JP2006269555A

JP2006269555A - 複合基板装置の製造方法

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Publication number: JP2006269555A
Application number: JP2005082655A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ogawa; 明宏小川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】複数の基板で構成される複合基板装置の生産効率を向上させる。
【解決手段】第１のはんだ塗布工程で、マザーボード１０の表面の電極端子１２の部分にクリームはんだを塗布し、基板搭載工程で、マザーボード１０上にモジュール基板２０を電極端子１２と対応する電極端子２２とが対向する位置に搭載し、第１のはんだリフロー工程で、モジュール基板２０をマザーボード１０に搭載する。第２のはんだ塗布工程で、マザーボード１０及びモジュール基板２０の電極端子１１，２１の上に、クリームはんだを塗布し、部品載置工程で電極端子１１，２１の上に、対応する電子部品１３，２３を載置する。第２のはんだリフロー工程で、電子部品１３，２３が載置されたマザーボード１０及びモジュール基板２０を加熱し、クリームはんだを融解して電極端子１１，２１と電子部品１３，２３と同時に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品をそれぞれ載置した複数の基板を備える複合基板装置の製造方法に関する。

情報処理機器等では、信頼性を確保するために、高周波信号を処理する複数の電子部品を専用のモジュール基板に載置し、そのモジュール基板を、他の電子部品が載置されたマザーボードに搭載することがある。

このようなモジュール基板とマザーボードとを備える複合基板装置を製造する場合には、下記特許文献１に示されたように、予め電子部品が載置されたモジュール基板をはんだのリフローでマザーボードに取り付けている。
特開２００３−１１００５１号公報

しかしながら、マザーボードに電子部品を載置する工程と、モジュール基板に電子部品を載置する工程とが別工程であり、生産効率が悪かった。
一方、モジュール基板やマザーボードに載置する電子部品がはんだのリフローで載置されている場合には、その電子部品への加熱回数が、モジュール基板をマザーボードに搭載する段階で増加する。これにより、電子部品の特性が劣化する危険性があった。また、リフロー推奨回数が例えば１回と決められている電子部品は、モジュール基板やマザーボードに載置できないという問題もあった。
本発明は、複合基板装置の生産効率を向上すると共に、電子部品の信頼性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の観点に係る複合基板装置の製造方法は、
電子部品をそれぞれ載置した複数の基板を備える複合基板装置の製造方法であって、
前記電子部品が接続される電極端子が形成された第１の基板に、前記電子部品が載置される電極端子が形成された第２の基板を搭載する基板搭載工程と、
前記基板搭載工程の前又は後に、前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子にはんだを塗布させる第１のはんだ付着工程と、
前記はんだが塗布された前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子に、対応する前記電子部品を載置する部品載置工程と、
前記部品載置工程が終了した前記第１の基板及び第２の基板を加熱して前記はんだのリフローを行い、前記各電子部品を前記第１の基板の電極端子或いは第２の基板の電極端子に接続するはんだリフロー工程と、
を含むことを特徴とする。

このような製造方法を講じたことにより、第１の基板と第２の基板とに同時に電子部品が載置される。また、電子部品が１回のはんだのリフローで第１の基板と第２の基板とにそれぞれ載置されるので、電子部品への加熱回数が最小に抑えられる。

尚、前記第１の基板には、凹部が形成され、
前記基板搭載工程では、前記凹部に前記第２の基板を収容してもよい。

また、前記複合基板装置は、前記第１の基板の電極端子に接続された電子部品と第２の基板の電極端子に接続された電子部品と前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子の両方の電極端子に接続された共有電子部品とを有し、
前記部品載置工程では、前記はんだが塗布された前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子に、対応する前記電子部品及び共有電子部品を載置し、
前記はんだリフロー工程では、前記はんだのリフローにより、前記各電子部品及び共有電子部品を前記第１の基板の電極端子或いは第２の基板の電極端子に接続してもよい。

