JP2005012126A - 電子部品の実装構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストにて信頼性の高い電子部品の実装構造を提供する。
【解決手段】基板1の表面に電子部品10が配置され、電子部品10はその一部が基板1の表面と離間した状態で基板1に固定されている。基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位には、放熱用のランド5が設けられ、このランド5と電子部品10との間に、熱伝導性を有する接着剤13が密着配置されている。
【選択図】 図1
【解決手段】基板1の表面に電子部品10が配置され、電子部品10はその一部が基板1の表面と離間した状態で基板1に固定されている。基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位には、放熱用のランド5が設けられ、このランド5と電子部品10との間に、熱伝導性を有する接着剤13が密着配置されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装構造に係り、より具体的には、例えば車載用電子制御装置(ECU)に適用すると好ましいものである。
【0002】
【従来の技術】
車両におけるエンジンECU(電子制御ユニット)をエンジンルームに搭載する場合、小型化の要求があり、また、防水対策と熱対策が必須となる。防水対策として、筐体(ケース)を、シール材を使用して完全密閉構造とする必要がある。また、熱対策として、電子回路から発生する熱を伝導性能や輻射性能を上げて筐体(ケース)に放熱することが必要となる。
【0003】
この放熱技術として、例えば、図8に示す構造がある。図8において、筐体(ケース)100内に、電子部品を実装した基板101が収納されている。筐体100内において、大型の電子部品(QFP、SOP、BGA)102の上に放熱部材(放熱ゲル、放熱シート)103を配置し、これを対向する筐体100側と接触させることで熱抵抗の低減を図っている。
【0004】
一方、エンジンECUは長期の耐用年数が要求される。特にエンジンルームに搭載する場合は環境温度が高くなるため、冷熱サイクルに代表される耐久性として温度の上昇とともに高い性能が必要となってくる。この耐久寿命は、筐体内の基板と実装部品の半田付け部分の実装信頼性に影響される。一般的なECUで使用している安価なFR4基板の熱膨張係数αは15ppm/℃前後であり、実装される部品で例えばチップ抵抗の熱膨張係数αは材料がアルミナセラミックの構成から7ppm/℃前後となり、基板の熱膨張係数より低くなっている。この組み合わせで耐久試験を実施すると、この熱膨張係数の違いで基板と部品の接続部でクラックが発生しやすくなる。
【0005】
これを回避すべく、基板として熱膨張係数が低いセラミック基板やFR5基板を使用し、耐久寿命を延ばす構成が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図8に示した放熱構造を採用し、かつ、筐体を密閉構造とした場合には、電子部品102の発熱量が増大してくると、筐体内部の雰囲気温度が上昇する。この場合、基板上における放熱させている大型の電子部品102の周辺の電子部品(小型チップ部品等)110も高温になり膨張することから性能(定格電力等)が低下する。結局、対策として電子部品(小型チップ部品)110には高コストな高耐熱仕様部品を使用せざるを得ない。
【0007】
また、耐久性を向上させるべく、熱膨張係数の低いセラミック基板やFR5基板を使用して耐久寿命を延ばす構成を採った場合には、この基板は一般に使用数量の多いFR4基板と比較して非常に高価なものとなり、コスト的に不利になる。
【0008】
一方、安価なFR4基板を用い、かつ、基板・電子部品間においてアンダーフィル材のような熱硬化樹脂を充填して実装強化を図る手法もあるが、基板に実装する全ての電子部品に対しこの材料を使用した場合には相当なコストアップとなる。
【0009】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストにて信頼性の高い電子部品の実装構造を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の電子部品の実装構造は、基板の表面における電子部品と離間して対向する部位に放熱用のランドが設けられ、そのランドと電子部品との間に、熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなることを特徴としている。
【0011】
上記構造によれば、電子部品における熱は、熱伝導性を有する接着剤を介して基板側での放熱用のランドに伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。このため、電子部品から基板への熱伝導性(放熱性)に優れたものとなり、電子部品の熱抵抗の低減が図られ、電子部品の温度上昇を抑制することができる。これにより、高コストな高耐熱仕様の電子部品を使用する必要がなくなる。また、電子部品の温度上昇を抑制することができることから、基板についても、熱膨張係数の大小に左右されることなく、安価な基板を選択することができるようになる。その結果、信頼性の高い電子部品の実装構造を実現することができる。
【0012】
また、上記放熱用のランドについてはこれを、請求項2に記載のように、基板に形成した導体と接続する構造とすることもできる。このような構造によれば、放熱用のランドに伝導された熱が導体を通して基板側に放熱されるようになるため、基板側への放熱性をさらに向上することができる。
【0013】
また、放熱用のランドに接続される導体として、請求項3に記載のように、定電位が印加される配線を採用する場合には、上記電子部品にシールド効果を持たせることができるようになる。すなわち、上記熱伝導効果(放熱効果)を十分に維持しつつ、電子部品の発するノイズや、電子部品に伝達されるノイズなどに対しても有効な手段となる。
【0014】
一方、請求項4に記載のように、放熱用のランドは樹脂膜にて被覆され、かつ、当該樹脂膜にはランドの表面を露出するための開口部が形成されている構造とすることも有効である。この場合、樹脂膜の開口部が小さいほど、放熱用のランドを被覆する樹脂膜と熱伝導性を有する接着剤との接触面積が増え、接着性の向上が図られるようになる。一方、樹脂膜の開口部が大きいほど、放熱用のランドと熱伝導性を有する接着剤との接触面積が増え、熱伝導性の向上(熱抵抗の低減)が図られるようになる。したがって、基板に実装される電子部品の構造や特性に応じて、こうした樹脂膜の形成態様を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0015】
また、請求項1に記載の構造を実現する上で他に、請求項5に記載のように、上記放熱用のランドを、スルーホールランドからなる構造とすることも有効である。この構造によれば、電子部品は、熱伝導性を有する接着剤を介してスルーホールランドに接続されるようになる。そのため、この場合も、電子部品における熱は、上記接着剤を介してスルーホールランド(放熱用のランド)に伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。
【0016】
他方、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造においてさらに、請求項6に記載のように、基板に実装された複数の電子部品のうち、電子部品の熱膨張係数と基板の熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品に対して前記放熱用のランドが設けられそのランドと電子部品との間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなるようにしてもよい。
