(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に対して対称に形成された側面を有し、前記側面がテーパ形状となるように形成されている第１の穴と、
前記第１の穴の底面の一部に開口部を有する第２の穴と、
前記第１の穴の前記側面に形成されている電極と、
前記第１の穴の開口部よりも小さく、前記第１の穴の底面よりも大きい円状の底面を有し、前記底面が前記第１の穴の開口部よりも下にある円形部材と、
前記円形部材と、前記第１の穴の前記側面と、前記第１の穴の前記底面との間を充てんし、前記円形部材と前記電極を電気的に接続しているはんだと、
を備え、
前記第１の穴の底面の中心部に対して対称な位置にある前記円形部材の底面の外周上の２点以上が、前記第１の穴の前記側面とそれぞれ接していることを特徴とする電子基板。
【請求項２】
前記第１の穴が形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記電極と電気的に接続された信号配線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子基板。
【請求項３】
前記はんだは、前記第２の穴の少なくとも一部も充てんしていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子基板。
【請求項４】
中心部に対して対称に形成された側面を有し、前記側面がテーパ形状となるように形成されている第１の穴と、前記第１の穴の底面の一部に開口部を有する第２の穴と、前記第１の穴の前記側面に形成されている電極と、を備える基板の前記第１の穴に、はんだを充てんする充てん工程と、
前記第１の穴の開口部よりも小さく、前記第１の穴の底面よりも大きい円状の面を有する円形部材を、前記円状の面が前記第１の穴の開口部よりも下になるように、前記はんだ上に載置する載置工程と、
載置された前記円形部材の上部を加熱しながら前記円形部材に第１の圧力を印加し、
前記第１の穴の底面の中心部に対して対称な位置にある前記円形部材の底面の外周上の２点以上が、前記第１の穴の前記側面とそれぞれ接した際に、前記円形部材への加熱および圧力の印加を停止する第１の加圧工程と、
を含むことを特徴とする電子基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の加圧工程において前記はんだが溶融した際に、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力を前記円形部材に印加する第２の加圧工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の電子基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の加圧工程において、溶融した前記はんだが前記第１の穴から前記第２の穴に流れ込むように、前記第２の圧力を印加することを特徴する請求項５に記載の電子基板の製造方法。
【請求項７】
前記第１の加圧工程において、熱風によって前記円形部材への加熱および圧力の印加を行うことを特徴とする請求項４から６いずれかに記載の電子基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１の加圧工程において、ヒータを内蔵したヘッドによって前記円形部材への加熱および圧力の印加を行うことを特徴とする請求項４から６いずれかに記載の電子基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子基板に関するものであり、特に、電子基板と部材との位置合わせに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報装置や通信装置の小型化や高性能化が進み、情報装置や通信機器に使用される配線基板や半導体装置等の電子基板の微細化や高密度化が進んでいる。また、微細化や高密度化にともない、配線基板や半導体装置等の電子基板上に実装される部材も微細化されている。
【０００３】
