(57)【要約】【課題】  導電性材料中の気体を排出しながらも、高密度配線設計を実現でき、良好な接合部を形成可能なプリント配線基板を提供する。【解決手段】  プリント配線基板１に形成されるプリント配線基板電極３上に、電子部品５に設けられる電子部品端子電極６を導電性接合材料７を用いて実装するプリント配線基板であって、プリント配線基板電極３には、導電性接合材料７との接合面に沿った方向に開口部４が形成されている。【選択図】      図１
2006073601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板本体に形成されるプリント配線基板電極上に、電子部品に設けられる電子部品端子電極を導電性接合材料を用いて実装するプリント配線基板において、
前記プリント配線基板電極は、前記導電性接合材料との接合面に沿った方向に形成された開口部を有することを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
前記開口部は、前記接合面に沿った方向に複数個形成されることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
【請求項３】
前記開口部は、前記接合面に沿った方向に１個形成されることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
【請求項４】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心位置を通って形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項５】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心位置より前記実装領域の中心位置に向けて形成されることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項６】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心位置より前記実装領域の外側に向けて形成されることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項７】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線と直交する方向に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心位置を通って形成されることを特徴とする請求項１、３、４のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項８】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心より外側方向に向けて形成されるとともに、該プリント配線基板電極の中心側端部が半円形に形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項９】
前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心位置を中心とした扇形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性接合材料内への気泡発生を抑制可能にしたプリント配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板として、プリント配線基板電極を有し、このプリント配線基板電極上に導電性接合材料を用いて電子部品上に設けられる電子部品端子電極を実装するようにしたものがある。
【０００３】
ところで、このようなプリント配線基板は、導電性接合材料中に含まれる揮発成分やプリント配線基板中に含まれる水分などが加熱により気化したものが導電性接合材料中に気泡として残存することがあり、その気泡による接合部断面積の急激な変化に伴う応力集中や接合面積の減少による接合強度低下など接合信頼性に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
そこで、従来、特許文献１に開示されるような回路基板装置が提案されている。
【０００５】
図１８は、かかる回路基板装置の概略構成を示すもので、ソルダレジスト１０２およびプリント配線基板電極１０３が形成されたプリント配線基板１０１のプリント配線基板電極１０３上に、電子部品１０５の電子部品端子電極１０６を導電性接合材料１０７を用いて接合している。プリント配線基板電極１０３には、プリント配線基板１０１の電極形成面１０１ａと垂直な方向に、プリント配線基板１０１まで貫通してスルーホール１０４が設けられ、このスルーホール１０４を通じて導電性接合材料１０７中に含まれる気体を外部に排出し、導電性接合材料１０７内に気泡１０８が残存するために生じる断面積の急激な変化による応力集中や接合面積の減少による接合強度低下など接合信頼性に及ぼす悪影響を回避するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２５８４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のものは、プリント配線基板１０１の電極形成面１０１ａと垂直な方向にスルーホール１０４を形成しているため、導電性接合材料１０７として、例えば半田を使用した場合、接合工程内での加熱処理中に、溶融した半田がスルーホール１０４内に流れ込むことがある。このため、接合部に必要とする半田の量が減少し、接合強度の低下もしくは接合不良が発生するという問題を生じる。従来より導電性接合材料１０７に、コスト、接合部の信頼性を考慮して半田（鉛フリー半田を含む）が最も多く使用されており、この問題の影響は大きく、深刻でもある。
【０００７】
また、プリント配線基板電極１０３にプリント配線基板１０１まで貫通するスルーホール１０４を設けているため、プリント配線基板１０１の全ての層において、スルーホール１０４の存在する領域に配線設計などすることが困難になる。このことは、高密度配線設計に対して不利であり、特に、電子機器の小型化にともない高密度配線設計が重要視される昨今においては大きなデメリットである。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高密度配線設計を実現でき、しかも導電性材料中の気体を排出し、良好な接合部を形成可能なプリント配線基板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】
