(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（１０）を基板（２０）の一面に接続し、前記電子部品の両端部に設けられた部品電極と前記基板との接続部を樹脂（４０）で補強してなる電子部品の実装構造において、
前記電子部品は、前記基板の一面と対向する面に前記電子部品の外側の部分とは連通しない凹部（１２）が形成されているものであり、
前記基板の一面には、当該一面に対して前記電子部品を投影した領域からこの領域の外側にわたって連続して形成された溝部（２２）が設けられており、前記溝部の幅は、前記電子部品の凹部の幅以上であって、前記溝部には前記樹脂が充填されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板の一面に接続し、電子部品と基板との接続部を樹脂で補強してなる電子部品の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品の実装構造の一般的な断面構成を図１０に示す。フリップチップ、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）、セラミック部品、モールド部品等の電子部品１０が、セラミック基板やプリント基板等の基板２０の一面に、接続部材３０を介して接続されている。
【０００３】
ここで、接続部材３０は、はんだや導電性接着剤等が採用され、接続部材３０は電子部品１０の部品電極１１と基板２０の基板電極２１とを電気的に接続している。そして、この接続部材３０にて形成された電子部品１０と基板２０との接続部を補強するため、樹脂４０が設けられている。
【０００４】
この樹脂４０は、例えばエポキシ系、シリコン系、ポリアミド系、アクリル系等の樹脂であり、接続部材３０を被覆したり、接続部材３０以外の電子部品１０と基板２０との間に充填されて両者を密着させたりすることで、上記接続部の補強の役目をなしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の実装構造においては、樹脂４０の塗布方法や注入時の電子部品１０下における樹脂４０の回り込み方によっては、樹脂４０中にボイドが発生するという不具合が生じる。
【０００６】
特に、上記図１０に示すような、電子部品１０における下部に凹部１２があるものにおいては、この凹部１２にまで樹脂４０をボイドの発生無く注入するのは非常に困難である。このことについて、従来の実装方法を参照しながら説明する。
【０００７】
図１１は、上記図１０に示す従来実装構造を形成するための従来実装方法を示す工程図である。なお、図１１（ａ）〜（ｄ）は基板２０の一面から見た図であるが、便宜上、樹脂４０の領域にはハッチングを施してある。また、図１１（ｅ）は基板２０の厚み方向に沿った断面図である。
【０００８】
まず、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２０の一面に、接続部材３０を介して電子部品１０を搭載し、基板２０の基板電極２１と電子部品１０の部品電極１１とを接続する。次に、図１１（ｃ）に示すように、ディスペンサＫ１等を用いて電子部品１０の片側から基板２０の一面上に樹脂４０を塗布する。
【０００９】
すると、塗布された樹脂４０は、毛細管現象によって電子部品１０と基板２０との間に注入されていく。そして、注入完了後、樹脂４０を加熱等によって硬化させることにより、実装構造が完成する。
【００１０】
しかし、電子部品１０と基板２０との隙間は一般に小さく、樹脂の回り込み方によっては、樹脂注入完了後に、図１１（ｄ）、（ｅ）に示すように、電子部品１０の直下にて樹脂４０により空気が閉じこめられてボイド１００が生じる。
【００１１】
特に、図１１（ｄ）、（ｅ）に示すように、電子部品１０の直下部分に凹部１２が存在する場合、この凹部１２以外の部分における電子部品１０と基板２０との隙間は通常１０μｍ〜４０μｍ程度しかない。このため、樹脂注入の際、電子部品１０と基板２０との間のうち、凹部１２と基板２０との間の部位よりも、それ以外の部位にて早く樹脂４０が回り込んでしまう。そのため、ボイド１００が発生しやすい。
【００１２】
このようなボイド１００は、電子装置の信頼性試験において、端子間のリーク電流不良や、電極部の腐食によるコンタクト不良や、さらには、はんだ接続部に発生する歪みを低減させる効果がボイドによって弱くなることによるはんだクラックの発生等、電子装置の信頼性を著しく低下させる原因となる。
【００１３】
