JP6423685B2 - 電子部品、モジュール及びカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品、モジュール及びカメラに関する。
表面実装型の電子部品は、LGA(Land Grid Array)やLCC(Leadless Chip Carrier)などのパッケージを有する。これらのパッケージの外部端子がプリント基板などの実装基板に半田によって接合され、電子機器の一部として用いられる。特許文献1には、実装基板に対して表面実装ができるよう、外部端子を裏面及び側面に配置した電子部品が記載されている。特許文献1の電子部品では、電子部品の四隅に配置された端子の裏面及び側面の大きさを他の端子よりも大きくすることによって、実装基板への半田接合の信頼性を向上する。
特開2009−49071号公報
電子部品と実装基板との熱膨張係数の差によって電子部品と実装基板との間を接続する半田に応力が発生し、これによってクラックが発生する場合がある。この応力が集中しやすい半田を補強する目的で、特許文献1のように四隅に配置した端子の裏面及び側面の大きさを大きくした場合、これらの補強用端子を実装基板に接続するために必要な半田量は、他の端子の接続に用いる半田量よりも多くなる。それに応じて、電子部品を実装基板に半田付けするためのリフローの工程の際、溶融する半田量が多くなる。発明者は、この溶融した半田が補強用端子の縁を越えて流れ出る場合があることを見出した。また端子のうち側面の大きさが大きい場合、裏面から側面に回り込み付着する半田量が多くなり、リフロー工程の前に裏面に塗布する半田量が本来必要な量よりも多くなる。このため、溶融する半田量が更に多くなり、周囲に流れ出しやすい。この流れ出た半田が他の端子に到達した場合、補強用に大きくした端子と他の端子とが短絡不良を起こす。また、流れ出た半田が製造装置内に飛散することによって、製造装置の汚染などの問題を起こす可能性がある。本発明は、電子部品を実装基板に実装する際の問題を抑制する技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る表面実装型の電子部品は、実装基板に接続するための半田に対して濡れ性を有するそれぞれ第1の接続部と第2の接続部とを有する表面実装型の電子部品であって、電子デバイスを搭載する上面と、上面の反対側に位置する下面と、下面と辺を共有する側面と、を備え、第1の接続部は、下面に配置された接合領域を有し、第2の接続部は、下面に配置された下面領域と、下面領域とつながり、側面のうち1つの側面に配置された側面領域と、を有し、1つの側面は、下面の4辺のうち1つの辺を下面と共有し、前記第1の接続部は、前記下面のうちで前記下面領域よりも半田に対して濡れ性が低い部分によって前記側面から隔てられており、接合領域と下面領域とは、1つの辺に沿った方向に離隔して配置され、下面領域の辺に沿った方向における長さが、接合領域の辺に沿った方向における長さよりも大きく、かつ、前記接合領域と前記下面領域との間の距離よりも大きく、側面領域の辺に沿った方向における長さが、下面領域の辺に沿った方向における長さよりも小さく、側面領域が、1つの側面の方向における両方の端から離れていることを特徴とする。
上記手段により、電子部品を実装基板に実装する際の問題を抑制する技術が提供される。
本発明の第1の実施形態に係る電子部品の概略図。 図1の下面領域の形状、配置及びその変形例を示す図。 本発明の第2の実施形態に係る電子部品の下面図。 本発明の実施例に係るモジュールの側面図。 比較対象の実施例に係る電子部品の下面図。
以下、本発明に係る電子部品の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
<第1の実施形態>
図1及び2を参照して、本発明の実施形態による電子部品の構造の一例を説明する。図1は、表面実装型の電子部品100の構成例を模式的に示す概略図である。図1(a)〜(c)において、互いに交差する(例えば直交する)3つの方向を、x方向、y方向及びz方向で示している。図1において、x方向は電子部品100の長辺方向、y方向は電子部品100の短辺方向、z方向は電子部品100の厚み方向を示す。電子部品の外形が正方形である場合、x方向及びy方向はこの平面のどちらの辺でもよい。本例において、電子部品100及び半導体素子101の外形は長方形であり、それぞれ長辺方向をx方向、短辺方向をy方向とする。
