(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体上に、導電性回路と、該導電性回路の表面側に形成される熱可塑性樹脂層とを設ける工程と、
電子部品の電極の表面に金属層を設ける工程と、
前記電子部品の前記金属層を前記熱可塑性樹脂層に押し当てながら、該金属層の表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与えることで、熱可塑性樹脂を溶融により部分的に除去させて前記金属層と前記導電性回路とを接合させ、その後、超音波振動による負荷をなくして、溶融した熱可塑性樹脂を冷却により硬化させる工程と、
を備える電子部品の表面実装方法であって、
前記金属層は、前記基板本体側の表面が平坦な面で構成され、かつそのせん断強度が前記導電性回路を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる層で構成されることを特徴とする電子部品の表面実装方法。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂層の中に、そのモース硬さが前記導電性回路を構成する材料のモース硬さよりも大きな材料からなる粒子を分散させることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の表面実装方法。
【請求項３】
基板本体上に、導電性回路と、該導電性回路の表面側に形成される金属層とを設ける工程と、
前記金属層の表面側に熱可塑性樹脂層を設ける工程と、
電子部品の電極表面を、前記熱可塑性樹脂層に押し当てながら、前記電極表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与えることで、熱可塑性樹脂を溶融により部分的に除去させて前記電極と前記金属層とを接合させ、その後、超音波振動による負荷をなくして、溶融した熱可塑性樹脂を冷却により硬化させる工程と、
を備える電子部品の表面実装方法であって、
前記金属層は、前記電子部品側の表面が平坦な面で構成され、かつそのせん断強度が前記導電性回路を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる層で構成されることを特徴とする電子部品の表面実装方法。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の電子部品の表面実装方法によって、基板本体上に電子部
品が実装されたことを特徴とする電子部品が実装された基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗やコンデンサなどの各種電子部品を、導電回路が形成されたプリント配線基板上に表面実装するための電子部品の表面実装方法及び電子部品が実装された基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、抵抗やコンデンサなどの各種電子部品を基板上に表面実装する場合には、はんだ材を用いる方法で行われている。かかる従来技術について、図５を参照して説明する。図５は従来例１に係る表面実装手順を示す工程図である。
【０００３】
この従来例においては、基板として、耐熱性のガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる基材２１０の表面に、１２μｍ〜３５μｍ程度の厚みの銅箔２２０を積層したものを用いている（図５（Ａ）参照）。この基板に対して、従来公知のフォトリソ法及びエッチング法を用いて導電性回路２２１を形成する（同図（Ｂ）参照）。さらに電子部品３００を接続する位置に、はんだ材との濡れ性を付与するために、Ｓｎなどのめっき２３０を施して、プリント配線基板２００を作製する（同図（Ｃ）参照）。
【０００４】
次に、導電性回路２２１におけるめっき２３０上に、クリームはんだ２４０をスクリーン印刷等により供給する。そして、電子部品３００の電極部３１０をはんだ２４０上に配置する（同図（Ｄ）参照）。電子部品３００を配置した状態で、２６０〜２７０℃で数秒間加熱して、はんだ２４０を溶融し、フィレット２４１を形成後、冷却により硬化させる。その後、はんだ２４０内にあったフラックス材を洗浄により除去することで、導電性回路２２１上への電子部品３００の実装が完了する。
【０００５】
ところで、近年、電子機器の小型化に伴って、プリント配線基板のより一層の小型化や基板に対する電子部品のより高密度な実装が要求されている。そのため、導電回路の面積が縮小し、はんだ材の供給不足による接合不良や、はんだ材のはみ出しによる隣接回路間の短絡という不具合発生のリスクが高くなっている。はんだの接合信頼性を確保するフィレットの形成のためには、導電回路面積をある程度確保する必要があり、上記の実装方法では、小型化に限界がある。
