JP2014013867A - 部品実装基板の製造システム及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装基板の生産性を向上させることが可能な製造システム及び製造方法を提供する。
【解決手段】部品実装基板の製造システムにおいて、配線形成材料供給装置２は、光透過性を有する基板１１の第１表面のうち端子接合位置Ｐを含む領域に、光硬化性配線パターン２２を形成する。搭載装置３は、電子部品を、その外部端子３２が端子接合位置Ｐに着地する様に、第１表面の搭載位置に搭載する。光照射装置４は、基板１１の第２表面側から光を放つことにより、基板１１を透過する光によって光硬化性配線パターン２２を硬化させ、これにより、導電性配線パターン２１を形成すると共に、端子接合位置Ｐにて外部端子３２を導電性配線パターン２１に電気的に接合させる。光量調整手段７は、端子接合位置Ｐと対応する端子対応部分２３に与える第１照射光量と、端子接合位置Ｐと対応しない端子非対応部分２４に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品実装基板の製造システム及び製造方法に関し、特に配線形成技術と部品実装技術とに関する。

部品実装基板は、フリップチップ、ベアチップ、電子部品モジュール、受動素子（チップ部品）等の電子部品をプリント配線基板に実装することにより作製される。従来、電子部品の実装には、表面実装技術（ＳＭＴ：Surface Mount Technology）が多く用いられている。表面実装技術では、基板表面に形成された配線上にはんだペーストを塗布し、その後、電子部品を、その外部端子がはんだペーストに接触する様にプリント配線基板に搭載する。次に、リフロー工程にてはんだを溶融させた後、それを固化させることにより、電子部品の外部端子と配線とを互いに電気的に接続させる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４５３０９号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、基板に配線を形成する工程と、基板に部品を実装する工程とが別個独立の工程にて実行されている。このため、部品実装基板の生産性を顕著に向上させることが困難であった。

そこで、本発明の目的は、部品実装基板の生産性を向上させることが可能な製造システム及び製造方法を提供することである。

本発明に係る部品実装基板の製造システムは、配線形成材料供給装置と、搭載装置と、光照射装置と、光量調整手段とを備えている。配線形成材料供給装置は、光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する。搭載装置は、外部端子を有する電子部品を、その外部端子が端子接合位置に着地する様に、第１表面の搭載位置に搭載する。光照射装置は、第１表面とは反対側の基板の第２表面側から光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、基板を透過する光によって光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、端子接合位置にて外部端子を導電性配線パターンに電気的に接合させる。光量調整手段は、端子接合位置と対応する光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、端子接合位置と対応しない光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる。

本発明に係る部品実装基板の製造方法は、配線形成材料供給工程と、搭載工程と、光照射工程と、光量調整工程とを有している。配線形成材料供給工程では、光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する。搭載工程では、外部端子を有する電子部品を、外部端子が端子接合位置に着地する様に、第１表面の搭載位置に搭載する。光照射工程では、第１表面とは反対側の基板の第２表面側から光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、基板を透過する光によって光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、端子接合位置にて外部端子を導電性配線パターンに電気的に接合させる。光量調整工程では、端子接合位置と対応する光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、端子接合位置と対応しない光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる。

本発明に係る製造システム及び製造方法によれば、部品実装基板の生産性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る部品実装基板の製造システムを構成する製造ラインを示したブロック図である。 第１実施形態に係る製造ラインを示した断面図である。 第１実施形態の製造ラインが備える搬送装置を示した上面図である。 配線形成材料の一例である導電性インクが硬化するプロセスを模式的に示した断面図であり、（ａ）硬化前の状態、（ｂ）硬化開始時の状態、及び（ｃ）硬化終了時の状態を示している。 第１実施形態の製造ラインに設けられた光量調整手段である露光マスクの第１の例を示した断面図である。 露光マスクの第２の例を示した断面図である。 露光マスクの第３の例を示した断面図である。 第２実施形態に係る製造ラインを示した断面図である。 第２実施形態に係る製造ラインにて用いられる基板素材を示した上面図である。

本発明に係る部品実装基板の製造システムは、配線形成材料供給装置と、搭載装置と、光照射装置と、光量調整手段とを備えている。配線形成材料供給装置は、光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する。搭載装置は、外部端子を有する電子部品を、その外部端子が端子接合位置に着地する様に、第１表面の搭載位置に搭載する。光照射装置は、第１表面とは反対側の基板の第２表面側から光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、基板を透過する光によって光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、端子接合位置にて外部端子を導電性配線パターンに電気的に接合させる。光量調整手段は、端子接合位置と対応する光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、端子接合位置と対応しない光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる。

