(57)【要約】【課題】汎用性を損なうことなくスタンドオフ高さを確保し得る回路基板および電子装置を提供する。【解決手段】回路基板１２の基板面１２ａには電子部品１３が実装され、この電子部品１３は、その電極１３ａにて基板面１２ａの所定の位置に配置されるランド２０とはんだ３０を介してはんだ接合される。ランド２０には、凹凸の大きな銅めっき処理がなされることで、複数の凸部２１がランド表面２０ａから突出するような状態で形成されている。【選択図】図２
2015115431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（１３）の電極（１３ａ）がはんだ接合されるランド（２０）を有する回路基板（１２）において、
前記ランドの表面（２０ａ）のうち前記はんだ接合時に前記電極に対向する部位の少なくとも一部に複数の凸部（２１）が形成されることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記複数の凸部は、前記ランドに対する表面処理により形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記表面処理として、前記ランドの表面がフラット状になる条件の無電解めっき液に対して、液中に金属が析出しない範囲で、金属塩および還元剤の濃度を上げ、錯化剤の濃度を下げ、液温を高くし、ｐＨを上げるように配合を変えた無電解めっき液を用いた銅めっき処理により前記複数の凸部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路基板を備える電子装置において、
前記ランドと前記電極とがはんだ接合された状態で前記電子部品が前記回路基板に実装されることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装される回路基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子部品が実装される回路基板では、電子部品の電極と基板面のランドとの電気的接続にはんだ接合が用いられる。このはんだ接合部におけるはんだ接合寿命に関わる重要な因子として、ランドから電極までの高さであるスタンドオフ高さが知られている。はんだ接合部の熱疲労破壊は、回路基板と電子部品との線膨張差によるはんだ接合部への歪みによって生じるため、この歪みを緩和する手段として、スタンドオフ高さを高くする事が有効である。
【０００３】
スタンドオフ高さを高くするための回路基板に関する技術として、例えば、下記特許文献１に開示される部品実装用基板部が知られている。この部品実装用基板では、実装部品の電極との間ではんだ付けされる対の導電部（ランド）間に、スタンドが設けられている。そして、このスタンド上に実装部品を載置した状態ではんだペーストを充填し、このはんだペーストをリフローすることで実装部品の電極と基板の導電部とをはんだ接合する。これにより、スタンドの突出高さに応じたスタンドオフ高さを確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０４５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように実装する電子部品をスタンド上に載置する構成では、必要となるスタンドの高さが電子部品により異なることから部品個別の対応となるため、汎用性が低くなる場合があるという問題がある。特に、スタンドをランド間に設ける必要があるため、スタンドの高さがランド間距離の制約を受けるだけでなく、電子部品によってはスタンド自体を設けることが困難になる場合がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、汎用性を損なうことなくスタンドオフ高さを確保し得る回路基板および電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、電子部品（１３）の電極（１３ａ）がはんだ接合されるランド（２０）を有する回路基板（１２）において、前記ランドの表面（２０ａ）のうち前記はんだ接合時に前記電極に対向する部位の少なくとも一部に複数の凸部（２１）が形成されることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記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。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明では、ランドの表面のうち電子部品の電極とのはんだ接合時に当該電極に対向する部位の少なくとも一部に複数の凸部が形成される。