JP2012084635A - 電子部品の実装構造及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を高密度に配置するとともに装置全体の小型化を図ることが可能な電子部品の実装構造及び電子機器を提供する。
【解決手段】第１基体１０と、第１基体１０と対向して配置された第２基体２０と、第１基体１０と第２基体２０の間に配置された、両端に電極１１ａ，１１ｂを有する複数の第１受動素子１１と、第２基体２０の第１受動素子１１が配置された側とは反対の側に配置された能動素子２１と、を備え、第１受動素子１１の両端の電極１１ａ，１１ｂのうち一方の電極１１ａは、第１基体１０と接続されており、他方の電極１１ｂは、第２基体２０と接続されるとともに能動素子２１と電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の実装構造及び電子機器に関するものである。

近年、電子機器においては、高性能化、多機能化により、１つのチップで多機能を備えたパッケージ部品が開発されている。多機能なパッケージ部品の出現により、電子機器における能動素子の数は減少している。一方、電子機器において薄膜形成された受動素子では容量に限界があるため、チップ部品化された受動素子の数は増加している。

そのため、電子機器の実装基板においてチップ化された受動素子の占める割合が高くなっており、装置全体の小型化、高機能化のために高密度な電子部品の実装構造が求められている。例えば、特許文献１では、実装基板の上に複数のチップ部品を基板上面と垂直に立てて配置することによりチップ部品が実装される面積を小さくしている。

特開２００４−３５６１４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、複数のチップ部品を一枚の実装基板上のみに配置する構成であるため、チップ部品の実装面積が大きくなり、装置全体の小型化を図るにも限界がある。

一方、キャビティ基板（部品内蔵基板）を用いた構成がある。図８は、キャビティ基板を用いた電子部品の実装構造を示す図である。図８（ａ）は、キャビティ基板を用いた電子部品の実装構造を示す斜視図である。図８（ｂ）は、キャビティ基板を用いた電子部品の実装構造を示す断面図である。
図８に示すように、キャビティ基板を用いた電子部品の実装構造は、基体１０１０と、基体１０１０と対向して配置されたキャビティ基板１０２０と、キャビティ基板１０２０のキャビティ部に配置された能動素子１０２１と、キャビティ基板１０２０の上に配置された両端に電極を有する複数の受動素子１０１１，１０１２と、を備えた構造となっている。各受動素子１０１１，１０１２の両端の電極の双方は、キャビティ基板１０２０と接続されている。

しかしながら、キャビティ基板を用いた構成では、能動素子と受動素子との間で配線抵抗が増加したりインダクタ成分の発生によりノイズが生じたりする等の問題がある。また、能動素子（電子部品）を基体とキャビティ基板の間におけるキャビティ部のみに配置する構成であるため、電子部品を高密度に配置するにも限界がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、電子部品を高密度に配置するとともに装置全体の小型化を図ることが可能な電子部品の実装構造及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る電子部品の実装構造は、第１基体と、前記第１基体と対向して配置された第２基体と、前記第１基体と前記第２基体の間に配置された、両端に電極を有する複数の第１受動素子と、前記第２基体の前記第１受動素子が配置された側とは反対の側に配置された能動素子と、を備え、前記第１受動素子の両端の電極のうち一方の電極は、前記第１基体と接続されており、他方の電極は、前記第２基体と接続されるとともに前記能動素子と電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る電子部品の実装構造は、基体と、前記基体と対向して配置された導電性のシールド部材と、前記基体と前記シールド部材の間に配置された、両端に電極を有する複数の受動素子と、前記基体の前記受動素子が配置された側とは反対の側に配置された能動素子と、を備え、前記シールド部材は、前記受動素子の両端の電極のうち一方の電極と対向する位置に開口部が形成された天井部と、前記受動素子の側方を覆う側壁部と、を備え、前記受動素子の一方の電極は、前記開口部に圧入された状態で前記シールド部材と接続されており、前記受動素子の他方の電極は、前記基体と接続されるとともに前記能動素子と電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る電子機器は、上記電子部品の実装構造を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電子部品を高密度に配置するとともに装置全体の小型化を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造の製造工程を示す図である。 図２に続く工程図である。 図３に続く工程図である。 本発明の第２実施形態に係る電子部品の実装構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電子部品の実装構造の製造工程を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る電子部品の実装構造を示す断面図である。 キャビティ基板を用いた電子部品の実装構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第１実施形態)
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す図である。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す斜視図である。図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の電子部品の実装構造（電子機器）は、第１基体１０と、第１基体１０と対向して配置された第２基体２０と、第１基体１０と第２基体２０の間に配置された、両端に電極１１ａ，１１ｂを有する複数の第１受動素子１１と、第２基体２０の第１受動素子１１が配置された側とは反対の側に配置された能動素子２１と、を備えた構造となっている。