上記製造システムにおいては、光量調整手段により、第１照射光量と第２照射光量とが互いに異なる様に、光照射装置から放たれた光の量（光量）が調整されている。従って、端子対応部分及び端子非対応部分の何れにも、これらの硬化に適した光量を与えることができる。よって、端子対応部分を十分に硬化させると共に、端子非対応部分を十分に硬化させることができる。これにより、光硬化性配線パターン全体が十分に硬化され、その結果、形成される導電性配線パターンにおいて、強度が高くなり、且つ電気抵抗が低くなる。

又、上記製造システムにおいては、基板への導電性配線パターンの形成と、導電性配線パターンへの外部端子の電気的な接合（即ち、電子部品の実装）とが並行して行われる。従って、表面実装技術（ＳＭＴ）を用いた従来技術、即ち、基板に導電性配線パターンを形成する工程と、基板に電子部品を実装する工程とが別個独立の工程にて実行される従来技術に比べて、工程数が減少し、その結果、部品実装基板の生産性が顕著に向上することになる。

上記製造システムの具体的構成において、光量調整手段は、端子対応部分に照射される光量を調整する第１光量調整部と、端子非対応部分に照射される光量を調整する第２光量調整部とを有するマスクを含んでいる。マスクの一例として、第１光量調整部を形成している材料の光透過率と第２光量調整部を形成している材料の光透過率とを互いに異ならせることができる。マスクの他の例として、第１光量調整部及び第２光量調整部にスリットを形成し、第１光量調整部の単位面積あたりの開口面積率と第２光量調整部の単位面積あたりの開口面積率とを互いに異ならせてもよい。

マスクの更なる他の例として、第２光量調整部に、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に塗料の膜を形成してもよい。尚、必要に応じて、第１光量調整部にも塗料の膜を形成してもよい。このとき、第１光量調整部に形成する膜の厚さと、第２光量調整部に形成する膜の厚さとを互いに異ならせることができる。

上記製造システムは、搭載装置を経由して配線形成材料供給装置から光照射装置まで長尺状の基板素材を送る送り手段を更に備え、基板素材には、基板が複数含まれていてもよい。この製造システムによれば、ロールツーロール方式の製造ラインが構成される。ここで、「基板素材」という用語は、それを裁断することにより複数の独立した基板を作製することができる素材を意味している。従って、基板素材には、裁断することが可能な素材、例えばテープ状のフィルムが用いられる。よって、この製造システムは、フレキシブル基板に電子部品を実装する態様に適している。

上記製造システムは、基板が載せられるキャリアと、搭載装置を経由して配線形成材料供給装置から光照射装置までキャリアを搬送する搬送手段とを更に備え、キャリアは光透過性を有し、光照射装置は、基板及びキャリアを透過させた光を、光硬化性配線パターンに照射してもよい。ここで、キャリアは、石英ガラスや光透過性樹脂等の透明な素材から形成することができる。或いは、キャリアは、光透過孔等の光透過部分を有する非透明な板材から形成されていてもよい。例えば、アルミニウム等の一般的な素材からなるボードに光透過孔を設けることにより、又は、該ボードの一部分に透明な素材を埋め込むことにより、非透明な板材に光透過部分を形成することができる。この製造システムによれば、キャリア搬送方式の製造ラインが構成される。よって、この製造システムは、リジッド基板及びフレキシブル基板に電子部品を実装する何れの態様にも適している。

上記製造システムにおいて、配線形成材料は、平均粒子径が１〜１０ｎｍである銅粒子を含んでいることが好ましい。又、この様な配線形成材料を用いる場合、電子部品の外部端子は、少なくともその最表面に銅を含んでいることが好ましい。

本発明に係る部品実装基板の製造方法は、配線形成材料供給工程と、搭載工程と、光照射工程と、光量調整工程とを有している。配線形成材料供給工程では、光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する。搭載工程では、外部端子を有する電子部品を、外部端子が端子接合位置に着地する様に、第１表面の搭載位置に搭載する。光照射工程では、第１表面とは反対側の基板の第２表面側から光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、基板を透過する光によって光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、端子接合位置にて外部端子を導電性配線パターンに電気的に接合させる。光量調整工程では、端子接合位置と対応する光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、端子接合位置と対応しない光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる。

尚、配線形成材料供給工程、搭載工程、光照射工程、及び光量調整工程はそれぞれ、上記製造システムが備える配線形成材料供給装置、搭載装置、光照射装置、及び光量調整手段により実行される工程である。

