JP2005327950A

JP2005327950A - 部品実装方法

Info

Publication number: JP2005327950A
Application number: JP2004145776A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Akiyama; ▲吉▼之秋山; Yuichi Kashimura; 祐一鹿志村; Takashi Hasunuma; 隆蓮沼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】
リードなしパッケージ部品をプリントキバンに実装した際、ハンダ接続部の信頼性を上げる。
【解決手段】
電極でない部品支持ハンダパターンと部品支持用ハンダで電極接続用ハンダの厚みを増加させる、またはリードなしパッケージ部品直下のプリントキバン内層（２，３層）パターン大部分を無くす、またはリードなしパッケージ部品２の信号引出しパターンの大部分は部品電極用ランド部を除いて、リードなしパッケージ部品２の搭載面の反対面へビアホールを介して引き出す、または部品電極でない部品支持ハンダパターン４ｂの層間を複数のビアホールで接続する、またはリードなしパッケージ部品付近のビアホールを部品中心線に対して対称に配置して、温度変化時、線膨張差による発生応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリントキバンとリードなしパッケージ部品をハンダで接続する実装方法に関するものである。

リードなしパッケージ部品をガラスエポキシのプリントキバンにハンダ付けで実装した場合、パッケージ材とプリントキバンの線膨張差の為、高低温の繰り返される環境ではハンダに応力が加わり、ハンダが破断する事が懸念される。

この為、大きなパッケージサイズまたはハンダ接続部の小さな部品は、小さいパッケージサイズまたはハンダ接続部の大きな部品に対して、高低温時に線膨張差により大きな歪が生じる為、自動車等の温度範囲の広い環境で使用される機器に使用する事は不可能であった。対策の１つとして、プリントキバンの材質であるガラスエポキシの線膨張係数を低く抑えパッケージ材の線膨張係数に近づけた物が販売されているが、配線パターンはパッケージ材と線膨張係数差がある為、同様の問題が発生する。

この改善策として、プリントキバンのパターンを工夫してプリントキバンの収縮を減少させたり、ハンダ形状をコントロールして、線膨張差によるハンダにかかる応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす方法が特許文献１にある。

特開平５−２３５０９５号公報

本発明において解決しようとする問題点は、自動車の様な温度差の大きな環境において、ハンダ接続部の破断により電気信号のやり取りが出来なくなり、信頼性を低下させる点である。

本発明は、プリントキバンのパターンを工夫してプリントキバンの収縮を抑制したり、ハンダ形状をコントロールして、線膨張差によるハンダにかかる応力を緩和し、ハンダ接続部の高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事を最も主要な特徴とする。

本発明の実装方法は、プリントキバンの熱収縮を減少させ、ハンダにかかる応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばし、ハンダ接続部の信頼性を向上させる効果がある。

プリントキバンの高低温サイクル試験のサイクル数を延ばして、信頼性の高い製品を提供するという目的を、新規部材を追加する事なく実現した。

図２は、本発明の一実施例の断面図であって、１〜６は、図１と同様である。

通常、部品のプリントキバンへの搭載は、プリントキバン第１層のパターン３ａに部品電極用ランド４ａを設けて、電極接続用ハンダ５ａで接続する。接続の時、プリントキバン１の部品電極用ランド４ａに合わせて、ハンダペーストを塗布し、リードなしパッケージ部品２をマウントしてから、高温の炉を通して電極接続用ハンダ５ａを溶かしてハンダ接続を行う。

この為、リードなしパッケージ部品２の下面の電極と部品電極用ランド４ａに挟まれる電極接続用ハンダ５ａの厚みは、リードなしパッケージ部品２の質量とリードなしパッケージ部品２の電極数分の電極接続用ハンダ５ａが融解している時の質量・表面張力で決まる。

しかしながら、図２では更に、部品電極でないハンダパターン４ｂと部品支持用ハンダ５ｂがある為、炉の通過時、リードなしパッケージ部品２を持上げる力が増加し、前記リードなしパッケージ部品２の下面の電極と部品電極用ランド４ａに挟まれるハンダ５ａの厚みを増加させる事が可能である。

ハンダ５ａの厚みを増加させる事により、温度変化があった時の、プリントキバン１とリードなしパッケージ部品２の線膨張差による発生応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

