JP2012059913A - 複合基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板にキャップ部材を良好に接合することができる複合基板の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の治具部材２０と第２の治具部材２２の間に、複数個の複合基板になる部分を含む基板１２の一方主面１２ａに未硬化の接合材を介してキャップ部材１４が仮固定された接合体１１を挟んだ状態で、加熱、冷却し、接合材を硬化させてキャップ部材１４を基板１２に完全に固定した後、接合体１１を切断して複合基板になる部分を分割する。第１の治具部材２０の接合体１１に対向する対向面２０ａと第２の治具部材２２の接合体１１に対向する対向面２２ａとの少なくとも一方が凸状に形成されている。第１の治具部材２０と第２の治具部材２２との間に挟まれた接合体１１は、基板１２が変形し、第１の治具部材２０でキャップ部材１４を押さえることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複合基板の製造方法に関し、詳しくは、基板の一方主面にキャップ部材が接合された複合基板の製造方法に関する。

従来、基板に電子部品が搭載された複合基板が、モジュール電子部品として提供されている。この種の複合基板には、例えば図１０の斜視図に示す複合基板Ａのように、基板１０１に搭載された電子部品（図示せず）を保護するため、キャップ部材１１０で電子部品を覆うタイプのものがある。キャップ部材１１０は、接合材１２０により基板１０１に接合される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０３７４９号公報

このような複合基板は、集合基板の状態で作製する。すなわち、複数個の複合基板になる部分を含む基板（集合基板）上に未硬化の接合材を介してキャップ部材が仮固定された接合体を形成する。次いで、加熱工程により接合材を硬化させ、キャップ部材を基板に完全に固定する。次いで、接合体を切断して、複合基板になる部分を分割する。

加熱工程中にキャップ部材が移動しないように、平らな治具の間に接合体を挟み、キャップ部材を押えた状態で加熱することが考えられる。

しかし、図９の正面図に誇張して図示しているように、基板１２の一方主面１２ａにキャップ部材１４が仮固定された接合体１１を平らな治具２０ｘ，２２ｘの間に配置し、クリップ３０で挟むことにより、キャップ部材１４で治具２０ｘを押さえた状態で加熱すると、接合体１１を挟む平らな治具２０ｘ，２２ｘが温度変化に伴って変形（湾曲）し、キャップ部材１４を押えることができなくなり、キャップ部材１４の接合不良が発生することがある。これは、治具２０ｘ，２２ｘと基板１２との線膨張係数の差や、治具２０ｘ，２２ｘや基板１２の温度分布の不均一などによるものと思われる。

本発明は、かかる実情に鑑み、基板にキャップ部材を良好に接合することができる複合基板の製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した複合基板の製造方法を提供する。

複合基板の製造方法は、（ｉ）複数個の複合基板になる部分を含む基板の一方主面に未硬化の接合材を介してキャップ部材が仮固定された接合体を形成する第１の工程と、（ii）前記接合体の前記キャップ部材側に配置された第１の治具部材と前記接合体の前記基板側に配置された第２の治具部材との間に前記接合体を挟んだ状態で、加熱した後、冷却し、前記接合材を硬化させて前記キャップ部材を前記基板に完全に固定する第２の工程と、（iii）前記基板に前記キャップ部材が完全に固定された前記接合体を切断して当該接合体から前記複合基板になる部分を分割する第３の工程とを備える。前記第１の治具部材の前記接合体に対向する対向面と前記第２の治具部材の前記接合体に対向する対向面との少なくとも一方が凸状に形成されている。前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むことにより前記接合体の前記基板を変形させ、前記第１の治具部材で前記接合体の前記キャップ部材を押さえた状態で、加熱した後、冷却する。

上記方法によれば、第２の工程において、凸状の第１の治具部材の対向面又は第２の治具部材の対向面に沿って接合体の基板を強制的に変形させているため、接合体の基板や第１及び第２の治具部材が温度変化に伴って変形しても、第１の治具部材で全てのキャップ部材を押さえた状態を保持し、基板にキャップ部材を良好に接合することができる。

好ましくは、前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面とは、前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むとき、前記第２の工程において前記接合体の前記基板を変形させずに加熱した後、冷却したならば前記基板が反る方向と逆方向に前記基板を反らせる。