上記製造方法によれば、上記製造システムと同様、光硬化性配線パターン全体が十分に硬化され、その結果、形成される導電性配線パターンにおいて、強度が高くなり、且つ電気抵抗が低くなる。又、上記製造方法によれば、上記製造システムと同様、工程数が減少し、その結果、部品実装基板の生産性が顕著に向上することになる。

次に、本発明の実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る部品実装基板の製造システムを構成する製造ラインを示したブロック図である。図１に示す様に、製造ラインは、基板を供給する基板供給装置１と、配線形成材料供給装置２と、電子部品を基板に搭載する搭載装置３と、光照射装置４と、製造された部品実装基板を回収する回収装置５と、これらの装置の間で基板を搬送する搬送装置６とを備えている。又、製造ラインには、光照射装置４から放たれた光の量（光量）を調整する光量調整手段７と、光量調整手段７の位置を調整する位置調整手段８とが設けられている。

製造ラインには、キャリア搬送方式やロールツーロール方式等の方式が存在する。以下、第１実施形態では、キャリア搬送方式の製造ラインを用いて部品実装基板を製造する態様について詳細に説明する。又、第２実施形態では、ロールツーロール方式の製造ラインを用いて部品実装基板を製造する態様について詳細に説明する。尚、以下の説明に用いられる図面では、基板に実装される電子部品としてフリップチップ３１（例えば、図２参照）が示されている。フリップチップ３１は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップと、該ＩＣチップの電極表面に形成されたバンプとを有している。そして、このバンプにより、外部端子３２が構成されている。

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態に係る製造ラインを示した断面図である。又、図３は、第１実施形態の製造ラインが備える搬送装置を示した上面図である。図２及び図３に示す様に、搬送装置６は、コンベア６１によって構成されている。コンベア６１上には、互いに独立した構成を有する複数のキャリアボード６２が、所定の距離間隔で一列に並べられた状態で載せられている。具体的には、コンベア６１は、互いに平行且つ離間して配置された一対のボード支持ベルト６１ａを有している。そして、搬送方向９１（図２及び図３の紙面において右矢印で示された方向）に対して略垂直な方向において、各キャリアボード６２の両端部がそれぞれ一対のボード支持ベルト６１ａによって支持されている。これにより、各キャリアボード６２の下面のうち中央部分を含む広い領域（両端部を除いた領域）が、コンベア６１によって覆われずに下方に向かって露出している。

図２に示される搬送装置６では、コンベア６１の駆動により、キャリアボード６２が搬送方向９１へ移動する。従って、各キャリアボード６２に載せられた基板１１は、配線形成材料供給装置２、搭載装置３、及び光照射装置４を経て、基板供給装置１から回収装置５まで移動する。この様な搬送方式は、キャリア搬送方式と呼ばれている。尚、基板１１には、リジッド基板やフレキシブル基板等、種々の基板を用いることができる。

ここで、第１実施形態の製造ラインでは、光照射装置４によりコンベア６１の下方から上方へ向けて放たれた光を用いて、部品実装面である基板１１の上面（第１表面）に導電性配線パターン２１を形成する。このため、光照射装置４からの光を基板１１の上面まで到達させる必要がある。

従って、搬送装置６は、上述の如く各キャリアボード６２の下面が露出する様な構成を有している。これに加えて、キャリアボード６２は、光が下面から上面へ通過する構成を有している。具体的には、各キャリアボード６２は、光透過性を有する素材から形成されている。この様な素材として、石英ガラスや光透過性樹脂等の素材を用いることができる。或いは、各キャリアボード６２には、これに載せられた基板１１の配線形成領域と対向することとなる領域に、光を通過させる貫通孔（光透過孔）が形成されている。ここで、配線形成領域は、基板１１の上面（第１表面）のうち導電性配線パターン２１が形成される領域である。貫通孔が形成された態様においては、各キャリアボード６２の素材として、光透過性を持たないアルミニウム等の素材を用いることができる。更に、基板１１は、光透過性を有する素材から形成されている。この様な素材として、石英ガラスや光透過性樹脂等の素材を用いることができる。

光透過性樹脂の例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネイト、液晶ポリマー、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリフェニルエーテル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、各キャリアボード６２の素材又は基板１１の素材として、単独で用いられてもよいし、複数種が組み合わされて用いられてもよい。複数種の樹脂を組み合わせた一例として、ポリマーアロイが挙げられる。

