(57)【要約】【課題】  無鉛ハンダによる部品実装において長期に渡りフィレットのクラック等の発生を抑制し、信頼性の高い電子部品実装基板を製造すること【解決手段】  表面に金属電極部１０ａを有するプリント配線基板１０と、そのプリント配線基板上にハンダ付けにより接合される電子部品１３と、を備える。プリント配線基板の、電子部品に対向する表面及びまたは内面に、電子部品を主に構成する部材であるセラミックからなるひずみ抑制体２０（セラミックシート）を設ける。すると、電子部品近傍における、温度変化に伴う電子部品とプリント配線基板の伸縮の差が小さくなり、ハンダのフィレット１１に加わるストレスが小さくなり、長寿命化する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属電極部を有する配線基板と、
その配線基板上にハンダ付けにより接合される電子部品と、
を備え、
前記配線基板の、前記電子部品に対向する表面及びまたは内面に、前記配線基板と前記電子部品の温度変化に伴う伸縮の差を抑制するひずみ抑制構造を設けたことを特徴とする電子部品実装基板。
【請求項２】
前記ひずみ抑制構造は、前記配線基板の前記配線基板の熱膨張係数よりも低い低熱膨張材からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成され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】
前記低熱膨張材は、前記配線基板に用いられる配線用の部材と同じ材質であることを特徴とする請求項２に記載の電子部品実装基板。
【請求項４】
前記配線基板が配線層と基材層を交互に積層してなる多層基板であり、
前記低熱膨張部材からなる前記ひずみ抑制体がその配線層と同じ層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１項に記載の電子部品実装基板。
【請求項５】
前記ひずみ抑制構造は、前記電子部品全体の熱膨張係数と同等の熱膨張率を有する部材からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成され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６】
前記ひずみ抑制構造は、前記電子部品を主に構成する部材と同じ材料からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成され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７】
前記ひずみ抑制体は、前記電子部品側の表面近傍に配置されることを特徴とする請求項５または６に記載の電子部品実装基板。
【請求項８】
前記ひずみ抑制体は、複数の前記電子部品に対向する領域を覆うように形成されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
【請求項９】
前記ひずみ抑制構造は、前記配線基板の厚さ方向に伸びる空隙部であ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１０】
前記空隙部は、複数のスリット状の空隙であり、その複数のスリット状の空隙は、前記電子部品の長手方向に対して直交する方向に並列されていることを特徴とする請求項９に記載の電子部品実装基板。
【請求項１１】
前記空隙部は、複数の円孔から構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子部品実装基板。
【請求項１２】
前記空隙部は、前記配線基板の厚さ方向で貫通せずに、その厚さ方向に対して限定した部分に設置されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ抵抗器等の電子部品をハンダを介してプリント配線基板に実装する電子部品実装基板に関するもので、より具体的には、熱歪みに対する耐久性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
よく知られるように、配線基板上に電子部品を実装する際に、ハンダ付けにて固定することが行われる。これは、たとえば図１に示すように、表面に金属電極部１ａを有する配線基板１上に電子部品２を配置し、電子部品２の電極２ａと配線基板１の金属電極部１ａとをハンダ付けてして固定する。電極２ａと金属電極部１ａとは、このハンダのフィレット３を介して導通する。
【０００３】
