JP2016021451A

JP2016021451A - 電子モジュール

Info

Publication number: JP2016021451A
Application number: JP2014143796A
Authority: JP
Inventors: 恵子上之; Keiko Ueno; 吉成　英人; Hideto Yoshinari; 英人吉成
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2016-02-04

Abstract

【課題】回路基板に、アルミ電解コンデンサ等の表面実装電子部品を実装する際、はんだ接合部にはんだを十分に充填し、実装後のはんだ接続信頼性を向上させた電子モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】導電性接合材及び接着剤により表面実装電子部品を回路基板に実装する電子モジュールにおいて、回路基板の表層で、かつ前記電子部品が実装される領域に複数の溝を備えており、該複数の溝には、表面実装電子部品と回路基板を接合する接着剤が配置されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、はんだ等の導電性接合材及び接着剤により、アルミ電解コンデンサ等の電子部品を回路基板に実装した電子モジュールに関する。

例えば、アルミ電解コンデンサ等の大型かつ大重量の表面実装電子部品を回路基板に実装する際、はんだ等の導電性接合材に加え、電子部品の製造工程中の落下あるいは製造後に受ける振動等の衝撃による落下を防止することを目的として接着剤を用いることがある。従来では、電子部品を配置するエリアの基板表面の平面上に接着剤を塗布し、その後に電子部品を配置しはんだリフローを行っている。しかし、接着剤を塗布することにより部品が持ち上げられ、接着剤を塗布しない場合と比較して接合後の接合高さ、つまり基板と電子部品間の距離が広がる可能性がある。このため、基板と電子部品端子とを接続するはんだの量が不十分となり、はんだが充填されずに基板と電子部品端子の間に隙間が生じる。この結果、はんだ接合部の接続信頼性が低下しやすい。また、はんだ量が不十分であることにより、はんだリフロー後に電子部品の端子側面に形成されるはずのはんだフィレットが形成されず、製造工程での外観検査においてＮＧ判定が頻発し、多量の不良品が発生しやすい。

そこで、接着剤の塗布量（塗布１点あたりの体積）を少なくする、という策が考えられる。接着剤の塗布量は部品サイズおよび塗布装置のニードルの径で決まる。ニードルの径が小さくなるほど、高速でのディスペンスが困難となり量産能力を低下させる。このことから、一般的にはニードルの径は約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍのサイズが採用されており、接着剤の塗布量（１点あたりの体積）を減らすには限界がある。

例えば、特許文献１では、プリント基板Ｂ面側に孔を設け、該孔に熱硬化性接着剤を注入した後にその上部に表面実装部品を配置し、ハンダリフローを行う。次に、プリント基板を表裏返し、Ｂ面の裏面にあたるＡ面側に表面実装部品を配置し、はんだリフローを行う。特許文献１では、接着剤はプリント基板に設けられた孔に注入しているが、孔の深さは定義していない。このため、例えば、プリント基板の厚みと同等の孔を形成した場合には該孔に接着剤が充填されることも考えられる。これにより、プリント基板組立後に温度変化が発生した場合、基板材料と接着剤の剛性や線膨張係数の相違に起因した変形が発生し、プリント基板自体の破壊を招くことが懸念される。また、孔が深いために接着剤の量によっては接着剤の充填の仕方にばらつきが発生し、この結果、基板毎に部品の実装高さが異なり、はんだ接続信頼性にもばらつきが生じる可能性が考えられる。

特開平８−７８８３７号公報

本発明は、上記に鑑み、回路基板に大型かつ大重量の表面実装電子部品を実装する際、はんだ接合部にはんだを十分に充填し、実装後のはんだ接続信頼性を向上させた電子モジュールを提供することを目的とする。

