JP2007173616A - Substrate for mounting electronic component and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサやチップ抵抗等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板および電子装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting board and an electronic device for mounting electronic components such as capacitors and chip resistors.
従来、例えばコンデンサやチップ抵抗等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板として、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の有機樹脂、またはセラミック粉末と有機樹脂との複合材料等の電気絶縁材料からなる基板に、電子部品の電極が接続される電極パッドを備えた搭載部が設けられた構造である。 Conventionally, as an electronic component mounting board for mounting electronic components such as capacitors and chip resistors, an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an organic resin such as an epoxy resin or a polyimide resin, or a ceramic powder This is a structure in which a mounting portion including an electrode pad to which an electrode of an electronic component is connected is provided on a substrate made of an electrically insulating material such as a composite material with an organic resin.
この電子部品搭載用基板の搭載部に電子部品を搭載し、電子部品の電極と基板上の電極パッドとを電気的に接続させて電子装置が形成される。この電子装置は、配線導体の導出部分を外部の電気回路に半田や導電性接着剤等の導電性の接続材を介して電気的、機械的に接続することにより実装され、搭載されている電子部品が外部の電気回路と電気的に接続される。 An electronic device is formed by mounting an electronic component on the mounting portion of the electronic component mounting substrate and electrically connecting an electrode of the electronic component and an electrode pad on the substrate. This electronic device is mounted and electronically connected by electrically and mechanically connecting the lead-out portion of the wiring conductor to an external electric circuit via a conductive connecting material such as solder or conductive adhesive. The component is electrically connected to an external electric circuit.
しかしながら、電子部品は、小型化や高集積化等に応じて、複数の電極が隣接間隔を狭くして形成されるようになってきている。また、電子部品搭載用基板に搭載される電子部品の個数の増大や電子装置の小型化の要求に応じて、複数の電子部品が、隣接間隔を狭くして電子部品搭載用基板に搭載(いわゆる高密度実装)されるようになってきている。 However, electronic parts have been formed with a plurality of electrodes having a narrower adjacent interval in accordance with downsizing and higher integration. In addition, in response to an increase in the number of electronic components mounted on an electronic component mounting board and a demand for downsizing of an electronic device, a plurality of electronic components are mounted on an electronic component mounting board with a narrower interval (so-called). High-density mounting).
そのため、電子部品搭載用基板において、電極パッド間の隣接間隔が狭くなる傾向にあり、電極や電極パッドの間が、誤ってにじんだり広がったりした接続材を介して電気的に短絡しやすいという不具合が発生するようになってきている。 Therefore, in the electronic component mounting substrate, there is a tendency that the adjacent distance between the electrode pads tends to be narrow, and the electrodes and the electrode pads are easily short-circuited electrically via a connecting material that is accidentally spread or spread. Is starting to occur.
特に、接続材として錫−銀系等の鉛非含有の半田(いわゆる鉛フリー半田)が使われることが多くなり、この場合、鉛フリー半田は接合(半田付け)の温度が従来の錫−鉛共晶半田に比べて高いので、接合時に広がりやすく、前記の電極や電極パッド間の電気的短絡の発生が顕著になる。 In particular, tin-silver solder or the like that does not contain lead (so-called lead-free solder) is often used as a connecting material. In this case, the temperature of bonding (soldering) of lead-free solder is conventional tin-lead. Since it is higher than eutectic solder, it tends to spread at the time of bonding, and the occurrence of an electrical short circuit between the electrodes and electrode pads becomes remarkable.
