JP5126244B2 - 回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、回路モジュールに関する。特に、基板上に実装される電子部品を覆うように、実装されるケースを備える回路モジュールに関する。

従来から、基板と、前記基板上に配置された部品用ランドと、前記部品用ランド上に接合された電子部品と、前記基板上に配置されたケース用ランドと、前記電子部品を覆うように前記ケース用ランド上に接合されたケースと、を備える回路モジュールが知られている。

このような回路モジュールでは、通常リフロー炉で、ケース用ランド上のはんだを加熱して溶融させて、ケースとケース用ランドとを接合する。したがって、ケースの接合強度を確保するためにケース用ランドの幅が広い場合には、ケースの実装位置にずれが生じる。そのため、ケースの実装位置のずれへの対策を講じたものとして、例えば特許文献１に開示された構造が知られている。

特許文献１の構造では、図１０のように、基板１１０上にケース用ランド１１１が配置されている。ケース用ランド１１１は幅の狭い位置合わせ部１１１ａと幅の広い接合強度確保部１１１ｂとを備えている。リフロー炉での加熱時にはんだが溶融して、ケース１１２が位置ずれを起こす。その位置ずれ量はケース用ランドの幅の狭い位置合わせ部１１１ａに依存する。そのため、ケース１１２の位置ずれを小さくすることができるとしている。

特開２００４−１８６５７０号公報

特許文献１の構造では、ケースの大きさや形状により基板上のケース用ランドの形状を最適化する必要がある。そのため、回路モジュール毎に設計変更等が必要になるという問題が生じる。また、ケースのケース用ランドの幅の狭い部分は、幅の広い部分に比べて実装時のはんだが少なくなる。したがって、ケースと基板との接合強度が部分的に低下するという問題も生じる。また、この接合強度を大きくするためにはケース用ランドの面積を大きくする必要があるため、回路モジュール全体が大型化するという問題も生じる。

本発明は、かかる課題に鑑み、ケースの実装時の位置ずれを小さくすることのできる回路モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る回路モジュールは、基板と、前記基板上に配置された部品用ランドと、前記部品用ランド上に接合された電子部品と、前記基板上に配置されたケース用ランドと、前記電子部品を覆うように前記ケース用ランド上に接合されたケースと、を備える回路モジュールにおいて、前記ケースは、天板と、前記天板の周縁から前記天板に対して略垂直に延びており、前記ケース用ランドと接合された端面に複数の溝を有する脚と、を備え、前記ケース用ランドの中心に近い溝の幅が、前記ケース用ランドの中心から遠い溝の幅よりも大きいことを特徴としている。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記溝は、前記天板と前記脚とで仕切られる空間の内側と外側とを連通することが好ましい。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記溝は前記脚の厚み方向と略平行に設けられていることが好ましい。

本発明では、溝の存在により、リフロー炉での加熱時に溶けたはんだが脚の端面の両側を行き来することができる。そのため脚の端面の両側のはんだ量の不均一が緩和され、ずれ量が低減される。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記ケースは複数の前記脚を備え、前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板の一辺から複数延びていることが好ましい。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記ケースは複数の前記脚を備え、前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板のそれぞれの辺から延びていることが好ましい。この場合には、脚の移動方向が直交するため、ケースのずれ量がさらに低減される。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板の角部にて該角部を挟む二つの辺に対していずれも斜めに交わるように配置されていることが好ましい。かかる場合には、ケースのずれ量が低減される。

また、本発明に係る回路モジュールは、前記ケースは端面の面積の異なる複数の前記脚を備え、前記脚の端面にはそれぞれ前記溝が設けられており、面積の大きい端面を有する脚に設けられた溝の幅が、面積の小さい端面を有する脚に設けられた溝の幅より大きいことが好ましい。この場合、面積の小さい端面の溝の幅を小さくして、面積の大きい端面の溝の幅を大きくする。面積の小さい端面の溝の幅を小さくすることで、接合強度の低下を抑えつつ、はんだをより円滑に流動させることができる。

本発明では、ケース用ランドと対向して接合されるケースの脚の端面に溝を設けている。この溝の存在により、リフロー炉での加熱時に溶融したはんだが脚の端面の両側を行き来することができる。そのため、脚の端面の両側のはんだ量の不均一が緩和され、ケースの位置ずれ量を低減することができる。また、本発明に係る回路モジュールは、ケース用ランドの中心に近い溝の幅が、ケース用ランドの中心から遠い溝の幅よりも大きいことを特徴としている。このように、はんだ量の多いケース用ランドの中心に近い溝の幅を大きくすることで、はんだをより円滑に流動させることができる。

