JP2012142436A - 実装構造及び実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 不具合の発生を減らすことが可能な実装構造及び実装方法の提供を提供する。
【解決手段】 接続部材４を介して配線基板３と接続する電子部品７を少なくとも１つ含む複数の部材２と、前記複数の部材２の間に設けられている緩衝部材５と、前記複数の部材２の間と、前記配線基板３と前記電子部品７との間に設けられた封止樹脂６とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、電子部品が実装された実装構造及び実装方法に関する。

一般的に、配線基板上に電子部品同士を近接して実装した場合、落下や押し等の外力を受けた際、配線基板より電子部品の方が剛性が高いため、電子部品の間へと力が加わりやすい。そのため、配線基板と電子部品を接続する半田等の接続部材へと応力が加わり、配線基板と電子部品が剥離してしまうことがあった。そして、接続不良となり、ショートや動作不良を引き起こす原因となっていた。

そこで、図１０に示すように、従来の実装構造１０１は、接続部材１０２を介して接続する配線基板１０３と電子部品１０４との間、また、電子部品１０４同士の間に封止樹脂１０５を設けることにより、配線基板１０３と電子部品１０４の剥離を抑制してきた。

特開２０１０−２３９０３１号

しかし、従来の実装構造１０１では、より外力が大きい場合、封止樹脂１０５に働く引張荷重が大きくなり、封止樹脂１０５へとクラックが入ってしまうことがあった。また、そのクラックは、配線基板１０３まで到達し、配線基板１０３と封止樹脂１０５との境に応力がかかり、最終的に接続部材１０２までクラックが進展し、接続不良となることがあった。

そこで本発明では、不具合の発生を減らすことが可能な実装構造及び実装方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態の実装構造は、接続部材を介して配線基板と接続する電子部品を少なくとも１つ含む複数の部材と、複数の部材の間に設けられている緩衝部材と、複数の部材の間と、配線基板と電子部品との間に設けられた封止樹脂とを有することを特徴としている。

また、実施形態の実装方法は、配線基板上に、接続部材を介して接続させる電子部品を少なくとも１つ含む複数の部材を設ける工程と、複数の部材の間に緩衝部材を設ける工程と、配線基板と複数の部材の間と、複数の部材の間とに封止樹脂を設ける工程と、封止樹脂を過熱する工程とを有することを特徴としている。

本発明の第１実施形態に係る実装構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図。 本発明の第１実施形態の応用例に係る実装構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図。 本発明の第１実施形態に係る実装方法を示す工程断面図。 本発明の第２実施形態に係る実装構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図。 本発明の第２実施形態に係る実装方法を示す工程断面図。 本発明の第３実施形態に係る実装構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図。 本発明の第３実施形態に係る実装方法を示す工程断面図。 本発明の第４実施形態に係る実装構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図。 本発明の第４実施形態に係る実装方法を示す工程断面図。 従来の実装構造を示す概略図。

以下、本発明の実施形態に係る不具合の発生を減らすことが可能な実装構造及び実装方法を、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る実装構造について、図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）に示すように実装構造１は、複数の部材２、配線基板３、接続部材４、緩衝部材５、封止樹脂６とから構成されている。

複数の部材２は、本実施形態では複数の電子部品７を用いており、接続部材４と接する面Ｍには電極（図示せず）が形成されている。なお、本実施形態では複数の部材２として複数の電子部品７を用いているが、これに限られることはなく、少なくとも１つの電子部品７を使用していればよい。

配線基板３は、絶縁層８上に配線層９が形成され、また、接続部材４が設けられる場所を除くようにレジスト１０が形成されているものである。また、本実施形態では配線基板３としてリジット基板を用いている。

接続部材４は、配線基板３の配線層９と電子部品７の電極との間に設けられており、材質としては半田を用いている。なお、本実施形態では接続部材４として半田を用いているが、これに限られることはなく、例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）などの導電性の金属であればどのようなものを用いてもよい。

緩衝部材５は、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面が半円又は楕円であり、複数の電子部品７の間の配線基板３上に設けられており、図１（ｂ）に示すように、複数の電子部品７の間の中央に沿って設けられている。また、緩衝部材５の材質としては、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂であるエラストマ樹脂を用いている。

このように、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂を複数の電子部品７の間の中央に沿って設けることにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力を分散することが可能となる。そのため、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぐことが可能となる。

