(57)【要約】【課題】電子部品とプリント基板との間に接続不良が発生することを抑制することができる電子部品の実装構造を提供する。【解決手段】電子部品１０の第１、第２電極１１、１２と基板２０の第１、第２ランド２１、２２とをそれぞれ対向するように配置し、第１、第２電極１１、１２と第１、第２ランド２１、２２との間にはんだ３０を配置することにより電子部品１０と基板２０とを接続した電子部品の実装構造であって、電子部品１０の一面に凹部１５を形成すると共に、凹部１５の底面を含む位置に第１電極１１を備え、第１電極１１と半導体装置を電気的に接続し、第１電極１１と第１ランド２１とを、はんだ３０が凹部１５内に入り込んだ状態で接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に第１、第２電極（１１、１２）を備えると共に、半導体装置を収容してなる電子部品（１０）と、
前記電子部品（１０）の前記第１電極（１１）と対向する位置に第１ランド（２１）を備えると共に、前記電子部品（１０）の前記第２電極（１２）と対向する位置に第２ランド（２２）を備えた基板（２０）と、
前記第１、第２電極（１１、１２）と前記第１、第２ランド（２１、２２）との間に配置され、前記第１、第２電極（１１、１２）と前記第１、第２ランド（２１、２２）とを接続するはんだ（３０）と、を備え、
前記電子部品（１０）の前記第１、第２電極（１１、１２）と前記基板（２０）の前記第１、第２ランド（２１、２２）とをそれぞれ対向するように配置し、前記第１、第２電極（１１、１２）と前記第１、第２ランド（２１、２２）との間に前記はんだ（３０）を配置することにより前記電子部品（１０）と前記基板（２０）とを接続した電子部品の実装構造であって、
前記電子部品（１０）は、前記一面に凹部（１５）が形成されていると共に、前記凹部（１５）の底面を含む位置に第１電極（１１）が備えられ、前記第１電極（１１）と前記半導体装置が電気的に接続されており、
前記第１電極（１１）と前記第１ランド（２１）とは、前記はんだ（３０）が前記凹部（１５）内に入り込んだ状態で接続されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項２】
前記電子部品（１０）の前記一面には、前記凹部（１５）と連通する溝（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装構造。
【請求項３】
前記第１、第２電極（１１、１２）は、前記半導体装置のうち同電位の部位と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の実装構造。
【請求項４】
前記第２ランド（２２）の大きさは前記第１ランド（２１）の大きさより小さくされており、前記第１電極（１１）と前記第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）の分量と、前記第２電極（１２）と前記第２ランド（２２）との間に配置されるはんだ（３０）の分量とが同じ分量とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子部品の実装構造。
【請求項５】
前記第２電極（１２）は前記一面の外縁領域に配置され、前記第１電極（１１）は前記第２電極（１２）が配置されている前記外縁領域の内側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の実装構造。
【請求項６】
前記凹部（１５）は底面が矩形状とされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の実装構造。
【請求項７】
前記凹部（１５）の側面は、前記一面から前記凹部（１５）の底面に向かって先細り形状となるテーパ形状とされていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子部品の実装構造。
【請求項８】
前記凹部（１５）を構成する壁面は、弧状とされており、かつ深さ方向の断面が円弧状とされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つ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、電子部品と基板とをはんだを介して接続した電子部品の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品とプリント基板とをはんだを介して接続した電子部品の実装構造が知られている。具体的には、電子部品は、パッケージを備え、パッケージ内に半導体装置が収容されていると共に、パッケージに半導体装置と電気的に接続される電極が備えられている。プリント基板は、当該電極と対向する位置にランドが備えられており、ランドが備えられていない部分にソルダレジストが配置されている。そして、電子部品の電極とプリント基板のランドとがはんだを介して接続されることにより、電子部品とプリント基板とが電気的に接続されている。
【０００３】
