(57)【要約】【課題】チップ部品が実装された回路モジュールにおいて、マザーボードに搭載した場合にチップ部品に加わる応力を低減する。【解決手段】回路モジュール１０は、基板１４の表面に設けられた電極パッド１１ａ，１１ｂと、電極パッド１１ａ，１１ｂ上に配置され、電極パッド１１ａ，１１ｂの露出径よりも大きな径を有するハンダボール１２ａ，１２ｂと、高さがハンダボール１２ａ，１２ｂよりも低いチップ部品２０とを備える。チップ部品２０の端子電極２１，２２は、それぞれハンダボール１２ａ，１２ｂに接続されていることを特徴とする。これによれば、フィレットの形状差などに起因する応力がチップ部品２０に加わらないことから、回路モジュール１０をマザーボードに搭載した場合に、チップ部品２０にクラックなどが生じることがない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面にアレイ状に配列された複数の電極パッドと、
前記複数の電極パッド上に配置され、前記電極パッドの露出径よりも大きな径を有する複数のハンダボールと、
第１及び第２の端子電極を有し、前記基板の前記表面に対して垂直な方向における高さが前記ハンダボールよりも低いチップ部品と、を備え、
前記複数のハンダボールは、互いに隣接する第１及び第２のハンダボールを含み、
前記チップ部品の前記第１及び第２の端子電極は、それぞれ前記第１及び第２のハンダボールに接続されていることを特徴とする回路モジュール。
【請求項２】
前記複数の電極パッドは、それぞれ前記第１及び第２のハンダボールが配置された第１及び第２の電極パッドを含み、
前記第１及び第２の電極パッドの露出面と前記チップ部品の重なりは、前記第１及び第２の電極パッドの配列方向における前記チップ部品の長さの１０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２の端子電極のうち、少なくとも前記配列方向と直交する側面に設けられた部分は、露出することなく、それぞれ前記第１及び第２のハンダボールによって全面が覆われていることを特徴とする請求項２に記載の回路モジュール。
【請求項４】
前記チップ部品は、前記第１及び第２のハンダボールによって浮いた状態で支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路モジュールと、
前記回路モジュールが搭載されたマザーボードと、を備え、
前記マザーボードは、アレイ状に配列された複数のランドパターンを有し、
前記複数の電極パッドは、それぞれ対応する前記ハンダボールを介して、前記複数のランドパターンに接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
アレイ状に配列された複数の電極パッドが表面に形成された基板を用意し、前記複数の電極パッドに含まれる第１の電極パッドと第２の電極パッドの間に、第１及び第２の端子電極を有するチップ部品を載置する工程と、
前記チップ部品が載置された状態で、前記基板の前記表面に対して垂直な方向における高さが前記チップ部品よりも高い複数のハンダボールを前記複数の電極パッド上に載置する工程と、
前記複数のハンダボールを溶融させることにより、前記チップ部品の前記第１の端子電極を前記第１の電極パッド上に載置された第１のハンダボールに接続し、前記チップ部品の前記第２の端子電極を前記第２の電極パッド上に載置された第２のハンダボールに接続する工程と、を備えることを特徴とする回路モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路モジュール及びその製造方法に関し、特に、アレイ状に配列されたハンダボールを有する回路モジュール及びその製造方法に関する。また、本発明はこのような回路モジュールを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ＩＣなどが内蔵された回路モジュールは、例えば特許文献１に記載されているように、ハンダボールを用いてマザーボードに搭載されることがある。特許文献１の図２には、回路モジュールとマザーボードとの間にチップ部品を配置し、チップ部品の端子電極を回路モジュールとマザーボードの両方に接続した構成が開示されている。
【０００３】
特許文献１においては、ハンダリフローによってチップ部品を回路モジュールに搭載する一方、ハンダと同じ融点を有する接続材料をマザーボードのランドパターンに供給しておき、回路モジュール上のチップ部品とマザーボード上の接続材料が接するよう、マザーボード上に回路モジュールを搭載した状態で再度リフローしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、チップ部品と回路モジュールはハンダによって接続され、チップ部品とマザーボードのランドパターンは上記ハンダとは別の接続材料によって接続されるため、ハンダと接続材料に体積差が存在すると、形成されるフィレットの形状に差が生じる。この場合、フィレットの形状差に起因する応力によってチップ部品にクラックが生じるおそれがあった。
【０００６】
