(57)【要約】【課題】半田ボール３を用いる電子部品の製造方法において、絶縁基板１の平滑面に確実に半田ボールを固定する。【解決手段】絶縁基板１と基板固定冶具２との、絶縁基板１面方向の相対位置関係を一定にし、基板固定冶具２は、一定の位置関係とした場合の、ランド６と対向する位置に半田ボール３を保持し、ランド６上に導電ペースト４を配する第１の工程と、基板固定冶具２に、半田ボール３を保持させる第２の工程と、その後に、絶縁基板１との位置関係を一定にした基板固定冶具２に、第１の工程を経た絶縁基板１を、導電ペースト４と半田ボール３とが接触するよう装着する第３の工程と、その後の絶縁基板１及び基板固定冶具２を、装着状態を維持したまま、導電ペースト４が変性し、且つ半田ボール３が溶融しない加熱をする第４の工程と、その後冷却する第５の工程とを経る。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を構成する絶縁基板面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板面の所定位置に電極ランドを有し、当該ランド上に半田ボールが固定される、半田ボールを用いる電子部品の製造方法であって、
上記絶縁基板面及び／又は基板固定冶具が、当該絶縁基板面に沿う方向における、当該絶縁基板と基板固定冶具との相対位置関係を一定にする手段を有し、
上記基板固定冶具は、上記一定の位置関係とした場合の、上記ランドと対向する位置に半田ボールを保持する手段を有し、
上記ランド上に導電ペーストを配する第１の工程と、
上記基板固定冶具に、必要分の半田ボールを保持させる第２の工程と、
第２の工程を経た後に、上記絶縁基板との位置関係を一定にした基板固定冶具に、第１の工程を経た絶縁基板を、上記導電ペーストと半田ボールとが接触するよう装着する第３の工程と、
第３の工程を経た絶縁基板及び基板固定冶具を、上記装着状態を維持したまま、上記導電ペーストが変性し、且つ半田ボールが実質的に溶融しない加熱をする第４の工程と、
第４の工程後に変性した導電ペーストが安定化させる第５の工程とを経ることを特徴とする、半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項２】
導電ペーストが、半田ペースト又は導電性接着剤であることを特徴とする請求項１記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項３】
電子部品の素子が、電極ランドを有するのと同一の絶縁基板面に配されることを特徴とする請求項１又は２記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項４】
電極ランドが、厚膜形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項５】
電子部品の素子が抵抗素子及び／又はキャパシタ素子であり、当該素子が多連又はネットワーク素子として絶縁基板面に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項６】
絶縁基板と基板固定冶具との相対位置関係を一定にする手段が、基板固定冶具が有する開口部への絶縁基板の嵌め合せであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項７】
基板固定冶具が有する、半田ボールを保持する手段が、当該半田ボールを保持すべき複数位置の基板固定冶具部分に、それぞれ半田ボールを保持可能な大きさの凹部又は貫通口を有することであり、当該保持状態で半田ボールの一部が当該凹部又は貫通口よりも上に露出することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項８】
凹部内に半田ボール吸引用穴があり、当該吸引用穴が基板固定冶具の外側まで通じていることを特徴とする請求項７記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項９】
第２の工程前に基板固定冶具へ必要分より多い半田ボールを供給し、第２の工程後且つ第３の工程前に余剰分の半田ボールを基板固定冶具から回収する機構を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項１０】
第３〜第５の工程が、絶縁基板を基板固定冶具の上にする位置関係で実施することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【請求項１１】