【0017】
基板に実装される電子部品は、その材料や構造から熱膨張係数が個々に異なっている。この点、請求項6の記載においては、基板と電子部品との熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品のみ、上述した放熱用のランドと接着剤を使用した構造を採用することにより、材料費のコストダウンと工数低減を図ることができる。
【0018】
また、請求項7に記載のように、基板に実装された複数の電子部品に対し接着剤での熱伝導性フィラーの量または母材となる樹脂材料を異ならせることも有効である。例えば、熱伝導性フィラーの含有量が多いほど熱伝導性は向上し、また、熱伝導性フィラーの含有量が少ないほど接着性は向上する。このようにして、基板上に実装される電子部品の構造や特性等に応じて熱伝導性フィラーの含有量または母材となる樹脂材料を異ならせることとすれば、各部品に対して熱伝導性(放熱性)と接着性とを任意に設定することができるようになる。
【0019】
また、請求項8に記載のように、電子部品を噴流半田付けにて基板に実装するようにしてもよい。噴流半田付けを行う場合には、接着剤を使用して電子部品を予め基板に仮止めしておく必要がある。このとき、この仮止め用(フロー実装用)の接着剤として、上述した接着剤を使用することで、接着剤を配置する工程の共通化が可能となり、工数低減を図ることができるようになる。
【0020】
請求項9に記載のように、放熱用のランドは、その厚さが基板の表面における配線の厚さよりも薄いものであると、電子部品と基板との間隙が小さい場合であれ、接着剤を基板と電子部品との間に的確に配置することができるようになる。
【0021】
また、請求項10に記載の発明では、上記基板には、基板を収納する筐体と放熱部材にて熱的に接続される電子部品と、放熱用のランドが設けられ、そのランドとの間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置される電子部品と、が実装される構造としている。この構造によれば、放熱部材にて筐体と熱的に接続された電子部品における熱は、放熱部材を介して筐体側に放熱される。この電子部品の高熱かに伴う熱影響でその周辺にある電子部品も高温下環境となる。この熱影響を受ける電子部品は、熱伝導性を有する接着剤を介して放熱用のランドに接続されており、これにより、基板側への放熱経路を確保することができる。このように、電子部品の構造や特性に合わせて放熱構造を選択することで、より効率的な耐熱構造を実現することができるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図である。
【0023】
本実施形態においては、エンジンルーム内に配置されるエンジンECUに適用しており、全体構成としては図8と同様である。
具体的には、図8に示されるように、筐体(ケース)100の内部に基板101が配置されている。筐体100の内部において底面には突起120が形成され、この突起120の上に基板101が配置されている。そして、基板101の上からネジ121を突起120に螺入することより、基板101が固定されている。また、筐体100は図示しないシール材等によって、その内部が完全密閉されている。
【0024】
ここで、上記基板101には、大型の電子部品(発熱部品)102やコンデンサや抵抗等の小型の電子部品110が複数実装されている。上記電子部品102としては、大型のSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)などの表面実装型電子部品を想定している。そして、これら大型の電子部品(QFP、SOP、BGA)102には、同図8に示されるように、その上面に放熱部材(放熱ゲル、放熱シート)103を配置し、これを対向する筐体100の段差部(凹部)122と接触させる実装構造を採用することで、筐体100への放熱経路を確保している。
【0025】
また一方、コンデンサや抵抗等の小型の電子部品110については図1に示す実装構造を採用している。また、基板1には、安価なFR4基板を用いている。図1に示されるように、基板1の表面には電子部品(小型チップ部品)10が配置され、半田付けにて表面実装されている。
【0026】
ここで、上記基板1の構造について図2を併せ参照して説明する。
図2に示されるように、基板1(多層基板)は、最表層の導体1a、その下の絶縁層1b、その下の導体1c、以下同様に、絶縁層1d、導体1e、絶縁層1f、…が順に配置(積層)されて構成されている。最表層の導体1aの厚さ(膜厚)t2は下層側の導体1c,1eの厚さ(膜厚)t1よりも厚くなっている。最表層の導体1aの上は樹脂膜(レジスト)2にて被覆されている。
【0027】
最表層の導体1aにおいて、帯状の配線3,4がパターニングされ、この帯状の配線3,4の端部は接近している。帯状の配線3,4の端部における樹脂膜(レジスト)2には開口部2a,2bが形成され、配線3,4における開口部2a,2bにより露出する部分がランド3a,4aとなっている。
【0028】
そして、図1に示すように、上記電子部品10は、その電極11,12と基板1のランド3a,4aとの間を半田14にて接合されることにより、基板1に実装されている。このとき、電子部品10はその一部、詳しくは、電極11,12間の部位が基板1の表面と離間した状態で基板1に固定される。
【0029】
図2において、ランド3a,4aの間の領域における樹脂膜(レジスト)2には四角形状をなす開口部2cが形成され、この開口部2cにおける絶縁層1bの上面には、放熱用のランド5が設けられている。つまり、先の図1において、基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位には、放熱用のランド5が設けられている。放熱用のランド5には、熱伝導率の高い銅の膜が用いられ、この実施の形態においては、上記開口部2cの形状に合わせて四角形状に形成(パターニング)されている。また、放熱用のランド5は絶縁膜としての樹脂膜(レジスト)8にて被覆され、かつ、この樹脂膜8には放熱用のランド5の表面を露出するための開口部8aが形成されている。詳しくは、樹脂膜8には、四角形状をなす4つの開口部8aが縦横に隣り合って形成されており、この開口部8aからこの下層に形成された上記放熱用のランド5が露出している。樹脂膜8および前述の樹脂膜2は、エポキシ系樹脂よりなる。
【0030】
また、放熱用のランド5の厚さt3は、基板1の表面における配線の厚さt2よりも薄くなっている。そして、上記態様にて形成された樹脂膜8および放熱用のランド5の上には、図1に示すように、電子部品10が離間して対向するかたちで実装される。このとき、この放熱用のランド5と電子部品10との間には、接着剤13が密着配置されている。この接着剤13は、母材としての樹脂材料に対し例えばアルミナや銀系の微粒子からなる熱伝導性フィラーが添加されており、これにより熱伝導性を有するものとなっている。母材としての樹脂材料としては、シリコン等を採用することができる。
【0031】
また、図2に示すように、放熱用のランド5の下の絶縁層1bには、ビアホール6が形成されている。このビアホール6の内部には導体7が充填されている。これにより、放熱用のランド5は、ビアホール6内の導体7を通じて導体1cと接続されている。この導体1cは、定電位が印加される配線となっている。具体的には、電源配線や接地配線である。
【0032】
次に、製造方法(実装方法)について説明する。
