JP6205184B2

JP6205184B2 - 電子部品実装構造体

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Publication number: JP6205184B2
Application number: JP2013126921A
Authority: JP
Inventors: 孝典関戸
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: US9408309B2; US20140367156A1; JP2015002296A

Description

本発明は、電子部品実装構造体に関する。

近年、半導体チップ等の電子部品を実装する電子部品実装構造体において、実装の高密度化が希求されている。

部品実装の高密度化の技術として、側面に設けられた窪み部に電子部品を搭載し、上下面に引き出し配線が形成された中継基板を介して、複数の回路基板を接続した立体的電子回路基板が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第４０４６０８８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、窪み部に実装した電子部品の端子の接続状態を外観検査しようとしても基板の壁面が障害となるため、検査を行なうことができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、側面に設けられた窪み部に実装された電子部品の接続状態を外観観察可能な電子部品実装構造体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電子部品実装構造体は、少なくとも１つの側面に窪み部が形成された立体形状をなす立体基板と、前記窪み部の底面に実装される電子部品とを備え、前記立体基板の前記窪み部が形成される側面と異なる側面に、前記立体基板の外周側から前記窪み部の底面および前記電子部品との接続部を観察可能な開口部が形成されることを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、前記電子部品は前記窪み部の底面に形成された接続電極と接続される接続端子を有し、前記開口部は、前記窪み部の底面を含む平面、および前記電子部品の前記立体基板と対抗する面を含む平面がそれぞれ通過する高さを有するとともに、前記電子部品の幅以下、前記接続端子の幅以上の幅を有することを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、複数の前記開口部を備え、各開口部は、他のいずれかの開口部と対向する位置に形成されることを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、前記開口部は、前記窪み部側から前記立体基板の外面に向けて開口面積が大きくなるすり鉢形状であることを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、前記立体基板は、前記窪み部が形成された側面に形成される、回路基板と接続用の接続ランドと、前記接続電極と前記接続ランドとを接続する配線と、をさらに備え、前記配線は前記窪み部内に配設されることを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、前記開口部は、観察する前記接続端子毎に形成され、前記開口部の幅は、隣接する前記接続端子のピッチより小さいことを特徴とする。

また、本発明の電子部品実装構造体は、上記発明において、前記開口部に透明な部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、開口部から電子部品の接続部を観察可能であるため、実装不良の検出が可能となる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る電子部品実装構造体の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの電子部品実装構造体を中継基板とした電子回路装置の断面図である（図１ＡのＡ−Ａ線での断面図）。図１Ｃは、図１Ａの電子部品実装構造体の開口部周辺を立体基板の外部から見たときの拡大図である。図１Ｄは、図１Ａの電子部品実装構造体の上部拡大図である。図１Ｅは、電子部品実装構造体の他の例の上部拡大図である。図２Ａは、本発明の実施の形態２に係る電子部品実装構造体の斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの電子部品実装構造体を中継基板とした電子回路装置の断面図である（図２ＡのＢ−Ｂ線での断面図）。図３Ａは、図２Ｂの電子回路装置の製造方法を説明する図である。図３Ｂは、図２Ｂの電子回路装置の製造方法を説明する図である。図３Ｃは、図２Ｂの電子回路装置の製造方法を説明する図である。図３Ｄは、図２Ｂの電子回路装置の製造方法を説明する図である。図４は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る電子部品実装構造体の斜視図である。図５は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る電子部品実装構造体の斜視図である。図６は、本発明の実施の形態３に係る電子部品実装構造体の開口部の位置での水平面の断面図である。図７は、図６の開口部周辺を立体基板の外部から見たときの拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１Ａは、発明の実施の形態１に係る電子部品実装構造体１００の斜視図である。図１Ｂは、電子部品実装構造体１００を中継基板とした電子回路装置の断面図であり、図１ＡのＡ−Ａ線での断面を示している。図１Ｃは、電子部品実装構造体１００の開口部１３周辺を立体基板の外部から見たときの拡大図である。本発明の実施の形態１に係る電子部品実装構造体１００は、立体基板１０に電子部品２０が実装されてなる構造体である。

