(57)【要約】【課題】フリップチップ実装における接続不良が抑制される基板およびこれが用いられた電子装置を実現する。【解決手段】一面２ａを有し、一面２ａ側に形成された複数の端子２１および複数の端子２１それぞれの上に形成された金属電極２２を有する電子部品２がフリップチップ実装される基板１であって、表面１１ａおよび裏面１１ｂを有する基材１１と、表面１１ａ上に配置された複数のランド１２とを備え、表面１１ａのうち電子部品２の端子２１との一面２ａに対する法線方向における距離が大きい位置に、複数のランド１２のうち面積の大きい大ランド１２１が配置されている。これにより、リフロー工程における金属電極２２の濡れ広がりが大きくなるため、電子部品２が基板１側に沈み込む量が大きくなり、ランド１２と金属電極２２との接続不良が抑制される。また、この基板１を用いることで、電子部品２との接続不良が抑制された電子装置となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子（２１）と、複数の前記端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、複数の前記端子の前記一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が同じである電子部品（２）がフリップチップ実装により搭載されるフリップチップ実装用の基板（１）であって、
表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、
前記電子部品が搭載される前記表面上に配置され、前記金属電極との電気的接続に用いられる複数のランド（１２）と、を備え、
複数の前記ランドは、前記表面に対する法線方向である表面法線方向から見て、面積が異なる少なくとも２種の前記ランドを有してなると共に、前記一面法線方向から見たときの前記電子部品の外郭が投影された領域である部品投影領域（Ｒ）に配置されており、
前記基材は、前記電子部品をフリップチップ実装する際に、前記表面側が凸に反り、
前記面積が異なる前記ランドのうち前記面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、前記面積が小さいものを小ランド（１２２）として、前記表面法線方向から見て、前記小ランドが前記部品投影領域の端部側に配置され、前記大ランドが前記部品投影領域のうち前記小ランドよりも内側に配置されているフリップチップ実装用の基板。
【請求項２】
複数の端子（２１）と、複数の前記端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、複数の前記端子の前記一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が同じである電子部品（２）がフリップチップ実装により搭載されるフリップチップ実装用の基板（１）であって、
表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、
前記電子部品が搭載される前記表面上に配置され、前記金属電極との電気的接続に用いられる複数のランド（１２）と、を備え、
複数の前記ランドは、前記表面に対する法線方向である表面法線方向から見て、面積が異なる少なくとも２種の前記ランドを有してなると共に、前記一面法線方向から見たときの前記電子部品の外郭が投影された領域である部品投影領域（Ｒ）に配置されており、
前記基材は、前記電子部品をフリップチップ実装する際に、前記裏面側が凸に反り、
前記面積が異なる前記ランドのうち前記面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、前記面積が小さいものを小ランド（１２２）として、前記表面法線方向から見て、前記大ランドが前記部品投影領域の端部側に配置され、前記小ランドが前記部品投影領域のうち前記大ランドよりも内側に配置されているフリップチップ実装用の基板。
【請求項３】
前記電子部品と、
請求項１または２に記載のフリップチップ実装用の基板と、を備え、
前記金属電極と前記ランドとが電気的に接続された電子装置。
【請求項４】
表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、前記表面上に複数配置され、前記表面に対する法線方向である表面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種のランド（１２）と、を有する基板（１）と、
複数の端子（２１）と、複数の前記端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、前記一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種の前記端子を有してなる電子部品（２）と、を備え、
前記基板は、前記表面側が凸に反っており、
前記面積が異なる前記ランドのうち前記面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、前記面積が小さいものを小ランド（１２２）とし、前記面積が異なる前記端子のうち前記面積が大きいものを大端子（２１１）とし、前記面積が小さいものを小端子（２１２）として、
前記表面法線方向から見て、前記基板のうち前記一面法線方向から見たときの前記電子部品の外郭を投影した領域である部品投影領域（Ｒ）の端部側に前記大ランドが配置されると共に、前記小ランドが前記大ランドよりも内側に配置されており、
前記電子部品は、前記大端子上に形成された前記金属電極を介して前記大ランドと電気的に接続されると共に、前記小端子に形成された前記金属電極を介して前記小ランドと電気的に接続されている電子装置。
【請求項５】
表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、前記表面上に複数配置され、前記表面に対する法線方向である表面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種のランド（１２）と、を有する基板（１）と、
複数の端子（２１）と、複数の前記端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、前記一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種の前記端子を有してなる電子部品（２）と、を備え、