このボイド発生を抑制する手段としては、従来、特開平１１−２６４８３号公報や特開２００１−２１０６６２号公報等に記載されているように、基板に空気抜きの貫通孔を設けて樹脂を充填することにより、ボイドを除去する手法がある。
【００１４】
しかし、この手法の場合、空気抜きの貫通孔からたれる樹脂の処理に多大な工数がかかることや、樹脂硬化後、貫通孔に埋まった樹脂と基板との熱膨張係数の差により温度サイクル環境下において基板割れが発生するという不具合が生じる。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、電子部品と基板との接続部を樹脂で補強するようにした実装構造において、樹脂中にボイドが発生するのを適切に抑制することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電子部品（１０）を基板（２０）の一面に接続し、電子部品の両端部に設けられた部品電極と前記基板との接続部を樹脂（４０）で補強してなる電子部品の実装構造において、電子部品は、基板の一面と対向する面に電子部品の外側の部分とは連通しない凹部（１２）が形成されているものであり、基板の一面には、当該一面に対して電子部品を投影した領域からこの領域の外側にわたって連続して形成された溝部（２２）が設けられており、溝部の幅は、電子部品の凹部の幅以上であって、溝部には樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１７】
それによれば、接続された電子部品と基板との間において、基板に設けられた溝部の存在により、電子部品の直下部分と電子部品の外側の部分とが連通し、空気の抜け道が形成されたことになる。
【００１８】
そのため、電子部品と基板との接続部を樹脂で補強すべく、樹脂を基板に配置する際に、電子部品の直下に発生する樹脂中の気泡は、溝部を介して逃されるため、樹脂中にボイドとして残りにくい。そして、上記樹脂の配置を行った場合には、溝部（２２）に樹脂（４０）が充填された形となる。
【００１９】
従って、本発明によれば、電子部品と基板との接続部を樹脂で補強するようにした実装構造において、樹脂中にボイドが発生するのを適切に抑制することができる。
【００３０】
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を示す一例である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す概略断面図である。電子部品１０が基板２０の一面に接続部材３０を介して接続され、この電子部品１０と基板２０との接続部を補強するために、電子部品１０と基板２０との間に樹脂４０が充填されている。
【００３３】
電子部品１０は、フリップチップ、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）、セラミック部品、モールド部品等を採用することができ、本例では、モールドされたダイオードとしている。この電子部品１０の単体構成図を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２において（ａ）は図１に対応した断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視図である。
【００３４】
電子部品１０は、その両端部に部品電極１１を有しており、基板２０の一面と対向する面にモールド樹脂により形成された凹部１２が形成されている。ここで、図２に示すように、本例の電子部品１０では、部品電極１１の間の距離Ｗ１１は２ｍｍ程度であり、凹部１２は直径Ｄ１がφ１ｍｍ程度の丸穴形状をなしている。また、電子部品１０の幅Ｗ１２は２ｍｍ程度である。
【００３５】
また、図１に示す基板２０は、アルミナ基板、ＡｌＮ基板といったセラミック基板やプリント基板等を採用することができ、本例では、アルミナ基板としている。この基板２０の単体構成図を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３において（ａ）は図１に対応した断面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ矢視図である。
【００３６】
基板２０の一面には、電子部品１０の部品電極１１に対応した位置に、ＡｕやＡｇ、Ｃｕ等からなる基板電極２１が形成されている。また、図３（ｂ）には、基板２０の一面に対して、搭載される電子部品１０を投影した領域Ｒ、すなわち部品投影領域Ｒが破線にて示されている。