配線基板１を構成する材料は、金属・ガラスをベースに樹脂含浸したものや、紙をベースに樹脂含浸したもの等多くの種類が存在する。ただし、いずれの材料であっても、その弾性係数は５〜２５ＧＰａ、熱膨張率は１５〜２５＊１０−６／℃の範囲に収まっている。一方、電子部品２の一例であるチップ抵抗器の材料として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。
【０００４】
このように、配線基板１と電子部品２とでは、熱膨張係数が大きく異なるので、製造時の温度環境から、高温または低温に移行すると、配線基板１と電子部品２との熱膨張率の差からストレスが発生する。つまり、温度変化に伴い両者の膨張／収縮する程度が異なるが、配線基板１と電子部品２とは、金属電極部１ａと電極２ａの部分で連結されていて当該部分での両者１，２間の相対的な移動はほぼ０となるので、上記の熱膨張係数の差に伴う膨張・収縮の程度の差が、配線基板１，電子部品２の変形として現れる。そして、配線基板１の持つ弾性係数は電子部品２に比べて明らかに小さく、柔らかいので、特に配線基板１の変形量が著しく大きくなり、結果として配線基板１が反った形状になる。
【０００５】
このような部品構成で基板が沿った状態になると、フィレット３内の電子部品２のコーナー部近傍の位置に応力集中が発生し、局所的に大きなストレスが発生する。ただし、従来から係る電子部品をハンダ付けする際に一般に用いられている錫−鉛の共晶ハンダは、柔らかく伸びと強度のバランスが良いため、配線基板と電子部品の熱膨張係数の相違に伴い接合部分に生じるストレスを吸収でき、耐久性が高いというメリットを有する。
【０００６】
しかし、共晶ハンダに含まれる鉛は人体に有害な金属であり、地球環境の保護も相まって、近年、有害物質（鉛）の使用を回避しようという要求が国際的に高まっている。そこで、鉛を含有しない無鉛ハンダの研究開発が行われている。
【０００７】
この種の無鉛ハンダとして、最も有望とされるものは、３元系の錫−銀−銅の合金である。この合金の代表的な組成として、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕや、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ等が開発され、実用化されつつある。これ以外にも、３元系のＳｎ−Ａｇ−Ｂｉや、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ（Ｎｉは微量添加物）があるし、３元系以外のものとしては、４元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉや、５元系のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｇｅ等の無鉛ハンダもある。この種の無鉛ハンダを用いた電子部品の実装技術としては、たとえば特許文献１等に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−３６８３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した無鉛ハンダは、上述したストレスの吸収作用が小さい。そのため、使用環境下での温度変化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、微小な塑性ひずみが蓄積されてしまう。このように蓄積されたひずみはハンダフィレット内部でのクラックに発展し、さらに温度変化の度に係るクラックが拡大して最終的にハンダフィレットの表層に達する。このように局所的であっても高い応力が発生する場合は、フィレット全体の断裂に繋がってしまい、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。
【０００９】
本発明の目的は、特に無鉛ハンダによる部品実装において長期に渡りフィレットのクラック等の発生を抑制し、信頼性の高い電子部品実装基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明に係る電子部品実装基板は、（１）表面に金属電極部を有する配線基板と、その配線基板上にハンダ付けにより接合される電子部品と、を備え、前記配線基板の、前記電子部品に対向する表面及びまたは内面に、前記配線基板と前記電子部品の温度変化に伴う伸縮の差を抑制するひずみ抑制構造を設けた。
【００１１】
たとえば−６０℃〜１５０℃程度の使用環境下での温度範囲では、温度サイクルを印加させた場合のハンダフィレット部位での疲労破壊の原因は、基板と電子部品との熱膨張率が異なるために現れる基板の反りである。つまり、基板が反った状態になると、ハンダフィレット内の電子部品のコーナー部近傍の位置に応力集中が発生し、局所的に大きなストレスが発生する。従って、ハンダフィレットの耐疲労性を高めるには、フィレットの破壊を防ぐため、使用時に応力集中部に蓄積される塑性ひずみの量を小さくすれば良い。
