JP5821765B2

JP5821765B2 - 電子装置の製造方法

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Publication number: JP5821765B2
Application number: JP2012094077A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　卓哉; 卓哉佐藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: JP2013222853A

Description

本発明は、接着剤を介して基板と電子部品とを接続してなる電子装置の製造方法に関する。

従来より、基板と、基板の一面上に所定間隔を介して搭載された電子部品と、基板の一面と電子部品との間に介在し基板と電子部品とを接着する接着剤と、を備える電子装置の製造方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

上記特許文献１の方法では、基板の一面に突起を設け、基板と電子部品との間に、当該突起および接着剤を介在させた状態で、電子部品に荷重を印加して、接着剤および突起を介して電子部品を基板に押し付ける。これにより、電子部品によって突起が塑性変形することで、電子部品と基板との間の間隔が精度良く設定できるとされている。

特開２００１−３５１９４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、突起が塑性変形するものであるため、突起が潰れすぎるような場合が、多々発生する。この場合、電子部品と基板との距離を狙いの所定間隔に戻すため、再び電子部品を当該所定間隔まで引き上げて、接着を行うことが考えられる。

しかし、上記従来方法の場合、塑性変形して潰れすぎた突起は復元せず、当該所定間隔まで引き上げるときには突起から電子部品が離れる状態となるため、電子部品は接着剤とは接触しているが突起に支持された状態ではなくなる。

そうすると、基板上において電子部品の傾きが発生し、基板に対する電子部品の平行度が維持できない、ひいては、電子部品と基板との距離を狙いの所定間隔に制御できない、という問題が生じる。

また、電子部品の傾きにより、たとえば電子部品と基板との間隔が過大となった部分では、電子部品および基板の一面の少なくとも一方において接着剤の濡れが不十分となりやすく、接着信頼性が低下する等の可能性もある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接着剤を介して基板と電子部品とを接続してなる電子装置の製造方法において、基板上の電子部品の傾きを防止することで、電子部品および基板の一面に対する接着剤の濡れ性を確保し、電子部品と基板との間隔を精度良く制御することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）と、基板の一面（１１）上に所定間隔（Ｌ１）を介して搭載された電子部品（２０）と、基板の一面と電子部品との間に介在し基板と電子部品とを接着する接着剤（３０）と、を備える電子装置の製造方法であって、
基板、電子部品、および接着剤を用意する用意工程と、接着剤中に弾性変形可能な弾性部材（４０）を含有させた状態で、接着剤を基板の一面と電子部品との間に介在させる接着剤配置工程と、次に、電子部品に第１の荷重（Ｆ１）を印加して、接着剤および弾性部材を介して電子部品を基板に押し付け、弾性部材を弾性変形によって縮ませることにより、電子部品と基板の一面との距離が所定間隔よりも狭くなるようにする押し付け工程と、続いて、第１の荷重よりも小さい第２の荷重（Ｆ２）を電子部品に印加しながら、弾性部材が復元しようとする弾性力（Ｆ３）により、電子部品を基板の一面から離れる方向に移動させ、電子部品と基板の一面との距離を所定間隔まで戻す復元工程と、しかる後、第２の荷重の印加を行いつつ電子部品と基板の一面との距離が所定間隔となった状態で、接着剤を硬化させる硬化工程と、を備えることを特徴とする。

このような本発明の製造方法によれば、電子部品に第１の荷重を印加して、狙いの値である所定間隔よりもせまい間隔まで、いったん電子部品を押し込む。その後、電子部品に印加する荷重を第２の荷重に弱めることで、電子部品に対して第２の荷重および当該第２の荷重に反抗する弾性部材からの弾性力を作用させながら電子部品を所定間隔まで戻すことになる。

つまり、当該電子部品を戻す動作を行う際には、電子部品は、外面側が第２の荷重で支持され、内面側が弾性部材の弾性力で支持された状態となるから、電子部品の傾きは極力抑制され、基板の一面に対して極力平行を維持したまま、電子部品が所定間隔まで移動することになる。

