(57)【要約】【課題】  従来のプリント回路基板の製造工程を大幅に変更することなくコーティングされた樹脂の表面積を効率よく大きくすることで放熱性能を高める。【解決手段】    少なくとも１つの電極１２を表面に有するプリント配線板１の電極近傍に第１のニードル４１ａによりアンダーフィル樹脂２を塗布し、電極１２の上部の少なくとも一部の上にはんだバンプ３３を介し回路部品３を実装する。実装された回路部品３の表面に第１のニードル４１ａによりアンダーフィル樹脂２を塗布する。塗布されたアンダーフィル樹脂２の表面に第２のニードル４１ｂによりエアー２２を放射させ複数の孔部２ａを形成する。そしてプリント配線板１をリフロー加熱することで、はんだバンプ３３の接合と、アンダーフィル樹脂２の樹脂封止とを一括して行う。【選択図】  図６
2007180062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電極を表面に有するプリント配線板の前記電極近傍に樹脂を塗布する第１の樹脂塗布工程と、
前記電極の上部の少なくとも一部の上にはんだバンプを介し回路部品を実装する回路部品実装工程と、
前記部品実装工程により実装された前記回路部品の表面に前記樹脂を塗布する第２の樹脂塗布工程と、
前記第１及び第２の樹脂塗布工程により塗布された前記樹脂の表面にエアーを放射させることにより前記樹脂の表面に複数の孔部を形成する孔部形成工程と、
前記孔部形成工程が施されたプリント配線板をリフロー加熱することで、前記はんだバンプの接合と、前記樹脂の樹脂封止とを一括して行うリフロー工程と
を具備することを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
【請求項２】
少なくとも１つの電極を表面に有するプリント配線板の前記電極上にはんだバンプを介し回路部品を実装する回路部品実装工程と、
前記部品実装工程により回路部品が実装された前記プリント配線板と、前記回路部品との間と、前記回路部品の表面に樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
前記樹脂塗布工程により塗布された前記樹脂の表面にエアーを放射させることにより前記樹脂の表面に複数の孔部を形成する孔部形成工程と、
前記孔部形成工程が施されたプリント配線板をリフロー加熱することで、前記はんだバンプの接合と、前記樹脂の樹脂封止とを一括して行うリフロー工程と
を具備することを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記ディスペンサは、第１のノズル径と、この第１のノズル径より小さな第２のノズル径を有し、前記樹脂の塗布は前記第１のノズル径により行われ、前記エアーの放射は前記第２のノズル径により行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂塗布工程による樹脂の塗布、及び前記孔部形成工程によるエアーの放射はディスペンサにより行われることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のプリント回路基板の製造方法。
【請求項５】
第１のノズル径を有し、この第１のノズル径からプリント配線基板に対して樹脂を塗布するための樹脂塗布手段と、
前記第１のノズル径より小さな径である第２のノズル径を有し、この第２のノズル径から前記樹脂に対してエアーを放射させるエアー放射手段と
を有することを特徴とするディスペンサ装置。
【請求項６】
前記エアー放射手段は、前記エアーを放射させることにより前記樹脂の表面に複数の孔部状を形成する請求項５に記載のディスペンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板の製造方法に係り、特に放熱特性を向上させるプリント回路基板の製造方法及びこの製法に用いるディスペンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップなど半導体素子に接続用電極であるバンプが設けられた電子部品の実装方法として、バンプを基板の電極に半田接合する方法が広く用いられている。この実装方法において、バンプと基板との半田接合部を補強する目的で電子部品と基板との間に補強樹脂であるアンダーフィルを設けることが行われる。このアンダーフィルは、バンプと電極との半田接合部を補強する接合部補強機能と、電子部品と基板との間に介在して基板と電子部品の各材質の熱膨張係数の差に起因する熱応力を緩和する応力緩和機能とを有している。
【０００３】
一方、このような電子部品を例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の内部に組み込む場合などは、ベアＩＣのチッピング防止のためにＩＣ表面を樹脂で覆うオーバコート工程を追加する場合がある。
【０００４】
しかしながら、ＩＣ表面を樹脂で覆うことは、放熱特性を著しく低下させて、当該部品の性能を十分に発揮できないという別の問題も生じてしまう。