【００１２】
この場合に、配線基板と電子部品の熱膨張率が等しければ、フィレット部に係るストレスはほぼ０になるが、電子部品と配線基板とは所望の特性を発揮させることや、コスト並びに信頼性などの面から材料や基本構成を変更することは難しく、熱ひずみの差を大きく減少させることは難しい。そこで、本発明では、配線基板における電子部品に対応・対向する部分について、ひずみ抑制構造とすることで、少なくても電子部品の設置領域の一部または全部において電子部品と配線基板との間で生じる熱ひずみの差を小さくし、ハンダのフィレットに加わるストレスを低減し、寿命を延ばすことができる。ひずみ抑制構造の具体的な構成の一例としては、以下に示す各種の構造を採ることができる。
【００１３】
（２）前記ひずみ抑制構造は、前記配線基板の前記配線基板の熱膨張係数よりも低い低熱膨張材からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成されると良い。（３）そして、前記低熱膨張材は、前記配線基板に用いられる配線用の部材と同じ材質で構成すると良い。低熱膨張材を用いることで、配線基板の場合に比べると電子部品との温度変化に伴う伸縮の差が小さくなるので、フィレットに加わるストレスも小さくなり、蓄積量も少なくなる。特に、配線用の部材と同じ材質で形成した場合には、配線パターンの製造プロセスと同様のプロセスにより、電子部品に対応する所望の部分にひずみ抑制体を簡単にパターン形成することができる。また、配線基板の全体から見ると、上記のひずみ抑制体の設置面積・体積は小さいので、基板全体に与える影響はほぼない。
【００１４】
（４）前記配線基板が配線層と基材層を交互に積層してなる多層基板であり、前記低熱膨張部材からなる前記ひずみ抑制体がその配線層と同じ層に形成されているように構成すると良い。配線層と同じ層にひずみ抑制体を形成するようにすると、印刷等にて配線パターンを形成するとともに、同時に或いは前後してひずみ抑制体のパターンも形成することができる。特に、低熱膨張部材として配線用の部材と同じ材質のものを用いた場合、配線パターンと、ひずみ抑制体とを同時に形成することができるので、使用するマスクパターンを変えるだけ良く、ひずみ抑制体を備えた配線基板の場合を簡単に製造することかできる。
【００１５】
（５）前記ひずみ抑制構造は、前記電子部品全体の熱膨張係数と同等の熱膨張率を有する部材からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成されると良い。（６）また、前記ひずみ抑制構造は、前記電子部品を主に構成する部材と同じ材料からなるシート状のひずみ抑制体を前記配線基板に配置して構成されるようにしても良い。（７）前記（５），（６）の発明を前提とし、前記ひずみ抑制体は、前記電子部品側の表面近傍に配置されるようにすると良い。電子部品を主に構成する部材は、実施形態ではセラミックであり、電子部品の本体部分を構成するチップ体の絶縁性の構成材料（内部電極ではない）がなる。係る構成にすると、配線基板の電子部品の設置領域の一部または全部は、その熱膨張率が電子部品と近い値になるので、ハンダのフィレットに加わるストレスも可及的に小さくなる。特に、（７）のように、表面近傍に設置すると、その設置効果が高くなるので好ましい。また、配線基板の全体から見ると、上記のひずみ抑制体の設置面積・体積は小さいので、基板全体に与える影響はほぼない。
【００１６】
（８）前記ひずみ抑制体は、複数の前記電子部品に対向する領域を覆うように形成されるようにすると良い。このようにすると、１つのひずみ抑制体にて、複数の電子部品のハンダフィレット部分に対して加わるストレスを一括して削減することができ、ひずみ抑制体の製造が簡単に行える。
【００１７】
（９）前記ひずみ抑制構造は、前記配線基板の厚さ方向に伸びる空隙部とすることができる。空隙部を設けることで、その部分で配線基板の伸縮の連鎖と応力の伝達が止まるので、電子部品と配線基板（空隙部を設けた領域）の温度変化に伴う伸縮の差を小さくすることができる。よって、フィレット部分に対して加わるストレスを低減し、長寿命化することができる。また、配線基板の全体から見ると、上記のひずみ抑制体の設置面積・体積は小さいので、基板全体に与える影響はほぼない。そして、空隙の形状は各種のものを採ることができるが、一例としては、以下に示すものがある。
【００１８】