また、配線基板を伝送される信号や半導体装置の動作クロックが高周波数化され、実装される部品の位置のずれが電気特性等に与える影響が大きくなっている。例えば、配線基板や半導体装置等の電子基板上に円柱や円筒形状の部材を実装する場合に、部材の中心位置の精度が配線基板や半導体装置等の特性に大きな影響を及ぼす可能性がある。そのため、配線基板や半導体装置等の電子基板上に微細な部材を実装する際には、高い位置精度が要求される。
【０００４】
円柱や円筒形状の部材の位置合わせ方法としては、例えば、部材の円周外形を基準面に突き当てて位置を合わせる方法がある。しかし、外形によって位置合わせをする方法では、微小粒子の凝集部材など外形寸法の精度にばらつきがある部材については、中心位置がずれる恐れがある。よって、中心位置に要求される精度が外形寸法の精度以上である場合には、外形によって位置合わせを行う方法を用いることはできない。そのため、円柱や円筒形状の部材を配線基板や半導体装置等の電子基板上に実装する際の中心位置の精度を、外形寸法の精度に依存せずに高くすることができる技術があることが望ましく、関連する技術の開発が行われている。そのような、円柱や円筒形状の部材を実装する際に中心位置の精度を向上させる技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１は、半導体基板を他の基板に搭載する際の位置決めの技術に関するものである。特許文献１の半導体基板を搭載する側の基板は、テーパ形状の側面と側面に囲まれた底面を有する接続用のパッドを備えている。また、特許文献１の半導体基板には、接続する際に用いるバンプが形成されている。特許文献１では、テーパ形状のパッドを備える基板に、バンプを介して半導体基板を接続する際に、バンプの先端部をパッドのテーパ形状の側面付近に配置した後に半導体基板側から加圧を行っている。特許文献１では、このように半導体基板側から加圧を行うことで、バンプの先端部がテーパ部の側面を滑動しながら底面の位置に動き、位置決めを容易かつ正確に行うことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４０２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１では、半導体基板に形成されたバンプの先端を、パッド側のテーパ形状の側面を滑らせバンプの先端が底面に到達したときに位置が決定されている。特許文献１の技術では、バンプの先端の形状および大きさと、パッドの底面の形状および大きさが一致していないと、底面の中心とバンプの先端部分の中心にずれが生じ得る。そのため、特許文献１では、バンプの先端の形状および大きさと、パッドの底面の形状および大きさが一致していないと、作業を行うごとにバンプとパッドの位置がずれる可能性があり、正確に位置決めを行うことができない。よって、特許文献１の技術は、円柱や円筒形状の部材を高い位置精度で電子基板に実装する技術としては十分ではない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、円柱や円筒等の形状の部材を高い位置精度で実装することができる電子基板を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の電子基板は、第１の穴と、第２の穴と、電極と、円形部材と、はんだを備えている。第１の穴は、中心部に対して対称に形成された側面を有し、側面がテーパ形状となるように形成されている。第２の穴は、第１の穴の底面の一部に開口部を有する。電極は、第１の穴の側面に形成されている。円形部材は、第１の穴の開口部よりも小さく、第１の穴の底面よりも大きい円状の底面を有し、底面が第１の穴の開口部よりも下にある。はんだは、円形部材と、第１の穴の側面と、第１の穴の底面との間を充てんし、円形部材４と電極３を電気的に接続している。
【００１０】