このような電子部品の実装構造では、プリント基板と電子部品との熱膨張係数が違うことに起因する熱応力がはんだに印加されてはんだにクラックが発生し、電子部品とパッケージとの間に接続不良が発生することがある。このため、従来より、プリント基板と電子部品との間に配置されるはんだの高さを高くすることにより、はんだ内で熱応力を緩和させてはんだにクラックが発生することを抑制し、電子部品とプリント基板との間に接続不良が発生することを抑制している。
例えば、特許文献１には、プリント基板に備えられるランドの外縁部にソルダレジストおよび塗料層を積層して配置すると共に、ランドの内縁部にはんだを配置し、塗料層を電子部品と接触させた状態で、はんだを介してランドと電子部品の電極とを接続することにより、電子部品とプリント基板とを接続することが開示されている。
【０００４】
このような電子部品の実装構造では、プリント基板のランドと電子部品の電極との間にレジストおよび塗料層の厚みが確保されることになるため、はんだの高さを所定の高さ、つまりレジストおよび塗料層の厚みにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の電子部品の実装構造では、電子部品やプリント基板と熱膨張係数の異なるレジストや塗料層がはんだと接触する状態で配置されるため、はんだには、電子部品とプリント基板から印加される熱応力に加えて、レジストや塗料層からの熱応力も印加されることになる。このため、このような電子部品の実装構造では、はんだの高さを所定の高さにすることができるものの、はんだに印加される熱応力は大きくなってしまい、電子部品とプリント基板との間に接続不良が発生することを十分に抑制することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、電子部品とプリント基板との間に接続不良が発生することを抑制することができる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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電子部品（１０）の第１、第２電極（１１、１２）と基板（２０）の第１、第２ランド（２１、２２）とをそれぞれ対向するように配置し、第１、第２電極（１１、１２）と第１、第２ランド（２１、２２）との間にはんだ（３０）を配置することにより電子部品（１０）と基板（２０）とを接続した電子部品の実装構造であって、電子部品（１０）は、一面に凹部（１５）が形成されていると共に、凹部（１５）の底面を含む位置に第１電極（１１）が備えられ、第１電極（１１）と半導体装置が電気的に接続されており、第１電極（１１）と第１ランド（２１）とは、はんだ（３０）が凹部（１５）内に入り込んだ状態で接続されていることを特徴としている。
【０００９】
このような電子部品の実装構造では、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）を介して電子部品（１０）と基板（２０）とが電気的に接続される。そして、第１電極（１１）と第１ランド（２１）とは、はんだ（３０）が凹部（１５）内に入り込んだ状態で接続されている。つまり、凹部が形成されていない従来の電子部品の実装構造と同じ分量のはんだを第１、第２電極（１１、１２）と第１、第２ランド（２１、２２）との間に配置したとき、従来の実装構造より第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）の高さを高くすることができる。したがって、従来の実装構造と比較して、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）にクラックが発生することを抑制することができるため、電子部品（１０）と基板（２０）との間に接続不良が発生することを抑制することができる。
【００１０】
例えば、請求項２に記載の発明のように、電子部品（１０）の一面に凹部（１５）と連通する溝（１６）を形成してもよい。このような電子部品の実装構造では、はんだ（３０）を介して第１電極（１１）と第１ランド（２１）とを接続するとき、凹部（１５）内の空気を溝（１６）を通じて排出することができるため、はんだ（３０）内にボイドが形成されることを抑制することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、第１、第２電極（１１、１２）を半導体装置のうち同電位の部位と電気的に接続することもできる。
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明のように、第２ランド（２２）の大きさを第１ランド（２１）の大きさより小さくし、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）の分量と、第２電極（１２）と第２ランド（２２）との間に配置されるはんだ（３０）の分量とを同じ分量としてもよい。
【００１３】
