WO2023223915A1 - 回路基板、及び実装基板の製造方法 - Google Patents

回路基板、及び実装基板の製造方法 Download PDF

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WO2023223915A1
WO2023223915A1 PCT/JP2023/017600 JP2023017600W WO2023223915A1 WO 2023223915 A1 WO2023223915 A1 WO 2023223915A1 JP 2023017600 W JP2023017600 W JP 2023017600W WO 2023223915 A1 WO2023223915 A1 WO 2023223915A1
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WO
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circuit board
wall
wall frame
base material
groove
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PCT/JP2023/017600
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English (en)
French (fr)
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由香里 和田
映子 関
裕平 堀田
淳 佐藤
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Tdk株式会社
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Definitions

  • the present disclosure relates to a circuit board and a method for manufacturing a mounting board.
  • Patent Document 1 discloses an invention in which semiconductor light emitting elements are inserted and bonded into a cavity in which a plurality of semiconductor light emitting elements can be easily positioned and arranged. Further, in Patent Document 2, a technique for suppressing take-back of semiconductor light emitting elements and solder bridging is also developed in electronic component mounting using a paste-like bonding material.
  • the terminal and the bonding material may be arranged inside the wall of the insulating material.
  • the inside of the wall is filled with constituent materials, the electronic components are mounted using a holding member, and the electronic components are pushed into the wall using a pressure reflow machine and heated to form the circuit board.
  • Electronic components may be mounted by bonding.
  • excess component material accumulates inside the wall and on the upper part of the wall around the electronic components, making it impossible to press the electronic components sufficiently in the pressurizing process using a pressure reflow device, and bonding the circuit board. There was a possibility that a connection failure between the material and the electronic component would occur.
  • An object of the present disclosure is to provide a circuit board and a method for manufacturing a mounting structure that can suppress connection defects between a bonding material of a circuit board and an electronic component.
  • a circuit board includes a base material, at least one pair of terminals provided on the base material, a bonding material containing a metal element disposed on the terminals, and a main surface of the base material.
  • a circuit board comprising an insulating wall rising in a perpendicular height direction, the pair of terminals and the bonding material being disposed within the wall, and a wall frame portion of at least one of the walls having an inner periphery. At least one groove portion penetrating from the surface to the outer peripheral surface is formed.
  • the pair of terminals and the bonding material are arranged within the wall.
  • at least one wall frame portion of at least one of the walls is formed with at least one groove portion penetrating from the inner circumferential surface to the outer circumferential surface.
  • the components are placed inside the wall, the electronic components are mounted using a holding member, and the electronic components are pushed into the wall using a pressure reflow device, heated, and bonded to the circuit board to form a circuit.
  • excess component material can be discharged to the outside of the wall via the groove.
  • the electronic component can be sufficiently pushed into the wall and brought into contact with the bonding material in the pressurizing process using the pressurized reflow apparatus. As described above, it is possible to suppress poor connection between the bonding material of the circuit board and the electronic component.
  • the groove When viewed from the thickness direction of the wall frame, the groove extends from the tip in the height direction of the wall frame toward the base material, and the bottom surface of the groove may be located at a position spaced apart from the base material.
  • the range of the groove can be limited to a portion in the height direction. Therefore, it is possible to prevent the constituent materials from being discharged more than necessary. Moreover, the strength of the wall frame portion can be ensured.
  • the occupied area of the wall frame when viewed from the thickness direction of the wall frame is S
  • the opening area of the groove is Sc
  • the width of the wall frame in the width direction perpendicular to the thickness direction and the height direction is W
  • the length of the wall frame portion in the thickness direction is L
  • the following equations (1) and (2) may hold true.
  • the groove extends from the tip in the height direction of the wall frame to the base material side, and the width of the groove in the thickness direction and the width direction perpendicular to the height direction is greater than the bottom side. Also, the tip side should be larger. In this case, by narrowing the groove on the base material side, the flow path resistance increases and the necessary constituent material is retained, and by widening the groove on the tip side, it becomes easier to discharge excess constituent material.
  • the width of the groove in the thickness direction and the width direction perpendicular to the height direction may be larger on the inner circumference side than on the outer circumference side.
  • a recessed portion recessed toward the outer circumferential side from the inner circumferential surface of the wall frame portion may be formed at the corner portion where the pair of wall frame portions are connected to each other. In this case, it is possible to increase the area in which excess structural material can flow at the corners without separating the wall frame parts from each other.
  • the edges of the groove may be rounded. In this case, the constituent material can smoothly flow through the groove.
  • the short side dimension of the inner circumferential surface inside the wall may be 8 ⁇ m or more, and the long side dimension of the inner circumferential surface may be 68 ⁇ m or less.
  • the size of the inner peripheral side of the wall can be set to an appropriate size.
  • a method for manufacturing a mounted board according to the present disclosure is a method for manufacturing a mounted board for manufacturing a mounted board by mounting electronic components on the circuit board described above, in which constituent materials are arranged on a base material, and electronic components are arranged. After that, the electronic component may be bonded to the terminal using a pressure reflow apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a mounting board including a circuit board according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a circuit board according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a plan view of the circuit board.
  • FIG. 4(a) is a diagram of the wall frame portion 13C viewed from the Y-axis direction, which is the thickness direction, and
  • FIG. 4(b) is a diagram of the wall frame portion 13C viewed from the Z-axis direction. It is a figure showing the groove part of the circuit board concerning a modification. It is a figure showing the groove part of the circuit board concerning a modification. It is a figure showing the groove part of the circuit board concerning a modification. It is a figure showing the groove part of the circuit board concerning a modification.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a circuit board and a mounting board.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a circuit board and a mounting board. It is a schematic sectional view showing a manufacturing method of a wall part.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a circuit board according to a comparative example. It is a table showing conditions of examples and test results. It is a table showing conditions of examples and test results.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a mounting board 1 including a circuit board 3 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the circuit board 3 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a plan view of the circuit board 3.
  • the mounting board 1 includes an electronic component 2 and a circuit board 3.
  • the mounting board 1 is constructed by mounting an electronic component 2 on a circuit board 3 via a bonding material 4.
  • the electronic component 2 includes a main body 6 and a pair of terminals 7.
  • the main body portion 6 is a member that functions as the electronic component 2.
  • the terminal 7 is a metal portion formed on the main surface of the main body portion 6. Materials for the terminal 7 include metals such as Cu, Ti, Au, Ni, Sn, Bi, P, B, In, Ag, Zn, Pd, Mo, Pt, and Cr, and alloys selected from at least two of these. will be adopted.
  • the electronic component 2 is composed of, for example, a micro LED.
  • the micro LED is a component that emits light in response to input from the circuit board 3.
  • the circuit board 3 includes a base material 8, a wall 9, and a pair of terminals 10.
  • the base material 8 is a flat body portion of the circuit board 3 .
  • the base material 8 has a main surface 8a.
  • the XYZ coordinates set for the circuit board 3 may be used in the explanation.
  • the X-axis direction is a direction parallel to the main surface 8a of the base material 8
  • the Y-axis direction is a direction parallel to the main surface 8a of the base material 8 and perpendicular to the X-axis direction
  • the Z-axis direction (height direction) is a direction perpendicular to the main surface 8a of the base material 8.
  • the wall 9 is a member formed of an insulator formed on the main surface 8a of the base material 8.
  • the wall 9 stands up from the base material 8 toward the positive side in the Z-axis direction.
  • the wall 9 has wall frame portions 13A, 13B, 13C, and 13D provided on four sides.
  • the wall frame portions 13A and 13B face each other while being spaced apart from each other in the X-axis direction, and extend parallel to the Y-axis direction.
  • the wall frame portion 13A is arranged on the positive side in the X-axis direction, and the wall frame portion 13B is arranged on the negative side.
  • the wall frame portions 13C and 13D face each other while being spaced apart from each other in the Y-axis direction, and extend parallel to the X-axis direction.
  • the wall frame portion 13C is arranged on the positive side in the Y-axis direction, and the wall frame portion 13D is arranged on the negative side.
  • the wall frame portion 13A connects the ends of the wall frame portions 13C and 13D on the positive side in the X-axis direction.
  • the wall frame portion 13B connects the ends of the wall frame portions 13C and 13D on the negative side in the X-axis direction.