請求項１記載の発明は、プリント配線基板本体に形成されるプリント配線基板電極上に、電子部品に設けられる電子部品端子電極を導電性接合材料を用いて実装するプリント配線基板において、前記プリント配線基板電極は、前記導電性接合材料との接合面に沿った方向に形成された開口部を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記開口部は、前記接合面に沿った方向に複数個形成されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記開口部は、前記接合面に沿った方向に１個形成されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心位置を通って形成されることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１、３、４のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心位置より前記実装領域の中心位置に向けて形成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１、３、４のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心位置より前記実装領域の外側に向けて形成されることを特徴としている。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１、３、４のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心と前記電子部品の実装領域の中心を結ぶ直線と直交する方向に沿って、かつ前記プリント配線基板電極の中心を通って形成されることを特徴としている。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心より外側方向に向けて形成されるとともに、該プリント配線基板電極の中心側端部が半円形に形成されることを特徴としている。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記プリント配線基板電極の中心位置を中心とした扇形に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高密度配線設計を実現でき、しかも導電性材料中の気体を排出し、良好な接合部を形成可能なプリント配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示すもので、（ａ）は、プリント配線基板全体図、（ｂ）はプリント配線基板電極の一部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２１】
図１において、１はプリント配線基板本体としてのプリント配線基板で、このプリント配線基板１上には、ソルダレジスト２が形成されている。
【００２２】
プリント配線基板１は、板状のもので、その厚さは0.1〜1.6mm程度のものからなっている。また、プリント配線基板１は、ガラス繊維-エポキシ複合基板やアラミド繊維-エポキシ複合基板に代表される有機複合材料基板、もしくはポリイミドなどの薄型有機材料からなるフレキシブル基板、もしくはセラミック基板、もしくはSi基板、もしくはCu,Al等に代表される金属基板が用いられている。さらに、プリント配線基板１は、片面基板、もしくは両面基板、もしくは層数が２〜１６層の多層基板が用いられる。プリント配線基板1の材料物性は、前述した基板種によって異なるが、熱膨張係数は5〜60ppm/℃、ヤング率は0.1〜90GPaである。プリント配線基板1の構成材料例としては、FR-4グレードガラスエポキシ多層基板があり、熱膨張係数10ppm/℃,ヤング率20GPaである。
【００２３】
ソルダレジスト２は、プリント配線基板1（後述するプリント配線基板電極３の一部を含む）上にスピンコート，カーテンコート,浸漬による塗布にて形成されており、その厚さは5μm〜40μmである。材料物性は、熱膨張係数50〜70ppm/℃、ヤング率は5〜10GPaである。また、ソルダレジスト２は、プリント配線基板1表面に塗布される際に、電子部品実装部など外部との接触が必要である箇所のみ欠損部２ａを設け、未形成の状態にしている。この欠損部２ａの大きさ寸法は、後述するプリント配線基板電極３の寸法と関連しており、プリント配線基板電極３の寸法より-0.1mm〜+0.1mm直径を変動させた設計となっている。
【００２４】
プリント配線基板１上には、ソルダレジスト２の欠損部２ａ内にプリント配線基板電極３が形成されている。このプリント配線基板電極３は、図１（ａ）に示すようにプリント配線基板１上に、電子部品５に対して複数個（図示例では４個）設けられている。
【００２５】
プリント配線基板電極３は、不図示の接着剤層を介した金属材料の熱圧着もしくはめっきによりプリント配線基板１上に形成されており、その厚さは0.005〜0.1mmである。また、プリント配線基板電極３は、Cu,Al,Au,Ag,Pd,Ni,W,Mo等に代表される金属材料からなる。材料物性は前述した材料種によって異なるが、熱膨張係数は5〜30ppm/℃、ヤング率は20〜600GPaである。プリント配線基板電極３の構成材料例としては、無電解銅があり、熱膨張係数17ppm/℃,ヤング率は136GPaである。また、プリント配線基板電極３は、エッチングや局所的析出により、例えば図２（ａ）に示すような円形もしくは同図（ｂ）に示すような矩形の組み合わせにより形成されている。また、プリント配線基板電極３は、導体層のみで形成される他に、図示しないがプリント配線基板電極３上に、はんだ突起を設けた状態で形成される場合もある。また、プリント配線基板電極３は、回路中で使用される電流及び電気信号の伝達機能と、導電性接合材料７を介してプリント配線基板1と電子部品５を機械的に接合する機能を有する。
【００２６】
