JP2015060858A - 電子部品モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ハンダ付け性が向上された電子部品モジュールを提供する。
【解決手段】電子部品モジュール（１００）では、電子部品と、第１面に電子部品を搭載し、第１面と反対側の第２面に外部と接続するための外部電極を有するベース基板（１１０）と、を備え、ベース基板は第１面側から見て４辺を有する矩形形状であり、その４辺の内の向かい合う２辺の側面は、その側面を切り欠く切り欠き部（１３０）が形成され、切り欠き部を通り、電子部品と外部電極と電気的に接続する側面電極（１４１）が形成され、側面電極及び外部電極の表面には、鉛フリーハンダ（１１２）がコーティングされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型の電子部品モジュールに関するもので、特に、電子部品モジュールの外部電極の構造に関するものである。

電子機器の小型化を図るため、表面実装型の電子部品モジュール（例えば圧電デバイス）が多用されるようになっている。そして、量産性を上げるため、圧電デバイスの外部電極は、真空蒸着又はスパッタリングで形成される。真空蒸着又はスパッタリングされた外部電極は、例えば３００オングストローム（０．０３μｍ）の厚さしかなく、圧電デバイスの完成後に熱衝撃試験又は耐電圧試験されると、酸化したり傷ついたりしてしまうことがある。このように酸化したり傷ついたりした外部電極は、ハンダ付け性が劣化してしまう。

そこで、特許文献１では、外部電極を真空蒸着又はスパッタリングではなく、数μｍから十数μｍの厚みを形成できるメッキ法によって、ニッケルメッキ又は銅メッキで形成している。さらに、ニッケルメッキ又は銅メッキの上に錫メッキを形成して、ハンダ付け性を向上させている。

特開平１１−１３６０７８

しかし、外部電極をメッキ法で厚く形成していては、製造コストで不利である。その一方で熱衝撃試験又は耐電圧試験後に、簡易に外部電極を保護するとともにハンダ付け性を向上させる技術が求められている。

本発明では、ハンダ付け性が向上されている電子部品モジュールを提供することを目的とする。

第１観点の電子部品モジュールでは、電子部品と、第１面に電子部品を搭載し、第１面と反対側の第２面に外部と接続するための外部電極を有するベース基板と、を備え、ベース基板は第１面側から見て４辺を有する矩形形状であり、その４辺の内の向かい合う２辺の側面は、その側面を切り欠く切り欠き部が形成され、切り欠き部を通り、電子部品と外部電極と電気的に接続する側面電極が形成され、側面電極及び外部電極の表面には、鉛フリーハンダがコーティングされている。

第２観点の電子部品モジュールでは、第１観点において、ベース基板が、セラミック製のセラミック基板又はガラスエポキシ製のガラスエポキシ基板を含む。

第３観点の電子部品モジュールでは、第１観点及び第２観点において、切り欠き部が、第１面における面積が第２面における面積より大きい。

第４観点の電子部品モジュールでは、第１観点から第３観点において、切り欠き部が、第１面から見て半円状に形成されている。

第５観点の電子部品モジュールでは、第１観点及び第２観点において、切り欠き部が、第１面から見て多角形状に形成されており、第１面における多角形の面積が第２面における面積より大きい。

第６観点の電子部品モジュールでは、第１観点及び第２観点において、切り欠き部が、第１面における面積が第２面における面積より小さい。

第７観点の電子部品モジュールでは、第６観点において、切り欠き部が、第１面から見て多角形状に形成されている。

第８観点の電子部品モジュールでは、第１観点から第７観点において、切り欠き部にハンダが充填されている。

第９観点の電子部品モジュールでは、第１観点から第８観点において、第２面には、第２面の表面から凹み切り欠け部に接続される凹部が形成され、外部電極が凹部に形成されている。