これにより、ランドと電子部品の電極との距離が、凸部を有しない平面状のランドと比較して凸部の高さ分だけ長くなるので、スタンドオフ高さを確実に確保することができる。特に、ランドに複数の凸部が形成されるため、このランドにはんだ接合される電子部品であればいずれもランドと電子部品の電極との距離が凸部の高さ分だけ長くなるので、汎用性を損なうことなくスタンドオフ高さを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の電子部品が実装される回路基板の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】ランド近傍を拡大した断面を示す写真である。
【図４】本発明に係る凹凸表面処理方法と従来の表面処理方法とを比較した説明図である。
【図５】凹凸状のランド表面を上面から見た状態を示す写真である。
【図６】図５のランドの一部を拡大した断面を示す写真である。
【図７】従来の銅めっき処理がランドになされた回路基板の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る回路基板および電子装置を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示す電子装置１０は、温度変化が大きな使用環境にて採用されており、例えば、車両に搭載されたエンジン等の車載機器を制御する電子制御装置（Electronic Control Unit）として構成されている。電子装置１０は、筐体１１内に回路基板１２や他の基板等を収容して構成されている。
【００１１】
回路基板１２の基板面１２ａには電子部品１３や外部コネクタ１４等が実装されている。電子部品１３は、その電極１３ａにて基板面１２ａの所定の位置に配置されるランド２０とはんだ３０を介してはんだ接合されている。
【００１２】
図２に示すように、ランド２０には、後述するように凹凸を大きくする銅めっき処理がなされることで、複数の凸部２１がランド表面２０ａから突出するような状態で形成されている。なお、図２において、符号ｈは、ランド表面２０ａからの凸部２１の高さを示し、符号Ｈｓは、スタンドオフ高さを示し、符号Ｈｆは、はんだ３０のフィレット高さを示し、符号Ｌｆはフィレット長さを示す。また、符号Ｗは、ランド間隔を示し、符号ｔは、電極１３ａの厚みを示す。なお、図２では、説明の便宜上、凸部２１等を誇張して図示している。
【００１３】
このため、図２および図３（Ａ）〜（Ｃ）からわかるように、ランド表面２０ａと電子部品１３の電極１３ａとの距離が、ランド表面２０ａからの凸部２１の高さｈ分だけ長くなる。これにより、各凸部２１の高さｈに応じて、スタンドオフ高さＨｓを確実に確保することができる。なお、図３に示す状態では、約２５μｍ程度のスタンドオフ高さＨｓを確保することができる。また、図３（Ａ）は、ランド２０近傍を拡大した断面を示す写真であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の３Ｂ部分をさらに拡大した写真であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の３Ｃ部分をさらに拡大した写真である。
【００１４】
次に、複数の凸部２１をランド表面２０ａに形成するための銅めっき処理方法（以下、凹凸表面処理方法ともいう）について、図４〜図６を用いて説明する。なお、図４は、本発明に係る凹凸表面処理方法と従来の表面処理方法とを比較した説明図である。図５（Ａ）は、凹凸状のランド表面２０ａを上面から見た状態を示す写真であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ部分をさらに拡大した状態を示す。図６は、図５のランド２０の一部を拡大した断面を示す写真である。
【００１５】
本発明に係る凹凸表面処理方法では、従来の銅めっき処理に用いられる無電解めっき液、すなわち、ランド表面２０ａがフラット状になる条件の無電解めっき液に対して、液中に金属が析出しない範囲で、金属塩および還元剤の濃度を上げ、錯化剤の濃度を下げ、液温を高くし、ｐＨを上げるように配合を変えた無電解めっき液を用いて表面処理がなされる。
【００１６】
具体的には、従来の銅めっき処理に用いられる無電解めっき液は、例えば、図４の従来例にて例示するように、本発明に係る凹凸表面処理方法と対比される配合として、主に、金属塩として機能する硫酸銅(II)五水和物が７ｇ／Ｌ、錯化剤として機能するエチレンジアミン四酢酸が２５ｇ／Ｌ、還元剤として機能するホルムアルデヒドが６．５ｇ／Ｌ、ｐＨ調整剤として液中のｐＨが１２となる程度の水酸化ナトリウムまたはシアン化ナトリウムを用いて配合され、その液温が５５℃〜６０℃程度に維持される。
