JP5509893B2

JP5509893B2 - 回路基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP5509893B2
Application number: JP2010023126A
Authority: JP
Inventors: 晴彦佐藤; 幸男中村; 純司藤野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: JP2011165695A

Description

本発明は、配線基板上の２つの電極パッドに電子部品をはんだで実装し、電子部品を封止樹脂で封止する回路基板及びその製造方法に関する。

配線基板上の２つの電極パッドに電子部品をはんだで実装し、電子部品を封止樹脂で封止する回路基板が用いられている。この回路基板を他の基板にはんだで実装する際に回路基板が加熱され、はんだの融点を超える温度に上昇して、配線基板内のはんだが再溶融する場合がある。この場合に、配線基板と電子部品の間の隙間に封止樹脂が充填されていない部分があると、その部分に再溶融したはんだが流れ込み、電極パッド同士が短絡するという問題がある。

そこで、２つの電極パッドの間隔を隙間の開口部よりも中央部において狭くすることが提案されている（例えば、特許文献１の図１参照）。これにより、隙間の開口部の断面積が隙間の中央部の断面積より大きくなるため、隙間に封止樹脂を充填しやすくなる。

特開２００２−２２３０６２号公報

しかし、従来の回路基板では、隙間の中央部において２つの電極パッドの間隔が狭いため、電極パッド同士が短絡しやすい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、電極パッド同士の短絡を防ぐことができる回路基板及びその製造方法を得るものである。

本発明は、上面に第１の電極パッド及び第２の電極パッドを有する配線基板と、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの外周をそれぞれ囲う第１のソルダレジスト及び第２のソルダレジストと、前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドにはんだを介して接続された電子部品と、前記配線基板上において前記電子部品を封止する封止樹脂とを備え、前記配線基板、前記第１のソルダレジスト、前記第２のソルダレジスト及び前記電子部品で囲まれる隙間の開口部の断面積は、前記隙間の中央部の断面積より大きく、前記開口部において前記配線基板の前記上面に凹部が形成されていることを特徴とする回路基板である。

本発明により、電極パッド同士の短絡を防ぐことができる。

図１は実施の形態１に係る回路基板を示す上面図である。図１のＡ−Ａ´に沿った断面図である。実施の形態１に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１に係る回路基板の製造方法を説明するための断面図である。実施の形態１に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための上面図である。実施の形態１に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための断面図である。実施の形態１に係る回路基板の変形例を示す上面図である。実施の形態２に係る回路基板を示す上面図である。図８のＢ−Ｂ´に沿った断面図である。実施の形態３に係る回路基板を示す上面図である。実施の形態４に係る回路基板を示す上面図である。実施の形態４に係る回路基板の変形例を示す上面図である。実施の形態４に係る回路基板の変形例を示す上面図である。実施の形態４に係る回路基板の変形例を示す上面図である。実施の形態５に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態５に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための上面図である。実施の形態６に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態７に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態８に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態９に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１０に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１０に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための上面図である。

実施の形態１．
実施の形態１に係る回路基板について説明する。図１は実施の形態１に係る回路基板を示す上面図である。図２は図１のＡ−Ａ´に沿った断面図である。

配線基板１０は、セラミック基板やプリント配線板などの単層又は多層の配線基板である。配線基板１０の材質は、ガラスエポキシ樹脂、セラミック、ポリイミド等である。配線基板１０の大きさは様々であり、厚みも数百μｍから数ｍｍの範囲で設計される。

配線基板１０の上面に、第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４が形成されている。第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４は導電性物質からなり、プリフラックス、はんだめっき、Ｎｉ／Ａｕめっきなどの表面処理を銅に行ったものである。第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の外形は０．３５ｍｍ×０．２５ｍｍであり、厚さは３０μｍ程度である。

第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８が第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の外周をそれぞれ囲っている。第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８は絶縁性物質からなり、外形は０．４５ｍｍ×０．４５ｍｍ、厚さは３０μｍ程度である。

電子部品２０は、表面実装用のチップ抵抗やコンデンサであるが、同じ実装構造の部品であればこの限りではない。電子部品２０はセラミック製の本体の内部に銀などで配線が形成されたものである。電子部品２０の大きさは０．３ｍｍ×０．６ｍｍ×０．３ｍｍである。

