(57)【要約】【課題】回路モジュールを実装基板に実装する際、回路モジュールと実装基板とを接合している半田フィレットに加わる応力を低減し、接合不良を防止し、信頼性の高い実装を実現することの可能な端子構造を提供する。【解決手段】少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板１０と、前記第１の面に搭載された素子チップ２０と、実装面である前記回路基板の前記第２の面に突出するように形成された実装用の端子部（端子電極）３０とを具備し、前記端子部３０が、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する回路モジュールを構成する。【選択図】図１
2011077140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板と、
前記第１の面に搭載された素子チップと、
実装面である前記回路基板の前記第２の面に突出するように形成された実装用の端子部とを具備し、
前記端子部が、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する回路モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の回路モジュールであって、
前記端子部は、
前記第２の面に形成された、十字状断面を有し、十字状断面を構成する回路モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回路モジュールであって、
前記回路基板の前記第２の面が円形であり、
前記端子部は、円周上に配列された回路モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の回路モジュールであって、
前記端子部は、円周上に等間隔で配列された回路モジュール。
【請求項５】
請求項３または４に記載の回路モジュールであって、
前記端子部は、記端子部の中心と前記円形の中心とを結ぶ線に対して対称となるように形成された十字状断面を構成する回路モジュール。
【請求項６】
回路基板の素子搭載面に素子チップを搭載するとともに、前記回路基板に突出するように、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する実装用の端子部とを具備した回路モジュールを用意する工程と、
前記回路モジュールを前記実装基板上に位置決めし、前記凹部に半田を浸透させて前記回路モジュールを固定する工程とを具備した回路モジュールの実装方法。
【請求項７】
請求項６に記載の回路モジュールの実装方法であって、
前記回路モジュールを用意する工程は、円形の回路基板の周縁に等間隔で前記実装用の端子部を配列する工程を含む回路モジュールの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路モジュールおよび回路モジュールの実装方法に係り、特に、端子形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図８に示すように素子チップ１２０を回路基板１１０に実装して形成した電子部品を実装基板１００上に実装するに際しては、半田（層）１４０が用いられることが多いが、使用環境の温度差に起因して、電子部品(パッケージ)の回路基板１１０と実装基板１００との熱膨張率の差から、半田層１４０にクラックが生じ易く、接合不良が生じ易いという問題があった。
そしてこの問題を回避するために種々の実装方法が提案されている。
【０００３】
例えば、基板(実装基板)とリードレス部品の本体との間に、ランド厚よりも厚い絶縁層を設け、ランドとリードレス部品の電極との間に十分な厚みの半田を形成し得るようにし、熱膨張係数の相違に基づいて半田にかかる剪断応力を分散低減し、半田継手(接続部)の信頼性向上をはかるようにしたものが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１７１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構造では、図８に示すように、回路基板１１０を含むパッケージの両端部に実装用端子部を設け、この実装用端子部がパッケージの側面から下面にかかるように実装している。このときパッケージのサイズが大きく、熱サイクルがかかると、パッケージ、実装基板、半田がそれぞれ大きく膨張収縮することになり、それぞれの線膨張率の違いから応力が発生し、半田クラックが発生しやすい。特にパッケージ中央の端子よりも端の端子のほうが、Ｘ，Ｙ方向の膨張収縮力を大きく受けるのでより大きな応力を受けることになる。
このため特許文献１の構造においても、熱膨張率の差による半田クラック等の発生を十分に抑制し得なかった。
【０００６】
そこで、応力を緩和するための構造として、図９及び図１０に示すように端子部１３０を凸形状にした構造も提案されている。しかしこの形状では、隣の端子と半田ブリッジ（短絡）を生じる可能性が高く、実用的ではない。１２１は配線導体層である。
【０００７】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、回路モジュールを実装基板に実装する際、回路モジュールと実装基板とを接合している半田フィレットに加わる応力を低減し、接合不良を防止し、信頼性の高い実装を実現することの可能な端子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】
そこで本発明は、少なくとも第１及び第２の面を有する回路基板と、前記第１の面に搭載された素子チップと、実装面である前記回路基板の前記第２の面に突出するように形成された実装用の端子部とを具備し、前記端子部が、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する回路モジュールを構成する。
