JP2000124366A

JP2000124366A - 電子部品の実装構造

Info

Publication number: JP2000124366A
Application number: JP10293460A
Authority: JP
Inventors: Harufumi Bandai; 治文萬代; Norio Sakai; 範夫酒井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で、撓み強度の大きなセラミック
電子部品の実装構造を提供すること。【解決手段】セラミック電子部品２と樹脂基板４とを
第1接続部で接続し、樹脂基板４とプリント配線基板６
とを第2接続部で接続してなる電子部品の実装構造であ
って、電子部品の裏面中央を基準として、第1接続部を
第2接続部よりも内側にのみ形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯端末機器のフ
ロントエンドやコンピュータの入出力モジュール等の電
子部品の実装構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器に対する小型化、高性能
化、高信頼化、低コスト化への要求は極めて大きく、こ
れに応じて半導体ＩＣは、高密度集積化、高速化の方向
へめざましく発展している。

【０００３】特に、半導体ＩＣの高速化に伴い、回路を
伝搬する信号の遅れは大きな問題となっており、多層モ
ジュールや多層デバイス等のセラミック基板用材料とし
て従来用いられていたアルミナの代わりに、セラミック
組成物とガラス成分との複合材料である低温焼結セラミ
ック材料の研究、開発が活発に進められている。

【０００４】低温焼結セラミック材料は、母材となるセ
ラミック組成物にガラス成分を加えた材料であり、焼成
温度が低く、誘電率が小さいので、材料物性や焼成温度
に対する設計の自由度を大幅に広げることが可能となっ
た。特に、低温焼結セラミック材料は、比抵抗の小さな
銀、銅等の低融点金属を電極材料として同時焼成可能な
ことから、高周波特性に優れたセラミック基板を形成で
きる。

【０００５】一方、セラミック基板に印刷技術等によっ
て回路を形成し、半導体ＩＣやコンデンサ等のチップ部
品を搭載したハイブリッドＩＣ（混成集積回路）が、ノ
イズや電磁妨害の影響を受け難く、プリント配線基板上
への実装が容易など数々の利点を有していることから、
携帯端末機器のフロントエンドやコンピュータの入出力
モジュール等に多用されている。

【０００６】ここで、図７を参照に、従来のハイブリッ
ドＩＣを説明する。

【０００７】図７（Ａ）に示すハイブリッドＩＣ２１
は、セラミック基板２７の主面及び側面２５に帯状の配
線２６ａが印刷法により形成され、該主面の所定位置に
チップコンデンサ２２、チップコイル２３、半導体ＩＣ
２４等のチップ部品が搭載されてなる、いわゆる側面帯
状電極タイプのハイブリッドＩＣである。

【０００８】また、図７（Ｂ）に示すハイブリッドＩＣ
２８は、セラミック基板３０の主面に配線２６ｂが印刷
法により形成され、その側面２５には、スルーホール２
９中への絶縁材料の埋め込みによって形成された側面電
極２６ｃが設けられており、該主面の所定位置にチップ
コンデンサ２２、チップコイル２３、半導体ＩＣ２４等
のチップ部品が搭載されてなる、いわゆるスルーホール
電極タイプのハイブリッドＩＣである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、図７（Ａ）及
び図７（Ｂ）に示した外部端子電極構造のハイブリッド
ＩＣをプリント配線基板に実装する場合、プリント配線
基板上にハイブリッドＩＣを直接に実装するので、プリ
ント配線基板が撓むと、そのストレスがハイブリッドＩ
Ｃに直接伝わり、ハイブリッドＩＣが割れてしまうこと
がある。

【００１０】特に、近年、ハイブリッドＩＣはますます
複合化されており、より高密度の実装構造、基板面積の
増大化（図７におけるＬ及びＷの増大化）、基板の低背
化（図７におけるＴの薄層化）が要求されている。つま
り、ハイブリッドＩＣ用のセラミック基板やセラミック
パッケージには、薄く広面積であることが求められてい
る。

【００１１】ここで、ハイブリッドＩＣ用の基板材料に
は、上述した理由から、低温焼結セラミック材料の利用
が検討されているが、低温焼結セラミック材料はガラス
成分を多量に含む材料であるが故に脆く、屈折強度（撓
み強度又は曲げ強度）が小さいという問題があり、プリ
ント配線基板に直接に実装することは困難であった。