【０００５】
例えば特許文献１では、ＩＣチップ表面に封止した樹脂の表面に凹凸形状を形成することで放熱性能を高めるという提案がなされている。
【特許文献１】特開平１１−３３０３１５号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の技術は、プリント基板上に液状の封止樹脂をコーティングしてから、封止樹脂が硬化する前に、表面に凹凸が形成された部材を封止樹脂の表面に押し当てる。そして封止樹脂が硬化してからその部材を取り去ることにより封止樹脂の表面に凹凸状を形成させる。その為、部品毎に当該凹凸が形成された部材を用意しなければならず、工程が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題を解決する為になされたものであり、従来のプリント回路基板の製造工程を大幅に変更することなくコーティングされた樹脂の表面積を効率よく大きくすることで放熱性能を高めたプリント回路基板の製造方法、及びディスペンサ装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るプリント回路基板の製造方法は、少なくとも１つの電極を表面に有するプリント配線板の前記電極近傍に樹脂を塗布する第１の樹脂塗布工程と、前記電極の上部の少なくとも一部の上にはんだバンプを介し回路部品を実装する回路部品実装工程と、前記部品実装工程により実装された前記回路部品の表面に前記樹脂を塗布する第２の樹脂塗布工程と、前記第１及び第２の樹脂塗布工程により塗布された前記樹脂の表面にエアーを放射させることにより前記樹脂の表面に複数の孔部を形成する孔部形成工程と、前記孔部形成工程が施されたプリント配線板をリフロー加熱することで、前記はんだバンプの接合と、前記樹脂の樹脂封止とを一括して行うリフロー工程とを具備することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る他のプリント回路基板の製造方法は、少なくとも１つの電極を表面に有するプリント配線板の前記電極上にはんだバンプを介し回路部品を実装する回路部品実装工程と、前記部品実装工程により回路部品が実装された前記プリント配線板と、前記回路部品との間と、前記回路部品の表面に樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂塗布工程により塗布された前記樹脂の表面にエアーを放射させることにより前記樹脂の表面に複数の孔部を形成する孔部形成工程と、前記孔部形成工程が施されたプリント配線板をリフロー加熱することで、前記はんだバンプの接合と、前記樹脂の樹脂封止とを一括して行うリフロー工程とを具備することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係るディスペンサ装置は、第１のノズル径を有し、この第１のノズル径からプリント配線基板に対して樹脂を塗布するための樹脂塗布手段と、前記第１のノズル径より小さな径である第２のノズル径を有し、この第２のノズル径から前記樹脂に対してエアーを放射させるエアー放射手段とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
従来のプリント回路基板の製造工程を大幅に変更することなくコーティングされた樹脂の表面積を効率よく大きくすることで放熱性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るプリント回路基板の製造方法の工程を示した図である。図１に示すように、本発明に係るプリント回路基板の製造方法は、プリント配線板準備工程（ステップＳ０）と、第１の樹脂塗布工程と（ステップＳ１）と、回路部品実装工程と（ステップＳ２）と、第２の樹脂塗布工程と（ステップＳ３）と、孔部形成工程（ステップＳ４）と、リフロー工程（ステップＳ５）とを主たる工程としている。
【００１３】
次に各工程の詳細を説明する。
【００１４】
まず、プリント配線板準備工程（ステップＳ０）を説明する。図２は、プリント配線板準備工程を示した図である。図２に示すように、プリント配線板準備工程（ステップＳ０）は、基板１１の少なくとも一方の面上に電極１２を有したプリント配線板１を準備する工程である。
【００１５】
基板１１は、絶縁層と、この絶縁層の上に積層された配線層とで構成された銅張積層板の配線層に、所定のエッチング加工を施し、電極１２、配線パターン（不図示）を作成することで得られる。絶縁層の材質は、例えばガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン（ＢＴ）レジン、セラミックなどである。尚、基板１１はマスキングやパンチングなどの手法により電極１２の上部をマスク設定して得られるソルダーレジストが積層されていても良い。
【００１６】
