(57)【要約】【課題】相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止できる回路基板及び電子部品の実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】電子部品２０を接着させるためにレジスト膜１３上に塗布された熱硬化性樹脂３０は、電子部品２０の回路基板１０への熱圧着時に、電子部品２０の下面に押圧されて電極１２側へ押し広げられる。この際熱硬化性樹脂３０中に生じたボイド４０を係着させる段差部１６を、開口部１５よりも手前側にコーティングされたレジスト膜１３に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路パターンとこの回路パターンに並設された電極を露出させるための開口部を確保して回路パターンを被覆するレジスト膜が形成されており、前記電極に電子部品の下面に突設されたバンプが熱圧着される回路基板であって、
前記電子部品を接着させるために前記レジスト膜上に塗布された熱硬化性樹脂が前記熱圧着時に前記電子部品の下面に押圧されて前記電極側へ押し広げられた際に、この熱硬化性樹脂中に生じたボイドが係着する段差部を前記開口部よりも手前側にコーティングされたレジスト膜に形成したことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記段差部はエッジを有し、このエッジにボイドを係着させることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記段差部は、前記電極の並設方向に延びた凹部であり、この凹部が前記回路基板の中央側の上端に有するエッジにボイドを係着させることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板。
【請求項４】
回路パターンが形成された回路基板の表面に電子部品を接着するための熱硬化性樹脂を塗布する工程と、回路パターンに並設されて回路パターンを被覆するレジスト膜の開口部から露出した電極に前記電子部品の下面に突設されたバンプを熱圧着する工程とを含み、前記熱圧着時に前記電子部品の下面に押圧されて前記電極側へ押し広げられた熱硬化性樹脂中に生じたボイドを、前記開口部よりも手前側にコーティングされた前記レジスト膜の段差部に係着させることを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項５】
前記段差部はエッジを有し、このエッジにボイドを係着させることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の実装方法。
【請求項６】
前記段差部は、前記電極の並設方向に延びた凹部であり、この凹部が前記回路基板の中央側の上端に有するエッジにボイドを係着させることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装される回路基板及び電子部品の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装方法として、電子部品の下面に突設されたバンプを、回路基板の表面に形成された回路パターンの電極に熱圧着して接合する方法が知られている。このような電子部品の実装方法により製造された電子製品は、回路基板と電子部品の線膨張係数が異なることから、電子部品の駆動に伴うヒートサイクルに起因して電極とバンプの接合部に大きな応力が生じ、バンプが電極から剥がれてしまうなどの問題が発生し易いものであった。このため、回路基板と電子部品の間に熱硬化性樹脂を介在させ、この熱硬化性樹脂により電子部品と回路基板をしっかり接合することによって上記問題を解決することが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−１５３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、回路基板の表面には回路パターンの保護と回路パターンにおける電気絶縁性確保のためにレジスト膜がコーティングして形成される。しかし、回路基板の電極は露出させておく必要があることから電極の表面にはレジスト膜はコーティングされておらず、レジスト膜は電極の少なくとも一部を露出させるための開口部を確保して、回路基板にコーティングされる。従ってこの開口部を形成したことによって、電極の側部にはレジスト段差と呼称されるレジスト膜の不連続部分が生じている。
【０００４】