【００１２】そこで、図７（Ｃ）に示すように、セラミ
ック基板上にチップコンデンサ２２やチップコイル２３
等のチップ部品を搭載してなるハイブリッドＩＣ３２
を、その裏面に形成したバンプ３４によって中継基板３
３に接続し、さらに、ハイブリッドＩＣ３２と中継基板
３３との間隙にアンダーフィル樹脂３６を充填、封止し
てなるチップサイズパッケージ構造３１が知られてい
る。

【００１３】チップサイズパッケージ構造３１によれ
ば、ハイブリッドＩＣ３２はプリント配線基板（図示省
略）からある程度の距離をおいて配置され、また、中継
基板３３を介し、バンプ３５によってプリント配線基板
に実装されており、バンプ材質である半田やＡｕは弾性
変形作用を有しているので、プリント配線基板の撓みに
対する屈折強度が向上する。

【００１４】しかしながら、バンプ形成は複雑かつ高価
な手法であり、また、外観ではその接続検査が困難であ
る。さらに、バンプを精度良く形成するためには、バン
プ下面、ひいては基板下面に高い平坦性（コプラナリテ
ィ）が要求されるが、単なる配線基板ではなく、高周波
回路等が内蔵された高密度実装用のセラミック電子部品
で高いコプラナリティ（特に１０μｍ以下）を出すのは
難しい。

【００１５】本発明は、上述した従来の問題点を解決す
るものであり、その目的は、簡易な構成であって、撓み
に対する強度が大きな電子部品の実装構造を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電子部
品と配線基板とを中継基板を介して接続してなり、前記
電子部品と前記中継基板とを第1接続部で接続し、前記
中継基板と前記配線基板とを第2接続部で接続してなる
電子部品の実装構造であって、前記電子部品の中央を基
準として、前記第1接続部を前記第2接続部よりも内側に
のみ形成することを特徴とする電子部品の実装構造に係
るものである。

【００１７】本発明の電子部品の実装構造は、前記電子
部品の裏面中央部近傍に形成した接続端子と、前記中継
基板の表面中央部近傍に形成した接続端子とを接続し
て、前記第１接続部を形成することを特徴とする。

【００１８】また、本発明の電子部品の実装構造は、前
記中継基板において、前記第２接続部を構成する接続端
子を前記中継基板の側面に形成し、前記第１接続部を構
成する接続端子と前記第２接続部を構成する接続端子と
を配線で接続することを特徴とする。

【００１９】また、本発明の電子部品の実装構造は、前
記配線基板と前記中継基板とを所定の間隙をもって接続
することを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明の電子部品の実装構造は、
前記電子部品を低温焼結セラミック基板を用いてなるセ
ラミック電子部品とし、前記配線基板をプリント配線基
板とし、前記中継基板を平板状の樹脂基板とすることを
特徴とする。

【００２１】本発明の電子部品の実装構造によれば、前
記電子部品の中央を基準として、前記第1接続部を前記
第2接続部よりも内側にのみ形成するので、前記配線基
板が撓んでも、そのストレスが前記中継基板で十分に緩
和されると同時に、前記第１接続部に伝わるストレスが
小さくなり、従って、簡易な構成であって、撓みに対す
る強度が大きな実装構造が形成できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態例
を図面を参照に説明する。

【００２３】図１〜図４に示すように、本実施の形態に
よる実装構造１は、セラミック電子部品等の電子部品２
とプリント配線基板等の配線基板６とが、平板状の樹脂
基板等の中継基板４を介して接続された構造である。

【００２４】また、電子部品２と中継基板４とを接続す
る第１接続部は、電子部品２の裏面中央部近傍に形成さ
れた接続端子３ａ、３ｂ…と中継基板の表面中央部近傍
に形成された接続端子８ａ、８ｂ…とをそれぞれ接続す
ることによって形成されており、他方、中継基板４と配
線基板６とを接続する第２接続部は、中継基板４の側面
に形成された接続端子９ａ、９ｂ…と配線基板６に設け
られた半田フィレット等の接続端子７ａ、７ｂ…とをそ
れぞれ接続することによって形成されている。

【００２５】さらに、中継基板４において、第１接続部
を構成する接続端子８ａ、８ｂ…と第２接続部を構成す
る接続端子９ａ、９ｂ…とは、配線５ａ、５ｂ…を介し
て接続されており、配線基板６上の接続端子７ａ、７ｂ
…とより良い導通を達成するために、接続端子９ａ、９
ｂ…は中継基板４の裏面にまで至っている。