基板供給装置１は、所定の時間間隔で基板１１を排出することにより、各キャリアボード６２に基板１１を載せていく。このとき、基板供給装置１は、基板１１の全ての配線形成領域がキャリアボード６２の下面の露出した領域と対向する様に、キャリアボード６２に基板１１を載せる。ここで、各キャリアボード６２が、上述の如く貫通孔を有したものである場合には、基板供給装置１は、基板１１の全ての配線形成領域がキャリアボード６２の貫通孔が形成された領域と対向する様に、キャリアボード６２に基板１１を載せる。尚、キャリア搬送方式においては、基板供給装置１として、例えばマガジン式の基板ローダを使用することができる。

キャリアボード６２には、耐熱テープにより基板１１を固定することができる。或いは、キャリアボード６２と基板１１との対向面に微粘着タイプの粘着材を塗布することにより、キャリアボード６２に基板１１を固定してもよい。粘着材を塗布する態様によれば、基板１１の下面全体がキャリアボード６２に接着されるため、基板１１としてフレキシブル基板を用いた場合でも、基板１１のうねり等が原因となって生じ得る高さのばらつきが抑制され易い。

配線形成材料供給装置２は、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を基板１１の上面（第１表面）に供給することにより、その上面に、導電性配線パターン２１となる光硬化性配線パターン２２を形成する。具体的には、基板１１の上面に、導電性配線パターン２１とフリップチップ３１の外部端子３２とが電気的に接合される位置Ｐ（以下、「端子接合位置」と称す。）が設定されている。そして、配線形成材料供給装置２は、基板１１の上面の端子接合位置Ｐを含む領域に光硬化性配線パターン２２を形成する。尚、配線形成材料供給装置２は、カメラ等により基板１１を上方から撮影し、その後、撮影画像から検出される基板１１の位置及び姿勢に基づいて、光硬化性配線パターン２２の形成位置を調整する。

本実施形態においては、配線形成材料供給装置２としてスクリーン印刷装置が用いられており、図２には、スクリーン印刷用のマスク２８が示されている。尚、配線形成材料供給装置２には、スクリーン印刷装置に限らず、インクジェットプリンタ等の印刷装置を用いてもよい。これらの印刷装置を配線形成材料供給装置２として用いた場合、基板１１の位置及び姿勢に基づいてマスク２８やノズルの位置が調整され、これにより光硬化性配線パターン２２の形成位置が調整される。

他の例として、配線形成材料供給装置２には、ニードル又はノズルを持った塗布ヘッドとディスペンサとを有する塗布装置を用いてもよい。この場合、基板１１の位置及び姿勢に基づいて塗布ヘッドの位置が調整され、これにより光硬化性配線パターン２２の形成位置が調整される。

一例として、配線形成材料には、金属ナノ粒子と、分散剤と、溶媒とを含む導電性インクを使用することができる。導電性インクには、必要に応じて、接着促進剤、表面張力調整剤、消泡剤、レベリング添加剤、レオロジー調整剤、及びイオン強度調整剤等が含まれていてもよい。金属ナノ粒子は、約１０〜６０質量％の割合で導電性インクに含まれていることが好ましい。分散剤は、約０．５〜２０質量％の割合で導電性インクに含まれていることが好ましい。又、導電インクは、これを塗布して硬化させたときに、約２００μΩ・ｃｍ未満の抵抗率を有する皮膜となる様に調製されることが好ましい。

金属ナノ粒子は、銅、銀、ニッケル、鉄、コバルト、アルミニウム、パラジウム、金、スズ、亜鉛、及びカドミウム等の導電性材料により形成されている。これらの導電性材料は、金属ナノ粒子を形成する導電性材料として、単独で用いられてもよいし、複数種が組み合わされて用いられてもよい。尚、金属ナノ粒子を形成する導電性材料として、銅が特に好ましい。又、金属ナノ粒子の平均粒子径は、約１００ｎｍ以下であることが好ましい。特に、金属ナノ粒子として銅粒子を用いる場合、該銅粒子の平均粒子径は１〜１０ｎｍであることが好ましい。

分散剤の例として、ポリアミン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、イソステアリルエチルイミダゾリニウムエトサルフェート、オレイルエチルイミダゾリニウムエトサルフェートが挙げられる。これらの材料は、分散剤として、単独で用いられてもよいし、数種が組み合わされて用いられてもよい。分散剤の他の例として、リン酸変性ホスフェートポリエステルコポリマーやスルホン化スチレン無水マレイン酸エステルを挙げることができる。溶媒には、水、又は各種有機溶媒を用いることができる。