一方、電子部品はそのバンプを回路基板の電極に位置合わせした上で、熱硬化性樹脂が塗布された回路基板に搭載され、バンプを電極に熱圧着してボンディングされる。この場合、熱硬化性樹脂はディスペンサ等により回路基板の中央部に塗布される。従って、電子部品を回路基板に搭載してバンプを電極に熱圧着する際には、熱硬化性樹脂は電子部品の下面が押し付けられることにより、回路基板の中央部側から外方（回路基板に並設された電極側）へ向かって押し広げられながら熱硬化する。この熱圧着に要する時間は、一般に、２秒以下の短時間である。
【０００５】
上記のように、熱硬化性樹脂が押し広げられながら熱硬化する際には、その内部に小さなボイド（気泡）が多数発生する。そして、この発生したボイドは熱硬化性樹脂が押し広げられるに従って外方へ移動し、上記したレジスト段差に係着する。レジスト段差に係着したボイドは、その数が少数の場合は無害であるが、多数のボイドがレジスト段差に係着すると、これらのボイド同士は一体化して大きくなる。そして、その一体化して大きくなったボイドは電極が設けられた開口部内を電極へ向かって移動し、終には回路基板に並設された相隣る電極の間に入り込み、両電極に跨った空洞（連通孔）を形成する。そして、この空洞内の湿気が回路基板の表面に付着すると、相隣る電極間は短絡することになる。後述するように、このようなボイドに起因する短絡現象は、本発明者が回路基板の下面から赤外線撮影することにより、知見したものである。
【０００６】
そこで本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止できる回路基板及び電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の回路基板は、表面に回路パターンとこの回路パターンに並設された電極を露出させるための開口部を確保して回路パターンを被覆するレジスト膜が形成されており、前記電極に電子部品の下面に突設されたバンプが熱圧着される回路基板であって、前記電子部品を接着させるために前記レジスト膜上に塗布された熱硬化性樹脂が前記熱圧着時に前記電子部品の下面に押圧されて前記電極側へ押し広げられた際に、この熱硬化性樹脂中に生じたボイドが係着する段差部を前記開口部よりも手前側にコーティングされたレジスト膜に形成した。
【０００８】
請求項２に記載の回路基板は、請求項１に記載の回路基板において、前記段差部はエッジを有し、このエッジにボイドを係着させる。
【０００９】
請求項３に記載の回路基板は、請求項１又は２に記載の回路基板において、前記段差部は、前記電極の並設方向に延びた凹部であり、この凹部が前記回路基板の中央側の上端に有するエッジにボイドを係着させる。
【００１０】
請求項４に記載の電子部品の実装方法は、回路パターンが形成された回路基板の表面に電子部品を接着するための熱硬化性樹脂を塗布する工程と、回路パターンに並設されて回路パターンを被覆するレジスト膜の開口部から露出した電極に前記電子部品の下面に突設されたバンプを熱圧着する工程とを含み、前記熱圧着時に前記電子部品の下面に押圧されて前記電極側へ押し広げられた熱硬化性樹脂中に生じたボイドを、前記開口部よりも手前側にコーティングされた前記レジスト膜の段差部に係着させる。
【００１１】
請求項５に係る電子部品の実装方法は、請求項４に記載の電子部品の実装方法において、前記段差部はエッジを有し、このエッジにボイドを係着させる。
【００１２】
請求項６に係る電子部品の実装方法は、請求項４又は５に記載の電子部品の実装方法において、前記段差部は、前記電極の並設方向に延びた凹部であり、この凹部が前記回路基板の中央側の上端に有するエッジにボイドを係着させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱圧着の際に電子部品によって押し広げられた熱硬化性樹脂内に生成したボイドは、電極を露出させるために形成されたレジスト膜の開口部に入り込む前に、その手前側に形成された段差部に係着するので、レジスト膜の開口部に到達するボイドの量は著しく減少し、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施の形態１における電子部品の実装方法の工程説明図、図２は本発明の実施の形態１における回路基板の平面図、図３（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１における段差部を示す回路基板の部分拡大断面図、図４（ａ）は本発明の実施の形態１における回路基板に、仮に段差部がない場合の回路基板の断面図、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１における回路基板に、仮に段差部がない場合の回路基板の部分拡大平面図である。
