(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に形成されたランドと、前記回路基板の前記ランドと対応する位置に配設されると共に前記回路基板とは異なる熱膨張率を有する電子部品と、前記電子部品の表面のうち前記回路基板と対向する対向面及び前記対向面とは異なる面に形成された電極と、前記ランドと前記異なる面の電極とを接続するハンダ部と、前記電子部品の対向面と前記ランドとの間の領域に配されて前記電子部品の前記対向面と前記ランドとの間の領域内に加熱溶融したハンダが浸入するのを規制して前記対向面の電極と前記ハンダ部とを接触させない規制部と、を備えた電子部品の実装構造。
【請求項２】
前記電子部品の対向面全面に前記規制部を備えている請求項１に記載の電子部品の実装構造。
【請求項３】
前記規制部は、前記電子部品の対向面及び前記ランドの双方と密着している請求項１または請求項２に記載の電子部品の実装構造。
【請求項４】
前記規制部は前記回路基板のうち前記ランドが形成された面に形成されたソルダーレジスト層を含む請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造。
【請求項５】
前記規制部は、前記電子部品の対向面に接着剤層により接着されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電子部品の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されているように、電子部品は、回路基板に形成されたランドにハンダ付けされることにより、回路基板に実装される。
【０００３】
回路基板の表面にはエッチングやメッキ、印刷技術により一対のランドが形成されている。一方、電子部品の表面には、メッキや印刷技術等により一対の電極が形成されている。各ランドと、各電極とがハンダ付けされることにより、各ランドと各電極との間にはハンダ部が形成される。このハンダ部により、ランドと電極とが電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２８４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように電子部品が実装された回路基板が、例えば車両に搭載される場合、回路基板は、氷点下から１００℃程度までの環境温度の変化に耐えることが要請される。
【０００６】
しかしながら、回路基板と電子部品とは熱膨張率が異なる。このため、車両の使用状況の変化に伴う温度変化により、回路基板と電子部品との間を接続するハンダ部には、回路基板と電子部品の体積変化の差異に起因して熱応力が発生する。上記の温度変化が繰り返されると、ハンダ部においてクラックが発生、成長し、場合によっては、ハンダ部が破断することが懸念される。
【０００７】
特に、電子部品のうち回路基板と対向する対向面と、ランドとの間に位置するハンダ部においては、電子部品と回路基板との間の体積変化の差異に起因して、大きなせん断応力が加わる。このため、電子部品の対向面と、ランドとの間に位置するハンダ部からクラックが発生、成長することが懸念される。
【０００８】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ハンダ部におけるクラックの発生が抑制された、電子部品の実装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子部品の実装構造であって、回路基板に形成されたランドと、前記回路基板の前記ランドと対応する位置に配設されると共に前記回路基板とは異なる熱膨張率を有する電子部品と、前記電子部品の表面のうち前記回路基板と対向する対向面及び前記対向面とは異なる面に形成された電極と、前記ランドと前記異なる面の電極とを接続するハンダ部と、前記電子部品の対向面と前記ランドとの間の領域に配されて前記電子部品の前記対向面と前記ランドとの間の領域内に加熱溶融したハンダが浸入するのを規制して前記対向面の電極と前記ハンダ部とを接触させない規制部と、を備える。
【００１０】
本発明によれば、電子部品の対向面とランドとの間の領域内には溶融したハンダの侵入が規制される。これにより、電子部品の対向面とランドとの間の領域内にはハンダが存在しないようになっている。この結果、電子部品の対向面とランドとの間において、熱応力によって、ハンダにクラックが発生することが抑制される。
【００１１】
また、電子部品の対向面とランドとの間の領域には規制部が配されているので、電子部品の対向面と異なる面に形成された電極と、ランドとの距離は、電子部品の対向面に形成された電極とランドとをハンダ付けする場合に比べて、大きくなっている。これにより、電子部品と回路基板との間に加わる熱応力を、ハンダ部により緩和することができる。
