JP4016454B2

JP4016454B2 - 電子部品

Info

Publication number: JP4016454B2
Application number: JP19462997A
Authority: JP
Inventors: 善明帆足
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1140693A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板に回路素子を形成したチップ部品をパッケージ内に収納し、パッケージの外壁にチップ部品の信号入出力用端子に接続された信号用電極を形成することにより、信号用電極を介して回路基板上に直付けできるように構成された電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車には、各種制御用の電子装置が搭載されており、この電子装置を構成する電子回路は、回路基板に電子部品を組み付けることにより作製されている。また、こうした回路基板に組み付けられる電子部品には、回路基板に形成された回路パターンにリードを介して接続及び固定できるようにされたリード付きのものと、パッケージの外壁に電極を形成することにより、回路基板に形成された回路パターンに直付けできるように構成されたものがある。
【０００３】
そして、これらの電子部品の内、回路基板に直付けできるようにパッケージの外壁に電極を形成したものは、リードがない分、電子装置を小型化できることから、例えば、電子部品自体の体格が大きい場合や、信号入出力用の端子が多い場合等に、多く利用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直付けタイプの電子部品は、回路基板上の回路パターンに、半田付け等によって直接接続されることから、電極が形成された電子部品のパッケージの材質とその電極が直付けされる回路基板の材質とが異なる場合に、半田付け等による接続部分に応力が発生し、その接続部に導通不良が発生することがあった。
【０００５】
つまり、例えば、直付けタイプの電子部品は、通常、樹脂やセラミックス等からなるパッケージ内に収納されるが、自動車のように、周囲の温度変化が大きいような場合には、電子部品のパッケージの熱膨張係数と、回路基板（一般に、ガラスエポキシ基板が使用される）の熱膨張係数との差により、接続部に大きな応力が繰り返し発生して、電子部品と回路基板とを接続している半田付け部にクラックが入り、導通不良が生じることになるのである。
【０００６】
そして、このように電子部品と回路基板との接続部に導通不良が発生すると、回路基板上に形成された電子回路が正常動作しなくなってしまう。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、回路基板に直付けされる電子部品において、使用時の環境変化等によって、パッケージ内のチップ部品と回路基板との接続不良が生じ、回路基板上に形成された電子回路が正常動作しなくなるのを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の電子部品においては、パッケージにおいてその長手方向に沿った一対の側壁に、チップ部品の信号入出力用端子に夫々接続されてチップ部品と回路基板上の回路パターンとを電気的に接続する複数の信号用電極と、チップ部品に接続されずに当該電子部品を回路基板上に固定するための複数の固定用電極と、が形成される。
【０００８】
このため、本発明の電子部品を回路基板に直付けした際、パッケージと回路基板との熱膨張係数の違い等によって、使用時の環境変化により信号用電極と回路パターンとの接続部に応力が繰り返し加わるようなことがあっても、その応力を、各信号用電極及び各固定用電極に対して分散させて、各信号用電極に加わる応力を低減することができる。
【０００９】
また、各側壁において、信号用電極は、パッケージの長手方向の中心付近に形成され、固定用電極は、信号用電極の外側に形成されている。このため、回路基板から信号用電極に加わる応力を、回路基板から固定用電極に加わる応力よりも小さくすることができる。
また、本発明では、パッケージの各側壁において、各電極は、パッケージの長手方向の中心を通る軸に対し線対称となり、また、各側壁間でも各電極がパッケージを挟んで線対称となるように、配置されており、しかも、各電極の大きさは、全て揃えられている。このため、回路基板から、パッケージにおいて互いに対称位置にある電極に加わる応力を、夫々、均等にすることができる。
【００１０】
よって本発明によれば、使用時の環境変化等によって、各信号用電極と回路パターンとの接続部を構成する半田等にクラックが入り、信号用電極と回路パターンとの導通不良が生じるのを防止し、本発明の電子部品を使用した電子装置の信頼性を高めることができる。
【００１１】
なお、信号用電極及び固定用電極は、請求項２に記載のように、パッケージの側壁からパッケージの裏面にかけて形成されていてもよい。
【００１２】
ところで、上記のように信号用電極と固定用電極とをパッケージに形成した場合、回路基板から加わる応力を各電極に分散させることはできるが、その応力が大きければ、信号用電極と回路パターンとの接続部に導通不良が発生してしまう。
【００１３】
そこで、より好ましくは、請求項３に記載のように、パッケージには、各信号用電極を、チップ部品の端子毎に夫々複数形成し、一つの信号用電極と回路パターンとの接続部に導通不良が発生しても、他の信号用電極にて、チップ部品の信号入出力用端子と回路基板の回路パターンとの接続を確保できるようにするとよい。
【００１８】
また、上記請求項１〜請求項３に記載の電子部品は、回路基板上に電子部品を直付けすることにより構成される電子装置であれば、どのような装置であっても適用できるが、特に、請求項４に記載のように、車両に搭載される電子装置の一部を構成する車載用電子部品として使用すれば、より効果を発揮できる。
【００１９】
つまり、車載用の電子装置は、温度や湿度等が大きく変化する厳しい環境下で使用されることから、電子部品と回路基板との熱膨張係数が違うと、その接続部に加わる応力が大きく変化し、導通不良が発生し易い。また、車載用の電子装置は、車両の振動等の影響も受けるため、より導通不良が発生しやすい。
【００２０】
しかし、本発明（請求項１〜３）によれば、こうした導通不良が発生するのを防止し、また導通不良が発生したとしても、パッケージ内のチップ部品と回路パターンとの接続を確保することができるため、こうした車載用の電子装置に本発明（請求項１〜３）を適用すれば、その効果を有効に発揮して、電子装置の信頼性を向上することができるようになるのである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