本発明の電子基板の製造方法は、充てん工程と、載置工程と、第１の加圧工程を含む。充てん工程は、第１の穴と、第２の穴と、電極を備える基板の第１の穴に、はんだを充てんする。第１の穴は、中心部に対して対称に形成された側面を有し、側面がテーパ形状となるように形成されている。第２の穴は、第１の穴の底面の一部に開口部を有する。電極は、第１の穴の側面に形成されている。載置工程は、第１の穴の開口部よりも小さく、第１の穴の底面よりも大きい円状の面を有する円形部材を、円状の面が第１の穴の開口部よりも下になるように、はんだ上に載置する。第１の加圧工程は、載置された円形部材の上部を加熱しながら円形部材に第１の圧力を印加する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、円柱や円筒等の形状の部材を高い位置精度で実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の電子基板の構成の一部を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の電子基板の製造の途中工程における構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の電子基板の構成の概要を示したものである。本実施形態の電子基板は、第１の穴１と、第２の穴２と、電極３と、円形部材４と、はんだ５を備えている。第１の穴１は、中心部に対して対称に形成された側面を有し、側面がテーパ形状となるように形成されている。第２の穴２は、第１の穴１の底面の一部に開口部を有する。電極３は、第１の穴１の側面に形成されている。円形部材４は、第１の穴１の開口部よりも小さく、第１の穴１の底面よりも大きい円状の底面を有し、底面が第１の穴１の開口部よりも下にある。はんだ５は、円形部材４と、第１の穴１の側面と、第１の穴１の底面との間を充てんし、円形部材４と電極３を電気的に接続している。
【００１４】
本実施形態の電子基板は、中心部に対して対称に形成された側面を有し、側面がテーパ形状となるように形成されている第１の穴１の内部に、円状の底面を有する円形部材４を、底面が第１の穴１の開口部よりも下になるように備えている。本実施形態の電子基板のような構成とすることで、製造時にはんだ５を溶融した際に、第２の穴２にはんだ５が流れ込むので、円形部材４は、底面の外周部の複数の箇所が第１の穴１の側面で支持されるまで沈降し得る。また、本実施形態の電子基板では、円形部材４の底面が複数の箇所で第１の穴１の側面に支持された際に、第1の穴１の側面が中心部に対して対称に形成され、円形部材４の底面が円状であるため、第１の穴１の中心部と円形部材４の円状の底面の中心部が一致する。よって、本実施形態の電子基板では、第１の穴１の側面の電極３と円形部材４を、はんだ５を介して高い位置精度で接続することができる。その結果、本実施形態の電子基板のような構成とすることで、円柱や円筒等の形状の円形部材を高い位置精度で実装することができる。
【００１５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の電子基板の構成の概要を示したものである。本実施形態の電子基板は、基板１１と、絶縁層１２と、第１の穴１３と、第２の穴１４と、電極１５と、はんだ１６と、円形部材１７と、信号配線１８を備えている。本実施形態の電子基板は、例えば、高周波信号を伝送する配線基板として用いられる。電子基板は、他の用途の配線基板でもよく、また、半導体装置の基板であってもよい。
【００１６】
基板１１は、配線や素子を形成する基板として備えられている。本実施形態の基板１１には、シリコン基板が用いられている。基板１１は、ＧａＡｓ（Gallium Arsenide）基板などシリコン以外の材質の基板であってもよい。
【００１７】
絶縁層１２は、基板１１上に形成され配線や各素子間を絶縁する。絶縁層１２と基板１１の間には他の層が形成されていてもよい。絶縁層１２は、例えば、ＳｉＮ（Silicon Nitride）やＳｉＯ２（Silicon Dioxide）によって形成されている。絶縁層１２は、複数の層によって形成されていてもよい。また、絶縁層１２の間または基板１１との間に半導体素子が形成されていてもよい。
【００１８】
