明的第一實施例。圖4示出了一種利用可熔性連接部件將電子元件25與安裝基片20連接起來的方法。在下面的實施例中，焊料被用作可熔性連接部件的一個實例。本發明的可熔性連接部件是一種具有導電性並用於將電子元件的一個電極與安裝基片的一個接點連接起來的可熔性材料。焊料(錫鉛共晶焊料、象錫銀銅焊料這樣的無鉛焊料、焊膏或類似材料)及混合有金屬(例如錫、金、銀等)、焊料、導電金屬粉末或類似物的樹脂等可被用作可熔性連接部件的凝固材料。
如圖4-(D)所示，電子元件25例如可以是一個半導體部件。該電子元件25具有一種使焊球28設置在部件側接點27上的結構，其中部件側接點27又位於部件基片26的一個表面上。該安裝基片20是一個印刷電路板，一個基片側接點22設置在該安裝基片20的一個表面上。該安裝基片20例如可設置在一個移動終端設備50的主體部分51或蓋體部分52的內部，如圖19所示。
一般情況下，有多個焊球28設置在電子元件25上(見圖2)，與此相對應，有多個基片側接點22設置在安裝基片20上。為便於說明，圖4示出了在安裝基片20上設置有單個基片側接點22和在電子元件25上設置有單個焊球28的情形，下面將針對這種情況加以說明。儘管在安裝基片20的一個表面上，除了基片接點22所在位置以外，均設置有阻焊劑，但在圖4中沒有示出阻焊劑。
為將電子元件25安裝到該安裝基片20上，製造出如圖4-(A)所示的安裝基片20，而且在該安裝基片20上還設置有基片側接點22。接著，大體在基片側接點22的中心部分上設置一個金屬部件24。該金屬部件24是由一種與基片側接點22所用材料相比吸溼性較低的材料製成。例如，當將銅(Cu)用作基片側接點22時，錫(Sn)、銀(Ag)、鉍(Bi)等(並非局限於這些材料)可被選作金屬部件24的材料。
該金屬部件24大體設置在基片側接點22的中心部分上並從上側突出，該金屬部件的高度例如可以是60-80μm。例如，焊接方法可被用作製成金屬部件24所用的方法。此外，可利用一種熔點高於下述回焊溫度的樹脂(粘接劑)將該金屬部件24粘接並固定到基片側接點22上。此外，金屬部件24的高度(在圖4-(A)中由箭頭H1表示)被設定為小於印刷絲網31A的寬度(在圖4-(B)中由箭頭H2表示)(H1＜H2)，具體說明如下。
在將金屬部件24按照上述方式設置在基片接點22上之後，利用一種厚薄膜印刷方法(絲網印刷法)將焊膏23設置在基片側接點22上。焊膏23可通過將粉末狀的焊料與焊劑混合在一起而製成。焊膏3為均勻的膏體。
具體而言，如圖4-(B)所示，具有圖形結構32A的印刷用絲網31A設置在安裝基片20的上部，其中圖形結構32A與焊膏23的結構形狀相對應。利用一個塗刷器(未在圖4中示出)將焊膏23安裝到該圖形結構32A中。此後，將印刷用絲網31A從安裝板20上拆下，這樣，如圖4-(C)所示，焊膏23就被設置(塗覆)到安裝基片20的基片側接點22上。
在這種情況下，如上所述，由於金屬部件24的高度H1小於印刷絲網31A的寬度H2，因此金屬部件24不會妨礙焊膏23的絲網印刷。此外，在進行絲網印刷時，如上所述，溼氣或空氣可能會包含在焊膏23內。
在將焊膏23設置到位後，如圖4-(D)所示，焊球28定位在面向焊膏23的位置上。電子元件25向下移向安裝板20，從而將焊球28安裝並臨時固定在焊膏23上。接著，將臨時固定有電子元件25的安裝板20插入到一個回焊爐中，以對其進行加熱。通過加熱工序，焊膏23中的粉末狀焊料和焊球28就會熔化，而且焊膏23中的焊劑則被蒸發掉。
圖4-(E)和圖5示出了焊膏23中的粉末狀焊料與焊球28熔合成一體的情形。處於這種熔融狀態下的焊料在下文中被叫做熔融狀焊料29A。如上所述，在進行絲網印刷時，溼氣和空氣可能會包含在焊膏23內。如果溼氣和空氣包含在焊膏23內，而且焊膏23中的焊料和焊球28被熔化，那麼溼氣和空氣就會膨脹成一個空隙30。該空隙30位於熔融狀焊料29A內。