【００１２】
本発明の実施態様としては、以下の構成が好ましい。
前記電子部品の対向面全面に前記規制部を備えていることが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、電子部品の対向面とランドとの間に溶融したハンダが浸入することを確実に規制できる。
【００１４】
前記規制部は、前記電子部品の対向面及び前記ランドの双方と密着していることが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、電子部品の対向面とランドとの間に溶融したハンダが浸入することを一層確実に規制できる。
【００１６】
前記規制部は前記回路基板のうち前記ランドが形成された面に形成されたソルダーレジスト層を含むことが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、溶融したハンダはソルダーレジスト層により排除されるので、電子部品の対向面とランドとの間にハンダが浸入することを確実に抑制できる。
【００１８】
また、ソルダーレジスト層は、回路基板にソルダーレジストを塗布する工程において形成することができる。これにより、新たに規制部を製造する工程を設ける必要がないので、製造コストの上昇を抑制できる。
【００２１】
前記規制部は、前記電子部品の対向面に接着剤層により接着されていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、電子部品の対向面とランドとの間に発生する熱応力は、接着剤によって規制部に伝達されて、規制部により吸収される。これにより、熱応力によって、ハンダ部にクラックが発生することを一層確実に抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ハンダ部においてクラックが発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る電子部品の実装構造を示す模式断面図
【図２】電子部品の実装構造を示す模式平面図
【図３】回路基板の表面にランドを形成した工程を示す模式断面図
【図４】回路基板の表面にソルダーレジスト層を形成した工程を示す模式断面図
【図５】回路基板の表面に合成樹脂層を形成した工程を示す模式断面図
【図６】電子部品を合成樹脂層に接着した状態を示す模式断面図
【図７】実施形態２に係る電子部品の実装構造を示す模式断面図
【図８】実施形態３に係る電子部品の実装構造を示す模式断面図
【図９】実施形態４に係る電子部品の実装構造を示す模式平面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６を参照して説明する。図１に示すように、絶縁性の合成樹脂からなる回路基板１０の表面（図１における上面）には、銅箔からなる一対のランド１１が、プリント配線技術により、所定の間隔を空けて形成されている。図２に示すように、ランド１１は矩形状をなしている。
【００２６】
図２に示すように、回路基板１０の表面には、一対のランド１１のうち図２における左右方向内側の領域と、一対のランド１１の間に位置する領域とを覆うように、矩形状をなすソルダーレジスト層１２（特許請求の範囲に記載の規制部１９に相当）が形成されている。ソルダーレジスト層１２は、各ランド１１のうち、図２における左右方向内側の略半分の領域を覆っている。ソルダーレジスト層１２は、回路基板１０の表面及びランド１１に密着している。このソルダーレジスト層１２は、例えばシルクスクリーン印刷等の公知の手法により形成される。本実施形態においては、ソルダーレジスト層１２の厚さ寸法は、例えば３０μｍとされる。
【００２７】
図１におけるソルダーレジスト層１２の上方に重なるようにして、絶縁性の合成樹脂層１３（特許請求の範囲に記載の規制部１９に相当）が形成されている。この合成樹脂層１３は、例えばシルクスクリーン印刷等の公知の手法により形成される。合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等、必要に応じて任意の樹脂を用いることができる。本実施形態においては、合成樹脂層１３の厚さ寸法は、例えば２０μｍとされる。
【００２８】
図１における合成樹脂層１３の上面には、回路基板１０と異なる熱膨張率を有する電子部品１４が、絶縁性の接着剤層１５を介して接着されている。接着剤としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることができる。この接着剤層１５は、電子部品１４のうち回路基板１０と対向する対向面１６を覆うように形成されている。また、合成樹脂層１３は、電子部品１０の対向面１６と、接着剤層１５を介して密着している。
【００２９】
