JP4568719B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、基板の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起からなる当該回路素子の外部端子を有する電子部品に関するものである。

基板の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起からなる当該回路素子の外部端子を有する電子部品については、米国特許第６，３２６，６７７号公報及び国際公開ＷＯ９７／３０４６１号公報にその開示がある。

またＩＣチップ２１の底面四隅に拡大ランドを設け、実装状態での外力に耐えうるＩＣチップ２１とする技術については、特開２００３−０３１７２８号公報にその開示がある（図１０）。
米国特許第６，３２６，６７７号公報 国際公開ＷＯ９７／３０４６１号公報 特開２００３−０３１７２８号公報

しかしながら基板の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起とで占領する電子部品にあっては、単に外力に耐え得る構造とすべく、徒にランドを大きくすることが得策でない場合がある。その理由は、導電性突起を有しない電子部品に比して、導電性突起が存在する分だけ余計に基板面が占領されている中で、所定の特性を備えた回路素子を配置する面積を確保する必要があるためである。このことは、電子部品の小型化が進むに従い、特に考慮すべきことである。

そこで、基板の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起とで占領する電子部品では、その構造の特殊性を十分考慮し、回路素子と導電性突起が搭載されるランドとの配置や基板面積占有率等を考慮した上で、外力に耐え得る構造とする必要がある。かかる外力とは、機械的応力（衝撃）、熱応力（衝撃）等である。

本発明が解決しようとする課題は、基板の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起とで占領する電子部品において、実装後の外力に耐え得る構造とすることである。

上記課題を解決するため、本発明の電子部品は、基板１の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起９からなる当該回路素子の外部端子を有する電子部品において、単体の回路素子は、対となる電極２と、当該電極２に接触する抵抗体３又は誘電体を構成要素とし、当該電極２の一部をランド４として露出させつつ前記回路素子がオーバーコート７により被覆され、前記導電性突起９は固着部材を含み、当該固着部材により前記ランド４に固着され、前記ランド４のうち少なくとも３つのランド４ｂが他のランド４ａよりも面積が大きく、前記面積の大きいランド４ｂにのみ導電性突起９が固着された場合に当該導電性突起９と平地とが接触した状態で電子部品が自立可能であり、全ての導電性突起９が実質的に同一寸法の導電性ボール１０とランド４全面との固着で形成され、面積の大きいランドから延在する電極と、抵抗体又は誘電体とが重なり合って接続される領域が、前記面積の大きいランドの中心と、前記対となる他端の電極との最短経路を結ぶ直線上を避けて存在することを特徴とする。以下、前記面積の大きなランドを「ランド４ｂ」と、前記他のランド（通常のランド又は面積の小さなランド）を「ランド4ａ」と、ランド４ａとランド４ｂとを総称する場合には「ランド４」と記す。

上記「電子部品」は、複数の抵抗素子が共通電極２ｂにより連結されているネットワーク抵抗器（例えば図１に示したもの等）や、抵抗素子とキャパシタとが連結されている、いわゆるＣＲ部品の他、独立の個々の抵抗素子又はキャパシタが単体の基板１面に複数配置されている、いわゆる多連抵抗器や多連キャパシタを含む。またこれらの回路素子を樹脂層やセラミック層等で多層化したものを含む。

上記「基板１」は、アルミナ等のセラミックや、ガラス繊維混入エポキシ系樹脂成形体からなるもの等である。前記セラミックは、他の材料に比して剛性に優れるため好適である。その理由は、基板１に回路素子が直接形成される構造の電子部品にあっては、外力による基板１の変形は、抵抗値や容量値が定格値から外れることにつながり易く、それを極力防止できるためである。このように基板１が剛性を有することが好ましいことや、基板１に回路素子が直接配される構造は、上記ＩＣチップ２１についての技術（特開２００３−０３１７２８号公報）にはなく、当該技術と本発明とは技術思想を本質的に異にする。また本発明の電子部品は、導電性突起９を有しているが故に当該導電性突起９に外力が付与され易い。そのため基板１が撓み、各回路素子の抵抗値や容量値が変化する蓋然性がある点で、導電性突起９を有さない表面実装型電子部品とは、本発明と技術思想を本質的に異にする。

上記「基板１の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起９からなる当該回路素子の外部端子を有する」とした第１の理由は、製造を容易にできる利点があるためである。即ち基板１の両面に回路素子等の部材を形成するには、一方の基板１面の部材の配置と、他方の基板１面の部材の配置との位置合わせの微調整が必要な場合がある。かかる調整は、基板１の両面を同時に見ることができないため困難を伴う。また一方の基板１面に部材を配置する際に、他方の基板１面の清浄さを維持する必要や、既に当該他方の基板１面に配置した部材を損傷しないよう配慮する必要があり、製造工程設計に多大な制限を課すこととなる。その点本発明のように、基板１の一方の面に回路素子及び導電性突起９を配置している構成では、そのような困難性や制限が無いか若しくは少ない。尚、通常は電子部品に何らかの表示をするが、かかる表示は、前記他方の基板１面上（表示を目立つようにする色彩の介在膜があってもよい）に施されるのが一般的と考えられる。その場合、前記他方の基板１面のように回路素子が何ら形成されていないため、表示工程を経ることによる回路素子へ与える悪影響（応力付与、熱衝撃付与等）を考慮する必要がなく、有利である。

第２の理由は、ランドを基板１の一方の面、他の回路素子構成部材を他方の面に配置する電子部品のように、全てのランド面積をある程度大きくすることができる電子部品との区別を明確にするためである。上記製造を容易にできる結果、ランド及び他の回路素子構成部材を基板１の一方の面に配置する電子部品は、ランド４の基板１面を占有できる面積が、他の回路素子構成部材との関係で制限される。かかる制限は、ランド４面積の減少による回路板１２との固着領域減少に繋がるため、本発明の課題解決が特に困難な構成を前提としていると言える。