よって、本発明によれば、基板上の電子部品の傾きを防止することで、電子部品および基板の一面に対する接着剤の濡れ性を確保し、電子部品と基板との間隔を精度良く制御することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（ａ）は本発明の第１実施形態にかかる電子装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の上視概略平面図である。図１に示される電子装置の製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態にかかる電子装置の製造方法の要部を示す工程図である。上記第２実施形態において基板に弾性部材を形成する形成方法を示す工程図である。本発明の第３実施形態にかかる電子装置の製造方法の要部を示す工程図である。上記第３実施形態において電子部品に弾性部材を形成する形成方法を示す工程図である。本発明の他の実施形態にかかる電子装置の製造方法の要部を示す工程図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電子装置Ｓ１について、図１を参照して説明する。この電子装置Ｓ１は、たとえば自動車に搭載されるＥＣＵ（電子制御装置）の構成要素等として適用されるものである。

本実施形態の電子装置Ｓ１は、大きくは、基板１０と、基板１０の一面１１上に所定間隔Ｌ１を介して搭載された電子部品２０と、基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在し基板１０と電子部品２０とを接着する接着剤３０と、を備える。

基板１０は、電子部品２０が搭載される一面１１が平坦面であるものであれば特に限定するものではないが、典型的には、セラミック基板やプリント基板等の配線基板、樹脂等よりなるケース、リードフレーム等が挙げられる。

電子部品２０としては、たとえば半導体やセラミック等よりなるＩＣチップ、センサチップ、回路チップや、その他の表面実装部品、さらには、セラミック基板やプリント基板等の回路基板等が挙げられる。

また、接着剤３０は、塗布して配置した後、熱や紫外線等の光により硬化されるものであればよく、たとえばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、あるいはＵＶ硬化性樹脂等が挙げられる。ここで、本実施形態では、接着剤３０中には、弾性変形可能な弾性部材４０が含有されている。

この弾性部材４０は、たとえば平均粒径が数十μｍ以上１００μｍ以下程度の粒状のものであり、接着剤３０全体に分散した状態とされている。このような弾性部材４０は、電子部品２０の接着時に印加される荷重によって弾性変形する樹脂等よりなるものであり、たとえば芳香族系の高分子樹脂や、低弾性のエポキシ系樹脂等よりなる。

そして、この弾性部材４０が、スペーサとして機能し、電子部品２０と基板１０の一面１１との間隔が所定間隔Ｌ１に維持されている。この所定間隔Ｌ１は、弾性部材４０の粒径により実質的に規定されるため、本実施形態では、たとえば数十μｍ以上１００μｍ以下程度のものとされる。

次に、図２を参照して、本電子装置Ｓ１の製造方法を述べる。なお、図２では、各工程におけるワークの状態を、図１（ａ）に対応した断面にて示している。まず、用意工程にて、基板１０、電子部品２０、および接着剤３０を用意する。

次に、図２（ａ）に示される接着剤配置工程では、接着剤３０中に弾性変形可能な弾性部材４０を含有させた状態で、接着剤３０を基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在させる。

具体的には、予め弾性部材４０を接着剤３０中に混合させ、この弾性部材４０が混合された接着剤３０をシリンジ等により、基板１０の一面１１に塗布する。あるいは、接着剤３０を基板１０の一面１１上に塗布しておき、その上から弾性部材４０を散布するようにしてもよい。

こうして、弾性部材４０を分散状態で含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１上に載置された状態とされ、続いて、その接着剤３０上に電子部品２０を搭載する。具体的には、接着剤３０が塗布された基板１０を、ステージ１００上に載置し、このステージ１００によって基板１０を支持、固定する。

そして、コレット２００に保持された電子部品２０を、接着剤３０を介して基板１０の一面１１上に載置する。なお、このコレット２００は、たとえば吸着力により電子部品２０を脱着可能に保持するものである。これにより、弾性部材４０を含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在した状態となる。ここまでが接着剤配置工程である。

次に、図２（ｂ）に示される押し付け工程では、電子部品２０に第１の荷重Ｆ１を印加して、接着剤３０および接着剤３０中の弾性部材４０を介して電子部品２０を基板１０に押し付け、弾性部材４０を弾性変形によって縮ませる。これにより、電子部品２０と基板１０の一面１１との距離が所定間隔Ｌ１よりも狭い間隔Ｌ２となるようにする。

