(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に電子部品が搭載される基板と、該基板の外周縁に設けられ前記電子部品に接続される端面電極とからなり、該端面電極にはマザーボードと接続するための半田が設けられたモジュール基板の製造方法であって、
加工用基板に貫通孔を列状に多数個形成して該各貫通孔の内壁に電極膜を設け、前記加工用基板の裏面側には該貫通孔の周囲に位置して裏面電極膜を設け、前記加工用基板に各貫通孔が半円孔となって前記電極膜と裏面電極膜との一部を除去するように各貫通孔に隣接して半田収容孔を多数個形成して前記半円孔内に位置する端面電極と加工用基板の裏面側に位置する裏面電極とを形成し、該半田収容孔を通って前記加工用基板を切断して前記基板を分離した後に、該基板を残余の加工用基板に埋め戻して再び半円孔と半田収容孔とを形成し、該半円孔と半田収容孔との表面側を閉塞した状態で該半円孔と半田収容孔とに裏面側から半田を収容し、これらの半田を加熱した後に冷却固化して前記裏面電極を覆って基板の裏面側に突出すると共に基板の端面よりも外側に突出した状態で前記半田を基板の端面側に設け、該半田が設けられた基板を残余の加工用基板から取外してなるモジュール基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田付けによってマザーボードと電気的に接続するためのモジュール基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に伴い、回路基板に実装される半導体ＩＣ、能動部品、受動部品等の電子部品の高密度化が進んでいる。このため、中間検査の重要性、実装の容易性等の観点から、電子部品をモジュール基板に予めサブアッセンブリした後、このモジュール基板を半田付け等の接合手段を用いてマザーボードに取り付けている（例えば特開昭６３−２０４６９３号公報等）。
【０００３】
このような従来技術によるモジュール基板は、図１８ないし図２１に示すように、略四角形状の絶縁性樹脂材料と導体からなる配線とから構成される基板１と、該基板１の外周縁に凹湾曲状に設けられた複数の端面スルーホール２とからなり、該各端面スルーホール２は略半円形状の端面開口溝２Ａと、該端面開口溝２Ａの内壁面に設けられた端面電極２Ｂとによって構成されると共に、前記端面開口溝２Ａ内には半田２Ｃが充填されている。また、端面電極２Ｂには基板１の表面側に設けられた配線３が接続され、該配線３を通じて端面電極２Ｂは基板１の表面側中央に設けられた電子部品４に接続されている。
【０００４】
そして、このように構成されたモジュール基板をマザーボード５上に載置した状態で加熱する。これにより、端面スルーホール２の半田２Ｃが溶融してマザーボード５上の電極パッド６に付着し半田付けを行うことができる。この結果、端面電極２Ｂと電極パッド６との間には、図１９および図２０に示すように、半田が滑らかな湾曲形状をなすフィレット７が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、基板１の表面に実装された電子部品４をマザーボード５の電極パッド６と電気的に接続するために、基板１の表面には導体による配線３が設けられている。また、基板１としては、電子部品４をアースに接続するための接地用配線パターンが基板１の内部に設けられた多層基板が使用されることもある。
【０００６】
この場合、導体からなる配線３等と基板１を構成する樹脂材料とでは熱膨張率が異なるため、基板１の加工時や半田付けに伴う加熱時等に、図１９中の矢示Ａ方向に示すような湾曲した反りが基板１に生じることがある。また、同様にマザーボード５にも反りが生じることがあり、基板１の端面電極２Ｂとマザーボード５の電極パッド６との間に隙間が生じることがある。
【０００７】
この結果、端面スルーホール２の半田２Ｃを加熱によって溶融させても、その表面張力によって半田２Ｃは、図２１に示すように略球形状となってマザーボード５の電極パッド６に接触せず、端面電極２Ｂを電極パッド６に接続できないという問題がある。
