(57)【要約】【課題】配線パターンが形成された基板の表面に実装された電子部品の発熱による熱歪みの影響によって起こるはんだ接合部の破断を減少させ、かつはんだ接合時の傾きを抑制して、信頼性の高い電子部品実装基板を提供する。【解決手段】配線パターン４が形成された基板１の表面に、はんだ接合により電子部品２が実装される電子部品実装基板３において、基板１は、当該基板１と電子部品２との間であって、かつ上記はんだ接合部を除く位置に耐熱テープ６が配設されている。【選択図】図１
2012104659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板の表面に、はんだ接合により電子部品が実装される電子部品実装基板において、
上記基板は、当該基板と上記電子部品との間であって、かつ上記はんだ接合部を除く位置に耐熱テープが配設されていることを特徴とする電子部品実装基板。
【請求項２】
上記耐熱テープは、ポリイミドを主成分とする基材と、この基材の片面にシリコンまたはアクリルを主成分とする接着剤が塗布されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装基板。
【請求項３】
上記耐熱テープは、厚さ寸法が５０μｍ以上であるとともに、上記電子部品の５０％以上の表面積において当接する幅寸法に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品実装基板。
【請求項４】
配線パターンが形成された基板の表面に、はんだ接合により電子部品を実装する電子部品実装基板の製造方法であって、
上記耐熱テープを上記基板と上記電子部品との間に配設した後に、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合することを特徴とする電子部品実装基板の製造方法。
【請求項５】
上記耐熱テープを上記配線パターンを除く位置であって、かつ上記基板と上記電子部品との間の上記はんだ接合部を除く位置に配設した後に、ペースト状の上記はんだを上記電子部品が実装される位置の上記配線パターン上に配置して、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合することを特徴とする請求項４に記載の電子部品実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線パターンが形成された基板の表面に、はんだ接合により電子部品が実装される電子部品実装基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板上に電子部品を実装する場合には、基板上に形成された配線パターンに、錫−鉛の共晶はんだを用いたはんだ付けによって、上記電子部品を接合する方法が採用されていた。この錫−鉛の共晶はんだは、融点が低く、しかも柔軟性があるため、伸びと強度のバランスが良く、はんだ付けの際に、プリント基板と電子部品端子との間の熱膨張係数の違いによるストレスを吸収することができる。また、自らが劣化すること（粒
径の粗大化）により、急激な破壊または破断を防止し、一種の緩衝剤として作用するため、はんだ付け接合部に高い信頼性を与えていた。
【０００３】
しかしながら、鉛は人体に有害な金属である。そのため、地球環境の保護や有害物質の使用を回避しようとする国際的な要求の高まりに応じて、鉛を含有しない鉛フリーはんだの研究および開発が進められてきている。
【０００４】
現在、最も一般的に使用されている無鉛はんだは、３元系の錫−銀−銅の合金である。この代表的な組成として、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ等が実用化されている。これ以外にも、３元系のＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ（Ｎｉは微量添加物）、４元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、５元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｇｅ等の無鉛はんだ等が発表されている。
【０００５】
しかし、これらの鉛フリーはんだ材料は、鉛含有はんだに比べて上記ストレスの吸収作用が小さいことが知られている。そのため、通電時の温度上昇において、基板と電子部品との熱膨張率が異なるために生じるストレスを完全に吸収することができず、微小な塑性歪みが蓄積されてしまう。このようなストレスや塑性歪みが生じると、高温時のはんだの強度・剛性の低下が起きた際に、はんだが耐えることができない。
【０００６】
そのため、電子部品実装基板では、使用のたびに自身や周囲の部品からの発熱による熱歪みが発生し、各部材間の熱歪み差に起因して発生する応力が、はんだ部にも及んでしまう。このため、鉛フリーはんだにおいては、発熱のたびに塑性歪みが蓄積されて、ある時点で接合部内部にクラックが発生し、さらに使用を続けていくと、クラックは成長して接合部の断裂を起こし、電気的な接続が保てなくなるという問題がある。
【０００７】
