專利名稱：安裝板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝板的制造方法，該安裝板包括在基板上以疊置多級(jí)(multiple levels)的方式安裝的電子部件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，例如移動(dòng)電話和視頻攝像機(jī)等電子裝置迅速地朝小型化發(fā)展，而且越來(lái)越高級(jí)。在這種發(fā)展趨勢(shì)中，要求構(gòu)成這些電子裝置的電路的安裝板具有更高的組裝密度。為了滿足安裝板的高密度組裝的要求，采用了在垂直方向疊置電子部件的半導(dǎo)體封裝(例如，參考日本專利公開(kāi)2002-217359號(hào))。
隨著這種疊置結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝的采用，能夠在不增大板尺寸的前提下制造功能增多的安裝板。
但是，在上面介紹的現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)組合多個(gè)電子部件來(lái)制造半導(dǎo)體封裝，因而需要包括在這種半導(dǎo)體元件的開(kāi)發(fā)期間檢查疊置結(jié)構(gòu)的工作的復(fù)雜步驟。因此，作為單獨(dú)的電子部件的半導(dǎo)體器件的開(kāi)發(fā)周期相當(dāng)長(zhǎng)。由于這種背景，在疊置結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝中使用的電子部件的類型受到一定的限制，因此在低成本的各種應(yīng)用中難以采用疊置結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這種情況，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有低成本且能廣泛應(yīng)用的疊置結(jié)構(gòu)的安裝板的制造方法。
為了解決所述問(wèn)題，本發(fā)明的安裝板制造方法包括在基板上以疊置的多級(jí)方式安裝底面上設(shè)有焊料凸點(diǎn)(solder bump)的電子部件，還包括將焊料提供給基板的電極的焊料供給步驟；識(shí)別基板的位置的第一識(shí)別步驟；根據(jù)第一識(shí)別步驟獲得的識(shí)別結(jié)果相對(duì)于所述焊料供應(yīng)基板定位第一層面(level)的電子部件，隨后將所述焊料凸點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)(register)地放在所述電極上的第一安裝步驟；識(shí)別第一層面的電子部件位置的第二識(shí)別步驟；根據(jù)所述第二識(shí)別步驟獲得的識(shí)別結(jié)果相對(duì)于所述第一層面的電子部件定位第二層面的電子部件，隨后將所述第二層面的電子部件的焊料凸點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)地安放于設(shè)置在所述第一層面的電子部件的上表面的連接電極上的第二安裝步驟；以及加熱安裝有第一層面的電子部件和第二層面的電子部件的基板，從而將第一層面的電子部件焊接到所述基板上，同時(shí)將第二層面的電子部件焊接到第一層面的電子部件上的回流步驟。
根據(jù)本發(fā)明，在已提供了焊料的基板上安裝第一層面的電子部件之后，將第二層面的電子部件安裝到第一層面的電子部件上。然后，通過(guò)加熱此時(shí)帶有所述第一層面的電子部件和一個(gè)第二層面的電子部件的基板，在單一的安裝步驟中完成由疊置結(jié)構(gòu)構(gòu)成的這些部件的安裝，然后，隨著將第一層面的電子部件焊接到基板上一道將第二層面的電子部件焊接到所述那一個(gè)第一層面的電子部件上。因此，可以針對(duì)各種應(yīng)用廣泛采用低成本的疊置結(jié)構(gòu)。