プリント配線基板電極３上の後述する導電性接合材料７との接合面には、図１（ｂ）に示すようにプリント配線基板１の電極形成面１ａに沿った方向に複数（図示例では２個）の開口部４が形成されている。これら開口部４は、プリント配線基板電極３の中心３ａ位置から直角方向に配置され、Ｌ字状に形成されている。また、これら開口部４のプリント配線基板電極３の中心３ａと反対側端部は、プリント配線基板電極３の周側面で開口されている。この場合、これら開口部４は、プリント配線基板電極３の中心３ａから放射状に２個以上形成するようにしてもよい。
【００２７】
開口部４は、プリント配線基板電極３をエッチングもしくは局所的析出などの手段で形成する際に、プリント配線基板電極３と同時に形成される。開口部４の面積は、プリント配線基板電極３上面と導電性接合材料７との接合面の面積の５％〜８０％を占めるようになっている。
【００２８】
このような開口部４は、プリント配線基板１上のプリント配線基板電極３に対し、後述する電子部品５に形成される電子部品端子電極６を導電性接合材料７を介して接合する工程での加熱処理の際に、導電性接合材料７中に発生する気体を外部に排出するための機能を有するものである。
【００２９】
一方、５は電子部品で、この電子部品5は、プリント配線基板1上に実装されることで電子回路にある特定の機能を付与する部材である。電子部品５はセラミック、Si、モールド樹脂、ガラス繊維-エポキシ複合基板やアラミド繊維-エポキシ基板に代表される有機複合材料基板、ポリイミドなどの薄型有機材料からなるフレキシブル基板を組み合わせて構成される。材料物性は前述した材料の組み合わせによって異なるが、熱膨張係数は5〜30ppm/℃、ヤング率は20〜600GPaである。電子部品５の構成材料例としては、セラミックパッケージがあり、熱膨張係数は4〜15ppm（材料種によって変化）,ヤング率は200〜600GPa（材料種によって変化）である。
【００３０】
電子部品５上には、ソルダレジスト９が形成されている。このソルダレジスト９は、プリント配線基板1に形成されたソルダレジスト２と全く同様なものである。また、このソルダレジスト９についても、プリント配線基板1のプリント配線基板電極３と接続する箇所のみ切欠き部９ａを設け、未形成の状態にしている。電子部品５上のソルダレジスト９の切欠き部９ａ内には、電子部品端子電極６が形成されている。この電子部品端子電極６は、図１（ａ）に示すプリント配線基板１上に形成されたプリント配線基板電極３に対応して複数個（図示例では４個）設けられている。
【００３１】
電子部品端子電極６は、プリント配線基板1上に形成されるプリント配線基板電極３と全く同様なものである。また、電子部品端子電極６についても、エッチングや局所的析出により、例えば図２（ａ）に示すような矩形もしくは同図（ｂ）に示すような円形の組み合わせにより形成されている。さらに、図３に示すように電子部品端子電極６上に半田突起６０１を設けた状態で形成される場合もある。
【００３２】
このような電子部品端子電極６を有する電子部品５は、それぞれの電子部品端子電極６をプリント配線基板1上のプリント配線基板電極３に対応させ、電子部品端子電極6とプリント配線基板電極３の間に導電性接合材料７を介在させて接合される。
【００３３】
導電性接合材料７は、プリント配線基板電極３と電子部品端子電極6を機械的及び電気的に接続することでプリント配線基板１上に電子部品５を実装するためのものである。導電性接合材料７は、半田（鉛フリー半田を含む）や導電性接着剤（等方性,異方性双方を含む）からなり、材料物性は前述した材料によって異なるが、熱膨張係数は5〜100ppm/℃、ヤング率は20〜600GPaである。導電性接合材料７の例としては、Sn-Pb共晶半田があり、熱膨張係数25ppm/℃,ヤング゛率は32GPaである。導電性接合材料７は、様々な形態で供給される。導電性接合材料７が半田である場合、供給形態には糸半田、半田ペースト、成形ペレット半田等がある。導電性接合材料７が導電性接着剤である場合、供給形態には導電性ペースト、導電性フィルム、導電性インク等がある。なお、導電性接合材料７はプリント配線基板１上への電子部品５実装の際、ポッティングやディスペンスやスクリーン印刷等によって電子部品端子電極６に対して選択的に供給される。電子部品５実装後の導電性接合材料７層の形状は、プリント配線基板電極３と電子部品端子電極６を上下面とした柱状あるいは樽状となっており、その形状は厚さ0.1mm〜1mm、寸法はプリント配線基板電極３もしくは電子部品端子電極６の0.75倍〜2倍程度である。
【００３４】
このようにして、プリント配線基板１のプリント配線基板電極３に、電子部品５に形成される電子部品端子電極６を導電性接合材料７を介して接合すると、導電性接合材料７中に含まれる揮発成分などにより導電性接合材料７内部に、図示のような気泡８が発生することがある。
【００３５】
この気泡８は、プリント配線基板１上に電子部品５を導電性接合材料７（半田，導電性接着剤など）を用いて電気的，機械的に接合する場合、接合の為の工程内で加熱処理を行う際、導電性接合材料７中に含まれる成分由来もしくはプリント配線基板１中の水分由来の気体が発生し、接合部中に停滞することで形成される。気泡８は、導電性接合材料７として半田を使用する場合であれば、半田中のフラックスの気化ガスや、フラックスが電極表面の酸化物と反応して生成される水が蒸発した水蒸気である。また、導電性接合材料７として導電性接着剤を使用する場合であれば、導電性接着剤中の溶剤成分が揮発して生じるガスである。その他、導電性接合材料７由来の他に、プリント配線基板１が吸湿している場合はプリント配線基板１内に吸収されている水分が蒸発した水蒸気も存在する。気泡８は、接合工程内での加熱処理中、溶融し液状になっている導電性接合材料７より大気中に排出される。しかし、加熱処理が終了し導電性接合材料７が固化を開始するもしくは溶融中の導電性接合材料７表面に酸化膜などの固体が発生した場合、気体は導電性接合材料７内に留まる。気体が導電性接合材料７内に留まったまま導電性接合材料７が完全に固化すると、導電性接合材料７内の気泡８となる。導電性接合材料７内に気泡８が存在する場合、接合部断面積の急激な変化に伴う応力集中や、接合面積の減少による接合強度低下など、接合信頼性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００３６】
次に、このように構成した第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３７】
プリント配線基板１上に形成されるプリント配線基板電極３と電子部品５に形成される電子部品端子電極６を導電性接合材料７（半田，導電性接着剤など）を用いて電気的，機械的に接合する場合、この接合のための工程で加熱処理を行うと、導電性接合材料７中に含まれる成分由来もしくはプリント配線基板１中の水分由来の気体が発生し、接合部中に気体が生じることがある。
