JP5229267B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品が配線基板に表面実装されてなる電子装置に関するものである。
従来、例えば特許文献1に示されるように、配線基板(プリント基板)のランド(実装用パッド)と、電子部品(BGAパッケージなどの表面実装デバイス)の電極とが、はんだ接続部(半田ボール及びクリーム半田)を介して接続されてなる電子装置(表面実装デバイスの実装構造体)が知られている。
特開2009−218435号公報
表面実装構造の電子装置の場合、フローはんだ付けを必要としないので、電子部品の実装密度を向上することができる。しかしながら、挿入実装構造に比べてはんだとの接続面積が小さく、特に電極数が増加して電極間隔(ピッチ)が狭くなるほど接続面積が小さくなるため、接続信頼性の向上が課題としてある。
特許文献1では、実装用パッドに凹型バイアホール(以下、単にビアホールと示す)、すなわち一端のみが開口する未貫通の孔、が設けられている。これによれば、ビアホール内に半田ボールの一部及びクリーム半田を入り込ませてはんだとの接続面積を増やし、接続信頼性を向上することができる。
ところで、特許文献1では、ビアホールを覆うように、スクリーン印刷によってクリーム半田を実装用パッドに塗布し、その後、クリーム半田に半田ボールが接するように電子部品を位置決め載置し、リフロー処理により、半田ボール及びクリーム半田を溶融させて、電子部品を配線基板に表面実装する。
この製造過程において、クリーム半田の印刷時、ビアホール内に空気が残る。特許文献1では、ビアホールの中心位置を、実装用パッドの中心からビアホールの直径寸法以上離れた位置とすることで、電子部品を載置する際に半田ボールによってビアホールが閉塞されないようにし、これにより、リフロー時に空気が抜けやすくなるようにしている。
しかしながら、ビアホールを実装用パッドの端によせて設けたとしても、製造ばらつき、組み付けばらつき等による電子部品と配線基板との相対的な位置ズレにより、半田ボールがビアホールを閉塞する恐れがある。また、空気が抜けきる前に溶融した半田ボールがビアホールを閉塞する恐れもある。すなわち、空気が完全に抜け切らず、ボイドが生じる恐れがある(空気が残った状態で、半田ボールが特許文献1の図4(d)の状態となる)。このようにボイドを生じると、接続信頼性が低下してしまう。
なお、ビアホールは未貫通の孔である。したがって、スクリーン印刷によりクリーム半田を塗布する際に、孔がクリーム半田によって蓋をされ、孔内に多量の空気が残存することとなる(特許文献1の図4(b)参照)。また、空気の逃げ道は電子部品側しかないため、接続面積を稼ぐべく孔が深いほど、半田を通過する空気の距離が長くなる。これによっても、リフロー後の状態でボイドを生じやすい。
本発明は上記問題点に鑑み、電子部品が配線基板に表面実装される構成において、電子部品の電極と配線基板のランドとの接続信頼性を向上できる電子装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に請求項1に記載の発明は、
一面にランドが形成された配線基板と、
ランドに対応して、外部接続用の電極が形成された電子部品と、
ランドと電極とを接続するはんだ接続部と、を備え、
電子部品が配線基板に表面実装されてなる電子装置であって、
配線基板は、一端がランドに開口し、他端が一面の裏面に開口するとともに、壁面に壁面導体部が形成された貫通孔を有し、
ランドは、貫通孔の一端が開口され、壁面導体部と接続された孔ありランドを含み、
孔ありランドと電極とを接続するはんだ接続部は、貫通孔内に配置されて壁面導体部に接続された孔内はんだ接続部と、一体的に形成されており、
電子部品は、配線基板との対向面に、最外周に位置し、環状に配置された複数の電極からなる環状部と、該環状部の内周よりも内側に配置された複数の電極からなる内周部を有し、
対向面に配置された複数の電極は格子状に配列され、
孔ありランドに対応する電極は、電子部品に構成された回路と電気的に接続されており
対向面に配置された複数の電極に対応する複数のランドとして、孔ありランドとともに、貫通孔のない孔なしランドを含み、
孔なしランドのほうが、孔ありランドよりも多くされるとともに、内周部の電極に対応するランドのほうが、環状部の電極に対応するランドよりも、孔ありランドを多く含むことを特徴とする。
本発明によれば、孔ありランドが壁面導体部に接続され、壁面導体部がランドの一部として機能するようになっている。また、孔ありランド上に配置され、孔ありランドと電極とを接続するはんだ接続部が、孔内はんだ接続部と一体的に形成されている。このように、はんだとランド(孔ありランド)との接続面積が、貫通孔の形成されていない孔なしランドに比べて大きい。
また、孔ありランドには、配線基板を貫通するとともに一端がランドに開口する貫通孔が形成されており、貫通孔内の空気を配線基板の裏面側から抜くことができる。したがって、スクリーン印刷により、孔ありランド上にはんだペーストを塗布する際に、配線基板の裏面から空気を逃がしつつ貫通孔における所定の深さまではんだペーストを充填することができる。また、リフローにより溶融したはんだを、毛細管現象により壁面導体部を濡れ広がらせて貫通孔内に充填する際にも、配線基板の裏面から空気を逃がすことができる。
このように、本発明によれば、はんだとの接続面積を増やしつつ、はんだ内に空気が残るのを抑制することができる。したがって、電子部品が配線基板に表面実装される構成において、電子部品の電極と配線基板のランド(孔ありランド)との接続信頼性を向上することができる。
また、配線基板との対向面に複数の電極が配置された構成では、体格の抑制によって、はんだとの接続面積が減少する傾向があるが、発明によれば、はんだとの接続面積を増やして、接続信頼性を向上することができる。
また、孔ありランドに対応する電極が、電子部品に構成された回路と電気的に接続されているため、電子部品の回路が、電極、はんだ接続部、ランドを介して、壁面導体部に電気的に接続される。したがって、接続信頼性を向上しつつ、壁面導体部を利用して、配線基板の裏面及び内層の少なくとも一方に設けられた導体パターンと電気的に接続することができる。
また、孔ありランドとともに、孔なしランドを含むため、配線基板における配線の自由度を向上することができる。
また、孔内はんだ接続部は、孔ありランド上に塗布したはんだが、リフロー時に貫通孔内へ流れ込むことで形成される。したがって、孔ありランド上に位置するはんだ量は、リフロー後においてリフロー前よりも減少する。ここで、全てのランドが孔ありランドの場合、はんだ接続部の長さ、すなわち電子部品と配線基板との対向距離、をL1とする。
これに対し、孔なしランドの場合、リフロー時において貫通孔内へのはんだの流れ込みがないため、リフロー前後で孔なしランド上に位置するはんだ量は、殆ど変化しない。このため、ランド上に塗布されるはんだペーストの厚みを一定とすると、孔なしランド上のはんだ接続部の長さは、上記長さL1よりも長いL2となる。
本発明によれば、孔なしランドを含むため、孔なしランドのはんだ接続部が支柱的役割を果たし、全てのランドが孔ありランドの場合に比べて、はんだ接続部の長さを長くすることができる。このため、はんだ接続部での応力緩和機能を高めることができる。
また、孔なしランドの場合、孔なしランド上に位置するはんだ量は、リフロー前後で殆ど変化せず、はんだ接続部は、所定長さL2を有し、中央が膨らんだ略太鼓形状(はんだ接続部の側面が凸形状)となる。また、電子部品と配線基板との対向距離は、孔なしランド上に位置するはんだ接続部の長さL2となる。