  • the wall 9 has a rectangular frame-like structure when viewed from the Z-axis direction.
  • the wall frame parts 13A and 13B constitute the short sides, and the wall frame parts 13C and 13D constitute the long sides.
  • the dimensions of the wall frame portions 13A and 13B in the Y-axis direction may be set to 10 to 60 ⁇ m.
  • the dimensions of the wall frame portions 13C and 13D in the X-axis direction may be set to 15 to 70 ⁇ m.
  • the short side dimension of the inner peripheral surface of the wall 9 may be set to be 8 ⁇ m or more and 44 ⁇ m or less.
  • the long side dimension of the inner circumferential surface inside the wall 9 may be 15 ⁇ m or more and 68 ⁇ m or less.
  • the dimension of the short side of the inner circumferential surface inside the wall 9 is the dimension in the Y-axis direction of the inner circumferential surface 13a of the wall frame portion 13C and the inner circumferential surface 13a of the wall frame portion 13D.
  • the long side dimension of the inner peripheral surface inside the wall 9 is the dimension in the X-axis direction of the inner peripheral surface 13a of the wall frame part 13A and the inner peripheral surface 13a of the wall frame part 13B.
  • resin materials such as epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, and alkyd resin are employed.
  • the material for the wall 9 is epoxy resin or acrylic resin.
  • the terminal 10 is a metal portion formed on the main surface 8a of the base material 8.
  • the material of the terminal 10 Ni, Cu, Ti, Cr, Al, Mo, Pt, Au, an alloy selected from at least two of these, or the like is used.
  • a conductive film 12 is formed on the upper surface of the terminal 10.
  • a film of Ti, Cu, Ni, Al, Mo, Cr, Ag, or a film made of a mixture of metal particles and a binder is used.
  • the bonding material 4 is a member that bonds the terminals 7 of the electronic component 2 and the terminals 10 of the circuit board 3.
  • the bonding material 4 is constructed by thermally bonding and integrating the bonding material 4A on the circuit board 3 side and the bonding material 4B on the electronic component 2 side (see FIG. 10(b)).
  • the bonding material 4 may contain Sn or may be made of an alloy containing Sn. However, the bonding material 4 is not necessarily limited to one containing Sn. In addition to Sn, the bonding material 4 may be made of an alloy containing an element that lowers the melting point of Sn. Examples of elements that lower the melting point of Sn include Bi. Bonding material 4 functions as solder.
  • the terminal 10 between the base material 8 and the main body part 6, the terminal 10, the conductive film 12, the bonding material 4, and the terminal 7 are laminated in order from the top surface of the base material 8.
  • solder bonding is performed after the terminal 10, the conductive film 12, the bonding material 4, and the terminal 7 are laminated. Therefore, a structure is formed in which the metals of the terminal 10, the conductive film 12, the bonding material 4, and the terminal 7 are melted and diffused.
  • the structure after such soldering may include a brittle intermetallic compound (IMC). If an intermetallic compound with a brittle structure is present, it is likely to break due to external stress, resulting in a decrease in reliability. Therefore, by surrounding the electronic component 2 with the wall 9, the effect of protecting the electronic component 2 appears.
  • IMC brittle intermetallic compound
  • a recess 11 is formed in the wall 9.
  • the recess 11 is constituted by a through hole passing through the wall 9 in the Z-axis direction.
  • the recess 11 has a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction (see FIG. 3).
  • the terminal 7 , the terminal 10 , the conductive film 12 , and the bonding material 4 are surrounded by the wall 9 by being arranged in the recess 11 formed in the wall 9 .
  • a slight gap is formed between the terminal 7, the terminal 10, the conductive film 12, and the bonding material 4, and the inner circumferential surface 13a of the four wall frame parts 13A, 13B, 13C, and 13D forming the recess 11.
  • Ru is formed between the terminal 7, the terminal 10, the conductive film 12, and the bonding material 4, and the inner circumferential surface 13a of the four wall frame parts 13A, 13B, 13C, and 13D forming the recess 11.
  • a component 20 is disposed within the recess 11 between the electronic component 2 and the bonding material 4 and the wall 9. Thereby, by supporting the electronic component 2 with the constituent material 20, it is possible to prevent the electronic component 2 from peeling off from the circuit board 3. Further, the force applied to the electronic component 2, the bonding material 4, and the terminals 7, 10 is alleviated, and reliability can be improved.
  • the material of the component 20 for example, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, alkyd resin, mixtures thereof, or mixtures of the above resin materials with SiOx, ceramics, etc. are employed. Particularly preferably, epoxy resin or acrylic resin is used as the material for the component 20.
  • the viscosity of the constituent material 20 during filling is preferably 1 to 20 Pa, more preferably 5 to 10 Pa.
  • the circuit board 3 has a configuration in which the electronic components 2 and the constituent materials 20 are removed from the mounting board 1 shown in FIG.
  • the bonding material 4A containing a metal element is placed above the terminal 10 (on the top surface of the conductive film 12).
  • this bonding material 4A constitutes a part of the bonding material 4 at the stage before thermally bonding the electronic component 2 and the mounting board 1.
  • the pair of terminals 10, the conductive film 12, and the bonding material 4A are arranged within the wall 9 formed of an insulator.
  • At least one groove 30 penetrating from the inner circumferential surface 13a to the outer circumferential surface 13b is formed in the wall frame portions 13A, 13B, 13C, and 13D.
  • the X-axis direction is the thickness direction. Therefore, the groove portion 30 of the wall frame portions 13A, 13B extends in the X-axis direction and penetrates the wall frame portions 13A, 13B.
  • the Y-axis direction is the thickness direction. Therefore, the groove portion 30 of the wall frame portions 13C, 13D extends in the Y-axis direction and penetrates the wall frame portions 13C, 13D.
  • groove part 30 should just be formed in at least one of the wall frame parts 13A, 13B, 13C, and 13D. Further, a plurality of groove portions 30 may be formed in the wall frame portions 13A, 13B, 13C, and 13D.
  • FIG. 4(a) is a diagram of the wall frame portion 13C viewed from the Y-axis direction, which is the thickness direction.
  • FIG. 4(b) is a diagram of the wall frame portion 13C viewed from the Z-axis direction.
  • the wall frame portion 13C is shown in FIG. 4, the same explanation applies to the other wall frame portions 13A, 13B, and 13C. As shown in FIG.
  • the groove portion 30 when viewed from the Y-axis direction which is the thickness direction of the wall frame portion 13C, the groove portion 30 extends from the tip portion 13c of the wall frame portion 13C in the Z-axis direction to the base material 8 side (Z-axis direction).
  • the groove portion 30 has a bottom surface 30a and a pair of side surfaces 30b.
  • the bottom surface 30a is formed on the negative side of the tip portion 13c in the Z-axis direction.
  • the pair of side surfaces 30b extend from both ends of the bottom surface 30a in the X-axis direction to the tip 13c.
  • the bottom surface 30a of the groove portion 30 is arranged at a position spaced apart from the base material 8.
  • a member of the wall frame portion 13C is present between the bottom surface 30a and the main surface 8a of the base material 8.
  • S be the occupied area of the wall frame portion 13C when viewed from the Y-axis direction, which is the thickness direction of the wall frame portion 13C.
  • the occupied area S is the area of the wall frame portion 13C assuming that the groove portion 30 is not formed, and corresponds to the area of the portion surrounded by the two-dot chain line in FIG. 4(a).
  • the opening area of the groove portion 30 is assumed to be Sc.
  • the opening area Sc is an area corresponding to the bottom surface 30a, the pair of side surfaces 30b, and the virtual tip portion 13c, and corresponds to the area surrounded by the broken line in FIG. 4(a).
  • the width of the wall frame portion 13C in the X-axis direction (width direction) is assumed to be W.
  • L be the length of the wall frame portion 13C in the Y-axis direction, which is the thickness direction.
  • equation (2) indicates the sum of “W/L” when n grooves 30 exist in one wall frame portion 13. Further, the opening area Sc is the sum of the opening areas of the n grooves 30.
  • the groove portion 30 may extend to the main surface 8a of the base material 8.
  • the main surface 8a of the base material 8 constitutes the bottom surface 30a of the groove portion 30.