この構成により、回路基板すなわちパッケージの実装面に突出するとともに、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する実装用の端子部を設け、その位置で実装基板に実装している。このため、断面対称の凹部内にまで半田層が浸透して固定されるため、半田自体にかかる応力負荷が低減され、結果として半田クラックが従来よりも起こりにくくなる。また、凹部の存在により、端子部が柔らかく、たわむため、応力が緩和される。さらにまた、応力が対称位置にかかるため、半田クラックが従来よりも発生しにくくなる。ここで第１及び第２の面は、同一面以外であればいかなる位置関係であってもよいものとする。
【０００９】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記端子部は、前記第２の面に形成された、十字状断面を有し、十字状断面を構成するものを含む。
この構成によれば、上記効果に加え、更なる応力緩和をはかることが可能となる。
【００１０】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記回路基板の第２の面の外周が円形 であるものを含む。
この構成によれば、パッケージを構成する回路基板の第２の面の外周を円形にすることで熱による応力を均一に分散させることが可能となる。この回路基板は、外周のみが突出して第２の面を構成し、ドーナッツ形状をなしていてもよい。
【００１１】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記端子部が、円周上に等間隔で配列されたものを含む。
この構成によれば、パッケージを構成する回路基板の円周上に端子部を等間隔で配列することで、熱による応力をさらに均一に分散させることが可能となる。
【００１２】
また本発明は、上記回路モジュールにおいて、前記端子部は、前記端子部の中心と前記円形の中心とを結ぶ線に対して対称となるように形成された十字状断面を構成するものを含む。
この構成によれば、パッケージを構成する回路基板を円形にすることによる、熱による応力の均一分散に加えて、対称となるように端子部断面が形成されている結果、半田層も対称となるように形成されるため、更なる応力緩和をはかることが可能となる
【００１３】
また本発明は、回路基板の素子搭載面に素子チップを搭載するとともに、前記回路基板に突出するように、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する実装用の端子部とを具備した回路モジュールを用意する工程と、前記回路モジュールを前記実装基板上に位置決めし、前記凹部に半田を浸透させて前記回路モジュールを固定する工程とを具備した回路モジュールの実装方法である。
この構成によれば、回路基板に突出するように、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する実装用の端子部を設け、その位置で実装基板に実装している。このため、端子部の凹凸によるたわみやすさと半田量の増大と応力のかかる位置（が対称であること）とに起因する応力緩和により、同一サイズの回路基板で比較した場合、応力緩和により、実装工程における熱サイクルによる応力負荷が低減され、結果として半田クラックが従来よりも発生しにくくなる。
【００１４】
また本発明は、上記回路モジュールの実装方法において、前記回路モジュールを用意する工程は、円形の回路基板の周縁に等間隔で前記実装用の端子部を配列する工程を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回路モジュールを実装基板に実装する際、半田溜りとなる断面対称の凹部を有する実装用の端子部を有することで、たわみやすさと応力のかかる位置（が対称であること）とに起因する応力緩和と熱サイクルによる応力負荷が低減され、結果としてクラックの発生を抑制することができ、信頼性の高い実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１の回路モジュールの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の回路モジュールの要部拡大図
【図３】本発明の実施の形態１の回路モジュールの断面図
【図４】本発明の実施の形態１の回路モジュールの実装基板上に実装した状態を示す要部拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態１の回路モジュールの実装基板上への実装工程を示す要部拡大断面図
【図６】本発明の実施の形態２の回路モジュールの斜視図
【図７】本発明の実施の形態３の回路モジュールの斜視図
【図８】従来例の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す斜視図
【図９】従来例の回路モジュールを示す斜視図
【図１０】従来例の回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路モジュールを実装用の端子部側からみた状態を示す斜視図、図２は同要部拡大図、図３は回路モジュールを実装基板上に実装した状態を示す断面図、図４は要部拡大断面図である。