前記基板は、前記裏面側が凸に反っており、
前記面積が異なる前記ランドのうち前記面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、前記面積が小さいものを小ランド（１２２）とし、前記面積が異なる前記端子のうち前記面積が大きいものを大端子（２１１）とし、前記面積が小さいものを小端子（２１２）として、
前記表面法線方向から見て、前記基板のうち前記一面法線方向から見たときの前記電子部品の外郭を投影した領域である部品投影領域（Ｒ）の端部側に前記小ランドが配置されると共に、前記大ランドが前記小ランドよりも内側に配置されており、
前記電子部品は、前記大端子上に形成された前記金属電極を介して前記大ランドと電気的に接続されると共に、前記小端子に形成された前記金属電極を介して前記小ランドと電気的に接続されている電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装用の基板およびこれを用いた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、主として金属材料によりなる複数の電極（以下「金属電極」という）を有する電子部品とランドを備える基板（以下、単に「基板」という）とをフリップチップ実装で接合する場合、一部の金属電極が基板のランドと接合しないことがある。
【０００３】
このようなフリップチップ実装における電子部品と基板との接合不良を解決するために、例えば特許文献１に記載の方法が提案されている。このフリップチップ実装では、複数の金属電極を有する電子部品と間隙部を挟んでその両側に配置される一対のランドを備える基板とを熱圧着することで、金属電極と一対のランドとの接合を行う。
【０００４】
具体的には、一対のランドのうち間隙部側のそれぞれの端部が実装方向に対して凹んで傾斜して設けられており、電子部品の金属電極をこれらの端部それぞれに接触させて押圧して接合する。これにより、あらかじめ一部が実装方向に対して凹んだ一対のランドに金属電極を低荷重で押圧しつつも、金属電極の沈み込みの量を確保し、フリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フリップチップ実装では、例えば、複数の金属電極を備える電子部品を基板上に配置し、加熱によって金属電極を溶融させて電子部品を基板側に沈み込ませた後に溶融した金属電極を固化させるリフロー方式で行われる。このとき、電子部品の複数の金属電極の高さバラツキや基板の反りが生じると、金属電極のリフローにおける電子部品の沈み込みの量や電子部品と基板との距離に分布が発生し、一部の金属電極と基板のランドとが接合しない箇所が生じることがある。
【０００７】
特許文献１に記載の基板と電子部品とのフリップチップ実装では、金属電極の沈み込みの量を低荷重で確保できるものの、実装方向に対して凹んだ一対のランドを有する基板としなければならず、特殊な加工を要する。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡便に、高さバラツキのある複数の金属電極を有する電子部品に対しても接続可能なフリップチップ実装用の基板およびこれを用いた電子装置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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のフリップチップ実装用の基板は、複数の端子（２１）と、複数の端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、複数の端子の一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が同じである電子部品（２）がフリップチップ実装により搭載されるフリップチップ実装用の基板（１）であって、表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、電子部品が搭載される表面上に配置され、金属電極との電気的接続に用いられる複数のランド（１２）と、を備える。このような構成において、複数のランドは、表面に対する法線方向である表面法線方向から見て、面積が異なる少なくとも２種のランドを有してなると共に、一面法線方向から見たときの電子部品の外郭が投影された領域である部品投影領域（Ｒ）に配置されており、基材は、電子部品をフリップチップ実装する際に、表面側が凸に反る。また、面積が異なるランドのうち面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、面積が小さいものを小ランド（１２２）として、表面法線方向から見て、小ランドが部品投影領域の端部側に配置され、大ランドが部品投影領域のうち小ランドよりも内側に配置されている。
【００１０】
これにより、平面サイズが同一である複数の端子とそれぞれの端子上に形成された金属電極とを備え電子部品をフリップチップ実装により搭載する際に、電気的接続が安定する基板となる。
【００１１】
具体的には、基板がフリップチップ実装の際に電子部品が搭載される表面側が凸に反っても、ランドのうち一面に対する法線方向における電子部品の端子との距離が小さいものが面積の大きい大ランドとされた基板とされている。そのため、この基板に上記の電子部品を実装する際、溶融した金属電極が大ランドにおいて他のランドよりも広く濡れ広がることで、リフロー工程において電子部品が全体的に基板側へより沈み込むこととなる。よって、電子部品の端子と距離が大きい箇所に配置されたランドにおいても、金属電極との接合不良が生じることが防止されるフリップチップ実装用の基板となる。
【００１２】