  • the region on the negative side in the X-axis direction and the region on the positive side in the X-axis direction of the wall frame portion 13C are separated by the groove portion 30.
  • the width of the groove portion 30 in the X-axis direction is larger on the tip portion 13c side than on the bottom surface 30a side.
  • the width of the groove 30 at the tip 13c is larger than the width of the groove 30 at the bottom surface 30a.
  • the groove portion 30 opens larger in the X-axis direction toward the tip portion 13c.
  • the pair of side surfaces 30b are inclined such that the distance between them increases toward the positive side in the Z-axis direction.
  • the width of the groove 30 in the X-axis direction is larger on the inner circumferential side than on the outer circumferential side.
  • the width of the groove 30 on the inner peripheral surface 13a is larger than the width of the groove 30 on the outer peripheral surface 13b.
  • the groove portion 30 opens larger in the X-axis direction toward the inner circumferential surface 13a side.
  • the pair of side surfaces 30b are inclined such that the distance between them increases toward the inner peripheral side, which is the negative side in the Y-axis direction.
  • the edge portion of the groove portion 30 is rounded (corner R). As shown in FIG. 7(a), the edge portion 31 between the tip portion 13c and the side surface 30b is rounded. The edge portion 32 between the bottom surface 30a and the side surface 30b is rounded. As shown in FIG. 7(b), the edge portion 33 between the inner peripheral surface 13a and the side surface 30b is rounded. The edge portion 34 between the outer peripheral surface 13b and the side surface 30b is rounded.
  • the corner portion 40 where the pair of wall frame portions are connected to each other has a recess toward the outer circumferential side than the inner circumferential surface 13a of the wall frame portion.
  • a recess 41 is formed.
  • a rectangle T having the minimum area circumscribing the inner circumferential surface 13a of the wall frame portion is set.
  • the recesses 41 can increase the area of the rectangle T.
  • the recessed portion 41 has a rectangular shape when viewed from the Z-axis direction, it may have another polygonal shape or a circular shape.
  • FIG. 9(a) terminals 10 are formed on the upper surface of the base material 8.
  • FIG. 9B a conductive film 12 and a bonding material 4 are formed on the upper surface of the terminal 10, and a wall 9 is formed on the base material 8.
  • the circuit board 3 is completed.
  • FIG. 9(c) the constituent material 20 is placed on the base material 8 by filling the concave portion 11 with the constituent material 20.
  • the holding member holds the electronic component 2 and the electronic component 2 is mounted in the recess 11.
  • FIG. 9(c) the constituent material 20 is placed on the base material 8 by filling the concave portion 11 with the constituent material 20.
  • the electronic component 2 is pushed into the recess 11 using a pressure reflow device 49, and the bonding material 4A and the bonding material 4B are brought into contact inside the component 20. At this time, a portion of the component 20 flows out of the wall 9 from the groove 30 (see FIG. 3). Next, the bonding material 4B of the electronic component 2 and the bonding material 4A of the base material 8 are bonded by heating. Thereby, the mounting board 1 is completed.
  • FIG. 11(a) a wall 9 is formed on a base material 8.
  • FIG. 11(b) a part of the wall 9 is processed by irradiating the wall 9 with a laser beam using the laser device 51.
  • a groove 30 is formed in the wall 9, as shown in FIG. 11(c).
  • a resist 52 is formed on the base material 8.
  • exposure is performed using a glass mask 53 having a pattern corresponding to the shape of the wall 9 having the groove 30.
  • a wall 9 having grooves 30 is formed.
  • a circuit board 103 according to a comparative example will be described with reference to FIG. 12.
  • the wall 9 of the circuit board 103 does not have the groove 30 described above.
  • the surplus component material 20 Due to this influence, the electronic component 2 cannot be pushed in sufficiently.
  • reflow is performed while the bonding material 4B of the electronic component 2 and the bonding material 4A of the circuit board 3 remain separated, resulting in a poor connection between the bonding material 4A of the circuit board 3 and the electronic component 2. There was a possibility.
  • the pair of terminals 10 and the bonding material 4A are arranged within the wall 9.
  • at least one wall frame portion 13 of the wall 9 is formed with at least one groove portion 30 that penetrates from the inner circumferential surface 13a to the outer circumferential surface 13b.
  • the component 20 is placed inside the wall 9, the electronic component is mounted using a holding member, and the electronic component 2 is pushed into the wall 9 using a pressure reflow device 49, heated, and bonded to the circuit board 3.
  • the excess component material 20 can be discharged to the outside of the wall 9 via the groove 30.
  • the electronic component 2 can be sufficiently pushed into the wall 9 and brought into contact with the bonding material 4A in the pressurizing process using the pressurizing reflow device 49. As described above, connection failures between the bonding material 4A of the circuit board 3 and the electronic component 2 can be suppressed.
  • the groove portion 30 When viewed from the thickness direction of the wall frame portion 13, the groove portion 30 extends from the tip portion 13c in the height direction of the wall frame portion 13 toward the base material 8, and the bottom surface 30a of the groove portion 30 is located at a position spaced apart from the base material 8. May be placed.
  • the range of the groove portion 30 can be limited to a portion in the height direction. Therefore, it is possible to prevent the constituent material 20 from being discharged more than necessary. Moreover, the strength of the wall frame portion 13 can be ensured.
  • the occupied area of the wall frame 13 when viewed from the thickness direction of the wall frame 13 is S
  • the opening area of the groove 30 is Sc
  • W is the length of the wall frame portion 13 in the thickness direction
  • L is the length of the wall frame portion 13 in the thickness direction
  • the width W becomes narrower than the length L, which is the flow path length, and the pressure loss increases, which suppresses the flow of the constituent material 20. By making it too wide, it is possible to prevent the required amount of constituent materials from flowing out.
  • the groove portion 30 When viewed from the thickness direction of the wall frame portion 13, the groove portion 30 extends from the tip portion 13c in the height direction of the wall frame portion 13 toward the base material 8 side, and the groove portion 30 extends in the width direction perpendicular to the thickness direction and the height direction.
  • the width may be larger on the tip end 13c side than on the bottom surface 30a side. In this case, by narrowing the groove 30 on the base material 8 side, the flow path resistance increases and the necessary constituent material 20 is retained, and by widening the groove 30 on the tip part 13c side, the excess constituent material 20 is discharged. It becomes easier.
  • the width of the groove portion 30 in the thickness direction and the width direction orthogonal to the height direction may be larger on the inner circumferential side than on the outer circumferential side.
  • a recess 41 recessed toward the outer circumferential side of the inner circumferential surface 13a of the wall frame portion 13 may be formed at the corner portion 40 where the pair of wall frame portions 13 are connected to each other when viewed from the height direction. In this case, it is possible to increase the area in which the excess component material 20 can flow in the corner portion 40 without separating the wall frame portions 13 from each other.
  • the edge portions 31, 32, 33, and 34 of the groove portion 30 may be rounded. In this case, the component 20 can smoothly flow through the groove 30.
  • the short side dimension of the inner circumferential surface inside the wall 9 may be 8 ⁇ m or more, and the long side dimension of the inner circumferential surface may be 68 ⁇ m or less.
  • the size of the inner peripheral side of the wall 9 can be set to an appropriate size.
  • the method for manufacturing the mounting board 1 according to the present embodiment is a method for manufacturing the mounting board 1 in which the mounting board 1 is manufactured by mounting the electronic components 2 on the above-mentioned circuit board 3. After arranging and arranging the electronic component 2, the electronic component 2 may be joined to the terminal 10 using a pressure reflow device 49.
  • the present disclosure is not limited to the embodiments described above.
  • the number and arrangement of terminals on the circuit board are not particularly limited.
  • one electronic component 2 is arranged within the wall 9, but a plurality of electronic components 2 may be arranged.
  • the manner in which the plurality of electronic components 2 are arranged is not particularly limited.
  • the mounting boards of Examples 1 to 22 were produced using the following manufacturing method.
  • the circuit board 3 was obtained by forming a wall 9 having a groove 30 on the base material 8 so as to surround the terminal 10 and the bonding material 4.
  • the circuit board 3 was filled with a component 20 and an LED chip was mounted thereon as the electronic component 2.
  • the mounting board 1 in this state was pressurized at 0.01 MPa using a pressure reflow device 49 and reflowed at 150° C. to 190° C. Thereby, the circuit board 3 and the electronic component 2 were joined.