そこで、近年、電子部品の搭載される搭載部において、電子部品が搭載される電極パッドの周囲に樹脂からなる半田規制層を形成することにより、半田付けによる電子部品の接合時に半田の流れを最小限に押さえること等の方法がとられている。
しかしながら、上述のように樹脂からなる半田規制層を備えて半田の流れを押さえる方法の場合、電子部品における電極と、基板上の電極パッドとを半田付けする際の半田の加熱により、基板を形成するセラミック焼結体や有機樹脂等の材質と、半田規制層を形成する樹脂との熱膨張係数の差に起因して両者の間に熱応力が生じ、半田規制層が変形や剥離をしやすく、溶融した半田の流れを十分に押さえることができないという問題を有していた。 However, in the case of the method of suppressing the flow of solder by providing the solder regulation layer made of resin as described above, the substrate is formed by heating the solder when soldering the electrode in the electronic component and the electrode pad on the substrate. Due to the difference in coefficient of thermal expansion between the ceramic sintered body and organic resin material and the resin forming the solder control layer, thermal stress occurs between them, making the solder control layer easy to deform and peel However, the molten solder flow cannot be sufficiently suppressed.
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡が効果的に防止された電子部品搭載用基板および電子装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above-described problems, and its purpose is to effectively prevent electrical shorting between electrodes and electrode pads of electronic components even in the case of miniaturization and high-density mounting. Another object of the present invention is to provide an electronic component mounting substrate and an electronic device.
本発明の電子部品搭載用基板は、電子部品を半田付けにより搭載するための搭載部と、前記搭載部において前記電子部品の各電極に対応して配置される電極パッドと、を備える電子部品搭載用基板であって、前記搭載部において隣り合う電極パッド間に位置する絶縁層を備えるとともに、前記絶縁層および基板とが同材質から形成されていることを特徴とする。 An electronic component mounting board according to the present invention includes an electronic component mounting including a mounting portion for mounting the electronic component by soldering, and an electrode pad arranged corresponding to each electrode of the electronic component in the mounting portion. It is a board | substrate, Comprising: While providing the insulating layer located between the electrode pads adjacent in the said mounting part, the said insulating layer and a board | substrate are formed from the same material, It is characterized by the above-mentioned.
また、前記絶縁層および基板は、酸化アルミニウム質焼結体からなることを特徴とするものである。 The insulating layer and the substrate are made of an aluminum oxide sintered body.
さらに、前記絶縁層は、その厚みが前記電極パッドより大きいことを特徴とするものである。 Further, the insulating layer has a thickness larger than that of the electrode pad.
またさらに、前記絶縁層は、前記隣り合う電極パッド間の長手方向全体にわたって延びていることを特徴とするものである。 Furthermore, the insulating layer extends over the entire length between the adjacent electrode pads.
本発明の電子装置は、前記電子部品搭載用基板と、複数の電極を有し且つ前記搭載部に搭載される電子部品と、前記電子部品搭載用基板の前記電極パッドと前記電子部品の前記電極との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッドと該電極とを電気的に接続するための半田と、を備えることを特徴とするものである。 The electronic device of the present invention includes the electronic component mounting substrate, an electronic component having a plurality of electrodes and mounted on the mounting portion, the electrode pad of the electronic component mounting substrate, and the electrode of the electronic component. And a solder for electrically connecting the electrode pad and the electrode. The electrode pad and the electrode are electrically connected to each other.
さらに、前記絶縁層は、前記電子部品における各電極の形成面の隣り合う電極間に位置する部位に当接していることを特徴とするものである。 Furthermore, the insulating layer is in contact with a portion located between adjacent electrodes on the surface where each electrode is formed in the electronic component.