本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの六面図である。（実施形態１） 本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの、実装時における長側面部分の側面図である。（実施形態１） 本発明に係る回路モジュールの、ケースと電子部品とを基板上に実装する前後における平面図である。（実施形態１） 本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの脚とケース用ランドとの位置関係を示す拡大概略図である。（実施形態１） 本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの変形例の六面図である。（実施形態２） 本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの変形例の六面図である。（実施形態３） 本発明に係る回路モジュールの、ケースの実装後における斜視図である。また、ケースの脚とケース用ランドとの位置関係を示す拡大概略図である。（実施形態４） 本発明に係る回路モジュールの、ケースの実装後における平面図である。（実施形態５） 本発明に係る回路モジュールに用いられるケースの脚とケース用ランドとの位置関係を示す拡大概略図である。また、脚の拡大側面図である。（実施形態６） 従来の回路モジュールを説明するための平面図である。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る回路モジュールに用いられるケース３０の六面図の例である。ケース３０は、天板３１と、側板３２と、脚３３と、を備える。側板３２と脚３３とは、天板３１の周縁から天板３１に対して略垂直に延びている。そして、脚３３の端面３４には溝３５が設けられている。ケース３０の材質としては、例えば金属や、樹脂の表面に電極を形成したものが挙げられる。本実施形態では、天板３１は矩形であり、脚３３は板状である。また、ケース３０は複数の脚３３を備えている。そして、脚３３は、天板３１の一辺から複数延びるように設けられている。

図２は、図１のケース３０の実装時における、ケース３０の長側面部分の側面図である。ケース用ランド２２は基板１１上に配置されている。そして、ケース３０は、ケース用ランド２２上に接合されている。ケース３０の天板３１は、基板１１の主面に対向している。そして、脚３３は天板３１の周縁から基板方向へ延びている。脚３３の端面３４はケース用ランド２２と対向している。そして、脚３３とケース用ランド２２とは、はんだ２３を介して接合されている。

図３は、図１のケース３０と電子部品とを基板上に実装する前後における、本発明に係る回路モジュール１０の平面図である。図３（Ａ）は電子部品の実装前の基板１１の平面図である。基板１１上には、部品用ランド２１とケース用ランド２２とが配置されている。

図３（Ｂ）は電子部品の実装後の基板１１の平面図である。基板１１上に配置された部品用ランド２１（図示せず）上には電子部品１２、１３、１４が接合されている。電子部品の例としては、例えばコンデンサやＳＡＷフィルタ、ＩＣ等が挙げられる。

図３（Ｃ）はケース３０の実装後の、本発明に係る回路モジュール１０の平面図である。ケース３０は電子部品を覆うようにケース用ランド２２上に接合されている。ケース３０は例えばケース用ランド２２上にはんだ２３を供給した後、基板１１上のケース用ランド２２上に搭載される。ケース３０は、例えばマウンタで搭載される。その後に例えばリフロー炉で加熱して、はんだ２３を溶融させて、ケース３０の脚とケース用ランド２２とを接合する。

ケース３０の脚は端面３４に溝３５を有している。溝３５は、天板３１と脚とで仕切られる空間、すなわちケース３０により電子部品を覆っている空間をケース３０の外部と連通するように設けられている。

図４は、図３（Ｃ）のケース３０の脚３３とケース用ランド２２との位置関係を示す拡大概略図である。

ケース３０の位置ずれが発生するメカニズムは、下記のように考えられる。すなわち、ケース３０の脚３３をケース用ランド２２上に搭載する際には、脚３３の端面の両側のはんだ量が、図４のように不均一になることが多い。これは、ケース３０の脚３３を搭載する位置のばらつきや、ケース３０の寸法ばらつき、はんだ２３の供給位置のばらつき等のためと考えられる。このため、この不均一自体を解消することは困難である。はんだ２３が脚３３の端面の両側で不均一である場合には、はんだ２３がリフロー炉で溶融する際に、脚３３に作用する力が不均一となり、脚３３が押されてしまう。このため、位置ずれが発生すると考えられる。

本実施形態では、図４のように、脚３３の端面の溝３５は、脚３３の厚み方向と略平行に設けられている。そのため、はんだ２３が溶融時に脚３３の厚み方向（図４の矢印方向）へより円滑に流動することができる。その結果、はんだ２３が脚３３の端面の両側を行き来する。そのため、はんだ２３の溶融により脚３３に作用する力が低減され、ケース３０の位置ずれ量を小さくすることができる。

