JP2004031767A

JP2004031767A - Structure and method for mounting electronic component

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Publication number: JP2004031767A
Application number: JP2002187767A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Imai; 今井　博和; Akira Tanahashi; 棚橋　昭; Takeshi Iwama; 岩間　武司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP4343498B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To establish appropriate connection by increasing the thickness of solder-bonded connections in the conventional process of mounting an electronic component on a substrate by using solder. <P>SOLUTION: In an electronic component mounting structure wherein an electronic component 10 is mounted on a surface of a substrate 20, and the electrodes 11 of the electronic component 10 are electrically connected to the electrode lands 21 of the substrate 20 via solder 30, soldering lands 40 are formed on part of the surface of the substrate 20 facing the electronic component 10, except where the electrode lands 21 exist. The electronic component 10 is supported by the substrate 20 via solder 30 provided on the soldering lands 40. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板にはんだ実装してなる電子部品の実装構造およびそのような電子部品の実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電子部品としては、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、モールド部品などが用いられる。そして、このような電子部品を基板の一面上に搭載し、電子部品の部品電極と基板の電極ランドとをはんだを介して電気的に接続することで実装がなされる。
【０００３】
図５は従来の一般的な電子部品の実装方法を示す図である。図５中、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）は基板上からみた平面図、（ｄ）、（ｆ）はそれぞれ（ｃ）、（ｅ）の紙面垂直方向に沿った概略断面図である。
【０００４】
この従来の実装方法では、まず、基板２０の一面上に形成されている電極ランド２１にはんだ３０を供給する（図５（ａ）、（ｂ））。続いて、電子部品１０を基板２０の一面上に搭載し、電子部品１０の部品電極１１と基板２０の電極ランド２１とをはんだ３０を介して接触させる（図５（ｃ）、（ｄ））。
【０００５】
その後、はんだ３０をリフローさせることにより、電子部品１０の部品電極１１と基板２０の電極ランド２１とをはんだ３０を介して電気的・機械的に接続する（図５（ｅ）、（ｆ））。こうして、電子部品の実装構造が完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の実装方法では、部品電極１１の下のはんだ接続部が薄くなってしまう。これは、上記図５（ｆ）中の矢印に示すように、はんだ３０のリフロー時にはんだ３０が部品電極１１の上方に濡れることから、その分、部品電極１１下のはんだ量が減少するためである。
【０００７】
温度サイクル環境下においては、基板２０と電子部品１０との熱膨張係数の差により、はんだ接続部に応力が生じる。このとき、はんだ接続部が薄いと、この熱膨張係数差を緩和しにくく上記応力が増大して接続信頼性が著しく劣化するという問題が起こる。
【０００８】
このような不具合を解消する目的で、従来では、特開平４−１７１７９０号公報に記載されているように電子部品の下に絶縁層を介在させたり、特開平５−６７８５８号公報に記載されているように両面テープを電子部品の下に介在させることより、電子部品を支持してはんだの厚さを確保する方法が提案されている。
【０００９】
しかし、この従来方法では、電子部品を基板に搭載する前に、はんだの供給とは別に、基板上へ絶縁層や両面テープといった別部材を配設する工程が必要となる。そのため、実装時における工程数や材料費の増加といった問題がある。
【００１０】
さらには、上記別部材の材質によっては、温度サイクル環境下での別部材の劣化による密着性低下、基板と電子部品との熱膨張係数差による部品接続部への悪影響、別部材の吸湿や腐食による電気的絶縁性の劣化など、種々の不適切な問題が懸念される。
【００１１】
また、はんだ接続部のみでは耐久性が満足できないような場合、電子部品と基板との間にアンダーフィル（補強樹脂）を充填して接続強度を補強する構造が採用される。このような構造を採用するにしても、はんだ接続部が薄くなると電子部品と基板との間隔が狭くなるため、アンダーフィルの注入性の低下、ボイドの発生といった問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、電子部品を基板にはんだ実装するにあたって、従来の実装工程にてはんだ接続部の厚さを増加させ、適切に接続可能とすることを目的とする。
