JP2009104883A - はんだペースト、電気基板、及び電気基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】隣接する導通部が電気的に接続してショートするのを抑制することができるはんだペースト、電気基板、及び電気基板の製造方法を得る。
【解決手段】隣接する夫々の導通部の間が狭い場合は、はんだペースト10の塗布範囲がばらつくことで、導通部同士が電気的に接続してショートすることが考えられる。しかし、隣接す導通部の間に、磁力によって磁性体粉末16が集められる。磁性体粉末16は、磁性部16Aを絶縁層16Bで覆うことで構成されている。つまり、隣接する導通部34同士の間が狭い場合でも、磁性体粉末16の絶縁層16Bにより、隣接する導通部34が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
【選択図】図1
【解決手段】隣接する夫々の導通部の間が狭い場合は、はんだペースト10の塗布範囲がばらつくことで、導通部同士が電気的に接続してショートすることが考えられる。しかし、隣接す導通部の間に、磁力によって磁性体粉末16が集められる。磁性体粉末16は、磁性部16Aを絶縁層16Bで覆うことで構成されている。つまり、隣接する導通部34同士の間が狭い場合でも、磁性体粉末16の絶縁層16Bにより、隣接する導通部34が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、はんだペースト、電気基板、及び電気基板の製造方法に関する。
特許文献1に記載のはんだペーストは、熱硬化性のポリマ部材と、このポリマ部材の中に分散され、銅から形成される粒状の導電部材とを含んで構成されている。
そして、基板の端子と電子部品の端子を電気的に接続する場合は、このはんだペーストを接続する端子間に塗布し、さらに、加熱することで熱硬化性のポリマ部材を硬化させる。
これにより、ポリマ部材の中に分散された導電部材の位置が固定され、基板の端子と電子部品の端子をこの導電部材を通して導通させることができるようになっている。
特開平11−45618号公報
しかしながら、基板の端子及び電子部品の端子が複数個有り、基板の端子と電子部品の端子をつなぐ夫々の導電部材で構成された導通部の間が狭い場合は、はんだペーストの塗布範囲がばらつくことで、隣接する導通部が電気的に接続してショートすることが考えられる。
本発明は、上記事実を考慮して、隣接する導通部が電気的に接続してショートするのを抑制することが課題である。
本発明の請求項1に係るはんだペーストは、フラックスと、前記フラックスの中に分散されたはんだ粉末と、前記はんだ粉末と同様に、前記フラックスの中に分散された磁性体粉末と、を備えたはんだペーストにおいて、前記磁性体粉末は、粉末状の磁性部と、前記磁性部を覆う絶縁層と、を含んで構成されることを特徴とする。
上記構成のはんだペーストによれば、はんだ粉末と磁性体粉末が、フラックスの中に分散されている。
このはんだペーストを使用して、例えば、基板の端子と電子部品の端子を電気的に接続する場合は、はんだペーストを基板の端子と電子部品の端子の間に塗布する。磁石の磁力を利用して、基板の端子と電子部品の端子をつなぐ夫々の導通部の間に磁性体粉末を集める。さらに、はんだペーストを加熱することで、はんだ粉末を溶かして、基板の端子と電子部品の端子を導通部で電気的に接続する。
ここで、隣接する導通部同士の間が狭い場合は、はんだペーストの塗布範囲がばらつくことで、隣接する導通部同士が電気的に接続してショートすることが考えられる。
しかし、前述したように、隣接する導通部の間に磁性体粉末が集められている。そして、磁性体粉末は、磁性部を絶縁層で覆うことで構成されている。つまり、磁性体粉末の絶縁層により、隣接する導通部が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
本発明の請求項2に係るはんだペーストは、請求項1に記載において、前記磁性体粉末の粉径と前記はんだ粉末の粉径が同じことを特徴とする。
上記構成によれば、磁性体粉末の粉径とはんだ粉末の粉径が同じであるため、フラックスの中に磁性体粉末とはんだ粉末を均等に分散させることができる。
本発明の請求項3に係るはんだペーストは、請求項1に記載において、前記磁性体粉末の粉径が前記はんだ粉末の粉径より小さいことを特徴とする。
上記構成によれば、磁性体粉末の粉径がはんだ粉末の粉径より小さいため、基板の端子と電子部品の端子をつなぐ夫々の導通部の間が狭い場合でも、隣接する導通部の間に磁性体粉末を集めることができる。
本発明の請求項4に係るはんだペーストは、請求項1から3何れか1項に記載において、前記磁性部の材質は鉄であることを特徴とする。
上記構成によれば、磁性体粉末を構成する磁性部の材質は鉄である。このように、安価で汎用性のある材料を使用することで、はんだペーストを安価な構成とすることができる。