図３は本発明の一実施例の断面図であって、リードなしパッケージ部品２直下のプリントキバン内層パターン(プリントキバン第２層パターン，プリントキバン第３層パターン)大部分が無いパターン構成である。プリントキバン内層パターンを密に配置したり、全面パターンとした場合、あるいは、内層のパターン厚を外層パターン（プリントキバン第１層パターン，プリントキバン第４層パターン）より厚い場合、内層パターンの線膨張差による影響を低減し、温度変化があった時の、プリントキバン１とリードなしパッケージ部品２の線膨張差による発生応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

図４は本発明の一実施例の断面図であって、リードなしパッケージ部品２の信号引出しパターンの大部分は部品電極用ランド４ａ部を除いて、リードなしパッケージ部品２の搭載面の反対面へビアホール６を介して引き出されているパターン構成である。部品電極用ランド４ａから信号引出しパターンを配置していないので、パターンの線膨張差による影響を低減し、温度変化があった時の、プリントキバン１とリードなしパッケージ部品２の線膨張差による発生応力を緩和し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

図５は本発明の一実施例の断面図であって、部品電極でないハンダパターン４ｂの層間を複数のビアホール６で接続する様にパターン構成である。プリントキバン１の厚さ方向の線膨張係数は、たて・よこ方向の線膨張係数の数倍ある。一方、ビアホールを構成している銅の線膨張係数はプリントキバン１のたて・よこ方向と同等である。この為、部品支持用ハンダ５ｂがリードなしパッケージ部品２を押上げ、ハンダ５ａに応力をかける事が懸念される。前記複数のビアホール６で接続するパターン構成とすれば、ハンダパターン４ｂ部分のプリントキバン厚さ方向の変形を少なくする事により、ハンダ５ａにかかる応力を低減し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

図６は本発明の一実施例の断面図であって、リードなしパッケージ部品２の信号引出しパターンの部品内側，外側を複数のビアホール６で接続するパターン構成である。図５の実施例同様に、ハンダ５ａにかかる応力を低減し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

図７は本発明の一実施例の断面図と下面図であって、リードなしパッケージ部品２付近のビアホール６を部品中心線に対して対称に配置するパターン構成である。リードなしパッケージ部品２付近のプリントキバンの厚さ方向の変形をビアホール６で対称に抑える為、プリントキバンに反りが生じにくく、ハンダ５ａにかかる応力を低減し、高低温サイクル試験のサイクル数を延ばす事が出来る。

各実施例では、４層プリントキバンで説明しているが、２層，６層プリントキバン等他の層構成でも同様の効果が得られる。

プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例７）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例１）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例２）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例３）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例４）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例５）。プリントキバンのパターン構成を示した説明図である（実施例６）。

符号の説明

１…プリントキバン、２…リードなしパッケージ部品、３ａ…プリントキバン第１層パターン、３ｂ…プリントキバン第２層パターン、３ｃ…プリントキバン第３層パターン、３ｄ…プリントキバン第４層パターン、４ａ…部品電極用ランド、４ｂ…ハンダパターン、５ａ…ハンダ、５ｂ…部品支持用ハンダ、６…ビアホール。

Claims

プリントキバンとリードなしパッケージ部品と前記プリントキバンと前記リードなしパッケージ部品とをハンダで接続する部品実装方法において、
温度変化による線膨張係数差でハンダにかかる応力をプリントキバンのパターン構成にて緩和する事を特徴とした部品実装方法。
請求項１のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品の電極以外の部分をハンダで支持する事を特徴とした部品実装方法。
請求項２のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品の電極以外の部分がセラミクスである事を特徴とした部品実装方法。
請求項１のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品直下の前記プリントキバン内層パターンの大部分が無い事を特徴とした部品実装方法。
請求項１のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品搭載面の部品外周パターンの大部分は部品ランド部を除いて、無い事を特徴とした部品実装方法。
請求項５のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品の信号引出しパターンの大部分を、部品搭載面の反対面へビアホールを介して引き出した事を特徴とした部品実装方法。
請求項２のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品の電極以外の部分の層間を複数のビアホールで接続する事を特徴とした部品実装方法。
請求項６のパターン構成は、前記リードなしパッケージ部品の信号引出しパターンの部品内側，外側を複数のビアホールで接続する事を特徴とした部品実装方法。
請求項１のパターン構成は、ビアホールを前記リードなしパッケージ部品の中心線に対して対称に配置する事を特徴とした部品実装方法。