JP2007123789A - 電子モジュールにおける電子部品実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子モジュールを他の基板へ搭載する際、半田の再溶融によって生じる電子モジュールの電子部品の短絡を抑制すること。
【解決手段】表面２２に電極パッド２１を備えた基板２と、電極パッド２１に半田付けされる電極１１を有する電子部品１と、基板２の表面２２と電子部品１とを封止すると共にフィラーを含有する封止樹脂とを有し、電子部品１が実装された状態において、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間に空間４が形成され、空間４内へ封止樹脂が流入可能になるように、空間４の高さ寸法を少なくとも封止樹脂のフィラーの最大粒径より大きくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を基板に実装して製造する電子モジュールの電子部品実装構造に関する。

従来、電子部品を基板に実装して製造する電子モジュールは、集合基板であるセラミック多層基板上に電子部品を実装した後、印刷工法等の手段を用いて電子部品面を樹脂封止し、この樹脂封止された集合基板を電子モジュール毎にダイシングによって切断分離して製造する。そして、このような製造工程により完成した電子モジュールは、それぞれ他の基板上に半田付け等の手段を用いて搭載される。

図６及び図７は、電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。図６において、部品実装用の極小の電子部品１０１はその両端に一対の電極１１１を備えている。この電子部品１０１の各電極１１１は、集合基板である多層基板１０２の表面１２２に形成された一対の電極パッド１２１に、それぞれ半田１０３により半田付けされる。この電子モジュールに用いる基板１０２の厚さは、例えば、約０．６ｍｍであり、また、電子部品１０１の高さは約０．３ｍｍである。

そして、図７に示すように、電子部品１０１の実装を完了した集合基板である多層基板１０２の電子部品面を、印刷工法等を用いて熱硬化性樹脂である封止樹脂１０７により封止する。そして、封止樹脂１０７の硬化後に、ダイシングにより各電子モジュールを切断分離し電子モジュールが完成される。即ち、多数の電子モジュールが単一の集合基板である基板１０２から製造される。

しかし、上記のような製造工程により完成した電子モジュールを他の基板に搭載する際の半田付け工程における加熱により、電子部品１０１の両電極１１１の短絡が発生する場合があるという問題点がある。

電子部品１０１の電極１１１を基板１０２の電極パッド１２１に半田付けした状態、即ち、図６に示す状態において、上記の樹脂封止工程を行うと、空間１０４に封止樹脂１０７が流入せず、当該封止樹脂１０７が存在しない空間１０４が残存したまま基板１０２と電子部品１０１とが樹脂封止されることがある。これは、封止樹脂１０７に含有されているフィラーの粒径が空間１０４の高さ寸法よりも大きいと、封止樹脂１０７の空間１０４内への流入を妨害するからである。

このような空間１０４が存在する完成した電子モジュールを他の基板に半田付け等により搭載しようとすると、その半田付けの熱により電子部品１０１の電極１１１と基板１０２の電極パッド１２１とを半田付けしていた半田１０３が再溶融（再溶解）し、この空間１０４に流れ込むことがある。そして、図７に示すように、空間１０４に再溶融した半田１０３が流れ込むと、電子部品１０１の電極１１１間に短絡を生じてしまう。

また、この空間１０４に封止樹脂１０７が流入しているか否かという検査は、当該空間１０４の周囲が樹脂封止されているため事実上不可能である。また、汎用性がある電子モジュールは様々な基板へ搭載されるために、完成した電子モジュールを他の基板へ搭載する際の熱的条件を管理することも事実上不可能である。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、電子モジュールを他の基板へ搭載する際、半田の再溶融によって生じる電子モジュールの電子部品の短絡を抑制することができる電子モジュールにおける電子部品実装構造を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、表面に複数の電極パッドを備えた基板と、対応する一対の該電極パッドに半田付けされる一対の電極を有する電子部品と、該基板の表面と電子部品とを封止すると共にフィラーを含有する封止樹脂とを有し、該一対の電極が該基板の表面に設けられた該電極パッドに半田付けされ、該電子部品が実装された状態において、該基板の表面と該電子部品の該一対の電極が存在しない部分の該電子部品の底面との間に空間が形成される電子モジュールにおける電子部品実装構造であって、前記空間内へ前記封止樹脂が流入可能になるように、前記空間の高さ寸法を少なくとも前記封止樹脂のフィラーの最大粒径より大きくしたことを特徴とする。

さらに、本発明に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、前記電極パッドの表面にはメッキ層が設けられていることが好ましい。

さらに、本発明に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、前記基板の表面が、前記電極パッドが存在する部分において隆起していることが好ましい。