この場合、第２の工程において、第１及び第２の治具部材を用いて基板を強制的に変形さることなく、キャップ部材を完全に固定したときに生じる基板の反りの方向とは逆方向に、第１及び第２の治具部材を用いて基板を反らせる。これにより、基板の反りを相殺し、キャップ部材を完全に固定したときの基板の反りを矯正することができる。

好ましくは、前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との少なくとも一方は、曲面により凸状に形成されている。

この場合、第２の工程において第１の治具部材の対向面と第２の治具部材の対向面との間に接合体を挟んだとき、曲面により凸状に形成されている対向面に沿う所定の形状に接合体の基板を変形させることができ、第１の治具部材の対向面に接合体の全てのキャップ部材を当接させることが容易である。

好ましくは、前記第２の工程において、前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むとき、前記接合体の前記基板の他方主面の中間部と前記第２の治具部材の前記対向面との間に押圧部材を配置する。前記押圧部材が前記接合体の前記基板の前記他方主面の前記中間部を押圧し、かつ、前記第２の治具部材の前記対向面が前記接合体の前記基板の前記他方主面の端部に当接する。

この場合、第１の治具部材の対向面と押圧部材との間に接合体の中間部が挟まれ、第１の治具部材の対向面と第２の治具部材の対向面との間に接合体の端部が挟まれることによって、接合体の基板が反るため、第１の治具部材で接合体の全てのキャップ部材を押さえることが容易である。

好ましくは、前記第１の治具部材の前記対向面に、前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むときに前記接合体の前記キャップ部材が嵌まる凹部が形成されている。

この場合、第１の治具部材の対向面の凹部にキャップ部材が嵌まることによって、キャップ部材の位置ずれが確実に防止される。

好ましくは、前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に挟まれたときの前記接合体の前記基板の反り量は、当該基板の厚みよりも小さい。

この場合、基板が破損しない程度の圧力で基板を変形させることができる。

本発明によれば、基板にキャップ部材を良好に接合することができる。

複合基板の断面図である。（実施例１） 接合体を挟んだ状態を示す正面図である。（実施例１） 接合体を挟んだ状態を示す平面図である。（実施例１） 接合体の（ａ）側面図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図である。（実施例１） 接合体を挟んだ状態を示す正面図である。（実施例２） 接合体を挟んだ状態を示す正面図である。（実施例３） 接合体を挟んだ状態を示す正面図である。（実施例４） 第１の治具部材の底面図である。（実施例４） 接合体を挟んだ状態を示す正面図である。（説明例） 複合基板の斜視図である。（従来例１）

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１の複合基板の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、複合基板１０の断面図である。図２は、接合体１１を挟んだ状態を示す正面図である。図３は、接合体１１を挟んだ状態を示す平面図である。図４（ａ）は接合体１１の側面図、図４（ｂ）は接合体１１の平面図、図４（ｃ）は接合体１１の正面図である。

図１に示すように、複合基板１０は、基板１２の一方主面１２ａに搭載された実装部品２，４，６が、キャップ部材１４で覆われている。キャップ部材１４は、接合材１６により基板１２に固着されている。基板１２の一方主面１２ａには、実装部品２，４，６を搭載するためのランド電極１２ｐと、キャップ部材１４を接合するための接合パッド１２ｑとが形成されている。接合パッド１２ｑは、例えば、一つのキャップ部材１４に対して２か所以上を設ける。図示していないが、例えば、基板１２の他方主面１２ｂあるいは側面１２ｓに、複合基板１０を他の回路基板等に実装するための接続電極を設ける。基板１２の一方主面１２ａのうちキャップ部材１４で覆われていない露出部分に、他の回路基板等と接続するための接続電極を設けてもよい。

複合基板１０は、図４に示すように複数個の複合基板１０になる部分を含む接合体１１を作製した後、分割することにより製造する。接合体１１は、集合基板の状態の基板１２の一方主面１２ａに、複合基板１０になる部分ごとにキャップ部材１４が固着されている。なお、図４では、接合材１６の図示を省略している。

次に、複合基板１０の製造工程について、さらに説明する。

（１）まず、接合体１１を形成する。すなわち、複数個の複合基板１０になる部分を含み、一方主面１２ａに実装部品２，４，６が搭載された集合基板の状態の基板１２を準備する。基板１２の一方主面１２ａの接合パッド１２ｑにディスペンサを用いて未硬化の接合材１６を塗布し、その上にキャップ部材１４を載せて仮固定する。