具体的には、この押し付け工程において、電子部品２０に印加される荷重は、コレット２００を介して行われ、当該荷重の大きさは所望の値に制御されるようになっている。ここまでが、押し付け工程である。

続いて、図２（ｃ）に示される復元工程を行う。この復元工程では、第１の荷重Ｆ１よりも小さい第２の荷重Ｆ２を電子部品２０に印加しながら、弾性部材４０が復元しようとする弾性力Ｆ３により、電子部品２０を基板１０の一面１１から離れる方向に移動させる。これにより、電子部品２０と基板１０の一面１１との距離を所定間隔Ｌ１まで戻すようにする。

具体的には、復元工程では、コレット２００によって、電子部品２０を基板１０側に押し付ける荷重を第２の荷重Ｆ２まで弱めることにより、弾性部材４０が復元しようとする弾性力Ｆ３（以下、復元弾性力Ｆ３という）と第２の荷重Ｆ２とが均衡した状態とする。そして、この状態にて、電子部品２０を基板１０から離していくことで、所定間隔Ｌ１とする。ここまでが復元工程である。

次に、図２（ｄ）に示される硬化工程では、電子部品２０と基板１０の一面１１との距離が所定間隔Ｌ１となった状態で、接着剤３０を硬化させる。具体的に、この硬化は、加熱や紫外線等の光照射等により行う。

ここで、加熱硬化の場合は、コレット２００自身を通電発熱するものとしたり、ステージ１００を、ヒータを備える熱板としたりすればよい。あるいは、ベルト炉等により加熱硬化を行ってもよい。こうして、硬化工程にて、接着剤３０が加熱硬化されることにより、電子部品２０と基板１０とが接着剤３０を介して固定され、本実施形態の電子装置Ｓ１ができあがる。

ところで、本実施形態の製造方法によれば、押し付け工程によって、電子部品２０に第１の荷重Ｆ１を印加して、狙いの値である所定間隔Ｌ１よりもせまい間隔Ｌ２となるまで、電子部品２０を基板１０側へ押し込むようにしている。

電子部品２０の押し込みを所定間隔Ｌ１で止めた場合には、弾性部材４０による接着剤３０表面の凹凸により、電子部品２０における接着面と接着剤３０との間に部分的に隙間が生じる可能性がある。その点、本製造方法によれば、弾性部材４０を弾性変形によって縮ませて狭い間隔Ｌ２まで押し込むことにより、電子部品２０における接着面の全体と接着剤３０とが隙間なく密着する。

その後、本実施形態では、復元工程によって、電子部品２０に印加する荷重を第２の荷重Ｆ２に弱めることで、電子部品２０に対して第２の荷重Ｆ２および当該第２の荷重Ｆ２に反抗する弾性部材４０からの復元弾性力Ｆ３を作用させながら電子部品２０を所定間隔Ｌ１まで戻すようにしている。

つまり、この復元工程において、当該電子部品２０を戻す動作を行う際には、電子部品２０の外面側が第２の荷重Ｆ２で支持され、内面側が弾性部材４０の復元弾性力Ｆで支持された状態となる。

そして、この状態では、電子部品２０は内外の両面側から両力Ｆ２、Ｆ３で挟み付けられて支持されつつ、変位するから、電子部品２０の傾きは極力抑制され、基板１０の一面１１に対して極力平行を維持したまま、電子部品２０が所定間隔Ｌ１まで移動することになる。

なお、製造工程中において、上記した電子部品２０と基板１０の一面１１との間隔Ｌ１、Ｌ２のモニタを行うが、このモニタは、たとえばカメラ等により当該間隔を監視することにより行えばよい。

