JP2013157576A - 回路素子実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣなどを含むモジュールを搭載した回路基板上に、ディスクリート部品を設けた場合において、電気的特性の劣化を抑止しつつ高密度を実現可能とした回路素子実装構造を提供する。
【解決手段】 回路基板１の上に搭載された回路モジュール２と、この回路基板１の上において、この回路モジュール２の基板側面電極と直接またはハンダを介して電極が接触されて搭載された高背のディスクリート部品５１とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は回路素子実装構造に関し、特にＩＣなどを含む回路モジュールとディスクリートなチップ部品とを実装するための回路素子実装構造に関するものである。

小型の電子機器が普及するにつれて、更なる小型化及び薄型化を目指した高機能の電子機器が必要とされている。そして、更に携帯端末などの小型電子機器の大画面化により、機器において、電池を収納する体積が占める割合が高まっている。その一方で、実装基板が占める割合は低下しており、よって高密度な実装基板が要求されている。

ここで、例えば、図１３に示す様な回路をモジュール化する場合の例を説明する。この場合、端末機器の実装面積が十分ではないために、理想的には、図中の点線１００で囲われた部分を一つのモジュールとすることが要求されるが、ＩＣ１０１、インダクタ１０２、キャパシタ１０３のうちどれか一つでも、部品高さが高い場合には、モジュール化した場合の実装高さは、その一番高いものの高さに依存することになってしまう。よって、端末機器の設計仕様を十分に満足できない場合が生じることになる。

例えば、インダクタ１０２やキャパシタ１０３の高さが大きい場合には、仮にモジュール化しても、実装高さはこれらインダクタやキャパシタの高さに依存し、端末機器の設計仕様を満たさないために、モジュール化や高密度化ができないことになる。

そこで、例えば、キャパシタ１０３をモジュールに含ませないでディスクリート部品とするという選択肢もある。しかし、この場合には、モジュール化による小型化効果が減少し、また、このキャパシタ１０３とＩＣ１０１とを接続するためのフィードバックライン１０４が、モジュール端子やモジュール基板を経由することになるために、当該ライン１０４の寄生成分の増加により、電気的特性が低下することにもなる。

特開２００３−２２４４２６号公報

ここで、特許文献１を参照すると、その図１や図２などに示されている様に、回路基板上にセラミックパッケージと回路素子であるディスクリート部品とを搭載したものがあるが、この場合に、前述した様に、セラミックパッケージとディスクリート部品とを接続するための配線ラインが必要となる。そのために、当該ラインにおける寄生成分により電気的特性の劣化は避けられない。

そこで、本発明の目的は、ＩＣなどを含むモジュールを搭載した回路基板上に、高背ディスクリート部品を設けた場合において、電気的特性の劣化を抑止しつつ高密度を実現可能とした回路素子実装構造を提供することである。

本発明による回路素子実装構造は、基板上に搭載された回路モジュールと、前記基板上において、この回路モジュールの基板側面電極と直接またはハンダを介して電極が接触されて搭載されたディスクリート部品とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、基板上において、高さが大なる高背ディスクリート部品を、当該基板上に搭載された回路モジュールの基板側面電極と直接またはハンダを介して電極を接触させて搭載することにより、実装高さを抑えつつ高密度化を実現できるという効果がある。

本発明の一実施の形態を示す図である。 本発明の一実施の形態に用いる回路基板を示す図である。 本発明の一実施の形態において、回路基板へのモジュールや高背ディスクリート部品を搭載する場合の説明図である。 図３に示した高背ディスクリート部品の回路基板への搭載時の作用を説明する図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 本発明の更に他の実施の形態を示す図である。 本発明の別の実施の形態を示す図である。 本発明の更に別の実施の形態を示す図である。 本発明の他の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態における実装構造を樹脂モールドした場合の図である。 本発明の実施の形態において、回路基板への高背ディスクリート部品を搭載する場合の説明図である。 本発明の実施の形態において、モジュールへの高背ディスクリート部品の接触方法を示す図である。 モジュールの回路の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す図であり、下側の図面は平面図、上側の図面は平面図におけるＡＡ線に沿う矢視方向の断面図である。

図１に示す様に、回路基板（一次基板とも称される）１の上に、ＩＣなどを含むモジュール２と共に、高背ディスクリート部品５を隣接して搭載するのであるが、その場合に、このディスクリート部品５を、モジュール２の基板（二次基板とも称される）側面とを接触させて配置するのである。図の例では、ディスクリート部品５の電極５１をモジュール２の基板側面と接触させて隣接配置している。