電子部品２０の両端に、端から０．１〜０．２ｍｍまで電極２０ａ，２０ｂが形成されている。電極２０ａ，２０ｂはニッケルや錫のめっきである。電極２０ａ，２０ｂの厚さは数百μｍである。電子部品２０の電極２０ａ，２０ｂが、ＳｎＡｇＣｕやＳｎＰｂなどのはんだ２２を介してそれぞれ第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４に接続されている。配線基板１０上において電子部品２０は封止樹脂２４により封止されている。封止樹脂２４はガラスフィラーを含有したエポキシ樹脂である。封止樹脂２４の厚さは０．５５ｍｍである。

配線基板１０、第１のソルダレジスト１６、第２のソルダレジスト１８及び電子部品２０で囲まれる隙間２６が形成されている。隙間２６の高さは約０．０５ｍｍである。第１のソルダレジスト１６と第２のソルダレジスト１８の中央部２６ｃにおける間隔は０．０５ｍｍであり、隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂにおける間隔よりも狭い。従って、隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂの断面積は、隙間２６の中央部２６ｃの断面積より大きい。

続いて、実施の形態１に係る回路基板の製造方法について説明する。図３は実施の形態１に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図であり、図４は断面図である。

まず、配線基板１０の上面の第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の外周をそれぞれ囲う第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８を形成する。次に、第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４にはんだ２２を介して電子部品２０を接続させる。

次に、図３，４に示すように、配線基板１０を金型２８のキャビティ３０内に入れて、キャビティ３０に封止樹脂２４を注入するトランスファーモールド工法により、配線基板１０上において電子部品２０を封止樹脂２４で封止する。ただし、図５，６に示すように、配線基板１０上に印刷マスク３２を載せ、印刷マスク３２の開口３４に封止樹脂２４をスキージ３６で流し込む印刷工法を用いてもよい。この場合、スキージ３６の掃引方向に封止樹脂２４が流れる。以上の工程により、実施の形態１に係る回路基板が製造される。

本実施の形態では、隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂの断面積が中央部２６ｃの断面積より大きいため、電子部品２０を封止樹脂２４で封止する際に隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすい。また、隙間２６の中央部２６ｃにおいて第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を従来のように狭くする必要が無い。従って、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

図７は実施の形態１に係る回路基板の変形例を示す上面図である。隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂの断面積が中央部２６ｃの断面積より大きければ、図７に示すように第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８が円弧状であっても同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る回路基板について説明する。図８は実施の形態２に係る回路基板を示す上面図である。図９は図８のＢ−Ｂ´に沿った断面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

実施の形態１とは異なり第１のソルダレジスト１６と第２のソルダレジスト１８の間隔は隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂと中央部２０ｃで同じである。その代わりに、開口部２６ａ，２６ｂにおいて配線基板１０の上面に凹部３８が形成されている。従って、隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂの断面積は、隙間２６の中央部２６ｃの断面積より大きい。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る回路基板について説明する。図１０は実施の形態３に係る回路基板を示す上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

実施の形態１とは異なりソルダレジストは形成されていない。その代わりに、第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４は、お互いから遠ざかる方向に広がる台形である。従って、第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を狭くすることなく、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る回路基板について説明する。図１１は実施の形態４に係る回路基板を示す上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４はそれぞれスリット４０，４２により長方形に分割されている。スリット４０，４２の一端が電子部品２０の下にあり、スリット４０，４２の他端が電子部品２０の外側にある。

隙間２６の開口部２６ａ，２６ｂから封止樹脂２４が流入した場合、隙間２６内に残った空気はスリット４０，４２を通って電子部品２０の外側に抜けるため、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすい。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

なお、電子部品２０下のスリット４０，４２内に空気が残ってはんだ２２の再溶融により、分割された電極パッドが短絡しても、元々短絡されているので問題は無い。

図１２−１４は、実施の形態４に係る回路基板の変形例を示す上面図である。図１２に示すようにスリット４０，４２が蛇行していてもよい。図１３に示すようにスリット４０，４２を台形の抜き形状にすれば、スリット４０，４２に封止樹脂２４が入り込んで空気が外側に抜けやすくなる。図１４に示すように第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の分割数を多くすれば、空気の抜け道が多くなり、空気が抜けやすくなる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る回路基板の製造方法について説明する。図１５は実施の形態５に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

隙間２６は、第１の開口部２６ａと、第１の開口部２６ａと対向する第２の開口部２６ｂとを有する。第１のソルダレジスト１６と第２のソルダレジスト１８の間隔は、第１の開口部２６ａよりも第２の開口部２６ｂにおいて狭い。従って、第１の開口部２６ａの断面積は第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きい。

