JP2010219235A - 部品実装基板およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造時間を短縮し、電子部品や基板の導電部の劣化、および、基板の導電部に対する電子部品の位置ずれを防止する部品実装基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の部品実装基板10は、基板11と、基板11の一方の面11aに設けられた導電部12と、導電部12に接続され、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21とを備え、導電部12に、電子部品21の端子22が圧入され、電子部品21、導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域が接着層31に覆われてなり、接着層31は硬化収縮率が3%以上の紫外線硬化型接着剤からなり、接着層31は、基板11を平面視した場合、電子部品21を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、部品実装基板およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、基板の導電部と電子部品の端子との電気的接続を確実なものとした部品実装基板およびその製造方法に関するものである。
基板に半導体素子などの電子部品を実装する方法としては、電子部品を、その端子を下向き(基板側)にして、基板上に設けられた導電部に接続するフェイスダウン方式による電子部品の実装方法が用いられている。この実装方法では、基板上に設けられた導電部に熱硬化型接着剤を塗布した後、導電部に対して電子部品の端子を当接させ、この状態で電子部品を導電部に圧着するとともに、加熱して熱硬化型接着剤を硬化させることにより、基板に電子部品を実装している(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−100457号公報
しかしながら、上述の電子部品の実装方法によれば、基板の導電部に対する電子部品の接続を確実なものとし、外部からの衝撃に対する信頼性の高い部品実装基板を作製することができるものの、熱硬化型接着剤の硬化に比較的長い時間を要し、この熱硬化型接着剤の硬化時間が、部品実装基板の製造時間の律速となり、製造時間の短縮が難しいという問題があった。また、熱硬化型接着剤を用いた場合、熱硬化型接着剤を硬化させる際、電子部品や基板の導電部に熱が加えられるため、電子部品や基板の導電部が劣化するおそれや、基板が熱収縮して導電部に対する電子部品の位置ずれを生じることがあった。例えば、電子部品がICチップであり、かつ、基板上に設けられた導電部が、非接触型ICタグや非接触型ICラベル、あるいは、非接触型ICカードなどのRFIDメディアに適用されるアンテナである場合、アンテナに対するICチップの位置ずれが生じると、RFIDメディアの通信特性が劣化するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、製造時間を短縮するとともに、基板の導電部に対する電子部品の位置ずれを防止する部品実装基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の部品実装基板は、基板と、該基板の一方の面に設けられた導電部と、該導電部に接続され、前記基板の一方の面に配置された電子部品とを備え、前記導電部に、前記電子部品の端子が圧入され、前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域が接着層に覆われてなる部品実装基板であって、前記接着層は紫外線硬化型接着剤からなり、該紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%以上、前記接着層は、前記基板を平面視した場合、前記電子部品を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であることを特徴とする
本発明の部品実装基板の製造方法は、基板と、該基板の一方の面に設けられた導電部と、該導電部に接続され、前記基板の一方の面に配置された電子部品とを備え、前記導電部に、前記電子部品の端子が圧入され、前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域が接着層に覆われてなる部品実装基板の製造方法であって、基板の一方の面に、ポリマー型導電インクを塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて導電部を形成する工程Aと、前記導電部の電極に、電子部品の一対の端子を圧入して、前記基板の一方の面に前記電子部品を配置する工程Bと、前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域を覆うように、硬化収縮率が3%以上の紫外線硬化型接着剤を塗布する工程Cと、前記紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、前記紫外線硬化型接着剤を硬化させ、前記紫外線硬化型接着剤からなる接着層を形成する工程Dと、を有し、前記工程Cにおいて、前記基板を平面視した場合、前記紫外線硬化型接着剤が前記電子部品を中心とした円形状をなし、その円の半径が10mm以上となるように、前記基板の一方の面に、前記紫外線硬化型接着剤を塗布することを特徴とする。
本発明の部品実装基板によれば、基板の一方の面に配置された電子部品、基板の一方の面の導電部と電子部品の端子との接続部、および、基板における前記の接続部の周辺領域を覆う接着層が、基板を平面視した場合、電子部品を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であり、かつ、接着層をなす紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%以上であるので、部品実装基板が稼働により発熱した場合、あるいは、部品実装基板が高温環境へ曝露された場合、接着層が収縮して、電子部品が所定の位置からずれることを防止できる。
本発明の部品実装基板の製造方法によれば、基板の一方の面に配置された電子部品、基板の一方の面の導電部と電子部品の端子との接続部、および、基板における前記の接続部の周辺領域を覆う紫外線硬化型接着剤が、基板を平面視した場合、電子部品を中心とした円形状をなし、その円の半径が10mm以上であり、かつ、紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%以上であるので、基板と紫外線硬化型接着剤との接着面積が大きく、工程Dにおいて、紫外線硬化型接着剤を硬化させた場合、紫外線硬化型接着剤における基板の長手方向の収縮が抑えられ、紫外線硬化型接着剤における基板と垂直な方向の収縮が大きく生じる。ゆえに、電子部品を覆っている紫外線硬化型接着剤では、基板と垂直な方向の収縮により、電子部品が基板の導電部に強固に固定される一方、基板の長手方向において、導電部に対して電子部品が位置ずれするのを防止できる。また、紫外線硬化型接着剤を用いているので、接着剤の硬化時間を短くすることができるから、製造効率を向上することができる。