【００１３】
【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）の一面上に搭載し、電子部品の部品電極（１１）と基板の電極ランド（２１）とをはんだ（３０）を介して電気的に接続してなる電子部品の実装構造において、電子部品と基板の一面との対向する部分のうち部品電極および電極ランド以外の部分にて、電子部品および基板の一面の少なくとも一方には、はんだ付け用ランド（４０）が形成されており、電子部品ははんだ付け用ランドに設けられたはんだ（３０）を介して基板に支持されていることを特徴とする。
【００１４】
それによれば、電子部品を基板の一面上に搭載してはんだをリフローする際には、電子部品は本来の電気的な接続部である部品電極以外にも、はんだ付け用ランドに設けられたはんだによって基板に支持される。そのため、リフロー時の電子部品の沈み込みを抑制することができる。
【００１５】
また、はんだ付け用ランドは、基板の電極ランド形成工程にて電極ランドと同時に基板に形成したり、電子部品に予め形成しておけばよい。また、電極ランドやはんだ付け用ランドに設けるはんだは、通常の印刷法などにより基板の一面上に配設すればよい。
【００１６】
そのため、電子部品の基板への実装時には、上記したように別部材を基板上に設ける必要がなくなり、それに伴い上記した別部材に起因して懸念される種々の問題も無くなる。
【００１７】
よって、本発明によれば、従来の実装工程にてはんだ接続部の厚さを増加させることができ、かつ適切にはんだ接続を可能とすることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、電子部品（１０）を基板（２０）の一面上に搭載し、電子部品の部品電極（１１）と基板の電極ランド（２１）とをはんだ（３０）を介して電気的に接続してなる電子部品の実装方法において、以下の特徴を有するものである。
【００１９】
本実装方法は、電子部品と基板の一面との対向する部分のうち部品電極および電極ランド以外の部分にて、電子部品および基板の一面の少なくとも一方に、はんだ付け用ランド（４０）を形成する工程と、基板の一面のうち電極ランドおよびはんだ付け用ランドに対応した部位にはんだを印刷して供給する工程と、次に、電子部品を基板の一面上に搭載してはんだ接続を行う工程とを備える。
【００２０】
そして、はんだを印刷する工程においては、部品電極における電極ランドと対向する面（１１ａ）の面積をＳ１、電極ランドの面積をＳ２、はんだ付け用ランドの面積をＳ３とし、電極ランドに対して供給されるはんだの印刷面積をＳ２’、はんだ付け用ランドに対して供給されるはんだの印刷面積をＳ３’としたとき、比Ｓ３’／Ｓ３の値が比Ｓ２’／（Ｓ１＋Ｓ２）の値よりも大きい関係を満足するようにする。以上の特徴を有するものが請求項２に記載の実装方法である。
【００２１】
本実装方法によれば、はんだ付け用ランドを形成する工程、はんだを印刷して供給する工程、はんだ接続を行う工程を行うことで請求項１に記載の実装構造を適切に作ることができる。ここで、はんだ付け用ランドは、上述したように、電極ランドと同時に形成できるため工程数の増加につながらない。
【００２２】
さらに、本実装方法では、電極ランドよりもはんだ付け用ランドの方が、ランドの単位面積当たりでより多くのはんだが印刷供給されることになる。ここで、はんだはランドにしか濡れないので、リフローされた後のはんだの幅はランドの面積に制約され、この制約された幅に対して広がる量よりもはんだの量が多くなるほどはんだの厚さすなわち高さが大きくなる。
【００２３】
そのため、本実装方法では、リフロー時において、はんだ付け用ランドの方が電極ランドよりも、供給されたはんだを高くしやすくできる。このことは、はんだ付け用ランドに設けられたはんだによって電子部品を支持しはんだ接続部の厚さを増加させるためには、好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
【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。図１は本発明の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。基板２０の一面上に電子部品１０が搭載され実装されている。
【００２６】
本実施形態の電子部品１０としては、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、モールド部品などを用いることができる。図示例では電子部品１０は、エポキシ樹脂などの樹脂にてモールドされたダイオードとして示されており、樹脂モールド部１０ａの両端には部品電極１１が設けられている。
【００２７】
部品電極１１は樹脂モールド部１０ａの両端から基板２０側に向かって延びており、その先端部は後述する基板２０の電極ランド２１と対向する面１１ａを有するように折り曲げられた形となっている。この部品電極１１の材質は、４２アロイやＣｕなどの母材表面にＳｎめっきやはんだめっきを施したものなどを採用することができる。
【００２８】
基板２０はアルミナや窒化アルミニウムなどのセラミック基板やプリント基板などの配線基板あるいはリードフレームなどを採用することができるが、本例では、アルミナ基板を採用している。
【００２９】
基板２０の一面上には、電子部品１０の部品電極１１に対応した電極ランド２１が形成されている。この電極ランド２１はめっき法や厚膜印刷法などを用いてＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどから形成されている。
【００３０】
そして、電子部品１０は基板２０の一面上に搭載されており、電子部品１０の部品電極１１と基板２０の電極ランド２１とは、はんだ３０を介して電気的・機械的に接続されている。こうして、電子部品１０と基板２０とは、部品電極１１、はんだ３０、電極ランド２１を介して電気的に接続されている。
【００３１】
ここで、はんだ３０はＳｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだなどのＰｂフリーはんだや、Ｓｎ−Ｐｄ系はんだなどのＰｂ入り共晶はんだなどを採用できる。
【００３２】
