(57)【要約】  【課題】  電子部品の位置を安定させつつ接続材の破断が発生しにくい電子部品の実装構造を提供する。  【解決手段】  電子部品１が搭載される回路基板２の上面に、開口の一部が端子電極１ａと重なる凹部３が形成され、開口の一部と重なっている端子電極１ａに対向している主電極パッド４が凹部３の底面に形成され、凹部３に隣接して端子電極１ａに対向している補助電極パッド５が回路基板２の上面に形成され、主電極パッド４と開口の一部と重なっている端子電極１ａとを接続する主導電性接続材６が凹部３内に配置され、補助電極パッド５と端子電極１ａとを補助接続材７が接続している電子部品の実装構造である。主導電性接続材６の単位体積当たりの歪が小さくなり、補助電極パッド５があることによって実装位置が固定されるので、主導電性接続材６の破断が発生する確率を低くすることができるとともに、実装位置が大きくずれてしまう可能性が低くなる。【選択図】  図１
2008205064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に端子電極が形成された電子部品と、該電子部品が搭載される回路基板と、該回路基板の上面に形成され、開口の一部が前記端子電極と重なる凹部と、該凹部の底面に形成され、前記開口の一部と重なっている前記端子電極に対向している主電極パッドと、前記回路基板の上面に前記凹部に隣接して形成され、前記端子電極に対向している補助電極パッドと、前記凹部内に配置され、前記主電極パッドと前記開口の一部と重なっている前記端子電極とを接続する主導電性接続材と、前記補助電極パッドと前記端子電極とを接続する補助接続材とを具備することを特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項２】
１つの前記電子部品に対して複数の前記凹部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】
前記凹部内に前記主電極パッドが複数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４】
１つの前記電子部品に形成された前記端子電極に対応する前記主電極パッドが１つの前記凹部に形成されていることを特徴とする請求項３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、チップコンデンサ等の電子部品がハンダ等の接続材を用いて回路基板上に実装されている電子部品の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チップコンデンサ等の電子部品がハンダ等の接続材を用いて回路基板上に実装された電子部品の実装構造においては、電子部品と回路基板との熱膨張係数が異なることから、環境温度の変化や電子部品の発熱等による温度変化に応じて接続材にはこれらの熱膨張および熱収縮の量の差によって内部に歪が発生し、それにより接続材、接続材と電子部品との境界、または接続材と電極パッドとの境界付近等にクラックや破断が発生することがあった。特に、車載用途等の過酷な状況で用いられる場合には、温度の変化域が広いために、接続材として用いられるハンダ、電子部品および回路基板の熱膨張および熱収縮の量が大きくなるので、ハンダに発生する歪の量が大きくなり破断が発生する確率が高くなる。
【０００３】
従来の電子部品の実装構造としては、例えば、電子部品と回路基板との間にスペーサを配置しておいて、電子部品の下面に形成された端子電極と回路基板上の電極パッドとをハンダで接続した電子部品の実装構造が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
この従来の電子部品の実装構造によれば、スペーサによって電極パッドと端子電極との距離が長くなるので、ハンダの単位体積当たりの歪が小さくなり、破断が発生する確率を低くすることができるというものである。
【特許文献１】特開平11−163510号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来の電子部品の実装構造の場合には、回路基板と電子部品との間にスペーサを配置しなければならないので、工数が増えてしまうという問題点があった。また、回路基板と電子部品との間にスペーサを配置したことにより、実装工程においてはスペーサの上に電子部品を載せることになり、この様な状態では電子部品が傾いたりしやすいので、ハンダで接続した際の実装位置が大きくずれやすいという問題点もあった。
【０００６】
さらに、実装工程においては、端子電極と電極パッドとの距離が長くなるので、端子電極と電極パッドとの間に形成されるハンダの量が多くなり、このことが形成されるハンダの量のばらつきを招いてしまうため、ハンダが溶融した際に端子電極がハンダによって引っ張られる力のばらつきが大きくなり、実装後に電子部品の位置が大きくずれやすいという問題点もあった。