【００１５】
図１において、回路基板１０に電子部品２０を実装する実装装置１は、回路基板１０を水平姿勢に保持する基板保持台２と、基板保持台２の上方を基板保持台２に対して水平方向や上下方向へ相対的に移動自在な熱圧着ヘッド３を備えている。熱圧着ヘッド３は、その下部に電子部品２０を吸着保持する。
【００１６】
基板保持台２に保持される回路基板１０は、耐熱性材料から成る板状の部材を基材１１としており、この基材１１の表面（上面）には図示しない銅箔からなる回路パターンとこの回路パターンを被覆するレジスト膜１３がコーティングして形成されている。図２において、回路基板１０の基材１１は平面視して矩形に形成されており、その上面の電子部品接合領域Ｓに電子部品２０が搭載される。回路パターンには多数の電極１２が並設されており、これら電極１２は、回路基板１０の（電子部品接合領域Ｓの）中央部を両側から挟むように２列に並んで位置している。
【００１７】
図１及び図２において、レジスト膜１３には、各電極１２を露出させるための開口部１５を溝状に確保して形成されており、開口部１５よりも電子部品接合領域Ｓの中央側にコーティングされたレジスト膜１３には、電極１２の並設方向に延びた凹部からなる段差部１６が形成されている。
【００１８】
図３（ａ）において、段差部１６は電極１２の並設方向と直交する方向（図３（ａ）において横方向）の断面形状が下方に窪んだ凹形状となっており、回路基板１０の中央側と電極１２側の上端は尖ったエッジＥ１，Ｅ２になっている。図３（ａ）に示す例では、電極１２の右方（電子部品接合領域Ｓの中央側）に位置するレジスト膜１３は電極１２と離間して開口部１５が確保されているが、図３（ｂ）に示す例では、電極１２を右方に延出させて延出部（破線ハッチングを付している）１２ａを形成するとともに、その延出部１２ａがレジスト膜１３によって覆われている。この場合、開口部１５′は電極１２の中央部分のみを露出させている。
【００１９】
図１に示すように、電子部品２０の下面には複数のバンプ２１が突設されている。各バンプ２１は、回路基板１０表面の電極１２と対応する配列で設けられており、後述するように、対応する電極１２に位置合わせされた上で、電極１２の上面に熱圧着される。
【００２０】
図１において、電子部品２０を回路基板１０に実装するには、先ず、回路基板１０を実装装置１の基板保持台２の上面に保持する。これにより回路基板１０は電極１２及びレジスト膜１３が形成された面が上を向いた状態で水平姿勢に保持される。次に、電子部品接合領域Ｓの中央のレジスト膜１３上に、電子部品２０を接着するための熱硬化性樹脂３０をディスペンサ（図示せず）等により塗布する（図１（ａ））。
【００２１】
レジスト膜１３上に熱硬化性樹脂３０を塗布したら、電子部品２０を吸着保持させた熱圧着ヘッド３を回路基板１０の上方に位置させる。そして、回路基板１０の電極１２と電子部品２０のバンプ２１との位置合わせを行った後、熱圧着ヘッド３を下降させ、バンプ２１を電極１２に着地させて、電子部品２０を回路基板１０の上面に押し付けて両者を加熱する。これにより回路基板１０の電極１２と電子部品２０のバンプ２１は接合されるが、この電極１２とバンプ２１の接合過程において、レジスト膜１３の上面に塗布された熱硬化性樹脂３０は電子部品２０の下面に押圧されて、回路基板１０と電子部品２０との間を、電子部品接合領域Ｓの中央部から外方、すなわち電極１２側へ向けて押し広げられる（図２の矢印ａ）。
【００２２】
回路基板１０の（電子部品接合領域Ｓの）中央部から外方へ向けて押し広げられた熱硬化性樹脂３０は電子部品２０の外縁にまで達するが、その一部は電極１２が配設されている開口部１５内に入り込んで、電極１２とバンプ２１との接合部を被覆する（図１（ｂ））。
【００２３】
このようにして電極１２とバンプ２１の接合が終わったら、熱圧着ヘッド３の加熱を停止し、電子部品２０の吸着を解除した上で熱圧着ヘッド３を上方へ退去させる。これによ
り電子部品２０の回路基板１０上への実装は完了し、電子製品Ｐは完成する（図１（ｃ））。
【００２４】
