JPH11135895A - 回路基板および部品搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板の加熱を均一に行うことができ、安
定した接合強度が得られる回路基板の提供。 【解決手段】 絶縁基材１表面に部品が接合される導体
回路パターン２を形成して成る回路基板において、絶縁
基材１内部に通電または電磁誘導等によって加熱される
発熱体層３を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路基板に関し、特
に回路基板に部品を搭載する際に部品に対する加熱が均
一になされて、確実な接合が行われる回路基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、部品は回路基板表面に設けら
れた導体回路パターンに、はんだ付けまたはワイヤーボ
ンディングなどによって、電極を接合して搭載されてい
る。

【０００３】たとえば、図７の（Ａ) に示すようにし
て、ＩＣチップなどの部品１４の電極１５は導体回路パ
ターン２に、ワイヤーボンディングによって接続されて
いる。このとき回路基板は、裏面側に配設されるヒータ
ー１１によって加熱されており、金線などのワイヤー１
２を導体回路パターン２に、キャピラリー１３に超音波
振動を与えながらこのキャピラリーで圧着して接合して
いる。

【０００４】また、図８の（Ａ) に示すように、抵抗部
品１６などはその電極１５を導体回路パターン２に、は
んだ付け接合されて搭載されている。このとき、この回
路基板上方にあるヒーター１１からの熱風を受けて、こ
の回路基板は加熱されており、電極１５部分に供給され
ているはんだをリフローさせてはんだ付け接合される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの従来例にあっても、回路基板の加熱は外部の熱
源によって行われているので、回路基板表面に温度ムラ
が発生しやすく、加熱が不均一になりやすいものであ
る。つまり、それぞれの図の（Ｂ) に示すように、回路
基板の周辺部にいくほど温度が低くなるのである。特
に、三次元形状の回路基板にあっては、その出っ張り部
で温度が低くなり、ヒーター１１を回路基板に密着させ
ている図７のような場合には、回路基板に反りが発生す
ると、接触しない部分ができて、この部分において温度
が低くなりやすいのである。

【０００６】したがって、最適な温度に加熱がなされな
い部位においては、ワイヤーのボンディング強度が不十
分であったり、はんだのリフローが不完全で接合強度が
得られにくいという問題が発生するのである。

【０００７】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、回路基板の加
熱を均一に行うことができ、安定した接合強度が得られ
る回路基板の提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、絶縁基材１表面に部品６が接合され
る導体回路パターン２を形成して成る回路基板におい
て、絶縁基材１内部に通電または電磁誘導等によって加
熱される発熱体層３を設けて成ることを特徴として構成
している。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、表面もしくは裏面または両面に導体回路パ
ターン２を形成し、発熱体層３を略全面に、略均一に形
成して成ることを特徴として構成している。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、導体回路パターン２における部品６が接合
される部分に、発熱体層３を設けて成ることを特徴とし
て構成している。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、接合する部品６の種類に対応して、発熱量
が異なるように発熱体層３を形成して成ることを特徴と
して構成している。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の発明において、ジュール熱によって
発熱する材料で発熱体層３を形成して成ることを特徴と
して構成している。

【００１３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、ニッケル、クロムを主成分とする抵抗材料
で発熱体層３を形成して成ることを特徴として構成して
いる。

【００１４】請求項７記載の発明は、請求項５記載の発
明において、負特性サーミスタまたはクリテジスタ等の
材料で発熱体層３を形成して成ることを特徴として構成
している。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の発明において、ペルチェモジュール
層を発熱体層３として形成して成ることを特徴として構
成している。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の発明において、電磁誘導作用で発熱
する磁性体材料で発熱体層３を形成して成ることを特徴
として構成している。

【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項１ないし
９のいずれかに記載の発明において、発熱体層３の上下
の絶縁基材１を同一の材質で形成して成ることを特徴と
して構成している。

