(57)【要約】【課題】部品選択の自由度が高い電子部品実装方法及びこれを用いた電子部品実装基板を提供する。【解決手段】電子部品実装基板１０は、多層基板１１の裏面１１ｂを基準として表面１１ａ側に実装される電子部品１２〜２０の上端部までの厚み寸法Ａ１を予め設定し、この厚み寸法Ａ１以内に表面１１ａ側の全ての電子部品Ｘ１ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ（ｍは正整数））の突出量が揃うように、多層基板１１の厚み寸法Ｄを超えない範囲で電子部品Ｘ１ｉの背の高さ寸法Ｃ１ｉに応じて異なる深さ寸法Ｂ１ｉの凹状のキャビティＰ１ｉを多層基板１１の表面１１ａ側に形成し、これに電子部品Ｘ１ｉを取り付ける。裏面１１ｂ側も同様に、深さ寸法Ｂ２ｉの凹状のキャビティＰ２ｉを形成し、これに電子部品Ｘ２ｉを取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚み寸法と基板に取り付けられる電子部品の高さ寸法との合計寸法が、前記電子部品の基板表面からの突出量が一定となるように予め設定された所定寸法よりも大きく、かつこの大きい分の寸法が基板の厚み寸法を超えない場合に、前記大きい分の寸法に相当する深さの凹状のキャビティを基板に形成し、前記キャビティに電子部品を取り付けることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記キャビティの側壁面に、前記電子部品とは別の電子部品を取り付けることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記基板は、複数の絶縁層と導体層とを交互に積層した多層基板であることを特徴とする請求項１または２記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
前記請求項１ないし３いずれか記載の電子部品実装方法を用い、電子部品を基板に高密度実装したことを特徴とする電子部品実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装方法及びこれを用いた電子部品実装基板に関し、更に詳しくは基板に形成した凹状のキャビティに電子部品を実装する電子部品実装方法及びこれを用いた電子部品実装基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品実装基板としては、複数の絶縁層と導体層とを交互に積層した多層基板に凹状のキャビティを形成し、このキャビティ内に電子部品を実装することにより電子部品の高密度実装を可能としたものが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００３】
特許文献１記載の電子部品実装基板は、多層基板の表裏両面に凹状のキャビティを形成し、この中に電子部品を収納している。また、特許文献２記載の電子部品実装基板は、凹状のキャビティの中に電子部品を実装するとともにそのキャビティを跨ぐように基板の表面に別の電子部品を実装している。また、特許文献３記載の電子部品実装基板では、多層基板に形成されたキャビティの底部にＩＣチップが接着剤にて固定されているとともに、キャビティの側部に形成された段差部に抵抗またはコンデンサ等のチップ部品が設けられている。そして、このチップ部品の一方の電極がキャビティ側部の配線パターンに半田付けされ、他方の電極がワイヤを介してＩＣチップに接続されている。
【特許文献１】特開２００５−３５４０９３号公報
【特許文献２】特開２００４−０３１４１３号公報
【特許文献３】実開平６−７７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器の小型化，多機能化が進んでおり、更なる電子部品実装基板の小型化及び薄型化が求められている。ところが、上記特許文献１〜３記載のいずれの電子部品実装方法においても、超小型の電子部品については問題が少ないが、比較的大サイズの電子部品、特に基板の厚み方向の寸法（背の高さ寸法）が大きい電子部品を取り付けると、基板表面からの部品の突出量が大きくなって電子部品実装基板の厚み方向の寸法が増加するため、電子機器の小型化及び薄型化に影響を及ぼすという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、比較的高さ寸法が大きな部品も問題なく使用でき、部品選択の自由度が高い電子部品実装方法及びこれを用いた電子部品実装基板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】