【００３７】
そして、基板２０の一面には、上記部品投影領域Ｒからこの領域Ｒの外側にわたって連続して形成された溝部２２が設けられている。図３（ｂ）に示すように、基板電極２１を隔てた方向における溝部２２の幅Ｗ２１は、電子部品の凹部１２の直径Ｄ１以上基板電極２１間の距離以下にすることができる。
【００３８】
本例では、この溝部２２の幅Ｗ２１は１．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度にすることができる。また、溝部２２における上記幅Ｗ２１と直交する方向の幅Ｗ２２は、本例では１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度にすることができる。さらに、図３（ａ）に示される溝部２２の深さＤ２は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度にすることができる。
【００３９】
このような電子部品１０と基板２０とは、図１に示すように、接続部材３０を介して部品電極１２と基板電極２２とが接続されることにより、機械的、電気的に接続されている。接続部材３０としては、はんだや導電性接着剤等が採用される。
【００４０】
そして、図１に示すように、樹脂４０は、接続部材３０にて形成された電子部品１０と基板２０との接続部を補強するために基板２０の一面上に設けられている。この樹脂４０は、例えばエポキシ系、シリコン系、ポリアミド系、アクリル系等の樹脂である。
【００４１】
本例では、樹脂４０は、接続部材３０を被覆するとともに、接続部材３０以外の部分における電子部品１０と基板２０との間にて凹部１２および溝部２２までもほぼ隙間無く充填されている。このように樹脂４０を配置することにより、電子部品１０と基板２０との接続部が補強されている。
【００４２】
ちなみに、本例では、アルミナ基板としての基板２０の熱膨張係数αが７ｐｐｍ程度、モールド部品としての電子部品１０の熱膨張係数αが２３ｐｐｍ程度である。このように、熱膨張係数の差が大きいために、温度サイクル環境下では接続部材３０による接続部にクラックが発生しやすい。そのため、樹脂４０によって補強している。
【００４３】
このような本実施形態の実装構造によれば、接続された電子部品１０と基板２０との間において、基板２０に設けられた溝部２２の存在により、電子部品１０の直下部分と電子部品１０の外側の部分とが連通し、空気の抜け道が形成されたことになる。
【００４４】
そのため、電子部品１０と基板２０との接続部を樹脂４０で補強すべく、樹脂４０を基板２０に配置する際に、電子部品１０の直下に発生する樹脂４０中の気泡は、溝部２２を介して逃されるため、樹脂４０中にボイドとして残りにくい。従って、本実装構造においては、樹脂４０中にボイドが発生するのを適切に抑制することができる。
【００４５】
次に、上記図１に示す実装構造に基づいて、本実施形態の実装方法を説明する。図４〜図７は、本実装方法を示す工程図である。なお、図５〜図７の各（ａ）図においては、便宜上、樹脂４０の領域にハッチングを施してある。
【００４６】
まず、上記図２に示される電子部品１０および上記図３に示される基板２０を用意する。このとき、基板２０においては、上記図３を参照して述べたように、基板２０の一面に、当該一面に対して部品投影領域Ｒからこの領域Ｒの外側にわたって連続して形成された溝部２２を設ける。
【００４７】
ここで、溝部２２は、部品投影領域Ｒからこの領域Ｒのうち、後述する樹脂４０を注入する際の樹脂の注入部側の端部とは反対側の端部の外側にわたって連続して形成される。
【００４８】
この溝部２２は、例えば基板２０が積層セラミック基板の場合は、基板２０の一面側に配置されるグリーンシートを焼成する前に、当該グリーンシートにプレス加工等で穴あけを行ったり、当該グリーンシート焼成後にレーザ加工やミル加工等で溝加工を行うことにより形成することができる。
【００４９】
また、基板２０が積層プリント基板の場合も同様に、熱圧着プレス前に最表層シートにプレス加工等で穴あけを行ったり、熱圧着プレス後にミル加工等で溝加工を行うことにより溝部２２を形成することができる。
【００５０】
このように、溝部２２が形成された基板２０を用いて、次に、図４に示すような、電子部品１０を基板２０に組み付ける部品組付工程を行う。
【００５１】
［図４に示す工程］
