JP2017216312A - 電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電子部品を一括して基板に圧着により装着する場合において生じやすい外側の電子部品の位置ずれを抑制することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１に複数の電子部品４、５を装着する電子部品実装において、基板１に完成品に利用される複数の電子部品４、５を搭載するとともに、複数のダミー部品６を電子部品４、５の実装領域の少なくとも外側を含む領域に搭載し、次いで電子部品４、５およびダミー部品６が搭載された搭載済み基板１０を圧着装置１１の圧着ヘッド１２の下方に配置するとともに、複数の電子部品４、５およびダミー部品６と圧着ヘッド１２との間に伸縮性に富み可撓性を有する緩衝部１３を配置し、緩衝部１３を介して圧着ヘッド１２で複数の電子部品４、５およびダミー部品６を一括で基板１に加熱しながら加圧する。【選択図】図３

Description

本発明は、基板に複数の電子部品を装着する電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に装着する実装形態として、基板に予め熱硬化性の接着材を供給しておき、接着材を介して基板に搭載された電子部品を加熱加圧することによって基板に接合する熱圧着方式が広く用いられている。この熱圧着方式において、従来より複数の電子部品を同時に基板に圧着する一括圧着が知られている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１では、基板上の電極形成面とチップ電極面の間に接着剤を介在させ、チップ背面に緩衝層を介在させて加熱加圧するマルチチップ実装法が示されている。また特許文献２（図１０）には、高さの異なる複数の電子部品を同時に接合することを目的として、緩衝層としてのクッション袋体を介して電子部品を加圧する加圧手段の例が示されている。このように、複数の電子部品を一括して基板に圧着することにより、実装作業効率を向上させることができるという利点がある。

特開２００６−３５２１６６号公報 国際公開第２０１０／０５０２０９号

しかしながら複数の電子部品を緩衝層を介して一括して圧着する方式においては、基板の実装領域において外側に位置する電子部品に位置ずれが発生しやすいという不具合が報告されている。すなわち、緩衝層を介して複数の電子部品を同時に加熱加圧する圧着過程においては、緩衝層から電子部品に作用する外力の作用方向は必ずしも均一ではなく、外側に位置する電子部品には不均一な外力が作用する傾向にある。このような不均一な外力は圧着過程において電子部品を位置ずれさせるように作用することから、外側に位置する電子部品には位置ずれに起因する圧着不良が生じやすいという課題があった。

そこで本発明は、複数の電子部品を一括して基板に圧着により装着する場合において生じやすい外側の電子部品の位置ずれを抑制することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装方法は、基板に複数の電子部品を装着する電子部品実装方法であって、基板に複数の電子部品を搭載するとともに複数のダミー部品を前記電子部品の実装領域の少なくとも外側を含む領域に搭載し、前記電子部品および前記ダミー部品が搭載された前記基板を圧着装置の圧着ヘッドの下方に配置するとともに、前記電子部品および前記ダミー部品と前記圧着ヘッドとの間に緩衝部を配置し、前記緩衝部を介して前記圧着ヘッドで前記複数の電子部品および前記複数のダミー部品を一括で前記基板に加熱しながら加圧する。

本発明によれば、複数の電子部品を一括して基板に圧着により装着する場合において生じやすい外側の電子部品の位置ずれを抑制することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品圧着時の電子部品の位置ずれの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における他の実施例の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１〜図４を参照して、基板１に複数の電子部品を装着する電子部品実装方法の工程について説明する。図１（ａ）に示すように、本実施の形態において部品装着対象となる基板１は、基板１の中央部分であって完成品に利用される第１領域１ａと、第１領域１ａ以外の基板１の外縁部分である第２領域１ｂとに区分されている（図２（ｂ）も参照）。

