JP2024036231A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ部品の下面と基板の間のフラックスの残渣を除去することが困難であり、その対策が求められている。【解決手段】配線基板１０は、複数のパッド１４を有する導電層２０と、前記導電層２０を覆い、前記複数のパッド１４に対応する複数の開口部１３Ａを有するソルダーレジスト層１１と、前記複数の開口部１３Ａに含まれ、前記ソルダーレジスト層１１の上面に重ねられるチップ部品１００の１対の電極１０２を前記パッド１４に半田接続するために複数のチップ接続用開口部１３と、を備え、前記ソルダーレジスト層１１の上面のうち前記チップ部品１００と重なる領域１７を陥没させて形成される凹部１２を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、配線基板に関する。

半田を用いてチップ部品を実装する配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような配線基板においては、半田付け後に残ったフラックスは洗浄液で除去される。

特開２０１１－１４７９８２号公報（段落［００４７］～［００５６］）

しかし、上述した従来の配線基板においては、チップ部品の下面と基板の間のフラックスの残渣を除去することが困難であり、その対策が求められている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、複数のパッドを有する導電層と、前記導電層を覆い、前記複数のパッドに対応する複数の開口部を有するソルダーレジスト層と、前記複数の開口部に含まれ、前記ソルダーレジスト層の上面に重ねられるチップ部品の１対の電極を前記パッドに半田接続するために複数のチップ接続用開口部と、を備える配線基板であって、前記ソルダーレジスト層の上面のうち前記チップ部品と重なる領域を陥没させて形成される凹部を備える。

本開示に係る配線基板及びチップ部品の断面図 配線基板及びチップ部品の斜視図 配線基板の凹部の斜視図 凹部及びチップ接続用開口部の形成工程 チップ部品の実装工程

以下、図１から図５を参照して、本開示の一実施形態に係る配線基板１０について説明する。配線基板１０は、例えば、導電層２０と絶縁層２２とを複数積層した多層配線基板であって、その最外層にはソルダーレジスト層１１が積層されている。ソルダーレジスト層１１には、導電層２０に形成される複数のパッド１４に対応した複数の開口部が備えられ、それら複数の開口部のうちの一部が、チップ部品１００を実装するためのチップ接続用開口部１３になっている。

図３（Ａ）に示されるようにチップ接続用開口部１３は、例えば正面視矩形状の開口であって、長手方向が対向するように一対並べられる。チップ接続用開口部１３からはパッド１４が露出している。

図２に示すように、チップ接続用開口部１３に重ねられるチップ部品１００は、例えばセラミックコンデンサであって、一方向に延びる直方体をなし、その長手方向の両端部が金属で覆われた一対の電極１０２になっている。なお、チップ部品１００は、２つ以上の電極が備えられるチップ部品であればどんなものでもよく、例えば、抵抗、ダイオード、コイル等であってもよい。

また、チップ部品１００の短手方向の幅は、同方向におけるチップ接続用開口部１３の開口幅よりも大きくなっている。つまり、チップ部品１００が実装された際、電極１０２の端部がソルダーレジスト層１１の上面に支持されるようになっている。

そして、一対のチップ接続用開口部１３の間には、チップ部品１００と重なる領域を陥没させて形成される凹部１２が備えられる。凹部１２は、例えば角溝状をなして、チップ部品１００の長手方向と直交する方向に延びる。凹部１２は、チップ部品１００と重なる領域の外側まで連続しており、一対あるいは複数対のチップ接続用開口部１３の間にまたがって形成されている。また、凹部底面１２Ａはパッド１４の上面よりも高く、チップ接続用開口部１３と隣り合う部分は開放部１２Ｂになっている（図３（Ａ））。

詳しくは後述するが、チップ部品１００は図１に示すように、電極１０２がチップ接続用開口部１３に重ねられて半田４１Ａによって接続される。そして、チップ部品１００の下面と凹部底面１２Ａとの間に隙間が形成される。

本実施形態の配線基板１０の製造方法は、例えば、以下の通りである。なお、配線基板１０の製造方法のうち、ソルダーレジスト層１１の下側のパッド１４を含んだ導電層２０の形成までは公知な方法で製造されるため、そこまでの説明は割愛し、チップ接続用開口部１３の形成以降の製造方法について図４を参照しつつ説明する。

（１）配線基板１０Ａの導電層２０の上面に、フィルムタイプのソルダーレジスト１１Ａが真空ラミネーターによって張り付けられた後、積層プレス機で加圧される（図４のＡ参照）。ソルダーレジスト１１Ａは、例えば、紫外線が照射された部分が溶解する所謂ポジ型レジストが使用される。