【００３８】
この気体は、導電性接合材料７として、半田を使用する場合であれば、半田中のフラックスの気化ガスや、フラックスが電極表面の酸化物と反応して生成される水が蒸発した水蒸気である。また、導電性接合材料７として、導電性接着剤を使用する場合であれば、導電性接着剤中の溶剤成分が揮発して生じるガスである。その他、導電性接合材料７由来の他に、プリント配線基板１が吸湿している場合は、プリント配線基板１内に吸収されている水分が蒸発した水蒸気も存在する。これら気体は、接合工程内での加熱処理中、溶融し液状になっている導電性接合材料７より大気中に排出される。
【００３９】
しかし、加熱処理が終了し導電性接合材料７が固化を開始するもしくは溶融中の導電性接合材料７表面に酸化膜などの固体が発生した場合、気体は導電性接合材料７内に留まる。気体が導電性接合材料７内に留まったまま導電性接合材料７が完全に固化すると、導電性接合材料７内の気泡８となる。そして、導電性接合材料７内に気泡８が存在すると、断面積の急激な変化による応力集中や、接合面積の減少による接合強度低下など、接合信頼性に悪影響を及ぼす場合がある。
【００４０】
このような状況に対して、第１の実施の形態では、プリント配線基板電極３に、図１（ｂ）に示すようにプリント配線基板１の電極形成面１ａに沿った方向にＬ字形状に配置された開口部４が形成されている。
【００４１】
これにより、プリント配線基板１に形成されるプリント配線基板電極３と電子部品５に形成される電子部品端子電極６を導電性接合材料７を介して接合する工程内での加熱処理時に導電性接合材料中に気体が発生した場合、プリント配線基板電極３に設けられた開口部４を通じて導電性接合材料７内の気体を外部に排出することが可能である。
【００４２】
この場合、開口部４は、プリント配線基板電極３上に設けられ、しかも開口部４両端は、プリント配線基板電極３の周側面で開口されているので、加熱処理が終了し導電性接合材料７が固化を開始するもしくは溶融中の導電性接合材料７表面に酸化膜などの固体が発生した状況でも、導電性接合材料７内部の気体は、開口部４を伝わって両端の開口より放出されつづけるようになる。
【００４３】
これにより、導電性接合材料７内に留まる気体を大幅に排除することができるので、導電性接合材料７内の気泡８の残存に原因する導電性接合材料７の断面積の急激な変化による応力集中や、接合面積の減少による接合強度低下など、接合信頼性に及ぼす悪影響を著しく緩和もしくは回避することができる。
【００４４】
また、開口部４は、プリント配線基板電極３上の導電性接合材料７の接合面に、電極形成面１ａに沿って水平方向に形成されるので、従来のプリント配線基板電極にプリント配線基板まで貫通するスルーホールを設けることで溶融した半田がスルーホールを通って流れ出し、接合部に必要とする半田の量が減少してしまうものと比べ、溶融した半田を開口部４で保持することができ、接合強度の低下や接合不良が発生するような問題を回避できる。
【００４５】
さらに、開口部４は、プリント配線基板電極３上に、電極形成面１ａに沿って水平方向に形成されるため、開口部４は、配線設計などに影響せず、高密度配線設計に有効であり、特に、電子機器の小型化にともない高密度配線設計が重要視される昨今において極めて有利である。
【００４６】
このような第１の実施の形態によれば、電子部品５上に設けられる電子部品端子電極６を導電性接合材料７を用いてプリント配線基板１上に設けられるプリント配線基板電極３上に実装するプリント配線基板において、電子部品端子電極６とプリント配線基板電極３を導電性接合材料７を用いて接合する際、接合工程内での加熱処理中、導電性接合材料７中に気体が発生する場合であっても、プリント配線基板電極３上の導電性接合材料７の接合面に、電極形成面１ａに沿った水平方向に開口部４を作成することで、導電性接合材料７内に発生した気体を開口部４を通って外部に排出することが可能である。
【００４７】
導電性接合材料７内に発生した気体を外部に排出することで、導電性接合材料７内に存在する気体が形成する気泡による悪影響を抑止することが可能となる。具体的な悪影響としては、導電性接合材料７内の気泡存在部が原因で生じる導電性接合材料７内応力集中に起因する亀裂の発生及び破壊などが挙げられる。これらのことより、高密度配線設計を阻害することなく、また接合部の強度を十分に確保しつつ、導電性材料中の気体を排出し、良好な接合部を形成可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。つまり、導電性接合材料７中に発生する気体を導電性接合材料７外に排出する機構を有し、なおかつこの機構が配線設計などの設計自由度に及ぼす影響を抑えることができ、高密度配線設計に有効で、実施にあたってのプリント配線基板製造工程増加及び製造コスト増加を生じないプリント配線板を提供することが可能となる。
【００４８】
また、各プリント配線基板電極３に形成される開口部４を同一のプリント配線基板電極上に複数箇所形成すると、導電性接合材料７内に発生した気体をより効率良く外部に排出することができることから、種々の理由により導電性接合材料７の溶融時間を少なくする場合でも、接合部内に気泡が生じないよう十分に排気をすることが可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５０】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示すもので、（ａ）は、プリント配線基板全体図、（ｂ）はプリント配線基板電極の拡大図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、これら図面は、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００５１】
この場合、プリント配線基板１上に形成される各プリント配線基板電極３上の導電性接合材料７の接合面に、該接合面に沿った方向に直線状の1個所のみの開口部１１が形成されている。この開口部１１の両端は、プリント配線基板電極３の周側面で開口されている。
【００５２】
この開口部１１は、第1の実施の形態で述べたと同様に、プリント配線基板１に形成されるプリント配線基板電極３と電子部品５に形成される電子部品端子電極６を導電性接合材料７を介して接合する工程内での加熱処理時に、導電性接合材料７中に発生する気体を導電性接合材料７外部に排出する機能を有するものである。