本発明の電子部品搭載用基板によれば、搭載部において隣り合う電極パッド間に位置する絶縁層を備えるとともに、前記絶縁層および基板とが同材質から形成されていることから、電極と電極パッドとを接続する半田は、絶縁層に遮られるため、隣り合う電極や電極パッドの間に半田が流れるのを抑制でき、その結果、複数の電極や電極パッドが隣接間隔を狭くして形成されていたとしても、電極や電極パッドの間の半田を介した電気的短絡をより確実に防止できる。また、絶縁層および基板は同材質から形成されているため、半田付けの際に熱が印加されても、この熱に起因して生じる両者間の熱応力を抑制できるため、絶縁層の密着強度が高く、前記鉛フリー半田を用いて接続しても、十分に半田の流れを抑制し、また、前記絶縁層は、搭載部において隣り合う電極パッド間に位置するため、基板自体を小型化することができ、さらには電子部品を搭載した電子装置とする際に、絶縁層上に電子部品を搭載することで、安定した搭載が可能となり、同時に位置決めの作用を成すことができる。したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡を有効に防止することができる。 According to the electronic component mounting substrate of the present invention, since the insulating layer is provided between the adjacent electrode pads in the mounting portion, and since the insulating layer and the substrate are formed of the same material, the electrode and the electrode pad Since the solder connecting the two electrodes is blocked by the insulating layer, it is possible to prevent the solder from flowing between adjacent electrodes and electrode pads. As a result, a plurality of electrodes and electrode pads are formed with a narrow adjacent interval. Even so, an electrical short circuit through the solder between the electrodes and electrode pads can be more reliably prevented. In addition, since the insulating layer and the substrate are made of the same material, even if heat is applied during soldering, the thermal stress between the two caused by this heat can be suppressed, so the adhesion strength of the insulating layer Even if it is connected using the lead-free solder, the flow of solder is sufficiently suppressed, and the insulating layer is located between adjacent electrode pads in the mounting portion, so that the substrate itself is downsized. In addition, when an electronic device is mounted with an electronic component, by mounting the electronic component on the insulating layer, stable mounting can be achieved, and at the same time, a positioning action can be achieved. Therefore, even in the case of downsizing or high-density mounting, it is possible to effectively prevent an electrical short circuit between the electrodes and electrode pads of the electronic component.
また、本発明の電子装置は、前記電子部品搭載用基板と、複数の電極を有し且つ前記搭載部に搭載される電子部品と、電子部品搭載用基板の前記電極パッドと前記電子部品の前記電極との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッドと該電極とを電気的に接続するためのロウ材と、を備えることから、絶縁層により半田の流れを抑制し、電極と電極パッドとの間の短絡を防止することができる。 The electronic device of the present invention includes the electronic component mounting substrate, an electronic component having a plurality of electrodes and mounted on the mounting portion, the electrode pad of the electronic component mounting substrate, and the electronic component. And at least a part of the electrode pad and the brazing material for electrically connecting the electrode pad and the electrode. A short circuit with the electrode pad can be prevented.
また、本発明の電子装置は、絶縁層が電子部品における各電極の形成面の隣り合う電極間に位置する部位に当接していることから、絶縁層上に電子部品を安定して搭載することができ、また電子部品の接合時の位置きめの作用を成すことができる。したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡を防止できた電子装置を提供することができる。 In the electronic device of the present invention, since the insulating layer is in contact with a portion located between adjacent electrodes on the surface of each electrode in the electronic component, the electronic component can be stably mounted on the insulating layer. In addition, it can function as a position when the electronic parts are joined. Therefore, it is possible to provide an electronic device that can prevent an electrical short circuit between electrodes and electrode pads of an electronic component even in the case of downsizing or high-density mounting.