第１領域１ａは、完成品の構成部品であるＣＲ部品などの電子部品４、５が装着される実装領域である。第１領域１ａには電子部品４、５のそれぞれ対応して、複数の電極２ａ、２ｂが形成されている。また第２領域１ｂは実装領域である第１領域１ａの外側の領域であり、本実施の形態において第２領域１ｂには、構成部品としての機能を有しないダミー部品６が搭載される。

第２領域１ｂには、ダミー部品６に対応して複数の電極２ｃが形成されている。電子部品４、５以外に搭載されるダミー部品６は、後述するように、複数の電子部品４、５を一括して熱圧着する際に、最外縁に位置する電子部品４、５の位置ずれを抑制することを目的とするものである。

ここに示す例では、電子部品４、５、ダミー部品６はいずれも両端に接合用の端子（図１（ｄ）に示す端子５ａ、端子６ａ参照）が形成されたチップ型部品である。電極２ａ、２ｂ、２ｃの配列においては、いずれも１つの部品に対して２つの電極が対を成して形成された形態となっている。なお、ダミー部品６としては電子部品４、５と同様の機能部品としての電子部品を用いてもよく、またダミー部品としての用途に特化して製作された専用部品を用いるようにしてもよい。

次いでこのような構成の基板１を対象として、接着材供給工程が実行される。すなわち図１（ｂ）に示すように、基板１に形成された電極２ａ、２ｂ、２ｃには、スクリーン印刷などの接着材供給方法を用いて、部品接合用の接着材３が供給される。接着材３は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に導電性粒子を含有させた構成となっており、導電性粒子としては、金（Ａｕ）や、金メッキ樹脂ボール、はんだ粒子などが用いられる。本実施の形態に示す例では、接着材供給工程において同一の接着材３を全ての電極２ａ、２ｂ、２ｃに対して一括して供給するようにしており、完成品の構成部品である電子部品４、５を固定するための接着材３と、ダミー部品６を固定するための接着材３とを同一のものを用いている。

なお接着材供給方法として、スクリーン印刷以外にも、ディスペンサやインクジェットノズルなどによる塗布を用いてもよい。この場合には、ダミー部品６を固定するための接着材として、電子部品４、５を固定するための接着材３と異なる種類の接着材、例えば導電性粒子を含まない一般用途の接着材を用いるようにしてもよい。

次に、接着材供給工程後の基板１を対象として、部品搭載工程が実行される。すなわち図１（ｃ）に示すように、電極２ａ、２ｂには接着材３を介して電子部品４、５が搭載され（矢印ａ）、同様に電極２ｃには接着材３を介してダミー部品６が搭載される。また電極２ｃには同様に接着材３を介してダミー部品６が搭載される（矢印ｂ）。図１（ｄ）は、このようにして基板１に搭載された電子部品５、ダミー部品６の状態を示している。すなわち電極２ｂには接着材３を介して電子部品５の端子５ａが着地し、電極２ｃには同様に接着材３を介してダミー部品６の端子６ａが着地している。なお図示は省略しているが、電極２ａについても同様の形態で電子部品４が搭載される。

図２は、このようにして基板１に電子部品４、５およびダミー部品６を搭載した状態の搭載済み基板１０を示している。ここで図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ搭載済み基板１０の側断面および平面を示している。図２（ｂ）において破線で示す切断線１ｃは、完成品に利用される矩形の第１領域１ａ（図１（ａ）参照）を切り出すために設定されており、第１領域１ａには複数の電子部品４、５が所定の配列で搭載されている。また基板１において第１領域１ａの外側の第２領域１ｂには、複数のダミー部品６が予め設定された配列で搭載されている。すなわち図２に示す例では、基板１に複数の電子部品４、５を搭載するとともに、複数のダミー部品６を電子部品４、５の実装領域である第１領域１ａの外側の領域に搭載するようにしている。