【０００７】
本発明は前述のような従来の電子部品の実装構造における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、電子部品の位置を安定させつつ接続材の破断が発生しにくい電子部品の実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子部品の実装構造は、下面に端子電極が形成された電子部品と、該電子部品が搭載される回路基板と、該回路基板の上面に形成され、開口の一部が前記端子電極と重なる凹部と、該凹部の底面に形成され、前記開口の一部と重なっている前記端子電極に対向している主電極パッドと、前記回路基板の上面に前記凹部に隣接して形成され、前記端子電極に対向している補助電極パッドと、前記凹部内に配置され、前記主電極パッドと前記開口の一部と重なっている前記端子電極とを接続する主導電性接続材と、前記補助電極パッドと前記端子電極とを接続する補助接続材とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の電子部品の実装構造は、上記構成において、１つの前記電子部品に対して複数の前記凹部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電子部品の実装構造は、上記構成において、前記凹部内に前記主電極パッドが複数形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
そして、本発明の電子部品の実装構造は、上記構成において、１つの前記電子部品に形成された前記端子電極に対応する前記主電極パッドが１つの前記凹部に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子部品の実装構造によれば、回路基板の上面に開口の一部が端子電極と重なるように凹部が形成され、この凹部の底面に形成された主電極パッドと端子電極とが主導電性接続材によって接続されていることから、凹部によって端子電極と主電極パッドとの距離が長くなり、主導電性接続材の単位体積当たりの歪が小さくなるので、主導電性接続材の破断が発生しにくいものとすることができる。また、端子電極と主電極パッドとの間に形成される主導電性接続材の量が多くなってばらつきやすくなり、端子電極が主導電性接続材によって引っ張られる力のばらつきが大きくなっているにもかかわらず、本発明の電子部品の実装構造によれば、回路基板の上面に凹部に隣接して形成された補助電極パッドと端子電極とを補助接続材で接続しており、これら補助電極パッドと端子電極との間の距離は短いので補助接続材の量は少なくてばらつきにくくなり、端子電極が補助接続材によって引っ張られる力のばらつきは小さいので、実装後の電子部品の位置がずれにくいものとすることができる。すなわち、本発明の電子部品の実装構造によれば、補助接続材によって電子部品の位置を安定させつつ主導電性接続材の破断が発生しにくいものとすることができる。なお、凹部は回路基板の製造時に容易に形成することができるので、実装工程における工数は取り立てて増加することはない。
【００１３】
また、本発明の電子部品の実装構造によれば、１つの電子部品に対して複数の凹部が形成されているときには、主導電性接続材間に凹部の側壁が存在することになるので、主電極パッド同士の電気的な短絡が発生しにくい電子部品の実装構造となる。
【００１４】
また、本発明の電子部品の実装構造によれば、凹部内に主電極パッドが複数形成されているときには、主電極パッド間の距離を短くして配置することが可能となり主電極パッドを高密度に形成することができるので、端子電極が高密度に配置されて端子電極間が狭くなっている電子部品を搭載することが可能となる。
【００１５】
そして、本発明の電子部品の実装構造によれば、１つの電子部品に形成された端子電極に対応する主電極パッドが１つの凹部に形成されているときには、回路基板に形成する凹部の数を少なくすることができるので、本発明の電子部品の実装構造により実装した電子部品を回路基板上に高密度にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の電子部品の実装構造について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の電子部品の実装構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線断面図である。これらの図に示す電子部品の実装構造は、基本的な構成として、電子部品１の下面に形成された端子電極１ａが主導電性接続材６および補助接続材７を介して回路基板２の主電極パッド４および補助電極パッド５に接続された構成となっている。