本発明の部品実装基板の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の部品実装基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の部品実装基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の部品実装基板の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
本発明の部品実装基板およびその製造方法の実施の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
「部品実装基板」
図1は、本発明の部品実装基板の一実施形態を示す概略構成図である。
この実施形態の部品実装基板10は、基板11と、基板11の一方の面11aに、ポリマー型導電インクにより所定の形状に設けられた導電部12と、電子部品21と、接着層31とから概略構成されている。
導電部12は、基板11の一方の面11aにおいて、所定の形状の回路やアンテナなどをなしている。
電子部品21は、基板11の一方の面11aに設けられた導電部12の電極12a,12aに、その端子が圧入されて、導電部12と電気的に接続されている。ここで、電子部品21の端子22が、導電部12に圧入されているとは、電子部品21が導電部12に対して押圧され、電子部品21の端子22が導電部12の電極12a,12aにめり込んでいることを言う。
接着層31は、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21、基板11の一方の面11aの導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域を覆うように設けられている。
接着層31は、基板11を平面視した場合、電子部品21を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であり、10mm以上、2000mm以下であることが好ましい。
接着層31からなり、電子部品21を中心とする円の半径が10mm未満では、基板11と接着層31との接着面積が小さいため、部品実装基板10が稼働により発熱した場合、あるいは、部品実装基板10が高温環境へ曝露された場合、接着層31が収縮して、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
また、接着層31の基板11に垂直な方向の断面の形状は、電子部品21を覆っている部分の中央部を頂部とし、その中央部から離れるに従って次第に緩やかに厚みが薄くなる、略円錐形状(コニーデ(円錐型火山)型)をなしている。
接着層31の厚みは、電子部品21の周囲では、基板11の一方の面11aを基準として、導電部12の厚み(0.1μm以上、500μm以下)と電子部品21の厚み(端子22を含む厚み、168μm以上、218μm以下)を併せた大きさよりも大きく、電子部品21を完全に覆うことができる程度であれば特に限定されないが、170μm以上、720μm以下であることが好ましくは、より好ましくは170μm以上、718μm以下である。
電子部品21の周囲では、接着層31の厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、170μm未満では、接着厚が薄いため、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21上部における基板11に垂直な方向の収縮が小さいため、電子部品21が、導電部12に対して十分に押圧されず、電子部品21と導電部12の接続が十分でなくなるおそれがある。一方、電子部品21の周囲では、接着層31の厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、720μmを超えると、接着厚が厚いため、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21上部における基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
また、接着層31の厚みは、基板11における電子部品21から離れた領域、言い換えれば、上記の円錐形の端部(裾の部分)では、基板11の一方の面11aを基準として、50μm以上、100μm以下であることが好ましくは、より好ましくは50μm以上、90μm以下である。
接着層31の基板11に垂直な方向の断面の円錐形の端部(裾の部分)では、接着層31の厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、50μm未満では、電子部品21から離れた領域において、接着層31と基板11との接着力が弱いため、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、基板11から接着層31が剥がれ、基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。一方、接着層31の基板11に垂直な方向の断面の円錐形の端部(裾の部分)では、接着層31の厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、100μmを超えると、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21から離れた領域における基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
接着層31は紫外線硬化型接着剤からなり、その紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率は、3%以上であり、3%以上、20%以下であることが好ましく、より好ましくは3%以上、10%以下である。
接着層31をなす紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%未満では、硬化収縮により、電子部品21の端子22が押圧されて、基板11に垂直な方向、すなわち、電子部品21へ接続する方向へ収縮する作用が小さく、電子部品21の端子22の電極12へのめり込みが不十分となる現象が見られる。
基板11としては、少なくとも表層部には、ガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたもの、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたものや、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した被覆部材や、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン−ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材、(ガラス)エポキシ樹脂基材などのプラスチック基材や、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理、オゾン処理、または各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの公知のものから選択して用いられる。