ここでは、第１基体１０及び第２基体２０としてプリント回路基板等の電子基板を挙げて説明する。なお、第１基体１０及び第２基体２０には、電子部品を実装するためのランドが設けられている。また、「受動素子」（受動部品）とは、エネルギーを消費または蓄積する機能をもった電子部品である。受動素子としては、例えば、コンデンサ、コイル、抵抗が挙げられる。「能動素子」（能動部品）とは、エネルギーを発生したり供給したり、あるいは増幅したり変換したりする機能をもった電子部品である。能動素子としては、例えば、ＩＣ、トランジスタ、ダイオードが挙げられる。

第１受動素子１１は、直方体形状をなし且つその長軸方向に沿う両端に電極１１ａ，１１ｂを有する。第１受動素子１１の両端の電極１１ａ，１１ｂのうち一方の電極１１ａは、第１基体１０と接続されている。他方の電極１１ｂは、第２基体２０と接続されるとともに能動素子２１（裏面の端子）と電気的に接続されている。

複数の第１受動素子１１の長軸方向の長さは、互いに同じ長さになっている。つまり、複数の第１受動素子１１の両端の電極１１ａ，１１ｂ間の距離は、互いに同じ大きさになっている。

第２基体２０の能動素子２１と対向する部分を除いた領域（第２基体２０上の能動素子２１が配置されていない領域）には、両端に電極１２ａ，１２ｂを有する複数の第２受動素子１２が配置されている。第２受動素子１２は、直方体形状をなし且つその長軸方向に沿う両端に電極１２ａ，１２ｂを有する。第２受動素子１２の両端の電極１２ａ，１２ｂの双方は、第２基体２０と接続されている。

（電子部品の実装構造の製造方法）
図２〜４は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造（電子機器）の製造工程を示す図である。

先ず、第２基体２０のパッドの上に、例えばスクリーン印刷機等の装置を用いて、クリーム半田（半田の粉末にフラックスを加えて、適当な粘度にしたもの）を印刷する（図２（ａ）参照）。

次に、第２基体２０のクリーム半田が印刷された領域に、例えばチップマウンター等の設備を用いて、能動素子２１及び第２受動素子１２を搭載する（図２（ｂ）参照）。

次に、能動素子２１及び第２受動素子１２が搭載された第２基体２０を適宜温度調整されたリフロー炉へ通し、リフロー半田付けを行う。これにより、能動素子２１及び第２受動素子１２と第２基体２０とが接合される（図２（ｃ）参照）。

次に、能動素子２１及び第２受動素子１２が接合された第２基体２０を反転し、反転した第２基体２０のパッドの上に、例えばスクリーン印刷機等の装置を用いて、クリーム半田を印刷する（図３（ａ）参照）。

次に、反転した第２基体２０のクリーム半田が印刷された領域に、例えばチップマウンター等の設備を用いて、第１受動素子１１を搭載する（図３（ｂ）参照）。このとき、第１受動素子１１の長軸方向は第２基体２０の上面と直交する方向とする。また、複数の第１受動素子１１の長軸方向の長さは、互いに同じ長さになっている。

