JP2020115537A - プリント配線板及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】接合不良を防ぐとともに、電子部品のクラックを防止できるプリント配線板及び電子部品が搭載された電子機器を提供する。【解決手段】基材と、回路パターンの一部をなし、基材上に対向して配置された第１の電極パッド及び第２の電極パッドと、第１の電極パッドと第２の電極パッドに跨り、第１の電極パッド及び第２の電極パッドの一部に被さるように形成され、中央部の被せ代が端部の被せ代より小さくなるように形成されたソルダレジスト部とからプリント配線板を構成する。このプリント基板に電子部品を搭載することにより電子機器を構成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、はんだを用いてセラミックコンデンサ等の脆弱な電子部品を実装するプリント配線板に関するものである。

回路パターンが形成され、電極パッドを有するプリント配線板に、はんだを用いて電子部品を搭載し電子機器を製造する場合、予めプリント配線板にソルダレジストを塗布し、不必要な部分へはんだが付着することを防止する。
特に、搭載する電子部品がセラミック等の脆弱な部材で構成される場合、プリント配線板に応力がかかることによって反りが付加されると、電子部品にひずみが生じ、応力が集中する端部を起点として、電子部品にクラックが発生するおそれがあった。
そのため、例えばプリント配線板の電極パッドの一部をソルダレジストで覆い、はんだによる電子部品の外部電極の端部への応力を小さくしてクラックを防止する実装構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１０５９６９号公報

しかしながら、電極パッドの一部をソルダレジストで覆うと、電子部品と接合するための接合部の面積が小さくなり、電子部品ずれ、電子部品立ちが起こり、電極パッドと電子部品とが電気的に接続されない接合不良が発生するという課題があった。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、接合不良を防ぐとともに、電子部品のクラックを防止できるプリント配線板及びプリント配線板に電子部品が搭載された電子機器を提供することを目的とする。

本発明にかかるプリント配線板は、基材と、回路パターンの一部をなし、前記基材上に対向して配置された第１の電極パッド及び第２の電極パッドと、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドに跨り、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの一部に被さるように形成され、中央部の被せ代が端部の被せ代より小さくなるように形成されたソルダレジスト部とを備えたものである。

また、本発明にかかる電子機器は、本発明にかかるプリント配線板と、前記プリント配線板の第１の電極パッドと第２の電極パッドに跨り配置され、一対の外部電極が前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとそれぞれ電気的に接続される電子部品と、前記一対の外部電極と前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドを接合する接合部とを備えたものである。

本発明によれば、電極パッドと電子部品の外部電極との電気的接続を確保できるとともに、過剰な接合部を設けず電子部品のクラックを防止できる。

本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板の電極部を示す概略上面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子機器の電子部品が搭載された中央部を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子機器の電子部品が搭載された端部を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる作用を説明するための説明図である。 電極パッドの一部に電子部品を搭載した電子機器の一部を示す概略上面図である。 本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板の電極部を示す概略上面図である。 本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板の電極部を示す概略上面図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子機器の製造工程の一部を示す工程図である。 本発明の実施の形態１にかかる電子機器の製造工程の一部を示す工程図である。 本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板の電極部を示す概略上面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子機器の電子部品が搭載された中央部を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる電子機器の電子部品が搭載された端部を示す概略断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板の電極部を示す概略上面図である。図中、点線は、透視した第１の電極パッド２、第２の電極パッド３、Ｌ１は第２の電極パッド３上のソルダレジスト部４の中央部での被せ代、Ｌ２はソルダレジスト部４の端部での被せ代を示す。

図１において、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材１には、電子部品５の一対の外部電極６を接合する第１の電極パッド２、第２の電極パッド３（以下、合わせて電極パッド２、３という）が設けられ、例えば銅で形成された電極パッド２、３は回路パターンの一部をなし、それぞれの端面が対向するように基材１上に並べて配置されている。そして、電極パッド２、３の一部に跨るように例えばエポキシ樹脂によってソルダレジスト部４を設け、ソルダレジスト部４の中央部の幅をＷ１、端部の幅をＷ２としたとき、Ｗ１はＷ２よりも小さくなるように形成され、被せ代Ｌ１＜Ｌ２となる。

ソルダレジスト部４は、電極パッド２、３の一部に跨り形成されるとともに、端部を直線状に、中央部を内側に円弧状とし、中央部に近づくほど電極パッド２、３を覆う面積が小さくなるように形成されている。

