JP2010278422A - 回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回路基板1上の端子部2の表面に、第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層5を形成する工程と、前記端子部2の前記第一の粘着層5上に核体11を付着する工程と、前記核体11の表面に、第二の粘着性付与化合物を塗布して第二の粘着層13を形成する工程と、前記核体11表面の前記第二の粘着層13上に第一のはんだ粒子14を付着する工程と、前記第一のはんだ粒子14を溶融して、前記核体11の表面にはんだ層を形成する工程と、を具備してなる回路基板の製造方法を採用する。
【選択図】図1
Description
これに対し現在は、高融点のはんだボールを一旦高温で溶融してはんだバンプを形成した後、それよりも低融点のはんだにより接続する方法が用いられている。その他に、はんだがめっきされた銅などの金属のボール(銅核はんだボール)を用いる方法も知られている。銅核はんだボールを配置して一旦溶融することによりはんだバンプを形成し、電子部品を搭載した後にリフローすることにより、核体がスペーサとなって、電子部品と回路基板との距離を一定に保つことができる。
また、銅核はんだボールを用いる方法は、銅核のボールにはんだを均一に付着させることが技術的に難しく、製造コストが著しく高いという問題がある。そのため、汎用的に用いられるには至っていない。
〔1〕 回路基板上の端子部の表面に、第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、前記端子部の前記第一の粘着層上に核体を付着する工程と、前記核体の表面に、第二の粘着性付与化合物を塗布して第二の粘着層を形成する工程と、前記核体表面の前記第二の粘着層上に第一のはんだ粒子を付着する工程と、前記第一のはんだ粒子を溶融して、前記核体の表面にはんだ層を形成する工程と、を具備してなる回路基板の製造方法。
〔2〕 前記端子部の表面に、前記第一の粘着性付与化合物を塗布して前記第一の粘着層を形成する工程と、前記第二の粘着層を介して表面に前記第一のはんだ粒子が付着されてなる第一のはんだ粒子付着核体を、前記第一の粘着層上に付着する工程と、前記第一のはんだ粒子を溶融して、前記核体の表面に前記はんだ層を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
〔3〕 前記第二の粘着層上に前記第一のはんだ粒子を付着する工程の後に、前記端子部の表面に前記第一の粘着層を介して前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする〔1〕に記載の回路基板の製造方法。
〔4〕 前記第一の粘着層上に前記核体を付着する工程と、前記第二の粘着層を形成する工程との間に、前記端子部の表面に前記第一の粘着層を介して前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする〔1〕に記載の回路基板の製造方法。
〔5〕 前記第一の粘着層を形成する工程の前に、前記端子部の表面に前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする〔1〕に記載の回路基板の製造方法。
〔6〕 前記端子部の表面に前記第二のはんだ粒子を付着させる工程と、前記第二のはんだ粒子を融解させて、前記端子部の表面にはんだ被膜を形成する工程と、前記端子部の表面に、前記はんだ被膜を介して第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、を具備し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記はんだ被膜を溶融することを特徴とする〔1〕に記載の回路基板の製造方法。
〔7〕 前記端子部の表面に、めっき法によりはんだ被膜を形成する工程と、前記端子部の表面に、前記はんだ被膜を介して第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、を具備し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記はんだ被膜を溶融することを特徴とする〔1〕に記載の回路基板の製造方法。
〔8〕 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記第一のはんだ粒子の平均粒径の0.4倍以下であることを特徴とする〔3〕に記載の回路基板の製造方法。
〔9〕 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記核体の平均粒径の0.5倍以下、かつ、前記第一のはんだ粒子よりも小さいことを特徴とする〔4〕または〔5〕に記載の回路基板の製造方法。
〔10〕 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、5〜10μmであることを特徴とする〔9〕に記載の回路基板の製造方法。
〔11〕 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記端子部の径の1/3以下であることを特徴とする〔6〕に記載の回路基板の製造方法。
〔12〕 前記はんだ被膜を3μm程度の厚さで形成することを特徴とする〔7〕に記載の回路基板の製造方法。
〔13〕 前記核体を含む分散液中に、前記第一の粘着層を有する前記回路基板を浸漬させて、前記第一の粘着層に前記核体を付着することを特徴とする〔1〕、〔3〕乃至〔12〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
〔14〕 前記第一のはんだ粒子付着核体を含む分散液中に、前記第一の粘着層を有する前記回路基板を浸漬させて、前記第一の粘着層に前記第一のはんだ粒子付着核体を付着することを特徴とする〔2〕に記載の回路基板の製造方法。
