JP2005216884A - 回路基板およびチップ部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ部品を基板に高密度に実装し、回路基板を小型化する。
【解決手段】回路基板１は、配線パターン２２が形成された基板２と、基板２上にはんだ７０ａを介して実装されたチップコンデンサである第１チップ部品３ａ，３ｂと、第１チップ部品３ａ、３ｂの電極３１上の基板２とは反対側にはんだ７０ｂを介して実装されたチップ抵抗器である第２チップ部品４とを備える。第２チップ部品４の一方の電極４１は第１チップ部品３ａの電極３１に接続され、他方の電極４１は第１チップ部品３ｂの電極３１に接続される。チップ部品を多段に積み重ねることにより、チップ部品を基板に高密度に実装することができ、回路基板１が小型化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品であるチップ部品が実装された回路基板およびチップ部品の実装方法に関する。

近年、携帯電話やコンピュータ等の電子機器の小型、薄型、高機能化に伴い、配線パターンが形成された基板に電子部品を実装した回路基板の更なる高密度実装化の要求が高まっている。これに対応すべく、表面実装用の微細な電子部品であるチップ部品の実装においては、部品サイズの小型化および実装された部品間隔の狭ピッチ化が進んでいる。さらには、チップ部品の間の間隙をほぼなくすために、複数のチップ部品を連結した電子部品も市販されている。

例えば、特許文献１には、平板状のチップ部品の４隅部にそれぞれ切欠き部を形成するとともに相対向する両端面に電極を形成し、複数のチップ部品を電極の形成されていない側面同士を連結接合した電子部品集合体が記載されている。また、特許文献２には、両端に電極を有する直方体のチップ部品が絶縁層を介してチップ部品の長手方向と直交する方向に２個以上積層された電子部品集合体を製造し、この電子部品集合体を配線パターンの形成された基板に実装する技術が記載されている。さらに、特許文献３には、同サイズの２つのチップコンデンサを基板の主面に垂直な方向に積み重ねたものが開示されている。
特開平６−２５１９９３号公報 特開２００１−２２３４５５号公報 特開昭６３−６０５９３号公報

ところで、チップ部品の実装においては、部品サイズの小型化と実装する部品間隔の狭ピッチ化に伴って、微細で高精度な実装が必要になり、欠品やショート等の実装不良が増加する等の理由により、更なる高密度実装が困難になる。すなわち、チップ部品の実装において、部品サイズの小型化および部品間隔の狭ピッチ化による実装の高密度化が限界に達している。一方、実装後の回路基板の総厚みは、チップ部品よりも部品高さが高いパッケージ部品に制約されるため、小型のチップ部品を狭い間隔で実装したとしてもチップ部品の上に空間が余る状態になり、チップ部品を含む電子部品の実装のために空間を無駄に占有することとなる。

なお、特許文献３に開示された技術は、容量の異なる１つのチップコンデンサにより代替できる技術であり、また、チップコンデンサの積み上げは、回路基板において利用できる箇所が限定的であり、回路基板の小型化には余り寄与しない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電子部品の実装に利用される空間を有効に活用してチップ部品を基板にさらに高密度に実装し、回路基板を小型化することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、チップ部品が実装された回路基板であって、配線パターンが形成された基板と、前記基板上に導電性の接合材料を介して実装された複数の第１チップ部品と、前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第２チップ部品とを備え、前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極に接合され、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極に接合される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回路基板であって、前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれる各チップ部品の長さが、２ｍｍ以下である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回路基板であって、前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれる各チップ部品が、抵抗器、コンデンサまたはインダクタである。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板であって、前記基板上において前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品の接合部を覆う補強樹脂をさらに備える。

請求項５に記載の発明は、チップ部品が実装された回路基板であって、配線パターンが形成された基板と、前記基板上に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第１チップ部品と、前記少なくとも１つの第１チップ部品の前記基板とは反対側に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第２チップ部品とを備え、前記少なくとも１つの第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品と、前記一の第１チップ部品の電極に接合される一の第２チップ部品とが、異種部品である。

請求項６に記載の発明は、配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、ａ）基板上に複数の第１チップ部品を装着する工程と、ｂ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定する工程と、ｃ）前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、ｄ）導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定する工程とを備え、前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｃ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のチップ部品実装方法であって、前記ｄ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品を含む前記基板上の一部の領域のみが加熱される。

請求項８に記載の発明は、配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、ａ）基板上に複数の第１チップ部品を装着する工程と、ｂ）前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、ｃ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定するとともに、導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定する工程とを備え、前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｂ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置する。

請求項９に記載の発明は、配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、ａ）複数の第１チップ部品を保持する工程と、ｂ）前記複数の第１チップ部品上に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、ｃ）導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定したチップ部品構造体を形成する工程と、ｄ）前記チップ部品構造体の前記複数の第１チップ部品側を基板に向けて、前記基板上に前記チップ部品構造体を装着する工程と、ｅ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定する工程とを備え、前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｂ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置する。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のチップ部品実装方法であって、前記ａ）工程において、前記複数の第１チップ部品のそれぞれが、保持部の凹部に挿入されて保持される。