図1(a)は、電子部品100の構成例を模式的に示す断面図である。電子部品100は、電子デバイス101、実装部材102及び蓋体103を備える。電子部品100は、板状の実装部材102の上面150側に、枠部1021と、電子デバイス101を収納するために枠部1021で囲まれたキャビティ部1020とを有する。この上面150のキャビティ部1020に電子デバイス101が設置される。また実装部材102の上面150の枠部1021の内側には内部端子106が設置される。内部端子106と電子デバイス101とは接続導体104によって電気的に接続される。実装部材102の上面150上には、電子デバイス101に対向する蓋体103が接着剤105で枠部1021に固定され、キャビティ部1020が蓋体103によって封止される。実装部材102の下面152は上面150の反対側に位置する。実装部材102は、下面152側に枠部1021を支持する基部1022を有する。基部1022を構成する面のうち、下面152とは反対側の面が、電子デバイス101を搭載する上面150の少なくとも一部である。本例では、実装部材102が基部1022と枠部1021を有する例を説明したが、枠部1021を省略して、内部端子106を基部1022に設けてもよい。
電子デバイス101と内部端子106とは、ワイヤーボンディング接続によって接続されている。この場合に、接続導体104として金属ワイヤー(ボンディングワイヤー)が用いられる。また例えば電子デバイス101と内部端子106との接続にフリップチップ接続などを用い、接続導体104として導電性のバンプを用いてもよい。また実装部材102を構成する材料として、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板、ガラスコンポジット基板、ベークライト基板、セラミック基板などのリジッド基板を使用してもよい。信頼性及び放熱性の観点からセラミック基板であることが好ましく、更に配線層を形成する観点からセラミック積層体を用いることが好ましい。セラミック材料としては炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメット、イットリア、ムライト、フォルステライト、コージライト、ジルコニア、ステアタイトなどを用いてもよい。
次いで図1(b)に電子部品100の下面図を示し、図1(c)に電子部品100の側面図を示す。図1(b)に示すように、実装部材102の下面152には、電子部品100を外部の実装基板に接続するための第1の接続部113が配置されている。そして、第1の接続部113の集合体である外部端子群114が複数配置される。下面152には第1の接続部113の集合体である外部端子群114が複数配置される。このように下面152は、複数の第1の接続部113を備え、実装基板に対向して実装基板と半田結合される結合面である。下面152は矩形(四辺形)であり、4つの辺を含む縁1520を有する。図1(c)に示した側面151は、下面152の4辺の内の辺1521を共有している。第1の接続部113は下面152上に、半田で接合される接合領域を有する。本例において、第1の接続部113の接合領域は、実装部材102の下面152に配置された下面領域のみで構成されている。しかし、第1の接続部113は、下面152に配置された接合領域(下面領域)に加えて、下面152から側面151に延びるように形成され、側面151に配置された接合領域(側面領域)を有していてもよい。その場合、第1の接続部113は下面152の接合領域(下面領域)と側面151の接合領域(側面領域)との両方で実装基板と接合してもよい。外部端子群114の少なくとも1つの第1の接続部113が下面152のみに配置され、実装基板に接合されることが好ましい。以下の説明では、便宜的に、第1の接続部113が側面領域を有さずに、下面領域のみを有するとみなして説明を行う。そして、第1の接続部113の形状や寸法について述べる場合は、第1の接続部113の下面領域の形状や寸法について述べているものとする。
実装部材102には、第2の接続部117が、外部端子群114に隣接し離隔して複数配置される。第2の接続部117は、半田で接合される接合領域として、実装部材102の下面152に配置される下面領域115と側面151に配置される側面領域116とを有する。下面領域115と側面領域116とが連続し、互いにつながって形成される。また第1の接続部113のx方向又はy方向における長さは、下面領域115のx方向又はy方向における長さよりも小さい。
次に図2(a)に、電子部品100の第2の接続部117の下面領域115の形状と、下面領域115と側面領域116とがつながる部分である境界222と、の拡大図を示す。図2(a)は、図1(b)に示した下面152の隅に配置された第2の接続部117の下面領域115とその近傍とを示したものであり、下面領域115は概ね矩形となっている。第2の接続部117の近傍に位置する第1の接続部113は、x方向と平行な方向においては113a及び113bであり、y方向と平行な方向においては113c及び113dである。下面領域115と側面領域116とがつながる部分である境界222は、下面領域115の外周のうち側面151に面する部分である辺221のどの位置に接してもよい。しかし、第1の接続部113に近接する位置に下面領域115と側面領域116との境界222を配置することが好ましい。これにより、余剰な半田による第1の接続部113との短絡を効果的に抑止できる。更に下面領域115の外周のうち側面151に隣接する辺の、下面領域115の近傍となる第1の接続部113a〜dに近接する位置につながる部分222を配置することが好ましい。