また、図１に示すように、電子部品１０と基板２０の一面との対向する部分のうち部品電極１１および電極ランド２１以外の部分にて、基板２０の一面には、はんだ付け用ランド４０が形成されている。図示例では、はんだ付け用ランド４０は、対向して配列された一対の電極ランド２１の間に２個設けられている。
【００３３】
このはんだ付け用ランド４０は、電極ランド１１と同様の材質すなわちＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどから形成されており、電極ランド１１の形成と同時に形成されるものである。
【００３４】
そして、はんだ付け用ランド４０上にははんだ３０が設けられており、このはんだ付け用ランド４０上のはんだ３０は、電子部品１０の樹脂モールド部１０ａに接触して電子部品１０を基板２０上に支持している。
【００３５】
次に、上記図１に示す電子部品の実装構造を形成するための電子部品の実装方法の一例について述べる。図２は本実装方法を示す工程図である。図２中、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）は基板２０の一面上からみた平面図、（ｄ）、（ｆ）はそれぞれ（ｃ）、（ｅ）の紙面垂直方向に沿った概略断面図すなわち上記図１に対応した断面図である。
【００３６】
図２（ａ）では基板２０の一面における電極ランド２１、はんだ付け用ランド４０の平面形状が示されている。電極ランド２１は矩形状であり、はんだ付け用ランド４０は短冊形状をなしている。
【００３７】
ここで、はんだ付け用ランド４０は電子部品１０を支持したときに傾きにくいように、電子部品１０の中心に対して対称形に配置することが好ましい。これら両ランド２１、４０はめっき法や印刷法などにより同時に基板２０に形成する。
【００３８】
図２（ａ）中の各部の寸法の一例を示しておく。一対の電極ランド２１の配列方向の間隔Ｄ１は１．５８ｍｍ、電極ランド２１において上記配列方向の幅Ｗ１は２．７ｍｍ、この幅Ｗ１と直交する方向の幅Ｗ２は２ｍｍ、はんだ付け用ランドの配列方向の幅Ｗ３は０．１ｍｍ、はんだ付け用ランド４０と電極ランド２１との距離Ｄ２は０．２５ｍｍである。
【００３９】
ここで、電極間の絶縁破壊やマイグレーションによる短絡などを考慮すると、はんだ付け用ランド４０と電極ランド２１との距離Ｄ２は１００μｍ以上あることが好ましい。また、はんだ付け用ランド４０の厚さは電極ランド２１よりも厚い方が好ましい。これは、めっきの回数や印刷マスクの厚さを調整することで可能である。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、基板２０の一面のうち電極ランド２１およびはんだ付け用ランド４０の上にはんだ３０を印刷して供給する。供給されるはんだ３０の厚さに関しては５０μｍ〜３００μｍ程度とすることができる。
【００４１】
さらに、このはんだ３０を印刷する工程においては、電極ランド２１に対して供給するはんだ量とはんだ付け用ランド４０に対して供給するはんだ量とを、次のように調整することが好ましい。
【００４２】
部品電極１１における電極ランド２１と対向する面１１ａ（図１参照）の面積をＳ１、電極ランド２１の面積をＳ２、はんだ付け用ランド４０の面積をＳ３とし、電極ランド２１に対して供給されるはんだ３０の印刷面積をＳ２’、はんだ付け用ランド４０に対して供給されるはんだ３０の印刷面積をＳ３’とする。
【００４３】
なお、本例では、部品電極１１の面１１ａおよび各ランド２１、４０はともに一対のものよりなるが、これらの面積は一対の総計である。つまり、１個の電子部品１０に対して複数個の部品電極１１や各ランド２１、４０があるときは、その面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は複数個の総計である。
【００４４】
このとき、比Ｓ３’／Ｓ３の値が比Ｓ２’／（Ｓ１＋Ｓ２）の値よりも大きい関係を満足するようにする。この面積の関係は、はんだの印刷マスクパターンを調整したり、各ランド２１、４０を形成する際にそのサイズを調整するなどにより満足させることができる。
【００４５】
上記面積の関係を満足させるための、はんだ３０の印刷マスクパターンの一例を図３に示す。図３中には、電極ランド２１およびはんだ付け用ランド４０とマスクの開口部Ｍ１の形状が示されており、ランド２１、４０には識別のためハッチングが施してある。
【００４６】
また、図３中には、マスク開口部Ｍ１に関する各部の寸法について、単位をｍｍとして具体的な数値を示してある。なお、図３の寸法例は上記図２（ａ）におけるランド部分の寸法例に対応したものである。
【００４７】
この図３に示す例では、Ｓ１＝３．６ｍｍ^２、Ｓ２＝１０．８ｍｍ^２、Ｓ３＝０．４ｍｍ^２、Ｓ２’＝１３．９２ｍｍ^２、Ｓ３’＝１．４４ｍｍ^２であり、比Ｓ３’／Ｓ３の値が３．６、比Ｓ２’／（Ｓ１＋Ｓ２）の値が０．９７であり、上記面積の関係を満足する。
【００４８】
このようにしてはんだ供給を行った後、電子部品１０を基板２０の一面上に搭載してはんだ接続を行う。まず、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、電子部品１０を位置あわせして基板２０の一面に搭載し、電子部品１０の部品電極１１と基板２０の電極ランド２１とをはんだ３０を介して接触させる。
【００４９】
次に、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、はんだ３０をリフローさせ、その後固化させることにより部品電極１１と電極ランド２１のはんだ接続が完了し、上記図１に示す実装構造が完成する。
【００５０】
リフローの際には、供給されたはんだ３０は各ランド２１、４０にしか濡れないのでランド２１、４０の周囲に存在していたはんだ３０は、リフローによりランド２１、４０上に集まってくる。
【００５１】
このときはんだ付け用ランド４０に多くのはんだ３０を供給しておくことで、上記図２（ｃ）、（ｄ）から（ｅ）、（ｆ）に示すように、はんだ付け用ランド４０にはんだ３０が集まる。そして、集まったはんだの表面張力によってリフロー時に電子部品１０が支持され、電子部品１０の沈み込みが抑制される。そのため、結果としてできあがった実装構造においては、はんだ接続部の厚さを増加させることができる。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態によれば、電子部品１０を基板２０の一面上に搭載してはんだ３０をリフローする際には、電子部品１０は本来の電気的な接続部である部品電極１１以外にも、はんだ付け用ランド４０に設けられたはんだによって基板３０に支持されるため、リフロー時の電子部品１０の沈み込みが抑制される。
