JP6256639B2

JP6256639B2 - 部品モジュール

Info

Publication number: JP6256639B2
Application number: JP2017014954A
Authority: JP
Inventors: 祐貴若林; 直徒池田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP2017092496A

Description

本発明は、外部との接合端子として接合ピンが設けられた部品モジュールに関する。

特許文献１には、配線基板に接合端子として接合ピンが取り付けられた構造の部品モジュールが記載されている。特許文献１に記載の部品モジュールは、配線基板の接合ピン側と反対面に半導体チップが実装され、接合ピンが実装基板のソケットなどに挿入されて接合される。この特許文献１では、配線基板の一の面の接合パッドにはんだ等の接合材によって接合ピンを接合し、接合ピンの基部側の側面を樹脂で補強することで、接合ピンと配線基板との電気的接合の信頼性を高めている。

特開２０１０−８０４５７号公報

特許文献１に記載された接合ピンにおける配線基板との接合面は、接合面の反対側の面に比べて大きな面積を有している。この構成では、接合ピンの接合面にはんだが回りこんで接合ピンを保持するため、配線基板に対する接合ピンの接合強度を高めることができるが、接合ピンの接合面の面積が大きい故に、部品モジュールの小型化をする際の妨げとなっていた。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、接合ピンにおける配線基板との接合面の面積を増やすことなく、接合ピンと接合導体との接合強度を向上させることができる部品モジュールを提供することにある。

本発明に係る部品モジュールは、電子部品と、電子部品を実装する配線基板と、配線基板における電子部品が実装される実装面に配され、実装面に対して垂直方向に実装される接合ピンと、配線基板の実装面に設けられ、配線基板と接合ピンとを接合する接合導体と、配線基板の実装面上に配され、電子部品、接合ピンおよび接合導体を封止する封止樹脂と、
を備える。

さらに、接合ピンは、接合導体による接合部において接合ピンの長手方向に直交する方向に形成された孔部を有し、接合導体は、接合ピンの孔部内に拡がって固着している。また、孔部は貫通孔であり、且つ、複数設けられており、接合ピンの横断面の中心を基準にして所定の角度間隔で形成されている。

また、この発明の部品モジュールは、以下の構成であることが好ましい。接合導体は、接合ピンの孔部内の全体に拡がって固着する。

また、この発明の部品モジュールは、以下の構成であることが好ましい。接合ピンの一端部は、封止樹脂から露出し、接合ピンは封止樹脂から露出した部分において、接合ピンの長手方向に直交する方向に形成された孔部を有する。また、接合ピンの孔部は、外部基板に設けられた第２接合導体が接合ピンの孔部内に拡がって固着する形状に形成されている。

また、この発明の部品モジュールは、以下の構成であることが好ましい。接合ピンの孔部は、外部基板に設けられた第２接合導体が接合ピンの孔部内の全体に拡がって固着する形状に形成される。

また、この発明の部品モジュールは、以下の構成であることが好ましい。接合ピンの孔部は、接合ピンの直径の１／４から１／２の大きさに形成される。

本発明に係る部品モジュールは、接合ピンにおける配線基板との接合面の面積を増やすことなく、接合ピンと接合導体との接合強度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る部品モジュールの構成を示す断面図である。本発明の第1実施形態に係る接合ピンおよび接合導体の構成を示す拡大断面図である。本発明の第1実施形態に係る接合ピンの孔部形成位置での横断面図である。本発明の第1実施形態に係る接合ピンの孔部に接合導体が流入して固着した状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係る部品モジュールの構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る部品モジュールの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る部品モジュールを、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、部品モジュールの構成を示す断面図である。

部品モジュール１００は、電子部品１１０、配線基板１２０、接合ピン１３０、はんだ１４０および封止樹脂１５０を備える。

電子部品１１０は、配線基板１２０に対してはんだ１４１を介して実装されている。電子部品１１０は、例えば、集積回路素子、抵抗素子またはコンデンサ素子等である。

配線基板１２０は、例えば、ガラスエポキシ基板またはセラミック基板である。配線基板１２０の表面には、電極１２１が形成されている。配線基板１２０は、電極１２１上にはんだ１４１を介して電子部品１１０が実装されている。

接合ピン１３０は、配線基板１２０における電子部品１１０が実装される実装面に配される。接合ピン１３０は、当該実装面に対して垂直方向に実装される。接合ピン１３０は、配線基板１２０に配される電極１２１と外部基板との導通をとる。本実施形態では、接合ピン１３０は、円柱ピンを例に挙げて説明しているが、角柱ピンであってもよい。