一方、孔ありランド上に位置するはんだ量は、リフロー後においてリフロー前よりも減少する。孔なしランド単独の場合は、上記したように、はんだ接続部が、所定長さL2(>L1)を有することとなり、その形状は、中央が膨らんだ略太鼓形状となる。しかしながら、本発明では、孔なしランド上に位置するはんだ接続部により、電子部品と配線基板との対向距離が決定されるため、孔ありランド上に位置するはんだ接続部も長さL2となる。このため、はんだ接続部の形状は、中央がくびれた略鼓形状(はんだ接続部の側面が凹形状)となる。したがって、孔ありランドのはんだ接続部において、電極やランドとの接合部にクラックが生じにくくすることができる。
上記したように、孔なしランド上に位置するはんだ量はリフロー前後で殆ど変化せず、孔なしランドのはんだ接続部は、配線基板上に電子部品を支持する支柱的役割を果たす。したがって、孔なしランドを多くすると、複数点で電子部品を配線基板上に支持することができるため、電子部品と配線基板との対向距離を長くして、配線基板上に電子部品を安定的に支持することができる。
環状部の電極に対応するランドも、複数のランドが環状に配置されている。この環状のランドについては、該ランドと同一層において環状のランドよりも外側に再配線しやすいが、内周部の電極に対応するランドについては、環状部の電極に対応するランドに比べて、ランドと同一層において再配線しにくい。
これに対し、本発明では、環状部に対応するランドよりも、内周部の電極に対応するランドに多くの孔ありランドを採用するため、電子装置の体格の増大を抑制しつつ、配線基板においてランドから再配線しやすくすることができる。
請求項2に記載のように、はんだ接続部を介して接続された孔ありランド及び電極において、配線基板の一面に投影した電極の投影部位の中心と、孔ありランドの中心と、孔ありランドにおける貫通孔の開口部位の中心とが、互いに一致すると良い。
これによれば、はんだ接続部の形状がほぼ均等となるため、はんだ接続部に応力が作用した際に局所的に応力が集中するのを抑制することができる。これにより、接続信頼性を向上することができる。また、各中心を一致させるため、体格を小型化することができる。
請求項3に記載のように、電子部品の対向面は矩形状をなし、対向面四隅の電極に対応するランドの少なくとも1つが、孔ありランドとされた構成とすると良い。
使用環境下において、はんだ接続部には、電子部品と配線基板との線膨張係数差に基づく応力が作用し、この応力は、例えば格子状に配列された複数のはんだ接続部の最外周部、特に四隅で大きいことが知られている。特に自動車のエンジンルーム内など、高温環境下に電子装置が配置されると、上記応力も大きくなる。したがって、四隅におけるはんだ接続部にクラックが生じやすい。そして、クラックが生じると、クラックの生じたはんだ接続部よりも内側のはんだ接続部に作用する応力が増すこととなるため、より内側のはんだ接続部でクラックが生じやすくなる。すなわち、クラックの進行が早まってしまう。
このため、従来は、四隅に位置する電極及びランドを、電気的な接続機能を提供しないダミー電極及びダミーランドとしたり、四隅に電極及びランドを設けないようにしている。すなわち、四隅の部分が電気的にはデッドスペースとなっている。
これに対し、本発明では、四隅の電極に対応するランドの少なくとも1つが、孔ありランドとなっており、孔なしランドに比べて接続信頼性が高まっている。これにより、孔ありランドを採用した四隅部分については、電気的な接続領域として活用することができる。
請求項4に記載のように、はんだ接続部を介して接続された孔ありランド及び電極において、はんだ接続部との接続面積(接触面積)は、孔ありランドのほうが電極よりも小さい構成とすると良い。
電子部品と配線基板との線膨張係数差に基づく応力がはんだ接続部に作用した場合、ランド及び電極のうち、はんだ接続部との接続面積が小さい側の界面にクラックが発生しやすい。本発明では、接続面積の小さい孔ありランド側にクラックが生じることとなる。しかしながら、孔ありランドには、貫通孔が開口しており、はんだ接続部は孔内はんだ接続部と一体化されている。このため、クラックが孔内に延びる分、ランドからはんだ接続部が完全に剥離するまでの距離を、孔なしランドよりも長くすることができる。したがって、接続信頼性を向上することができる。
この際、請求項5に記載のように、はんだ接続部を介して接続された孔ありランド及び電極において、配線基板の一面に投影した電極の投影部位内に、孔ありランドにおける貫通孔の開口部位が位置する構成とすると良い。
これによれば、請求項4に記載の効果に加えて、配線基板の体格を小型化することができる。
請求項6に記載のように、配線基板は、偶数個の孔ありランドを有し、
偶数個の孔ありランドが、配線基板の一面に投影した電子部品の投影部位の中心を通り、一面に沿いつつ互いに直交する2軸それぞれに対して線対称となり、且つ、上記2軸に対して貫通孔の開口部位も線対称となるように配置されることが好ましい。
リフロー時において、孔ありランド上に位置するはんだ(溶融はんだ)は、その一部が毛細管現象によって貫通孔内に流れ込み、これにともなって溶融はんだが流動する。このため、溶融はんだの流動に電子部品が引っ張られ、電子部品に位置ずれが生じることも考えられる。このように電子部品にずれが生じると、はんだ接続部との接続面積にばらつきが生じ、接続信頼性が低下する箇所(はんだ接続部との接続面積が小さい箇所)も生じ得る。
これに対し、本発明の孔ありランドの配置(貫通孔位置含む)によれば、溶融はんだの流動によって電子部品にずれが生じること自体を抑制することができる。したがって、接続信頼性を向上することができる。
第1実施形態に係る電子装置を構成する電子部品を、電極形成面側から見た平面図である。 第1実施形態に係る電子装置を構成する配線基板を、ランド形成面から見た平面図である。 第1実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図である。 図3の破線IVで囲まれた部分を拡大した図である。 図3に示す電子装置の製造方法を説明するための断面図であり、(a)は印刷工程終了後の状態、(b)電子部品を位置決め載置したリフロー前の状態を示している。 第2実施形態に係る電子装置を構成する配線基板を、ランド形成面から見た平面図である。 第3実施形態に係る電子装置において、孔ありランド周辺を拡大した断面図である。 第4実施形態に係る電子装置において、孔ありランド周辺を拡大した断面図である。 第5実施形態に係る電子装置において、孔ありランド周辺を拡大した断面図である。 第6実施形態に係る電子装置において、孔ありランド周辺を拡大した断面図である。 第7実施形態に係る電子装置において、電子部品に対する孔ありランドの位置関係を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 第8実施形態に係る電子装置において、電子部品に対する孔ありランドの位置関係を示す平面図である。 第9実施形態に係る電子装置の製造方法を説明するための断面図である。 スクリーン印刷後の配線基板を示す平面図である。 その他変形例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。
(第1実施形態)
図3は、第1実施形態に係る電子装置の概略構成を示す断面図であり、図1及び図2のIII−III線に沿う断面に対応している。図1及び図3では、ソルダレジストなどの保護層から露出する電極部分のみを、電極21として示している。同様に、図2及び図3では、ソルダレジストなどの保護層から露出するランド部分のみを、ランド31として示している。また、図4では、図3の破線IVで囲まれた部分の拡大断面図を示すとともに、該断面に対応する配線基板30の平面図を、紙面上側に併せて示している。
図3に示すように、電子装置10は、電子部品20、配線基板30、はんだ接続部40、及び孔内はんだ接続部41を備え、電子部品20の電極21と、配線基板30のランド31とが、はんだ接続部40を介して接続された表面実装構造の電子装置である。