請求項２に記載のフリップチップ実装用の基板は、複数の端子（２１）と、複数の端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、複数の端子の一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が同じである電子部品（２）がフリップチップ実装により搭載されるフリップチップ実装用の基板（１）であって、表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、電子部品が搭載される表面上に配置され、金属電極との電気的接続に用いられる複数のランド（１２）と、を備える。このような構成において、複数のランドは、表面に対する法線方向である表面法線方向から見て、面積が異なる少なくとも２種のランドを有してなると共に、一面法線方向から見たときの電子部品の外郭が投影された領域である部品投影領域（Ｒ）に配置されており、基材は、電子部品をフリップチップ実装する際に、裏面側が凸に反る。また、面積が異なるランドのうち面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、面積が小さいものを小ランド（１２２）として、表面法線方向から見て、大ランドが部品投影領域の端部側に配置され、小ランドが部品投影領域のうち大ランドよりも内側に配置されている。
【００１３】
これにより、上記と同様の構成の電子部品をフリップチップ実装により搭載する際に、基板が裏面側が凸に反っても、ランドのうち一面に対する法線方向における電子部品の端子との距離が小さいものが面積の大きい大ランドとされた基板となる。そのため、請求項１に記載の基板と同様に、電子部品の金属電極と接合不良になるランドが生じることが防止されるフリップチップ実装用の基板となる。
【００１４】
請求項４に記載の電子装置は、表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、表面上に複数配置され、表面に対する法線方向である表面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種のランド（１２）と、を有する基板（１）と、複数の端子（２１）と、複数の端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種の端子を有してなる電子部品（２）と、を備える。このような構成において、基板は、表面側が凸に反っており、面積が異なるランドのうち面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、面積が小さいものを小ランド（１２２）とし、面積が異なる端子のうち面積が大きいものを大端子（２１１）とし、面積が小さいものを小端子（２１２）として、表面法線方向から見て、基板のうち一面法線方向から見たときの電子部品の外郭を投影した領域である部品投影領域（Ｒ）の端部側に大ランドが配置されると共に、小ランドが大ランドよりも内側に配置されている。また、電子部品は、大端子上に形成された金属電極を介して大ランドと電気的に接続されると共に、小端子に形成された金属電極を介して小ランドと電気的に接続されている。
【００１５】
これにより、平面サイズの異なる２種以上の複数の端子とそれぞれの端子上に形成された金属電極とを備える電子部品と、当該電子部品との電気的接続が安定するフリップチップ実装用の基板とを備え、電気的接続が安定した電子装置となる。
【００１６】
具体的には、電子部品の端子の面積に合わせて、その直下に配置される基板のランドが面積の大きい大ランドであるため、該電子部品の搭載面である表面側が凸に反っても、リフロー工程において電子部品が全体的に基板側に沈み込むこととなる。そのため、電子部品の金属電極と基板のランドとの接合不良が防止され、電気的接続が安定した電子装置となる。
【００１７】
請求項５に記載の電子装置は、表面（１１ａ）および裏面（１１ｂ）を有する基材（１１）と、表面上に複数配置され、表面に対する法線方向である表面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種のランド（１２）と、を有する基板（１）と、複数の端子（２１）と、複数の端子それぞれの上に形成された金属電極（２２）と、を備え、一面（２ａ）を有すると共に、一面に対する法線方向である一面法線方向から見たときの面積が異なる少なくとも２種の端子を有してなる電子部品（２）と、を備える。このような構成において、基板は、裏面側が凸に反っており、面積が異なるランドのうち面積が大きいものを大ランド（１２１）とし、面積が小さいものを小ランド（１２２）とし、面積が異なる端子のうち面積が大きいものを大端子（２１１）とし、面積が小さいものを小端子（２１２）として、表面法線方向から見て、基板のうち一面法線方向から見たときの電子部品の外郭を投影した領域である部品投影領域（Ｒ）の端部側に小ランドが配置されると共に、大ランドが小ランドよりも内側に配置されている。また、電子部品は、大端子上に形成された金属電極を介して大ランドと電気的に接続されると共に、小端子に形成された金属電極を介して小ランドと電気的に接続されている。
【００１８】
これにより、平面サイズの異なる２種以上の複数の端子とそれぞれの端子上に形成された金属電極とを備える電子部品と、当該電子部品との電気的接続が安定するフリップチップ実装用の基板とを備え、電気的接続が安定した電子装置となる。
【００１９】
具体的には、電子部品の端子の面積に合わせて、その直下に配置される基板のランドが面積の大きい大ランドであるため、該電子部品の搭載面である裏面側が凸に反っても、リフロー工程において電子部品が全体的に基板側に沈み込むこととなる。そのため、請求項４に記載の電子装置と同様に、電子部品の金属電極と基板のランドとの接合不良が防止され、電気的接続が安定した電子装置となる。
【００２０】
なお、上記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の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の電子装置の断面を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態の電子装置に用いられる基板の部品投影領域を示す概略平面図である。
【図３】従来の基板と電子部品とのフリップチップ実装の様子を示すものであって、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実装前、実装中、実装後の状態を示す模式図である。
【図４】第１実施形態の電子装置におけるフリップチップ実装の様子を示す模式図である。
【図５】第１実施形態の電子装置の変形例における基板のランド配置例を示す概略平面図である。
【図６】第２実施形態の電子装置の断面を示す概略断面図である。