さらに、鉛フリーはんだは、従来のはんだに比べて疲労試験のテータ蓄積が少なく、使用寿命を予測することが困難であるという側面もあるために、この経時劣化の問題は、電子部品を鉛フリーはんだによって接合した製品の信頼性を保証することができないという問題もある。この問題を解決するために、鉛フリーはんだの機械特性の改善やはんだ接合量・位置の最適化、使用部材の選定、または熱歪みの小さい高価な基板材料への変更など、コストの増加によって信頼性を維持させている現実がある。
【０００８】
すなわち、−６０〜１５０℃程度の温度範囲では、熱歪みが発生した場合に起こる破壊の原因は、図２に示すように、基板１と電子部品２との熱膨張率が異なるために現れる基板１、の反りにある。例えば、チップ抵抗器で多く利用されているフェライト焼結体では、１００〜２００ＧＰａ程度の弾性係数と、５〜１０×１０-6／℃程度の熱膨張率を示す。
【０００９】
一方、基板１は金属またはガラスをベースに樹脂含浸したものや、紙をベースに樹脂が含浸したものなど種類が多い。しかし、ほとんど弾性係数は５〜２５０ＧＰａ、熱膨張率は１５〜２５×１０−６／℃の範囲に収まっている。このような部品構成において、高温または低温に移行すると、電子部品と基板の熱膨張率の差からストレスが発生するが、当該基板の持つ弾性係数は電子部品に比べて明らかに小さい、すなわち柔らかいため、電子部品２の変形に比べて基板１の変形量が著しく大きくなり、結果として基板１が、高温、低温において、それぞれ電子部品２側に凹状、凸状に反った状態になる。基板１が反った状態になると、はんだフィレット内の当該電子部品のコーナー部近傍の位置に、応力が集中し、局所的に大きなストレスが発生する。
【００１０】
これは、鉛フリーはんだ５が、従来はんだに比べてストレスの緩和能力が小さく、歪みを蓄積する特性によるものである。そして、蓄積された歪は、やがてクラックに発展し、さらに温度サイクルのたびにクラックが拡大して、最終的にははんだフィレットの表層に達することになる。このように局所的にであっても、高い応力が発生する場合には、フィレット全体の断裂に繋がってしまい、大きな問題となっている。
【００１１】
この問題について種々に研究した結果、はんだフィレットの耐疲労性を高め、はんだフィレットの破壊を防ぐためには、電子部品２と基板１との間隙部７にあるはんだ５の厚みを増すことが、最も効果的であることがわかった。これは、電子部品２と基板１との間に発生する応力が均一に分散され、使用時に応力集中部に蓄積される塑性歪みの量が減少するからである。この傾向は、電子部品２、基板１の材料や大きさや厚み寸法が様々であっても変わらず、総じて塑性歪みの減少効果が得られることも分かった。
【００１２】
しかしながら、電子部品２と基板１の間隙距離を増加させることは容易なことでなない。これは、はんだ５は接合時に、一旦溶解し凝固する直前の融液形状を保って固体化するが、このときに電子部品２が自重により沈降するからである。なお、はんだ溶融時に、電子部品の電極表面を濡れ上がる力（濡れ力）が発生し、はんだ５の表面には表面張力、基板と電子部品（金属の配線パッド）の間隙にはんだ５が侵入しようとする毛細管現象が生じる。これらの力と電子部品の自重との釣り合いよりはんだフィレットが形成される。
【００１３】
この中で、電子部品２を浮かせ、基板１との間隙距離を増加させる方向に働く力は、基板１と電子部品２間の毛細管現象による毛細管力である。一方、はんだ５表面に現れる表面張力と、はんだ５と金属の界面に現れる濡れ力は、溶融はんだをフィレット側に引き出すように働く。この電子部品２を浮かせる毛細管力は、表面張力と濡れ力に比べて非常に小さいため、一般的な電子部品２においては、ほとんど基板１に接触するすれすれの位置で接合されている。また、微妙な力のバランスにより、電子部品２の位置が定まるため、そのバラツキも大きく、信頼性を低下させる一因となっている。特に疲労寿命が短い傾向にあるサイズの大きな電子部品２では、自重も大きくなり間隙距離は短くなりがちで、疲労寿命に悪影響を及ぼしている。
【００１４】
ところが、電子部品２を浮かせる方向に働く力は小さく、はんだ接合時に電子部品２そのものに直接力を加えない限り、間隙距離を増加させることは難しい。またはんだ接合時に、電子部品２を持ち上げておくことで、間隙距離を調整することはできるが、例えば、オートフィーダーとリフロー工程を用いたような自動制御による接合工程では、無数にある基板１の配線パターン４や部品配置パターンに対応して、個別に電子部品２を持ち上げることは難しいという問題がある。
【００１５】
さらに、はんだ接合においては、はんだ５が溶融した際に、はんだ５表面に現れる表面張力と、はんだ５と金属の界面に現れる濡れ力によって、電子部品が移動する、いわゆるセルフアライメントと呼ばれる現象がある。このセルフアライメントは、はんだ接合工程において、フィーダーによる部品の配置位置、またはマスク印刷によるはんだペーストの塗布位置が理想の位置から外れた際に、溶融はんだと電子部品とを、本来あるべき位置に引き寄せる働きをする。
【００１６】