図２は、図１に示すプリント配線板１００の電極パッド２、３上に、電子部品５として、例えば外部電極６を有したセラミックコンデンサを接合材７０によって接合した電子機器１１０の、電子部品５を搭載した電極パッド２、３の中央部の断面を示したものであり、図３は、端部の断面を示したものである。電極パッド２、３上及び外部電極６の側面には、接合材７０による接合部７が形成される。電極パッド２、３上に電子部品５が搭載され、接合材７０で接合されると、電極パッド２、３上のソルダレジスト部４の無い部分が接合材７０に濡れるため、ソルダレジスト部４には接合材７０がつかず、接合部７は形成されない。

したがって、図２による電子部品５を搭載した中央部では、ソルダレジスト部４が狭いため、外部電極６と電極パッド２、３との間に接合材７０が十分確保され、電子部品５は安定して電気的に接合される。
一方、図３による電子部品５を搭載した端部では、ソルダレジスト部４が幅広に形成されるため、電極パッド２、３とソルダレジスト部４との間に供給される接合材７０が少ない。そのため、外部電極６の端部付近に集中する応力を緩和できクラックを防止できる。

このように、プリント配線板１００により、接合不良がなく、搭載した電子部品５のクラック発生を抑制した電子機器１１０を得ることができる。

図４に示すように、ソルダレジスト８を電極パッド２、３間のみに設けた場合、接合材７０は、電極パッド２、３全体に回り込むため、接合部７７と他の部材との熱膨張係数差による応力が大きくなり、応力が集中しやすい外部電極端１０を起点としてクラック１１が発生しやすくなる。また、接合材７０の供給量を減らすために、図５に示すようにソルダレジスト８で電極パッド２、３の端部から他端部までを覆い接合材７０の供給量を減らすと、応力を小さくできるものの、接合面積が小さくなるため、電子部品５が電極パッド２、３上でずれ、電子部品５の立ち上がり等が発生した場合、電気的接続ができず接合不良が発生するおそれがある。電子部品５が小さい場合、より顕著となる。

本発明にかかる電子機器１１０は、電極パッド２、３の中央部の被せ代Ｌ１を端部の被せ代Ｌ２より小さくすることにより、中央部では外部電極６と電極パッド２、３との間にはんだ等の接合材７０が十分確保され、電子部品５が安定して電気的に接合され接合不良が防止できるとともに、端部では接合材７０の供給量減らすことができ電子部品５のクラックを防止できる。

Ｌ１、Ｌ２は、特に限定するものではないが、例えばＬ１＜Ｌ２であって、０≦Ｌ１≦１００μｍ、５０μｍ≦Ｌ２≦２００μｍとすればよい。

また、ソルダレジスト部４の形状は特に限定するものではないが、例えば図１に示すように電極パッド２、３の中央部から端部に向けて徐々に幅を広くし円弧状に形成したソルダレジスト部４を設けることにより、応力を徐々に緩和できる。

端部に直線部を設けず、例えば図６に示すように、ソルダレジスト部４の幅を、電極パッド２、３の中央部から端部に向かって連続的に幅広にし、電極パッド２、３の中央部の被せ代Ｌ３、端部の被せ代Ｌ４として、Ｌ３＜Ｌ４としてもよい。電極パッド２、３を覆うソルダレジスト部４の面積を外側に向けて大きくすることにより、より端部の応力を小さくできる。また、中央部の被せ代Ｌ３は設けず、Ｌ３＝０として、ソルダレジスト部４を形成してもよい。
Ｌ３、Ｌ４は、特に限定するものではないが、例えばＬ３＜Ｌ４であって、０≦Ｌ３≦１００μｍ、５０μｍ≦Ｌ４≦２００μｍとすればよい。

また、図７に示すように、電極パッド２、３に跨るソルダレジスト部４を、電極パッド２、３の中央部には被せず端部に向かうほど幅広にして、例えば電極パッド２、３の対向するそれぞれの角部を三角形状のソルダレジスト部４で覆うように形成して端部の被せ代Ｌ５を設けてもよい。中央部にＬ５より小さい被せ代を設けてもよい。
角部を覆うソルダレジスト部４を直線状とすることにより、パターン形成時のマスク作製が容易となる。
Ｌ５は、特に限定するものではないが、５０μｍ≦Ｌ５≦２００μｍとすればよい。

このようにソルダレジスト部４を設けたプリント配線板１００によっても、電子部品５の接合時に、電極パッド２、３の中央部の接合材７０の供給量を増やし、端部の接合材７０の供給量を減らすことができ、接合不良の防止とクラックの抑制を図ることができる。