図１は本発明が適用された車載用のフォトダイオード１の構成を表し、（ａ）はフォトダイオード１を受光部側より見た平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）はフォトダイオード１を受光部の反対側より見た背面図、（ｄ）は（ａ）に示すフォトダイオード１を下方から見た側面図、（ｅ）はフォトダイオード１を回路パターンが形成された回路基板５上に直付けした状態を表す説明図である。
【００２２】
本実施例のフォトダイオード１は、車両の前方を走行する他車両に対してレーザ光を照射すると共に、その反射光を受光し、レーザ光の照射から受光迄の時間を計測することにより、前方車両と自車両との間の距離を測定する自動車用距離測定装置（レーザレーダ）の受光素子として用いられるものである。
【００２３】
そして、本実施例では、距離測定装置の検知視野角を広くするために、一般のフォトダイオードに比べて、受光面積を広くした扁平な長方形状のフォトダイオードチップ（以下、チップ部品という）１０を備える。尚、このチップ部品１０は、例えばｎ型シリコン基板の上部にｐ型シリコン層を形成することにより作製される周知の半導体チップである。
【００２４】
また、このように受光部の面積を広くしたチップ部品１０は、一般のフォトダイオードのように、接続用のリードを備えた筒状の金属パッケージに収納することは困難であることから、収容面積を大きくできるセラミックパッケージ２０に収納される。
【００２５】
セラミックパッケージ２０は、チップ部品１０を、その受光部の裏面側が接するように載置するための長方形状の基板部２２と、基板部２２に対してチップ部品１０の周囲を囲うように積層される第１枠部２４と、更に、第１枠部２４の周縁部に積層される第２枠部２６とから構成されている。
【００２６】
そして、基板部２２には、チップ部品１０を載置した際、その裏面側のカソード端子に電気的に接続される電極パターン２２ｋが形成され、第１枠部２４には、基板部２２にチップ部品１０を載置した際に、チップ部品１０の受光部側に形成された２個のアノード端子にワイヤボンディングＷＢにより接続される２つの電極パターン２４ａが形成されている。
【００２７】
また、基板部２２及び第１枠部２４の外壁には、フォトダイオード１を回路基板５に組み付ける際に、電極パターン２２ｋ及び２４ａの各々を回路基板５に形成された回路パターンに半田付けすることにより、フォトダイオード１を回路基板５上に固定できるようにするために、電極パターン２２ｋに夫々接続された一対のカソード電極２０ｋ、及び、２つの電極パターン２４ａに夫々接続された一対のアノード電極２０ａが形成されている。そして、これら各信号用電極（つまり、一対のアノード電極２０ａ及びカソード電極２０ｋ）は、夫々、セラミックパッケージ２０の長手方向の中心位置にて、相反する側面から裏面にかけて形成されている。
【００２８】
また、基板部２２及び第１枠部２４の外壁には、アノード電極２０ａ及びカソード電極２０ｋとは別に、フォトダイオード１を回路基板５に組み付けた際に、回路基板５に形成された回路パターンに半田付けされて、フォトダイオード１を回路基板５上に固定するための固定用電極２０ｘが形成されている。
【００２９】
固定用電極２０ｘは、上記一対のアノード電極２０ａ及びカソード電極２０ｋと同一の形状をしており、これら各電極２０ａ，２０ｋを中心とするセラミックパッケージ２０の長手方向外側に、夫々、３個配置されている。
つまり、セラミックパッケージ２０の長手方向に沿った側面には、その中心から外側に向かって、信号用電極（アノード電極２０ａ又はカソード電極２０ｋ）及び３つの固定用電極２０ｘが等間隔に順に（換言すれば、セラミックパッケージ２０の中心に対して上下・左右対称となるように）形成されており、セラミックパッケージ２０の裏面にも、これら側面の電極から延びる電極が等間隔で形成されている。
【００３０】
上記のように構成された本実施例のフォトダイオード１は、距離測定用のＣＰＵ等と一緒に回路基板５に組み付けられ、距離測定装置の受光部として機能するが、回路基板５への組み付け時には、図１（ｅ）に示すように、外壁に形成した各電極２０ａ，２０ｋ，２０ｘを、夫々、回路基板５に形成された回路パターンに半田付けすることにより、回路基板５への固定と電気的接続を同時に行うことができる。
【００３１】
また、本実施例のフォトダイオード１の外壁には、フォトダイオードとして動作させるのに必要な信号用電極（アノード電極２０ａ，カソード電極２０ｋ）だけでなく、多数の固定用電極２０ｘが形成され、しかもこれら各電極２０ａ，２０ｋ，２０ｘは、同一形状で、セラミックパッケージ２０の中心に対して、上下・左右対称となるように配置されている。
つまり、各電極２０ａ，２０ｋ，２０ｘは、セラミックパッケージ２０の長手方向に沿った各側壁で、セラミックパッケージ２０の中心を通る軸（図に示すＡ−Ａ線）に対し線対称となり、しかも、各側壁間で、セラミックパッケージ２０を挟んで線対称となるように配置されている。
このため、フォトダイオード１を回路基板５に固定した際、セラミックパッケージ２０と回路基板５（通常、ガラスエポキシ基板が使用される）との熱膨張係数の違いによって、周囲の温度変化により半田付け部ＨＤに応力が繰り返し加わるようなことがあっても、その応力を、各電極側に分散させて、特定の半田付け部ＨＤに応力が集中するのを防止できる。
【００３２】
従って、本実施例によれば、車両への組み付け後の温度変化や、車両から受ける振動等によって、半田付け部ＨＤにクラックが入り、信号用電極２０ａ，２０ｋと回路パターンとの導通不良が生じるのを防止し、車間距離測定装置の信頼性を高めることができる。
【００３３】
また本実施例では、セラミックパッケージ２０に、アノード電極２０ａ及びカソード電極２０ｋを夫々２個形成していので、これら各信号用電極２０ａ，２０ｋにおいて、一方の電極側で半田付け部ＨＤに導通不良が発生したとしても、もう一方の電極側でアノード或いはカソードと回路パターンとの電気的接続を保持できる。従って、装置の信頼性をより高めることができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、フォトダイオードを構成するチップ部品１０をセラミックパッケージ２０に収納したフォトダイオード１について説明したが、本発明は、例えば、フォトダイオード以外の半導体素子（例えばフォトトランジスタ）や半導体集積回路を構成するチップ部品をセラミックパッケージ２０に収納した電子部品であっても、またパッケージとして、耐熱性樹脂からなる樹脂パッケージを使用した電子部品であっても適用できる。
【００３５】
また、上記実施例では、チップ部品１０の端子に接続される信号用電極（アノード電極２０ａ及びカソード電極２０ｋ）を、セラミックパッケージ２０の外壁に夫々２つ形成するものとして説明したが、この信号用電極の数を更に増やせば、装置の信頼性をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のフォトダイオードの構成及びフォトダイオードの回路基板への組み付け状態を表す説明図である。
【符号の説明】
１…フォトダイオード５…回路基板
１０…チップ部品（フォトダイオードチップ）
２０…セラミックパッケージ２０ａ…アノード電極
２０ｂ…カソード電極２０ｘ…固定用電極