  • Various conditions for Examples 1 to 20 are shown in the tables of FIGS. 13 and 14. Note that "frame height (H)" in the tables of FIGS. 13 and 14 is the dimension of the wall frame portion 13 in the height direction.
  • “Frame width (L)” is the dimension in the thickness direction of the wall frame portion 13 (see FIG. 4(b)).
  • “Slit width (W)” is the width W of the groove portion 30 (see FIG. 4(b)).
  • “Groove depth (Y)” is the dimension of the groove in the height direction. When the “groove depth (Y)” and “frame height (H)” are equal, it means that the groove 30 extends to the main surface 8a of the base material 8.
  • “Maximum diameter a in the X-axis direction” is the dimension of the long side of the inner peripheral surface of the wall 9.
  • “Maximum diameter b in the Y-axis direction” is the dimension of the short side of the inner peripheral surface of the wall 9.
  • “Number of grooves” is the number of grooves 30, and in the case of "4", the grooves 30 are formed in the four wall frame parts 13, and in the case of "1", the grooves 30 are formed only in one of the wall frame parts on the long side. is formed.
  • “Chip size” is the dimension of the LED chip that is the electronic component 2.
  • "Formula 1 value X” is the value of the above-mentioned equation (1) in the X-axis direction.
  • “Formula 1 value Y” is the value of the above-mentioned equation (1) in the Y-axis direction.
  • the "expression binary value” is the value of the above-mentioned equation (2).
  • “Judgment” indicates the judgment result of the evaluation, and a double circle means that no take-home defects occur and the difference between the chip height and the cavity surface height is less than 0.2 ⁇ m.
  • a single circle means that the take-home defect is less than 30% and the difference between the chip height and the cavity surface height is 0.2 ⁇ m or more and less than 1.0 ⁇ m.
  • a triangle means that there is a problem such as 30% or more defective take-home, or the difference between the chip height and the cavity surface height is 1.0 ⁇ m or more, or the top surface of the chip is not mounted parallel to the substrate. .
  • "Take-home defective rate (%)" indicates the percentage of mounted boards 1 in which take-home defects have occurred.
  • ⁇ chip surface height - cavity surface height
  • Examples 1 to 16, 21, and 22 that satisfy both formula (1) and formula (2), and examples that do not satisfy at least one of formula (1) and formula (2) are shown.
  • the amount of constituent material 20 was adjusted so that the difference in effect between samples 17 and 20 could be compared. However, by adjusting the constituent material 20 in Examples 17 to 20 as well, the effect is greater than in the case where the groove portion 30 is not formed in the wall frame portion 13.
  • Example 17 since the groove width (W) was too large, the constituent material 20 flowed out from the groove 30, making it impossible to hold the LED chip, resulting in many defects brought back.
  • Example 18 since the frame width (L) was small, the component material 20 flowed out from the groove portion 30, making it impossible to hold the LED chip, resulting in many failures to take home.
  • the groove 30 was narrow and shallow, making it difficult for the constituent material 20 to flow from the groove 30, making it difficult to push the LED chip.
  • the frame width (L) of the wall frame portion 13 was large and the number of grooves 30 was small, so it became difficult for the constituent material 20 to flow from the grooves 30 and it became difficult to push the LED chip.
  • Example 1 On the other hand, in Examples 1 to 16, 21, and 22, by satisfying both formulas (1) and (2), take-home defects were suppressed and the LED chips were pushed in well. In Example 1, the most suitable results were obtained. In Example 2, since there was only one groove 30, the constituent material 20 did not flow easily and appeared to be tilted.
  • Form 1 base material and at least one pair of terminals provided on the base material; a bonding material containing a metal element disposed on the terminal; A circuit board comprising: an insulating wall rising from the base material in a height direction perpendicular to the main surface of the base material, the pair of terminals and the bonding material are arranged within the wall, A circuit board, wherein at least one wall frame portion of the wall is formed with at least one groove portion penetrating from an inner circumferential surface to an outer circumferential surface.
  • the groove portion When viewed from the thickness direction of the wall frame portion, the groove portion extends from the tip of the wall frame portion in the height direction toward the base material, and the bottom surface of the groove portion is located at a position spaced apart from the base material.
  • the occupied area of the wall frame when viewed from the thickness direction of the wall frame is S
  • the opening area of the groove is Sc
  • W width of the wall frame portion in the width direction perpendicular to the thickness direction and the height direction
  • L the length of the wall frame portion in the thickness direction
  • the groove portion When viewed from the thickness direction of the wall frame portion, the groove portion extends from the tip end of the wall frame portion in the height direction toward the base material, 4.
  • the width of the groove in the thickness direction and the width direction perpendicular to the height direction is larger on the inner periphery side than on the outer periphery side.
  • Forms 1 to 5 wherein, when viewed from the height direction, a recessed portion recessed toward the outer circumferential side from the inner circumferential surface of the wall frame portion is formed at a corner portion where the pair of wall frame portions are connected to each other.
  • [Form 7] The circuit board according to any one of modes 1 to 6, wherein an edge portion of the groove portion is rounded.
  • [Form 8] The circuit board according to any one of modes 1 to 7, wherein a short side dimension of an inner circumferential surface inside the wall is 8 ⁇ m or more, and a long side dimension of the inner circumferential surface is 68 ⁇ m or less.
  • a method for manufacturing a mounted board comprising: manufacturing a mounted board by mounting an electronic component on the circuit board according to any one of Embodiments 1 to 8, A method for manufacturing a mounting board, comprising arranging constituent materials on the base material, arranging the electronic components, and then bonding the electronic components to the terminals using a pressure reflow device.
  • 3 Circuit board, 4A... Bonding material, 8... Base material, 9... Wall, 10... Terminal, 13A, 13B, 13C, 13D... Wall frame portion, 20... Constituent material, 30... Groove portion, 31, 32, 33, 34... Edge portion, 40... Corner portion, 41... Recessed portion, 49... Pressure reflow device.