【００１８】
下面に端子電極１ａが形成された電子部品１は、例えば、チタン酸バリウムを主成分とする複数の誘電体層を積層してなるチップコンデンサ等のチップ電子部品であり、複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより作製したものが用いられる。チップコンデンサの端子電極１ａとしては、例えば銅粉末および有機バインダを有機溶剤中に分散させてなる銅ペーストを焼き付けた銅導体膜上に、メッキによりニッケル導体膜および錫導体膜を形成したものが用いられる。なお、本発明の電子部品の実装構造における電子部品１の端子電極１ａは、直方体状のチップコンデンサの場合であれば、本体の両端面から下面を含む隣接する４つの側面の一部にかけて連続するように形成されたものである。
【００１９】
電子部品１が搭載される回路基板２は、例えば、ポリイミド樹脂，ガラスエポキシ樹脂等からなる有機多層回路基板である。そして、回路基板２の上面には、電子部品１が実装されたときに凹部３の開口の一部が端子電極１ａの一部と重なるように凹部３が形成されている。凹部３は、回路基板２の上面から少なくとも１つ以上の絶縁層を貫くように形成されている。その深さとしては、端子電極１ａと主電極パッド４との間の距離を確保して主導電性接続材６が破断しないように、例えば50〜200μｍに設定される。
【００２０】
本発明の電子部品の実装構造において、回路基板２側で端子電極１ａと対応して接続されるのは、主電極パッド４および補助電極パッド５である。
【００２１】
主電極パッド４は、凹部３の底面に形成され、凹部３の開口の一部と重なっている端子電極１ａの一部に対向しており、例えば５〜15μｍの厚みに形成された銅導体膜であり、その表面がプリフラックス膜で覆われたものである。
【００２２】
補助電極パッド５は、回路基板１の上面に凹部３に隣接して形成され、端子電極１ａの凹部３の開口からはみ出している他の一部に対向しており、材料としては主電極パッド４と同じものが用いられる。
【００２３】
本発明の電子部品の実装構造において、端子電極１ａは、主電極パッド４とは主導電性接続材６で接続され、補助電極パッド５とは補助接続材７で接続される。
【００２４】
主導電性接続材６は、凹部３内に配置され、凹部３の開口の一部と重なっている端子電極１ａの一部と主電極パッド４とを接続しており、材料としては例えばハンダ等のロウ材が用いられる。
【００２５】
補助接続材７は、凹部３の開口からはみ出している端子電極１ａの他の一部と補助電極パッド５とを接続している。材料としては通常は主導電性接続材６と同じものが用いられるが、補助接続材７には特に導電性を必要としない場合があるので、異なる材料で導電性を有していない樹脂接着剤等を用いてもよい。
【００２６】
以上のような本発明の電子部品の実装構造は、以下の方法により得られる。先ず、ハンダ粉末およびフラックスを有機溶剤中に分散させてなるハンダペーストを、主電極パッド４および補助電極パッド５の上に塗布しておく。次に、電子部品１を、端子電極１ａの一部と主電極パッド４とがハンダペーストを介して対向するとともに、端子電極１ａの他の一部が補助電極パッド５とハンダペーストを介して対向するようにして、回路基板２上に載置する。そして、ハンダペーストを加熱することにより、端子電極１ａの一部と主電極パッド４との間に主導電性接続材６が形成されて両者が接続され、端子電極１ａの他の一部と補助電極パッド５との間に補助接続材７が形成されて両者が接続される。このように、主導電性接続材６および補助接続材７は、同じ材料のものを用いる場合には、これらを同時に形成することができる。
【００２７】
本発明の電子部品の実装構造によれば、開口の一部が電子部品１の端子電極１ａと重なるように回路基板２の上面に凹部３が形成され、この凹部３の底面に形成された主電極パッド４と端子電極１ａとが主導電性接続材６によって接続されていることから、端子電極１ａと主電極パッド４との間の距離が長くなり、電子部品１および回路基板２の熱膨張および熱収縮による主導電性接続材６の単位体積当たりの歪が小さくなるので、主導電性接続材６の破断が発生しにくいものとすることができる。他方で、端子電極１ａと主電極パッド４との間に形成される主導電性接続材６の量が多くなってばらつきやすくなり、端子電極１ａが主導電性接続材６によって引っ張られる力のばらつきが大きくなっているにもかかわらず、本発明の電子部品の実装構造によれば、回路基板２の上面に凹部３に隣接して形成された補助電極パッド５とこれに対向する端子電極１ａとの間の距離が短いので、補助接続材７の量は少なくてばらつきにくくなり、端子電極１ａが補助接続材７に引っ張られる力のばらつきが小さくなるので、実装後の電子部品１の位置がずれにくいものとすることができる。すなわち、本発明の電子部品の実装構造によれば、電子部品１の位置を安定させつつ主導電性接続材６の破断が発生しにくいものとすることができる。なお、凹部３は回路基板２の製造時に容易に形成することができるので、実装工程における工数は取り立てて増加することはない。