Claims

半導体基板に回路素子を形成したチップ部品を、絶縁材料からなる長方形状のパッケージ内に収納すると共に、該パッケージにおいてその長手方向に沿った一対の側壁に、前記チップ部品の信号入出力用端子に夫々接続された複数の信号用電極を形成することにより、該各信号用電極を介して、前記チップ部品と回路基板上の回路パターンとを電気的に接続できるように構成された電子部品において、
前記パッケージの一対の側壁には、前記複数の信号用電極に加えて、前記チップ部品に接続されずに当該電子部品を前記回路基板上に固定するための複数の固定用電極が形成されており、
前記各側壁において、前記信号用電極及び固定用電極は、
前記信号用電極が前記パッケージの長手方向の中心付近に位置し、前記固定用電極が該信号用電極よりも外側に位置し、これら各電極が、パッケージの長手方向の中心を通る軸に対し線対称となり、しかも、各側壁間で、前記各電極がパッケージを挟んで線対称となるように、配置されており、
更に、前記パッケージに形成される全ての電極は大きさが揃えられていることを特徴とする電子部品。
前記信号用電極及び固定用電極は、前記パッケージの側壁から前記パッケージの裏面にかけて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
前記各信号用電極を、前記チップ部品の端子毎に夫々複数形成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品。
前記電子部品は、車両に搭載される電子装置の一部を構成する車載用電子部品であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電子部品。