JP2008047613A - 積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法及び、その固定部に表面実装部品を固定する方法、並びに、これらの方法に用いる積層セラミック基板 - Google Patents

Abstract

【課題】積層セラミック基板に表面実装部品を固定するに当たり、歩留りが良く、表面実装部品の固定部を形成するに当たっての備品の使用が不要な積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法及び、その固定部に容易に表面実装部品を固定する方法、並び、これらの方法に用いる積層セラミック基板を提供する。
【解決手段】本発明は、積層セラミック基板10の表面10fに、表面実装部品Dの固定部11を形成する方法であって、基板10の表面10fに導電性ペーストPを載せたのち、このペーストPを基板10の表面10fに沿って擦り付けて当該表面10fに形成した凹部16に埋め込んで固定部11を形成する。ペーストPを凹部16に埋め込んだ後は、当該凹部16を有する表面層12を剥離させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のセラミックプレートを積層してなる積層セラミック基板の表面に電子部品等の表面実装部品の固定部を形成する方法及びその固定部に表面実装部品を固定する方法、並びに、これらの方法に用いる積層セラミック基板に関するものである。

車両の自動変速機等の制御装置に搭載される基板に表面実装部品を固定するにあたっては、基板の表面をメタルスクリーン等の印刷マスクで覆い、当該印刷マスクを通して開放される目的部分にのみ、軟性の半田や銀ペーストに代表される導電性ペーストを塗布したのち、当該半田を炉等で溶融させて表面実装部品を接続させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−３１５７３６号公報

図５(a)〜(c)はそれぞれ、上記従来方法を用いて積層セラミック基板に表面実装部品を固定するにあたり、当該積層セラミック基板の表面に、銀ペーストに代表される導電性ペーストを塗布して固定部を形成するための方法を説明する模式断面図である。

この従来の固定部形成方法は、導電性ペーストを基板の表面に設けた部品搭載パッド（図５では省略。）上に、印刷マスクとスキージとを用いて固定部を印刷する方法である。

図５を参照して説明すると、先ず図５(a)に示すように、基板50上に印刷マスク60を載せてマスクし、この印刷マスク60のスリット60s（図面では便宜上１つのみ例示。）を通して露出する回路パターン上に更に、この回路パターン上にある固定部の一部として導電性ペーストＰを載せ置く。次に、図５(b)に示すように、スキージ61を矢印方向に動かすことにより、印刷マスク60のスリット60sを通して導電性ペーストＰを基板50の表面上に塗り込む。

導電性ペーストＰを塗り込んだのち、図５(c)に示すように、基板50から印刷マスク60を剥がせば、基板50上の該当部分にのみ、導電性ペーストＰが残る。これにより、積層セラミック基板50上の目的の箇所に、導電性ペーストＰからなる固定部51（図面では便宜上１つのみ例示。）を印刷した基板が完成する。

図６(a),(b)はそれぞれ、基板50に形成した固定部51に、トランジスタや抵抗等に代表される表面実装部品を固定するための方法を説明する模式断面図である。

この方法では、導電性ペーストＰを印刷して固定部51を形成した後、チップマウンタＭを用いて表面実装部品Ｄを搭載する。

図６を参照して説明すると、先ず図６(a)に示すように、チップマウンタＭのノズルＮmに表面実装部品Ｄを吸着させ、当該表面実装部品Ｄを積層セラミック基板50上の搭載位置まで移動させる。次に、図６(b)に示すように、ノズルＮmを矢印方向に下降させることにより、表面実装部品Ｄを固定部51（図面では便宜上対応する２つのみ例示。）に押し付けて積層セラミック基板50上に固定する。

表面実装部品Ｄを固定したのちは、硬化炉で加熱して導電性ペーストＰを熱硬化させる。これにより、表面実装部品Ｄは、固定部51と共に回路パターンと導通し、表面実装部品Ｄを積層セラミック基板50上に固定された実装基板が完成する。

一方、積層セラミック基板は、機器の小型化を目的として採用されることが多く、複数のセラミックプレートを積層してなる１枚のシート材に複数の部品搭載パッドを設けて積層セラミック基板として区画したのち、これら部品搭載パッドに沿って当該シート材を分割することにより、複数の積層セラミック基板として取り出すことができる。