図2(a)では、下面領域115の外周のうち側面151に面する辺221のうち、第1の接続部113a、113bに近接する位置に下面領域115と側面領域116との境界222が配された例を示す。
ここで、下面領域115のx方向における長さを幅201と定義し、下面領域115のy方向における長さを幅202と定義する。また第1の接続部113のx方向における長さを幅203、第1の接続部113のy方向における長さを幅204と定義する。ここで、それぞれの接続部、領域など各部分の長さとは、各部分の中で、それぞれの方向において最も長さの大きい部分を指す。例えば第1の接続部113が円形の場合、x方向における長さは、第1の接続部113の直径の大きさを指す。下面領域115の幅201及び202は、信頼性の観点から第1の接続部113の幅203及び204よりもx方向、y方向の少なくとも一方が大きく、また下面領域115の面積が第1の接続部113よりも大きくなるとよい。更に下面領域115の幅201及び202の両方が第1の接続部113の幅203及び204よりも大きいことが好ましい。電子部品100の隅において、応力は特定の方向だけに掛かるのではなく様々な方向から掛かるため、下面領域115の幅はx方向及びy方向の両方とも大きくした方がよい。
下面領域115のx方向における端から、幅201の1/2となる位置を、下面領域115のx方向における中心211と定義する。同様に、下面領域115のy方向における端から、幅202の1/2となる位置を、下面領域115のy方向における中心211と定義する。x方向に沿った辺221において境界222は、上述したように下面領域115の中心211よりも、第1の接続部113a、113bに近い位置に配置することがより好ましい。y方向に沿った辺において側面領域116につながる部分は、下面領域115の中心212よりも、第1の接続部113c、113dに近い位置に配置することがより好ましい。
電子部品100と外部の実装基板とを半田を用いて実装した場合、実装部材102と実装基板との熱膨張係数の差によって、温度サイクルなどの環境履歴や使用状況などの影響で半田に応力が生じる場合がある。この結果、半田にクラックが発生し断線してしまう可能性がある。第1の接続部113よりも面積の大きな下面領域115を有する第2の接続部117は、半田による実装部材102と実装基板との結合を補強するために設置される。第2の接続部117は結合の補強だけでなく、第1の接続部113に生じる応力の緩和にも貢献し得る。第1の接続部113と第2の接続部117との表面は、外部の実装基板に接続するための半田との密着性を得るため、例えばめっき法を用いて半田に対して濡れ性のよい金属によって形成される。
内部端子106と第1の接続部113とは、内部配線(不図示)によって互いに電気的に接続されている。また内部端子106と第2の接続部117とは、内部配線(不図示)によって互いに電気的に接続されてもよい。しかし、第2の接続部117は内部端子106と電気的に接続されている必要はなく、第2の接続部117は機械的な接続の機能のみを有していてもよい。電子デバイス101は接続導体104、内部端子106、内部配線(不図示)、及び、第1の接続部113又は第2の接続部117を通じて外部の実装基板に接続され、更に他の回路素子などに電気的に接続される。
本例において、図1(b)に示すように第1の接続部113が下面152の周辺に各辺2列になり合計64個配されている。また第1の接続部113よりも面積の大きい第2の接続部117の下面領域115が下面152の隅にそれぞれ1つずつ、また各辺の中央にそれぞれ1つずつ配され、合計で8個配されている。本例では、x方向及びy方向に沿って規則的に各辺に2列ずつ並んだ第1の接続部113を各辺に配したが、第1の接続部113の配置はこれに限られるものではない。例えば各辺に1列であってもよいし、3列以上で並んだ配置としてもよい。また辺ごとに異なった列数であってもよい。更に4辺すべてに配置するのでなく、例えばx方向の2辺だけに第1の接続部113が配置されていてもよい。また第2の接続部117の配置において下面領域115は、例えば下面152の隅だけに配置してもよいし、各辺の中央だけに配置してもよい。ただし半田に大きな応力が掛かるのは実装部材102と実装基板との熱膨張係数の差が最も顕著となる下面152の隅である。このことから、下面152の4つの隅のうち少なくとも対角にある2つの隅のそれぞれに第2の接続部117の下面領域115を配置することが好ましい。