【０００６】
本発明の電子部品実装方法は、基板の厚み寸法と基板に取り付けられる電子部品の高さ寸法との合計寸法が、前記電子部品の基板表面からの突出量が一定となるように予め設定された所定寸法よりも大きく、かつこの大きい分の寸法が基板の厚み寸法を超えない場合に、前記大きい分の寸法に相当する深さの凹状のキャビティを基板に形成し、前記キャビティに電子部品を取り付けることを特徴とする。また、前記キャビティの側壁面に、前記電子部品とは別の電子部品を取り付けることを特徴とする。また、前記基板は、複数の絶縁層と導体層とを交互に積層した多層基板であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の電子部品実装基板は、前記請求項１ないし３いずれか記載の電子部品実装方法を用い、電子部品を基板に高密度実装したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電子部品実装方法及びこれを用いた電子部品実装基板によれば、基板表面からの電子部品の突出量が所定範囲内に納まるように凹状のキャビティを基板に形成し、これに電子部品を取り付けるから、比較的高さ寸法が大きな部品も問題なく使用でき、部品選択の自由度を高めることができる。また、キャビティの側壁面に別の電子部品を取り付けるから、電子部品実装基板の高密度化に寄与できるとともに、関連する部品同士を近接して配置でき、例えばバイパスコンデンサなどを最短距離で接続することができ、信号授受の速度を大幅に高速化でき、接続距離が長いことに起因するノイズの発生も抑えることができる。また、前記基板は多層基板であるから、電子部品をキャビティの底面はもちろん側壁面にもジャンパー線などを用いることなく実装することができ、組立効率の向上と電子部品実装基板の高密度化とに寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施した第１実施形態である電子部品実装基板１０は、図１に示すように、多層基板１１と、この表面１１ａ側に実装された比較的大型の電子部品１２〜１４，小型の電子部品１５〜２０と、裏面１１ｂ側に実装された比較的大型の電子部品２１，２２，小型の電子部品２３〜２７とからなる。なお、前記電子部品１２〜１４，２１，２２は、詳しくは後述する凹状のキャビティ３１〜３５に取り付けられ、前記電子部品１５〜２０は表面１１ａに、また電子部品２３〜２７は裏面１１ｂにそれぞれ取り付けられている。
【００１０】
前記多層基板１１は、例えばプリプレグからなる複数の積層された絶縁層３７ａ〜３７ｆと、これらの間と表面に設けられ、回路パターンなどの金属箔からなる導体層３８ａ〜３８ｇとからなる。なお、プリプレグは、ガラス繊維等のシートに樹脂が含浸されたもので、加熱されることによって樹脂が溶け出し、加熱を止めてプリプレグの樹脂が硬化する際に、絶縁層３７ａ〜３７ｆ，導体層３８ａ〜３８ｇが互いに接合される。
【００１１】
電子部品実装基板１０は、多層基板１１の裏面１１ｂを基準として表面１１ａ側に実装される電子部品１２〜２０の上端部までの厚み寸法Ａ１を予め設定し、この厚み寸法Ａ１以内に表面１１ａ側の全ての電子部品Ｘ１ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｍ（ｍは正整数））の突出量が揃うように、多層基板１１の厚み寸法Ｄを超えない範囲で電子部品Ｘ１ｉの背の高さ寸法Ｃ１ｉに応じて異なる深さ寸法Ｂ１ｉの凹状のキャビティＰ１ｉを多層基板１１の表面１１ａ側に形成する。
【００１２】
なお、深さ寸法Ｂ１ｉは、厚み寸法Ｄを超えない範囲であるが、電子部品Ｘ１ｉの保持，電子部品Ｘ１ｉと導体層との接続，多層基板１１の強度などの面で問題がない範囲、例えば厚み寸法Ｄの２／３までが好ましい。また、前記電子部品１２〜２０は電子部品Ｘ１ｉの具体例、また、前記キャビティ３１〜３３はキャビティＰ１ｉの具体例である。また、Ａ１≧Ｄとし、Ａ１＝Ｄは、表面１１ａに電子部品１５〜２０を取り付けない場合である。