【００２８】
また、図１および図２に示すように、１つの電子部品１に対して複数の凹部３が形成されているときには、それぞれの凹部３内に配置された主導電性接続材６間に凹部３の側壁が存在することになるので、主導電性接続材６同士が接触することによる主電極パッド４同士の電気的な短絡が発生しにくい電子部品の実装構造となる。
【００２９】
かくして、本発明の電子部品の実装構造は、信頼性が高く、安定した特性が得られることから、例えば、コンピュータ，通信機器，各種家庭用電気装置，車載用回路ユニット等に内蔵される回路装置に採用される。
【００３０】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更や改良等が可能である。
【００３１】
例えば、前述した本発明の電子部品の実装方法の一例においては、電子部品１としてチップコンデンサを用いているが、電子部品１はこれに限定されるものではなく、例えばアルミナベース等の基板上に酸化ルテニウム等を主成分とする抵抗体が形成されたチップ抵抗器を用いた場合にも適用することができる。
【００３２】
また、前述の本発明の電子部品の実装構造の例において、同じ端子電極１ａに接続される主電極パッド４および補助電極パッド５は、回路基板２の内部の配線により電気的に接続されていても構わない。さらに、補助電極パッド５は、回路基板２の内部の配線には接続されていないいわゆるダミー電極パッドであっても構わない。
【００３３】
また、前述の本発明の電子部品の実装構造の例においては、主導電性接続材６と補助接続材７とは同じ材料のものを用いているが、これに限定されるものではなく、例えばどちらか一方の接続材の材料として導電性樹脂を用いて形成しても構わない。さらに、補助電極パッド５がいわゆるダミー電極パッドである場合は、補助接続材７には導電性を有していない樹脂接着剤を用いても構わない。
【００３４】
また、前述の本発明の電子部品の実装方法の例においては、端子電極１ａは電子部品１の両端に１つずつ形成されたものであるが、例えば図３に本発明の電子部品の実装構造の実施の形態の他の例の外観斜視図で示すように、１つの側面に複数の端子電極32ａが形成された電子部品31を用いたものでもよい。この例においては、図３に示すように、回路基板には各端子電極32ａに対応してそれぞれ凹部33が形成され、凹部33の底面に開口の一部と重なっている端子電極31ａに対向している主電極パッド（図示せず）が形成され、回路基板の上面に凹部33に隣接して端子電極31ａに対向している補助電極パッド（図示せず）が形成され、さらに、主電極パッドと凹部33の開口の一部と重なっている端子電極31ａとを接続する主導電性接続材36が凹部33内に配置され、補助電極パッドと端子電極31ａとを接続する補助接続材（図示せず）が配置されたものとなっている。
【００３５】
さらに、前述の本発明の電子部品の実装方法の例においては、１つの電子部品１に対して回路基板２に複数の凹部３が形成されているが、例えば図４および図５に示すような構造にすることも可能である。
【００３６】
図４は本発明の電子部品の実装構造の実施の形態のさらに他の例を示す外観斜視図であり、図５は図４のＢ−Ｂ’線断面図である。これらの図に示す電子部品の実装構造の例のように、１つの電子部品41に形成された複数の端子電極41ａに対応する複数の主電極パッド44が１つの凹部43に形成されているときには、回路基板42に形成する凹部43の数を少なくすることができるので、電子部品の実装構造による占有面積を小さくすることができ、この実装構造を高密度に配置することが可能となる。
【００３７】
また、図４および図５に示す電子部品の実装構造の例のように、凹部43内に主電極パッド44が複数形成されているときには、隣接する主電極パッド44間の距離を短くすることが可能となり主電極パッド44を高密度に配置することができるので、端子電極41ａが高密度に配置されて端子電極41ａ間が狭くなっている電子部品41を搭載することが可能となる。
【実施例】
【００３８】
図１および図２に示す本発明の電子部品の実装構造の例について、凹部３が形成された回路基板２を用意し、この回路基板２に電子部品１を実装したサンプルを作製し、温度サイクル試験後の接続材の外観を確認した。
【００３９】