すなわち、電子部品２と基板１との間隙距離を増加させるために、電子部品２に力を掛けるか、または固定してしまうと、上記セルフアライメントによる位置ずれの補正機能が働かなくなってしまい、製品全体の信頼性が大きく低下することになる。
【００１７】
また、上記セルフアライメントによる位置ずれの補正機能自体も安定して作用しにくいという問題もある。これは、ペーストの印刷量、電子部品や配線パターンとの位置関係、加熱の状況など、それぞれのはんだペーストを厳密に同じ環境に揃えることができないために起きる。例えば、はんだ接合時の加熱は、すべての電子部品に対して均等に行うことはできないため、電子部品２側端のそれぞれのはんだ５は、その温度上昇と溶融のタイミングがずれた状態になる。そのため、はんだの溶融時には、上記セルフアライメントによる複雑な力が働き、はんだ接合時の電子部品２の水平が保たれずに傾いてしまう。また顕著な場合には、電子部品２の傾きが９０°になり、立ち上がってしまう場合もある。
【００１８】
そこで、下記特許文献１においては、素子の外縁部に形成された電極と、基板表面に形成されたランドとをはんだ層により接合する際に、上記電極において上記ランドと対向する部位の厚さを略均一にする、または、上記電極において上記ランドと対向する部位の厚さを上記素子のエッジ部から離れるに伴いに増大させる方法が提案されている。
【００１９】
また、下記特許文献２においては、端部に第１の電極が形成された電子部品を実装基板上に搭載し、上記実装基板上に形成された第２の電極と上記第１の電極とをはんだによって電気的接続する際に、上記電子部品と上記実装基板との間に、無機物フィラーを含有した樹脂からなる第１のスペーサを配置した電子部品の実装構造が提案されている。
【００２０】
さらに、下記特許文献３においては、回路基板上と、上記回廊基板上に搭載される電子部品と、上記回路基板に設けられた基板電極と上記電子部品に設けられた部品電極とを電気的に接続するはんだ層とを備え、上記回路基板は、上記電子部品が搭載される部位に、当該電子部品に当接する凸部を有し、当該凸部の高さは上記基板電極より高い車載用電子回路装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００５−１８３４６８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３５１０号公報
【特許文献３】特開２００８−６０１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところが、ランドと対応する素子の電極の厚みを制御する従来の方法においては、素子の電極に厚みを持たせて、基板と素子との間隙距離を増加させたとしても、電極の厚みを増加できる量は限られており、また応力が集中するはんだ部位の厚みが増加する効果も小さいため、寿命向上の効果は小さいという問題がある。また、電極の厚みを制御することは難しく、製造工程が複雑になるとともに、工程における条件設定に多大なコストが必要になるという問題もある。
【００２３】
また、チップ部品とプリント基板との間に、シリカフィラーを含有したエポキシ樹脂からなる樹脂部材を配置する従来の方法においては、プリント基板にスペーサとなる樹脂部材を直接接続するため、新たな応力の発生源となってしまうという問題がある。また樹脂部材は、特赦な配合の樹脂により形成されているため、製造工程において、基板と樹脂部材とを配置する設置工程が別途必要になり、製造コストが嵩むという問題もある。
【００２４】
さらに、回路基板上のソルダーレジスト、基板電極、シルクインク、またはこれらを組み合わせて、当該回路基板上に電子部品を当接させるための凸部を設ける従来の方法においては、基板と電子部品との間隙距離の大きな増加は難しく、充分な寿命改善の効果は期待できないという問題がある。ちなみに、電子部品と基板の間隙距離は、間隙への溶融はんだの毛細管力と表面張力、および電子部品の自重によって決まるが、一般に使用される電子部品では、概ね１５μｍ〜３５μｍになる。しかし、レジストやシルクスクリーン印刷を利用する方法においては、間隙距離の増加は、最大でも２０μｍ程度であり、また製造のばらつきを考えると効果が認められない。
【００２５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、配線パターンが形成された基板の表面に実装された電子部品の発熱による熱歪みの影響によって起こるはんだ接合部の破断を減少させ、かつはんだ接合時の傾きを抑制して、信頼性の高い電子部品実装基板を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、配線パターンが形成された基板の表面に、はんだ接合により電子部品が実装される電子部品実装基板において、上記基板は、当該基板と上記電子部品との間であって、かつ上記はんだ接合部を除く位置に耐熱テープが配設されていることを特徴とするものである。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記耐熱テープは、ポリイミドを主成分とする基材と、この基材の片面にシリコンまたはアクリルを主成分とする接着剤が塗布されて形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記耐熱テープは、厚さ寸法が５０μｍ以上であるとともに、上記電子部品の５０％以上の表面積において当接する幅寸法に形成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明は、配線パターンが形成された基板の表面に、はんだ接合により電子部品を実装する電子部品実装基板の製造方法であって、上記耐熱テープを上記基板と上記電子部品との間に配設した後に、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合することを特徴とするものである。