電子部品20は所謂ICパッケージであり、図3に示すように、ベアチップ状態のICチップ22が、再配線基板23のチップ搭載面上に固定され、再配線基板23におけるチップ搭載面の裏面側に、外部接続用の複数の電極21が形成された構成となっている。この再配線基板23の裏面が、電子部品20における配線基板30との対向面20aに相当する。
ICチップ22は、シリコンなどの半導体基板に、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサなどの素子が集積され、論理回路、記憶回路、A/D変換回路、増幅回路、或いはこれらの混合回路等の回路(大規模集積回路)が構成され、チップ化されたものである。本実施形態では、平面略矩形状のICチップ22が、再配線基板23のチップ搭載面に接着固定されている。
再配線基板23は、所謂インターポーザであり、樹脂やセラミックスを主原料とする絶縁基材に、銅などの導電材料からなる配線を多層に配置して構成されている。再配線基板23のチップ搭載面には複数のランド(図示略)が形成されており、これらランドは、ICチップ22の電極パッドと電気的に接続されている。
本実施形態では、複数のランドが、平面略矩形状の再配線基板23のチップ搭載面におけるチップ搭載領域を囲む周辺領域に、平面略矩形状のICチップ22の各辺に沿って配列されている。そして、ワイヤ24を介してICチップ22の電極パッドと電気的に接続されている。
一方、再配線基板23の裏面(電子部品20の対向面20a)には、複数の電極21が格子状(マトリクス状)に形成されている。この電極21は、再配線基板23に形成された配線(図示略)を介して、チップ搭載面に形成されたランドと電気的に接続されている。すなわち、複数の電極21全てが、ICチップ22に構成された回路と電気的に接続された、電気的な接続機能を提供する電極となっている。
また、本実施形態では、全ての電極21が、円形の外形輪郭で同一径となっている。また、図1に示すように、複数の電極21が、電子部品20における平面矩形状(正方形)の対向面20aの外形輪郭に沿って配列されて、矩形環状部が構成されている。
この矩形環状部は3重構造となっており、最外周の矩形環状部を第1矩形環状部とし、内周に向けて、第2矩形環状部、第3矩形環状部とすると、最外周の第1矩形環状部を構成する電極21は、行方向及び列方向に10×10の配置となっている。第1矩形環状部の内周側に隣接する第2矩形環状部を構成する電極21は、行方向及び列方向に8×8の配置となっている。3重の矩形環状部のうち、最内周の第3矩形環状部を構成する電極21は、行方向及び列方向に6×6の配置となっている。
さらに、位置決め用の1つの電極21が、第3矩形環状部の内周側に隣接して、第3矩形環状部の矩形角部に配置されている。このように配置された電極21において、第1矩形環状部が特許請求の範囲に記載の環状部に相当し、それ以外の第2矩形環状部、第3矩形環状部、及び位置決め用の1つの電極21が内周部に相当する。
また、図1では省略するが、各電極21上には、電子部品20単体の状態で、はんだバンプが配置される。本実施形態では、はんだバンプとして、錫(Sn)−銀(Ag)組成のはんだ材を用いて球状(ボール状)に形成されたはんだボールを採用しており、全てのはんだバンプを同一形状及び同一の大きさとしている。
このように、電子部品20は、グリッドアレイ型パッケージ(エリアアレイ型パッケージとも言う)となっている。このようなグリッドアレイ型の電子部品20は、例えば、携帯電話などの携帯情報端末機器やメモリモジュール、CPUモジュールなどの電子装置に用いられる。
なお、ICチップ22及びワイヤ24は、再配線基板23のチップ搭載面側に形成された封止樹脂25によって封止されている。なお、封止樹脂25の構成材料としては、フェノール系硬化剤やシリコーンゴム及びフィラーが添加されたエポキシ系の樹脂などの周知の材料を採用することができる。
次に、配線基板30は、樹脂やセラミックスを主原料とする絶縁基材に、銅などの導電材料からなる配線を配置して構成されている。本実施形態では、エポキシ樹脂を主材とする基材に銅からなる配線が多層に配置されて、多層構造の配線基板30が構成されている。そして、図2及び図3に示すように、配線基板30(基材)の一面30a(以下、電子部品搭載面30aと示す)には、配線の一部として複数のランド31が、電極21に対応して形成されている。なお、ランド31は、対応する電極21に対して少なくとも一部が対向するように形成されている。また、図2に示す破線で囲まれた領域内は、配線基板30に投影した電子部品20の投影部位20b(電子部品20の搭載領域)を示している。
ランド31は、表面実装用のランドであり、このランド31と対応する電極21とが、はんだ接続部40によって電気的且つ機械的に接続されている。また、複数のランド31として、孔ありランド31aと孔なしランド31bを有している。
配線基板30には、電子部品搭載面30aからその裏面30bに貫通する貫通孔32が形成されており、貫通孔32は、電子部品搭載面30aから延びて、孔ありランド31aに開口している。すなわち、貫通孔32は、一端が孔ありランド31aに開口し、他端が配線基板30における電子部品搭載面30aの裏面に開口している。このため、孔ありランド31aは、環状となっている。
本実施形態では、図4に示すように、電子装置10において、孔ありランド31aにおける貫通孔32の開口部位の少なくとも一部が、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した対応する電極の投影部位内に位置するように設けられている。このため、孔ありランド31aの外形輪郭が、電極21に対向する円形部分と、貫通孔32を取り囲む円環状部分とを、一部が重なるように一体化してなる瓢箪様となっている。そして、孔ありランド31aが、対応する電極21よりも大きくなっている。
貫通孔32の壁面全域には、壁面導体部33が形成されている。壁面導体部33は、メッキ法などを用いて、はんだに対して濡れ性の良い金属層を壁面に形成してなるものである。この壁面導体部33は、電子部品搭載面30a上に位置する孔ありランド31aと接続(連結)されている。
また、配線基板30の裏面30bにおける貫通孔周囲には、配線の一部としてランド34が形成されており、上記した壁面導体部33は、このランド34にも接続(連結)されている。
一方、孔なしランド31bは、孔ありランド31aのように貫通孔32が開口されておらず、図4に示すように、電子装置10において、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した対応する電極21の投影部位と略一致して設けられている。すなわち、孔なしランド31bの外形輪郭が、電極21に対応する円形状となっている。また、孔なしランド31bには、壁面導体部33が接続されていないため、図2に示すように、該ランド31bと同一層に形成された導体パターン35に接続されて再配線されている。
本実施形態では、図2に示すように、計85個のランド31のうち、26個が孔ありランド31a、残りの59個が孔なしランド31bとなっている。また、上記した第1矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31、すなわち最外周のランド31のうち、2個が孔ありランド31aとなっており、第2矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31のうち3個が孔ありランド31aとなっている。また、第3矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31全てと位置決め用の1つの電極21に対応するランド31が、孔ありランド31aとなっている。