【００５３】
また、はんだ付け用ランド４０は、基板２０の電極ランド形成工程にて電極ランド２１と同時に基板２０に形成でき、電極ランド２１やはんだ付け用ランド４０に設けるはんだ３０は、通常の印刷法などにより基板２０の一面上に配設することができる。
【００５４】
そのため、電子部品１０の基板２０への実装時には、上記したような絶縁層や両面テープなどの別部材を基板上に設ける必要がなくなり、それに伴い上記した別部材に起因して懸念される種々の問題、すなわち上記した温度サイクル環境下での別部材の劣化による密着性低下、基板と電子部品との熱膨張係数差への悪影響、別部材の吸湿や腐食による電気的絶縁性の劣化などの問題も無くなる。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、従来の実装工程にてはんだ接続部の厚さ（つまり、部品電極１１と電極ランド２１間のはんだ３０の厚さ）を増加させることができ、かつ適切にはんだ接続を可能とすることができる電子部品の実装構造および実装方法を提供することができる。
【００５６】
ちなみに、本例では、基板２０として熱膨張係数が７．５ｐｐｍ程度のアルミナ基板を用い、電子部品１０として熱膨張係数が１８ｐｐｍ程度のモールドダイオードを用いている。このように両者１０、２０の熱膨張係数差が大きい場合、はんだ付け用ランドを持たない従来の実装構造では、はんだ接続部が薄くなり温度サイクル環境下で当該接続部にクラックが発生してしまう。
【００５７】
さらに、上記実装方法において、上述した比Ｓ３’／Ｓ３の値が比Ｓ２’／（Ｓ１＋Ｓ２）の値よりも大きいという面積の関係を満足することが好ましい。この関係を満足することで、電極ランド２１よりもはんだ付け用ランド４０の方が、ランドの単位面積当たりでより多くのはんだ３０が印刷供給されることになる。
【００５８】
上述したように、はんだ３０はランド２１、４０にしか濡れないので、リフローされた後のはんだ３０の幅はランドの面積に制約され、この制約された幅に対して広がる量よりもはんだ３０の量が多くなるほどはんだ３０の厚さすなわち高さが大きくなる。
【００５９】
そのため、上記面積の関係を満足することで、リフロー時において、はんだ付け用ランド４０の方が電極ランド２１よりも、供給されたはんだ３０を高くしやすくできる。このことは、はんだ付け用ランド４０に設けられたはんだ３０によって電子部品１０を支持しはんだ接続部の厚さを増加させるためには、好ましい。
【００６０】
ここで、はんだ付け用ランド４０に対して供給するはんだ３０の量は多いほど良いが、あまり多すぎると、リフロー時にはんだ付け用ランド４０上にはんだ３０が集まりきれずに、基板２０の一面においてボール状となってランド２１、４０間に残る。
【００６１】
すると、このランド間に残存するはんだによって電極ランド２１間の短絡が懸念される。このことを考慮して、はんだ付け用ランド４０に対して供給するはんだ３０の量は、はんだ付け用ランド４０の面積の３倍以下が望ましい。
【００６２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態において電子部品１０と基板２０との間にアンダーフィルを充填しても良い。はんだ接続部の厚さ向上により電子部品１０と基板２０との間隔も大きくなり、アンダーフィルを充填しやすい。
【００６３】
また、はんだ付け用ランドは、電子部品１０と基板２０の一面との対向する部分のうち部品電極１１および電極ランド２１以外の部分にて、電子部品１０にのみ形成されていても良い。
【００６４】
この場合、はんだ付け用ランドは例えば電子部品１０の樹脂モールド部１０ａに予め形成しておけば良く、後の実装工程は従来通りに行えばよい。ここで、基板２０へのはんだの印刷は、電極ランド２１と電子部品１０に形成されたはんだ付け用ランドに対向する部位とに対して行えば良い。
【００６５】
また、はんだ付け用ランドは、電子部品１０と基板２０の一面との対向する部分のうち部品電極１１および電極ランド２１以外の部分にて、電子部品１０および基板２０の一面の両方に形成されていても良い。この場合、はんだ付け用ランドの面積Ｓ３は電子部品１０側および基板２０側の両方のはんだ付け用ランドの面積を足し合わせたものとなる。
【００６６】
また、上述のように電子部品１０としてはモールドダイオードに限定されない。図４は電子部品１０として樹脂モールドされたトランジスタを採用し、これを上記実施形態と同様に、基板２０の一面上にはんだ接続した例を示す図であり、基板２０の一面上からみた図である。この場合も上記実施形態と同様の作用効果を奏することは勿論である。
【００６７】
また、はんだ３０のランド２１、４０上への供給方法は、印刷以外にもディスペンス法などでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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に示す実装構造を作るための実装方法を示す工程図である。
【図３】上記実施形態におけるはんだの印刷マスクパターンの一例を示す図である。
【図４】電子部品１０として樹脂モールドされたトランジスタを採用した実装構造を示す図である。
【図５】従来の一般的な電子部品の実装方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…電子部品、１１…部品電極、
１１ａ…部品電極における基板の電極ランドと対向する面、２０…基板、
２１…電極ランド、３０…はんだ、４０…はんだ付け用ランド。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting structure of an electronic component in which an electronic component is solder-mounted on a substrate and a mounting method of such an electronic component.