圖1示出了作為本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板的生產(chǎn)線(manufacturingline)的配置；圖2是作為本發(fā)明一實(shí)施方式的用于安裝電子部件的裝置的平面圖；圖3描繪出在構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板上待安裝的電子部件的結(jié)構(gòu)；圖4描繪出在構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板上待安裝的電子部件的結(jié)構(gòu)；圖5圖示說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板的制造方法；圖6圖示說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板的制造方法。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施方式。圖1示出了作為本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板生產(chǎn)線的配置；圖2是本發(fā)明另一實(shí)施方式的安裝電子部件的裝置的平面圖；圖3和4描繪出在構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板上待安裝的電子部件的結(jié)構(gòu)；圖5和6圖示說(shuō)明了構(gòu)成本發(fā)明一實(shí)施方式的安裝板的制造步驟。
首先，參見(jiàn)圖1，該圖描繪了安裝板的生產(chǎn)線。在圖1中，安裝板的生產(chǎn)線由絲網(wǎng)印刷機(jī)M1、電子部件安裝機(jī)M2和回流單元M3構(gòu)成，所有的機(jī)器順序連接。絲網(wǎng)印刷機(jī)M1在基板上印刷用于將電子部件結(jié)合到基板上的焊糊。電子部件安裝機(jī)M2將電子部件安裝到已印刷有焊糊的基板上。回流單元M3通過(guò)加熱帶有電子部件的基板，將電子部件焊接到基板上，其中，使焊糊中的焊料成分熔化而將電子部件焊接到基板上。
接下來(lái)，參見(jiàn)圖2，介紹電子部件安裝機(jī)M2的結(jié)構(gòu)。在圖2中，在基座1的中心部分中傳送路徑2沿X方向布置。傳送路徑2傳送待安裝電子部件的基板3，并使基板3定位在電子部件的安裝位置。在傳送路徑2的前側(cè)，第一部件供應(yīng)單元4A和第二部件供應(yīng)單元4B沿X方向平行排列。在第一部件供應(yīng)單元4A和第二部件供應(yīng)單元4B中設(shè)置的每個(gè)部件托盤(pán)中，分別存放第一電子部件11或第二電子部件12。在傳送路徑2的后側(cè)設(shè)置第三部件供應(yīng)單元4C，并且在第三部件供應(yīng)單元4C中設(shè)置的帶形送料器5通過(guò)節(jié)距進(jìn)給(pitch advanecment)將承載第三電子部件13的帶(參考圖5)輸送到下面將介紹的傳送頭的拾取位置。
在基座1沿X方向的兩端布置兩個(gè)Y軸工作臺(tái)6A和6B，在這些工作臺(tái)上構(gòu)成X軸工作臺(tái)7A和7B。在每個(gè)X軸工作臺(tái)7A和7B上，安裝傳送頭8A或8B。每個(gè)傳送頭8A和8B是具有多個(gè)單元傳送頭的多種類型的傳送頭，并且以一致的方式與基板識(shí)別照相機(jī)9一起移動(dòng)。
通過(guò)驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)7A和Y軸工作臺(tái)6A，在X方向和Y方向移動(dòng)傳送頭8A，因此，借助于每個(gè)單元傳送頭的吸附噴嘴，傳送頭從第一部件供應(yīng)單元4A獲取第一電子部件11，從第二部件供應(yīng)單元4B獲取第二電子部件12，并且將這些部件安裝到已經(jīng)沿傳送路徑2定位的基板3上。此外，通過(guò)以同樣的方式驅(qū)動(dòng)X軸工作臺(tái)7B和Y軸工作臺(tái)6B，在X方向和Y方向移動(dòng)傳送頭8B，因此，借助于每個(gè)單元傳送頭的吸附噴嘴，傳送頭從第三部件供應(yīng)單元4C獲取第三電子部件13，并且將這些部件安裝到已經(jīng)沿傳送路徑2定位的基板3上。