〔15〕 前記第一のはんだ粒子を含む前記分散液中に、前記第二の粘着層を有する前記核体が付着された前記回路基板を浸漬させて、前記核体の表面に前記第一のはんだ粒子を付着させることを特徴とする〔1〕、〔3〕乃至〔13〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
〔16〕 前記第一のはんだ粒子を含む分散液中に、前記第二の粘着層を有する前記核体を浸漬させて、前記第二の粘着層に前記第一のはんだ粒子を付着することで、前記第一のはんだ粒子付着核体を形成することを特徴とする〔2〕または〔14〕に記載の回路基板の製造方法。
〔17〕 前記核体として金属ボールを用いることを特徴とする〔1〕乃至〔16〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
〔18〕 前記核体が銅からなることを特徴とする〔1〕乃至〔17〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
〔19〕 前記第一の粘着層を形成する工程において、前記端子部を露出させる開口部を有する絶縁層を前記回路基板上に形成してから、前記第一の粘着層を形成することを特徴とする〔1〕乃至〔18〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
また、本発明の製造方法によれば、第一のはんだ粒子付着核体を端子部に付着させた後に、第一のはんだ粒子を加熱溶融して核体の表面にはんだ層を形成するため、めっき等で表面にはんだ層が形成されたはんだ付き核体を用いる場合に比べて、工程を大幅に簡素化することができる。また、電子部品等を装着した場合には核体がスペーサとなるため、電子部品の姿勢を傾けることなく実装することができる。
以上により、本発明によれば、搭載する部品を傾けることなく接合可能であり、かつ、工程の簡略化が可能な回路基板の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の第一の実施形態である回路基板の製造方法について図面を参照にして説明する。図1及び図2は本実施形態の回路基板の製造方法を説明する工程図である。
以下、各工程の望ましい形態について、詳細に述べる。
回路基板1の一面1a上には、たとえば銅または銅合金からなる回路パターン(端子部2)が形成されている。以下、端子部2の表面4に第一の粘着層5を形成する工程について説明する。
また、一般式(3)及び一般式(4)で示されるイミダゾール系誘導体及びべンゾイミダゾール系誘導体のR11〜R17においても、一般に炭素数の多いほうが粘着性が強い。
更に、一般式(6)で示されるべンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体においては、R22〜R26は炭素数1または2が好ましい。
粘着性溶液における第一の粘着性付与化合物の濃度は、特に限定されないが、溶解性、使用状況に応じて適宜調整して用いればよく、粘着性溶液全体に対し0.05質量%〜20質量%の範囲内であることが特に好ましい。第一の粘着性付与化合物の濃度がこの範囲内であることにより、端子部2に十分な粘着性を付与することができる。一方、粘着性溶液全体に対し0.05質量%未満であると十分な粘着性を付与できず、また、粘着性溶液全体に対し20質量%を超えると粘着性付与化合物が多量に消費され、非効率となるため好ましくない。
また、核体11の平均粒径Dは、付着させる端子部2の大きさに応じて適宜選択すればよいが、20μm〜200μmの範囲内とすることが特に好ましい。
第二の粘着層13の形成方法は、第一の粘着層5の形成方法をそのまま適用すればよく、第一の粘着性付与化合物と同じ化合物を第二の粘着性付与化合物として用い、また、第一の粘着層5の形成方法と同じ条件で形成することができる。すなわち第一の粘着性付与化合物と同様に調整した化合物(第二の粘着性付与化合物)を含む粘着性溶液に回路基板1を浸漬するか、または塗布することにより、核体11の表面12を覆うように第二の粘着層13を形成することができる。
次いで、電子部品22を回路基板1上に搭載し、めっき部25とはんだ層15とを接触させる。この状態を図2(c)に示す。次いで、図2(d)に示すようにリフロー工程を行い、はんだ層15を溶融させて、端子部24と端子部2とをはんだ接合させる。これにより、回路基板1に電子部品22が実装される。
また、第一のはんだ粒子14を含む分散液41中で、第二の粘着層13に第一のはんだ粒子14を付着させることにより、各核体11に対する第一のはんだ粒子14の付着量を均一にすることができる。
以下、本発明の第二の実施形態である回路基板1の製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態は、第二の粘着層13を介して核体11の表面12に第一のはんだ粒子14を付着させた後、図4(g)に示すように、第一の粘着層5に第二のはんだ粒子114を付着させる点が第一の実施形態と異なる。以下、その詳細を説明する。
次いで、図4(g)に示すように、第一の粘着層5に第二のはんだ粒子114を付着させる。付着の方法は、先述した核体11の付着方法と同一であるため、ここではその詳細を省略する。このとき、第二のはんだ粒子114の平均粒径は1μm以上かつ第一のはんだ粒子14の平均粒径Eの0.4倍以下であることが望ましい。第二のはんだ粒子114の粒径がこの範囲内であることにより、十分な量の第二のはんだ粒子114が、第一のはんだ粒子14と第一の粘着層5との間に入り込むことができる。