（２）ソルダーレジスト１１Ａの上面に、複数の開口部のパターン３１が形成されたフィルム３０が重ねられる。この時、チップ部品１００を接続するための一対のパッド１４に対応する位置には、チップ接続用開口部１３を含む複数の開口部と同形状のパターン３１が重なる。そして、フィルム３０を通して紫外線が照射されると、パターン３１と重ならない部分のソルダーレジスト１１Ａが硬化する。これにより、ソルダーレジスト層１１が形成される（図４のＢ参照）。

（３）フィルム３０を剥離して、現像液でソルダーレジスト１１Ａの溶解部分を洗い流すと、パターン３１と重なっていたソルダーレジスト１１Ａが除去され、チップ接続用開口部１３が形成される（図４のＣ参照）。

なお、ソルダーレジスト層１１を積層した後に、レーザー照射によってチップ接続用開口部１３が形成されてもよいが、上述の方法であれば、導体パターンの間隔が狭い配線であっても対応できるため、より好適である。

（４）ソルダーレジスト層１１のうち、一対のチップ接続用開口部１３に挟まれた領域１７がレーザー照射によって除去され、凹部１２が形成される（図４のＤ参照）。

なお、（２）の工程において、紫外線が照射される際の露光量を調整して、開口部１３と凹部１２とが同時に形成されてもよい。また、ソルダーレジスト１１Ａとして、紫外線が照射された部分が硬化するネガ型レジストが使用されてもよい。

配線基板１０の製造方法の説明は以上である。ここで、チップ接続用開口部１３から露出したパッド１４上に、電極１０２が重ねられ、半田４１Ａによって接続されることで、チップ部品１００が配線基板１０上に実装される。チップ部品１００の具体的な実装工程は、例えば以下のとおりである。

（１）配線基板１０の上面にメタルマスク４０が重ねられる。メタルマスク４０にはチップ接続用開口部１３に対応する開口を含む複数の開口１３Ａが備えられている（図５のＡ参照）。

（２）配線基板１０が半田印刷機にセットされ、メタルマスク４０上に、クリーム半田４１が乗せられる。スキージ４２がメタルマスク４０の上面に当接した状態で、一端から他端へと動かされると、複数の開口部１３Ａにクリーム半田４１が充填される（図５のＢ参照）。

（３）配線基板１０からメタルマスク４０が取り外された後、配線基板１０がチップマウンタ―内に移され、クリーム半田４１が印刷された場所にチップ部品１００が乗せられる（図５のＣ参照）。

（４）配線基板１０がリフロー炉に移され、クリーム半田４１が加熱されると、粒状の半田が溶融するとともにフラックスが気化し、チップ部品１００が沈み込んで半田４１Ａと接合される（図５のＤ参照）。

そして配線基板１０が洗浄機に移され、スプレーによって洗浄液が吹き付けられる。洗浄液によってフラックス残渣が除去され、純水によって洗浄液が洗い流された後、温風で乾燥させられ、チップ部品１００の実装工程が終了する。

本実施形態の配線基板１０の実装工程の説明は以上である。本実施形態の配線基板１０では凹部１２により、チップ部品１００とソルダーレジスト層１１との間に隙間が形成されることで、両者間を洗浄液が通過しやすくなり、フラックスの残渣が洗浄により除去されやすくなる。さらに、洗浄液だけでなく、乾燥工程の温風も隙間を通り抜けやすくなっているため、より細部まで乾燥させることができる。

また、凹部１２によって隙間を確保することで、チップ部品１００実装後の配線基板１０を薄くすることが可能になる。

［他の実施形態］
（１）本実施形態の凹部１２は角溝状になっているが、凹部開口縁１２Ｂから凹部底面１２Ａにむかって下る傾斜面が備えられる構成になっていてもよい。もしくは、凹部底面１２Ａが弧状に窪む形状になっていてもよい。

（２）図１（Ｂ），図３（Ｂ）のように凹部１２に開放部１２Ｂを設けない構成になっていてもよい。この構成であれば、凹部１２とチップ接続用開口部１３との境目に形成される電極当接部１６によって、チップ部品１００が支持されるため、リフロー工程を経て半田が溶融し、チップ部品１００が沈み込んだ後でも、確実に隙間を維持することができる。

（３）凹部１２は矩形状でなくてもよく、楕円形状などになっていてもよい。また、チップ接続用開口部１３の形状も、円形状などどのような形状になっていてもよい。

（４）３つの電極が、本体部の両端とその中央部分に配置されているようなチップ部品１００Ａに本実施形態の技術が適用されてもよい。これであれば、電極の間に２つの凹部１２Ｄが形成される。また、電極は３つ以上備えられているものであってもよい。