上記「導電性突起９」には、いわゆるハンダボール１０等の導電性ボール１０をランド４に搭載・固着したものや、いわゆるサブストラクト法、アディティブ法により形成されるバンプ、及び導電ペーストを印刷等の手法で突起状に形成し、固化させたもの等を含む。

上記「オーバーコート７」は、エポキシ系等の樹脂からなる膜、ガラス膜、これらの２以上の層からなる膜であってもよい。またこのオーバーコート７は、ランド４を形成し、且つ回路素子を被覆するものである。厚膜形成する際のパターニングの容易さ等を考慮すると、ランド４以外の領域を全て被覆してもよい。またランド４がガラスオーバーコートの開口、及びそれよりも上層の樹脂オーバーコートの開口により形成される場合、ガラスオーバーコートの開口径の方が樹脂オーバーコートの開口径よりも小さい構成にすることが好ましい。かかる構成では、導電性ボール１０とランド４との固着部材にハンダを用いる場合に、溶融ハンダと主に直接接触するのはガラスオーバーコートである。するとオーバーコートとランド４を構成する電極との隙間へ溶融ハンダが浸入するのを、ガラスが阻止できる。溶融ハンダと主に直接接触するのが樹脂オーバーコートであれば、オーバーコートとランド４を構成する電極との隙間へ溶融ハンダが比較的浸入し易く、前記固着部材の本来の役割を十分に発揮し難い位置にハンダが移動するおそれがあると考えられる。

上記「ランド４に固着」は、主として固着部材としてのハンダを用いた固着を言う。ランド４表面と上記導電性突起９は、ある程度の前記ハンダとの濡れ性が良好であることが求められるから、前記ハンダは、ランド４の略全域に亘り存在することとなる。そのことから、ランド４ｂに固着された導電性突起９は、他の導電性突起９に比して、強固に固着されることとなる。導電性ボール１０を支える前記ハンダ量が多く、且つ導電性ボール１０の周囲から支持する前記ハンダのランド４ｂと固着する面積が、ランド４ａのものに比べ大きいためである。

「前記ランド４のうち少なくとも３つのランド４ｂがランド４ａよりも面積が大」とするのは、導電性突起９の固着力を高め、本発明の電子部品を電子機器等の回路板へ、クリームハンダ等により実装した後に外力に耐え得る構造とするためである。ランド４ｂ面積は、ランド４ａ面積の約１．４倍程度とすることが好適であることが後述の試験により実証されている。しかし、かかる面積比が好適か否かは、種々の前提（ランド４ａ，４ｂの面積の絶対値、外力の程度等）を要するため、かかる面積比を構成要件とはしなかった。かかる面積比は、小さい方が上記パターン設計上好ましいことは言うまでもない。

ここで、一つの電子部品が多数のランド４を有し、当該ランド４が３種以上の面積値からなる場合は、最も小さい面積値のランド４が、上記「ランド４ａ」となり、残る２種以上の面積値のランド４が、ランド４ｂとなる。

「前記ランド４ｂにのみ導電性突起９が固着された場合に当該導電性突起９と平地とが接触した状態で電子部品が自立可能」であることを構成要件としたのは、強固に固着される導電性突起９を実装状態でバランス良く配置するためである。ここで「自立可能」とは、当該導電性突起９のみ平地に接触し、基板１を平地に接触させることなく支持可能なことを意味する。このバランスの良さにより、実装後のあらゆる方向からの外力にも耐え得る構造とすることができる。例えば、後述する基板１外端のうち、四角形の基板１の四隅に位置するランド４面積を大きくする。上記「自立可能」であるか否かは、前記バランス良い配置であるか否かの一つの指標となる。

「全ての導電性突起９が実質的に同一寸法の導電性ボール１０とランド４全面との固着で形成される」ことにより、ランド４ｂに配置された導電性ボール１０が固着部材により広範囲に支持されることとなる。その結果固着面積が大きい分だけ、ランド４ｂと上記固着部材との固着力が大きくなる効果が得られる。従って、ランド４ｂにおける導電性ボール１０の固着強度が高くなり、回路板１２への実装状態で外力に耐え得る電子部品を得ることができるため、本発明が解決しようとする課題を解決できる。

ランド４ｂにおける導電性ボール１０の固着強度を高め、回路板１２への実装状態で外力に耐え得る電子部品を得る観点からは、ランド４ｂ数は多い方が好ましい。しかしながら、前述のように一定の回路素子特性を確保する観点から、抵抗体及び／又は誘電体や電極との基板１占有面積バランスを考慮する必要がある。かかる観点からランド４ｂは、全ランド４の数の概ね１／３乃至１／２、且つ基板１を全ランド４が占める面積比が概ね２２乃至２７％であることが好ましい。

上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、ランド４ｂが、基板１外端と近接する位置にあることが好ましい。基板１外端には外力が付与され易いため、当該外端における導電性ボール１０とランド４との固着強度を強くすることが、より外力に耐え得ることに繋がると考えられるためである。

上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、導電性ボール１０とランド４全面とが、各々のランド４面積値に略比例した量の固着部材にて固着されることが好ましい。前記「略比例した」とは、例えば通常のスクリーン印刷技術によりクリームハンダ等の固着部材を各々のランド４上に配置する際に、スクリーンの開口面積を各々のランド４面積と一致させた場合の固着部材の量とランド４の面積との関係をいう。即ち、通常のスクリーン印刷のスクリーン開口部からの吐出物量のばらつき程度の誤差を含むことを意味するために「略」の語を用いた。