【００１３】
ここで、電子部品１３のように、電子部品Ｘ１ｉの背の高さ寸法Ｃ１ｉに対応する深さ寸法Ｂ１ｉが絶縁層の厚み分（電子部品１３の場合には絶縁層３７ａ，３７ｂの厚み分）に相当する場合には、ちょうど導体層（電子部品１３の場合には導体層３８ｃ）が露呈されるから、その露呈された導体層に電子部品Ｘ１ｉの電極を半田付けすればよいが、深さ寸法Ｂ１ｉが絶縁層の厚み分に相当しない場合（電子部品１２，１４の場合）には、そのままでは導体層は露呈しない。このような場合には、キャビティＰ１ｉの底部に導体層を設け、これを近傍の導体層（電子部品１２の場合には導体層３８ｄ）と連結し、前記底部の導体層に電子部品Ｘ１ｉの電極を半田付けする。
【００１４】
また、多層基板１１の表面１１ａを基準として裏面１１ｂ側に実装される電子部品２１〜２７の上端部（図面では最下端部）までの厚み寸法Ａ２を予め設定し、この厚み寸法Ａ２以内に裏面１１ｂ側の全ての電子部品Ｘ２ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ（ｎは正整数））の突出量が揃うように、多層基板１１の厚み寸法Ｄを超えない範囲で電子部品Ｘ２ｉの背の高さ寸法Ｃ２ｉに応じて異なる深さ寸法Ｂ２ｉの凹状のキャビティＰ２ｉを多層基板１１の裏面１１ｂ側に形成する。
【００１５】
なお、前記厚み寸法Ａ２は、前記厚み寸法Ａ１と同じであっても、また異なっていてもよい。また、前記深さ寸法Ｂ２ｉは、厚み寸法Ｄを超えない範囲であるが、電子部品Ｘ２ｉの保持，電子部品Ｘ２ｉと導体層との接続，多層基板１１の強度などの面で問題がない範囲、例えば厚み寸法Ｄの２／３までが好ましい。また、電子部品２１〜２７は電子部品Ｘ２ｉの具体例、またキャビティ３４，３５はキャビティＰ２ｉの具体例である。また、Ａ２≧Ｄとし、Ａ２＝Ｄは、裏面１１ｂに電子部品２３〜２７を取り付けない場合である。以下、多層基板１１の表面１１ａ側の構成と裏面１１ｂ側の構成とは同じであるから、以下、表面１１ａ側についてのみ説明する。
【００１６】
図２のフローチャートに示すように、まず１個目（１→ｉ）（ｓｔ１）の電子部品Ｘ１ｉの背の高さ寸法Ｃ１ｉが次の数式（１）を満たすか否かを調べる（ｓｔ２）。高さ寸法Ｃ１ｉが数式（１）を満たす場合には、数式（２）を用いてキャビティＰ１ｉの深さ寸法Ｂ１ｉを求める（ｓｔ３）。
【００１７】
Ａ１＜Ｃ１ｉ＋Ｄ  ・・・（１）
【００１８】
Ｂ１ｉ＝Ｃ１ｉ＋Ｄ−Ａ１  ・・・（２）
【００１９】
続いて、得られたキャビティＰ１ｉの深さ寸法Ｂ１ｉが次の数式（３）を満たす場合には（ｓｔ４）、この深さ寸法Ｂ１ｉは有効であるが、キャビティＰ１ｉの深さ寸法Ｂ１ｉが数式（３）を満たさない場合には（ｓｔ４）、キャビティＰ１ｉが貫通孔になり、電子部品Ｘ１ｉの実装（保持及び接続）が困難になるとともに、多層基板１１の強度上も問題があるため、このような電子部品Ｘ１ｉは使用不可として除外する（ｓｔ５）。
【００２０】
Ｂ１ｉ＜Ｄ  ・・・（３）
【００２１】
また、電子部品Ｘ１ｉの背の高さ寸法Ｃ１ｉが数式（１）を満たさない場合には、深さ寸法Ｂ１ｉを「０」とする（ｓｔ６）。この場合には、キャビティＰ１ｉを形成することなく、電子部品Ｘ１ｉを表面１１ａの導体層３８ａに取り付ける。また、この場合の電子部品Ｘ１ｉの具体例が電子部品１５〜２０であり、例えばサイズが２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×０．５ｍｍのフェライトビーズなどである。なお、本実施形態では、表面１１ａからの電子部品の突出量（Ａ１−Ｄ）は、例えば１ｍｍ以下とする。
【００２２】
そして、２→ｉとｉをインクリメントして（ｓｔ７）、ｉ＝ｍとなるまで（ｓｔ８）順次に全ての電子部品Ｘ１ｉについて、キャビティＰ１ｉの深さ寸法Ｂ１ｉを決定する。こうして決定された深さ寸法Ｂ１ｉのキャビティＰ１ｉを多層基板１１に形成する。なお、キャビティＰ１ｉは、絶縁層３７ａ〜３７ｆ及び導体層３８ａ〜３８ｇの各々に対応する開口を形成した後、絶縁層３７ａ〜３７ｆ及び導体層３８ａ〜３８ｇを積層することにより形成される。
【００２３】
