JP4748455B2 - 電子部品モジュール - Google Patents

Description

本発明は電子部品モジュールに関し、より詳しくは各種電子部品がセラミック多層基板等の基板表面に実装され、かつ前記電子部品の実装領域が金属製部材で保護された電子部品モジュールに関する。

各種電子部品がセラミック多層基板等の基板表面に実装された電子部品モジュールは、吸着ノズル等の吸着治具を使用して回路基板上に実装される。そして、従来の電子部品モジュールでは、吸着治具の吸着部位を確保し、かつ電子部品を保護するために基板には金属製部材が取り付けられている。

上記金属製部材としては、平面形状の天板部と、該天板部の端面から垂下された爪部とを有するものが一般的であり、爪部が基板にはんだ付けされて金属製部材が基板に取り付けられている。また、爪部と基板との接合位置は、従前は基板上の実装領域の周辺に設けられていたが、近年の電子部品の小型化や実装領域の拡大等に伴い、アース電位とされた側面電極を基板側壁に設け、爪部を側面電極にはんだ付けして接合する方式が広く採用されている。

そして、この種の先行技術としては、発振器に関するものであるが、基板の相対向する２つの側面にのみアース電極を形成し、その基板上に実装された発振回路を遮蔽ケースで覆うと共に、遮蔽ケースとアース電極とを該遮蔽ケースの接合部を介してはんだ付けし、電気的に接続したものが知られている（特許文献１）。

特許文献１を上述した金属製部材に適用すると、図１０に示すように、基板１０１の側壁に形成された側面電極１０２（アース電極）に爪部１０３（接合部）がはんだ付けされて金属製部材１０４が基板１０１に接合されることとなる。そして、この図１０のような構成を採用した場合は、金属製部材１０４によって基板１０１上に実装された電子部品が保護されると共に吸着治具のための吸着部位を確保することができる。

また、取付部材の基板に対する接合構造としては、図１１に示すように、基板１０６の側面電極１０７に隣接する基板上面にはんだ付け用電極１０８を形成する一方、取付部材である金属製部材１０９の爪部１１０に切欠部（スリット）１１０ａを形成すると共に、該切欠部１１０ａの最深部１１０ｂがはんだ付け用電極１０８の上面よりも上方に位置するように形成した技術も既に提案されている（特許文献２）。

図１１のような構成を採用した場合は、切欠部１１０ａの最深部１１０ｂとはんだ付け用電極１０８との間にはんだを流し込むことによってはんだ付け用電極１０８と金属製部材１０９とを内側からはんだ付けすることが可能となり、これにより接合強度の向上を図ることが可能になる。

特開平４−３２８９０３号公報 特許第３２２１１３０号明細書

ところで、上記図１０及び図１１において、爪部１０３、１１０を基板１０１、１０６に接合する方法としては、金属製部材１０４、１０９を下にして該金属製部材１０４、１０９の爪部１０３、１１０に基板１０１、１０６を嵌め込み、ディスペンサやシリンジ等のはんだ供給手段を介して爪部１０３、１１０近傍にはんだペーストを供給し、リフロー炉で加熱処理を施すのが一般的である。

しかしながら、図１０に示すような構造を採用した場合、側面電極１０２と爪部１０３との間で十分な接合面積を確保するために側面電極１０２を基板１０１の厚み方向の上端から下端に至るまで形成しているものの、爪部１０３が単なる板状であるため、はんだは主として爪部１０３の先端部分から供給されることとなって爪部１０３の基端部分（図中、ｘで示す。）には殆どはんだを供給することができない。このため、リフロー処理を施しても、基端部分では爪部１０３と側面電極１０２とが接合されず、したがって接合面積も小さく接合強度が弱いため、爪部１０３と側面電極１０２とが容易に外れてしまうおそれがある。

また、図１２に示すように、爪部１０３の先端に凹状の切欠部１０３ａを形成し、これによりはんだを基端部分に供給するように工夫しても、はんだペーストを基端部分にまで万遍なく行き渡らすのは困難であり、本来はんだで満たされていなければならない接合部、すなわち爪部１０３と側面電極１０２との間に空洞が形成されて接合強度の低下を招き、このため製品検査時や回路基板への搭載時に金属製部材１０４が基板１０１から容易に外れてしまうおそれがある。