また、接合部７を形成する接合材７０は、例えば図８に示すように、マスク９の開口部を電極パッド２、３に配置し、スクリーン印刷して所望の位置に設ければよい。この後、図９に示すように、接合材７０上に、例えばＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３等の脆性部材からなる電子部品５を搭載する。これをリフロー炉にて、例えば２５０℃で加熱し、接合材７０を溶融させることにより、接合材７０をソルダレジスト部４以外の外部電極６、電極パッド２、３に回り込ませる。これを室温に戻せば再凝固し接合部７となる。これにより、電極パッド２、３と電子部品５は接合部７を介してそれぞれ電気的に接続され、電子機器１１０が製造される。
接合材７０は、例えば平均粒径３０μｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金のはんだボールとロジンを主成分とするフラックスの混合物をペースト状に用いればよい。マスク９は、例えば厚さ１５０μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）の板材を用いればよい。

このように製造された電子機器１１０は、中央部では外部電極６と電極パッド２、３との間に接合材７０が十分確保され、電子部品５が安定して電極パッド２、３と電気的に接合されるため接合不良が防止でき、端部ではソルダレジスト部４が幅広に形成されるため、電子部品５の端部にかかる応力を軽減でき、電子部品５のクラックを防止できる。

実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板の電極部の概略上面図であり、ソルダレジスト部４は電極パッド２、３の４つの角部を、例えば四角形状に覆うように形成されている。図中Ｌ６は電極パッド３のソルダレジスト部４の被せ代、Ｄ１はソルダレジスト部４を設けない部分の幅、Ｄ２は搭載される電子部品５の外部電極６の外側の幅を示し、電子部品５の搭載位置５１、外部電極６の搭載位置６１を一点鎖線で示している。

図１１は、図１０に示すプリント配線板１００上に、電子部品５を搭載した電極パッド２、３の中央部の断面を示す。電子部品５を搭載した中央部には、ソルダレジスト部４が形成されていないため、外部電極６と電極パッド２、３との間にはんだが十分確保され、電子部品５は安定して電極パッド２、３と電気的に接合され、接合不良を防止できる。
一方、電子部品５を搭載した電極パッド２、３の端部の断面を示す図１２では、接合材７０の供給量を少なくして接合部７を形成できるため、応力が集中しやすい外部電極６の端部のクラックを防止できる。

ここで、ソルダレジスト部４を設けない部分の幅Ｄ１は、外部電極６の外側の幅Ｄ２の１／３以上２／３以下が好ましい。Ｄ２の１／３以上を確保すれば、電子部品５のずれ、立ち上がり等の接合不良を抑制することができ、２／３以下とすれば端部の応力を軽減できる。

ここで、Ｌ６は、５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。５０μｍ以上確保すれば、プリント配線板１００にかかる応力軽減できるため電子部品５のクラックを防止でき、２００μｍ以下とすれば接合面積を確保できる。

このようにプリント配線板１００を構成することにより、電極パッド２、３と電子部品５の外部電極６とを確実に電気的接続できるとともに、電子部品５のクラックを防止した電子機器１１０を得ることができる。

なお、実施の形態１及び実施の形態２において、電子部品５としてセラミックコンデンサを用いた例を示したが、セラミックで構成された抵抗、インダクタ、サーミスタ等を電子部品５としてもよい。

また、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材１を用いた例を示したが、例えばポリイミド樹脂、フェノール樹脂等を含浸させたものを用いてもよい。また、ガラス不織布、紙基材等に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等を含浸させたものを用いてもよい。

また、マスク９を用いスクリーン印刷で接合材７０を形成する例を示したが、接合材７０をディスペンサで供給してもよい。

また、接合部７にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを用いた例を示したが、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、又はＳｎ−Ｐｂ系はんだを用いてもよい。

発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 基材、２、３ 電極パッド、４ ソルダレジスト部、５ 電子部品、６ 外部電極、７、７７ 接合部、８ ソルダレジスト、９ マスク、１０ 外部電極端、
１１ クラック、７０ 接合材、１００ プリント配線板、１１０ 電子機器。

Claims (6)

1. 基材と、
   回路パターンの一部をなし、前記基材上に対向して配置された第１の電極パッド及び第２の電極パッドと、
   前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドに跨り、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの一部に被さるように形成され、中央部の被せ代が端部の被せ代より小さくなるように形成されたソルダレジスト部と
   を備えたプリント配線板。
2. 前記ソルダレジスト部は、前記中央部から前記端部に向かい連続的に被せ代が大きくなるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記ソルダレジスト部は、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの対向するそれぞれの角部を直線状に覆うことを特徴とする、請求項２に記載のプリント配線板。
4. 前記ソルダレジスト部は、前記中央部に被せ代を設けないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
5. 前記ソルダレジスト部は、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドの対向するそれぞれの角部のみに形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のプリント配線板。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリント配線板と、
   前記プリント配線板の第１の電極パッドと第２の電極パッドに跨り配置され、一対の外部電極が前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとそれぞれ電気的に接続される電子部品と、
   前記一対の外部電極と前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドを接合する接合部と、
   を備えた電子機器。

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