次に、第１受動素子１１が搭載された第２基体２０を適宜温度調整されたリフロー炉へ通し、リフロー半田付けを行う。これにより、第１受動素子１１（他方の電極１１ｂ）と第２基体２０とが接合される（図３（ｃ）参照）。

次に、第１基体１０のパッドの上に、例えばスクリーン印刷機等の装置を用いて、クリーム半田を印刷する（図４（ａ）参照）。

次に、第１基体１０のクリーム半田が印刷された領域に、例えばチップマウンター等の設備を用いて、第１受動素子１１が搭載された第２基体２０を搭載する（図４（ｂ）参照）。

次に、第２基体２０が搭載された第１基体１０を適宜温度調整されたリフロー炉へ通し、リフロー半田付けを行う。これにより、第１受動素子１１（一方の電極１１ａ）と第２基体２０とが接合される（図４（ｃ）参照）。このようにして、第１基体１０と第２基体２０とが第１受動素子１１を介して電気的、機械的に接続される。

なお、第１受動素子１１の他方の電極１１ｂは能動素子２１（裏面の端子）と図示しない配線により電気的に接続される。本実施形態の電子部品の実装構造によれば、キャビティ基板を用いた構成に比べて、第１受動素子１１と能動素子２１との間に引き回される配線の長さを短くすることができる。このため、第１受動素子１１と能動素子２１との間で配線抵抗が増加することを抑制するとともにインダクタ成分の発生を抑えてノイズが生じることを抑制することができる。

以上の工程により、本実施形態に係る電子部品の実装構造を製造することができる。

本実施形態の電子部品の実装構造によれば、第２基体２０の両側に電子部品が配置される（第２基体２０の一方の側に第１受動素子１１が配置されるとともに他方の側に能動素子２１が配置される）ので、特許文献１に示すように複数のチップ部品を一枚の実装基板上のみに配置する構成に比べて、電子部品が三次元的に配置されることとなる。したがって、電子部品を高密度に配置するとともに装置全体の小型化を図ることが可能となる。

この構成によれば、第２基体２０の能動素子２１と対向する部分を除いた領域に第２受動素子１２が配置されているので、第２基体の一方の側のみに受動素子が配置される構成に比べて、受動素子を高密度に配置することができる。

この構成によれば、第１受動素子１１が直方体形状をなし且つその長軸方向に沿う両端に電極１１ａ，１１ｂを有するので、第１受動素子１１は起立した状態で第１基体１０と第２基体２０の間に実装されることとなる。このため、受動素子が基体に平行に実装する構成に比べて、第１受動素子１１を起立状態に実装した分だけ実装密度を高めることができる。

この構成によれば、複数の第１受動素子１１の長軸方向の長さは、互いに同じ長さになっているので、第１基体１０と第２基体２０の間の距離が一定となる。このため、複数の第１受動素子の長軸方向の長さが互いに異なっている構成に比べて、第１受動素子１１を第１基体１０と第２基体２０の間に安定して実装することができる。

本実施形態の電子機器によれば、上述した電子部品の実装構造を備えているので、電子部品を高密度に配置するとともに装置全体の小型化を図ることが可能となる。

（第２実施形態）
図５は、図１に対応した、本発明の第２実施形態に係る電子部品の実装構造を示す図である。図５（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す斜視図である。図５（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電子部品の実装構造を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態の電子部品の実装構造は、第２基体２０の第１基体１０（図示略）と対向する側と反対の側に導電性のシールド部材３０が配置されている点で、上述の第１実施形態で説明した電子部品の実装構造と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図５においては、便宜上、第１基体１０及び第１基体１０と第２基体２０の間に配置された第１受動素子１１の図示を省略している。

図５に示すように、第２基体２０の第１基体１０（図示略）と対向する側と反対の側に導電性のシールド部材３０が配置されている。第２基体２０とシールド部材３０の間には、両端に電極１２ａ，１２ｂを有する複数の第２受動素子１２及び能動素子２１が配置されている。第２受動素子１２は、直方体形状をなし且つその長軸方向に沿う両端に電極１２ａ，１２ｂを有する。第２受動素子１２の両端の電極１２ａ，１２ｂのうち一方の電極１２ａは、シールド部材３０と接続されている。他方の電極１２ｂは、第２基体２０と接続されている。

