JP2018037614A - Circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路装置に関する。 The present invention relates to a circuit device.
基板上にチップ抵抗器などの電子部品を設置する場合には、電子部品の電極と基板のランドとの接続に、はんだが用いられる。電子部品の電極とランドとのはんだによる接続箇所には、各部材の線膨張係数の差に起因して熱疲労による応力やひずみが発生する。そのため、各部材の最も弱い箇所から破壊が発生して進行する。一般的には、はんだ内で破壊することが多い。このはんだ内での破壊を抑制し、接続の信頼性を向上する為に、電極とランドの間の距離を伸ばして、はんだの厚さを厚くする方法がある。はんだは、厚さが厚くなることにより許容変形量が増加し、熱疲労により発生する応力やひずみを低減し、接続の信頼性が向上する。 When an electronic component such as a chip resistor is installed on the substrate, solder is used to connect the electrode of the electronic component and the land of the substrate. Stresses and strains due to thermal fatigue are generated at soldered connection points between the electrodes and lands of the electronic component due to differences in the linear expansion coefficients of the respective members. Therefore, the breakage occurs and proceeds from the weakest part of each member. Generally, it often breaks in the solder. In order to suppress the breakage in the solder and improve the connection reliability, there is a method of increasing the thickness of the solder by increasing the distance between the electrode and the land. As the thickness of the solder increases, the amount of allowable deformation increases, stress and strain generated by thermal fatigue are reduced, and connection reliability is improved.
チップ抵抗器などの電子部品は、はんだの厚さを確保するのが難しい。電子部品は、部品の側面と上下面に電極が形成されている。電子部品の電極とランドとをはんだで接続すると、はんだの表面張力や電子部品の重量、ランドの形状から、はんだは電子部品の側面側の接続に多く移動するため電子部品の底面側のはんだの厚さは薄くなる傾向にある。はんだが薄くなると許容できる変形量が小さいため、各部材の線膨張係数の差に起因して熱疲労による応力やひずみではんだ内の破壊が進行しやすい。また、はんだ内の小さいボイドも破壊の進行を助けることになる。 Electronic components such as chip resistors are difficult to ensure the solder thickness. In the electronic component, electrodes are formed on the side surface and the upper and lower surfaces of the component. When the electrodes and lands of an electronic component are connected by solder, the solder moves to the connection on the side of the electronic component due to the surface tension of the solder, the weight of the electronic component, and the shape of the land. The thickness tends to be thin. Since the amount of deformation that can be tolerated is small when the solder is thin, destruction within the solder is likely to proceed due to stress and strain due to thermal fatigue due to differences in the linear expansion coefficients of the members. In addition, small voids in the solder will help the progress of destruction.
特許文献1には、はんだの接続部の信頼性を向上する技術が開示されている。この技術は、1つのランドに厚さの異なる厚肉部と薄肉部を形成し、厚肉部は少なくとも電極の直下に形成することにより、はんだの厚さを確保するものである。そして、ランドの厚肉部となる箇所にレジストマスクを形成し、エッチング処理を施すことにより薄肉部を形成し、レジストマスクを除去することにより厚肉部を形成するという工程を行う。
上述した特許文献1に記載の技術では、基板の製造工程が多くなり、基板の製造コストがアップするという問題があった。
The technique described in
本発明の第1の態様による回路装置は、電極が形成された電子部品と、前記電子部品の1つの電極に対して複数のランドが形成された基板と、前記電極と前記ランドとを接続するはんだと、を備える。
本発明の第2の態様による回路装置は、電極が形成された電子部品と、前記電子部品の1つの電極に対してランドが形成された基板と、前記電子部品と前記基板との間に設けられ、前記電子部品を前記基板から離間して固定する固定部材と、前記電極と前記ランドとを接続するはんだと、を備え、前記電子部品は、所定の搭載領域において前記基板と対向するように前記基板上に設置されており、前記ランドは、前記搭載領域の外側に配置される。
A circuit device according to a first aspect of the present invention connects an electronic component on which an electrode is formed, a substrate on which a plurality of lands are formed with respect to one electrode of the electronic component, and the electrode and the land. Solder.
A circuit device according to a second aspect of the present invention is provided with an electronic component on which an electrode is formed, a substrate on which a land is formed with respect to one electrode of the electronic component, and the electronic component and the substrate. A fixing member that fixes the electronic component apart from the substrate, and a solder that connects the electrode and the land, and the electronic component faces the substrate in a predetermined mounting region. The land is disposed on the substrate, and the land is disposed outside the mounting area.
