(57)【要約】  配線基板と電子部品との接合強度が高く、且つリペア処理を行った場合に配線基板と電子部品との間に接合不良が生じ難い部品実装基板を製造する方法及びシステムを提供する。電子部品２が実装される配線基板１において、レジスト１３には、配線層１２の表面のうち電子部品２の端子２１が接合される接合面１２ａを露出させる開口１４が形成されている。電子部品２の搭載工程では、端子２１が、開口１４の全体を覆うと共に接合面１２ａに付与された半田ペーストに当着する様に、電子部品２を配線基板１に搭載する。次に、加熱工程において、接合面１２ａに付与された半田ペーストを加熱し、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させる。これにより、配線層１２と電子部品２とで閉じられた開口１４内の第１空間３１に半田が集まると共に、レジスト１３の上面と電子部品２の側面とで形成された第２空間３２に熱硬化性樹脂が集まる。
2014024338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に電子部品が実装された部品実装基板を製造する方法であって、前記配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成された配線層と、前記配線層を覆うレジストとを備え、前記レジストには、前記配線層の表面のうち前記電子部品の端子が電気的に接合されることとなる接合面を露出させる開口が形成されており、
（ａ）前記接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する工程と、
（ｂ）前記電子部品の端子が、前記開口の全体を覆うと共に前記接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、前記電子部品を前記配線基板に搭載する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の実行後、前記接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、前記半田を溶融させると共に前記熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と
を有し、前記工程（ｃ）では、前記半田の溶融及び前記熱硬化性樹脂の軟化により、前記電子部品が前記レジストの表面に近接すると共に前記半田と前記熱硬化性樹脂とが分離し、これにより、前記配線層と前記電子部品とで閉じられた前記開口内の第１空間に前記半田が集まると共に、前記レジストの上面と前記電子部品の側面とで形成された第２空間に前記熱硬化性樹脂が集まる、部品実装基板の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）では、前記接合面上の前記半田ペーストに含まれる半田の総体積が前記第１空間の容積と略同一となる様に、前記半田ペーストを付与する、請求項１に記載の部品実装基板の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）では、前記電子部品を、その下面を前記レジストの表面から離間させた状態で前記配線基板に搭載する、請求項１又は請求項２に記載の部品実装基板の製造方法。
【請求項４】
配線基板に電子部品が実装された部品実装基板を製造するシステムであって、前記配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成された配線層と、前記配線層を覆うレジストとを備え、前記レジストには、前記配線層の表面のうち前記電子部品の端子が電気的に接合されることとなる接合面を露出させる開口が形成されており、
前記接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する付与装置と、
前記電子部品の端子が、前記開口の全体を覆うと共に前記接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、前記電子部品を前記配線基板に搭載する搭載装置と、
前記接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、前記半田を溶融させると共に前記熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、前記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱装置と
を備え、前記加熱装置による前記半田の溶融及び前記熱硬化性樹脂の軟化により、前記電子部品が前記レジストの表面に近接すると共に前記半田と前記熱硬化性樹脂とが分離し、これにより、前記配線層と前記電子部品とで閉じられた前記開口内の第１空間に前記半田が集まると共に、前記レジストの上面と前記電子部品の側面とで形成された第２空間に前記熱硬化性樹脂が集まる、部品実装基板の製造システム。
【請求項５】
前記付与装置は、前記接合面上の前記半田ペーストに含まれる半田の総体積が前記第１空間の容積と略同一となる様に、前記半田ペーストを付与する、請求項４に記載の部品実装基板の製造システム。
【請求項６】