したがって、本発明は、チップ部品が実装された回路モジュールにおいて、マザーボードに搭載した場合にチップ部品に加わる応力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による回路モジュールは、基板と、基板の表面にアレイ状に配列された複数の電極パッドと、複数の電極パッド上に配置され、電極パッドの露出径よりも大きな径を有する複数のハンダボールと、第１及び第２の端子電極を有し、基板の表面に対して垂直な方向における高さがハンダボールよりも低いチップ部品とを備え、複数のハンダボールは、互いに隣接する第１及び第２のハンダボールを含み、チップ部品の第１及び第２の端子電極は、それぞれ第１及び第２のハンダボールに接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による電子機器は、上記の回路モジュールと、回路モジュールが搭載されたマザーボードとを備え、マザーボードは、アレイ状に配列された複数のランドパターンを有し、複数の電極パッドは、それぞれ対応するハンダボールを介して、複数のランドパターンに接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による回路モジュールの製造方法は、アレイ状に配列された複数の電極パッドが表面に形成された基板を用意し、複数の電極パッドに含まれる第１の電極パッドと第２の電極パッドの間に第１及び第２の端子電極を有するチップ部品を載置する工程と、チップ部品が載置された状態で、基板の表面に対して垂直な方向における高さがチップ部品よりも高い複数のハンダボールを複数の電極パッド上に載置する工程と、複数のハンダボールを溶融させることにより、チップ部品の第１の端子電極を第１の電極パッド上に載置された第１のハンダボールに接続し、チップ部品の第２の端子電極を第２の電極パッド上に載置された第２のハンダボールに接続する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、チップ部品の端子電極が同じハンダボールを介して回路モジュールの電極パッドとマザーボードのランドパターンに接続されることから、フィレットの形状差などに起因する応力がチップ部品に加わらない。このため、回路モジュールをマザーボードに搭載した場合に、チップ部品にクラックなどが生じることがない。
【００１１】
本発明において、複数の電極パッドはそれぞれ第１及び第２のハンダボールが配置された第１及び第２の電極パッドを含み、第１及び第２の電極パッドの露出面とチップ部品の重なりは、第１及び第２の電極パッドの配列方向におけるチップ部品の長さの１０％以下であっても構わない。これによれば、電極パッドにハンダボールを搭載する前に回路モジュール上にチップ部品を搭載することができる。
【００１２】
本発明において、第１及び第２の端子電極のうち、少なくとも配列方向と直交する側面に設けられた部分は、露出することなく、それぞれ第１及び第２のハンダボールによって全面が覆われていても構わない。これによれば、チップ部品とハンダボールの接続がより強固となる。
【００１３】
本発明において、チップ部品は、第１及び第２のハンダボールによって浮いた状態で支持されていても構わない。これによれば、２つのハンダボールによってチップ部品が正しく位置決めされる。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明によれば、チップ部品の端子電極が同じハンダボールを介して回路モジュールの電極パッドとマザーボードのランドパターンに接続されることから、回路モジュールをマザーボードに搭載した場合において、チップ部品に強い応力が加わることがない。このため、回路モジュールをマザーボードに搭載した場合に、チップ部品にクラックが生じることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による回路モジュール１０の構造を説明するための模式的な平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。
【図３】図３は、ハンダボール１２とチップ部品２０の位置関係を説明するための模式図である。
【図４】図４は、電子機器２の構造を説明するための模式的な部分断面図である。
【図５】図５は、回路モジュール１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図６】図６は、回路モジュール１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図７】図７は、回路モジュール１０の製造方法を説明するための工程図である。
【図８】図８は、回路モジュール１０の製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい実施形態による回路モジュール１０の構造を説明するための模式的な平面図である。また、図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態による回路モジュール１０は、基板１４と、基板１４の表面にアレイ状に配列された複数の電極パッド１１を有している。図２に示すように、基板１４の表面はソルダーレジスト１３で覆われており、電極パッド１１はソルダーレジスト１３の開口部から露出している。図２に示す符号φは、電極パッド１１の径である。電極パッド１１の径φは、電極パッド１１そのものの径を指すのではなく、ソルダーレジスト１３から露出した有効エリアの露出径を指す。言い換えれば、ソルダーレジスト１３の開口部の径である。