本発明によれば、第１の基板と第２の基板とに同時に電子部品が載置されるので、従来にくらべて生産効率が向上する。また、電子部品が１回のはんだのリフローで第１の基板と第２の基板とにそれぞれ載置されるので、電子部品への加熱回数が最小に抑えられ、電子部品の信頼性を確保できると共に、使用できない電子部品を少なくできる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。

この複合基板装置は、マザーボード１０と、マザーボード１０に搭載されたモジュール基板２０とを備えている。
マザーボード１０の表面には、電子部品載置用の複数の電極端子１１が形成されると共に、基板搭載用の複数の電極端子１２が形成されている。電極端子１１には、電子部品１３が載置されて接続されている。電極端子１２は、モジュール基板２０の有する回路とマザーボード１０の持つ回路とを接続するために設けられた端子である。

モジュール基板２０の表面には、電子部品載置用の複数の電極端子２１が形成され、モジュール基板２０の裏面には、基板搭載用の複数の電極端子２２が形成されている。電極端子２１に電子部品２３が接続されている。電子部品２３は、モジュール基板２０の回路を構成している。電極端子２２は、モジュール基板２０の回路とマザーボード１０の回路とを接続するためのもので、マザーボード１０の電極端子１２に接続されている。

次に、この複合基板装置の製造方法を説明する。
図２（ａ）〜（ｆ）は、図１の複合基板装置の製造方法の説明図である。
図１の複合基板装置は、図２（ａ）の第１のはんだ塗布工程と、図２（ｂ）の基板搭載工程と、図２（ｃ）の第１のはんだリフロー工程と、図２（ｄ）の第２のはんだ塗布工程と、図２（ｅ）の部品載置工程と、図２（ｆ）の第２のはんだリフロー工程と、を実施することにより、製造可能である。

第１のはんだ塗布工程では、電極端子１１，１２の形成されたマザーボード１０の表面の電極端子１２の部分にクリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、メタルマスクを用いた印刷でクリームはんだＳを塗布してもよいし、他の適宜な方法で塗布してもよい。

基板搭載工程では、電極端子２１，２２の形成されたモジュール基板２０の裏面をマザーボード１０の表面側に向け、電極端子１２と対応する電極端子２２とが対向する位置に、位置合わせを行いつつ、マザーボード１０上にモジュール基板２０を搭載する。

第１のはんだリフロー工程では、モジュール基板２０が載置されたマザーボード１０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により、固形化して電極端子１２と電極端子２２とが接続される。以上により、モジュール基板２０がマザーボード１０に搭載されて一体化される。

第２のはんだ塗布工程では、一体化された状態のマザーボード１０及びモジュール基板２０の電極端子１１，２１の上に、クリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、メタルマスクを用いた印刷で塗布してもよいし、他の適宜な方法で塗布してもよい。

部品載置工程では、クリームはんだＳが塗布された電極端子１１，２１の上に、対応する電子部品１３，２３を載置する。

第２のはんだリフロー工程では、電子部品１３，２３が載置されたマザーボード１０及びモジュール基板２０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により、固形化して電極端子１１，２１と電子部品１３，２３とが接続される。以上により、マザーボード１０及びモジュール基板２０に電子部品用１３，２３が載置され、図１の複合基板装置が形成される。

以上の工程で製造される図１の複合基板装置は、次のような利点を有する。
（１）電子部品１３，２３が、第２のはんだリフロー工程で同時に載置されるので、別工程でマザーボード１０やモジュール基板２０に電子部品１３，２３を載置する必要がなく、生産効率が向上している。

（２）電子部品１３，２３が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、電子部品１３，２３の特性劣化を防ぐことができる。即ち、信頼性を確保できる。

（３）電子部品１３，２３が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、例えばリフロー推奨回数が１回の電子部品１３，２３も、マザーボード１０及びモジュール基板２０に載置できる。即ち、使用部品の制限が緩和される。

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。
この複合基板装置は、マザーボード３０と、マザーボード３０に搭載されたモジュール基板４０とを備えている。