前記搭載装置は、前記電子部品を、その下面を前記レジストの表面から離間させた状態で前記配線基板に搭載する、請求項４又は請求項５に記載の部品実装基板の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装基板の製造方法及び製造システムに関し、特に配線基板に対して電子部品を実装する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板に電子部品を電気的に接合するための接合材料として、従来から低融点半田が用いられている。従来、配線基板と電子部品との接合強度を高めるべく、接合を担う半田がフィレット状に形成されていた。尚、フィレット状に形成された半田は、半田フィレットと呼ばれている。しかし、接合強度の向上には半田フィレットだけでは不十分であり、部品実装基板が外部から衝撃を受けた場合、配線基板と電子部品との電気的な接合が破壊されることがある。【０００３】
そこで、接合強度を更に向上させるべく、接合材料として、低融点半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この半田ペーストを用いて、実装時に半田フィレットを形成した場合、図９に示す様に半田フィレット１０３上に樹脂硬化膜１０４が形成される（例えば、特許文献２参照）。具体的には、電子部品１０２と配線基板１０１との接合面に半田ペーストを付与した後、半田ペーストを加熱することにより、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させる。その結果、半田と熱硬化性樹脂とが分離し、これにより、比重の大きい半田は下方に移動して半田フィレット１０３を形成し、比重の小さい熱硬化性樹脂は上方に移動して樹脂硬化膜１０４を形成する。よって、半田フィレット１０３が樹脂硬化膜１０４によって補強され、その結果、接合強度が向上する。【０００４】
作製された部品実装基板において、電子部品の実装不良（例えば接合不良）や電子部品自体の不良が判明した場合、部品実装基板に対してリペア処理が施される。ここで、リペア処理は、実装されている電子部品を配線基板から取り外し、その後、新たな電子部品を配線基板に実装し直すという処理である。電子部品の取り外しは、接合部分（半田フィレット及び樹脂硬化膜）を加熱しながら、半田フィレットが溶融すると共に樹脂硬化膜が軟化した状態で、例えば吸着ノズル等の装置を用いて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５６５２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図９に示される従来の部品実装基板に対するリペア処理において、配線基板１０１から電子部品１０２が取り外された場合、図１０に示す様に、配線基板１０１の表面に、半田１０５と熱硬化性樹脂１０６とが互いに接した状態で残存することになる。或いは、配線基板１０１の表面に、半田１０５と熱硬化性樹脂１０６とが互いに混じり合った状態で残存することになる。このため、新たな電子部品が実装し直された場合、新たに形成される半田フィレット内に熱硬化性樹脂が混入し、その結果、配線基板１０１と新たな電子部品との間に接合不良が生じる虞があった。【０００７】
そこで、本発明の目的は、配線基板と電子部品との接合強度が高く、且つリペア処理を行った場合に配線基板と電子部品との間に接合不良が生じ難い部品実装基板を製造する方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る製造方法及び製造システムはそれぞれ、配線基板に電子部品が実装された部品実装基板を製造する方法及びシステムである。ここで、配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板の表面に形成された配線層と、配線層を覆うレジストとを備えている。そして、レジストには、配線層の表面のうち電子部品の端子が電気的に接合されることとなる接合面を露出させる開口が形成されている。【０００９】
本発明に係る製造方法は、半田ペーストを付与する付与工程と、電子部品を搭載する搭載工程と、半田ペーストを加熱する加熱工程とを有している。付与工程では、接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する。搭載工程では、電子部品の端子が、開口の全体を覆うと共に接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、電子部品を配線基板に搭載する。搭載工程の実行後、加熱工程において、接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。加熱工程では、半田の溶融及び熱硬化性樹脂の軟化により、電子部品がレジストの表面に近接すると共に半田と熱硬化性樹脂とが分離する。これにより、配線層と電子部品とで閉じられた開口内の第１空間に半田が集まると共に、レジストの上面と電子部品の側面とで形成された第２空間に熱硬化性樹脂が集まる。【００１０】