ここで、封止樹脂２４が第１の開口部２６ａ及び第２の開口部２６ｂの両方から隙間２６に流入した場合、隙間２６の内部に残った空気が外部に抜け出せずに残り、隙間２６に封止樹脂２４を完全に充填できない。そこで、本実施の形態では、電子部品２０を封止樹脂２４で封止する際に、第１の開口部２６ａ側から第２の開口部２６ｂ側に向かって封止樹脂２４を注入する。これにより、第２の開口部２６ｂから隙間２６に流入する封止樹脂２４は電子部品２０を超えてから流入するので、第１の開口部２６ａから流入する封止樹脂２４よりも遅れて隙間２６に流入することになる。

また、第１の開口部２６ａの断面積を第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きくすることで、第１の開口部２６ａからの封止樹脂２４の流入が容易になるだけでなく、封止樹脂２４が主に第１の開口部２６ａから流入し、隙間２６内の空気が第２の開口部２６ｂから外側に抜けやすくなる。

従って、第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を狭くすることなく、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

図１６は実施の形態５に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための上面図である。第１の開口部２６ａの断面積が第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きければ、図１６に示すように第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８が円弧状であっても同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
実施の形態６に係る回路基板の製造方法について説明する。図１７は実施の形態６に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

配線基板１０、第１の電極パッド１２、第２の電極パッド１４、及び電子部品２０で囲まれる隙間２６は、第１の開口部２６ａと、第１の開口部２６ａと対向する第２の開口部２６ｂとを有する。第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の間隔は、第１の開口部２６ａよりも第２の開口部２６ｂにおいて狭い。従って、第１の開口部２６ａの断面積は第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きい。そして、実施の形態５と同様に、電子部品２０を封止樹脂２４で封止する際に、第１の開口部２６ａ側から第２の開口部２６ｂ側に向かって封止樹脂２４を注入する。

これにより、封止樹脂２４が主に第１の開口部２６ａから流入し、隙間２６内の空気が第２の開口部２６ｂから外側に抜けやすくなるため、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係る回路基板の製造方法について説明する。図１８は実施の形態７に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

実施の形態６とは異なり第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の間隔は第１の開口部２６ａと第２の開口部２６ｂで同じである。その代わりに、第２の開口部２６ｂにおいて配線基板１０の上面に、ソルダレジストにより凸部４４が形成されている。従って、第１の開口部２６ａの断面積は第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きい。これにより、実施の形態６と同様に隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。

また、第２の開口部２６ｂにおいて第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を実施の形態６のように狭くする必要が無い。よって、実施の形態６よりも更に確実に第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

実施の形態８．
実施の形態８に係る回路基板の製造方法について説明する。図１９は実施の形態８に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

実施の形態６とは異なり第１の電極パッド１２及び第２の電極パッド１４の間隔は第１の開口部２６ａと第２の開口部２６ｂで同じである。その代わりに、第１の開口部２６ａにおいて配線基板１０の上面に凹部４６が形成されている。従って、第１の開口部２６ａの断面積は第２の開口部２６ｂの断面積よりも大きい。これにより、実施の形態６と同様に隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。

また、第２の開口部２６ｂにおいて第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を実施の形態６のように狭くする必要が無い。従って、実施の形態６よりも更に確実に第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

実施の形態９．
実施の形態９に係る回路基板の製造方法について説明する。図２０は実施の形態９に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

配線基板１０、第１のソルダレジスト１６、第２のソルダレジスト１８、及び電子部品２０で囲まれる隙間２６が封止樹脂２４の流入方向に平行になるように、第１のソルダレジスト１６及び第２のソルダレジスト１８の互いに対向する辺を電子部品２０の側面に対して斜めに形成する。上から見たときに隙間２６は平行四辺形になる。

これにより、封止樹脂２４が隙間２６中を流れる際に、封止樹脂２４の流れが変わることなくスムーズに流れる。従って、第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を狭くすることなく、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

実施の形態１０．
実施の形態１０に係る回路基板の製造方法について説明する。図２１は実施の形態１０に係る回路基板の製造方法を説明するための上面図である。実施の形態１と同様の構成要素又は対応する構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

第１の電極２０ａ，２０ｂを第２の電極パッド１４よりも長くして、第１の電極パッド１２にガイド部４８を形成する。そして、電子部品２０を封止樹脂２４で封止する際に、第２の電極パッド１４側から第１の電極パッド１２側に向かって封止樹脂２４を流し、ガイド部４８により封止樹脂２４の流れる方向を変えて、配線基板１０、第１の電極パッド１２、第２の電極パッド１４、及び電子部品２０で囲まれる隙間２６に封止樹脂２４を注入する。これにより、第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４の間隔を狭くすることなく、隙間２６に封止樹脂２４を充填しやすくなる。よって、はんだ２２が再溶融しても第１の電極パッド１２と第２の電極パッド１４同士の短絡を防ぐことができる。