まず、図2に示す基板1を用意する。この基板1には放熱用のランド5が形成されるとともに、放熱用のランド5の上には開口部8aを有する樹脂膜8が形成されている。
【0033】
そして、図3に示すように、ディスペンサを用いて放熱用のランド5の上に熱伝導性を有する接着剤13を塗布(配置)する。そしてさらに、この接着剤13の上に電子部品(小型チップ部品)10をマウントする。また、基板1に他の電子部品(図示略)もマウントする。そして、これら電子部品を、噴流半田付け装置を用いて半田付けする。図1においては電子部品10の電極11,12とランド3a,4aとの間に半田14が配置される(半田付けされる)。ところで、こうした噴流半田付けを行う際には、接着剤を使用して電子部品を予め基板に仮止めしておく必要がある。そのため、この実施の形態では、この仮止め用(フロー実装用)の接着剤としても、上記接着剤13を使用する。ちなみに、上記接着剤13は、フロー時の半田が固まる前のフローピーク温度前後において接着硬化する。
【0034】
こうした工程を経て、図1に示す構造が得られる。
次に、放熱機構について説明する。
図8の電子部品(発熱部品)102は、その駆動に伴い発熱する。この熱は、電子部品102の上面から放熱部材103を介して筐体100に伝導されて、放熱される。この電子部品102の周辺に位置する電子部品(小型チップ部品)110は、電子部品102の高温化に伴う熱影響で高温下環境となる。背の高い大型部品(102)の放熱については、筐体100から放熱が可能であるが、背の低い小型部品(110)の放熱については、このような筐体100を通しての放熱が困難である。ここで、本実施の形態においては、図1に示す構成を採用している。
【0035】
図1において、電子部品10における熱は、熱伝導性を有する接着剤13を介して基板側での放熱用のランド5に伝導し、これにより、基板1側への放熱が行なわれる。このため、電子部品10から基板1への熱伝導性(放熱性)に優れたものとなり、電子部品10の熱抵抗の低減が図られ、電子部品10の温度上昇を抑制することができる。これにより、高コストな高耐熱仕様の電子部品を使用する必要がなくなる。また、電子部品10の温度上昇を抑制することができることから、基板についても、熱膨張係数の大小に左右されることなく、安価なFR4基板を選択することができる。その結果、低コストにて信頼性の高い電子部品の実装構造を実現することができる。特に、高温下で高い実装信頼性が要求されるエンジンルーム搭載型のECUには有用である。ちなみに、基板側に放熱された熱は、その後、基板を支持するネジ121や突起120を介して、筐体100へと放熱されるようになる(図8参照)。
【0036】
また、図2の放熱用のランド5は基板1に形成された導体1cと接続されていることから、放熱用のランド5に伝導された熱は、導体1cを通じて基板1側に伝導されるようになる。これにより、基板1側への放熱性をさらに向上させることができる。
【0037】
また、放熱用のランド5が接続される上記導体1cは、定電位が印加される電源配線や接地配線である。そのため、この導体1cに電子部品10を上記接着剤13を介して接続することで、電子部品10にシールド効果を持たせることができる。詳しくは、高速で作動する電子回路部は、その部品自体から放射ノイズを発生し、また、ハイインピーダンスな回路部は外来のノイズを受ける可能性が高くなるが、本実施の形態においては接着剤13を介して電子部品10を電源配線や接地配線に接続することで該電子部品10にシールド効果が期待できるため、ノイズ対策にも有効な手段となる。
【0038】
また、放熱用のランド5は樹脂膜8にて被覆され、かつ、当該樹脂膜8にはランド5の表面を露出するための開口部8aが形成されている。この場合、樹脂膜8の開口部8aが小さいほど、放熱用のランド5を被覆する樹脂膜8と熱伝導性を有する接着剤13との接触面積が増え、接着性の向上が図られるようになる。一方、樹脂膜8の開口部8aが大きいほど、放熱用のランド5と熱伝導性を有する接着剤13との接触面積が増え、熱伝導性の向上(熱抵抗の低減)が図られるようになる。したがって、基板1に実装される電子部品10の構造や特性に応じて、こうした樹脂膜8の形成形態を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0039】
また、図2において、放熱用のランド5の厚さt3は、基板1の表面における配線の厚さt2よりも薄いものであるため、電子部品と基板との間隙が小さい場合であれ、接着剤13を基板1と電子部品10との間に的確に塗布(配置)することができる。
【0040】
また、電子部品10は噴流半田付けにて前記基板1に実装されるものである。上述したように、この実施の形態では、上記接着剤13を、噴流半田付けを行う際の仮止め用(フロー実装用)の接着剤としても使用する。そのため、接着剤を配置する工程の共通化が可能となり、工数低減を図ることができるようになる。
【0041】
なお、図2においては、放熱用のランド5を被覆する樹脂膜8に、四角形状の4つの開口部8aを縦横に隣り合うかたちで形成したが、こうした樹脂膜8に形成する開口部8aの形状は、これに限ることなく、任意に変更することができる。そうした変形例について、図4(a)〜(d)を用いて説明する。
【0042】
図4(a)においては、開口部8aは四角枠状をなし、ランド5の中央部分に樹脂膜8を配している。図4(b)においては、開口部8aは2本の帯状をなし、ランド5の中央部に帯状に樹脂膜8を配している。図4(c)においては、開口部8aは四角形状をなし、かつ、縦横に3つ、計9個形成している。図4(d)においては、多数の円形状の樹脂膜8が残るように開口部8aを形成している。
【0043】
このように、基板1に実装される電子部品10の構造や特性に応じて、これら図4(a)〜(d)のように樹脂膜8の開口部8aの形成態様を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0044】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図5は図1に代わる第2の実施の形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図である。図6にはこの実施の形態で使用する基板20を示す。
【0045】
図5に示すように、この実施の形態では、基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位にスルーホールランド29を設け、このスルーホールランド29によって放熱用のランドを構成している。これにより、この実施の形態では、電子部品10の熱がスルーホールランド29を通じて基板20側に伝導され、該基板20を介して放熱されるようになる。
【0046】
続いて、図6を参照して、こうしたスルーホールランド29が設けられる基板20の構造について詳述する。
図6に示されるように、基板20は、絶縁板21と、絶縁板21の上面に配置された導体22と、この導体22の上面を被覆する樹脂膜(レジスト)23とを備えて構成されている。また、導体22には、帯状の配線24,25がパターニングされており、帯状の配線24,25の端部は接近している。帯状の配線24,25の端部における樹脂膜(レジスト)23には開口部23a,23bが形成され、配線24,25における開口部23a,23cにより露出する部分が電子部品接続用のランド24a,25aとなっている。
【0047】
そして、図5に示すように、電子部品10は、その電極11,12と基板20のランド24a,25aとの間を半田26にて接合されることにより、基板20に実装されている。このとき、電子部品10はその一部、詳しくは、電極11,12間の部位が基板20の表面と離間した状態で基板20に固定される。
【0048】