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Abstract

回路基板は、基材と、基材上に設けられた少なくとも一対の端子と、端子上に配置された、金属元素を含む接合材と、基材から当該基材の主面と直交する高さ方向へ立ち上がる絶縁材の壁と、を備える回路基板であって、一対の端子、及び接合材は、壁内に配置され、壁のうち少なくとも一つの壁枠部には、内周面から外周面まで貫通する溝部が少なくとも一つ形成される。

Description

回路基板、及び実装基板の製造方法
　本開示は、回路基板、及び実装基板の製造方法に関する。
　近年、電子化が進み、それに伴い電子部品を基板に実装する技術の開発が進んでいる。例えば、照明や表示装置等に利用される発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ。）に代表される半導体発光素子のベアチップを配線基板上に多数実装する技術が開発されている。例えば、特許文献１では、複数の半導体発光素子を容易に位置決めして配列することが出来るキャビティ内に、半導体発光素子を挿入し接合する発明が開示されている。また、特許文献２では、ペースト状の接合材料を使った電子部品実装において、半導体発光素子の持ち帰りやはんだブリッジを抑制する技術も開発されている。
特開２００６－９３５２３号公報 特開２００４－４７７７２号公報
　ここで、回路基板においては、端子及び接合材を絶縁材の壁の内部に配置することがある。このような回路基板に対して、壁の内部に構成材を充填して、保持部材を用いて電子部品を搭載し、加圧リフロー装置を用いて電子部品を壁内部に押し込み加熱し回路基板に接合することで電子部品を実装することがある。このとき、余剰の構成材が壁内及び電子部品周辺の壁上部に滞留することにより、加圧リフロー装置を用いた加圧工程にて電子部品を十分に押し込むことができず、回路基板の接合材と電子部品との間の接続不良が発生する可能性があった。
　本開示は、回路基板の接合材と電子部品との間の接続不良を抑制できる回路基板、及び実装構造の製造方法を提供することを目的とする。
　本開示に係る回路基板は、基材と、基材上に設けられた少なくとも一対の端子と、端子上に配置された、金属元素を含む接合材と、基材から当該基材の主面と直交する高さ方向へ立ち上がる絶縁材の壁と、を備える回路基板であって、一対の端子、及び接合材は、壁内に配置され、壁のうち少なくとも一つの壁枠部には、内周面から外周面まで貫通する溝部が少なくとも一つ形成される。
　本開示に係る回路基板において、一対の端子、及び接合材は、壁内に配置される。ここで、壁のうち少なくとも一つの壁枠部には、内周面から外周面まで貫通する溝部が少なくとも一つ形成される。この場合、壁内に構成材を配置し、保持部材を用いて電子部品を搭載し、加圧リフロー装置を用いて電子部品を壁内部に押し込み加熱し回路基板に接合することで電子部品を回路基板に対し実装するときに、余剰の構成材が溝部を介して壁の外部へ排出することができる。これにより、加圧リフロー装置を用いた加圧工程にて電子部品を壁内に十分に押し込み、接合材に接触させることができる。以上より、回路基板の接合材と電子部品との間の接続不良を抑制できる。
　壁枠部の厚み方向から見て、溝部は、壁枠部の高さ方向における先端部から基材側へ延び、溝部の底面は、基材から離間した位置に配置されてよい。この場合、溝部の範囲を高さ方向における一部にとどめることができる。従って、構成材を必要以上に排出することを抑制できる。また、壁枠部の強度を確保することができる。
　壁枠部の厚み方向から見たときの壁枠部の占有面積をＳとし、溝部の開口面積をＳｃとし、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における壁枠部の幅をＷとし、厚み方向における壁枠部の長さをＬとした場合、以下の式（１）及び式（２）が成り立ってよい。式（１）が満たされることで、開口面積の比率が小さすぎることで構成材が流れにくくなることを抑制し、大きすぎることで必要量の構成材が流れ出ることを抑制できる。また、式（２）が満たされることで、流路長である長さＬに対して幅Ｗが狭くなって圧損が大きくなることで構成材が流れにくくなることを抑制し、幅Ｗが広すぎることで必要量の構成材が流れ出ることを抑制できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　壁枠部の厚み方向から見て、溝部は、壁枠部の高さ方向における先端部から基材側へ延び、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における溝部の幅は、底面側よりも先端部側の方が大きくてよい。この場合、基材側の溝部を狭くすることで流路抵抗が大きくなり必要な構成材を保持し、先端部側の溝部を広くすることで余剰な構成材を排出し易くなる。
　高さ方向から見て、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における溝部の幅は、外周側よりも内周側の方が大きくてよい。内周側の溝部の幅が広くなることで、余剰な構成材は溝部に入り込みやすくなるが、外周側の溝部の幅が狭くなることで圧損を生じ、必要以上に構成材が流れ出ることを抑制できる。
　高さ方向から見て、一対の壁枠部が互いに接続される角部には、壁枠部の内周面よりも外周側へ窪む凹部が形成されてよい。この場合、壁枠部同士を分断させることなく、角部に余剰の構成材が流動できる領域を増やすことができる。
　溝部のエッジ部には、丸みが付けられていてよい。この場合、構成材がスムーズに溝部を流れることができる。
　壁の内部の内周面の短辺の寸法が８μｍ以上であって、内周面の長辺の寸法が６８μｍ以下であってよい。この場合、壁の内周側の大きさを適切な大きさに設定することができる。
　本開示に係る実装基板の製造方法は、上述の回路基板に電子部品を実装することで実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、基材に構成材を配置し、電子部品を配置した後、加圧リフロー装置を用いて電子部品を端子に接合してよい。
　この場合、上述の回路基板と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
　本開示によれば、回路基板の接合材と電子部品との間の接続不良を抑制できる回路基板、及び実装構造の製造方法を提供できる。
本開示の実施形態に係る回路基板を含む実装基板を示す概略断面図である。 本開示の実施形態に係る回路基板を示す概略断面図である。 回路基板の平面図である。 図４（ａ）は、壁枠部１３Ｃを厚み方向であるＹ軸方向から見た図であり、図４（ｂ）は、壁枠部１３ＣをＺ軸方向から見た図である。 変形例に係る回路基板の溝部を示す図である。 変形例に係る回路基板の溝部を示す図である。 変形例に係る回路基板の溝部を示す図である。 変形例に係る回路基板を示す図である。 回路基板及び実装基板の製造方法を示す概略断面図である。 回路基板及び実装基板の製造方法を示す概略断面図である。 壁部の製造方法を示す概略断面図である。 比較例に係る回路基板を示す概略断面図である。 実施例の条件、及び試験結果を示す表である。 実施例の条件、及び試験結果を示す表である。
　図１～図３を参照して、本開示の実施形態に係る回路基板３について説明する。図１は、本開示の実施形態に係る回路基板３を含む実装基板１を示す概略断面図である。図２は、本開示の実施形態に係る回路基板３を示す概略断面図である。図３は、回路基板３の平面図である。
　図１に示すように、実装基板１は、電子部品２と、回路基板３とを備える。実装基板１は、電子部品２を接合材４を介して回路基板３に実装することによって構成される。
　電子部品２は、本体部６と、一対の端子７と、を備える。本体部６は、電子部品２としての機能を発揮するための部材である。端子７は、本体部６の主面に形成された金属製の部分である。端子７の材料として、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐ、Ｂ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｃｒの金属や、これらの少なくとも二つから選択される合金などが採用される。電子部品２は、例えばマイクロＬＥＤなどによって構成される。マイクロＬＥＤは、回路基板３からの入力に応じて発光する部品である。
　回路基板３は、基材８と、壁９と、一対の端子１０と、を備える。基材８は、回路基板３の平板状の本体部である。基材８は、主面８ａを有する。なお、以降の説明においては、回路基板３に対して設定したＸＹＺ座標を用いて説明を行う場合がある。Ｘ軸方向は基材８の主面８ａと平行な方向であり、Ｙ軸方向は基材８の主面８ａと平行でＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向（高さ方向）は基材８の主面８ａと直交する方向である。