本実施の形態の回路モジュール１は、図１乃至図３に示すように、主表面である第１の面１０Ａにジャイロセンサを構成する素子チップ２０を搭載した回路基板１０で構成され、この第１の面１０Ａに対向する第２の面１０Ｂに、端子部として、凹凸部を有し断面十字状の端子電極３０を形成したものである。この端子電極３０は樹脂製の回路基板１０と一体形成された突起表面に形成される導体層で構成され、回路基板表面に形成される配線導体層２１の一部を構成する。そしてこの回路基板１０が、図３に示すように、実装基板１００としてのプリント配線基板に当接され、第２の面１０Ｂに形成されたこの端子電極３０と、前記実装基板１００との間が半田層４０を介して固着されている。ここでこの回路基板１０は、第1の面１０Ａに素子搭載領域を構成する凹部１３が形成された立体基板である。そして、実装基板１００上に形成された配線パターンからなるパッド１０１上に、半田接合される。ここで回路基板１０上の実装面のパッド（図示せず）に接続される配線導体層（図示せず）、素子チップ実装面に形成されるダイパッド（素子搭載領域）及びボンディングパッドを含む配線導体層２１は、立体成型により所定の高さの突出部を形成した樹脂基板上にスパッタリング法で下地層を形成し、この下地層上にメッキ層を形成して、形成される。素子チップ２０と回路基板１０との接続はフリップチップボンディングでもよいし、ワイヤボンディングでもよい。
【００１９】
この構成によれば、図８に示した従来例のように、回路基板１０の側面から下面にかけて形成された配線導体層からなる端子に代えて、端子電極３０が、実装基板１００に対向する第２の面１０Ｂに突出し、断面十字状をなすように形成されている。この構成により、端子電極３０がたわみやすく、応力吸収部として作用することで応力が緩和される。また端子電極３０と実装基板１００との間に形成される半田層４０が対称となるように端子電極の凹部に浸透し、応力は対称位置にかかることで、緩和される。これにより、熱サイクルによる応力負荷が低減され、結果として半田クラックが従来よりも起こりにくくなる。
【００２０】
製造に際しては、第１の面１０Ａにジャイロセンサが搭載されるため、回路基板１０については、第１の面の方向性が維持されるように設計され、製造される。
【００２１】
ここでは、まず射出成形法により、回路基板１０を構成する端子部用の突起を具備した立体基板を形成する。そしてこの立体基板上に配線導体層２１を形成する。形成に際しては、まず、立体基板の表面の全面に、無電解めっきあるいはＣＶＤやスパッタリング等を行うことにより導電性薄膜からなる下地層を形成する。ここでは無電解の銅めっきあるいはスパッタリングによる銅薄膜を形成する。そして、立体基板の表面にレーザビームを照射することで当該照射部分の下地層をパターニングし選択的に除去する。ここでレーザビームは、ガルバノミラー等で走査することにより形成すべき配線導体層の輪郭に沿って立体基板の表面を移動しつつ照射され、下地層のうち配線導体層のパターンに一致した部分と配線導体層のパターンに一致しない部分との境界領域の下地層を除去する。従って、立体基板の表面にはレーザビームが照射された輪郭内側の下地層（配線導体層２１のパターンに一致した下地層）と、下地層の輪郭に沿った部分のみがレーザビーム照射で除去されたパターンに一致しない部分の下地層（図示せず）とが残ることになる。但し、隣接する配線導体層２１の間隔が狭い場合においては、上述のように輪郭部分だけでなく配線導体層２１間の下地層を全てレーザビーム照射で除去することも可能である。
【００２２】
続いて、配線導体層２１のパターンに一致した下地層の上に電気めっきにより銅などのめっき層を厚付けすることで表面導体層を形成し、下地層のある部分以外の不要なめっき層をエッチングで除去すれば、所望の回路パターンが形成された回路基板１０を得ることができる。
【００２３】
このように、表面に配線導体層２１を有する回路基板１０を設計し、この回路基板１０上に素子チップ２０を配する。
【００２４】
このようにして形成された回路モジュール１を実装基板１００上に実装する方法について説明する。
まず図５（ａ）に示すように、実装基板１００上に、ディスペンサにより供給量を制御しながら半田層４０を形成する。このとき、回路基板１０上の対応する領域にも端子電極配線として配線導体層２１を形成しておくとともに、実装基板１００上にもパッド１０１を形成しておくのが望ましい。
【００２５】
そして半田層４０と回路基板１０の第２の面１０Ｂに形成された端子電極３０が当接するところまで近づける。
【００２６】
そして半田リフロー温度に加熱し、冷却することで硬化するに際し、半田が十字状の端子部の凹部に浸透しつつ固化収縮し、回路モジュールと実装基板１００との距離が近づくことで、図５（ｂ）に示すように、隙間なく端子電極３０と、実装基板１００上のパッド１０１とが、電気的に接続される。
【００２７】
図４は端子部の拡大断面であるが、本実施の形態によれば端子部が断面十字状となっているため、柔らかく、たわむことで応力がさらに緩和される。図１０に示した従来の端子部構造に比べ、半田の塗布量を多くすることが出来、応力がより分散しやすい。また半田が凹部内に浸透するため、外部にはみ出る事が少なく、半田ブリッジの防止を図ることができる。
【００２８】
このように、回路モジュール１の回路基板１０と、実装基板１００との間で、断面対称に形成された端子部の凹部に、対称方向から半田が浸透しつつ固化収縮しているため、熱サイクルによる応力負荷が低減され、結果として半田クラックが従来に比べて起こりにくくなり、接続が確実となり、回路モジュールに対する姿勢角を高精度に維持することができる。
また、凹部の存在により、端子部が柔らかく、たわむため、応力が緩和される。さらにまた、応力が対称位置にかかるため、半田クラックが従来よりも発生しにくくなる。
【００２９】
このように本発明によれば、確実な固定が可能となり、ジャイロセンサなど、方向性がきわめて重要なセンサデバイスの実装において高精度の角度を維持しつつ、確実な接続を実現することが可能となる。
【００３０】
なお前記実施の形態１では、回路基板の素子搭載面である第１の面と実装面である第２の面は、相対向するように形成されたが、同一面以外であればいかなる位置関係であってもよく、垂直実装を行う場合などにも適用可能である。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。図６は本発明の実施の形態２の回路モジュール２を示す斜視図である。