はんだ接続部40は、互いに対向配置された、電子部品20の電極21と配線基板30のランド31(31a,31b)との間に介在され、電極21及びランド31のそれぞれと接合して、電極21とランド31とを、電気的且つ機械的に接続するものである。本実施形態では、はんだ接続部40が、錫(Sn)−銀(Ag)組成となっている。
また、図4に示すように、孔ありランド31aと対応する電極21とを接続するはんだ接続部40は、中央がくびれた略鼓形状(はんだ接続部の側面が凹形状)となっている。一方、孔なしランド31bと対応する電極21とを接続するはんだ接続部40は、中央が膨らんだ略太鼓形状(はんだ接続部の側面が凸形状)となっている。
孔内はんだ接続部41は、貫通孔32内に配置されて、壁面導体部33と接合している。また、孔ありランド31a上に位置するはんだ接続部40と連結されており、孔ありランド31aに開口する側の端部から、貫通孔32を所定深さまで充填している(埋めている)。なお、はんだ接続部40と連結とは、はんだ接続部40と同一のはんだ材を用いて一体化(一体的に形成)された状態である。本実施形態では、孔内はんだ接続部41も、Sn−Ag組成となっており、貫通孔32のほぼ全長を充填している。しかしながら、上記所定長さとは、貫通孔32の全長に限定されるものではない。例えば貫通孔32の途中まで孔内はんだ接続部41が形成された構成としても良い。
次に、上記した電子装置10の製造方法の一例について説明する。先ず、図5(a)に示すように配線基板30を準備する。この配線基板30は、周知の配線基板製造技術により形成することができる。そして、準備した配線基板30に対して、スクリーン印刷により、はんだペースト42をランド31上に塗布する。このはんだペースト42は、Sn−Ag組成のものである。
本実施形態では、スクリーンにおける転写部位(開口部位)の形状及び大きさを各ランド31の外形輪郭に一致させることで、図5(a)に示すように、ランド31と略一致するようにはんだペースト42を塗布する。このとき、各ランド31上に塗布するはんだペースト42の厚みを略均一とする。
孔ありランド31については、貫通孔32の開口部位上にもはんだペースト42を塗布する。ことのき、貫通孔32は配線基板30の裏面30b側にも開口しているため、所定圧力で印刷すると、貫通孔32内の空気を裏面30b側に押しのけながら、はんだペースト42を、所定深さまで充填することができる。
次に、電子部品20を配線基板30に位置決め載置する。このとき、予め、電子部品20の各電極21に対し、はんだボール43を固定しておく。そして、図5(b)に示すように、お互いに対応する電極21とランド31が対向し、はんだボール43がはんだペースト42と接触するように、電子部品20を配線基板30の電子部品搭載面30a上に位置決め載置する。
次いで、電子部品20が搭載された配線基板30をリフロー炉(図示せず)に搬送し、これらに加熱処理を施す。この加熱処理では、はんだボール43及びはんだペースト42のはんだ粒子が溶融される。
孔なしランド31b上に位置するはんだペースト42及びはんだボール43は、貫通孔32への流れこみがないため、該ランド31b上に留まる。そして、電極21や孔なしランド31bと金属結合を形成し、冷却固化を経て、はんだ接続部40となる。このように、電極21と孔なしランド31bとが、はんだ接続部40を介して、電気的且つ機械的に接続される。
このとき、溶融状態のはんだ(はんだボール43及びはんだペースト42)は、電子部品20の重さを受けるため、孔なしランド31bのはんだ接続部40は、図4に示すように、中央が膨らんだ略太鼓形状(はんだ接続部の側面が凸形状)となる。また、孔なしランド31b上のはんだ量は、上記したように、リフロー前後で殆ど変化せず、孔なしランド31b上のはんだ接続部40の長さは、L2となる。
一方、孔ありランド31a上に位置するはんだ42,43は、溶融状態となると、その一部が、毛細管現象により、貫通孔32内に流れ込み(引き込まれ)、壁面導体部33の表面を濡れ広がるとともに、毛細管現象によって貫通孔32内に留まる。このとき、溶融状態のはんだに押され、貫通孔32内の空気を配線基板30の裏面30b側から外へ逃がすことができるため、貫通孔32内に溶融はんだを充填しやすい。
そして、孔ありランド31a上に残った溶融はんだは、電極21や孔ありランド31aと金属結合を形成し、冷却固化を経て、はんだ接続部40となる。このように、電極21と孔ありランド31aとが、はんだ接続部40を介して、電気的且つ機械的に接続される。一方、貫通孔32内に流れ込んだ溶融はんだは、壁面導体部33と金属結合を形成し、冷却固化を経て、孔内はんだ接続部41となる。また、孔内はんだ接続部41は、はんだ接続部40とも金属結合により一体化される。
はんだペースト42を塗布した状態では、孔なしランド31b及び孔ありランド31aで塗布厚さが等しいものの、孔ありランド31a上のはんだは、一部がリフロー時に貫通孔32内に流れ込むため、孔ありランド31a上のはんだ量が減少する。したがって、全てのランド31が孔ありランド31aだと、はんだ接続部40の長さは、上記長さL2よりも短い長さL1となる。しかしながら、リフロー前後ではんだ量が殆ど変化しない孔なしランド31bを含むため、孔なしランド31bのはんだ接続部40が支柱的役割を果たし、電極21とランド31との対向距離が、孔なしランド31bのはんだ接続部40の長さL2にて保持されることとなる。
このため、孔ありランド31aのはんだ接続部40も長さL2となる。そして、はんだ量が減少した孔ありランド31a上のはんだは、金属材料からなる電極21及び孔ありランド31a表面を濡れて引っ張られ、図4に示すように、中央がくびれた略鼓形状(はんだ接続部の側面が凹形状)のはんだ接続部40となる。以上の工程を経ることで、電子装置10が形成される。
次に、上記構成の電子装置10の特徴部分の効果について説明する。
先ず、本実施形態の主たる特徴部分について説明する。本実施形態では、配線基板30が、ランド31として、貫通孔32の一端が開口され、壁面導体部33と接続された孔ありランド31aを有している。すなわち、壁面導体部33が、孔ありランド31aとともに、ランド31の一部として機能するようになっている。また、孔ありランド31a上に配置され、孔ありランド31aと電極21とを接続するはんだ接続部40が、孔内はんだ接続部41と一体的に形成されている。これにより、ランド31とはんだとの接続面積は、孔ありランド31aのほうが、貫通孔32の形成されていない孔なしランド31bに比べて大きいものとなっている。
また、孔ありランド31aに開口する貫通孔32は、配線基板30の裏面30bにも開口するため、貫通孔32内の空気を、配線基板30の電子部品搭載面30a及び裏面30bのいずれからも抜くことができる。したがって、スクリーン印刷により、孔ありランド31a上にはんだペースト42を塗布する際に、配線基板30の裏面30bから空気を逃がしつつ貫通孔32における所定の深さまではんだペースト42を充填することができる。
また、リフローにより溶融したはんだを、毛細管現象により壁面導体部33を濡れ広がらせて貫通孔32内に充填する際にも、配線基板30の裏面30bから空気を逃がすことができる。
このように、本実施形態に係る電子装置10及び配線基板30によれば、はんだとの接続面積を増やしつつ、はんだ内に空気が残るのを抑制することができる。したがって、電子部品20が配線基板30に表面実装される構成において、電子部品20の電極21と配線基板30のランド31(孔ありランド31a)との接続信頼性を向上することができる。
特に本実施形態では、グリッドアレイ型の電子部品20を採用している。このように、電子部品20における配線基板30との対向面20aに複数の電極21が配置された構成では、体格の抑制によって、はんだとの接続面積が減少する傾向があるが、本実施形態によれば、はんだとの接続面積を増やして、接続信頼性を向上することができる。このため、配線基板30との対向面20aに複数の電極21が配置された構成の電子部品20、具体的には、グリッドアレイ型の電子部品20に好適である。