本発明の請求項5に係るはんだペーストは、請求項1から4何れか1項に記載において、前記絶縁層の材質はエポキシ樹脂であることを特徴とする。
上記構成によれば、磁性体粉末を構成する絶縁層の材質はエポキシ樹脂である。このように、高耐熱、高絶縁のエポキシ樹脂を材料とすることで、磁性体粉末は、隣接する導電部の間を確実に絶縁することができる。
本発明の請求項6に係る電気基板は、請求項1〜5の何れか1項に記載のはんだペーストを使って電子部品と基板をはんだ付けしたことを特徴とする。
上記構成によれば、基板の端子と電子部品の端子が、請求項1〜5の何れか1項に記載のはんだペーストによって電気的に接続されている。このため、ショートを抑制することができ、故障の少ない電気基板を得ることができる。
本発明の請求項7に係る電気基板の製造方法は、基板に備えられた端子に請求項1〜5何れか1項に記載のはんだペーストを塗布する工程と、前記はんだペーストに電子部品の端子を当接させる工程と、前記基板の端子と前記電子部品の端子をつなぐ夫々の導通部の間に、磁力を利用して前記はんだペーストに含まれる磁性体粉末を集める工程と、加熱することで、前記はんだペーストに含まれるはんだ粉末を溶かして前記基板の端子と前記電子部品の端子を導通部で電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、先ず、基板に備えられた端子に請求項1〜5何れか1項に記載のはんだペーストを塗布する。
次に、はんだペーストに電子部品の端子を当接させ、さらに、基板の端子と電子部品の端子をつなぐ夫々の導通部の間に、磁力を利用してはんだペーストに含まれる磁性体粉末を集める。
次に、加熱することで、はんだペーストに含まれるはんだ粉末を溶かして基板の端子と電子部品の端子を導通部で電気的に接続する。
このように、請求項1〜5何れか1項に記載のはんだペーストを使用して電気基板を製造することで、夫々の導通部の間のショートを抑制することができ、故障の少ない電気基板を製造することができる。
本発明によれば、隣接する導通部が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
本発明の第1実施形態に係るはんだペースト10、このはんだペースト10を使用した電気基板20、及びこのはんだペースト10を使用した電気基板20の製造方法について図1〜図3に従って説明する。
図1に示されるように、はんだペースト10は、ペースト状のフラックス12と、粉末状のはんだ粉末14、及び粉末状の磁性体粉末16を含んで構成されている。
このフラックス12は、ロジン、有機溶媒、粘調剤、及び界面活性剤等より構成され、はんだ粉末が酸化するのを防止するようになっている。また、はんだ粉末14は、球状とされてフラックス12の中に分散され、錫(Sn),亜鉛(Zn)等を含んで構成されている。さらに、はんだ粉末14は、加熱されることで溶けて、所定の端子同士を電気的に接続するようになっている。
はんだ粉末14と同様に、フラックス12の中には、磁力によって作用する球状の磁性体粉末16が分散されている。この磁性体粉末16には、鉄(Fe)を材料とする球状の磁性部16Aが設けられ、さらに、この磁性部16Aを覆うように、エポキシ樹脂により形成された膜状の絶縁層16Bが備えられている。そして、この絶縁層16Bの膜厚は、磁性部16Aの直径の1/10とされている。
次に、このはんだペースト10を使用した電気基板20(図3(C)参照)の製造方法について説明する。
先ず、この製造に用いられる部材、及び器具等について説明する。
図2(A)に示されるように、図示せぬ配線パターンが形成された配線基板22が設けられ、また、この配線基板22には、半導体等の部品と電気的に接続される複数個のパット部24が格子状に備えられている。
さらに、図2(C)に示されるように、このパット部24と対向するように、下面に、はんだボール26を格子状に備え、図示せぬ半導体チップが搭載されたBGA(Ball Grid Array)パッケージ28が設けられている。
また、図3(A)に示されるように、断面矩形状の永久磁石30が、格子状に設けられた磁石プレート32が設けられており、永久磁石30の磁石パターンは、磁石プレート32を配線基板22の下側に設置した時に、永久磁石30が、隣接するパット部24間の下方に配置されるように、永久磁石30の磁石パターンが決められている。
次に、はんだペースト10(図1参照)を使用した電気基板20(図3(C)参照)の製造方法について各工程に従って説明する。
先ず、図2(A)に示されるように、格子状に配置されたパット部24を備えた配線基板22を図示せぬ冶具台に載置する。
次に、図2(B)に示されるように、メタルマスクを使ったスクリーン印刷により夫々のパット部24に、はんだペースト10を印刷する。なお、図2、図3では、製造工程を分かり易くするために、はんだペースト10に含まれるフラックス12を省略して記載している。