【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
９のいずれかに記載の発明において、発熱体層３と導体
回路パターン２との間の絶縁基材１をセラミックス材料
で形成して成ることを特徴として構成している。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図６を参照して以下に説明する。

【００２０】図１ないし図４は、この実施の形態に係る
回路基板の一例をそれぞれ示す断面図である。図５また
は図６は、同回路基板に部品６を搭載する際に、同回路
基板を加熱している状態の一例を、それぞれ示す断面図
である。

【００２１】これらの図に示すように、この実施の形態
の回路基板は、絶縁基材１表面に部品６が接合される導
体回路パターン２を形成して成るものである。そして、
この回路基板は、絶縁基材１内部に通電または電磁誘導
等によって加熱される発熱体層３を設けて成るものであ
る。

【００２２】上記の絶縁基材１としては、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、セラミックス材料またはガラスクロ
ス等を基材としたエポキシ、ポリエステル樹脂等の積層
板材料など、様々の材料を用いて形成される。

【００２３】また、上記の導体回路パターン２として
は、一般的なプリント配線板における場合と全く同様な
ものを形成することができる。つまり、銅箔を熱圧成形
によって接着し、光感光性レジストを利用するエッチン
グ法によってパターン状に形成したり、種々の導体金属
を全面にめっき形成してエッチングしたり、またはパタ
ーン状にめっきしたりして形成することができる。ま
た、レーザによるレジスト形成またはレーザによる導体
回路の直接パターン形成等も行うことができる。このよ
うな導体回路パターン２は、絶縁基材１の表面もしくは
裏面または両面に形成される。

【００２４】以上のような回路基板によれば、部品６を
回路基板の導体回路パターン２に接合する際に、発熱体
層３を発熱させて、内部からこの回路基板を加熱するこ
とができる。このため、発熱体層の発熱を適切にコント
ロールすることによって、回路基板表面を、部品６を接
合するに適した所望の温度に正確に加熱することができ
る。このため、回路基板の導体回路パターン２に部品６
を接合する際に、表面温度のバラツキによって、部品６
の接合強度が不安定になることがなく、高品質に歩留ま
りよく部品６を回路基板に搭載することができる。

【００２５】図５は回路基板およびその加熱状態を示
し、（Ａ) に断面図を、（Ｂ) に平面図を示している。
この回路基板では、上記発熱体層３を、ジュール熱によ
って発熱する材料、たとえばニッケルもしくはクロム等
を主成分とする抵抗材料または負特性サーミスタもしく
はクリテジスタ等の材料で形成している。

【００２６】したがって、この回路基板では、この図に
示すように、上方部に配置されたヒーター１１からの加
熱とともに、発熱体層３に通電することによって、この
発熱体層３を加熱し、内部からこの回路基板表面を一定
温度に加熱することができるものになっている。また、
通電量をコントロールすることによって、加熱温度も自
由にコントロールすることができる。したがって、回路
基板の導体回路パターン２に部品６を接合する際に、表
面温度のバラツキによって、はんだ７のリフロー状態が
不十分になって、部品６の接合強度が不安定になること
がなく、高品質に歩留まりよく部品６を回路基板に搭載
することができるものになっている。

【００２７】特に、この回路基板は、図２に示すものと
同じであって、導体回路パターン２における部品６が接
合される部分Ａに限定して、発熱体層３を設けている。
したがって、このような構成によれば、図５の（Ｂ) に
よく示されるように、部品６を搭載したい回路基板の部
分Ａのみを、この部分Ａにのみ存在する発熱体層３によ
って、効率よく加熱することができている。

【００２８】なお、図１に示すように、回路基板の略全
面に渡る発熱体層３を設ける形態も好ましく、回路基板
全面が均一に加熱される。つまり、回路基板全面が略一
定の温度に加熱され、回路基板の任意の部分に、一定の
十分な強度で部品６を接合し、搭載することができるも
のである。

【００２９】また、発熱体層３を、サーミスタ、クリテ
ジスタ材料とすることによって、加熱過多になろうとす
ると、通電量が自動的に減少るので、加熱過多を容易に
自動防止することができる利点がある。