例えば、シールド部材３０にグラウンド電位をもたせ、第２受動素子１２としてバイパスコンデンサ（電子回路において回路が動作する際に直流電源電圧が変動することを回避するために、電源ラインとグラウンドとを接続するコンデンサ）を用いることができる。

シールド部材３０は、第２受動素子１２の一方の電極１２ａと接続される天井部３１と、第２受動素子１２の側方を覆う側壁部３２と、を備えている。シールド部材３０の天井部３１には、第２受動素子１２の一方の電極１２ａと対向する位置に開口部３１ａが形成されている。第２受動素子１２の一方の電極１２ａは、開口部３１ａに圧入された状態でシールド部材３０と接続されている。

（電子部品の実装構造の製造方法）
図６は、本発明の第２実施形態に係る電子部品の実装構造（電子機器）の製造工程を示す図である。なお、図６においては、便宜上、第２基体２０上に配置された第２受動素子１２以外の部品の図示を省略している。また、第１受動素子１１（一方の電極１１ａ）と第２基体２０とを接合する工程まで（図２〜図４参照）は、上述した第１実施形態に係る電子部品の実装構造の製造工程と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、シールド部材３０の天井部３１には、第２受動素子１２の一方の電極１２ａを挿通するための開口部３１ａが形成されている。複数の第２受動素子１２の長軸方向の長さは、互いに同じ長さになっている。複数の第２受動素子１２とシールド部材３０との接続は、複数の第２受動素子１２を開口部３１ａに圧入することにより行う。

開口部３１ａは、一方の電極１２ａの導入側（下側）の開口径が一方の電極１２ａの導出側（上側）の開口径よりも小さくなるように形成されている。このため、開口部３１ａの導入側（下側）から第２受動素子１２（一方の電極１２ａ）を圧入すると、開口部３１ａの下部が先鋭形状となっているため、一方の電極１２ａの表面の酸化膜が削られる。これにより、第２受動素子１２とシールド部材３０とが電気的に接続される。

以上の工程により、本実施形態に係る電子部品の実装構造を製造することができる。

本実施形態の電子部品の実装構造によれば、シールド部材３０の開口部３１ａに第２受動素子１２が圧入された状態で接続されるので、隣接する第２受動素子１２どうしのショートを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態においては、第２基体２０とシールド部材３０の間に、複数の第２受動素子１２及び能動素子２１が配置されているが、これに限らない。例えば、第２基体とシールド部材の間に複数の第２受動素子のみが配置された構成であってもよい。

（第３実施形態）
図７は、図５に対応した、本発明の第３実施形態に係る電子部品の実装構造を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態の電子部品の実装構造は、受動素子１１２の一方の電極１１２ａがシールド部材１３０の天井部１３１と導電部材４０を介して接続されている点、第２基体２０とシールド部材１３０の間に互いに異なる高さの受動素子１１２が配置されている点、で上述の第２実施形態で説明した電子部品の実装構造と異なっている。その他の点は第２実施形態と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図７においては、便宜上、第１基体１０及び第１基体１０と第２基体２０の間に配置された第１受動素子１１の図示を省略している。

図７に示すように、受動素子１１２の一方の電極１１２ａがシールド部材１３０と導電部材４０を介して接続されている。例えば、導電部材４０としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｓｔｅ）を用いることができる。この場合、シールド部材１３０の天井部１３１に開口部を形成する必要はなく、ＡＣＦやＡＣＰを介して受動素子１１２（一方の電極１１２ａ）とシールド部材１３０（天井部１３１）とを熱圧着させることによって受動素子１１２とシールド部材１３０とが電気的、機械的に接続されることとなる。