　壁９は、基材８の主面８ａに形成された絶縁体によって形成された部材である。壁９は、基材８からＺ軸方向の正側へ立ち上がる。図３に示すように、本実施形態では、壁９は、四方に設けられた壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを有する。壁枠部１３Ａ，１３Ｂは、Ｘ軸方向に互いに離間した状態で対向し、Ｙ軸方向に平行に広がっている。Ｘ軸方向の正側に壁枠部１３Ａが配置され、負側に壁枠部１３Ｂが配置される。壁枠部１３Ｃ，１３Ｄは、Ｙ軸方向に互いに離間した状態で対向し、Ｘ軸方向に平行に広がっている。Ｙ軸方向の正側に壁枠部１３Ｃが配置され、負側に壁枠部１３Ｄが配置される。壁枠部１３Ａは、壁枠部１３Ｃ，１３ＤのＸ軸方向の正側の端部同士を接続する。壁枠部１３Ｂは、壁枠部１３Ｃ，１３ＤのＸ軸方向の負側の端部同士を接続する。これにより、壁９は、Ｚ軸方向からみて、長方形枠状の構造を有している。壁枠部１３Ａ，１３Ｂが短辺を構成し、壁枠部１３Ｃ，１３Ｄが長辺を構成する。なお、寸法は特に限定されないが、壁枠部１３Ａ，１３ＢのＹ軸方向の寸法は１０～６０μｍに設定されてよい。壁枠部１３Ｃ，１３ＤのＸ軸方向の寸法は１５～７０μｍに設定されてよい。壁９の内部の内周面の短辺の寸法が８μｍ以上であって、４４μｍ以下に設定されてよい。壁９の内部の内周面の長辺の寸法が１５μｍ以上であって、６８μｍ以下であってよい。壁９の内部の内周面の短辺の寸法は、壁枠部１３Ｃの内周面１３ａと壁枠部１３Ｄの内周面１３ａとのＹ軸方向の寸法である。壁９の内部の内周面の長辺の寸法は、壁枠部１３Ａの内周面１３ａと壁枠部１３Ｂの内周面１３ａとのＸ軸方向の寸法である。壁９の材料として、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂などの樹脂材料が採用される。特に好ましくは、壁９の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が採用される。
　図１～図３に示すように、端子１０は、基材８の主面８ａに形成された金属製の部分である。端子１０の材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ，Ａｌ、Ｍｏ、Ｐｔ，Ａｕや、これらの少なくとも二つから選択される合金などが採用される。端子１０の上面には、導電膜１２が形成される。導電膜１２の材料として、Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ａｇなどの膜や金属粒子とバインダーを混ぜた膜などが採用される。
　接合材４は、電子部品２の端子７と回路基板３の端子１０とを接合する部材である。接合材４は、回路基板３側の接合材４Ａと、電子部品２側の接合材４Ｂとを熱接合して一体化することによって構成される（図１０（ｂ）参照）。接合材４は、Ｓｎを含んでいてもよく、Ｓｎを含む合金によって構成されていてもよい。ただし、接合材４は、必ずしもＳｎを含むものに限定されない。接合材４はＳｎのほか、Ｓｎを低融点化させる元素を含んだ合金によって構成されてもよい。Ｓｎを低融点化させる元素として、例えばＢｉなどがあげられる。接合材４は、はんだとして機能する。これによって、基材８と本体部６との間では、基材８の上面から順に、端子１０、導電膜１２、接合材４、及び端子７が積層される。なお、当該箇所では、端子１０と導電膜１２と接合材４と端子７が積層された後にはんだ接合が行われる。従って、端子１０、導電膜１２、接合材４、及び端子７のそれぞれの金属が溶融拡散した構造が形成される。このようなはんだ接合後の構造は、脆い金属間化合物（ＩＭＣ）を含む構造となっていてよい。脆い構造である金属間化合物が存在する場合、外部からの応力によって破断しやすくなるため、信頼性が低下しやすくなる。そのため、電子部品２を壁９で囲むことで、電子部品２を保護する効果が現れる。
　壁９には、凹部１１が形成される。凹部１１は、壁９をＺ軸方向貫通する貫通孔によって構成される。これにより、凹部１１の底側では、基材８の上面が露出する。凹部１１は、Ｚ軸方向からみて、矩形をなしている（図３参照）。端子７、端子１０、導電膜１２、及び接合材４は、壁９に形成された凹部１１内に配置されることで、周囲を壁９によって囲まれる。端子７、端子１０、導電膜１２、及び接合材４と、凹部１１を構成する四方の壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの内周面１３ａとの間には、僅かな隙間が形成される。
　凹部１１内において、電子部品２及び接合材４と、壁９との間には、構成材２０が配置される。これにより、構成材２０で支えることで、電子部品２が回路基板３から剥がれにくくすることができる。また、電子部品２や接合材４や端子７，１０に加わる力が緩和され、信頼性を向上することができる。構成材２０の材料として、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂やそれらの混合物、又は前記樹脂材料とＳｉＯｘ、セラミックスなどの混合物が採用される。特に好ましくは、構成材２０の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が採用される。充填時における構成材２０の粘度は、１～２０Ｐａであるとよく、５～１０Ｐａであると更によい。
　図２に示すように、回路基板３は、図１に示す実装基板１から電子部品２及び構成材２０を取り除いた構成を有する。なお、回路基板３では、金属元素を含む接合材４Ａが端子１０の上側（導電膜１２の上面）に配置される。この接合材４Ａは、上述のように、電子部品２と実装基板１とを熱接合する前段階における、接合材４の一部を構成する。回路基板３の状態においては、一対の端子１０、導電膜１２及び接合材４Ａは、絶縁体によって形成された壁９内に配置される。
　図３に示すように、壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄには、内周面１３ａから外周面１３ｂまで貫通する溝部３０が少なくとも一つ形成される。なお、壁枠部１３Ａ，１３ＢにとってはＸ軸方向が厚み方向である。従って、壁枠部１３Ａ，１３Ｂの溝部３０は、Ｘ軸方向に延びて壁枠部１３Ａ，１３Ｂを貫通する。壁枠部１３Ｃ，１３ＤにとってはＹ軸方向が厚み方向である。従って、壁枠部１３Ｃ，１３Ｄの溝部３０は、Ｙ軸方向に延びて壁枠部１３Ｃ，１３Ｄを貫通する。なお、溝部３０は、壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの少なくとも一つに形成されていればよい。また、壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄに複数の溝部３０が形成されてもよい。
　次に、図４を参照して、壁枠部１３Ｃを厚み方向から見た場合の構成について説明する。図４（ａ）は、壁枠部１３Ｃを厚み方向であるＹ軸方向から見た図である。図４（ｂ）は、壁枠部１３ＣをＺ軸方向から見た図である。なお、図４には壁枠部１３Ｃが示されているが、他の壁枠部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃについても同趣旨の説明が成り立つ。図４（ａ）に示すように、壁枠部１３Ｃの厚み方向であるＹ軸方向から見て、溝部３０は、壁枠部１３ＣのＺ軸方向における先端部１３ｃから基材８側（Ｚ軸方向の負側）へ延びる。溝部３０は、底面３０ａと、一対の側面３０ｂと、を有する。底面３０ａは、先端部１３ｃよりもＺ軸方向の負側に形成される。一対の側面３０ｂは、底面３０ａのＸ軸方向の両端部から先端部１３ｃへ延びる。図４（ａ）に示す例では、溝部３０の底面３０ａは、基材８から離間した位置に配置される。底面３０ａと基材８の主面８ａとの間には、壁枠部１３Ｃの部材が存在している。
　壁枠部１３Ｃの厚み方向であるＹ軸方向から見たときの壁枠部１３Ｃの占有面積をＳとする。占有面積Ｓは、溝部３０が形成されていないと仮定した場合の壁枠部１３Ｃの面積であり、図４（ａ）において二点鎖線で囲んだ部分の面積に対応する。溝部３０の開口面積をＳｃとする。開口面積Ｓｃは、底面３０ａ、一対の側面３０ｂ、及び仮想的な先端部１３ｃに対応する面積であり、図４（ａ）において破線で囲んだ部分の面積に対応する。図４（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向（幅方向）における壁枠部１３Ｃの幅をＷとする。厚み方向であるＹ軸方向における壁枠部１３Ｃの長さをＬとする。
　このとき、以下の式（１）及び式（２）が成り立つ。なお、幅Ｗの寸法範囲は特に限定されないが、例えば３～１６μｍの範囲で設定されてよい。長さＬは特に限定されないが、例えば５～２０μｍの範囲で設定されてよい。なお、式（２）は、一つの壁枠部１３にｎ個の溝部３０が存在するときの「Ｗ／Ｌ」の総和を示している。また、開口面積Ｓｃは、ｎ個の溝部３０の開口面積の総和となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図５に示すように、溝部３０は、基材８の主面８ａまで及んでもよい。この場合、基材８の主面８ａによって、溝部３０の底面３０ａが構成される。当該構成では、壁枠部１３ＣのＸ軸方向の負側の領域とＸ軸方向の正側の領域とは、溝部３０によって分断される。