第１の穴１３は、絶縁層１２に形成されている。図３は、本実施形態の電子基板において、はんだ１６、円形部材１７および信号配線１８を除いた構造を模式的に示した図である。第１の穴１３は、側面がテーパ形状になるように形成されている。第１の穴１３の側面は、穴の面積が底面に向かって徐々に小さくなるように形成されている。
【００１９】
第１の穴１３は、開口部および底面が円形になるように形成されている。また、第１の穴１３の円形に形成された開口部と底面の円の中心は一致している。また、第１の穴１３は、開口部の面積が底面の面積よりも大きくなるように形成されている。基板１１の水平面に平行な任意の面で絶縁層１２を切断したと仮定したとき、第１の穴１３の側面によって形成される円の中心は、開口部および底面の中心と一致する。すなわち、第１の穴１３の側面は、第1の穴１３の中心部に対して対称に形成されている。また、本実施形態の第１の穴１３は、第１の実施形態の第１の穴１に相当する。
【００２０】
第２の穴１４は、第１の穴１３の底面に開口部を有するように形成されている。第２の穴１４の開口部の面積は、第１の穴１３の底面の面積よりも小さくなるように形成されている。第２の穴１４の開口部の面積は、はんだ１６が溶融した際に、表面張力によってはんだ１６が第２の穴１４の内部に流れ込まないようにはんた１６の材料特性等を基に設定される。本実施形態の第２の穴１４は、第１の穴１３の底面の中心に形成されている。第２の穴１４は、第１の穴１３の底面に複数、形成されていてもよい。第２の穴１４は、絶縁層１２に形成されていてもよく、また、基板１１に形成されていてもよい。また、第２の穴１４は、絶縁層１２および基板１１の両方にまたがって形成されていてもよい。第２の穴１４は、基板１１の裏面まで貫通するように形成されていてもよい。基板１１の裏面とは、基板１１の絶縁層１２が形成されている面とは反対側の面のことをいう。
【００２１】
第２の穴１４の側面はテーパ形状でもよく、開口部および底面にほぼ垂直に形成されていてもよい。また、第２の穴１４の側面は、逆テーパ形状やボーイング形状であってもよい。また、本実施形態の第２の穴１４は、第１の実施形態の第２の穴２に相当する。
【００２２】
電極１５は、第１の穴１３の側面および底面に形成されている。電極１５は、絶縁層１２上に形成された信号配線１８と電気的に接続されている。電極１５は、接続されている信号配線１８とほぼ同じ厚さになるように形成される。信号配線１８の厚さは、信号配線に要求される電気特性等に応じて設計されている。本実施形態の電極１５は、銅を用いて形成されている。電極１５は、銅以外の金属や合金によって形成されていてもよい。また、銅の下層にＴａＮ（Tantalum Nitride）等の拡散防止用のバリアメタルや、バリアメタルと銅の密着性を向上させる金属が形成されていてもよい。
【００２３】
電極１５は、第１の穴１３の側面のうち円形部材１７が接触する可能性がある部分には均一に形成されている。第１の穴１３の側面の下部や底面部分では、電極１５が形成されていない部分があってもよい。また、本実施形態の電極１５は、第１の実施形態の電極３に相当する。
【００２４】
はんだ１６は、第１の穴１３の内部に充てんされ、電極１５および円形部材１７を電気的に接続している。また、はんだ１６は、円形部材１７を、電極１５などを介して基板１１に固定している。本実施形態のはんだ１６は、はんだペーストとして第１の穴１３内に供給され、加熱および冷却工程によって溶融および固化する。
【００２５】
本実施形態のはんだ１６は、錫と他の金属の合金によって構成されている。はんだ１６は、他の金属によって構成されていてもよい。また、はんだ１６には、導電性を有する接着剤を用いてもよい。導電性を有する接着剤には、例えば、金属粒子を分散させた接着剤や、導電性高分子を用いることができる。また、はんだ１６に導電性を有する接着剤を用いる場合には、電極１５や信号配線１６が導電性樹脂によって形成されていてもよい。また、本実施形態のはんだ１６は、第１の実施形態のはんだ５に相当する。
【００２６】