【００２６】そして、中継基板４の中央を基準として、
第１接続部は第２接続部よりも内側にのみ形成されてい
るので、配線基板６の撓み（特に、図３中矢印Ｂ方向の
撓み）によるストレスを中継基板４にて十分に吸収し、
かつ、電子部品２に伝わるストレスが最小限に抑えられ
るように構成されている。

【００２７】即ち、図１（Ｂ）に示すように、配線基板
６’が図中矢印Ａ方向に撓むと、中継基板４’も同方向
に撓むことになるが、そのストレスは、第２接続部であ
る半田フィレット７ａ’、７ｂ’…、及び、弾性変形作
用を有する中継基板４’にて十分に緩和され、さらに、
第１接続部は第２接続部よりも中継基板４及び電子部品
２の中央を基準として内側に、一定の距離Ｄを置いて形
成されているので、中継基板４の撓みによるストレスが
電子部品２に伝わるのが最小限に抑えられる。

【００２８】従って、実装工程中の外力による配線基板
６の撓みや、電子部品２の動作時の配線基板６と電子部
品２の熱膨張差による撓み等により、電子部品２にクラ
ックが発生するのが抑制され、また、第１接続部や第２
接続部での断線が防止される。

【００２９】また、第１接続部を構成する電子部品２の
接続端子３ａ、３ｂ…は、電子部品２の裏面中央部近傍
に形成されているので、任意のサイズの電子部品を実装
することができるうえ、電子部品２と中継基板４とをほ
ぼ同サイズに形成することも可能であり、配線基板６上
での実装密度が向上する。即ち、電子部品２と中継基板
４とは、例えばＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）接続で
きるため、電子部品２と中継基板４とを同じ基板面積に
形成することが可能である。また、中継基板４は、開口
部の無い平板状の基板であるから剛性が大きく、また、
配線基板６の撓みに対してなだらかに撓むので撓み強度
が大きい。

【００３０】また、中継基板４と配線基板６との間には
所定の間隙が形成されているので、配線基板６の撓みが
中継基板４に直接には伝わらず、さらに、該間隙によっ
て電子部品２の熱放散性が向上するので、熱膨張差によ
る撓みが最小限に抑えられると共に、動作安定性に優れ
た電子部品２が得られる。

【００３１】例えば、電子部品２が低温焼結セラミック
基板で形成されてなるセラミック多層基板であり、該セ
ラミック多層基板の面積が１２ｍｍ四方、厚みが１．２
ｍｍであって、その抗折強度が１５００〜２０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²の場合、セラミック多層基板における第1接続
部は１２ｍｍ四方以内に形成することが望ましい。

【００３２】なお、本実施の形態において、第1接続部
及び第2接続部は電子部品の固定及び電気的な接続を行
う接続部であるが、第1接続部は電子部品の固定のみを
行う接続部であって、第2接続部は中継基板の固定のみ
を行う接続部等であってもよい。その場合、電気的な接
続はワイヤボンディング等で行ってもよい。

【００３３】次に、本実施の形態による電子部品の実装
構造の作製手順を説明する。

【００３４】まず、第１接続部を構成する接続端子（外
部電極）３ａ、３ｂ…を有する電子部品２と、第１接続
部を構成する接続端子８ａ、８ｂ…、第２接続部を構成
する接続端子９ａ、９ｂ…、及び、接続端子８ａ、８ｂ
…と接続端子９ａ、９ｂ…とを接続する配線５ａ、５ｂ
…を有する中継基板４と、所定パターンの配線を有する
配線基板６とをそれぞれ作製する。

【００３５】ここで、電子部品２は、例えば、ハイブリ
ッドＩＣ、半導体ＩＣベアチップ、ＩＣパッケージ、チ
ップコンデンサ、チップコイル等のセラミック電子部品
であってよく、また、キャビティの有無を問わない。但
し、高密度実装が可能となり、また、裏面中央部近傍に
外部電極を形成することが望ましいので、電子部品２
は、ハイブリッドＩＣ用のセラミック基板や半導体ＩＣ
用のセラミックパッケージが特に好適である。

【００３６】ここで、電子部品２における外部電極３
ａ、３ｂ…は、図５（Ａ）に示すように、電子部品のセ
ラミック基板１１中のビアホール１３ａを介して電子部
品２の裏面中央部近傍に接続用ランドで形成することが
できる。或いは、図５（Ｂ）に示すように、セラミック
基板１２内部からビアホール１３ｂを露出させ、これを
外部端子としてもよい。さらに、図示しないが、外部電
極３ａ、３ｂ…には、リフロー用の半田ボールを予め形
成しておいてもよい。