在傳送路徑2與第一和第二部件供應(yīng)單元4A和4B之間設(shè)置生產(chǎn)線照相機(jī)10、噴嘴儲(chǔ)料器14和助焊劑傳送臺(tái)15，同時(shí)在傳送路徑2與第三部件供應(yīng)單元4C之間設(shè)置生產(chǎn)線照相機(jī)10和噴嘴儲(chǔ)料器14。傳送頭8A或8B從相應(yīng)的部件供應(yīng)單元拾取電子部件之后，沿頭移動(dòng)軌跡到達(dá)基板3的某處，傳送頭8A或8B從生產(chǎn)線照相機(jī)10的上方通過(guò)，因而照相機(jī)可感知由傳送頭8A或8B傳送的電子部件。
將存儲(chǔ)有與待安裝到基板3上的電子部件種類相應(yīng)的多個(gè)吸附噴嘴的噴嘴儲(chǔ)料器14設(shè)計(jì)成使得通過(guò)傳送頭8A或8B對(duì)噴嘴儲(chǔ)料器14的訪問(wèn)、傳送頭可自身選擇并準(zhǔn)備與待安裝的電子部件相應(yīng)的吸附噴嘴。助焊劑傳送臺(tái)15在臺(tái)上以薄膜的形式輸送用于焊接的助焊劑。通過(guò)相對(duì)于助焊劑傳送臺(tái)15升高或降低固定電子部件的傳送頭，將助焊劑輸送到設(shè)在電子部件的下表面上的焊料凸點(diǎn)上。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3和4，介紹第一電子部件11和第二電子部件12。如圖3所示，由用樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體元件制成的封裝部件的第一電子部件11的下平面11a上具有用來(lái)與基板3連接的焊料凸點(diǎn)16，在其上平面11b具有用來(lái)與在疊置結(jié)構(gòu)中待安裝在第一電子部件11上的電子部件連接的電極17。同樣，如圖4所示，由用樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體元件制成的封裝部件的第二電子部件12的下平面12a上具有用來(lái)與和第一電子部件11的電極17排列相同的第一電子部件11連接的焊料凸點(diǎn)18。
隨后，說(shuō)明通過(guò)在基板3上安裝電子部件制造安裝板的安裝板制造方法。在此說(shuō)明中，通過(guò)將在底面上具有焊料凸點(diǎn)的第一電子部件11和第二電子部件12以形成疊置結(jié)構(gòu)的多級(jí)形式安裝到基板3上來(lái)制造安裝板。
在圖5A中，在基板3的上平面上設(shè)置電極3a和3b。電極3a與第一電子部件11的焊料凸點(diǎn)16具有相同的排列，同時(shí)電極3b與第三電子部件13的引線13a的排列相同。首先將基板3傳送到圖1所示的絲網(wǎng)印刷機(jī)M1。如圖5B所示，絲網(wǎng)印刷機(jī)M1通過(guò)絲網(wǎng)印刷(焊料供給步驟)的方式將焊糊19供給到基板3上的電極3a和3b上。隨后，將已被供有焊糊的基板3傳送到電子部件安裝機(jī)M2，并將其定位在沿傳送路徑2的安裝位置。然后，將傳送頭8A(或8B)移動(dòng)到基板3上方，借此基板識(shí)別照相機(jī)9捕獲基板3的圖像，以識(shí)別基板3的位置(第一識(shí)別步驟)。
然后，如圖5C所示，通過(guò)傳送頭8A和8B將電子部件安裝到具有焊料的基板3上。首先，根據(jù)第一識(shí)別步驟的識(shí)別結(jié)果相對(duì)于基板3的電極3a定位第一電子部件11(第一層面的電子部件)。然后，如圖5D所示，使焊料凸點(diǎn)16處于用于安裝的電極3a上(第一安裝步驟)。在第一安裝步驟中，如圖5C和D所示，還通過(guò)與電極3b對(duì)準(zhǔn)定位引線13a，進(jìn)行第三電子部件13的安裝。
隨后安裝第二層面的電子部件。首先，通過(guò)基板識(shí)別照相機(jī)9識(shí)別第一電子部件11的位置。在這種情況下，在第一電子部件11的上平面11b上形成的電極17中，識(shí)別作為電子部件位置識(shí)別的特征部分的最外圍的17中處于對(duì)角位置的這些部位(第二識(shí)別步驟)。
