(57)【要約】【課題】半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができる電子部品の実装構造体を提供する。【解決手段】プリント基板２と、プリント基板２上に半田ボール３を介して実装された平面形状が正方形状の電子部品４と、プリント基板２と電子部品４との両方に跨って塗布形成された補強樹脂５とを備えた電子部品の実装構造体１である。電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５は、電子部品４の上面の各角部を起点として各辺に沿って時計回りに隣の角部に到達しない長さで塗布形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と、
前記プリント基板上に半田を介して実装された平面形状が略矩形状の電子部品と、
前記プリント基板と前記電子部品との両方に跨って形成された補強樹脂とを備えた電子部品の実装構造体であって、
前記電子部品の上面の法線方向から見た場合に、
前記補強樹脂が、前記電子部品の上面の各角部を起点として各辺に沿って時計回り又は反時計回りに隣の角部に到達しない長さで形成されていることを特徴とする電子部品の実装構造体。
【請求項２】
前記電子部品の上面の向い合う二辺上の前記補強樹脂の長さが略等しい、請求項１に記載の電子部品の実装構造体。
【請求項３】
前記電子部品の上面の前記各辺上の前記補強樹脂の長さが、前記各辺の長さの１／３以上である、請求項１又は２に記載の電子部品の実装構造体。
【請求項４】
前記補強樹脂が、前記各角部から、前記各辺上の前記補強樹脂と連続してその略反対方向に突出して形成されている、請求項１に記載の電子部品の実装構造体。
【請求項５】
前記各角部から、前記各辺上の前記補強樹脂と連続してその略反対方向に突出して形成された前記補強樹脂の突出方向の長さが、１００μｍ〜３０００μｍの範囲にある、請求項４に記載の電子部品の実装構造体。
【請求項６】
前記補強樹脂は、前記電子部品の上面の前記各辺に沿って前記電子部品の外部に延在して形成され、かつ、
前記電子部品の外部に延在した前記補強樹脂の、前記プリント基板上での延在方向の長さをＬ、前記電子部品の上面の前記プリント基板の表面からの高さをＴ、前記補強樹脂の最上部の前記プリント基板の表面からの高さをＨとしたとき、下記関係式（１）、（２）を満たす、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子部品の実装構造体。
Ｈ＞Ｔ        ・・・（１）
Ｌ≧Ｔ        ・・・（２）
【請求項７】
前記電子部品の前記プリント基板への半田付けと前記補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子部品の実装構造体の製造方法であって、
前記補強樹脂として、その硬化によって半田付けを妨げないように、半田付け部が半田溶融温度に達して半田接合が行われ、前記電子部品の自重によって半田接続部の半田ボールが沈み込み、半田付けプロセスが完了した後に、硬化を開始するような特質を有する熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする電子部品の実装構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、特に、半田バンプ接続型の電子部品をプリント基板に実装した実装構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は、多機能化が著しい一方、小型、軽量化への要求も非常に高い。そのため、プリント基板に実装される電子部品としては、クワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ（Quad Flat Package））に代表されるリード接続型の電子部品に替わり、ＢＧＡパッケージ、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ（Chip Size Package））といった、半田バンプ接続型の電子部品が数多く使用されている。しかし、人が持ち運ぶことを前提としたモバイル機器は、ユーザの不注意による落下などの衝撃に対して高い信頼性が要求される。そして、一般に、ＢＧＡパッケージ、ＣＳＰ等の半田バンプ接続型の電子部品の実装構造体においては、衝撃が直接、半田接続部に伝わるため、リードによる応力緩和機能を有するリード接続型の電子部品の実装構造体と比較して電気的接続の信頼性が劣る。そこで、電気的接続の信頼性を向上させるために様々な補強が行われている。中でも、電子部品とプリント基板との間に熱硬化性樹脂を注入して補強する、いわゆるアンダーフィル樹脂補強やサイドフィル樹脂補強が行われるケースが多い。
【０００３】
そして、従来、半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うことができるようにして、生産効率を向上させることを可能にした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、補強樹脂としては、その硬化によって半田付けを妨げないように、半田付け部が半田溶融温度に達して半田接合が行われ、電子部品の自重によって半田接続部の半田ボールが沈み込み、半田付けプロセスが完了した後に、硬化を開始するような特質を有する樹脂が用いられている。これにより、補強樹脂の加熱工程を、半田付けリフロー時の加熱と補強樹脂を塗布して加熱硬化させる２回の工程から１回の工程に削減して、工数削減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０４５６８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、補強樹脂の塗布パターン形状によっては、この補強樹脂の硬化時の熱収縮に起因して電子部品のパッケージの反りかプリント基板の反りのどちらかが発生し、これらの反りに連動して、例えばパッケージとプリント基板との間隙が介在する半田ボールの径よりも短い場合には、半田接続部の半田ボールの沈み込みが助長されてしまう。そして、その結果、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボールがいびつに変形することで隣り合う半田ボール間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまう。また逆に、パッケージとプリント基板との間隙が介在する半田ボールの径よりも長い場合には、半田付けが不安定となり、半田不良を引き起こす原因となる。