このような電子部品の実装構造では、第２ランド（２２）と第１ランド（２１）との大きさが同じである基板（２０）に電子部品（１０）を実装する場合と比較して、第２電極（１２）と第２ランド（２２）との間に配置されているはんだ（３０）が、電子部品（１０）と基板（２０）との高さ方向と垂直な方向に広がりにくくなり、第２ランド（２２）と第２電極（１２）との間の距離を長くすることができる。つまり、電子部品（１０）と基板（２０）との間の距離を長くすることができ、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間の距離を長くすることができる。このため、第２ランド（２２）と第１ランド（２１）との大きさが同じである基板（２０）に電子部品（１０）を実装する場合と比較して、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されるはんだ（３０）の高さを高くすることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明のように、第２電極（１２）を一面の外縁領域に配置し、第１電極（１１）を第２電極（１２）が配置されている外縁領域の内側に配置することができる。
【００１５】
このような電子部品の実装構造では、電子部品（１０）には外縁部ほど熱応力に起因する力が大きく印加されるため、第１電極（１１）を電子部品（１０）の外縁部に配置する場合と比較して、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されているはんだ（３０）に印加される熱応力を小さくすることができ、はんだ（３０）にクラックが発生することを抑制することができる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載の発明のように、凹部（１５）の底面を矩形状とすることができる。また、請求項７に記載の発明のように、凹部（１５）の側面を一面から凹部（１５）の底面に向かって先細り形状となるテーパ形状とすることができる。そして、請求項８に記載の発明のように、凹部（１５）を構成する壁面を、弧状とし、かつ深さ方向の断面を円弧状とすることもできる。
【００１７】
請求項７および８に記載の電子部品の実装構造では、凹部（１５）の側壁を一面と垂直にする場合と比較して、第１電極（１１）と第１ランド（２１）との間に配置されているはんだ（３０）を凹部（１５）内に入り込みやすくさせることができる。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態における電子部品の基板への実装構造の断面構成を示す図である。
【図２】図１に示す電子部品の一面側の斜視図である。
【図３】他の実施形態における電子部品１０の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態における電子部品のプリント基板への実装構造の断面構成を示す図、図２は図１示す電子部品の一面側の斜視図であり、これらの図に基づいて説明する。図１に示されるように、電子部品１０はプリント基板２０にはんだ３０を介して接続されている。
【００２１】
電子部品１０は、一面に第１、第２電極１１、１２を備え、第１電極１１と電気的に接続される半導体装置を収容して構成されている。具体的には、電子部品１０は、凹み部が形成されたセラミック等で構成されるパッケージ１３を備え、当該凹み部内に加速度センサや制御用ＩＣ等の半導体装置等が収容されていると共に、凹み部がリッド１４により閉塞されている。そして、パッケージ１３のうちリッド１４が配置される側と反対側に第１、第２電極１１、１２が備えられている。
【００２２】
第１、第２電極１１、１２は、第２電極１２が電子部品１０の一面のうち外縁領域に配置されており、第１電極１１が第２電極１２が配置されている外縁領域の内側に配置されている。また、電子部品１０の一面には、底面が矩形状である凹部１５が形成されており、第１電極１１は凹部１５の底面に配置されている。なお、本実施形態では、第１電極１１は凹部１５の底面に対応する矩形状とされており、第２電極１２は円形状とされている。また、第１、第２電極１１、１２は、特に限定されるものではないが、例えば、Ｎｉからなる下地電極の表面に金メッキ層を形成することにより構成される。
【００２３】
そして、本実施形態では、第１電極１１は、例えば、パッケージ１３にスルーホールが形成されると共に、当該スルーホール内がＣｕ等の導電部材にて充填されることにより、半導体装置と電気的に接続され、第２電極１２は、半導体装置と電気的に接続されていない構成とされている。
【００２４】
さらに、電子部品１０の一面には、凹部１５と連通する溝１６が形成されている。本実施形態では、この溝１６は、凹部１５の一部分から当該一面の端部に到達するまで形成されている。
【００２５】
プリント基板２０は、例えば、電子部品１０と対向する一面に配線パターンが形成されており、電子部品１０の第１電極１１と対向する位置に第１ランド２１を備えていると共に電子部品１０の第２電極１２と対向する位置に、第１ランド２１の大きさより小さい第２ランド２２を備えている。また、第１、第２電極１１、１２が配置されていない部分には、配線パターンを覆うソルダレジスト（図示せず）が配置されている。
【００２６】
本実施形態では、第１電極１１は配線パターンと電気的に接続されており、第２電極１２は配線パターンと電気的に接続されていない構成とされている。なお、第１、第２ランド２１、２２は、特に限定されるものではないが、共に円形状とされており、例えば、Ａｇ系金属、Ｃｕ系金属、Ｎｉ系金属、あるいはＡｕ等の材料を用いた厚膜やめっきから構成されている。
【００２７】