図6において、電子部品接続用のランド24a,25aの間の領域における樹脂膜(レジスト)23には四角形状をなす開口部23cが形成され、この開口部23cの直下の絶縁板21には貫通孔28が形成されている。そして、この貫通孔28の内壁およびその開口部には導体が形成され、スルーホールランド29を構成している。
【0049】
また、図5に示されるように、スルーホール29a内(スルーホール29a)を含めたスルーホールランド29の上面には、前記熱伝導性を有する接着剤13が配置されている。この接着剤13は、スルーホールランド29および電子部品10と密着している。
【0050】
次に、製造方法(実装方法)について説明する。
まず、図6に示す基板20を用意する。この基板20には放熱用のランドとしてのスルーホールランド29が形成されている。
【0051】
そして、図7(a)に示すように、ディスペンサを用いてスルーホールランド29の上に接着剤13を塗布する。さらに、図7(b)に示すように、接着剤13の上に電子部品(小型チップ部品)10をマウントする。同様に、基板20に他の電子部品をマウントした後に、噴流半田付け装置を用いて半田付けする。図5においては、電子部品10の電極11,12とランド24a,25aとの間に半田26が配置される(半田付けされる)。この工程を経て、図5に示す構造が得られる。
【0052】
この構造においては、電子部品10は、熱伝導性を有する接着剤13を介してスルーホールランド29に接続され、電子部品10の熱は、接着剤13を介してスルーホールランド29(放熱用のランド)に伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。
【0053】
また、電子部品(小型チップ部品)10の底面に接着剤13を配置する場合に、端子間リークを防ぐためにディスペンサの能力よりも接着剤量を制限したい場合がある。この点、図7(a)においては、スルーホール29aに接着剤13を流し込むことで、電子部品10の下の接着剤13の量を抑えることが可能となる。また、このように熱伝導性を有する接着剤13がスルーホール29aに充填されることにより、基板20の熱伝導率の向上も図られるようになる。
【0054】
なお、以上説明した各実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
・上記第1の実施の形態では、小型の電子部品110に対し放熱用のランド5を設け、この放熱用のランド5と電子部品10との間に熱伝導性を有する接着剤13を密着配置する構造としたが、こうした構造を、基板との熱膨張係数の差が大きい電子部品に対してのみ適用するようにしてもよい。つまり、基板に実装された複数の電子部品のうち、電子部品の熱膨張係数と基板の熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品に対して放熱用のランド5を設け、そのランド5と電子部品との間に熱伝導性を有する接着剤13を密着配置するようにしてもよい。
【0055】
基板に実装される電子部品は、その材料や構造から熱膨張係数が個々に異なっている。そのため、基板と電子部品との熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品のみ、上述した放熱用のランド5と接着剤13を使用した構造を採用することにより、材料費のコストダウンと工数低減を図ることができる。
【0056】
・また、上記接着剤13は、基板1に実装された複数の電子部品に対し接着剤13での熱伝導性フィラーの量を異ならせることも有効である。例えば、熱伝導性フィラーの含有量が多いほど熱伝導性は向上し、また、熱伝導性フィラーの含有量が少ないほど接着性は向上する。このようにして、基板1に実装される電子部品の構造や特性に応じて熱伝導性フィラーの含有量を異ならせることとすれば、各部品に対して熱伝導性(放熱性)と接着性とを任意に設定することができるようになる。ちなみに、熱伝導性フィラーの含有量は、その目的に応じて数〜数十%まで可変可能である。あるいは、熱伝導性フィラーの含有量ではなく、母材となる樹脂材料を変えるようにしてもよい。このように、接着剤13の仕様は、部品毎に変えて対応することができる。
【0057】
・上記第1の実施の形態では、放熱用のランド5を略四角形状とした。しかし、放熱用のランドの形状は、これに限られることなく、任意に変更可能である。
・さらに、第1の実施の形態では、基板1として多層配線基板を採用した場合を例に説明したが、本発明を実現する上では、基板1は、単層の配線基板にも適用可能である。ちなみに、こうした単層の配線基板に本発明を適用する場合には、上記放熱用のランド5から配線(熱伝導率の高い銅の膜)を延設し、基板表面への放熱面積を拡大することが望ましい。
【0058】
・また、図2においては、放熱用のランド5を導体1cへ接続する構造としたが、基板1の表面にて十分にその放熱性を確保することができる場合には、こうした導体1cへの接続構造を割愛することができる。
【0059】
・上記第1の実施の形態では、放熱用のランド5を樹脂膜8にて被覆し、樹脂膜8に形成された開口部8aから、該ランド5の表面の一部を露出させる構造とした。しかし、こうした樹脂膜8は、接着剤13と放熱用のランド5との接着性が十分に確保できる場合であれば、割愛することも可能である。
【0060】
・上記各実施の形態では、放熱用のランド(5,29)と熱伝導性を有する接着剤13を用いて電子部品10(チップ抵抗器やチップコンデンサ等)の放熱性を向上させる場合について述べてきたが、これに限ることなく、その他の電子部品に適用できることは云うまでもない。
【0061】
・上記各実施の形態では、電子部品10の実装に際し、噴流半田付けを行うこととしたが、この発明はこれに限らず、他の方法にて電子部品を実装する場合においても、適用することができる。
【0062】
・上記各実施の形態では、本発明をエンジンECUに適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限ることなく、要は、基板上に電子部品が実装されてなるものであれば、適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図。
【図2】基板を示す図。
【図3】製造工程を説明するための縦断面図。
【図4】(a)〜(d)は、ランド上の樹脂膜の配置を示す図。
【図5】第2の実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図。
【図6】基板を示す図。
【図7】(a),(b)は製造工程を説明するための縦断面図。
【図8】エンジンECU(電子制御ユニット)の縦断面図。
【符号の説明】
1、20…基板、1c…導体、5…放熱用のランド、8…樹脂膜、8a…開口部、10…電子部品、13…熱伝導性を有する接着剤、29…スルーホールランド(放熱用のランド)、100…筐体、102…電子部品、103…放熱部材、110…電子部品。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装構造に係り、より具体的には、例えば車載用電子制御装置(ECU)に適用すると好ましいものである。
【0002】
【従来の技術】
車両におけるエンジンECU(電子制御ユニット)をエンジンルームに搭載する場合、小型化の要求があり、また、防水対策と熱対策が必須となる。防水対策として、筐体(ケース)を、シール材を使用して完全密閉構造とする必要がある。また、熱対策として、電子回路から発生する熱を伝導性能や輻射性能を上げて筐体(ケース)に放熱することが必要となる。
【0003】