請求項１１に記載の発明は、請求項６ないし１０のいずれかに記載のチップ部品実装方法であって、前記複数の第１チップ部品と前記少なくとも１つの第２チップ部品との間の前記接合材料が、接合前において、前記複数の第１チップ部品の電極上に形成されたはんだ層または前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極上に形成されたはんだ層である。

請求項１２に記載の発明は、請求項６ないし１１のいずれかに記載のチップ部品実装方法であって、前記基板上において前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品の接合部を補強樹脂にて覆う工程をさらに備える。

本発明によれば、チップ部品を基板に高密度に実装することができ、これにより、回路基板を小型化することができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る回路基板１の一部を示す斜視図である。図２は、図１に示す構造の３方向から見た様子をまとめて示す図であり、正面図を左下に、平面図を左上に、側面図を右下に示している。

図１および図２では、回路基板１が、基板２と、基板２上の２つのチップ部品（以下、「第１チップ部品」という。）３ａ，３ｂと、第１チップ部品３ａ，３ｂ上の１つのチップ部品（以下、「第２チップ部品」という。）４とを備える様子を示しており、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４が、はんだ７０ａ，７０ｂを介して、基板２の表面に対して垂直な方向に２段に積み重ねられてブリッジ状に立体的に実装されている。なお、回路基板１の構造を明瞭に示すために、図１および図２において、はんだ７０ａ，７０ｂの輪郭を破線で示し、図２の右下部でははんだ７０ｂの図示を省略し、左下部でははんだ７０ｂの図示を省略し、左上部でははんだ７０ａ，７０ｂおよび基板２上の配線の図示を省略している。後述するように実際には第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４は接合を補強するための補強樹脂にて覆われている。

基板２は、基板本体２１の表面に導体の配線パターン２２が形成された、いわゆる配線基板であり、配線パターン２２の一部が電子部品の電極と接合される電極２３となっている。基板本体２１は、ガラスエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂あるいはセラミックにより板状またはフィルム状に形成されており、配線パターン２２および電極２３は、銅により形成されている。

第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４は、表面実装技術においてパッケージ部品と対比されるいわゆるチップ部品である。チップ部品は典型的には長手方向の両端に電極を備えた略直方体状（角形）または円筒状の電子部品であるが、その他のチップ部品として、多数の微小部品をまとめた多連型（または、ネットワーク型）のチップ部品も知られている。

図１および図２では、第１チップ部品３ａ，３ｂはそれぞれ両端に電極３１を備えた略直方体の同サイズのチップコンデンサであり、例えば、それぞれ長さが約０．６ｍｍ、幅が約０．３ｍｍ、厚さ（高さ）が約０．３ｍｍである。そして、電極３１がはんだ７０ａにより基板２の電極２３に接合されることにより、第１チップ部品３ａ，３ｂが基板２上にはんだ７０ａを介して実装されている。

第１チップ部品３ａと第１チップ部品３ｂとは、平行に並んでおり（すなわち、両チップ部品の長手方向が同じ方向を向き、かつ、長手方向に垂直な方向に並んでおり）、基板２上における両チップ部品３ａ，３ｂの高さがほぼ等しくされている。なお、基板２上における高さがほぼ等しいとは、チップ部品の製造誤差や実装誤差に起因する高さの差を無視すると、高さが等しいことを意味する。第１チップ部品３ａと第１チップ部品３ｂとの間の間隙は、第２チップ部品４の長さよりも短く、約０．２ｍｍとされている。

第２チップ部品４は、第１チップ部品３ａ，３ｂとは異種の部品あり、両端に電極４１を備え、電極４１間に抵抗体４２（図１参照）を有する略直方体のチップ抵抗器である。第２チップ部品４は、第１チップ部品３ａ，３ｂとほぼ同じサイズであり、長さが約０．６ｍｍ、幅が約０．３ｍｍ、厚さ（高さ）が約０．２５ｍｍとなっている。第２チップ部品４は、第１チップ部品３ａ，３ｂ上に（すなわち、第１チップ部品３ａ，３ｂの基板２とは反対側に）はんだ７０ｂを介して実装されており、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１にはんだ７０ｂにより接合され、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１に接合される。これにより、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４を、はんだ７０ａ，７０ｂを介して、基板２の表面に対して垂直な方向に２段に積み重ねてブリッジ状に立体的に実装した構造が構成される。なお、図示を省略しているが、回路基板１には、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４以外にも、他のチップ部品やパッケージ化された電子部品等が実装されている。

また、第１チップ部品３ａ，３ｂははんだ７０ａのみを介して基板２に直接実装され、第２チップ部品４ははんだ７０ｂのみを介して第１チップ部品３ａ，３ｂに直接実装されることから、チップ部品の構造体の高さは第１チップ部品３ａ，３ｂの高さと第２チップ部品４の高さの和にほぼ等しく、必要最小限の高さに抑えられる。さらに、はんだのみを用いてチップ部品が積み上げられるため、製造コストの増大の防止も図られる。