本発明によれば、基板の製造工程を多くすることなく、基板のランドと電子部品の電極との接続信頼性を向上できる。 According to the present invention, it is possible to improve the connection reliability between the land of the substrate and the electrode of the electronic component without increasing the number of manufacturing steps of the substrate.
(第1の実施形態)
本発明による回路装置の第1の実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1は、電子部品を設置した基板の斜視図である。基板1にはランド2が形成されている。電子部品3は略長方形の本体の両端に電極4が形成されている。そして、はんだ5によってランド2と電極4は電気的に接続され、電子部品3は基板1に設置される。基板1は、プリント基板、セラミック基板、フレキシブル基板などである。
(First embodiment)
A first embodiment of a circuit device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a substrate on which electronic components are installed. A
基板1に電子部品3を一つ設置した例で説明するが、基板1には多種多様な電子部品が多数設置されている。また、基板1には、各電子部品3の電極が接続されるランドが多数形成され、その各ランドを電気的に接続する配線が施されている。さらに、基板1の表面には配線を保護するレジストがあってもよい。また、基板1は片面実装基板の例で説明するが、両面実装基板もしくは多層基板であってもよい。
Although an example in which one
ランド2の材質は、CuやAgなどが用いられる。また、ランド2の形状で接続信頼性を向上する方法として、SMD(Solder Mask Defined)構造をNSMD(Non Solder Mask Defined)構造にすることが知られている。SMD構造は、ランド2の周辺上部までレジストを設ける。一方、NSMD構造は、ランド2の全域にレジストが存在しない構造である。NSMD構造は、はんだ5がランド2の側面まで濡れることが特徴であり、はんだ5がランド2の側面まで濡れるため接続面積が増加し、熱応力を低減することにより接続信頼性が向上する。
The material of the
電極4は、メッキで作ることが多く、下地にNi、Cu、もしくはNiとCuの2層からなる構造が多く、表面にSn、Cu、Auなどで形成されている。
基板1やランド2や電極4等の各部材の材質や構造は、用途、放熱性、電気特性、コスト、長期信頼性などの観点から決定する。
The
The material and structure of each member such as the
図2は、電子部品3を設置した基板1の断面位置を示す図である。断面Aは、電子部品3の短辺の中央部であって電子部品3の長辺方向に沿った切断を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional position of the
図3は、電子部品3を設置した基板1の断面図であり、図2に示す断面Aである。
電子部品3の両端には電極4が形成されており、基板1には電子部品3の電極4に対してランド2が形成されている。電極4とランド2の間には両者を電気的に接続し、電子部品3を基板1に固定するためのはんだ5が施されている。
3 is a cross-sectional view of the
図4は、基板1を上から見た上面図である。この図では、基板1上から電子部品3及びはんだ5を除いた状態で、ランド2の形状を示す。電子部品3は、図中に破線で示す搭載領域8において基板1と対向するように基板1上に設置される。ランド2は、図4に示すように、電子部品3の1つの電極に対して二つのランド2a、2bが形成されている。そして、ランド2aの少なくとも一部分は、搭載領域8の内側に配置される。ランド2bは搭載領域8の外側に配置される。なお、ランド2a、2bはNSMD構造になっており、ランド2a、2bの間の側面部6は、はんだ5が濡れる。
FIG. 4 is a top view of the
図5は、電子部品3を設置した基板1の拡大断面図であり、図3のB部分である。
電子部品3の電極4は、基板1に形成されたランド2a、2bとはんだ5によって接続される。ランド2a、2bの間の側面部6は、はんだ5が濡れてフィレット7が形成される。そのため、はんだ5の底面側からもボイドが抜ける経路を確保できるのではんだ5内のボイドを低減することができる。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the
The
ランド2a、2bの間の側面部6は、フィレット7を形成し、NSMD構造に近い形状にはんだ5を施すことができ、電極4とランド2との接続信頼性を向上することができる。また、はんだ5に亀裂が生じた場合、その亀裂は電子部品3の底面側から側面側へ進展するが、ランド2bが電子部品3の配置位置の外側へ伸びているので、はんだ5との接続信頼性が向上する。
The
(第2の実施形態)
本発明による回路装置の第2の実施形態について、図6〜図7を参照して説明する。
なお、第2の実施形態においても、第1の実施形態で図示した図1の電子部品を設置した基板の斜視図、図2の電子部品を設置した基板の断面位置を示す図、図3の電子部品を設置した基板の断面図、図5の電子部品を設置した基板の拡大断面図は同様であるので、図示およびその説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the circuit device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
Also in the second embodiment, a perspective view of the board on which the electronic component of FIG. 1 illustrated in the first embodiment is installed, a cross-sectional position of the board on which the electronic component of FIG. 2 is installed, FIG. Since the cross-sectional view of the substrate on which the electronic component is installed and the enlarged cross-sectional view of the substrate on which the electronic component in FIG.