円形部材１７は、底面が円状の円柱または円筒形の部材である。円形部材１７の底面とは、第1の穴１３の底面側の面のことをいう。本実施形態の電子基板が高周波信号の配線基板として用いられる場合には、円形部材１７には、例えば、非可逆回路素子である円柱形の磁性体が用いられる。また、円形部材１７の底面の径は、第１の穴１３の開口部の径よりも小さく、第１の穴１３の底面の径よりも大きくなるように設定されている。すなわち、円形部材１７は、第１の穴１３に挿入されたとき、第１の穴１３の途中で停止し、底面までは落下しない。
【００２７】
円形部材１７の底面の反対側の面は、底面と平行な水平面として形成されている。円形部材１７の底面の反対側の面が水平面として形成されていることで、熱風の吹き付けが行われたときに、熱風が円形部材１７の上面に均一に吹き付けられるので円形部材１７が水平な状態を保つことが容易になる。円形部材１７の底面の反対側の面の面積は、底面の面積よりも小さくてもよい。また、本実施形態の円形部材１７は、第１の実施形態の円形部材４に相当する。
【００２８】
信号配線１８は、絶縁層１２上に形成され電極１５と電気的に接続されている。そのため、信号配線１８は、電極１５およびはんだ１６を介して、円形部材１７と電気的に接続されている。本実施形態の信号配線１８は、銅を用いて形成されている。信号配線１８の材料は、銅以外の金属や合金であってもよい。また、信号配線１８は、電子基板の回路設計に基づいてパターニングされている。信号配線１８は、電極１５に複数、接続されていてもよい。
【００２９】
本実施形態の電子基板の製造方法について説明する。図４乃至図７は、本実施形態の電子基板を製造する際の各ステップおける電気基板の構造および状態を模式的に示した図である。
【００３０】
始めに、図３に示すような第１の穴１３、第２の穴１４および電極１５等が基板１１上に形成された電子基板が、製造装置のステージにセットされる。電子基板がステージにセットされると図４に示すように第１の穴１３に、はんだ１６が充てんされる。はんだ１６は、例えば、ノズルを介して電子基板の上部から第１の穴１３内に供給される。本実施形態における電子基板の上側は、基板１１に対して第1の穴１３の開口部側のことをいう。
【００３１】
はんだ１６は、第1の穴１３の開口部よりも上面が下になるように充てんされる。また、第１の穴１３にはんだ１６を供給したとき、はんだ１６は、表面張力によって第２の穴１４には流れ込まない。
【００３２】
はんだ１６が第１の穴１３に充てんされると、図５に示すように、円形部材１７が第１の穴１３のはんだ１６の上に載置される。円形部材１７は、円状の底面がはんだ１６の側になるように、はんだ１６の上に載置される。円形部材１７がはんだ１６の上に載置されたとき、円形部材１７の底面は第１の穴１３の開口部よりも下にある。また、図５に示すように円形部材１７がはんだ１６上に載置された際には、円形部材１７の底面の円の中心と第１の穴１３の中心は一致していない可能性が高い。
【００３３】
円形部材１７がはんだ１６の上に載置されると、円形部材１７の上から熱風の吹き付けが行われる。本実施形態において熱風とは、はんだ１６の溶融温度よりも高温の空気のことをいう。熱風が吹き付けられると、熱と風圧による圧力の印加によって、はんだ１６が溶融する。はんだ１６が溶融すると、円形部材１７は、図６に示すように、はんだ面上に水平に浮揚した状態になる。本実施形態では、はんだ１６が溶融した際の第１の穴１３の開口部側の最表面をはんだ面とよぶ。
【００３４】
はんだ１６が溶融したとき、はんだ１６が第２の穴１４に流れ込むのをはんだ１６の表面張力によって抑止できるように、第２の穴１４の開口部の面積および熱風の風圧が設定されている。また、図６に示すように、円形部材１７がはんだ面上に浮揚した際には、円形部材１７と第１の穴１３の中心は一致していない可能性が高い。
【００３５】
はんだ面上に浮揚した状態になると、熱風の吹き付けの風圧が上げられ、円形部材１７に印加される圧力が上げられる。熱風の吹き付けは、円形部材１７の底面が水平な状態を保ち、円形部材１７の底面が電子基板の平面と平行な状態を保つように行われる。本実施形態では熱風の吹き付けの風圧が上げられるタイミングは、熱風の吹き付けを開始してから所定の時間後として設定されている。所定の時間は、熱風の吹き付けを開始してからはんだ１６が溶融するまでの時間を基にあらかじめ設定されている。