電子部品１４は、直方体状をなしている。電子部品１４の表面には、図１における左右方向の両端部寄りの位置に、例えばメッキにより形成された金属箔からなる電極１７が形成されている。電極１７は、電子部品１４の表面のうち、電子部品１４と回路基板１０とが対向する対向面１６と、この対向面１６と異なる面２５とに形成されている。なお、対向面１６と異なる面２５とは、図１における上面２０、左右両端面２１，２２、紙面手前側に位置する側面２３、及び紙面奥側に位置する側面２４をいう。
【００３０】
電子部品１４としては、例えば、チップ抵抗、セラミックコンデンサ、半導体チップ等、必要に応じて任意の素子を用いることができる。
【００３１】
電子部品１４は、各ランド１１の上方の位置に、各電極１７が位置するような姿勢で、回路基板１０上に配される。
【００３２】
図２に示すように、上述したソルダーレジスト層１２及び合成樹脂層１３は、電子部品１４の対向面１６を覆って、さらに電子部品１４の対向面１６よりも広い面積に亘って、回路基板１０の表面に形成されている。
【００３３】
図２における電子部品１４の左右両端部には、電子部品１４の電極１７とランド１１とを電気的に接続するハンダ部１８が形成されている。上述したように、電子部品１４の対向面１６はソルダーレジスト層１２及び合成樹脂層１３によって覆われているので、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間の領域内に、溶融したハンダが浸入することが規制されるようになっている。これにより、電子部品１４の電極１７のうち対向面１６に位置して設けられた電極１７は、ハンダ部１８とは接触していない。ハンダ部１８は、電子部品１４の電極１７のうち、対向面１６と異なる面２５に形成された電極１７と接触している。
【００３４】
ハンダ部１８の上面は、電子部品１４のうち図１における左右方向両端縁に形成された電極１７から左右方向外方に向かうに従って、下降傾斜するように形成されている。
【００３５】
なお、ハンダ部１８を構成するハンダとしては、鉛フリーハンダ等、必要に応じて任意のハンダを用いることができる。
【００３６】
続いて、電子部品１４の実装方法について、説明する。まず、図３に示すように、回路基板１０の表面に、プリント配線技術により、銅箔からなる一対のランド１１を形成する。一対のランド１１は、所定の間隔を空けて形成する。
【００３７】
次に、図４に示すように、スクリーン印刷により、回路基板１０の表面のうち、ハンダ付けを行う領域と異なる領域に、ソルダーレジストを塗布する工程を実行する。これと同時に、図２に示すように、一対のランド１１の間に位置する領域及び、一対のランド１１のうち図２における左右方向内側に位置する略半分の領域を覆うように、ソルダーレジスト層１２を形成する。
【００３８】
次に、図５に示すように、スクリーン印刷により、図５におけるソルダーレジスト層１２の上面に重ねるようにして、合成樹脂層１３を形成する。上記の、ソルダーレジスト層１２及び合成樹脂層１３により規制部１９が形成される。
【００３９】
次に、図６に示すように、図６における合成樹脂層１３の上面に、熱硬化性樹脂からなる接着剤層１５を塗布する。この接着剤層１５に重ねて電子部品１４を、図６における各ランド１１の上方に、電子部品１４の各電極１７が位置する姿勢で配置する。
【００４０】
続いて、電子部品１４を載置した状態の回路基板１０を図示しない加熱炉内で加熱し（本実施形態では１５０℃、１２０秒間加熱）、接着剤を硬化させる。これにより、図６における合成樹脂層１３の上面に電子部品１４を接着する。
【００４１】
次に、ランド１１の表面にロジン系ポストフラックスを塗布する。続いて、電子部品１４が接着された回路基板１０を予備加熱し（本実施形態では１４０℃）、溶融状態のハンダ（本実施形態では、２５５℃に加熱したＳｎ３Ａｇ０．５Ｃｕはんだ）を、電子部品１４の電極１７及び回路基板１０のランド１１に、所定時間（本実施形態では５秒）接触させる。溶融状態のハンダは、ソルダーレジスト層１２及び合成樹脂層１３によって、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間の領域に浸入することが規制される。その後、ハンダを固化する。これにより、電子部品１４の電極１７とランド１１との間にハンダ部１８を形成する。
【００４２】
次に、本実施形態の作用、効果について説明する。電子部品１４が実装された回路基板１０が、例えば車両に搭載される場合、回路基板１０は、氷点下から１００℃程度までの環境温度の変化に耐えることが要請される。
【００４３】
しかしながら、回路基板１０と電子部品１４とは熱膨張率が異なる。このため、車両の使用状況の変化に伴う温度変化により、回路基板１０と電子部品１４との間を接続するハンダ部１８には熱応力が発生する。上記の温度変化が繰り返されると、ハンダ部１８においてクラックが発生、成長し、場合によっては、ハンダ部１８が破断することが懸念される。