基板１２は、ガラスエポキシ樹脂あるいはセラミックスを複数層積層して形成した多層基板である。基板１２は、単層の基板でもよい。キャップ部材１４は、金属板を箱状にプレス加工することにより作製する。あるいは、金属板を略十字形状に打ち抜き、各片を折り曲げることにより作製する。接合材１６は、導電性接着剤やはんだペーストなどであり、加熱すると硬化する。

実装部品２，４，６とキャップ部材１４に同じ接合材１６を用いる場合には、基板１２の一方主面１２ａのランド電極１２ｐと接合パッド１２ｑにスクリーン印刷等により接合材１６を塗布し、実装部品２，４，６の搭載とキャップ部材の仮固定を同時に行うことができる。

（２）次いで、接合体１１を、図２及び図３に示すように、第１の治具部材２０と第２の治具部材２２との間に挟んだ状態をクリップ３０で保持しながら、オーブンやリフロー炉などで加熱した後、冷却する。これにより、接合材１６が硬化し、キャップ部材１４は基板１２に完全に固定される。

図２に示すように、接合体１１のキャップ部材１４側に配置される第１の治具部材２０は、接合体１１に対向する対向面２０ａが接合体１１のキャップ部材１４の天面１４ａに当接し、キャップ部材１４を押える。

接合体１１の基板１２側に配置される第２の治具部材２２は、接合体１１に対向する対向面２２ａが、滑らかに連続する凸状に形成されている。例えば、接合体１１に対向する対向面２２ａは、図２に示すように、円弧形状の断面が図２の紙面垂直方向に連続する略円筒状の湾曲面の一部である。

図３に示すように、クリップ３０は、矩形の接合体１１及び治具部材２０，２２の対向する一対の辺に沿って挟持し、これにより、矩形の接合体１１及び治具部材２０，２２の対向する他の一対の辺が、図２に示すように湾曲する。

すなわち、接合体１１の基板１２と第１の治具部材２０は、自然状態では平板である。クリップ３０で治具部材２０，２２の間に接合体１１を挟んだとき、基板１２と第１の治具部材２０が第２の治具部材２２の対向面２２ａに沿って変形し、基板１２の他方主面１２ｂは第２の治具部材２２の対向面２０ａに当接し、第１の治具部材２０の対向面２０ａが接合体１１のキャップ部材１４の天面１４ａに当接する。これにより、第１の治具部材２０の対向面２０ａで全てのキャップ部材１４を押えることができる。

接合体１１を治具部材２０，２２の間に挟んで反らせた状態とすることにより、加熱、冷却の温度変化に伴って接合体１１や治具部材２０，２２の温度分布が不均一になっても、全てのキャップ部材１４を押えた状態を保持することができるため、キャップ部材１４を基板１２に良好に接合することができる。

また、接合体１１を治具部材２０，２２の間に挟んで反らせた状態で加熱、冷却することで、接合体１１の基板１２の反りを矯正することができる。例えば、接合体１１を自然状態、すなわち基板１２が反っていない状態で加熱、冷却すると、基板１２の他方主面１２ｂが凸状になるように基板１２が反る場合に、接合体１１を治具部材２０，２２の間に挟んで基板１２の他方主面１２ｂが凹状になるように基板１２を反らせた状態で加熱、冷却することにより、基板１２の反りを相殺し、基板１２の反りを低減することができる。

第２の治具部材２２の対向面２２ａは曲面により凸状に形成されているため、治具部材２０，２２の間に接合体１１を挟んだとき、第２の治具部材２２の対向面２２ａに沿う所定の形状に接合体１１の基板１２を変形させることができ、第１の治具部材２０の対向面２０ａに接合体１１の全てのキャップ部材１４を当接させることが容易である。

（３）次いで、キャップ部材１４が基板１２に完全に固定された接合体１１を切断し、複合基板１０の個片に分割する。

以上の（１）〜（３）の工程により、複合基板１０を作製することができる。

＜実施例２＞ 実施例２の複合基板の製造方法について、図５を参照しながら説明する。

実施例２は、実施例１と略同様であり、以下では、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。

実施例２は、実施例１の（１）〜（３）と同じ工程で複合基板１０を作製するが、（２）の工程で使用する治具部材の形状が実施例１とは異なる。

図５は、第１の治具部材２０と第２の治具部材２３との間に接合体１１を挟んだ状態を示す正面図である。図５に示すように、第２の治具部材２３の接合体１１に対向する対向面２３ａは、その中間部に押圧部材２６が配置されたことにより、高さが階段状に変化する凸状に形成されている。押圧部材２６の天面２６ａは、基板１２の他方主面１２ｂの中間部１２ｃに当接する。基板１２の端部１２ｄ，１２ｅは、第２の治具部材２３の対向面２３ａに当接している。押圧部材２６の両側には、基板１２の他方主面１２ｂと第２の治具部材２３の対向面と２３ａの間のすきま２８，２９が形成されている。