立体基板１０は、電子部品２０を実装する窪み部１１と、電子部品２０の接続端子２１と接続される接続電極１２と、窪み部１１の底面ｆ２を含む平面と、電子部品２０の接続端子２１が形成される面ｆ１を含む平面がそれぞれ通過する高さを有するとともに、電子部品２０の幅以下、接続端子２１の幅以上の幅を有する開口部１３と、回路基板４０の接続電極４１との接続用の接続ランド１４と、接続電極１２と接続ランド１４とを接続する配線１５と、回路基板５０の接続電極５１との接続用の接続ランド１６と、を備える。

窪み部１１は、立体基板１０の外形を形成する少なくとも１つの側面に設けられる。実施の形態１では、立体基板１０の上下の面にそれぞれ窪み部１１が形成されている。窪み部１１の底面積は電子部品２０の実装が可能な程度の大きさであればよく、窪み部１１の高さは、電子部品２０の高さ＜窪み部１１の高さ＋接続ランド１４の高さ＋接続部材３１＋接続電極４１の高さの関係にある。実施の形態１の電子部品実装構造体１００は、上下に回路基板４０および回路基板５０が接続されるため、回路基板４０および回路基板５０の窪み部１１と対向する面に電子部品２２、電子部品２３等が実装される場合は、窪み部１１の高さは、電子部品２０の高さ＋電子部品２２の高さ＜窪み部１１の高さ＋接続ランド１４の高さ＋接続部材３１の高さ＋接続電極４１の高さの関係となる。

開口部１３は、窪み部１１が形成される側面と異なる側面であって、立体基板１０の外部から、接続端子２１と接続電極１２とが接続される接続部が観察可能な位置に形成される。実施の形態１では、上下面に設けられた窪み部１１にそれぞれ電子部品２０が実装されるため、開口部１３は２つ形成されている。実施の形態１の電子部品実装構造体１００において、１の電子部品２０に対し、１つの開口部１３が形成され、接続端子２１と接続電極１２とが接続される接続部と開口部１３の延長線上に、観察用の撮像装置６０が配置される。撮像装置６０は、レンズの周囲にリング状照明を有し、リング状照明から開口部１３を介して接続部に光を照射し、接続部で反射された光を観察する。開口部１３を、立体基板１０の外部から接続端子２１と接続電極１２とが接続される接続部を観察できる位置に配置することにより、接続不良等の外観検査が可能となる。なお、照明は撮像装置６０と独立したもの（例えば外付け光源にライトガイドを取り付けたもの）でも良い。

実施の形態１において、開口部１３は、電子部品２０の１つの側面に形成されたすべての接続端子２１と、窪み部１１の底面に形成された接続電極１２とが接続される接続部（図１Ｃでは３つ）の観察を可能とする。電子部品２０の１つの側面に形成されたすべての接続端子２１と接続電極１２との接続部の観察を可能とするために、開口部１３の高さｈ１は、窪み部１１の底面ｆ２を含む平面と、電子部品２０の接続端子２１が形成される面ｆ１を含む平面がそれぞれ通過する高さ、即ち、接続電極１２と、接続部材３０と、接続端子２１とを観察できる高さとし、幅Ｗ１は、電子部品２０の１つの側面に形成されたすべての接続端子２１が観察できる長さＷ２以上とする。

立体基板１０の上下面、すなわち窪み部１１が形成された面には、回路基板４０との接続用の接続ランド１４、および回路基板５０との接続用の接続ランド１６が形成される。立体基板１０は、接続ランド１４および１６を介して回路基板４０および回路基板５０と、接続部材３１および３２により接続される。

接続電極１２と接続ランド１４とを接続する配線１５は、図１Ｄに示すように、窪み部１１内に形成されることが好ましい。図１Ｅに示すように、配線１５を、開口部１３および立体基板１０の表面に形成した場合、撮像装置６０による観察の際、照射された光が配線１５で反射等することにより、接続部の観察に支障が生じるおそれがあるためである。

実施の形態１にかかる電子部品実装構造体１００は、窪み部１１の底面に電子部品２０を実装することにより、実装密度を向上できるとともに、開口部１３から、電子部品２０の接続端子２１と接続電極１２との接続部の観察が可能となるため電子部品の実装不良の検出が可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る電子部品実装構造体１００Ａは、１つの電子部品２０に対し、４つの開口部１３Ａを有する点で、実施の形態１と異なる。図２Ａは、発明の実施の形態２に係る電子部品実装構造体１００Ａの斜視図である。図２Ｂは、電子部品実装構造体１００Ａを中継基板とした電子回路装置の断面図であり、図２ＡのＢ−Ｂ線での断面を示している。