【００３０】また、図３に示すように、接合する部品６
の種類に対応して発熱量が異なるように、発熱体層３を
形成してもよい。つまり、この図のものは、ジュール熱
によって発熱する材料等で発熱体層３を形成しているも
のであって、発熱体層３の厚みを、発熱量を高温加熱の
必要な部分になるほど厚く形成するようにしている。そ
して、これらの異なる厚みの発熱体層３を、直列または
並列に接続して、通電するようにしているのである。

【００３１】また、図４に示すように、ペルチェモジュ
ール層５を発熱体層３とすることもできる。このペルチ
ェモジュール層５は、順電位による加熱することまたは
逆電位による冷却により、実装中の回路基板の温度調節
ができるものであって、加熱または冷却の調整層として
形成されている。

【００３２】このような回路基板であっても、上記のも
のと同様に、通電量を調整して発熱量を容易にコントロ
ールすることができる。また、発熱または冷却が導電回
路パターン２側と反対側の絶縁体層１とでそれぞれ行わ
れるペルチェ効果によって、絶縁基材１に大きな熱的ダ
メージを与えにくくなっており、実装時の加熱による回
路基板の熱膨張に起因する回路部剥離等を抑えることが
できるものになっている。

【００３３】また、図６に示すように、電磁誘導作用で
発熱する磁性体材料で発熱体層３を形成してもよい。こ
の場合、この回路基板コイル内部に配して、コイル４に
高周波電流を流すことによって、発熱体層３を加熱する
ことができる。したがって、電磁誘導によって加熱量を
容易にコントロールすることができるものであって、発
熱体層３に通電することを要しないので、加熱コントロ
ールの作業が容易なものになっている。

【００３４】また、以上のそれぞれの図に示される回路
基板において、発熱体層３の上下の絶縁基材１を同一の
材質で形成すると、絶縁材１の熱膨張率が発熱体層３の
上下で等しくなるので、加熱時において界面にストレス
が発生しにくく、層間剥離等の問題が発生しにくくなっ
ている。

【００３５】また、以上のそれぞれの図に示される回路
基板において、発熱体層３と導体回路パターン２との間
の絶縁基材１を、特に、窒化アルミニウム、酸化アルミ
ニウムまたは酸化珪素などのセラミックス材料で形成し
てもよい。このような構成によれば、導体回路パターン
２と発熱体層３との間の絶縁材１が、熱伝導率の低い材
料で形成されているので、発熱体層３に発生する熱を効
率よく導体回路パターン１側の表面に伝えることがで
き、効率よく加熱することができる利点があるものにな
っている。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、部品を回路基
板の導体回路パターンに接合する際に、発熱体層を発熱
させて、内部からこの回路基板を加熱することができ
る。このため、発熱体層の発熱を適切にコントロールす
ることによって、回路基板表面が部品を接合するに適し
た所望の温度に正確に加熱される。したがって、回路基
板の導体回路パターンに部品を接合する際に、表面温度
のバラツキによって、部品の接合強度が不安定になるこ
とがなく、高品質に歩留まりよく部品を回路基板に搭載
することができる。

【００３７】請求項２記載の発明では、回路基板の略全
面に渡る発熱体層によって、回路基板全面が均一に加熱
される。つまり、回路基板全面が略一定の温度に加熱さ
れ、回路基板の任意の部分に、一定の十分な強度で部品
を接合し、搭載することができる。

【００３８】請求項３記載の発明では、部品を搭載した
い回路基板の部分のみを、この部分にのみ存在する発熱
体層によって、効率よく加熱することができる。

【００３９】請求項４記載の発明では、接合する部品に
適した温度に、回路基板の該当部位を加熱することがで
き、異なる種類の部品を適正な温度条件導体回路パター
ンに接合し、搭載することができる。