【００３０】
そして、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記耐熱テープを上記配線パターンを除く位置であって、かつ上記基板と上記電子部品との間の上記はんだ接合部を除く位置に配設した後に、ペースト状の上記はんだを上記電子部品が実装される位置の上記配線パターン上に配置して、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合することを特徴とするものである
【発明の効果】
【００３１】
請求項１〜３に記載の本発明によれば、基板が、当該基板と上記電子部品との間であって、かつ上記はんだ接合部を除く位置に耐熱テープを配設しているため、上記耐熱テープをスペーサとして、上記基板と上記電子部品との間隙距離を増加させることができる。これにより、上記基板と上記電子部品とのはんだ接合部に形成されるはんだフィレットの厚みを増加させることができ、通電時の発熱による上記基板と上記電子部品との熱膨張率の差に起因するストレスを均一に分散させて、塑性歪みの蓄積を減少させることができる。
【００３２】
また、上記基板と上記電子部品との間のスペーサとして、上記耐熱テープを使用するため、はんだ接合時において、融点２２０℃程度のはんだを溶融させる際に、上記基板と上記電子部品が、２４０〜２６０℃程度の高温に加熱されても、接着機能や強度の低下がなく、安定した間隙距離の増加を発揮することができる。この結果、上記耐熱テープを上記基板と上記電子部品との間のスペーサとして、容易に使用することができる。
【００３３】
さらに、上記耐熱テープは、柔らかく弾性係数が小さいため、はんだ接合時の熱および通電時の発熱により、上記基板および上記電子部品に対し、新たなストレスの要因となることがない。これにより、製品の信頼性を低下させる要因となることがない。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、上記耐熱テープが、ポリイミドを主成分とする基材の片面に、シリコンまたはアクリルを主成分とする接着剤を塗布しているため、上記耐熱テープを上記基板または上記電子部品のどちらかに貼着し、スペーサとすることができる。これにより、上記基板に形成された配線パターンと電子部品とをはんだ結合する際に、上記耐熱テープがズレたり、外れたりすることがなく、複数の上記電子部品を実装する際にも、容易にはんだ結合することができるとともに、新たな設備や工程を増設することなく、既存の製造工程を利用することができ、製造コストの増加を防ぐことができる。
【００３５】
また、上記耐熱テープが上記基板または上記電子部品の一方のみに貼着されているため、上記耐熱テープがスペーサとして、上記電子部品を鉛直方向に支持し、間隙距離を増加させる以外に、上記電子部品に力が及ばない。この結果、はんだ結合の際のはんだの溶融時に、はんだ表面に現れる表面張力と、はんだと金属の界面に現れる濡れ力によって起こるセルフアライメントによって、位置ずれの補正機能を作用させることができ、製品全体の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、上記耐熱テープが、厚さ寸法が５０μｍ以上であるとともに、上記耐熱テープが、上記電子部品の５０％以上の表面積において当接する幅寸法に形成されているため、上記基板と上記電子部品との間隙距離を大きく増加させることができるとともに、上記電子部品を安定させて支持することができ、はんだ接合時のセルフアライメントが２つのはんだフィレットに不均一に働くことによる上記電子部品の傾きを抑えることができる。これにより、上記基板と上記電子部品との間隙距離の増加とともに、上記電子部品の水平を保った状態によりはんだ結合することができ、高い耐熱疲労性を得ることができる。
【００３７】
また、上記耐熱テープを上記電子部品の表面積に対して幅広く設置するため、上記耐熱テープは、上記基板の上記配線パターンや上記はんだの供給量が不適切であった時に起こる間隙部へのはんだの侵入や、はんだボールの発生も回避することができ、はんだ接合時の故障発生率を減少させることができる。
また、
【００３８】
請求項４に記載の発明によれば、上記耐熱テープを上記基板と上記電子部品との間に配設した後に、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合するため、上記基板と上記電子部品との間隙距離を増加させ、はんだ接合によって、はんだフィレットの厚みを容易に増加させることができる。これにより、通電時の発熱による上記基板と上記電子部品との熱膨張率の差に起因するストレスが均一に分散し、塑性歪みの蓄積が減少された電子部品実装基板を製造することができる。