【００３７】なお、電子部品２の裏面に設けられる外部
電極３ａ、３ｂ…は、例えば、裏面面積が１５ｍｍ四方
以上（例えば、３０ｍｍ四方、４０ｍｍ四方）の電子部
品２に対し、その中心から１２ｍｍ四方のエリア内に形
成すれば、十分な撓み強度が得られる。また、中継基板
４の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ポ
リイミド系樹脂、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）系
樹脂、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
系樹脂等の樹脂フィルムが望ましく、強度維持や低背化
の点から、その厚みは０．０５〜０．２ｍｍ程度が望ま
しい。また、中継基板４は平板状であるので各接続端子
及び配線の形成を容易に行うことができる。また、チッ
プサイズパッケージのように、中継基板４は電子部品２
とほぼ同サイズに形成することも可能である。

【００３８】さらに、中継基板４における各接続端子及
び配線は、例えば、単層の樹脂フィルムに銅等の導体膜
を形成した後、これをフォトリソグラフィ及びエッチン
グによってパターニングすることによって、第１接続部
を構成する接続端子（受けランド）８ａ、８ｂ…、第２
接続部を構成する接続端子（側面電極）９ａ、９ｂ…、
及び、これらの接続端子をそれぞれ接続する配線５ａ、
５ｂ…として形成できる。或いは、第２接続部を構成す
る接続端子構造は、図４（Ｂ）に示すように、中継基板
１４上に接続端子１８ａ、１８ｂ…及び配線１５ａ、１
５ｂ…をパターン形成し、これらの導体パターンと導通
したスルーホールタイプの側面電極１９ａ、１９ｂ…と
してもよい。

【００３９】なお、これら導体のパターニングは、スク
リーン印刷やフォトリソグラフィ、アディティブメッキ
など、種々の手法を適用してよい。また、場合によって
は、中継基板４の裏面に第２接続部を構成する接続端子
としてのランドや半田ボールを形成してもよい。

【００４０】そして、上述したような構成の電子部品２
と中継基板４とを、半田、導電性接着剤等で接続する。
この際、必要に応じて、接続検査を実施してもよい。引
き続いて、通常の半田によるＳＭＤ（surface mounted
device）実装と同様に、電子部品２が設けられた中継基
板４を配線基板６に実装する。

【００４１】このようにして得られる実装構造は、バン
プ形成やアンダーフィル樹脂封止するコストよりはるか
に安価である。また、図７（Ｃ）に示したように、ハイ
ブリッドＩＣにバンプ形成したチップサイズパッケージ
は、基本的にはハイブリッドＩＣがプリント配線基板の
撓みに追従するため、プリント配線基板の大きさが例え
ば縦横５０ｍｍ四方（５０ｍｍ□）以上の基板になる
と、アンダーフィル樹脂、ひいてはハイブリットＩＣが
割れてしまうことがあるが、これに対して本実施の形態
による実装構造では、実装する電子部品がハイブリッド
ＩＣやＩＣパッケージであっても、特にそのサイズに上
限なく、種々のサイズに適用できる。

【００４２】また、中継基板４の側面に位置するよう
に、配線基板６上に半田フィレットを形成するので、こ
の箇所の接続の外観検査を行うことができる。また、ハ
イブリッドＩＣを半導体ＩＣのベアチップとすれば、チ
ップサイズパッケージとしても有効に機能する。さら
に、セラミック電子部品の熱膨張係数と配線基板の熱膨
張係数が著しく異なる場合は、中継基板としてそれらの
中間の熱膨張係数を有する基板を選択することにより、
ヒートサイクル等の接続信頼性が大きく向上する。

【００４３】特に、高周波特性に優れた低温焼結セラミ
ック材料を基板材料として用いたセラミック基板やセラ
ミックパッケージ等のセラミック電子部品は、その撓み
強度が小さくなり易いが、本実施の形態のような実装構
造をとることによって、実装時の撓みや動作時の発熱に
よる熱収縮差による撓み等によるクラックの発生を十分
に防止できる。

【００４４】以上、本発明を実施の形態について説明し
たが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではな
い。

【００４５】例えば、電子部品と中継基板とは、ボンデ
ィングワイヤで導通をとってもよいし、また、フリップ
チップ実装のようなフェースダウン実装の手法に基づい
て接続してもよい。また、電子部品と中継基板とは、Ｂ
ＧＡ（ボールグリッドアレイ）等の手法に基づいて接続
してもよい。また、電子部品にかかるストレスをさらに
緩和し、第１接続部を保護する目的で、電子部品と中継
基板の間に封止用アンダーフィル樹脂を配してもよい。