この放熱技術として、例えば、図8に示す構造がある。図8において、筐体(ケース)100内に、電子部品を実装した基板101が収納されている。筐体100内において、大型の電子部品(QFP、SOP、BGA)102の上に放熱部材(放熱ゲル、放熱シート)103を配置し、これを対向する筐体100側と接触させることで熱抵抗の低減を図っている。
【0004】
一方、エンジンECUは長期の耐用年数が要求される。特にエンジンルームに搭載する場合は環境温度が高くなるため、冷熱サイクルに代表される耐久性として温度の上昇とともに高い性能が必要となってくる。この耐久寿命は、筐体内の基板と実装部品の半田付け部分の実装信頼性に影響される。一般的なECUで使用している安価なFR4基板の熱膨張係数αは15ppm/℃前後であり、実装される部品で例えばチップ抵抗の熱膨張係数αは材料がアルミナセラミックの構成から7ppm/℃前後となり、基板の熱膨張係数より低くなっている。この組み合わせで耐久試験を実施すると、この熱膨張係数の違いで基板と部品の接続部でクラックが発生しやすくなる。
【0005】
これを回避すべく、基板として熱膨張係数が低いセラミック基板やFR5基板を使用し、耐久寿命を延ばす構成が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図8に示した放熱構造を採用し、かつ、筐体を密閉構造とした場合には、電子部品102の発熱量が増大してくると、筐体内部の雰囲気温度が上昇する。この場合、基板上における放熱させている大型の電子部品102の周辺の電子部品(小型チップ部品等)110も高温になり膨張することから性能(定格電力等)が低下する。結局、対策として電子部品(小型チップ部品)110には高コストな高耐熱仕様部品を使用せざるを得ない。
【0007】
また、耐久性を向上させるべく、熱膨張係数の低いセラミック基板やFR5基板を使用して耐久寿命を延ばす構成を採った場合には、この基板は一般に使用数量の多いFR4基板と比較して非常に高価なものとなり、コスト的に不利になる。
【0008】
一方、安価なFR4基板を用い、かつ、基板・電子部品間においてアンダーフィル材のような熱硬化樹脂を充填して実装強化を図る手法もあるが、基板に実装する全ての電子部品に対しこの材料を使用した場合には相当なコストアップとなる。
【0009】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストにて信頼性の高い電子部品の実装構造を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項1に記載の電子部品の実装構造は、基板の表面における電子部品と離間して対向する部位に放熱用のランドが設けられ、そのランドと電子部品との間に、熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなることを特徴としている。
【0011】
上記構造によれば、電子部品における熱は、熱伝導性を有する接着剤を介して基板側での放熱用のランドに伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。このため、電子部品から基板への熱伝導性(放熱性)に優れたものとなり、電子部品の熱抵抗の低減が図られ、電子部品の温度上昇を抑制することができる。これにより、高コストな高耐熱仕様の電子部品を使用する必要がなくなる。また、電子部品の温度上昇を抑制することができることから、基板についても、熱膨張係数の大小に左右されることなく、安価な基板を選択することができるようになる。その結果、信頼性の高い電子部品の実装構造を実現することができる。
【0012】
また、上記放熱用のランドについてはこれを、請求項2に記載のように、基板に形成した導体と接続する構造とすることもできる。このような構造によれば、放熱用のランドに伝導された熱が導体を通して基板側に放熱されるようになるため、基板側への放熱性をさらに向上することができる。
【0013】
また、放熱用のランドに接続される導体として、請求項3に記載のように、定電位が印加される配線を採用する場合には、上記電子部品にシールド効果を持たせることができるようになる。すなわち、上記熱伝導効果(放熱効果)を十分に維持しつつ、電子部品の発するノイズや、電子部品に伝達されるノイズなどに対しても有効な手段となる。
【0014】
一方、請求項4に記載のように、放熱用のランドは樹脂膜にて被覆され、かつ、当該樹脂膜にはランドの表面を露出するための開口部が形成されている構造とすることも有効である。この場合、樹脂膜の開口部が小さいほど、放熱用のランドを被覆する樹脂膜と熱伝導性を有する接着剤との接触面積が増え、接着性の向上が図られるようになる。一方、樹脂膜の開口部が大きいほど、放熱用のランドと熱伝導性を有する接着剤との接触面積が増え、熱伝導性の向上(熱抵抗の低減)が図られるようになる。したがって、基板に実装される電子部品の構造や特性に応じて、こうした樹脂膜の形成態様を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0015】
また、請求項1に記載の構造を実現する上で他に、請求項5に記載のように、上記放熱用のランドを、スルーホールランドからなる構造とすることも有効である。この構造によれば、電子部品は、熱伝導性を有する接着剤を介してスルーホールランドに接続されるようになる。そのため、この場合も、電子部品における熱は、上記接着剤を介してスルーホールランド(放熱用のランド)に伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。
【0016】
他方、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造においてさらに、請求項6に記載のように、基板に実装された複数の電子部品のうち、電子部品の熱膨張係数と基板の熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品に対して前記放熱用のランドが設けられそのランドと電子部品との間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなるようにしてもよい。
【0017】
基板に実装される電子部品は、その材料や構造から熱膨張係数が個々に異なっている。この点、請求項6の記載においては、基板と電子部品との熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品のみ、上述した放熱用のランドと接着剤を使用した構造を採用することにより、材料費のコストダウンと工数低減を図ることができる。
【0018】
また、請求項7に記載のように、基板に実装された複数の電子部品に対し接着剤での熱伝導性フィラーの量または母材となる樹脂材料を異ならせることも有効である。例えば、熱伝導性フィラーの含有量が多いほど熱伝導性は向上し、また、熱伝導性フィラーの含有量が少ないほど接着性は向上する。このようにして、基板上に実装される電子部品の構造や特性等に応じて熱伝導性フィラーの含有量または母材となる樹脂材料を異ならせることとすれば、各部品に対して熱伝導性(放熱性)と接着性とを任意に設定することができるようになる。
【0019】
また、請求項8に記載のように、電子部品を噴流半田付けにて基板に実装するようにしてもよい。噴流半田付けを行う場合には、接着剤を使用して電子部品を予め基板に仮止めしておく必要がある。このとき、この仮止め用(フロー実装用)の接着剤として、上述した接着剤を使用することで、接着剤を配置する工程の共通化が可能となり、工数低減を図ることができるようになる。
【0020】
請求項9に記載のように、放熱用のランドは、その厚さが基板の表面における配線の厚さよりも薄いものであると、電子部品と基板との間隙が小さい場合であれ、接着剤を基板と電子部品との間に的確に配置することができるようになる。