【００４４】
特に、電子部品１４のうち回路基板１０と対向する対向面１６と、ランド１１との間に位置するハンダ部１８においては、電子部品１４と回路基板１０との間の熱膨張率の差に起因して、大きなせん断応力が加わる。このため、電子部品１４の対向面１６と、ランド１１との間に位置するハンダ部１８からクラックが発生、成長することが懸念される。
【００４５】
上記の点に鑑み、本実施形態においては、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間の領域内に、加熱溶融したハンダが浸入するのを規制する規制部１９を形成した。これにより、本実施形態によれば、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間の領域内には溶融したハンダの侵入が規制される。この結果、回路基板１０と電子部品１４との熱膨張率の差に起因して回路基板１０及び電子部品１４の双方に加わる熱応力により、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間において、ハンダにクラックが発生することが防止される。
【００４６】
一方、電子部品１４の対向面１６と異なる面２５に形成された電極１７と、ランド１１との距離は、電子部品１４の対向面１６に形成された電極１７とランド１１とを接続する場合に比べて、大きくなっている。これにより、電子部品１４と回路基板１０との間に加わる熱応力は、ハンダ部１８により緩和される。
【００４７】
そして、本実施形態においては、電子部品１４の対向面１６は規制部１９により覆われているので、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間に溶融したハンダが浸入することを確実に規制できる。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、規制部１９は、電子部品１４の対向面１６及びランド１１の双方と、接着剤層１５を介して密着しているので、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間に溶融したハンダが浸入することを一層確実に規制できる。
【００４９】
その上、本実施形態によれば、規制部１９はソルダーレジスト層１２を含む。このソルダーレジスト層１２によって、溶融したハンダが排除されるので、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間に、溶融したハンダが浸入することを確実に抑制できる。
【００５０】
さらに、本実施形態によれば、合成樹脂層１３の上面と電子部品１４の対向面１６との間は接着剤層１５により接着されている。これにより、電子部品１４の対向面１６とランド１１との間に発生する熱応力は、接着剤によって合成樹脂層１３及びソルダーレジスト層１２に伝達されて、合成樹脂層１３及びソルダーレジスト層１２により吸収される。これにより、熱応力によって、ハンダ部１８にクラックが発生することを一層確実に抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、ソルダーレジスト層１２を含む規制部１９は、回路基板１０に設けられているので、回路基板１０にソルダーレジストを塗布する工程において、規制部１９も形成することができる。これにより、新たに規制部１９を製造する工程を設ける必要がないので、製造コストの上昇を抑制できる。
【００５２】
また、回路基板１０の熱膨張率はランド１１の熱膨張率と異なるので、温度変化により、回路基板１０とランド１１とが剥離することが懸念される。上記の点に鑑み、本実施形態によれば、ソルダーレジスト層１２は、各ランド１１のうち、図２における左右方向内側の略半分の領域を覆っている。これにより、ランド１１の端縁のうち、ソルダーレジスト層１２に覆われた領域が回路基板１０から剥離することを抑制できる。
【００５３】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について図７を参照して説明する。本実施形態においては、電子部品１４は、図７における合成樹脂層１３の上面に載置された状態でランド１１とハンダ付けされている。上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同じ構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
本実施形態によれば、接着剤を塗布する工程と、接着剤を硬化させる工程を省略できる。