【００１９】
複数の電極パッド１１上には、それぞれ略球状のハンダボール１２が配置されている。ハンダボール１２の径は、電極パッド１１の露出径よりも大きい。このため、電極パッド１１とハンダボール１２の接触角θは、９０°を超えている。
【００２０】
本実施形態による回路モジュール１０は、１又は２以上のチップ部品２０をさらに備えている。図１には、２個のチップ部品２０が図示されているが、その数については特に限定されない。チップ部品２０は、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの表面実装型電子部品であり、回路モジュール１０を作製した後に特性調整するために接続される。例えば、所望の特性が得られるよう回路モジュール１０を設計した場合であっても、実際に得られる特性が設計値と異なる場合があり、このような場合に特性を微調整するためにチップ部品２０を用いることができる。或いは、設計通りに回路モジュール１０を作製した場合であっても、回路モジュール１０が搭載されるマザーボードの特性などによって、実際に得られる特性が変化することもある。このような場合、実際の使用環境に応じて特性を微調整するためにチップ部品２０を用いることができる。
【００２１】
チップ部品２０は端子電極２１，２２を有している。図２に示すように、一方の端子電極２１はハンダボール１２ａに接続され、他方の端子電極２２はハンダボール１２ｂに接続されている。これにより、電極パッド１１ａと電極パッド１１ｂとの間にチップ部品２０が接続されることになる。
【００２２】
図２に示すように、チップ部品２０は、基板１４の表面に対して垂直なｚ方向における高さがハンダボール１２よりも低い。このため、チップ部品２０はハンダボール１２の先端よりも低い位置に保持される。チップ部品２０は、ソルダーレジスト１３と接触しておらず、ハンダボール１２をリフローする際に生じる表面張力によって、ソルダーレジスト１３から浮いた状態で支持される。但し、チップ部品２０とソルダーレジスト１３は互いに接触していても構わない。
【００２３】
特に限定されるものではないが、本実施形態において、ｘ方向におけるチップ部品２０の長さＬは、電極パッド１１ａの露出エッジと電極パッド１１ｂの露出エッジのｘ方向における距離とほぼ同じである。ｘ方向とは、電極パッド１１ａ，１１ｂの配列方向である。チップ部品２０の長さＬは、電極パッド１１ａの露出エッジと電極パッド１１ｂの露出エッジのｘ方向における距離よりも大きくても構わない。この場合、チップ部品２０と電極パッド１１ａ，１１ｂの露出面には重なりが生じる。チップ部品２０と電極パッド１１ａの露出面の重なり、並びに、チップ部品２０と電極パッド１１ｂの露出面の重なりは、いずれもチップ部品２０の長さＬの１０％以下であることが好ましい。これによれば、チップ部品２０の端子電極２１，２２とハンダボール１２ａ，１２ｂとの接続がより確実になるとともに、後述するハンダボール１２の載置工程において、ハンダボール１２とチップ部品２０の干渉が生じにくくなる。また、チップ部品２０の端子電極２１，２２とハンダボール１２ａ，１２ｂが正しく接続される限りにおいて、チップ部品２０の長さＬは、電極パッド１１ａの露出エッジと電極パッド１１ｂの露出エッジのｘ方向における距離よりも小さくても構わない。この場合、チップ部品２０は、電極パッド１１の有効エリアと重なりを有していない。
【００２４】
図３は、ハンダボール１２とチップ部品２０の位置関係を説明するための模式図であり、図２に示す矢印Ｂから見た状態を示している。
【００２５】
図３に示すように、チップ部品２０は、ハンダボール１２によって浮いた状態で支持される。チップ部品２０の端子電極２１，２２は、少なくとも素体のｙｚ面Ｓ１に形成されている必要があり、素体のｘｙ面Ｓ２にも形成されることによって３面電極構造を有することが好ましい。また、端子電極２１，２２は、素体のｘｚ面Ｓ３にさらに形成されることによって５面電極構造を有することがより好ましい。端子電極２１，２２が３面電極構造又は５面電極構造を有していれば、チップ部品２０とハンダボール１２の接続強度を高めることが可能となる。また、端子電極２１，２２のうち、素体のｙｚ面Ｓ１に形成された部分については、露出することなく、それぞれ対応するハンダボール１２によって全面が覆われていることが好ましい。これによれば、チップ部品２０とハンダボール１２の接続がより強固となる。
【００２６】
図４は、回路モジュール１０がマザーボード３０に搭載されてなる電子機器２の構造を説明するための模式的な部分断面図である。
【００２７】
マザーボード３０は、基板３４と、基板３４の表面に設けられた複数のランドパターン３１を有している。図４においてはランドパターン３１を２個だけ示しているが、実際には、回路モジュール１０の電極パッド１１と対応する平面位置に複数のランドパターン３１がアレイ状に配列されている。基板３４の表面はソルダーレジスト３３で覆われており、ランドパターン３１はソルダーレジスト３３の開口部から露出している。