【０００６】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができる電子部品の実装構造体及びその製造方法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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る電子部品の実装構造体の構成は、プリント基板と、前記プリント基板上に半田を介して実装された平面形状が略矩形状の電子部品と、前記プリント基板と前記電子部品との両方に跨って形成された補強樹脂とを備えた電子部品の実装構造体であって、前記電子部品の上面の法線方向から見た場合に、前記補強樹脂が、前記電子部品の上面の各角部を起点として各辺に沿って時計回り又は反時計回りに隣の角部に到達しない長さで形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この電子部品の実装構造体の構成によれば、電子部品の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂が、電子部品の上面のＬ字状の各コーナー部分の一辺のみに沿って形成された状態となるので、半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができる。そして、これにより、電子部品のパッケージの反りやプリント基板の反りの発生を防止し、半田接続部の半田ボールの沈み込みが助長されるのを防止することができる。その結果、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボールがいびつに変形することで隣り合う半田ボール間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまうことを防止することができる。
【０００９】
前記本発明の電子部品の実装構造体の構成においては、前記電子部品の上面の向い合う二辺上の前記補強樹脂の長さが略等しいのが好ましい。この好ましい例によれば、電子部品の沈み込みバランスを保ち、トータル沈み込み量を低減することができるので、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボールがいびつに変形することで隣り合う半田ボール間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまうことを確実に防止することができる。
【００１０】
また、前記本発明の電子部品の実装構造体の構成においては、前記電子部品の上面の前記各辺上の前記補強樹脂の長さが、前記各辺の長さの１／３以上であるのが好ましい。
【００１１】
また、前記本発明の電子部品の実装構造体の構成においては、前記補強樹脂が、前記各角部から、前記各辺上の前記補強樹脂と連続してその略反対方向に突出して形成されているのが好ましい。電子部品の実装構造体に対する落下衝撃は、主に電子部品の角部に作用するが、この好ましい例によれば、電子部品の上面の法線方向から見た場合に、電子部品の上面の各角部を含んだ状態で補強樹脂が形成された状態となるので、落下衝撃に対する信頼性を確保することもできる。
【００１２】
また、前記本発明の電子部品の実装構造体の構成においては、前記各角部から、前記各辺上の前記補強樹脂と連続してその略反対方向に突出して形成された前記補強樹脂の突出方向の長さが、１００μｍ〜３０００μｍの範囲にあるのが好ましい。この好ましい例によれば、電子部品の周囲のデッドスペースが大きくなることを防止しつつ、落下衝撃に対する信頼性を確保することができる。
【００１３】
また、前記本発明の電子部品の実装構造体の構成においては、前記補強樹脂は、前記電子部品の上面の前記各辺に沿って前記電子部品の外部に延在して形成され、かつ、前記電子部品の外部に延在した前記補強樹脂の、前記プリント基板上での延在方向の長さをＬ、前記電子部品の上面の前記プリント基板の表面からの高さをＴ、前記補強樹脂の最上部の前記プリント基板の表面からの高さをＨとしたとき、下記関係式（１）、（２）を満たすのが好ましい。
【００１４】
Ｈ＞Ｔ        ・・・（１）
Ｌ≧Ｔ        ・・・（２）
この好ましい例によれば、電子部品の周囲のデッドスペースが大きくなることを防止しつつ、補強樹脂による補強を強固なものとすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る電子部品の実装構造体の製造方法は、前記電子部品の前記プリント基板への半田付けと前記補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行う、前記本発明の電子部品の実装構造体の製造方法であって、前記補強樹脂として、その硬化によって半田付けを妨げないように、半田付け部が半田溶融温度に達して半田接合が行われ、前記電子部品の自重によって半田接続部の半田ボールが沈み込み、半田付けプロセスが完了した後に、硬化を開始するような特質を有する熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができる電子部品の実装構造体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、一実施の形態における電子部品の実装構造体の構成を示す概略平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。