（１０）前記空隙部は、複数のスリット状の空隙であり、その複数のスリット状の空隙は、前記電子部品の長手方向に対して概ね直交する方向に並列されるようにしても良い。また、前記スリット状の空隙が電子部品１３の全体を横断できる程度の長さを持つ場合は複数設置せず、単体の設置でも良い。（１１）前記空隙部は、複数の円孔から構成されるようにしても良い。（１５）前記空隙部は、前記配線基板の厚さ方向で貫通せずに、その厚さ方向に対して限定した部分に設置されてるようにしても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、温度変化に伴い配線基板と電子部品との変形量の差を抑えることができるので、ハンダ接合部の破断寿命を延ばすことができ、信頼性の高い電子部品実装電子基板を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、本発明の好適な第１の実施形態を示している。図２に示すように、プリント配線基板１０上の所定位置に直方体状の電子部品１３をハンダ付けにて実装する。つまり、このプリント配線基板１０は、たとえば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸した絶縁性の基材の表面に銅箔等からなる配線回路パターンが形成されており、その表面の適宜位置には金属電極部１０ａが形成されている。多層プリント配線基板の場合には、配線パターンは内部にも形成される。
【００２１】
電子部品１３は、たとえばチップ抵抗器等であり、直方体のチップ本体部分はセラミックから形成され、そのチップ本体の内部に所定パターンの内部電極が形成され、所望の素子の機能・特性が得られる。内部電極は、たとえば銅にて形成される。さらに、チップ本体の表面所定位置には外部電極１３ａが形成されている。本実施形態では、外部電極１３ａは、長手方向両端に、それぞれ側面及び上下面に渡るように形成されているが、たとえば、下面と側面のみとしたり、さらには側面の中間部位までとしてハンダが回り込む部位（高さ）を規定するようにしても良い。
【００２２】
そして、外部電極１３ａと、金属電極部１０ａとは、無鉛ハンダのフィレット１１が介在され、そのフィレット１１により金属電極部１０ａと外部電極１３とが電気・機械的に接続される。無鉛ハンダは、３元系の錫−銀−銅の合金（たとえば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕなど）や、４元系・５元系など各種のものを用いることができる。
【００２３】
ここで本実施形態では、プリント配線基板１０の一部（図では内部）にそのプリント配線基板１０の熱膨張率が低いひずみ抑制体１５を配置した。このひずみ抑制体１５は、平板状でプリント配線基板１０の表面と平行に配置している。そして、この種のプリント配線基板１０は、その内部にも配線パターンが設けられた多層プリント配線基板がよく用いられる。この多層プリント配線基板は、上述した所定の材質からなる絶縁性の基板層と、所定の配線パターンを有する配線層とを交互に積層して形成される。そこで、ひずみ抑制体１５を、配線層と同じ層に形成する。つまり、配線層を設置する工程で同時にひずみ抑制体１５を構成する低熱膨張部材を所定位置にパターン形成（印刷等）することで、所望の位置にひずみ抑制体１５を設置できる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、上述したようにひずみ抑制体１５を構成する低熱膨張材として、プリント配線基板１０において配線材料として用いられる銅と同じものを用いた。すなわち、係る配線材料として用いられる銅は、プリント配線基板１０の基板を構成するＣＥＭ−３などのガラスコンポジット基板に比べて高いヤング率を持ち（１３０ＧＰａ）、かつ低い熱膨張率を持つ（１６ｐｐｍ／℃程度）ので、ひずみ抑制体１５を構成できる。そして、ひずみ抑制体１５を配線パターンと同じ材料を用いることで、配線層を形成する際に、配線パターンと同時にひずみ抑制体１５を製造することができる。
【００２５】
また、このひずみ抑制体１５の形成位置は、電子部品１３の下側としている。図示するように、電子部品１３の接合部分となる金属電極部１０ａの下方に位置し、ひずみ抑制体１５の上方に、複数の金属電極部１０ａ，電子部品１３が存在するようなパターン・配置レイアウトとすると良い。もちろん、ひずみ抑制体１５は、金属電極部１０ａの一部或いは一方の下側のみに位置したり、金属電極部１０ａの下側には位置せず、両金属電極部１０ａ間の領域のみに位置するようにした場合でも、実施形態のものよりは効果が低下するものの、ひずみ抑制体１５を設けないものに比べると耐久性は向上する。
【００２６】
また、実際には、プリント配線基板１０の表面には、複数の電子部品が実装される。そこで、ひずみ抑制体１５は、個々の電子部品１３の下側にそれぞれ独立して設けても良いし、電子部品１３に比べて面積を数倍以上に大きくし、１つのひずみ抑制体の上方に複数の電子部品が配置されるようにしても良い。