第１０観点の電子部品モジュールでは、第９観点において、凹部にハンダが充填されている。

本発明の電子部品モジュールによれば、ハンダ付け性を向上できる。

（ａ）は、電子部品モジュール１００の斜視図である。 （ｂ）は、切り欠け部１３０の拡大斜視図である。 （ａ）は、電子部品モジュール１００の上面図である。 （ｂ）は、電子部品モジュール１００の底面図である。 （ａ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 （ｂ）は、電子部品モジュール１００及びアルミナ基板１５０の概略断面図である。 （ａ）は、切り欠け部２３０の斜視図である。 （ｂ）は、切り欠け部３３０の斜視図である。 （ｃ）は、切り欠け部４３０の斜視図である。 （ｄ）は、切り欠け部５３０の斜視図である。 （ａ）は、切り欠け部６３０の斜視図である。 （ｂ）は、切り欠け部７３０の斜視図である。 （ａ）は、電子部品モジュール８００の概略断面図である。 （ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面を含むベース基板８１０の部分断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
＜電子部品モジュール１００の構成＞
図１（ａ）は、電子部品モジュール１００の斜視図である。電子部品モジュール１００は、主に、矩形形状の平面を有するベース基板１１０と、ベース基板１１０上に配置される電子部品（不図示）と、により構成されている。以下の説明では、ベース基板１１０の長辺が伸びる方向をＹ軸方向、短辺が伸びる方向をＸ軸、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに垂直な方向をＺ軸方向として説明する。

ベース基板１１０は、例えばガラスエポキシ製のガラスエポキシ基板として形成される。ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面には複数の電子部品が配置されており、これらの電子部品はカバー１２０に覆われることにより保温及び保護されている。また、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面から−Ｚ軸側の面へは複数の電極１４０が引き出されている。ベース基板１１０の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の側面には、ベース基板１１０の側面を切り欠く切り欠け部１３０（図１（ｂ）参照）が形成されており、切り欠け部１３０にはハンダ１１２が充填されている。ハンダ１１２には、例えば鉛フリーハンダが用いられる。

図１（ｂ）は、切り欠け部１３０の拡大斜視図である。切り欠け部１３０はベース基板１１０の側面の一部がベース基板１１０の内側に凹むように形成されており、その形状は、例えば＋Ｚ軸側から見て半円状となるように形成される。切り欠け部１３０には電極１４０が形成されており、この切り欠け部１３０に形成される電極１４０を側面電極１４１とする。ハンダ１１２は、側面電極１４１に密着し、図１（ａ）に示されるように半円状の切り欠け部１３０を満たすように充填される。

図２（ａ）は、電子部品モジュール１００の上面図である。ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面に形成される電極１４０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面に形成される電子部品（不図示）に直接的又は間接的に導通されている。また、ベース基板１１０の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の側面には、それぞれ３箇所に切り欠け部１３０が形成されており、電極１４０はこれらの切り欠け部１３０を介してベース基板１１０の−Ｚ軸側の面に引き出される。

図２（ｂ）は、電子部品モジュール１００の底面図である。電極１４０は、切り欠け部１３０を介して＋Ｚ軸側の面から−Ｚ軸側の面に引き出されており、この−Ｚ軸側の面に形成される電極１４０を外部電極１４２とする。外部電極１４２の表面はハンダ１１２で覆われている。電子部品モジュール１００は、この外部電極１４２を介して他の基板等に実装される。

図３（ａ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。ベース基板１１０に形成される電極１４０は、例えばベース基板１１０の表面に形成される銅（Ｃｕ）層１４３と、銅（Ｃｕ）層１４３の表面に形成されるニッケル（Ｎｉ）層１４４と、ニッケル層１４４の表面に形成されている金（Ａｕ）層１４５と、により形成される。これらの層はめっきにより形成され、例えば金（Ａｕ）層１４５は０．０３μｍ以上、ニッケル（Ｎｉ）層１４４は３〜５μｍ、銅（Ｃｕ）層１４３は２０μｍ以上に形成される。また、切り欠け部１３０にハンダ１１２が充填された直後では、図３（ａ）に示されるように側面電極１４１及び外部電極１４２の金（Ａｕ）層１４５の表面がハンダ１１２により覆われるようにコーティングされる。この後、金（Ａｕ）層１４５がハンダ１１２に拡散し、さらにニッケル（Ｎｉ）層１１４とハンダ１１２との境界部分にニッケル（Ｎｉ）とハンダとが混じった層が形成される。