【００５３】
その他は、図１と同様である。
【００５４】
このようにすれば、各プリント配線基板電極３に必要最小限の１個所のみに開口部１１を形成するようにしているので、プリント配線基板電極３と電子部品端子電極６の接合面積をできるだけ多く確保することができる。これにより、第1の実施の形態の作用に加え、プリント配線基板電極３と電子部品端子電極６の接合部の信頼性をさらに向上させることができ、良好な接合部を形成可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００５５】
このような第２の実施の形態によれば、電子部品端子電極６とプリント配線基板電極３を導電性接合材料７を用いて接合し実装基板を形成した後、実装基板に曲げもしくは温度変化などの外部負荷が作用した場合、その負荷は接合部内の部位に集中して作用することがあるが、各プリント配線基板電極３に形成される開口部４をそれぞれ1箇所のみ形成すると、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合面積をできるだけ多く確保できるので、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の間の接合部に作用する単位面積当たり負荷が少なくなることから、導電性接合材料７中の気体を排気しながら、より接合強度の高い接合部を形成することが可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５７】
図５は、本発明の第３の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示している。
【００５８】
この場合、プリント配線基板1上に形成されたプリント配線基板電極３は、同図（ａ）に示すようにプリント配線基板電極３の中心３ａを通って開口部１２が形成されている。なお、同図（ｂ）は、参考図で、開口部１２がプリント配線基板電極３の中心からずれて形成されている状態を示している。つまり、この第３の実施の形態では、プリント配線基板電極３の中心３ａを通って開口部１２が形成されている。その他は、図１と同様である。
【００５９】
このようにすれば、開口部１２は、プリント配線基板電極３の中心３ａを通り形成されているため、プリント配線基板電極３中の電極面積の偏り、すなわちプリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合面積の偏りを抑えることが可能である。これにより、プリント配線基板1に対する曲げ負荷や温度変化などの負荷状況及び実装基板形状の変化に伴い接合部への最大応力負荷箇所が変化した場合であっても、接合面積が極端に狭い部位と最大応力負荷箇所が重なる事態を回避することが可能となる。つまり、開口部１２をプリント配線基板電極３の中心３ａを通って形成することで、プリント配線基板電極３中の電極面積の偏りを最小に抑え、接合面積が極端に狭い部位と最大応力負荷箇所が重なる事態を回避することが可能であり、曲げ負荷や温度変化の状況及び実装基板形状の変化に伴い接合部への最大応力負荷箇所が変化した場合であっても、接合面積が極端に狭い部位に最大応力が作用することを防ぐことができ、負荷形態の変化に対してロバストなプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００６０】
このような第３の実施の形態によれば、電子部品端子電極６とプリント配線基板電極３を導電性接合材料７を用いて接合し実装基板を形成した後、該実装基板に曲げもしくは温度変化などの外部負荷が作用した場合、最大応力は接合面の最外周部分に発生する。この場合、各プリント配線基板電極３に形成される開口部４をプリント配線基板電極３の中心３ａを通り形成すると、最大応力が発生する接合面最外周近傍にばらつきなく多くの接合面積を確保することができることから、導電性接合材料中の気体を外部に排出しながらも、実装基板に負荷が作用した場合でも接合部の信頼性が高いプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００６２】
図６は、本発明の第４の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示している。
【００６３】
この場合、プリント配線基板1上に形成された複数（図示例では４個）のプリント配線基板電極３は、電子部品５の実装領域１３の中心１３ａとプリント配線基板電極３の中心３ａを結ぶ直線に沿って、プリント配線基板電極３の中心３ａから実装領域１３の中心１３ａに向けて開口部１４が形成されている。つまり、各プリント配線基板電極３上に形成される開口部１４は、プリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線に沿って、なおかつプリント配線基板電極３の中心３ａより実装領域１３の中心１３ａに向けて形成されている。その他は、図１と同様である。
【００６４】
例えば、図７（ａ）に示すようにプリント配線基板1に加わった曲げ応力１５や同図（ｂ）に示すように温度変化によりプリント配線基板1や電子部品５に生じる熱変形１６などの応力負荷形態により外部負荷が作用するような場合、このとき発生する応力負荷１７は、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合部の最外周側で電子部品５の実装領域１３の中心１３ａより遠い位置に作用することが多い。そのため、上記構成によれば、このときの応力負荷１７から開口部１４を遠ざけることが可能となる。これにより、現実的に作用する頻度が多い負荷形態に対して特に信頼性が高いプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００６５】