（５）凹部１２はチップ部品１００と重なる領域の内側に収まる大きさになっていてもよい。これであれば、凹部１２の領域を狭くすることができ、導体パターンのファイン化が可能になる。

（６）本実施形態の配線基板１０は多層配線基板であったが、片面配線基板であってもよいし、両面基板であってもよい。片面配線基板であれば、チップ部品１００と重なる領域を貫通し、凹部１２として開口部を設けてもよい。

（７）本開示では半田付けはリフロー方式によって行われたが、フロー方式によって行われてもよい。その場合は、チップ部品１００と凹部１２の中央とをボンドで仮止めして行う。これであっても、チップ部品１００と凹部底面１２Ａとの間に隙間が確保されるため、洗浄工程で洗浄液や温風が通過しやすくなる。

（８）本開示の洗浄工程はスプレー方式で行われたが、洗浄液に浸して噴流や超音波を当てて洗浄する方法であってもよい。

＜付記＞
以下、上記実施形態から抽出される特徴群について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。

［特徴１］
複数のパッドを有する導電層と、
前記導電層を覆い、前記複数のパッドに対応する複数の開口部を有するソルダーレジスト層と、
前記複数の開口部に含まれ、前記ソルダーレジスト層の上面に重ねられるチップ部品の１対の電極を前記パッドに半田接続するための複数のチップ接続用開口部とを備える配線基板であって、
前記パッドのうち、前記チップ接続用開口部内の半田付着面の一部から前記ソルダーレジスト層の外側まで突出し、前記チップ部品の前記電極と当接し得る電極当接部を備える。

これによれば、ソルダーレジスト層の外面から突出する電極当接部によってチップ部品が支持され、チップ部品とソルダーレジスト層との隙間が確保され、両者間のフラックスの残渣が洗浄により除去されやすくなる。

［特徴２］
特徴１に記載の配線基板であって、前記電極当接部は前記チップ接続用開口部の略中央に配置される。

これによれば、チップ接続用開口部が半田で満たされやすくなり、チップ部品とパッドとの電気的接続が安定する。

［特徴３］
特徴１に記載の配線基板であって、前記電極当接部は前記チップ接続用開口部に充填される半田によって全体を覆われる。

これによれば、チップ部品とパッドとの電気的接続が安定する。

［特徴４］
特徴１～３に記載の配線基板であって、前記電極が前記電極当接部に当接して、前記チップ部品と前記ソルダーレジスト層の表面との間に隙間を有する状態に実装されるチップ部品を備える。

これによれば、隙間をフラックスの洗浄液が通過しやすくなるため、フラックスの残渣が除去される。

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

１０ 配線基板
１１ ソルダーレジスト層
１２ 凹部
１３ チップ接続用開口部
１４ パッド
１６ 電極当接部
１７ 領域
２０ 導電層
４１Ａ 半田
１００ チップ部品
１０２ 電極

Claims (6)

1. 複数のパッドを有する導電層と、
   前記導電層を覆い、前記複数のパッドに対応する複数の開口部を有するソルダーレジスト層と、
   前記複数の開口部に含まれ、前記ソルダーレジスト層の上面に重ねられるチップ部品の１対の電極を前記パッドに半田接続するために複数のチップ接続用開口部と、を備える配線基板であって、
   前記ソルダーレジスト層の上面のうち前記チップ部品と重なる領域を陥没させて形成される凹部を備える。
2. 請求項１に記載の配線基板であって、
   前記凹部は、前記領域の外側まで連続している。
3. 請求項２に記載の配線基板であって、
   前記凹部は、前記複数対のチップ接続用開口部の間を通過する溝状になっている。
4. 請求項１に記載の配線基板であって、
   前記凹部は、対をなす前記チップ接続用開口部の間に、それら前記チップ接続用開口部から離して形成され、
   前記ソルダーレジスト層のうち対をなす前記チップ接続用開口部と前記凹部との間は、前記チップ部品の前記１対の電極と当接し得る電極当接部になっている。
5. 請求項１に記載の配線基板であって、
   前記ソルダーレジスト層の上面から前記凹部の底面にむかって下る傾斜部が形成される。
6. 請求項４または５に記載の配線基板であって、前記電極が前記電極当接部に当接して、前記チップ部品と前記ソルダーレジスト層の表面との間に隙間を有する状態に実装されるチップ部品を備える。

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