【００３６】
熱風の風圧を上げることで円形部材１７に上側から印加する圧力が上げられると、図７に示すように第２の穴１４の開口部にはんだ１６が押し込まれて流れ込み始める。第２の穴１４の開口部にはんだ１６が流れ込み始めると、はんだ面は低下する。このとき、はんだ１６の表面張力で円形部材１７がはんだ面に浮き続け、円形部材１７の底面がはんだ面よりも下に沈み込まないように、第１の穴１３のテーパ角および開口部の径が設定されている。また、熱風の風圧も、円形部材１７およびはんだ１６の材質等を基に、円形部材１７がはんだ面よりも下に沈み込まないように設定される。
【００３７】
円形部材１７が徐々に押し込まれると、円形部材１７の底面の外周部が第１の穴１３の側面上の電極１５と接触し始める。円形部材１７の底面の外周部が第１の穴１３の側面上の電極１５と接触し始めると、円形部材１７中心は、徐々に第１の穴１３の中心付近に近づく。押し下げが続くとやがて、円形部材１７が第１の穴１３の側面で支えられた状態となる。円形部材１７が第１の穴１３の側面で支えられた状態となったとき、第１の穴１３の中心と円形部材１７の中心は一致する。第1の穴１３の側面が中心部に対して対称に形成され、円形部材１７の底面が円状であるため、第１の穴１３の中心と円形部材１７の中心は一致する。円形部材１７が第１の穴１３の側面で支えられた状態となったとき、はんだ面が降下した分に相当する体積のはんだ１６は、第２の穴１４に流れこんでいる。
【００３８】
円形部材１７が第１の穴１３の側面で支えられた状態となると、熱風の吹き出しが停止される。熱風の風圧が上げられてから吹き出しを停止するまでの時間は、あらかじめ設定されている。熱風の吹き出しが停止されると、はんだ１６の冷却が行われる。冷却が行われてはんだ１６の温度が徐々に低下すると、はんだ１６が固化する。熱風の吹き出しの停止後のはんだ１６の冷却は、冷風を第１の穴１３付近に送風して行われる。はんだ１６の冷却は室温付近の温度の空気によって行われてもよい。また、はんだ１６の冷却は、自然冷却によって行われてもよい。また、熱風の吹き出しの停止後のはんだ１６の冷却は、冷却ステージへの移動等の他の方法によって行われてもよい。
【００３９】
はんだ１６が固化すると、円形部材１７は、はんだ１６によって電子基板に固定され、図２のような構造の電子基板が完成する。また、円形部材１７は、はんだ１６を介して電極１５と電気的に接続された状態となる。円形部材１７が、はんだ１６によって固定された電子基板は、製造装置のステージから移動され、次の工程へと進められる。
【００４０】
本実施形態の電子基板では、円形部材１７に上側から熱風を吹き付けた際に、はんだ１６が溶融し熱風の圧力によって、円形部材１７が第１の穴１３内で沈降する。円形部材１７が沈降する際に、第１の穴１３内のはんだ１６は、第２の穴１４内へと押し出される。すなわち、本実施形態の電子基板では、第１の穴１３の底面に開口部を有する第２の穴１４を備えることで、上部から圧力を受けた円形部材１７が第１の穴１３内で沈降することができる。
【００４１】
また、円形部材１７の底面の外周部が第１の穴１３の側面に沿って沈降するに従って、円形部材１７の中心部は、第１の穴１３の中心部に徐々に近づき、円形部材１７の底面の外周部が複数の箇所で第１の穴１３の側面に接触すると円形部材１７の沈降は停止する。円形部材１７の底面の外周部全体が第１の穴１３の側面に接触した状態では、円形部材１７の中心と第１の穴１３の中心は、一致する。円形部材１７の中心と第１の穴１３の中心が一致するのは、第１の穴１３の側面が第１の穴１３の中心部に対して対称に形成され、円形部材１７の底面が円状であるためである。よって、本実施形態の電子基板では、第１の穴１３の側面に形成された電極１５に対して、高い位置精度で円形部材１７がはんだ１６によって固定される。また、本実施形態の電子基板では、円形部材１７の中心部と第１の穴１３の中心部を一致させることで、位置決めを行っているので、円形部材１７の径が設計寸法からばらついても、円形部材１７と電極１５の位置を正確に合せることができる。そのため、本実施形態の電子基板は、電気特性等のばらつきを抑制することができる。以上より、本実施形態の電子基板のような構成とすることで、円柱や円筒等の円形部材を高い位置精度で実装することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について詳細に説明する。第２の実施形態では、熱風を円形部材の上部から吹き付けることで、はんだの溶融と位置合わせが行われた。本実施形態では、ヒータ内臓のヘッドを円形部材の上から押し当てることで、はんだの溶融と位置合わせを行うことを特徴する。