同様に、裏面１１ｂ側のキャビティＰ２ｉの深さ寸法Ｂ２ｉを決定し、キャビティＰ２ｉを多層基板１１に形成する。このように両面に電子部品Ｘ１ｉ，Ｘ２ｉを実装した電子部品実装基板１０の最大厚み寸法Ｑは、次の数式（４）で表わされる。
【００２４】
Ｑ＝Ａ１＋Ａ２−Ｄ  ・・・（４）
【００２５】
このように本発明では多層基板１１に背の高い電子部品１２〜１４を取り付けても、表面１１ａに実装された小型の電子部品１５〜２０と同程度までしか上方に突出しないので、多層基板１１の厚み方向の寸法が大きく変動することはない。よって、この電子部品実装基板１０が取り付けられる電子機器も小型化及び薄型化を維持することができる。また、大型の電子部品１２〜１４が筐体フレーム３９に干渉するのを防止することができる。また同様に、裏面１１ｂ側の大型の電子部品２１，２２が筐体フレーム４０に干渉するのを防止することもできる。
【００２６】
また、電子部品１２〜１４の上端の高さが同じであるから、電子部品１２〜１４をキャビティ内に挿入する際の降下量を一定とすることができる。これにより、ロボットハンドによる全ての電子部品Ｘ１ｉの降下量を一定範囲内に納めることができるから、電子部品Ｘ１ｉの多層基板１１へのマウント精度及び取付速度を向上することができる。
【００２７】
次に、第２実施形態の電子部品実装基板４２について図３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。電子部品実装基板４２は、多層基板１１に形成した凹状のキャビティ４４の底面４４ａに大型の電子部品４５を取り付ける他に、キャビティ４４の４つの側壁面４４ｂ〜４４ｅに、複数個の小型の電子部品４６，４７，４８，４９，・・・を取り付けたものである。なお、前記キャビティ４４の深さ寸法は、第１実施形態と同様に決められる。
【００２８】
前記電子部品４６，４７，・・・は、主に大型の電子部品４５の動作を補助する機能などを有する小型の極性部品、例えば、０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ×０．１２ｍｍ）サイズのバイパスコンデンサや抵抗器などのチップ部品である。このように、電子部品４５の動作に関連する電子部品４６，４７，・・・を電子部品４５のすぐ近くに配置するので、電子部品４５と電子部品４６，４７，・・・との信号の授受が高速に行なわれ、回路全体の動作の高速化に寄与できる。
【００２９】
前記電子部品４６，４７，・・・の多層基板１１の層方向に対する取付角度は、側壁面４４ｂ〜４４ｅの大きさ，部品形状（電極ピッチ），絶縁層３７ａ〜３７ｆの層間ピッチから決められる。例えば、前記電子部品４６は、その両電極が導体層３８ｂに半田付けされ、その長手方向が多層基板１１の層方向に対して平行（取付角度０°）に取り付けられている。
【００３０】
また、前記電子部品４７，４８は、絶縁層３７ｂを跨いで導体層３８ｂと３８ｃとにそれぞれ半田付けされ、その長手方向が多層基板１１の層方向に対して垂直（取付角度９０°）に取り付けられている。また、前記電子部品４９は、絶縁層３７ｂを跨いで導体層３８ｂと３８ｃとに半田付けされ、その長手方向が多層基板１１の層方向に対して斜め（取付角度４５°）に取り付けられている。
【００３１】
なお、電子部品が多層基板１１の層方向に対して垂直の場合には、電子部品のプラス電極が上になる場合と下になる場合とがあるが、例えばプラス電極が上になる場合を取付角度９０°とし、プラス電極が下になる場合を取付角度２７０°とする。
【００３２】
このように、キャビティ４４の側壁面４４ｂ〜４４ｅに電子部品４６，４７，・・・を自由な角度で取り付けることができるので、例えばバイパスコンデンサなどを大型の電子部品４５に最短距離で接続することができ、信号授受の速度を大幅に高速化でき、接続距離が長いことに起因するノイズの発生も抑えることができる。
【００３３】
なお、前記絶縁層３７ａ〜３７ｆに粘着性を有するゲルポリマなどの樹脂を混入することにより、キャビティ４４の側壁面４４ｂ〜４４ｅを構成する絶縁層３７ａ，３７ｂ，３７ｃに粘着性を持たせると、半田付けする前に電子部品４６，４７，・・・を側壁面４４ｂ〜４４ｅに容易に仮止めすることができる。また、キャビティの側壁面から絶縁層の一部をキャビティ内に突出させ、電子部品を上下から挟持して仮固定してから半田付けするようにしてもよい。
【００３４】
