(57)【要約】  少なくとも電極を有する基板から構成された電子機器の製造方法において、前記電極近傍に静電気放電保護部のパターンを基板上に形成し、少なくとも前記パターンを除いた前記基板面上に前記ソルダーレジスト層を形成し、前記パターン上に半田を塗布し、前記半田を加熱し、半田の表面張力により前記半田を凝集させ、前記パターン上に静電気放電導電部を形成する。このように、半田で静電気放電導電部を形成することにより、部品点数の増加や工程の増加を招くことなく、該電子機器の基板上の回路をＥＳＤから保護できる。
2008032365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板から構成された電子機器において、
前記基板上に形成された電極と、
前記基板上の前記電極の近傍に形成されたパターンと、
前記パターン上に形成された、山形形状の半田からなる静電気放電導電部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記静電気放電導電部の最頂部は、前記電極から離れるように前記パターン幅中央よりずれていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記電極には、前記電子機器の筐体外部に露出する電子部品の端子が接合され、
前記電子部品と前記筐体との間隙と静電気放電導電部間の距離が、前記間隙と前記端子間の距離よりも近いことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電子機器。
【請求項４】
少なくとも電極を有する基板から構成された電子機器の製造方法において、
前記電極近傍に静電気放電保護部のパターンを基板上に形成する基板形成ステップと、
少なくとも前記パターンを除いた前記基板面上に前記ソルダーレジスト層を形成するソルダートレジスト形成ステップと、
前記パターン上に半田を塗布する半田塗布ステップと、
前記半田を加熱し、半田の表面張力により前記半田を凝集させ、前記パターン上に静電気放電導電部を形成する加熱ステップとを備える製造方法。
【請求項５】
前記半田塗布ステップにおいて、前記パターンよりも広く前記基板上に半田を塗布することを特徴とする請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記加熱ステップにおいて、前記電極へ素子を装着するための半田への加熱を前記静電気放電導電部の形成と同時に行うことを特徴とする請求項４記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子を基板に実装する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に実装される素子、特にＩＣ等の電子デバイスは、ＥＳＤ(Electoric Static Discharge)、すなわち静電気の印加によって破壊に至ることがある。
このため筐体内に収められる電子デバイスを筐体の開口から一定以上離して配置するといった静電気対策が行われていた。【０００３】
また、本願発明に関連する先行技術として、例えば、下記の特許文献１，２に開示される技術がある。
【特許文献１】特開２００１−３０８５８６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４２４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、装置の小型化や電子デバイスの多様化に伴い、電子デバイスを筐体表面に配置する場合が多くなってきている。
例えば、図１５は、ノートパソコン等の表面に配置された指紋センサー１０１を示している。該指紋センサー１０１は、ＢＧＡ(Ball Grid Array)方式でプリント基板１０２に実装され、指紋の読み取りのため読取面１０１Ａが筐体１０３の外に露出するように配置されている。
指紋センサー１０１等の電子デバイスの表面は、一般に導電性の低い材質でパッケージング（モールドも含む）されている場合が多く、ＥＳＤを受ける可能性は低い。またそうでない場合でも、デバイス表面に受けたＥＳＤをグランドに流す等のなんらかの対策がなされており、仮にデバイス表面にＥＳＤを受けても内部回路が損傷する可能性は低い。