【0021】
また、請求項10に記載の発明では、上記基板には、基板を収納する筐体と放熱部材にて熱的に接続される電子部品と、放熱用のランドが設けられ、そのランドとの間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置される電子部品と、が実装される構造としている。この構造によれば、放熱部材にて筐体と熱的に接続された電子部品における熱は、放熱部材を介して筐体側に放熱される。この電子部品の高熱かに伴う熱影響でその周辺にある電子部品も高温下環境となる。この熱影響を受ける電子部品は、熱伝導性を有する接着剤を介して放熱用のランドに接続されており、これにより、基板側への放熱経路を確保することができる。このように、電子部品の構造や特性に合わせて放熱構造を選択することで、より効率的な耐熱構造を実現することができるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図である。
【0023】
本実施形態においては、エンジンルーム内に配置されるエンジンECUに適用しており、全体構成としては図8と同様である。
具体的には、図8に示されるように、筐体(ケース)100の内部に基板101が配置されている。筐体100の内部において底面には突起120が形成され、この突起120の上に基板101が配置されている。そして、基板101の上からネジ121を突起120に螺入することより、基板101が固定されている。また、筐体100は図示しないシール材等によって、その内部が完全密閉されている。
【0024】
ここで、上記基板101には、大型の電子部品(発熱部品)102やコンデンサや抵抗等の小型の電子部品110が複数実装されている。上記電子部品102としては、大型のSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)などの表面実装型電子部品を想定している。そして、これら大型の電子部品(QFP、SOP、BGA)102には、同図8に示されるように、その上面に放熱部材(放熱ゲル、放熱シート)103を配置し、これを対向する筐体100の段差部(凹部)122と接触させる実装構造を採用することで、筐体100への放熱経路を確保している。
【0025】
また一方、コンデンサや抵抗等の小型の電子部品110については図1に示す実装構造を採用している。また、基板1には、安価なFR4基板を用いている。図1に示されるように、基板1の表面には電子部品(小型チップ部品)10が配置され、半田付けにて表面実装されている。
【0026】
ここで、上記基板1の構造について図2を併せ参照して説明する。
図2に示されるように、基板1(多層基板)は、最表層の導体1a、その下の絶縁層1b、その下の導体1c、以下同様に、絶縁層1d、導体1e、絶縁層1f、…が順に配置(積層)されて構成されている。最表層の導体1aの厚さ(膜厚)t2は下層側の導体1c,1eの厚さ(膜厚)t1よりも厚くなっている。最表層の導体1aの上は樹脂膜(レジスト)2にて被覆されている。
【0027】
最表層の導体1aにおいて、帯状の配線3,4がパターニングされ、この帯状の配線3,4の端部は接近している。帯状の配線3,4の端部における樹脂膜(レジスト)2には開口部2a,2bが形成され、配線3,4における開口部2a,2bにより露出する部分がランド3a,4aとなっている。
【0028】
そして、図1に示すように、上記電子部品10は、その電極11,12と基板1のランド3a,4aとの間を半田14にて接合されることにより、基板1に実装されている。このとき、電子部品10はその一部、詳しくは、電極11,12間の部位が基板1の表面と離間した状態で基板1に固定される。
【0029】
図2において、ランド3a,4aの間の領域における樹脂膜(レジスト)2には四角形状をなす開口部2cが形成され、この開口部2cにおける絶縁層1bの上面には、放熱用のランド5が設けられている。つまり、先の図1において、基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位には、放熱用のランド5が設けられている。放熱用のランド5には、熱伝導率の高い銅の膜が用いられ、この実施の形態においては、上記開口部2cの形状に合わせて四角形状に形成(パターニング)されている。また、放熱用のランド5は絶縁膜としての樹脂膜(レジスト)8にて被覆され、かつ、この樹脂膜8には放熱用のランド5の表面を露出するための開口部8aが形成されている。詳しくは、樹脂膜8には、四角形状をなす4つの開口部8aが縦横に隣り合って形成されており、この開口部8aからこの下層に形成された上記放熱用のランド5が露出している。樹脂膜8および前述の樹脂膜2は、エポキシ系樹脂よりなる。
【0030】
また、放熱用のランド5の厚さt3は、基板1の表面における配線の厚さt2よりも薄くなっている。そして、上記態様にて形成された樹脂膜8および放熱用のランド5の上には、図1に示すように、電子部品10が離間して対向するかたちで実装される。このとき、この放熱用のランド5と電子部品10との間には、接着剤13が密着配置されている。この接着剤13は、母材としての樹脂材料に対し例えばアルミナや銀系の微粒子からなる熱伝導性フィラーが添加されており、これにより熱伝導性を有するものとなっている。母材としての樹脂材料としては、シリコン等を採用することができる。
【0031】
また、図2に示すように、放熱用のランド5の下の絶縁層1bには、ビアホール6が形成されている。このビアホール6の内部には導体7が充填されている。これにより、放熱用のランド5は、ビアホール6内の導体7を通じて導体1cと接続されている。この導体1cは、定電位が印加される配線となっている。具体的には、電源配線や接地配線である。
【0032】
次に、製造方法(実装方法)について説明する。
まず、図2に示す基板1を用意する。この基板1には放熱用のランド5が形成されるとともに、放熱用のランド5の上には開口部8aを有する樹脂膜8が形成されている。
【0033】
そして、図3に示すように、ディスペンサを用いて放熱用のランド5の上に熱伝導性を有する接着剤13を塗布(配置)する。そしてさらに、この接着剤13の上に電子部品(小型チップ部品)10をマウントする。また、基板1に他の電子部品(図示略)もマウントする。そして、これら電子部品を、噴流半田付け装置を用いて半田付けする。図1においては電子部品10の電極11,12とランド3a,4aとの間に半田14が配置される(半田付けされる)。ところで、こうした噴流半田付けを行う際には、接着剤を使用して電子部品を予め基板に仮止めしておく必要がある。そのため、この実施の形態では、この仮止め用(フロー実装用)の接着剤としても、上記接着剤13を使用する。ちなみに、上記接着剤13は、フロー時の半田が固まる前のフローピーク温度前後において接着硬化する。
【0034】
こうした工程を経て、図1に示す構造が得られる。
次に、放熱機構について説明する。
図8の電子部品(発熱部品)102は、その駆動に伴い発熱する。この熱は、電子部品102の上面から放熱部材103を介して筐体100に伝導されて、放熱される。この電子部品102の周辺に位置する電子部品(小型チップ部品)110は、電子部品102の高温化に伴う熱影響で高温下環境となる。背の高い大型部品(102)の放熱については、筐体100から放熱が可能であるが、背の低い小型部品(110)の放熱については、このような筐体100を通しての放熱が困難である。ここで、本実施の形態においては、図1に示す構成を採用している。
【0035】