搭載装置３は、フリップチップ３１の外部端子３２が端子接合位置Ｐに着地する様に、基板１１の上面（第１表面）の搭載位置にフリップチップ３１を搭載する。これにより、端子接合位置Ｐにて、外部端子３２を光硬化性配線パターン２２に接触させる。一例として、搭載装置３は、電子部品供給装置と、該電子部品供給装置から供給されるフリップチップ３１を搭載位置に配置するチップマウンタとを有している。電子部品供給装置には、テープフィーダ、バルクフィーダ、及びトレイフィーダ等の装置を用いることができる。又、チップマウンタには、吸着ノズル等の装置を用いることができる。

光照射装置４は、コンベア６１の下方に配置されると共に上方へ向けて光を放つ光源４１を有している。光源４１には、フラッシュランプ、ショートパルス発光装置、パルスレーザ発振器等の発光装置を用いることができる。ここで、第１実施形態の製造ラインは、上述した様に、光照射装置４（光源４１）からの光が基板１１の上面（第１表面）に到達する様に構成されている。従って、光硬化性配線パターン２２には、基板１１をその下面（第２表面）側から透過した光が照射されることになる。具体的には、端子接合位置Ｐと対応する光硬化性配線パターン２２の端子対応部分２３と、端子接合位置Ｐと対応しない光硬化性配線パターン２２の端子非対応部分２４とに、光照射装置４（光源４１）からの光が照射される。これにより、光硬化性配線パターン２２を構成している配線形成材料が硬化し、その結果、導電性配線パターン２１が形成されると共に、端子接合位置Ｐにてフリップチップ３１の外部端子３２が導電性配線パターン２１に電気的に接合させることになる。斯くして、基板１１上にフリップチップ３１が実装された部品実装基板が製造される。

ここで、配線形成材料の一例である導電性インクが硬化するプロセスについて、図４（ａ）〜図４（ｃ）に沿って説明する。図４（ａ）に示す様に、硬化前の導電性インクにおいては、複数の金属ナノ粒子２５が、各金属ナノ粒子２５の表面が分散剤２６によって被覆された状態で、溶媒中を浮遊している。この導電性インクに対して光が照射されると、導電性インクの温度が上昇し、これにより導電性インクの硬化が開始される。具体的には、導電性インクの温度上昇に伴って分散剤２６が軟化し、これにより分散剤２６が、金属ナノ粒子２５の表面から離脱する（図４（ｂ）参照）。その後、図４（ｂ）に示す様に、表面が露出した複数の金属ナノ粒子２５が、これらの表面を互いに接触させた状態で集まる。そして、光の照射によって生じる熱により、金属ナノ粒子どうしの焼結が進行する。これにより、複数の金属ナノ粒子２５が互いに結合し、その結果、図４（ｃ）に示す様なバルク金属２７が生成される。

ここで、配線形成材料に含まれる金属ナノ粒子の材料として銅が用いられている場合、フリップチップ３１の外部端子３２には、少なくともその最表面に銅が含まれていることが好ましい。なぜなら、配線形成材料の硬化時に、外部端子３２の表面に存在する金属と配線形成材料中の金属とが結合し易くなり、その結果、外部端子３２と導電性配線パターン２１との間に大きな結合強度が生じるからである。

光量調整手段７には、露光マスク７０が用いられる。露光マスク７０は、端子対応部分２３に照射される光量を調整する第１光量調整部７１と、端子非対応部分２４に照射される光量を調整する第２光量調整部７２とを有している（図５〜図７参照）。そして、露光マスク７０は、第１光量調整部７１及び第２光量調整部７２により、端子対応部分２３に与える第１照射光量と端子非対応部分２４に与える第２照射光量とを互いに異ならせている。具体的には、露光マスク７０は、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に、光照射装置４から放たれた光の量（光量）を調整している。尚、露光マスク７０のうち、第１光量調整部７１及び第２光量調整部７２以外の部分は、光透過性を持たない。

図５は、露光マスク７０の第１の例を示した断面図である。図５に示す様に、第１の例に係る露光マスク７０では、第１光量調整部７１となる部分が光透過性材料７１１によって形成され、且つ、第２光量調整部７２となる部分が光透過性材料７２１によって形成されている。そして、光透過性材料７１１には、光透過性材料７２１より光透過率の高い材料が用いられている。例えば、光透過性材料７１１には、光透過率が１００％である材料が用いられる一方で、光透過性材料７２１には、光透過率が１〜９９％である材料が用いられる。第１の例に係る露光マスク７０によれば、光照射装置４から放たれた光の量（光量）が、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に調整される。尚、露光マスク７０のうち、第１光量調整部７１及び第２光量調整部７２以外の部分は、光透過性を持たない材料によって形成されている。