このようにして製造された電子製品Ｐでは、回路基板１０の基材１１が主としてエポキシ樹脂などを材料として成る一方で、電子部品２０は主としてシリコンを材料として成るため、両者の線膨張係数は著しく相違しており、前者の線膨張係数は後者のそれよりも極めて大きい。このため、電極１２とバンプ２１の接合部には、電子部品２０の駆動に伴うヒートサイクルに起因して大きな応力が生じるが、回路基板１０と電子部品２０の間及び電極１２とバンプ２１の接合部には熱硬化性樹脂３０が充填されているので、電極１２とバンプ２１との接合部に生じる応力は緩和され、上述したヒートサイクルに起因する両者の剥がれは防止される。
【００２５】
ところで、電子部品２０を回路基板１０上へ実装する工程においては、熱圧着ヘッド３からの加熱によって高温となった回路基板１０の基材１１などからガスが生じ、熱硬化性樹脂３０内に小さなボイド４０が多数生成される（図１（ｂ），（ｃ）及び図３（ａ），（ｂ））。このボイド４０は電子部品２０と回路基板１０との熱圧着時において、熱硬化性樹脂３０が回路基板１０の中央部から外方へ向けて押し広げられる（図２の矢印ａ）のに従って回路基板１０の外方へ移動し（図１（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）の矢印ｂ）、その一部はそのまま熱硬化性樹脂３０の表面から大気中に放出されるが（図１（ｂ）の矢印ｂ′）、その全部が大気に放出されるわけではなく、一部は熱硬化性樹脂３０内にとどまる。
【００２６】
ここで、図４（ａ）に示すように、仮にレジスト膜１３に上述の段差部１６が設けられていなかったとすると、熱硬化性樹脂３０の内部に多数発生したボイド４０の一部は開口部１５内に入り込もうとし、図４（ａ）の部分拡大図及び図４（ｂ）に示すように、開口部１５の電子部品接合領域Ｓの中央側に位置する尖ったエッジＥに係着され易い。このように開口部１５のエッジＥに係着した多数のボイド４０は、次第に一体化して大きくなり、終にはエッジＥを離れて大きなボイド４０ａとなって電極１２へ向かって移動し（図３（ａ），（ｂ）及び図４（ｂ）の矢印ｃ）、相隣る電極１２，１２の間に嵌まり込んで両電極１２，１２を連通させる空洞（連通孔）４０ｂとなる。しかして、この空洞４０ｂ内のガスは湿気を含んでいるので、この湿気は基材１１の表面に付着し、電極１２，１２同士の短絡原因になることは前述した通りである。電子部品２０の熱圧着時におけるこのようなボイド４０や空洞４０ｂの発生及びこれらの挙動並びに空洞４０ｂが相隣る電極１２，１２間に跨って嵌まり込むことによる電極１２，１２間の短絡発生は、本発明者が回路基板１０を下面から赤外線撮影をすることによって知見したものである。
【００２７】
これに対し、本実施の形態１に示す回路基板１０では、開口部１５よりも回路基板１０の中央側、すなわち熱圧着時に押し広げられる熱硬化性樹脂３０からみて開口部１５よりも手前側（電子部品接合領域Ｓの中央側）にコーティングされたレジスト膜１３には、電極１２の列と平行に延びた段差部１６が形成されているので、電子部品２０を回路基板１０に熱圧着する際に、熱硬化性樹脂３０内を回路基板１０の中央部から外方へ向けて移動するボイド４０（図３（ａ），（ｂ）の矢印ｂ）の多くは、開口部１５に到達する前に、段差部１６の尖ったエッジＥ１に係着されて捕捉される。
【００２８】
このように、熱硬化性樹脂３０内を移動するボイド４０は、その多くが開口部１５に入り込む前に、その手前側に形成された段差部１６のエッジＥ１に係着するので、開口部１５内に到達するボイド４０の数は、図４（ａ），（ｂ）を参照して説明した段差部１６が形成されていない場合よりも格段に少なくなる。また、エッジＥ１に係着した複数のボイド４０が合体して大きくなり、エッジＥ１から離脱した場合でも、離脱したボイド４０ａは開口部１５と段差部１６の間のレジスト膜１３によってその移動が阻止される。その結
果、相隣る電極１２，１２間の短絡発生の原因となる空洞４０ｂの発生を防止することができる。なお、上記例のように段差部１６が凹部であり、電子部品接合領域Ｓの中央側の上端にエッジＥ１を有するとともに、電極１２側の上端にエッジＥ２を有する場合には、ボイド４０はこれら両方のエッジＥ１，Ｅ２において捕捉されるが、電子部品接合領域Ｓの中央側の上端のエッジＥ１において、より多くのボイド４０が捕捉される。但し、電極１２へ向かって移動するボイド４０が段差部１６のエッジＥ１，Ｅ２に係着される理由はまだ解明していない。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における回路基板の平面図である。この実施の形態２では、複数個の段差部１６が電極１２の並設方向に不連続的に形成されており、その断面形状は例えば前記術の例に示した図３と同じである。