上記各々のランド４面積値に略比例した量の固着部材は、ランド４ｂではランド４ａよりも多く存在する。すると固着部材と導電性ボール１０との固着力が大きくなる効果が得られると考えられる。当該効果に加え、上述したランド４の面積が大きい分だけ、ランド４ｂと固着部材との固着力が大きくなる効果が得られる結果、更に、回路板１２への実装状態で外力に耐え得る電子部品を得ることができる。

また上記「実質的に同一寸法の導電性ボール１０」は、各々の導電性ボール１０の直径が、ある程度の誤差範囲内にあることをいう。その「ある程度の誤差範囲」は、電子部品を回路板１２へ実装する際の全ての導電性ボール１０と回路板のランド１３との固着を阻害しない程度の導電性ボール１０径のばらつき許容範囲を言い、その範囲は例えば銅ボール１０（表面を被覆するハンダを除く）の場合、一つの電子部品に用いられる導電性ボール１０径の〔最大値−最小値〕／〔平均値〕が概ね５％以下である。

本発明が、上記課題を解決できる他の要因には、ランド４ｂに配置される導電性突起９の太さが、ランド４ａに配置される導電性突起９の太さよりも大きくなることも考えられる（図５、図６）。またその太さが大きくなる原因を、各々のランド４面積値に略比例した固着部材量の導電性ボール１０への堆積とすることができる。ここで「堆積」とは、例えばランド４への固着部材としてのクリームハンダ８が、ハンダ濡れ性の良好な導電性ボール１０表面（例えばハンダで被覆している）を覆うことを含む。従って後述のように、ランド４ｂに配置される導電性突起９の太さを大きくするのに、特段の工程を要しないため製造を煩雑にしない場合が多い。

従来技術（特開２００３−０３１７２８号公報）では、その図２乃至４及び７にて、拡大ランド上に存在するクリームハンダを図示している（本願図１０に図示）。かかるクリームハンダにより同図のように柱状のものを形成するには、該従来技術の明細書に明記されていない工程を要するか、煩雑な工程を有すると考えられる。その理由は、クリームハンダを通常のランド及び拡大ランドに同様の手法（例えばスクリーン印刷等）により供給し、当該クリームハンダを溶融・固化したとしても、同図のように拡大ランド上に柱状のクリームハンダが形成されるに十分なクリームハンダ量を確保できないからである。同図のように柱状になるまでクリームハンダを、他の通常のランドに対する方法と同様の方法（例えばスクリーン印刷等）で供給すると、隣合う通常のランド同士の短絡は避けられないと思われる。クリームハンダ量が過剰だからである。従って従来技術（特開２００３−０３１７２８号公報）では、回路板２３の拡大ランドに対応するランドと、他の通常のランドに対応するランドとに供給するクリームハンダ量を異ならせるために必要な工程を設けている。例えばディスペンサにより回路板２３の各ランド上に供給するクリームハンダ量を異ならせる等である。

その点本発明では「実質的に同一寸法の導電性ボール１０とランド４全面とが、各々のランド４面積値に略比例した量の固着部材にて固着される」ものであるため、第１に、ランド４に載置等される導電性ボール１０寸法は、ランド４ａ、４ｂを問わず、同一のものを用いることができ、搭載作業を複雑にしない。第２に、各々のランド４面積値に略比例した量の固着部材にて固着することから、例えば上記スクリーン印刷による場合は、用いるスクリーンの開口面積を各々のランド４大とすれば足り、特定のランド４ｂにのみクリームハンダ８を追加する等の特別な工程を要しない。第３に、面積の大きなランド４ｂの面積は、ランド４ａの面積の、後述するように約１．４倍程度で本発明の課題を解決できるため、ランド４ｂ配置位置は、基板１の四隅に限られず、図１に示すように、外端に位置するランド４よりも内側に位置させることができる。以上の従来技術に比した本発明の差異点・利点がある。

具体的には、例えば、表面がハンダ濡れ性に優れる導電性ボール１０を、クリームハンダ８が配置されたランド４に搭載し、リフロー工程等を経てクリームハンダ８を前記導電性ボール１０側面に堆積させる等である。かかる方法による結果、ランド４ａ上に固着された導電性突起９は図５（ａ）のように、導電性ボール（例えばハンダボール１０）側面に堆積する固化したクリームハンダ１１厚みが、ランド４ｂ上の導電性ボール１０のそれよりも小さくなる（図５（ｂ））。この違いは、ランド４面積の違いに伴う、クリームハンダ量の違いに起因する。

この方法では、ランド４ａ，４ｂのいずれにも、上記「実質的に同一寸法の導電性ボール１０」を載置すれば足りるため、異なる径の導電性ボール１０を同一基板１面上に載置するといった煩雑な作業を回避できる。また、異なる径の導電性ボール１０の載置の結果、基板１面からの導電性ボール１０高さが、単一電子部品で異なるといった、電子機器回路板等への実装の困難さを回避できる、大きな利点を得ることができる。

ここで、ランド４ｂに固着された導電性突起９の最大太さが、ランド４ａに固着された導電性突起９の最大太さの約１．２倍以上であることが、外力に耐える構造とするには好適であることが、後述の試験により実証されている。しかし、かかる太さの好適な比の決定には、種々の前提（例えば導電性突起９最大太さの絶対値、外力の程度等）を要するため、かかる比を構成要件とはしなかった。

上記本発明の電子部品は、基板１の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起９とで占領する電子部品の構造の特殊性を十分考慮している。ここで更に本発明の電子部品の構造の特殊性を考慮すると、例えば、外力により基板１が撓み、抵抗値等の回路素子特性値が変化する蓋然性を考慮すると、前述のように基板１を高い剛性のセラミック基板１とすることが好ましい。