本発明に係る製造システムは、半田ペーストを付与する付与装置と、電子部品を搭載する搭載装置と、半田ペーストを加熱する加熱装置とを備えている。付与装置は、接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する。搭載装置は、電子部品の端子が、開口の全体を覆うと共に接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、電子部品を配線基板に搭載する。加熱装置は、接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。加熱装置による半田の溶融及び熱硬化性樹脂の軟化により、電子部品がレジストの表面に近接すると共に半田と熱硬化性樹脂とが分離する。これにより、配線層と電子部品とで閉じられた開口内の第１空間に半田が集まると共に、レジストの上面と電子部品の側面とで形成された第２空間に熱硬化性樹脂が集まる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る部品実装基板の製造方法及び製造システムによれば、配線基板と電子部品との接合強度が高く、且つリペア処理を行った場合に配線基板と電子部品との間に接合不良が生じ難い部品実装基板を製造することが出来る。【００１２】
本発明の新規な特徴を添付の特許請求の範囲に記述するが、本発明は、構成及び内容の両方に関し、本発明の他の目的及び特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明により更によく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る製造方法及び製造システムにより作製される部品実装基板の一例を示した断面図である。
【図２】本発明に係る製造方法及び製造システムにより作製される部品実装基板の他の例を示した断面図である。
【図３】図２に示されるIII領域の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る製造システムを構成する製造ラインを示したブロック図である。
【図５】製造ラインの具体的構成を示した断面図である。
【図６】製造ラインが備える搭載装置により電子部品が搭載される配線基板上の位置（搭載位置）を説明するための断面図である。
【図７】製造ラインが備える加熱装置により半田ペーストを加熱したときの、該半田ペーストの状態を説明するための断面図である。
【図８】図１に示される部品実装基板に対するリペア処理において、電子部品が取り外されたときの配線基板の状態を説明するための断面図である。
【図９】従来の部品実装基板を示した断面図である。
【図１０】従来の部品実装基板に対するリペア処理において、電子部品が取り外されたときの配線基板の状態を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明に係る製造方法及び製造システムにより作製される部品実装基板について説明する。
【００１５】
作製される部品実装基板は、配線基板と、配線基板に実装される電子部品とを備えている。配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板の表面に形成された配線層と、配線層を覆うレジストとを備えている。レジストには開口が形成され、その開口は、配線層の表面のうち電子部品の端子が電気的に接合される接合面をレジストから露出させる一方、開口の全体が端子によって覆われている。
【００１６】
そして、配線層と電子部品とで閉じられた開口内の第１空間が半田によって満たされ、その半田により、端子と接合面とが互いに電気的に接合されている。その一方で、第１空間には熱硬化性樹脂が存在していない。或いは、第１空間に熱硬化性樹脂が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。又、レジストの上面と電子部品の側面とで形成された第２空間において、熱硬化性樹脂の硬化物が、レジストと電子部品とを互いに機械的に接合している。その一方で、第２空間には半田が存在していない。或いは、第２空間に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。
【００１７】
更に、レジストの上面と電子部品の下面とで形成された第３空間において、熱硬化性樹脂の硬化物が、レジストと電子部品とを互いに機械的に接合している。その一方で、第３空間には半田が存在していない。或いは、第３空間に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。
【００１８】
以下、上記部品実装基板の具体例について、図面に沿って説明する。
【００１９】
図１は、部品実装基板の一例を示した断面図である。図１に示す様に、部品実装基板１０は、配線基板１と、配線基板１に実装された電子部品２とを備えている。配線基板１は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の表面１１ａに形成された配線層１２（配線パターン）と、配線層１２を覆うソルダーレジスト１３とを備えている。
【００２０】
電子部品２は、コンデンサ素子等の受動素子から構成された部品本体２０と、部品本体２０の両端部（図１の紙面において右端部及び左端部）に形成された２つの電極層２１とを有している。各電極層２１は、その一部が部品本体２０の下面に拡がっている。従って、電子部品２においては、電極層２１により、電子部品２の下面に露出した２つの端子が構成されている。
【００２１】
