電子元件單元和加強粘合劑的製作方法

2023-05-11 03:34:46

專利名稱：電子元件單元和加強粘合劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子元件單元，其中電子元件的連接端子由焊接塊連接電路板的電極，並且電子元件由熱硬化樹脂的熱硬化材料和加強粘合劑部分地連接到電路板。
背景技術：
通常，在具有由焊料塊連接到電路板電極的電子元件連接端子的電子元件單元中，已經知曉了這樣的電子元件單元，其中，在電子元件的連接端子連接到電路板的電極前，或者連接端子連接到電極後，熱硬化樹脂提供到電子元件和電路板之間的部分以熱凝固熱硬化樹脂，從而圓柱的樹脂連接件形成在電子元件和電路板之間，而堅固地連接電子元件到電路板(專利文件1)。此外，還已經知曉了這樣的電子元件單元，其中諸如矽石粉的無機填充劑事先加到熱硬化樹脂，從而熱凝固的熱硬化樹脂的彈性係數很高(硬)，以增加電子元件和電路板之間的連接力，並且改善連接可靠性。專利文件1 JP-A-2004-311898

發明內容
然而，當矽石粉(silica powder)被加到熱硬化樹脂以增加熱凝固材料的硬度時， 執行去除有缺陷電子元件的工作(修理工作)時軟化樹脂連接件所需的溫度很高。因此， 可能對電子元件或電路板造成溫度損傷的問題。因此，本發明的目標是提供電子元件單元和加強粘合劑，其中在電子元件和電路板之間可改善連接強度，並且可在不熱損傷電子元件或電路板的情況下執行修理工作。〈解決問題的手段〉本發明的電子元件單元包括電子元件單元，所述單元包括電子元件，在其下表面上具有多個連接端子；以及電路板，在其上表面上具有對應於連接端子的多個電極，其中連接端子和電極由焊料塊連接，所述電子元件和電路板通過熱硬化樹脂的熱硬化材料製作的樹脂連接件被部分連接，並且金屬粉以分散的狀態被包含在所述樹脂連接件中。在上述結構中，金屬粉的熔點低於執行從電路板去除電子元件的工作時加熱所述樹脂連接件的溫度。在上述結構中，金屬粉用由SruBi或h組成的任一單一金屬形成，或者由包括Sn、 Bi、In、Zn、Sb、Cu、Pb、Cd、Ag和Au的至少兩種或更多種的合金形成，並且該金屬粉的熔點為300°C或更低。本發明的加強粘合劑用於形成電子元件單元的樹脂連接件，該電子元件單元包括電子元件，在其下表面上的多個連接端子；電路板，在其上表面上具有對應於連接端子的多個電極；其中連接端子和電極由焊料塊連接，電子元件和電路板由熱硬化樹脂的熱硬化材料所製作的樹脂連接件被部分連接，並且金屬粉以分散的狀態被包含在熱硬化樹脂中。在上述結構中，金屬粉的熔點低於執行從電路板去除電子元件的工作時加熱所述樹脂連接件的溫度。在上述結構中，金屬粉用由SruBi或h組成的任一單一金屬形成，或者由包括Sn、 Bi、In、Zn、Sb、Cu、Pb、Cd、Ag和Au的至少兩種或更多種的合金形成，並且該金屬粉的熔點為300°C或更低。在上述結構中，金屬粉覆蓋有膜，其熔點高於執行從該電路板去除該電子元件的工作時加熱該樹脂連接件的溫度。〈本發明的優點〉在本發明中，由熱凝固材料或部分連接電子元件到電路板的熱硬化樹脂的熱硬化材料(或者形成樹脂連接件所用的加強粘合劑的熱硬化樹脂)製造的樹脂連接件具有以分散狀態包括的金屬粉。其中以分散狀態包括金屬粉的熱凝固材料或熱硬化樹脂的熱硬化材料具有在室溫下彈性係數很高且硬度增加的特性，另一方面，當加熱樹脂連接件到高於焊料熔點的溫度時，彈性係數迅速降低，從而樹脂連接件易於軟化。因此，由於設置有上述樹脂連接件的電子元件單元(或用加強粘合劑形成的樹脂連接件)在連接可靠性上很高，並且可抑制執行修理工作時軟化樹脂連接件所需溫度到很低的溫度，所以可改善電子元件和電路板之間的連接強度，並且可在不對電子元件或電路板造成熱損傷的情況下執行修理工作。