また、プリント配線板１上の電極１２は、例えばメッキ法やレベラ法などによりはんだがプリコートされていることが望ましい。尚、このはんだは、はんだ粉末と溶剤を含むペースト状フラックスとを均一混合したものであり、本実施の形態に使用し得るはんだ合金としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、及びＳｎ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。尚、プリント配線板１は、複数の配線層やプレーン層で構成された多層のプリント配線板であっても良い。
【００１７】
次に、第１の樹脂塗布工程（ステップＳ１）を説明する。図３は、第１の樹脂塗布工程を示した図である。図３に示すように、第１の樹脂塗布工程（ステップＳ１）は、プリント配線板準備工程（ステップＳ０）で準備したプリント配線板１の電極１２の近傍（領域α）に樹脂２を塗布する工程である。
【００１８】
樹脂２は、図３に示すように、例えば専用の塗布機器であるディスペンサ４を用いて塗布を行い、ディスペンサ４の一部であるニードル４１ａの径と塗布時間を制御することで塗布量と塗布の領域を制御することが可能である。
【００１９】
ここで、ディスペンサ４のニードル４１ａの径は、対象とするプリント配線板やその他の状況を考慮して例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍの間で任意に変えて良い。
【００２０】
また、樹脂２は、いわゆるアンダーフィル樹脂であり、その材質は、例えば液状エポキシ樹脂・芳香族アミン系硬化剤またはフェノール樹脂硬化剤にフラックス成分としてオレイン酸、リンゴ酸等を含んでいる。フェノール樹脂硬化剤はフラックスとしての機能も果たす。
【００２１】
従って、このフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２は、後述する回路部品実装工程（ステップＳ２）で電極１２上に回路部品３を搭載する前に塗布されることとなる。
【００２２】
また、このフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２は、その硬化促進温度が予備加熱温度より高く、かつ、はんだバンプ３３の溶融温度より高く、そして、加熱のピーク温度以下で硬化が完了し得るものを使用する。これにより、フラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の熱硬化は、はんだバンプ３３と電極１２との接合が完了してから促進される。従って、はんだバンプ３３の接合前にフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の熱硬化が完了することはなく、はんだバンプ３３の接合支障や接続信頼性の低下を防止できる。
【００２３】
次に、回路部品実装工程（ステップＳ２）を説明する。図４は、回路部品実装工程を示した図である。図４に示すように、回路部品実装工程（ステップＳ２）は、第１の樹脂塗布工程（ステップＳ１）が実施されたプリント配線板１に回路部品３を実装する工程である。
【００２４】
但し、この回路部品実装工程では、回路部品３は、はんだバンプ３３を介して電極１２上に搭載するのみであり、実際のはんだ接合は行わない。しかし、はんだバンプ３３は粘着性を有するので、搭載された回路部品３は後述するリフロー工程（ステップＳ５）により加熱接合されるまでの間、はんだバンプ３３または、電極１２上に塗布されているはんだペーストによって固定できる。
【００２５】
ここで実装される回路部品３は、例えば、半導体集積回路部品やパッケージ部品等の、はんだ接合以外にその接続強度を確保する必要があるものとは限らない。即ち、例えば部品本体３１が５ｍｍ角平板程度の比較的大きい回路部品ばかりではなく、ＨＤＤのフレキシブル基板（ＦＰＣ）上等の部品であり、１ｍｍ〜２ｍｍ角程度の比較的小さな回路部品でも良い。尚、部品本体３１の一方の表面に電極３２が設けられ、その電極３２の上面にはんだバンプ３３を有していることが好ましい。尚、プリント配線板１の電極１２は、回路部品３の電極３２が実装されるように、これに対応した位置に電極１２が設けられている。
【００２６】
また、はんだバンプ３３の接合温度は、フラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の硬化促進温度の上限、即ち、熱硬化完了温度より低い。また、この接合温度は、硬化促進温度の下限温度より高くても良いが、硬化促進温度と同等またはそれ以下であることが好ましい。
【００２７】
回路部品３は、プリント配線板１の電極１２上に確実に搭載されるように、例えば、部品を実装するマウンタ５等の専用の実装機で回路部品３の部品本体３１の電極３２が設けられていない方の面を吸着し、はんだバンプ３３を介して電極３２と電極１２とが対応する位置に移動し、所定の力（Ｆ）で鉛直下方向に実装（マウント）することで実現する。
【００２８】
ここで、マウントに要する荷重は回路部品３の１つのはんだバンプ３３当たり、例えば５０ｇｆであり、マウントに要する時間は、例えば１００ｍｓｅｃ〜２ｓｅｃ等、回路部品３の大きさや形状により異なる。