図１に示す様に、ソルダーレジスト１３には、電極層２１に１つずつ対応する２つの開口１４が形成されている。開口１４は、第１配線層１２の表面のうち電極層２１が電気的に接合される接合面１２ａを、ソルダーレジスト１３から露出させている。一方、各開口１４の全体が、その開口１４に対応する電極層２１により覆われている。これにより、開口１４内の空間は、配線層１２と電子部品２とで閉じられた空間（第１空間３１）となっている。
【００２２】
そして、第１空間３１が半田４１によって満たされており、該半田４１により、電極層２１と接合面１２ａとが互いに電気的に接合されている。その一方で、第１空間３１には、熱硬化性樹脂が存在していない。或いは、第１空間３１に熱硬化性樹脂が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。尚、半田４１には、例えばＳｎ−Ｂｉ系やＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系の低融点半田が用いられている。
【００２３】
又、図１に示す様に、ソルダーレジスト１３の上面と電子部品２の側面とで形成された第２空間３２に、熱硬化性樹脂の硬化物４２が存在している。その一方で、第２空間３２には、半田が存在していない。或いは、第２空間３２に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。具体的には、硬化物４２は、第２空間３２において、ソルダーレジスト１３と電子部品２とで形成された隅を埋めると共に、その隅の周囲へフィレット状に拡がっている。斯くして、硬化物４２は、第２空間３２において、ソルダーレジスト１３と電子部品２とを互いに機械的に接合している。尚、硬化物４２を構成する熱硬化性樹脂には、例えばエポキシ樹脂が用いられている。
【００２４】
更に、ソルダーレジスト１３の上面と部品本体２０の下面とで形成された第３空間３３に、熱硬化性樹脂の硬化物４３が存在している。従って、硬化物４３は、ソルダーレジスト１３の上面と部品本体２０の下面との間に介在している。その一方で、第３空間３３には、半田が存在していない。或いは、第３空間３３に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。斯くして、硬化物４３は、第３空間３３において、ソルダーレジスト１３と電子部品２とを互いに機械的に接合している。尚、本実施形態においては、第３空間３３は、２つの電極層２１の間に形成されている。又、硬化物４３を構成する熱硬化性樹脂は、硬化物４２を構成する熱硬化性樹脂と同じ樹脂である。
【００２５】
上記部品実装基板１０においては、各開口１４の全体が、その開口１４に対応する電極層２１により覆われている。従って、各開口１４の大きさは、その開口１４に相当する従来の部品実装基板の開口１０７（図９参照）の大きさに比べて小さい。具体的には、各開口１４の面積の、その開口１４に対応する電極層２１の下面の面積に対する割合は、５０〜１００％である。尚、図９に示す様に、従来の部品実装基板においては、各開口１０７の一部が電子部品１０２によって覆われているに過ぎない。
【００２６】
図２は、部品実装基板の他の例を示した断面図である。図３は、図２に示されるIII領域の拡大図である。図２に示す様に、部品実装基板３１０は、配線基板３０１と、配線基板３０１に実装されたランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）型の電子部品３０２とを備えている。電子部品３０２は、基板３２０と、基板３２０上に搭載された半導体素子３２１と、基板３２０上にて半導体素子３２１を被覆する外装体３２２とを有している。
【００２７】
基板３２０には、上面に複数の第１平面電極３２３（ランド）が形成されると共に、下面に複数の第２平面電極３２４（ランド）が形成されている。尚、第２平面電極３２４は、格子（グリッド）状に配列されている。そして、第１平面電極３２３には、半導体素子３２１の端子（図示せず）が電気的に接続されている。又、図３に示す様に、各第１平面電極３２３と、これに対応する第２平面電極３２４とは、基板３２０をその上面から下面まで貫通する導電ビア３２５により互いに電気的に接続されている。斯くして、電子部品３０２においては、第２平面電極３２４により、電子部品３０２の下面に露出した複数の端子が構成されている。
【００２８】
図２及び図３に示す様に、配線基板３０１は、絶縁基板３１１と、絶縁基板３１１の表面３１１ａに形成された配線層３１２と、配線層３１２を覆うソルダーレジスト３１３とを備えている。ソルダーレジスト３１３には、第２平面電極３２４に１つずつ対応する複数の開口３１４が形成されている。図３に示す様に、開口３１４は、配線層３１２の表面のうち第２平面電極３２４が電気的に接合される接合面３１２ａを、ソルダーレジスト３１３から露出させている。一方、各開口３１４の全体が、その開口３１４に対応する第２平面電極３２４により覆われている。これにより、開口３１４内の空間は、配線層３１２と電子部品３０２とで閉じられた空間（第１空間３３１）となっている。
【００２９】
そして、第１空間３３１が半田３４１によって満たされ、該半田３４１により、第２平面電極３２４と接合面３１２ａとが互いに電気的に接合されている。その一方で、第１空間３３１には、熱硬化性樹脂が存在していない。或いは、第１空間３３１に熱硬化性樹脂が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。尚、半田３４１には、例えばＳｎ−Ｂｉ系やＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系の低融点半田が用いられている。