図３は、回路基板１を製造する際のチップ部品の実装方法を、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装に注目して示すフローチャートである。また、図４．Ａないし図４．Ｃは、第１チップ部品３ａ，３ｂの実装の様子を示す図であり、図５．Ａないし図５．Ｄは、第２チップ部品４の実装の様子を示す図である。以下、回路基板１を製造する際のチップ部品の実装方法について説明する。

まず、図４．Ａに示すように、基板本体２１上に配線パターンが形成された基板２の各電極２３上に、ペースト状のはんだ（以下、「第１はんだ」という。）７１がスクリーン印刷により付与される（ステップＳ１１）。第１はんだ７１は、いわゆるクリームはんだであり、粉末状のはんだと粘性を有するフラックスとを混合してペースト状にしたものである。

続いて、図４．Ｂに示すように、基板２上の第１はんだ７１上に第１チップ部品３ａ，３ｂが装着される（ステップＳ１２）。このとき、必要に応じて、他のチップ部品８１，８２やパッケージ化された電子部品（図示省略）等も、第１チップ部品３ａ，３ｂと同様に第１はんだ７１上に装着される。

次に、基板２がリフロー装置へと搬入され、高温槽により第１はんだ７１が加熱されて溶融し、フラックス成分が揮発してはんだ成分のみが残存し、その後、冷却により第１はんだ７１を凝固させることにより、図４．Ｃに示すように、固体のはんだ７０ａとなって、基板２の電極２３上に第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１が電気的に接合されるとともに機械的に固定され、第１チップ部品３ａ，３ｂの基板２への実装が完了する（ステップＳ１３）。他のチップ部品８１，８２やパッケージ化された電子部品（図示省略）等も、第１チップ部品３ａ，３ｂと同様に基板２に固定される。

次に、図５．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に、ペースト状のクリームはんだである第２はんだ７２が、スクリーン印刷または微細なノズルを用いて付与される（ステップＳ１４）。続いて、図５．Ｂに示すように、第２チップ部品４の一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１上に位置し、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１上に位置するように第２はんだ７２上に第２チップ部品４が装着される。すなわち、第１チップ部品３ａ，３ｂの間を繋ぐようにして基板２とは反対側に第２チップ部品４が装着される（ステップＳ１５）。

そして、基板２が再度リフロー装置へと搬入され、高温槽により第２はんだ７２が溶融され、その後、冷却することにより、第２はんだ７２が図５．Ｃに示すように、固体のはんだ７０ｂとなって、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１と第２チップ部品４の電極４１とを電気的に接合するとともに機械的に固定する。これにより、第２チップ部品４が第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装される（ステップＳ１６）。

なお、第２はんだ７２を溶融させる際に一旦固化したはんだ７０ａが再溶融してもよいが、再溶融が好ましくない場合には、はんだ７０ａ（すなわち、第１はんだ７１）の再溶融温度よりも低い融点を有する第２はんだ７２が使用され、２回目のリフロー温度は第２はんだ７２は溶融するがはんだ７０ａは再溶融しない温度とされる。

また、第２はんだ７２を溶融させる際には、第２チップ部品４を含む基板２上の一部の領域のみが、熱風や光を用いて局所的に加熱されてもよい。これにより、基板２上の他の領域への影響を最小限に抑えつつ、第２チップ部品４を第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装することができる。

その後、図５．Ｄに示すように第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４を覆うように（アンダーフィルのみであってもよく、少なくとも電極同士の接合部を覆うように）、電極同士の接合を補強するための補強樹脂５（光や熱により硬化する樹脂、あるいは、自然に硬化する樹脂であってもよい。）がノズルを用いて塗布され（ステップＳ１７）、補強樹脂の硬化が行われる（ステップＳ１８）。これにより、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４により構成される構造が補強され、回路基板１の信頼性が向上する。

以上の工程を経ることにより、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装が完了し、はんだ７０ａにより基板２上に第１チップ部品３ａ，３ｂが実装され、はんだ７０ｂにより第１チップ部品３ａ，３ｂ上に第２チップ部品４が実装された回路基板１が得られる（図１、図２および図５．Ｃ参照）。

図６は、回路基板１を製造する際のチップ部品の他の実装方法を示すフローチャートであり、図６では、図３のステップＳ１３が省略され、ステップＳ１６に代えてステップＳ１６ａが実行される。また、図７．Ａおよび図７．Ｂは図６に示す方法による実装の様子を示す図である。

図６に示すチップ部品の実装方法では、まず、図３の場合と同様に基板２の電極２３上に第１はんだ７１が付与され、第１はんだ７１を介して基板２上に第１チップ部品３ａ，３ｂが装着される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。続いて、図７．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に第２はんだ７２が付与され、図７．Ｂに示すように第２はんだ７２上に第２チップ部品４の電極４１が位置するように、より具体的には、第２チップ部品４の一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１上に位置し、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１上に位置するように、第１チップ部品３ａ，３ｂの基板２とは反対側に第２チップ部品４が装着される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