一方、図１１に示すような構造を採用した場合は、爪部１１０の切欠部１１０ａの最深部１１０ｂがはんだ付け用電極１１３よりも上方に位置しているので、金属製部材１０９と基板１０６とははんだ付け用電極１０８を介して強固に接合させることができるが、リフロー処理時に溶融したはんだペーストが基板１０６の表面に入り込み、このためはんだが実装領域にまで流れ込んで短絡等の不具合が生じるおそれがある。

また、はんだ付け用電極１０８を設けずに爪部１１０を側面電極１０７のみにはんだ接合した場合であっても、はんだペーストは切欠部１１０ａの最深部１１０ｂ付近から基板１０６の表面に容易に入り込み、したがって上述と同様、リフロー時に溶融したはんだペーストが実装領域に流れ込んで短絡等の不具合が生じるおそれがある。

特に、近年、電子部品モジュールの小型化・高密度化に伴って実装領域が拡大していることから、はんだペーストが基板表面に流れ込むのは信頼性確保の観点からも避ける必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、はんだ等の導電性接合剤が実装領域に流れ込みことなく接合領域に万遍なく行き渡らせることができ、これにより基板と金属製部材との接合強度に優れた電子部品モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る電子部品モジュールは、基板の表面に電子部品が実装されると共に、金属製部材が前記基板に取り付けられて前記電子部品の実装領域が保護された電子部品モジュールにおいて、前記基板の側壁には、該側壁の厚み方向の上端から下端にかけて側面電極が形成されると共に、前記金属製部材は、導電性接合剤を介して前記側面電極に接合する爪部を有し、前記爪部は、下端から上方にかけて切欠部が形成されると共に、該切欠部の最深部は、前記基板の上端に対応する位置よりも微小距離だけ下方であり、かつ、前記側面電極は、前記切欠部と対向する位置に配されると共に、前記側面電極の幅は、前記爪部の幅よりも短く形成されていることを特徴としている。

また、本発明の電子部品モジュールは、前記微小距離が１５０μｍ以下であることを特徴としている。

さらに、本発明の電子部品モジュールは、前記側面電極と電気的に接続された裏面電極が前記基板の裏面側に形成されると共に、前記側面電極の幅寸法は、前記裏面電極の幅寸法と同等、又は同等以下であることを特徴としている。

本発明の電子部品モジュールによれば、基板の側壁には、該側壁の厚み方向の上端から下端にかけて側面電極が形成されると共に、金属製部材は、導電性接合剤を介して前記側面電極に接合する爪部を有し、かつ、前記爪部は、下端から上方にかけて切欠部が形成されると共に、該切欠部の最深部は、前記基板の上端に対応する位置よりも微小距離（具体的には、１５０μｍ以下）だけ下方であり、 かつ、前記側面電極は、前記切欠部と対向する位置に配されると共に、前記側面電極の幅は、前記爪部の幅よりも短く形成されているので、はんだが過度に濡れ拡がることもなく、側面電極と爪部との間隙には前記切欠部から導電性接合剤を万遍なく行き渡らせることができる。また、切欠部を形成したことにより、爪部と側面電極との接合面積は減少するが、側面電極と切欠部の端縁部との間でフィレットを形成することができ、これにより接合強度を確保することができる。

さらに、切欠部の最深部は、前記基板の上端対応位置よりも微小距離だけ下方であるので、導電性接合剤が基板表面側に流入するのを避けることができ、実装部品と電気的に接触することもなく、短絡等の不具合が生じるのを回避することができ、これにより接続信頼性を確保することができ、製品歩留まりを向上させることが可能となる。

さらに、本発明の電子部品モジュールは、前記側面電極と電気的に接続された裏面電極が前記基板の裏面側に形成されると共に、前記側面電極の幅寸法は、前記裏面電極の幅寸法と同等、又は同等以下であるので、側面電極の幅寸法も小さくすることができ、小型化・高密度化に適した電子部品モジュールを得ることができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１は本発明に係る電子部品モジュールの概略を示す斜視図であり、図２はその側面図である。

図１及び図２において、この電子部品モジュールは、セラミック多層基板やプリント基板等の基板１の表面に半導体素子やチップ型電子部品等の多数の電子部品２ａ、２ｂ、…が実装されている。そして、基板１には金属製部材３が取り付けられ、これにより前記電子部品２ａ、２ｂ、…の実装領域が保護されると共に、吸着治具による吸着部位が確保されている。