圖1是本發明第一實施例中電子元件單元的側視圖。圖2是分別示出本發明第一實施例中的電子元件單元的樹脂連接件和通常的電子元件單元的樹脂連接件的溫度和彈性係數之間關係的圖線。圖3(a)至3(d)是本發明第一實施例中電子元件安裝單元的製造工藝的示意圖。圖4是本發明第一實施例中的電子元件單元的平面圖。圖5是本發明第一實施例中的電子元件單元的平面圖。圖6是本發明第一實施例中的電子元件單元的平面圖。圖7是本發明第一實施例中的電子元件單元的平面圖。圖8(a)至8(d)是本發明第二實施例中的電子元件安裝單元的製造工藝的示意圖。
具體實施例方式(第一實施例)在圖1中，第一實施例中的電子元件單元1包括電子元件2和電路板3。電子元件2的下表面的端子形成表面11上形成的多個連接端子12通過焊料塊23連接到在電路板3的上表面的電極形成表面21上形成的多個電極22。焊料塊23在連接端子12連接到電極22之前形成在連接端子12上，並且加熱且熔化以在連接端子12連接到電極22時連接該連接端子12到電極22。
4
在圖1中，在電子元件2的下表面和電路板3的上表面之間的多個部分中，提供由熱硬化樹脂的熱硬化材料製作的圓柱樹脂連接件M。在豎直方向上相對的電子元件2的端子形成表面11和電路板3的電極形成表面21通過多個樹脂連接件M部分連接。在圖1的放大圖中，樹脂連接件M中分別包括分散狀態的金屬粉25。金屬粉25 的熔點低於執行從電路板3去除電子元件2的工作(修理工作)時加熱樹脂連接件M的溫度(在下文，為了便於說明，將其稱為「修理工作溫度」)。作為金屬粉25，選擇例如由 Sn (錫)、Bi (鉍)和h (銦)組成的任一單一金屬，或者包括SruBi、IruSi (鋅)、Sb (銻)、 Cu (銅)、Pb (鉛)、Cd (鎘)、Ag (銀)和Au (金)的至少兩種或更多種的合金，並且金屬粉 25具有300°C或更低的熔點。在以分散狀態包括金屬粉25的樹脂連接件M (熱硬化樹脂的熱硬化材料)中，在室溫下彈性係數很高，並且硬度增加。另一方面，當樹脂連接件被加熱到高於焊料熔點的溫度時，彈性係數極低，從而樹脂連接件易於變軟。該現象認為是由於這樣的原因而發生的， 即當以分散的狀態包括金屬粉25的熱硬化樹脂的熱硬化材料(樹脂連接件24)加熱到高於焊料熔點的溫度時，金屬粉25熔化在樹脂連接件M中，並且熔化的金屬粉25分散在樹脂連接件對中。圖2中的實線示出的圖線示出了電子元件單元1中的樹脂連接件M的彈性係數(硬度)和溫度之間的關係。圖2中虛線示出的圖線示出了通常的電子元件單元的樹脂連接件的彈性係數和溫度之間的關係，其中不包括呈分散狀態的金屬粉25。現在，參考圖3，將在下面描述電子元件單元1的製造工藝。在製造電子元件單元 1中，首先，由其中以分散狀態包括金屬粉25的熱硬化樹脂製作的加強粘合劑2 由作為樹脂提供單元(圖3(a)，樹脂提供工藝)的分配器31提供到多個樹脂提供位置R，其避免了電路板3的電極形成表面21上的電極22。