さらに、本発明に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、前記電極パッドが、前記封止樹脂のフィラーの最大粒径よりも前記空間の寸法が大きくなるように、厚く形成されていることが好ましい。

さらに、本発明の他の実施形態に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、表面に複数の電極パッドを備えた基板と、対応する一対の該電極パッドに半田付けされる一対の電極を有する電子部品と、該基板の表面と電子部品とを封止する封止樹脂とを有する電子モジュールにおける電子部品実装構造であって、前記基板の表面と前記電子部品の前記一対の電極が存在しない部分の前記電子部品の底面との間に短絡防止手段を設けたことを特徴とする。

さらに、本発明に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、前記短絡防止手段が、前記基板の表面に設けたレジスト部であることが好ましい。

さらに、本発明に係る電子モジュールにおける電子部品実装構造は、前記短絡防止手段が、前記一対の電極が前記基板の表面に設けられた前記電極パッドに半田付けされ、前記電子部品が実装された状態において、前記基板の表面に施されると共にフィラーを含有していないアンダーフィル層であることが好ましい。

請求項１記載の本発明によれば、基板の表面と電子部品の一対の電極が存在しない部分の電子部品の底面との間の空間の高さ寸法が、少なくとも封止樹脂のフィラーの最大粒径より大きくなっているため、封止樹脂の空間内への流入が妨害されない。このため、空間内に流入した封止樹脂により、再溶融した半田による電子部品の電極の短絡を防止することができる。

請求項２記載の本発明によれば、電極パッドの表面にはメッキ層が設けられているため、電極パッドの厚さを厚くすることができ、前記空間の高さ寸法を容易に確保することができる。

請求項３記載の本発明によれば、基板の表面が、電極パッドが存在する部分において隆起しているため、前記空間の高さ寸法を容易に確保することができる。また、メッキ工程等を必要としないため、電子モジュールの製造コストを低減することができる。

請求項４記載の本発明によれば、電極パッドが、封止樹脂のフィラーの最大粒径よりも空間の寸法が大きくなるように、厚く形成されているため、前記空間の高さ寸法を容易に確保することができる。また、メッキ工程等を必要としないため、電子モジュールの製造コストを低減することができる。

請求項５記載の本発明によれば、基板の表面と電子部品の一対の電極が存在しない部分の電子部品の底面との間に短絡防止手段を設けたため、前記空間内へ再溶融した半田が流れ込むことを阻止することができる。このため、電子モジュールの信頼性を向上することができる。

請求項６記載の本発明によれば、短絡防止手段が、基板の表面に設けたレジスト部であるため、より確実に前記空間をレジスト部により封鎖することができ、前記空間内へ再溶融した半田が流れ込んでも短絡を防止することができる。

請求項７記載の本発明によれば、短絡防止手段が、電子部品が実装された状態において、基板の表面に施されると共にフィラーを含有していないアンダーフィル層であるため、前記空間内へ再溶融した半田が流れ込むことを完全に阻止し、短絡を防止することができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。この電子モジュールは、表面２２に複数の電極パッド２１を備えた基板２と、基板２の電極パッド２１に半田付けされる一対の電極１１を有する電子部品１と、基板２の表面２２と電子部品１とを封止すると共にフィラーを含有する封止樹脂７とを有し、一対の電極１１が基板２の表面２２に設けられた電極パッド２１に半田付けされ、電子部品１が実装された状態において、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間に空間４が形成され、空間４内へ封止樹脂７が流入可能になるように、空間４の高さ寸法を少なくとも封止樹脂７のフィラーの最大粒径より大きくしたことを特徴とする。

電子部品１は、長さ０．６ｍｍ、幅０．３ｍｍ、高さ０．３ｍｍという極上（極めて小さいとの意味でしょうか?）の部品実装用のチップである。この電子部品１の両端には、後述する基板２の電極パッド２１と半田付けされる一対の電極１１を備えている。

基板２は、例えば多層基板であるＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics／低温同時焼成セラミック）基板であり、その厚さは０．６ｍｍである。そして、この基板２は、複数の電子モジュールを製造するために各電子モジュールを構成する基板を集合した集合基板であり、部品実装工程及び樹脂封止工程の後、ダイシングにより切断分離される。

基板２の表面２２には複数の電極パッド２１を備えている。この電極パッド２１は、基板２側に設けた電極パッド基部２１ａと、この電極パッド基部２１ａ表面にメッキ加工により設けたメッキ層２１ｂとを備えている。このメッキ層２１ｂは半田メッキ以外の金、銀、銅等の金属及び合金から成るメッキ層である。このメッキ層２１ｂは、基板２の製造工程の後に行われるメッキ工程により形成される。

