安装板的制造方法.pdf

本发明公开了一种能够广泛使用的低成本叠置结构的安装板制造方法。在本安装板制造方法中，通过以多级叠置的方式对在基板(3)的底平面中具有焊料凸点的每个第一电子部件(11)和第二电子部件(12)进行安装，在将第一电子部件(11)安装在已供有焊料的基板上之后，将第二电子部件(12)的焊料凸点安装在设于第一电子部件(11)的上表面的电极(17)上，然后在回流步骤中加热基板(3)，以将第一电子部件(11)焊接到基板(3)上，并将第二电子部件(12)焊接到第一电子部件(11)上，从而制得所述安装板。通过这些工艺，可将低成本的叠置结构应用到多种电子部件中。

1.  一种包括电子部件的安装板的制造方法，每个电子部件具有设在其底面上的焊料凸点，所述部件以多级形式叠置在一基板上，所述方法包括：
将焊料供给所述基板的第一电极的焊料供给步骤；
识别所述基板的所述位置的第一识别步骤；
根据所述第一识别步骤获得的识别结果，使用于第一层面的电子部件相对于所述供给了焊料的基板定位，并通过使所述第一电子部件的所述焊料凸点处于所述第一电极上进行安装的第一安装步骤；
识别所述第一电子部件的所述位置的第二识别步骤；
根据所述第二识别步骤中的识别结果使用于第二层面的第二电子部件相对于所述第一电子部件定位，并通过将所述第二电子部件的所述焊料凸点安放于设置在所述第一电子部件的所述上表面的一第二电极上进行安装的第二安装步骤；以及
加热上面安装有所述第一电子部件和所述第二电子部件的所述基板，以将所述第一电子部件焊接到所述基板上，同时将所述第二电子部件焊接到所述第一电子部件上的回流步骤。