次に、本実施形態の従たる特徴部分について説明する。本実施形態では、全ての電極21が、電子部品20に構成された回路と電気的に接続されている例を示した。すなわち、孔ありランド31aに対応する電極21が、電子部品20に構成された回路と電気的に接続された例を示した。
このように、電子部品20の回路と接続された電極21を、孔ありランド31aと電気的に接続すると、上記電極21を、壁面導体部33を介して、例えば配線基板30の裏面30bに形成されたランド34に電気的に接続することができる。すなわち、壁面導体部33を電気的な配線部として活用することができる。なお、本実施形態では、壁面導体部33が配線基板30の裏面30bに配置されたランド34と電気的に接続される例を示した。しかしながら、壁面導体部33を介して孔ありランド31aが電気的に接続される導体パターンとしては、上記ランド34に限定されるものではない。例えば配線基板30の内層に位置するランドに電気的に接続されても良いし、内層のランドと裏面30bのランド34の両方に電気的に接続されても良い。
また、本実施形態では、ランド31として、孔ありランド31aとともに、孔なしランド31bを含む例を示した。このように、両ランド31a,31bを有すると、いずれか一方のみを有する構成に比べて、配線基板30における配線の自由度を向上することができる。特に、配線基板30との対向面20aに複数の電極21が配置された電子部品20において、電極21の間隔(ピッチ)が狭いもの、所謂ファインピッチに有効である。
また、電子部品20の電極21と配線基板30のランド31との対向距離を、孔なしランド31bのはんだ接続部40の長さL2によって決定することができる。この長さL2は、全てのランド31が孔ありランド31aのときの、はんだ接続部40の長さL1よりも長い。したがって、孔なしランド31bを含むことで、孔なしランド31bのはんだ接続部40が支柱的役割を果たし、全てのランド31が孔ありランド31aの場合に比べて、はんだ接続部40の長さを長くすることができる。このため、はんだ接続部40での応力緩和機能を高めることができる。
また、電子部品20の電極21と配線基板30のランド31との対向距離が、孔なしランド31bのはんだ接続部40の長さL2にて決定されるため、リフローによってランド31上のはんだが減少する孔ありランド31aのはんだ接続部40も長さがL2となる。これにより、孔ありランド31aのはんだ接続部40の形状は、中央がくびれた略鼓形状となる。したがって、孔ありランド31aのはんだ接続部40において、電極21や孔ありランド31aとの接合部にクラックが生じにくくすることができる。
また、本実施形態では、第1矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31、すなわち最外周のランド31のうち、2個が孔ありランド31aとなっており、第2矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31のうち3個が孔ありランド31aとなっている。また、第3矩形環状部を構成する電極21に対応するランド31全てと位置決め用の1つの電極21に対応するランド31が、孔ありランド31aとなっている例を示した。すなわち、内周部の電極21に対応するランド31のほうが、環状部(第1矩形環状部)の電極21に対応するランド31よりも、孔ありランド31aを多く含む例を示した。
内周部の電極21に対応するランド31については、環状部の電極21に対応するランド31に比べて、ランド31と同一層において再配線しにくい。これに対し、上記構成を採用すると、電子装置10の体格の増大を抑制しつつ、配線基板30においてランド31から再配線しやすくすることができる。
また、本実施形態では、孔なしランド31bのほうが、孔ありランド31aよりも多い例を示した。上記したように、孔なしランド31b上に位置するはんだ量はリフロー前後で殆ど変化せず、これにより孔なしランド31bのはんだ接続部40は、配線基板30上に電子部品20を支持する支柱的役割を果たす。したがって、孔なしランド31bを多くすると、複数点で電子部品20を配線基板30上に支持することができるため、電子部品20と配線基板30との対向距離を長くしつつ、配線基板30上に電子部品20を安定的に支持することができる。
なお、本実施形態で示した、電子部品20の構成は一例に過ぎない。例えば電極21の配置は上記例に限定されるものではない。例えば電極21が矩形環状に配列されるのではなく、環状領域内の隙間も埋められた構成としても良い。また、電極21の数も限定されるものではない。
配線基板30についても、上記例に限定されるものではない。例えばランド31として孔ありランド31aのみを有する構成としても良い。また、孔ありランド31aと孔なしランド31bを有する構成において、孔ありランド31aの数、配置はいずれも上記例に限定されるものではない。孔ありランド31aと孔なしランド31bの数についても、孔ありランド31aが多い構成とすることもできる。
また、電極21やランド31の形状も上記例に限定されるものではない。例えば外形輪郭が矩形状のランド31(孔ありランド31a)を採用することもできる。
また、電子部品20として、はんだボール43が搭載され、配線基板30としてはんだペースト42が塗布される例を示したが、これについても限定されるものではない。ランド31上にはんだが配置され、リフロー時に該はんだが溶融して、一部が貫通孔32内に流れ込むような構成のものであれば良い。
また、電極21の全てが、電子部品20の回路と電気的に接続される例を示した。しかしながら、一部の電極21として、電子部品20の回路と電気的に接続されないダミー電極を採用しても良い。このダミー電極に対応するランド31を孔ありランド31aとすると、機械的な接続信頼性を向上することができる。
(第2実施形態)
本実施形態における電子装置10では、電子部品20の矩形状をなす対向面20a四隅の電極21に対応するランド31の少なくとも1つが、孔ありランド31aとなっている点を特徴とする。
このような電子装置10を構成する配線基板30を図6に例示する。図6は、第1実施形態に示した図2に対応している。図6に示す配線基板30では、四隅の電極21に対応するランド31(4つのランド31)すべてが、孔ありランド31aとなっている。
使用環境下において、はんだ接続部40には、電子部品20と配線基板30との線膨張係数差に基づく応力が作用し、この応力は、例えば格子状に配列された電極21のうちの最外周の電極21に対応するはんだ接続部40、特に四隅で大きいことが知られている。特に自動車のエンジンルーム内など、高温環境下に電子装置10が配置されると、上記応力も大きくなる。したがって、四隅におけるはんだ接続部40にクラックが生じやすい。そして、クラックが生じると、クラックの生じたはんだ接続部40よりも内側のはんだ接続部40に作用する応力が増すこととなるため、より内側のはんだ接続部40でクラックが生じやすくなる。すなわち、クラックの進行が早まってしまう。
このため、従来は、四隅に位置する電極21及びランド31を、電気的な接続機能を提供しないダミー電極及びダミーランドとしたり、四隅に電極21及びランド31を設けないようにしている。すなわち、四隅の部分を電気的にデッドスペースとしていた。
これに対し、本実施形態では、四隅の電極21に対応するランド31の少なくとも1つを、孔ありランド31aとする。孔ありランド31aは、第1実施形態で示したように、孔なしランド31bに比べて接続信頼性が高いため、孔ありランド31aを採用した四隅部分について、クラックの発生を抑制することができる。このように、孔ありランド31aを採用することで、四隅部分を、電気的な接続領域として活用することができる。
(第3実施形態)