天井部１３１と側壁部１３２と第２基体２０とに囲まれる空間には、相対的に長軸方向の長さの長い受動素子１１２（第３受動素子）と、相対的に長軸方向の長さの短い受動素子１１２（第４受動素子）と、が配置されている。第３受動素子１１２と対向する天井部１３１の第２基体２０からの高さは、第４受動素子１１２と対向する天井部１３１の第２基体２０からの高さよりも高くなっている。

本実施形態の電子部品の実装構造によれば、受動素子１１２の高さが互いに異なる場合であっても、各受動素子１１２とシールド部材１３０とを安定して接続することが可能となる。

なお、本実施形態においては、導電部材としてＡＣＦやＡＣＰを用いる構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、導電部材としては、半田を用いることもできる。この場合、シールド部材の天井部に開口部を形成する必要はなく、天井部に半田めっきを施し、半田めっきを施した部分に受動素子を搭載してリフロー炉へ通すことによって受動素子とシールド部材とが電気的、機械的に接続されることとなる。

１０…第１基体、１１…第１受動素子、１１ａ…一方の電極、１１ｂ…他方の電極、２０…第２基体、２１…能動素子、３０，１３０…シールド部材、３１，１３１…天井部、３１ａ…開口部、３２，１３２…側壁部、４０…導電部材、１１２…第３受動素子、第４受動素子

Claims (10)

1. 第１基体と、前記第１基体と対向して配置された第２基体と、前記第１基体と前記第２基体の間に配置された、両端に電極を有する複数の第１受動素子と、前記第２基体の前記第１受動素子が配置された側とは反対の側に配置された能動素子と、を備え、
   前記第１受動素子の両端の電極のうち一方の電極は、前記第１基体と接続されており、
   他方の電極は、前記第２基体と接続されるとともに前記能動素子と電気的に接続されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
2. 前記第２基体の少なくとも前記能動素子と対向する部分を除いた領域には、両端に電極を有する複数の第２受動素子が配置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。
3. 前記第１受動素子は、直方体形状をなし且つその長軸方向に沿う両端に前記電極を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の実装構造。
4. 前記複数の第１受動素子の長軸方向の長さは、互いに同じ長さになっていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品の実装構造。
5. 前記第２基体の前記第１基体と対向する側とは反対の側には導電性のシールド部材が配置され、
   前記シールド部材は、
   前記第２受動素子の一方の電極と接続される天井部と、
   前記第２受動素子の側方を覆う側壁部と、
   を備えてい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。
6. 前記シールド部材の前記天井部には、前記第２受動素子の一方の電極と対向する位置に開口部が形成されており、
   前記第２受動素子の一方の電極は、前記開口部に圧入された状態で前記シールド部材と接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電子部品の実装構造。
7. 前記第２受動素子の一方の電極は、前記シールド部材と導電部材を介して接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電子部品の実装構造。
8. 前記天井部と前記側壁部と前記第２基体とにより囲まれた空間に、相対的に長軸方向の長さの長い第３受動素子と、相対的に長軸方向の長さの短い第４受動素子と、が配置されており、
   前記第３受動素子と対向する前記天井部の前記第２基体からの高さは、前記第４受動素子と対向する前記天井部の前記第２基体からの高さよりも高いことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電子部品の実装構造。
9. 基体と、前記基体と対向して配置された導電性のシールド部材と、前記基体と前記シールド部材の間に配置された、両端に電極を有する複数の受動素子と、前記基体の前記受動素子が配置された側とは反対の側に配置された能動素子と、を備え、
   前記シールド部材は、前記受動素子の両端の電極のうち一方の電極と対向する位置に開口部が形成された天井部と、前記受動素子の側方を覆う側壁部と、を備え、
   前記受動素子の一方の電極は、前記開口部に圧入された状態で前記シールド部材と接続されており、
   前記受動素子の他方の電極は、前記基体と接続されるとともに前記能動素子と電気的に接続されていることを特徴とする電子部品の実装構造。
10. 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を備えることを特徴とする電子機器。

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