図６は、露光マスク７０の第２の例を示した断面図である。図６に示す様に、第２の例に係る露光マスク７０では、第１光量調整部７１が、露光マスク７０に形成されたスリット７１２により構成されている。又、第２光量調整部７２が、露光マスク７０に形成された複数のスリット７２２により構成されている。ここで、スリット７１２及びスリット７２２は、第１光量調整部７１の単位面積あたりの開口面積率が第２光量調整部７２の単位面積あたりの開口面積率より大きくなる様に形成されている。第２の例に係る露光マスク７０によれば、光照射装置４から放たれた光の量（光量）が、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に調整される。

図７は、露光マスク７０の第３の例を示した断面図である。図７に示す様に、第３の例に係る露光マスク７０では、透明フィルムや透明ガラス等の透明基材７３が用いられる。そして、透明基材７３には、第２光量調整部７２となる部分の下面に、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に塗料の膜７２３が形成されている。このとき、塗料には、マジックインキ（商標）等、適度な光透過性を有する材料が用いられる。一方、透明基材７３のうち、第１光量調整部７１及び第２光量調整部７２となる部分以外の部分の下面には、光を遮断する遮光膜７３１が形成される。尚、必要に応じて、第１光量調整部７１となる部分の下面にも塗料の膜が形成されてもよい。

位置調整手段８は、端子対応部分２３及び端子非対応部分２４がそれぞれ第１光量調整部７１及び第２光量調整部７２と対向する様に、露光マスク７０の位置及び姿勢を調整する。尚、位置調整手段８は、例えば、カメラ等により基板１１を上方から撮影し、その後、撮影画像から検出される基板１１の位置及び姿勢に基づいて、露光マスク７０の位置及び姿勢を調整する。

回収装置５は、各キャリアボード６２から部品実装基板を回収する。尚、キャリア搬送方式においては、回収装置５として、例えばマガジン式の基板アンローダを使用することができる。

第１実施形態に係る製造システムとの比較のために、上記製造システムが光量調整手段７を持たない構成について考える。この構成においては、第１照射光量と第２照射光量とが等しくなる。ここで、端子対応部分２３には外部端子３２が接触している。このため、端子対応部分２３に照射された光により生じた熱は、その一部が外部端子３２を通じてフリップチップ３１へ移動する。従って、第２照射光量が、端子非対応部分２４を図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す如く硬化させるために適した量であったとしても、第２照射光量と等しい第１照射光量では、端子対応部分２３を十分に硬化させることが困難である。

そこで、第１照射光量を、端子対応部分２３の硬化に適した量となる様に大きく設定することが考えられる。しかし、この第１照射光量と等しい第２照射光量では、端子非対応部分２４に熱が過剰に生じることになる。このため、図４（ｂ）に示す如く分散剤２６が金属ナノ粒子２５の表面から離脱する前に分散剤２６が炭化し、その結果、金属ナノ粒子２５の表面が分散剤の炭化物によって被覆されてしまう。そして、この炭化物が、金属ナノ粒子２５どうしの焼結の妨げとなる。即ち、端子非対応部分２４において、バルク金属２７（図４（ｃ）参照）の生成が困難となり、その結果、強度不足や電気抵抗の上昇が生じることになる。

一方、第１実施形態に係る製造システムにおいては、光量調整手段７である露光マスク７０により、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に、光照射装置４から放たれた光の量（光量）が調整されている。従って、端子対応部分２３及び端子非対応部分２４の何れにも、これらの硬化に適した光量を与えることができる。よって、端子対応部分２３を十分に硬化させると共に、端子非対応部分２４を十分に硬化させることができる。これにより、光硬化性配線パターン２２全体が十分に硬化され、その結果、形成される導電性配線パターン２１において、強度が高くなり、且つ電気抵抗が低くなる。