なお、本実施形態では、緩衝部材５が複数の電子部品７の中央に沿って設けられているが、これに限られることはなく、複数の電子部品７の間で応力を分散することが可能であればよい。そのため、例えば中央からずれていてもよく、また蛇行して設けられていてもよい。更に、一定の間隔を空けながら設けてもよい。

封止樹脂６は、図１に示すように複数の電子部品７の間と、配線基板３と複数の電子部品７との間に設けられており、封止樹脂６の材質としてはエポキシ樹脂を用いている。また、封止樹脂６は、緩衝部材５を覆うように設けている。

また、本実施形態の応用例として、図２（ａ）に示すように、複数の電子部品７の中央の封止樹脂６から緩衝部材５に至る深さまで、切れ込みＣを形成させても良い。そして、図２（ｂ）に示すように、切れ込みＣを緩衝部材５の中央に沿って設けてもよい。このように切れ込みＣを形成させることにより、落下や押し等の外力を受けた際に、封止樹脂６へと加わる応力を緩衝部材５へと確実に誘導することが可能となるため、応力の分散を確実におこなうことが出来る。なお、本実施形態の応用例では、切れ込みＣが緩衝部材５の中央に沿って設けられているが、これに限られることはなく、緩衝部材５へと応力を誘導することが出来ればどのような位置に設けてもよい。

次に、本発明の第１実施形態に係る実装方法について、図３を参照して説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、接続部材４を介して配線基板３上に複数の電子部品７を実装する。より具体的に説明すると、複数の電子部品７の電極上に接続部材４である半田ボールを形成させた後、配線基板３上に複数の電子部品７を例えばフリップチップボンディングを行って接合させる。なお、本実施形態では電子部品７をフリップチップボンディングにより接合させているが、これに限られることはない。

そして、図３（ｂ）に示すように、緩衝部材５を複数の電子部品７の間の中央に沿って例えばディスペンサを使用して設ける。

その後、図３（ｃ）に示すように、封止樹脂６をアンダーフィル塗布により複数の電子部品７の間と、配線基板３と複数の電子部品７との間に設ける。なお、本実施形態では、緩衝部材５を設けた後に封止樹脂６を設けているが、緩衝部材５を設けた後、一度加熱や自然乾燥させてから封止樹脂６を設けてもよい。

最後に、図３（ｄ）に示すように、加熱装置１１により加熱をおこなう。なお、封止樹脂６へ切れ込みＣを入れる場合は、加熱が終了してから切れ込みを入れればよい。

以上、本実施形態の実装構造１によれば、複数の部材２の間に沿って緩衝部材５を設け、緩衝部材５を覆うように封止樹脂６を設けている。これにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力を分散することが可能となり、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぎ、不具合の発生を減らすことが可能となる。

（第２実施形態）
まず、本発明の第２実施形態に係る実装構造について、図４、図５を参照して説明する。本実施形態では、緩衝部材１２が粒体である点で第１実施形態と異なり、その他の構成部分については同様の構成を有している、従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成部分を省略し、粒体である緩衝部材１２を用いた実装構造２１と、実装方法の説明をする。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、緩衝部材１２は、配線基板３と複数の電子部品７の間よりも大きい粒体であり、複数の電子部品７の間に沿って分散して設けられている。また、緩衝部材１２の材質としては、第１実施形態と同様で、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂であるエラストマ樹脂を用いている。

このように、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂を複数の電子部品７の間に沿って分散して設けることにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力をどの位置からでも分散することが可能となる。そのため、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぐことが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態に係る実装方法について、図５を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、接続部材４を介して配線基板３上に複数の電子部品７を実装する。より具体的に説明すると、第１実施形態と同様で、複数の電子部品７の電極上に接続部材４である半田ボールを形成させた後、配線基板３上に複数の電子部品７を例えばフリップチップボンディングを行って接合させる。

次に、図５（ｂ）に示すように、粒体の緩衝部材１２と封止樹脂６を含む樹脂Ｒを用意し、例えばディスペンサを使用して複数の電子部品７の間から供給し、緩衝部材１２と封止樹脂６を設ける。具体的に説明すると、粒体の緩衝部材１２は、配線基板３と複数の電子部品７の間より大きいため、複数の電子部品７の間に留まり、封止樹脂６は配線基板３と複数の電子部品７の間へと供給されていく。これにより、緩衝部材１２と封止樹脂６を一度に設けることが可能となる。

その後、図５（ｃ）に示すように、加熱装置１１により加熱をおこなう。

以上、本実施形態の実装構造２１によれば、粒体の緩衝部材１２を複数の部材２の間に沿って分散させて設けている。これにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力を、どの位置からでも分散することが可能となり、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぎ、不具合の発生を減らすことが可能となる。