【図２】図２は、一実施の形態における電子部品の実装構造体の構成を示す概略斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、比較例としての補強樹脂の塗布パターン形状を示す概略平面図、図３（ｄ）は、電子部品の実装構造体の沈み込み量の差分を説明するための概略断面図である。
【図４】図４は、一実施の形態における電子部品の実装構造体の、補強樹脂の好適な塗布状態を説明するための概略断面図である。
【図５】図５は、一実施の形態における電子部品の実装構造体の、補強樹脂の塗布パターン形状の他の例を示す概略平面図である。
【図６】図６は、一実施の形態における電子部品の実装構造体に用いられる電子部品の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、好適な実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施の形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１（ａ）は、一実施の形態における電子部品の実装構造体の構成を示す概略平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線断面図、図２は、当該電子部品の実装構造体の構成を示す概略斜視図である。
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施の形態の電子部品の実装構造体１は、プリント基板２と、プリント基板２上に半田（半田ボール３）を介して実装された平面形状が正方形状の電子部品４と、プリント基板２と電子部品４との両方に跨って塗布形成された補強樹脂５とを備えている。
【００２１】
電子部品４の上面の法線方向から見た場合（図１（ａ）を紙面に垂直な方向から見た場合）に、補強樹脂５は、電子部品４の上面の各角部を起点として各辺に沿って時計回りに隣の角部に到達しない長さで塗布形成されている。すなわち、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５は、電子部品４の上面のＬ字状の各コーナー部分の一辺のみに沿って塗布形成されている。
【００２２】
ここで、補強樹脂５としては、その硬化によって半田付けを妨げないように、半田付け部が半田溶融温度に達して半田接合が行われ、電子部品４の自重によって半田接続部の半田ボール３が沈み込み、半田付けプロセスが完了した後に、硬化を開始するような熱特性を有する熱硬化性樹脂、例えば、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることができる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態の電子部品の実装構造体１によれば、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５が、電子部品４の上面のＬ字状の各コーナー部分の一辺のみに沿って塗布形成されているので、半田付けと補強樹脂５の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂５の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができる。そして、これにより、電子部品４のパッケージの反りやプリント基板２の反りの発生を防止し、半田接続部の半田ボール３の沈み込みが助長されるのを防止することができる。その結果、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボール３がいびつに変形することで隣り合う半田ボール３間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまうことを防止することができる。
【００２４】
本実施の形態の電子部品の実装構造体１においては、電子部品４の上面の各辺上の補強樹脂５の長さは、向い合う二辺上で略等しいのが好ましい（図１（ａ）、図２においては、４つの辺上の補強樹脂５は、全て同じ長さになっている）。この構成によれば、電子部品４の沈み込みバランスを保ち、トータル沈み込み量を低減することができるので、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボール３がいびつに変形することで隣り合う半田ボール３間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまうことを確実に防止することができる。
【００２５】
また、本実施の形態の電子部品の実装構造体１においては、電子部品４の上面の各辺上の補強樹脂５の長さは、各辺の長さの１／３以上であるのが好ましい。図１（ａ）、図２においては、４つの辺上の補強樹脂５の長さは、各辺の長さの１／３よりも長く、各辺の長さの１／２よりも短くなっている。
【００２６】
また、本実施の形態の電子部品の実装構造体１においては、補強樹脂５は、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、電子部品４の上面の各角部から、各辺上の補強樹脂５と連続してその反対方向に突出して形成されているのが好ましい。すなわち、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５は、電子部品４の上面の各角部を含んだ状態で塗布形成されているのが好ましい。電子部品４の実装構造体に対する落下衝撃は、主に電子部品４の角部に作用するが、この構成によれば、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、電子部品４の上面の各角部を含んだ状態で補強樹脂５が塗布形成されているので、落下衝撃に対する信頼性を確保することもできる。
【００２７】