第３〜第５の工程が、絶縁基板及び基板固定冶具を搬送させながらの一連の工程であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半田ボールを用いる電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールを用いる電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を構成する絶縁基板面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板面の所定位置に電極ランドを有し、当該ランド上に半田ボールが固定される、半田ボールを用いる電子部品については、米国特許６，３２６，６７７号公報にその開示がある。かかる公報では、いわゆるチップネットワーク抵抗器の端子に半田ボールを用いる構成を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の実現で困難性を伴う事項の一つは、半田ボールを端子となるべき位置に固定する手段である。その理由は、半田ボールが、平滑面である絶縁基板面では転がり易いためである。また図４に示すように、絶縁基板５１上に半田ペースト等の導電ペースト５４を配し、当該半田ペースト上に半田ボール５３を絶縁基板５１面に仮固定し、次いで当該導電ペースト５４を加熱硬化させことで、絶縁基板５１と半田ボール５３とを固定する手段も考えられる。しかしその場合には、導電ペースト５４の揮発成分の飛散力や導電ペースト５４の変性に伴う変形等が半田ボール５３を動かし、隣り合う半田ボール５３がくっついてしまう場合もある。
【０００４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、絶縁基板の平滑面に確実に半田ボールを固定することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、電子部品を構成する絶縁基板１面が実質的に平滑であり、当該絶縁基板１面の所定位置に電極ランド６を有し、当該ランド６上に半田ボール３が固定される、本発明の半田ボール３を用いる電子部品の製造方法は、上記絶縁基板１面及び／又は基板固定冶具２が、当該絶縁基板１面に沿う方向における、当該絶縁基板１と基板固定冶具２との相対位置関係を一定にする手段を有し、上記基板固定冶具２は、上記一定の位置関係とした場合の、上記ランド６と対向する位置に半田ボール３を保持する手段を有し、上記ランド６上に導電ペースト４を配する第１の工程と、上記基板固定冶具２に、必要分の半田ボール３を保持させる第２の工程と、第２の工程を経た後に、上記絶縁基板１との位置関係を一定にした基板固定冶具２に、第１の工程を経た絶縁基板１を、上記導電ペースト４と半田ボール３とが接触するよう装着する第３の工程と、第３の工程を経た絶縁基板１及び基板固定冶具２を、上記装着状態を維持したまま、上記導電ペースト４が変性し、且つ半田ボール３が実質的に溶融しない加熱をする第４の工程と、第４の工程後に変性した導電ペースト４が安定化させる第５の工程とを経ることを特徴とする。
【０００６】
上記「実質的に平滑」と表現したのは、大型の絶縁基板１に素子等を配置し、その後当該絶縁基板１表面に形成したスリットに沿って個々の電子部品へと分割する際のスリット等、半田ボール３の固定とは無関係な絶縁基板１面上に形成された溝やその他突起等の存在をもって「平滑でない」とし、本発明を狭く解釈されないようにするためである。
【０００７】
上記「絶縁基板１面及び／又は基板固定冶具２が、当該絶縁基板１面に沿う方向における、当該絶縁基板１と基板固定冶具２との相対位置関係を一定にする手段」は、例えば図１に示すような基板固定冶具２が有する開口部への絶縁基板１の嵌め合せ等である。図１に示す例では、貫通口５を有してはいるが有底の容体の側面内壁が、絶縁基板１外端と略同形状となっているため、図１（ｂ）のように絶縁基板１を基板固定冶具２内に挿入した状態では、絶縁基板１面に沿う方向における、当該絶縁基板１と基板固定冶具２との相対位置関係を一定にすることができている。
【０００８】
基板固定冶具２が有する、「上記一定の位置関係とした場合の、上記ランド６と対向する位置に半田ボール３を保持する手段」は、例えば上記一定の位置関係における、絶縁基板１へのランド６及び導電ペースト４の配置位置を、基板固定冶具２の半田ボール３保持位置と予め一致させるよう設計する等である。
【０００９】