このような第４の実施の形態によれば、電子部品端子電極６とプリント配線基板電極３を導電性接合材料７を用いて接合し実装基板を形成した後、この実装基板に電子部品実装部裏側からの曲げもしくは温度変化などによる外部負荷が作用した場合、最大応力は、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合部の最外周側で電子部品５の実装領域１３の中心１３ａより最も遠い位置に作用する場合が多ことから、各プリント配線基板電極３に形成される開口部１４をプリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線に沿って、なおかつプリント配線基板電極３の中心３ａより実装領域１３の中心１３ａに向けて形成すると、現実的に最も生じやすい曲げ負荷及び温度変化により発生する応力の最大応力作用箇所から開口部１４を遠ざけることが可能となり、導電性接合材料７中の気体を外部に排出しながらも、現実的に作用する頻度が多い応力負荷形態に対して、より信頼性を確保可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００６６】
なお、プリント配線基板電極３上の開口部１４は、電子部品５の実装領域１３の中心１３ａとプリント配線基板電極３の中心３ａを結ぶ直線に沿って、プリント配線基板電極３の中心３ａから実装領域１３の中心１３ａに向けて形成したが、実装領域１３の外側に向けて開口部１４を形成すると、導電性接合材料７内の気体を導電性接合材料７内より実装領域１３外まで最短距離の流路を通って排気することができることから、種々の理由により導電性接合材料７の溶融時間を少なくする場合でも、接合部内に気泡が生じないよう十分に排気をすることが可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００６７】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００６８】
図８は、本発明の第５の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示している。
【００６９】
この場合、プリント配線基板1上に形成された複数（図示例では４個）のプリント配線基板電極３は、電子部品５の実装領域１３の中心１３ａとプリント配線基板電極３の中心３ａを結ぶ直線上で、かつこの直線と直交する方向に開口部１８が形成されている。つまり、各プリント配線基板電極３上に形成される開口部１８は、プリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線に対して直交する方向に形成されている。その他は、図１と同様である。
【００７０】
このようにすると、各プリント配線基板電極３上の開口部１８は、プリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線に対して直交する方向に形成されているため、例えば、図９に示すようにプリント配線基板1に加わる曲げ応力１５による力点位置、支点位置あるいは曲げ方向などの曲げ負荷状況が変化して、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合部の最外周側での最大の応力負荷１７の発生位置が変化したような場合であっても、最大応力発生位置変化の影響を受けにくくできる。つまり、開口部１８は、プリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線に対して直行する方向に形成されているため、曲げ負荷の状態変化及び温度変化の状態変化に伴う最大応力発生位置の変動に対して接合部の信頼性を損なうことのないプリント配線基板１を提供することが可能となる。
【００７１】
このような第５の実施の形態によれば、電子部品端子電極６とプリント配線基板電極３を導電性接合材料７を用いて接合し実装基板を形成すると、該実装基板に曲げもしくは温度変化などによる外部負荷が作用した場合、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合部の最外周側での最大の応力負荷１７の発生位置が電子部品実装部中心より最も遠い接合部に作用する場合が多いが、力点位置、支点位置あるいは曲げ方向など曲げ負荷状況が変化した場合、それに伴ってプリント配線基板電極３と導電性接合材料７の接合部の外周側での最大応力発生位置が変化する。このように最大応力発生位置が変化した場合であっても、各プリント配線基板電極３上に形成される開口部１８をプリント配線基板電極３の中心３ａと電子部品５の実装領域１３の中心１３ａを結ぶ直線と直交する方向に形成することで、最大応力発生位置変化の影響を受けにくい位置に開口部１８を設けることができる。これにより、導電性接合材料７中の気体を外部に排出しながらも、曲げ負荷の状態及び温度変化の状態が変化して最大応力発生位置が変化したとしても、接合部信頼性がその影響を受けにくいプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００７２】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００７３】
図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の第６の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示している。
【００７４】
この場合、プリント配線基板1の各プリント配線基板電極３上に形成された開口部１９は、プリント配線基板電極３の中心３ａより外側に向けて形成されるとともに、プリント配線基板電極３の中心３ａ側端部（開口部１９の中心３ａ側端部１９ａ）が半円形に形成されている。
【００７５】
その他は、図１と同様である。
【００７６】
このようにすると、開口部１９は、プリント配線基板電極３の中心３ａ側端部が半円形に形成されているため、導電性接合材料７内において断面積の急激な変化が抑えられている。つまり、例えば、図１１（ａ）（ｂ）に示すように開口部１９’のプリント配線基板電極３の中心３ａ側端部に角部１９ｂを形成していると、導電性接合材料７の近傍に応力が作用する際、開口部１９’の各角部１９ｂ近傍に応力２０が集中して発生することがある。しかし、半円形に形成することで、これらの応力２０の集中を緩和することが可能になり、開口部１９への応力集中に起因する破壊発生を抑制することが可能となる。つまり、開口部１９は、プリント配線基板電極３の中心３ａ側端部が半円形に形成され、導電性接合材料７内において開口部１９近傍の断面積の急激な変化が抑えられていので、導電性接合材料７近傍に応力が作用しても、開口部１９近傍に生じる応力集中を緩和することが可能である。これにより開口部１９への応力集中に起因する破壊発生を抑制することが可能となり、接合部及び導電性接合材料７の外力に対する信頼性を確保したプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００７７】