しかしながら、シート材は、焼成誤差が一様でなく個々のバラツキが大きい。特に、シート材の表面積が大きくなればなるほど、基準点から遠ざかったところでは、そのズレ幅も大きくなる。このため、積層されたセラミックプレートを焼成したのち、積層セラミック基板を取り出すと、積層セラミック基板の寸法に加熱による収縮で寸法誤差が生じ、１枚のシート材から所望数の積層セラミック基板を取ることができず、歩留りが悪くなる場合がある。

しかも、積層セラミック基板に寸法誤差が生じたまま、上述した従来のマスク印刷方法を用いて積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成すれば、当該印刷マスクが焼成による寸法誤差を含んでいないことにより、更に歩留りが低くなる場合がある。

更に、印刷マスクを用いて固定部を形成する場合、印刷後のマスクを洗浄する必要があるが、この洗浄には、酢酸エチルに代表される劇薬を用いる場合があり、その取り扱い等を考慮すると、固定部を形成した後の備品処理が煩雑であるという不都合がある。

加えて、銀ペーストに代表される導電性接着剤を用いる場合には、熱硬化により接着されるため、セルフアライメントの効果が少ない。従って、基板上に形成した固定部と表面実装部品との位置関係に精度が求められるため、表面実装部品を固定する際には、精度の良い部品搭載技術が必要である。

本発明は、こうした事実認識の下になされたものであり、その解決すべき課題は、積層セラミック基板に表面実装部品を固定するに当たり、歩留りが良く、表面実装部品の固定部を形成するに当たっての備品の使用が不要な、積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法及び、その固定部に容易に表面実装部品を固定する方法、並び、これらの方法に用いる積層セラミック基板を提供することにあり、特に、表面実装部品を固定するに当たっては更に、表面実装部品の容易な組み付けを可能にすることにもある。

本発明は、積層セラミック基板の表面に、表面実装部品の固定部を形成する方法であって、前記積層セラミック基板の表面に導電性ペーストを載せたのち、この導電性ペーストを前記積層セラミック基板の表面に沿って擦り付けて当該表面に形成した凹部に埋め込んで前記固定部を形成することを特徴とする方法である。

上記発明は、前記導電性ペーストを前記凹部に埋め込んだ後、当該凹部を有する表面層を剥離させることができる。

また、本発明は、上記いずれかの方法により前記積層セラミック基板の前記凹部に前記導電性ペーストを埋め込んで前記固定部に形成した後、当該固定部に表面実装部品を固定する方法であって、前記表面実装部品の端子を突起とし、当該突起を前記凹部に埋め込まれた状態の前記固定部に押圧させて当該表面実装部品を固定することを特徴とする方法である。

更に、本発明は、表面実装部品を固定するための導電性ペーストが塗布される、積層セラミック基板であって、この積層セラミック基板の表面層に、前記導電性ペーストを埋め込む凹部を備えることを特徴とするものである。

上記積層セラミック基板は、その表面層を剥離可能とすることができる。

本発明によれば、積層セラミック基板を焼成することにより、当該積層セラミック基板に寸法誤差が生じても、積層セラミック基板の表面層に形成した凹部は、当該表面層の縮小（収縮）に合せて変化する。

これにより、積層セラミック基板の表面層上に導電性ペーストを載せたのち、この導電性ペーストを前記積層セラミック基板の表面層に沿って擦り付けて当該表面層に形成した凹部に埋め込めば、焼成誤差を考慮することなく、積層セラミック基板上の所望の位置に、表面実装部品の固定部を形成することができる。

従って、本発明によれば、積層セラミック基板の焼成により寸法誤差が生じても、かかる寸法誤差に係らず、当該積層セラミック基板上の所望する位置に表面実装部品の固定部を形成できるため、焼成に起因する歩留りの悪化を改善し、結果として、全体としての歩留りを良くすることができる。