以下、本発明の第三の実施形態である回路基板1の製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態は、第一の粘着層5を介して端子部2の上に核体11を付着したのちに、図5(e)に示すように、第一の粘着層5に第二のはんだ粒子114を付着させる点が第一の実施形態と異なる。以下、その詳細を説明する。
次いで、図5(e)に示すように、第一の粘着層5に第二のはんだ粒子114を付着させる。付着の方法は、先述した核体11の付着方法と同一であるため、ここではその詳細を省略する。
また、このとき、異なる粒径の第二のはんだ粒子114を、第一の粘着層5へ粒径ごとに分けて付着させてもかまわない。これにより、第一の粘着層5を第二のはんだ粒子114で均一に覆うことができる。
次いで、図5(g)に示すように、第二の粘着層13を介して、核体11の表面12に第一のはんだ粒子14を付着させる。
以下、本発明の第四の実施形態である回路基板1の製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態は、図6(c)に示すように、端子部2の上に第二のはんだ粒子114を付着させたのちに、第一の粘着層5、核体11、第二の粘着層13を順次形成する点が第一の実施形態と異なる。以下、その詳細を説明する。
以下、本発明の第五の実施形態である回路基板1の製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態は、図7(c)に示すように、端子部2の上に第二のはんだ粒子114を付着させたのちに、第二のはんだ粒子114をリフローしてはんだ被膜114aを形成し、第一の粘着層5、核体11、第二の粘着層13を順次形成する点が第一の実施形態と異なる。以下、その詳細を説明する。
次いで、図7(d)に示すように、第二のはんだ粒子114をリフローする。これにより、端子部2の表面4を覆うようにはんだ被膜114aが形成される。
以下、本発明の第六の実施形態である回路基板1の製造方法について図面を参照して説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、本発明の工程において予め、第一のはんだ粒子付着核体30を形成してから、第一の粘着層5上に第一のはんだ粒子付着核体30を付着する点である。したがって、以下の説明ではその部分のみを説明し、全体の工程については説明を省略する。
すなわち、本実施形態の回路基板1の製造方法によれば、第一のはんだ粒子付着核体30を端子部2に付着させたのちに、第一のはんだ粒子14を加熱溶融する。これにより、核体11の表面12にはんだ層15を形成することができ、表面がはんだでめっきされたはんだ付き核体を用いた場合に比べ、工程を大幅に簡素化することができる。
また、電子部品22等を装着した場合には核体11がスペーサとなるため、電子部品22の姿勢を傾けることなく電子部品を実装することができる。
(実施例1)
まず、核体11として粒径50μmの純Cu製のボールを用意した。次いで、直径80μmの銅からなる端子部2が約1000個配置されている回路基板1を準備し、通常のフォトリソフラフィーを用いて、厚さ20μmの絶縁性のレジスト層3を形成した。これにより、端子部2を露出する構成の、直径80μmの円状の開口部6が形成された。次に、第一の粘着性付与化合物を含む粘着性溶液として、上記一般式(3)のR12のアルキル基がC11H23であり、R11が水素原子であるイミダゾール系化合物の2質量%水溶液を用意し、酢酸によりpHを約4に調整した。次いで粘着性溶液を40℃に加温し、塩酸水溶液により前処理した回路基板1を3分間浸漬して、端子部2の表面4を覆うように第一の粘着層5を形成した。
次いで、再度、上述した粘着性付与化合物溶液を用いて、核体11の表面12に第二の粘着層13を形成した。
次いで、回路基板1を180℃のオーブンに入れて20分間加熱し、核体11及び第一のはんだ粒子14を定着させた。次いで、フラックスを回路基板1の表面に噴霧して塗布し、リフロー炉に回路基板1を投入して3分間、240℃の窒素雰囲気中で加熱し、端子部2上に高さ約53μmのはんだバンプ16を形成した。
核体11の粒径を50μm、第一のはんだ粒子14の粒径を20μmとした以外の条件は、実施例1と同様として、核体11に第一のはんだ粒子14を付着させるまでの工程を行った。
この後、同様の工程により、第二の粘着層13を介して粒径10μmの第二のはんだ粒子114を、水中で端子部2に付着させた。
その後、実施例1と同様に洗浄、乾燥、リフローを行い、はんだバンプ16を製造した。
核体11の粒径を50μmとし実施例1と同様に、第一の粘着層5に核体11を付着させるまでの工程を行った。
その後、第一の粘着層5に、大気中で粒径5μmの第二のはんだ粒子114を付着させた。その後、第一のはんだ粒子14の粒径を20μmとした以外の条件は、実施例1と同様として、水中で第一のはんだ粒子14を核体11に付着させた。
その後、実施例1と同様に洗浄、乾燥、リフローを行い、はんだバンプ16を製造した。
実施例1と同様に、端子部2を露出する構成のレジスト層3および開口部6を形成した後、粘着部を介して、端子部2の表面4を覆うように、粒径10μmの第二のはんだ粒子114を付着させた。その後、核体11の粒径を50μmとし、第一のはんだ粒子14の粒径を20μmとした以外の条件は、実施例1と同様としてはんだバンプ16を製造した。
実施例1と同様に、端子部2を露出する構成のレジスト層3および開口部6を形成した後、粘着部を介して、端子部2の表面4を覆うように、粒径10μmの第二のはんだ粒子114を付着させた。その後、核体11の粒径を50μmとし、第一のはんだ粒子14の粒径を20μmとした以外の条件は、実施例1と同様としてはんだバンプ16を製造した。
実施例1と同様に、端子部2を露出する構成のレジスト層3および開口部6を形成した後、無電解メッキにより、端子部2を覆うように厚さ3μmの錫合金のメッキを形成した。その後、核体11の粒径を50μmとし、第一のはんだ粒子14の粒径を20μmとした以外の条件は、実施例1と同様としてはんだバンプ16を製造した。