以下、本発明の最良の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の電子部品搭載用基板10と、電子部品を搭載した電子装置Xの実施の形態の一例を示し、(a)は基板の厚み方向における断面図、(b)は平面図である。図1において、20は電極21を有する電子部品であり、11は基板、12は電子部品20を搭載するための搭載部、30は電極パッド、40は絶縁層である。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of an electronic
搭載部12、電極パッド30および絶縁層40が、例えば電気絶縁材料で形成される基板11に配設されて電子部品搭載用基板10が基本的に形成されている。また、搭載部12に電子部品20が搭載され、電子部品20の電極21が電極パッド30に半田50を介して電気的に接続されることにより、電子装置Xが基本的に形成されている。
The
本発明の電子部品搭載用基板10において、基板11は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,窒化ケイ素質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の樹脂材料、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。
In the electronic
基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、セラミックグリーンシート(セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう)を得る。その後、グリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約1300〜1600℃の高温で焼成することによって、基板11が製作される。
For example, when the
この実施形態において、基板11の上面に電子部品20搭載部12が設けられており、搭載される電子部品20は、コンデンサやチップ抵抗、インダクタ等である。
In this embodiment, the
電子部品20は、例えばコンデンサ(チップ状のセラミックコンデンサ)の場合であれば、チタン酸バリウム等のセラミック材料からなる誘電体層(図示せず)が、容量電極となる導体を挟んで多数積層されてなる直方体状の基体の上下面の端部および側面に、一対の電極21となる導体層(図示せず)が被着された構造である。
If the
基板11の主面上に形成された電子部品20が搭載される搭載部12には、複数の電極パッド30が形成されている。電極パッド30は、搭載部12に搭載される電子部品20の電極21と電気的に接続させるための接続用の導体として機能し、電極21との接続を容易かつ確実なものとするために、電極パッド30は、電子部品20の電極に対応して配置される。例えば、電子部品20が、直方体状の基体の下面の両端に一対の電極を有するチップコンデンサの場合であれば、電極パッド30は、一対の矩形状等のパターンで形成される。
A plurality of
電子部品20の電極21と電極パッド30とは、導電性の半田50等のロウ材を介して電気的に接続される。半田50は、錫―鉛(共晶)半田や錫―銀系、錫―銀―銅系、錫―銀―銅―ビスマス系、錫―銀―銅―亜鉛系等の半田からなり、その他、金−シリコン、金−ゲルマニウム等のロウ材が用いられる。
The
この電気的な接続は、例えば接続材が錫―銀系半田の場合であれば、以下のようにして行なわれる。すなわち、まず、搭載部12に電子部品20を搭載するときに、電子部品20の下面の電極21を電極パッド30に、半田50を介して位置合わせする。次に、半田50を加熱して溶融し、冷却して硬化させる。以上により、電極21と電極パッド30との間が半田50を介して電気的に接続される。なお、前記半田50は、例えば、位置合わせする前に、錫−銀系半田のペーストを電極パッド30の表面に印刷塗布しておくことにより、電極21と電極パッド30との間に介在させることができる。
This electrical connection is performed as follows, for example, when the connecting material is tin-silver solder. That is, first, when the
ここで、本発明の電子部品搭載用基板は、前記搭載部12において隣り合う電極パッド30間に絶縁層40を備えるとともに、該絶縁層40および基板11とが同材質から形成されていることが重要である。
Here, the electronic component mounting board of the present invention includes the insulating
搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置するように、絶縁層40を備えることから、電極21と電極パッド30とを接続する半田50は、絶縁層40に遮られるため、隣り合う電極21や電極パッド30の間をつなぐように広がることが抑制される。そのため、電極21や電極パッド30の間の半田50を介した電気的短絡は、複数の電極21や電極パッド30が隣接間隔を狭くして形成する場合、即ち、電子装置の小型化や高密度実装の場合でも、電子部品20の電極21や電極パッド30との間の電気的短絡を効果的に防止することができる。且つ、絶縁層40は、基板11と同材質により形成されることから、半田付けの際に熱が印加されても、この熱に起因して生じる絶縁層40と基板11との間の熱応力を抑制できるため、絶縁層40の密着強度が高く、半田50として近年、多用されている鉛フリー半田を用いて接続した場合においても、十分に半田50の流れを抑制できる。
Since the insulating
なお、絶縁層40および基板11とが同材質とは、それぞれを形成する材質の主成分が同じものであればよいが、絶縁層40は、基板11に対する接合の強さや生産性等を考慮すると、基板11を形成している材質と同じ組成の材料で形成されることがより好ましい。