【図７】第２実施形態の電子装置に用いられる基板の部品投影領域を示す概略平面図である。
【図８】第２実施形態の電子装置の変形例における基板のランド配置例を示す概略平面図である。
【図９】第３実施形態の電子装置の断面を示す概略断面図である。
【図１０】第３実施形態の電子装置に用いられる電子部品を一面に対する法線方向から見たものを示す概略平面図である。
【図１１】第４実施形態の電子装置の断面を示す概略断面図である。
【図１２】第４実施形態の電子装置に用いられる電子部品を一面に対する法線方向から見たものを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２３】
（第１実施形態）
第１実施形態の電子装置について、図１〜図４を参照して述べる。本実施形態の電子装置は、例えば、自動車などの車両に取り付けられた各種電子部品の駆動する電子装置として適用される。
【００２４】
図１では、本実施形態の電子装置の構成を分かり易くするため、後述する基板１の基材１１やランド１２、電子部品２やその構成要素である端子２１および金属電極２２をデフォルメして、その厚みや寸法を誇張したものを示している。
【００２５】
本実施形態の電子装置は、図１に示すように、フリップチップ実装用の基板１と、電子部品２と、を有し、基板１に形成された複数のランド１２と電子部品２に形成された複数の金属電極２２とが電気的に接続された構成とされている。
【００２６】
基板１は、フリップチップ実装に用いられる基板であり、例えば、図１に示すように、表面１１ａおよび裏面１１ｂを有する板状の基材１１と、表面１１ａ上に形成された複数のランド１２とを有してなる。基板１は、ランド１２のほかに図示しない配線や放熱用の伝熱体などを有していてもよい。
【００２７】
基板１は、本実施形態では、フリップチップ実装の際に表面１１ａ側が凸に反る構成とされている。基板１は、例えば、フリップチップ実装にて金属電極２２を溶融させる際の加熱温度（例えば２００℃など）において、表面１１ａ側の線膨張係数が裏面１１ｂ側のける線膨張係数よりも大きい構成とされている。例えば、基板１は、ガラスエポキシ樹脂（線膨張係数：１２〜１４ｐｐｍ／℃）によりなる基材１１と、銅（線膨張係数１７ｐｐｍ／℃）によりなるランド１２および他の配線とにより構成された場合、銅の比率が変更されることで線膨張係数が所定の値とされる。この場合、基板１は、例えば、その線膨張係数が１２〜１７ｐｐｍ／℃とされ、裏面１１ｂ側における銅の量が表面１１ａ側の銅の量よりも多い構成とされることで、フリップチップ実装の際に表面１１ａ側が凸に反る構成とされることができる。基板１は、フリップチップ実装前において、表面１１ａ側が凸に反っていてもよいが、実装性の観点から平板状であることが好ましい。
【００２８】
基材１１は、例えば、エポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂等の樹脂をベースとして構成されるプリント基板である。基材１１は、本実施形態では、フリップチップ実装のリフロー工程において表面１１ａが凸になるように基板１が反る構成とされていればよく、ガラスクロスなどの繊維状補強材を有するプリプレグ層を備える構成とされてもよいし、任意の構成とされてもよい。
【００２９】
ランド１２は、電子部品２との電気的な接続に用いられる部材であり、図１に示すように、基材１１の表面１１ａ上に電解メッキなどにより複数形成され、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成される。ランド１２は、図１または図２に示すように、基材１１の表面１１ａのうち電子部品２を後述する一面２ａに対する法線方向（以下「一面法線方向」という）から見たときの外郭を投影した領域である部品投影領域Ｒに配置されている。
【００３０】
ランド１２は、例えば、表面法線方向から見て四角形状とされ、基材１１の表面１１ａ上もしくは基材１１に形成された図示しない内部配線や貫通電極などに電気的に接続されている。ランド１２は、本実施形態では、例えば、図２に示すように、表面１１ａに対する法線方向（以下「表面法線方向」という）から見たときの面積が異なる少なくとも２種のランド１２を有してなる。なお、ランド１２は、表面法線方向から見たときの形状が円形状、楕円形状などとされていてもよく、他の任意の形状とされてもよい。
【００３１】
以降の説明においては、面積の異なる２種のランド１２を区別するため、便宜的に、図２に示すように、これらのランド１２のうち面積が大きいものを大ランド１２１と称し、面積の小さいものを小ランド１２２と称する。なお、ここでいうランド１２の面積の大小は、複数のランド１２同士の面積を比較したときの相対的な大小を意味する。
【００３２】
本実施形態では、図２に示すように、表面法線方向から見て、大ランド１２１が部品投影領域の内側に配置され、小ランド１２２が部品投影領域Ｒの端部側に配置されることで、フリップチップ実装における電子部品２との電気的接続が安定する基板１とされている。ランド１２１、１２２の具体的な配置およびその効果などの詳細については、後述する。
【００３３】
電子部品２は、フリップチップ実装により基板１の表面１１ａ側に搭載される部品であり、例えば、図１に示すように、一面２ａを有する略板状とされ、一面２ａ側に形成された複数の端子２１と端子２１それぞれの上に設けられた複数の金属電極２２を備える。電子部品２は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Arrayの略）パッケージとされ、図示しないＩＣ（Integrated Curcuitの略）が形成されたＩＣチップを有してなる。
【００３４】
複数の端子２１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、Ｃｕ、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）などの金属材料により構成され、図１に示すように、電子部品２の一面２ａ側に通常の半導体プロセスによって形成されている。複数の端子２１は、例えば、図示しない再配線層などを介して図示しないＩＣの回路配線と電気的に接続されている。複数の端子２１は、本実施形態では、一面法線方向から見たときの面積が同じとされている。
【００３５】
