JP4610703B2 - 回路基板のコーティング方法、およびその方法によって製造された回路基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、半導体素子などの電子部品が実装された回路基板における所望の領域を光硬化性樹脂でコーティングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回路基板は、表面に配線パターンが形成された基板に半導体素子や抵抗器などの電子部品を半田付けすることによって形成されている。回路基板には、たとえば、充電池パックの内部で充電池に接続される電子回路や、ＩＣなどの半導体素子を複数実装したハイブリッドＩＣとして形成された電子回路などを構成しているものがある。このような電子回路を構成する回路基板には、実装した電子部品を保護したり、あるいは電子部品や配線パターンを防水するなどの必要性から、図８に示すように、回路基板の表面を被覆剤Ｇでコーティングしたものがある。このようなコーティングに用いられる被覆剤Ｇには、光を照射すれば硬化する光硬化性樹脂がある。
【０００３】
図９に光硬化性樹脂を回路基板の表面にコーティングする手順の一例を示す。また、図９の手順を図面示したものを図１０に示し、図１０（２）〜（６）は、それぞれ、図９における工程Ａ〜Ｅを示している。なお、工程Ａおよび工程Ｂは、回路基板を形成するための工程である。また、コーティングされる基板Ｂとしては、たとえばガラスエポキシからなる平板状の基板Ｂが用いられ、その表面には、図１０（１）に示すように、厚みが３０〜４０μｍ程度の銅などからなる配線パターンＰが形成されている。
【０００４】
上記工程Ａは、図１０（２）に示すように、配線パターンＰを保護するためのレジスト層１を基板Ｂの表面に形成する工程である。このレジスト層１は、通常グリーンレジストと呼ばれている緑色の層である。上記工程Ｂは、図１０（３）に示すように、レジスト層１が形成された基板Ｂの表面に電子部品ｅ…を半田付けする工程である。電子部品ｅ…は、電極が配線パターンＰの各所に形成したパッド部に半田付けされる。
【０００５】
上記工程Ｃは、図１０（４）に示すように、電子部品ｅ…が実装された基板Ｂの表面に、枠型部材２を密着させる工程である。この工程Ｃは、枠型部材２を基板Ｂ上に載置し、これらを治具などで挟み込むなどして行なわれる。この枠型部材２は、所定の厚みを有する金属板などから形成されており、光硬化性樹脂でコーティングすべき所定の領域に対応するように形成された開口部２１…を有している。
【０００６】
上記工程Ｄは、図１０（５）に示すように、上記開口部２１…に光硬化性樹脂Ｇを注入する工程である。光硬化性樹脂Ｇは、たとえば、ニードルを有する注入装置を用いて、このニードルの先端部分から押し出されるようにして注入される。光硬化性樹脂Ｇとしては、この従来例では、紫外光で感光された部分が硬化する半透明のＵＶ硬化性樹脂が用いられている。この工程Ｄで得られた、光硬化性樹脂Ｇが注入された基板Ｂは、コンベアなどにより次工程Ｅに搬送される。
【０００７】
上記工程Ｅは、図１０（６）に示すように、上記枠型部材２の上から紫外光を照射して光硬化性樹脂Ｇを硬化させる工程である。この工程Ｅでは、紫外光を照射しうる光源３が上記コンベアの上方に載置されており、枠型部材２を密着させた基板Ｂは、搬送されつつ、紫外光が照射される。これにより、ＵＶ硬化性樹脂が硬化し、実装した電子部品ｅ…を保護したり、あるいは電子部品ｅ…や配線パターンＰを防水することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記工程Ｅにおいて、特に、開口部２１…の周縁近傍の領域Ｇ１（図１１参照）では、光を枠型部材２の上から照射した際に、枠型部材２の厚みに起因して陰となるため、光硬化性樹脂Ｇが硬化しにくい。そのため、この従来例の回路基板のコーティング方法では、光硬化性樹脂Ｇを硬化させるために、たとえば、光を長時間照射するなどの必要があり、製造効率が悪化してしまうという不具合を生じていた。
【０００９】
また、一般的に、基板Ｂの表面に形成されている配線パターンＰの厚みが３０〜４０μｍであるため、図１２に示すように、上記開口部２１…の周縁が配線パターンＰの上方に配置されるように枠型部材２を密着させた場合では、枠型部材２と基板Ｂの表面との間に隙間ｄが生じることがある。これにより、上記工程Ｄにおいて開口部２１…に光硬化性樹脂Ｇを注入した際に、光硬化性樹脂Ｇが上記隙間ｄから流出するという不具合を生じていた。