電子モジュールは、導電性接合材及び接着剤により表面実装電子部品を回路基板に実装する電子モジュールにおいて、回路基板の表層で、かつ前記電子部品が実装される領域に複数の溝を備えており、該複数の溝には、表面実装電子部品と回路基板を接合する接着剤が配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、アルミ電解コンデンサ等の大型かつ大重量の電子部品を回路基板に実装する際、接着剤塗布によって電子部品が浮上り、はんだ量を十分に充填し、はんだの接続信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の電子モジュール１００の構成を表す外観図である。本発明の電子モジュール２００の構成を表す外観図である。回路基板の製造工程を示すフロー図である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図１は実施例１の電子モジュール１００の構成を表す外観図である。構造１００は、回路基板１０２にアルミ電解コンデンサ１０１をはんだ１０４（導電性接合材）、およびアルミ電解コンデンサの落下を防ぐための接着剤１０５により実装している。

回路基板１０２は、アルミ電解コンデンサ１０１を実装するための導体（ランド）１０３を有し、また、接着剤１０５を塗布するための複数の溝１０６を有する。接着剤１０５の塗布径は例えばφ１ｍｍとし、複数の溝１０６は回路基板１０２表面のアルミ電解コンデンサ１０１が実装される領域に形成し、径は、例えばφ１ｍｍ以上φ２ｍｍ以下、深さは５０μｍ〜１５０μｍとする。

接着剤１０５は、はんだリフローにより、はんだとともに硬化する熱硬化性材料であればよく、例えば、エポキシ系接着剤などが挙げられる。

次に、実施例１の電子モジュール１００の製造工程の一例を説明する。

まず、回路基板１０２上に形成した複数の溝１０６に接着剤１０５をニードルにより塗布する。次に、回路基板１０２上の導体（ランド）１０３にペースト状のはんだ１０４をマスクにより印刷し、その上面にアルミ電解コンデンサ１０１を搭載し、はんだリフロー炉に通すことによりはんだ接続および接着剤接続の両方を完了させる。

本実施例によれば、アルミ電解コンデンサ１０１の落下防止のために用いる接着剤１０５を回路基板１０２に形成した溝１０６に塗布することにより、接着剤１０５によってアルミ電解コンデンサ１０１が浮上することを防ぎ、溝が無い場合と比較して接着剤１０５の接続高さは低く抑えられる。この結果、アルミ電解コンデンサ１０１が浮上することによるはんだ量不足を防ぎ、はんだは設計値通りの接続高さにて接続され、はんだの接続信頼性を向上させることが可能となる。また、接続高さに対するはんだ量が適正であるため、アルミ電解コンデンサ１０１の端子の側面には適正な量および形のはんだフィレットが形成される。これにより、はんだの接続信頼性を向上させるとともに製造工程でのはんだリフロー後の外観検査における不良判定の発生を無くし、生産性を向上させることが可能となる。

図２は実施例２の電子モジュール２００の構成を表す外観図である。電子モジュール２

００の回路基板１０２は複数の接着剤塗布用の溝１０７を有する。溝１０７の形状は、例えば長方形とし、深さ５０μｍ〜１５０μｍとする。

本実施例によれば、実施例１と同様に、アルミ電解コンデンサ１０１の落下防止のために用いる接着剤１０５を回路基板１０２上に形成した溝１０７に塗布することにより、接着剤１０５によってアルミ電解コンデンサ１０１が浮上することを防ぎ、溝が無い場合と比較して接着剤１０５の接続高さは低く抑えられる。また、接続高さに対するはんだ量が適正であるため、アルミ電解コンデンサ１０１の端子の側面には適正な量および形のはんだフィレットが形成される。これらの結果、はんだの接続信頼性を向上させるとともに、製造工程でのはんだリフロー後の外観検査における不良判定の発生を無くし、生産性を向上させることが可能となる。また、回路基板１０２に形成した溝１０７は、アルミ電解コンデンサ１０１下面の一辺と同程度の長さとしサイズを大きく取った長方形としている。これにより、接着剤の製造条件（塗布位置）の設定に裕度ができ、生産性を向上させることが可能となる。