又、第１実施形態に係る製造システムにおいては、４つの工程により、基板１１への導電性配線パターン２１の形成と、導電性配線パターン２１への外部端子３２の電気的な接合（即ち、フリップチップ３１の実装）とが並行して行われる。ここで、４つの工程とは、配線形成材料供給装置２により光硬化性配線パターン２２を形成する工程と、搭載装置３によりフリップチップ３１を基板１１に搭載する工程と、光照射装置４により光硬化性配線パターン２２に光を照射する工程と、光量調整手段７により光照射装置４から放たれた光の量（光量）を調整する工程である。従って、表面実装技術（ＳＭＴ）を用いた従来技術、即ち、基板１１に導電性配線パターン２１を形成する工程と、基板１１にフリップチップ３１を実装する工程とが別個独立の工程にて実行される従来技術に比べて、工程数が減少し、その結果、部品実装基板の生産性が顕著に向上することになる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る製造ラインを示した断面図である。図８に示す様に、第２実施形態の製造ラインが備える搬送装置６は、基板となる複数の領域を含んだ長尺状の基板素材１２と、基板素材１２を送り出す第１ロール６３と、基板素材１２を巻き取る第２ロール６４と、回転駆動が可能な一対のスプロケット６５とによって構成されている。スプロケット６５は、第１ロール６３及び第２ロール６４の上方にそれぞれ設けられている。そして、基板素材１２は、一対のスプロケット６５に掛けられている。

ここで、「基板素材」という用語は、それを裁断することにより複数の独立した基板を作製することができる素材を意味している。従って、基板素材１２には、裁断することが可能な素材、例えばテープ状のフィルムが用いられる。よって、第２実施形態に係る製造ラインは、フレキシブル基板に電子部品を実装する態様に適している。

図９は、基板素材の一例を示した上面図である。図９に示す様に、基板素材１２には、基板となる複数の基板領域１３が設定されている。具体的には、各基板領域１３の輪郭１４が、例えば塗料の印刷により形成されている。又、基板領域１３は、基板素材１２において所定の間隔で一列に設けられている。基板素材１２には更に、その短手方向についての両端部に、スプロケット６５の歯先が係合する複数のスプロケット孔１５が形成されている。具体的には、スプロケット孔１５は、基板素材１２の各端部において所定の間隔で一列に設けられている。

図８に示される搬送装置６では、一対のスプロケット６５を、各スプロケット６５の歯先をスプロケット孔１５に係合させた状態で、図８の紙面において時計周りに回転させる。このとき、基板素材１２には、これに適度な張りが生じる様に張力が加えられる。これにより、基板素材１２が、一対のスプロケット６５間において搬送方向９２（図８の紙面において右矢印で示された方向）へ送られる。即ち、一対のスプロケット６５は、基板素材１２を送る送り手段として機能する。そして、基板素材１２の流れに従って、基板となる各基板領域１３が、配線形成材料供給装置２、搭載装置３、及び光照射装置４を経て、第１ロール６３から第２ロール６４まで移動する。従って、第１ロール６３は基板供給装置１として機能し、且つ、第２ロール６４は回収装置５として機能している。尚、この様な搬送方式は、ロールツーロール方式と呼ばれている。

第２実施形態の製造ラインでは、光照射装置４により基板素材１２の下方から上方へ向けて放たれた光を用いて、部品実装面である基板領域１３の上面（第１表面）に導電性配線パターン２１を形成する。このため、光照射装置４からの光を基板素材１２の上面まで到達させる必要がある。従って、基板素材１２は、光透過性を有する素材から形成されている。この様な素材として、例えば第１実施形態で挙げた光透過性樹脂を用いることができる。

第２実施形態に係る製造ラインが備える配線形成材料供給装置２、搭載装置３、光照射装置４、光量調整手段７、及び位置調整手段８は、第１実施形態と同じ構成を有している。そして、第２実施形態においては、複数の基板領域１３に対して、第１実施形態と同様に導電性配線パターン２１の形成とフリップチップ３１の実装とが行われる。よって、これらの説明については省略する。尚、配線形成材料供給装置２が実行する光硬化性配線パターン２２の形成位置の調整や、位置調整手段８が行う露光マスク７０の位置及び姿勢の調整は、カメラ等により基板領域１３の輪郭１４を撮影して得られる画像に基づいて行うことができる。

第２実施形態に係る製造システムによれば、第１実施形態と同様、光硬化性配線パターン２２全体が十分に硬化され、その結果、形成される導電性配線パターン２１において、強度が高くなり、且つ電気抵抗が低くなる。又、第２実施形態に係る製造システムによれば、第１実施形態と同様、工程数が減少し、その結果、部品実装基板の生産性が顕著に向上することになる。

尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、光量調整手段７には、上述した露光マスク７０に限らず、光照射装置４から放たれた光の量（光量）を、第１照射光量が第２照射光量より大きくなる様に調整することが可能な種々の手段を用いることができる。

上記実施形態の各部構成は、基板にフリップチップを実装する態様に限らず、基板に、ベアチップ、電子部品モジュール、及び受動素子等の様々な電子部品を実装する態様にも適用することができる。