【００１０】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光硬化性樹脂を効率的に硬化させることができる回路基板のコーティング方法を提供することをその課題とする。
【００１１】
【発明の開示】
上記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。
【００１２】
すなわち、本願発明の第１の側面により提供される回路基板のコーティング方法は、配線パターンを保護するためのレジスト層を基板の表面に形成するレジスト工程と、上記レジスト層上に紫外光を反射する白色インク層を形成する印刷工程と、レジスト層が形成された基板の表面に電子部品を半田付けする実装工程と、電子部品が実装された基板の表面に、光硬化性樹脂でコーティングすべき所定の領域に対応するように形成された開口部を有する枠型部材を密着させる工程と、上記開口部に紫外光により硬化する光硬化性樹脂を注入する工程と、上記枠型部材の上から紫外光を照射して上記光硬化性樹脂を硬化させる工程と、上記枠型部材を除去する工程とを含む、回路基板のコーティング方法であって、上記白色インク層は、上記所定の領域の輪郭線に沿ってこの所定の領域外に形成される第１部分と、この第１部分と連続して、上記所定の領域内に形成される第２部分とを有し、上記第２部分は、基板表面のうち電子部品が実装される領域を囲むように形成されることを特徴としている。
【００１４】
本願発明の第１の側面においては、上記レジスト層上に白色インク層が形成されるので、照射された紫外光は、注入した光硬化性樹脂を直接感光しつつこれを透過するが、光硬化性樹脂の下層が従来のレジスト層（緑色）とは異なり白色インク層となっているので、光硬化性樹脂を透過した紫外光は、白色インク層で反射する。この反射した紫外光は、光硬化性樹脂を底部から感光させることができるので、照射された紫外光は、全体として、光硬化性樹脂を効率的に硬化させることができる。
【００１５】
また、白色インク層は、基板の表面のうち枠型部材の開口部の周縁が対応する領域を中心として形成されていることとなるので、紫外光を照射した際に、枠型部材の厚みにより陰となりやすい開口部の周縁近傍でも光硬化性樹脂を効率的に硬化させることができる。
【００１７】
さらに、基板の表面のうち枠型部材の厚みにより陰となりやすい開口部の周縁近傍にのみ白色インク層が形成され、電子部品が実装される領域には、白色インク層が形成されていないので、電子部品を半田付けするパッド部を露出させるために、たとえば白色インク層の形成パターンを複雑なものとするなどの必要がなく、白色インク層の形成を容易とすることができる。
【００１８】
好ましい実施の形態においてはまた、上記印刷工程は、スクリーン印刷法によって行なわれる。すなわち、上記印刷工程は、レジスト層が形成された基板上に、スクリーンを密着させ、このスクリーンから所望のパターン通りに白色インクを通り抜けさせることによって白色インク層が形成される。これにより、白色インク層が形成された基板の表面に凹凸があっても、白色インク層は、その表面が平坦となるように形成されうる。したがって、上記枠型部材と基板との密着性が向上し、光硬化性樹脂を注入した際に、光硬化性樹脂が上記開口部の周縁から枠型部材と基板との間に流出するのを防止することができる。
【００１９】
本願発明の第２の側面により提供される回路基板は、本願発明の第１の側面により提供される回路基板のコーティング方法によって、電子部品が表面に実装された基板における所定の領域が光硬化性樹脂でコーティングされていることを特徴とする。
【００２０】