そして、プリント基板２０の一面上にははんだ３０を介して電子部品１０が接続されている。具体的には、第１、第２電極１１、１２と第１、第２ランド２１、２２とがはんだ３０を介して接続されることにより、電子部品１０がプリント基板２０に接続されている。さらに、詳述すると、第１電極１１と第１ランド２１とは、第１電極１１が凹部１５の底面に配置されているため、はんだ３０が凹部１５内に入り込んだ状態で接続されている。言い換えると、第２電極１２と第２ランド２２との間に配置されているはんだ３０は太鼓状であるのに対し、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されているはんだ３０は鼓状となっている。なお、本実施形態では、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０の分量と、第２電極１２と第２ランド２２との間に配置されるはんだ３０の分量とは同じ分量とされている。
【００２８】
また、上記のように、パッケージ１３に収容されている半導体装置は第１電極１１と電気的に接続されており、プリント基板２０の配線パターンは第１ランド２１と電気的に接続されているため、電子部品１０とプリント基板２０とは、第１電極１１および第１ランド２１を介して電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、第２電極１２と第２ランド２２との間に配置されるはんだ３０は主として電子部品１０とプリント基板２０との間の距離を確保する機能を発揮するものである。
【００２９】
次に、このような実装構造の実装方法について簡単に説明する。
【００３０】
まず、上記構成のプリント基板２０および電子部品１０を用意し、第１、第２ランド２１、２２上にはんだペーストを印刷法等により塗布すると共に、はんだペーストを挟んで第１、第２ランド２１、２２と第１、第２電極１１、１２とが対向するように電子部品１０を配置する。
【００３１】
続いて、電子部品１０をプリント基板２０側に押圧しながらはんだリフローを行って、第１電極１１と第１ランド２１、第２電極１２と第２ランド２２とを接続することにより、電子部品１０とプリント基板２０とを接続する。このとき、はんだペーストが溶融して電子部品１０が沈み込み、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されているはんだ３０が凹部１５内に入り込んではんだ３０が第１電極１１までせり上がるため、第１電極１１と第１ランド２１とがはんだ３０を介して接続される。
【００３２】
なお、電子部品１０とプリント基板２０との接続は、例えば、はんだリフロー炉を用いて行っても良いし、はんだペーストをランプ加熱やレーザ加熱すること等により行ってもよい。また、本実施形態では、電子部品１０には、凹部１５と連通する溝１６が形成されており、はんだ３０が凹部１５内に入り込むときに、凹部１５内の空気は溝１６を通じて排出される。このため、はんだ３０内にボイドが形成されることが抑制される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の電子部品の実装構造では、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０を介して電子部品１０とプリント基板２０とが電気的に接続されている。そして、第１電極１１と第１ランド２１とは、はんだ３０が凹部１５内に入り込んだ状態で接続されている。つまり、凹部が形成されていない従来の電子部品の実装構造（以下、単に従来の実装構造という）と比較して、従来の実装構造と同じ分量のはんだを第１、第２電極１１、１２と第１、第２ランド２１、２２との間に配置したとき、従来の実装構造より第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０の高さを高くすることができる。したがって、従来の実装構造と比較して、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０にクラックが発生することを抑制することができ、電子部品１０とプリント基板２０との間に接続不良が発生することを抑制することができる。なお、第２電極１２と第２ランド２２との間に配置されるはんだ３０は、従来の実装構造と同様に使用環境に応じてクラックが発生する可能性があるが、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されているはんだ３０を介して電気的な接続が確保されるので、特に問題はない。
【００３４】
また、電子部品１０には、凹部１５と連通する溝１６が形成されており、はんだリフロー時に凹部１５内の空気を溝１６を通じて排出することができるため、はんだ３０内にボイドが形成されることを抑制することができる。
【００３５】
さらに、第２ランド２２の大きさが第１ランド２１の大きさより小さくされていることにより、第２ランド２２と第１ランド２１との大きさが同じであるプリント基板２０に電子部品１０を実装する場合と比較して、第２電極１２と第２ランド２２との間に配置されているはんだ３０が、電子部品１０とプリント基板２０との高さ方向と垂直な方向に広がりにくくなり、第２ランド２２と第２電極１２との間の距離を長くすることができる。つまり、電子部品１０とプリント基板２０との間の距離を長くすることができ、第１電極１１と第１ランド２１との間の距離を長くすることができる。このため、第２ランド２２と第１ランド２１との大きさが同じであるプリント基板２０に電子部品１０を実装する場合と比較して、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０の高さを高くすることができる。