【００３９】
請求項５に記載の発明によれば、上記耐熱テープを上記配線パターンを除く位置であって、かつ上記基板と上記電子部品との間の上記はんだ接合部を除く位置に配設した後に、ペースト状の上記はんだを上記電子部品が実装される位置の上記配線パターン上に配置して、上記配線パターンと上記電子部品とをはんだ接合するため、上記耐熱テープを安定した状態で貼着することができる。
【００４０】
また、予め上記耐熱テープを上記基板または上記電子部品のいずれかに貼着するため、従来使用されているペースト状のはんだの配置、部品設置、リフローを自動で行うリフロー工程の設備を利用することができる。さらに、上記電子部品の中でも特に壊れやすい部品のみ上記耐熱テープを適用して、上記耐熱テープの使用を最小限に抑えて製造することができる。これにより、製造コストを抑えながら、製品全体の信頼性を向上させた電子部品実装基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の電子部品実装基板の一実施形態を示し、（ａ）は基板上にはんだと耐熱テープを配置した状態の断面概略図、（ｂ）は（ａ）に電子部品を実装してハンダ接合した状態の断面概略図である。
【図２】従来の電子部品実装基板を示す断面概略図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態により、テスト基板に２０１２サイズの電子部品をはんだ接合して温度サイクル試験を行った結果を示す顕微鏡写真である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、従来の方法により、テスト基板に２０１２サイズの電子部品をはんだ接合して温度サイクル試験を行った結果を示す顕微鏡写真である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態により、テスト基板に３２１６サイズの電子部品をはんだ接合して温度サイクル試験を行った結果を示す顕微鏡写真である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、従来の方法により、テスト基板に３２１６サイズの電子部品をはんだ接合して温度サイクル試験を行った結果を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１（ｂ）に示すように、本発明に係る電子部品実装基板３の一実施形態は、配線パターン４が片面に形成された基板１と、電子部品２との間に耐熱テープ６が形成されているとともに、基板１の配線パターン４と電子部品２の端子部がはんだ５により接合され概略構成されている。
【００４３】
ここで、基板１は、０．０２〜０．０５ｍｍのリジッド基板が用いられ、その組成の種類から、 紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、 紙にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板、切り揃えたガラス繊維を重ねエポキシ樹脂を含浸させたガラスコンポジット基板、 ガラス繊維製の布（クロス）を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板などが用いられる。
【００４４】
また、配線パターン４は、その主成分に銅が用いられ、基板１の片面に配線パターン４が印刷されて形成されている。そして、耐熱テープ６は、ポリイミドを主成分とする基材と、この基材の片面にシリコンまたはアクリルを主成分とする接着剤が塗布され形成されている。また、耐熱テープ６は、厚さ寸法が５０μｍであるとともに、電子部品２の５０％の表面積において当接する幅寸法に形成されている。
【００４５】
そして、はんだ５は、ペースト状の無鉛はんだが用いられている。この無鉛はんだは、３元系の錫−銀−銅の合金である。そして、その組成としては、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ等がある。またこれ以外にも、３元系のＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ（Ｎｉは微量添加物）、４元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、５元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｇｅ等の無鉛はんだがある。
【００４６】
上記構成からなる電子部品実装基板の製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に形成された配線パターン４上の電子部品２の端子部との接合位置に、ペースト状の鉛フリーはんだ５を配置する。そして、このはんだ５の間の位置であって、かつ配線パターン４を除く位置に、厚さ寸法５０μｍの耐熱テープ６の接着剤により貼着して配設する。この耐熱テープ６は、電子部品２の表面積の５０％を当接する大きさにカットされたものである。また、厚さ寸法５０μｍの耐熱シート６を基板１に配設する場合には、配線パターン４上に配置したペースト状の鉛フリーはんだ５の高さは、耐熱テープ６の厚さ寸法より高くして配置する。