【０００６】
このような問題を解消するために、シート状のはんだ材にフラックスフィルムを積層した接続シートを用いる方法、異方導電性シートや異方導電性ペースト等を用いる方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、かかる方法では、はんだ材等をフィルム化すること、あるいは、異方導電性材の使用で材料コストが増加し、加熱工程が削減することができないことから、低コスト化という需要には対応できない。
【０００７】
また、小型化及び低コスト化の需要に同時に対応できる方法として、本願の出願人は、はんだ材を用いない表面実装方法を既に提案している（特許文献２参照）。かかる方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６は従来例２に係る表面実装方法によって得られた、電子部品が実装された基板の模式的断面図である。図７は従来例２に係る表面実装手順を示す工程図である。
【０００８】
この従来例においては、基板として、ガラスエポキシ樹脂等からなる絶縁性基材４１０上に金属箔４２０が積層されたものを用いている（図７（Ａ）参照）。この基板表面上に、インク材として構成される熱可塑性の樹脂材（以下、レジストと称する）を所要パターン形状となるように塗布する（同図（Ｂ）参照）。そして、レジスト４３０により覆われ
ていない露出した部分の金属をエッチング除去して導電性回路４２１を形成する。このようにして、導電性回路４２１が形成されたプリント配線基板４００が得られる（同図（Ｃ）参照）。
【０００９】
また、別工程において、電子部品５００の電極５１０の表面上に突起状の突出電極４５０をめっき、あるいは従来公知のスタッドバンプ法等により形成する（同図（Ｄ）参照）。
【００１０】
そして、この電子部品５００を、６０℃程度に加熱したプリント配線基板４００表面のレジスト４３０上に、突出電極４５０が当るように超音波振動を付加した状態で押し当てる（同図（Ｅ）参照）。これにより、突出電極４５０とレジスト４３０との間で生じる摩擦によって、レジスト４３０における突出電極４５０の先端の押し当てられた部位が溶融し除去される。そして、突出電極４５０の先端と導電性回路４２１との間に、超音波振動に伴う摩擦による金属融着部４６０が形成される。その後、超音波振動を停止させることで、熱可塑性樹脂で構成されているレジスト４３０が冷却されて、再び硬化して、電子部品５００の電極５１０と導電性回路４２１とが、突出電極４５０及び金属融着部４６０を介して電気的に接続される（同図（Ｆ）及び図６参照）。
【００１１】
以上のような表面実装方法により、はんだ材を用いる必要がなく、小型化及び低コスト化の需要に同時に対応することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、かかる表面実装方法の場合、超音波振動を付加している工程中に、電子部品５００の電極５１０と突出電極４５０との間の界面や、突出電極４５０と金属融着部４６０との間の界面にクラックが生じるリスクが高いという問題がある。
【００１３】
すなわち、超音波振動を利用した接合のメカニズムは、接合界面の相対すべり摩擦、表面酸化膜の破壊、金属拡散の発生、接合の完了の順で行われる。しかしながら、これら一連の流れが、接合界面全体で同時に起こる訳ではなく、既に、接合が完了した部位に対しても、超音波振動による負荷が継続的にかかる場合がある。この場合、超音波振動による応力が界面のすべりで逃げることができず、接合部にせん断応力が作用してしまう。これにより、通常、溶接部の変形強度は大きくなっているために、接合部近傍でクラックが発生し易くなる。
【００１４】
また、上記の実装方法においては、突起状の突出電極４５０を形成するコストが高いという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２０３６９３号公報
【特許文献２】特許第３５８４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、はんだ材を用いることなく、接合界面のクラックの発生の抑制を図ることのできる電子部品の表面実装方法及び電子部品が実装された基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１８】
すなわち、第一の電子部品の表面実装方法は、
基板本体上に、導電性回路と、該導電性回路の表面側に形成される熱可塑性樹脂層とを設ける工程と、
電子部品の電極の表面に金属層を設ける工程と、
前記電子部品の前記金属層を前記熱可塑性樹脂層に押し当てながら、該金属層の表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与えることで、熱可塑性樹脂を溶融により部分的に除去させて前記金属層と前記導電性回路とを接合させ、その後、超音波振動による負荷をなくして、溶融した熱可塑性樹脂を冷却により硬化させる工程と、