【０００８】
更に、近年は電子機器の薄型化に伴って、基板１やマザーボード５を薄くする傾向がある。このため、基板１、マザーボード５の反りが大きくなり、端面電極２Ｂと電極パッド６との接続不良が生じ易い。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、基板等に反りが生じる場合であっても端面電極をマザーボードに確実に接続することができるモジュール基板の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、表面側に電子部品が搭載される基板と、該基板の外周縁に設けられ前記電子部品に接続される端面電極とからなり、該端面電極にはマザーボードと接続するための半田が設けられたモジュール基板の製造方法であって、加工用基板に貫通孔を列状に多数個形成して該各貫通孔の内壁に電極膜を設け、前記加工用基板の裏面側には該貫通孔の周囲に位置して裏面電極膜を設け、前記加工用基板に各貫通孔が半円孔となって前記電極膜と裏面電極膜との一部を除去するように各貫通孔に隣接して半田収容孔を多数個形成して前記半円孔内に位置する端面電極と加工用基板の裏面側に位置する裏面電極とを形成し、該半田収容孔を通って前記加工用基板を切断して前記基板を分離した後に、該基板を残余の加工用基板に埋め戻して再び半円孔と半田収容孔とを形成し、該半円孔と半田収容孔との表面側を閉塞した状態で該半円孔と半田収容孔とに裏面側から半田を収容し、該半田を加熱した後に冷却固化して前記裏面電極を覆って基板の裏面側に突出すると共に基板の端面よりも外側に突出した状態で前記半田を基板の端面側に設け、該半田が設けられた基板を残余の加工用基板から取外す構成としたことにある。
【００１１】
これにより、貫通孔に隣接して半田収容孔を設けて電極膜と裏面電極膜との一部を除去することによって、端面電極と裏面電極とを形成することができる。そして、半田収容孔を通って加工用基板を切断することにより、基板の端面に開口した半円孔からなる端面開口溝を設けることができ、加工用基板から基板を分離することができる。また、基板を残余の加工用基板に埋め戻すことによって、再び半円孔と半田収容孔とを形成することができる。このため、半円孔と半田収容孔との表面側を閉塞した状態で半円孔と半田収容孔とに裏面側から半田を収容し、これらの半田を加熱した後に冷却固化することによって、裏面電極を覆って基板の裏面側に突出すると共に基板の端面よりも外側に突出した状態で基板の端面側に半田を設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるモジュール基板を図１ないし図１５に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１および図２は本発明の実施の形態によるモジュール基板を示し、図中、１１は例えば絶縁性樹脂材料と導体による配線パターン（図示せず）を交互に積層して形成した積層体からなる基板で、該基板１１の外周縁には後述する複数の端面スルーホール１３が形成されている。なお、基板１１は、縦横の長さ寸法が例えば３０ｍｍ程度の略四角形状に形成されている。また、基板１１の表面１１Ａ中央側には、半導体ＩＣ、能動部品、あるいは受動部品等の電子部品１２が実装され、裏面１１Ｂ側には、マザーボード５が接合されるものである。
【００１４】
１３，１３，…は基板１１の外周縁を形成する４辺からなる端面１１Ｃ，１１Ｃ，…に設けられた端面スルーホールで、該各端面スルーホール１３は、後述する端面開口溝１４、端面電極１５、裏面電極１７によって構成されている。
【００１５】