在該實施例中，金屬部件24以突出狀結構大體設置在基片側接點22的中心部分上。因此，熔融狀焊料29A就會與金屬部件24相接觸。在這種情況下，如上所述，由於金屬部件24對熔融狀焊料29A的吸溼性較差，因此熔融狀焊料29A就會在金屬部件24的表面上滑落。這種情況與水在油紙上滑落的情況相似。
此外，金屬部件24設置在基片側接點22上並從該基片側接點22上突出，而且該金屬部件24的高度被設定為不至於妨礙絲網印刷的最大高度。因此，由金屬部件24脫落的熔融焊料29A就會沿金屬部件24向下流動。熔融狀焊料29A的流動在圖5中由箭頭表示。就是說，該金屬部件24起到連接部件的流動發生部分的作用，該部分被構造成能夠使熔融狀焊料29A產生流動的結構形式。
這樣，在該實施例中，熔融狀焊料29A就會直接從金屬部件24的高位流向低位。因此，通過這種流動，就使空隙30從高位移向低位，從而將空隙從熔融狀焊料29A中排出。因此，如圖4-(F)所示，當回焊工序已經完成，而且熔融狀焊料29A受到冷卻處理，從而形成連接焊料29時，在該連接焊料29內就不會留有空隙30。這樣，就可以實現精確的焊接，從而使安裝板20和電子元件25能夠以電力和機械方式高可靠性地連接起來。
通過本發明的試驗，可以確認下述內容。就是說，利用該實施例，即使將傳統的錫鉛共晶軟焊料或比傳統錫鉛共晶軟焊料具有更高熔點的無鉛焊料用作焊球28和焊膏23的焊料粉末時，也可以在焊料熔化時使熔融狀焊料產生流動並防止產生空隙。
圖6示出了本發明的第二實施例。
在用於示出其它實施例的圖6和圖7至18中，與圖4和5所示之部件相同的那些部件用相同的附圖標記來表示，而且省略了對這些部件的說明。
在上述的第一實施例中，金屬部件24被用作連接部件的流動發生部分，該部分被構造成能夠使熔融態焊料29A產生流動的結構形式。另一方面，在第二實施例中，一個金屬薄膜33被設置成連接部件的流動發生部分並被構造成能夠使熔融狀焊料29A產生流動的結構形式。該金屬薄膜33通過電鍍法或薄膜形成技術(例如蒸發法)設置在基片側接點22上。
該金屬薄膜23及金屬部件24由一種吸溼性低於基片側接點22之吸溼性的材料製成。例如，當用銅(Cu)製造基片側接點22時，可將錫(Sn)、銀(Ag)、鉍(Bi)或類似材料(並非局限於這些材料)選作金屬部件24的材料。金屬薄膜23的面積小於基片側接點22的面積。基片側接點22被加工成在將金屬薄膜33設置在基片側接點22上的狀態下使其能夠包圍在金屬薄膜33的外周面周圍的結構形式。
圖7示出了在第二實施例中，焊膏23中的粉末狀糊狀焊料和焊球28處於熔化狀態下。在該第二實施例中，具有一定吸溼性的金屬薄膜33大體設置在基片側接點22的中心位置上。這樣，熔融狀焊料29A就會在金屬薄膜33的表面上滑落，而且還會從金屬薄膜33的中心位置處產生流動。熔融狀焊料29A的流動在圖7中由箭頭表示。就是說，金屬薄膜33起到連接部件之流動發生部分的作用，其被構造成能夠使熔融狀焊料29A產生流動的結構形式。
這樣，在第二實施例中，這種流動由金屬薄膜33向外部進行，即朝向基片側接點22被露出的位置流動。這樣，空隙30就會向基片側接點22的外部移動並從熔融狀焊料29A排向外部。因此，就可以防止空隙30存留在連接焊料29內。從而可以實現精確的焊接並以高可靠性將安裝板20和電子元件25以電力和機械方式連接在一起。
圖8示出了本發明的第三實施例。
在上述的第一實施例中，金屬部件24被用作連接部件的流動發生部分，其被構造成能夠使熔融狀焊料29A產生流動的結構形式。另一方面，在該第三實施例中，樹脂34被設置成連接部件的流動發生部分，而且其被構造成能夠使熔融狀焊料29A產生流動的結構形式。
該樹脂34是一種樹木(例如松樹)的油脂。該樹脂的熔點(液相溫度)約為90-100℃，該熔點低於焊料的熔點。
在該實施例中，為將電子元件25安裝到安裝板20上，首先，如圖8-(A)所示，樹脂34基本設置在基片側接點22的中心部分上，而該基片側接點22又設置在安裝板20上。在該實施例中，塊狀樹脂34設置在基片側接點22上。由於樹脂34具有一定的粘度，因此可通過將樹脂34安裝在基片側接點22上就能夠將樹脂34臨時固定到基片側22上。儘管在該實施例中採用了塊狀的樹脂34，但是在基片側接點22的上表面上還可以設置薄膜狀的樹脂34。