を備える電子部品の表面実装方法であって、
前記金属層は、前記基板本体側の表面が平坦な面で構成され、かつそのせん断強度が前記導電性回路を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる層で構成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、はんだ材を用いることなく、電子部品の表面実装を行うことが可能となる。
【００２０】
また、金属層として、そのせん断強度が導電性回路を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる層で構成されるものを採用したことによって、超音波振動により負荷が与えられている場合でも、導電性回路が破損してしまうことを抑制できる。
【００２１】
また、金属層として、上記のような構成を採用したことにより、電子部品の電極と金属層との接合部分（説明の便宜上、第１接合部分と称する）や、金属層と導電性回路との接合部分（説明の便宜上、第２接合部分と称する）に対するせん断応力による負荷を抑制することができる。その理由は、次の通りである。
【００２２】
すなわち、第一に、超音波振動を利用して、突出電極の先端により熱可塑性樹脂層を部分的に除去して、突出電極と導電性回路とを接合する場合に比して、第２接合部分の面積が広く、せん断応力を軽減させることができる。第二に、突出電極の場合に比して、厚み（本発明の場合には金属層における層の厚み、突出電極の場合には突出量に相当）を薄くできるため、第１接合部分と第２接合部分との間で生じる応力モーメントを小さくすることができ、各接合部分におけるせん断応力を軽減させることができる。第三に、突出電極の場合に比して、弾性変形域が大きくなり、延性が増すため、せん断応力を吸収し易くなる。
【００２３】
以上のように、本発明によれば、導電性回路の破損を抑止し、かつ各接合部分に対するせん断応力による負荷を抑制できるため、接合界面のクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００２４】
前記熱可塑性樹脂層の中に、そのモース硬さが前記導電性回路を構成する材料のモース硬さよりも大きな材料からなる粒子を分散させるとよい。
【００２５】
こうすることによって、超音波振動による負荷を与える際の振動によって、熱可塑性樹脂層の中に分散された粒子により金属表面に傷を付ける「やすり効果」が発揮される。これにより、金属表面の不活性層（酸化膜）が除去され、金属接合が開始される。従って、金属層のモース硬さが導電性回路のモース硬さよりも低い場合であっても、導電性回路表面の酸化膜破壊による接合を適切に行わせることができる。
【００２６】
また、第二の発明は、
基板本体上に、導電性回路と、該導電性回路の表面側に形成される金属層とを設ける工程と、
前記金属層の表面側に熱可塑性樹脂層を設ける工程と、
電子部品の電極表面を、前記熱可塑性樹脂層に押し当てながら、前記電極表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与えることで、熱可塑性樹脂を溶融により部分的に除去させて前記電極と前記金属層とを接合させ、その後、超音波振動による負荷をなくして、溶融した熱可塑性樹脂を冷却により硬化させる工程と、
を備える電子部品の表面実装方法であって、
前記金属層は、前記電子部品側の表面が平坦な面で構成され、かつそのせん断強度が前記導電性回路を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる層で構成されることを特徴とする。
【００２７】
かかる第二の発明においても、第一の発明の場合と同様の理由により、導電性回路の破損を抑止し、かつ各接合部分に対するせん断応力による負荷を抑制できるため、接合界面のクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の電子部品が実装された基板は、上記のいずれか一つに記載の電子部品の表面実装方法によって、基板本体上に電子部品が実装されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、はんだ材を用いることなく、接合界面のクラックの発生の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係る電子部品が実装された基板の模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電子部品の表面実装方法における表面実装手順を示す工程図である。