図１に示すように、電極１１が電極パッド２１に半田付けされ、電子部品１が基板２の表面２２上に実装された状態において、基板２の表面２２と、電子部品１の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間に空間４が形成される。

この空間４の高さは、空間４内へ封止樹脂が流入可能になるように、空間４の高さ寸法を少なくとも封止樹脂７のフィラーの最大粒径より大きい。（「空間４の高さをフィラーの最大粒径よりも大きくした」という点をご確認ください。フィラーの粒径は非常に小さいため、例えば、「フィラーの最大粒径の５倍以上とした」等の表現の方が適切ではないかと考えています。この点は、本発明の権利範囲をはっきりさせる上で重要ですので、是非ご検討ください。）：「フィラーの最大粒径の５倍以上とした」に変更してください。この封止樹脂７はフィラーを含有する熱硬化性樹脂であり、電子モジュールの基板２の表面２２と電子部品１とを封止するために、部品実装工程後に印刷工法等などの手段を用いて基板２の表面２２に施される（図１（ｂ）参照）。

本実施形態の電子モジュールは、樹脂封止工程に用いた熱硬化性樹脂の硬化後に、ダイシングにより各電子モジュールが切断分離され、個々の電子モジュールが完成される。

以下、第１実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、電極パッド２１において、電極パッド基部２１ａの表面にメッキ層２１ｂが設けられており、電極パッド２１の表面が基板２の表面２２から大きく突出している。そして、この電極パッド２１の突出により、空間４の高さ寸法を少なくとも封止樹脂７のフィラーの最大粒径より大きくし、空間４内へ封止樹脂を確実に流入することができる。即ち、封止樹脂の基材となるフィラーの最大粒径よりも大きな空間４の高さを確保することにより、フィラーが空間４への封止樹脂７の流入を妨害できなくなるからである。

以下、図２を参照しつつ、第２実施形態に係る電子モジュールについて説明する。なお、第２実施形態においては、上記第１実施形態の各部材と同様の機能を備える部材に関し、同一の符号を用いて説明する。

この電子モジュールは、上記第１実施形態と略同様の構成を備えているが、図２に示すように、電極パッド２１がメッキ層２１ｂを有しておらず、その代わりに電極パッド２１が存在する部分において基板２の表面２２が隆起している点が異なる。

この基板２の表面２２の隆起は、例えば、基板２にＬＴＣＣ基板を用いる場合、その基板２の焼成工程の際に、電極パッド２１を形成すべき部分を除いた部分を押型により圧力を加え圧縮する。この圧縮により、電極パッド２１が存在する部分のみが隆起した基板２を得ることができる。

この電極パッド２１の隆起高さは、上記第１実施形態と同様、空間４の高さ寸法が少なくとも封止樹脂のフィラーの最大粒径より大きくなるように設定する。

以下、第２実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、上記第１実施形態におけるメッキ工程を必要とせず、上記第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。基板２の焼成工程において空間４への封止樹脂の流入に必要な空間４の高さを確保できるため、メッキ工程に必要な製造コストを削減することができる。

以下、図３を参照しつつ、第３実施形態に係る電子モジュールについて説明する。なお、第３実施形態においては、上記第１実施形態の各部材と同様の機能を備える部材に関し、同一の符号を用いて説明する。

この電子モジュールは、上記第１実施形態と略同様の構成を備えているが、図３に示すように、電極パッド２１がメッキ層２１ｂを有しておらず、その代わりに電極パッド２１が厚くなるように形成されている点が異なる。

この電極パッド２１の形成においては、基板２に電極パッド２１を形成する際に、その電極パッド２１の厚さが、空間４への封止樹脂の流入に必要な空間４の高さを確保できる厚さになるように一般的な電極パッドの厚さよりも厚く設定する。

以下、第３実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態によれば、上記第１実施形態や第２実施形態における特別な製造工程を必要とすることなく、これら実施形態と同様の作用効果を得ることができる。電極パッド２１を厚く形成することだけで空間４への封止樹脂の流入に必要な空間４の高さを確保できるため、製造コストの上昇を回避することができる。

以下、図４（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ、第４実施形態に係る電子モジュールについて説明する。なお、第４実施形態においては、上記第１実施形態の各部材と同様の機能を備える部材に関し、同一の符号を用いて説明する。

この電子モジュールは、表面２２に複数の電極パッド２１を備えた基板２と、基板２の電極パッド２１に半田付けされる一対の電極１１を有する電子部品１と、基板２の表面２２と電子部品１とを封止する封止樹脂（図示せず）とを有し、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間に短絡防止手段としてレジスト部５を設けたことを特徴とする。