電路板3上的樹脂提供位置R例如可設定到如圖4和圖5所示的電路板3的四個角，或者可設定到如圖6所示的沿著電路板3的四個邊的位置。另外，樹脂提供位置可設定到電路板3的沒有電極22的中心部分以及電路板3的四個角的位置，如圖7所示。當加強粘合劑2 被分別提供到電路板3的電極形成表面21上的樹脂提供位置 R時，在電子元件2的電極形成表面21中所形成的焊料塊23，即連接端子12，被向下定向的位置，電子元件2被吸嘴32吸住後，電子元件2的連接端子12被分別定位到電路板3的對應的電極22，從而電子元件2的連接端子12在豎直方向上分別對應於電路板3的電極 22 (圖3 (b)，定位工藝)。然後，吸嘴32下降以允許電子元件2的下表面(端子形成表面 11)與供應到電路板3的上表面上的加強粘合劑2 接觸，並且電子元件2的連接端子12 分別與電路板3的電極22從上部接觸(端子和電極接觸工藝，圖3(c))。當允許連接端子12與電極22接觸時，釋放由吸嘴32吸附的電子元件2。在吸嘴 32升起以分開電子元件2與吸嘴32後，在圖中未示出的回流爐中執行加熱操作。因此，焊料塊23熔化以焊接且連接該連接端子12到電極22，並且熱凝固加強粘合劑2 (加熱工藝 (圖3 (d))。因此，熱凝固電子元件2和電路板3之間的加強粘合劑Ma，以形成多個加強粘合劑2 的熱凝固材料，即電子元件2和電路板3之間的樹脂連接件M。因此，電子元件2 連接到電路板3，並且形成電子元件2和電路板3的連接體la。在形成連接體Ia時，連接體Ia被冷卻以分別凝固連接體Ia的樹脂連接件M (冷卻工藝)。因此，完成電子元件單元。
在執行以這樣方式製造的電子元件單元1的修理工作時，樹脂連接件電子元件單元1的全部部件)被加熱到適合於修理工作的指定溫度(上述的"修理工作溫度")。 然而，因為修理工作需要熔化焊料塊23實現，修理工作溫度至少高於焊料的熔點(見圖2)， 所以通過考慮電子元件2被加熱到高溫時產生的不利影響，所述修理工作溫度被設定到 300°C或更低。樹脂連接件M中包括的金屬粉25的表面(加強粘合劑Ma的熱硬化樹脂的內部)覆蓋有膜(氧化物膜)M，其熔點高於上述的修理工作溫度，如圖1的放大圖(即氧化物膜M不需要去除)所示。這是因為這樣的原因，包括金屬粉25的熱硬化樹脂(加強粘合劑Ma)在其使用上顯然與焊膏不同，所述焊膏具有混合在熱硬化樹脂中的焊料粒子，以用於連接該連接端子到電極。當樹脂連接件M加熱到修理工作溫度時，樹脂連接件M中包括的分散狀態的金屬粉25被熔化而起作用，從而降低了樹脂連接件M的彈性係數。因此，在修理工作溫度， 樹脂連接件M的變軟程度高於不包括金屬粉25時，從而修理工作易於執行(見圖幻。此夕卜，樹脂連接件M在到電路板3的上表面(電極形成表面21)的界面上易於分開，其優選適合於修理工作。該現象設想為因樹脂連接件M中包括的金屬粉25的一部分由於其重量 (毛重)沒有均勻分布在樹脂連接件M的下部的原因(在金屬粉25沒有均勻分布在下部中的狀態下熱凝固熱硬化樹脂(見圖1的放大圖)。(第二實施例)現在，將在下面參考圖8描述第二實施例。在第二實施例中，製造的電子元件單元 1的結構與上述的電子元件單元的結構相同，然而，製造工藝與上述的製造工藝不同。