本願発明の第２の側面においては、本願発明の第１の側面に係る回路基板のコーティング方法における作用効果と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本願発明に係る回路基板のコーティング方法の手順の一例を示す図、図２は、図１の手順を図面示したものであり、図２（１）は、図１における表面に配線パターンが形成された基板、図２（２）は、図１における工程Ａ、図２（３）は、図１における工程Ｘ、図２（４）は、図１における工程Ｂ、図２（５）は、図１における工程Ｃ、図２（６）は、図１における工程Ｄ、図２（７）は、図１における工程Ｅの概略斜視図である。また、図３は、本願発明に係る回路基板のコーティング方法によって製造された回路基板を示す概略斜視図、図４は、図２（４）の概略平面図、図５は、スクリーン印刷の一例を示す概略断面図、図６は、図２（６）のVI-VI線に沿う断面図、図７は、図２（６）のVII-VII線に沿う断面図である。なお、これらの図において、従来例を示す図８ないし図１２に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００２４】
図１に表れているように、回路基板のコーティング方法は、工程Ａないし工程Ｅを含み、工程Ａと工程Ｂとの間には、工程Ｘを含んでいる。なお、工程Ａおよび工程Ｂは、回路基板を形成するための工程である。また、コーティングされる基板Ｂとしては、たとえばガラスエポキシからなる平板状の基板Ｂが用いられ、その表面には、図２（１）に示すように、厚みが３０〜４０μｍ程度の銅などからなる配線パターンＰが形成されている。この配線パターンＰの形成には、公知のフォトリソグラフィー法が用いられる。すなわち、表面に銅箔を施した基板Ｂに対して第１ホトレジスト材料を塗布し、所望のパターンが形成された露光用マスクを用いて露光・現像を行う。その後、エッチングによって銅箔の不要部分を除去することにより、電子部品ｅ…が半田付けされるパッド部を含む配線パターンＰが形成される。なお、第１ホトレジストは、配線パターンＰを形成した後除去される。
【００２５】
上記工程Ａは、図２（２）に示すように、配線パターンＰを保護するためのレジスト層１を基板Ｂの表面に形成する工程である。このレジスト層１は、通常グリーンレジストと呼ばれている緑色のホトレジスト（第２ホトレジスト）から形成される。また、このレジスト層１は、配線パターンＰを被覆する領域と、被覆しない領域とからなる所定のパターンを呈している。配線パターンＰが被覆されない領域は、電子部品ｅ…を実装するためのパッド部およびダイボンディング部となる領域である。このレジスト層１の形成には、公知のフォトリソグラフィー法が用いられる。すなわち、表面に配線パターンＰが形成された基板Ｂに対して第２ホトレジスト材料を塗布し、上記所定のパターンに対応して形成された露光用マスクを用いて露光を行う。その後、現像を行うことによって、第２ホトレジストの不要部分を除去することにより、所定のパターンを呈するレジスト層１が形成される。
【００２６】
上記工程Ｘは、図２（３）に示すように、上記レジスト層１上に白色インク層４を形成する工程である。この白色インク層４は、図４に示すように、基板Ｂのうち光硬化性樹脂でコーティングされるべき所定の領域５の輪郭線に沿ってこの所定の領域外に形成される第１部分４１と、この第１部分４１と連続して、上記所定の領域内に形成される第２部分４２とを有する。この第２部分４２は、本実施形態では、基板Ｂの表面のうち電子部品ｅ…が実装される領域を囲むように形成される。すなわち、白色インク層４は、上記所定の領域５を、その輪郭線を中心とした所定幅の太線で囲んだような形状を呈している。したがって、図６に示すように、この白色インク層４の上には、後述する工程Ｃにおいて枠型部材２を基板Ｂの表面に密着させた際に、枠型部材２の開口部２１…の周縁が配置される。
【００２７】
本実施形態では、基板Ｂの表面のうち電子部品ｅ…が実装される領域には、白色インク層４が形成されていないので、電子部品ｅ…を半田付けするためのパッド部を確実に露出させることができる。換言すれば、パッド部を露出させるために白色インクで細密なパターンを印刷する必要がなく、白色インク層４を容易に形成することができる。また、たとえば白色インク層４を後述するスクリーン印刷法によって基板Ｂの表面全体に形成すると仮定した場合では、パッド部を露出させるために、パッド部に対応する部分でインクを通り抜けさせないようなスクリーンを用いるが、パッド部の大きさが微小であるためにスクリーンと基板Ｂとの位置合わせが非常に困難である。しかしながら、本実施形態のように、基板Ｂの表面のうち電子部品ｅ…が実装される領域に白色インク層４を形成しない場合では、上述のようなスクリーンの位置合わせをする必要がなく、白色インク層４の形成を容易にすることができる。
【００２８】