【００４７】
次いで、電子部品２を耐熱テープ６上および配線パターン４上に配置されたペースト状のはんだ５上に配置し、リフロー炉に投入して加熱する。このリフロー炉内において、ペースト状のはんだ５が溶融して、電子部品２の端子部と、基板１の配線パターン４とが接合される。またはんだ５が溶融される際に、電子部品２は、はんだ５の高さ寸法と耐熱テープ６の厚さ寸法に差があるため、自重により鉛直方向に下降する。その際に、耐熱テープ６により支えられているため、基板１と電子部品２との間隙部７の距離を耐熱テープの厚さ寸法以上に保持され、厚みを増したはんだフィレットが形成される。
【００４８】
さらに、はんだ溶融時には、電子部品２が鉛直方向に下降する際、溶融したはんだ５に強い表面張力が生じて、電子部品２およびその電極部の下部に毛細管現象が起こることにより、電子部品２のはんだ接合部を引っ張って移動させるセルフアライメント現象が生じて、電子部品２のズレが補正される。このセルフアライメント現象は、はんだ溶融時に電子部品２がはんだ５のみに配設された状態のときに、電子部品２が最も大きく移動して、電子部品２のズレを補正する。また、はんだ溶融時の加熱が電子部品２に均一に伝わらなかった場合に、電子部品２にセルフアライメントによる複雑な力が働き、電子部品２が傾こうとするが、電子部品２の表面積に対して、耐熱テープ６が５０％当接されているために、電子部品２の傾きが抑えられて、水平を保つことができる。
【００４９】
また、基板１側に貼り付ける際には、電子部品２や基板１の配線パターン４の状況に応じ、各電子部品２の大きさに合わせて耐熱テープ６をカットするとともに、各々の電子部品２を適宜配設する必要がある。そこで、自動のラベリング機を導入することにより、耐熱テープ５の配設枚数に関わらず、量産自動化を可能にすることができる。
【００５０】
なお、耐熱テープ６を配設する方法は、基板１側に貼り付ける方法以外に、電子部品２側に貼り付ける方法、または基板１と電子部品２の各々に貼り付ける方法がある。また基板１と電子部品２の各々に耐熱テープ６を貼り付ける場合には、間隙距離の増加量が多くすることができるため、はんだ接合部の耐熱疲労性をより高くすることができる。
【００５１】
（実施例１）
以上の構成により製造される電子部品実装基板が、従来の製造設備および製造条件においても可能であるかを発明者らか行った試験により説明する。
【００５２】
今回の試験は、市販されている厚さ寸法５０μｍの耐熱テープ６（ＹＴ１３０シリーズ／ＡＣＥ  ＧＬＯＢＡＬ  ＬＴＤ製）を用意し、この耐熱テープ６を基板１に配置する方法および電子部品２に配置する方法によって、従来のはんだ接合設備および製造条件を用いてはんだ接合を行った。なお、搭載する電子部品２は、異なる大きさのものを数種類由用意して、はんだ接合を行った。
【００５３】
結果としは、耐熱テープ６を基板１に配置する方法および電子部品２に配置する方法ともに、従来のはんだ接合設備および製造条件において、良好にはんだ接合することができた。これにより、はんだ接合する際に、セルフアライメントが問題なく発揮されていることが確認された。
【００５４】
また、はんだ接合後に、基板１と電子部品２との間隙距離を測定した結果、電子部品２の大きさに左右されることなく、間隙部７の距離が平均５０μｍ増加した。そして、間隙距離のバラツキ幅も、従来の製造方法に比べて小さく、また電子部品２の傾き量のバラツキも少ない（平坦性が高い）ことが確認された。さらに、はんだフィレットの形状や外観のつや、はんだ５と配線パターン４および電子部品２の端子部とのなじみも良いことが確認された。
【００５５】
すなわち、本願発明の製造方法は、従来の電子部品実装基板３を製造する際に用いられた製造設備および製造工程を利用することが判明した。
【００５６】
（実施例２）
次に、上記の構成により製造される電子部品実装基板の温度サイクルによる耐熱疲労性について、発明者らか行った試験により説明する。
なお、今回の試験は、本発明の製造方法により製造される二つのテスト用電子部品実装基板と、従来の製造方法により製造された二つのテスト用電子部品実装基板を用いておこなった。
【００５７】
今回の試験に用いたテスト用電子部品実装基板の構成、および温度サイクル条件は、以下の通りである。
【００５８】
＜実施１＞
電子部品    ：２０１２サイズ  
基板        ：ガラスコンポジット（ＣＥＭ−３）
はんだ      ：鉛フリーはんだ（３元系の錫−銀−銅の合金）
耐熱テープ  ：５０μｍ  ＹＴ１３０シリーズ（ＡＣＥ ＧＬＯＢＡＬ ＬＴＤ製）
温度サイクル：低温−５５℃、高温１２５℃で、各々１５分保持
＜比較１＞
電子部品    ：２０１２サイズ  
基板        ：ガラスコンポジット（ＣＥＭ−３）
はんだ      ：鉛フリーはんだ（３元系の錫−銀−銅の合金）