【００４３】
本実施形態の電子基板の構成は、第２の実施形態の電子基板と同様である。すなわち、本実施形態の電子基板は、図２に示すように、基板１１と、絶縁層１２と、第１の穴１３と、第２の穴１４と、電極１５と、はんだ１６と、円形部材１７と、信号配線１８を備えている。本実施形態の電子基板の各部位の構成と機能は、第２の実施形態の電子基板の各部位とそれぞれ同様である。
【００４４】
本実施形態の電子基板の製造方法について説明する。本実施形態の電子基板の製造方法において、はんだ１６が第１の穴１３に充てんされ、はんだ１６上に円形部材１７が載置されるまでのフローは、第２の実施形態と同様である。すなわち、始めに、第２の実施系形態と同様に、第１の穴１３、第２の穴１４および電極１５等が基板１１上に形成された電子基板が製造装置のステージにセットされる。電子基板がステージにセットされると、図４に示すように第１の穴１３に、はんだ１６が充てんされる。第１の穴１３に、はんだ１６が充てんされると、図５に示すように円形部材１７が第１の穴１３のはんだ１６の上に載置される。
【００４５】
はんだ１６が溶融され、円形部材１７の位置合わせおよび固定が行われる際のフローについて説明する。図８乃至図１０は、本実施形態の電子基板の製造において、円形部材１７の位置合わせおよび固定が行われる際の電気基板の構造および状態を模式的に示した図である。
【００４６】
円形部材１７がはんだ１６の上に載置されると、図８に示すように円形部材１７の上から製造装置のヘッド２１が押し下げられる。ヘッド２１は、内部にヒータを備えている。また、ヘッド２１の円形部材１７に押し当てられる側の面は、水平な面となるように形成されている。ヘッド２１は、水平な面が電子基板と平行な状態を保つように押し下げられる。また、ヘッド２１のヒータは、円形部材１７を介してはんだ１６を溶融する温度に設定されている。
【００４７】
ヘッド２１が押し下げられると、はんだ１６は、ヘッド２１から円形部材１７を介して印加される圧力と熱によって徐々に溶融する。はんだ１６が溶融すると、図９に示すように、円形部材１７は、はんだ面上に水平に浮揚した状態になる。円形部材１７がはんだ面上に浮揚した際には、円形部材１７と第１の穴１３の中心は一致していない可能性が高い。また、はんだ１６が溶融したとき、はんだ１６が第２の穴１４に流れるのをはんだ１６の表面張力によって抑止できるように、第２の穴１４の開口部の面積およびヘッド２１を押し下げる高さが設定されている。
【００４８】
はんだ面上に浮揚した状態になると、ヘッド２１は、水平な面と電子基板の平行な状態を保つようにさらに下に押し下げられ、円形部材１７に印加する圧力が上げられる。円形部材１７に印加する圧力が上げられるタイミングは、ヘッド２１を円形部材１７の位置まで降下させてから、所定の時間後として設定されている。所定の時間は、ヘッド２１を円形部材１７に押し当ててからはんだ１６が溶融するまでの時間を基にあらかじめ設定されている。
【００４９】
ヘッド２１が押し下げられ円形部材１７に印加される圧力が上がると、図１０のように第２の穴１４の開口部にはんだ１６が流れ込み始める。第２の穴１４の開口部にはんだ１６が流れ込み始めると、はんだ面は低下する。このとき、はんだ１６の表面張力で円形部材１７がはんだ面に浮き続け、円形部材１７がはんだ面よりも下に沈み込まないように、第１の穴１３のテーパ角および開口部の径が設定されている。また、ヘッド２１の押し下げ量も、円形部材１７およびはんだ１６の材質等を基に、円形部材１７がはんだ面よりも下に沈み込まないように設定される。
【００５０】