本発明に係る部品実装基板の製造システム及び製造方法は、液晶表示モジュールやＩＣカード等の製造に応用することができる。

１ 基板供給装置
２ 配線形成材料供給装置
３ 搭載装置
４ 光照射装置
５ 回収装置
６ 搬送装置
７ 光量調整手段
１１ 基板
１２ 基板素材
２１ 導電性配線パターン
２２ 光硬化性配線パターン
２３ 端子対応部分
２４ 端子非対応部分
３１ フリップチップ（電子部品）
３２ 外部端子
４１ 光源
６１ コンベア
６２ キャリアボード
６３ 第１ロール
６４ 第２ロール
７０ 露光マスク
７１ 第１光量調整部
７２ 第２光量調整部
７３ 透明基材
７１１，７２１ 光透過性材料
７１２，７２２ スリット
７２３ 塗料の膜
Ｐ 端子接合位置

Claims (11)

1. 光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する配線形成材料供給装置と、
   外部端子を有する電子部品を、前記外部端子が前記端子接合位置に着地する様に、前記第１表面の搭載位置に搭載する搭載装置と、
   前記第１表面とは反対側の前記基板の第２表面側から前記光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、前記基板を透過する光によって前記光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、前記端子接合位置にて前記外部端子を前記導電性配線パターンに電気的に接合させる光照射装置と、
   前記端子接合位置と対応する前記光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、前記端子接合位置と対応しない前記光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる光量調整手段と
   を備える、部品実装基板の製造システム。
2. 前記光量調整手段は、前記端子対応部分に照射される光量を調整する第１光量調整部と、前記端子非対応部分に照射される光量を調整する第２光量調整部とを有するマスクを含む、請求項１に記載の部品実装基板の製造システム。
3. 前記第１光量調整部を形成している材料の光透過率と前記第２光量調整部を形成している材料の光透過率とが互いに異なっている、請求項２に記載の部品実装基板の製造システム。
4. 前記第１光量調整部及び前記第２光量調整部はスリットを有し、前記第１光量調整部の単位面積あたりの開口面積率と前記第２光量調整部の単位面積あたりの開口面積率とが互いに異なっている、請求項２に記載の部品実装基板の製造システム。
5. 前記第２光量調整部には、前記第１照射光量が前記第２照射光量より大きくなる様に塗料の膜が形成されている、請求項２に記載の部品実装基板の製造システム。
6. 前記搭載装置を経由して前記配線形成材料供給装置から前記光照射装置まで長尺状の基板素材を送る送り手段を更に備え、前記基板素材には、前記基板が複数含まれている、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の部品実装基板の製造システム。
7. 前記基板が載せられるキャリアと、
   前記搭載装置を経由して前記配線形成材料供給装置から前記光照射装置まで前記キャリアを搬送する搬送手段と
   を更に備え、前記キャリアは光透過性を有し、前記光照射装置は、前記基板及び前記キャリアを透過させた光を、前記光硬化性配線パターンに照射する、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の部品実装基板の製造システム。
8. 前記キャリアは、石英ガラス及び光透過性樹脂より選択される少なくとも一種を含むか、又は、光透過部分を有する非透明な板材から形成される、請求項７に記載の部品実装基板の製造システム。
9. 前記配線形成材料は、平均粒子径が１〜１０ｎｍである銅粒子を含む、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の部品実装基板の製造システム。
10. 前記電子部品の前記外部端子は、少なくともその最表面に銅を含む、請求項９に記載の部品実装基板の製造システム。
11. 光透過性を有する基板の第１表面のうち端子接合位置を含む領域に、流動性を有する光硬化性の配線形成材料を供給することにより、光硬化性配線パターンを形成する工程と、
    外部端子を有する電子部品を、前記外部端子が前記端子接合位置に着地する様に、前記第１表面の搭載位置に搭載する工程と、
    前記第１表面とは反対側の前記基板の第２表面側から前記光硬化性配線パターンに向けて光を放つことにより、前記基板を透過する光によって前記光硬化性配線パターンを硬化させ、これにより、導電性配線パターンを形成すると共に、前記端子接合位置にて前記外部端子を前記導電性配線パターンに電気的に接合させる工程と、
    前記端子接合位置と対応する前記光硬化性配線パターンの端子対応部分に与える第１照射光量と、前記端子接合位置と対応しない前記光硬化性配線パターンの端子非対応部分に与える第２照射光量とを、互いに異ならせる工程と
    を有する、部品実装基板の製造方法。

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