前記実施の形態では、回路基板１０を外形がほぼ直方体である立体回路基板で構成したが、本実施の形態では、外形が円筒状をなし、その端面の周縁に沿って、端子部の中心と前記円形の中心とを結ぶ線に対して対称となるように、等間隔で１８個の突起部からなる端子電極３０を構成したことを特徴とするものである。本実施の形態では図６に示すように、配線導体層２１は、端子電極３０を構成する突出部において端面の半径に沿ったストライプ状の電極層３１をなしており、このストライプ状の電極層３１に対して対称位置の凹面３２に半田層が入り込むようになっている。
このストライプ状の電極３１についても回路基板１０表面にめっき法などで形成される配線導体層と同時に形成される。
【００３２】
このようにして形成された回路モジュールを実装基板１００上に半田層４０によって実装した場合、応力が均一に分散することで、特定の端子に応力が集中するのを避けることができ、より半田クラックが発生しにくくなる。
【００３３】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。図７は本発明の実施の形態３の回路モジュール３を示す斜視図である。
前記実施の形態２では、回路基板１０を円筒状に形成したが、本実施の形態においても同様に円筒状に形成し、端子電極（端子部）３０を前記実施の形態１と同様に断面十字状に形成したことを特徴とするものである。ここでは端子電極３０は端子電極の中心と前記円形の中心とを結ぶ線に対して対称となるように形成された十字状断面を構成している。ここでも端子電極３０は、回路基板と一体成形で形成された突出部に配線導体層２１を形成することで形成される。
この構成によればパッケージを構成する回路基板を円形にすることで熱による応力を均一に分散させることができるとともに、十字状端子による、たわみの増大と半田量の増大とにより、更なる応力緩和を実現することが出来る。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、ジャイロセンサなどセンサチップを搭載した回路モジュール（センサモジュール）について説明したが、センサモジュールに限定されることなく、携帯端末などに搭載されるモジュールや、壁面に取り付けられるＬＥＤ照明用のＬＥＤモジュールなど種々の回路モジュールに適用可能である。
【００３５】
なお、前記実施の形態では素子搭載領域に凹部を形成した立体配線基板を回路基板として用いた例について説明したが、平板状の回路基板、あるいはさらに複雑な形状の立体配線基板にも適用可能である。ここで素子チップの搭載された回路基板を樹脂などで覆うことでパッケージを構成する場合もあるが、回路基板自体が素子チップを囲み、パッケージとしての役割を果たす場合もある。
【００３６】
また、前記実施の形態では、回路基板として射出成形によって形成した樹脂製の立体基板を用いたが、セラミック基板でもよくまた、グリーンシートを用いた積層基板を用いてもよい。ここでは例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック：Low Temperature Co-fired Ceramics）からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定のパターンを形成し、複数のグリーンシートを絶縁層として用いて、適宜一体的に積層し、焼結することにより内部導体層を備えた絶縁層（誘電体層）として製造することが出来る。これらの誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分としてＣａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを複成分とする材料や、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料が適用可能である。ここで、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック：High Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて、誘電体材料をＡｌ２Ｏ３を主体とするものとし、内部導体層として伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
【００３７】
また、グリーンシートに限定されることなく、他のセラミックにも適用可能であり、またガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂基板を用いた場合、プリプレグを用いた積層基板などにも適用可能である。
【００３８】
前記実施の形態では、素子チップを回路基板上に実装する場合について説明したが、素子チップに代えて電子部品パッケージであってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１，２，３  回路モジュール
１０  回路基板
１０Ａ  第１の面
１０Ｂ  第２の面
１３  凹部
２０  素子チップ
２１  配線導体層
３０  端子電極
３１  ストライプ状の電極層
３２  凹面
４０  半田層
１００  実装基板（プリント配線基板）
１０１  パッド
１１０  回路基板
１２０  素子チップ
１３０  端子部
１４０  半田層
【図１】
2011077140.tif 000003
【図２】
2011077140.tif 000004
【図３】
2011077140.tif 000005
【図４】
2011077140.tif 000006
【図５】
2011077140.tif 000007
【図６】
2011077140.tif 000008
【図７】
2011077140.tif 000009
【図８】
2011077140.tif 000010
【図９】
2011077140.tif 000011
【図１０】
2011077140.tif 000012