Claims (19)
- 回路基板上の端子部の表面に、第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、
前記端子部の前記第一の粘着層上に核体を付着する工程と、
前記核体の表面に、第二の粘着性付与化合物を塗布して第二の粘着層を形成する工程と、
前記核体表面の前記第二の粘着層上に第一のはんだ粒子を付着する工程と、
前記第一のはんだ粒子を溶融して、前記核体の表面にはんだ層を形成する工程と、を具備してなる回路基板の製造方法。 - 前記端子部の表面に、前記第一の粘着性付与化合物を塗布して前記第一の粘着層を形成する工程と、
前記第二の粘着層を介して表面に前記第一のはんだ粒子が付着されてなる第一のはんだ粒子付着核体を、前記第一の粘着層上に付着する工程と、
前記第一のはんだ粒子を溶融して、前記核体の表面に前記はんだ層を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。 - 前記第二の粘着層上に前記第一のはんだ粒子を付着する工程の後に、前記端子部の表面に前記第一の粘着層を介して前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一の粘着層上に前記核体を付着する工程と、前記第二の粘着層を形成する工程との間に、前記端子部の表面に前記第一の粘着層を介して前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一の粘着層を形成する工程の前に、前記端子部の表面に前記第二のはんだ粒子を付着させる工程を有し、前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記第二のはんだ粒子を溶融することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記端子部の表面に前記第二のはんだ粒子を付着させる工程と、
前記第二のはんだ粒子を融解させて、前記端子部の表面にはんだ被膜を形成する工程と、
前記端子部の表面に、前記はんだ被膜を介して第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、を具備し、
前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記はんだ被膜を溶融することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。 - 前記端子部の表面に、めっき法によりはんだ被膜を形成する工程と、
前記端子部の表面に、前記はんだ被膜を介して第一の粘着性付与化合物を塗布して第一の粘着層を形成する工程と、を具備し、
前記はんだ層を形成する工程の際に、前記第一のはんだ粒子とともに前記はんだ被膜を溶融することを特徴とする請求項1に記載の回路基板の製造方法。 - 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記第一のはんだ粒子の平均粒径の0.4倍以下であることを特徴とする請求項3に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記核体の平均粒径の0.5倍以下、かつ、前記第一のはんだ粒子よりも小さいことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、5〜10μmであることを特徴とする請求項9に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第二のはんだ粒子の平均粒径が、1μm以上かつ前記端子部の径の1/3以下であることを特徴とする請求項6に記載の回路基板の製造方法。
- 前記はんだ被膜を3μm程度の厚さで形成することを特徴とする請求項7に記載の回路基板の製造方法。
- 前記核体を含む分散液中に、前記第一の粘着層を有する前記回路基板を浸漬させて、前記第一の粘着層に前記核体を付着することを特徴とする請求項1、請求項3乃至12のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一のはんだ粒子付着核体を含む分散液中に、前記第一の粘着層を有する前記回路基板を浸漬させて、前記第一の粘着層に前記第一のはんだ粒子付着核体を付着することを特徴とする請求項2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一のはんだ粒子を含む前記分散液中に、前記第二の粘着層を有する前記核体が付着された前記回路基板を浸漬させて、前記核体の表面に前記第一のはんだ粒子を付着させることを特徴とする請求項1、請求項3乃至13のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一のはんだ粒子を含む分散液中に、前記第二の粘着層を有する前記核体を浸漬させて、前記第二の粘着層に前記第一のはんだ粒子を付着することで、前記第一のはんだ粒子付着核体を形成することを特徴とする請求項2または請求項14に記載の回路基板の製造方法。
- 前記核体として金属ボールを用いることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記核体が銅からなることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記第一の粘着層を形成する工程において、前記端子部を露出させる開口部を有する絶縁層を前記回路基板上に形成してから、前記第一の粘着層を形成することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
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