金属製部材３は、具体的には、平面形状に形成された天板部４と、該天板部４の端縁から対向状に垂下された一対の爪部５と、実装領域を遮蔽する平面視コ字状の遮蔽部３０とを有している。遮蔽部３０は、爪部５が形成されていない対向側面に形成されて実装領域を遮蔽されると共に、前記爪部５には切欠部５ａが形成されている。

そして、基板１の側壁部１ａには、側面電極６が形成され、導電性接合剤としてのはんだを介して爪部５と側面電極６とが接合されている。

図３は図２のＡ部拡大図である。

側面電極６は、具体的には斜線で示すように、爪部５と略対向状に側壁部１ａの上端から下端にかけて所定の幅Ｄでもって形成されている。

また、爪部５の切欠部５ａは、該爪部５の下端から上方にかけて略コ字状に前記側面電極６と対向する位置に形成されており、切欠部５ａの最深部５ｂは、基板１の上端１ｂに対応する位置よりも微小距離Ｔだけ下方となるように形成されている。

ここで、前記微小距離Ｔは、はんだが爪部５と側面電極６との間隙に万遍なく行き渡らせることができ、かつ切欠部５ａの最深部５ｂから基板表面にはんだが入り込まないような距離であればよく、具体的には１５０μｍ以下が好ましい。

また、側面電極６の幅Ｄは、はんだが過度に濡れ拡がらないようにるためには、図３に示すように、爪部５の幅よりも短く形成して爪部５内に収まらせるのが好ましく、そのためには側面電極６の幅Ｄは、０．６ｍｍ以下が好ましい。すなわち、基板１の裏面には、後述するように回路基板との電気的接続を確保すべく裏面電極が形成され、また、側面電極６は前記裏面電極と電気的に接続される。しかるに、今日の基板の小型化・高密度化を実現するためには、裏面電極同士の間隔を短くし、また、裏面電極自体の幅も狭くする必要がある。このため側面電極６の幅Ｄも所望の接合強度を確保できるのであれば、極力狭いのが好ましく、具体的には０．６ｍｍ以下が好ましい。

このように本実施の形態では、爪部５に略コ字状の切欠部５ａが形成されると共に、切欠部５ａの最深部５ｂが基板１の上端１ｂに対応する位置よりも微小距離Ｔだけ下方となるように形成されているので、はんだが過度に濡れ拡がることもなく、はんだを切欠部５ａの端縁部分から側面電極６と爪部５との間隙、すなわち接合領域に万遍なく行き渡らせることができる。また、切欠部５ａを形成したことにより、爪部５と側面電極６との接合面積は減少するが、側面電極６と切欠部５ａの端縁部５ｃとの間にははんだフィレットが形成されるため、十分なる接合強度を確保することができる。

さらに、切欠部５の最深部５ｂは、基板１の上端１ｂに対応する位置よりも微小距離Ｔだけ下方にあるので、はんだが基板１の表面、すなわち実装領域に流入するのを回避することができ、短絡等の不具合が生じるのを極力防止することができ、接続信頼性を確保することができ、製品歩留まりの向上を図ることができる。

上記電子部品モジュールは、通常、大判の基板本体をマトリックス状に切断することにより、一つの基板本体から複数個取得される。

図４は上記電子部品モジュールの製造方法を示す工程図である。

まず、メタルマスク等を使用して所定の配線パターンを大判の基板本体７の表面にはんだ印刷し、次いでマウンタを使用し、図４（ａ）に示すように、半導体素子やチップ型電子部品等の各種電子部品２ａ、２ｂ、…を基板１上に搭載し、次いで、リフロー炉を使用して加熱処理を行い、これら電子部品２ａ、２ｂ、…を基板１上に実装する。

そして、基板本体７には上下方向に予め導通ビア（不図示）が形成されており、導通ビアを二分割して側面電極が形成されるように基板本体を切断し、電子部品モジュールの構成部材となる基板１（子基板）を取得する。図中、二点鎖線が切断線を示している。

そしてその後、上述した金属製部材３を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、該金属製部材３を爪部５が上方に位置するようにし、さらに、電子部品２ａ、２ｂ、…が下側となるように基板１を配し、基板１を前記爪部５内に嵌め込む。