耐熱テープ  ：なし
温度サイクル：低温−５５℃、高温１２５℃で、各々１５分保持
＜実施２＞
電子部品    ：３２１６サイズ  
基板        ：ガラスコンポジット（ＣＥＭ−３）
はんだ      ：鉛フリーはんだ（３元系の錫−銀−銅の合金）
耐熱テープ  ：５０μｍ（ＹＴ１３０シリーズ／ＡＣＥ ＧＬＯＢＡＬ ＬＴＤ製）
温度サイクル：低温−５５℃、高温１２５℃で、各々１５分保持
＜比較２＞
電子部品    ：３２１６サイズ  
基板        ：ガラスコンポジット（ＣＥＭ−３）
はんだ      ：鉛フリーはんだ（３元系の錫−銀−銅の合金）
耐熱テープ  ：なし
温度サイクル：低温−５５℃、高温１２５℃で、各々１５分保持
【００５９】
上記の実施１及び実施２は、本発明の製造方法により製造したテスト用電子部品実装基板であり、比較１および比較２は、従来の製造方法により製造したテスト用電子部品実装基板である。そして、各々のテスト用電子部品実測基板を−５５℃の低温側で１５分保持し、その後１２５℃の高温側で１５分間保持、再び−５５℃の低温側で１５分保持という方法で、繰り返し温度サイクル試験を行った。
【００６０】
その結果を図３〜図６の顕微鏡写真により説明する。
まず、図３（ａ）は、実施１のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を３００サイクル行った後のはんだフィレット部分を拡大したものであり、図３（ｂ）は、実施１のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を４５０サイクル行った後のフィレット部分を拡大したものである。この図３（ａ）および（ｂ）の試験結果を見る限り、はんだフィレットの破断は認められない。
【００６１】
次に、図４（ａ）は、比較１のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を３００サイクル行った後のはんだフィレット部分を拡大したものであり、図４（ｂ）は、実施１のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を４５０サイクル行った後のフィレット部分を拡大したものである。この図４（ａ）の試験結果では、基板１と電子部品２との間隙部７の内側に亀裂が認められる。また図４（ｂ）の試験結果では、基板１と電子部品２との間隙部７からはんだフィレット部分に亘り亀裂が生じ、はんだ結合部が破断されている。
【００６２】
そして、図５（ａ）は、実施２のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を３００サイクル行った後のはんだフィレット部分を拡大したものであり、図５（ｂ）は、実施２のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を４５０サイクル行った後のフィレット部分を拡大したものである。この図５（ａ）の試験結果では、はんだ５が接合されている電子部品の角部付近に亀裂が認められる。また図５（ｂ）の試験結果では、はんだ５が接合されている電子部品の角部付近からはんだフィレット部分に亘り亀裂が認められるが、はんだ接合の破断は認められない。
【００６３】
さらに、図６（ａ）は、比較２のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を３００サイクル行った後のはんだフィレット部分を拡大したものであり、図６（ｂ）は、比較２のテスト用電子部品実装基板を用いて、温度サイクル試験を４５０サイクル行った後のフィレット部分を拡大したものである。この図６（ａ）の試験結果では、はんだ５が接合されている電子部品の角部付近に亀裂が認められる。また図６（ｂ）の試験結果では、基板１と電子部品２との間隙部７からはんだフィレット部分に亘り亀裂が生じ、はんだ結合部が破断されている。
【００６４】
すなわち、今回の試験により、従来の製造方法によってはんだ接合された電子部品実測基板よりも、本発明の製造方法によって、はんだ接合することにより、疲労寿命を延ばすことができることが分かった。これは、電子部品２の大きさに左右されるものではなく、また寿命を保ちにくい比較的大きな電子部品２であっても、疲労寿命を延ばすことができる。
【００６５】
上述の実施形態による電子部品実装基板３によれば、上記基板１が、当該基板１と電子部品２との間のはんだ接合部を除く位置に耐熱テープ６を配設しているため、耐熱テープ６をスペーサとして、基板１と電子部品２との間隙距離を増加させることができる。これにより、実施例２の試験結果からも分かるように、基板１と電子部品２とのはんだ接合部に形成されるはんだフィレットの厚みを増加させることができ、通電時の発熱による基板１と電子部品２との熱膨張率の差のストレスを均一に分散させて、塑性歪みの蓄積を減少させることができる。
【００６６】
また、基板１と電子部品２との間のスペーサとして、耐熱テープ６を使用するため、はんだ接合時において、融点２２０℃程度のはんだを溶融させる際に、基板１と電子部品２とが、２４０〜２６０℃程度の高温に加熱されても、接着機能や強度の低下がなく、安定した間隙距離の増加を発揮することができる。この結果、耐熱テープ６を基板１と電子部品２との間のスペーサとして、容易に使用することができる。