はんだ１４０は、配線基板１２０における電子部品１１０が実装される実装面に配される電極１２１上に印刷される接合導体である。はんだ１４０は、配線基板１２０と接合ピン１３０とを接合する。本実施形態では、接合導体としてはんだを例に挙げて説明しているが、例えば、導電ペーストおよび導電性樹脂も該当する。

封止樹脂１５０は、配線基板１２０における電子部品１１０が実装される実装面上に配される。封止樹脂１５０は、電子部品１１０、電極１２１、接合ピン１３０およびはんだ１４０を封止する。封止樹脂１５０は、電子部品１１０、電極１２１、接合ピン１３０およびはんだ１４０を封止することによって、これらの部材を光、熱、活性ガスおよび湿度から保護する。封止樹脂１５０は、樹脂充填工法によって形成される。

図２は、接合ピンおよび接合導体の構成を示す拡大断面図である。

接合ピン１３０は、はんだペースト１４０Ｐとの接合部において、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成された孔部１３１を有する。接合ピン１３０の孔部１３１は、レーザ加工により形成される。本実施形態では、孔部１３１は、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成されているが、接合ピン１３０の長手方向に平行する方向でなければどのような方向であってもかまわない。

図３は、接合ピンの孔部形成位置での横断面図である。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２における接合ピン１３０のＡ−Ａ断面図である。接合ピン１３０の孔部１３１は、いずれも、接合ピン１３０の横断面の中心を通る位置に形成されている。図３（Ａ）の例では、１本の孔部１３１が形成されている。図３（Ｂ）の例では、２本の孔部１３１が形成されている。図３（Ｃ）の例では、３本の孔部１３１が形成されている。

図３（Ａ）の孔部１３１は、接合ピン１３０の横断面の中心から１８０度の角度間隔で延びるように形成されていると言うこともできる。図３（Ｂ）の孔部１３１は、接合ピン１３０の横断面の中心から９０度の角度間隔で形成されていると言うこともできる。図３（Ｃ）の孔部１３１は、接合ピン１３０の横断面の中心から６０度の角度間隔で形成されていると言うこともできる。このように、接合ピン１３０の孔部１３１は、接合ピン１３０の断面の中心に対してどの角度の方向に形成されてもかまわない。

本実施形態では、接合ピン１３０の直径Ｄが３００μｍであるのに対して、接合ピン１３０の孔部１３１の内径φは１００μｍである。接合ピン１３０の孔部１３１の内径φが接合ピン１３０の直径Ｄの１／４未満の場合は、はんだ１４０が孔部１３１に充分に流入しない。接合ピン１３０の孔部１３１の内径φが接合ピン１３０の直径Ｄの１／２を超える場合は、接合ピン１３０自体の強度が充分ではなくなる。したがって、接合ピン１３０の孔部１３１は、接合ピン１３０の直径の１／４から１／２の範囲内の大きさに形成されると好ましい。

図４は、接合ピンの孔部に接合導体が流入して固着した状態を示す図である。

はんだ１４０は、接合ピン１３０の孔部１３１内の全体に拡がって固着する。配線基板１２０に配される電極１２１上に印刷されたはんだペースト１４０Ｐは、接合ピン１３０がはんだペースト１４０Ｐ上に配されたときには、接合ピン１３０の孔部１３１には流入せず、孔部１３１の部分を覆うだけである。その後、接合ピン１３０を配線基板に仮固定した状態でリフロー炉に通すと、はんだペースト１４０Ｐの溶剤が揮発するとともにはんだが溶融し、はんだ１４０は、接合ピン１３０の孔部１３１に流入する。その後、はんだ１４０は、この状態で固着する。

本実施形態では、はんだ１４０は、接合ピン１３０の孔部１３１内の全体に拡がっているが、これに限られない。はんだ１４０は、接合ピン１３０の孔部１３１の伸長方向全体、すなわち、孔部１３１の長手方向全体に拡がっていればよく、孔部１３１の短手方向全体に拡がっている必要はない。

本実施形態の構成では、接合ピン１３０における配線基板１２０との接合面の面積を増やすことなく、接合ピン１３０とはんだ１４０との接合強度を向上させることができる。したがって、接合強度を低下させることなく配線基板１２０における接合ピン１３０の狭ピッチ化が可能となるため、部品モジュール１００全体を小型化することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態以降の各実施形態においては、第１実施形態で説明した内容を適宜省略する。

図５は、部品モジュールの構成を示す断面図である。

部品モジュール１０１は、電子部品１１０、配線基板１２０、接合ピン１３０、はんだ１４０および封止樹脂１５０を備える。はんだ１４０は、本発明の第１接合導体に相当する。

接合ピン１３０の一端部は、封止樹脂１５０から露出している。ここで、接合ピン１３０の一端部とは、配線基板１２０側とは反対側の端部である。封止樹脂１５０は、電子部品１１０およびはんだ１４０を封止し、接合ピン１３０の一端部が露出する程度に形成されている。