１４，１４，…は基板１１の端面１１Ｃに凹湾曲状をなして設けられた端面開口溝で、該各端面開口溝１４は、図２に示すように基板１１の端面１１Ｃから一定の幅寸法Ｗをもって略直線状に延び後述する半田１８を収容する半田収容部１４Ａと、該半田収容部１４Ａに連続して溝底側に設けられ、半田収容部１４Ａと協働して半田１８を収容する略半円形状の電極形成部１４Ｂとによって構成されている。また、電極形成部１４Ｂの内径寸法Φ1は、半田収容部１４Ａの幅寸法Ｗよりも小さい値に設定されているため、半田収容部１４Ａと電極形成部１４Ｂとの間には段部が形成されている。そして、端面開口溝１４は、基板１１の厚さ方向に貫通して設けられている。
【００１６】
１５，１５，…は端面開口溝１４の電極形成部１４Ｂに設けられた端面電極で、該端面電極１５は、電極形成部１４Ｂの内壁面を覆って略円弧状に形成されている。そして、端面電極１５は、基板１１の表面１１Ａに設けられた配線１６に接続され、該配線１６を通じて基板１１の中央部に設けられた電子部品１２に接続されている。
【００１７】
１７，１７，…は端面開口溝１４の周囲に位置して基板１１の裏面１１Ｂ側に設けられた裏面電極で、該裏面電極１７は、略半円弧状をなして電極形成部１４Ｂの周囲に設けられると共に、端面電極１５に接続されている。また、裏面電極１７の外径寸法Φ2は、例えば半田収容部１４Ａの幅寸法Ｗ以下の値（Φ2≦Ｗ）に設定されている（図５参照）。
【００１８】
１８，１８，…は各端面開口溝１４内に配設された略半円柱形状の半田で、該半田１８は、端面電極１５と対面した位置に設けられた電極対面部１８Ａと、該電極対面部１８Ａから基板１１の厚さ方向に延び裏面電極１７を覆って基板１１の裏面１１Ｂ側から突出した突出部１８Ｂとによって構成されている。また、電極対面部１８Ａは、端面電極１５の全面に亘って接触し、突出部１８Ｂは略半球形状となって基板１１の裏面１１Ｂ側に突出している。そして、半田１８は、マザーボード５の電極パッド６に接触することによって、端面電極１５と電極パッド６との間に後述のフィレット１９を形成するものである。
【００１９】
本実施の形態によるモジュール基板は上述の如く構成されるものであり、次にその製造方法を図３ないし図１１を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では図３に示すように１枚の加工用基板から１枚のモジュール基板を加工する場合を例に挙げている。
【００２０】
まず、図３に示す貫通孔加工工程では、例えば１枚のモジュール基板を製造するための加工用基板２１を円形の金型によって打ち抜き、多数個の貫通孔２２を列状（枠状）に加工する。このとき、貫通孔２２は、その内径寸法が電極形成部１４Ｂの内径寸法Φ1とほぼ同じ値に設定されている。
【００２１】
次に、図４に示す電極膜加工工程では、例えば貫通孔２２にメッキ処理等を施し、貫通孔２２の内壁面には全面に亘って電極膜２３を形成する。その後、加工用基板２１の表面２１Ａ側にフォトレジスト等のマスクを形成し、エッチング処理を施すことによって電極膜２３に接続された配線１６を形成すると共に、加工用基板２１の裏面２１Ｂ側には貫通孔２２の周囲に位置して電極膜２３に接続された裏面電極膜２４を形成する。このとき、裏面電極膜２４の外径寸法は、裏面電極１７の外径寸法Φ2とほぼ同じ値に設定されている。
【００２２】
次に、図５に示す半田収容孔加工工程では、加工用基板２１を四角形の金型によって打ち抜き、各貫通孔２２に隣接して略四角形状の半田収容孔２５を加工する。このとき、半田収容孔２５によって各貫通孔２２を略半分に切断し、半円孔をなす略半円形状の電極形成部１４Ｂと端面電極１５とが形成される。また、半田収容孔２５の幅寸法は、端面開口溝１４の半田収容部１４Ａの幅寸法Ｗとほぼ同じ値に設定されている。これにより、加工用基板２１の裏面２１Ｂ側には、略半円弧状の裏面電極１７が形成され、半田収容孔２５の幅方向両端は、裏面電極１７にばりが発生するのを防止するために、少なくとも裏面電極１７の最外周側に接し、通常は裏面電極１７の最外周側よりも径方向外側に位置している。
【００２３】
次に、後述する半田収容工程、基板加熱工程の前に基板切断工程を行う。そして、この基板切断工程では、図３中に二点鎖線で示す位置で加工用基板２１と治具２６とを切断し、基板１１を加工する。このとき、図６に示すように半田収容孔２５を切断するから、基板１１には、端面１１Ｃに開口した半田収容部１４Ａが形成されると共に、該半田収容部１４Ａ内には後述するように半田１８が収容されるものである。