在將樹脂34設置在基片側接點22上後，就可以利用絲網印刷法將焊膏23設置(塗敷)到基片側接點22上。接著，如圖8-(D)所示，焊球28和焊膏23按照彼此面對的方式進行定位，而且電子元件25向下移向安裝板20，從而使焊球28插入到焊膏23內，而且安裝板20和電子元件25也被臨時固定在一起。
接下來，臨時固定著電子元件25的安裝板20被插裝到一個回焊爐中，以對其進行加熱。在該實施例中，通過加熱工序，就能夠在焊膏23中的粉末狀焊料與焊球28熔化之前，使具有較低熔點的樹脂34首先熔化，接著，焊料才熔化。此外，樹脂34被加工成能夠嵌入焊膏23內的結構形式。因此，當焊料熔化時，在焊膏23內存在熔融樹脂34的狀態下，焊膏23內的焊料(焊料粉)就會熔化。
由於熔化時焊料分子間的內聚力會大於焊料與樹脂之間的內聚力，這樣，內聚力的差別就會在熔融焊料29A中產生一個能夠將樹脂34推向外部的力，從而在熔融焊料29A中產生流動。熔融焊料29A的流動在圖8-(E)中由箭頭表示。通過熔融狀焊料29A的流動，就使空隙30移向外部並排放到外部。因此，在該實施例中，可防止在熔融態焊料29A中存留有空隙30，這樣就可以提高連接的可靠性。
圖9示出了本發明的第四實施例。
在上述的第三實施例中，塊狀樹脂34設置在基片側接點22上。在該第四實施例中，樹脂薄膜35被設置成能夠覆蓋焊球28的結構形式。
樹脂薄膜35起到連接部件之流動發生部分的作用，其被構造成能夠在熔融態焊料29A中產生流動的結構形式。該樹脂薄膜35所用的材料與第三實施例中樹脂34所用的材料相同，而且該材料還具有下述特性使該樹脂薄膜35的熔點(液相溫度)低於焊料的熔點。
因此，在該第四實施例及第三實施例中，通過回焊加熱工序，就可以在焊膏23中的粉末狀焊料和焊球28熔化之前，使熔點較低的樹脂34首先被熔化，然後，焊料才會熔化。如上所述，由於在熔化時焊料分子間的內聚力大於焊料與樹脂之間的內聚力，因此通過這種內聚力之差就會在熔融態焊料29A中產生一個將樹脂34推向外部的力，從而在熔融態焊料29A中產生流動。
通過熔融態焊料29A的流動，使得空隙30向外部移動並被排放到外部。因此，在該實施例中，可以防止空隙30存留在熔融態焊料29A中，從而提高連接的可靠性。
圖10和11示出了本發明的第五實施例。
在該第五實施例中，焊膏23的結構不同於部件側接點37(在下文中稱之為改型的部件側接點37)的結構。此外，這種改型後的部件側接點37在焊膏23外周面部分上的面積是不同的。在該第五實施例中，連接部件的流動發生部件由這些結構構成。
具體而言，如圖10-(A)和圖11所示，在平面圖狀態下，焊膏23具有一種環形結構，而改型後的部件側接點37具有一種八邊形結構。在這些結構中，焊膏23之外周面與改型後的部件側接點37的外周面之間的距離是不均勻的，因此，就形成了一個在圖11中由箭頭L1表示的長距離部分和一個在圖11中由箭頭L2表示的短距離部分。
這種改型後的部件側接點37對焊料具有良好的吸溼性。因此，在使焊料在焊膏23中熔化的情況下，熔融狀焊料就會在該改型後的部件側接點37上平滑地擴散開來。溼氣擴散(wet spread)的速度與在焊膏23的外周面上露出的改型後部件側接點37沿其半徑方向的長度有關。就是說，熔融狀焊料在長距離部分(在圖11中由箭頭L1表示)上的流動速度(在圖11中由箭頭V1示出)高於該熔融狀焊料在短距離部分(在圖11中由箭頭L2表示)上的流動速度(在圖11中由箭頭V2表示)。
這樣，由於該改型後的部件側接點37在焊膏23之外周部分上露出的面積不同，因此熔融狀焊料在該改型後部件側接點37A上的溼氣擴散速度就會不同。由於熔融狀焊料的液體擴散速度存在差別，因此就會在熔融狀焊料上產生不規則的流動，從而促使空隙30流動。因此，存留在熔融狀焊料內的空隙30就能夠被有效排放到外部，這樣就能夠實現可靠性高的焊接。
