JP4155414B2

JP4155414B2 - 電子部品製造用基板およびこれを用いた電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4155414B2
Application number: JP28371896A
Authority: JP
Inventors: 雅春田中; 茂生松山; 一夫矢守
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JPH10135610A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子部品製造用基板およびこれを用いた電子部品の製造方法に関し、より詳しくは、薄状基板上に各種の電子素子が搭載された形態の電子部品の製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ等の半導体チップやチップ型抵抗器を用いて所定の機能を達成する、たとえばハイブリッドＩＣ等の電子部品は、ガラスエポキシ等の有機材料の板材を基材とする基板上に上記の各種の電子素子が搭載された形態を有している。
【０００３】
このような電子部品は、たとえば図５に示すような集合基板１０を用いて製造される。この集合基板１０は、周縁に所定幅の耳部２０を残しつつ、その内部領域をミシン目３０によって各単位基板領域４０ごとに区画したような形態をもっている。そして、この集合基板１０は、基本的に、ガラスエポキシ板からなる基材の表面に所定の回路パターンを銅箔等によって形成し、パッドや端子部以外の部分をソルダーレジスト等の絶縁層で覆ったものである。上記の回路パターンは、基材の表面側のみに形成される場合もあるが、高密度実装がより求められる昨今においては、基材の裏面側にもこの回路パターンを形成し、表面側の回路パターンと裏面側の回路パターンとをスルーホールによって接続した形態をもつものが多い。
【０００４】
上記のような集合基板１０を用いる主たる理由は、この種の電子部品の製造効率を上げることである。集合基板１０の各単位基板領域４０に対し、所定の電子素子がいわゆるハンダリフローの手法によって一括して搭載される。より具体的には、上記集合基板１０の各単位基板領域４０の回路パターンにおける所定のパッド位置にクリームハンダが印刷塗布された後、所定の電子素子が搭載され、そして、この集合基板が加熱炉に導入される。これにより、クリームハンダ中のハンダ成分が溶融して、電子素子のリードや端子部と基板上のパッドとの間がハンダ接合される。こうして各単位基板領域に所定の電子素子が搭載されると、所望によって基板上の所定領４０に保護コーティングがなされた後、最終的に集合基板１０がミシン目３０にそって各単位電子部品ごとに分割される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記集合基板１０は、搬送機構によってクリームハンダ印刷塗布装置、電子素子マウンタ、および加熱炉を通過させられる。通常、この搬送機構は、幅方向両側の耳部２０を左右一対の挟持型搬送ベルトで挟持したり、支持レールやチエンコンベア上に掛け渡し状に載せた状態で上記集合基板１０を搬送するように構成されている。このような搬送形態を不都合なく実行するためには、集合基板１０それ自体にある程度の厚みや曲げ剛性が求められ、従来、ガラスエポキシを基材とする基板を使用する場合、概ね、０．４ｍｍの厚みの基板に対応してこれを不都合なく搬送することができるように上記のハンダ塗布装置、電子素子マウンタ、および加熱炉の各基板搬送機構が構成されるのが普通であった。
【０００６】
一方、各種の電子機器の小型化がますます進み、それに応じてこれらの電子機器に組み込まれる電子部品もまた、小型化、薄型化が求められている。たとえば上記のようなハイブリッドＩＣの薄型化を達成するためには、基板を薄状基板とすることが考えられる。しかしながら、単に基板を薄状とするだけでは、製造段階での集合基板の厚みが既存の製造装置における搬送機構に対応しなくなって搬送不良が生じたり、また、集合基板の曲げ剛性が低下して、とくに電子素子実装後に加熱炉に導入する工程において、図６に示すように、熱によって搬送中の集合基板が不当に曲がり、落下してしまうといった不具合が生じうる。このような問題は、上記の各工程装置の搬送機構を薄状基板に対応できるものに変更したり、搬送する基板の厚みに応じた調整を可能とすることにより解決できるが、これには非常なコストを要することが明らかである。