このようにして電子部品４、５およびダミー部品６が搭載された搭載済み基板１０は、図３に示すように、圧着装置１１を用いた部品圧着工程に送られる。圧着装置１１は搭載済み基板１０が載置されるベース部１１ａの上方に、昇降自在な圧着ヘッド１２を備えた構成となっている。本実施の形態においては、圧着ヘッド１２の下端部と電子部品４、５およびダミー部品６の間に緩衝部１３を配置するした状態で、これらの部品を加圧するようにしている。緩衝部１３は、シリコーンゴムなど伸縮性に富む可撓性の弾性材料によって形成されており、部品加圧時に緩衝部１３が伸縮することにより、上面の高さが異なる電子部品４、５およびダミー部品６を一括して加圧することが可能となっている、さらにベース部１１ａおよび圧着ヘッド１２には、搭載済み基板１０を加熱するための加熱機構（図示省略）が内蔵されている。

部品圧着工程ではまず図３（ａ）に示すように、電子部品４、５およびダミー部品６が搭載された搭載済み基板１０を圧着装置１１のベース部１１ａに載置することにより、圧着装置１１の圧着ヘッド１２の下方に配置するとともに、電子部品４、５およびダミー部品６と圧着ヘッド１２との間に緩衝部１３を配置する。

次いで図３（ｂ）に示すように、内蔵された加熱機構を作動させた状態で圧着ヘッド１２を下降させて（矢印ｃ）、緩衝部１３を電子部品４、５およびダミー部品６の上面に当接させる。そして緩衝部１３を介して圧着ヘッド１２で複数の電子部品４、５およびダミー部品６を一括で基板１に加熱しながら加圧する（矢印ｄ）。このとき、ベース部１１ａに内蔵された加熱機構により基板１を介して電子部品４、５およびダミー部品６を加熱する（矢印ｅ）。

この加圧・加熱による部品圧着により、図４（ａ）に示すように、電子部品４、５およびダミー部品６を固定するために供給された接着材３が熱硬化して硬化状態の接着材３＊となり、電子部品４、５およびダミー部品６が基板１に固定された部品装着済み基板１０＊が形成される。この部品圧着工程においては、電子部品４、５およびダミー部品６は接着材３を介して基板１に搭載され、接着材３は加熱によって硬化することにより、電子部品４、５およびダミー部品６を基板１に固定する。

すなわち、電子部品４、５は第１領域１ａに形成された電極２ａ、２ｂの上面の接着材３が熱硬化して接着材３＊となることにより基板１に固定される。またダミー部品６は第２領域１ｂに形成された電極２ｃの上面の接着材３が熱硬化して接着材３＊となることにより基板１に固定される。なおダミー部品６を基板１に固定するには必ずしも電極２ｃを形成する必要はなく、ダミー部品６を直接接着材３を介して基板１の上面に固定するようにしてもよい。

上述の部品圧着においては、基板１の第２領域１ｂに配置されたダミー部品６の存在により、完成品として利用される部品が実装される実装領域である第１領域１ａに装着された電子部品４、５の位置ずれを防止もしくは抑制する効果が得られる。すなわち、図４に示す部品圧着後の部品装着済み基板１０＊において、第２領域１ｂに配置されたダミー部品６については圧着過程における位置ずれが発生するものの、第１領域１ａに配置された電子部品４、５については、実装後の基板品質を損ねるような位置ずれの発生がないことが実証的に確認されている。

ここで上述の部品圧着における部品の位置ずれの発生、位置ずれ発生防止のメカニズムについて、図５を参照して説明する。なおここで述べる内容は精緻な試験の結果に基づいて明確に解明されたものではなく、あくまでも従来の経験に則して推測されたものである。

図５は、圧着装置１１に備えられた圧着ヘッド１２によって、複数の電子部品４、電子部品５（図示省略）およびダミー部品６を緩衝部１３を介して基板１に対して加圧している状態における緩衝部１３の挙動を模式的に簡略化して示している。ここで緩衝部１３は伸縮性に富む可撓性の弾性部材より成ることから、圧着ヘッド１２によって緩衝部１３を介して複数の電子部品４、ダミー部品６を加圧（矢印ｄ）する場合には、緩衝部１３は加圧対象の部品の形状や配列状態に応じて変形した状態で部品に対して押圧力を及ぼす。