実施の形態２において、開口部１３Ａは、矩形柱をなす立体基板１０Ａの４つの側面にそれぞれ設けられる。開口部１３Ａの形状は、実施の形態１の開口部１３と同様に、窪み部１１の底面を含む平面と、電子部品２０の接続端子２１が形成される面を含む平面がそれぞれ通過する高さ、即ち、接続電極１２と、接続部材３０と、接続端子２１とを観察できる高さとし、幅は、電子部品２０の１つの側面に形成されたすべての接続端子２１が観察できる長さ以上である。実施の形態２では、実施の形態１と同様に、上下面に設けられた窪み部１１にそれぞれ電子部品２０が実装されるため、開口部１３Ａは各面に２つ、計８つ形成されている。

実施の形態２の電子部品実装構造体１００Ａにおいて、電子部品２０の接続端子２１と接続電極１２の接続部に光を照射する照明７０と、観察用の撮像装置６０は、立体基板１０Ａ対向する側面の、対向する位置に形成された開口部１３Ａの延長線上に配置される。照明７０から照射された光は一方の開口部１３Ａより窪み部１１内に照射され、撮像装置６０は、電子部品２０の撮像装置６０側の接続部に照明７０から照射され、透過した光を観察する。電子部品２０の他の側面の接続端子２１の接続部を観察する場合には、照明７０と撮像装置６０の配置を変更すればよい。実施の形態２では、開口部１３Ａを立体基板１０Ａの４つの側面にそれぞれ形成し、電子部品２０の側面に形成されたすべての接続端子２１の接続部の観察を可能とする。また、開口部１３Ａは、立体基板１０Ａの対向する位置に形成されるため、透過光により接続部のシルエットの観察が可能となり、接続部材３０が不足して発生するオープンや、接続部材３０が多量な場合に発生する隣接する接続端子２１とのショート等の検出が容易となる。

ここで、実施の形態２の電子部品実装構造体１００Ａを使用した電子回路装置の製造について図３を参照して説明する。図３Ａ〜図３Ｄは、図２Ｂに示す電子回路装置の製造方法を説明する図である。

まず、図３Ａに示すように、立体基板１０Ａの窪み部１１に電子部品２０を搭載し、電子部品２０の接続端子２１と接続電極１２とを接続部材３０により接続して、電子部品実装構造体１００Ａを作製する。

続いて、図２Ｂおよび図３Ｂに示すように、立体基板１０Ａの接続ランド１６と回路基板５０の接続電極５１とを接続部材３２により接続し、回路基板５０に立体基板１０Ａを実装する。

同様に、図２Ｂおよび図３Ｃに示すように、立体基板１０Ａの接続ランド１４と回路基板４０の接続電極４１とを接続部材３１により接続し、立体基板１０Ａに回路基板４０を実装する。

立体基板１０Ａと、回路基板４０および回路基板５０とを接続した後、図３Ｄに示すように、樹脂からなる補強用部材８０を窪み部１１内および開口部１３Ａ内に充填し、電子回路装置を作製する。補強用部材８０は、開口部１３Ａから窪み部１１内に充填すればよい。補強用部材８０を窪み部１１および開口部１３Ａ内に充填することにより、接続端子２１と接続電極１２との接続部を保護し、電子部品実装構造体１００Ａの剛性を向上することができ、製品の信頼性も向上できる。

上記のように、補強用部材８０の窪み部１１および開口部１３Ａ内への充填は、回路基板４０および５０との接続後とするほか、電子部品２０の立体基板１０Ａへの実装後（図３Ａの直後）であってもよい。しかしながら、熱膨張係数が立体基板１０Ａの熱膨張係数と大きく乖離する補強用部材８０を使用した場合、その後の回路基板４０および５０との接続の際の温度の変動により応力が発生し、立体基板１０Ａが変形し、回路基板４０および５０と立体基板１０Ａとの接続部にオープンやショートなどの接続不良が発生したり、接続部の信頼性が低下するおそれがある。したがって、立体基板１０Ａを回路基板４０および５０と接続した後、補強用部材８０を充填することが好ましい。実施の形態２の電子部品実装構造体１００Ａでは、開口部１３Ａを備えるため、回路基板４０および５０との接続後に補強用部材８０の充填が可能となる。