【００３６】
また、第２電極１２は電子部品１０の外縁領域に配置され、第１電極１１は第２電極１２が配置されている外縁領域の内側に配置されている。電子部品１０には外縁部ほど熱応力に起因する力が大きく印加されることになるため、第１電極１１を電子部品１０の外縁領域に配置する場合と比較して、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されているはんだ３０に印加される熱応力を小さくすることができ、はんだ３０にクラックが発生することを抑制することができる。
【００３７】
また、このような電子部品の実装構造では、電子部品１０の一面に凹部１５を形成すると共に、凹部１５の底面に第１電極１１を配置すればよいので、新たに別部材を用意する必要もなく、また、はんだ３０に新たな熱応力が付加されることもない。
【００３８】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、凹部１５の底面が矩形状とされており、凹部１５の底面に第１電極１１が配置されている例について説明したが、もちろんこれに限定されるものではない。図３は、他の実施形態における電子部品１０の部分拡大図であり、電子部品１０のうち凹部１５および第１電極１１を示す図である。
【００３９】
例えば、図３（ａ）に示されるように、凹部１５の底面から側壁の途中部分まで第１電極１１を配置することもできる。言い換えると、凹部１５の側壁のうち一面側に位置する部分を除いた領域に第１電極１１を配置することができる。また、図３（ｂ）に示されるように、凹部１５を側面が一面から凹部１５の底面に向かって先細り形状となるテーパ形状とすることができるし、第１電極１１を凹部１５の底面から側壁の途中部分まで配置することもできる。さらに、図３（ｃ）に示されるように、凹部１５を構成する壁面を弧状とし、かつ深さ方向の断面が円弧状となるようにすることができるし、第１電極１１を凹部１５のうち一面側に位置する部分を除いた領域に配置することもできる。
【００４０】
このように、凹部１５のうち一面側に位置する部分を除いた領域に第１電極１１を配置した場合には、第１電極１１を底面から側壁の全面を覆うように配置した場合と比較して、はんだリフローを行ったとき、はんだ３０が第１電極１１を介して電子部品１０の一面に塗れ広がることを抑制することができる。そして、はんだ３０が濡れ広がることにより、はんだ３０の高さが低くなることを抑制することができる。なお、もちろん、凹部１５の側壁の全面を覆うように第１電極１１を配置しても、従来の実装構造と比較して、はんだ３０が凹部１５内に入り込むため、第１電極１１と第１ランド２１との間に配置されるはんだ３０の高さを高くすることができる。
【００４１】
また、上記第１実施形態では、凹部１５の底面が矩形状である例について説明したが、例えば、凹部１５の底面を円形状とすることもできるし、多角形状とすることもできる。
【００４２】
さらに、上記第１実施形態では、第２電極１２が半導体装置と電気的に接続されておらず、第２ランド２２が配線パターンと電気的に接続されていない例について説明したが、第１、第２電極１１、１２を半導体装置のうち同電位の部位と電気的に接続し、第２ランド２２を配線パターンと電気的に接続することもできる。このような電子部品の実装構造では、仮に第２電極１２と第２ランド２２との間に接続不良が発生したとしても、第１電極１１は第２電極１２と同電位の部位に接続されているため、第１電極１１と第１ランド２１により電子部品１０とプリント基板２０との電気的な接続を確保することができる。
【００４３】
また、上記第１実施形態では、凹部１５と連通する溝１６は、当該一面の端部に到達するまで形成されている例について説明したが、もちろん当該一面の端部に到達していない構成としてもよく、電子部品１０の一面に凹部１５と連通する溝１６が形成されていれば凹部１５内の空気を排出することができる。
【００４４】
さらに、上記第１実施形態では、第２ランド２２の大きさが第１ランド２１の大きさより小さくされている例について説明したが、第１、第２ランド２２の大きさを同じ大きさとすることもできる。さらに、上記第１実施形態では、第２電極１２を電子部品１０の外縁領域に配置し、第１電極１１を第２電極１２が配置されている外縁領域の内側に配置する例について説明したが、第１電極１１を電子部品１０の外縁領域に配置し、第２電極１２を第１電極１１が配置されている外縁領域の内側に配置することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    電子部品
１１    第１電極
１２    第２電極
１５    凹部
１６    溝
２０    プリント基板
２１    第１ランド
２２    第２ランド
３０    はんだ
【図１】
2011187484.tif 000003
【図２】
2011187484.tif 000004
【図３】
2011187484.tif 000005