導電部12をなすポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末(カーボンブラック、カーボンナノチューブなど)などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。
樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、200℃以下、例えば100〜150℃程度で導電部をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。導電部をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することによる形成され、この塗膜の抵抗値は10-5Ω・cmオーダーである。
また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。
光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは、熱可塑性樹脂と架橋性樹脂(特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など)とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が60質量%以上配合され、ポリエステル樹脂が10質量%以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋/熱可塑併用型(ただし熱可塑型が50質量%以上である)のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂(特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など)とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が10質量%以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋/熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。
電子部品21としては、ICチップ、CCD素子などの光素子などが挙げられる。
接着層31をなす紫外線硬化型接着剤としては、例えば、スリーボンド社製の3042、3042B、3070、3075などが用いられる。
部品実装基板10によれば、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21、基板11の一方の面11aの導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域を覆う接着層31が、基板11を平面視した場合、電子部品21を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であり、かつ、接着層31をなす紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%以上であるので、部品実装基板10が稼働により発熱した場合、あるいは、部品実装基板10が高温環境へ曝露された場合、接着層31が収縮して、電子部品21が所定の位置からずれることを防止できる。従って、例えば、電子部品がICチップであり、かつ、基板上に設けられた導電部が、非接触型ICタグや非接触型ICラベル、あるいは、非接触型ICカードなどのRFIDメディアに適用されるアンテナである場合、アンテナに対するICチップの位置ずれが生じることがなく、RFIDメディアの通信特性が劣化することを防止できる。
「部品実装基板の製造方法」
図1〜図5を参照して、本発明の部品実装基板の製造方法の一実施形態を説明する。
まず、図2に示すように、印刷法により、基板11の一方の面11aにポリマー型導電インクを塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥、硬化させて所定の形状の導電部12を形成する(工程A)。
この工程Aにおいて、導電部12の形状を、所定の回路やアンテナなどの形状とする。
また、印刷法としては、インクジェット法、スクリーン印刷法などが用いられる。
次いで、図2に示すように、導電部12の電極部12a、12aに、電子部品11の端子12、12を圧入して、言い換えれば、導電部12の電極部12a、12aに、電子部品11の端子12、12をめり込ませて、基板11の一方の面11aに電子部品21を配置する(工程B)。
次いで、図3に示すように、噴霧塗布もしくは超音波塗布により、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21、基板11の一方の面11aの導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域を覆うように、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する(工程C)。
紫外線硬化型接着剤31Aとしては、上記の接着層31をなす紫外線硬化型接着剤が用いられる。
この工程Cでは、紫外線硬化型接着剤31Aを、基板11を平面視した場合、電子部品21を中心とした円形状をなし、その円の半径が10mm以上、好ましくは10mm以上、2000mm以下となるように、基板11の一方の面11aに塗布する。
紫外線硬化型接着剤31Aからなり、電子部品21を中心とする円の半径が10mm未満では、基板11と紫外線硬化型接着剤31Aとの接着面積が小さいため、後段の工程Dにおいて、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化させた場合、その紫外線硬化型接着剤31Aが基板11の長手方向への収縮が大きく作用して、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
また、工程Cでは、紫外線硬化型接着剤31Aの塗布後において、紫外線硬化型接着剤31Aの基板11に垂直な方向の断面の形状を、電子部品21を覆っている部分の中央部を頂部とし、その中央部から離れるに従って次第に緩やかに厚みが薄くなる、略円錐形状(コニーデ型)をなすようにする。
工程Cにおいて、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みは、電子部品21の周囲(電子部品21を覆っている部分)では、基板11の一方の面11aを基準として、導電部12の厚み(0.1μm以上、500μm以下)と電子部品21の厚み(端子22を含む厚み、168μm以上、218μm以下)を併せた大きさよりも大きく、電子部品21を完全に覆うことができる程度であれば特に限定されないが、170μm以上、720μm以下であることが好ましくは、より好ましくは170μm以上、718μm以下である。