このような第６の実施の形態によれば、プリント配線基板電極３内に開口部１９を設けられるプリント配線基板１に曲げもしくは温度変化などによる外部負荷が作用した場合、プリント配線基板電極３と導電性接合材料７の間の接合部のプリント配線基板電極３の中央部近傍において、急激な断面積変化による応力集中が発生する可能性がある。最大応力発生位置が生じる接合部の最外周と開口部１９は離れているが、長期間にわたって負荷が繰り返された場合、金属疲労により該部分より亀裂が発生し徐々に成長、やがては破壊に至る可能性も考えられる。これに対し、プリント配線基板電極３内にプリント配線基板１の中央より外側に向けて設けられる開口部１９のプリント配線基板電極３の中心３ａ側端部を半円形に形成することで、応力集中の影響を軽減することが可能となる。これらのことから、導電性接合材料７中の気体を外部に排出しながらも、開口部１９近傍からの亀裂発生を抑制し、接合部信頼性を向上させたプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００７８】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００７９】
図１２（ａ）（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示している。
【００８０】
この場合、プリント配線基板1のプリント配線基板電極３上に形成された開口部２１は、プリント配線基板電極３の中心３ａを中心とした扇形状になっている。
【００８１】
その他は、図１と同様である。
【００８２】
このようにすると、開口部２１は、プリント配線基板電極３の中心３ａを中心とした扇形状に形成されているため、導電性接合材料７内に生じた気体が通る流路体積がより大きくなっている。例えば、図１３に示すように開口部２２が直線状をしていると、導電性接合材料７内に生じた気体の排出経路Ｓが一方向のみであるが、扇状に形成することで図１２（ｂ）に示すように気体の排出経路Ｓは大きく広がるようになり導電性接合材料７内に発生する気体を効率良く外部に排出することが可能となる。つまり、開口部２１はプリント配線基板電極３上に、プリント配線基板電極３の中心３ａを中心とした扇形に形成されているため、導電性接合材料７内に発生する気体を効率良く外部に排出することが可能となる。これにより、導電性接合材料７中への気泡８の発生抑制効果が良好なプリント配線基板１を提供することが可能となる。
【００８３】
このような第７の実施の形態によれば、プリント配線基板１中に形成される開口部２１の形状をプリント配線基板電極３の中心３ａを中心とした扇形に形成することで、導電性接合材料７中の気体が外気中に排気される出口となる開口部外側端を広く確保することとなり、導電性接合材料７中の気体を外部に排出する効率を向上させることが可能となる。これらのことより、部品の耐熱性問題など種々の理由により導電性接合材料７の溶融時間を少なくする場合でも、接合部内に気泡が生じないよう十分に排気をすることが可能なプリント配線基板を提供することが可能となる。
【００８４】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。
【００８５】
第８の実施の形態は、上述した第６の実施の形態をさらに具体的にしたものである。
【００８６】
図１４は、本発明の第８の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付している。
【００８７】
この場合、プリント配線基板１上に形成されている複数（図示例では４個）のプリント配線基板電極３は、図１５に示すように電子部品５の実装領域１３の中心１３ａとプリント配線基板電極３の中心３ａを結ぶ直線に沿って、かつプリント配線基板電極３の中心３ａから実装領域１３の中心１３ａに向けて開口部１９が形成されている。これら開口部１９は、プリント配線基板電極３の中心３ａ側の端部１９ａが半円形に形成されている。
【００８８】
この場合、開口部１９の幅は0.2mm,開口部１９を設けたプリント配線基板電極３の形状は直径1.05mmの円形である。
【００８９】
この第８の実施の形態では、開口部１９を設けたプリント配線基板電極３の他に、図１と同一部分には同符号を付した図１７（ａ）（ｂ）に示すように開口部を設けない開口部なしプリント配線基板電極２３を有するものも用意した。開口部なしプリント配線基板電極２３の形状は直径0.4mmの円形である。
【００９０】
プリント配線基板電極３及び開口部なしのプリント配線基板電極２３は、それぞれCuで形成されており、その厚さは0.018mmである。プリント配線基板１はFR-4グレードのガラスエポキシ複合材料からなり、その厚さは0.8mmである。また、プリント配線基板形状は40mm四方の矩形状に形成されている。本実施例で用いたプリント配線基板１は片面プリント配線板構造である。
【００９１】
導電性接合材料７には、Sn-8%Zn-3%Bi組成の鉛フリー半田を使用している。該導電性接合材料７は、半田ペーストとして、スクリーン印刷にてプリント配線基板電極３及び開口部なしプリント配線基板電極２３上に、プリント配線基板電極３及び開口部なしプリント配線基板電極２３と同じ面積,形状、印刷膜厚さ0.125mmの概ね柱状に選択的に供給した。
【００９２】
電子部品５は、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、13mm四方矩形状,厚さ0.45mmのセラミック基板５ａ上に、11mm四方矩形状,厚さ0.5mmのSiチップ５ｂを実装したセラミックパッケージである。電子部品５の電極は、電子部品５とプリント配線基板１の重心位置を揃えたときプリント配線基板電極３及び開口部なしプリント配線基板電極２３に正対する位置に形成されており、プリント配線基板電極３と正対する電子部品端子電極６は直径1.05mmの円形に形成されている。また、開口部なしプリント配線基板電極２３と正対する第２の電子部品端子電極２４は直径0.4mmの円形に形成されている。電子部品５に形成されている電子部品端子電極６及び第２の電子部品端子電極２４はセラミック基板側より外部に向けてMo→W→Ni→Auの順に積層形成されており、総厚さは0.05mmである。電子部品５は、プリント配線基板電極３と電子部品端子電極６の位置が合うように、また開口部なしプリント配線基板電極２３と第２の電子部品端子電極２４の位置が合うように、自動電子部品マウント装置にて、導電性接合材料７供給後のプリント配線基板１上に配置した。
