JP4457739B2 - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電子部品、特に配線基板上に実装された電気素子が金属ケースによって覆われている構造を有する電子部品およびその製造方法に関する。

従来より、電気素子を実装した配線基板と、該配線基板上に電気素子を覆うようにはんだ接合された金属ケースとを備えた電子部品が知られている。この金属ケースのはんだ接合方式としては、特許文献１に記載されているように、金属ケースの外周縁に鍔部を設け、この鍔部の下面と配線基板上面とをはんだ付けすることによって接合する方式が採られていた。

しかしながら、近年、このように面と面を対向させてはんだ付けする方式より、金属ケースの天板から延在しかつ配線基板の上面に対して略直交する板状接合部と、配線基板の上面とを突き合わせて、板状接合部と配線基板に設けられたランドとにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレットで接合する方式（特許文献２の図２参照）の方が強固に接合できるということがわかってきた。

また、これとは別に、金属ケースの天板から延在しかつ配線基板の上面に対して略直交する板状接合部を、配線基板の側面に当接させて、板状接合部と配線基板に設けられたランドとにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレットで接合する方式も提案されている（特許文献３参照）。

ここで、金属ケースの板状接合部にはんだフィレットを確実に形成するためには、金属ケースの板状接合部にはんだ濡れ性の良いめっきを形成しておく必要がある。ところが、金属ケースの板状接合部は天板から延在しているので、接合箇所に局部的に形成すべきはんだフィレットが、天板にまで濡れ上がってしまい、接合箇所に十分なはんだ量が残らないという問題があった。
特開２００１−２４４１２７号公報 特開２００１−２６７４３９号公報 特開２００３−７８２７８号公報

そこで、本発明の目的は、はんだの不要な濡れ上がりを防止し、接合強度の高い配線基板と金属ケースとのはんだ接合を有した電子部品およびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る電子部品は、
（ａ）導体パターンおよびランドが設けられた配線基板と、
（ｂ）配線基板上に実装された電気素子と、
（ｃ）電気素子を覆うように配線基板上にはんだ接合された金属ケースと、を備え、
（ｄ）金属ケースは、電気素子を保護する天板と、該天板から延在しかつ配線基板の主面に対して略直交する板状接合部とを有し、
（ｅ）配線基板と金属ケースとのはんだ接合は、少なくとも板状接合部と配線基板に設けられたランドとにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレットで接合され、
（ｆ）金属ケースの板状接合部の先端部分の表裏面において、はんだフィレット形成部分には、はんだ濡れを促進するはんだ形成促進層を設けるとともに、該板状接合部の表裏面において、はんだフィレットを形成しない部分のうち、少なくともはんだフィレット形成部分との境界近傍部分には、はんだ濡れを阻害するはんだ形成阻害層を設けたこと、
を特徴とする。

はんだ形成促進層としては、はんだめっき膜、Ｓｎめっき膜、Ｎｉ／Ａｕめっき膜又はＮｉ／Ｓｎめっき膜などが用いられる。また、はんだ形成阻害層としては、Ｎｉめっき膜もしくは樹脂膜などが用いられる。

金属ケースの板状接合部において、はんだフィレットを形成したい部分に、はんだ濡れ性の良いはんだ形成促進層を形成し、かつ、その他の部分には、はんだ濡れ性の劣るはんだ形成阻害層を形成しているため、はんだが不要な部分に流動せず、接合強度の優れたはんだフィレットが形成される。

また、本発明に係る電子部品の製造方法は、
（ｇ）天板と該天板から延在した板状接合部とを有する複数の金属ケースが長手方向に連設したフープ材を形成し、フープ材の長手方向に沿って、フープ材の幅方向外側部分にはんだ形成促進層を形成し、フープ材の幅方向外側に位置する板状接合部の少なくとも先端側の部分の表裏面にはんだ形成促進層を設け、かつ、フープ材の長手方向に沿って、フープ材の幅方向内側部分にはんだ形成阻害層を形成し、少なくともはんだ形成促進層との境界近傍部分にはんだ形成阻害層を設けた後、フープ材から金属ケースを切り出す工程と、
（ｈ）電気素子を上面に実装するとともに、はんだバンプを上面の金属ケースの板状接合部が位置する箇所に形成した配線基板を作製する工程と、
（ｉ）配線基板の上面を覆うように金属ケースを配線基板上に搭載した後、配線基板と金属ケースをはんだ接合する工程と、
を備えたことを特徴とする。