なお、ここでいう「面積が同じ」とは、面積が完全に同一である場合だけでなく、不可避の工程のバラツキなどにより完全に同一ではないが、ほぼ同じ面積である場合も含む意味である。
【００３６】
金属電極２２は、フリップチップ実装により他の部材との電気的接続に用いられるものであり、例えば、主としてはんだにより構成されたバンプとされ、複数の端子２１それぞれの上に電解メッキなどにより形成される。金属電極２２は、電子部品２をフリップチップ実装により基板１の表面１１ａ上に搭載した結果、図１に示すように、基板１のそれぞれのランド１２と電気的に接続されている。金属電極２２は、本実施形態では、基板１への電子部品２の実装前においては、一面法線方向から見たときの面積が同じとされた複数の端子２１上に一度に形成されるため、一面法線方向から見たときの面積や一面法線方向における高さが同じとされる。
【００３７】
なお、ここでいう「面積や一面法線方向における高さが同じ」とは、複数の端子２１と同様に、完全同一の状態だけでなく、不可避のバラツキなどにより完全同一でないがほぼ同じ状態を含む意味である。
【００３８】
以上が、本実施形態の電子装置の基本的な構成である。なお、本実施形態の電子装置は、上記した構成要素以外に図示しない他の回路配線、放熱用の伝熱体や電子部品２以外の他の電子部品などを有していてもよい。
【００３９】
次に、基板１のランド１２１、１２２の具体的な配置とその効果について、図３、図４を参照して説明する。図４では、リフロー工程での電子部品２の沈み込みを分かり易くするため、フリップチップ実装のリフロー工程前の時点における電子部品２のうち金属電極２２を除く外郭を破線で示している。
【００４０】
まず、従来のフリップチップ実装における問題点について説明する。以下の説明においては、本実施形態における基板１と区別するため、図３に示すように、従来の基板を「基板３」と称し、基板３を構成する基材およびランドをそれぞれ「基材３１」および「ランド３２」と称する。
【００４１】
従来の基板３は、図３（ａ）に示すように、一面３ａを備える板状の基材３１と一面３ａに形成され、一面３ａに対する法線方向から見たときの面積が同じである複数のランド３２とを有してなる。
【００４２】
ここで、例えば、図３（ａ）ないし図３（ｃ）に示すように、断面視にて、４つのランド３２を備える従来の基板３と４つの端子２１を備える電子部品２とをフリップチップ実装により電気的に接続しようとする場合について検討する。
【００４３】
なお、以下の説明では、一面法線方向から見て、ランドを備える基板（この例では従来の基板３）のランドと金属電極２２とが重なるように配置した状態において、電子部品２の端子２１とランドとの一面法線方向における距離を「ギャップ」と称する。また、図３（ｂ）に示すように、フリップチップ実装のリフロー工程であって基板が反った状態におけるギャップを当初ギャップＧ０と、図３（ｃ）に示すように、フリップチップ実装後におけるギャップをギャップＧ１と称する。さらに、当初ギャップＧ０とギャップＧ１との差を電子部品２の「沈み込み量」と称する。
【００４４】
加えて、従来の基板３の複数のランド３２を区別するため、便宜的に、図３（ａ）ないし図３（ｃ）に示すように、図３の紙面左右方向における左から右に向かう順に、ランド３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄと称する。同様に、電子部品２の複数の端子２１についても、図３の紙面の左から右に向かう順に、端子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄと称する。
【００４５】
まず、図３（ａ）に示すように、断面視にて、従来の基板３の各ランド３２上に金属電極２２が配置されるように、すなわち一面法線方向から見て、ランド３２と電子部品２の端子２１とが重なるように電子部品２を配置する。続けて、例えば、加熱により金属電極２２を溶融させると、溶融した金属電極２２が従来の基板３のランド３２上に濡れ広がることで、電子部品２が従来の基板３に向かって沈み込む。その後、放冷などにより金属電極２２を固化させることで、電子部品２の金属電極２２と従来の基板３のランド３２とが電気的に接続された従来の電子装置となる。なお、この例では、特に問題がなければ、端子２１Ａとランド３２Ａ、端子２１Ｂとランド３２Ｂ、端子２１Ｃとランド３２Ｃ、および端子２１Ｄとランド３２Ｄが、それぞれ電気的に接続された電子装置となる。
【００４６】
しかしながら、図３（ｃ）に示すように、電子部品２の一部の金属電極２２（例えば、端子２１Ｄ上に形成された金属電極２２）がランド３２と電気的に接続されないことがある。これは、電子部品２の金属電極２２の一面法線方向における高さバラツキや電子部品２と従来の基板３とのギャップのバラツキによるものである。
【００４７】
具体的には、例えば、従来の基板３が、金属電極２２を加熱により溶融させるリフロー工程における加熱の影響などによって、図３（ｂ）に示すように、一面３ａ側が凸に反ると、電子部品２の端子２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれの当初ギャップＧ０に差が生じる。つまり、図３（ｂ）に示すように、従来の基板３が一面３ａ側が凸に反った状態において、断面視にて頂点から離れた位置に配置されたランド３２Ａ、３２Ｄの当初ギャップＧ０は、頂点に近い位置に配置されたランド３２Ｂ、３２Ｃの当初ギャップＧ０よりも大きい。
【００４８】
そのため、当初ギャップＧ０が大きい位置に配置されたランド３２Ａ、３２Ｄは、ランド３２Ｂ、３２Ｃよりも金属電極２２と接触しにくく、接続不良が生じやすい。結果として、例えば、図３（ｃ）に示すように、ランド３２Ｄが金属電極２２と未着の状態となってしまう。また、このような接続不良は、金属電極２２の一面法線方向における高さバラツキ（以下、単に「高さバラツキ」という）がある状態では、さらに顕著となる。つまり、フリップチップ実装では、従来の基板３の反りによるランド３２の位置のバラツキ、すなわち基板のコプラナリティ、および電子部品２の金属電極２２の高さバラツキの影響により接続不良が生じ得る。
【００４９】
なお、このような接続不良を抑制するため、リフロー時における金属電極２２の溶融および電子部品２の沈み込み量を計算してフリップチップ実装を行うことが考えられるが、より簡便に接続不良を解消することが望まれる。
【００５０】