【００４０】請求項５記載の発明では、通電量の制御に
よって、発生するジュール熱をコントロールし、適正な
温度に容易に加熱することができる。

【００４１】請求項６記載の発明では、発熱体層を安価
な材料で形成し、安価に発熱体層が形成されている。

【００４２】請求項７記載の発明では、サーミスタ、ク
リテジスタ材料によって、加熱過多になろうとすると、
通電量が自動的に減少るので、加熱過多が容易に自動防
止することができる。

【００４３】請求項８記載の発明では、回路基板の絶縁
材に対する熱的ダメージを抑えた加熱を容易に行うこと
ができる。

【００４４】請求項９記載の発明では、電磁誘導によっ
て加熱量を容易にコントロールすることができる。つま
り、発熱体層に通電することを要しないので、加熱コン
トロールを容易に行うことができる。

【００４５】請求項１０記載の発明では、絶縁材の熱膨
張率が発熱体層の上下で等しくなるので、界面にストレ
スが発生しにくく、層間剥離等の問題が発生しにくくな
っている。

【００４６】請求項１１記載の発明では、導体回路パタ
ーンと発熱体層の間の絶縁材が、熱伝導率の低い材料で
形成されているので、発熱体層に発生する熱を効率よく
導体回路パターン側の表面に伝えることができ、効率よ
く加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回路基板の一例を示
す断面図である。

【図２】同上の回路基板の異なる例を示す断面図であ
る。

【図３】同上の回路基板のさらに異なる例を示す断面図
である。

【図４】同上の回路基板のさらに異なる例を示す断面図
である。

【図５】同上の回路基板に部品を搭載する際に、同回路
基板を加熱している状態の一例を示す断面図である。

【図６】同上の回路基板に部品を搭載する際に、同回路
基板を加熱している状態の一例を示す断面図である。

【図７】従来例を示し、（Ａ) に平面図を、（Ｂ) に断
面図を示している。

【図８】異なる従来例を示し、（Ａ) に平面図を、
（Ｂ) に断面図を示している。

【符号の説明】

１ 絶縁基材 ２ 導体回路パターン ３ 発熱体層 ４ コイル ５ ペルチェモジュール層 ６ 部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 剛 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基材表面に部品が接合される導体回
   路パターンを形成して成る回路基板において、絶縁基材
   内部に通電または電磁誘導等によって加熱される発熱体
   層を設けて成ることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】 表面もしくは裏面または両面に導体回路
   パターンを形成し、発熱体層を略全面に、略均一に形成
   して成ることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
3. 【請求項３】 導体回路パターンにおける部品が接合さ
   れる部分に、発熱体層を設けて成ることを特徴とする請
   求項１記載の回路基板。
4. 【請求項４】 接合する部品の種類に対応して、発熱量
   が異なるように発熱体層を形成して成ることを特徴とす
   る請求項１記載の回路基板。
5. 【請求項５】 ジュール熱によって発熱する材料で発熱
   体層を形成して成ることを特徴とする請求項１ないし４
   のいずれかに記載の回路基板。
6. 【請求項６】 ニッケル、クロムを主成分とする抵抗材
   料で発熱体層を形成して成ることを特徴とする請求項５
   記載の回路基板。
7. 【請求項７】 負特性サーミスタまたはクリテジスタ等
   の材料で発熱体層を形成して成ることを特徴とする請求
   項５記載の回路基板。
8. 【請求項８】 ペルチェモジュール層を発熱体層として
   形成して成ることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の回路基板。
9. 【請求項９】 電磁誘導作用で発熱する磁性体材料で発
   熱体層を形成して成ることを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の回路基板。
10. 【請求項１０】 発熱体層の上下の絶縁基材を同一の材
    質で形成して成ることを特徴とする請求項１ないし９の
    いずれかに記載の回路基板。
11. 【請求項１１】 発熱体層と導体回路パターンとの間の
    絶縁基材をセラミックス材料で形成して成ることを特徴
    とする請求項１ないし９のいずれかに記載の回路基板。