接合ピン１３０は、封止樹脂１５０から露出した部分において、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成された孔部１３２を有する。接合ピン１３０の孔部１３２は、レーザ加工により形成される。本実施形態では、孔部１３２は、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成されているが、接合ピン１３０の長手方向に平行する方向でなければどのような方向であってもかまわない。

接合ピン１３０の孔部１３２は、外部基板１６０に形成される電極１２２上に印刷されるはんだペーストが接合ピン１３０の孔部１３２内の全体に拡がって固着する形状に形成される。すなわち、はんだ１４２は、接合ピン１３０の孔部１３２の長手方向全体に拡がっていればよく、孔部１３２の短手方向全体に拡がっている必要はない。はんだ１４２は、本発明の第２接合導体に相当する。

なお、接合ピン１３０の他端部には、孔部が形成されていないが、孔部が形成されていてもかまわない。接合ピン１３０の他端部とは、配線基板１２０側の端部である。

本実施形態の構成では、接合ピン１３０における外部基板１６０との接合面の面積を増やすことなく、接合ピン１３０とはんだ１４２との接合強度を向上させることができる。したがって、接合強度を低下させることなく外部基板１６０における接合ピン１３０の狭ピッチ化が可能となり、同時に、接合強度を低下させることなく配線基板１２０における接合ピン１３０の狭ピッチ化が可能となるため、部品モジュール１００全体を小型化することができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図６は、部品モジュールの構成を示す断面図である。

部品モジュール１０２は、電子部品１１０、配線基板１２０、配線基板１２３、接合ピン１３０、はんだ１４３および封止樹脂１５０を備える。

接合ピン１３０は、配線基板１２０を貫通して配線基板１２３に形成される電極１２４にはんだ１４３を介して接合されている。はんだ１４３は、本発明の接合導体に相当する。

接合ピン１３０は、はんだ１４３による接合部において、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成された孔部１３３を有する。接合ピン１３０の孔部１３３は、レーザ加工により形成される。本実施形態では、孔部１３３は、接合ピン１３０の長手方向に直交する方向に形成されているが、接合ピン１３０の長手方向に平行する方向でなければどのような方向であってもかまわない。

本実施形態の構成では、接合ピン１３０における配線基板１２３との接合面の面積を増やすことなく、接合ピン１３０とはんだ１４３との接合強度を向上させることができる。したがって、接合強度を低下させることなく配線基板１２３における接合ピン１３０の狭ピッチ化が可能となり、同時に、接合強度を低下させることなく配線基板１２０における接合ピン１３０の狭ピッチ化が可能となるため、多層配線基板を備える部品モジュール１００全体を小型化することができる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００−部品モジュール
１１０−電子部品
１２０−配線基板
１３０−接合ピン
１３１−孔部
１３２−孔部
１４０−はんだ（接合導体、第１接合導体）
１４２−はんだ（第２接合導体）
１５０−封止樹脂
１６０−外部基板

Claims

電子部品と、
前記電子部品を実装する配線基板と、
前記配線基板における前記電子部品が実装される実装面に配され、前記実装面に対して垂直方向に実装される接合ピンと、
前記配線基板の実装面に設けられ、前記配線基板と前記接合ピンとを接合する接合導体と、
前記配線基板の実装面上に配され、前記電子部品、前記接合ピンおよび前記接合導体を封止する封止樹脂と、
を備え、
前記接合ピンは、前記接合導体による接合部において前記接合ピンの長手方向に直交する方向に形成された孔部を有し、
前記接合導体は、前記接合ピンの孔部内に拡がって固着しており、
前記孔部は、
貫通孔であり、且つ、複数設けられており、
前記接合ピンの横断面の中心を基準にして所定の角度間隔で形成されている
部品モジュール。
前記接合導体は、前記接合ピンの孔部内の全体に拡がって固着する
請求項１に記載の部品モジュール。
前記接合ピンの一端部は、前記封止樹脂から露出し、
前記接合ピンは、前記封止樹脂から露出した部分において、前記接合ピンの長手方向に直交する方向に形成された孔部を有し、
前記接合ピンの孔部は、外部基板に設けられた第２接合導体が前記接合ピンの孔部内に拡がって固着する形状に形成されている
請求項１〜２のいずれか１項に記載の部品モジュール。
前記接合ピンの孔部は、外部基板に設けられた第２接合導体が前記接合ピンの孔部内の全体に拡がって固着する形状に形成される
請求項３に記載の部品モジュール。
前記接合ピンの孔部は、前記接合ピンの直径の１／４から１／２の大きさに形成される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品モジュール。