次に、図2(C)に示されるように、BGAパッケージ28のはんだボール26と配線基板22のパット部24ではんだペースト10を挟むように、BGAパッケージ28を配線基板22の上へ載置する。
次に、図3(A)に示されるように、配線基板22の下側に磁石プレート32を配置する。磁石プレート32を配置すると、永久磁石30の磁力により、パット部24とはんだボール26をつなぐ夫々の導通部34の間に、磁性体粉末16が集まり、夫々の導通部34が磁性体粉末16により分離される。
次に、図3(B)に示されるように、全体を約240℃で加熱(リフロー)する。これにより、はんだ粉末14と、BGAパッケージ28のはんだボール26が溶けて、はんだボール26とパット部24は導通部34で電気的に接続される。
そして、はんだボール26とパット部24が導通部34で接続された後、全体を冷却する。
次に、図3(C)に示されるように、冷却後、配線基板22の下側から磁石プレート32を除去して、電気基板20が完成する。
ここで、隣接する夫々の導通部の間が狭い場合は、はんだペーストの塗布範囲がばらつくことで、導通部同士が電気的に接続してショートすることが考えられる。
しかし、前述したように、隣接す導通部34の間に、磁石プレート32の磁力によって磁性体粉末16が集められる。そして、磁性体粉末16は、磁性部16Aを絶縁層16Bで覆うことで構成されている。つまり、隣接する導通部34同士の間が狭い場合でも、磁性体粉末16の絶縁層16Bにより、隣接する導通部34が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
また、全体を加熱することにで、はんだ粉末14が溶けて一体となって、はんだボール26とパット部24を電気的に接続するため、大きな電気をBGAパッケージ28と配線基板22の間に流すことができる。
また、磁性体粉末16の粉径とはんだ粉末14の粉径を同じにすることで、フラックス12の中に磁性体粉末16とはんだ粉末14を均等に分散させることができる。
また、磁性体粉末16を構成する磁性部16Aの材質は鉄である。つまり、安価で汎用性のある材料を使用することで、はんだペースト10を安価な構成とすることができる。
また、磁性体粉末16を構成する絶縁層16Bの材質はエポキシ樹脂である。このように、高耐熱、高絶縁のエポキシ樹脂を材料とすることで、隣接する導通部34を確実に絶縁することができる。
また、隣接する導通部34を絶縁することで、ショートを抑制することができ、故障の少ない電気基板20を製造することができる。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、絶縁層16Bの膜厚を磁性部16Aの直径に対して1/10としたが、磁性部16Aの絶縁状態が保持され、さらに、絶縁層16Bが破損しない膜厚であれば、特に1/10でなくてもよく、他の膜厚でもよい。
また、上記実施形態では、磁性部16Aの材料として鉄(Fe)を使用したが、ニッケル(Ni)等の他の磁性体であってもよい。
また、上記実施形態では、磁性部16Aの材料として鉄(Fe)を使用したが、加熱すると磁化しなくなる材料を使用したり、加熱後、磁性部の磁力をイレーサー等で除去してもよい。この場合には、製品となった電気基板にノイズ(磁力)を与えることを防止することができる。
また、上記実施形態では、磁性体粉末16の粉径について、特に実際の寸法を言及しなかったが、隣接する導通部34のピッチ(距離)に応じて、磁性体粉末16の粉径を変えてもよい。この場合には、磁力によって、効率よく、磁性体粉末16を隣接する導通部34の間に集めることができる。
次に本発明の第2実施形態に係るはんだペースト50、このはんだペースト50を使用した電気基板70、及びこのはんだペースト50を使用した電気基板70の製造方法について図4〜図6に従って説明する。
なお、第1実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
図4に示されるように、この実施形態では第1実施形態のように、磁性体粉末の粉径とはんだ粉末の粉径が同じになっておらず、これに替えて、磁性体粉末56の粉径が、はんだ粉末54の粉径より小さくなっている。
さらに、図5に示されるように、電気基板70の製造時に、配線基板22の下側に設置して使用される磁石プレート62には、永久磁石は設けられておらず、これに替えて、磁性体60が格子状に設けられている。
詳細には、図6に示されるように、磁石プレート62には、格子状に配置された磁性体60が設けられている。さらに、この磁性体60を磁化させる電磁石用コイル64が、格子状の磁性体60に隣接して配置され、また、この電磁石用コイル64に電力を供給する電源としてのバッテリー66が備えられている。