在製造第二實施例中的電子元件單元1時，首先，在電子元件2被吸嘴32吸附後，方式為電子元件2的電極形成表面21 (即連接端子12中形成的焊料塊23)向下定向，並且電子元件2的連接端子12分別設置到電路板3的對應的電極22，從而電子元件2的連接端子12在豎直方向上分別對應於電路板3的電極22 (定位工藝)，吸嘴32下降以允許電子元件2的連接端子12分別從上部與電路板3的電極22接觸(圖8(a)，端子和電極接觸工藝)。然後，釋放吸嘴32對電子元件2的吸附以升高吸嘴32，並且分開電子元件2與吸嘴32。然後，電子元件和電路板由圖中未示出的回流爐加熱，以熔化焊料塊23，並且焊接且連接電子元件2 的連接端子12到電路板3的電極22 (圖8 (b)，端子和電極連接工藝)。在電子元件2的連接端子12焊接且連接到電路板3的電極22時，焊接連接的電子元件2和電路板3從回流爐取出，以通過分配器31提供加強粘合劑2 到多個樹脂提供位置R，在所述位置避開電子元件2的下表面(端子形成表面11)和電路板3的上表面(電極形成表面21)之間連接端子12到電極22的連接部分(圖8(c)，樹脂提供工藝)。電路板3上的樹脂提供位置R與第一實施例的情況相同。當加強粘合劑2 提供到電子元件2的下表面和電路板3的上表面之間的部分時，其間提供加強粘合劑Ma的電子元件2和電路板3在加熱裝置或回流爐(這裡使用的回流爐不需要與上述端子和電極連接工藝中使用的回流爐相同)中加熱以熱凝固加強粘合劑Ma (圖8 (d)，樹脂熱凝固工藝)。因此，電子元件2和電路板3之間的加強粘合劑Ma 被熱凝固，從而多個加強粘合劑2 的熱凝固材料，即樹脂連接件M，形成在電子元件2和電路板3之間，以連接電子元件2到電路板3，並且形成電子元件2和電路板3的連接體la。在形成連接體Ia時，電子元件2和電路板3的連接體Ia冷卻，以分別凝固連接體Ia的樹脂連接件M(冷卻工藝)。因此，完成電子元件單元1。以這樣方式完成的電子元件單元1的修理工作的工藝與第一實施例的情況相同。如上所述，本實施例中的電子元件單元1包括下表面上具有多個連接端子12的電子元件2、上表面上具有對應於連接端子12的多個電極22的電路板3、連接該連接端子12 至IJ電極22的焊料塊23以及由部分連接電子元件2到電路板3的加強粘合劑Ma的熱硬化材料製作的樹脂連接件對，並且金屬粉25以分散的狀態包括在樹脂連接件M中。此外，該實施例中的加強粘合劑2 用於形成電子元件單元1的樹脂連接件M並且包括在熱硬化樹脂中呈分散狀態的金屬粉25。在電子元件單元1和加強粘合劑2 中， 金屬粉25的熔點低於執行從電路板3去除電子元件2的工作時加熱樹脂連接件M的溫度 (修理工作溫度)。在本實施例中，由部分連接電子元件到電路板3的熱硬化樹脂的熱凝固材料(或用於形成樹脂連接件M的加強粘合劑Ma的熱硬化樹脂)製作的樹脂連接件M具有以分散狀態包括的金屬粉25。在其中以分散狀態包括金屬粉25的熱硬化樹脂的熱凝固材料 (樹脂連接件24)具有在室溫下彈性係數很高且硬度增加的特性，另一方面，當樹脂連接件加熱到高於焊料熔點的溫度時，彈性係數極度下降，從而易於軟化樹脂連接件。因此，由於設置有上述樹脂連接件M (或以加強粘合劑2 形成的樹脂連接件