【００１７】
このような無電解めっき液を用いた表面処理方法では、図７に例示するように、ランド表面２０ａがフラット状になり、十分な高さのスタンドオフ高さＨｓを確保することができない。なお、図７は、従来の銅めっき処理がランド２０になされた回路基板１２の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【００１８】
これに対して、本実施形態に係る凹凸表面処理方法に用いられる無電解めっき液は、例えば、図４の本実施例にて例示するように、従来の銅めっき処理と比較して、金属塩として機能する硫酸銅(II)五水和物が１０ｇ／Ｌ、錯化剤として機能するエチレンジアミン四酢酸が２０ｇ／Ｌ、還元剤として機能するホルムアルデヒドが１０ｇ／Ｌ、ｐＨ調整剤として液中のｐＨが１２．５〜１３．０となる程度の水酸化ナトリウムまたはシアン化ナトリウムを用いて配合され、その液温が７０℃〜７５℃程度に維持される。
【００１９】
上述のように配合される無電解めっき液を用いた凹凸表面処理方法により、図５および図６に示すように、複数の凸部２１がランド表面２０ａから突出するような状態で形成される。すなわち、上記凹凸表面処理方法により、ランド表面２０ａの凹凸が大きくなり、図２に示すように、スタンドオフ高さＨｓを確実に確保することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態に係る回路基板１２では、ランド２０のランド表面２０ａに複数の凸部２１が形成される。これにより、ランド２０と電子部品１３の電極１３ａとの距離が、凸部２１を有しない平面状のランドと比較して凸部２１の高さｈ分だけ長くなるので、スタンドオフ高さＨｓを確実に確保することができる。特に、ランド２０に複数の凸部２１が形成されるため、このランド２０にはんだ接合される電子部品であればいずれもランド２０と電子部品の電極との距離が凸部の高さｈ分だけ長くなるので、汎用性を損なうことなくスタンドオフ高さＨｓを確保することができる。
【００２１】
このように、確実にスタンドオフ高さＨｓを確保できることから、回路基板１２として、例えば、電子部品１３に対して線膨張係数が大きな熱可塑樹脂製のものであっても採用できるため、材料選択等に関する制約を少なくすることができる。
【００２２】
また、ランド表面２０ａに複数の凸部２１が形成されることから、ランド２０の寸法はそのままではんだ接合表面積を拡大することができる。クラックは、はんだ接合表面に沿い進展するため、仮にはんだにクラックが生じたとしてもこのクラックが故障に至るまでのクラック進展距離を長くすることができる。これにより、はんだ接合部における寿命を延ばすことができる。
【００２３】
特に、ランド表面２０ａに対する表面処理により複数の凸部２１が形成されるため、基板面１２ａの複数個所にランド２０が配置される場合であっても一括して同時に形成できるので、各凸部２１を設けるために必要な作業時間が短縮されるとともに製造コストを抑制することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）複数の凸部２１は、上述したような凹凸表面処理方法を用いて形成されることに限らず、例えば、異なる特定の配合の無電解めっき液を用いた銅めっき処理、または、銅めっきと異なる表面処理を用いて、ランド表面２０ａを凹凸状にすることで形成されてもよい。また、複数の凸部２１は、上述のように表面処理を用いて形成されることに限らず、例えば、ランド２０に対する切削加工等の機械加工を用いて形成されてよい。
【００２５】
（２）複数の凸部２１は、ランド表面２０ａの全面に形成されてもよいし、はんだ接合時に電子部品１３の電極１３ａに対向する部位の少なくとも一部に形成されてもよい。
【００２６】
（３）本発明に係る回路基板１２は、車載機器を制御する電子制御装置を構成する構成部品として採用されることに限らず、温度変化が大きな使用環境にて採用される電子装置を構成する構成部品として採用されてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０…電子装置
１２…回路基板
１３…電子部品
１３ａ…電極
２０…ランド
２０ａ…ランド表面
２１…凸部
Ｈｓ…スタンドオフ高さ
ｈ…凸部の高さ
【図１】
2015115431.tif 000003
【図２】
2015115431.tif 000004
【図４】
2015115431.tif 000005
【図７】
2015115431.tif 000006
【図３】
2015115431.tif 000007
【図５】
2015115431.tif 000008
【図６】
2015115431.tif 000009