本実施例では、本発明の回路基板上に形成する接着剤塗布用溝の製造工程の一例につい

て説明する。図３は、貫通配線タイプのプリント配線板（回路基板）の製造工程フローの一例を示す。全体のフローを説明する。まず、材料切断工程において、必要なサイズの基板材（銅コア材）を切り出す。次に、内層回路形成工程において、基板（銅コア材）の表面に化学的な処理を施すことで、内層板の回路を形成する。次の積層プレス工程において、基板材（銅コア材）と銅箔およびプリプレグを組み合わせて高温・高圧によりプリプレグを硬化させ積層板を形成する。次に穴あけ工程において、積層板表面から裏面へ配線を形成するため貫通穴を作成する。配線用穴を形成の後、積層板表裏面および貫通孔に銅めっきを施す。さらにその表面に化学的な処理を施すことにより外層回路を形成する。その後、基板材表面にレジストを塗布、シルク印刷工程において部品や回路の必要な情報を印字する。次に、表面処理工程において、基板表面の回路保護のためにプリフラックスを塗布し、外形加工工程１０８、検査、出荷となる。

ここで、外形加工工程１０８において、本発明の接着剤塗布用の溝を形成する。外形加工工程１０８では、金型へ基板材を挿入しプレスすることで基板単品を抜き取る。この時、予め、金型に接着剤塗布用の溝を形成するための突起を設けておき、プレス加工により基板表面に溝を形成する。

本実施例によれば、本発明の特徴である接着剤塗布用の溝を基板製造の外形加工にて使用する金型で形成するため、新たに接着剤塗布用の工程を設ける必要は無く、通常の配線基板製造工程の中で作りこむことが可能である。このことは、本発明構造が大幅なコストアップを招くことは無く、且つ生産効率を下げることなく得られる構造であることを示す

本実施例では、実施例３と同様に本発明の回路基板上に形成する接着剤塗布用溝の製造工程の一例について図３の回路基板の製造工程フロー図を用いて説明する。

本発明の回路基板上の接着剤塗布用溝は、外層回路形成工程１０９において形成する。外層回路形成工程では、まず、銅めっきを施した基板表裏面にドライフィルムをラミネートする。その後、パターンフィルムを合わせて露光し、未露光部分の感光性フィルムを溶解させパターンを形成する。さらに、感光性フィルムで保護された部分以外の銅をエッチングにより溶解し、露光された感光性フィルムを剥離する。ここで、エッチングの工程において、外層回路の形成と同時に本発明の接着剤塗布用の溝も形成する。

本実施例によれば、実施例３と同様に、新たに接着剤塗布用の製造工程を設ける必要は無く、通常の配線基板製造工程の中で作りこむことが可能である。これにより、大幅なコストアップを招く事無く、且つ生産効率を下げる事無く本発明構造の接着剤塗布用溝の形成を実現する。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではない。例えば、実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換え、または、追加することが可能である。

１００電子モジュール
１０１表面実装電子部品（アルミ電解コンデンサ）
１０２回路基板
１０３導体（ランド）
１０４はんだ（導電性接合材）
１０５接着剤
１０６接着剤塗布用の溝
１０７接着剤塗布用の溝
１０８回路基板製造工程における外形加工工程
１０９回路基板製造工程における外層回路形成工程

Claims

導電性接合材及び接着剤により表面実装電子部品を回路基板に実装する電子モジュールにおいて、
回路基板の表層で、かつ前記電子部品が実装される領域に複数の溝を備えており、該複数の溝には、表面実装電子部品と回路基板を接合する接着剤が配置されていることを特徴とする電子モジュール。
請求項１において、前記複数の溝は、深さ５０〜１５０μｍであることを特徴とする電子モジュール。
請求項１において、前記導電性接合材がはんだであり、前記接着剤は、はんだリフローによりはんだとともに硬化する熱硬化性材料であることを特徴とする電子モジュール。
請求項１において、前記電子部品がアルミ電解コンデンサであることを特徴とする電子モジュール。