次に、第2の接続部117の側面領域116について説明する。図1(c)に示すように側面領域116は、第2の接続面のうち下面152に形成された下面領域115から連続してつながり側面151の一部を覆う。ここで側面領域116のx方向における長さである幅112は、下面領域115のx方向における長さである幅201(図2(a)参照)よりも小さい。また図1(c)に示すように側面領域116は側面151の端1511から離れて配置される。例えばx方向に平行な側面151の端1511とは、側面151がx方向と平行でなくなる部分をいう。他の方向(例えばy方向)に平行な側面の端についても、同様である。図1(b)において、側面151の端1511は下面152の角からz方向に延びた辺となる。側面領域116は、下面領域115につながる部分である境界222から実装部材102の側面151に沿ってz方向に延びている。本例において、図1(c)には4つの側面領域116が図示されている。このうち最も左と最も右の側面領域116は、下面152の隅に配置した第2の接続部117の下面領域115からつながっている。また中央の2つの側面領域116は、下面152の辺の中央に配置した第2の接続部117の下面領域115からつながっている。中央の2つの側面領域116は、下面領域115のx方向の左右、両側で第1の接続部113が近接している。このため、下面領域115の両側の第1の接続部113の近傍となる位置に、下面領域115につながる側面領域116が配置されている。
電子部品100と実装基板とを半田付けする際、第1の接続部113と第2の接続部117の下面領域115との上、または第1の接続部113と第2の接続部117の下面領域115とに対向する外部の実装基板の接続部の上に半田ペーストが印刷される。このとき、それぞれの接続部の面積に概ね応じた量の半田ペーストが印刷される。第1の接続部113の上よりも面積の大きい第2の接続部117の下面領域115の上に多くの半田ペーストを印刷することによって、下面領域115による半田接続の補強の効果が高まる。半田ペーストを印刷した後、電子部品100と実装基板とを重ね合わせ、例えばリフロー法などの半田溶融方法によって加熱を行う。加熱することによって、半田が溶融すると同時に、電子部品100の重量によって半田が押し潰される。その後、冷却過程を経て、半田による接合が完成する。
半田を加熱し溶融する工程において、第2の接続部117の下面領域115では大きい面積に半田ペーストが印刷されているため、第1の接続部113と比較して押し潰されることによって余剰になる半田が発生しやすい。このとき第2の接続部117において下面領域115から側面151につながる側面領域116が無い場合、下面領域115の縁を越えて流れ出た半田が周囲に広がり隣接する第1の接続部113との短絡を起こしやすい。また流れ出た半田が電子部品100と実装基板との外側に飛散した場合、加熱を行う製造装置内部の汚染などの原因となる可能性がある。これらによって製造の歩留まりの低下や生産性の低下が起こる可能性がある。
本実施形態では、第2の接続部117は下面領域115につながる側面領域116を有する。そのため下面領域115からはみ出した余剰な半田は、側面領域116に流れ込み、接続部間の短絡や実装基板の外部への飛散を抑止できる。一方、側面領域116の幅112を下面領域115の幅201と同じかそれ以上とした場合、側面領域116に流れ込む半田の量が多くなる。この結果、リフロー法などの加熱を行う前に下面領域115に塗布する半田の量を、本来接合に必要な半田量と比較して多く塗布する必要がある。このため半田が溶融させた際、余剰な半田の量が増え、却って隣接する第1の接続部113との間の短絡が起きる可能性がある。また、この接続部間の短絡を防ぐため、第2の接続部117と第1の接続部との距離を離して設置した場合、第2の接続部117の第1の接続部に対する半田接続の補強の効果が低くなる可能性がある。また、このような設計では、電子部品の小型化を達成することも困難になる。
一方、側面領域116の幅112を下面領域115の幅201よりも小さくすることで、余剰な半田が下面領域115から側面領域116に回り込むことができる。これによって余剰な半田が周囲へ広がらず、余剰な半田が周囲に広がることによって生じる第2の接続部117の下面領域115と第1の接続部113との短絡による不良を低減することができる。同時に余剰な半田が装置内に飛散することによって生じる工程の問題を抑制することが可能となる。また側面領域116が第1の接続部113の近傍において下面領域115とつながっている場合、下面領域115の第1の接続部113に近い領域で生じた余剰な半田が側面領域116に回り込み付着する。そのため、短絡防止の効果をより向上させることが可能となる。