【００２４】
この場合、加工用基板２１をダイヤモンドカッタ等によって切断するときには、切断前に加工用基板２１の表面２１Ａには、治具２６を貼付け、切断後の基板１１が離散しないようにしておく。また、金型で加工用基板２１を打抜くことによって基板１１を加工するときには、打抜かれた基板１１を元の（残余の）加工用基板２１の同じ位置に埋め戻すいわゆるプッシュバック方法を用いる。これによって、切断後の加工用基板２１であっても半田収容孔２５および電極形成部１４Ｂの形状を維持し、クリーム半田２７を収容することができる。
【００２５】
次に、図７および図８に示す半田収容工程では、例えばプッシュバック方法を用いたときには、加工用基板２１を耐熱性を有する樹脂材料等からなる平板状の治具２６上に載置する。このとき、加工用基板２１の表面２１Ａ側が治具２６の表面２６Ａと対面した状態（加工用基板２１を裏返した状態で）で加工用基板２１は、治具２６上に重ね合わせる。その後、半田収容孔２５と電極形成部１４Ｂとに加工用基板２１の裏面２１Ｂ側からペースト状のクリーム半田２７を収容する。なお、クリーム半田２７に代えて細粒状の半田を半田収容孔２５と電極形成部１４Ｂとに収容してもよい。
【００２６】
次に、図９および図１０に示す基板加熱工程では、半田収容孔２５と電極形成部１４Ｂとにペースト状のクリーム半田２７を収容した状態で、加工用基板２１、治具２６を加熱する。これにより、クリーム半田２７が溶融すると共に、溶融したクリーム半田２７は、その表面張力によって半田収容孔２５内で略円柱状に変形する。このとき、溶融したクリーム半田２７と端面電極１５、裏面電極１７との接合性によって、溶融したクリーム半田２７は、裏面電極１７上に略半球状に盛り上がる。その後、加工用基板２１等を冷却することによって、端面電極１５には略円柱状の半田１８が固定される共に、半田１８には、端面電極１５に対面する電極対面部１８Ａと、裏面電極１７を被覆して加工用基板２１の裏面２１Ｂ側に突出した突出部１８Ｂとが形成される。最後に、図１１に示すように治具２６および残余の加工用基板２１から基板１１を取外すことによってモジュール基板を製造することができる。
【００２７】
本実施の形態によるモジュール基板は上述の製造方法によって形成されるものであり、次にこのモジュール基板をマザーボード上に接合する場合について図１２ないし図１４を参照しつつ説明する。
【００２８】
まず、従来技術と同様にモジュール基板をマザーボード５上に載置した状態で加熱する。ここで、基板１１、マザーボード５に反りが発生したときには、図１２に示すように多数の半田１８のうち例えば両端側に位置する半田１８は、マザーボード５の電極パッド６から離間する。
【００２９】
しかし、多数の半田１８のうち電極パッド６に接触しているものから順に溶融するから、基板１１の長さ方向両端側に位置する半田１８に比べて中央に位置する半田１８が先に溶融する。これにより、基板１１は、図１３中の矢示Ｂ方向に向けて自重によって降下し、基板１１の両端側に位置する半田１８もマザーボード５の電極パッド６に接触する。
【００３０】
この結果、基板１１に反りが発生してしまった場合のように、基板１１の端面電極１５とマザーボード５の電極パッド６との間に例えば０．１〜０．４ｍｍ程度の隙間が形成されるときであっても、最終的には図１３に示すように全ての半田１８の先端がマザーボード５の電極パッド６に接触するから、基板１１の端面電極１５とマザーボード５の電極パッド６とを溶融した半田１８によって接続することができ、図１４および図１５に示すようにこれらの間にフィレット１９を形成することができる。
【００３１】
かくして、本実施の形態では、半田１８を基板１１の裏面１１Ｂ側に突出させる構成としたから、基板１１等に反りが生じ、基板１１の端面電極１５とマザーボード５の電極パッド６との間に隙間が発生するときであっても、基板１１の裏面１１Ｂ側に突出した半田１８によって端面電極１５と電極パッド６との間を接続し、これらの間にフィレット１９を形成することができる。