マザーボード３０は、電子部品載置用の複数の電極端子３１が表面に形成されている。マザーボード３０には、さらに、モジュール基板４０を収容する凹部３２が形成され、その凹部３２の底部に、基板搭載用の複数の電極端子３３が形成されている。電極端子３１には、電子部品３４が接続されて載置されている。電極端子３３は、モジュール基板４０の有する回路とマザーボード３０の持つ回路とを接続するために設けられた端子である。

モジュール基板４０の表面には、電子部品載置用の複数の電極端子４１が形成され、モジュール基板４０の裏面には、基板搭載用の複数の電極端子４２が形成されている。電極端子４１に電子部品４３が接続されている。電子部品４３は、モジュール基板４０の回路を構成している。電極端子４２は、モジュール基板４０の回路とマザーボード３０の回路とを接続するためのものである。

モジュール基板４０は、マザーボード３０の凹部３２に収容されて、低背化され、モジュール基板４０の表面の高さが、マザーボード３０の表面の高さとほぼ等しくなっている。電極端子３３と電極端子４２とが接続されている。電極端子４１に電子部品４３が接続されている。

次に、この複合基板装置の製造方法を説明する。
図４（ａ）〜（ｆ）は、図３の複合基板装置の製造方法の説明図である。
図３の複合基板装置は、図４（ａ）の第１のはんだ塗布工程と、図４（ｂ）の基板搭載工程と、図４（ｃ）の第１のはんだリフロー工程と、図４（ｄ）の第２のはんだ塗布工程と、図４（ｅ）の部品載置工程と、図４（ｆ）の第２のはんだリフロー工程と、を実施することにより、製造される。

第１のはんだ塗布工程では、電極端子３１，３３の形成されたマザーボード３０の電極端子３３の部分にクリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、任意の方法で塗布してよい。

基板搭載工程では、電極端子４１，４２の形成されたモジュール基板４０の裏面をマザーボード３０の表面側に向け、対応する電極端子３３と電極端子４２とが対向する位置に、位置合わせを行いつつ、マザーボード３０の凹部３２にモジュール基板４０を挿入して搭載する。

第１のはんだリフロー工程では、モジュール基板４０が載置されたマザーボード３０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により固形化して電極端子３３と電極端子４２とが接続される。以上により、モジュール基板４０がマザーボード３０に搭載されて一体化される。

第２のはんだ塗布工程では、一体化された状態のマザーボード３０及びモジュール基板４０の電極端子３１，４１の上に、クリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、メタルマスクを用いた印刷で塗布してもよいし、他の適宜な方法で塗布してもよい。

部品載置工程では、クリームはんだＳが塗布された電極端子３１，４１の上に、対応する電子部品３４，４３を載置する。

第２のはんだリフロー工程では、電子部品３４，４３が載置されたマザーボード３０及びモジュール基板４０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により固形化して電極端子３１，４１と電子部品３４，４３とが接続される。以上により、マザーボード３０及びモジュール基板４０に電子部品用３４，４３が載置され、図３の複合基板装置が形成される。

以上の工程で製造される図３の複合基板装置は、次のような利点を有する。
（４）電子部品３４，４３が、第２のはんだリフロー工程で同時に載置されるので、別工程でマザーボード３０やモジュール基板４０に電子部品３４，４３を載置する必要がなく、生産効率が向上している。
（５）電子部品３４，４３が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、電子部品３４，４３の特性劣化を防ぐことができる。即ち、信頼性を確保できる。

（６）電子部品３４，４３が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、例えばリフロー推奨回数が１回の電子部品３４，４３も、マザーボード３０及びモジュール基板４０に載置できる。即ち、使用部品の制限が緩和される。

（７）マザーボード３０の凹部３２にモジュール基板４０が収容されて低背化されるので、複合基板装置全体が低背化される。

（８）マザーボード３０の凹部３２にモジュール基板４０が収容されて低背化されるので、第２のはんだ塗布工程におけるクリームはんだＳの塗布が容易になる。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。
この複合基板装置は、マザーボード５０と、マザーボード５０に搭載されたモジュール基板６０とを備えている。