電子部品１は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体材料から成る、寸法が長さ2.0ｍｍ×幅1.2ｍｍ×高さ1.2ｍｍのチップコンデンサを用いた。端子電極１ａは、焼き付けた銅導体膜を下地にしてその上にニッケル導体膜および錫導体膜が形成されたものを用いた。
【００４０】
回路基板２は、１層が25μｍのポリイミド樹脂の絶縁層を複数積層して成る、寸法が長さ60ｍｍ×幅40ｍｍ×厚み0.7ｍｍの有機多層回路基板を用いた。また、凹部３は、回路基板２の上面から貫く絶縁層の層数がそれぞれ１層，２層，４層，６層，８層となるようにし、形成された凹部３の深さがそれぞれ25，50，100，150，200μｍとなるようにした。
【００４１】
また、比較例として、凹部が形成されていない従来の電子部品の実装構造を適用した従来の回路基板に、電子部品１を実装したサンプルを準備した。端子電極１ａが接続される電極パッドは、回路基板の上面側から平面視した位置が実施例の回路基板２の主電極パッド４および補助電極パッド５と同じ位置に配置されたものとした。
【００４２】
これらの本発明の電子部品の実装構造における回路基板２の主電極パッド４および補助電極パッド５に、錫96％−銀３％−銅0.5％のハンダペーストをそれぞれ塗布した。そして、電子部品１を、端子電極１ａの一部と主電極パッド４とが対向するとともに、端子電極１ａの他の一部が補助電極パッド５と対向するようにして回路基板２上に載置し、加熱して、ハンダペーストにより端子電極１ａの一部と主電極パッド４との間に主導電性接続材６を形成し両者を接続するとともに端子電極１ａの他の一部と補助電極パッド５との間に補助接続材７を形成し両者を接続した。また、比較例である従来の電子部品の実装構造を適用した回路基板の電極パッドにも、実施例と同じハンダペーストを塗布し、実施例と同様の位置に電子部品１を載置し、加熱して、端子電極１ａと電極パッドとの間に接続材を形成し両者を接続した。
【００４３】
このようにして作製した実施例および比較例のサンプルをそれぞれ14個ずつ準備し、接続材について温度サイクル試験を行なった。温度サイクル試験は、125℃で30分の放置と−40℃で30分の放置とを連続して行なったものを１サイクルとした。それぞれのサンプルについて、この温度サイクル試験を1000，2000，3000サイクル行なった後のクラックおよび破断の発生個数を確認した結果を表１に示す。
【表１】
2008205064.tif 000003
【００４４】
表１に示す結果から分かるように、凹部３が形成されていない比較例のサンプルでは2000サイクル後に接続材の破断が発生したが、凹部３を深さ25μｍ以上として形成した実施例のサンプルについては、2000サイクル後においては接続材の破断が発生しなかった。そして、凹部３の深さを100μｍ以上とした実施例のサンプルについては、3000サイクル後においても接続材の破断が発生しなかった。また、電子部品１の実装位置の大きなずれは、実施例のいずれのサンプルにも見られなかった。
【００４５】
すなわち、本発明の電子部品の実装構造によれば、端子電極１ａと主電極パッド４との間の距離が長くなって、主導電性接続材６の単位体積当たりの歪が小さくなるので、電子部品１や回路基板２の熱膨張および熱収縮によって破断が発生する確率を極めて低くすることができることが確認された。さらに、回路基板２の上面に凹部３に隣接して形成された補助電極パッド５があり、この補助電極パッド５と端子電極１ａの他の一部とを補助電極材７で接続していることから、回路基板２の上面に形成された補助電極パッド５と端子電極１ａとの距離は短くなっているので、これらによって電子部品１の実装位置が固定されるようになり、温度サイクル負荷に対しても電子部品１の実装位置が安定することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の電子部品の実装構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】本発明の電子部品の実装構造の実施の形態の他の例を示す外観斜視図である。
【図４】本発明の電子部品の実装構造の実施の形態のさらに他の例を示す外観斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１，31，41・・・電子部品
１ａ，31ａ，41ａ・・・端子電極
２，42・・・回路基板
３，33，43・・・凹部
４，44・・・主電極パッド
５，45・・・補助電極パッド
６，46・・・主導電性接続材
７，47・・・補助接続材
【図１】
2008205064.tif 000004
【図２】
2008205064.tif 000005
【図３】
2008205064.tif 000006
【図４】
2008205064.tif 000007
【図５】
2008205064.tif 000008