以上の方法により、金属ケースと配線基板を、接合強度の優れたはんだフィレットではんだ接合した電子部品が量産性良く製造される。

本発明によれば、金属ケースの板状接合部において、はんだフィレットを形成したい部分に、はんだ濡れ性の良いはんだ形成促進層を形成し、かつ、その他の部分には、はんだ濡れ性の劣るはんだ形成阻害層を形成しているので、はんだが不要な部分に流動せず、接合強度の優れたはんだフィレットが形成される。この結果、はんだの不要な濡れ上がりを防止し、接合強度の高い配線基板と金属ケースとのはんだ接合を有した電子部品が得られる。

以下、本発明に係る電子部品およびその製造方法の実施例について添付の図面を参照して説明する。

［第１実施例、図１〜図３］
図１に示すように、高周波電子部品１０は、多層配線基板１２と金属ケース２１を備えている。多層配線基板１２は図示しない導体パターンが形成された複数のセラミックグリーンシートを積層して一体的に焼成したものである。多層配線基板１２上には、ダイオードやコンデンサなどの電気素子１４が実装される。さらに、多層配線基板１２上には、四隅近傍に金属ケース用ランド（はんだバンプ）１８が形成される。金属ケース用ランド１８は、後述する金属ケース２１の板状接合部２５が位置する箇所に形成されており、金属ケース２１を多層配線基板１２上に固着させて、必要に応じて電気的に接続するためのものである。

金属ケース２１は、電気素子１４を覆うように多層配線基板１２上にはんだ接合される。金属ケース２１は、電気素子１４を保護する天板２２と、該天板２２の四方から延在しかつ多層配線基板１２の上面に対して略直交する側面２３，２４および板状接合部２５とを有している。

金属ケース２１は以下の方法により作製される。すなわち、図２に示すように、複数の金属ケース２１が長手方向に連設した長尺状フープ材３１を、打ち抜き加工や絞り加工によって形成する。このとき、金属ケース２１の側面２４および板状接合部２５が、フープ材３１の幅方向外側寄りの位置に配置されるようにする。金属ケース２１の材料としては、例えば板厚が０．１ｍｍのりん青銅が用いられる。

次に、金属ケース２１を含むフープ材３１の全体にＮｉめっきを施した後、フープ材３１の長手方向に沿って、フープ材３１の幅方向中央部分（図２において領域Ａ）をマスキングテープを貼ったり、マスキング剤を塗布したりしてマスキングする。次に、マスキングテープから露出している部分（図２において領域Ｂ）に、はんだめっき、Ｓｎめっき又はＡｕめっきを施す。

これにより、フープ材３１の幅方向外側部分に位置する側面２４および板状接合部２５の少なくとも先端側の部分に、Ｎｉを下地としてはんだめっき、Ｓｎめっき、Ａｕめっきによって形成された、はんだ形成促進層３６が設けられる。また、フープ材３１の幅方向内側部分に位置する天板２２の部分に主として露出しているＮｉめっきは、はんだ形成阻害層３５を形成する。

この後、マスキングテープが剥がされ、継手部３３がカットされて、金属ケース２１がフープ材３１から切り出される。こうして、はんだ形成促進層３６とはんだ形成阻害層３５を形成している金属ケース２１が量産性良く作成される。

図３に示すように、以上の構成からなる高周波電子部品１０の多層配線基板１２と金属ケース２１とのはんだ接合は、金属ケース２１の天板２２から延在しかつ多層配線基板１２の上面に対して略直交する板状接合部２５と、多層配線基板１２の金属ケース用ランド１８とを突き合わせて、板状接合部２５の表裏面と多層配線基板１２に設けられた金属ケース用ランド１８とにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレット４０で接合される。