そして、基板２がリフロー装置へと搬入され、第１はんだ７１および第２はんだ７２の溶融および冷却による凝固が行われ、はんだ７０ａを介して基板２の電極２３上に第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１が電気的に接合されて固定されるとともに、はんだ７０ｂを介して第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に第２チップ部品４の電極４１が電気的に接合されて固定され、図５．Ｃに示す回路基板１が得られる（ステップＳ１６ａ）。その後、補強樹脂の塗布および補強樹脂の硬化が行われ、回路基板１が完成する（図３：ステップＳ１７，Ｓ１８）。

図６に示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの基板２への固定と、第２チップ部品４の第１チップ部品３ａ，３ｂへの固定、すなわち、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装は、一括して行われてもよく、これにより、実装作業を効率よく行うことができる。

図８は、チップ部品のさらに他の実装方法を示すフローチャートであり、図３のステップＳ１４，Ｓ１５に代えて行われる工程を示している。また、図９．Ａおよび図９．Ｂは図８に示す方法における第２チップ部品４の実装の様子を示す図である。

図８に示すチップ部品の実装方法では、まず、図３の場合と同様に基板２上に第１チップ部品３ａ，３ｂが実装され（図３：ステップＳ１１〜Ｓ１３）、その後、図９．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に、粘着性のフラックス７３が微細なノズルを用いて（あるいは、スクリーン印刷により）付与される（ステップＳ１４ａ）。続いて、図９．Ｂに示すように、第２チップ部品４が、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１上に位置し、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１上に位置するように、フラックス７３上に装着されて仮固定される（ステップＳ１５ａ）。ここで、第２チップ部品４としては、電極４１上には、メッキやディップ等の手法によりはんだ層４３がプリコートとして形成されたものが利用される。

そして、基板２がリフロー装置へと搬入され、高温槽によりはんだ層４３が溶融され、その後、冷却することにより、はんだ層４３が図５．Ｃに示すようにはんだ７０ｂとなって、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１と第２チップ部品４の電極４１とが電気的に接合されるとともに機械的に固定される。これにより、第２チップ部品４が第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装される（図３：ステップＳ１６）。なお、基板２上の第２チップ部品４以外の領域への影響を最小限に抑えるために、はんだ層４３を溶融させる際に、第２チップ部品４を含む基板２上の一部の領域のみが、熱風や光を用いて局所的に加熱されてもよい。その後、補強樹脂の塗布および補強樹脂の硬化が行われ、回路基板１が完成する（ステップＳ１７，Ｓ１８）。

ここで、図６に示したチップ部品の実装方法におけるステップＳ１４，Ｓ１５が、図８に示すステップＳ１４ａ，Ｓ１５ａに置き換えられてもよい。すなわち、第１チップ部品３ａ，３ｂが第１はんだ７１を介して基板２上に装着され、はんだ層４３を有する第２チップ部品４が粘着性のフラックスを介して第１チップ部品３ａ，３ｂ上に装着された後に一括してリフローが行われてもよい。

はんだ層４３がプリコートされた第２チップ部品４を用いることにより、実装作業を簡素化することができる。なお、第１チップ部品３ａ，３ｂが、はんだ層がプリコートされたものであってもよく、第１チップ部品３ａ，３ｂと第２チップ部品４との間のはんだ７０ｂは、接合前において、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に形成されたはんだ層、または、第２チップ部品４の電極４１上に形成されたはんだ層のいずれであってもよい。

図１０は、回路基板１を製造する際のチップ部品のさらに他の実装方法を、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装に注目して示すフローチャートである。図１１．Ａないし図１１．Ｄ並びに図１２．Ａないし図１２．Ｃは、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装の様子を示す図である。

図１０に示すチップ部品の実装方法では、まず、図１１．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂのそれぞれが保持用ブロック９０の凹部９１に挿入され、凹部９１の底面に形成された吸引口９２から吸引が行われることによりこれらの部品が保持される（ステップＳ２１）。第１チップ部品３ａ，３ｂのそれぞれが凹部９１に挿入されて保持される際に、これらの部品の挿入が容易に行え、かつ、正確に位置決めできるように、凹部９１の断面形状は底に向かって幅が小さくなるテーパ状となっている。第１チップ部品３ａ，３ｂを保持する際の両チップ部品の間隔は、図１における間隔と同じである。図１１．Ｂに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上には、ペースト状のはんだ（以下、「第１はんだ」という。）７４が、スクリーン印刷またはノズルを用いて付与される（ステップＳ２２）。保持用ブロック９０を利用することにより、はんだの付与を容易に行うことができる。

続いて、図１１．Ｃに示すように、第２チップ部品４の一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１上に位置し、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１上に位置するように、第２チップ部品４が第１チップ部品３ａ，３ｂ上の第１はんだ７４上に装着される（ステップＳ２３）。

そして、保持用ブロック９０がリフロー装置へと搬入され、第１はんだ７４を加熱して溶融させた後冷却することにより、図１１．Ｄに示すように、第１はんだ７４が固体のはんだ７０ｂとなって、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に第２チップ部品４の電極４１が電気的に接合されるとともに機械的に固定される。これにより、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４がブリッジ状に固定されたチップ部品構造体１０が形成される（ステップＳ２４）。