本実施形態では、図３（Ｃ）のように、ケース３０は、ケース３０の長側面部分に４つの脚を備えている。この場合、ケース３０の脚に作用する力は図３（Ｃ）のＹ軸方向であるため、位置ずれもＹ軸方向に発生しやすい。また、ケース３０を搭載する位置のばらつきや、はんだ２３の供給位置のばらつきは、４つのケース用ランド２２において同じ方向にばらつくことが多い。そのため、ケース用ランド２２内における脚とはんだ２３の位置関係は、４つのケース用ランド２２で同じ方向にばらつく。したがって、ケース３０の脚に作用する力の方向も、４つの脚で同じ方向となる。その結果、Ｙ軸方向のばらつきが大きくなると考えられる。

なお、ケース３０の位置ずれは、実装時の寸法精度、ケース３０とケース用ランド２２との接着強度、ケース３０の材質や重量、はんだ２３の組成、基板１１の表面状態、ケース用ランド２２の面積等の要因に影響を受ける。したがって、溝の大きさは、これらの要因により適宜決定される。

ケース３０のリフロー炉加熱後の位置ずれは、ケースの寸法精度、実装時の位置精度、ケース３０の材質や重量、はんだ２３の組成、基板１１の表面状態、およびケース用ランド２２の形状等の要因に影響を受ける。一方ケース３０とケース用ランド２２とのリフロー炉加熱後の接着強度は、ケース３０の材質や重量、はんだ２３の組成、基板１１の表面状態、ケース用ランド２２の形状および溝３５の大きさ等の影響を受ける。したがって、これらを考慮して、位置ずれを抑制し、かつ必要な接着強度が得られるように考慮して、溝３５の大きさが適宜決定される。

（実施形態２）
本実施形態では、本発明に係る回路モジュールに用いられるケース３０の変形例を示す。図５は、本発明に係る回路モジュールに用いられるケース３０の変形例の六面図である。実施形態１と共通する部分については記載を省略する。図５では、図１と同様に、ケース３０はケース３０の長側面部分に４つの脚３３ａを備えている。図５では、ケース３０の脚３３ａと側板３２ａとは一体となっている。

（実施形態３）
図６は、本発明に係る回路モジュールに用いられるケース３０の変形例の六面図である。図６では、天板３１は矩形であり、脚３３ｂは板状である。そして、ケース３０は複数の脚３３ｂを備えている。そして、脚３３ｂには溝３５がそれぞれ設けられている。そして、脚３３ｂは天板３１のそれぞれの辺から天板３１に対して略垂直に延びている。また、図６においても、図５と同様に、脚３３ｂと側板３２ｂとは一体となっている。

（実施形態４）
図７（Ａ）は、本発明に用いられるケース３０の変形例の実装後における、本発明に係る回路モジュール１０の斜視図である。図７（Ａ）では、天板３１は矩形であり、脚３３は板状である。そして、脚３３は天板３１の角部にて角部を挟む二つの辺に対していずれも斜めに交わるように配置されている。ケース３０の脚３３には、図のａ、ｂ、ｃ、ｄの方向に作用する力や、ｅ、ｆのような回転方向に作用する力が加わる。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のケース３０の脚３３とケース用ランド２２との位置関係を示す拡大概略図である。図７（Ａ）のケース用ランド２２は三角形である。この場合に、脚３３の端面に溝３５を設けることにより、特に矢印方向のはんだの流動を促すことができる。その結果、特に図７（Ａ）のａとｂの方向に作用する力を低減することができ、脚３３の位置ずれ量を小さくすることができる。また、図７（Ａ）の位置に脚３３を備えることによって、実施形態１に比べてＹ軸方向に作用する力がより小さくなり、Ｙ軸方向のずれ量が小さくなる。なお、図示していないが、ケース３０には天板３１から天板３１に対して略垂直に延びる側板があっても良い。

（実施形態５）
図８は本発明に用いられるケース３０の変形例の実装後における、本発明に係る回路モジュール１０の平面図である。本実施形態では、ケース３０は端面の面積の異なる脚を複数備えている。図８の例では、端面３４ａと端面３４ｂとは、面積が異なっており、端面３４ａの面積は小さく、端面３４ｂの面積は大きい。そして、端面の面積の異なる脚には溝がそれぞれ設けられている。図８では、端面３４ａには溝３５ａが設けられている。また、端面３４ｂには溝３５ｂが設けられている。そして本実施形態では、面積の大きい端面３４ｂの溝３５ｂの幅が、面積の小さい端面３４ａの溝３５ａの幅より大きい。