本発明者らは、電子部品２がリフロー工程において全体的に基板側に沈み込む量を増やし、端子２１とランドとのギャップを小さくすることにより、上記の接続不良を簡便に解決することができる基板１に至った。
【００５１】
具体的には、表面１１ａを有する基材１１と、表面１１ａに形成され、表面法線方向から見たときの面積が異なる２種以上の複数のランド１２と、を有する基板１とする。そして、基板１は、電子部品２の端子２１との当初ギャップＧ０が小さい位置に大ランド１２１が配置されている。
【００５２】
例えば、図４に示すように、断面視にて４つのランド１２、すなわち図４の紙面左側から右側に向かって順にランド１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄとして、当初ギャップＧ０が小さい位置に配置されたランド１２Ｂ、１２Ｃが大ランド１２１である基板１とする。これにより、複数の金属電極２２のうちランド１２Ｂ、１２Ｃと接触するものは、リフロー工程において従来の基板３のランド３２よりも広範囲に濡れ広がる。その結果、図４の白抜き矢印で示す電子部品２の沈み込み量が大きくなり、基板１が表面１１ａ側が凸に反った状態（以下、この状態を「表面凸反り」という）でも、ランド１２Ａ、１２Ｄとその上に位置する金属電極２２とのギャップが小さくなる。これにより、電子部品２との接触不良が生じることが抑制されるフリップチップ実装用の基板１となり、このような基板１と電子部品２とがフリップチップ実装により接続されることで、電気的接続が安定した電子装置となる。
【００５３】
複数のランド１２は、例えば、図２に示すように、表面法線方向から見て、部品投影領域Ｒ内において合計１６個のランド１２が４行４列で所定の間隔で離れて配列された配置（以下、このような配置を「４×４配列」と称する）とされている。複数のランド１２のうち表面法線方向から見た平面サイズ、すなわち面積が大きい大ランド１２１は、例えば、図２に示すように、部品投影領域Ｒの中心側に４個配置されている。大ランド１２１の外側には、例えば、図２に示すように、面積の小さい小ランド１２２が１２個配置されている。
【００５４】
言い換えると、基板１は、表面法線方向から見て、大ランド１２１が部品投影領域Ｒの中心側に、小ランド１２２が部品投影領域Ｒの端部側にそれぞれ配置されている。
【００５５】
なお、例えば、大ランド１２１が２００μｍ角〜２５０μｍ角程度の平面サイズである場合、小ランド１２２は１５０μｍ角程度の平面サイズとされる。ただ、基板１が表面凸反りの状態で大ランド１２１がその凸の中心付近に配置され、電子部品２の沈み込み量が大きくなればよく、大ランド１２１および小ランド１２２の寸法については適宜変更されてもよい。また、大ランド１２１が部品投影領域Ｒの中心側に配置されていればよく、複数のランド１２の数やその配列については、任意である。
【００５６】
本実施形態によれば、フリップチップ実装における電子部品２の沈み込み量が大きくなる基板１と、電子部品２とが接続されることで、ランド１２と金属電極２２との電気的接続が安定した電子装置となる。また、電子部品２の端子２１の一面法線方向における面積が小さくても、ランド１２の一部が大ランド１２１とされた基板１が用いられることで、金属電極２２の濡れ広がりが大きく、電子部品２の沈み込み量を確保でき、接続不良が抑制された電子装置となる。
【００５７】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の電子装置の変形例について、図５を参照して説明する。本変形例の電子装置は、基板１に表面法線方向から見たときの面積が異なる３種以上の複数のランド１２が備えられ、図５に示すように、部品投影領域Ｒの外側に配置されたランド１２ほどその面積が小さい点で上記第１実施形態の電子装置と相違する。
【００５８】
本変形例では、基板１は、面積が異なる３種以上の複数のランド１２が、例えば図５に示すように、部品投影領域Ｒの中心側から端部側に向かうにつれて、面積が小さいものが配置されると共に、リフロー工程において表面凸反りとなる構成とされている。
【００５９】
具体的には、例えば、図５に示すように、複数のランド１２のうち部品投影領域Ｒの中心側に配置された２×２配列のものが最も面積が大きくされている。次いで、これらの２×２配列のランド１２から１行または１列分だけ部品投影領域Ｒの端部側にずらして配置され、これらを断続的に囲む１２個のランド１２は、２×２配列のランド１２に次ぐ面積とされている。そして、１２個のランド１２から１行または１列だけ部品投影領域Ｒの端部側に配置され、２×２配列のランド１２および上記１２個のランド１２を断続的に囲む２０個のランド１２は、最も面積が小さくされている。
【００６０】
なお、本変形の電子装置は、リフロー工程において表面凸反りとなり、面積の異なる３種以上のランド１２を有し、部品投影領域Ｒの中心から端部側に向かうにつれて段階的にランド１２の面積が小さくなる配置とされた基板１が用いられていればよい。言い換えると、基板１は、表面凸反りとなった際に、電子部品２の端子２１とのギャップが大きい位置ほど面積の大きいランド１２が配置されていればよい。そのため、基板１は、このようなランド１２同士の大小関係および配置関係が保たれていればよく、図５に示したように、６×６配列に限られず、ランド１２の数量や配置が適宜変更されてもよい。
【００６１】
本変形例においても、上記第１実施形態と同様の理由により、フリップチップ実装における電子部品２の沈み込み量が大きくなり、基板１のうち電子部品２とのギャップが大きい位置に配置されたランド１２についても金属電極２２と接続可能な基板１となる。そのため、基板１と電子部品２との電気的接続がより安定した電子装置となる。
【００６２】
（第２実施形態）
第２実施形態の電子装置について、図６、図７を参照して述べる。図６では、図１と同様に、基板１の基材１１やランド１２、電子部品２やその構成要素である端子２１および金属電極２２をデフォルメして、その厚みや寸法を誇張したものを示している。
【００６３】
本実施形態の電子装置は、図６に示すように、裏面１１ｂ側が凸に反り、部品投影領域Ｒの端部側に大ランド１２１が配置され、その内側に小ランド１２２が配置された基板１と、電子部品２とが電気的に接続されている点が上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００６４】