クリップ３０で接合体１１を治具部材２０，２３の間に挟んだとき、基板１２及び第１の治具部材２０は、図５において左右両側が相対的に下がり、中間部が相対的に上がるように変形し、第１の治具部材２０の対向面２０ａは、接合体１１のキャップ部材１４の天面１４ａに当接する。これにより、第１の治具部材２０の対向面２０ａで全てのキャップ部材１４を押えることができる。

第１の治具部材２０の対向面２０ａと押圧部材２６との間に接合体１１の中間部が挟まれ、第１の治具部材２０の対向面２０ａと第２の治具部材２３の対向面２３ａとの間に接合体１１の端部が挟まれることによって、接合体１１の基板１２が反るため、第１の治具部材２０で接合体１１の全てのキャップ部材１４を押さえることが容易である。

＜実施例３＞ 実施例３の複合基板の製造方法について、図６を参照しながら説明する。

実施例３は、実施例１の（１）〜（３）と同じ工程で複合基板１０を作製するが、（２）の工程で使用する治具部材の形状が実施例１とは異なる。

図６は、第１の治具部材２１と第２の治具部材２４との間に接合体１１を挟んだ状態を示す正面図である。図６に示すように、接合体１１のキャップ部材１４側に配置される第１の治具部材２２は、接合体１１に対向する対向面２２ａが滑らかに連続する凸状に形成されている。例えば、接合体１１に対向する対向面２２ａは、図６に示すように、円弧形状の断面が図６の紙面垂直方向に連続する略円筒状の湾曲面の一部である。

接合体１１の基板１２と、接合体１１の基板１２側に配置される第２の治具部材２４とは、クリップ３０で挟まない自然状態では平板である。クリップ３０で接合体１１を治具部材２１，２４の間に挟んだとき、基板１２と第２の治具部材２４は、第１の治具部材２１の対向面２１ａに沿って変形し、基板１２の他方主面１２ｂは、第２の治具部材２４の対向面２４ａに当接する。第１の治具部材２１の対向面２１ａは、接合体１１のキャップ部材１４の天面１４ａに当接する。これにより、第１の治具部材２１の対向面２１ａで全てのキャップ部材１４を押えることができる。

接合体１１を治具部材２１，２４の間に挟んで反らせた状態とすることにより、加熱、冷却の温度変化に伴って接合体１１や治具部材２１，２４の温度分布が不均一になっても、全てのキャップ部材１４を押えた状態を保持することができため、キャップ部材１４を基板１２に良好に接合することができる。

また、接合体１１を治具部材２１，２４の間に挟んで反らせた状態で加熱、冷却することで、基板１２の反りを矯正することができる。例えば、接合体１１が自然状態、すなわち基板１２が反っていない状態で加熱、冷却すると、基板１２の他方主面１２ｂが凹状になるように基板１２が反る場合に、接合体１１を治具部材２１，２４の間に挟んで基板１２の他方主面１２ｂが凸状になるように基板１２を反らせた状態で加熱、冷却することにより、基板１２の反りを相殺し、基板１２の反りを低減することができる。

＜実施例４＞ 実施例４の複合基板の製造方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。

実施例４は、実施例１の（１）〜（３）と同じ工程で複合基板１０を作製するが、（２）の工程で使用する治具部材の形状が実施例１とは異なる。

図７は、第１の治具部材２０ｋと第２の治具部材２２との間に接合体１１を挟んだ状態を示す正面図である。図８は、第１の治具部材２０ｋの底面図である。

図７及び図８に示すように、接合体１１のキャップ部材１４側に配置される第１の治具部材２０ｋは、接合体１１に対向する対向面２０ｓに、接合体１１のキャップ部材１４が嵌まり込む溝２０ｐが形成されている。