レジスト部５は、基板２の製造工程において基板２の表面２２上にガラスコート等により形成される。レジスト部５は、電子部品１を実装する前の基板２の平面視において、２つの電極パッド２１の間を横切るように形成されている（図４（ｂ）参照）。このレジスト部５の厚さは、図４に示すように、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間の空間４の高さと同一である。

以下、第４実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態によれば、短絡防止手段であるレジスト部５を設けることにより、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間における短絡を防止することができる。即ち、半田３が再溶融した場合でも空間４内にこの半田３が流れ込むことを阻止することができる。

以下、図５を参照しつつ、第５実施形態に係る電子モジュールについて説明する。なお、第５実施形態においては、上記第１実施形態の各部材と同様の機能を備える部材に関し、同一の符号を用いて説明する。

この電子モジュールは、上記第４実施形態と略同様の構成を備えているが、図５に示すように、レジスト部５を有しておらず、その代わりにアンダーフィル層６を有している。

アンダーフィル層６は、電極１１が基板２の表面２２に設けられた電極パッド２１に半田付けされ、電子部品１が基板２に実装された状態において、基板２の表面２２に、例えばフィラーを含有していないアンダーフィル（エポキシ樹脂等）を施すことにより形成する。このアンダーフィルは、フィラーを含有していないため、空間４内へ円滑に流入することができる。

以下、第５実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態によれば、短絡防止手段であるアンダーフィル層６を設けることにより、基板２の表面２２と電子部品１の一対の電極１１が存在しない部分の電子部品１の底面１２との間における短絡を防止することができる。即ち、上記第４実施形態と同様に、半田３が再溶融した場合でも空間４内にこの半田３が流れ込むことを阻止することができる。

本発明に係る第１実施形態の電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。図１（ａ）は封止樹脂７を施す前の状態、また、図１（ｂ）は封止樹脂７を施した後の状態を示している。 本発明に係る第２実施形態の電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。 本発明に係る第３実施形態の電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。 本発明に係る第４実施形態の電子モジュールの製造工程を示す説明図である。図４（ａ）は断面説明図を示しており、また、図４（ｂ）は平面説明図を示している。 本発明に係る第５実施形態の電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。 従来の電子モジュールの製造工程を示す断面説明図である。 図６に示す電子モジュールにおいて、短絡状態を示す断面説明図である。

符号の説明

１、１０１ 電子部品
１１、１１１ 電極
１２ 底面
２、１０２ 基板
２１、１２１ 電極パッド
２１ａ 電極パッド基部
２１ｂ メッキ層
２２、１２２ 表面
３、１０３ 半田
４、１０４ 空間
５ レジスト部
６ アンダーフィル層
７、１０７ 封止樹脂

Claims (7)

1. 表面に複数の電極パッドを備えた基板と、対応する一対の該電極パッドに半田付けされる一対の電極を有する電子部品と、該基板の表面と電子部品とを封止すると共にフィラーを含有する封止樹脂とを有し、
   該一対の電極が該基板の表面に設けられた該電極パッドに半田付けされ、該電子部品が実装された状態において、該基板の表面と、該電子部品の該一対の電極が存在しない部分の該電子部品の底面との間に空間が形成される電子モジュールにおける電子部品実装構造であって、
   前記空間内へ前記封止樹脂が流入可能になるように、前記空間の高さ寸法を少なくとも前記封止樹脂のフィラーの最大粒径より大きくしたことを特徴とする電子モジュールにおける電子部品実装構造。
2. 前記電極パッドの表面にはメッキ層が設けられている請求項１記載の電子モジュールにおける電子部品実装構造。
3. 前記基板の表面は、前記電極パッドが存在する部分において隆起している請求項１記載の電子モジュールにおける電子部品実装構造。
4. 前記電極パッドは、前記封止樹脂のフィラーの最大粒径よりも前記空間の寸法が大きくなるように、厚く形成されている請求項１記載の電子モジュールにおける電子部品実装構造。
5. 表面に複数の電極パッドを備えた基板と、対応する一対の該電極パッドに半田付けされる一対の電極を有する電子部品と、該基板の表面と電子部品とを封止する封止樹脂とを有する電子モジュールにおける電子部品実装構造であって、
   前記基板の表面と前記電子部品の前記一対の電極が存在しない部分の前記電子部品の底面との間に短絡防止手段を設けたことを特徴とする電子モジュールにおける電子部品実装構造。
6. 前記短絡防止手段は、前記基板の表面に設けたレジスト部である請求項５記載の電子モジュールにおける電子部品実装構造。
7. 前記短絡防止手段は、前記一対の電極が前記基板の表面に設けられた前記電極パッドに半田付けされ、前記電子部品が実装された状態において、前記基板の表面に施されると共にフィラーを含有していないアンダーフィル層である請求項５記載の電子モジュールにおける電子部品実装構造。
   

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