基板１は、本実施形態では、フリップチップ実装のリフロー工程において、裏面１１ｂ側が凸に反った状態（以下、この状態を「裏面凸反り」という）となるように構成されている。基板１は、例えば、本実施形態では、裏面１１ｂ側の線膨張係数が表面１１ａ側の線膨張係数よりも大きい構成とされる。
【００６５】
複数のランド１２は、本実施形態では、大ランド１２１と小ランド１２２が上記第１実施形態と逆の配置とされている。具体的には、例えば、図７に示すように、１６個のランド１２が４×４配列とされている場合には、４個の小ランド１２２が部品投影領域Ｒの中心側に２×２配列とされ、１２個の大ランド１２１が４個の小ランド１２２を断続的に囲むように配置されている。
【００６６】
このようなランド１２の配列とされた基板１を用いると、図６に示すように、部品投影領域Ｒの端部側の大ランド１２１、すなわち電子部品２の端子２１とのギャップが小さい位置に配置されたランド１２での金属電極２２の濡れ広がりが大きくなる。これにより、電子部品２の沈み込み量が大きくなることで、基板１のうち電子部品２の端子２１とのギャップが大きい部品投影領域Ｒの中心付近に配置された小ランド１２２が金属電極２２と確実に接触することとなる。つまり、本実施形態で用いられる基板１は、リフロー工程において裏面凸反りの状態となっても、電子部品２の沈み込み量を大きくでき、ランド１２と金属電極２２との接触不良が防止されるフリップチップ実装用の基板となる。
【００６７】
なお、基板１は、本実施形態では、大ランド１２１が部品投影領域Ｒの端部側に配置されていればよく、ランド１２の数量や配列については適宜変更されてもよい。
【００６８】
本実施形態によれば、フリップチップ実装における電子部品２の沈み込み量が大きくなる基板１と、電子部品２とが接続されることで、ランド１２と金属電極２２との電気的接続が安定した電子装置となる。
【００６９】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の電子装置の変形例について、図８を参照して説明する。本変形例の電子装置は、基板１に一面法線方向から見たときの面積が異なる３種以上の複数のランド１２が備えられ、図８に示すように、部品投影領域Ｒの端部側に配置されたランド１２ほどその面積が大きい点で上記第１実施形態の電子装置と相違する。
【００７０】
本変形例では、基板１は、面積が異なる３種以上の複数のランド１２が、例えば図８に示すように、部品投影領域Ｒの中心側から端部側に向かうにつれて、面積が小さいものが配置されると共に、リフロー工程において裏面凸反りとなる構成とされている。
【００７１】
具体的には、例えば、図８に示すように、複数のランド１２のうち部品投影領域Ｒの中心側に配置された２×２配列のものは、最も面積が小さい。これらの２×２配列のランド１２から１行または１列分だけ部品投影領域Ｒの端部側にずらして配置され、これらを断続的に囲む１２個のランド１２は、２×２配列のランド１２よりもその面積が大きい。これらの１２個のランド１２から１行または１列だけ部品投影領域Ｒの端部側に配置され、２×２配列のランド１２および上記１２個のランド１２を断続的に囲む最外周の２０個のランド１２は、最も面積が大きい。
【００７２】
なお、本変形の電子装置は、リフロー工程において裏面凸反りとなり、面積の異なる３種以上のランド１２を有し、部品投影領域Ｒの中心から端部側に向かうほど段階的に面積が大きいランド１２が配置された基板１が用いられていればよい。言い換えると、基板１は、裏面凸反りとなった際に、電子部品２の端子２１とのギャップが大きい位置ほど面積の大きいランド１２が配置されていればよい。そのため、基板１は、このようなランド１２同士の大小関係が保たれていればよく、図８に示したように、６×６配列に限られず、ランド１２の数量、寸法や配置が適宜変更されてもよい。
【００７３】
本変形例においても、上記第２実施形態と同様の理由により、フリップチップ実装における電子部品２の沈み込み量が大きくなり、基板１のうち電子部品２とのギャップが大きい位置に配置されたランド１２についても金属電極２２と接続可能な基板１となる。そのため、このような基板１と電子部品２とを備える電子装置は、複数のランド１２と複数の金属電極２２とのそれぞれにおける電気的接続がより安定する構造となる。
【００７４】
（第３実施形態）
第３実施形態の電子装置について、図９、図１０を参照して述べる。図９では、図１と同様に、基板１の基材１１やランド１２、電子部品２やその構成要素である端子２１および金属電極２２をデフォルメして、その厚みや寸法を誇張したものを示している。図１０では、電子部品２における複数の端子２１の大小関係を分かり易くするため、端子２１上に形成される金属電極２２を省略している。
【００７５】
本実施形態の電子装置は、図９に示すように、フリップチップ実装のリフロー工程で表面凸反りになり、平面サイズの異なる２種のランド１２を複数備える基板１と、一面法線方向から見たときの平面サイズの異なる２種以上の複数の端子２１とを備える。本実施形態の電子装置は、基板１の大ランド１２１が部品投影領域Ｒの端部側に配置され、かつ小ランド１２２がその内側に配置されると共に、電子部品２とが接続された構成とされている。そして、本実施形態の電子装置は、平面サイズの異なる２種の複数の端子２１を備え、面積が大きい大端子２１１が大ランド１２１と、面積が小さい小端子２１２が小ランド１２２と接続されている。本実施形態の電子装置は、上記した点において上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。なお、ここでいう端子２１の面積の大小は、複数の端子２１同士の面積を比較したときの相対的な大小を意味する。
【００７６】
基板１は、本実施形態では、図９に示すように、リフロー工程において表面凸反りとなると共に、大ランド１２１が部品投影領域Ｒの端部側に配置され、小ランド１２２が大ランド１２１の内側に配置された構成とされている。つまり、基板１は、加熱した状態において表面凸反りとなり、例えば図６に示すように、上記第２実施形態で用いた基板１と同様のランド１２の配置とされている。
【００７７】