基板固定冶具２が有する、「半田ボール３を保持する手段」は、例えば図１に示すように、半田ボール３を保持すべき複数位置の基板固定冶具２に、それぞれ半田ボール３を保持可能な大きさの凹部又は貫通口５を有することである。当該凹部又は貫通口５の存在により、転がり易い半田ボール３が転がった結果、凹部又は貫通口５に一部落下し、その後は保持されることとなる。この保持状態では、半田ボール３の一部が当該凹部又は貫通口５よりも上に露出することを要する。その理由は、絶縁基板１面のランド６上に配された導体ペースト４と接触させる、第３の工程がその後控えているためである。また、半田ボール３を保持する手段に凹部を採用した場合であっても、凹部内に半田ボール３吸引用穴があり、当該吸引用穴が基板固定冶具２の外側まで通じていることが好ましい。凹部又は貫通口５に半田ボール３を保持する作業効率を高めるために、基板固定冶具２の外側から吸気する場合を考慮したものである。
【００１０】
「第２の工程」における、「基板固定冶具２に、必要分の半田ボール３を保持させる」には、例えば第２の工程前に基板固定冶具２へ必要分より多い半田ボール３を供給し、第２の工程後且つ第３の工程前に余剰分の半田ボール３を基板固定冶具２から回収する機構を有することが好ましい。具体的には、図１の基板固定冶具２の容体底面に必要分よりも多い半田ボール３を供給後、基板固定冶具２を傾けたり振動させたりすることで半田ボール３を容体内で転がす。すると貫通口５開口部に少しずつ半田ボール３が保持されていく。全ての貫通口５開口部に半田ボール３が保持されたら、図１には示さない基板固定冶具２の側面に設け、それまで半田ボール回収用穴を塞いでいた蓋体を開けて、余剰分の半田ボール３を基板固定冶具２の外に出して回収する。
【００１１】
第３の工程における「導電ペースト」は、例えば半田ペーストや導電性接着剤等を好適に用いることができる。半田ペーストを用いた場合の、第４の工程における半田ペーストの「変性」は「溶融」であり、第５の工程における半田ペーストの「安定化」は「固化」である。また熱硬化性の導電性接着剤を用いた場合の、第４の工程における熱硬化性の導電性接着剤の「変性」は「硬化の進行」であり、第５の工程における半田ペーストの「安定化」は、例えば冷却等による「硬化の進行停止」である。「導電ペースト」として半田ペーストや熱硬化性の導電性接着剤以外のものを用いる場合は、「変性」及び「安定化」の語は、これらに準じて解釈できる。また「第１の工程」における、ランド６上に導電ペースト４を配する手段は、例えばスクリーン印刷が、量産性を考慮すると好ましい。
【００１２】
以上説明した本発明の半田ボール３を用いる電子部品の製造方法によれば、絶縁基板１の平滑面であっても確実に半田ボールを固定することができ、本発明が解決しようとする課題が解決可能であることが明らかである。加えて、単位基板固定冶具２において、上記凹部又は貫通口５の形状の統一化を図ることにより、絶縁基板１から突出する半田ボール３高さを均一にすることができる。基板固定冶具２が、半田ボール３高さを調整する部材となり得るためである。
【００１３】
半田ボール３高さを均一にすることは上記図４の説明による半田ボール５３の固定方法では極めて困難なことである。半田ボール５３が導電ペースト５４に接触しながら、どのように固化するかが予測できないためである。仮に電子部品単体が四つ以上の半田ボール３を端子として備えている場合、その内の半田ボール３の一つが他の半田ボール３に比べ小さく突出高さが低いと、回路板に当該電子部品を表面実装する際に当該小さい半田ボール３が確実に回路板へ電気接続できなくなる場合がある。そのため半田ボール３高さを単位電子部品で均一にすることは非常に重要である。
【００１４】
その点本発明では、特に絶縁基板１を基板固定冶具２の上にする位置関係で第３〜第５の工程を実施することにより、半田ボール３高さを単位電子部品で均一にすることが確実になる。その理由を以下に述べる。第３の工程において、導電ペースト４と半田ボール３とが接触するよう絶縁基板１を基板固定冶具２に装着し、かかる装着状態が第５の最終工程まで維持される。そのため仮に一つだけ小さな半田ボール３が紛れ込んでいた場合であっても、その小さな半田ボール３は、導電ペースト４に深く埋没することなく、基板固定冶具２に保持されている他の半田ボール３と同じ保持状態を維持しながら最終工程を終了するためである。
【００１５】
単位電子部品における半田ボール３高さの不均一は、特にランド６が、スクリーン印刷法等で厚膜形成された場合に起こりやすい。膜厚の均一化が困難だからである。しかしながら特に上記理由により、本発明では、ランド６が厚膜形成された場合であっても、単位電子部品における半田ボール３高さの不均一が起こり難い。従ってランド６を厚膜形成する電子部品にとって、本発明の採用は有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
アルミナセラミックからなる大型の絶縁基板１を用意する。当該大型の絶縁基板１の片面には縦横に分割用の溝が設けられており、かかる分割後の最小単位の絶縁基板１が単位電子部品を構成する。その溝を有する大型の絶縁基板１面に素子等を形成していく過程を、図面を参照しながら以下に説明する。かかる図面では、前記最小単位の絶縁基板１について示している。