[0002]
[Prior art]
As this kind of electronic component, a flip chip, a CSP (chip size package), a ceramic component, a molded component, or the like is used. Then, the electronic component is mounted on one surface of the substrate, and the component electrodes of the electronic component and the electrode lands of the substrate are electrically connected to each other via solder, whereby mounting is performed.
[0003]
FIG. 5 is a diagram showing a conventional general electronic component mounting method. 5, (a), (b), (c), and (e) are plan views as viewed from above the substrate, and (d) and (f) are along (c) and (e) in the direction perpendicular to the plane of the paper. It is a schematic sectional drawing.
[0004]
In this conventional mounting method, first, the solder 30 is supplied to the electrode lands 21 formed on one surface of the substrate 20 (FIGS. 5A and 5B). Subsequently, the electronic component 10 is mounted on one surface of the substrate 20, and the component electrodes 11 of the electronic component 10 and the electrode lands 21 of the substrate 20 are brought into contact with each other via the solder 30 (FIGS. 5C and 5D). .
[0005]
Thereafter, by reflowing the solder 30, the component electrodes 11 of the electronic component 10 and the electrode lands 21 of the substrate 20 are electrically and mechanically connected via the solder 30 (FIGS. 5E and 5F). . Thus, the mounting structure of the electronic component is completed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional mounting method, the solder connection portion below the component electrode 11 becomes thin. This is because, as shown by the arrow in FIG. 5 (f), the solder 30 gets wet above the component electrode 11 when the solder 30 reflows, and accordingly, the amount of solder below the component electrode 11 decreases. is there.
[0007]
In a temperature cycle environment, a stress is generated in the solder connection part due to a difference in thermal expansion coefficient between the substrate 20 and the electronic component 10. At this time, if the solder connection portion is thin, it is difficult to alleviate the difference in thermal expansion coefficient, and the stress increases, resulting in a problem that connection reliability is significantly deteriorated.
[0008]
In order to solve such a problem, conventionally, an insulating layer is interposed under an electronic component as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-171790, or described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-67858. As described above, a method has been proposed in which an electronic component is supported and a solder thickness is secured by interposing a double-sided tape under the electronic component.
[0009]
However, this conventional method requires a step of arranging another member such as an insulating layer or a double-sided tape on the substrate, separately from supplying the solder, before mounting the electronic component on the substrate. For this reason, there is a problem that the number of steps and material costs during mounting increase.
[0010]
Furthermore, depending on the material of the separate member, the adhesion may be reduced due to the deterioration of the separate member in a temperature cycle environment, the thermal expansion coefficient difference between the substrate and the electronic component may have an adverse effect on the component connection portion, and the other member may absorb or corrode. There are concerns about various inappropriate problems such as deterioration of the electrical insulation due to the above.
[0011]
Further, when the durability cannot be satisfied only by the solder connection portion, a structure in which an underfill (reinforcement resin) is filled between the electronic component and the substrate to reinforce the connection strength is adopted. Even if such a structure is adopted, if the solder connection portion becomes thinner, the distance between the electronic component and the substrate becomes narrower, which causes problems such as a decrease in underfill injectability and generation of voids.
[0012]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to increase the thickness of a solder connection portion in a conventional mounting process when soldering an electronic component to a substrate, and to enable appropriate connection.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the electronic component (10) is mounted on one surface of the substrate (20), and the component electrode (11) of the electronic component and the electrode land (21) of the substrate are provided. In the mounting structure of the electronic component, the electronic component and the substrate are electrically connected to each other via the solder (30). A land (40) for soldering is formed on at least one surface of the substrate, and the electronic component is supported on the substrate via the solder (30) provided on the land for soldering. .
[0014]
According to this, when the electronic component is mounted on one surface of the substrate and the solder is reflowed, the electronic component is connected to the solder electrode provided on the soldering land in addition to the component electrode, which is the original electrical connection. Is supported by the substrate. Therefore, sinking of the electronic component during reflow can be suppressed.
[0015]
Further, the soldering land may be formed on the substrate at the same time as the electrode land in the electrode land forming step of the substrate, or may be formed on the electronic component in advance. The solder provided on the electrode lands and the solder lands may be provided on one surface of the substrate by a normal printing method or the like.
[0016]
Therefore, when the electronic component is mounted on the board, it is not necessary to provide another member on the board as described above, and accordingly, various problems caused by the above-described separate member are also eliminated.
[0017]
Therefore, according to the present invention, the thickness of the solder connection part can be increased in the conventional mounting process, and the solder connection can be appropriately performed.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, the electronic component (10) is mounted on one surface of the substrate (20), and the component electrode (11) of the electronic component and the electrode land (21) of the substrate are soldered (30). A method of mounting an electronic component electrically connected via a connector has the following features.
[0019]
In this mounting method, a soldering land (40) is formed on at least one of one surface of the electronic component and the substrate at a portion other than the component electrodes and the electrode lands in a portion where the electronic component and one surface of the substrate are opposed. A step of printing and supplying solder to a portion of one surface of the substrate corresponding to the electrode lands and the lands for soldering; and a step of mounting electronic components on one surface of the substrate and performing solder connection. Is provided.