【図３】本発明の実施例２に係る電子部品の表面実装方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施例３に係る電子部品の表面実装方法における表面実装手順を示す工程図である。
【図５】図５は従来例１に係る表面実装手順を示す工程図である。
【図６】図６は従来例２に係る表面実装方法によって得られた、電子部品が実装された基板の模式的断面図である。
【図７】図７は従来例２に係る表面実装手順を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３２】
（実施例１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品の表面実装方法及び電子部品が実装された基板について説明する。
【００３３】
＜電子部品が実装された基板＞
特に、図１を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品の表面実装方法によって得られる、電子部品が実装された基板について説明する。
【００３４】
本実施例に係る電子部品が実装された基板１００は、基板本体としての絶縁性基材１０と、絶縁性基材１０の表面上に形成された導電性回路２１と、電子部品４０における一対の電極４１の表面に設けられ、かつ導電性回路２１と電気的に接続した状態で固定される金属層５０とを備えている。また、基板１００においては、絶縁性基材１０と電子部品４０との固定をより補強する機能を発揮する樹脂固定部３１も設けられている。
【００３５】
なお、絶縁性基材１０の材料の好適例として、ガラスエポキシ樹脂を挙げることができる。また、本実施例においては、電子部品４０としては、抵抗やコンデンサなど、表面実装によって実装可能な種々の電子部品を適用できる。
【００３６】
＜電子部品の表面実装方法＞
特に、図２を参照して、本実施例に係る電子部品の表面実装方法について説明する。
【００３７】
＜＜工程１＞＞
絶縁性基材１０の表面に金属箔２０を積層する（図２（Ａ）参照）。
【００３８】
（具体的な一例）５０μｍの厚みのガラスエポキシ製の絶縁性基材（ガラエポプリプレグ）１０の片面に、３５μｍの厚みの硬質アルミからなる金属箔２０を重ねて、熱間プレスによって、これらを接着する。なお、この接着方法については、公知技術であるので、その詳細説明は省略する。
【００３９】
このようにして、絶縁性基材１０の表面に金属箔２０が積層されたものが得られる。なお、金属箔２０の他の具体例としては、１８μｍの銅箔を挙げることができる。
【００４０】
＜＜工程２＞＞
金属箔２０の表面に、所望のパターン形状（導電性回路の形状）のレジスト３０を、熱可塑性樹脂からなるインク材によって形成する（同図（Ｂ）参照）。
【００４１】
（具体的な一例）金属箔２０の表面上に、１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性接着剤等により、所望のパターン形状のレジスト３０（熱可塑性樹脂層）を形成する。このレジスト３０は、グラビア印刷等の方法によって２〜３μｍ厚程度塗布することにより形成する。
【００４２】
＜＜工程３＞＞
レジスト３０によって覆われていない露出した部位の金属箔２０をエッチングにより除去して、導電性回路２１を形成する。この導電性回路２１の表面は、熱可塑性樹脂層としてのレジスト３０によって覆われている（同図（Ｃ）参照）。
【００４３】
（具体的な一例）エッチング処理に際しては、エッチング液としてＮａＯＨ（１２０ｇ／ｌ）を５０℃の条件にて使用するとよい。ここで、レジスト３０として用いたポリオレフィン系樹脂の代わりにポリエステル系の可塑性樹脂を用いることもできる。この場合、エッチング時のエッチング液には、酸系のＦｅＣｌ２を用いる。
【００４４】
尚、本実施例においては、導電性回路２１の接合部の面積は、電子部品４０の電極４１における接合部の面積より小さくすることが可能である。そのため、従来のはんだ材による実装方法（例えば、１．０ｍｍ×０．５ｍｍサイズのチップコンデンサの場合、電極面積の２倍程度の面積が必要）に比べて、導電性回路２１の接合部の面積を小さくすることができる。
【００４５】
＜＜別工程＞＞
別工程において、電子部品４０の電極４１における導電性回路２１との接合側の全面に、１μｍ程度の薄い層となる金属層５０をめっき等により形成する（同図（Ｄ）参照）。ここで、この金属層５０を構成する材料は、そのせん断強度（せん断抵抗）が、導電性回路２１を構成する材料のせん断強度よりも低いものを用いている。また、金属層５０の両面は平坦な面となるように形成している。
【００４６】
（具体的な一例）１．０ｍｍ×０．５ｍｍサイズのチップコンデンサ（電子部品４０）における一対の電極４１のそれぞれに対して、導電性回路２１との接合側の全面に、せん断強度１６００ｋｇ／ｃｍ２の金を用いて、従来公知の金メッキ法などによって１μｍ程度の厚みとなるように金属層５０を形成する。