接合体１１の基板１２と第１の治具部材２０ｋは、自然状態では平板状である。図７のように接合体１１を治具部材２０ｋ，２２の間に挟んだとき、基板１２と第２の治具部材２２は、第１の治具部材２０ｋの対向面２０ｓに沿って変形し、基板１２の他方主面１２ｂは、第２の治具部材２２の対向面２２ａに当接する。第１の治具部材２０ｋの対向面２０ｓの溝２０ｐに、接合体１１のキャップ部材１４の天面１４ａ側に溝に嵌まり込み、溝２０ｐの底面２０ｘがキャップ部材１４の天面１４ａに当接する。これにより、第１の治具部材２０ｋの溝２０ｐの底面２０ｘで全てのキャップ部材１４を押えることができる。また、第１の治具部材２０ｋの溝２０ｐの内周面２０ｙ，２０ｚの内側に、キャップ部材１４が配置され、キャップ部材１４は位置が規制されるので、キャップ部材１４の位置ずれを確実に防止することができる。

治具部材２０ｋ，２２の間に接合体１１を挟んだときに、図７において符号Ｄで示す基板１２の反り量は、符号Ｔで示す基板１２の厚みよりも小さくすることが好ましい。この場合、基板１２が破損しない程度の力で基板１２を変形させることができる。他の実施例１〜３において、同様に、Ｄ＜Ｔとすることが好ましい。

なお、基板１２の反り量Ｄは、基板１２の端部１２ｄ，１２ｅを含む平面に対する基板１２の中間部１２ｃの最大高さである。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、治具部材の間に接合体を挟んだとき、接合体の基板が反るようにすることで、基板にキャップ部材を良好に接合することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

例えば、治具部材２０，２４の対向面２０ａ，２４ａは、対になる治具部材２２，２１との間に接合体１１を配置したときに治具部材の対向面の間隔が中間部よりも端部の方が広くなればよいため、自然状態で平面でなくても構わない。

１０ 複合基板
１１ 接合体
１２ 基板
１２ａ 一方主面
１２ｂ 他方主面
１２ｃ 中間部
１２ｄ，１２ｅ 端部
１４ キャップ部材
１６ 接合材
２０ 第１の治具部材
２０ａ 対向面
２０ｋ 第１の治具部材
２０ｐ 溝
２０ｓ 対向面
２１ 第１の治具部材
２１ａ 対向面
２２ 第２の治具部材
２２ａ 対向面
２３ 第２の治具部材
２３ａ 対向面
２４ 押圧部材
２４ａ 対向面
２６ 押圧部材
３０ クリップ

Claims (6)

1. 複数個の複合基板になる部分を含む基板の一方主面に未硬化の接合材を介してキャップ部材が仮固定された接合体を形成する第１の工程と、
   前記接合体の前記キャップ部材側に配置された第１の治具部材と前記接合体の前記基板側に配置された第２の治具部材との間に前記接合体を挟んだ状態で、加熱した後、冷却し、前記接合材を硬化させて前記キャップ部材を前記基板に完全に固定する第２の工程と、
   前記基板に前記キャップ部材が完全に固定された前記接合体を切断して当該接合体から前記複合基板になる部分を分割する第３の工程と、
   を備え、
   前記第１の治具部材の前記接合体に対向する対向面と前記第２の治具部材の前記接合体に対向する対向面との少なくとも一方が凸状に形成され、
   前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むことにより前記接合体の前記基板を変形させ、前記第１の治具部材で前記接合体の前記キャップ部材を押さえた状態で、加熱した後、冷却することを特徴とする、複合基板の製造方法。
2. 前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面とは、前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むとき、前記第２の工程において前記接合体の前記基板を変形させずに加熱した後、冷却したならば前記基板が反る方向と逆方向に前記基板を反らせることを特徴とする、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
3. 前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との少なくとも一方は、曲面により凸状に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合基板の製造方法。
4. 前記第２の工程において、前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むとき、前記接合体の前記基板の他方主面の中間部と前記第２の治具部材の前記対向面との間に押圧部材を配置し、
   前記押圧部材が前記接合体の前記基板の前記他方主面の前記中間部を押圧し、かつ、前記第２の治具部材の前記対向面が前記接合体の前記基板の前記他方主面の端部に当接することを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合基板の製造方法。
5. 前記第１の治具部材の前記対向面に、前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に前記接合体を挟むときに前記接合体の前記キャップ部材が嵌まる凹部が形成されたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の複合基板の製造方法。
6. 前記第２の工程において前記第１の治具部材の前記対向面と前記第２の治具部材の前記対向面との間に挟まれたときの前記接合体の前記基板の反り量は、当該基板の厚みよりも小さいことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の複合基板の製造方法。

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