マザーボード５０は、電子部品載置用の複数の電極端子５１ａと複数の電極端子５１ｂとが表面に形成されている。マザーボード５０には、さらに、モジュール基板６０を収容する凹部５２が形成され、その凹部５２の底部に、基板搭載用の複数の電極端子５３が形成されている。電極端子５１ａには、電子部品５４が載置されて接続されている。電極端子５３は、モジュール基板６０の有する回路或いはグランドとマザーボード５０の持つ回路又はグランドとを接続するために設けられた端子である。

モジュール基板６０の表面には、電子部品載置用の複数の電極端子６１ａと複数の電極端子６１ｂとが形成され、モジュール基板６０の裏面には、基板搭載用の複数の電極端子６２が形成されている。電極端子６１ａに電子部品６３が接続されている。電子部品６３は、モジュール基板６０の回路を構成している。電極端子６２は、モジュール基板６０の回路又はグランドとマザーボード５０の回路又はグランドとを接続するためのものである。

この複合基板装置には、さらに、マザーボード５０の回路とモジュール基板６０の回路とを接続するための共有電子部品５５を備えている。共有電子部品５５は、マザーボード５０の電極端子５１ｂとモジュール基板６０の電極端子６１ｂとの両方に接続されている。

モジュール基板６０は、マザーボード５０の凹部５２に収容されて、低背化され、モジュール基板６０の表面の高さが、マザーボード５０の表面の高さとほぼ等しくなっている。電極端子５３と電極端子６２とが接続されている。電極端子６１に電子部品６３が接続されている。

次に、この複合基板装置の製造方法を説明する。
図６（ａ）〜（ｆ）は、図５の複合基板装置の製造方法の説明図である。
図５の複合基板装置は、図６（ａ）の第１のはんだ塗布工程と、図６（ｂ）の基板搭載工程と、図６（ｃ）の第１のはんだリフロー工程と、図６（ｄ）の第２のはんだ塗布工程と、図６（ｅ）の部品載置工程と、図６（ｆ）の第２のはんだリフロー工程と、を実施することにより、製造される。

第１のはんだ塗布工程では、電極端子５１ａ，５１ｂ，５３の形成されたマザーボード５０の電極端子５３の部分にクリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、任意の方法で塗布してよい。

基板搭載工程では、電極端子６１ａ，６１ｂ，６２の形成されたモジュール基板６０の裏面をマザーボード５０の表面側に向け、対応する電極端子５３と電極端子６２とが対向する位置に、位置合わせを行いつつ、マザーボード５０の凹部５２にモジュール基板６０を挿入して搭載する。

第１のはんだリフロー工程では、モジュール基板６０が搭載されたマザーボード５０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により、固形化して電極端子５３と電極端子６２とが接続される。以上により、モジュール基板６０がマザーボード５０に搭載されて一体化される。

第２のはんだ塗布工程では、一体化された状態のマザーボード５０及びモジュール基板６０の電極端子５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂの上に、クリームはんだＳを塗布する。このクリームはんだＳの塗布は、メタルマスクを用いた印刷で塗布してもよいし、他の適宜な方法で塗布してもよい。

部品載置工程では、クリームはんだＳが塗布された電極端子５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂの上に、対応する電子部品５４，６３及び共有電子部品５５を載置する。

第２のはんだリフロー工程では、電子部品５４，６３及び共有電子部品５５が載置されたマザーボード５０及びモジュール基板６０をはんだリフロー炉に入れて加熱し、その後冷却する。加熱により、クリームはんだＳが融解し、冷却により固形化して電子部品５４，６３及び共有電子部品５５と電極端子５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂとが接続される。以上により、マザーボード５０及びモジュール基板６０に電子部品５４，６３及び共有電子部品５５が載置され、図５の複合基板装置が形成される。

以上の工程で製造される図５の複合基板装置は、次のような利点を有する。
（９）電子部品５４，６３及び共有電子部品５５が、第２のはんだリフロー工程で同時に載置されるので、別工程でマザーボード５０やモジュール基板６０に電子部品５４，６３及び共有電子部品５５を載置する必要がなく、生産効率が向上している。