【００４７】
ここで、導電性回路２１がアルミニウムで構成される場合、せん断強度は２０００〜３０００ｋｇ／ｃｍ２程度であり、銅で構成される場合、せん断強度は３０００ｋｇ／ｃｍ２以上である。従って、いずれの場合であっても、金属層５０のせん断強度は、導電性回路２１のせん断強度よりも低くなる。
【００４８】
なお、本実施例においては、電極４１における導電性回路２１との接合側の面にのみ金属層５０を設ける場合を示したが、電極４１における露出面全体に金属層５０を形成してもよい。この場合、電極４１における接合側の面以外の面（上面及び側面）にめっきが施されないようにする必要がなく、金属層５０を形成する工程を簡略化できる。
【００４９】
＜＜工程４＞＞
電子部品４０の電極４１の表面に設けられた金属層５０を、熱可塑性樹脂層としてのレジスト３０に押し当てながら、金属層５０の表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与える（同図（Ｅ）参照）。この工程においては、導電性回路２１上にレジスト３０が形成されている絶縁性基材１０を６０℃程度に加熱した状態で行う。
【００５０】
このように、圧力による負荷をかけつつ、超音波振動による負荷を与えることによって、熱可塑性樹脂からなるレジスト３０は、その一部が、超音波振動による機械的摩擦により導電性回路２１の表面から除去される。すなわち、レジスト３０は、摩擦熱によって、その一部が溶融し、かつ加圧によって、溶融した樹脂は、圧力がかかる方向に対して垂直な方向に押しのけられて、金属層５０の表面と導電性回路２１の表面との間の領域から除去される。
【００５１】
また、導電性回路２１の表面の酸化物層も同じく機械的に除去されることで、電極４１上の金属層５０の表面と導電性回路２１の表面が接触し、更に、超音波振動による摩擦により、これらの表面間には金属融着部が形成される。
【００５２】
その後、超音波振動による負荷をなくすことで、熱により溶融していた熱可塑性樹脂は冷却により再び硬化する。これにより、絶縁性基材１０と電子部品４０との固定をより補強する機能を発揮する樹脂固定部３１が形成される（同図（Ｆ）参照）。
【００５３】
（具体的な一例）チップコンデンサ（電子部品４０）の電極４１に設けられた金属層５０を、圧力０．２ｋｇ／ｍｍ２の条件下でレジスト３０に押し当てながら、振動数６３ＫＨｚの超音波振動の負荷を与える。
【００５４】
これらの負荷を与える工程は０．３秒程度行う。これにより、チップコンデンサを絶縁性基材１０上に強固に固定することができ、かつ、チップコンデンサにおける電極４１と、絶縁性基材１０上の導電性回路２１とを、金属層５０を介して電気的に接続することができる。なお、上記の通り、金属層５０と導電性回路２１との間には金属融着部が形成されるため、これらは強固に固定される。
【００５５】
なお、金属層５０の材料の一例として、金の場合を示したが、金属層５０の材料は金に限られるものではない。金属層５０の材料は、導電性を備え、かつそのせん断強度（せん断抵抗）が、導電性回路２１を構成する材料のせん断強度よりも低ければよい。従って、
導電性回路２１を構成する材料に応じて、金の他、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、銅、またはこれらを適宜組み合わせた合金などを採用することができる。
【００５６】
また、絶縁性基材１０の一例として、５０μｍ厚のガラスエポキシ製のものを示したが、絶縁性基材１０の材料や厚みは、これに限られるものではない。
【００５７】
本実施例において、超音波振動の負荷を与える時間は非常に短時間で済むため、摩擦による熱は、絶縁性基材１０までは伝わらない。従って、絶縁性基材１０として、耐熱性の低い、融点１２０℃程度のＰＥＴフィルム（例えば２５μｍ厚）を使用することもできる。
【００５８】
＜本実施例に係る電子部品の表面実装方法の優れた点＞
＜＜はんだ材が不要であることの効果＞＞
上記の通り、本実施例に係る表面実装方法によれば、はんだ材を用いることなく、電子部品４０を絶縁性基材１０に実装することができる。従って、次のような効果を得ることができる。
【００５９】
はんだ材の供給不足やはみ出し等に伴う断線や短絡の問題がなく、導電性回路２１の面積を小さくできる。はんだ接合信頼性を確保するためのフィレット形成が必要ではないため、導電性回路２１の面積を小さくできる。はんだ材と導電性回路２１を構成する材料のぬれ性に関する問題がなく、導電性回路２１の表面のめっきが削減できたり、導電性回路２１の材料として安価なアルミニウムを採用できたりするなど、材料コストを削減できる。はんだ材を溶融させるような高温度の熱処理が不要なため、プリント配線基板における基材（絶縁性基材１０）として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の安価な低耐熱材料を使用することもできる。高温度の熱処理に必要な装置、及び使用エネルギを削減することで、さらなる製造コストの低下を図れる。また、使用エネルギ、あるいは従来の工法で必要であったはんだ材やフラックス材を削減することで、環境に対する負荷を軽減できる。