図５に示す矢印ａは、図２に示す矢印ａと同様、電子部品２０を回路基板１０に熱圧着させる際に、熱硬化性樹脂３０が電子部品２０の下面によって押し広げられる方向を示している（後述の図６に示す矢印ａについても同じ）。また、図示はしないが、段差部１６が全体として屈曲しながら電極１２の並設方向に延びることによって図５と同様な形状となるものであってもよい。このように、熱硬化性樹脂３０中に生じたボイド４０を係着させる段差部１６は開口部１５よりも手前側（回路基板１０の中央側）にコーティングされたレジスト膜１３に形成されていればよく、段差部１６の形状の如何は問わない。また、段差部１６は、開口部１５よりも回路基板１０の中央側に複数設けられていてもよい。すなわち、回路基板１０の中央部と各電極１２の間に複数の段差部１６が設けられていてもよい。
【００３０】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における回路基板の平面図である。図６において、電極１２は回路基板１０の中央部を囲む矩形の各辺に相当する位置に並設されている。このように電極１２の配列は図２に示したような回路基板１０の（電子部品接合領域Ｓの）中央部を両側から挟む形態に限定されない。なお、この実施の形態３では、回路基板１０の中央部を囲む矩形の各辺に沿って延びる計４本の（全体として矩形の）段差部１６が形成される。
【００３１】
段差部１６の形状は自由に設計できるのであって、要は、外方向に向かって流動するボイド４０の捕捉効果の大きい尖ったエッジを有する断面形状であればよい。従って図３（ａ），（ｂ）に例示したような凹形状に限られず、上方に突出した凸形状であり、その頂部に尖ったエッジを有するもの等であってもよい。このような形状の段差部１６であっても、そのエッジにボイド４０を係着させて捕捉することができる。
【００３２】
また、段差部１６における回路基板１０の中央側のエッジＥ１に係着されたボイド４０は、そのエッジＥ１を離れた後は、段差部１６の電極１２側に位置するレジスト膜１３の壁面１３ａ（図３（ａ））を乗り越えなければ開口部１５内に到達できないことから、段差部１６の電極１２側に位置するレジスト膜１３の壁面１３ａの高さを、これと対向する（回路基板１０の中央側に位置する）レジスト膜１３の壁面１３ｂよりも高くしておくことが望ましい。或いは前述の図３（ｂ）に示したように、電極１２を回路基板１０の中央側に延出させて延出部１２ａを形成するとともに、その延出部１２ａをレジスト膜１３によって覆うようにすれば、ボイド４０が開口部１５内に到達するために乗り越えなければならない高さを電極１２の厚さ分増大させることができるので、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、熱圧着の際に電子部品によって押し広げられた熱硬化性樹脂内に生成したボイドは、電極を露出させるために形成されたレジスト膜の開口部に入り込む前に、
その手前側に形成された段差部に係着するので、レジスト膜の開口部に到達するボイドの量は著しく減少し、相隣る電極間の短絡発生の原因となる空洞が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施の形態１における電子部品の実装方法の工程説明図
【図２】本発明の実施の形態１における回路基板の平面図
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１における段差部を示す回路基板の部分拡大断面図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１における回路基板に、仮に段差部がない場合の回路基板の断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１における回路基板に、仮に段差部がない場合の回路基板の部分拡大平面図
【図５】本発明の実施の形態２における回路基板の平面図
【図６】本発明の実施の形態３における回路基板の平面図
【符号の説明】
【００３５】
１０  回路基板
１２  電極
１３  レジスト膜
１５，１５′  開口部
１６  段差部
２０  電子部品
２１  バンプ
３０  熱硬化性樹脂
４０  ボイド
Ｅ１，Ｅ２  エッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008004607.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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