図6は、基板1を上から見た上面図である。この図では、基板1上から電子部品3及びはんだ5を除いた状態で、ランド2の形状を示す。電子部品3は、図中に破線で示す搭載領域8において基板1と対向するように基板1上に設置される。ランド2は、図6に示すように、電子部品3の1つの電極に対して二つのランド2a、2bが形成されている。そして、ランド2aは、搭載領域8の内側に配置され、且つ、電子部品3の短辺よりも短い。ランド2bは搭載領域8の外側に配置され、ランド2aの面積よりも大きい。
FIG. 6 is a top view of the
図7は、図6のC−C’断面図である。なお、図7は、電子部品3の電極4をはんだ5でランド2aと接続した状態の断面図である。図7に示すように、ランド2aの面積を小さくしているので、電子部品3の底面側のはんだ5の量が少なくなる。このため、ランド2aの位置で発生したはんだ5の亀裂は、ランド2bの位置のはんだ5に伝わることを遅延させることができ、接続信頼性の向上ができる。また、はんだ5の底面側からもボイドが抜ける経路を確保できるので、はんだ5のボイドを低減することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ in FIG. 6. FIG. 7 is a cross-sectional view of the state in which the
(第3の実施形態)
本発明による回路装置の第3の実施形態について、図8〜図9を参照して説明する。
なお、第3の実施形態においても、基板1やランド2や電極4等の各部材の材質や構造は第1の実施形態で説明したものと同様である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the circuit device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the third embodiment, the material and structure of each member such as the
図8は、基板1を上から見た上面図である。この図では、基板1上から電子部品3及びはんだ5を除いた状態で、ランド2の形状を示すものである。電子部品3は、図中に破線で示す搭載領域8において基板1と対向するように基板1上に設置される。ランド2は、図8に示すように、電子部品3の1つの電極に対して三つのランド2a、2b、2cが形成されている。そして、ランド2aの少なくとも一部分は、搭載領域8の内側に配置される。ランド2b、2cは搭載領域8の外側に配置され、ランド2b、2cは離間して配置される。
FIG. 8 is a top view of the
図9は、図8のD−D’断面図である。なお、図9は、電子部品3の電極4をはんだ5でランド2b、2cと接続した状態の断面図である。また、図8のE−E’断面図は、第1の実施形態で図示した図5の拡大断面図と同様であり、その説明を省略する。図9に示すように、ランド2b、2cの間の側面部6には、フィレット7が形成され、NSMD構造ではんだ5を施すことができ、接続信頼性を向上できる。また、ランド2b、2cの間からもボイドが抜ける経路を確保しているのではんだ5内のボイドを低減することができる。
9 is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG. 8. FIG. 9 is a cross-sectional view of the state in which the
なお、搭載領域8の外側に配置されるランド2b、2cは、二つ設けたが、ランドを分割して三つ以上設けてもよい。この場合、各ランド間にフィレット7が各々形成されるので、更に接続信頼性を向上できる。
Although two
(第4の実施形態)
本発明による回路装置の第4の実施形態について、図10〜図11を参照して説明する。
なお、第4の実施形態においても、第1の実施形態で図示した図1の電子部品を設置した基板の斜視図は同様であるので、図示およびその説明を省略する。また、基板1やランド2や電極4等の各部材の材質や構造は第1の実施形態で説明したものと同様である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the circuit device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the fourth embodiment as well, the perspective view of the substrate on which the electronic component of FIG. 1 illustrated in the first embodiment is installed is the same, and the illustration and description thereof are omitted. The material and structure of each member such as the
図10は、基板1を上から見た上面図である。この図では、基板1上から電子部品3及びはんだ5を除いた状態を図示する。電子部品3は、図中に破線で示す搭載領域8において基板1と対向するように基板1上に設置される。基板1上には、ランド2dが形成され、電子部品3を支持固定する固定部材9が設置されている。ランド2dは搭載領域8の外側に配置される。固定部材9は円筒形状で絶縁性の高いエポキシ樹脂であり、搭載領域8の略中央部に固定的に設置される。
FIG. 10 is a top view of the
図11は、図10のF−F’断面図である。なお、図11は、電子部品3の電極4をはんだ5でランド2dと接続した状態の断面図である。電子部品3の両端には電極4が形成されており、基板1には電子部品3の電極4に対してランド2dが形成されている。電極4とランド2dの間には両者を電気的に接続し、電子部品3を基板1に固定するためのはんだ5が施されている。固定部材9は、電子部品3を基板1から離間する間隔を決定するもので、固定部材9の厚さはランド2dの厚さよりも大きくする。なお、固定部材9は円筒形状に限らず、電子部品3を基板1から離間するものであればその形状を問わない。
固定部材9により、電子部品3を高い位置に固定することにより、はんだ5の厚さを厚く確保することができ、接続信頼性を向上することができる。
11 is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of the state in which the
By fixing the
なお、搭載領域8の外側に配置されるランド2dは、一つ設けたが、ランド2dを分割して二つ以上設けてもよい。この場合、第3の実施形態で説明したように、各ランド間にフィレット7が各々形成されるので、更に接続信頼性を向上できる。
Although one