次に、図１２．Ａに示すように、基板２の電極２３上に、ペースト状のはんだ（以下、「第２はんだ」という。）７５が付与され（ステップＳ２５）、図１２．Ｂに示すように、第２はんだ７５上に、第１チップ部品３ａ，３ｂ側を基板２に向けてチップ部品構造体１０が基板２上に装着される（ステップＳ２６）。このとき、必要に応じて、他のチップ部品８１，８２やパッケージ化された電子部品（図示省略）等も、チップ部品構造体１０と同様に第２はんだ７５上に装着される。

そして、基板２がリフロー装置へと搬入され、第２はんだ７５が加熱されて溶融し、さらに冷却により図１２．Ｃに示すように、固体のはんだ７０ａとなって、基板２の電極２３上にチップ部品構造体１０の第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１が電気的に接合されるとともに機械的に固定される。これにより、チップ部品構造体１０が基板２に実装される（ステップＳ２７）。他のチップ部品８１，８２やパッケージ化された電子部品（図示省略）等も、チップ部品構造体１０と同様に基板２に実装される。

なお、第２はんだ７５を溶融させる際に一旦固化したはんだ７０ｂが再溶融してもよいが、再溶融が好ましくない場合には、はんだ７０ｂ（すなわち、第１はんだ７４）の再溶融温度よりも低い融点を有する第２はんだ７５が使用され、２回目のリフロー温度は第２はんだ７５は溶融するがはんだ７０ｂは再溶融しない温度とされる。

その後、補強樹脂の塗布および補強樹脂の硬化が行われ、回路基板１が完成する（ステップＳ２８，Ｓ２９、図５．Ｄ参照）。

以上の工程を経ることにより、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の実装が完了し、はんだ７０ａを介して基板２上に第１チップ部品３ａ，３ｂが実装され、はんだ７０ｂを介して第１チップ部品３ａ，３ｂ上に第２チップ部品４が実装された回路基板１（図１、図２および図１２．Ｃ参照）が得られる。

図１３は、チップ部品のさらに他の実装方法を示すフローチャートであり、図１０のステップＳ２２，Ｓ２３に代えて行われる工程を示している。また、図１４．Ａおよび図１４．Ｂは図１３に示す方法におけるチップ部品構造体１０を形成する様子を示す図である。

図１３に示すチップ部品の実装方法では、まず、図１０の場合と同様に第１チップ部品３ａ，３ｂが保持用ブロック９０に保持され（図１０：ステップＳ２１）、その後、図１４．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に、粘着性のフラックス７６が微細なノズルを用いて（あるいは、スクリーン印刷により）付与される（図１３：ステップＳ２２ａ）。続いて、図１４．Ｂに示すように、第２チップ部品４が、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの電極３１上に位置し、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの電極３１上に位置するように、フラックス７６上に装着されて仮固定される（ステップＳ２３ａ）。ここで、第２チップ部品４としては、電極４１上にははんだ層４３が形成されたものが利用される。

そして、保持用ブロック９０がリフロー装置へと搬入され、高温槽によりはんだ層４３が溶融され、その後、冷却することにより、はんだ層４３が図１１．Ｄに示すようにはんだ７０ｂとなって、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１と第２チップ部品４の電極４１とが電気的に接合されるとともに機械的に固定される。これにより、第２チップ部品４が第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装され、チップ部品構造体１０が形成される（図１１：ステップＳ２４）。はんだ層がプリコートされた第２チップ部品４を用いることにより、チップ部品構造体１０の形成作業が簡素化される。以後、図１０の場合と同様にチップ部品構造体１０が基板２上に実装されて回路基板１が製造される（ステップＳ２５〜Ｓ２９）。

以上、回路基板１の構造およびチップ部品の実装方法について説明してきたが、回路基板１では、第１チップ部品３ａ，３ｂ上に第２チップ部品４が積み重ねるようにして立体的に実装される。これにより、実装に利用される空間を有効に活用して、チップ部品を基板２上に高密度に実装することができ、回路基板１を小型化することができる。

例えば、図１５．Ａに示すように、第１チップ部品３ａ，３ｂ、第２チップ部品４、および他のパッケージ化された電子部品８５，８６を基板２に実装した場合、第１チップ部品３ａ，３ｂおよび第２チップ部品４の上に空間が余る状態になり、実装に必要な空間が大きくなる。これに対して、図１５．Ｂに示す回路基板１のように、第１チップ部品３ａ，３ｂ上に第２チップ部品４を実装した場合、第２チップ部品４の上面の高さがパッケージ化された電子部品８５，８６の高さ程度に納まることにより、基板２上の空間を有効活用してチップ部品を高密度に実装することができ、回路基板１の厚さを大幅に増すことなく、回路基板１の面積を小さくすることができる。

また、回路基板１では、第１チップ部品３ａと第１チップ部品３ｂの基板２上における高さがほぼ等しくれるため、第２チップ部品４を第１チップ部品３ａ，３ｂ上に安定して積み重ねることができる。これにより、実装不良を抑えることができ、回路基板１の信頼性を高めることができる。