圖12為本發明第六實施例的視圖。
具體而言，圖12-(A)示出了設置有六個基片側接點22的安裝基片20。圖12-(B)為六個基片側接點22中的一個基片側接點22的放大視圖。在該實施例中，在安裝基片20上，至少除了設置有基片側接點22的位置外，均設置有阻焊劑38。此外，在基片側接點22的外周位置上還設置有一個切槽部分39。通過這些結構形成了一個連接部件的流動發生部分，該部分能夠在熔融狀焊料內產生流動。
該切槽部分39可通過在阻焊劑38上加工出一個溝槽而形成。基片側接點22具有一種已將阻焊劑38拆掉的結構。基片側接點22和切槽部分39是被連續加工成形的。此外，切槽部分39的形成方向從基片側接點22具有環形結構的外周面向外側延伸。
就這種結構而言，從阻焊劑38到在基片側接點22之外周面上設置切槽39的位置和在基片側接點22之外周面上未設置切槽39的位置之間存在一定的距離。該阻焊劑38具有防止焊劑粘附的作用，因此對焊劑具有較低的吸溼性。已將阻焊劑38除掉的部分其吸溼性高於設置有阻焊劑38的那部分。
因此，當使焊膏23中的焊料熔化時，熔融狀焊料在設置有切槽部分39的位置上的流動速度(在圖12-(B)中由箭頭V1表示)就會高於熔融狀焊料在未設置切槽部分39的位置上的流動速度(在圖12-(B)中由箭頭V2表示)。就是說，由於在焊膏23的外周上設置有阻焊劑38，因此使得熔融狀焊料的液相擴散速度產生差別。
由於熔融狀焊料的液相擴散速度存在差別，因此就會在熔融狀焊料中產生不規則的焊料流量，從而促使空隙30流動。因此，存留在熔融狀焊料中的空隙30就能夠被有效排向外部，這樣就能夠實現可靠性高的焊料連接。
圖13-15為本發明第七實施例的視圖。在該實施例中，當焊膏23設置在基片側接點22上時，一個狹縫成形部分40設置在該焊膏23內。該狹縫40的寬度(在圖13-(B)中由箭頭W表示)等於或大於焊膏23之直徑(在圖13-(B)中由箭頭R表示)的10％並小於該直徑的50％。
這樣，為了在焊膏23上加工出這種狹縫成形部分40，如圖14所示，在用於將焊膏23設置在基片側接點22上的印刷用絲網31B上加工出一個圖形結構32B，該圖形結構具有一個狹縫成形部分41。因此，在對焊膏23進行絲網印刷時，焊膏23就不會設置在該狹縫成形部分41上，這樣就能夠在焊膏23內加工出一個狹縫成形部分40。
根據該實施例，當通過進行回焊加熱工序而使焊膏23中的焊料熔化時，熔融狀的焊料就會流向該狹縫成形部分40。就是說，熔融狀焊料就會流向位於焊膏23之中心部分上的狹縫成形部分40，如圖15中的箭頭所示。因此，熔融狀焊料中的空隙30就會通過熔融狀焊料的流動而從內部移向外部。因此，就可以防止空隙存留在可熔性連接部件中，從而提高連接的可靠性。
在這種情況下，當狹縫成形部分40的寬度W小於焊膏23之直徑R的10％，那麼在熔化時，就不會產生流向狹縫成形部分40的足夠焊料流量。當該狹縫成形部分40的寬度W等於或大於焊膏23之直徑R的50％時，焊膏23的絕對量就很少，而且電子元件25與安裝基片20之間的連接強度也會變弱。
圖16和17示出了本發明的第八實施例。
在該實施例中，當將焊膏設置在基片側接點22上時，焊膏23的設置位置之中心相對基片側接點23的中心偏移一定的距離。在該實例中，如圖16-(A)所示，焊膏23的設置位置的中心相對基片側接點23的中心偏移ΔW1。
當焊膏23設置在基片側接點22上時，可以通過適當調整印刷用絲網30A相對安裝板20的位置而容易地使焊膏23相對基片側接點22偏移。見圖4-(B)。偏移量ΔW1可根據基片側接點22的尺寸或焊球28的尺寸而變化。但是，在焊球28對應於高密度安裝的情況下，該偏移量最好大於等於100μm並小於等於250μm。