本来、この高背ディスクリート部品５は、前述した様に、モジュール２に内蔵しても良いものであるが、そうすると、モジュール２自身の高さが、モジュール２の端子の高さ、モジュール２の基板の厚さ、この高背ディスクリート部品の高さ、モジュール２の基板と高背ディスクリート部品を接続するハンダ高さの合計になってしまい、薄型化にならない。そこで、本発明では、このように、モジュール２とは別に高背ディスクリート部品５を基板１上に搭載し、かつこのモジュール２と隣接配置して、両者間の配線ラインを極力無くす様にしているのである。

なお、図１において、モジュール２の上には、更にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）半導体パッケージ３や複数のディスクリート部品４などが搭載されて、積層状態とされているものとする。また、１１や１２は接続用のランドを示している。

図２は、図１に示した回路基板１を示す図であり、下側の図面は平面図、上側の図面は平面図におけるＢＢ線に沿う矢視方向の断面図である。なお、図１と同等部分には同一符号をもって示している。他の図においても同様とする。

モジュール２とディスクリート部品５とを隣接配置するために、本発明では、回路基板１に設けたランド１２の形状によって、ハンダ６のリフロー時のセルフアライメント効果を利用するのが良い。そのためのランド１２の形状について説明する。前述した様に、リフロー時のセルフアライメント効果を利用するために、リフロー時にディスクリート部品５がランドの中心に向かって移動する際に、ディスクリート部品の側面がモジュール２の基板側面と接する様にランド位置を設定するのである。

その場合、図１における搭載後のディスクリート部品のモジュール側のランドが、モジュールの基板端よりもモジュールの中心方向に寄った位置になるように設けられるのである。

そして、回路基板１にハンダペーストを印刷するのであるが、その際に、図２に示す様に、モジュール２の基板とディスクリート部品５とが接続する場所においては、通常よりもハンダの量が多くなる様に印刷する（ランド１２上の楕円状で示すハンダ６参照）。

そして、ハンダ６を印刷した回路基板１に各種部品を搭載することになるが、この搭載時には、図３に示す様に、部品の外形公差、搭載機の搭載精度などを考慮して、隣接したい部品間をあえて両者が接触しないだけのクリアランスを確保して搭載するのである。すなわち、搭載する時、図３における太線の位置にディスクリート部品５の中心を置く代わりに破線の位置に置くのである。なお、太線はディスクリート部品５の左右一対の電極５１に対応するランド間の中心を示し、破線はディスクリート部品５の中心を示している。

換言すれば、基板１上のディスクリート部品５を搭載するための回路モジュール側の接続用ランド１２の端縁部と回路モジュール２の基板側面との位置関係が、上面から見た場合に、両者が一部重畳するように、接続用ランド１２の端縁部が回路モジュール２の基板側面よりも当該回路モジュールの中心方向にずれて設けられている。

続いて、リフローハンダ付けを行うが、このとき、図４の断面図に示す様に、リフロー時におけるハンダ６のセルフアライメント効果（５０１）とぬれ性（５０２）とにより、搭載時にあえてずらして搭載したにもかかわらず、搭載部品はランドの中心に引き寄せられる。その結果、図５の様に、モジュール２とディスクリート部品５との間に隙間がなくなり、同時に両者の接続ランド（電極）２２と電極５１とがハンダ６により接続されることになる。なお、このセルフアライメント効果とは、リフロー中にハンダの表面張力により表面実装部品がランドの中心へ引き寄せられる現象である。

リフロー時のセルフアライメント効果のみならず、同時にハンダのぬれ性により、印刷したハンダ６がランド１２だけではなく、ディスクリート部品５の電極５１全体へ浸透する。なお、図４，５に示す様に、モジュール２の基板側面に接続用ランド２２を設けておき、この接続用ランド２２にもハンダを印刷しておけば、接続のためのハンダ不足を解消できることになる。

モジュール化においては高密度実装と実装高さとはいわゆるトレードオフの関係にあったものが、本発明では、高背部品をモジュールの基板とのクリアランスなしにディスクリート実装することで、実装高さを抑えつつ高密度実装が可能となる。また、前述した様に、電気的特性の劣化という課題からモジュール化できなかった回路においても、本発明では、モジュールの基板の表層に設けられた電極とディスクリート部品の電極とを直接接続する構造であるので、電気的特性の課題を解決しつつ高密度実装が可能となる。

更に、モジュールの基板と高背部品とを直接接続することにより、一次基板の配線密度を低下させることができる。更にはまた、本来はモジュールの上に搭載する部品を、一時基板上に搭載するので、モジュールに搭載する部品を削減できることにもなる。よって、モジュールサイズを縮小でき、基板の１シートから分割できるモジュール基板数が増加して、モジュール基板のコストダウンが可能になる。