上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、上記「ランド４ｂ」が、四角形、楕円形、四隅に丸みを有する四角形のいずれか（以下、四角形等という）であること、及び／又はランド４ｂにおいて基板１の長辺方向寸法が、短辺方向寸法より大であることが好ましい（図２（ａ）、（ｂ））。四角形等とすることが好ましい理由は、ランド４面積を大きくできるためである。ランド４面積が大きくなると、そこに配されるランド４面積値に略比例した量のクリームハンダ８、エポキシ系導電性接着剤等の固着部材を、上記導電性突起状部材９の固着に十分な量を確保することができる。かかる固着部材の量が十分であると実装後の外力に耐え得る構造とすることができる。

ここで、ランド４形状を上記四角形等にすることでランド４面積を大きくできる理由は、従来の円形ランド４の輪郭よりも外側にランド４領域を確保できるためである。即ち円形ランド４の直径と同一寸法を一辺とする正方形が該円形よりも４／π倍面積が大きいのと同様にランド４面積を大きく確保できるためである。

従って、基板１の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起９とで占領する電子部品において、全て又は大部分（過半数）のランド４を、上記四角形等にすることにより、「ランド４ｂ」を設けるまでもなく基板１のランド４面積占有率を大きくできるため、回路板１２への実装状態での電子部品の固着強度を高めることができ、外力に耐え得る電子部品を提供することが可能である。

また従来、通常円形だったランド４を、例えば図２に示すように基板１の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起９とで占領する電子部品の全てのランド４において、基板１の長辺方向寸法が短辺方向寸法より大であることが好ましい理由は、上記固着部材が基板１の長辺方向に沿って補強することとなるためである。基板１は外力により、通常長辺方向に沿って変形する。前記補強はその基板１の変形を抑制するよう作用する。従って本構造の電子部品は、実装後の外力に耐え得る構造であり、本発明が解決しようとする課題を解決できる。かかる作用は、ランド４ｂ及び／又はランド４ａにおいて、基板１の長辺方向寸法を短辺方向寸法より大とした場合にも得ることができる。

また例えば基板１の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起９とで占領する電子部品であっても、抵抗体３又は誘電体の大きさを従来から変える必要が無く、当該回路素子の特性を損なうことがない。

上記四角形等のうち「四角形」は、長方形、正方形、ひし形、台形またこれらを若干変形した形状を含む。

また上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品が抵抗器の場合において、基板１上に抵抗体３が形成され且つ当該抵抗体３の上に直接電極２が形成された当該電極２が、ランド４ｂを構成することが更に好ましい。抵抗体３と電極２とが重なっている電極２領域にもランド４を形成でき、より大きなランド４ｂ面積を確保することができるためである。基板１上に電極２が形成され且つ当該電極２の上に直接抵抗体３が形成される、従来から採用されてきた構成では、抵抗体３と電極２とが重なっている電極２領域にランド４を形成できないか若しくは非常に困難である。

上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品が抵抗器の場合において、ランド４ｂから延在する電極２と抵抗体３とが重なり合って接続される領域は、前記ランド４ｂの中心と、前記対となる他端の電極２との最短経路を結ぶ直線上を避けて存在することが好ましい。電極２と抵抗体３とが重なり合う領域の、電流方向における距離が確保できるためである。かかる距離は、一定以上なければ抵抗素子端子間に過大な電圧を付与したときに、過大なジュール熱発生に起因した抵抗値変動等の、抵抗素子特性維持上の問題を生じる。しかし一部のランド面積を大きくすることにより、当該ランド４ｂから延在する電極２と抵抗体３との重なり合う面積や、前記距離を、特定の抵抗素子のみ小さくせざるを得ない場合が生じ得る。そのような前記直線上を避けて電極２と抵抗体３との重なり合う領域を形成することで、前記距離を十分確保できる（図１、図２）。前記距離が十分確保できないと、電極２と抵抗体３との重なり合う部分で過大なジュール熱が発生し、当該抵抗素子の温度特性（例えばＴＣＲ）に悪影響を与える場合がある。

電極２と抵抗体３とが重なり合う領域の、電流方向における距離の確保に際しては、抵抗体３の電流方向における端部位置を、ランド４ｂの中心と、前記対となる他端の電極２との最短経路を結ぶ直線上を避けて存在させることにより、仮に当該直線上に抵抗体３を配置した場合には、該抵抗体３の一部がランド４ｂと重なってしまう位置にも抵抗体３を配置できる場合がある利点がある（例えば図１（ｂ）、図２（ｂ）のランド４ｂと抵抗体３との位置関係）。

即ち、上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、ランド４ｂを含む対となるランド４に配置された導電性突起９を外部端子とする抵抗素子の抵抗体３の電流進行方向距離が、当該対となるランド４最短距離よりも大きいことが更に好ましい。この構成は、前記対となるランド４の両方がランド４ｂである場合や、前記対となるランド４の一方が共通電極２ｂに形成されている場合を含む。

通常、電子部品が小型化してもその小型化率と同一以上のランド４の面積減少ができるわけではない。電子部品と回路板１２との固着強度が一定以上要求されるためである。従って上記好ましい構成は、電子部品の小型化が進むに従い有利となる。

上記好ましい構成を備えた抵抗素子は、上記対となる上記電極２と抵抗体３とが重なり合う領域間距離を大きく維持でき、またランド４ｂをバランス良く配置することが可能である。従って、セラミック基板１の一方の面の面積を、複数の抵抗素子と導電性突起９とで占領する抵抗器において、所定の抵抗素子特性を維持しつつ、実装後の外力に耐え得る構造とすることができる。従来は、基板１面のうち隣り合う抵抗素子間を絶縁するための基板１領域が過剰に設けられていると考えられる。しかし上記好ましい構成により当該領域を有効活用できている。