這樣，通過相對基片側接點22的中心來移動焊膏23的設置位置的中心，當通過回焊加熱工序使得焊膏23中的焊料熔化時，就會在熔融狀焊料中產生一個向具有高吸溼性的基片側接點22移動的力，如圖16-(B)和圖17-(A)中的箭頭F所示，該力在下文中被叫做流動力F。由於存在這種流動力F，因此就會使熔融狀焊料產生流動，而且這種流動一直會繼續下去，直到所有的熔融狀焊料都移動到基片側接點22上。圖16-(C)和圖17-(B)示出了所有的熔融狀焊料均移動到基片側接點22上時的狀態。
焊料以一定的流量移動，而且定位在移位位置上的焊料其本身移向定位在正確位置上的基片側接點22的現象被叫做自動對位。通過熔融狀焊料的這種自動對位操作，就使得熔融狀焊料中的空隙30產生移動。因此，通過熔融狀焊料的流動，就可將空隙30排向外部，而且還可防止在可熔性連接部件中存留有空隙，這樣就可以提高連接的可靠性。
圖18示出了本發明的第九實施例。
在該實施例中，當焊球28與設置有焊膏23的基片側接點22相連接時，就會在使焊膏23的設置位置的中心預先相對焊球28的中心移動的狀態下開始連接工序。在該實例中，如圖18-(A)所示，焊膏23的中心相對焊球28的中心移動了ΔW2。可以通過以適當方式改變用於電子元件25與安裝板20的定位部件的設置而相對焊膏23容易地移動焊球28。位移量ΔW2可根據基片側接點22或焊球28之尺寸而變化。但是，在焊球28對應於高密度安裝的情況下，該位移量最好大於等於80μm並小於等於200μm。
這樣，在該實施例中，當焊膏23中的焊料通過回焊加熱工序而被熔化時，通過移動該基片側接點22和焊球28的中心位置，就能夠實現自動對位。在該實施例中完成的自動對位動作會一直進行，直到焊球28中的焊料和焊膏23中的焊料(熔融狀焊料)處於最穩定的狀態(表面張力變得穩定的狀態)下。一個在下文中被叫做流動力F的力(在圖18-(A)中由箭頭F表示)產生了，該力能夠將焊料移動到穩定狀態下。該流動力F使熔融狀焊料產生流動，而且如上所述，這種流動會一直繼續下去，直到熔融狀焊料具有穩定的結構。圖18-(B)示出了熔融狀焊料的結構變得穩定時的狀態，即在該狀態下，流動力F消失了。
在混在熔融狀焊料中的空隙30會基於自動對位而隨著熔融狀焊料的流動而移動並被排向外部。因此，可防止在可熔性連接部件內存留有空隙30，從而提高連接的可靠性。
本發明並非局限於這些實施例，在本發明的範圍內，可以對其作出多種變形和修改。
該專利申請以申請日為2004年4月13日的日本在先專利申請第2004-118203為基礎，其全部內容作為參考而被引用到本文中。
權利要求
1.一種安裝基片，其包括一個接點，該接點通過一個可熔性連接部件連接在一電子元件的一個電極上；和一個連接部件的流動發生部分，該部分被構造成能夠在熔融狀態下的可熔性連接部件內產生流動的結構形式。
2.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於所述連接部件的流動發生部分由一個金屬部件構成，該金屬部件以能夠嵌入可熔性連接部件內的方式設置在接點上；該金屬部件的吸溼性小於接點的吸溼性；以及該金屬部件的高度小於在對可熔性連接部件進行加熱前該可熔性連接部件的高度。
3.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部分由樹脂構成，該樹脂以能夠嵌入可熔性連接部件內的方式設置在接點上；以及該樹脂的熔點低於可熔性連接部件的熔點。
4.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部分由一個設置在接點上的金屬薄膜構成；該金屬薄膜的吸溼性小於該接點的吸溼性；該金屬薄膜的面積小於接點的面積。
5.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部分由一個在結構上不同於可熔性連接部件之結構的接點構成。
6.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於在基片上，至少除了設置有接點的位置之外，均設置有阻擋部件；連接部件的流動發生部分由一個切槽部分構成，該切槽部分是通過在阻焊劑上加工出一個溝槽並使該溝槽從接點向外連續延伸而形成的。