すなわち図５において電子部品４やダミー部品６の上面は水平姿勢であることから、緩衝部１３がこの範囲に当接した部分では、電子部品４やダミー部品６の上面に対して垂直方向の押圧力（矢印ｆ、ｇ、ｈ）が作用する。これに対し、緩衝部１３が部品の上面に当接しない部分、例えば隣接する電子部品４と電子部品４との隙間では、加圧力によって緩衝部１３がその隙間内に凸出した凸出部１３ａが形成される。そして凸出部１３ａが隣接する２つの電子部品４の側面に接触する部分には、水平方向の分力成分を有する押圧力（矢印ｉ、ｊ）が作用する。

同様に、隣接する電子部品４とダミー部品６との隙間では凸出部１３ｂが形成され、凸出部１３ｂが隣接する電子部品４、ダミー部品６の側面に接触する部分には、水平方向の分力成分を有する押圧力（矢印ｋ、ｍ）が作用する。またダミー部品６の外側においては、ダミー部品６との間で緩衝部１３による凸出部を形成する部品が存在しないため、なめらかな傾斜で緩衝部１３の厚みが遷移する傾斜部１３ｃが形成される。そして傾斜部１３ｃはダミー部品６の側面には当接していないため、傾斜部１３ｃの表面に発生する押圧力（矢印ｎ）はダミー部品６には作用しない。

このような緩衝部１３が電子部品４、ダミー部品６へ及ぼす押圧力の作用状態において、第２領域１ｂに配置されたダミー部品６については、水平方向の分力を有する押圧力は凸出部１３ｂによって生じる外側下方向への押圧力（矢印ｍ）のみであり、内側方向への押圧力は作用していない。したがって圧着ヘッド１２によって緩衝部１３を介して加圧・加熱する部品圧着工程においては、図４に示すように、ダミー部品６は外側へ位置ずれする。このとき、押圧力の作用状態によってはダミー部品６に回転方向の変位が生じる場合がある。

これに対し、ダミー部品６の内側に隣接して位置する電子部品４は、隣接する電子部品４との間に形成された凸出部１３ａと、ダミー部品６との間に形成された凸出部１３ｂとに挟まれていることから、この電子部品４には内外方向の両側から水平方向の分力を有する押圧力が作用する。すなわち、内側からは凸出部１３ａによる押圧力（矢印ｊ）の水平方向の分力が、外側からは凸出部１３ｂによる押圧力（矢印ｋ）の水平方向の分力がそれぞれ作用する。そしてこれらの押圧力の水平方向の分力は相互に打ち消しあうように作用することから、ダミー部品６の内側に位置する電子部品４は、部品圧着工程において位置が保持された状態を保つ。これにより、部品圧着における電子部品４、５の位置ずれが防止もしくは抑制される。

なお図２に示す実施例においては、基板１の第１領域１ａ内のほぼ全範囲にわたって完成品に利用される電子部品４、５が配置され、第１領域１ａ以外の第２領域１ｂにのみ位置ずれ防止を目的とするダミー部品６を配置している。しかしながら本発明はこのようなダミー部品６の配置例に限定されるものではなく、例えば図６に示すように、第１領域１ａの中央部に完成品に利用される電子部品４、５が配置されない部品不装着範囲１ｄ（鎖線にて囲まれた範囲）が存在するような場合にも本発明を適用することができる。

すなわち図６に示す実施例では、第１領域１ａ内において電子部品４、５が配置されない部品不装着範囲１ｄにもダミー部品６を配置するようにしている。このように完成品の設計配置において隣接する部品が存在しない部分が存在する場合にあっても、本発明を適用してダミー部品６を配置することにより、図５にて説明したメカニズムに起因して部品不装着範囲１ｄに隣接する電子部品４、５に発生する位置ずれを防止もしくは抑制することが可能となっている。