また、本実施形態の製造方法では、上記した電子部品２０と基板１０の一面１１との間隔Ｌ１、Ｌ２は、実質的に接着剤３０の厚さに相当する。

そこで、本製造方法を接着剤３０の厚さの点から言うと、押し付け工程では、電子部品２０に第１の荷重Ｆ１を印加することで、接着剤３０を所定厚さＬ１よりも薄い厚さＬ２まで押し込んだ後、復元工程では、上記第２の荷重Ｆ２および復元弾性力Ｆ３で電子部品２０を内外両面側から保持しつつ、所定厚さＬ１まで戻すことになる。

このように、本実施形態によれば、接着剤３０を介して基板１０と電子部品２０とを接続してなる電子装置の製造方法において、基板１０上の電子部品２０の傾きを防止することで、電子部品２０および基板１０の一面１１に対する接着剤３０の濡れ性を確保し、電子部品２０と基板１０との間隔を精度良く制御することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる電子装置の製造方法について、図３、図４を参照して述べる。ここでは、本実施形態の製造方法と上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

図３に示されるように、本実施形態の製造方法では、接着剤配置工程において、予め弾性部材４０を基板１０の一面１１に固定しておき、その後、接着剤３０を基板１０の一面１１上に塗布し、続いて基板１０の一面１１上に電子部品２０を載置する。これにより、弾性部材４０を含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在するようにしている。

このように、予め基板１０に弾性部材４０を形成する方法としては、まず、図４（ａ）に示されるように、用意された基板１０の一面１１上に、弾性部材４０を構成する上記樹脂等の材料によりなる素材層４０ａを形成する。この素材層４０ａは、たとえばスピンコート、印刷等により形成可能である。

そして、この素材層４０ａを、フォトリソグラフ技術等を用いてエッチングすることにより、図４（ｂ）に示されるように、残し部を島状に形成し、この残し部を弾性部材４０とする。これにより、弾性部材４０が基板１０の一面１１に固定されて形成された状態となる。

その後は、基板１０の一面１１上にシリンジ等により接着剤３０を塗布し、弾性部材４０が接着剤３０中に埋まるようにする。これにより、弾性部材４０を分散状態で含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１上に載置された状態となる。続いては、上記第１実施形態と同様にして、接着剤３０上に電子部品２０を搭載する。ここまでが、本実施形態の接着剤配置工程である。

その後は、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、押し付け工程、復元工程、硬化工程を行うことで、電子装置ができあがる。本実施形態の電子装置は、弾性部材４０が基板１０の一面１１に固定されたものであるが、実質的には上記第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかる電子装置の製造方法について、図５、図６を参照して述べる。ここでは、本実施形態の製造方法と上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

図５に示されるように、本実施形態の製造方法では、接着剤配置工程において、予め弾性部材４０を電子部品２０に固定しておき、その後、接着剤３０を基板１０の一面１１上に塗布し、続いて基板１０の一面１１上に電子部品２０を載置する。これにより、弾性部材４０を含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在するようにしている。

このように、予め電子部品２０に弾性部材４０を形成する方法としては、上記第２実施形態における基板１０の場合と同様の方法を適用することが可能である。具体的には、まず、図６（ａ）に示されるように、用意された電子部品２０における接着面上に、上記同様の素材層４０ａをスピンコート、印刷等により形成する。

そして、この素材層４０ａを、上記同様にエッチングすることにより、図６（ｂ）に示されるように、島状に分散した弾性部材４０を形成する。これにより、弾性部材４０が電子部品２０の接着面に固定されて形成された状態となる。

その後は、上記同様、基板１０の一面１１上に接着剤３０を塗布する。続いて、本実施形態では、弾性部材４０が接着剤３０中に埋まるように、接着剤３０上に電子部品２０を搭載する。これにより、弾性部材４０を含有する接着剤３０が、基板１０の一面１１と電子部品２０との間に介在した状態となる。ここまでが、本実施形態の接着剤配置工程である。

その後は、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、押し付け工程、復元工程、硬化工程を行うことで、電子装置ができあがる。なお、本実施形態の電子装置は、弾性部材４０が電子部品２０の接着面に固定されたものであるが、実質的には上記第１実施形態のものと同様である。