7.根據權利要求1的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部分設置在位於接點上的可熔性連接部件上；以及該連接部件的流動發生部分由一個狹縫成形部分構成，該部分的寬度等於或大於可熔性連接部件之直徑的10％並小於該直徑的50％。
8.一種安裝基片，其包括一個接點，該接點通過一個可熔性連接部件連接在一電子元件的一個電極上；和一個連接部件的流動發生部件，其用於在熔融狀態下的可熔性連接部件處產生流動。
9.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於所述連接部件的流動發生部件由一個金屬部件構成，該金屬部件以能夠嵌入可熔性連接部件內的方式設置在接點上；該金屬部件的吸溼性小於接點的吸溼性；以及該金屬部件的高度小於在對可熔性連接部件進行加熱前該可熔性連接部件的高度。
10.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部件由樹脂構成，該樹脂以能夠嵌入可熔性連接部件內的方式設置在接點上；以及該樹脂的熔點低於可熔性連接部件的熔點。
11.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部件由一個設置在接點上的金屬薄膜構成；該金屬薄膜的吸溼性小於該接點的吸溼性；以及該金屬薄膜的面積小於接點的面積。
12.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部件由一個在結構上不同於可熔性連接部件之結構的接點構成。
13.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於在基片上，至少除了設置有接點的位置之外，均設置有阻擋部件；以及連接部件的流動發生部件由一個切槽部分構成，該切槽部分是通過在阻焊劑上加工出一個溝槽並使該溝槽從接點向外連續延伸而加工成形的。
14.根據權利要求8的安裝基片，其特徵在於連接部件的流動發生部件設置在位於接點上的可熔性連接部件上；以及該連接部件的流動發生部件由一個狹縫成形部分構成，該部分的寬度等於或大於可熔性連接部件之直徑的10％並小於該直徑的50％。
15.一種電子元件的安裝方法，包括下述步驟設置樹脂，以使該樹脂覆蓋住所述電子元件的一個外部接線端子；以及利用可熔性連接部件將一個被樹脂所覆蓋的凸起與安裝板上的一個接點連接起來，從而使該電子元件通過可熔性連接部件與該接點連接在一起。
16.一種電子元件的安裝方法，包括下述步驟在下述狀態下將一個可熔性連接部件設置在一個安裝板的一個接點上該可熔性連接部件的設置位置的中心相對接點的中心偏移一定的距離，以使電子元件通過該可熔性連接部件與接點相連接。
17.根據權利要求16的電子元件的安裝方法，其特徵在於可熔性連接部件的設置位置的中心與接點的中心之間的位移量等於或大於100μm並等於或小於250μm。
18.一種電子元件的安裝方法，包括下述步驟在下述狀態下開始執行一個用於將可熔性連接部件與一個安裝板的一個接點連接起來的工序預先使可熔性連接部件的設置位置的中心相對外部接線端子的中心偏移，從而通過該可熔性連接部件將電子元件與接點連接在一起。
19.根據權利要求18的電子元件的安裝方法，其特徵在於可熔性連接部件的設置位置的中心與接點中心之間的位移量等於或大於80μm並等於或小於200μm。
全文摘要
一種安裝基片包括一個接點，該接點通過一個可熔性連接部件與電子元件的一個電極相連接；一個連接部件的流動發生部分，該部分被構造成能夠在熔融狀的可熔性連接部件中產生流動的結構形式。
文檔編號H05K3/34GK1684573SQ20041008332
公開日2005年10月19日 申請日期2004年9月29日 優先權日2004年4月13日
發明者竹居成和 申請人:富士通株式會社