また、粒体の緩衝部材１２と封止樹脂６を含む樹脂Ｒを用いて複数の部材２の間から供給することにより、緩衝部材１２を設ける工程を追加することなく緩衝部材１２を設けることが可能となる。

（第３実施形態）
まず、本発明の第３実施形態に係る実装構造について、図６、図７を参照して説明する。本実施形態では、板状の緩衝部材１３が封止樹脂６から露出するように設けられている点で第１実施形態と異なり、その他の構成部分については同様の構成を有している、従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成部分を省略し、板状の緩衝部材１３を用いた実装構造３１と、実装方法の説明をする。

図６（ａ）に示すように、緩衝部材１３は、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面が板状又は棒状の形状であり、複数の電子部品７の間の配線基板３上に設けられている。また、封止樹脂６から露出する程度の高さに形成されており、図６（ｂ）に示すように、複数の電子部品７の間の中央に沿って設けられている。なお、本実施形態では、緩衝部材１３を複数の電子部品７の間の中央に沿って設けているが、これに限られることはなく、複数の電子部品７の間で応力を分散することが可能であればよい。そのため、例えば中央からずれていてもよく、また蛇行形状の板を設けていてもよい。更に、一定の間隔を空けながら設けてもよい。

緩衝部材１３の材質としては、第１実施形態と同様で、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂であるエラストマ樹脂を用いている。

このように、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂を、封止樹脂６から露出するように設けることにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力を、封止樹脂６の面Ｍ２から確実に分散することが可能となる。そのため、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぐことが可能となる。

次に、本発明の第３実施形態に係る実装方法について、図７を参照して説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、接続部材４を介して配線基板３上に複数の電子部品７を実装する。より具体的に説明すると、第１実施形態と同様で、複数の電子部品７の電極上に接続部材４である半田ボールを形成させた後、配線基板３上に複数の電子部品７を例えばフリップチップボンディングを行って接合させる。

そして、図７（ｂ）に示すように、板状に形成された緩衝部材１３を複数の電子部品７の間の中央に沿って設ける。また、緩衝部材１３を配線基板３上に設ける際には、緩衝部材１３を固定させる固定材（図示せず）を用いて固定をおこなっており、緩衝部材１３を固定することが可能であればどのような固定材であってもよい。なお、本実施形態では緩衝部材１３として、板状に形成された緩衝部材１３を使用しているが、これに限られることはなく、例えばディスペンサを使用し、配線基板３上に数回重ねて塗布を行って形成させてもよい。

その後、図７（ｃ）に示すように、封止樹脂６をアンダーフィル塗布により複数の電子部品７の間と、配線基板３と複数の電子部品７との間に設ける。なお、本実施形態では、緩衝部材１３を設けた後に封止樹脂６を設けているが、緩衝部材１３を設けた後、一度加熱や自然乾燥させてから封止樹脂６を設けてもよい。

その後、図７（ｄ）に示すように、加熱装置１１により加熱をおこなう。

以上、本実施形態によれば、板状の緩衝部材１３を封止樹脂６から露出するように設けている。これにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力を、封止樹脂６の面Ｍ２から確実に分散することが可能となり、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぎ、不具合の発生を減らすことが可能となる。

（第４実施形態）
まず、本発明の第４実施形態に係る実装構造について、図８、図９を参照して説明する。本実施形態では、封止樹脂６を除いた空間を有するように形成された緩衝部材１４が設けられている点で第１実施形態と異なり、その他の構成部分については同様の構成を有している、従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成部分を省略し、板状の緩衝部材１４を用いた実装構造４１と、実装方法の説明をする。

図８（ａ）に示すように、緩衝部材１４は、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面がコの字形に形成された板形状のものであり、複数の電子部品７の配線基板３上に設けられている。また、封止樹脂６が形成される高さより高くなるように形成されており、図８（ｂ）に示すように、複数の電子部品７の間の中央に沿って設けられている。なお、本実施形態では、緩衝部材１４を複数の電子部品７の間の中央に沿って設けているが、これに限られることはなく、複数の電子部品７の間で応力を分散することが可能であればよい。そのため、例えば中央からずれていてもよく、また蛇行形状の板を設けていてもよい。