図１６ないし図２２は、基板２上にチップ部品が積層される回路基板１の他の例を示す図であり、それぞれ図２と同様に３方向から見た様子をまとめて示しており、正面図を左下に、平面図を左上に、側面図を右下に示している。また、これらの図では、はんだ７０ａ，７０ｂの輪郭を破線で示しており、図１６ないし図１９では、右下部においてはんだ７０ｂの図示を省略し、左下部においてはんだ７０ａの図示を省略し、左上部においてはんだ７０ａ，７０ｂおよび基板２上の配線の図示を省略している。さらに、積層されるチップ部品は実際には補強樹脂にて覆われる。

図１６に示す回路基板１では、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂおよび２つの第２チップ部品４ａ，４ｂが、基板２の表面に対して垂直な方向に２段に積み重ねてブリッジ状に立体的に実装されている。図１６に示す例では、第１チップ部品３ａ，３ｂはチップコンデンサであり、第２チップ部品４ａ，４ｂはチップ抵抗器である。第１チップ部品３ａ，３ｂは、図２と同様に、基板２上に長手方向が平行となるように並んで配置され、それぞれの電極３１が基板２の電極２３上にはんだ７０ａを介して接合されることにより実装される。また、基板２上において第１チップ部品３ａ，３ｂの高さはほぼ等しくなっている。

第２チップ部品４ａ，４ｂは、第１チップ部品３ａ，３ｂ上にはんだ７０ｂを介して実装されている。第２チップ部品４ａは、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの一方の電極３１に接合され、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの一方の電極３１に接合されている。第２チップ部品４ｂは、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの他方の電極３１に接合され、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの他方の電極３１に接合されている。図１６に示すように、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装される第２チップ部品は２つであってもよく、これにより、さらなる高密度実装が実現される。また、第２チップ部品の数や配置を変更して第１チップ部品と第２チップ部品との接続関係を容易に変更することができ、回路の設計変更にも柔軟に対応することができる。

図１７に示す回路基板１では、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂが第２チップ部品４ａ，４ｂよりも相対的に大きいという点を除いて図１６と同様である。すなわち、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１が基板２の電極２３上に接合されて固定されることにより、第１チップ部品３ａ，３ｂは、それぞれ基板２上にはんだ７０ａを介して長手方向が平行となるように長手方向に対して垂直な方向に並んで実装され、第２チップ部品４ａ，４ｂの電極４１が第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に接合されて固定されることにより、第２チップ部品４ａ，４ｂは、それぞれ第１チップ部品３ａ，３ｂ上にはんだ７０ｂを介して長手方向が第１チップ部品３ａ，３ｂに対して垂直となるように平行に並んで実装される。このように、第１チップ部品の高さがほぼ等しくされるのであるならば、第１チップ部品や第２チップ部品として様々な大きさものが用いられてよい。

図１８に示す回路基板１では、図２の場合と同様に、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂが、基板２上に長手方向が平行となるように並んで配置され、それぞれの電極３１が基板２の電極２３にはんだ７０ａを介して接合されることにより実装される。そして、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂ上に、すなわち、基板２の表面に対して垂直な方向に２段に積み重なるように第２チップ部品４がはんだ７０ｂを介して立体的に実装されている。ここで、第２チップ部品４は図２に示すものよりも大きなものとされ、一方の電極４１が第１チップ部品３ａの２つの電極３１の両方に接続され、他方の電極４１が第１チップ部品３ｂの２つの電極３１の両方に接続される。このように、積層されるチップ部品間において、１つの電極が２つの電極に接続されてもよい。

図１９および図２０は、図２に示す回路基板１に対して第１チップ部品３ａ，３ｂの配置を変えたものを例示する図である。なお、図２０でははんだ７０ａ，７０ｂを左下部に示している。図１９は、図２に示す第１チップ部品３ａ，３ｂのうち、一方を長手方向に沿って移動させたものであり、図２０は、２つの第１チップ部品３ａ，３ｂを一直線上に配列したものを示している。図１９および図２０に示す回路基板１では、第１チップ部品３ａ，３ｂの配置が異なるという点を除いて図２に示すものと同様であり、同符号を付している。

すなわち、基板２の電極２３上に第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１がはんだ７０ａを介して固定されることにより第１チップ部品３ａ，３ｂが実装され、第１チップ部品３ａ，３ｂの電極３１上に第２チップ部品４の電極４１がはんだ７０ｂを介して固定されることにより第２チップ部品４が実装される。また、第２チップ部品４の一方の電極４１は第１チップ部品３ａの電極３１に接合され、他方の電極４１は第１チップ部品３ｂの電極３１に接合される。このように、第２チップ部品４の電極を異なる第１チップ部品３ａ，３ｂにそれぞれ接合したブリッジ構造により、チップ部品の向きや相対的な位置関係を容易に変更することが可能とされる。

図２１に回路基板１では、１つの第１チップ部品３および１つの第２チップ部品４が、基板２の表面に対して垂直方向に２段に積み重ねて立体的に実装されている。図２１に示す例では、第１チップ部品３はチップコンデンサであり、第２チップ部品４はチップ抵抗器であり、第１チップ部品３と第２チップ部品４とは異なるサイズである。