しかし、デバイスの裏面側には、内部の回路を外部と接続するための端子（ＢＧＡ端子）１０４が存在しており、図１５に示すように、指紋センサー１０１と筐体１０３との隙間を介してＥＳＤがＢＧＡ端子１０４に達してしまうと、当該デバイス内部の回路や当該デバイス周辺の回路（以下単に内部回路とも称する）に定格よりも遥かに高い電圧がかかることになり、損傷を招くことがある。
この内部回路の損傷を防ぐためには、図１６に示すように指紋センサー１０１と筐体１０３との間に導電性部材１０５を配置し、プリント基板１０２のグランドライン１０６と接続すればよい。これによりＥＳＤは、導電性部材１０５に吸収されるため、ＢＧＡ端子１０４を保護できる。
しかし、図１６の構成としたのでは、図１５の構成と比べて導電性部材１０５が増加すると共に、該導電性部材１０５をグランドライン１０６に接続する工程も増えるため、製造性の悪化や製造コストの増大を招くことになる。
そこで、本発明は、電子機器を製造する際、半田で静電気放電導電部を形成することにより、部品点数の増加や工程の増加を招くことなく、該電子機器の基板上の回路をＥＳＤから保護する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用した。
即ち、本発明の電子機器は、
少なくとも基板から構成された電子機器において、
前記基板上に形成された電極と、
前記基板上の前記電極の近傍に形成されたパターンと、
前記パターン上に形成された、山形形状の半田からなる静電気放電導電部とを備えることを特徴とする。【０００６】
前記静電気放電導電部の最頂部は、前記電極から離れるように前記パターン幅中央よりずれていても良い。【０００７】
前記電極には、前記電子機器の筐体外部に露出する電子部品の端子が接合され、
前記電子部品と前記筐体との間隙と静電気放電導電部間の距離が、前記間隙と前記端子間の距離よりも近くなるように構成しても良い。【０００８】
また、本発明の電子機器の製造方法は、
少なくとも電極を有する基板から構成された電子機器の製造方法において、
前記電極近傍に静電気放電保護部のパターンを基板上に形成する基板形成ステップと、
少なくとも前記パターンを除いた前記基板面上に前記ソルダーレジスト層を形成するソルダートレジスト形成ステップと、
前記パターン上に半田を塗布する半田塗布ステップと、
前記半田を加熱し、半田の表面張力により前記半田を凝集させ、前記パターン上に静電気放電導電部を形成する加熱ステップとを備える。【０００９】
前記半田塗布ステップにおいて、前記パターンよりも広く前記基板上に半田を塗布しても良い。【００１０】
前記加熱ステップにおいて、前記電極へ素子を装着するための半田への加熱を前記静電気放電導電部の形成と同時に行っても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子機器を製造する際、半田で静電気放電導電部を形成することにより、部品点数の増加や工程の増加を招くことなく、該電子機器の基板上の回路をＥＳＤから保護する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電子機器の外観図
【図２】本発明の要部概略図
【図３】電極及び保護壁用パターンの平面図
【図４】素子の実装方法のフローチャート
【図５】表面配線パターン作成の説明図
【図６】ソルダーレジスト作成の説明図
【図７】素子の実装システムの説明図
【図８】半田ペースト印刷の説明図
【図９】半田ペースト印刷の説明図
【図１０】素子の載置の説明図
【図１１】リフロー処理の説明図
【図１２】半田ペースト印刷幅の説明図
【図１３】保護壁形成位置の説明図
【図１４】半田ペースト塗布位置の説明図
【図１５】関連技術の説明図
【図１６】関連技術の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下の実施の形態の構成は例示であり、本発明は実施の形態の構成に限定されない。
図１は、本発明に係る電子機器の外観図、図２は本発明の要部説明図である。
本例の電子機器１０は、ノート型のパーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）であり、指紋センサー１をＢＧＡ(Ball Grid Array)方式で基板２に実装し、指紋の読み取りのため指紋センサー１の読取面１Ａを筐体３の外に露出させている。【００１４】