[0020]
In the step of printing the solder, the area of the surface (11a) of the component electrode facing the electrode land is S1, the area of the electrode land is S2, the area of the soldering land is S3, and the component is supplied to the electrode land. When the printed area of the solder to be applied is S2 'and the printed area of the solder supplied to the soldering land is S3', the value of the ratio S3 '/ S3 is larger than the value of the ratio S2' / (S1 + S2). Satisfy great relationships. What has the above features is a mounting method according to a second aspect.
[0021]
According to this mounting method, the step of forming the soldering land, the step of printing and supplying the solder, and the step of performing the solder connection can appropriately produce the mounting structure according to the first aspect. Here, since the soldering lands can be formed simultaneously with the electrode lands as described above, the number of steps does not increase.
[0022]
Further, in this mounting method, more solder is printed and supplied per unit area of the land than the electrode land. Here, since the solder only wets the land, the width of the solder after the reflow is limited by the area of the land, and the thickness of the solder increases as the amount of the solder increases more than the amount spread to the limited width. That is, the height increases.
[0023]
Therefore, in this mounting method, at the time of reflow, the supplied land can be easily made higher in the soldering land than in the electrode land. This is preferable for supporting the electronic component with the solder provided on the soldering land and increasing the thickness of the solder connection portion.
[0024]
It should be noted that reference numerals in parentheses of the above-described units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a mounting structure of an electronic component according to an embodiment of the present invention. The electronic component 10 is mounted and mounted on one surface of the substrate 20.
[0026]
As the electronic component 10 of the present embodiment, a flip chip, a CSP (chip size package), a ceramic component, a molded component, or the like can be used. In the illustrated example, the electronic component 10 is shown as a diode molded with a resin such as an epoxy resin, and component electrodes 11 are provided at both ends of a resin molded portion 10a.
[0027]
The component electrodes 11 extend from both ends of the resin mold portion 10a toward the substrate 20, and the leading end is bent so as to have a surface 11a facing an electrode land 21 of the substrate 20 described later. . As the material of the component electrode 11, a material obtained by applying Sn plating or solder plating to the surface of a base material such as 42 alloy or Cu can be adopted.
[0028]
As the substrate 20, a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride, a wiring substrate such as a printed substrate, a lead frame, or the like can be employed. In this example, an alumina substrate is employed.
[0029]
An electrode land 21 corresponding to the component electrode 11 of the electronic component 10 is formed on one surface of the substrate 20. The electrode lands 21 are formed of Au, Ag, Cu, or the like by using a plating method, a thick film printing method, or the like.
[0030]
The electronic component 10 is mounted on one surface of the substrate 20, and the component electrodes 11 of the electronic component 10 and the electrode lands 21 of the substrate 20 are electrically and mechanically connected via solder 30. Thus, the electronic component 10 and the board 20 are electrically connected via the component electrode 11, the solder 30, and the electrode land 21.
[0031]
Here, as the solder 30, a Pb-free solder such as a Sn-Ag-based solder or a Sn-Ag-Cu-based solder, or a Pb-containing eutectic solder such as a Sn-Pd-based solder can be used.
[0032]
As shown in FIG. 1, a soldering land 40 is provided on one surface of the substrate 20 at a portion other than the component electrodes 11 and the electrode lands 21 in a portion where the electronic component 10 and one surface of the substrate 20 are opposed to each other. Is formed. In the illustrated example, two soldering lands 40 are provided between a pair of electrode lands 21 arranged to face each other.
[0033]
The soldering lands 40 are formed of the same material as the electrode lands 11, that is, Au, Ag, Cu or the like, and are formed simultaneously with the formation of the electrode lands 11.
[0034]
The solder 30 is provided on the soldering land 40, and the solder 30 on the soldering land 40 comes into contact with the resin mold portion 10 a of the electronic component 10 to place the electronic component 10 on the substrate 20. I support it.
[0035]
Next, an example of an electronic component mounting method for forming the electronic component mounting structure shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a process chart showing the mounting method. 2, (a), (b), (c), and (e) are plan views as viewed from one surface of the substrate 20, and (d) and (f) are directions perpendicular to the paper surface of (c) and (e), respectively. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line of FIG.
[0036]
FIG. 2A shows a planar shape of the electrode land 21 and the soldering land 40 on one surface of the substrate 20. The electrode land 21 has a rectangular shape, and the soldering land 40 has a strip shape.
[0037]
Here, the soldering lands 40 are preferably arranged symmetrically with respect to the center of the electronic component 10 so that the soldering lands 40 do not easily tilt when the electronic component 10 is supported. These lands 21 and 40 are simultaneously formed on the substrate 20 by plating or printing.
[0038]
An example of the dimensions of each part in FIG. The interval D1 in the arrangement direction of the pair of electrode lands 21 is 1.58 mm, the width W1 of the electrode lands 21 in the arrangement direction is 2.7 mm, the width W2 in the direction orthogonal to the width W1 is 2 mm, and the arrangement of the lands for soldering. The width W3 in the direction is 0.1 mm, and the distance D2 between the soldering land 40 and the electrode land 21 is 0.25 mm.