【００２８】
そして、回路モジュール１０の電極パッド１１と、マザーボード３０のランドパターン３１は、それぞれ対応するハンダボール１２を介して接続される。この時、所定の２つのハンダボール１２間にはチップ部品２０が保持される。図４に示す例では、チップ部品２０は、回路モジュール１０のソルダーレジスト１３及びマザーボード３０のソルダーレジスト３３のいずれにも接触しておらず、両者から浮いた状態でハンダボール１２によって支持されている。また、回路モジュール１０をマザーボード３０に搭載した後においても、ハンダボール１２の径は、電極パッド１１やランドパターン３１の露出径よりも大きく、このため、ハンダボール１２と電極パッド１１及びランドパターン３１の接触角θは、いずれも９０°を超えている。
【００２９】
このように、本実施形態においては、回路モジュール１０とマザーボード３０を接続する２つのハンダボール１２によってチップ部品２０が浮いた状態で支持されることから、回路モジュール１０及びマザーボード３０と干渉することなく、特性調整用のチップ部品２０を回路モジュール１０の作製後に後付けすることが可能となる。しかも、ハンダボール１２のｚ方向における高さがチップ部品２０よりも大きいことから、９０°を超える接触角θを確保することができ、チップ部品２０に大きな応力が加わらない。このため、回路モジュール１０をマザーボード３０に搭載した後、チップ部品２０にクラックが生じることがない。
【００３０】
次に、本実施形態による回路モジュール１０の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、アレイ状に配列された複数の電極パッド１１が表面に形成された基板１４を用意し、図５に示すように、ディスペンサ４１を用いて電極パッド１１ａと電極パッド１１ｂの間に位置するソルダーレジスト１３の表面にフラックス４２を塗布する。
【００３２】
次に、図６に示すように、ピックアップツール４３を用いてチップ部品２０をフラックス４２が塗布されたソルダーレジスト１３の表面に載置する。ここで、ｘ方向におけるチップ部品２０の長さが電極パッド１１ａの露出エッジと電極パッド１１ｂの露出エッジのｘ方向における距離と同じか、それ以下である場合、チップ部品２０と電極パッド１１ａ，１１ｂの有効エリアは重ならない。重なる場合であっても、その重なりは、チップ部品２０の長さＬの１０％以下である。
【００３３】
次に、図７に示すように、ピックアップツール４４を用いてハンダボール１２ａを電極パッド１１ａ上に載置する。この時、ハンダボール１２ａとチップ部品２０が干渉しないよう、ハンダボール１２ａのｘ方向における中心ｘ１を電極パッド１１ａのｘ方向における中心ｘ２に対して、チップ部品２０とは反対側にオフセットさせることが好ましい。
【００３４】
次に、図８に示すように、ピックアップツール４４を用いてハンダボール１２ｂを電極パッド１１ｂ上に載置する。この時、ハンダボール１２ｂとチップ部品２０が干渉しないよう、ハンダボール１２ｂのｘ方向における中心ｘ３を電極パッド１１ｂのｘ方向における中心ｘ４に対して、チップ部品２０とは反対側にオフセットさせることが好ましい。
【００３５】
そして、リフローによってハンダボール１２ａ，１２ｂを溶融させれば、図２に示すように、ハンダボール１２ａ，１２ｂがそれぞれ電極パッド１１ａ，１１ｂに固定されるとともに、チップ部品２０がハンダボール１２ａ，１２ｂによって支持される。これにより、チップ部品２０の端子電極２１が電極パッド１１ａに接続され、チップ部品２０の端子電極２２が電極パッド１１ｂに接続される。
【００３６】
以上により、本実施形態による回路モジュール１０が完成する。このようにして完成した回路モジュール１０をマザーボード３０に搭載する際には、マザーボード３０上のランドパターン３１にハンダなどを供給する必要はなく、ハンダボール１２がランドパターン３１と接するよう、回路モジュール１０とマザーボード３０を重ねた状態で、再びリフローすることによってハンダボール１２を溶融させれば、図４に示した電子機器２を得ることが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
２    電子機器
１０    回路モジュール
１１，１１ａ，１１ｂ    電極パッド
１２，１２ａ，１２ｂ    ハンダボール
１３    ソルダーレジスト
１４    基板
２０    チップ部品
２１，２２    端子電極
３０    マザーボード
３１    ランドパターン
３３    ソルダーレジスト
３４    基板
４１    ディスペンサ
４２    フラックス
４３，４４    ピックアップツール
Ｓ１    ｙｚ面
Ｓ２    ｘｙ面
Ｓ３    ｘｚ面
【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】
2020167191.tif 000009
【図８】
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