また、搭載費用の削減や、一次実装時の歩留りを向上でき、更に、モジュールの上の部品を、一時基板上にディスクリート実装すると、モジュールの重さを軽量化できるので、落下などの衝撃に対する信頼性が向上する。以上の効果により、小型、薄型の端末機器を提供できるものである。

上述した実施の形態では、モジュール２の基板側面とディスクリート部品５の短辺とを直接接触する様にしているが、ディスクリート部品５の長辺、すなわち部品５の一対の電極５１をモジュール２の基板側面と接触する様にしても良いことは明白である。

また、モジュール２の基板の接続用ランドの形状を、例えば、図６に示す様に、当該基板に側面電極２３を採用することにより、より機械的接続強度を向上させることができる。また、図７に示す様に、モジュール２の基板の接続用ランドとして、半円筒状のスルーホール２４を用いることもできる。この場合には、モジュールのハンダ印刷時に、当該スルーホール２４にもハンダを印刷しておくことにより、接続用ハンダ量の不足を解消することができる。なお、図７において、下側図面は平面図を示し、上側図面は下側図面のＤＤ線に沿う矢視方向断面図である。

更には、図８の断面図に示す様に、モジュール基板の各層のパターン（モジュール基板内埋め込み電極）２５を接続用に利用することもできる。この場合の接続方法は、他の方法と比較すると、機械的接続強度が弱いことが想定されるが、樹脂などにより補強することで、強度を補うことが可能である。更にはまた、モジュール２上の搭載部品４が接続するディスクリート部品５と同電位の場合には、図９に示す様に、ランド２１を、この搭載部品４とディスクリート部品５の接続用に共用できる。

図４で説明したセルフアライメント効果を利用した実装方法以外にも、一次基板１に実装する前にモジュール２とディスクリート部品５とを接続して固定しておく方法も利用できる。図１０に示す様に、一次基板に実装する前に、樹脂１０によってモジュール２の基板実装面と各種部品３，４とを固定する。

すなわち、先ず、モジュール基板に部品を実装し、端子面にハンダを印刷した状態にする。その際に、接続用ランドにもハンダを印刷しておく。そして、図１１に示す様な部品接触治具１０５を用いてモジュール２の基板とディスクリート部品５と接触させる。そして、ディスクリート部品５の高さ合わせは、治具１０５にざぐり加工が施された板を付けるか、キャリアプレートにざぐり加工を加えることで補正する。

その後、リフローハンダ接続を行い、モジュールの端子形成と、モジュール基板とディスクリート部品５との接続を行い、モジュールの部品面を樹脂で固定する。この方法では、モジュールとディスクリート部品全体を樹脂で覆う構造から耐衝撃性を高めることができる。

また、図１１に示した様な治具１０５を用いることで、図１２に示す様に、導電性接着剤２６により固定することも可能である。この導電性接着剤として、例えば、ディスペンサー１０６を用いてモジュール基板やディスクリート部品の側面に塗布する。その後、治具１０５を用いてモジュール基板とディスクリート部品とを接触させることで機械的、電気的接続を可能とするのである。もっとも、治具なしに手作業で位置合わせを行うことができることは勿論である。

１ 回路基板
２ モジュール
３ ＢＧＡ半導体パッケージ
４ ディスクリート部品
５ 高背ディスクリート部品
６ ハンダ
１０ モールド樹脂
１１，１２，２２ 接続ランド
２３ 側面電極
２４ スルーホール
２５ モジュール基板内埋め込み電極
２６ 導電性接着剤
５１ 高背ディスクリート部品の電極

Claims (5)

1. 基板上に搭載された回路モジュールと、前記基板上において、この回路モジュールの基板側面電極と直接またはハンダを介して電極が接触されて搭載されたディスクリート部品とを含むことを特徴とする回路素子実装構造。
2. 前記ハンダに代えて、導電性接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の回路素子実装構造。
3. 前記回路モジュールの基板側面の電極と、前記ディスクリート部品の電極とが、接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路素子実装構造。
4. 前記基板上の前記ディスクリート部品を搭載するための接続用ランドの端縁部と前記回路モジュールの基板側面との位置関係が、上面から見た場合に、両者が一部重畳するように、前記接続用ランドの端縁部が前記回路モジュールの基板側面よりも当該回路モジュールの中心方向にずれて設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の回路素子実装構造。
5. 前記回路モジュールと前記ディスクリート部品とは、前記基板上において、樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の回路素子実装構造。

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