【００９３】
電子部品５を導電性接合材料７供給後のプリント配線基板1上に配置した後、窒素雰囲気加熱炉にて加熱し導電性接合材料７を溶融させることで、導電性接合材料7と電子部品端子電極６及び第２の電子部品端子電極２４、導電性接合材料７と開口部なしプリント配線基板電極２３及び第2の電子部品端子電極２４をそれぞれ電気的,機械的に接続し、図１４に示すような開口部保有実装サンプルを作成した。また、図示しないが、プリント配線基板電極に開口部を全く設けないプリント配線基板を作成し、開口部保有実装サンプルと同じ要領で、開口部非保有実装サンプルを作成した。
【００９４】
このような実装サンプルを作成後、X線透過撮影による投影像を観察した。X線透過撮影による投影像を画像処理により二値化し、実装後における導電性接合材料内の気泡面積を測定した結果、次のような結果が得られた。
【表１】
2006073601.tif 000003
【００９５】
上記表より明らかであるが、開口部非保有サンプルに比べ、開口部保有サンプルの方が実装後における導電性接合材料内の気泡面積が少ないことがわかる。この測定結果より、プリント配線基板電極３内に開口部４を設けることで、導電性接合材料７内に発生する気体を効率良く排出できることが確認された。
【００９６】
また、上記X線透過撮影に用いた開口部保有サンプル及び開口部非保有サンプルを用いて、接合部信頼性評価の為の熱衝撃試験を実施した。熱衝撃試験は、
（ａ）温度条件-40/125℃（各温度30分保持）
（ｂ）気槽式試験槽使用
（ｃ）全サンプルNG時打ち切り
（ｄ）NG判定基準は接続抵抗値の増加量が初期値の100%を越えた時点
以上の条件下で実施した。試験結果を以下に示す。
【表２】
2006073601.tif 000004
【００９７】
上記表より明らかであるが、開口部非保有サンプルに比べ、開口部保有サンプルの方が長期間試験に耐えていることがわかる。この試験結果より、プリント配線基板電極３内に開口部４を設けることで導電性接合材料７内に発生する気体排出の効率化に伴う導電性接合材料７内の気泡８の減少が起こり、導電性接合材料７と各部電極間の接合部面積が確保されること、及び導電性接合材料内に応力集中が生じないことから、開口部非保有サンプルに比べ、開口部保有サンプルの方が優れた接合信頼性を有することが確認された。
【００９８】
なお、上述した実施の形態では、片面積層プリント配線板について述べたが、両面積層プリント配線板に適用しても上述したと同様の効果が得られる事は言うまでもない。
【００９９】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１００】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる他のプリント配線基板電極（電子部品端子電極）の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態に用いられる他の電子部品端子電極の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図７】第４の実施の形態での外部負荷が作用した状態を説明する図。
【図８】本発明の第５の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図９】第５の実施の形態での曲げ負荷の変化状態を説明する図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図１１】第６の実施の形態と比較するためのプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態にかかるプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図１３】第７の実施の形態と比較するためのプリント配線基板の要部の概略構成を示す図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態にかかるプリント配線基板の概略構成を示す図。
【図１５】第８の実施の形態に用いられるプリント配線基板電極の概略構成を示す図。
【図１６】第８の実施の形態に用いられる電子部品の概略構成を示す図。
【図１７】第８の実施の形態の説明に用いられる開口部なしプリント配線基板電極を有するプリント配線基板の概略構成を示す図。
【図１８】従来の回路基板装置の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…プリント配線基板、１ａ…電極形成面
２…ソルダレジスト、２ａ…欠損部
３…プリント配線基板電極、３ａ…中心
４…開口部、５…電子部品
５ａ…セラミック基板、５ｂ…チップ
６…電子部品端子電極、６０１…半田突起
７…導電性接合材料、８…気泡
９…ソルダレジスト、９ａ…切欠き部
１１、１２、１４…開口部、１３…実装領域
１３ａ…中心、１５…応力、１６…熱変形
１７…応力負荷、１８、１９…開口部
１９ａ…端部（半円形）、１９ｂ…角部、２０…応力
２１、２２…開口部、２３…開口部なしプリント配線基板電極
２４…電子部品端子電極
【図１】
2006073601.tif 000005
【図２】
2006073601.tif 000006
【図３】
2006073601.tif 000007
【図４】
2006073601.tif 000008
【図５】
2006073601.tif 000009
【図６】
2006073601.tif 000010
【図７】
2006073601.tif 000011
【図８】
2006073601.tif 000012
【図９】
2006073601.tif 000013
【図１０】
2006073601.tif 000014
【図１１】
2006073601.tif 000015
【図１２】
2006073601.tif 000016
【図１３】
2006073601.tif 000017
【図１４】
2006073601.tif 000018
【図１５】
2006073601.tif 000019
【図１６】
2006073601.tif 000020
【図１７】
2006073601.tif 000021
【図１８】
2006073601.tif 000022