【００３０】
又、図３に示す様に、ソルダーレジスト３１３の上面と電子部品３０２の側面とで形成された第２空間３３２に、熱硬化性樹脂の硬化物３４２が存在している。その一方で、第２空間３３２には、半田が存在していない。或いは、第２空間３３２に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。具体的には、硬化物３４２は、第２空間３３２において、ソルダーレジスト３１３と電子部品３０２とで形成された隅を埋めると共に、その隅の周囲へフィレット状に拡がっている。斯くして、硬化物３４２は、第２空間３３２において、ソルダーレジスト３１３と電子部品３０２とを互いに機械的に接合している。尚、硬化物３４２を構成する熱硬化性樹脂には、例えばエポキシ樹脂が用いられている。
【００３１】
更に、ソルダーレジスト３１３の上面と基板３２０の下面とで形成された第３空間３３３に、熱硬化性樹脂の硬化物３４３が存在している。従って、硬化物３４３は、ソルダーレジスト３１３の上面と電子部品３０２の下面との間に介在している。その一方で、第３空間３３３には、半田が存在していない。或いは、第３空間３３３に半田が存在していたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。斯くして、硬化物３４３は、第３空間３３３において、ソルダーレジスト３１３と電子部品３０２とを互いに機械的に接合している。尚、硬化物３４３を構成する熱硬化性樹脂は、硬化物３４２を構成する熱硬化性樹脂と同じ樹脂である。
【００３２】
部品実装基板１０と同様、上記部品実装基板３１０においても、各開口３１４の全体が、その開口３１４に対応する第２平面電極３２４により覆われている。従って、ＬＧＡ型の電子部品を備える従来の部品実装基板の開口の大きさに比べて、各開口３１４の大きさは小さい。具体的には、各開口３１４の面積の、その開口３１４に対応する第２平面電極３２４の下面の面積に対する割合は、５０〜１００％である。
【００３３】
次に、本発明に係る部品実装基板の製造方法及び製造システムについて説明する。
【００３４】
本発明に係る製造方法及び製造システムはそれぞれ、配線基板に電子部品が実装された部品実装基板を製造する方法及びシステムである。ここで、配線基板は、絶縁基板と、絶縁基板の表面に形成された配線層と、配線層を覆うレジストとを備えている。そして、レジストには、配線層の表面のうち電子部品の端子が電気的に接合されることとなる接合面を露出させる開口が形成されている。
【００３５】
本発明に係る製造方法は、半田ペーストを付与する付与工程と、電子部品を搭載する搭載工程と、半田ペーストを加熱する加熱工程とを有している。付与工程では、接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する。搭載工程では、電子部品の端子が、開口の全体を覆うと共に接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、電子部品を配線基板に搭載する。このとき、電子部品を、通常、その下面をレジストの表面から離間させた状態で配線基板に搭載する。搭載工程の実行後、加熱工程において、接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００３６】
尚、上述した付与工程、搭載工程、及び加熱工程はそれぞれ、以下に説明する製造システムが備える付与装置、搭載装置、及び加熱装置により実行される工程である。
【００３７】
本発明に係る製造システムは、半田ペーストを付与する付与装置と、電子部品を搭載する搭載装置と、半田ペーストを加熱する加熱装置とを備えている。付与装置は、接合面に、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペーストを付与する。搭載装置は、電子部品の端子が、開口の全体を覆うと共に接合面に付与された半田ペーストに当着する様に、電子部品を配線基板に搭載する。このとき、搭載装置は、電子部品を、通常、その下面をレジストの表面から離間させた状態で配線基板に搭載する。加熱装置は、接合面に付与された半田ペーストを加熱することにより、半田を溶融させると共に熱硬化性樹脂を軟化させ、その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００３８】
上記製造方法及び製造システムによれば、半田ペーストへの加熱による半田の溶融及び熱硬化性樹脂の軟化により、電子部品がレジストの表面に近接すると共に半田と熱硬化性樹脂とが分離する。これにより、配線層と電子部品とで閉じられた開口内の第１空間に半田が集まると共に、レジストの上面と電子部品の側面とで形成された第２空間に熱硬化性樹脂が集まる。更には、レジストの上面と電子部品の下面とで形成された第３空間に熱硬化性樹脂が集まる。
【００３９】