[0039]
Here, considering the dielectric breakdown between the electrodes and the short circuit due to migration, the distance D2 between the solder land 40 and the electrode land 21 is preferably 100 μm or more. Further, the thickness of the soldering land 40 is preferably larger than the thickness of the electrode land 21. This can be achieved by adjusting the number of times of plating and the thickness of the print mask.
[0040]
Next, as shown in FIG. 2B, the solder 30 is printed and supplied on the electrode lands 21 and the solder lands 40 on one surface of the substrate 20. The thickness of the supplied solder 30 can be about 50 μm to 300 μm.
[0041]
Further, in the step of printing the solder 30, it is preferable to adjust the amount of solder supplied to the electrode lands 21 and the amount of solder supplied to the solder lands 40 as follows.
[0042]
The area of the surface 11a (see FIG. 1) of the component electrode 11 facing the electrode land 21 is S1, the area of the electrode land 21 is S2, and the area of the soldering land 40 is S3. The printed area of the solder 30 is S2 ', and the printed area of the solder 30 supplied to the soldering land 40 is S3'.
[0043]
In this example, the surface 11a of the component electrode 11 and each of the lands 21 and 40 are both formed as a pair, but their area is a total of the pair. That is, when there are a plurality of component electrodes 11 and the lands 21 and 40 for one electronic component 10, the areas S1, S2 and S3 are the total of the plurality.
[0044]
At this time, the relationship that the value of the ratio S3 '/ S3 is larger than the value of the ratio S2' / (S1 + S2) is satisfied. This area relationship can be satisfied by adjusting the print mask pattern of the solder, or adjusting the size of each of the lands 21 and 40 when they are formed.
[0045]
FIG. 3 shows an example of a print mask pattern of the solder 30 for satisfying the area relationship. FIG. 3 shows the shapes of the electrode land 21 and the solder land 40 and the opening M1 of the mask, and the lands 21 and 40 are hatched for identification.
[0046]
Further, FIG. 3 shows specific numerical values of the dimensions of each part relating to the mask opening M1, with the unit being mm. The dimension example in FIG. 3 corresponds to the dimension example of the land portion in FIG. 2A.
[0047]
In the example shown in FIG. ^{^{3, S1 = 3.6mm 2, S2}} = 10.8mm 2, S3 = 0.4mm 2, S2 '= 13.92mm 2, S3' = a 1.44 mm ^2, the ratio S3 ' The value of / S3 is 3.6, and the value of ratio S2 '/ (S1 + S2) is 0.97, which satisfies the area relationship.
[0048]
After the solder is supplied in this manner, the electronic component 10 is mounted on one surface of the substrate 20 to perform solder connection. First, as shown in FIGS. 2C and 2D, the electronic component 10 is positioned and mounted on one surface of the substrate 20, and the component electrodes 11 of the electronic component 10 and the electrode lands 21 of the substrate 20 are soldered. Through the contact.
[0049]
Next, as shown in FIGS. 2E and 2F, the solder 30 is reflowed and then solidified, whereby the solder connection between the component electrode 11 and the electrode land 21 is completed, and the mounting structure shown in FIG. Complete.
[0050]
At the time of reflow, the supplied solder 30 only wets the lands 21 and 40, so that the solder 30 existing around the lands 21 and 40 gathers on the lands 21 and 40 by reflow.
[0051]
At this time, by supplying a large amount of solder 30 to the soldering lands 40, the soldering lands 40 are soldered to the soldering lands 40 as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d) to 2 (e) and 2 (f). 30 gather. And the electronic component 10 is supported at the time of reflow by the surface tension of the collected solder, and sinking of the electronic component 10 is suppressed. Therefore, in the resulting mounting structure, the thickness of the solder connection portion can be increased.
[0052]
As described above, according to this embodiment, when the electronic component 10 is mounted on one surface of the substrate 20 and the solder 30 is reflowed, the electronic component 10 is a component electrode which is an original electrical connection portion. In addition to 11, since it is supported by the substrate 30 by the solder provided on the soldering land 40, sinking of the electronic component 10 during reflow is suppressed.
[0053]
Further, the soldering lands 40 can be formed on the substrate 20 at the same time as the electrode lands 21 in the electrode land forming step of the substrate 20, and the solder 30 provided on the electrode lands 21 and the soldering lands 40 can be formed by a normal printing method or the like. It can be arranged on one surface of the substrate 20.
[0054]
Therefore, when the electronic component 10 is mounted on the substrate 20, it is not necessary to provide another member such as the insulating layer or the double-sided tape on the substrate, and accordingly, there are various problems that may be caused due to the above-described different member. Problems, such as deterioration of adhesion due to deterioration of another member in the above-mentioned temperature cycle environment, adverse effects on the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and electronic component, and deterioration of electrical insulation due to moisture absorption and corrosion of another member Is also lost.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, the thickness of the solder connection portion (that is, the thickness of the solder 30 between the component electrode 11 and the electrode land 21) can be increased in the conventional mounting process, It is possible to provide a mounting structure and a mounting method of an electronic component capable of enabling solder connection to the electronic component.