図４において（ａ）は基板２０の一面から見た図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ断面図である。この部品組付工程では、基板２０の一面に接続部材３０を介して電子部品１０を搭載し、電子部品１０の部品電極１１と基板２０の基板電極２１とを接続する。次に、図５に示す工程を行う。
【００５２】
［図５に示す工程］
図５において（ａ）は基板２０の一面から見た図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ断面図である。この工程は、樹脂４０を基板２０の一面上に塗布する樹脂塗布工程である。例えば、ディスペンサを用いたり、スタンプ法、印刷法、吹き付け法等により、樹脂４０を基板２０の一面上に塗布する。
【００５３】
このとき、本例のように、溝部２２が電子部品１０の片側のみから突出して形成されている場合には、電子部品１０の周囲のうち溝部２２が突出した側には、樹脂４０を塗布しない。つまり、上述したように、溝部２２は、基板２０の一面において部品投影領域Ｒからこの領域Ｒのうち樹脂４０の注入部側の端部とは反対側の端部の外側にわたって連続して形成されたものである。
【００５４】
［図６に示す工程］
図６において（ａ）は基板２０の一面から見た図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ断面図である。この工程は、塗布された樹脂４０を、毛細管現象によって電子部品１０と基板２０との間に注入して充填する樹脂注入工程である。
【００５５】
本例では、好ましい形態として、図６（ｂ）に示すように、基板２０を電子部品１０よりも上側に位置させた状態で、樹脂４０の注入を行うようにする。このとき、さらに基板２０を水平面に対して角度θ（例えば０〜９０°）傾け、樹脂４０の注入部が溝部２２の電子部品１０からの突出側よりも高くなるようにする。もちろん、基板２０を電子部品１０よりも下側に位置させた状態で行っても良い。
【００５６】
この工程においては、接続された電子部品１０と基板２０との間において、基板２０に設けられた溝部２２を存在させることにより、電子部品１０の直下部分と電子部品１０の外側の部分とが連通し、空気の抜け道としての連通部２２ａが形成されている。
【００５７】
そのため、塗布された樹脂４０が電子部品１０と基板２０との間に注入される際に、電子部品１０の直下に発生する樹脂４０中の気泡は、溝部２２の連通部２２ａを介して外に逃されるため、樹脂４０中にボイドとして残りにくい。
【００５８】
特に、本例のように基板２０に溝部２２を形成した場合に、樹脂注入時に、基板２０を電子部品１０よりも上側に位置させれば、電子部品１０の凹部１２に効率よく樹脂４０が充填できる。また、下側に位置する電子部品１０側へ樹脂４０が片寄って注入されるため、溝部２２の連通部２２ａを広くとることができるので、より空気を抜けさせやすくできる。
【００５９】
［図７に示す工程］
図７において（ａ）は基板２０の一面から見た図、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ断面図である。この工程は、注入が完了した樹脂４０を、熱処理するなどによって硬化させる樹脂硬化工程である。この工程の完了に伴い、上記図１に示す実装構造が完成する。
【００６０】
そして、以上述べた本実施形態の実装方法によれば、それによれば、樹脂注入工程において、基板２０に設けられた溝部２２の存在により、樹脂４０中にボイドが残りにくくなる。従って、本実施形態によれば、電子部品１０と基板２０との接続部を樹脂４０で補強するようにした実装構造において、樹脂４０中にボイドが発生するのを適切に抑制することの可能な実装方法を提供することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る実装構造の要部を示す図である。上記第１実施形態では、基板２０側に溝部２２を設けたが、本実施形態は、この基板２０の溝部２２に代えて、電子部品１０側に凹部１３を設け、この凹部１３に基板２０の溝部２２と同じ機能を持たせたものである。
【００６２】
図８は、本実施形態の電子部品１０における基板２０の一面と対向する対向面を示したもので、この対向面には、対向面の内周部から外縁部まで連続して形成された凹部１３が設けられている。この凹部１３は、当該対向面の内周部から樹脂４０の注入部側の外縁部とは反対側の外縁部まで連続して形成されたものである。
【００６３】
このような電子部品１０を用いて、上記図１と同様に電子部品を基板２０に接続したものが、本実施形態の実装構造である。それによれば、基板２０には溝部２２が無くても、電子部品１０の凹部１３が当該溝部２２同様の役割を果たす。