その後、半田ペーストへの更なる加熱により、熱硬化性樹脂が硬化する。更にその後、冷却過程において、半田が固化する。その結果、固化した半田により、配線基板と電子部品とが、第１空間において互いに電気的に接合される。又、熱硬化性樹脂が硬化することにより、第２空間及び第３空間に硬化物が形成される。そして、この硬化物により、配線基板と電子部品とが、第２空間及び第３空間において互い機械的に接合される。
【００４０】
この様にして製造された部品実装基板においては、第１空間と第２空間との間、並びに第１空間と第３空間との間が、電子部品によって遮られる。このため、第２空間及び第３空間は、レジストの上面に沿って第１空間から離間した位置に形成される。従って、第２空間内の硬化物及び第３空間内の硬化物は、第１空間内の半田に接することがない。
【００４１】
よって、部品実装基板に対するリペア処理において、配線基板から電子部品が取り外された場合、配線基板上に半田及び熱硬化性樹脂が残存するものの、半田は開口内に位置し、且つ熱硬化性樹脂は、半田に接することなくレジストの上面に位置することになる。このため、新たな電子部品が実装し直された場合でも、熱硬化性樹脂は半田内に殆ど混入することがない。従って、部品実装基板に対してリペア処理が施された場合でも、配線基板と新たな電子部品との間に接合不良が生じ難い。
【００４２】
又、上記部品実装基板においては、半田により、配線基板と電子部品とが、第１空間において互いに接合されている。これに加えて、配線基板と電子部品とは、第２空間及び第３空間において熱硬化性樹脂の硬化物により互いに接合されている。従って、上記部品実装基板においては、配線基板と電子部品との接合強度が高い。
【００４３】
上記製造方法及び製造システムの好ましい具体的構成において、接合面上の半田ペーストに含まれる半田の総体積が第１空間の容積と略同一となる様に、半田ペーストが接合面に付与される（付与工程及び付与装置）。尚、第１空間の容積に対する半田の総体積の割合は、９５〜１００％であることが好ましい。これにより、第１空間内の半田に熱硬化性樹脂が混入することが防止され、その結果、接合不良の発生が防止される。又、半田が開口から溢れて第２空間内の硬化物に半田が混入することが防止され、その結果、接合強度の低下が防止される。
【００４４】
以下、本発明の一実施形態として、図１に示される部品実装基板１０を製造する製造システムについて、図面に沿って具体的に説明する。尚、以下に説明する製造システムは、図２に示される部品実装基板３１０の製造にも適用することが出来る。
【００４５】
図４は、本実施形態に係る製造システムを構成する製造ラインを示したブロック図である。図４に示す様に、製造ラインは、配線基板１を供給する基板供給装置２０１と、半田ペースト付与装置２０２と、電子部品２を配線基板１に搭載する搭載装置２０３と、加熱装置２０４と、製造された部品実装基板１０を回収する回収装置２０５と、これらの装置の間で配線基板１を搬送する搬送装置２０６とを備えている。
【００４６】
図５は、上記製造ラインの具体的構成を示した断面図である。図５に示す様に、搬送装置２０６は、搬送ベルト６を有するコンベアによって構成されている。尚、搬送装置２０６には、コンベアに限らず、搬送機能を有する種々の装置を用いることが出来る。そして、搬送ベルト６には、基板供給装置２０１から供給される配線基板１が載せられる。基板供給装置２０１には、例えばマガジン式の基板ローダが用いられる。
【００４７】
半田ペースト付与装置２０２は、配線基板１に対して、半田と熱硬化性樹脂とを含む半田ペースト４を付与する。具体的には、半田ペースト付与装置２０２は、開口１４に対して半田ペースト４を供給することにより、接合面１２ａに半田ペースト４を付与する。このとき、半田ペースト付与装置２０２は、各接合面１２ａ上の半田ペースト４に含まれる半田の総体積が、その接合面１２ａに対応する第１空間３１（図１参照）の容積と略同一となる様に、開口１４に対して半田ペースト４を供給する。尚、第１空間３１の容積に対する半田の総体積の割合は、９５〜１００％であることが好ましい。
【００４８】
本実施形態においては、上述した様に、開口１４の大きさが、従来の部品実装基板の開口１０７（図９参照）の大きさに比べて小さい。従って、ソルダーレジスト１３の厚さが、従来の部品実装基板のソルダーレジスト１１０（図９参照）の厚さと同じであるとすれば、次の様な問題が発生する。即ち、従来の部品実装基板の製造過程において各開口１０７に付与していた量と同じ量の半田ペースト４を、各開口１４に対して付与した場合、付与された半田ペースト４中に含まれる半田の総体積が、該開口１４に対応する第１空間３１の容積より大きくなる。このため、製造される部品実装基板において、半田が第１空間３１から溢れ出し、半田と熱硬化性樹脂とが接することになる。
【００４９】
従って、本実施形態においては、各第１空間３１の容積を上記半田の総体積に一致させるべく、ソルダーレジスト１３の厚さが大きく設定されている。具体的には、この厚さは、３０〜７０μｍである。或いは、上記半田の総体積を各第１空間３１の容積に一致させるべく、半田ペースト付与装置２０２により、各開口１４への半田ペースト４の付与量が小さく調整される。尚、上記半田の総体積を各第１空間３１の容積に一致させるべく、半田ペースト４中の半田の含有率が小さくなる様に、半田ペースト４が調製されてもよい。
【００５０】