図２２は実施の形態１０に係る回路基板の製造方法の変形例を説明するための上面図である。図２２に示すように、ソルダレジスト５０でガイド部４８を形成しても同様の効果を得ることができる。

１０配線基板
１２第１の電極パッド
１４第２の電極パッド
１６第１のソルダレジスト
１８第２のソルダレジスト
２０電子部品
２２はんだ
２４封止樹脂
２６隙間
２６ａ第１の開口部
２６ｂ第２の開口部
２６ｃ中央部
３８，４６凹部
４０，４２スリット
４４凸部
４８ガイド部

Claims

上面に第１の電極パッド及び第２の電極パッドを有する配線基板と、
前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの外周をそれぞれ囲う第１のソルダレジスト及び第２のソルダレジストと、
前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドにはんだを介して接続された電子部品と、
前記配線基板上において前記電子部品を封止する封止樹脂とを備え、
前記配線基板、前記第１のソルダレジスト、前記第２のソルダレジスト及び前記電子部品で囲まれる隙間の開口部の断面積は、前記隙間の中央部の断面積より大きく、
前記開口部において前記配線基板の前記上面に凹部が形成されていることを特徴とする回路基板。
配線基板の上面の第１の電極パッド及び第２の電極パッドの外周をそれぞれ囲う第１のソルダレジスト及び第２のソルダレジストを形成する工程と、
前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドにはんだを介して電子部品を接続させる工程と、
前記配線基板上において前記電子部品を封止樹脂で封止する工程とを備え、
前記配線基板、前記第１のソルダレジスト、前記第２のソルダレジスト、及び前記電子部品で囲まれる隙間は、第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する第２の開口部とを有し、
前記第１の開口部の断面積は前記第２の開口部の断面積よりも大きく、
前記電子部品を前記封止樹脂で封止する際に、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側に向かって前記封止樹脂を注入することを特徴とする回路基板の製造方法。
前記第１のソルダレジストと前記第２のソルダレジストの間隔は、前記第１の開口部よりも前記第２の開口部において狭いことを特徴とする請求項２に記載の回路基板の製造方法。
配線基板の上面の第１の電極パッド及び第２の電極パッドにはんだを介して電子部品を接続させる工程と、
前記配線基板上において前記電子部品を封止樹脂で封止する工程とを備え、
前記配線基板、前記第１の電極パッド、前記第２の電極パッド、及び前記電子部品で囲まれる隙間は、第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する第２の開口部とを有し、
前記第１の開口部の断面積は前記第２の開口部の断面積よりも大きく、
前記電子部品を前記封止樹脂で封止する際に、前記第１の開口部側から前記第２の開口部側に向かって前記封止樹脂を注入することを特徴とする回路基板の製造方法。
前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドの間隔は、前記第１の開口部よりも前記第２の開口部において狭いことを特徴とする請求項４に記載の回路基板の製造方法。
前記第２の開口部において前記配線基板の前記上面に凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板の製造方法。
前記第１の開口部において前記配線基板の前記上面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板の製造方法。
配線基板の上面の第１の電極パッド及び第２の電極パッドの外周をそれぞれ囲う第１のソルダレジスト及び第２のソルダレジストを形成する工程と、
前記第１の電極パッド及び前記第２の電極パッドにはんだを介して電子部品を接続させる工程と、
前記配線基板上において前記電子部品を封止樹脂で封止する工程とを備え、
前記配線基板、前記第１のソルダレジスト、前記第２のソルダレジスト、及び前記電子部品で囲まれる隙間が前記封止樹脂の流入方向に平行になるように、前記第１のソルダレジスト及び前記第２のソルダレジストの互いに対向する辺を前記電子部品の側面に対して斜めに形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
配線基板の上面の第１の電極パッド及び第２の電極パッドにはんだを介して電子部品を接続させる工程と、
前記配線基板上において前記電子部品を封止樹脂で封止する工程とを備え、
前記第１の電極パッドにガイド部を形成し、
前記電子部品を前記封止樹脂で封止する際に、前記第２の電極パッド側から前記第１の電極パッド側に向かって前記封止樹脂を流し、前記ガイド部により前記封止樹脂の流れる方向を変えて、前記配線基板、前記第１の電極パッド、前記第２の電極パッド、及び前記電子部品で囲まれる隙間に前記封止樹脂を注入することを特徴とする回路基板の製造方法。