図1において、電子部品10における熱は、熱伝導性を有する接着剤13を介して基板側での放熱用のランド5に伝導し、これにより、基板1側への放熱が行なわれる。このため、電子部品10から基板1への熱伝導性(放熱性)に優れたものとなり、電子部品10の熱抵抗の低減が図られ、電子部品10の温度上昇を抑制することができる。これにより、高コストな高耐熱仕様の電子部品を使用する必要がなくなる。また、電子部品10の温度上昇を抑制することができることから、基板についても、熱膨張係数の大小に左右されることなく、安価なFR4基板を選択することができる。その結果、低コストにて信頼性の高い電子部品の実装構造を実現することができる。特に、高温下で高い実装信頼性が要求されるエンジンルーム搭載型のECUには有用である。ちなみに、基板側に放熱された熱は、その後、基板を支持するネジ121や突起120を介して、筐体100へと放熱されるようになる(図8参照)。
【0036】
また、図2の放熱用のランド5は基板1に形成された導体1cと接続されていることから、放熱用のランド5に伝導された熱は、導体1cを通じて基板1側に伝導されるようになる。これにより、基板1側への放熱性をさらに向上させることができる。
【0037】
また、放熱用のランド5が接続される上記導体1cは、定電位が印加される電源配線や接地配線である。そのため、この導体1cに電子部品10を上記接着剤13を介して接続することで、電子部品10にシールド効果を持たせることができる。詳しくは、高速で作動する電子回路部は、その部品自体から放射ノイズを発生し、また、ハイインピーダンスな回路部は外来のノイズを受ける可能性が高くなるが、本実施の形態においては接着剤13を介して電子部品10を電源配線や接地配線に接続することで該電子部品10にシールド効果が期待できるため、ノイズ対策にも有効な手段となる。
【0038】
また、放熱用のランド5は樹脂膜8にて被覆され、かつ、当該樹脂膜8にはランド5の表面を露出するための開口部8aが形成されている。この場合、樹脂膜8の開口部8aが小さいほど、放熱用のランド5を被覆する樹脂膜8と熱伝導性を有する接着剤13との接触面積が増え、接着性の向上が図られるようになる。一方、樹脂膜8の開口部8aが大きいほど、放熱用のランド5と熱伝導性を有する接着剤13との接触面積が増え、熱伝導性の向上(熱抵抗の低減)が図られるようになる。したがって、基板1に実装される電子部品10の構造や特性に応じて、こうした樹脂膜8の形成形態を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0039】
また、図2において、放熱用のランド5の厚さt3は、基板1の表面における配線の厚さt2よりも薄いものであるため、電子部品と基板との間隙が小さい場合であれ、接着剤13を基板1と電子部品10との間に的確に塗布(配置)することができる。
【0040】
また、電子部品10は噴流半田付けにて前記基板1に実装されるものである。上述したように、この実施の形態では、上記接着剤13を、噴流半田付けを行う際の仮止め用(フロー実装用)の接着剤としても使用する。そのため、接着剤を配置する工程の共通化が可能となり、工数低減を図ることができるようになる。
【0041】
なお、図2においては、放熱用のランド5を被覆する樹脂膜8に、四角形状の4つの開口部8aを縦横に隣り合うかたちで形成したが、こうした樹脂膜8に形成する開口部8aの形状は、これに限ることなく、任意に変更することができる。そうした変形例について、図4(a)〜(d)を用いて説明する。
【0042】
図4(a)においては、開口部8aは四角枠状をなし、ランド5の中央部分に樹脂膜8を配している。図4(b)においては、開口部8aは2本の帯状をなし、ランド5の中央部に帯状に樹脂膜8を配している。図4(c)においては、開口部8aは四角形状をなし、かつ、縦横に3つ、計9個形成している。図4(d)においては、多数の円形状の樹脂膜8が残るように開口部8aを形成している。
【0043】
このように、基板1に実装される電子部品10の構造や特性に応じて、これら図4(a)〜(d)のように樹脂膜8の開口部8aの形成態様を規定することで、接着性や熱伝導性を任意に設定することができる。
【0044】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図5は図1に代わる第2の実施の形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図である。図6にはこの実施の形態で使用する基板20を示す。
【0045】
図5に示すように、この実施の形態では、基板1の表面における電子部品10と離間して対向する部位にスルーホールランド29を設け、このスルーホールランド29によって放熱用のランドを構成している。これにより、この実施の形態では、電子部品10の熱がスルーホールランド29を通じて基板20側に伝導され、該基板20を介して放熱されるようになる。
【0046】
続いて、図6を参照して、こうしたスルーホールランド29が設けられる基板20の構造について詳述する。
図6に示されるように、基板20は、絶縁板21と、絶縁板21の上面に配置された導体22と、この導体22の上面を被覆する樹脂膜(レジスト)23とを備えて構成されている。また、導体22には、帯状の配線24,25がパターニングされており、帯状の配線24,25の端部は接近している。帯状の配線24,25の端部における樹脂膜(レジスト)23には開口部23a,23bが形成され、配線24,25における開口部23a,23cにより露出する部分が電子部品接続用のランド24a,25aとなっている。
【0047】
そして、図5に示すように、電子部品10は、その電極11,12と基板20のランド24a,25aとの間を半田26にて接合されることにより、基板20に実装されている。このとき、電子部品10はその一部、詳しくは、電極11,12間の部位が基板20の表面と離間した状態で基板20に固定される。
【0048】
図6において、電子部品接続用のランド24a,25aの間の領域における樹脂膜(レジスト)23には四角形状をなす開口部23cが形成され、この開口部23cの直下の絶縁板21には貫通孔28が形成されている。そして、この貫通孔28の内壁およびその開口部には導体が形成され、スルーホールランド29を構成している。
【0049】
また、図5に示されるように、スルーホール29a内(スルーホール29a)を含めたスルーホールランド29の上面には、前記熱伝導性を有する接着剤13が配置されている。この接着剤13は、スルーホールランド29および電子部品10と密着している。
【0050】
次に、製造方法(実装方法)について説明する。
まず、図6に示す基板20を用意する。この基板20には放熱用のランドとしてのスルーホールランド29が形成されている。
【0051】
そして、図7(a)に示すように、ディスペンサを用いてスルーホールランド29の上に接着剤13を塗布する。さらに、図7(b)に示すように、接着剤13の上に電子部品(小型チップ部品)10をマウントする。同様に、基板20に他の電子部品をマウントした後に、噴流半田付け装置を用いて半田付けする。図5においては、電子部品10の電極11,12とランド24a,25aとの間に半田26が配置される(半田付けされる)。この工程を経て、図5に示す構造が得られる。
【0052】
この構造においては、電子部品10は、熱伝導性を有する接着剤13を介してスルーホールランド29に接続され、電子部品10の熱は、接着剤13を介してスルーホールランド29(放熱用のランド)に伝導し、これにより、基板側への放熱が行なわれる。
【0053】
また、電子部品(小型チップ部品)10の底面に接着剤13を配置する場合に、端子間リークを防ぐためにディスペンサの能力よりも接着剤量を制限したい場合がある。この点、図7(a)においては、スルーホール29aに接着剤13を流し込むことで、電子部品10の下の接着剤13の量を抑えることが可能となる。また、このように熱伝導性を有する接着剤13がスルーホール29aに充填されることにより、基板20の熱伝導率の向上も図られるようになる。