本実施形態における電子装置10では、はんだ接続部40を介して接続された孔ありランド31a及び電極21において、はんだ接続部40との接続面積(接触面積)は、孔ありランド31aのほうが電極21よりも小さい点を特徴とする。
図7は、このような電子装置10の一例を示す、孔ありランド31aの周辺を拡大した断面図であり、第1実施形態に示した図4に対応している。図7には、断面に対応する配線基板30の平面図を、紙面上側に併せて示している。
図7に示す例では、ソルダレジスト36により、ソルダレジスト36から露出された部位である孔ありランド31aの大きさが調整されている。所謂オーバーレジスト構造となっている。そして、配線基板30の電子部品搭載面30aに電極21を投影した投影部位21a(二点鎖線)に対して、孔ありランド31aの方が小さくなっている。これにより、はんだ接続部40との接続面積(接触面積)は、孔ありランド31aのほうが電極21よりも小さくなるようになっている。
電子部品20と配線基板30との線膨張係数差に基づく応力がはんだ接続部40に作用した場合、ランド31及び電極21のうち、はんだ接続部40との接続面積が小さい側が耐久力が弱く、界面にクラックが発生しやすい。
このため、本実施形態においては、接続面積の小さい孔ありランド31a側にクラックが生じることとなる。しかしながら、孔ありランド31aには、貫通孔32が開口しており、はんだ接続部40は孔内はんだ接続部41と一体的に形成されている。したがって、図7に示すようにクラック44が貫通孔32内に延びる分、孔ありランド31aからはんだ接続部40が完全に剥離するまでの距離を、同じ接続面積の孔なしランド31bよりも長くすることができる。これにより、接続信頼性を向上することができる。
さらに、本実施形態では、図7に示すように、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電極21の投影部位21a内に、孔ありランド31における貫通孔32の開口部位が位置している。したがって、上記した効果に加え、貫通孔32の開口部位が電極21の投影部位21aの外に位置する構成に比べて、配線基板30の体格を小型化することができる。
なお、本実施形態では、オーバーレジストにより、孔ありランド31aの大きさを小さくする例を示したが、ソルダレジスト36にて被覆されないノーマルレジスト構造において、孔ありランド31a自体の大きさを小さくしても良い。
(第4実施形態)
本実施形態における電子装置10では、はんだ接続部40を介して接続された孔ありランド31a及び電極21において、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電極21の投影部位21aの中心と、孔ありランド31aの中心と、孔ありランド31aにおける貫通孔32の開口部位の中心とが、互いに一致する点を特徴とする。
図8は、このような電子装置10の一例を示す、孔ありランド31aの周辺を拡大した断面図であり、第1実施形態に示した図4に対応している。図8には、断面に対応する配線基板30の平面図を、紙面上側に併せて示している。
図8に示す例では、孔ありランド31aの外形輪郭を、対応する電極21の投影部位21aと一致するようにしている。
このような構成とすると、貫通孔32の軸周りにおいて、はんだ接続部40の形状がほぼ均等となるため、はんだ接続部40に応力が作用した際に局所的に応力が集中するのを抑制することができる。これにより、接続信頼性を向上することができる。
また、各中心を一致させるため、電子装置10の体格をより小型化することができる。
なお、上記例では孔ありランド31aの外形輪郭が、対応する電極21の投影部位21aと一致する例を示した。しかしながら、孔ありランド31aの外形が電極21(投影部位21a)とは異なる場合にも適用することができる。例えば、円形輪郭を有する電極21の投影部位21aの中心と、矩形輪郭を有する孔ありランド31aの中心と、孔ありランド31aにおける貫通孔32の開口部位の中心とが、互いに一致するようにしても良い。
また、図8に示す例では、孔内はんだ接続部41が、貫通孔32の途中まで形成されているが、第1実施形態などで示したように、貫通孔32の全長を充填する孔内はんだ接続部41を採用しても良い。
(第5実施形態)
上記した各実施形態では、電子部品20として、配線基板30との対向面20aに、最外周に位置し、環状に配置された複数の電極21からなる環状部(第1矩形環状部が相当)と、該環状部の内周よりも内側に配置された複数の電極21からなる内周部を有する構成の電子部品20、より具体的には、複数の電極21が格子状に配列されたグリッドアレイ型パッケージの例を示した。別の言い方をすれば、電子部品20の対向面20aと配線基板30の電子部品搭載面30aとの対向領域内に、はんだ接続部40が位置する構成の例を示した。
しかしながら、孔ありランド31aについては、上記構成の電子部品20に限定されるものではなく、表面実装構造の電子部品20であれば適用することができる。
本実施形態では、図9に示すように、略直方体形状の電子部品20の長手方向両端部それぞれにおいて、配線基板30との対向面20a、該対向面20aの裏面、及び対向面20aと裏面とを繋ぐ側面に電極21が一体的に形成されている。このような電子部品20としては、コンデンサ、ダイオード、抵抗などのチップ部品がある。
また、配線基板30には、電子部品20の2つの電極21それぞれに対応してランド31が形成されている。このランド31は、対応する電極21に対して少なくとも一部が対向するように形成されている。本実施形態では、2つのランド31がいずれも孔ありランド31となっている。図9では、便宜上、電極21及び孔ありランド31aの一方のみを示している。
そして、それぞれの孔ありランド31aにおいて、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電極21の投影部位21aとは異なる位置に、貫通孔32の開口部位が位置している。
はんだ接続部40は、電極21における対向面20a側の部位のほぼ全域と接触するとともに、電極21における側面側の部位にも接触してフィレット40aを形成している。また、はんだ接続部40は、孔ありランド31aにも接触するとともに、壁面導体部33に接続された孔内はんだ接続部41と一体化されている。
このような電子装置10の製造方法は、第1実施形態に示した製造方法において、電子部品20にはんだボール43を載置するのを除けば、同じ方法を用いて形成することができる。すなわち、スクリーン印刷により、ランド31(孔ありランド31a)上にはんだペースト42を塗布した後、電極21の対向面20a側の部位がはんだペースト42に接触するように、電子部品20を配線基板30に位置決め載置する。そして、リフローを行うことにより、孔ありランド31a上の溶融はんだの一部を貫通孔32内に流し込み、はんだ接続部40及び孔内はんだ接続部41を一体的に形成することで、電子装置10を得ることができる。
本実施形態に示すような両端部に電極21を有する電子部品20を用いても、壁面導体部33が、孔ありランド31aとともに、ランド31の一部として機能するため、ランド31とはんだとの接続面積を、孔なしランド31bに比べて大きくすることができる。
また、孔ありランド31aに開口する貫通孔32は、配線基板30の裏面30bにも開口するため、貫通孔32内の空気を、配線基板30の電子部品搭載面30a及び裏面30bのいずれからも抜くことができる。したがって、スクリーン印刷により、孔ありランド31a上にはんだペースト42を塗布する際に、配線基板30の裏面30bから空気を逃がしつつ貫通孔32における所定の深さまではんだペースト42を充填することができる。さらには、リフローにより溶融したはんだを、毛細管現象により壁面導体部33を濡れ広がらせて貫通孔32内に充填する際にも、配線基板30の裏面30bから空気を逃がすことができる。