　図６（ａ）に示すように、幅方向であるＸ軸方向における溝部３０の幅は、底面３０ａ側よりも先端部１３ｃ側の方が大きい。先端部１３ｃにおける溝部３０の幅は、底面３０ａにおける溝部３０の幅よりも大きい。図６（ａ）に示す例では、溝部３０は、先端部１３ｃ側へ向かうに従って、Ｘ軸方向に大きく開口している。一対の側面３０ｂは、Ｚ軸方向の正側へ向かうに従って、互いの離間距離が大きくなるように傾斜している。
　図６（ｂ）に示すように、高さ方向であるＺ軸方向から見て、幅方向であるＸ軸方向における溝部３０の幅は、外周側よりも内周側の方が大きい。内周面１３ａにおける溝部３０の幅は、外周面１３ｂにおける溝部３０の幅よりも大きい。図６（ｂ）に示す例では、溝部３０は、内周面１３ａ側へ向かうに従って、Ｘ軸方向に大きく開口している。一対の側面３０ｂは、内周側であるＹ軸方向の負側へ向かうに従って、互いの離間距離が大きくなるように傾斜している。
　図７に示すように、溝部３０のエッジ部には、丸み（角Ｒ）が付けられている。図７（ａ）に示すように、先端部１３ｃと側面３０ｂとの間のエッジ部３１には、丸みが付けられている。底面３０ａと側面３０ｂとの間のエッジ部３２には、丸みが付けられている。図７（ｂ）に示すように、内周面１３ａと側面３０ｂとの間のエッジ部３３には、丸みが付けられている。外周面１３ｂと側面３０ｂとの間のエッジ部３４には、丸みが付けられている。
　図８に示すように、高さ方向であるＺ軸方向から見て、一対の壁枠部が互いに接続される角部４０には、壁枠部の内周面１３ａよりも外周側へ窪む凹部４１が形成される。例えば、壁枠部の内周面１３ａに外接する最小面積となる長方形Ｔを設定する。このとき、四つの角部４０において、凹部４１は、長方形Ｔの面積を増やすことができる。凹部４１は、Ｚ軸方向から見て四角形をなしているが、他の多角形であってもよく、円形であってもよい。
　図９及び図１０を参照して、回路基板３及び実装基板１の製造方法について説明する。まず、図９（ａ）に示すように、基材８の上面に端子１０を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、端子１０の上面に導電膜１２及び接合材４を形成すると共に、基材８上に壁９を形成する。これにより、回路基板３が完成する。次に、図９（ｃ）に示すように、凹部１１に構成材２０を充填することで、基材８に構成材２０を配置する。そして、保持部材で電子部品２を保持し凹部１１に電子部品２を搭載する。次に図１０に示すように、電子部品２に対し加圧リフロー装置４９にて電子部品２を凹部１１に押し込み構成材２０の内部にて接合材４Ａと接合材４Ｂとを接触させる。このとき構成材２０の一部は、溝部３０（図３参照）から壁９の外部へ流れ出る。次に加熱することで電子部品２の接合材４Ｂと基材８の接合材４Ａとを接合する。これにより、実装基板１が完成する。
　次に、図１１を参照して、溝部３０を有する壁９の形成方法について説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、基材８上に壁９を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように、レーザ装置５１で壁９にレーザ照射することにより、壁９の一部を加工する。これにより、図１１（ｃ）に示すように、壁９に溝部３０が形成される。
　または、図１１（ｄ）に示すように、基材８上にレジスト５２を形成する。次に、図１１（ｅ）に示すように、溝部３０を有する壁９の形状に対応するパターンを有するガラスマスク５３を用いて露光する。図１１（ｆ）に示すように、露光後のレジスト５２を現像することで、溝部３０を有する壁９が形成される。
　次に、本実施形態に係る回路基板３、及び実装基板１の製造方法の作用・効果について説明する。
　まず、図１２を参照して比較例に係る回路基板１０３について説明する。回路基板１０３の壁９は、上述の溝部３０を有していない。壁９の内部に構成材２０を充填した後、保持部材を用いて電子部品２を壁９内に搭載し、加圧リフロー装置にて電子部品２を押し込もうとすると、余剰の構成材２０の影響により、電子部品２を十分に押し込むことができない。この場合、電子部品２の接合材４Ｂと回路基板３の接合材４Ａとが離間したままの状態でリフローが行われ、回路基板３の接合材４Ａと電子部品２との間の接続不良が発生する可能性があった。
　これに対し、本実施形態に係る回路基板３において、一対の端子１０、及び接合材４Ａは、壁９内に配置される。ここで、壁９のうち少なくとも一つの壁枠部１３には、内周面１３ａから外周面１３ｂまで貫通する溝部３０が少なくとも一つ形成される。この場合、壁９内に構成材２０を配置し、保持部材を用いて電子部品を搭載し、加圧リフロー装置４９を用いて電子部品２を壁９内部に押し込み加熱し回路基板３に接合することで電子部品２を回路基板３に対し実装するときに、余剰の構成材２０が溝部３０を介して壁９の外部へ排出することができる。これにより、加圧リフロー装置４９を用いた加圧工程にて電子部品２を壁９内に十分に押し込み、接合材４Ａに接触させることができる。以上より、回路基板３の接合材４Ａと電子部品２との間の接続不良を抑制できる。
　壁枠部１３の厚み方向から見て、溝部３０は、壁枠部１３の高さ方向における先端部１３ｃから基材８側へ延び、溝部３０の底面３０ａは、基材８から離間した位置に配置されてよい。この場合、溝部３０の範囲を高さ方向における一部にとどめることができる。従って、構成材２０を必要以上に排出することを抑制できる。また、壁枠部１３の強度を確保することができる。
　壁枠部１３の厚み方向から見たときの壁枠部１３の占有面積をＳとし、溝部３０の開口面積をＳｃとし、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における壁枠部１３の幅をＷとし、厚み方向における壁枠部１３の長さをＬとした場合、以下の式（１）及び式（２）が成り立ってよい。式（１）が満たされることで、開口面積の比率が小さすぎることで構成材２０が流れにくくなることを抑制し、大きすぎることで必要量の構成材２０が流れ出ることを抑制できる。また、式（２）が満たされることで、流路長である長さＬに対して幅Ｗが狭くなって圧損が大きくなることで構成材２０が流れにくくなることを抑制し、幅Ｗが広すぎることで必要量の構成材が流れ出ることを抑制できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　壁枠部１３の厚み方向から見て、溝部３０は、壁枠部１３の高さ方向における先端部１３ｃから基材８側へ延び、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における溝部３０の幅は、底面３０ａ側よりも先端部１３ｃ側の方が大きくてよい。この場合、基材８側の溝部３０を狭くすることで流路抵抗が大きくなり必要な構成材２０を保持し、先端部１３ｃ側の溝部３０を広くすることで余剰な構成材２０を排出し易くなる。
　高さ方向から見て、厚み方向及び高さ方向と直交する幅方向における溝部３０の幅は、外周側よりも内周側の方が大きくてよい。内周側の溝部３０の幅が広くなることで、余剰な構成材２０は溝部３０に入り込みやすくなるが、外周側の溝部３０の幅が狭くなることで圧損を生じ、必要以上に構成材２０が流れ出ることを抑制できる。
　高さ方向から見て、一対の壁枠部１３が互いに接続される角部４０には、壁枠部１３の内周面１３ａよりも外周側へ窪む凹部４１が形成されてよい。この場合、壁枠部１３同士を分断させることなく、角部４０に余剰の構成材２０が流動できる領域を増やすことができる。
　溝部３０のエッジ部３１，３２，３３，３４には、丸みが付けられていてよい。この場合、構成材２０がスムーズに溝部３０を流れることができる。
　壁９の内部の内周面の短辺の寸法が８μｍ以上であって、内周面の長辺の寸法が６８μｍ以下であってよい。この場合、壁９の内周側の大きさを適切な大きさに設定することができる。
　本実施形態に係る実装基板１の製造方法は、上述の回路基板３に電子部品２を実装することで実装基板１を製造する実装基板１の製造方法であって、基材８に構成材２０を配置し、電子部品２を配置した後、加圧リフロー装置４９を用いて電子部品２を端子１０に接合してよい。
　この場合、上述の回路基板３と同趣旨の作用・効果を得ることができる。
　本開示は、上述の実施形態に限定されない。例えば、回路基板の端子の数や配置は特に限定されない。また、上述の実施形態では壁９内には一つの電子部品２が配置されていたが、複数の電子部品２が配置されてよい。複数の電子部品２の配列態様は特に限定されない。
［実施例］
　本開示に係る実装基板の実施例について説明する。なお、本開示は以降の実施例に限定されるものではない。