本実施形態では、面積の小さい端面３４ａの溝３５ａの幅を小さくして、面積の大きい端面３４ｂの溝の幅３５ｂを大きくする。面積の小さい端面の溝の幅を小さくすることで、接合強度の低下を抑えつつ、はんだをより円滑に流動させることができる。

（実施形態６）
図９（Ａ）は、本発明に係る回路モジュールに用いられるケース３０の変形例における、ケース３０の脚３３とケース用ランド２２との位置関係を示す拡大概略図である。また、図９（Ｂ）は、脚３３の拡大側面図である。

本実施形態では、ケース３０は端面に複数の溝３５ｃ、３５ｄを有する脚３３を備える。そして、ケース用ランド２２の中心に近い溝３５ｃの幅が、ケース用ランド２２の中心から遠い溝３５ｄの幅よりも大きい。この場合、はんだ量の多いケース用ランド２２の中心に近い溝の幅を大きくすることで、はんだ２３をより円滑に流動させることができる。

（実験例１）
実施形態１に記載したケースを基板に実装した回路モジュールを作成し、ケースの位置ずれを測定した。すなわち、厚さが０．２５ｍｍの基板上に、図１の六面図で示される形状のケースを実装した。ケースの大きさは１０．９ｍｍ×６．７ｍｍ×０．８５ｍｍとした。また、ケース用ランドの大きさは１.０×０．４ｍｍとした。また、ケースの脚の端面の大きさは０．９２ｍｍ×０．１ｍｍとした。そして、それぞれの脚の端面に、Ｒ０．１５ｍｍの円弧を有し、高さが０．０５ｍｍとなる溝を設けた。そして、脚に溝を有するケースを備えた回路モジュールと脚に溝を有しないケースを備えた回路モジュールとをそれぞれ３０個作成した。個々の回路モジュールについて、図３（Ｃ）の（１）、（２）、（３）の三ヶ所の寸法を測定して、寸法の標準偏差を算出した。

Ｙ方向、すなわち（１）（２）の場所の寸法ばらつきについて、脚に溝を有するケースを備えた回路モジュールの標準偏差は、脚に溝を有しないケースを備えた回路モジュールの標準偏差の半分程度にまで低減した。一方、Ｘ方向、すなわち（３）の場所の寸法ばらつきについて、溝を有するケースを備えた回路モジュールの標準偏差は、溝を有しないケースを備えた回路モジュールの標準偏差と同程度であった。これは、溝がＹ方向にはんだが流れるように設けられているためと考えられる。

１１ 基板
１２、１３、１４ 電子部品
２１ 部品用ランド
２２、２２ａ、２２ｂ ケース用ランド
２３ はんだ
３０ ケース
３１ 天板
３２、３２ａ、３２ｂ 側板
３３、３３ａ、３３ｂ 脚
３４、３４ａ、３４ｂ 端面
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 溝
１１０ 基板
１１１ パッド
１１１ａ 位置合わせ部
１１１ｂ 接合強度確保部
１１２ ケース

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板上に配置された部品用ランドと、
   前記部品用ランド上に接合された電子部品と、
   前記基板上に配置されたケース用ランドと、
   前記電子部品を覆うように前記ケース用ランド上に接合されたケースと、
   を備えた回路モジュールにおいて、
   前記ケースは、天板と、前記天板の周縁から前記天板に対して略垂直に延びており、前記ケース用ランドと接合された端面に複数の溝を有する脚と、を備え、
   前記ケース用ランドの中心に近い溝の幅が、前記ケース用ランドの中心から遠い溝の幅よりも大きいことを特徴とする回路モジュール。
2. 前記溝は、前記天板と前記脚とで仕切られる空間の内側と外側とを連通する、請求項１に記載の回路モジュール。
3. 前記溝は前記脚の厚み方向と略平行に設けられている、請求項２に記載の回路モジュール。
4. 前記ケースは複数の前記脚を備え、前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板の一辺から複数延びている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路モジュール。
5. 前記ケースは複数の前記脚を備え、前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板のそれぞれの辺から延びている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路モジュール。
6. 前記天板は矩形であり、前記脚は板状であり、前記脚は前記天板の角部にて該角部を挟む二つの辺に対していずれも斜めに交わるように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路モジュール。
7. 前記ケースは端面の面積の異なる複数の前記脚を備え、前記脚の端面にはそれぞれ前記溝が設けられており、面積の大きい端面を有する脚に設けられた溝の幅が、面積の小さい端面を有する脚に設けられた溝の幅より大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路モジュール。