緩衝部材１４の材質としては、第１実施形態と同様で、封止樹脂６よりも軟らかい軟質樹脂であるエラストマ樹脂を用いている。なお、本実施形態では軟質樹脂を用いているが、これに限られることはなく、例えばステンレスや銅等の応力に対応可能な弾性を有する金属から形成された板金を用いてもよい。そのため、板金の厚みは適宜調整すればよいため、特に限定されることはない。

このように、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面をコの字形に形成することにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間に応力の影響を受けるものを極力減らすことが出来る。また、応力を発生させる場所を確実に誘導することが出来るため、緩衝部材１４により応力を分散することが可能となり、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぐことが可能となる。

次に、本発明の第４実施形態に係る実装方法について、図９を参照して説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、接続部材４を介して配線基板３上に複数の電子部品７を実装する。より具体的に説明すると、第１実施形態と同様で、複数の電子部品７の電極上に接続部材４である半田ボールを形成させた後、配線基板３上に複数の電子部品７を例えばフリップチップボンディングを行って接合させる。

次に、図９（ｂ）に示すように、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面がコの字形に形成された板形状の緩衝部材１４を複数の電子部品７の間の中央に沿って設ける。また、緩衝部材１４を配線基板３上に設ける際には、緩衝部材１４を固定させる固定材（図示せず）を用いて固定をおこなっており、緩衝部材１４を固定することが可能であればどのような固定材であってもよい。なお、緩衝部材１４が金属であった場合も同様である。

その後、図９（ｃ）に示すように、封止樹脂６をアンダーフィル塗布により複数の電子部品７の間と、複数の電子部品７と緩衝部材１４の間に設ける。そして最後に、図９（ｄ）に示すように、加熱装置１１により加熱をおこなう。

以上、本実施形態によれば、複数の電子部品７が設けられている方向に沿って切った断面がコの字形に形成された板形状の緩衝部材１４を複数の部材２の間に沿って設けている。これにより、落下や押し等の外力を受けた際に、複数の電子部品７の間で発生する応力の影響を受けるものを極力減らすことが出来る。また、応力を発生させる場所を確実に誘導することが出来るため、緩衝部材１４により応力を分散することが可能となる。そのため、配線基板３から封止樹脂６や接続部材４の剥離を防ぎ、不具合の発生を減らすことが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，２１，３１，４１，１０１…実装構造
２…部材
３，１０３…配線基板
４，１０２…接続部材
５，１２，１３，１４…緩衝部材
６，１０５…封止樹脂
７，１０４…電子部品
８…絶縁層
９…配線層
１０…レジスト
１１…加熱装置
Ｍ１，Ｍ２…面
Ｃ…切れ込み
Ｒ…樹脂

Claims (10)

1. 接続部材を介して配線基板と接続する電子部品を少なくとも１つ含む複数の部材と、
   前記複数の部材の間に設けられている緩衝部材と、
   前記複数の部材の間と、前記配線基板と前記電子部品との間に設けられた封止樹脂と、
   を有することを特徴とする実装構造。
2. 前記緩衝部材は、前記封止樹脂より軟らかい軟質樹脂を用いていることを特徴とする請求項１記載の実装構造。
3. 前記緩衝部材は、応力に対応可能な弾性を有する金属から形成された板金を用いていることを特徴とする請求項１記載の実装構造。
4. 前記軟質樹脂はエラストマ樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の実装構造。
5. 配線基板上に、接続部材を介して接続させる電子部品を少なくとも１つ含む複数の部材を設ける工程と、
   前記複数の部材の間に緩衝部材を設ける工程と、
   前記配線基板と前記複数の部材の間と、前記複数の部材の間とに封止樹脂を設ける工程と、
   前記封止樹脂を過熱する工程と、
   を有することを特徴とする実装方法。
6. 配線基板上に、接続部材を介して接続させる電子部品を少なくとも１つ含む複数の部材を設ける工程と、
   前記複数の部材の間に緩衝部材と封止樹脂を設け、同時に前記配線基板と前記複数の部材の間に封止樹脂を設ける工程と、
   前記封止樹脂を過熱する工程と、
   を有することを特徴とする実装方法。
7. 前記緩衝部材は、前記封止樹脂より軟らかい軟質樹脂を用いていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の実装構造。
8. 前記緩衝部材は、応力に対応可能な弾性を有する金属から形成された板金を用いていることを特徴とする請求項５記載の実装構造。
9. 前記軟質樹脂はエラストマ樹脂であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の実装構造。
10. 前記緩衝部材は、前記配線基板と前記複数の部材の間より大きい粒体であることを特徴とする請求項６記載の実装方法。

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