ヘッド２１が水平な面と電子基板の平行な状態を保つように押し下げられ、円形部材１７が徐々に押し込まれると、円形部材１７の底面の外周部は、第１の穴１３の側面上の電極１５と接触し始める。円形部材１７の底面の外周部が第１の穴１３の側面上の電極１５と接触し始めると、円形部材１７中心は、徐々に第１の穴１３の中心付近に近づく。押し下げが続くとやがて、円形部材１７の外周部が複数の箇所で第１の穴１３の側面で支えられた状態となる。円形部材１７の外周部が複数の箇所で第１の穴１３の側面で支えられた状態となると、第１の穴１３の中心と、円形部材１７の中心は一致する。また、はんだ面の降下した分に相当する体積のはんだ１６は、第２の穴１４に流れこんでいる。
【００５１】
円形部材１７が第１の穴１３の側面で支えられた状態となると、ヘッド２１が上昇する。ヘッド２１が円形部材１７に印可する圧力を上げてから、ヘッド２１が上昇するまでの時間は、あらかじめ設定されている。また、ヘッド２１が上昇するタイミングは時間管理ではなく、円形部材１７の外周部が複数の箇所で第１の穴１３の側面で支えられ、円形部材１７が降下しなくなった状態をヘッド２１に取り付けられたセンサ等で検知する方法であってもよい。
【００５２】
ヘッド２１が上昇して、円形部材１７とヘッド２１が接触しない状態となると、冷却が行われ、はんだ１６の温度が徐々に低下してはんだ１６が固化する。はんだ１６が固化すると、円形部材１７は、はんだ１６によって電子基板に固定され、図２のような構造の電子基板が完成する。また、円形部材１７は、はんだ１６を介して電極１５と電気的に接続された状態となる。円形部材１７が、はんだ１６によって固定された電子基板は、製造装置のステージから除去され、次の工程へと進められる。
【００５３】
本実施形態の電子基板では、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の電子基板は、円形部材１７への加熱および圧力の印加を行う際に、ヘッド２１を用いて行っている。そのため、円形部材１７の底面の水平状態を保ったまま、より均一に圧力を印加することが可能となる。円形部材１７の底面の水平状態を保ったまま、より均一に圧力を印加することで、円形部材１７は、底面が電子基板の平面方向に対して平行な状態を維持したまま沈降する。その結果、円形部材１７の中心部と第１の穴１３の中心部の位置合わせの精度が向上する。円形部材１７の中心部と第１の穴１３の中心部の位置合わせの精度が向上することで、本実施形態の電子基板では、電気特性等の変動をより抑制することが可能になる。
【００５４】
第２および第３の実施形態では、円形部材を上部から押す圧力を、はんだの溶融前と溶融後の２段階で変化させているが、円形部材を上部から押す圧力は、３段階以上で変化させてもよい。また、はんだの溶融後に、円形部材を上部から押す圧力が徐々に増すように変化させてもよい。
【００５５】
第２および第３の実施形態では、円形の穴である第１の穴に円形部材を挿入して固定していたが、第１の穴の形状は、形状に偏心が無ければ円以外であってもよい。例えば、形状に偏心が無い場合には、第１の穴の側面は、角錐や円錐のテーパ形状として形成されていてもよい。第１の穴の形状を円以外の構成とする場合には、底面から同一高さで第１の穴の中心部を介して対向する側面の任意の２点が、第１の穴の中心に対して常に対称であるように第１の穴を形成する。第１の穴の中心部を介して対向する側面の任意の２点が、第１の穴の中心部に対して対称であることにより、対向する側面の２点で円状の底面の外周が支えられる円形部材の中心と、第１の穴の中心は一致する。
【符号の説明】
【００５６】
１    第１の穴
２    第２の穴
３    電極
４    円形部材
５    はんだ
１１    基板
１２    絶縁層
１３    第１の穴
１４    第２の穴
１５    電極
１６    はんだ
１７    円形部材
１８    信号配線
２１    ヘッド
【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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