指紋センサー１は、非導電性の材質でパッケージングされ、そのパッケージ１Ｂの表面側に読取面１Ａを備えている。また、パッケージ１Ｂの内部に該読取面１Ａで読み取った指紋情報を所定形式の電気信号として出力するための回路（内部回路）１Ｄを備え、パッケージ１Ｂの裏面側に該電気信号を外部へ出力する端子１Ｃを備えている。本例の端子１Ｃは、パッケージ１Ｂの裏面に50mil程度の間隔で格子状に並べたパッドに半田ボールを接続したＢＧＡとなっている。【００１５】
基板２は、セラミック、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料からなり、図には省略されているが、その内部に所定回路網を形成するための内部配線パターン及びビアホール導体が形成されている。また、基板２の表面には、ビアホール導体からのランド電極などを含む表面配線パターン４が形成されている。この表面配線パターン４の一部は、指紋センサー１の端子１Ｃが接合されるため、図３に示すように格子状に配列された電極５となっている。また、該表面配線パターン４の他の一部は、電極５を囲む形に形成された保護壁用パターン６となっている。該保護壁用パターン６は、不図示のビアホール導体や表面配線パターン４を介してグランドと接続している。【００１６】
該電極５等のランド電極及び保護壁用パターン６の周囲には、ソルダーレジスト８の層が形成されている。図示例では、該電極５等のランド電極及び保護壁用パターン６上を開口とし、それ以外の表面配線パターン４上には、ソルダーレジスト８が形成されている。該ソルダーレジスト８は半田付けの不要な箇所に半田が付着してショート等が起きないように表面配線パターンを被覆する耐熱性のコーティング材である。【００１７】
該ソルダーレジスト８は、スクリーン印刷により形成してもよいし、カーテンコートやスプレーコートにより一様に形成したレジスト膜を現像工程或はエッチングを経て不要部分を除去するものでも良い。また、該ソルダーレジスト８の材質は、一般に用いられている半田が付着しない材質であれば良く、特に限定されるものではない。例えば、エポキシ樹脂、スチレン、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の重合体または共重合体等のカルボキシル基含有重合体類や、フェノール樹脂類、キシレン系樹脂類、尿素系樹脂類、メラミン系樹脂類、アルキッド系樹脂類、ビニル系樹脂類、アクリル系樹脂類、塩化ゴム系樹脂類、ポリアミド系樹脂類、脂肪酸または芳香族の多塩基性酸やその無水物のヒドロキシアルキルアクリレート（又はメタクリレート）ハーフエステル樹脂類等が利用可能である。【００１８】
そして、保護壁用パターン６上には、半田による保護壁（静電気放電導電部）７が形成されている。この保護壁７は、指紋センサー１を基板２に実装する際に、電極５と共に保護壁用パターン６上に塗布され、表面張力によって凝集した半田が固化したものである。【００１９】
この指紋センサー（電子デバイス）１の実装方法について説明する。図４は、該実装方法のフローチャートである。
先ず、図５に示すように基板２に所定の配線パターンを形成する。このとき基板表面に形成される表面配線パターン４の一部として、指紋センサー１が接続される電極５を囲むように保護壁用のパターン６を形成する。なお、この配線パターンは、一般的な基板製造装置によって形成可能である（Ｓ１）。【００２０】
また、スクリーン印刷装置によって該基板表面にソルダーレジスト８をスクリーン印刷し、図６のように電極５等のランド電極及び保護壁用配線パターン６以外を被覆する（Ｓ２）。【００２１】
このように、所定の表面配線パターン４及びソルダーレジスト８を形成した基板２を用意し、該基板２に対して指紋センサー１を実装する。図７は、該指紋センサー１の実装を行う製造ライン（素子の実装システム）の一例である。
半田印刷機２１は、該基板表面にメタルマスク９を重ね（図８，Ｓ３）、半田ペースト１１を塗布後、メタルマスク９を除いて図９のように電極５及び保護壁用パターン６上に半田ペースト１１を印刷する（Ｓ４）。このとき保護壁用パターン６上の半田ペーストが、図８，９の如く保護壁用配線パターン６よりも広い幅で塗布されるように、メタルマスク９の印刷パターンが形成されている。【００２２】
半田膜厚測定装置２２により、半田の膜厚を測定し（Ｓ５）、該膜厚が適切であればチップ搭載機２３により指紋センサー１の端子１Ｃが電極５と接するように該指紋センサー１を載置する（図１０，Ｓ６）。【００２３】
また、他の素子（不図示）についても異型部品搭載機２４により基板２の電極上に載置する（Ｓ７）。【００２４】