上記ランド４ｂが、長方形の基板１の短辺側の両外端と近接する位置に存在することが好ましい。本発明の電子部品が、回路板（実装基板）１２に実装された後に繰り返しの熱衝撃が当該実装体に付与されると、回路板１２の熱膨張率・収縮率と基板１の熱膨張率・収縮率との違いが「外力」となり、実装当初の基板１のランドと、回路板１２のランド１３（電子部品の導電性突起９が固着される回路板１２部分）との相対位置がずれる場合がある。かかる相対位置のずれは、基板１と回路板１２の全域に亘り均等に生ずる結果、基板１の中心位置から離れた位置で顕著となる。従って基板１が長方形である場合は、長辺方向両端部（基板１の短辺側の両外端と近接する位置）が位置ずれの顕著な領域となる。そこで当該領域を回路板１２に強固に固着するよう、基板１面のランド４面積を大とすることにより、前記「外力」がある場合、それに最も適切に耐える電子部品構造とすることができ、且つ他のランド４面積を大きくすることは特段求めないから、所定の回路素子特性を維持することもできる。

上記本発明の電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、ランド４ｂが導電性ボール１０保持手段を有することが更に好ましい。ランド４の面積が大きくなると、その上に配置される導電性ボール１０の固着位置ずれが懸念される。特にランド４ｂ形状が四角形等である場合は、円形である場合に比して、ランド４ｂと導電性ボール１０との固着部材にハンダを用いる際の溶融ハンダの表面張力に起因した、導電性ボール１０の位置補正効果が期待し難い場合がある。前記導電性ボール１０保持手段の具体例は、ランド４ｂを構成するメタルグレーズ系材料等の導電性膜の下の基板１面に、予めボール１０を保持し得る突起状の部材を配置しておく手段である。かかる手段によれば、当該突起状部材１４は、前記導電性膜を隆起させるように存在し、導電性膜形成後も導電性膜上でボール１０を保持する効果を有する。突起状部材１４の基板１面への配置は、例えばガラスや樹脂等のペーストのスクリーン印刷等による（図９）。

上記導電性突起９が、鉛を実質的に含まない場合、本発明は特に有用である。一般に鉛を含有する導電性突起９（主としてハンダ等の低融点合金）は、鉛を実質的に含まない導電性突起９に比して剛性が低く、外力に対する緩衝材としての機能を有していたため、外力の影響による導電性突起９とランド４との固着状態の劣化が小さかった。しかし、鉛を含有しない導電性突起９は、かかる緩衝材としての機能に劣るため、外力の影響が比較的大きいためである。更に鉛は環境調和性の観点から電子部品に含有させることが好ましくないため、導電性突起９は、鉛を含まない低融点金属、例えばＳｎ単体、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｓｂ系合金から選ばれるものの１以上を主体として用いることが望ましい。このことは、上記クリームハンダ８、及び導電性ボール１０の両者について言える。

また上記電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、電子部品を構成する各抵抗体３が全て実質的に同一形状であり、且つ隣接する抵抗体３間距離が実質的に同一であることが更に好ましい。抵抗素子に対し通電すると、必ず抵抗体３部分でジュール熱が発生する。当該ジュール熱が小さく、抵抗素子の特性（例えば抵抗温度特性（ＴＣＲ）等）に殆ど影響しないなら問題とはならない。しかし、ＴＣＲに影響する程度のジュール熱が発生し、且つ電子部品の抵抗体３の配置によって、局部的に熱集中が生じる場合には、各々の抵抗素子の特性の違いが顕著となる場合がある。かかる局部的な熱集中を防ぐのに有効なためである。例えば図１（ｂ）に示す電極２、抵抗体３の各配置にすることにより、前記熱集中を防ぐことができる。

かかる観点等からは、導電性突起９が、銅を主体とすることが更に好ましい。銅はハンダ等に比べて熱伝導率が非常に高く、抵抗素子が発するジュール熱を素早く実装回路板１２へと逃がすことができることから仮にジュール熱が局部的に集中しうる抵抗体３の配置としても、抵抗素子特性の安定化を図ることができるからである。

また、銅は従来用いられてきたハンダ（例えば３７Ｐｂ−６３Ｓｎ合金）に比べ、熱膨張率が約２／３と小さい。従って、基板１のランド４と固着させた後、加熱・冷却が繰り返される環境に曝したとしても、ランド４との剥離を起こすおそれも小さい。また銅はハンダに比べて非常に硬いため、導電性突起９となる、ボール１０形状とした場合の取扱いによって変形することが殆ど無く、基板１面からの多数の導電性突起９高さを一定にするのに有利である。

また上記銅の表面には、ＮｉやＳｎめっき等の導電性被覆層が形成されていることが更に好ましい。導電性突起９のハンダ濡れ性向上等のためや、銅表面の酸化を防止するためである。銅表面が酸化すると、実装板への実装時のハンダとの合金化が難しく、適切な実装板やランド４との固着状態が得られ難い。

ここで、上記銅を主体としたものは、純銅、銅を主体とする合金や、純銅、銅を主体とする合金の表面にＳｎ単体やＳｎを含む合金等のハンダ層をめっき等の手法で形成したもの等である。

尚、上記銅に代えて金を用いることもできる。金を用いた場合の利点は、表面の酸化防止層を必ずしも要さないこと、及び、ハンダと同等又はそれ以上の柔軟性を有するため、剛性が低く、外力に対する緩衝材としての機能を有していたため、外力の影響による導電性突起９とランド４との固着状態の劣化が小さいことである。