The insulating
特に、前記絶縁層40および基板11は、酸化アルミニウム質焼結体からなることが好ましく、電気絶縁性に優れるとともに、電極パッド30との接合性が良好であるため、基板11として好適に用いることができる。加えて、絶縁層40を基板11上に形成する際は、例えば、基板11を形成する酸化アルミニウムのグリーンシートと同様の組成の酸化アルミニウムの原料粉末に有機溶剤、バインダ等を添加し混練してペースト状とすることにより作製されたセラミックペーストを、搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置するように印刷し、焼成することで容易に形成することができる。また、酸化アルミニウムからなるセラミックペーストを印刷して形成できるため、電極パッド30間の距離が非常に狭い場合でも高精度に絶縁層40を形成することができる。
In particular, the insulating
前記絶縁層40は、その厚みT1が前記電極パッド30の厚みT2より大きいことが好ましい。これにより、絶縁層40上に電子部品20における搭載部12と対向する対向面22を安定して搭載することができ、同時に位置決めの作用を成すことができる。また、電子部品20の複数の電極21や電極パッド30の間で、半田50の流れをより確実に遮ることができる。
The insulating
なお、絶縁層40の厚さと、電子部品20における搭載部12との対向面22からの電極21の突出高さと、電極パッド30の厚さとの和との差は、例えば、電極21と電極パッド30との間に介在する半田50の厚さに相当する。
The difference between the thickness of the insulating
また、絶縁層40は、隣り合う電極パッド30間の長手方向にわたって延びていることが好ましい。絶縁層40は、電極パッド30間の長手方向、即ち、対向部13全体にわたって、形成されており、電極パッド30間をつなぐように半田50が流れて広がることを抑制することができ、電子部品20の複数の電極21や電極パッド30の間で、半田50の流れをより確実に遮ることができる。例えば、電子部品20がセラミックコンデンサの場合であれば、電極21はセラミックスで形成される電子部品20の直方体状の基体(符号なし)の下面側を含む短辺側の両端に位置するので、絶縁層40は、平面視で電子部品20の中央部に、長辺側の両端間を結ぶ長方形状の領域に沿って形成される。
The insulating
次いで、本発明の電子装置について説明する。 Next, the electronic device of the present invention will be described.
本発明の電子装置Xは、電子部品搭載用基板10と、複数の電極21を有し且つ前記搭載部12に搭載される電子部品20と、前記電子部品搭載用基板10の電極パッド30と前記電子部品20の電極21との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッド30と該電極21とを電気的に接続するための半田50とを備えるものである。
The electronic device X of the present invention includes an electronic
電子部品20は、上述のように、セラミックコンデンサ等のコンデンサや、チップ抵抗、インダクタ等であり、電極21の酸化腐食の防止等の必要に応じて蓋体や封止樹脂等の封止手段(図示せず)により封止される。
As described above, the
半田50は、必ずしもその全量が電極21と電極パッド30との間に介在する必要はない。例えば、チップコンデンサの場合であれば、電極21は電子部品の側面にまで延在しているので、半田50は電極21と電極パッド30との間から電子部品20の側面にまで回りこむようにして接合されている。なお、半田50以外のロウ材であってもよい。
The entire amount of the
このような電子装置Xによれば、搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置する絶縁層40を備えることから、電極21と電極パッド30との間が半田50を介して電気的に短絡するのを絶縁層40により有効に防止することができる。
According to such an electronic device X, since the mounting
したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品20の電極21や電極パッド30の間の電気的な短絡が効果的に防止された電子装置Xを提供することができる。
Therefore, even in the case of downsizing or high-density mounting, it is possible to provide the electronic device X in which an electrical short circuit between the
電子装置Xにおいて、絶縁層40は、電子部品20における各電極21の形成面22の隣り合う電極21間に位置する部位に当接していることが好ましい。この場合、電極21間をつなぐように半田50が広がることはより効果的に抑制される。そのため、電子部品20の電極21や電極パッド30の間の電気的な短絡がより効果的に防止された電子装置Xとすることができる。
In the electronic device X, the insulating
なお、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10・・・・電子部品搭載用基板
11・・・・基板
12・・・・搭載部
13・・・・対向部
20・・・・電子部品
21・・・・電極
22・・・・対向面
30・・・・電極パッド
40・・・・絶縁層
50・・・・半田
X・・・・電子装置
10 .... Electronic
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