【００３２】
また、半田１８は端面開口溝１４内に位置して端面電極１５に取付けられた電極対面部１８Ａと、該電極対面部１８Ａから基板１１の裏面１１Ｂ側に突出して設けられた突出部１８Ｂとを備える構成としたから、突出部１８Ｂによって端面電極１５と電極パッド６との間の隙間を補うことができると共に、端面開口溝１４内に保持された半田１８の電極対面部１８Ａを溶融させることによって端面電極１５と電極パッド６との間にフィレット１９を形成することができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、基板１１の裏面１１Ｂ側には端面電極１５に接続された裏面電極１７を設け、半田１８は該裏面電極１７を覆う突出部１８Ｂを有するから、突出部１８Ｂを溶融することによって裏面電極１７とマザーボードの電極パッドとの間を接続することができ、裏面電極１７を通じて端面電極１５と電極パッドとの間を接続することができる。
【００３４】
また、基板１１の裏面１１Ｂ側には裏面電極１７を設けたから、端面開口溝１４内に収容したクリーム半田２７を溶融することによって突出部１８Ｂを容易に形成することができるから、モジュール基板の生産性を向上することができる。
【００３５】
また、半田収容工程、基板加熱工程の前に基板切断工程を行うから、切断後の基板１１を洗浄することによる電子部品等の劣化を防止できると共に、端面電極１５間の絶縁を確保することができる。
【００３６】
即ち、基板１１に半田１８を固定するのと同時に基板１１の表面に電子部品を実装することがある。この場合、基板切断工程を最後に行った場合には、基板１１の切断に伴い発生する切粉を除去するために基板１１を洗浄する必要がある。しかし、この洗浄によって例えばＳＡＷ（弾性表面波）フィルタ、アイソレータ等の電子部品は、特性が劣化するという問題がある。
【００３７】
また、基板１１を切断するときに、半田１８が基板１１の端面１１Ｃよりも外側に突出している場合には、切断された半田が基板１１の端面１１Ｃに擦り付けられ、端面電極１５間の絶縁が取れなくなるという問題もある。
【００３８】
これに対し、半田収容工程、基板加熱工程の前に基板切断工程を行うことによって、これらの問題を解決することができるものである。
【００３９】
なお、前記実施の形態では、半田１８は端面開口溝１４内に配設する構成としたが、例えば図１６および図１７に示すように基板切断工程での加工用基板２１の切断位置を端面電極１５′に近付けることによって、半田１８′には基板１１′の端面１１Ｃ′よりも外側に突出した端面突出部１８Ｃ′を形成してもよい。
【００４０】
また、前記実施の形態では、加工用基板２１から１枚のモジュール基板を加工する場合を例に挙げたが、１枚の加工用基板から複数（例えば４枚）のモジュール基板を加工してもよい。この場合、隣接する２個の貫通孔を四角形の金型で打ち抜き、これら２個の貫通孔を１個の半田収容孔によって接続してもよい。これにより、半田収容孔の中心を通って加工用基板を切断することによって２個の端面電極を形成でき、４枚のモジュール基板を同時に形成し、生産性を向上することができる。
【００４１】
また、前記実施の形態では、樹脂材料からなる平板状の治具２６を用いるものとしたが、治具として耐熱性を有する厚さ数ｍｍ程度の薄肉状のシートを用いてもよい。
【００４２】