【００１７】
まず、図２に示す絶縁基板１に対し、Ａｇ−Ｐｄ系導電ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して、素子用の電極１２兼ランド６及び共通電極１１兼ランド６を得る（図２（ａ））。次に共通電極１１と電極１２の双方に接触するよう、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするメタルグレーズ系抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して抵抗体７を得る（図２（ｂ））。次に抵抗体を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷し、その後焼成してガラス膜８を得る（図２（ｃ））。次に電極１２と共通電極１１と抵抗体７で構成される抵抗素子の抵抗値を所望の値にするため、レーザ照射により抵抗体７にトリミング溝９を形成して抵抗値を調整する工程を経る（図２（ｄ））。このとき前記ガラス８の膜は、抵抗体７全体の損傷を極力抑えるよう作用する。次にエポキシ樹脂系ペーストにて、抵抗素子全体を保護するため、オーバーコート１０をスクリーン印刷し、その後当該エポキシ樹脂ペーストを加熱硬化させる（図２（ｅ））。オーバーコート１０を配する際には、電極１２及び共通電極１１における必要なランド６部分を露出させる（図２（ｅ））。次に前記ランド６部分に、導電ペースト４としての半田ペーストを図２（ｆ）に示すようにスクリーン印刷により配する（第１の工程）。
【００１８】
以上の過程を経て得られた、抵抗素子を有する絶縁基板１を図１（ａ）に示すように、容体内底面に半田ボール３が保持されたアルミナセラミックからなる基板固定冶具２の開口部へ嵌め合せる。このとき、予め絶縁基板１のランド６位置と、保持された半田ボール位置とが、当該嵌め合わせ状態で対向するようにする。その結果、半田ペーストと半田ボール３とが図１（ｂ）の断面図に示すよう接触する（第３の工程）。
【００１９】
上記保持方法（第２の工程）は、以下の手順によりなされる。まず基板固定冶具２の開口部から過剰量の半田ボール３を容体内に供給する。当該半田ボール３の直径は前記容体底面の貫通口５よりも大きい。次に過剰量の半田ボール３を当該容体内で転がす。すると貫通口５に半田ボール３の一部が貫通口５に落下し、そこで保持される。全ての貫通口５が半田ボール３を保持したら、容体側面に設けた回収用穴を塞いでいた蓋体を取り外し、余剰分の半田ボール３を回収用穴から基板固定冶具２の外に排出する。このとき、半田ボールの保持を容易にするため、貫通口５を上方向に広がるテーパー状とすることが好ましい。貫通口５の形状は、基板固定冶具を構成するアルミナセラミックの成型用金型の形状調整により変更可能である。
【００２０】
図１（ｂ）の基板固定冶具２と絶縁基板１との位置関係を維持しながら、上記半田ペーストが溶融するが、半田ボール３は実質的に溶融しない温度で所定時間加熱処理する（第４の工程）。この半田ボール３と半田ペーストのように、互いに融点の異なる半田の一方を溶融させると、他方の表層がいわゆる半田食われの現象が起こり、両者間の界面に新たな合金層が形成され、両者は融合する。本例の場合は、半田ペーストの全てと半田ボール３の表層が融合する。このような半田ボール３の融合状態を含んで、本明細書では「半田ボール３が実質的に溶融しない」と表現する。融合が十分でない場合は、予め半田ボール３表面にバレルめっき等で半田ペーストと略同組成の層や、略同融点の層を設けておく等することが好ましい。また厚膜形成されたランド６と半田ペーストについても同様の融合現象が起こる。ランド６と半田ペーストとの融合が十分でない場合は、予めランド６表面に無電解めっき等で半田ペーストと略同組成の層や、略同融点の層を設けておく等することが好ましい。
【００２１】
このようにして加熱融合させた基板固定冶具２と絶縁基板１を、室温放置等で冷却することで、融合状態から固着状態となり安定化する（第５の工程）。以上で、本発明の半田ボールを用いる電子部品の製造方法の全ての過程が終了し、本発明に係る電子部品を得ることができる。必要に応じて絶縁基板１に設けられている全ての分割用溝を開く方向に応力を付与して分割すると、個々の電子部品を得ることができる。ここで「必要に応じて」としたのは、基板固定冶具２の大きさによっては、図２に示した全ての工程を経た後にかかる分割工程を実施し、その後第３〜第５の工程を実施する場合があることを考慮したものである。
【００２２】