また側面領域116のx、y方向における長さは、下面領域115のx、y方向における長さより小さく、側面領域116は、この下面領域115の一部から延びる。また1つの下面領域115に複数の側面領域116が配置される場合、それぞれ離れて配置される。このため余剰な半田のみが側面領域116に回り込み、電子部品100と実装基板との接続に必要な半田は、下面領域115に残る。このとき第1の接続部113及び第2の接続部117の下面領域115の全面に半田部材が付着する。この結果、実装部材102と実装基板との熱膨張係数の差による応力に対して、実装部材102と実装基板との接続に必要な強度を保つことが可能となる、これらの効果によって、製造の歩留まりや製造されるモジュールの信頼性が向上する。
第2の接続部117の側面領域116の高さ111及び幅112を、電子部品100の総重量と第2の接続部117の下面領域115の面積とに合わせて適宜設計することによって、余剰になる半田の量をコントロールし最適化することが可能である。また本例では、第2の接続部117の1つの下面領域115につながる側面領域116を2つずつ設けたが、側面領域116の数は、これに限られるものではない。1つの下面領域115につながる側面領域116は、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。余剰になる半田の量の見込み値に合わせて適宜、数を設定することができる。更に側面領域116は、表面積が大きくなるように形成されてもよい。側面領域116の表面積が増えることで、余剰になった半田をより多く吸収しやすくなる。例えば本例の図1(b)に示すように、側面151は下面152の辺から延びる溝を有し、そこに側面領域116が形成されてもよい。本例において、図1(b)に示すように側面領域116は円弧状の断面を有するように形成したが、側面領域116の形状は例えば矩形であってもよいし、台形であってもよい。
また下面領域115につながる側面領域116を設けることによって余剰になる半田の量をコントロールできるため、第1の接続部113と下面領域115との間の距離を大きくせずに、下面領域115の面積を大きくすることが容易となる。第1の接続部113に近接したまま下面領域115の面積を大きくすることによって、熱衝撃に対する信頼性がより高い電子部品を提供することが可能となる。
本例において、第1の接続部113がLGA(Land Grid Array)の場合を示したが、例えばLCC(Leadless Chip Carrier)などであってもよい。また、LGAとLCCとの併用であってもよい。また図1(b)に示す形態では第1の接続部113の集合体である外部端子群114は、第2の接続部117の下面領域115によって配置領域を8か所に区切られているが、それぞれの接続部の配列はこれに限られたものではない。
第2の接続部117の下面領域115の形状は図1(b)及び図2(a)に示した矩形に限られるものではない。矩形のそれぞれの角を面取りしてもよいし、円形状であってもよい。図2(b)は、例えば下面領域115がL字状である場合を示している。また側面領域116についても数や位置を限定するものではない。本例において、図1(b)に示すように第2の接続部117の下面領域115は、側面領域116につながる部分以外、下面152の縁1520から離れている。しかし例えば下面領域115は、下面152の縁1520に接していてもよい。
図2(b)において、側面領域116bと最も近接する第1の接続部113との距離が、下面領域115のうち側面領域116bにつながる辺の中央と最も近接する第1の接続部113との距離以上になる位置に、側面領域116bが配置されている。
また図2(c)は、下面152の隅に配置された第2の接続部117が、先述した側面の端から離れた側面領域116に加えて、下面152の隅の角で下面領域115とつながる側面領域116cを更に有する場合を示す。例えば側面領域116cは、互いに隣接する側面の端と端との間に配置されてもよい。下面152の隅に下面領域115を配置した場合、下面152の隅においても半田が過剰となりやすい。このため第1の接続部113の近傍の側面の端から離れた側面領域116だけでなく、下面152の隅に側面領域116c配置する。下面152の隅の側面の端と端との間の溝に形成された側面領域116cにつながる下面領域115を配置することで、余剰な半田が側面領域116cに回り込み付着しフィレットが形成される。この応力の最も掛かりやすい矩形形状の角の部分にフィレットを形成することよって、電子部品100と外部の実装基板との半田接続をより強固にできる。下面152の隅に側面領域116cを配置することによって、余剰な半田のコントロールがより容易となる。また下面152の角の互いに隣接する側面の端と端との間の形状は、本実施形態のように溝構造であってもよいし、例えば丸みを有する形状であってもよい。なお下面領域115と側面領域116とのつながる場所、下面領域115及び側面領域116の形状、数、位置は本例に限られるものではない。第2の接続部117の下面領域115及び側面領域116の形状、数、位置を適宜設定することが可能である。また本実施形態では第1の接続部113の形状は円形状であるが、これに限られるものではない。例えば矩形であってもよい。第1の接続部113は形状、数、位置を適宜設定することが可能である。