【００２７】
さらに、図では２層設けているが、その設置数は任意であり、１層でも良いし３層以上としても良い。また、図示のように内部に設けるものに限ることはなく、プリント配線基板１０の表面に形成してももちろん良い。さらにまた、プリント配線基板１０の高さ方向でいうと、上方側に設けた方が良い。つまり、プリント配線基板１０と電子部品１３との接合部分近傍にひずみ抑制体１５を配置することで、接合部分近傍におけるプリント配線基板１０と電子部品１３の温度変化に伴う伸縮（熱ひずみ）の差を小さくすることができるからである。
【００２８】
電子部品１３とプリント配線基板１０の間の熱ひずみの差を減少させるには、電子部品１３の直下位置のみにあれば良く、また、本実施形態のひずみ抑制体１５は、プリント配線基板１０に比べて高いヤング率を持つために僅かな厚さで大きな効果を得ることができる。また配線層の設置工程において同時に形成することができるため、コストの増加も殆どない。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態を示している。第１の実施形態と同様の構成については、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、プリント配線基板１０の電子部品１３の設置領域に、上下に貫通する第１空隙部１６を設けた。この第１空隙部１６は、スリット状の細長な方形開口部から構成される。このように第１空隙部１６を設けることで、温度変化に伴いプリント配線基板１０が長手方向に伸縮しようとしたとしても、第１空隙部１６でその伸縮の変形が途絶える（応力が伝達しない）ので、第１空隙部１６を設けない従来のものに比べてその変化量が小さくなる。よって、電子部品１３とプリント配線基板１０の温度変化に伴う伸縮の差が小さくなり、接合部位であるフィレット１１に加わるストレスも小さく、疲労の蓄積も少なくなるので、寿命が延びる。このとき、スリットの長手方向は電子部品の長手方向に対してなるべく直角方向に向けると良い。このようにすると、スリットによるひずみ抑制の効果を最大限に発揮できるので、最小の開口面積で最大の効果を得ることができ、プリント配線基板１０全体の剛性低下を抑制することができる。
【００３０】
形成する空隙部の形状としては、上述したスリットに限ることはなく、たとえば図４に示すようにビアなどの円形開口からなる第２空隙部１７としたり、その他任意の形状のものとすることができる。このように円形開口は、元々スルーホールなどの開口作成技術があり、これを転用して同一の工程内でつくることも可能である。
【００３１】
さらには、上述した例のようにプリント配線基板１０に対して上下（厚さ方向）に貫通するものに限ることはなく、たとえば図５に示すように、厚さ方向に限定した範囲に開口を形成するようにしても良い。図では、下側に開口するように第３空隙部１８を形成したが、これとは逆に上側に開口するように空隙部を形成しても良い。また、図５では開口部の形状を、スリット状の方形開口としたが、図４のように円形開口としたり他の形状としたりしても良い。図５のように、一方に開口する構造とすると、プリント配線基板１０の剛性の低下を抑えて大きな寿命改善効果を得ることができる。また、図５のように電子部品１３の設置領域を横断するように広く開口を形成すると応力の伝達を大幅に削除することができるので、スリットの設置数が少ない（場合によっては単体の設置も可）構成でも十分大きな寿命改善効果を得ることができる。
【００３２】
本実施形態並びに変形例では、プリント配線基板１０の一部に空隙部を設置するだけであるので、製造工程の一部を追加するだけで済み、その他の特性への影響も最小限に抑えることができる。開口の面積が増大するのに伴い基板自体の強度は失われてしまうが、本実施形態並びに変形例のように小さな開口を複数（多数）配置した構成では基板の剛性の減少も最小限に抑えることができる。
【００３３】
次に、本実施形態並びに変形例の効果を実証するために、以下に示す寸法形状の電子部品をハンダでプリント配線基板に接続した有限要素解析形状モデルに基づき、想定した温度サイクル条件及び各部の構成などの解析を行った。寸法形状を含めた解析条件は、以下の通りである。
（１）温度サイクル１２５℃〜−５５℃  ×３サイクルの条件で応力解析を実施
（２）電子部品はセラミック、電極，配線パターンは銅、ハンダはSn-3.0Ag-0.5Cu合金
（３）プリント配線基板はガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）
（４）電子部品サイズ３．２×１．６ｍｍ、厚さ０．４８ｍｍ、
電子部品とプリント配線基板の間隔０．０８ｍｍ