また、補強用部材８０は、図３Ｄに示すように窪み部１１内全体に充填するほか、電子部品２０の接続端子２１と接続電極１２の接続部の近傍、たとえば、窪み部１１の底面と電子部品２０との隙間にのみ、接続端子２１と接続電極１２と接続部材３０の開口部１３Ａから見える部位に補強用部材８０が付着しないように充填し、開口部１３Ａには他の透明な部材を配置しても良い。このことにより、補強用部材８０を接続部の近傍に充填することにより接続強度が向上でき、また開口部１３Ａに透明部材を配置することにより、立体基板１０Ａの剛性を向上しつつ、透明部材が配置された開口部１３Ａから接続部を観察し、接続不良を検出することができる。さらに、補強用部材８０として透明な材料を選定し、補強用部材８０を接続部周辺に充填して接続部を保護し、開口部１３Ａ内に充填して透明部材としてもよい。

なお、観察した接続端子２１の接続部が観察できれば、開口部１３Ａにかえて切り欠き部１７を設けてもよい。開口部１３Ａを切り欠き部１７に置き換えることで、立体基板の加工が容易になり、立体基板のコストを抑えることができる。図４は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る電子部品実装構造体１００Ｂの斜視図である。

変形例１の電子部品実装構造体１００Ｂにおいて、立体基板１０Ｂは、各側面に、上面または下面から、窪み部１１の底面までの切り欠き部１７を有する。切り欠き部１７の幅は、観察したい接続端子２１の接続部が観察できる長さ以上であればよいが、変形例１の切り欠き部１７の幅は、電子部品２０の１つの側面に形成されたすべての接続端子２１が観察できる長さとしている。

実施の形態２の変形例１では、切り欠き部１７を立体基板１０Ｂの４つの側面に形成し、電子部品２０の側面に形成されたすべての接続端子２１の接続部の観察を可能とする。また、切り欠き部１７は、開口部１３Ａと同様に、立体基板１０Ｂの対向する位置に形成されるため、透過光により接続部のシルエットの観察が可能となる。

また切り欠き部１７は、立体基板の角部に設けても良い。図５は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る電子部品実装構造体１００Ｃの斜視図である。

電子部品２０の周囲に形成される接続端子２１の接続部をすべて観察したほうが、実装不良の検出には効果的であるが、電子部品２０の四隅に形成される接続端子２１の接続状態が、接続強度に最も影響を及ぼすものである。したがって、切り欠き部１７を立体基板１０Ｃの角部に設けて、電子部品２０の四隅に形成される接続端子２１の接続部を観察してもよい。切り欠き部１７を立体基板の角部に設ける事で、構造上最も負荷がかかる電子部品２０四隅近傍に配置する補強用部材８０の量を増やすことができ、より電子部品実装構造体の信頼性を向上する事ができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る半導体装置１００Ｄは、電子部品２０の周囲に形成される接続端子２１毎に開口部１３Ｄが形成される点で、実施の形態１および２と異なる。図６は、本発明の実施の形態３に係る電子部品実装構造体１００Ｄの開口部１３Ｄの位置での水平面の断面図である。図７は、図６の電子部品実装構造体１００Ｄの開口部周辺を立体基板１０Ｄの外部から見たときの拡大図である。

接続端子２１毎に形成される開口部１３Ｄは、立体基板１０Ｄの外部から接続端子２１と接続電極１２の接続部が観察できる位置に配置される。開口部１３Ｄの高さは、実施の形態１および２の開口部１３および１３Ａと同様に、窪み部１１の底面を含む平面と、電子部品２０の接続端子２１が形成される面を含む平面がそれぞれ通過する高さ、即ち、接続電極１２と、接続部材３０と、接続端子２１とを観察できる高さとする。