図３（ｂ）は、電子部品モジュール１００及びアルミナ基板１５０の概略断面図である。以下に図３（ｂ）を参照してベース基板１１０の電極１４０にハンダ１１２をコーティングする方法について説明する。まず、アルミナ基板１５０上にハンダペースト１１２を印刷する。次にベース基板１１０の電極１４０のハンダ１１２を付着させたい領域にフラックスを塗布する。電子部品モジュール１００では、例えば側面電極１４１及び外部電極１４２の表面にハンダ１１２を付着させるために、側面電極１４１及び外部電極１４２の表面にフラックスが塗布される。次に、ハンダペースト１１２上に電子部品モジュール１００を置き、ハンダ１１２が溶ける温度まで温度を上げる。ハンダ１１２とアルミナ基板１５０とは接合しないため、溶けたハンダ１１２は全て電子部品モジュール１００の電極１４０に移動し、側面電極１４１及び外部電極１４２の表面をコーティングする。また、切り欠け部１３０の側面は図１（ｂ）に示されるように側面電極１４１で覆われているため、ハンダ１１２の量が多い場合には切り欠け部１３０にハンダ１１２が溜まって表面張力によりハンダ１１２が切り欠け部１３０に保持される。この状態でハンダ１１２を固まらせることにより、切り欠け部１３０にハンダ１１２が充填される。

従来の電子部品モジュールでは、電極の表面に形成される金層の厚さが薄く、電子部品モジュールの形成の過程で金層にピンホールが形成されること等によりニッケル層が外気に触れて酸化し、ハンダが電極に付きにくくなるという問題、すなわちハンダ付け性が劣化するという問題があった。電子部品モジュール１００では、フラックスを電極１４０に塗布した後にハンダ１１２を付着させることで、電極１４０のハンダ付け性が向上されている。このハンダ付け性の向上は、ハンダ付け性が一度劣化した電極に対して行うことで再びハンダ付け性を向上させることができる。

また、電子部品モジュールを実装基板等に実装する場合には実装基板にハンダを塗布することにより実装されるが、電子部品モジュール１００では切り欠け部１３０にハンダ１１２が充填されているため、実装基板にハンダを塗布することが不要になる。また、電子部品モジュール１００は、電極１４０の表面にすでにハンダ１１２が形成されているため、電極１４０とハンダ１１２とのハンダ付け性を考慮することなく容易に電子部品モジュール１００を実装基板等に装着することができる。

（第２実施形態）
電子部品モジュールの切り欠け部は、様々な形状に形成される。以下に切り欠け部の変形例について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

＜切り欠け部２３０の構成＞
図４（ａ）は、切り欠け部２３０の斜視図である。切り欠け部２３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面及び−Ｚ軸側の面が半円状に形成されている切り欠け部である。切り欠け部２３０のベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面の半円の直径を長さＤ１、ベース基板１１０の−Ｚ軸側の面の半円の直径を長さＤ２とすると、長さＤ１は長さＤ２よりも大きく形成されている。また、切り欠け部２３０は、ＸＹ平面の断面の面積が＋Ｚ軸側に寄るほど大きくなるように形成されている。

＜切り欠け部３３０の構成＞
図４（ｂ）は、切り欠け部３３０の斜視図である。切り欠け部３３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面及び−Ｚ軸側の面が半円状に形成されている切り欠け部である。切り欠け部３３０は切り欠け部２３０とは逆に、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ２、ベース基板１１０の−Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ１となるように形成されている。また、切り欠け部３３０は、ＸＹ平面の断面の面積が−Ｚ軸側に寄るほど大きくなるように形成されている。