なお、第２実施形態および第３実施形態の製造方法によれば、実質的に一定膜厚の素材層４０ａをエッチングすることで、弾性部材４０を形成するので、各々の弾性部材４０は、素材層４０ａの膜厚を高さとするものとなり、各弾性部材４０の高さが揃いやすいという効果が期待できる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、電子部品２０の全体が接着剤３０を介して基板１０に支持された構成であった。

それに対して、図７に示されるように、電子部品２０の一端側のみが接着剤３０を介して基板１０に支持され、電子部品２０の他端側は基板１０より浮いた状態、いわゆる電子部品２０は片持ち支持状態であってもよい。このような電子部品２０としては、たとえばフローセンサ等のセンサチップが挙げられる。

この場合、電子部品２０のうち支持される一端側とは反対の他端側は、基板１０上に浮いているため、上記製造方法における押し付け工程や復元工程の際に、電子部品２０の傾きが生じやすい。そこで、この場合には、当該傾きを防止するため、電子部品２０とコレット２００とは単なる接触にとどまらず、電子部品２０が吸着力等によりコレット２００に固定されていることが望ましい。

また、上記各実施形態は、基板１０の一面１１上に接着剤３０を介して電子部品２０が搭載された構成の電子装置に適用できるが、さらに、当該構成に他の構成要素を付加した構成であってもかまわない。たとえば電子部品２０の上に接着剤３０を介して別の電子部品が積層された構成としてもよい。

また、１個の基板１０の一面１１上に、複数個の電子部品２０が接着剤３０を介して搭載された構成の場合、各電子部品２０の搭載について、上記各実施形態を適用できることはもちろんである。

また、弾性部材４０としては、電子部品２０の接着時に印加される荷重によって弾性変形するものであれば、上記した樹脂よりなるものに限定されるものではない。たとえば、弾性部材４０としては、バネ形状を有することにより、バネ弾性を発揮するものであってもよい。

また、上記した各実施形態同士の組み合わせ以外にも、上記各実施形態は、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

１０基板
１１基板の一面
２０電子部品
３０接着剤
４０弾性部材
Ｆ１第１の荷重
Ｆ２第２の荷重
Ｌ１所定間隔
Ｌ２所定間隔よりも狭い間隔

Claims

基板（１０）と、前記基板の一面（１１）上に所定間隔（Ｌ１）を介して搭載された電子部品（２０）と、前記基板の一面と前記電子部品との間に介在し前記基板と前記電子部品とを接着する接着剤（３０）と、を備える電子装置の製造方法であって、
前記基板、前記電子部品、および前記接着剤を用意する用意工程と、
前記接着剤中に弾性変形可能な弾性部材（４０）を含有させた状態で、前記接着剤を前記基板の一面と前記電子部品との間に介在させる接着剤配置工程と、
次に、前記電子部品に第１の荷重（Ｆ１）を印加して、前記接着剤および前記弾性部材を介して前記電子部品を前記基板に押し付け、前記弾性部材を弾性変形によって縮ませることにより、前記電子部品と前記基板の一面との距離が前記所定間隔よりも狭くなるようにする押し付け工程と、
続いて、前記第１の荷重よりも小さい第２の荷重（Ｆ２）を前記電子部品に印加しながら、前記弾性部材が復元しようとする弾性力（Ｆ３）により、前記電子部品を前記基板の一面から離れる方向に移動させ、前記電子部品と前記基板の一面との距離を前記所定間隔まで戻す復元工程と、
しかる後、前記第２の荷重の印加を行いつつ前記電子部品と前記基板の一面との距離が前記所定間隔となった状態で、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
前記接着剤配置工程では、予め前記弾性部材を前記基板の一面に固定しておき、その後、前記接着剤を前記基板の一面上に塗布し、続いて前記基板の一面上に前記電子部品を載置することにより、
前記弾性部材を含有する前記接着剤を前記基板の一面と前記電子部品との間に介在させるようにすることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
前記接着剤配置工程では、予め前記弾性部材を前記電子部品に固定しておき、その後、前記接着剤を前記基板の一面上に塗布し、続いて前記基板の一面上に前記電子部品を載置することにより、
前記弾性部材を含有する前記接着剤を前記基板の一面と前記電子部品との間に介在させるようにすることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。