また上記電子部品及びそれを基本とした好ましい構成の電子部品において、面積が大きいランド４ｂがメタルグレーズ系材料からなり、当該ランド４ｂ全面が固着部材で被覆されていることが好ましい（図５（ｂ））。メタルグレーズ系材料は、アルミナ等からなるセラミック基板１面に強固に固着する。この固着力は通常、いわゆるガラス繊維混入エポキシ樹脂系基板面上に形成（固着）された銅箔の固着力よりも大きい。特に周囲環境が高温になるに従って固着力の差が大きくなる。メタルグレーズ系材料及びセラミックの耐熱性が高いからである。また当該ランド４ｂ全面に固着部材を有することから、導電性突起９とランド４ｂ面との固着力も確保される。従って導電性突起９が固着された状態で導電性突起９に外力が付与されたとしても、基板１とランド４ｂとの界面での剥がれを有効に抑制することができる。ランド４ｂのみならず、ランド４ａについても、メタルグレーズ系材料からなり、当該ランド４ａ全面が固着部材で被覆されていることが更に好ましいことは言うまでもない。ここで、ランド４ｂはランド４ａに比して面積が大きいため、メタルグレーズ系材料からなり、その全面が固着部材で被覆されることによる前記固着強度増大効果は、より大きい。

また、上記メタルグレーズに代えて導電性接着剤を用いることもできる。例えばエポキシ系やアクリル系樹脂等を主成分とする導電性接着剤は、アルミナ等のセラミック等からなる基板１面に、上記メタルグレーズ系材料と同等に強固に固着することができるためである。

本発明により、基板１の一方の面の面積を、複数の回路素子と導電性突起９とで占領する電子部品において、実装後の外力に耐え得る構造とすることができた。

本発明に係るネットワーク抵抗器の電極と抵抗体及びランドの位置関係を示す図である。ランド４ａ、４ｂは、後の工程を経てランドとなる領域の輪郭を図示している。 本発明に係る別のネットワーク抵抗器の電極と抵抗体及びランドの位置関係を示す図である。ランド４ａ、４ｂは、後の工程を経てランドとなる領域の輪郭を図示している。 本発明に係るネットワーク抵抗器を製造する過程を示す図である。 本発明に係る別のネットワーク抵抗器を製造する過程を示す図である。 本発明に係るネットワーク抵抗器における、（ａ）は通常のランドの縦断面概要図、（ｂ）は面積の大きいランドの縦断面概要図を示す図である。 本発明に係るネットワーク抵抗器を回路板に実装した場合における、（ａ）は通常のランド及び導電性突起の縦断面概要図、（ｂ）は面積の大きいランド及び導電性突起の縦断面概要図を示す図である。 本発明に係るネットワーク抵抗器における、（ａ）は通常のランドの縦断面概要図、（ｂ）は面積の大きいランドの縦断面概要図、（ｃ）は本発明に係るネットワーク抵抗器を回路板に実装した場合における、通常のランド及び導電性突起の縦断面概要図、（ｄ）は本発明に係るネットワーク抵抗器を回路板に実装した場合における、面積の大きいランド及び導電性突起の縦断面概要図を示す図である。 （ａ）は、本発明に係るネットワーク抵抗器に対し熱衝撃付与試験を実施する前の基板長辺側の側面状態を示す概要図である。（ｂ）は、熱衝撃付与試験の冷却時の基板長辺側の側面状態を示す概要図である。（ｃ）は、熱衝撃付与試験の加熱時の基板長辺側の側面状態を示す概要図である。 本発明に係るランド４ｂの一部を隆起させて導電性ボールを保持する状態を示す図である。 従来のＩＣチップの回路板への実装状態を示す概要図である。

符号の説明

１．基板
２．電極
２ａ．個別電極
２ｂ．共通電極
３．抵抗
４．ランド
４ａ．通常のランド
４ｂ．面積の大きいランド
５．ガラス
６．トリミング溝
７．オーバーコート
８．クリームハンダ
９．導電性突起
１０．ボール
１１．固化したクリームハンダ
１２．回路板
１３．回路板のランド
１４．突起状部材
２１．ＩＣチップ
２２．固化したクリームハンダ
２３．回路板

（本発明に係る第１のネットワーク抵抗器の製造）
アルミナセラミックからなる大型の基板１を用意する。当該大型の基板１の両面には縦横に分割用の溝が設けられており、かかる分割後の最小単位の基板１が一つのネットワーク抵抗器を構成する。その溝を有する大型の基板１面に多数の抵抗素子を形成していく過程を、図３を参照しながら以下に説明する。かかる図面では、前記最小単位の基板１（図１（ａ）に相当）について示している。

まず、図３（ａ）に示す基板１に対し、メタルグレーズ系のＡｇ−Ｐｄ系導電ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して、その一部が抵抗素子の端子接続用ランドとなる個別電極２ａ及び共通電極２ｂを得る（図３（ａ））。同図のように、ランド４ｂが後に形成される左右端から２つの個別電極２ａ形状は、その形状（パターン）を、前記対となる他端の共通電極２ｂとの最短経路を結ぶ直線上を避けて抵抗体３が存在し得るものとしている。

次に共通電極２ｂと個別電極２ａとを一対の電極２とし、その双方に接触するよう、酸化ルテニウムとガラスフリットを主成分とするメタルグレーズ系抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成して抵抗体３を得る（図３（ｂ））。これで抵抗素子が得られる。次に抵抗体３を覆うようにガラスペーストをスクリーン印刷し、その後焼成してガラス５を得る（図３（ｃ））。同図のように、ランド４ｂが後に形成される個別電極２ａ、及びそれと対となる他端の共通電極２ｂとの間に形成される抵抗体３は、それら電極２間の最短経路を結ぶ直線上を避けて抵抗体３を形成されている。

次に上記抵抗素子の抵抗値を所望の値にするため、レーザ照射により抵抗体３にトリミング溝６を形成して抵抗値を調整する工程を経る（図３（ｄ））。このとき前記ガラス５は、抵抗体３全体の損傷を極力抑えるよう作用する。