[0056]
In this example, an alumina substrate having a thermal expansion coefficient of about 7.5 ppm is used as the substrate 20, and a molded diode having a thermal expansion coefficient of about 18 ppm is used as the electronic component 10. As described above, when the difference in thermal expansion coefficient between the two components 10 and 20 is large, in the conventional mounting structure having no soldering land, the solder connection portion becomes thin and cracks occur in the connection portion under a temperature cycle environment. .
[0057]
Further, in the above mounting method, it is preferable to satisfy an area relationship that the value of the ratio S3 '/ S3 is larger than the value of the ratio S2' / (S1 + S2). By satisfying this relationship, the solder lands 40 are supplied with more solder 30 per unit area of the lands than the electrode lands 21 by printing.
[0058]
As described above, since the solder 30 only wets the lands 21 and 40, the width of the solder 30 after the reflow is limited by the area of the land, and the width of the solder 30 is larger than the amount of the solder 30 spread over the limited width. As the amount increases, the thickness, that is, the height of the solder 30 increases.
[0059]
Therefore, by satisfying the above-described area relationship, the supplied solder 30 can be easily made higher in the soldering land 40 than in the electrode land 21 at the time of reflow. This is preferable for supporting the electronic component 10 by the solder 30 provided on the soldering land 40 and increasing the thickness of the solder connection portion.
[0060]
Here, the larger the amount of the solder 30 to be supplied to the soldering land 40, the better. However, if the amount is too large, the solder 30 cannot be collected on the soldering land 40 at the time of reflow. It becomes a ball and remains between the lands 21 and 40.
[0061]
Then, a short circuit between the electrode lands 21 may be caused by the solder remaining between the lands. In consideration of this, it is desirable that the amount of the solder 30 supplied to the soldering land 40 is not more than three times the area of the soldering land 40.
[0062]
(Other embodiments)
In the above embodiment, an underfill may be filled between the electronic component 10 and the substrate 20. By increasing the thickness of the solder connection, the distance between the electronic component 10 and the substrate 20 is increased, and the underfill is easily filled.
[0063]
In addition, the soldering lands may be formed only on the electronic component 10 in portions other than the component electrodes 11 and the electrode lands 21 in the portion where the electronic component 10 and one surface of the substrate 20 face each other.
[0064]
In this case, the lands for soldering may be formed in advance, for example, on the resin mold portion 10a of the electronic component 10, and the subsequent mounting process may be performed as usual. Here, the printing of the solder on the substrate 20 may be performed on the electrode lands 21 and the portion of the electronic component 10 that faces the solder lands.
[0065]
In addition, the soldering lands are formed on both the electronic component 10 and the one surface of the substrate 20 at portions other than the component electrodes 11 and the electrode lands 21 in the portion where the electronic component 10 and the one surface of the substrate 20 oppose each other. May be. In this case, the area S3 of the soldering lands is the sum of the areas of the soldering lands on both the electronic component 10 side and the substrate 20 side.
[0066]
Further, as described above, the electronic component 10 is not limited to a molded diode. FIG. 4 is a diagram showing an example in which a resin-molded transistor is employed as the electronic component 10 and soldered to one surface of the substrate 20 in the same manner as in the above-described embodiment, as viewed from one surface of the substrate 20. is there. In this case, it is needless to say that the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
[0067]
Also, the method of supplying the solder 30 onto the lands 21 and 40 may be a dispense method or the like other than printing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a mounting structure of an electronic component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing a mounting method for producing the mounting structure shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an example of a solder print mask pattern in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a mounting structure employing a resin-molded transistor as the electronic component 10.
FIG. 5 is a view showing a conventional general mounting method of an electronic component.
[Explanation of symbols]
10: electronic components, 11: component electrodes,
11a: surface of the component electrode facing the electrode land of the substrate, 20: substrate,
21: electrode land, 30: solder, 40: land for soldering.

Claims

The electronic component (10) is mounted on one surface of the substrate (20), and the component electrodes (11) of the electronic component and the electrode lands (21) of the substrate are electrically connected via solder (30). Electronic component mounting structure
A soldering land (40) is provided on at least one of the one surface of the electronic component and the substrate at a portion other than the component electrode and the electrode land in a portion where the electronic component faces one surface of the substrate. Is formed,
The electronic component mounting structure, wherein the electronic component is supported on the substrate via solder (30) provided on the soldering land.

The electronic component (10) is mounted on one surface of the substrate (20), and the component electrodes (11) of the electronic component and the electrode lands (21) of the substrate are electrically connected via solder (30). Electronic component mounting method,
A soldering land (40) is formed on at least one of the one surface of the electronic component and the substrate at a portion other than the component electrode and the electrode land in a portion where the electronic component faces one surface of the substrate. The process of
A step of printing and supplying solder to a portion corresponding to the electrode land and the soldering land on one surface of the substrate,
Next, a step of mounting the electronic component on one surface of the substrate and performing a solder connection,
In the step of printing the solder, the area of the surface (11a) of the component electrode facing the electrode land is S1, the area of the electrode land is S2, the area of the soldering land is S3, and the area of the electrode land is S3. When the printed area of the solder supplied to the soldering land is S2 ′ and the printed area of the solder supplied to the soldering land is S3 ′,
A method for mounting an electronic component, wherein a value of the ratio S3 '/ S3 satisfies a relation larger than a value of the ratio S2' / (S1 + S2).