このように、はんだとの接続面積を増やしつつ、はんだ内に空気が残るのを抑制することができる。したがって、電子部品20の電極21と配線基板30のランド31(孔ありランド31a)との接続信頼性を向上することができる。
また、本実施形態では、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電極21の投影部位21aとは異なる位置に、孔ありランド31aにおける貫通孔32の開口部位が位置する。すなわち、貫通孔32の開口部位の直上に電極21が位置していない。このため、リフロー時に、はんだペースト42中の溶剤などが気化してなるガスや、例えばスクリーン印刷時にはんだペースト42中に巻き込まれた空気を、はんだから外へ逃がしやすい。
なお、本実施形態では、両端部に電極21がそれぞれ形成された電子部品20の例を示した。しかしながら、上記電子部品20以外にも、例えば配線基板30との対向面20aにおける周辺領域に電極21が配置された、リード端子を有さないペリフェラル型の電子部品20にも適用することができる。このような電子部品20としては、QFNなどがある。また、電極21としてパッケージから突出したリード端子を有する周辺端子型(ペリフェラルリード型とも言う)の電子部品20にも適用することができる。このような電子部品20としては、QFPなどがある。
なお。QFNなどのペリフェラル型電子部品20や、QFPなどの周辺端子型電子部品20のように、両端部のみに電極21を有する電子部品20(図9参照)よりも電極21が多い構成では、孔ありランド31aに対応する電極21が、電子部品20に構成された回路と電気的に接続された構成とすると良い。これによれば、上記電極21を、壁面導体部33を介して、配線基板30の裏面30bに形成されたランド34や、配線基板30の内層に配置されたランド(導体パターン)に電気的に接続することができる。すなわち、壁面導体部33を電気的な配線部として活用することができる。
(第6実施形態)
第5実施形態に示した構成の電子装置10に対し、本実施形態では、図10に示すように、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電極21の投影部位21a内に、孔ありランド31aにおける貫通孔32の開口部位が位置している。
このような構成とすると、孔ありランド31aの大部分を電極21の直下に配置できるので、配線基板30の体格を小型化することができる。また、貫通孔32は電極21の直下にあるため、貫通孔32部分でのはんだの落ち込みなどを考慮せずに、電極21の側面部位に対して形成されるフィレット40aを大きく(フィレット40aの高さをより高く)することもできる。すなわち、電極21とはんだ接続部40との接続面積を増やすことができる。
(第7実施形態)
本実施形態では、図11に示すように、配線基板30が偶数個の孔ありランド31aを有し、偶数個の孔ありランド31aが、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電子部品20の投影部位20bの中心C1を通り、電子部品搭載面30aに沿いつつ互いに直交する2軸A1,A2それぞれに対して線対称の配置となっている。さらに、上記2軸A1,A2に対して貫通孔32の開口部位も線対称の配置となっている点を特徴とする。
図11に示す電子部品20は、第5実施形態で示したように、長手方向両端部それぞれに、配線基板30との対向面20a、該対向面20aの裏面、及び対向面20aと裏面とを繋ぐ側面に一体的に形成された電極21を有するチップ部品である。そして、2つの電極21に対するランド31が、いずれも孔ありランド31aとなっている。
図11に示すように、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電子部品20の投影部位20bは、長方形となっている。この長方形における対向する2辺をそれぞれ等分する軸A1と、残りの対向する2辺をそれぞれ等分する軸A2との交点が投影部位20bの中心C1となっている。
上記軸A2に対し、2つの孔ありランド31a同士が線対称となっている。また、孔ありランド31aは、それぞれ軸A1に対して線対称となっている。さらには、2つの貫通孔32の開口部位同士も、軸A2に対して線対称となっている。また、貫通孔32の開口部位は、それぞれ軸A1に対して線対称となっている。
リフロー時において、孔ありランド31a上に位置するはんだは溶融し、その一部が毛細管現象によって貫通孔32内に流れ込む。これにともない、孔ありランド31a上に位置する溶融はんだが流動する。このため、溶融はんだの流動に電子部品20が引っ張られ、電子部品20に位置ずれが生じることも考えられる。このように電子部品20にずれが生じると、はんだ接続部40との接続面積にばらつきが生じ、接続信頼性が低下する箇所(はんだ接続部40との接続面積が小さい箇所)も生じ得る。
これに対し、上記した線対称配置によれば、溶融はんだの流動によって電子部品20にずれが生じること自体を抑制することができる。したがって、接続信頼性を向上することができる。
なお、図11では、電子部品20として2つの電極21を有するチップ部品の例を示した。しかしながら、チップ部品以外にも適用することができる。例えば、第1実施形態に示したグリッドアレイ型の電子部品20にも適用することができる。図12では、グリッドアレイ型の電子部品20が実装される配線基板30が、ランド31として4つの孔ありランド31aを有し、軸A1,A2それぞれに対して線対称となっている。また、4つの貫通孔32の開口部位も、軸A1,A2それぞれに対して線対称となっている。なお、図12では、孔なしランド31bについては図示を省略している。
(第8実施形態)
本実施形態では、第5実施形態で示した、両端部に電極21をそれぞれ有する電子部品20について電子部品20の位置ずれを抑制する構成を示す。
具体的には、図13に示すように、2つの電極21に対応するランド31がいずれも孔ありランド31aである。そして、孔ありランド31aは、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電子部品20の矩形状の投影部位20bにおいて、投影部位20bの中心を通り、且つ、互いに対向する2辺をそれぞれ等分する同一の仮想直線上に、貫通孔32の開口部位の中心がそれぞれ位置するように配置されている点を特徴とする。
図13に示す例では、配線基板30の電子部品搭載面30aに投影した電子部品20の投影部位20bは、長方形となっている。この長方形における対向する2辺をそれぞれ等分する軸A1と、残りの対向する2辺をそれぞれ等分する軸A2との交点が投影部位20bの中心C1となっている。そして、軸A1が上記した仮想直線に相当し、軸A1上に、2つの貫通孔32の開口部位の中心がそれぞれ位置している。
このような貫通孔32の配置とすると、溶融はんだが貫通孔32内に流れ込み、これにともない、孔ありランド31a上に位置する溶融はんだが流動して電子部品20に位置ずれが生じたとしても、ずれの方向は主として軸A1に沿う方向となる。したがって、中心C1周りの回転方向にずれるような貫通孔32の配置に比べて、電極21の投影部位が孔ありランド31aから外れにくい。したがって、はんだとの接続面積を確保して、接続信頼性を向上することができる。
(第9実施形態)
本実施形態では、電子部品20を製造する際のスクリーン印刷に特徴がある。具体的には、図14に示すように、印刷工程において、孔ありランド31aに対応する転写部位51aが孔ありランド31aよりも大きいスクリーン50を用いて、はんだペースト42を配線基板30の電子部品搭載面30a上に塗布することを特徴とする。
そして、印刷工程後、電子部品20を配線基板30の電子部品搭載面30a上に位置決め載置し、リフロー熱を与えることで、はんだにて、電極21と孔ありランド31aとを接続するはんだ接続部40を形成するとともに、はんだの一部を貫通孔32内に流し込んで、はんだ接続部40と一体的に孔内はんだ接続部41を形成する。