次にオーバーコート７にて抵抗素子全体を保護するため、エポキシ樹脂系ペーストをスクリーン印刷し、その後当該ペーストを加熱硬化させる（図３（ｅ））。オーバーコート７を配する際には、上記個別電極２ａ及び共通電極２ｂにおける必要な部分であるランド４部分を露出させる。当該ランド４部分のうち、基板１の左右端から２つの位置にある個別電極２ａ及び共通電極２ｂ上のランド４ｂを、ランド４ａに対し約１．４倍とした。尚、ランド４ｂにのみ導電性突起９が固着された場合、当該導電性突起９と平地とが接触した状態でネットワーク抵抗器が自立可能である。

次にこれらのランド４部分に、市販のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金からなるクリームハンダ８を各ランド４面積値に略相当する開口部を有するメタルマスクを用いたスクリーン印刷により配する（図３（ｆ））。このとき、各々のランド４全域にクリームハンダ８が行き渡るようにし、ランド４面積に比例した量の固着部材としてのクリームハンダ８が、ランド４の各々に供給された。

そして市販のボール１０搭載装置にて、導電性ボール１０である市販の純銅のボール１０（表面にＳｎめっきがコーティングされている）を上記クリームハンダ８部分に搭載する。

その後上記クリームハンダ８が溶融・固化する温度にて、抵抗素子及び純銅のボール１０と共に基板１を所定時間保持する、いわゆるリフロー工程に供し、ランド４と純銅のボール１０とを固着・接続させる。このとき、純銅のボール１０の一部がクリームハンダ８と共に溶融・再固化することで、純銅を主体とした「導電性突起９」となる。また、純銅のボール１０は前記クリームハンダ８の溶融段階で、各々のランド４の中央部に移動した。これは溶融したクリームハンダ８の表面張力による。

以上の過程を経ることで、本発明の電子部品を得ることができる。その後基板１に設けられている分割用溝に沿って応力を付与して分割すると、個々の本発明に係る第１のネットワーク抵抗器を得ることができる。

（本発明に係る第２のネットワーク抵抗器の製造）
第２のネットワーク抵抗器は、本発明の電子部品において、ランド４ｂが、四角形等であること、及び／又はランド４ｂにおいて基板１の長辺方向寸法が、短辺方向寸法より大である電子部品の一例である。従って、図４に示す（ａ）乃至（ｆ）の過程をこの順に、上述した本発明に係る第１のネットワーク抵抗器と略同様に製造される。上述の本発明に係る第１のネットワーク抵抗器の製造と異なる、又は追加する事項は次の通りである。図４（ａ）において、基板１の長辺方向に沿った個別電極膜２ａ寸法を短辺方向に沿った個別電極膜２ａ寸法より大きくしている。図４（ｅ）において、オーバーコート膜７を配する際に露出させるランド４形状は、長方形の四隅に丸みを有する形状とした。

得られた上記第１及び第２のネットワーク抵抗器のランド４部分を観察した。図５（ａ）及び図７（ａ）は、ランド４ａと導電性ボール１０との固着状態を示している。図５（ｂ）及び図７（ｂ）は、ランド４ｂと導電性ボール１０との固着状態を示している。図５（ａ）、（ｂ）は、クリームハンダが導電性ボール１０の略全域に付着している（ハンダが濡れている）状態のものである。図７（ａ）、（ｂ）は、クリームハンダが導電性ボール１０のランド４近辺のみに付着しているものの状態を示している。製造したネットワーク抵抗器には、図５（ａ）、（ｂ）に示すもの、図７（ａ）、（ｂ）に示すものの両者が観測された。

図５（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）から、ランド４ａに比べ、ランド４ｂに固着させる固化したクリームハンダ１１量が多く、且つ純銅のボール１０の周囲から支持する固化したクリームハンダ１１がランド４ｂと固着する面積が、ランド４ａのものに比べ大きかった。そしてランド４ｂに配置されたボール１０が多量の固着部材により広範囲に支持されていたことがわかる。また図５（ａ）、（ｂ）から、ランド４ｂに固着された導電性突起９は、ランド４ａに固着された導電性突起９に比べ、約１．２倍の最大太さだったことがわかった。

図５（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）の両者について略共通することは、ランド４ｂにおけるボール１０の固着強度が、ランド４ａにおけるボール１０の固着強度に比べ、約４０％向上したことである。当該固着強度測定方法は、ボール１０単体を上記方法と同様の方法によりランド４へ固着させ、その固着状態から基板１面に沿ってボール１０側面に、ボール１０が剥がれるまで応力付与した場合の当該応力を測定した。図５（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）の両者について固着強度が略共通することから、固着強度を決定する大きな要因は、導電性突起９の太さではなく、導電性ボール１０とランド４との固着面積であることが推測できる。

更に、上記第１及び第２のネットワーク抵抗器を、ガラス繊維が混入されたエポキシ樹脂成型体である回路板（実装基板）１２に表面実装した。実装の際には、当該回路板のランド１３に上記クリームハンダと同一のクリームハンダをスクリーン印刷し、上記第１及び第２のネットワーク抵抗器の各導電性突起９を、回路板のランド１３位置に搭載し、上記同様のリフロー工程に供した。すると図６又は図７（ｃ）（ｄ）に示す実装状態となった。その後、実装状態で繰り返しの熱衝撃を当該実装体に付与する試験（ＪＩＳ Ｃ ５２０１−１に準じ、熱衝撃付与の繰り返し回数を２０００回とした）を実施したところ、長辺方向両端部（セラミック基板１の短辺側の両外端と近接する位置）の位置ずれに起因する上記「外力」が生じた。かかる外力は、図８に示すように回路板１２が加熱・冷却により若干膨張（図８（ｃ））・収縮（図８（ｂ））することに起因するものである。ここで、図８（ｂ）（ｃ）における外端と近接する位置の２つの導電性突起９が、他の導電性突起９よりも大きな外力を受けているため変形が大きいことがわかる。