電子部品の外部電極の厚さ０．０１５ｍｍ、
プリント配線基板の金属電極部の厚さ０．０５ｍｍ
（５）空隙部のパターン
ａ：空隙部なし（比較例：従来品）
ｂ：直径４０μｍの円形開口(ビア)の空隙（第２空隙部）を、電子部品の幅方向に４０μｍピッチで配列し、電子部品の長さ方向に均等に６列配置する（空隙部分の体積率約２．９％）
ｃ：直径４０μｍの円形開口(ビア)の空隙（第２空隙部）を、電子部品の幅方向に４０μｍピッチで配列し、電子部品の長さ方向に均等に１２列配置する（空隙部分の体積率約５．９％）
ｄ：直径４０μｍの円形開口(ビア)の空隙（第２空隙部）を、電子部品の幅方向に２０μｍピッチで配列し、電子部品の長さ方向に均等に１２列配置する（空隙部分の体積率約７．６％）
ｅ：プリント配線基板の下側の表面から基板中心位置まで形成された、４０μｍ幅のスリット状の空隙（第３空隙部）を、電子部品の長さ方向に均等に６列配置する（空隙部分の体積率約３．８％）
【００３４】
解析の結果、いずれの場合も電子部品の下側のコーナー部近傍のハンダ部（フィレット１１）に強い応力集中が発生した。この応力集中の度合いは、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅの順に小さくなった。解析結果より得られるコーナー部のハンダに蓄積される塑性ひずみ量（非線形ひずみ振幅）と実際の温度サイクル試験結果の相関をとることで、類似構成での破断発生サイクル数などを予測することができる。
【００３５】
たとえばａに示す比較例の構成では、温度サイクル１２５℃〜−５５℃における破断サイクル数は約４８０回となった。これらのデータから本発明品の構成での破断サイクル数を予測すると、ｂの構成で５０５回（約１．０５倍）、ｃの構成で５７０回（約１．１９倍）、ｄの構成で６４０回（約１．３３倍）、ｅの構成で１４２０回（約２．９６倍）となった。このように僅かな面積率の開口を設置するだけでも高い寿命改善効果が得られるｂことがわかる。
【００３６】
また、円孔のような部分的な空隙を設置する場合はその面積率が大きくなるほどを高い効果が得られる。ｂ，ｃ，ｄを比較すると明らかなように、同じ円孔の空隙部を用いた場合、空隙部の体積率・面積率が大きくなるほど効果が高くなり、上記の例ではｃに示す体積率５．９％があれば顕著な効果が認められる。
【００３７】
ｅの構成のように部品幅全体に空隙が設置されると、そもそもプリント配線基板内部で電子部品の長手方向に応力が伝わらなくなり、プリント配線基板の厚さが減少したのと同じ効果が得られる。第１空隙部１６のようにスリットがプリント配線基板を貫通すればさらに大きな寿命改善効果が得られるが、第３空隙部（ｅの構成）のようにプリント配線基板の高さ方向（厚み方向）の一部分のみに空隙部を形成するだけでも実用上充分な効果が得られる。
【００３８】
図６は、本発明の第３の実施形態を示している。本実施形態では、ひずみ抑制体２０として、電子部品１３を主に構成する部材（セラミック）と同じ部材を電子部品直下部の基板表層近傍に配置した。つまり、本実施形態のひずみ抑制体２０は、セラミックシートから構成される。
【００３９】
このひずみ抑制体２０は、電子部品の主成分と同じ材料を用い、プリント配線基板１０の製造工程の適宜のタイミングで電子部品と同様の製法でプリント配線基板１０の所望の位置にセラミックシート層を作成すると良い。これにより、電子部品１３と熱膨張の挙動がほぼ等しいひずみ抑制体２０を得ることができる。もちろん、別途の方法でセラミックスシートを製造し、それを適宜のタイミングで貼り付けるなどしてプリント配線基板１０の所定位置に実装するようにしても良い。
【００４０】
電子部品１３はプリント配線基板１０に比べて大きな弾性係数を持つ。使用する材料によって相違するが、多くの場合１０倍以上の差がある。従って、僅かな体積の部材でもプリント配線基板１０の熱膨張を食い止めることができるので、当該部分での電子部品１３とプリント配線基板１０との間の温度変化に伴う伸縮の差を小さくすることができ、接続部分（フィレット１１）に係るストレスを低減できるので、全体としても大きな効果を得ることができる。そして、ひずみ抑制体２０の挿入位置を電子部品の直下位置でしかも表層部近傍（表面に露出する場合も含む）に配置すると大きな効果が得られる。もちろん、表層部近傍ではなく、プリント配線基板１０の内部の所定位置にひずみ抑制体２０を配置しても良い。
【００４１】