2.  根据权利要求1所述的安装板的制造方法，其中，还包括：
在所述第二安装步骤之前，向所述第二电子部件的所述焊料凸点供给助焊剂的步骤。

3.  根据权利要求2所述的安装板的制造方法，其中，所述助焊剂为具有消除形成在所述焊料凸点以及所述第一和第二电极的所述表面上的氧化膜的活性作用的糊状材料。

4.  根据权利要求2所述的安装板的制造方法，其中，所述助焊剂为加入了银的助焊剂，该助焊剂包括混合在糊状材料中的箔形式的银或颗粒形式的银之一。

5.  根据权利要求2所述的安装板的制造方法，其中，所述助焊剂为包括分散在助焊剂中的焊料颗粒的焊糊。

安装板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种安装板的制造方法，该安装板包括在基板上以叠置多级(multiple levels)的方式安装的电子部件。
背景技术
近年来，例如移动电话和视频摄像机等电子装置迅速地朝小型化发展，而且越来越高级。在这种发展趋势中，要求构成这些电子装置的电路的安装板具有更高的组装密度。为了满足安装板的高密度组装的要求，采用了在垂直方向叠置电子部件的半导体封装(例如，参考日本专利公开2002-217359号)。
随着这种叠置结构的半导体封装的采用，能够在不增大板尺寸的前提下制造功能增多的安装板。
但是，在上面介绍的现有技术中，通过组合多个电子部件来制造半导体封装，因而需要包括在这种半导体元件的开发期间检查叠置结构的工作的复杂步骤。因此，作为单独的电子部件的半导体器件的开发周期相当长。由于这种背景，在叠置结构的半导体封装中使用的电子部件的类型受到一定的限制，因此在低成本的各种应用中难以采用叠置结构。
发明内容
针对这种情况，本发明要解决的技术问题是提供一种具有低成本且能广泛应用的叠置结构的安装板的制造方法。
为了解决所述问题，本发明的安装板制造方法包括在基板上以叠置的多级方式安装底面上设有焊料凸点(solder bump)的电子部件，还包括将焊料提供给基板的电极的焊料供给步骤；识别基板的位置的第一识别步骤；根据第一识别步骤获得的识别结果相对于所述焊料供应基板定位第一层面(level)的电子部件，随后将所述焊料凸点对准(register)地放在所述电极上的第一安装步骤；识别第一层面的电子部件位置的第二识别步骤；根据所述第二识别步骤获得的识别结果相对于所述第一层面的电子部件定位第二层面的电子部件，随后将所述第二层面的电子部件的焊料凸点对准地安放于设置在所述第一层面的电子部件的上表面的连接电极上的第二安装步骤；以及加热安装有第一层面的电子部件和第二层面的电子部件的基板，从而将第一层面的电子部件焊接到所述基板上，同时将第二层面的电子部件焊接到第一层面的电子部件上的回流步骤。
根据本发明，在已提供了焊料的基板上安装第一层面的电子部件之后，将第二层面的电子部件安装到第一层面的电子部件上。然后，通过加热此时带有所述第一层面的电子部件和一个第二层面的电子部件的基板，在单一的安装步骤中完成由叠置结构构成的这些部件的安装，然后，随着将第一层面的电子部件焊接到基板上一道将第二层面的电子部件焊接到所述那一个第一层面的电子部件上。因此，可以针对各种应用广泛采用低成本的叠置结构。
附图说明
图1示出了作为本发明一实施方式的安装板的生产线(manufacturingline)地配置；
图2是作为本发明一实施方式的用于安装电子部件的装置的平面图；
图3描绘出在构成本发明一实施方式的安装板上待安装的电子部件的结构；
图4描绘出在构成本发明一实施方式的安装板上待安装的电子部件的结构；
图5图示说明了构成本发明一实施方式的安装板的制造方法；
图6图示说明了构成本发明一实施方式的安装板的制造方法。
具体实施方式
下面将参照附图描述实施本发明的一些实施方式。图1示出了作为本发明一实施方式的安装板生产线的配置；图2是本发明另一实施方式的安装电子部件的装置的平面图；图3和4描绘出在构成本发明一实施方式的安装板上待安装的电子部件的结构；图5和6图示说明了构成本发明一实施方式的安装板的制造步骤。
首先，参见图1，该图描绘了安装板的生产线。在图1中，安装板的生产线由丝网印刷机M1、电子部件安装机M2和回流单元M3构成，所有的机器顺序连接。丝网印刷机M1在基板上印刷用于将电子部件结合到基板上的焊糊。电子部件安装机M2将电子部件安装到已印刷有焊糊的基板上。回流单元M3通过加热带有电子部件的基板，将电子部件焊接到基板上，其中，使焊糊中的焊料成分熔化而将电子部件焊接到基板上。
接下来，参见图2，介绍电子部件安装机M2的结构。在图2中，在基座1的中心部分中传送路径2沿X方向布置。传送路径2传送待安装电子部件的基板3，并使基板3定位在电子部件的安装位置。在传送路径2的前侧，第一部件供应单元4A和第二部件供应单元4B沿X方向平行排列。在第一部件供应单元4A和第二部件供应单元4B中设置的每个部件托盘中，分别存放第一电子部件11或第二电子部件12。在传送路径2的后侧设置第三部件供应单元4C，并且在第三部件供应单元4C中设置的带形送料器5通过节距进给(pitch advanecment)将承载第三电子部件13的带(参考图5)输送到下面将介绍的传送头的拾取位置。
在基座1沿X方向的两端布置两个Y轴工作台6A和6B，在这些工作台上构成X轴工作台7A和7B。在每个X轴工作台7A和7B上，安装传送头8A或8B。每个传送头8A和8B是具有多个单元传送头的多种类型的传送头，并且以一致的方式与基板识别照相机9一起移动。
通过驱动X轴工作台7A和Y轴工作台6A，在X方向和Y方向移动传送头8A，因此，借助于每个单元传送头的吸附喷嘴，传送头从第一部件供应单元4A获取第一电子部件11，从第二部件供应单元4B获取第二电子部件12，并且将这些部件安装到已经沿传送路径2定位的基板3上。此外，通过以同样的方式驱动X轴工作台7B和Y轴工作台6B，在X方向和Y方向移动传送头8B，因此，借助于每个单元传送头的吸附喷嘴，传送头从第三部件供应单元4C获取第三电子部件13，并且将这些部件安装到已经沿传送路径2定位的基板3上。