試験の結果、本発明に係るネットワーク抵抗器は、外見上導電性突起９のランド４への固着状態に変化はなく、固着強度も変化が無かった。一方、全てのランド４を通常の面積（ランド４ａ）とした、本発明に係るものでないネットワーク抵抗器は、外見上導電性突起９のランド４への固着状態に若干の変形が見られた上、図１（ａ）のランド４ｂが配置されている位置に相当するランド４ａから導電性突起９が剥離していた。このことは、基板１の長辺方向外端に近づくに従い、ランド４ａと導電性突起９との固着部分に大きな応力が付与されていたと考えられる。

上記第１及び第２のネットワーク抵抗器の製造の際には、ランド４の材料にメタルグレーズ系材料の焼成物を用いたが、それ以外の材料を用いることができるのは言うまでもない。例えば回路板１２表面に配され、パターニングされる銅箔材料や導電性接着剤等である。しかしながら本発明は、ランド４の材料にメタルグレーズ系材料又は導電性接着剤を用い、且つハンダを導電性ボール１０との固着部材に用いる場合、特に有利である。その理由は、メタルグレーズ系材料又は導電性接着剤は、ハンダ濡れ性が一般に良好でないことから他のランド４材料を用いる場合よりも固着強度が低く、ランド４ｂの固着強度増大作用がより大きく貢献すると考えられるためである。ここで、ランド４材料としてのメタルグレーズ系材料又は導電性接着剤表面に、ハンダメッキを施さずにハンダからなる固着部材と固着する場合は、更にハンダ濡れ性が良好でなくなることから、ランド４ｂの固着強度増大作用が更に大きく貢献すると考えられる。

また上記第１及び第２のネットワーク抵抗器の製造では、ボール１０に純銅のものを用いている。しかし、これに代えてＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕからなるハンダボールや、これと異なる組成のハンダボールを用いることができる。また、いわゆる樹脂コアボールも用いることができる。

また図３、図４に示す上記第１及び第２のネットワーク抵抗器の製造過程は、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示したネットワーク抵抗器についても同様に適用できることは言うまでもない。ここで、図１（ｂ）、図２（ｂ）の各要素の配置によるネットワーク抵抗器の利点は、前述のように熱集中の防止である。一方、図１（ａ）、図２（ａ）の配置によるネットワーク抵抗器の第１の利点は、図１（ｂ）、図２（ｂ）の場合に比べ、抵抗器外形寸法を若干小さくできる点である。第２の利点は、図１（ｂ）、図２（ｂ）の場合に比べ、面積の大きくないランド４ａが形成される個別電極２ｂ形状を単純化できる点である。そのことにより、かかる電極２ｂがスクリーン印刷等の厚膜形成される場合には、特にその形状ばらつきを低減でき、好適である。特に電子部品が小型化するに従い、有利である。

また、上記分割用の溝は基板１の両面に形成しているが、片面で足りる場合があることは言うまでもない。特にレーザースクライブにより溝形成する場合には、両面の溝位置を合わせることが困難であり、片面のみに溝形成することが、むしろ好ましい。

本発明は、基板の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起からなる当該回路素子の外部端子を有するネットワーク抵抗器等の電子部品関連産業における利用可能性がある。

Claims (13)

1. 基板の一方の面に、複数の回路素子、及び導電性突起からなる当該回路素子の外部端子を有する電子部品において、
   単体の回路素子は、対となる電極と、当該電極に接触する抵抗体又は誘電体を構成要素とし、当該電極の一部をランドとして露出させつつ前記回路素子がオーバーコートにより被覆され、前記導電性突起は固着部材を含み、当該固着部材により前記ランドに固着され、前記ランドのうち少なくとも３つのランドが他のランドよりも面積が大きく、前記面積の大きいランドにのみ導電性突起が固着された場合に当該導電性突起と平地とが接触した状態で電子部品が自立可能であり、全ての導電性突起が実質的に同一寸法の導電性ボールとランド全面との固着で形成され、
   面積の大きいランドから延在する電極と、抵抗体又は誘電体とが重なり合って接続される領域が、前記面積の大きいランドの中心と、前記対となる他端の電極との最短経路を結ぶ直線上を避けて存在することを特徴とする電子部品。
2. 面積の大きいランドが、基板外端と近接する位置にあることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 導電性ボールとランド全面とが、各々のランド面積値に略比例した量の固着部材にて固着されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
4. 前記面積の大きいランドに固着された導電性突起は、基板面に沿った断面積最大値が、それ以外のランドに固着された導電性突起の基板面に沿った断面積最大値より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品。
5. 面積の大きいランドにおいて、基板の長辺方向寸法が短辺方向寸法よりも大であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子部品。
6. 面積の大きいランドが、四角形の基板の四隅に存在することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子部品。
7. 面積の大きいランドが、長方形の基板の短辺側の両外端と近接する位置に存在することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品。
8. 面積の大きいランドが、四角形、楕円形、四隅に丸みを有する四角形のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電子部品。
9. 面積の大きいランドの、基板の長辺方向寸法が、短辺方向寸法より大であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電子部品。
10. 導電性突起が、鉛を実質的に含まないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電子部品。
11. 導電性突起が、銅を主体とすることを特徴とする請求項１０に記載の電子部品。
12. 電子部品を構成する各抵抗体又は誘電体が全て実質的に同一形状であり、且つ隣接する抵抗体又は誘電体間距離が実質的に同一であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電子部品。
13. 面積の大きいランドがメタルグレーズ系材料からなり、当該ランド全面が固着部材で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電子部品。

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