＜切り欠け部４３０の構成＞
図４（ｃ）は、切り欠け部４３０の斜視図である。切り欠け部４３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面及び−Ｚ軸側の面が矩形形状に形成されている切り欠け部である。切り欠け部４３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面のＹ軸方向の長さが長さＤ１、Ｘ軸方向の長さが長さＬ１に形成されており、−Ｚ軸側の面のＹ軸方向の長さが長さＤ２、Ｘ軸方向の長さが長さＬ２に形成されている。長さＤ１は長さＤ２よりも長く、長さＬ１は長さＬ２よりも長い。そのため、切り欠け部４３０は＋Ｚ軸側の面の面積が−Ｚ軸側の面の面積よりも大きい。

＜切り欠け部５３０の構成＞
図４（ｄ）は、切り欠け部５３０の斜視図である。切り欠け部５３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面及び−Ｚ軸側の面が矩形形状に形成されている切り欠け部である。切り欠け部５３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面のＹ軸方向の長さが長さＤ２、Ｘ軸方向の長さが長さＬ２に形成されており、−Ｚ軸側の面のＹ軸方向の長さが長さＤ１、Ｘ軸方向の長さが長さＬ１に形成されている。そのため、切り欠け部５３０は＋Ｚ軸側の面の面積が−Ｚ軸側の面の面積よりも小さい。

切り欠け部２３０及び切り欠け部４３０に示されるような−Ｚ軸側の面の面積が小さい切り欠け部は、切り欠け部にハンダ１１２が入りにくいため切り欠け部に供給されるハンダ１１２の量を減らすことができる。また、切り欠け部内に入ったハンダ１１２を保持し易くなるという特徴がある。これに対して、切り欠け部３３０及び切り欠け部５３０に示されるように、−Ｚ軸側の面の面積が大きく＋Ｚ軸側の面積が小さい場合には、ハンダ１１２が切り欠け部内に入りやすく、切り欠け部の＋Ｚ軸側の面からハンダ１１２がはみ出しにくいという特徴がある。電子部品モジュールにおける切り欠け部の形成は、このような切り欠け部の形状による特徴を考慮し、電子部品モジュールの特徴等に応じて最適な形状に形成することができる。

＜切り欠け部６３０の構成＞
図５（ａ）は、切り欠け部６３０の斜視図である。切り欠け部６３０は、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面及び−Ｚ軸側の面が半円状に形成されている切り欠け部である。切り欠け部６３０は、半円状の断面を有し、３段の段差により形成されている。切り欠け部６３０のベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ１、ベース基板１１０の中段の段差の半円の直径が長さＤ３、ベース基板１１０の−Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ２に形成されている。長さＤ３は長さＤ２よりも大きく長さＤ１よりも小さい。

＜切り欠け部７３０の構成＞
図５（ｂ）は、切り欠け部７３０の斜視図である。切り欠け部７３０は、半円状の断面を有し、３段の段差により形成されている。切り欠け部７３０は切り欠け部６３０とは逆に、ベース基板１１０の＋Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ２、ベース基板１１０の−Ｚ軸側の面の半円の直径が長さＤ１となるように形成されている。また、ベース基板１１０の中段の段差の半円の直径が長さＤ３となるように形成されている。

断面が矩形形状に形成される切り欠け部４３０及び切り欠け部５３０は、切り欠け部の断面の面積を広く形成することができ、切り欠け部のハンダの保持量を多くすることができる。一方、切り欠け部６３０及び切り欠け部７３０では、断面が弧状に形成されることによりハンダが切り欠け部全体に入り込みやすくなる。そのため、ハンダのコーティング量を確保し、ハンダとベース基板１１０との接合強度を確保し易いという特徴がある。また、ベース基板がガラスエポキシ製である場合、切り欠け部６３０及び切り欠け部７３０のような段差は、切り欠け部２３０及び切り欠け部３３０のような斜面よりも形成が容易である。