【００６０】
また、はんだ材の使用に伴う、クラック，ボイド，ウイスカの発生の問題がなく、電子部品の浮きなどの品質的な低下の問題がない。更に、従来工法で必要であった、エッチングレジスト剥離，レジスト塗布，めっき，はんだ材の供給，熱処理、及びフラックス材の洗浄などの作業が不要となり、加工工数を大幅に削減することができる。これに伴い、製造コストの削減、及び生産性の向上が可能となる。
【００６１】
＜＜金属層をせん断強度の低い材料からなる薄い層で構成したことによる効果＞＞
上記の通り、本実施例においては、電子部品４０の表面に設けられる金属層５０は、そのせん断強度が導電性回路２１を構成する材料のせん断強度よりも低い材料からなる薄い層（導電性回路２１側は平坦な面となる層）で構成される。従って、次のような効果を得ることができる。
【００６２】
すなわち、本実施例においては、金属層５０として、上記のような構成を採用したことにより、超音波振動により負荷が与えられている場合でも、導電性回路２１が破損してしまうことを抑制できる。これは、せん断強度が、金属層５０よりも導電性回路２１の方が高いことや、金属層５０の表面が平坦な面であることに起因する。
【００６３】
また、金属層５０として、上記のような構成を採用したことにより、電子部品４０の電極４１と金属層５０との接合部分（説明の便宜上、第１接合部分と称する）や、金属層５０と導電性回路２１との接合部分（説明の便宜上、第２接合部分と称する）に対するせん断応力による負荷を抑制することができる。その理由は、次の通りである。
【００６４】
すなわち、第一に、超音波振動を利用して、突出電極の先端により熱可塑性樹脂層を部分的に除去して、突出電極と導電性回路とを接合する場合に比して、第２接合部分の面積が広く、せん断応力を軽減させることができる。
【００６５】
第二に、突出電極の場合に比して、厚み（本実施例の場合には金属層５０における層の厚み、突出電極の場合には突出量に相当）を薄くできるため、第１接合部分と第２接合部分との間で生じる応力モーメントを小さくすることができ、各接合部分におけるせん断応力を軽減させることができる。
【００６６】
第三に、突出電極の場合に比して、本実施例に係る金属層５０の方が、弾性変形域が大きくなり、延性が増すため、せん断応力を吸収し易くなる。
【００６７】
以上のように、本実施例によれば、導電性回路２１の破損を抑止し、かつ各接合部分に対するせん断応力による負荷を抑制できるため、接合界面のクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００６８】
また、従来のように突出電極を採用する場合には、当該突出電極を形成するために、メッキマスク等を形成する工程が必要であったのに対して、本実施例によれば、当該工程が不要となるため、従来工法比で５０％程度の低コストで電子部品の表面実装が可能となる。
【００６９】
（実施例２）
図３には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、上記実施例１で示した構成において、熱可塑性樹脂層（レジスト）の中に、硬い材料からなる粒子を分散させた場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７０】
上記実施例１で説明した通り、金属層５０の材料としては、そのせん断強度が導電性回路２１を構成する材料のせん断強度よりも低いものを採用できる。例えば、せん断強度が約２００ｋｇ／ｃｍ２の錫（Ｓｎ）を使用することも可能である。
【００７１】
しかしながら、金属層５０と導電性回路２１とを電気的に接続させるためには、超音波振動による負荷を与えることで、金属層５０によって、熱可塑性樹脂（レジスト３０）の一部を溶融させ、除去させると共に、導電性回路２１の表面の酸化物による層も除去しなければならない。
【００７２】
ここで、錫のモース硬度は１．５程度であり、アルミニウムや銅のモース硬度に比べて低い。なお、アルミニウムのモース硬度は２．７５、銅のモース硬度は２．５〜３．０である。
【００７３】
従って、導電性回路２１の材料として、銅やアルミニウムが用いられた場合に、金属層５０の材料として錫を採用すると、超音波摩擦による導電性回路２１の表面の酸化物の層の除去は進行し難く、金属層５０と導電性回路２１との間の金属融着部の形成が進み難いという問題がある。
【００７４】