電子部品21の周囲では、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、170μm未満では、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化してなる接着層31の厚みが所定の厚み未満となり、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21上部における基板11に垂直な方向への収縮が小さいため、電子部品21が、導電部12に対して十分に押圧されず、電子部品21と導電部12の接続が十分でなくなるおそれがある。一方、電子部品21の周囲では、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、720μmを超えると、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化してなる接着層31の厚みが所定の厚みを超え、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21上部における基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
また、工程Cにおいて、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みは、基板11における電子部品21から離れた領域、言い換えれば、上記の円錐形の端部(裾の部分)では、基板11の一方の面11aを基準として、55μm以上、110μm以下であることが好ましくは、より好ましくは55μm以上、100μm以下である。
接着層31の基板11に垂直な方向の断面の円錐形の端部(裾の部分)では、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、55μm未満では、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化してなる接着層31の厚みが所定の厚み未満となるため、電子部品21から離れた領域において、接着層31と基板11との接着力が弱いため、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、基板11から接着層31が剥がれ、基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。一方、接着層31の基板11に垂直な方向の断面の円錐形の端部(裾の部分)では、紫外線硬化型接着剤31Aを塗布する厚みが、基板11の一方の面11aを基準として、110μmを超えると、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化してなる接着層31の厚みが所定の厚みを超えるため、紫外線硬化により接着層31が収縮したとき、電子部品21から離れた領域における基板11の長手方向への収縮が大きく作用し、電子部品21が所定の位置からずれるおそれがある。
次いで、図4に示すように、紫外線光源(図示略)より、紫外線硬化型接着剤31Aに紫外線を照射し、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化させ、紫外線硬化型接着剤31Aからなる接着層31を形成する(工程D)。
この工程Dにおいて、外線硬化型接着剤31Aに対する紫外線の照射時間は、0.5秒以上、60秒以下とすることが好ましい。
以上の工程A〜Dにより、基板11と、基板11の一方の面11aに設けられた導電部12と、導電部12に接続され、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21と、電子部品21、導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域を覆うように設けられた接着層31と、を備えた、図1に示す部品実装基板10が得られる。
この実施形態の部品実装基板の製造方法によれば、基板11の一方の面11aに配置された電子部品21、基板11の一方の面11aの導電部12と電子部品21の端子22との接続部、および、基板11における前記の接続部の周辺領域を覆う紫外線硬化型接着剤31Aが、基板11を平面視した場合、電子部品21を中心とした円形状をなし、その円の半径が10mm以上であり、かつ、紫外線硬化型接着剤31Aの硬化収縮率が3%以上であるので、基板11と紫外線硬化型接着剤31Aとの接着面積が大きく、工程Dにおいて、紫外線硬化型接着剤31Aを硬化させた場合、紫外線硬化型接着剤31Aにおける基板11の長手方向の収縮が抑えられ、紫外線硬化型接着剤31Aにおける基板11と垂直な方向の収縮が大きく生じる。ゆえに、電子部品21を覆っている紫外線硬化型接着剤31Aでは、基板11と垂直な方向の収縮により、電子部品21が基板11の導電部12に強固に固定される一方、基板11の長手方向において、導電部12に対して電子部品21が位置ずれするのを防止できる。従って、例えば、電子部品がICチップであり、かつ、基板上に設けられた導電部が、非接触型ICタグや非接触型ICラベル、あるいは、非接触型ICカードなどのRFIDメディアに適用されるアンテナである場合、アンテナに対するICチップの位置ずれが生じることがなく、RFIDメディアの通信特性が劣化することを防止できる。また、紫外線硬化型接着剤31Aを用いているので、接着剤の硬化時間を短くすることができるから、製造効率を向上することができる。
10・・・部品実装基板、11・・・基板、12・・・導電部、21・・・電子部品、22・・・端子、31・・・接着層、41・・・紫外線。

Claims (2)

  1. 基板と、該基板の一方の面に設けられた導電部と、該導電部に接続され、前記基板の一方の面に配置された電子部品とを備え、
    前記導電部に、前記電子部品の端子が圧入され、前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域が接着層に覆われてなる部品実装基板であって、
    前記接着層は紫外線硬化型接着剤からなり、該紫外線硬化型接着剤の硬化収縮率が3%以上、前記接着層は、前記基板を平面視した場合、前記電子部品を中心とした円形状をなしており、その円の半径が10mm以上であることを特徴とする部品実装基板。
  2. 基板と、該基板の一方の面に設けられた導電部と、該導電部に接続され、前記基板の一方の面に配置された電子部品とを備え、前記導電部に、前記電子部品の端子が圧入され、前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域が接着層に覆われてなる部品実装基板の製造方法であって、
    基板の一方の面に、ポリマー型導電インクを塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて導電部を形成する工程Aと、
    前記導電部の電極に、電子部品の一対の端子を圧入して、前記基板の一方の面に前記電子部品を配置する工程Bと、
    前記電子部品、前記導電部と前記電子部品の端子との接続部、および、前記基板における前記接続部の周辺領域を覆うように、硬化収縮率が3%以上の紫外線硬化型接着剤を塗布する工程Cと、
    前記紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、前記紫外線硬化型接着剤を硬化させ、前記紫外線硬化型接着剤からなる接着層を形成する工程Dと、を有し、
    前記工程Cにおいて、前記基板を平面視した場合、前記紫外線硬化型接着剤が前記電子部品を中心とした円形状をなし、その円の半径が10mm以上となるように、前記基板の一方の面に、前記紫外線硬化型接着剤を塗布することを特徴とする部品実装基板の製造方法。
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