在传送路径2与第一和第二部件供应单元4A和4B之间设置生产线照相机10、喷嘴储料器14和助焊剂传送台15，同时在传送路径2与第三部件供应单元4C之间设置生产线照相机10和喷嘴储料器14。传送头8A或8B从相应的部件供应单元拾取电子部件之后，沿头移动轨迹到达基板3的某处，传送头8A或8B从生产线照相机10的上方通过，因而照相机可感知由传送头8A或8B传送的电子部件。
将存储有与待安装到基板3上的电子部件种类相应的多个吸附喷嘴的喷嘴储料器14设计成使得通过传送头8A或8B对喷嘴储料器14的访问、传送头可自身选择并准备与待安装的电子部件相应的吸附喷嘴。助焊剂传送台15在台上以薄膜的形式输送用于焊接的助焊剂。通过相对于助焊剂传送台15升高或降低固定电子部件的传送头，将助焊剂输送到设在电子部件的下表面上的焊料凸点上。
现在参见图3和4，介绍第一电子部件11和第二电子部件12。如图3所示，由用树脂密封的半导体元件制成的封装部件的第一电子部件11的下平面11a上具有用来与基板3连接的焊料凸点16，在其上平面11b具有用来与在叠置结构中待安装在第一电子部件11上的电子部件连接的电极17。同样，如图4所示，由用树脂密封的半导体元件制成的封装部件的第二电子部件12的下平面12a上具有用来与和第一电子部件11的电极17排列相同的第一电子部件11连接的焊料凸点18。
随后，说明通过在基板3上安装电子部件制造安装板的安装板制造方法。在此说明中，通过将在底面上具有焊料凸点的第一电子部件11和第二电子部件12以形成叠置结构的多级形式安装到基板3上来制造安装板。
在图5A中，在基板3的上平面上设置电极3a和3b。电极3a与第一电子部件11的焊料凸点16具有相同的排列，同时电极3b与第三电子部件13的引线13a的排列相同。首先将基板3传送到图1所示的丝网印刷机M1。如图5B所示，丝网印刷机M1通过丝网印刷(焊料供给步骤)的方式将焊糊19供给到基板3上的电极3a和3b上。随后，将已被供有焊糊的基板3传送到电子部件安装机M2，并将其定位在沿传送路径2的安装位置。然后，将传送头8A(或8B)移动到基板3上方，借此基板识别照相机9捕获基板3的图像，以识别基板3的位置(第一识别步骤)。
然后，如图5C所示，通过传送头8A和8B将电子部件安装到具有焊料的基板3上。首先，根据第一识别步骤的识别结果相对于基板3的电极3a定位第一电子部件11(第一层面的电子部件)。然后，如图5D所示，使焊料凸点16处于用于安装的电极3a上(第一安装步骤)。在第一安装步骤中，如图5C和D所示，还通过与电极3b对准定位引线13a，进行第三电子部件13的安装。
随后安装第二层面的电子部件。首先，通过基板识别照相机9识别第一电子部件11的位置。在这种情况下，在第一电子部件11的上平面11b上形成的电极17中，识别作为电子部件位置识别的特征部分的最外围的17中处于对角位置的这些部位(第二识别步骤)。
此时，如图6A所示，从第二部件供应单元4B拾取第二电子部件12的传送头8A移动到助焊剂传送台15，通过相对于涂覆的助焊剂膜20升高和降低第二电子部件12、借助于传送将助焊剂20涂覆到焊料凸点18的下平面侧。随后，根据在第二识别步骤中的识别结果，以与第一电子部件11对准的方式定位第二电子部件12，并且使第二电子部件12的焊料凸点18处于用来安装的第一电子部件11的上平面上形成的电极17上(第二安装步骤)。
之后，将基板3传送到回流单元M3，通过将安装有第一、第二和第三电子部件11、12和13的基板3加热到高于焊料熔点的回流温度，将第一电子部件11的焊料凸点16焊接到基板3的电极3a上，将第三电子部件13的引线13a焊接到电极3b上，将第二电子部件12的焊料凸点18焊接到第一电子部件11的电极17上(回流步骤)。
通过这些步骤，完成安装板，其中，将如第一和第二电子部件11和12之类的由树脂密封的半导体元件构成的每个封装部件安装成具有高封装密度的叠置结构。在上述安装板的制造方法中，对构成叠置结构的第一和第二电子部件11和12的每一个作为单个封装部件在制造工艺中进行功能检查。据此，通过电极17与焊料凸点18的焊接将这些电子部件焊接在一起得到的安装结构还具有高可靠性。此外，使用已有的电子部件安装设备可以实现这种安装结构。
因此，与传统的、通过将本身需要相当长的开发周期的部件叠置后用树脂密封将半导体元件安装在第一和第二电子部件11和12中形成半导体封装的技术相比，可获得成本低且周期短的叠置结构。因此，可以显著地扩大在叠置结构的半导体封装中使用的电子部件的种类。
同时，在上述实施方式中，通过助焊剂传送台15输送的助焊剂20为用于普通焊接的助焊剂类型，即，作为例子，可采用具有消除形成在焊料凸点18或电极17的表面上的氧化膜的活性糊状材料。但是，在本发明中所用的助焊剂并不限于这种类型，而可以使用如下面所介绍的、呈表现出良好的焊料润湿特性的含有金属成分(如银之类的贵金属，熔点高于焊料凸点18的熔点的焊料)的助焊剂20。
具体地说，在具有上述活性的糊状材料中混合有含银的且呈箔形式的银或颗粒形式的银的助焊剂类、在助焊剂中混合焊料颗粒的焊糊等都可用作助焊剂20。通过使用这些类型的助焊剂，在回流步骤中，在焊料凸点18和电极17之间可以获得理想的焊接。
对于第二电子部件12而言，在采用薄树脂基板上安装有半导体元件且易于弯曲的BGA型电子部件的情况中，由于安装第一电子部件11时引起的弯曲变形，可能发生焊料凸点18不能均匀地处在(landed on)电极17上的情况，由此造成部分焊料凸点18与电极17分离。当将处于这种状态的基板传送到回流单元时，由于焊料凸点18熔化而液化的焊料有时不能达到电极18的表面，因而导致劣质焊接。
相反，通过使用含银类的助焊剂或焊糊作为助焊剂20，即使在焊料凸点18和电极17之间存在间隔，通过如呈现出良好焊料润湿性的银箔或焊料颗粒的金属成分逐渐控制由熔化的焊料凸点18形成的被液化的焊料、并使液化的焊料填充焊料凸点18和电极17之间的间隔，很容易使助焊剂20到达电极17的表面。采用这种结构，即使焊料凸点18和电极17之间存在间隔，也可以得到没有未连接部分的可靠的焊接结果。
本发明的安装板的制造方法具有能低成本地广泛应用叠置结构的优点，并且可用于在基板上以多级叠置结构的形式安装电子部件的安装板制造工业环节(industrial segment)中。