【００２９】
尚、図４に示している回路部品３は、電極３２は２つのみを図示しているが、回路部品３の種類により、例えば約２００μｍ間隔で並べられていても良い。また、はんだバンプ３３の高さは、例えば１０μｍの略球形状のものであり、その組成としてはＳｎ、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｐｂ／Ｉｎ、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ａｇ等がある。
【００３０】
次に、第２の樹脂塗布工程（ステップＳ３）を説明する。図５は、第２の樹脂塗布工程を示した図である。図５に示すように、第２の樹脂塗布工程（ステップＳ３）は、回路部品実装工程（ステップＳ２）が実施された回路部品３の表面に樹脂を塗布する工程である。
【００３１】
図５に示すように、回路部品３が実装されたプリント配線板１に、回路部品３の表面にステップＳ２と同様のディスペンサ４を用いて塗布を行い、ディスペンサ４の一部であるニードル４１ａの径と塗布時間を制御すること塗布量と塗布の領域を制御することが可能である。ここで、ディスペンサ４のニードル４１ａの径や樹脂２については上述の第１の樹脂塗布工程と同様であるため、その説明を省略する。
【００３２】
このように第２の樹脂塗布工程を施すことで、回路部品３は樹脂２で覆われる（オーバーコートされる）こととなる。
【００３３】
次に、孔部形成工程（ステップＳ４）を説明する。図６は、孔部形成工程を示した図である。図６に示すように、孔部形成工程（ステップＳ４）は、前記第１及び第２の樹脂塗布工程により塗布された前記樹脂の表面にエアーを放射させることにより樹脂の表面に複数の孔部を形成する工程である。
【００３４】
このエアーの射出は、図３で示した専用の塗布機器であるディスペンサ４を用いて放射を行う。即ち、ディスペンサ４は樹脂２を射出する第１のニードル４１ａの他に、エアーを放射する第２のニードル４１ｂを有し、この第２のニードル４１ｂの径と放射時間を制御することアンダーフィル樹脂２への孔部の数や深さ等を制御することが可能である。
【００３５】
また、エアー射出用の第２のニードル４１ｂは、既存のサイドフィル用ディスペンサノズルからの分岐エアー配管からエアーの供給が可能であり、エアー放射機構であるＸＹＺステージおよび駆動機構も樹脂塗布用のディスペンサと共用可能である。
【００３６】
ここで、ディスペンサ４のニードル４１ｂの径は、対象とするプリント配線板やその他の状況を考慮して例えば２０μｍ〜５０μｍの間で任意に変えて良い。
【００３７】
また、回路部品３上に塗布された樹脂への孔部の数は出来るだけ多いほうが良い。特に後述する図７に示したように回路部品３の表面に塗布されたアンダーフィル樹脂２には多くの孔部を設けたほうが放熱対策としては好ましい。
【００３８】
更に、第２のニードル４１ｂの角度や位置の制御によって、回路部品３と基板１１との間に塗布されているアンダーフィル樹脂２へも同様に孔部を複数個設けても良い。
【００３９】
次に、リフロー工程（ステップＳ５）を説明する。図７は、リフロー工程を示した図である。図７に示すように、リフロー工程（ステップＳ５）は、孔部形成工程（ステップＳ４）を経て所望の位置に複数の孔部を射出した状態のプリント配線板１において、所定の温度プロファイルでリフローを実施することで、電極１２とはんだバンプ３３とのはんだ接合、そして、フラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の封止が一括して行われ、プリント回路基板１００を得る工程である。
【００４０】
このリフロー工程（ステップＳ５）は、一般的なはんだリフローの温度プロファイルと同様に、予備加熱処理と加熱処理の２つの処理工程で行う。即ち、予備加熱処理を行った後、さらに昇温して加熱処理を行い、はんだバンプ３３（場合により電極１２上のはんだペースト）の接合のみならず、フラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の熱硬化を行う。
【００４１】
このリフロー工程（ステップＳ５）の加熱温度の詳細について、図８を用いて説明する。
【００４２】
図８は、リフロー工程の温度特性の一例を示した図である。図８において、縦軸は温度、横軸は時間を表す。そして、Ｙ１は予備加熱温度、Ｐ０はフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の硬化促進下限温度、Ｐ１はピーク温度を示し、Ｔ１は予備加熱温度保持時間、Ｔ２はピーク温度保持時間を表す。また、Ａ点は予備加熱昇温終端、Ｂ点はリフロー加熱昇温部、そして斜線部Ｃは硬化範囲を表す。
【００４３】
このリフロー工程（ステップＳ５）の第１ステップとして、図１のＳ０〜Ｓ４の工程で製造されたプリント回路基板１００予備加熱処理を行う。予備加熱処理は、予備加熱温度Ｙ１の温度に設定されて、予備加熱温度保持時間Ｔ１の時間行われる。
【００４４】