次に、第３実施形態の電子部品実装基板５０について図４及び図５を参照して説明する。なお、第１，２実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。電子部品実装基板５０の多層基板１１に形成したキャビティ５２は、大型の電子部品５３を取り付ける底部５４が最も深く狭く、周辺に向かうにつれて徐々に浅く広くなるように、３個の段差部５６，５７，５８を設けてある。なお、キャビティ５２の深さ寸法は、第１実施形態と同様に決められる。
【００３５】
前記段差部５６〜５８の各面には、セラミックコンデンサや抵抗器などのチップ部品である小型の電子部品６１〜７５がそれぞれ取り付けられている。このように、段差部５６〜５８を設けているため、底部５４に近い電子部品が故障した場合でもその上方部（口に近い面）に取り付けた電子部品を取り外すことなく故障した部品を取り替えることができ、メンテナンス性に優れている。
【００３６】
次に、第４実施形態の電子部品実装基板８０について図６を参照して説明する。なお、第１〜３実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。電子部品実装基板８０の多層基板１１に形成したキャビティ８２は、前記第３実施形態と同様に、段差部８４〜８６を設け、この各面に小型の電子部品８８〜９４を取り付けるとともに、底部９６に大型の電子部品９７を取り付けている。一方、前記第３実施形態とは異なり、踊り場部９８，９９を広く形成して、ここに大型の電子部品１０１〜１０３を取り付けている。
【００３７】
このような構成によれば、前記第３実施形態と同様に電子部品実装基板のメンテナンス性を向上できるとともに、電子部品実装基板の高密度化に寄与できる。なお、多層基板１１の表面１１ａからの底部９４及び踊り場部９８，９９までの深さ寸法は、第１実施形態と同様に、電子部品９６，１０１〜１０３の表面１１ａからの突出量が一定となるように決められる。
【００３８】
以上説明した実施形態では、電子部品の電極をキャビティの底部の導体層に半田付けしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばジャンパー線を用いてキャビティの口近傍の導体層に半田付けしてもよい。このようにすると、多層基板に限らず、凹状のキャビティを形成する程度の厚みを有する基板であれば、単層基板であっても本発明を適用することができる。
【００３９】
また、上記実施形態では、多層基板の絶縁層の層数を６層としたが、本発明はこのような数に限定されないのは勿論である。また、キャビティの側壁面に取り付ける小型の電子部品は、複数の層を跨いで取り付けてもよく、また、その取付角度は、上記のものに限定されず、自由に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した第１実施形態の電子部品実装基板の構成を示す断面図である。
【図２】キャビティの深さを決める際の主なシーケンスを示すフローチャートである。
【図３】キャビティの側壁面に電子部品を実装する第２実施形態の構成を示す斜視図である。
【図４】キャビティに段差部を設けた第３実施形態の構成を示す平面図である。
【図５】第３実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】段差部の踊り場部にも電子部品を実装した第４実施形態の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，４２，５０，８０  電子部品実装基板
１１  多層基板
１２〜２７，４７〜４９，５３，６１〜７５，８８〜９４，９７，１０１〜１０３，Ｘ１ｉ，Ｘ２ｉ  電子部品
３１〜３５，４４，５２，８２，Ｐ１ｉ，Ｐ２ｉ  キャビティ
３７ａ〜３７ｆ  絶縁層
３８ａ〜３８ｇ  導体層
４４ｂ〜４４ｅ  側壁面
５６〜５８，８４〜８６  段差部
９８，９９  踊り場部
Ａ１，Ａ２，Ｄ  厚み寸法
Ｂ１ｉ，Ｂ２ｉ  深さ寸法
Ｃ１ｉ，Ｃ２ｉ  高さ寸法
Ｑ  最大厚み寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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