本発明の半田ボールを用いる電子部品の製造方法において、量産性を考慮すると、第３〜第５の工程が、絶縁基板１及び基板固定冶具２を搬送させながらの一連の工程であることが好ましい。その工程の具体例について、図３を参照しながら説明する。搬送手段は、市販のベルトコンベアからなる搬送装置１３である。搬送装置１３の上面では、図３の左から右へとワークが搬送されていく。搬送装置１３上面Ａ地点は、半田ボール３が保持された基板固定冶具２を載置する地点である。そしてＢ地点では図２に示した全ての工程を経た絶縁基板１を基板固定冶具２開口部へと図１（ａ）に示すように嵌め合わせる地点である。かかる嵌め合わせ工程は、絶縁基板１と基板固定冶具２との位置合わせが困難な場合があるため、一旦搬送装置１３の搬送を止めた状態で行うことが好ましい。また、この位置合わせには、画像処理技術の採用などが好ましい。その場合、絶縁基板１のランド６が形成されていない面を吸引保持し、絶縁基板１の持ち上げ・移動等を数値制御等することが考えられる。かかる吸引保持は、絶縁基板１面が実質的に平滑であるため、容易に実現できると考えられる。
【００２３】
上記Ｂ地点での第３の工程を終了すると、搬送装置１３の作動により絶縁基板１及び基板固定冶具２は、リフロー炉１２に入っていく。ここで上述した半田ペースト、ランド６及び半田ボール３の融合がなされる（第４の工程）。そして更なる搬送装置１３の作動により絶縁基板１及び基板固定冶具２は、リフロー炉１２を出て室温放置の状態となり、自然冷却され、半田ペーストが固化（安定化）する（第５の工程）。十分に冷却された頃を見計らって、Ｃ地点で絶縁基板１及び基板固定冶具２を回収する。これで第３〜第５の工程を一連の工程とすることができた。
【００２４】
本例では電子部品として、共通電極１１を有するネットワーク抵抗器の製造方法について説明した。しかし本発明はこれに限定されないことは言うまでもないことである。他に、電子部品の素子が抵抗素子及び／又はキャパシタ素子であり、当該素子が多連又はネットワーク素子として絶縁基板１面に形成されるもの等にも適用できる。
【００２５】
また本例では第３〜第５の工程を、絶縁基板１を基板固定冶具２の上にする位置関係で実施しているが、その逆の位置関係とできることは言うまでもない。但し本例の位置関係とすることで、半田ボール３の自重が絶縁基板１から突出する半田ボール３高さを一層均一にする点で好ましい。
【００２６】
また本例では、「絶縁基板１面及び／又は基板固定冶具２が、当該絶縁基板１面に沿う方向における、当該絶縁基板１と基板固定冶具２との相対位置関係を一定にする手段」を、図１（ａ）に示す、基板固定冶具２開口部への絶縁基板１外端の嵌め合せとしたが、本発明を実施するにあたり、かかる手段に限定されないことは言うまでもない。例えば固定部材の使用等が好適である。
【００２７】
また本例では、絶縁基板１に分割用溝を設け、当該溝を開く方向に応力を付与して分割することにより、大型の絶縁基板１から個々の電子部品サイズの絶縁基板１を得たが、当該分割の手段はこれに限定されないことは言うまでもない。例えばダイヤモンドブレードを高速で回転させ、絶縁基板１を切断する、いわゆるダイシングによることも可能である。この場合、大型の絶縁基板１には溝は不要となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、絶縁基板の平滑面に確実に半田ボールを固定することができた。また半田ボールを用いる電子部品の半田ボール高さの均一化を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る絶縁基板と基板固定冶具とを嵌め合せる前の状態を示した斜視図であり、（ｂ）は、絶縁基板と基板固定冶具とを嵌め合せた後の断面概要図である。
【図２】本発明の実施の形態の一部を説明する図であり、絶縁基板面に素子を形成する過程を示す図である。
【図３】本発明にかかる第３の工程〜第５の工程を一連の工程とする様子の一例を示す図である。
【図４】従来の、絶縁基板の平滑面に半田ボールを固定する技術を示す図である。
【符号の説明】
１．絶縁基板
２．基板固定冶具
３．半田ボール
４．導体ペースト
５．貫通口
６．ランド
７．抵抗体
８．ガラス
９．トリミング溝
１０．オーバーコート
１１．共通電極
１２．リフロー炉
１３．搬送装置
５１．絶縁基板
５２．基板固定冶具
５３．半田ボール
５４．導体ペースト
【図１】
2004172214.tif 000003
【図２】
2004172214.tif 000004
【図３】
2004172214.tif 000005
【図４】
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