【００４６】また、中継基板と配線基板とは、弾性変形
作用を有する半田等で接続することが望ましいが、その
他、ボンディングワイヤで導通をとってもよいし、リフ
ロー用の半田ボール等を介して導通してもよい。また、
第２接続部をポッティング樹脂等で封止すると、当該部
分にかかるストレスが更に良好に緩和される。

【００４７】また、配線基板は、プリント配線基板、ビ
ルドアップ配線板、フレキシブル基板等であってよく、
その材質も樹脂、セラミックなど限定されない。また、
単層基板でもよいし、多層基板でもよい。

【００４８】さらに、中継基板において、第１接続部を
構成する接続端子と第２接続部を構成する配線は、中継
基板表面にパターニングにより形成してもよいが、中継
基板を多層構造として内層配線してもよい。内層配線す
れば、配線基板が撓んだときにも配線が良好に保護され
る。また、中継基板に形成する配線は、高周波特性の向
上を目的として、ストリップラインやマイクロストリッ
プライン、コプレーナ配線等としてもよい。

【００４９】また、本実施の形態による実装構造は、両
面実装型構造にも適用可能であり、その場合、図６に示
すように、配線基板４ａの両主面に実装構造体１ａ、１
ｂを配し、さらに撓み強度の向上を目的として、各実装
構造体における第２接続部の位置が重ならないよう、交
互に設置することが望ましい。

【００５０】

【発明の効果】本発明の電子部品の実装構造によれば、
電子部品と配線基板とを中継基板を介して接続してな
り、前記電子部品と前記中継基板とを第1接続部で接続
し、前記中継基板と前記配線基板とを第2接続部で接続
してなる電子部品の実装構造であって、前記電子部品の
中央を基準として、前記第1接続部が前記第2接続部より
も内側にのみ形成されているので、前記配線基板が撓ん
でも、そのストレスが前記中継基板で十分に緩和される
と共に、前記第１接続部が受けるストレスが小さくな
り、簡易な構成で撓みに対する強度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による実装構造の概略断面
図（Ａ）、該実装構造において配線基板が撓んだときの
様子を示す概略断面図（Ｂ）である。

【図２】本発明の実施の形態による実装構造の分解断面
図である。

【図３】本発明の実施の形態による実装構造の分解平面
図である。

【図４】本発明の実施の形態による中継基板の構造例の
概略斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態によるセラミック電子部品
の外部電極構造の概略側面図である。

【図６】本発明の実施の形態による実装構造を両面実装
構造に適用した場合の概略断面図である。

【図７】側面帯状電極タイプのハイブリッドＩＣの概略
斜視図（Ａ）、スルーホールタイプのハイブリッドＩＣ
の概略斜視図（Ｂ）、ＢＧＡタイプのチップサイズパッ
ケージの概略側面図（Ｃ）である。

【符号の説明】

１…実装構造、２…電子部品（ハイブリッドＩＣ）、３ａ、３ｂ…第１接続端子用の接続端子（外部電極）、４…中継基板（樹脂基板）、５ａ、５ｂ…配線、６…配線基板（プリント配線基板）、７ａ、７ｂ…接続端子（半田フィレット）、８ａ、８ｂ…第１接続部用の接続端子、９ａ、９ｂ…第２接続部用の接続端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品と配線基板とを中継基板を介し
て接続してなり、前記電子部品と前記中継基板とを第1
接続部で接続し、前記中継基板と前記配線基板とを第2
接続部で接続してなる電子部品の実装構造であって、前記電子部品の中央を基準として、前記第1接続部を前
記第2接続部よりも内側にのみ形成することを特徴とす
る、電子部品の実装構造。
【請求項２】前記電子部品の裏面中央部近傍に形成し
た接続端子と、前記中継基板の表面中央部近傍に形成し
た接続端子とを接続して、前記第１接続部を形成するこ
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】前記中継基板において、前記第２接続部
を構成する接続端子を前記中継基板の側面に形成し、前
記第１接続部を構成する接続端子と前記第２接続部を構
成する接続端子とを配線で接続す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】前記配線基板と前記中継基板とを所定の
間隙をもって接続す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５】前記電子部品を低温焼結セラミック基板
を用いてなるセラミック電子部品とし、前記配線基板を
プリント配線基板とし、前記中継基板を平板状の樹脂基
板とす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。