また第2の接続部117の下面領域115の幅201、202は、隣接する下面領域115と第1の接続部113との間の距離205の2倍以上であるとよい。本実施形態において、下面領域115を大きくした場合であっても、余剰となる半田を適切にコントロールすることができるため、第1の接続部113と第2の接続部117との間の距離を短くすることが可能である。これにより、熱衝撃に対する信頼性がより高い電子部品の製造が可能となる。また第2の接続部117の下面領域115の幅201、202は、隣接する第1の接続部113の間の距離よりも大きくてよい。また側面領域116、116bと側面の端との距離が、隣接する第1の接続部113の間の距離よりも大きくてもよい。
<第2の実施形態>
図3を参照して本発明の第2の実施形態による表面実装型の電子部品300の構造を説明する。図3は、本発明の第2の実施形態における電子部品300の模式的な下面図を示す。電子部品100と比較して、第1の接続部113の集合体である外部端子群114と第2の接続部117の下面領域115との間に段差部301が配されている点で異なり、他の点は同じであってよい。このため電子部品100と同様の構成要素は重複する説明を省略する。
本実施形態における電子部品300は、第1の接続部113が下面152の周辺部に各辺2列になり合計76個配されている。また第1の接続部113よりも面積の大きい第2の接続部117の下面領域115が下面152の隅にそれぞれ1つ、合計で4個配置されている。また外部端子群114と下面領域115との間にはそれぞれ1つ、合計で8個の段差部301が配置されている。段差部は下面152に対して凸形状であってもよいし、凹形状であってもよい。
次に段差部301の効果について説明する。電子部品300と実装基板とを半田で接続する際、半田を加熱し溶融するリフロー工程で余剰な半田が潰れて濡れ広がったとき、段差部301のエッジ部分で発生する表面張力が余剰な半田の広がりに対する抑制力として作用する。このため下面領域115で余剰になった半田が第1の接続部113の方向へ濡れ広がらず、効果的に下面領域115から側面領域116へ回り込むようになる。これによって電子部品100よりも余剰な半田による短絡や飛散した半田による問題を更に低減できる。この結果、製造の歩留まりの向上や生産性の向上が可能となる。
段差部301において、凹形状の段差を設ける場合は、例えば実装部材102の下面152の一部に溝を設けることで形成可能である。また下面152にレジスト層を設け、そのレジスト層の一部を剥離することによっても形成可能である。一方、凸形状の段差を設ける場合は、例えば帯状の部材を下面152に接着し配置することで形成可能である。またレジスト層を下面152に部分的に設けることによって形成可能である。段差部301のエッジによる広がり抑制力をより大きく得るための手法として、凹形状の溝を段差として設ける方が好ましい。一方、余剰な半田のはみ出し量を制御する上では、凸形状の段差を設けることで、凸形状の高さで電子部品100と実装基板との距離を制御することができる。つまり、凸形状の段差をスペーサとして用いることができる。また段差部の高さは、10μm以上であるとよい。更に30μm以上であるとよい。段差が10μm以上ある場合、余剰になった半田が段差部301のエッジで止まり、段差部301の効果を期待できる。
以上、本発明に係る実施形態を2形態示したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせ、共有が可能である。また上述した本実施形態の電子部品は、半田ペーストを用いたリフロー工程で半田によって外部の実装基板と電気的に接続される。実装基板に二次実装されることによって、本実施形態の電子部品100は外部の実装基板とともにモジュールを構成する。本実施形態における電子デバイス101が、例えばCCDやCMOS構造のイメージセンサを有する固体撮像素子である場合、電子部品100は撮像装置である。上述したモジュールを種々の電子機器に搭載することができる。電子機器において、モジュールの実装基板が電子機器の筐体に固定される。電子機器は、コンピュータやスマートフォンなどの情報端末や、デジタルカメラなどの撮影機器、テレビなどの表示機器で有り得る。電子部品100が撮像装置であれば、撮影機能付きの電子機器を実現することができる。本実施形態の電子部品は、二次実装を行う際、余剰な半田による短絡や飛散した半田による工程の問題を低減できる。これによって実装の際の不良発生率の低いモジュールの製造が可能となり、また生産性の向上が可能となる。