図２１に示す回路基板１においても、第１チップ部品３が基板２の電極２３上にはんだ７０ａを介して実装され、第２チップ部品４が第１チップ部品３の電極３１上にはんだ７０ｂを介して実装される。すなわち、第２チップ部品４は、一方の電極４１が第１チップ部品３の一方の電極３１に接続され、他方の電極４１は、第１チップ部品３の他方の電極３１に接続される。このように、第１チップ部品３と第２チップ部品４とはそれぞれ１つであってもよい。この場合であっても、大きさまたは機能が異なる異種部品を積み上げることにより、回路基板上の様々な箇所で回路構造の立体化を促進することができ、回路基板の小型化が実現される。

図２２に示す回路基板１では、第２チップ部品４として多連型のチップ部品が利用される。図２２では、第２チップ部品４として４つの電極４１を有するものが例示されている。第１チップ部品３ａ，３ｂの配置は図２の場合と同様である。第１チップ部品３ａ，３ｂは、電極３１が基板２の電極２３に接合されることによりはんだ７０ａを介して実装され、第２チップ部品４は、各電極４１が２つの第１チップ部品３ａ，３ｂの各電極３１にはんだ７０ｂを介して接合されることにより第１チップ部品３ａ，３ｂ上に実装される。このように、チップ部品としては多連型のものが用いられてもよく、電極の数は２つには限定されない。なお、第１チップ部品として多連型のチップ部品が用いられてもよい。

図１６ないし図２２に示す回路基板１は、いずれも図３、図６、図８、図１０または図１３に示した方法によって製造することができる。そして、第２チップ部品を第１チップ部品上に基板２に対して垂直な方向に積み重ねるようにして実装することにより、図１および図２に示す回路基板１と同様に、実装に利用される空間を有効に利用することができ、回路基板１の小型化が実現される。さらに、異種部品を積み上げて、すなわち、基板２上に実装される少なくとも１つの第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品と、この第１チップ部品の電極に接合される第２チップ部品とを異種部品とすることにより、回路構造の柔軟な立体化が実現され、回路基板１の大幅な小型化が実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

基板２上に実装される第１チップ部品や第１チップ部品上に実装される第２チップ部品は、典型的には、チップ抵抗器、チップコンデンサまたはチップインダクタであるが、他の機能を有するチップ部品であってもよく、また、既述のように、多連チップ抵抗器、チップ形ネットワーク等の多連型（同種のチップ部品を連結したものであってもよく、異種のチップ部品を連結したものであってもよい。）のチップ部品であってもよい。なお、多連型のチップ部品の場合は、電極は必ずしも長手方向の端部には存在しない。さらに、メルフ形抵抗器や円筒形チップ抵抗器のように略直方体ではないチップ部品が利用されてもよい。

第１チップ部品および第２チップ部品の大きさは様々なものであってよいが、通常、長さが２ｍｍ以下の微細なチップ部品は１つの基板に多数実装され、かつ、これらのチップ部品の高さは通常１ｍｍ以下であり、２段に積層する程度では回路基板の高さに影響を与えない。したがって、チップ部品の積み重ねは、長さが２ｍｍ以下の微細なチップ部品に対して行われることが好ましいといえる。

上記実施の形態では、ペースト状のはんだを用いて基板２上に第１チップ部品が実装されるが、第１チップ部品にプリコーティングにより形成されたはんだ層を設けてはんだ層を利用した実装が行われてもよい。さらには、銀ペースト、導電性樹脂などの導電性の他の接合材料を用いて第１チップ部品の実装や第２チップ部品の実装が行われてもよい。また、例えば、熱硬化性の接着樹脂を用いる場合のように、チップ部品の装着と固定とが同時に行われてもよい。この場合、装着時点でチップ部品の実装が完了することとなる。

第１チップ部品および第２チップ部品は３以上であってもよく、これらのチップ部品は様々に配置されてよい。すなわち、複数の第１チップ部品が基板２に実装され、少なくとも１つの第２チップ部品が第１チップ部品の上に実装され、このとき、少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が一の第１チップ部品の電極に接合され、他方の電極が他の第１チップ部品の電極に接合されることにより、回路構造が高度に立体化され、チップ部品の高密度実装が実現される。また、第２チップ部品を支える２つの第１チップ部品の基板上における高さをほぼ等しくすることにより、安定した構造が形成される。回路基板１上には第１チップ部品および第２チップ部品を２段に積み重ねて実装した構造以外に、チップ部品を３段以上に積み重ねて実装した構造が設けられてもよい。