この予備加熱処理を行うことで、回路部品３の熱衝撃を緩和できる。また、はんだペーストが存在している場合にはその中の揮発材料の大部分を蒸発させて除去し、はんだを乾燥し、はんだ粉末とはんだ付けされる金属表面とをある程度清浄できる。
【００４５】
更に、この予備加熱処理を行うことで、例えばプリント配線板１上に回路部品３の他に小型チップ部品が実装されていれば、当該部品の立ち上がり現象、例えばマンハッタン、ツームストン現象、及びはんだの吸い上がり現象、例えばウィッキングを防止することができる。
【００４６】
尚、予備加熱温度Ｙ１は、ピーク温度Ｐ１より低い温度（例えば１４０〜１７５℃）で、予備加熱保持時間Ｔ１は、６０秒以上が目安とされる。
【００４７】
リフロー工程（ステップＳ５）の第２ステップとして、更に加熱を行い、温度をピーク温度Ｐ１まで一気に上昇させる。
【００４８】
ここで、はんだペーストとはんだバンプ３３は、その接合の温度特性が異なることもある。しかし、これらの接合温度は予備加熱温度Ｙ１より高く、ピーク温度Ｐ１より低い温度であるので、加熱温度が予備加熱温度Ｙ１からピーク温度Ｐ１に達するまでの間に、電極１２と電極３２とのはんだ接合を完了することができる。
【００４９】
尚、加熱温度がピーク温度Ｐ１に達するまでの間に、この加熱温度がフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の硬化促進下限温度Ｐ０を通過するため、この通過時点からフラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の硬化が開始する。
【００５０】
リフロー工程（ステップＳ５）の最終ステップとして、ピーク温度Ｐ１の温度を保ちつつ、ピーク温度保持時間Ｔ２の間、加熱処理を行う。
【００５１】
ここで、ピーク温度Ｐ１及びピーク温度保持時間Ｔ２の具体例としては、はんだバンプ３３中に、溶融温度１８３℃のＳｎ−Ｐｂ系合金はんだを使用した場合、ピーク温度Ｐ１が２００℃〜２３０℃で、ピーク温度保持時間Ｔ２が２０ｓｅｃ〜６０ｓｅｃ程度が目安とされる。
【００５２】
この予備加熱処理〜加熱処理からなるリフロー工程（ステップＳ５）を行うことにより、フラックス機能を有するアンダーフィル樹脂２の硬化が完了する。
【００５３】
以上述べてきたプリント配線板準備工程Ｓ０〜リフロー工程Ｓ５の全ての工程を経ることで、プリント回路基板１００が完成する。
【００５４】
以上のような製造工程によれば、樹脂部分にエアーを放射することによりアンダーフィル表層に微細な空孔を設けることが可能である。そのため樹脂塗布部分の表面積が著しく増加する。このためより高発熱化する傾向が著しいベアＩＣおよびＩＣオーバーコート部分の放熱特性を著しく向上させることが可能である。
【００５５】
また、エアー射出用の第２のニードル４１ｂは既存のサイドフィル用ディスペンサノズルからの分岐エアー配管からエアーの供給が可能であり、エアー放射機構であるＸＹＺステージおよび駆動機構も樹脂塗布用のディスペンサと共用可能である。そのため本ディスペンサ４は低コストで実現可能である
従って、従来のプリント回路基板の製造工程を大幅に変更することなくコーティングされた樹脂の表面積を効率よく大きくすることで放熱性能を高めることができる。
【００５６】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で各工程を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の工程の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、第１の樹脂塗布工程（ステップＳ１）の前に回路部品実装工程（ステップＳ２）を実施し、その後、第１の樹脂塗布工程（ステップＳ１）と第２の樹脂塗布工程（ステップＳ３）とを実施するような構成にしても良い。更に、異なる実施形態に亘る工程を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリント回路基板の製造方法の工程を示した図。
【図２】プリント配線板準備工程を示した図。
【図３】第１の樹脂塗布工程を示した図。
【図４】回路部品実装工程を示した図。
【図５】第２の樹脂塗布工程を示した図。
【図６】孔部形成工程を示した図。
【図７】リフロー工程を示した図。
【図８】リフロー工程の温度特性の一例を示した図。
【符号の説明】
【００５８】
１    プリント配線板
１１  基板
１２  電極
２    アンダーフィル樹脂
２２  フィラー
３    回路部品
３１  部品本体
３２  電極
３３  はんだバンプ
４  ディスペンサ
４１ａ  第１のニードル
４１ｂ  第２のニードル
５    マウンタ
６    フィラー射出器
１００  プリント回路基板
【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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