次に、図４（ｃ）に示すように、シリンジ等のはんだ供給手段８を使用してはんだ９を切欠部５ａから爪部５と側面電極６との間隙に供給し、前記間隙にはんだ９を充填する。

次に、図４（ｄ）に示すように、リフロー炉で加熱処理を行ってはんだ９を溶融させて爪部５と側面電極６とを接合させ、これにより、図５に示すような電子部品モジュールが製造される。

このように本実施の形態では、切欠部５ａを最深部５ｂが基板１の上端１よりも微小距離Ｔだけ下方となるように形成しているので、はんだ９は基板表面に流れ込むことなく側面電極６の略全域に濡れ拡がり、金属製部材３と側面電極６とは強固に接合する。そして、はんだ９は基板１上には流れ込まないので、基板１上に実装された電子部品２ａ、２ｂ、…と金属製部材３間とで短絡等が発生するのを回避することができる。また、製品の特性検査時に加圧冶具で上方から押圧して特性選別を行っているが、金属製部材３と側面電極６との間の接合が強固であることから、加圧冶具で上方から押圧しても金属製部材３が基板１から外れることもない。

さらに、側面電極の幅Ｄが狭くても、金属製部材３と側面電極６との接合強度が大きいことから、金属製部材３が基板１から外れるのを防止することができる。

近年、電子部品モジュールの小型化・高密度化によって側面電極の幅をより一層狭くすることが要求されており、本発明はこのような側面電極の幅の狭い電子部品モジュール用基板、特にセラミック多層基板に有用である。

すなわち、コンデンサ電極やコイル導体等の内部導体が内蔵されたセラミック多層基板では、セラミックグリーンシート上にビアホールを形成する一方で、セラミックグリーンシート上に導電性ペーストを塗布・印刷し、その後、積層し、焼成処理を行って大判の基板本体を作製し、上述したように基板本体を切断し、子基板としてのセラミック多層基板が得られる。

図６はこの種の基板本体の底面図であって、該基板本体１０は、導電性材料が充填された導通ビア１１が、子基板１０ａと子基板１０ｂとの境界部分であって基板本体１０の裏面に対して垂直方向に形成されている。さらに基板本体１０の裏面には導通ビア１１と電気的に接続可能となるように裏面電極１２が形成されている。尚、裏面電極１２及び該裏面電極１２と電気的に接続された導通ビア１１は、回路基板に実装されたときに双方共、回路基板のアース電位に電気的に接続される。

このように裏面電極１２と導通ビア１１とは重畳的に形成されており、切断線１３に沿って基板本体１０を切断することにより、図７に示すように、子基板１０ａ、１０ｂとしてのセラミック多層基板が取得される。そしてこれにより、裏面電極１２が裏面電極１２ａと裏面電極１２ｂとに二分割され、さらに導通ビア１１も二分割されて側面電極１１ａ、１１ｂが形成されることとなる。

そして、セラミック多層基板の小型化・高密度化を実現するためには、上述したように、裏面電極１２の幅ｄ２を狭くし、かつ裏面電極１２間の間隔を狭くする必要があり、したがって側面電極の幅ｄ１も狭くする必要がある。

裏面電極１２を側面電極１１ａ、１１ｂと同時に形成する場合、すなわち、裏面電極１２を導通ビア１１と同時に形成する場合は、側面電極１１ａ、１１ｂ（導通ビア１１）の幅ｄ１は裏面電極１２の幅ｄ２と同一寸法に形成される。

また、裏面電極１２の形状を安定させるために導通ビア１１を形成した後、さらに裏面電極１２を形成する場合は、裏面電極１２は側面電極１１ａ、１１ｂ（導通ビア１１）の形状を隠すように形成されるため、側面電極１１ａ、１１ｂの幅ｄ１は裏面電極１２の幅ｄ２よりも狭く形成される。

しかるに、本実施の形態では、上述のように爪部５と側面電極６とが強固に接合されているので、側面電極１１ａ、１１ｂの幅ｄ１が狭くとも、十分な接合強度を得ることができ、したがって、本発明は、側面電極１１ａ、１１ｂの幅ｄ１を狭くしなければならないような小型化・高密度化の要求される電子部品モジュールに特に有用である。