本実施例においては、金属層５０の材料として、錫などのモース硬度の小さなものを採用した場合であっても、金属層５０と導電性回路２１との間に、金属融着部を好適に形成させることができる手法を説明する。
【００７５】
すなわち、本実施例においては、レジスト３０ａとして、２μｍ〜３μｍ程度の熱可塑性樹脂層の中に、そのモース硬さが金属層５０を構成する材料のモース硬さよりも大きく、かつ導電性回路２１を構成する材料のモース硬さよりも大きな材料からなる粒子３０ｂを分散させた構成を採用している（図３の上図参照）。
【００７６】
なお、熱可塑性樹脂の好適な例としては、ポリオレフィン系のものを挙げることができる。また、粒子３０ｂの好適な例としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ等のセラミック、あるいは、ニッケル、銅、マンガン、鉄、チタン等の金属からなる直径が０．３μｍ以上０．５μｍ以下の略球形の粒子を挙げることができる。
【００７７】
なお、表面実装方法（工程）については、上記実施例１と同一であるので、その説明は省略する。
【００７８】
本実施例においては、上記の通り、熱可塑性樹脂層の中に、モース硬さが大きな粒子３０ｂを分散させたレジスト３０ａを採用している。従って、実施例１で説明した工程４の超音波振動による負荷を与える工程において、金属層５０や導電性回路２１に対して粒子３０ｂによる摩擦力が加わる点が実施例１とは異なる。なお、図３の下図は、超音波振動による負荷を与えている最中であって、熱可塑性樹脂の一部が溶融し、除去されており、かつ金属層５０と導電性回路２１とが接する前の状態を模式的断面図にて示している。
【００７９】
実施例１で説明した工程４において、金属層５０と導電性回路２１が超音波振動によって摩擦接触する際、双方のモース硬度に差があると、モース硬度の高い側の表面酸化膜の破壊が進まず、金属融着部が形成し難い問題が生じる。しかし、本実施例によれば、熱可塑性樹脂中に分散されている粒子３０ｂが、金属層５０と導電性回路２１との界面にするようになるため、双方の表面酸化物を均一に破壊し、金属融着部を好適に形成させることが可能となる。
【００８０】
以上のように、本実施例によれば、金属層５０の材料として、錫などのモース硬度の小さなものを採用した場合であっても、金属層５０と導電性回路２１との間に、金属融着部を好適に形成させることができる。
【００８１】
（実施例３）
図４には、本発明の実施例３が示されている。電子部品を絶縁性基材に固定する前の段階において、上記実施例１では、金属層を電子部品の電極側に設ける場合を示したが、本実施例では、金属層を絶縁性基材側に設ける場合を示す。その他の基本的な構成及び作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００８２】
上記実施例１においては、電子部品４０を絶縁性基材１０に固定する前の段階において、金属層５０を電子部品４０の電極４１の表面に設ける場合を示した。しかし、電極４１における導電性回路２１に対する接合側の面は、十分な面積を持っているため、実施例１における工程４において、電子部品４０の導電性回路２１に対する位置合わせは、高精度に行う必要はない。
【００８３】
従って、低コスト化等を目的として、電子部品４０を絶縁性基材１０に固定する前の段階において、金属層を絶縁性基材１０側（より具体的には、導電性回路２１の表面）に設けるようにすることもできる。
【００８４】
＜電子部品の表面実装方法＞
特に、図４を参照して、本実施例に係る電子部品の表面実装方法について説明する。
【００８５】
＜＜工程１＞＞
実施例１の場合と同様に、絶縁性基材１０の表面に金属箔２０を積層する（図４（Ａ）参照）。
【００８６】
（具体的な一例）５０μｍの厚みのガラスエポキシ製の絶縁性基材（ガラエポプリプレグ）１０の片面に、１８μmの厚みの金属箔（銅箔）２０を重ねて、熱間プレスによって
、これらを接着する。このようにして、絶縁性基材１０の表面に金属箔２０が積層されたものが得られる。
【００８７】
＜＜工程２＞＞
金属箔２０の表面上に、所要パタ−ン形状のめっき用レジストを形成した後、該めっき用レジストによって覆われていない金属箔２０の露出部分に、従来公知のめっき処理（無電解めっきや電解めっき処理）により、金属層５５を形成する。この金属層５５を構成する材料は、実施例１の場合と同様に、そのせん断強度（せん断抵抗）が、導電性回路２１を構成する材料のせん断強度よりも低いものを用いている。また、金属層５５の両面は平坦な面となるように形成している。また、この金属層５５は、実施例１の場合と同様に、１μｍ程度の薄い層により構成される。更に、この金属層５５の材料についても、実施例１の場合と同様に、導電性回路２１を構成する材料に応じて、金、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、銅、またはこれらを適宜組み合わせた合金などを採用することができる。