　まず、次のような製造方法で実施例１～２２の実装基板を作成した。まず、基材８上に、端子１０及び接合材４を囲むように、溝部３０を有する壁９を形成することで回路基板３を得た。次に、当該回路基板３に対して、構成材２０を充填して電子部品２としてＬＥＤチップを搭載した。次に、当該状態における実装基板１を加圧リフロー装置４９にて０．０１ＭＰａで加圧し１５０℃～１９０℃でリフローした。これにより、回路基板３及び電子部品２が接合された。実施例１～２０の各種条件は、図１３及び図１４の表に示される。なお、図１３及び図１４の表における「枠高さ（Ｈ）」は壁枠部１３の高さ方向における寸法である。「枠幅（Ｌ）」は壁枠部１３の厚み方向における寸法である（図４（ｂ）参照）。「スリット幅（Ｗ）」は溝部３０の幅Ｗ（図４（ｂ）参照）である。「溝部深さ（Ｙ）」は溝部の高さ方向の寸法である。「溝部深さ（Ｙ）」と「枠高さ（Ｈ）」が等しい場合、溝部３０が基材８の主面８ａまで及んでいることを意味する。「Ｘ軸方向最大径ａ」は壁９の内周面の長辺の寸法である。「Ｙ軸方向最大径ｂ」は壁９の内周面の短辺の寸法である。「溝部数」は溝部３０の数であり、「４」の場合は四方の壁枠部１３に溝部３０が形成され、「１」の場合は長辺側の壁枠部の一方だけに溝部３０が形成される。「チップサイズ」は、電子部品２であるＬＥＤチップの寸法である。「式１値Ｘ」は前述の式（１）のＸ軸方向の値である。「式１値Ｙ」は前述の式（１）のＹ軸方向の値である。「式２値」は前述の式（２）の値である。「判定」は、評価の判定結果を示し、二重丸は持ち帰り不良が発生せず、チップ高さとキャビティの表面高さの差が０．２μm未満であることを意味する。一重丸は持ち帰り不良が３０％未満で、チップ高さとキャビティの表面高さの差が０．２μｍ以上１．０μｍ未満であることを意味する。三角は持ち帰り不良が３０％以上、又はチップ高さとキャビティの表面高さの差が１．０μｍ以上、又はチップの上面が基板に対して平行に搭載されていない等の問題があることを意味する。「持ち帰り不良率（％）」は持ち帰り不良が生じた実装基板１の割合を示す。１００個の実装基板１のうち、図１０の状態から加圧リフロー装置４９を上げた場合、電子部品２が回路基板３から外れて加圧リフロー装置４９で持ち帰られた数の割合が、持ち帰り不良率である。「Δ（チップ表面高さ－キャビティ表面高さ）」は、電子部品２であるＬＥＤチップの上面と壁９の上面とのギャップの値であり、小さいほどＬＥＤチップを良好に押し込むことができていることを示している。
　なお、図１３及び図１４においては、式（１）及び式（２）を両方満たす実施例１～１６、２１、２２と、式（１）及び式（２）の少なくとも一方を満たさない実施例１７～２０との効果の違いを比較できるように構成材２０の量を調整した。ただし、実施例１７～２０についても構成材２０を調整することで、壁枠部１３に溝部３０が形成されていないものよりは効果が大きい。
　まず、実施例１７は、溝部幅（Ｗ）が大きすぎることにより、溝部３０から構成材２０が流れでるためＬＥＤチップを保持できず、持ち帰り不良が多くなった。実施例１８は、枠幅（Ｌ）が小さいことで、溝部３０から構成材２０が流れ出るためＬＥＤチップを保持できず、持ち帰り不良が多くなった。実施例１９は、溝部３０が狭く浅いことで、溝部３０から構成材２０が流れにくくなり、ＬＥＤチップを押し込みにくくなった。実施例２０は、壁枠部１３の枠幅（Ｌ）が大きく、溝部３０の数が少ないため、溝部３０から構成材２０が流れにくくなり、ＬＥＤチップを押し込みにくくなった。
　これに対し、実施例１～１６、２１、２２は、式（１）及び式（２）を両方満たすことで、持ち帰り不良を抑制し、ＬＥＤチップの押し込みも良好であった。実施例１は最も好適な結果が得られた。実施例２は溝部３０が一つであることで構成材２０が流れにくく傾いて見えるものがあった。
［形態１］
　基材と、
　前記基材上に設けられた少なくとも一対の端子と、
　前記端子上に配置された、金属元素を含む接合材と、
　前記基材から当該基材の主面と直交する高さ方向へ立ち上がる絶縁材の壁と、を備える回路基板であって、
　一対の前記端子、及び前記接合材は、前記壁内に配置され、
　前記壁のうち少なくとも一つの壁枠部には、内周面から外周面まで貫通する溝部が少なくとも一つ形成される、回路基板。
［形態２］
　前記壁枠部の厚み方向から見て、前記溝部は、前記壁枠部の前記高さ方向における先端部から前記基材側へ延び、前記溝部の底面は、前記基材から離間した位置に配置される、形態１に記載の回路基板。
［形態３］
　前記壁枠部の厚み方向から見たときの前記壁枠部の占有面積をＳとし、前記溝部の開口面積をＳｃとし、
　前記厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記壁枠部の幅をＷとし、前記厚み方向における前記壁枠部の長さをＬとした場合、以下の式（１）及び式（２）が成り立つ、形態１又は形態２に記載の回路基板。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ［形態４］
　前記壁枠部の厚み方向から見て、前記溝部は、前記壁枠部の前記高さ方向における先端部から前記基材側へ延び、
　前記厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記溝部の幅は、底面側よりも前記先端部側の方が大きい、形態１～３の何れか一項に記載の回路基板。
［形態５］
　前記高さ方向から見て、前記厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記溝部の幅は、外周側よりも内周側の方が大きい、形態１～形態４の何れか一項に記載の回路基板。
［形態６］
　前記高さ方向から見て、一対の前記壁枠部が互いに接続される角部には、前記壁枠部の内周面よりも外周側へ窪む凹部が形成される、形態１～形態５の何れか一項に記載の回路基板。
［形態７］
　前記溝部のエッジ部には、丸みが付けられている、形態１～形態６の何れか一項に記載の回路基板。
［形態８］
　前記壁の内部の内周面の短辺の寸法が８μｍ以上であって、前記内周面の長辺の寸法が６８μｍ以下である、形態１～７の何れか一項に記載の回路基板。
［形態９］
　形態１～８の何れか一項に記載の回路基板に電子部品を実装することで実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、
　前記基材に構成材を配置し、前記電子部品を配置した後、加圧リフロー装置を用いて前記電子部品を前記端子に接合する、実装基板の製造方法。
　３…回路基板、４Ａ…接合材、８…基材、９…壁、１０…端子、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…壁枠部、２０…構成材、３０…溝部、３１，３２，３３，３４…エッジ部、４０…角部、４１…凹部、４９…加圧リフロー装置。
 

Claims (9)

  1. 　基材と、
    　前記基材上に設けられた少なくとも一対の端子と、
    　前記端子上に配置された、金属元素を含む接合材と、
    　前記基材から当該基材の主面と直交する高さ方向へ立ち上がる絶縁材の壁と、を備える回路基板であって、
    　一対の前記端子、及び前記接合材は、前記壁内に配置され、
    　前記壁のうち少なくとも一つの壁枠部には、内周面から外周面まで貫通する溝部が少なくとも一つ形成される、回路基板。
  2. 　前記壁枠部の厚み方向から見て、前記溝部は、前記壁枠部の前記高さ方向における先端部から前記基材側へ延び、前記溝部の底面は、前記基材から離間した位置に配置される、請求項１に記載の回路基板。
  3. 　前記壁枠部の厚み方向から見たときの前記壁枠部の占有面積をＳとし、前記溝部の開口面積をＳｃとし、
    　前記厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記壁枠部の幅をＷとし、前記厚み方向における前記壁枠部の長さをＬとした場合、以下の式（１）及び式（２）が成り立つ、請求項１に記載の回路基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  4. 　前記壁枠部の厚み方向から見て、前記溝部は、前記壁枠部の前記高さ方向における先端部から前記基材側へ延び、
    　前記厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記溝部の幅は、底面側よりも前記先端部側の方が大きい、請求項１に記載の回路基板。
  5. 　前記高さ方向から見て、厚み方向及び前記高さ方向と直交する幅方向における前記溝部の幅は、外周側よりも内周側の方が大きい、請求項１に記載の回路基板。
  6. 　前記高さ方向から見て、一対の前記壁枠部が互いに接続される角部には、前記壁枠部の内周面よりも外周側へ窪む凹部が形成される、請求項１に記載の回路基板。
  7. 　前記溝部のエッジ部には、丸みが付けられている、請求項１に記載の回路基板。
  8. 　前記壁の内部の内周面の短辺の寸法が８μｍ以上であって、前記内周面の長辺の寸法が６８μｍ以下である、請求項１に記載の回路基板。
  9. 　請求項１～８の何れか一項に記載の回路基板に電子部品を実装することで実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、
    　前記基材に構成材を配置し、前記電子部品を配置した後、加圧リフロー装置を用いて前記電子部品を前記端子に接合する、実装基板の製造方法。
     
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JPH11312759A (ja) * 1997-10-24 1999-11-09 Seiko Epson Corp フェイスダウンボンディング用基板またはプリント配線板もしくはフレキシブル配線板またはその基板の形設方法
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