そして、リフローオーブン２５により、上記基板を所定温度に加熱してリフロー処理し、半田ペースト１１を溶融させて端子１Ｃと電極５を接続する。このとき、保護壁用パターン６上の半田ペースト１１も溶融して、ソルダーレジスト上に印刷されていた半田がはじかれ、表面張力によって保護壁用パターン６上に凝集する（Ｓ８）。この凝集した状態で自然冷却させ、該半田を固化させて保護壁７とする（図１１，Ｓ９）。【００２５】
このように指紋センサー１の接続部（端子１Ｃと電極５）を囲む保護壁７を形成したことにより、図１２に示すように筐体３とパッケージ１Ｂとの隙間９を介してＥＳＤが入っても、ＥＳＤはグランドに接続された保護壁７に吸収され、指紋センサー１の接続部に達することが防止される。即ち指紋センサー内の回路及び筐体内で該指紋センサー周辺に設けられた回路といった内部回路をＥＳＤから保護できる。【００２６】
このとき、図１２に示すように保護壁用パターン６の幅Ｗ１よりも保護壁用パターン上に塗布する半田ペーストの幅、即ち該半田ペーストを印刷するメタルマスクの開口の幅Ｗ２を大きくしている。【００２７】
従って、半田ペースト１１は保護壁用パターン６上だけでなくソルダーレジスト８上にも塗布される。しかしソルダーレジスト８は、半田が付着しない材質、即ち溶融した状態の半田をはじく材質であるため、ソルダーレジスト上の半田ペースト１１はリフロー処理によって溶融すると保護壁用パターン上に移動し、表面張力によって凝集することになる。即ち、溶融した半田は、保護壁用パターン６を底面とし、鉛直断面が山形に盛り上がることになる。【００２８】
このため保護壁７を高く形成したい場合には、幅Ｗ１とＷ２の差を大きくし、保護壁７を低くするためには幅Ｗ１とＷ２の差を少なく設定する（但しＷ１＜Ｗ２）。【００２９】
即ち、保護壁７として必要な幅及び高さが得られるように保護壁用パターン６の幅Ｗ１や半田ペーストの幅Ｗ２、ソルダーレジスト８の材質、半田ペースト１１の材質を予め設定する。【００３０】
このように指紋センサー１を実装した基板面よりも高い保護壁７を設けたことにより、指紋センサー１を接続した配線パターン４にＥＳＤが達することを防止し、該配線パターン４に接続している内部回路を保護することができる。また、半田の表面張力により高さを出せるので、保護壁用パターン及び電極５上に印刷する際、一つのメタルマスクで一度に印刷可能であり、製造性が良い。【００３１】
また、図１３に示すように筐体３とパッケージ１Ｂとの隙間９から保護壁７への距離、本例ではパッケージ１Ｂの外周部（図示例では外周面Ｂ１の下端Ｂ２）からの最短距離Ｌ１が、該隙間９から指紋センサー１の接続部１Ｃへの距離Ｌ２より短くなるように、配線パターン４の位置及び保護壁７の高さを設定している。これにより隙間９からのＥＳＤが、高い確度で保護壁７へ吸収される。【００３２】
また、図１４に示すように鉛直断面内において、保護壁用パターン６上に塗布された半田ペースト１１の中心Ｐ１を保護壁用パターン６の中心Ｐ２の外側、即ち保護壁用パターン６が囲む電極５と反対側に形成している。このように塗布された半田ペーストから生成される保護壁７は、その最頂部が中心Ｐ２の外側となる。この結果、最頂部は、基板面上において中心Ｐ２より前記電極５から離れることになる。【００３３】
これにより上記幅Ｗ１とＷ２の差を大きくしても、保護壁用パターン６よりも指紋センサー１側に塗布される半田ペースト１１の幅ＷＡが抑えられ、保護壁７の最頂部を指紋センサー１あるいは指紋センサー１の電極から離して形成できる。従って指紋センサー１の接続部１ＣへのＥＳＤをより確実に防止できるようになる。【００３４】
この中心Ｐ１と中心Ｐ２の差ΔＰは、前記距離Ｌ１等に応じて任意に設定でき、指紋センサー１に対し保護壁７を最も近づけて形成するためには、図１２のように保護壁６及び半田ペースト１１の指紋センサー１側の端部を一致させれば良い。
なお、上記保護壁に係る設定は、可能な限り組み合わせて用いることができる。【００３５】
本実施例では、保護壁７を指紋センサー１を囲む形に形成しているが、指紋センサー１や隙間９の形状の応じて様々な形態をとることが考えられる。特定方向からのＥＳＤを防ぐ必要があるならば、特定方向のみ保護壁７を形成すればよい。また、指紋センサー１を囲う形だけでなく、複数の保護壁７を指紋センサー１近傍に形成してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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