【0054】
なお、以上説明した各実施の形態は、例えば次のように変形して実施することもできる。
・上記第1の実施の形態では、小型の電子部品110に対し放熱用のランド5を設け、この放熱用のランド5と電子部品10との間に熱伝導性を有する接着剤13を密着配置する構造としたが、こうした構造を、基板との熱膨張係数の差が大きい電子部品に対してのみ適用するようにしてもよい。つまり、基板に実装された複数の電子部品のうち、電子部品の熱膨張係数と基板の熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品に対して放熱用のランド5を設け、そのランド5と電子部品との間に熱伝導性を有する接着剤13を密着配置するようにしてもよい。
【0055】
基板に実装される電子部品は、その材料や構造から熱膨張係数が個々に異なっている。そのため、基板と電子部品との熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品のみ、上述した放熱用のランド5と接着剤13を使用した構造を採用することにより、材料費のコストダウンと工数低減を図ることができる。
【0056】
・また、上記接着剤13は、基板1に実装された複数の電子部品に対し接着剤13での熱伝導性フィラーの量を異ならせることも有効である。例えば、熱伝導性フィラーの含有量が多いほど熱伝導性は向上し、また、熱伝導性フィラーの含有量が少ないほど接着性は向上する。このようにして、基板1に実装される電子部品の構造や特性に応じて熱伝導性フィラーの含有量を異ならせることとすれば、各部品に対して熱伝導性(放熱性)と接着性とを任意に設定することができるようになる。ちなみに、熱伝導性フィラーの含有量は、その目的に応じて数〜数十%まで可変可能である。あるいは、熱伝導性フィラーの含有量ではなく、母材となる樹脂材料を変えるようにしてもよい。このように、接着剤13の仕様は、部品毎に変えて対応することができる。
【0057】
・上記第1の実施の形態では、放熱用のランド5を略四角形状とした。しかし、放熱用のランドの形状は、これに限られることなく、任意に変更可能である。
・さらに、第1の実施の形態では、基板1として多層配線基板を採用した場合を例に説明したが、本発明を実現する上では、基板1は、単層の配線基板にも適用可能である。ちなみに、こうした単層の配線基板に本発明を適用する場合には、上記放熱用のランド5から配線(熱伝導率の高い銅の膜)を延設し、基板表面への放熱面積を拡大することが望ましい。
【0058】
・また、図2においては、放熱用のランド5を導体1cへ接続する構造としたが、基板1の表面にて十分にその放熱性を確保することができる場合には、こうした導体1cへの接続構造を割愛することができる。
【0059】
・上記第1の実施の形態では、放熱用のランド5を樹脂膜8にて被覆し、樹脂膜8に形成された開口部8aから、該ランド5の表面の一部を露出させる構造とした。しかし、こうした樹脂膜8は、接着剤13と放熱用のランド5との接着性が十分に確保できる場合であれば、割愛することも可能である。
【0060】
・上記各実施の形態では、放熱用のランド(5,29)と熱伝導性を有する接着剤13を用いて電子部品10(チップ抵抗器やチップコンデンサ等)の放熱性を向上させる場合について述べてきたが、これに限ることなく、その他の電子部品に適用できることは云うまでもない。
【0061】
・上記各実施の形態では、電子部品10の実装に際し、噴流半田付けを行うこととしたが、この発明はこれに限らず、他の方法にて電子部品を実装する場合においても、適用することができる。
【0062】
・上記各実施の形態では、本発明をエンジンECUに適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限ることなく、要は、基板上に電子部品が実装されてなるものであれば、適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図。
【図2】基板を示す図。
【図3】製造工程を説明するための縦断面図。
【図4】(a)〜(d)は、ランド上の樹脂膜の配置を示す図。
【図5】第2の実施形態における電子部品の実装構造を示す縦断面図。
【図6】基板を示す図。
【図7】(a),(b)は製造工程を説明するための縦断面図。
【図8】エンジンECU(電子制御ユニット)の縦断面図。
【符号の説明】
1、20…基板、1c…導体、5…放熱用のランド、8…樹脂膜、8a…開口部、10…電子部品、13…熱伝導性を有する接着剤、29…スルーホールランド(放熱用のランド)、100…筐体、102…電子部品、103…放熱部材、110…電子部品。
Claims (10)
- 基板の表面に電子部品を配置し、当該電子部品をその一部が基板の表面と離間した状態で基板に固定した電子部品の実装構造であって、
基板の表面における電子部品と離間して対向する部位に放熱用のランドが設けられ、そのランドと電子部品との間に、熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなることを特徴とする電子部品の実装構造。 - 前記放熱用のランドは、基板に形成した導体と接続されてい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。
- 前記放熱用のランドに接続される導体は、定電位が印加される配線であることを特徴とする請求項2に記載の電子部品の実装構造。
- 前記放熱用のランドは樹脂膜にて被覆され、かつ、当該樹脂膜にはランドの表面を露出するための開口部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
- 前記放熱用のランドはスルーホールランドであ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。
- 前記基板に実装された複数の電子部品のうち、電子部品の熱膨張係数と基板の熱膨張係数の差が所定値よりも大きい電子部品に対して前記放熱用のランドが設けられそのランドと電子部品との間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
- 前記基板に実装された複数の電子部品に対し前記接着剤での熱伝導性フィラーの量または母材となる樹脂材料を異ならせたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
- 電子部品は噴流半田付けにて前記基板に実装されるものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
- 前記放熱用のランドは、その厚さが基板の表面における配線の厚さよりも薄いものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
- 前記基板には、
前記基板を収納する筐体と放熱部材にて熱的に接続される電子部品と、
前記放熱用のランドが設けられ、そのランドとの間に熱伝導性を有する接着剤が密着配置される電子部品と、
が実装されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造。
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2003
- 2003-06-20 JP JP2003177183A patent/JP2005012126A/ja active Pending
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