電子部品４の上面の各角部から、各辺上の補強樹脂５と連続してその反対方向に突出して形成される補強樹脂５ａ（図１（ａ）参照）の突出方向の長さは、ほんの僅かであっても、落下衝撃に対する信頼性を確保することができる。すなわら、本実施の形態の電子部品の実装構造体１によれば、電子部品４の周囲のデッドスペースが大きくなることを防止しつつ、落下衝撃に対する信頼性を確保することが可能となる。電子部品４の上面の各角部から、各辺上の補強樹脂５と連続してその反対方向に突出して形成される補強樹脂５ａの突出方向の長さは、より具体的には、１００μｍ〜３０００μｍの範囲にあるのが好ましい。
【００２８】
本実施の形態の電子部品の実装構造体１によれば、上記のように、半田付けと補強樹脂５の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂５の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えることができ、特に、電子部品４の上面の向い合う二辺上の補強樹脂５の長さが略等しい場合には、電子部品４の沈み込みバランスを保ち、トータル沈み込み量を低減することができる。本発明者らは、本実施の形態の電子部品の実装構造体１の沈み込み量の差分（Ｈ１−Ｈ２）を測定し、約１０μｍであることを確認した。ここで、Ｈ１は、電子部品４の上面の最高点のプリント基板２の表面からの高さであり、Ｈ２は、電子部品４の上面の最低点のプリント基板２の表面からの高さである（図３（ｄ）参照）。補強樹脂５としてはエポキシ系樹脂を用い、電子部品４としては、上面の大きさが２２ｍｍ角、厚みが０．９８ｍｍ、半田ボールのボール径がφ０．４ｍｍ、ボール高さが０．３〜０．３２ｍｍのものを用い、４つの辺上の補強樹脂５の長さは、それぞれ８ｍｍに設定した。
【００２９】
これに対し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す補強樹脂５´の塗布パターン形状を有する電子部品の実装構造体の場合には、沈み込み量の差分（Ｈ１−Ｈ２）はそれぞれ４０μｍ、２２μｍ、１７μｍであった。この場合、補強樹脂５´としては上記と同じエポキシ系樹脂を用い、電子部品４としても上記と同じものを用いた。
【００３０】
以上の測定結果より、図３（ａ）〜（ｃ）に示す補強樹脂５´の塗布パターン形状を有する電子部品の実装構造体の場合には、半田付けと補強樹脂５´の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂５´の硬化時の熱収縮の影響を十分小さく抑えることができていないことが分かる。
【００３１】
また、本実施の形態において、補強樹脂５は、電子部品４の上面の各辺に沿って電子部品４の外部に延在して形成されている。そして、本実施の形態の電子部品の実装構造体１においては、電子部品４の外部に延在した補強樹脂５の、プリント基板２上での延在方向の長さをＬ、電子部品４の上面のプリント基板２の表面からの高さをＴ、補強樹脂５の最上部のプリント基板２の表面からの高さをＨとしたとき（図４参照）、下記関係式（１）、（２）が満たされているのが好ましい。
【００３２】
Ｈ＞Ｔ        ・・・（１）
Ｌ≧Ｔ        ・・・（２）
上記関係式（１）、（２）を満たすように補強樹脂５を形成するようにすれば、電子部品４の周囲のデッドスペースが大きくなることを防止しつつ、補強樹脂５による補強を強固なものとすることができる。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５は、電子部品４の上面の各角部を起点として各辺に沿って時計回りに隣の角部に到達しない長さで形成されているが、図５に示すように、電子部品４の上面の各角部を起点として各辺に沿って反時計回りに隣の角部に到達しない長さで補強樹脂５を形成するようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態においては、平面形状が正方形状の電子部品４を用いているが、電子部品の平面形状は略矩形状であればよい。例えば、図６に示すような平面形状が長方形状の電子部品４´を用いることもできる。そして、このような平面形状が長方形状の電子部品４´を用いた実装構造体の場合においても、電子部品４´の上面の各辺上の補強樹脂５の長さは、向い合う二辺上で略等しいのが好ましく、各辺の長さの１／３以上であるのが好ましい。
【００３５】
また、本実施の形態においては、電子部品４の上面の法線方向から見た場合に、補強樹脂５の塗布パターン形状の両端が角形になっているが、円形開口の塗布ノズルを用いた場合には、補強樹脂５の塗布パターン形状の両端は略円形になる。そして、この場合であっても、所期の目的を達成することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、塗布ノズルを用いて補強樹脂５を所望の箇所に塗布形成する場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。例えば、上述の特性を満足できる所望の幅を有する吹き出し口を用いて補強樹脂を吹き出す構成等を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、半田付けと補強樹脂の熱硬化を同一の加熱工程で行うに際しての、補強樹脂の硬化時の熱収縮の影響を小さく抑えて、半田接続部に接続ストレスを内部応力として貯めてしまったり、半田ボールがいびつに変形することで隣り合う半田ボール間でのショート不良が発生したりして、接続信頼性及び実装工程の安定性を阻害してしまうことを防止することができる。従って、本発明は、ＢＧＡパッケージ、ＣＳＰ等の半田バンプ接続型の電子部品の実装構造体に有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  電子部品の実装構造体
２  プリント基板
３  半田ボール
４  電子部品
５  補強樹脂
【図１】
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【図２】
2012054417.tif 000004
【図３】
2012054417.tif 000005
【図４】
2012054417.tif 000006
【図５】
2012054417.tif 000007
【図６】
2012054417.tif 000008