さらに、前記実施の形態では、端面開口溝１４を半円形状に形成するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば端面開口溝を長方形状、半円形状に形成し、これらの内壁面に端面電極を形成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、加工用基板の貫通孔の内壁に電極膜を設け、加工用基板の裏面側には該貫通孔の周囲に位置して裏面電極膜を設け、前記加工用基板には各貫通孔が半円孔となるように各貫通孔に隣接して半田収容孔を形成し、該半田収容孔を通って前記加工用基板を切断し、前記半円孔と半田収容孔との表面側を閉塞した状態で前記半円孔と半田収容孔とに裏面側から半田を収容し、該半田を加熱した後に冷却固化して前記裏面電極を覆って基板の裏面側に突出すると共に基板の端面よりも外側に突出した状態で前記半田を基板の端面側に設け、該半田が設けられた基板を残余の加工用基板から取外す構成としている。これにより、半田収容孔を通って加工用基板を切断し、半円孔を形成した後に、該半円孔内の端面電極に半田を設けることができる。このため、端面電極に半田を設ける前に、基板の切断に伴う洗浄を行うことができる。これにより、端面電極に半田を設けるときに基板に電子部品を搭載するときであっても、基板の洗浄に伴ってこれら電子部品の特性を劣化させることがなくなり、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるモジュール基板を示す斜視図である。
【図２】  図１中の端面電極、半田等を拡大して示す要部拡大斜視図である。
【図３】  実施の形態による加工用基板に多数の貫通孔を設けた状態を底面側からみた底面図である。
【図４】  貫通孔内に電極膜を形成し、加工用基板の裏面側に裏面電極膜を形成した状態で図３中のａ部を拡大して示す要部拡大底面図である。
【図５】  図４中の加工用基板に半田収容孔を形成した状態を示す要部拡大底面図である。
【図６】  図５中の加工用基板を切断して基板を分離した後に基板を残余の加工用基板に埋め戻した状態を示す要部拡大底面図である。
【図７】  図６中の半田収容孔にクリーム半田を収容した状態を示す要部拡大底面図である。
【図８】  図７中の矢示VIII−VIII方向からみた要部拡大断面図である。
【図９】  図７中の加工用基板を加熱した状態を示す要部拡大底面図である。
【図１０】  図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた要部拡大断面図である。
【図１１】  図１０中の基板を残余の加工用基板および治具から取外した状態を示す要部拡大底面図である。
【図１２】  モジュール基板をマザーボードに載置した状態を示す側面図である。
【図１３】  図１２に示すマザーボード載置状態に続いて、半田が溶融した状態を示す側面図である。
【図１４】  図１３に示す半田溶融状態に続いて、モジュール基板をマザーボードに接合した状態を示す側面図である。
【図１５】  図１４中の矢示XV−XV方向からみた拡大断面図である。
【図１６】  実施の形態の変形例による加工用基板を加熱した状態を示す要部拡大底面図である。
【図１７】  図１６中の矢示XVII−XVII方向からみた要部拡大断面図である。
【図１８】  従来技術によるモジュール基板を示す斜視図である。
【図１９】  図１８中のモジュール基板をマザーボードに接合した状態を示す断面図である。
【図２０】  図１９中の端面スルーホールを拡大して示す要部拡大断面図である。
【図２１】  基板が反って端面スルーホールと電極パッドとの間に隙間が生じた状態を示す図２０と同様位置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
５  マザーボード
６  電極パッド
１１，１１′  基板
１２  電子部品
１３，１３′  端面スルーホール
１４，１４′  端面開口溝
１５，１５′  端面電極
１７，１７′ 裏面電極
１８，１８′  半田
１８Ａ，１８Ａ′  電極対面部
１８Ｂ，１８Ｂ′  突出部
１８Ｃ′ 端面突出部
１９  フィレット
２１  加工用基板
２２  貫通孔
２３  電極膜
２６，２６′  治具
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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