【０００７】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、既存の製造設備に大きな変更を加えることなく、従来のものに比較して薄状とした基板上に各種の電子素子を搭載した形態の電子部品の製造を可能とすることをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供される電子部品製造用基板は、板状基材の片面または両面に、所定の配線パターンおよびその所望領域を覆うレジスト層を形成し、かつ、周囲に所定幅の耳部を残して内部領域を各単位基板領域に区画してなる電子部品製造用基板であって、上記耳部は、上記電子部品製造用基板の周部に枠状に形成されており、かつ、この耳部には、上記配線パターンを形成するための導体層、これを覆うレジスト層、および、このレジスト層を覆い、かつ、上記各単位基板領域に対する印刷に用いる塗料によって上記印刷とともに形成される白色系の印刷塗膜が略全域に形成されていることに特徴づけられる。
【００１０】
この種の電子部品製造用基板における耳部は、製造工程における基板の取扱いの便宜のために設けられるものであり、最終的には破棄される。本願発明においては、このような耳部に、導体層、レジスト層および印刷塗膜を積層形成して、この耳部の厚みを上げている。上記耳部の導体層は、製造用基板を作成する段階において、基材の全面に銅箔を形成し、配線パターンの形成に際してエッチングによって除去せずに残しておくことによって簡便に形成することができる。レジスト層は、配線パターンの絶縁保護のために行うソルダーレジスト層の形成を耳部まで及ぼすことにより簡便に形成することができる。上記耳部の印刷塗膜は、各単位基板領域に位置決めマークやメーカ名、あるいは製品型番などをスクリーン印刷するに際し、上記耳部に全面印刷が施されるようにスクリーンマスクを形成しておくことにより、簡便に形成することができる。すなわち、上記耳部の導体層、レジスト層および印刷塗膜は、この種の電子部品製造用基板の作成において通常行われる工程によって形成することができるのであって、これら導体層、レジスト層および印刷塗膜の形成のために別工程が付加されるのではない。なお、所望によって、複数回の印刷を施すことにより、上記印刷塗膜の厚みを上げ、耳部の全体厚みをさらに上げることができる。
【００１１】
電子部品製造用基板を上記のように構成することにより、基材の厚みを従来よりも薄状としても、耳部の厚みを従来の製造用基板と同程度の厚みに維持することができる。したがって、この種の電子部品を製造するための既存の設備を何ら変更することなく、従来より薄状の基板を有する電子部品の製造を問題なく行うことができる。より具体的には、製造用基板の搬送に直接的に関与する耳部の厚みを従来の製造用基板の厚みと同程度とすることができることから、各工程への基板搬送を問題なく行うことができ、また、製造用基板の曲げ剛性を所定のように維持できることから、とくに基板の加熱工程において製造用基板が不当に曲げ変形して搬送機構から脱落するといった問題も都合よく回避することができる。なお、印刷塗膜として、たとえばエポキシ樹脂を含む熱硬化性の塗料が用いられている場合には、熱による基板変形阻止効果がより良く達成される。
【００１３】
また、上記耳部は、上記電子部品製造用基板の周部に枠状に形成されており、上記導体層、レジスト層および印刷塗膜は、上記耳部の略全域に形成されているので、基板搬送方向に延びる耳部がこの基板を不都合なく搬送することに寄与し、基板幅方向に延びる耳部が基板の幅方向の曲げ剛性の維持に寄与する。
【００１５】
さらに、上記耳部の略全域に形成される印刷塗膜は、白色系の印刷塗膜であるので、この製造用基板を加熱炉に導入するに際して、耳部の熱吸収を最小限とし、基材の軟化による基板の曲げ変形をより良く抑制することができる。
【００１６】
本願発明の第２の側面によれば、電子部品の製造方法が提供され、この製造方法は、上記本願発明の第１の側面による製造用基板を用い、その耳部を保持してこの製造用基板を搬送しつつ、各単位基板領域の所定部位にクリームハンダを印刷塗布する工程、所定の電子素子をその端子またはリードが上記クリームハンダに接触するようにして各単位基板領域上に搭載する工程、上記製造用基板を加熱および冷却して上記各電子素子を各単位基板領域にハンダ固定する工程、を行うことに特徴づけられる。
【００１７】
この本願発明の第２の側面に係る電子部品の製造方法の利点は、上記した本願発明の第１の側面についての説明から、明らかであろう。
【００１８】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明に係る電子部品製造用基板１０の一例の平面図、図３は図１のIII −III 線に沿う拡大断面図である。なお、これらの図において、図５に示した従来の製造用基板と同等の部分には、同一の符号を付してある。
【００２０】