半田ペースト４を構成する半田及び熱硬化性樹脂にはそれぞれ、例えばＳｎ−Ｂｉ系やＳｎ−Ｂｉ−Ａｇ系の低融点半田及びエポキシ樹脂が用いられる。又、半田ペースト４には、必要に応じて、活性剤やチキソ剤を含ませてもよい。尚、半田及び熱硬化性樹脂は、これらの材料に限定されるものではない。但し、エポキシ樹脂は、取り扱いが容易であること、硬化物の強度が高いこと、及び硬化特性が良好であることから、使用する熱硬化性樹脂として適している。
【００５１】
本実施形態においては、半田ペースト付与装置２０２として、スクリーン印刷装置が用いられている。図５には、スクリーン印刷用のマスク７が示されている。半田ペースト付与装置２０２においては、配線基板１の位置及び姿勢に基づいてマスク７の位置が調整され、これにより半田ペースト４を付与する位置が調整される。尚、半田ペースト付与装置２０２には、印刷用のノズルを持った印刷装置（例えば、インクジェットプリンタ等）や、塗布ヘッド（ニードル又はノズル）とディスペンサとを持った塗布装置を用いてもよい。
【００５２】
搭載装置２０３は、配線基板１上の搭載位置に電子部品２を搭載する。図６に示す様に、搭載位置は、電子部品２の各電極層２１が、この電極層２１に対応する開口１４の全体を覆うと共に、その電極層２１に対応する接合面１２ａに付与された半田ペースト４に当着する様な位置である。又、搭載装置２０３は、電極層２１の下面をソルダーレジスト１３の表面から所定の距離Ｌだけ離間させた状態で、配線基板１に電子部品２を搭載する。一例として、搭載装置２０３は、電子部品供給装置と、該電子部品供給装置から供給される電子部品２を上記搭載位置に配置するチップマウンタとを有している。電子部品供給装置には、テープフィーダ、バルクフィーダ、及びトレイフィーダ等の装置を用いることができる。又、チップマウンタには、吸着ノズル等の装置を用いることができる。
【００５３】
図６に示す様に、配線基板１上の搭載位置に電子部品２が搭載された直後においては、半田ペースト４全体に半田４１が分散している。又、電極層２１とソルダーレジスト１３との間には隙間８が存在している。
【００５４】
加熱装置２０４は、接合面１２ａに付与された半田ペースト４を加熱することにより、半田ペースト４中の半田４１を溶融させると共に、半田ペースト４中の熱硬化性樹脂４４（図６参照）を軟化させる。ここで、ソルダーレジスト１３は、溶融した半田４１が表面に付着し難いという性質、換言すれば溶融した半田４１を弾き易いという性質を有している。従って、溶融した半田４１は、図７に示す様に、隙間８を通って、ソルダーレジスト１３が存在しない箇所（具体的には開口１４内）へ移動する。尚、図７では、半田４１が移動する様子を実線矢印により示している。
【００５５】
又、半田４１は、熱硬化性樹脂４４に比べて比重が大きい。従って、図７に示す様に、半田４１は開口１４内を下方へ移動し、これにより半田４１は接合面１２ａに蓄積される。一方、開口１４内への半田４１の移動に伴って、開口１４内の熱硬化性樹脂４４は、開口１４外へ追い出される。そして、熱硬化性樹脂４４は、隙間８を通ってソルダーレジスト１３上へ移動する。尚、図７では、熱硬化性樹脂４４が移動する様子を破線矢印により示している。
【００５６】
そして、半田４１及び熱硬化性樹脂４４の移動と共に、電子部品２がソルダーレジスト１３の表面に近接する。そして、各開口１４が、この開口１４に対応する電極層２１によって塞がれ、これにより第１空間３１（図１参照）が形成される。これに伴って、ソルダーレジスト１３上に第２空間３２及び第３空間３３（図１参照）が形成される。従って、第１空間３１と第２空間３２との間、並びに第１空間３１と第３空間３３との間が、電子部品２によって遮られる。
【００５７】
斯くして、第１空間３１には、半田４１が集まる一方、熱硬化性樹脂４４が含まれなくなる。或いは、第１空間３１に熱硬化性樹脂４４が含まれていたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。又、第２空間３２及び第３空間３３には、熱硬化性樹脂４４が集まる一方、半田４１が含まれなくなる。或いは、第２空間３２及び第３空間３３に半田４１が含まれていたとしても、その量は５ｖｏｌ％程度である。
【００５８】
その後、加熱装置２０４は、半田ペースト４を更に加熱することにより、熱硬化性樹脂４４を硬化させる。更にその後、冷却過程において、半田４１が固化する。その結果、固化した半田４１により、配線基板１と電子部品２とが、第１空間３１において互いに電気的に接合される。又、熱硬化性樹脂４４が硬化することにより、第２空間３２及び第３空間３３に硬化物４２及び４３がそれぞれ形成される。そして、硬化物４２及び４３により、配線基板１と電子部品２とが、第２空間３２及び第３空間３３において互いに機械的に接合される。
【００５９】
この様にして、図１に示される部品実装基板１０が作製される。
【００６０】
回収装置２０５は、作製された部品実装基板１０を搬送ベルト６から回収する。尚、回収装置２０５には、例えばマガジン式の基板アンローダが用いられる。
【００６１】
上記部品実装基板１０においては、第１空間３１と第２空間３２との間、並びに第１空間３１と第３空間３３との間が、電子部品２によって遮られている。このため、第２空間３２及び第３空間３３は、ソルダーレジスト１３の上面に沿って第１空間３１から離間した位置に形成されている。従って、第２空間３２内の硬化物４２及び第３空間３３内の硬化物４３は、第１空間３１内の半田４１に接することがない。
【００６２】