さらに、バッテリー66から電磁石用コイル64への電力の供給をコントロールするスイッチ68が設けられている。このスイッチ68は、バイメタル式のスイッチ68とされており、雰囲気温度200℃以上でオンするようになっている。
この構成により、加熱(リフロー)してはんだ粉末54を溶かす時に、スイッチ68がオンし、磁性体60に磁力が発生する。そして、図5に示されるように、夫々の導通部34の間に、磁性体粉末56が集まり、夫々の導通部34が磁性体粉末56により分離される。
さらに、冷却後は、スイッチ68がオフし、磁性体60が磁力を失う。
このように、永久磁石を用いなくても、夫々の導通部34の間に、磁性体粉末56が集めることができ、隣接する導通部34が電気的に接続してショートするのを抑制することができる。
また、前述したように、磁性体粉末56の粉径がはんだ粉末54の粉径より小さいため、夫々の導通部34の間が狭い場合でも、隣接する導通部34の間に磁性体粉末56を集めることができる。
また、特に上記実施形態では言及しなかったが、磁石プレート62を小型化することで、配線基板22に組み込むことができ、これにより、製造工程で、磁石プレート62を配線基板22の下側に設置する手間や磁石プレート62を除去する手間を省くことができる。
10 はんだペースト
12 フラックス
14 はんだ粉末
16 磁性体粉末
16A 磁性部
16B 絶縁層
20 電気基板
22 配線基板(基板)
24 パット部(端子)
26 はんだボール(端子)
28 BGAパッケージ(電子部品)
34 導通部
50 はんだペースト
54 はんだ粉末
56 磁性体粉末
56A 磁性部
56B 絶縁層
12 フラックス
14 はんだ粉末
16 磁性体粉末
16A 磁性部
16B 絶縁層
20 電気基板
22 配線基板(基板)
24 パット部(端子)
26 はんだボール(端子)
28 BGAパッケージ(電子部品)
34 導通部
50 はんだペースト
54 はんだ粉末
56 磁性体粉末
56A 磁性部
56B 絶縁層
Claims (7)
- フラックスと、
前記フラックスの中に分散されたはんだ粉末と、
前記はんだ粉末と同様に、前記フラックスの中に分散された磁性体粉末と、
を備えたはんだペーストにおいて、
前記磁性体粉末は、
粉末状の磁性部と、
前記磁性部を覆う絶縁層と、
を含んで構成されることを特徴とするはんだペースト。 - 前記磁性体粉末の粉径と前記はんだ粉末の粉径が同じことを特徴とする請求項1記載のはんだペースト。
- 前記磁性体粉末の粉径が前記はんだ粉末の粉径より小さいことを特徴とする請求項1記載のはんだペースト。
- 前記磁性部の材質は鉄であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載されたはんだペースト。
- 前記絶縁層の材質はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載されたはんだペースト。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載のはんだペーストを使って電子部品と基板をはんだ付けしたことを特徴とする電気基板。
- 基板に備えられた端子に請求項1〜5何れか1項に記載のはんだペーストを塗布する工程と、
前記はんだペーストに電子部品の端子を当接させる工程と、
前記基板の端子と前記電子部品の端子をつなぐ夫々の導通部の間に、磁力を利用して前記はんだペーストに含まれる磁性体粉末を集める工程と、
加熱することで、前記はんだペーストに含まれるはんだ粉末を溶かして前記基板の端子と前記電子部品の端子を導通部で電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする電気基板の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007275160A JP2009104883A (ja) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | はんだペースト、電気基板、及び電気基板の製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011198773A (ja) * | 2011-06-28 | 2011-10-06 | Sony Chemical & Information Device Corp | 異方性導電フィルム、接続方法、及び接合体 |
-
2007
- 2007-10-23 JP JP2007275160A patent/JP2009104883A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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