更に、本発明によれば、上述した技術技術のように、印刷マスク等のセラミック基板と異なる備品を別途使用する必要がない。このため、印刷マスク等の備品を使用した時の、備品使用後の洗浄等の煩雑な処理が不要となり、作業性も向上する。

加えて、表面実装部品の端子を突起とし、当該突起を前記凹部に埋め込まれた状態の前記固定部に押圧させて当該表面実装部品を固定するようにすれば、セルフアライメントの効果が小さい銀ペーストを導電性ペーストとして使用した場合でも、精度の良い部品搭載技術を用いることなく、表面実装部品の容易な組み付けを実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明である、積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法及び、その固定部に表面実装部品を固定する方法、並びに、これらの方法に用いる積層セラミック基板の好適な形態を詳細に説明する。

図１(a),(b)はそれぞれ、本発明の第一の形態である、積層セラミック基板10に表面実装部品Ｄを固定するにあたり、積層セラミック基板10の表面に導電性ペーストＰを塗布して固定部11を形成するための方法を説明する模式断面図である。

積層セラミック基板10は、セラミックプレートからなる４つの層12〜15を積層してなり、表面実装部品Ｄを固定するための銀ペーストからなる導電性ペーストＤを載せ置く第１層（以下、「表面層」という。）12と、この表面層12に隣接する第２層（以下、「隣接層」という。）13とを有し、表面層12と隣接層13との間には、銅等の導電体で配線された回路パターンＣpが形成されている。同様に、隣接層13には順次第３層14及び第４層15が積層され、それぞれの層13,14(14,15)の相互間にも適宜回路パターンＣpが形成されているが、本図では便宜上省略する。

符号16は、積層セラミック基板10（表面層12）の表面10fに設けられた、導電性ペーストＤを埋め込む凹部である。凹部16は、表面層12と隣接層13との間に配した回路パターンＣpに表面実装部品Ｄを固定するための目標部分の位置にそれぞれ設けられたスリット10sからなり、このスリット10sは、表面層12を厚さ方向に貫通して隣接層13の表面13fを開放し、表面層12に沿って擦り付けた導電性ペーストＰを隣接層13の表面13fに塗布させることができる。

本発明に係る固定部11を形成する方法は、導電性ペーストＰを積層セラミック基板10の表面10fに設けた部品搭載パッド（図１では省略。）上に、例えば、前述のスキージ61を用いて行う。

図１を参照して説明すると、先ず図１(a)に示すように、積層セラミック基板10の表面層12上に導電性ペーストＰを載せ置く。次に、図１(b)に示すように、スキージ61を矢印方向に動かすことにより、導電性ペーストＰを表面層12に沿って擦り付けて表面層12(積層セラミック基板10)の表面10fに形成した凹部16に埋め込む。これにより、導電性ペーストＰを表面層12に沿って擦り付けるだけで、スリット10sを通して該当する回路パターンＣpの目標部分のみ、又は、当該回路パターンＣpの目標部分及びその周辺の隣接層13の表面13fに当該導電性ペーストＰを塗布することができ、積層セラミック基板10上の目的の箇所に、導電性ペーストＰからなる固定部11を印刷したプリント基板が完成する。

即ち、本発明によれば、積層セラミックプレートを焼成することにより、積層セラミック基板10を形成するにあたり、当該積層セラミック基板10に寸法誤差が生じても、積層セラミック基板10の表面層12に形成した凹部16は、当該表面層12の縮小（収縮）に合せて変化する。

これにより、積層セラミック基板10の表面10fに導電性ペーストＰを載せたのち、この導電性ペーストＰを積層セラミック基板10の表面10fに沿って擦り付けて当該表面10fに形成した凹部16に埋め込めば、焼成誤差を考慮することなく、積層セラミック基板10の表面10f上の所望の位置に、表面実装部品Ｄの固定部11を形成することができる。

従って、かかる構成によれば、積層セラミックプレートを焼成して積層セラミック基板10を形成するにあたり、焼成により積層セラミック基板10に寸法誤差が生じても、かかる寸法誤差に係らず、当該積層セラミック基板10上の所望する位置に表面実装部品Ｄの固定部11を形成できるため、焼成に起因する歩留りの悪化を改善し、結果として、全体としての歩留りを良くすることができる。