白色インク層４の形成には、本実施形態では、公知のスクリーン印刷法が用いられる。すなわち、図５に示すように、まず、表面にレジスト層１が形成された基板Ｂ上にスクリーン６を密着させる。このスクリーン６は、上記第１部分４１および第２部分４２に対応する部分６１でインクを通り抜けさせることができるように形成されている。次いで、スクリーン６上に白色インク６３を注入し、スキージなど６２により注入した白色インクを引き伸ばす。その後スクリーン６を除去して、白色インク層４が形成される。
【００２９】
スクリーン印刷法では、白色インクの注入量の調整によってインクの厚盛りが可能であり、また、上述したように、基板Ｂの表面に密着させたスクリーン６からインクを通り抜けさせて白色インク層４を形成するので、白色インク層４が形成される基板Ｂの表面に凹凸があっても、白色インク層４は、その表面が平坦となるように形成されうる。すなわち、白色インク層４は、基板Ｂの表面のうち配線パターンＰが形成された領域に形成されるような場合でも、配線パターンＰの厚み（３０〜４０μｍ）に影響されることなく、その表面を平坦にすることができる。
【００３０】
上記工程Ｂは、図２（４）に示すように、レジスト層１が形成された基板Ｂの表面に電子部品ｅ…を半田付けする工程である。電子部品ｅ…の半田付けには、公知のリフローソルダリング法が用いられる。すなわち、配線パターンＰの各所に形成されたパッド部に半田ペーストを予め塗布しておき、その上に電極が配置されるように電子部品ｅ…を載置する。次いで、この基板Ｂをリフロー炉に移送し、半田ペースト中の溶剤を加熱によって蒸散させるとともに半田成分を溶融、冷却することにより、電子部品ｅ…が基板Ｂに半田付けされる。
【００３１】
上記工程Ｃは、図２（５）に示すように、電子部品ｅ…が実装された基板Ｂの表面に枠型部材２を密着させる工程である。この枠型部材２は、所定の厚みを有する金属板などから形成されており、光硬化性樹脂でコーティングすべき所定の領域５（図４参照）に対応するように形成された開口部２１…を有している。枠型部材２は、基板Ｂ上に載置された後、基板Ｂとともに治具で挟み込まれるなどすることによって、基板Ｂの表面に密着させられる。
【００３２】
このとき、開口部２１…の周縁が接触する基板Ｂに表面には、上述したように、表面が平坦な白色インク層４が形成されているので、開口部２１…の周縁が配線パターンＰの上方に配置されるような場合であっても、図７に示すように、枠型部材２と基板Ｂとの密着性が高い。したがって、図１２に示す従来例のように、枠型部材２と基板Ｂとの間に隙間ｄが生じることがないので、後述する工程Ｄにおいて、光硬化性樹脂Ｇが開口部２１…の周縁から枠型部材２と基板Ｂとの間に流出するのを防止することができる。
【００３３】
上記工程Ｄは、図２（６）に示すように、上記枠型部材２の開口部２１…に光硬化性樹脂Ｇを注入する工程である。光硬化性樹脂Ｇとしては、本実施形態では、紫外光で感光された部分が硬化する半透明のＵＶ硬化性樹脂が用いられている。光硬化性樹脂Ｇは、たとえば、ニードルを有する注入装置を用いて、このニードルの先端部分から押し出されるようにして開口部２１…に注入される。この工程Ｄで得られた、光硬化性樹脂Ｇが注入された基板Ｂは、コンベアなどにより次工程Ｅに搬送される。
【００３４】
上記工程Ｅは、図２（７）に示すように、上記枠型部材２の上から紫外光を照射して光硬化性樹脂Ｇを硬化させる工程である。この工程Ｅでは、紫外光を照射しうる光源３が上記コンベアの上方に載置されており、枠型部材２を密着させた基板Ｂは、搬送されつつ、紫外光が照射される。照射された紫外光は、注入した光硬化性樹脂Ｇを直接感光しつつこれを透過するが、光硬化性樹脂Ｇの下層が白色インク層となっている部分では、光硬化性樹脂を透過した紫外光は、レジスト層（緑色）１のようにこれに吸収されることなく、白色インク層４で反射することができる。この反射した紫外光は、光硬化性樹脂Ｇを底部から感光させることができる。図６に示すように、光硬化性樹脂Ｇのうち開口部２１…の周縁近傍の部分Ｇ１には、枠型部材２の厚みにより陰となり直接紫外光が照射されにくいが、本実施形態では、この部分Ｇ１が対応する基板Ｂ表面の領域に白色インク層４が形成されているので、白色インク層４で反射した紫外光により光硬化性樹脂Ｇを硬化させることができる。したがって、照射された光は、全体として、光硬化性樹脂Ｇを効率的に硬化させることができる。
【００３５】