このように、本実施の形態では、基板１に完成品として利用される複数の電子部品４、５を搭載するとともに、前述目的の複数のダミー部品６を電子部品４、５の実装領域の少なくとも外側を含む領域（第２領域１ｂ、第１領域１ａ内の部品不装着範囲１ｄ）に搭載するようにしている。換言すれば、基板１が完成品に利用される第１領域１ａとそれ以外の第２領域１ｂとを有し、完成品として利用される複数の電子部品４、５は第１領域１ａに実装され、ダミー部品６は第２領域１ｂのみもしくは第１領域１ａ内の部品不装着範囲１ｄと第２領域１ｂとに実装される。

なお図２，図６に示す実施例においては、部品圧着工程後の基板１において、第１領域１ａと第２領域１ｂとを区分して設定された切断線１ｃに沿って基板１を切断することにより、第１領域１ａのみを製品基板として切り出すようにしているが、基板サイズなどによる機能上の支障がなければ第２領域１ｂを残したままの基板１を製品基板としてもよい。

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法では、基板１に完成品に利用される複数の電子部品４、５を搭載するとともに、複数のダミー部品６を電子部品４、５の実装領域の少なくとも外側を含む領域に搭載し、次いで電子部品４、５およびダミー部品６が搭載された搭載済み基板１０を圧着装置１１の圧着ヘッド１２の下方に配置するとともに、複数の電子部品４、５およびダミー部品６と圧着ヘッド１２との間に緩衝部１３を配置し、緩衝部１３を介して圧着ヘッド１２で複数の電子部品４、５およびダミー部品６を一括で基板１に加熱しながら加圧するようにしている。これにより、複数の電子部品を一括して基板に圧着により装着する場合において生じやすい外側の電子部品の位置ずれを抑制することができる。

本発明の電子部品実装方法は、複数の電子部品を一括して基板に圧着により装着する場合において生じやすい外側の電子部品の位置ずれを抑制することができるという効果を有し、基板に電子部品を圧着により装着する分野において有用である。

１ 基板
１ａ 第１領域
１ｂ 第２領域
１ｃ 切断線
２ａ，２ｂ，２ｃ 電極
３ 接着材
４，５ 電子部品
６ ダミー部品
１０ 搭載済み基板
１０＊ 部品装着済み基板
１１ 圧着装置
１２ 圧着ヘッド
１３ 緩衝部

Claims (4)

1. 基板に複数の電子部品を装着する電子部品実装方法であって、
   基板に複数の電子部品を搭載するとともに複数のダミー部品を前記電子部品の実装領域の少なくとも外側を含む領域に搭載し、
   前記電子部品および前記ダミー部品が搭載された前記基板を圧着装置の圧着ヘッドの下方に配置するとともに、前記電子部品および前記ダミー部品と前記圧着ヘッドとの間に緩衝部を配置し、
   前記緩衝部を介して前記圧着ヘッドで前記複数の電子部品および前記複数のダミー部品を一括で前記基板に加熱しながら加圧する、電子部品実装方法。
2. 前記電子部品および前記ダミー部品は接着材を介して前記基板に搭載され、前記接着材は前記加熱によって硬化することにより前記電子部品および前記ダミー部品を前記基板に固定する、請求項１記載の電子部品実装方法。
3. 前記電子部品を固定するための接着材と前記ダミー部品を固定するための接着材が同一である、請求項２記載の電子部品実装方法。
4. 前記基板が、完成品に利用される第１領域とそれ以外の第２領域とを有し、
   前記複数の電子部品は前記第１領域に実装され、前記ダミー部品は前記第２領域のみもしくは前記第１領域と前記第２領域とに実装される、請求項１記載の電子部品実装方法。

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