本発明は、配線パターンが形成された基板にチップ部品を実装する技術に利用することができる。

回路基板の一部を示す斜視図 回路基板上の構造を示す図 チップ部品の実装方法を示すフローチャート 第１チップ部品の実装を示す図 第１チップ部品の実装を示す図 第１チップ部品の実装を示す図 第２チップ部品の実装を示す図 第２チップ部品の実装を示す図 第２チップ部品の実装を示す図 第２チップ部品の実装を示す図 チップ部品の他の実装方法を示すフローチャート 第１および第２チップ部品の実装を示す図 第１および第２チップ部品の実装を示す図 チップ部品のさらに他の実装方法を示すフローチャート 第２チップ部品の実装を示す図 第２チップ部品の実装を示す図 チップ部品のさらに他の実装方法を示すフローチャート チップ部品構造体の形成を示す図 チップ部品構造体の形成を示す図 チップ部品構造体の形成を示す図 チップ部品構造体の形成を示す図 チップ部品構造体の実装を示す図 チップ部品構造体の実装を示す図 チップ部品構造体の実装を示す図 チップ部品のさらに他の実装方法を示すフローチャート チップ部品構造体の形成を示す図 チップ部品構造体の形成を示す図 積み重ねられなかった場合のチップ部品を示す図 積み重ねられたチップ部品を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図 回路基板上の構造の他の例を示す図

符号の説明

１ 回路基板
２ 基板
３，３ａ，３ｂ 第１チップ部品
４，４ａ，４ｂ 第２チップ部品
５ 補強樹脂
２２ 配線パターン
２３，３１，４１ 電極
７０ａ、７０ｂ はんだ
Ｓ１１〜Ｓ１８，Ｓ１４ａ〜Ｓ１６ａ，Ｓ２１〜Ｓ２９ ステップ

Claims (12)

1. チップ部品が実装された回路基板であって、
   配線パターンが形成された基板と、
   前記基板上に導電性の接合材料を介して実装された複数の第１チップ部品と、
   前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第２チップ部品と、
   を備え、
   前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極に接合され、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極に接合されることを特徴とする回路基板。
2. 請求項１に記載の回路基板であって、
   前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれる各チップ部品の長さが、２ｍｍ以下であることを特徴とする回路基板。
3. 請求項１または２に記載の回路基板であって、
   前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれる各チップ部品が、抵抗器、コンデンサまたはインダクタであることを特徴とする回路基板。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板であって、
   前記基板上において前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品の接合部を覆う補強樹脂をさらに備えることを特徴とする回路基板。
5. チップ部品が実装された回路基板であって、
   配線パターンが形成された基板と、
   前記基板上に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第１チップ部品と、
   前記少なくとも１つの第１チップ部品の前記基板とは反対側に導電性の接合材料を介して実装された少なくとも１つの第２チップ部品と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品と、前記一の第１チップ部品の電極に接合される一の第２チップ部品とが、異種部品であることを特徴とする回路基板。
6. 配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、
   ａ）基板上に複数の第１チップ部品を装着する工程と、
   ｂ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定する工程と、
   ｃ）前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、
   ｄ）導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定する工程と、
   を備え、
   前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｃ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置することを特徴とするチップ部品実装方法。
7. 請求項６に記載のチップ部品実装方法であって、
   前記ｄ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品を含む前記基板上の一部の領域のみが加熱されることを特徴とするチップ部品実装方法。
8. 配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、
   ａ）基板上に複数の第１チップ部品を装着する工程と、
   ｂ）前記複数の第１チップ部品の前記基板とは反対側に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、
   ｃ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定するとともに、導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定する工程と、
   を備え、
   前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｂ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置することを特徴とするチップ部品実装方法。
9. 配線パターンが形成された基板上にチップ部品を実装するチップ部品実装方法であって、
   ａ）複数の第１チップ部品を保持する工程と、
   ｂ）前記複数の第１チップ部品上に少なくとも１つの第２チップ部品を装着する工程と、
   ｃ）導電性の接合材料を介して前記複数の第１チップ部品の電極上に前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極を固定したチップ部品構造体を形成する工程と、
   ｄ）前記チップ部品構造体の前記複数の第１チップ部品側を基板に向けて、前記基板上に前記チップ部品構造体を装着する工程と、
   ｅ）導電性の接合材料を介して前記基板の電極上に前記複数の第１チップ部品の電極を固定する工程と、
   を備え、
   前記複数の第１チップ部品に含まれる一の第１チップ部品および他の第１チップ部品の前記基板上における高さがほぼ等しく、前記ｂ）工程において、前記少なくとも１つの第２チップ部品に含まれるチップ部品の一方の電極が前記一の第１チップ部品の電極上に位置し、他方の電極が前記他の第１チップ部品の電極上に位置することを特徴とするチップ部品実装方法。
10. 請求項９に記載のチップ部品実装方法であって、
    前記ａ）工程において、前記複数の第１チップ部品のそれぞれが、保持部の凹部に挿入されて保持されることを特徴とするチップ部品実装方法。
11. 請求項６ないし１０のいずれかに記載のチップ部品実装方法であって、
    前記複数の第１チップ部品と前記少なくとも１つの第２チップ部品との間の前記接合材料が、接合前において、前記複数の第１チップ部品の電極上に形成されたはんだ層または前記少なくとも１つの第２チップ部品の電極上に形成されたはんだ層であることを特徴とするチップ部品実装方法。
12. 請求項６ないし１１のいずれかに記載のチップ部品実装方法であって、
    前記基板上において前記複数の第１チップ部品および前記少なくとも１つの第２チップ部品の接合部を補強樹脂にて覆う工程をさらに備えることを特徴とするチップ部品実装方法。

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