【００８８】
金属層５５を形成した後に、めっき用レジストを金属箔２０の表面から剥離する（同図（Ｂ）参照）。なお、図４においては、めっき用レジストについては図示していない。
【００８９】
＜＜工程３＞＞
金属箔２０上における金属層５５が設けられた部位を含む表面に、所望のパターン形状（導電性回路の形状）のレジスト３５を、熱可塑性樹脂からなるインク材によって形成する（同図（Ｃ）参照）。
【００９０】
（具体的な一例）金属箔２０上における金属層５５が設けられた部位を含む表面上に、１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性接着剤等により、所望のパターン形状のレジスト３５（熱可塑性樹脂層）を形成する。このレジスト３０は、グラビア印刷等の方法によって２〜３μｍ厚程度塗布することにより形成する。
【００９１】
＜＜工程４＞＞
レジスト３５によって覆われていない露出した部位の金属箔２０をエッチングにより除去して、導電性回路２１を形成する。この導電性回路２１の表面は、熱可塑性樹脂層としてのレジスト３５によって覆われており、かつ金属層５５が設けられている部位においては、当該金属層５５を挟むようにしてレジスト３５に覆われている（同図（Ｄ）参照）。
【００９２】
＜＜工程５＞＞
電子部品４０の電極４１の表面を、熱可塑性樹脂層としてのレジスト３５に押し当てながら、電極４１の表面に略平行な方向に振動する超音波振動による負荷を与える（同図（Ｅ）参照）。この工程においては、導電性回路２１上にレジスト３５等が形成されている絶縁性基材１０を６０℃程度に加熱した状態で行う。
【００９３】
この超音波振動による負荷を与えることによって、電子部品４０の電極４１と金属層５５が電気的に接合するメカニズムについては、上記実施例１の場合と同様である。
【００９４】
すなわち、圧力による負荷をかけつつ、超音波振動による負荷を与えることによって、
熱可塑性樹脂からなるレジスト３５は、その一部が、超音波振動による機械的摩擦により金属層５５の表面から除去される。すなわち、レジスト３５は、摩擦熱によって、その一部が溶融し、かつ加圧によって、溶融した樹脂は、圧力がかかる方向に対して垂直な方向に押しのけられて、電子部品４０の電極４１の表面と金属層５５の表面との間の領域から除去される。
【００９５】
また、電極４１の表面の酸化物層も同じく機械的に除去されることで、電極４１の表面と金属層５５の表面が接触し、更に、超音波振動による摩擦により、これらの表面間には金属融着部が形成される。
【００９６】
その後、超音波振動による負荷をなくすことで、熱により溶融していた熱可塑性樹脂は冷却により再び硬化する。これにより、絶縁性基材１０と電子部品４０との固定をより補強する機能を発揮する樹脂固定部が形成される（実施例１と同様のため、図４では不図示）。
【００９７】
なお、工程５において、電子部品４０を押し当てる圧力、超音波振動の振動数、負荷を与える時間の具体例については、上記実施例１で示した場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００９８】
以上のように、本実施例においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においても、上記実施例２で説明したように、熱可塑性樹脂層（レジスト３５）の中に、硬い材料からなる粒子を分散させることで、超音波振動による負荷を与えている際の摩擦力を高めるようにすることができる。
【００９９】
（その他）
上記各実施例における金属層５０，５５の層の厚さは、１μｍ以上３μｍ以下とするのが好適である。金属層５０，５５の厚さを１μｍ以上に設定する理由は、超音波摩擦によって削り取られる量を考慮したものである。金属層５０，５５の厚さを１μｍ未満に設定した場合には、界面内に電極となる金属が存在しなくなってしまう虞があり、接合欠陥を生じる可能性が高くなってしまう。また、金属層５０，５５の厚さを厚くすることはコストアップの要因となり、かつ厚すぎると金属層内にクラックが発生するリスクがあることから、金属層５０，５５の厚さの上限は３μｍ程度が好適である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  絶縁性基材
２０  金属箔
２１  導電性回路
３０  レジスト
３０ａ  レジスト
３０ｂ  粒子
３１  樹脂固定部
３５  レジスト
４０  電子部品
４１  電極
５０  金属層
５５  金属層
１００  基板
【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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