【００６４】
すなわち、接続された電子部品１０と基板２０との間において、電子部品１０に設けられた凹部１３の存在により、電子部品１０の直下部分と電子部品１０の外側の部分とが連通し、空気の抜け道が形成されたことになる。
【００６５】
そのため、電子部品１０と基板２０との接続部を樹脂４０で補強すべく、樹脂４０を基板２０に配置する際に、電子部品１０の直下に発生する樹脂４０中の気泡は、凹部１３を介して逃されるため、樹脂４０中にボイドとして残りにくい。そして、上記樹脂４０の配置を行った場合、本実施形態では、凹部１３に樹脂４０が充填された形となる。
【００６６】
従って、本実施形態の実装構造によっても、樹脂４０中にボイドが発生するのを適切に抑制することができる。なお、このような凹部１３は型成形や切削加工等により電子部品１０に対して形成することができる。
【００６７】
また、本実施形態の実装方法は、図８に示す電子部品１０と溝部が形成されていない基板１０とを用いて、上記第１実施形態と同様に、部品組付工程、樹脂塗布工程、樹脂注入工程、樹脂硬化工程を行うことができる。それにより、本実施形態の実装構造は適切に形成される。
【００６８】
そして、本実施形態の実装方法においても、電子部品１０の凹部１３の存在により、樹脂４０中にボイドが残りにくくなる。従って、本実施形態によっても、電子部品１０と基板２０との接続部を樹脂４０で補強するようにした実装構造において、樹脂４０中にボイドが発生するのを適切に抑制することの可能な実装方法を提供することができる。
【００６９】
なお、本実施形態においても、樹脂注入工程にて、基板２０を電子部品１０よりも上側に位置させても良いが、させなくても良い。
【００７０】
（他の実施形態）
基板２０に形成する溝部２２の種々の変形例を図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。図９は基板２０をその一面から見た図であり、部品投影領域Ｒおよび電子部品１０における各部の位置を破線にて示してある。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部２２は電子部品１０の凹部１２の全部でなくとも一部と重なっていればよい。
【００７１】
また、溝部２２は、基板２０の一面に対して部品投影領域Ｒからこの領域Ｒのうち樹脂の注入部側の端部とは反対側の端部の外側にわたって連続して形成されていれば良いが、図９（ｃ）に示すように、部品投影領域Ｒすなわち電子部品１０における樹脂の注入部側の端部の外側までも連続して形成されていても良い。
【００７２】
また、この図９（ｃ）と同様のことが、第２実施形態にも言える。すなわち、電子部品１０の凹部１３は、上記対向面の内周部から樹脂４０の注入部側の外縁部およびそれとは反対側の外縁部の両外縁部まで連続して形成されたものであっても良い。
【００７３】
また、空気の抜け道として機能する上記溝部２２や凹部１３の形状は、上記例のように平面矩形のものでなくとも、任意の形状とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す概略断面図である。
【図２】図１における電子部品の単体構成図である。
【図３】図１における基板の単体構成図である。
【図４】第１実施形態に係る電子部品の実装方法を示す工程図である。
【図５】図４に続く実装方法を示す工程図である。
【図６】図５に続く実装方法を示す工程図である。
【図７】図６に続く実装方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る実装構造の要部を示す図である。
【図９】基板に形成する溝部の種々の変形例を示す図である。
【図１０】従来の電子部品の実装構造の一般的な断面構成を示す図である。
【図１１】従来の一般的な実装方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０…電子部品、１３…凹部、２０…基板、２２…溝部、４０…樹脂。
【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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【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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