【００５５】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について図８を参照して説明する。本実施形態においては、回路基板１０に形成された一対のランド１１の間隔は、電子部品１４の図８における左右方向の長さ寸法と略同じに設定されている。
【００５６】
回路基板１０の表面には、一対のランド１１の間に位置する領域に、ソルダーレジスト層１２が形成されている。図８におけるソルダーレジスト層１２の上面には、接着剤層１５を介して電子部品１４が接着されている。
【００５７】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同じ構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５８】
本実施形態によれば、合成樹脂層１３を形成する工程を省略できる。
【００５９】
＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４について図９を参照して説明する。本実施形態においては、回路基板１０の表面には、合成樹脂層１３が、図９における上下方向に間隔を空けて形成されている。各合成樹脂層１３は、一対のランド１１を跨ぐようにして形成されている。
【００６０】
詳細には図示しないが、合成樹脂層１３の下面（図９における紙面を貫通する方向奥側の面）には、ソルダーレジスト層１２が形成されている。このソルダーレジスト層１２も、図９における上下方向に間隔を空けて形成されると共に、一対のランド１１を跨ぐようにして形成されている。
【００６１】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同じ構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６２】
続いて、本実施形態に係る電子部品１４の実装方法について説明する。本実施形態においては、回路基板１０の表面にランド１１を形成した後、スクリーン印刷により、回路基板１０のうち、ハンダ付けを行う領域と異なる領域に、ソルダーレジストを塗布する工程を実行する。これと同時に、図９に示すように、図９における上下方向に間隔を空けて、各ソルダーレジスト層１２が各ランド１１を跨ぐようにして、ソルダーレジスト層１２を形成する。
【００６３】
次に、スクリーン印刷により、ソルダーレジスト層１２の上面に重ねるようにして、合成樹脂層１３を形成する。
【００６４】
次に、回路基板１０の表面にロジン系ポストフラックスを塗布する。続いて、ランド１１の上面に、スクリーン印刷により、ハンダペースト（本実施形態では、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕハンダ）を印刷する。
【００６５】
次に、合成樹脂層１３の上面に、電子部品１４を、各ランド１１の上方に、電子部品１４の各電極１７が位置する姿勢で配置する。
【００６６】
続いて、電子部品１４を載置した状態の回路基板１０を窒素雰囲気下のリフロー炉内で加熱し（本実施形態では２４５℃）、ハンダペーストを溶融させる。その後、ハンダを固化する。これにより、電子部品１４の電極１７とランド１１との間にハンダ部１８を形成する。
【００６７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態においては、規制部１９は、回路基板１０に設けられる構成としたが、これに限られず、例えば、電子部品１４の対向面１６を覆うように絶縁フィルムを貼付することにより規制部１９を形成してもよい。さらに、絶縁フィルムは、回路基板１０と、接着剤層を介して接着されていてもよい。
（２）本実施形態においては、規制部１９はソルダーレジスト層１２を含む構成としたが、規制部１９はソルダーレジスト層１２を含まない構成としてもよい。
（３）ソルダーレジスト層１２を形成する工程は、回路基板１０の表面のうちハンダ付けを行う領域と異なる領域にソルダーレジストを塗布する工程と異なる、任意の工程において実行してもよい。
（４）本実施形態に係る電子部品１４の実装構造は、車両に搭載される回路基板１０だけでなく、必要に応じて任意の回路基板１０に適用できる。
（５）ソルダーレジスト層１２の厚さ寸法、及び合成樹脂層１３の厚さ寸法は、必要に応じて、任意に設定しうる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…回路基板
１１…ランド
１２…ソルダーレジスト層（規制部１９）
１３…合成樹脂層（規制部１９）
１４…電子部品
１５…接着剤層
１７…電極
１８…ハンダ部
１９…規制部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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