図８はこのようにして製造された電子部品モジュールの一実施の形態を示す内部構造図である。

すなわち、この電子モジュールでは、内部導体１５がセラミック多層基板１６に内蔵され、またビアホール１７を介してセラミック層の内部導体１５同士が電気的に接続され、或いはビアホール１７がセラミック多層基板１６から表面露出している。そして、セラミック多層基板１６の表面側にはチップ型電子部品や半導体素子等の各種電子部品１９ａ〜１９ｅが実装され、さらに、セラミック多層基板１６の裏面側にはキャビティ２０が形成されると共に、該キャビティ２０内にはＩＣ等の電子部品１９ｆ、１９ｇが収容されている。そしてこれら電子部品１９ｆ、１９ｇはキャビティ２０に表面露出している内部導体やビアホールとワイヤボンディングされて電気的に接続されている。

そして、金属製部材２１は、その爪部２１ａが側面電極２２とはんだを介して接合され、該側面電極２２は裏面電極２３を介して回路基板（不図示）に実装され、アース電位に電気的に接続されている。

このように本実施の形態では、金属製部材２１の爪部２１ａと側面電極２２とが強固に接合されているので、側面電極２２の幅が狭くとも、十分な接合強度を得ることができ、したがって側面電極２２の幅を狭くする必要のある小型化・高密度化の要求される電子部品モジュールに特に有用である。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、爪部５における切欠部５ａが略コ字状となるように最深部５ｂを直線状に形成しているが（図３参照）、図９に示すように、切欠部５ａが略Ｕ字状となるように最深部５ｃをＲ形状に形成してもよい。

また、はんだ９の塗布方法についても特に限定されるものではなく、例えば、側面電極又は爪部に対しはんだを横方向や垂直方向から塗布する方法や、メタルマスクを介して上方から供給する方法等、いずれを採用してもよい。

さらに、上記実施の形態ではリフロー炉で加熱処理し、はんだを溶融させているが、はんだの塗布領域に熱風を吹き込んで溶融させるようにしてもよい。

本発明に係る電子部品モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。 上記電子部品モジュールの側面図である。 図２のＡ部拡大図である。 上記電子部品モジュールの製造工程の概略を示す工程図である。 図４（ｄ）のＢ−Ｂ矢視図である。 大判基板の底面図である。 大判基板を切断した状態を示す底面図である。 本発明の電子部品ジュールの一実施の形態を示す内部構造図である。 本発明に係る電子部品モジュールの他の実施の形態を示す要部拡大図である。 従来の電子部品モジュールの一例を示す要部拡大図である。 従来の電子部品モジュールの他の例を示す要部拡大図である。 図１０の従来例の変形例を示す要部拡大図である。

符号の説明

１ 基板
１ａ 基板上端
２ａ、２ｂ 電子部品
３ 金属製部材
５ 爪部
５ａ 切欠部
５ｂ 最深部
５ｃ 最深部
６ 側面電極
９ はんだ（導電性接合剤）
１０ａ、１０ｂ セラミック多層基板（基板）
１１ａ、１１ｂ 側面電極
１２、１２ａ、１２ｂ 裏面電極
１６ セラミック多層基板（基板）
１９ａ〜１９ｇ 電子部品
２１ 金属製部材
２１ａ 爪部
２２ 側面電極
２３ 裏面電極

Claims (3)

1. 基板の表面に電子部品が実装されると共に、金属製部材が前記基板に取り付けられて前記電子部品の実装領域が保護された電子部品モジュールにおいて、
   前記基板の側壁には、該側壁の厚み方向の上端から下端にかけて側面電極が形成されると共に、
   前記金属製部材は、導電性接合剤を介して前記側面電極に接合する爪部を有し、
   前記爪部は、下端から上方にかけて切欠部が形成されると共に、該切欠部の最深部は、前記基板の上端に対応する位置よりも微小距離だけ下方であり、
   かつ、前記側面電極は、前記切欠部と対向する位置に配されると共に、前記側面電極の幅は、前記爪部の幅よりも短く形成されていることを特徴とする電子部品モジュール。
2. 前記微小距離は１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子部品モジュール。
3. 前記側面電極と電気的に接続された裏面電極が前記基板の裏面側に形成されると共に、前記側面電極の幅寸法は、前記裏面電極の幅寸法と同等、又は同等以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品モジュール。

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