電子部品２は、本実施形態では、平面サイズの異なる２種の端子２１が複数形成されており、例えば、図１０に示すように、４×４配列で配置された複数の端子２１を備える。複数の端子２１のうち一面法線方向から見たときの面積が大きいものを大端子２１１とし、面積が小さいものを小端子２１２として、電子部品２は、図１０に示すように、一面法線方向から見て、２×２配列で配置された４個の大端子２１１を備える。また、電子部品２は、図１０に示すように、一面法線方向から見て、これらの大端子２１１を断続的に囲むように１２個の小端子２１２を備える。
【００７８】
金属電極２２は、大端子２１１および小端子２１２それぞれの上に例えば電解メッキにより形成されている。複数の金属電極２２のうち大端子２１１上に形成されたものは、小端子２１２上に形成された金属電極２２よりも一面法線方向から見たときの平面サイズ、すなわち面積が大きい。
【００７９】
なお、例えば、大端子２１１が２００μｍ角〜２５０μｍ角程度の平面サイズである場合、小端子２１２は１５０μｍ角程度の平面サイズとされる。ただ、大端子２１１および小端子２１２は、基板１の大ランド１２１および小ランド１２２の寸法、数量や配置などに合わせて、その寸法、数量や配置などが適宜変更されてもよい。これは、大端子２１１および小端子２１２それぞれの上に形成される金属電極２２についても同様である。
【００８０】
このような基板１と電子部品２とをフリップチップ実装により接続する際には、部品投影領域Ｒの端部側に配置された大ランド１２１が電子部品２の端子２１とのギャップが、部品投影領域Ｒの中心側に配置された小ランド１２２よりも大きい状態となる。そして、電子部品２の一面２ａのうち大ランド１２１に対応する位置に大端子２１１およびその上に形成された金属電極２２が配置され、この金属電極２２が大ランド１２１に接触すると共に広く濡れ広がることとなる。
【００８１】
本実施形態によれば、電子部品２の全体的な沈み込み量が向上し、ランド１２と金属電極２２との電気的接続が安定した電子装置となる。
【００８２】
また、電子部品２の複数の端子２１がファインピッチとされ、一面法線方向から見たときの電子部品２の外郭領域の中心の端子２１が大きくできない場合も想定される。しかし、複数のランド１２および複数の端子２１のうち最外周に配置されるものについては、その面積を大きくすることが比較的容易である。この最外周に配置されたランド１２を大ランド１２１とし、金属電極２２の濡れ広がりを大きくすることで、リフロー工程における電子部品２の沈み込み量を向上させることができる。そのため、本実施形態の電子装置は、ファインピッチとされた電子部品２であっても、ランド１２と金属電極２２との電気的接続が安定する効果も期待される。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態の電子装置について、図１１、図１２を参照して述べる。図１１では、図１と同様に、基板１の基材１１やランド１２、電子部品２やその構成要素である端子２１および金属電極２２をデフォルメして、その厚みや寸法を誇張したものを示している。図１２では、図１０と同様の理由で、端子２１上に形成される金属電極２２を省略している。
【００８４】
本実施形態の電子装置は、図１１、図１２に示すように、上記第３実施形態の電子装置における基板１の反りおよび大ランド１２１と小ランド１２２との配置関係、および電子部品２の大端子２１１と小端子２１２との配置関係が逆の構成とされている。本実施形態の電子装置は、上記した点が上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００８５】
基板１は、本実施形態では、例えば、図１１に示すように、フリップチップ実装のリフロー工程で裏面凸反りになる構成とされ、複数の大ランド１２１および小ランド１２２を備える。基板１は、本実施形態では、図２と同様に、大ランド１２１が部品投影領域Ｒの中心側に配置され、小ランド１２２が部品投影領域Ｒの中心側に配置されている。
【００８６】
電子部品２は、本実施形態では、例えば、図１１に示すように、複数の大端子２１１および小端子２１２を備え、大端子２１１が金属電極２２を介して大ランド１２１と、小端子２１２が金属電極２２を介して小ランド１２２と、それぞれ電気的に接続されている。電子部品２は、本実施形態では、例えば、図１２に示すように、一面法線方向から見て、２×２配列とされた４個の大端子２１１とこれらを断続的に囲む１２個の小端子２１２とを備える。つまり、電子部品２の大端子２１１および小端子２１２は、基板１の大ランド１２１および小ランド１２２に対応する位置に配置されている。
【００８７】
基板１への電子部品２のフリップチップ実装において、基板１が裏面凸反りとなると共に、大ランド１２１および大端子２１１がギャップの大きい部品投影領域Ｒの中心側に配置されている。そのため、大ランド１２１に大端子２１１上に形成された金属電極２２が接触して濡れ広がり、電子部品２の沈み込み量が向上することで、基板１のランド１２と電子部品２の端子２１とのギャップが全体的に小さくなる。
【００８８】
本実施形態によれば、電子部品２の全体的な沈み込み量が向上し、ランド１２と金属電極２２との電気的接続が安定した電子装置となる。
【００８９】
（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態に示したフリップチップ実装用の基板やこれを用いた電子装置は、本発明の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００９０】
例えば、上記各実施形態では、少なくとも大ランド１２１が基板１のうち電子部品２の端子２１とのギャップが大きい位置に配置されていればよく、複数のランド１２における大ランド１２１の割合については適宜変更されてもよい。例えば、大ランド１２１は、複数のランド１２のうち４分の１以上あればよく、その比率については適宜変更されてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１      基板
１１    基材
１２    ランド
１２１  大ランド
１２２  小ランド
２      電子部品
２１    端子
２１１  大端子
２１２  小端子
２２    金属電極
【図１】
2019140179.tif 000003
【図２】
2019140179.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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