（１０）電子部品５４，６３及び共有電子部品５５が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、電子部品５４，６３及び共有電子部品５５の特性劣化を防ぐことができる。即ち、信頼性を確保できる。

（１１）電子部品５４，６３及び共有電子部品５５が加熱される工程が、第２のはんだリフロー工程だけであり、例えばリフロー推奨回数が１回の電子部品５４，６３及び共有電子部品５５も、マザーボード５０及びモジュール基板６０に載置できる。即ち、使用部品の制限が緩和される。

（１２）マザーボード５０の凹部５２にモジュール基板６０が収容されて低背化されるので、複合基板装置全体が低背化される。

（１３）マザーボード５０の凹部５２にモジュール基板６０が収容されて低背化されるので、第２のはんだ塗布工程におけるクリームはんだＳの塗布が容易になる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のものが考えられる。
（ｉ）第３の実施形態の複合基板装置は、凹部５２の電極端子５３とモジュール基板６０の裏面の電極端子６２とを介して、マザーボード５０とモジュール基板６０とを接続しているが、これらの接続がない場合にも、本発明は適用できる。
（ｉｉ）共有電子部品５５を備える第３の実施形態の複合基板装置では、凹部５２をマザーボード５０に形成して低背化されているが、凹部５２を形成せず、第１の実施形態のように、マザーボード５０上にモジュール基板６０を搭載してもよい。この場合、モジュール基板６０の側面に端面電極を形成して、共有部品５５をその端面電極とマザーボード５０の電極端子５１ｂとの間に接続してもよい。

（ｉｉｉ）第１の実施形態のマザーボード１０、第２の実施形態のマザーボード３０及び第３の実施形態のマザーボード５０は、両面基板で構成しても良いし、４層基板或いは８層基板等の多層基板で構成しても良い。

（ｉｖ）第１の実施形態のモジュール基板２０、第２の実施形態のモジュール基板４０及び第３の実施形態のモジュール基板６０は、両面基板で構成しても良いし、４層基板或いは８層基板等の多層基板で構成しても良い。

本発明の第１の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。図１の複合基板装置の製造方法の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。図３の複合基板装置の製造方法の説明図である。本発明の第３の実施形態に係る複合基板装置を示す構成図である。図５の複合基板装置の製造方法の説明図である。

符号の説明

１０，３０，５０マザーボード
１１，１２，２１，２２，３１，３３，４１，４２，５１ａ，５１ｂ，５３，６１ａ，６１ｂ，６２電極端子
１３，２３，３４，４３，５４，６３電子部品
２０，４０，６０モジュール基板
３２，５２凹部
５５共有電子部品

Claims

電子部品をそれぞれ搭載した複数の基板を備える複合基板装置の製造方法であって、
前記電子部品が接続される電極端子が形成された第１の基板に、前記電子部品が載置される電極端子が形成された第２の基板を搭載する基板搭載工程と、
前記基板搭載工程の前又は後に、前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子にはんだを塗布する第１のはんだ塗布工程と、
前記はんだが塗布された前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子に、対応する前記電子部品を載置する部品載置工程と、
前記部品載置工程が終了した前記第１の基板及び第２の基板を加熱して前記はんだのリフローを行い、前記各電子部品を前記第１の基板の電極端子或いは第２の基板の電極端子に接続するはんだリフロー工程と、
を含むことを特徴とする複合基板装置の製造方法。
前記第１の基板には、凹部が形成され、
前記基板搭載工程では、前記凹部に前記第２の基板を収容することを特徴とする請求項１に記載の複合基板装置の製造方法。
前記複合基板装置は、前記第１の基板の電極端子に接続された電子部品と第２の基板の電極端子に接続された電子部品と前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子の両方の電極端子に接続された共有電子部品とを有し、
前記部品載置工程では、前記はんだが塗布された前記第１の基板の電極端子及び第２の基板の電極端子に、対応する前記電子部品及び共有電子部品を載置し、
前記はんだリフロー工程では、前記はんだのリフローにより、前記各電子部品及び共有電子部品を前記第１の基板の電極端子或いは第２の基板の電極端子に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の複合基板装置の製造方法。