的電子元件單元1在連接可靠性上很高並且可抑制執行修理工作時軟化樹脂連接件M所需的溫度(修理工作溫度)到低的溫度，所以在電子元件2和電路板3之間的連接強度可得到改善，並且可執行修理工作而不對電子元件2或電路板3造成熱損壞。本發明參考具體的實施例進行了詳細的描述，然而，本領域的技術人員應當理解的是，可進行各種變化或修改而不脫離本發明的精神和範圍。本申請基於2009年7月8日提交的日本專利申請(JPA No. 2009-161330)，並且其內容通過引用結合於此。提供了電子元件單元和加強粘合劑，其中連接強度可在電子元件和電路板之間得到改善，並且可進行修理工作而不對電子元件或電路板造成熱損壞。參考標號和符號的說明1.電子元件單元2.電子元件3.電路板12.連接端子22.電極23.焊料塊24.樹脂連接件24a.加強粘合劑25.金屬粉M.膜
權利要求
1.一種電子元件單元，包括電子元件，在其下表面上具有多個連接端子；以及電路板，在其上表面上具有對應於所述連接端子的多個電極；其中該連接端子和該電極由焊料塊連接，該電子元件和該電路板通過由熱硬化樹脂的熱硬化材料所製作的樹脂連接件被部分連接，並且金屬粉以分散狀態包括在該樹脂連接件中。
2.根據權利要求1所述的電子元件單元，其中該金屬粉的熔點低於在執行從該電路板去除該電子元件的工作時加熱該樹脂連接件的溫度。
3.根據權利要求2所述的電子元件單元，其中該金屬粉用由Sn、Bi或h組成的任一單一金屬形成，或者由包括Sn、Bi、In、Zn、Sb、Cu、Pb、Cd、Ag和Au的至少兩種或更多種的合金形成，並且該金屬粉的熔點為300°C或更低。
4.一種形成電子元件單元和電路板的樹脂連接件所用的加強粘合劑，該電子元件單元包括電子元件，所述電子元件在其下表面上具有多個連接端子；該電路板在其上表面上具有對應於該連接端子的多個電極；其中該連接端子和該電極由焊料塊連接，該電子元件和該電路板通過由熱硬化樹脂的熱硬化材料所製造的樹脂連接件被部分連接，其中金屬粉以分散狀態包括在該熱硬化樹脂中。
5.根據權利要求4所述的加強粘合劑，其中該金屬粉的熔點低於執行從該電路板去除該電子元件的工作時加熱該樹脂連接件的溫度。
6.根據權利要求5所述的加強粘合劑，其中該金屬粉用由Sn、Bi或h組成的任一單一金屬形成，或者由包括Sn、Bi、In、Zn、Sb、Cu、Pb、Cd、Ag和Au的至少兩種或更多種的合金形成，並且該金屬粉的熔點為300°C或更低。
7.根據權利要求4至6任何一項的所述加強粘合劑，其中該金屬粉覆蓋有膜，其熔點高於執行從該電路板去除該電子元件的工作時加熱該樹脂連接件的溫度。
全文摘要
本發明公開了電子元件單元和加強粘合劑，其中電子元件和電路板之間的連接強度增加，並且可執行修理工作而不導致對電子元件或電路板的損壞。具體公開了電子元件單元(1)，其包括電子元件(2)，在其下表面上提供有多個連接端子(12)；以及電路板(3)，在其上表面上對應於連接端子(12)提供有多個電極(22)，並且通過採用焊料塊(23)連接該連接端子(12)到電極(22)並且通過採用樹脂連接件(24)部分連接電子元件(2)到電路板(3)而形成，樹脂連接件(24)包括由熱硬化樹脂形成的熱硬化樹脂材料，其中樹脂連接件(24)內以分散的狀態包含金屬粉(25)。金屬粉(25)的熔點低於執行從電路板(3)去除電子元件(2)的工作(修理工作)時加熱樹脂連接件(24)的溫度。
文檔編號H01L23/12GK102474988SQ201080030708
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年7月8日
發明者吉永誠一, 境忠彥, 本村耕治 申請人:松下電器產業株式會社