図１に示されるように、この製造用基板１０は、平面視矩形状をしており、その周囲に所定幅の枠状耳部２０が設定されている。この枠状耳部２０の内側の領域には、複数の単位基板領域４０が、ミシン目３０によって区画されている。ミシン目３０は、スリット３１と橋絡部３２とからなり、この橋絡部３２を切断することにより、各単位基板領域４０間および単位基板領域４０と耳部２０との間が分離可能である。このミシン目３０は、後述するように、この電子部品製造用基板１０の制作過程の最終工程において、プレス打ち抜きによって形成される。
【００２１】
図に示す実施形態において、基板１０の両面における各単位基板領域４０には、所定の配線パターン５１が形成されており、この配線パターン５１における端子部またはパッド部等の所定部位を残して、基板の両面全体がソルダーレジスト６０で覆われている。また、基板の表面側において、各単位基板領域４０には、搭載するべき電子素子の位置決めマーク７１や製品型番７２などが印刷されている。
【００２２】
図３に示すように、上記基板１０の表面および裏面の両面において、上記の耳部２０のほぼ全域には、導体層５０、ソルダーレジスト層６０が積層形成されており、表面側においては、上記ソルダーレジスト層６０に重ねて、印刷塗膜７０が形成されている。
【００２３】
上記の電子部品製造用基板１０は、たとえば、次のようにして作製される。
【００２４】
まず、ガラスエポキシ製の基材１５の両面における上記各単位基板領域となるべき各領域に、所定の配線パターン５１を形成する。これには、まず、上記基材１５の両面の全面に銅箔などからなる導体膜５０を形成し、これにエッチングを施すことによって不要部分を除去する。本願発明の場合、上記耳部２０となるべき領域の導体膜５０を不要部分として除去するのではなく、そのまま残しておくことにより、上記耳部２０の導体層５０を形成する。
【００２５】
次に、上記配線パターン５１および導体層５０を形成した基板１０に、ソルダーレジスト層６０を形成する。この場合、各単位基板領域４０において、配線パターンの一部をパッド５２として露出させるために、スクリーン印刷の手法によってこのソルダーレジスト層６０を形成する。もちろん、上記耳部２０のほぼ全域に、上記導体層５０を覆うソルダーレジスト層６０を形成する。
【００２６】
そうして、基板１０の表面側において、各単位基板領域４０の所定部位に上記した位置決めマーク７１や製品型番７２などを印刷するに際し、上記耳部２０のほぼ全域に、印刷塗膜７０を形成する。この場合、スクリーン印刷に使用するマスクに上記耳部２０の形状と対応した枠状の印刷塗膜を形成するべく窓孔をあわせ設けておくことにより、一度の印刷工程により、上記位置決めマーク７１や製品型番７２の印刷と同時に、上記の枠状印刷塗膜７０を形成することができる。なお、このような印刷には、好ましくは、白色系であり、かつ、エポキシ系の熱硬化性樹脂を含有する塗料を用いることが望ましい。
【００２７】
最後に、上記したように、枠状の耳部２０と各単位基板領域４０間、あるいは各単位基板領域４０間を区画する上記したミシン目３０をプレス打ち抜きによって形成する。
【００２８】
上記構成の電子部品製造用基板１０において、ガラスエポキシ製の基材１５は、たとえば０．２５ｍｍのものが選択される。そして、配線パターン５１および導体層５０の厚みは、たとえば３０〜４０μｍとされ、ソルダーレジスト層６０の厚みはたとえば２０〜３０μｍとされ、印刷塗膜７０の厚みはたとえば２０〜３０μｍとされる。これにより、基材１５の厚みが０．２５ｍｍであるにもかかわらず、耳部２０の厚みを、０．３７〜０．４２ｍｍの厚みとすることができる。
【００２９】
基板上に各種の電子素子が搭載された形態をもつ電子部品は、上記した製造用基板１０を用い、この製造用基板１０の各単位基板領域４０に対し、所定の電子素子をいわゆるハンダリフローの手法によって搭載し、必要な場合には素子を保護コートで覆う等の処理を施した後、ミシン目３０にそって各単位基板に分割することによって製造される。上記ハンダリフローは、より具体的には、上記製造用基板１０を搬送しつつ、各単位基板領域４０の回路パターンにおける所定のパッド５２位置にクリームハンダが印刷により塗布され、所定の電子素子がその端子やリードが上記のクリームハンダに接触するようにして上記製造用基板１０上に搭載される。そして、この状態の製造用基板１０が加熱炉に導入され、クリームハンダ中のハンダ成分を溶融させて各電子素子と基板との間の電気的接続を図るとともに、冷却により固化したハンダによる電子素子の固定が図られる。なお、電子素子としては、面実装型に形成された半導体装置やチップ型の電子部品が含まれる。
【００３０】