更に、かかる構成によれば、上述した技術技術のように、印刷マスク等の積層セラミック基板10と異なる備品を別途使用する必要がない。このため、印刷マスク等の備品を使用した時の、備品使用後の洗浄等の煩雑な処理が不要となり、作業性も向上する。

上述の固定部形成方法で積層セラミック基板10に表面実装部品Ｄの固定部11を形成した場合、図６にて説明のチップマウンタＭ等を用いて、図２(a)に示すように表面実装部品Ｄを搭載する。

本発明に従い積層セラミック基板10に形成した固定部11に表面実装部品Ｄを固定するに当たっては、本発明である表面実装部品の固定方法の第一の形態として、図２(a)に示すように、表面実装部品Ｄの端子を突起ｔpとし、当該突起ｔpを凹部16に埋め込まれた状態の固定部11に押圧させて当該表面実装部品Ｄを固定することが好ましい。

即ち、図６(a)に示すようにチップマウンタＭ等を用いて、表面実装部品Ｄの突起ｔpを凹部16に埋め込まれた状態の固定部11に押し付けて積層セラミック基板10上に固定したのち、硬化炉で加熱して銀ペーストからなる導電性ペーストＰを熱硬化させる。これにより、積層セラミック基板10上に表面実装部品Ｄが固定された実装基板が完成する。

この場合、セルフアライメントの効果が小さい銀ペーストを導電性ペーストＰとして使用した場合でも、精度の良い部品搭載技術を用いることなく、表面実装部品Ｄの容易な組み付けを実現することができる。

図３(a)〜(c)はそれぞれ、表面実装部品Ｄを固定するための第二の形態として、表面実装部品Ｄの端子である突起ｔpをワイヤ状にして突起ｔpの間隔を狭小化したものである。このようにワイヤ状に狭小化すれば、固定部11又は凹部16に対する挿入が更に容易になる。なお、本形態では、積層セラミック基板10を３層構造としている。

図３(a)に示す積層セラミック基板10は、基板焼成により基準サイズに収縮したものである。これに対し、図３(b)に示す積層セラミック基板10は、基板焼成により基準サイズまで収縮しない場合（＋ΔＬ；ΔＬ＞０）である。本発明に係る積層セラミック基板10は、図３(b)の状態を参照して、２つの凹部16間の最小間隔（Ｌ3＋ΔＬ）を、表面実装部品Ｄの突起ｔpの最小間隔Ｌ1よりも狭くなるようにしている。これにより、積層セラミック基板10が、図３(b)に示すように、基板焼成により基準サイズまで収縮しなくても、こうした小さな収縮に対応させることができる。

また、図３(c)に示す積層セラミック基板10は、基板焼成により基準サイズよりも更に収縮した場合（−ΔＬ；ΔＬ＞０）である。本発明に係る積層セラミック基板10は、図３(c)の状態を参照して、２つの凹部16間の最大間隔（Ｌ4−ΔＬ）を、表面実装部品Ｄの突起ｔpの最大間隔Ｌ2よりも広くなるようにしている。これにより、積層セラミック基板10が、図３(c)に示すように、基板焼成により基準サイズ以上に収縮しても、こうした大きな収縮に対応させることができる。

更に、本発明である固定部形成方法の第二の形態として、表面層12は、凹部16を形作る表面部分として、図２(b)に示すように隣接層13から剥離させることができる。この場合、導電性ペーストＰを塗り込んだのち、図２(b)に示すように、隣接層13から表面層12を剥がせば、隣接層13を最外層とする積層セラミック基板10上の該当部分にのみ、導電性ペーストＰが残る。これにより、隣接層13を最外層とする積層セラミック基板10上の目的の箇所に、隣接層13の表面13f上から突出してなる固定部11を備えるプリント基板が完成する。