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)第1〜第3の実施形態では、回路装置は、電極4が形成された電子部品3と、電子部品3の1つの電極4に対して複数のランド2(2a、2b、2c)が形成された基板1と、電極4とランド2とを接続するはんだ5と、を備えた。これにより、基板の製造工程を多くすることなく、基板のランドと電子部品の電極との接続信頼性を向上できる。
(2)第4の実施形態では、回路装置は、電極4が形成された電子部品3と、電子部品3の1つの電極4に対してランド2dが形成された基板1と、電子部品3と基板1との間に設けられ、電子部品3を基板1から離間して固定する固定部材9と、電極4とランド2dとを接続するはんだ5と、を備える。電子部品3は、所定の搭載領域8において基板1と対向するように基板1上に設置されており、ランド2dは、搭載領域8の外側に配置される。これにより、第1〜第3の実施形態と同様に、基板の製造工程を多くすることなく、基板のランドと電子部品の電極との接続信頼性を向上できる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) In the first to third embodiments, the circuit device includes an
(2) In the fourth embodiment, the circuit device includes an
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施形態を組み合わせた構成としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined each above-mentioned embodiment.
1 基板
2、2a、2b、2c、2d ランド
3 電子部品
4 電極
5 はんだ
7 フィレット
9 固定部材
1
Claims (7)
前記電子部品の1つの電極に対して複数のランドが形成された基板と、
前記電極と前記ランドとを接続するはんだと、を備えた回路装置。 An electronic component having electrodes formed thereon;
A substrate on which a plurality of lands are formed for one electrode of the electronic component;
A circuit device comprising solder for connecting the electrode and the land.
前記電子部品は、所定の搭載領域において前記基板と対向するように前記基板上に設置されており、
前記複数のランドのうち少なくとも一つのランドは、前記搭載領域の外側に配置される回路装置。 The circuit device according to claim 1,
The electronic component is installed on the substrate so as to face the substrate in a predetermined mounting area,
At least one of the plurality of lands is a circuit device disposed outside the mounting area.
前記搭載領域の外側に配置されるランドの面積は、少なくとも一部分が前記搭載領域の内側に配置されるランドの面積よりも大きい回路装置。 The circuit device according to claim 2,
A circuit device in which an area of a land arranged outside the mounting region is at least partially larger than an area of a land arranged inside the mounting region.
前記搭載領域の外側に配置されるランドを複数備える回路装置。 The circuit device according to claim 2 or claim 3,
A circuit device comprising a plurality of lands arranged outside the mounting area.
前記電子部品の1つの電極に対してランドが形成された基板と、
前記電子部品と前記基板との間に設けられ、前記電子部品を前記基板から離間して固定する固定部材と、
前記電極と前記ランドとを接続するはんだと、を備え、
前記電子部品は、所定の搭載領域において前記基板と対向するように前記基板上に設置されており、
前記ランドは、前記搭載領域の外側に配置される回路装置。 An electronic component having electrodes formed thereon;
A substrate on which lands are formed for one electrode of the electronic component;
A fixing member provided between the electronic component and the substrate and fixing the electronic component apart from the substrate;
Solder for connecting the electrode and the land,
The electronic component is installed on the substrate so as to face the substrate in a predetermined mounting area,
The land is a circuit device arranged outside the mounting area.
前記固定部材は、前記電子部品を前記基板から離間する間隔が前記ランドの厚さよりも大きくなる厚さを有する回路装置。 The circuit device according to claim 5,
The fixing device is a circuit device having a thickness such that an interval at which the electronic component is separated from the substrate is larger than a thickness of the land.
前記ランドは複数のランドよりなる回路装置。 In the circuit device according to claim 5 or 6,
The land is a circuit device comprising a plurality of lands.
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