上記の各工程は、製造用基板１０を所定の搬送機構によって搬送しつつ行われる。製造用基板１０に上記のような耳部２０を設ける所以は、搬送機構による搬送等の基板の取扱いの便宜のためであり、搬送機構としては、たとえば、製造用基板２０の幅方向両側の耳部を上下の搬送ベルトで挟持しつつこの基板を長手方向に搬送したり、耳部を左右のレールやチエン上に掛け渡すように載せながら、押動部材によって基板を押したり、チエンを走行させたりすることによって、上記基板を長手方向に搬送するように構成される。
【００３１】
この種の電子部品製造のための既存の装置に組み込まれた搬送機構は、たとえば厚み０．４ｍｍ程度の製造用基板に対応してこれを適正に搬送できるように構成されており、基板の厚みが薄くなれば、適正な搬送が不能となっていたが、このような場合においても、上記した本願発明の製造用基板を用いれば、電子部品となる単位基板領域の基材厚みを従前に比較して薄くしたとしても、製造用基板のうち、その搬送に直接関わる耳部の厚みを既存の設備に対応した適正な厚みとすることができる。しかも、この耳部の厚みの確保は、上述したように、配線パターンの形成、ソルダーレジスト層の形成、位置決めマークや製品型番の印刷の各工程を利用して達成できるのであり、本願発明の実施のために別途の工程を付加する必要はない。
【００３２】
このようにして、耳部の厚みを既存の製造設備に対応させることができるほか、製造用基板１０全体の曲げ剛性が低下することを抑制することもでき、たとえば、図４に示すように、左右のレール８０上に幅方向両側の耳部を載せながらこの基板１０を加熱炉に導入するような場合に、基板１０が熱によって不当に曲げ変形して上記レールから落下するといった事態も有効に回避することができる。そして、耳部に形成するべき印刷塗膜の色彩として、白色系の色彩を採用すると、加熱炉の熱が耳部に吸収されにくくなり、上記のような熱による基板変形をより効果的に防止することができる。また、上記印刷塗膜を形成するための塗料として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含むものを採用すると、高温雰囲気下での基板剛性低下をより効果的に回避することができる。
【００３３】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、基材１５の両面に配線パターン５１ないし導体層５０、および、ソルダーレジスト層６０を形成したが、基材１５の片面のみに配線パターン５１ないし導体層５０、および、ソルダーレジスト層６０を形成し、その上層に印刷塗膜７０を形成する場合も、もちろん、本願発明の範囲に含まれる。また、印刷塗膜７０の厚みは、複数回の重ね印刷を行うことにより、より増大させることもできる。
【００３４】
また、図に示す実施形態では、耳部と各単位基板領域との間および各単位基板領域間をミシン目によって区画しているが、製造用基板における領域区画の手法はこれに限らず、たとえば割り溝によって区画してもよい。また、基板にミシン目や割り溝等の切断部を設けなくとも、カッタによって各単位基板領域ごとに切断する場合であって、基板に耳部が設けられている限りにおいて、同じく本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る電子部品製造用基板の一実施形態の平面図である。
【図２】図１に示す電子部品製造用基板の要部拡大平面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】作用説明図である。
【図５】従来例の平面図である。
【図６】従来例の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１０製造用基板
１５基材
２０耳部
３０ミシン目
４０単位基板領域
５０導体層
５１配線パターン
６０ソルダーレジスト
７０印刷塗膜
７１位置決めマーク
７２製品型番

Claims

板状基材の片面または両面に、所定の配線パターンおよびその所望領域を覆うレジスト層を形成し、かつ、周囲に所定幅の耳部を残して内部領域を各単位基板領域に区画してなる電子部品製造用基板であって、
上記耳部は、上記電子部品製造用基板の周部に枠状に形成されており、かつ、この耳部には、上記配線パターンを形成するための導体層、これを覆うレジスト層、および、このレジスト層を覆い、かつ、上記各単位基板領域に対する印刷に用いる塗料によって上記印刷とともに形成される白色系の印刷塗膜が略全域に形成されていることを特徴とする、電子部品用製造基板。
請求項１に記載の製造用基板を用い、その耳部を保持してこの製造用基板を搬送しつつ、各単位基板領域の所定部位にクリームハンダを印刷塗布する工程、所定の電子素子をその端子またはリードが上記クリームハンダに接触するようにして各単位基板領域上に搭載する工程、上記製造用基板を加熱および冷却して上記各電子素子を各単位基板領域にハンダ固定する工程、を行うことを特徴とする、電子部品の製造方法。