（第３実施形態）
ベース基板の外部電極が形成される領域にハンダが充填されるための凹みが形成されても良い。以下に外部電極が形成される領域に凹みが形成された電子部品モジュール８００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態及び第２実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態及び第２実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）は、電子部品モジュール８００の概略断面図である。電子部品モジュール８００は、主に、矩形形状の平面を有するベース基板８１０と、ベース基板８１０上に配置される電子部品（不図示）と、により構成されている。また、電子部品はカバー１２０に覆われることにより保温及び保護されている。ベース基板８１０ではベース基板１１０と異なり、−Ｚ軸側の外部電極１４２が形成される領域に凹部８３０が形成されている。凹部８３０は、ベース基板８１０の−Ｚ軸側の面が＋Ｚ軸側に凹むように形成され、切り欠け部１３０に連結している。その為、ハンダ１１２は、凹部８３０から切り欠け部１３０にかけて充填されることにより外部電極１４２及び側面電極１４１の表面に形成される。ベース基板８１０のその他の構成要素はベース基板１１０と同様である。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面を含むベース基板８１０の部分断面図である。凹部８３０は、ベース基板８１０の−Ｚ軸側の面の外部電極１４２が形成されている領域のみに形成される。そのため、この凹部８３０は、ベース基板８１０の−Ｚ軸側の面に形成されるハンダ１１２を充填するための空間となる。電子部品モジュールに凹部８３０が形成された場合には、より多くのハンダ１１２を充填するための空間を備えることになる。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

例えば、ハンダは切り欠け部に充填されたが、切り欠け部に充填されず電極の表面を覆うだけでもハンダ付け性は向上される。

また、上記実施形態のベース基板はガラスエポキシ製として説明されたが、他の材料を用いて形成されても良い。例えば、電子部品モジュールに形成される電子部品が所定の周波数で振動する圧電振動片及び圧電振動片を発振させる発振素子であり、電子部品モジュールが圧電発振器として形成された場合には、ベース基板はセラミック製のセラミック基板として形成されることができる。特に、セラミック基板は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるような斜面を有する切り欠け部を、グリーンシートの状態で型を充てるなどして形成することで容易に形成することができる。

さらに、切り欠け部の平面形状は、第２実施形態において半円形及び矩形形状が示されたが、楕円又は複数の角を有する多角形状等に形成されても良い。

１００、８００ … 電子部品モジュール
１１０ … ベース基板
１１２ … ハンダ、ハンダペースト
１２０ … カバー
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ … 切り欠け部
１４０ … 電極
１４１ … 側面電極
１４２ … 外部電極
１４３ … 銅（Ｃｕ）層
１４４ … ニッケル（Ｎｉ）層
１４５ … 金（Ａｕ）層
１５０ … アルミナ基板
８３０ … 凹部

Claims (10)

1. 電子部品と、
   第１面に前記電子部品を搭載し、前記第１面と反対側の第２面に外部と接続するための外部電極を有するベース基板と、を備え、
   前記ベース基板は前記第１面側から見て４辺を有する矩形形状であり、その４辺の内の向かい合う２辺の側面は、その側面を切り欠く切り欠き部が形成され、
   前記切り欠き部を通り、前記電子部品と前記外部電極と電気的に接続する側面電極が形成され、
   前記側面電極及び前記外部電極の表面には、鉛フリーハンダがコーティングされている電子部品モジュール。
2. ベース基板が、セラミック製のセラミック基板又はガラスエポキシ製のガラスエポキシ基板を含む請求項１に記載の電子部品モジュール。
3. 前記切り欠き部は、前記第１面における面積が前記第２面における面積より大きい請求項１又は請求項２に記載の電子部品モジュール。
4. 前記切り欠き部は、前記第１面から見て半円状に形成された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。
5. 前記切り欠き部は、前記第１面から見て多角形状に形成されており、前記第１面における多角形の面積が前記第２面における面積より大きい請求項１又は請求項２に記載の電子部品モジュール。
6. 前記切り欠き部は、前記第１面における面積が前記第２面における面積より小さい請求項１又は請求項２に記載の電子部品モジュール。
7. 前記切り欠き部は、前記第１面から見て多角形状に形成された請求項６に記載の電子部品モジュール。
8. 前記切り欠き部にハンダが充填されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。
9. 前記第２面には、前記第２面の表面から凹み前記切り欠け部に接続される凹部が形成され、前記外部電極が前記凹部に形成されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。
10. 前記凹部にハンダが充填されている請求項９に記載の電子部品モジュール。