板状接合部２５の表裏面において、はんだフィレット４０を形成する部分には、はんだ濡れ性の良いはんだ形成促進層３６を設けるとともに、はんだフィレット４０を形成しない部分には、はんだ濡れ性の劣るはんだ形成阻害層３５が露出している。従って、はんだが不要な部分に流動せず（はんだが天板２２に濡れ上がらず）、接合強度の優れたはんだフィレット４０を形成することができる。

なお、板状接合部２５を設けないで、側面２４と多層配線基板１２の金属ケース用ランド１８とを突き合わせて、側面２４の表裏面と多層配線基板１２に設けられた金属ケース用ランド１８とにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレット４０で接合してもよい。

［第２実施例、図４および図５］
図４に示すように、高周波電子部品５０は、多層配線基板５２と金属ケース６０を備えている。多層配線基板５２は図示しない導体パターンが形成された複数のセラミックグリーンシートを積層して一体的に焼成したものである。多層配線基板５２上には、ダイオードやコンデンサなどの電気素子が実装されている。さらに、多層配線基板５２の側面には、外部端子５３（スルーホールを縦方向に２分割して形成したもの）が形成されている。外部端子５３は、後述する金属ケース６０の板状接合部６５が位置する箇所に形成されており、金属ケース６０を多層配線基板５２上に固着させて、必要に応じて電気的に接続するためのものである。

金属ケース６０は、多層配線基板５２上に実装された電気素子を覆うように多層配線基板５２上にはんだ接合される。金属ケース６０は、電気素子を保護する天板６２と、該天板６２の四方から延在しかつ多層配線基板５２の上面に対して略直交する側面６３，６４と、側面６４から延在している板状接合部６５とを有している。

金属ケース６０は以下の方法により作製される。すなわち、複数の金属ケース６０が長手方向に連設した長尺状フープ材を、打ち抜き加工や絞り加工によって形成する。このとき、金属ケース６０の側面６４および板状接合部６５が、フープ材の幅方向外側寄りの位置に配置されるようにする。

次に、金属ケース６０を含むフープ材の全体にＮｉめっきを施した後、フープ材の長手方向に沿って、板状接合部６５以外の金属ケース６０をマスキングテープを貼ったり、マスキング剤を塗布したりしてマスキングする。次に、マスキングテープから露出している板状接合部６５に、はんだめっき、Ｓｎめっき又はＡｕめっきを施す。

これにより、図５に示すように、フープ材の幅方向外側部分に位置する板状接合部６５の表裏面に、Ｎｉを下地としてはんだめっき、Ｓｎめっき、Ａｕめっきによって形成された、はんだ形成促進層７６が設けられる。また、金属ケース６０の天板６２および側面６３，６４のそれぞれの表裏面に露出しているＮｉめっきは、はんだ形成阻害層７５を形成する。

この後、マスキングテープが剥がされ、金属ケース６０がフープ材から切り出される。こうして、はんだ形成促進層７６とはんだ形成阻害層７５を形成している金属ケース６０が量産性良く作成される。

以上の構成からなる高周波電子部品５０の多層配線基板５２と金属ケース６０とのはんだ接合は、金属ケース６０の天板６２から延在しかつ多層配線基板５２の上面に対して略直交する板状接合部６５と、多層配線基板５２の側面に設けた外部端子５３とを対向させて、板状接合部６５の表裏面と多層配線基板５２に設けられた外部端子５３とにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレット８０で接合されている。

板状接合部６５の表裏面において、はんだフィレット８０を形成する部分には、はんだ濡れ性の良いはんだ形成促進層７６を設けるとともに、はんだフィレット８０を形成しない部分には、はんだ濡れ性の劣るはんだ形成阻害層７５が露出している。従って、はんだが不要な部分に流動せず（はんだが天板６２に濡れ上がらず）、接合強度の優れたはんだフィレット８０を形成することができる。