実施の形態３の立体基板１０Ｄは、微細構造（窪み部１１、開口部１３Ｄ等）を有するため、樹脂を射出成型して作製することが好ましい。開口部１３Ｄの形状をすり鉢状とした場合、成型が容易となる。立体基板１０Ｄの外部から光を照射し、接続部で反射した光を観察する場合、図６に示すように、開口部１３Ｄは窪み部１１側から立体基板１０Ｄの外面に向けて開口面積が大きくなるすり鉢形状とすることが好ましい。開口部１３Ｄの窪み部１１側の幅Ｗ４は、電子部品２０の接続端子２１の幅以上であり、外面側の幅Ｗ５は接続端子２１のピッチより小さい。幅Ｗ４を、接続端子２１の幅以上とすることにより、接続部の観察が可能となり、また幅Ｗ５を接続端子２１のピッチより小さくすることにより、開口部１３Ｄ間の壁に配線１５を形成することができ、設計自由度が向上するので好ましい。図７では、電子基板１０Ｄの外部に配線１５を形成しているが、窪み部１１内に配線１５を形成しても良い。

実施の形態３にかかる電子部品実装構造体１００Ｄは、実施の形態１および２と同様に、窪み部１１内に電子部品２０を実装することにより、実装密度を向上できるとともに、開口部１３Ｄから、電子部品２０の接続端子２１と接続電極１２との接続部の観察が可能となるため電子部品の実装不良の検出が可能となる。また、接続端子２１毎に開口部１３Ｄを設けているため、開口部１３Ｄ間の壁に配線１５を形成することができ、設計自由度を向上することができる。

（付記１）
立体基板に電子部品が実装された電子部品実装構造体の製造方法であって、
前記立体基板の外形を形成する少なくとも１つの側面に設けられる窪み部に前記電子部品を搭載し、前記電子部品の接続端子と接続電極とを接続する接続工程と、
前記立体基板の前記窪み部が形成される側面と異なる側面に形成される開口部を介し、前記立体基板の外周側から前記窪み部の底面および前記電子部品との接続部を観察する検査工程と、
前記開口部から前記接続端子と前記接続電極との接続部に補強用部材を充填する充填工程と
を含むことを特徴とする電子部品実装構造体の製造方法。

（付記２）
電子部品実装構造体と少なくとも１以上の回路基板とを接続してなる電子回路装置の製造方法であって、
立体基板の外形を形成する少なくとも１つの側面に設けられる窪み部に電子部品を搭載し、前記電子部品の接続端子と接続電極とを接続して電子回路実装構造体を作製する実装工程と、
前記立体基板の前記窪み部が形成される側面と異なる側面に形成される開口部を介し、前記立体基板の外周側から前記窪み部の底面および前記電子部品との接続部を観察する検査工程と、
前記電子部品実装構造体と前記回路基板とを接続する接続工程と、
前記開口部から前記接続端子と前記接続電極との接続部に補強用部材を充填する充填工程と、
を含むことを特徴とする電子回路装置の製造方法。

以上のように、本発明の電子部品実装構造体は、電子部品の実装密度の向上が要求される分野に有用である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ立体基板
１１窪み部
１２接続電極
１３、１３Ａ、１３Ｄ開口部
１４、１６接続ランド
１５配線
１７切り欠き部
２０、２２、２３電子部品
２１接続端子
３０、３１、３２接続部材
４０、５０回路基板
４１、５１接続電極
６０撮像装置
７０照明
８０補強用部材
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ電子部品実装構造体

Claims

少なくとも１つの側面に、底面に接続電極が形成された窪み部を有し、立体形状をなす立体基板と、
前記接続電極と接続される接続端子を有し、前記窪み部の底面に実装される電子部品と
を備え、
前記立体基板は、前記窪み部が形成される側面と異なる側面に、前記立体基板の外周側から前記窪み部の底面および前記電子部品との接続部を観察可能な開口部が形成されるとともに、前記窪み部が形成された側面に、回路基板と接続される接続ランドを有し、前記接続ランドに接続される配線は、前記窪み部の内部のみに配設されることを特徴とする電子部品実装構造体。
前記開口部は、前記窪み部の底面を含む平面、および前記電子部品の前記立体基板と対向する面を含む平面がそれぞれ通過する高さを有するとともに、前記電子部品の幅以下、前記接続端子の幅以上の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装構造体。
複数の前記開口部を備え、
各開口部は、他のいずれかの開口部と対向する位置に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装構造体。
前記開口部は、前記窪み部側から前記立体基板の外面に向けて開口面積が大きくなるすり鉢形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電子部品実装構造体。
前記開口部は、観察する前記接続端子毎に形成され、
前記開口部の幅は、隣接する前記接続端子のピッチより小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子部品実装構造体。
前記開口部に透明な部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子部品実装構造体。