此時(shí)，如圖6A所示，從第二部件供應(yīng)單元4B拾取第二電子部件12的傳送頭8A移動(dòng)到助焊劑傳送臺(tái)15，通過(guò)相對(duì)于涂覆的助焊劑膜20升高和降低第二電子部件12、借助于傳送將助焊劑20涂覆到焊料凸點(diǎn)18的下平面?zhèn)取ｋS后，根據(jù)在第二識(shí)別步驟中的識(shí)別結(jié)果，以與第一電子部件11對(duì)準(zhǔn)的方式定位第二電子部件12，并且使第二電子部件12的焊料凸點(diǎn)18處于用來(lái)安裝的第一電子部件11的上平面上形成的電極17上(第二安裝步驟)。
之后，將基板3傳送到回流單元M3，通過(guò)將安裝有第一、第二和第三電子部件11、12和13的基板3加熱到高于焊料熔點(diǎn)的回流溫度，將第一電子部件11的焊料凸點(diǎn)16焊接到基板3的電極3a上，將第三電子部件13的引線13a焊接到電極3b上，將第二電子部件12的焊料凸點(diǎn)18焊接到第一電子部件11的電極17上(回流步驟)。
通過(guò)這些步驟，完成安裝板，其中，將如第一和第二電子部件11和12之類的由樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體元件構(gòu)成的每個(gè)封裝部件安裝成具有高封裝密度的疊置結(jié)構(gòu)。在上述安裝板的制造方法中，對(duì)構(gòu)成疊置結(jié)構(gòu)的第一和第二電子部件11和12的每一個(gè)作為單個(gè)封裝部件在制造工藝中進(jìn)行功能檢查。據(jù)此，通過(guò)電極17與焊料凸點(diǎn)18的焊接將這些電子部件焊接在一起得到的安裝結(jié)構(gòu)還具有高可靠性。此外，使用已有的電子部件安裝設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)這種安裝結(jié)構(gòu)。
因此，與傳統(tǒng)的、通過(guò)將本身需要相當(dāng)長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期的部件疊置后用樹(shù)脂密封將半導(dǎo)體元件安裝在第一和第二電子部件11和12中形成半導(dǎo)體封裝的技術(shù)相比，可獲得成本低且周期短的疊置結(jié)構(gòu)。因此，可以顯著地?cái)U(kuò)大在疊置結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝中使用的電子部件的種類。
同時(shí)，在上述實(shí)施方式中，通過(guò)助焊劑傳送臺(tái)15輸送的助焊劑20為用于普通焊接的助焊劑類型，即，作為例子，可采用具有消除形成在焊料凸點(diǎn)18或電極17的表面上的氧化膜的活性糊狀材料。但是，在本發(fā)明中所用的助焊劑并不限于這種類型，而可以使用如下面所介紹的、呈表現(xiàn)出良好的焊料潤(rùn)濕特性的含有金屬成分(如銀之類的貴金屬，熔點(diǎn)高于焊料凸點(diǎn)18的熔點(diǎn)的焊料)的助焊劑20。
具體地說(shuō)，在具有上述活性的糊狀材料中混合有含銀的且呈箔形式的銀或顆粒形式的銀的助焊劑類、在助焊劑中混合焊料顆粒的焊糊等都可用作助焊劑20。通過(guò)使用這些類型的助焊劑，在回流步驟中，在焊料凸點(diǎn)18和電極17之間可以獲得理想的焊接。
對(duì)于第二電子部件12而言，在采用薄樹(shù)脂基板上安裝有半導(dǎo)體元件且易于彎曲的BGA型電子部件的情況中，由于安裝第一電子部件11時(shí)引起的彎曲變形，可能發(fā)生焊料凸點(diǎn)18不能均勻地處在(landed on)電極17上的情況，由此造成部分焊料凸點(diǎn)18與電極17分離。當(dāng)將處于這種狀態(tài)的基板傳送到回流單元時(shí)，由于焊料凸點(diǎn)18熔化而液化的焊料有時(shí)不能達(dá)到電極18的表面，因而導(dǎo)致劣質(zhì)焊接。