［他の実施例］
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、金属ケースのはんだ形成促進層とはんだ形成阻害層を形成する際、はんだめっきを施した後に、Ｎｉめっきを施してもよい。

また、はんだ形成阻害層の材料として、Ｎｉの代わりに樹脂を用いてもよい。ただし、樹脂を用いた場合には、はんだ形成促進層であるはんだめっき膜、Ｓｎめっき膜、Ｎｉ／Ａｕめっき膜又はＮｉ／Ｓｎめっき膜の形成後に、樹脂層を形成する必要がある。樹脂の上には、はんだめっきを形成することができないからである。

さらに、前記実施例の金属ケースは、はんだフィレットを形成しない部分全部に、はんだ形成阻害層を形成しているが、はんだフィレットを形成しない部分のうち、少なくともはんだフィレット形成部分との境界近傍部分にのみ、はんだ濡れを阻害するはんだ形成阻害層を設けたものであってもよい。

本発明に係る電子部品の第１実施例を示す分解斜視図。 図１に示した金属ケースの製造方法を示す平面図。 図１に示した電子部品の配線基板と金属ケースのはんだ接合部を示す拡大断面図。 本発明に係る電子部品の第２実施例を示す外観斜視図。 図４に示した電子部品の配線基板と金属ケースのはんだ接合部を示す拡大断面図。

符号の説明

１０，５０…高周波電子部品
１２，５２…多層配線基板
１４…電気素子
１８…金属ケース用ランド
２１，６０…金属ケース
２２，６２…天板
２３，２４，６３，６４…側面
２５，６５…板状接合部
３１…フープ材
３５，７５…はんだ形成阻害層
３６，７６…はんだ形成促進層
４０，８０…はんだフィレット
５３…外部端子

Claims (4)

1. 導体パターンおよびランドが設けられた配線基板と、
   前記配線基板上に実装された電気素子と、
   前記電気素子を覆うように前記配線基板上にはんだ接合された金属ケースと、を備え、
   前記金属ケースは、前記電気素子を保護する天板と、該天板から延在しかつ前記配線基板の主面に対して略直交する板状接合部とを有し、
   前記配線基板と金属ケースとのはんだ接合は、少なくとも前記板状接合部と前記配線基板に設けられたランドとにそれぞれ面接触するように形成されたはんだフィレットで接合され、
   前記金属ケースの板状接合部の先端部分の表裏面において、はんだフィレット形成部分には、はんだ濡れを促進するはんだ形成促進層を設けるとともに、該板状接合部の表裏面において、はんだフィレットを形成しない部分のうち、少なくともはんだフィレット形成部分との境界近傍部分には、はんだ濡れを阻害するはんだ形成阻害層を設けたこと、
   を特徴とする電子部品。
2. 前記はんだ形成促進層は、はんだめっき膜、Ｓｎめっき膜、Ｎｉ／Ａｕめっき膜又はＮｉ／Ｓｎめっき膜であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記はんだ形成阻害層は、Ｎｉめっき膜もしくは樹脂膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品。
4. 天板と該天板から延在した板状接合部とを有する複数の金属ケースが長手方向に連設したフープ材を形成し、前記フープ材の長手方向に沿って、フープ材の幅方向外側部分にはんだ形成促進層を形成し、前記フープ材の幅方向外側に位置する板状接合部の少なくとも先端側の部分の表裏面に前記はんだ形成促進層を設け、かつ、前記フープ材の長手方向に沿って、フープ材の幅方向内側部分にはんだ形成阻害層を形成し、少なくとも前記はんだ形成促進層との境界近傍部分に前記はんだ形成阻害層を設けた後、前記フープ材から前記金属ケースを切り出す工程と、
   電気素子を上面に実装するとともに、はんだバンプを上面の前記金属ケースの板状接合部が位置する箇所に形成した配線基板を作製する工程と、
   前記配線基板の上面を覆うように前記金属ケースを前記配線基板上に搭載した後、前記配線基板と金属ケースをはんだ接合する工程と、
   を備えたことを特徴とする電子部品の製造方法。

Images