このように本実施形態の製造方法によれば、孔ありランド31aに対応する転写部位51aが、孔ありランド31aよりも大きいスクリーン50を用いるため、はんだペースト42を、孔ありランド31aだけでなく、その周辺、図14及び図15に示す例では周辺のソルダレジスト36上、にも塗布することができる。
したがって、リフロー工程において、孔ありランド31a上だけでなく、孔ありランド31aの周辺上(ソルダレジスト36上)に位置するはんだを用いて、はんだ接続部40と孔内はんだ接続部41を形成することができる。これにより、はんだ接続部40と孔内はんだ接続部41を一体的に形成しつつ、はんだ接続部40のはんだ不足を防ぐことができる。また、孔内はんだ接続部41の長さを長くすることができる。すなわち、接続信頼性を向上することができる。
また、図14に示す例では、印刷工程において、孔なしランド31bに対応する転写部位51bが孔なしランド31bと一致する形状及び大きさのスクリーン50を用いて、はんだペースト42を配線基板30の電子部品搭載面30a上に塗布する。したがって、孔なしランド31b側でのはんだ量が過多となり、隣接するはんだ接続部40で短絡が生じるのを抑制することができる。
なお、図14及び図15においては、オーバーレジスト構造となっており、孔ありランド31aの周辺として、ソルダレジスト36上にもはんだペースト42を塗布する例を示した。しかしながら、ノーマルレジスト構造の場合には、孔ありランド31aの周辺として、配線基板30を構成する絶縁基材上にはんだペースト42を塗布すればよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
上記した実施形態では、配線基板30の電子部品搭載面30aに配置されるランドとして、電子部品20の電極21に対応するランド31(孔ありランド31a及び孔なしランド31b)のみを示した。しかしながら、ランド31とは別のランド、例えば図16に示すように、配線基板30に、孔ありランド31aに開口する貫通孔32とは別の貫通孔(スルーホール)37が形成され、該貫通孔37が開口するランド38を有する構成においても上記各実施形態を適用することができる。ランド38は、ランド31同様、配線基板30の電子部品搭載面30aに配置されている。貫通孔37の壁面には壁面導体部37aが形成されており、この壁面導体部37aは、ランド38と接続(連結)されている。また、図16に示す例では、配線基板30の裏面30bにおける貫通孔周囲にランド39が配置されており、壁面導体部37aはランド39とも接続(連結)されている。このような貫通孔37、ランド38、壁面導体部37a、ランド39は所謂めっきスルーホール(貫通ビアとも言われる)として知られている。
このように、電子部品搭載面30aに、孔ありランド31aとは別に貫通孔37が開口するランド38を有する場合には、図16に示すように、貫通孔37内にはんだが充填されてなる孔内はんだ接続部45を有することが好ましい。孔内はんだ接続部45は、所定の深さにわたって、壁面導体部37aに接合しており、孔内はんだ接続部45によって壁面導体部37aが補強されている。したがって、温度変化によって配線基板30が膨張や収縮しても、壁面導体部37aが破断し、ひいてはランド38とランド39との電気的に接続されない状態となるのを抑制することができる。
なお、孔内はんだ接続部45は、上記実施形態で示したように、ランド31上などにはんだペースト42を塗布する際に、ランド38上にもはんだペースト42を塗布し、リフロー時にランド38上の溶融はんだを毛細管現象によって貫通孔37内に流しこむことで形成することができる。したがって、第9実施形態に示すように、ランド38上だけでなく、ランド38の周辺にもはんだペースト42を塗布することで、孔内はんだ接続部45の接続長を稼ぐこともできる。
なお、図16では、壁面導体部37aがランド38とランド39を電気的に接続する例を示したが、壁面導体部37aが、配線基板30の内層に配置されたランド(導体パターン)とランド38とを電気的に接続する構成に、孔内はんだ接続部45を適用しても良い。
10・・・電子装置
20・・・電子部品
21・・・電極
21a・・・投影部位
30・・・配線基板
31・・・ランド
31a・・・孔ありランド
31b・・・孔なしランド
32・・・貫通孔
33・・・壁面導体部
40・・・はんだ接続部
41・・・孔内はんだ接続部
42・・・はんだペースト
43・・・はんだボール

Claims (6)

  1. 一面にランドが形成された配線基板と、
    前記ランドに対応して、外部接続用の電極が形成された電子部品と、
    前記ランドと前記電極とを接続するはんだ接続部と、を備え、
    前記電子部品が前記配線基板に表面実装されてなる電子装置であって、
    前記配線基板は、一端が前記ランドに開口し、他端が前記一面の裏面に開口するとともに、壁面に壁面導体部が形成された貫通孔を有し、
    前記ランドは、前記貫通孔の一端が開口され、前記壁面導体部と接続された孔ありランドを含み、
    前記孔ありランドと前記電極とを接続するはんだ接続部は、前記貫通孔内に配置されて前記壁面導体部に接続された孔内はんだ接続部と、一体的に形成されており、
    前記電子部品は、前記配線基板との対向面に、最外周に位置し、環状に配置された複数の前記電極からなる環状部と、該環状部の内周よりも内側に配置された複数の前記電極からなる内周部を有し、
    前記対向面に配置された複数の電極は格子状に配列され、
    前記孔ありランドに対応する電極は、前記電子部品に構成された回路と電気的に接続されており
    前記対向面に配置された複数の電極に対応する複数の前記ランドとして、前記孔ありランドとともに、前記貫通孔のない孔なしランドを含み、
    前記孔なしランドのほうが、前記孔ありランドよりも多くされるとともに、前記内周部の電極に対応する前記ランドのほうが、前記環状部の電極に対応する前記ランドよりも、前記孔ありランドを多く含むことを特徴とする電子装置。
  2. 前記はんだ接続部を介して接続された前記孔ありランド及び前記電極において、前記配線基板の一面に投影した前記電極の投影部位の中心と、前記孔ありランドの中心と、前記孔ありランドにおける貫通孔の開口部位の中心とが、互いに一致していることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記電子部品の対向面は矩形状をなし、
    前記対向面四隅の電極に対応する前記ランドの少なくとも1つが、前記孔ありランドとされていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
  4. 前記はんだ接続部を介して接続された前記孔ありランド及び前記電極において、前記はんだ接続部との接続面積は、前記孔ありランドのほうが前記電極よりも小さいことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の電子装置。
  5. 前記はんだ接続部を介して接続された前記孔ありランド及び前記電極において、前記配線基板の一面に投影した前記電極の投影部位内に、前記孔ありランドにおける貫通孔の開口部位が位置していることを特徴とする請求項4に記載の電子装置。
  6. 前記配線基板は、偶数個の前記孔ありランドを有し、
    偶数個の前記孔ありランドは、前記配線基板の一面に投影した前記電子部品の投影部位の中心を通り、前記一面に沿いつつ互いに直交する2軸それぞれに対して線対称となり、且つ、前記2軸に対して前記貫通孔の開口部位も線対称となるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の電子装置。
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