よって、部品実装基板１０に対するリペア処理において、図８に示す様に配線基板１から電子部品２が取り外された場合、配線基板１上に半田４１及び熱硬化性樹脂４４が残存するものの、半田４１は第１開口１４内に位置し、且つ熱硬化性樹脂４４は、半田４１に接することなくソルダーレジスト１３の上面に位置することになる。このため、新たな電子部品２が実装し直された場合でも、熱硬化性樹脂は半田内に殆ど混入することがない。従って、部品実装基板１０に対してリペア処理が施された場合でも、配線基板１と新たな電子部品２との間に接合不良が生じ難い。
【００６３】
又、上記部品実装基板１０においては、半田４１により、配線基板１と電子部品２とが、第１空間３１において互いに接合されている。これに加えて、配線基板１と電子部品２とは、第２空間３２において硬化物４２により互いに接合されると共に、第３空間３３において硬化物４３により互いに接合されている。従って、上記部品実装基板１０においては、配線基板１と電子部品２との接合強度が高い。
【００６４】
図９に示される従来の部品実装基板において、開口１０７は、配線層１０８の表面のうち電子部品１０２が電気的に接合される接合面１０９を、ソルダーレジスト１１０から露出させている。そして、電子部品１０２は、その両端が接合面１０９から浮いた状態で、半田フィレット１０３を介して接合面１０９に電気的に接合されている。従って、従来の部品実装基板の製造過程において、半田フィレット１０３を形成するための半田ペーストを２つの接合面１０９に付与する際に、２つの接合面１０９への半田ペーストの付与量が互いに異なると、次の様な現象が発生し易くなる。即ち、半田ペーストへの加熱により半田が溶融した後、半田が固化する際に、付与量の違いが原因となって生じる固化速度の違いにより、電子部品１０２の一端が接合面１０９の方へ引っ張られ、その結果、電子部品１０２が傾く。
【００６５】
一方、上記部品実装基板１０においては、電子部品２の両端は、ソルダーレジスト１３の表面上に位置している。従って、電子部品２の一端が下方へ引っ張られたとしても、該一端の下方への移動がソルダーレジスト１３によって阻止される。よって、電子部品２は傾き難い。
【００６６】
尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。上記実施形態においては、基板供給装置２０１、半田ペースト付与装置２０２、搭載装置２０３、加熱装置２０４、及び回収装置２０５が、別個独立に構成されていた。しかし、本発明は、これに限定されるものでない。例えば、これらの装置の幾つか又は全てに代えて、それらの機能を有する複合型の装置を用いてもよい。
【００６７】
又、上述した製造方法及び製造システムは、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型の電子部品を配線基板に実装する場合にも適用することが出来る。更に、上述した製造方法及び製造システムは、図１に示される部品実装基板１０や図２に示されるＬＧＡ型の電子部品を備えた部品実装基板３１０に限定されない種々の部品実装基板の製造にも適用することが出来る。
【００６８】
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形及び改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る製造システム及び製造方法は、液晶表示モジュール等の電子機器が備える部品実装基板の製造に応用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  配線基板
２  電子部品
４  半田ペースト
１０  部品実装基板
１１  絶縁基板
１１ａ  表面
１２  配線層
１２ａ  接合面
１３  ソルダーレジスト
１４  開口
２１  電極層（端子）
３１  第１空間
３２  第２空間
３３  第３空間
４１  半田
４２，４３  硬化物
４４  熱硬化性樹脂
２０１  基板供給装置
２０２  半田ペースト付与装置
２０３  搭載装置
２０４  加熱装置
２０５  回収装置
３０１  配線基板
３０２  電子部品
３１０  部品実装基板
３１１  絶縁基板
３１１ａ  表面
３１２  配線層
３１２ａ  接合面
３１３  ソルダーレジスト
３１４  開口
３２４  第２平面電極（端子）
３３１  第１空間
３３２  第２空間
３３３  第３空間
３４１  半田
３４２，３４３  硬化物
Ｌ  所定の距離
【図１】
2014024338.tif 000003
【図２】
2014024338.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014024338.tif 000006
【図５】
2014024338.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014024338.tif 000009
【図８】
2014024338.tif 000010
【図９】
2014024338.tif 000011
【図１０】
2014024338.tif 000012
【国際調査報告】
2014024338.tif 000013
2014024338.tif 000014
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