上述の固定部形成方法で積層セラミック基板10に凸状の固定部11を形成した場合、図６で説明した手順に沿って、チップマウンタＭ等を用いて表面実装部品Ｄを搭載する。

即ち、先ず図６(a)に示すように、チップマウンタＭのノズルＮmに表面実装部品Ｄを吸着させ、当該表面実装部品Ｄを積層セラミック基板10上の搭載位置まで移動させる。次に、図６(b)に示すように、ノズルＮmを矢印方向に下降させて表面実装部品Ｄを固定部11に押し付けて積層セラミック基板10上に固定したのち、硬化炉で加熱して銀ペーストからなる導電性ペーストＰを熱硬化させる。これにより、積層セラミック基板10上に表面実装部品Ｄが固定された実装基板が完成する。

なお、図４(a)は、本発明に係る、回路パターンＣpを有する積層セラミック基板10に固定部11を形成した状態を示す平面図であり、図４(b)は、同セラミック基板10の固定部11に表面実装部品Ｄを固定した状態を仮想線で示す平面図である。

上述したところは、本発明の好適な形態を示したものであるが、特許請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。例えば、上述した形態の各構成要素は、用途等に応じて適宜組み合わせることができる。

(a),(b)はそれぞれ、本発明の第一の形態であるセラミック基板に表面実装部品を固定するにあたり、積層セラミック基板の表面に導電性ペーストを塗布して固定部を形成するための方法を説明する模式断面図である。 (a),(b)はそれぞれ、本発明に従う方法で表面実装部品を固定するための第一の形態を説明する模式断面図及び、積層セラミック基板の表面に導電性ペーストを塗布して固定部を形成するための第三の形態を説明する模式断面図である。 (a)-(c)はそれぞれ、表面実装部品の端子をワイヤ状に狭小化した突起として当該表面実装部品を固定するための第二の形態を説明する模式断面図、同形態の基板焼成により基準サイズまで収縮しなかった場合を示す模式断面図及び、同形態の基板焼成により基準サイズよりも収縮した場合を示す模式断面図である。 (a),(b)はそれぞれ、回路パターンを有する本発明に係る積層セラミック基板に固定部を形成した状態を示す平面図及び、同セラミック基板の固定部に表面実装部品を固定した状態を仮想線で示す平面図である。 (a)〜(c)はそれぞれ、従来方法を用いて回路パターンを有する基板に表面実装部品を固定するにあたり、基板の表面に導電性ペーストを塗布して固定部を形成するための方法を説明する模式断面図である。 (a),(b)はそれぞれ、同従来方法で固定部を形成した基板に表面実装部品を固定するための方法を説明する模式断面図である。

符号の説明

10 積層セラミック基板
10f 積層セラミック基板（第１層）の表面
11 固定部
12 第１層（表面層）
13 第２層（隣接層）
13f 第２層の表面
14 第３層
15 第４層
16 凹部
Ｃp 回路パターン
Ｄ 表面実装部品
ｔp 端子突起
Ｍ チップマウンタ
Ｎm チップマウンタノズル
Ｐ ペースト

Claims (5)

1. 積層セラミック基板の表面に、表面実装部品の固定部を形成する方法であって、
   前記積層セラミック基板の表面に導電性ペーストを載せたのち、この導電性ペーストを前記積層セラミック基板の表面に沿って擦り付けて当該表面に形成した凹部に埋め込んで前記固定部を形成することを特徴とする、積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法。
2. 前記導電性ペーストを前記凹部に埋め込んだ後、当該凹部を有する表面層を剥離させることを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミック基板に表面実装部品の固定部を形成する方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法により前記積層セラミック基板の前記凹部に前記導電性ペーストを埋め込んで前記固定部に形成した後、当該固定部に表面実装部品を固定する方法であって、
   前記表面実装部品の端子を突起とし、当該突起を前記凹部に埋め込まれた状態の前記固定部に押圧させて当該表面実装部品を固定することを特徴とする、積層セラミック基板に形成した固定部に表面実装部品を固定する方法。
4. 表面実装部品を固定するための導電性ペーストが塗布される、積層セラミック基板であって、
   この積層セラミック基板の表面層に、前記導電性ペーストを埋め込む凹部を備えることを特徴とする、積層セラミック基板。
5. 前記表面層を剥離可能としたことを特徴とする、請求項４に記載の積層セラミック基板。

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