相反，通過(guò)使用含銀類的助焊劑或焊糊作為助焊劑20，即使在焊料凸點(diǎn)18和電極17之間存在間隔，通過(guò)如呈現(xiàn)出良好焊料潤(rùn)濕性的銀箔或焊料顆粒的金屬成分逐漸控制由熔化的焊料凸點(diǎn)18形成的被液化的焊料、并使液化的焊料填充焊料凸點(diǎn)18和電極17之間的間隔，很容易使助焊劑20到達(dá)電極17的表面。采用這種結(jié)構(gòu)，即使焊料凸點(diǎn)18和電極17之間存在間隔，也可以得到?jīng)]有未連接部分的可靠的焊接結(jié)果。
本發(fā)明的安裝板的制造方法具有能低成本地廣泛應(yīng)用疊置結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并且可用于在基板上以多級(jí)疊置結(jié)構(gòu)的形式安裝電子部件的安裝板制造工業(yè)環(huán)節(jié)(industrial segment)中。
權(quán)利要求
1.一種包括電子部件的安裝板的制造方法，每個(gè)電子部件具有設(shè)在其底面上的焊料凸點(diǎn)，所述部件以多級(jí)形式疊置在一基板上，所述方法包括將焊料供給所述基板的第一電極的焊料供給步驟；識(shí)別所述基板的所述位置的第一識(shí)別步驟；根據(jù)所述第一識(shí)別步驟獲得的識(shí)別結(jié)果，使用于第一層面的電子部件相對(duì)于所述供給了焊料的基板定位，并通過(guò)使所述第一電子部件的所述焊料凸點(diǎn)處于所述第一電極上進(jìn)行安裝的第一安裝步驟；識(shí)別所述第一電子部件的所述位置的第二識(shí)別步驟；根據(jù)所述第二識(shí)別步驟中的識(shí)別結(jié)果使用于第二層面的第二電子部件相對(duì)于所述第一電子部件定位，并通過(guò)將所述第二電子部件的所述焊料凸點(diǎn)安放于設(shè)置在所述第一電子部件的所述上表面的一第二電極上進(jìn)行安裝的第二安裝步驟；以及加熱上面安裝有所述第一電子部件和所述第二電子部件的所述基板，以將所述第一電子部件焊接到所述基板上，同時(shí)將所述第二電子部件焊接到所述第一電子部件上的回流步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝板的制造方法，其中，還包括在所述第二安裝步驟之前，向所述第二電子部件的所述焊料凸點(diǎn)供給助焊劑的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝板的制造方法，其中，所述助焊劑為具有消除形成在所述焊料凸點(diǎn)以及所述第一和第二電極的所述表面上的氧化膜的活性作用的糊狀材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝板的制造方法，其中，所述助焊劑為加入了銀的助焊劑，該助焊劑包括混合在糊狀材料中的箔形式的銀或顆粒形式的銀之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝板的制造方法，其中，所述助焊劑為包括分散在助焊劑中的焊料顆粒的焊糊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠廣泛使用的低成本疊置結(jié)構(gòu)的安裝板制造方法。在本安裝板制造方法中，通過(guò)以多級(jí)疊置的方式對(duì)在基板(3)的底平面中具有焊料凸點(diǎn)的每個(gè)第一電子部件(11)和第二電子部件(12)進(jìn)行安裝，在將第一電子部件(11)安裝在已供有焊料的基板上之后，將第二電子部件(12)的焊料凸點(diǎn)安裝在設(shè)于第一電子部件(11)的上表面的電極(17)上，然后在回流步驟中加熱基板(3)，以將第一電子部件(11)焊接到基板(3)上，并將第二電子部件(12)焊接到第一電子部件(11)上，從而制得所述安裝板。通過(guò)這些工藝，可將低成本的疊置結(jié)構(gòu)應(yīng)用到多種電子部件中。
文檔編號(hào)B23K31/02GK1575108SQ20041004938
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者山本佑介 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社