さらにまた、ひずみ抑制体２０の設置位置は、ストレスが加わるハンダ接合部（フィレット１１）に近い部位を含むようにすると良い。この場合に、図６（ｂ）に示すように、フィレット１１の形成部位を含み、電子部品１３の長手方向の全長に渡って配置するとよりよいが、図６（ｂ）に示すようにフィレット１１の形成部位に対向する領域にはひずみ抑制体２０が存在しなくても、その近傍位置までひずみ抑制体２０が配置されるようにしても良い。係る場合でも、そのひずみ抑制体２０が配置されたプリント配線基板１０の部分での温度変化に伴う電子部品１３との伸縮の差が低減されるので、フィレット１１内でのストレスを低下させることができる。
【００４２】
また、図６（ｂ）に示すように、ひずみ抑制体２０を電子部品１３の長手方向の全長に渡って配置した場合に、電子部品１３の幅方向（短手方向）に対してもその全体を覆うように配置すると最も好ましいが、一部で対向するような形態としても良い。
【００４３】
また、ひずみ抑制体２０を構成する材料として、本実施形態では電子部品１３を主に構成する部材を用いたが、電子部品全体の熱膨張係数と同等の熱膨張率を有する部材を用いても良い。
【００４４】
次に、本実施形態並びに変形例の効果を実証するために、以下に示す寸法形状の電子部品をハンダでプリント配線基板に接続した有限要素解析形状モデルに基づき、想定した温度サイクル条件及び各部の構成などの解析を行った。寸法形状を含めた解析条件は、以下の通りである。
（１）温度サイクル１２５℃〜−５５℃  ×３サイクルの条件で応力解析を実施
（２）電子部品はセラミック、電極，配線パターンは銅、ハンダはSn-3.0Ag-0.5Cu合金
（３）プリント配線基板はガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）
（４）電子部品サイズ３．２×１．６ｍｍ、厚さ０．４８１ｍｍ、
電子部品とプリント配線基板の間隔０．０８ｍｍ
電子部品の外部電極の厚さ０．０１５ｍｍ、
プリント配線基板の金属電極部の厚さ０．０５ｍｍ
（５）ひずみ抑制体（セラミックシート）の設置状況のパターン
ａ：空隙部なし（比較例：従来品）
ｂ：ひずみ抑制体を、基板表層の電子部品１３の直下位置に、金属電極部１０ａに重ならない範囲で設置（厚さ４０μｍ）：図６（ａ）のパターン
ｃ：ひずみ抑制体を、基板表層の電子部品１３の直下位置に、金属電極部１０ａとも重なる範囲で設置（厚さ４０μｍ）：図６（ｂ）のパターン
【００４５】
解析の結果、いずれの場合も電子部品の下側のコーナー部近傍のハンダ部（フィレット１１）に強い応力集中が発生した。この応力集中の度合いはａ→ｂ→ｃの順に小さくなった。解析結果より得られるコーナー部のハンダに蓄積される塑性ひずみ量（非線形ひずみ振幅）と実際の温度サイクル試験結果の相関をとることで、類似構成での破断発生サイクル数などを予測することができる。
【００４６】
たとえばａに示す比較例の構成では、温度サイクル１２５℃〜−５５℃における破断サイクル数は約４８０回となった。これらのデータから本発明品の構成での破断サイクル数を予測すると、ｂの構成で６４０回（約１．３倍）、ｃの構成で１７４０回（約３．６倍）となった。
【００４７】
このように、電子部品１３の下部全体にひずみ抑制体２０を配置する（ｃの構成）と、ハンダの耐疲労性は劇的に改善されるが、電子部品の寸法に比べて一部に設置する（ｂの構成）だけでも大きな改善効果が得られ、実用上充分となることも多い。この結果から、ひずみ抑制体の硬さ（基板に比べて１０倍以上高いヤング率）が効果的に働いており、ひずみ抑制体が薄くても（たとえば４０μｍ）大きな寿命増加効果が得られる。そして、より厚さの大きいひずみ抑制体を設置すればその効果はさらに高まっていく。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】本発明の好適な第１の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の好適な第２の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の好適な第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図５】本発明の好適な第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の好適な第３の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  プリント配線基板
１０ａ  金属電極部
１１  ハンダペースト
１１  フィレット
１３  電子部品
１３ａ  外部電極
１５，２０  ひずみ抑制体
１６  第１空隙部
１７  第２空隙部
１８  第３空隙部
【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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