【００６７】
さらに、耐熱テープ６は、柔らかく弾性係数が低いため、はんだ接合時の熱および通電時の発熱により、基板１および電子部品２にストレスを与えることがない。これにより、製品の信頼性を低下させる要因となることがない。
【００６８】
また、耐熱テープ６が、ポリイミドを主成分とする基材の片面に、シリコンまたはアクリルを主成分とする接着剤を塗布しているため、耐熱テープ６を基板１または電子部品２のどちらかに貼着、または各々に貼着し、スペーサとすることができる。これにより、実施例１の試験結果からも分かるように、基板１に形成された配線パターン４と電子部品２とをはんだ結合する際に、耐熱テープ６がズレたり、外れたりすることがなく、複数の電子部品２を実装する際にも、容易にはんだ結合することができるとともに、新たな設備や工程を増設することなく、既存の製造工程を利用することができ、製造コストの増加を防ぐことができる。
【００６９】
そして、耐熱テープ６が基板１または電子部品２の一方のみに貼着されているため、耐熱テープ６がスペーサとして、電子部品２を鉛直方向に支持し、間隙距離を増加させる以外に、電子部品２に力が及ばない。この結果、はんだ結合の際のはんだの溶融時に、はんだ表面に現れる表面張力と、はんだと金属の界面に現れる濡れ力によって起こるセルフアライメントによって、位置ずれの補正機能を作用させることができ、製品全体の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
さらに、耐熱テープ６が、厚さ寸法が５０μｍ以上であるとともに、耐熱テープ６が、電子部品２の５０％以上の表面積において当接する幅寸法に形成されているため、基板１と電子部品２との間隙距離を大きく増加させることができるとともに、電子部品２を安定させて支持することができ、はんだ接合時のセルフアライメントが２つのはんだフィレットに不均一に働くことによる電子部品２の傾きをを抑えることができる。これにより、基板１と電子部品２との間隙距離の増加とともに、電子部品２の水平を保った状態によりはんだ結合することができ、高い耐熱疲労性を得ることができる。
【００７１】
また、耐熱テープ６を電子部品２の表面積に対して幅広く設置するため、耐熱テープ６は、基板１の配線パターン４およびはんだ５の供給量や供給位置が不適切であったり、製造時の様々な要因により接合環境が変動した際に起こる間隙部へのはんだ５の侵入や、はんだボールの発生も回避することができ、はんだ接合時の故障発生率を減少させることができる。
【００７２】
そして、電子部品２が実装される位置の配線パターン４上に、ペースト状のはんだ５を配置する前に、配線パターン４を除く位置であるとともに、基板１と電子部品２との間のはんだ接合部を除く位置に耐熱テープ６を配設して、配線パターン４と電子部品２とをはんだ接合するため、上記耐熱テープを安定した状態で貼着することができるとともに、基板１と電子部品２との間隙距離を増加させ、はんだ接合によって、はんだフィレットの厚みを増加させた電子部品実装基板を製造することができる。
【００７３】
また、予め耐熱テープ６を基板１または電子部品２のいずれか、または各々に貼着するため、従来使用されているペースト状のはんだの配置、部品設置、リフローを自動で行うリフロー工程の設備を利用することができる。さらに、電子部品２の中でも特に壊れやすい部品のみ耐熱テープ６を適用して、耐熱テープ６の使用を最小限に抑えるて製造することができる。これにより、製造コストを抑えながら、製品全体の信頼性を向上させた電子部品実装基板を製造することができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態において、厚さ寸法が５０μｍの耐熱テープ６を用いる場合のみ説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度の耐熱テープ６であれば、対応可能である。
また、上記実施の形態において、配線パターン４が片面に形成された基板１を用いた場合のみ説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、両面に配線パターン４が形成された基板１でも対応可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
配線パターンが形成された基板に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  基板
２  電子部品
３  電子部品実装基板
４  配線パターン
５  はんだ
６  耐熱テープ
７  間隙部
【図１】
2012104659.tif 000003
【図２】
2012104659.tif 000004
【図３】
2012104659.tif 000005
【図４】
2012104659.tif 000006
【図５】
2012104659.tif 000007
【図６】
2012104659.tif 000008