この後、工程Ｆにおいて、上記枠型部材２が除去されて、図３に示すような光硬化性樹脂Ｇでコーティングされた回路基板が得られる。このような回路基板では、光硬化性樹脂Ｇによって、実装した電子部品ｅ…を保護したり、あるいは電子部品ｅ…や配線パターンＰを防水することができる。
【００３６】
以上、説明してきたように、本願発明に係る回路基板のコーティング方法によれば、光硬化性樹脂を効率的に硬化させることができる。
【００３７】
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。
たとえば、上記白色インク層の形成方法としては、インクジェットプリンタなどを用いて、基板上に白色インクで直接印刷してもよい。また、基板の表面全体に白色インク層を形成してもよい。さらに、枠型部材は、上記態様に限定されるものではなく、光硬化性樹脂を注入しうるものであれば、いかなる材質のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る回路基板のコーティング方法の手順の一例を示す図である。
【図２】図１の手順を図面示したものであり、（１）は、図１における表面に配線パターンが形成された基板、（２）は、図１における工程Ａ、（３）は、図１における工程Ｘ、（４）は、図１における工程Ｂ、（５）は、図１における工程Ｃ、（６）は、図１における工程Ｄ、（７）は、図１における工程Ｅの概略斜視図である。
【図３】本願発明に係る回路基板のコーティング方法によって製造された回路基板を示す概略斜視図である。
【図４】図２（４）の概略平面図である。
【図５】スクリーン印刷の一例を示す概略断面図である。
【図６】図２（６）のVI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図２（６）のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】従来の回路基板のコーティング方法によって製造された回路基板を示す概略斜視図である。
【図９】従来の回路基板のコーティング方法の手順の一例を示す図である。
【図１０】図９の手順を図面示したものであり、（１）は、図９における表面に配線パターンが形成された基板、（２）は、図９における工程Ａ、（３）は、図９における工程Ｂ、（４）は、図９における工程Ｃ、（５）は、図９における工程Ｄ、（６）は、図９における工程Ｅの概略斜視図である。
【図１１】図１０（５）のXI-XI線に沿う断面図である。
【図１２】図９（５）のXII-XII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ レジスト層
２ 枠型部材
４ 白色インク層
２１ 開口部
４１ 第１部分
４２ 第２部分
Ｂ 基板
Ｇ 光硬化性樹脂
Ｐ 配線パターン
ｅ 電子部品

Claims (3)

1. 配線パターンを保護するためのレジスト層を基板の表面に形成するレジスト工程と、
   上記レジスト層上に紫外光を反射する白色インク層を形成する印刷工程と、
   レジスト層が形成された基板の表面に電子部品を半田付けする実装工程と、
   電子部品が実装された基板の表面に、光硬化性樹脂でコーティングすべき所定の領域に対応するように形成された開口部を有する枠型部材を密着させる工程と、
   上記開口部に紫外光により硬化する光硬化性樹脂を注入する工程と、
   上記枠型部材の上から紫外光を照射して上記光硬化性樹脂を硬化させる工程と、
   上記枠型部材を除去する工程とを含む、回路基板のコーティング方法であって、
   上記白色インク層は、上記所定の領域の輪郭線に沿ってこの所定の領域外に形成される第１部分と、この第１部分と連続して、上記所定の領域内に形成される第２部分とを有し、上記第２部分は、基板表面のうち電子部品が実装される領域を囲むように形成されることを特徴とする、回路基板のコーティング方法。
2. 上記印刷工程は、スクリーン印刷法によって行なわれる、請求項１に記載の回路基板のコーティング方法。
3. 請求項１または２に記載の回路基板のコーティング方法によって、電子部品が表面に実装された基板における所定の領域が光硬化性樹脂でコーティングされていることを特徴とする、回路基板。

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