上記の各実施形態に係る電子部品が実装されたモジュールの搭載された電子機器の応用例として、このモジュールが組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に有する装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末など)も含まれる。また、カメラは例えばカメラヘッドなどのモジュール部品であってもよい。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る電子部品が実装基板に実装されたモジュールと、この電子部品から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、電子部品から得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのA/D変換器を、電子部品の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。
<実施例>
以下、実施例を説明する。第1の実施形態の図1に示す電子部品100を作製した。x方向が長辺方向、y方向が短辺方向となる矩形形状の電子部品である。以下の説明における数値は、本発明の効果を得る上で適切な値に設定されたものである。したがって、以下に記載した数値から把握できる各部分の寸法の大小関係は、仮に寸法の大小関係を明記せずとも、本開示の一部を成すものである。
実装部材102として、アルミナセラミックを7層積層した矩形凹状のセラミックパッケージを準備した。実装部材102は総厚3.7mmである。実装部材102の電子デバイス101の設置される面から下面152までの厚さ、すなわち基部1022の厚さは2.0mmとし、枠部1021の厚さを1.7mmとした。実装部材102のx方向の外形は52.0mmであり、y方向の外形は40.0mmとした。下面152の第1の接続部113はLGA型で各辺に2列とし、パターンサイズはφ1.0mm、ピッチは1.8mmとした。第1の実施形態において、図1(b)では第1の接続部113は合計で64個となっているが、本実施例において、第1の接続部113は144個を配置することができた。第2の接続部117の下面領域115は、第1の実施形態における図1(b)と同様に下面152の4つの隅とそれぞれの辺の中央とに合計8個、配置した。下面領域115はx方向における幅201を4.35mm、y方向における幅202を2.7mmとした。このとき、下面領域115の面積は約11.7mm、第1の接続部113の面積は0.79mmであり、第1の接続部113の面積よりも下面領域115の面積の方が十分大きい。
下面領域115からつながり側面151の一部を覆う側面領域116は、下面152の隅の下面領域115では、第1の接続部113の近傍となる位置にx方向とy方向とのそれぞれで1つずつ配置した。側面領域116は、下面152に対する平面視において円弧の凹形状を有する溝とした。このとき、x方向にある側面領域116に関してのみ詳細を述べると、最も近い第1の接続部113の中心と側面領域116の中心線との距離は、x方向に平行な方向に2.0mmに設計した。また他の側面領域116に関しても、最も近い第1の接続部113の中心と側面領域116の中心線との距離が、それぞれの側面領域116の存在する側面151と平行な方向に大凡2.0mmとなるように設計した。側面領域116の高さ111は1.0mm、幅112は0.6mmとした。つまり、側面領域116を枠部1021には設けずに、側面領域116の高さ111を基部1022の厚さの半分程度にしている。
実装部材102の内層配線パターンは、タングステン材料を使用した。また第1の接続部113、第2の接続部117の下面領域115及び側面領域116のそれぞれの構造は、大凡10μmのタングステン材料を下地とし、その上に電解ニッケルめっきによって厚さ5μm程度のニッケル層を形成した。更にこの表面に0.5μmの金めっきを形成する電解金めっき処理を行った。
電子デバイス101は、x方向に42mm、y方向に31mm及び厚さ0.78mmのCMOSイメージセンサとした。電子デバイス101は、実装部材102のキャビティ部1020に一般的なダイボンドペーストを用いて搭載した。電子デバイス101と実装部材102の内部端子106とを接続導体104で電気的に接続した。更に蓋体103として水晶を選択し、蓋体103は実装部材102の上方に電子デバイス101と対向するように接着剤105としてUV接着剤を用いて接着した。上記実施例に基づき本発明の電子部品100を20個作製した。
次に、第1の接続部113及び下面領域115に対向するように半田ペーストのパターンを実装面に配置した二次実装基板となる外部の実装基板402を用意した。実装基板402の実装面の接続部403の上には、融点が140℃近辺と低融点なスズ−ビスマス(Sn−Bi)系の半田ペーストをスクリーン印刷によって塗布した。その後、本発明の電子部品100を実装基板402の実装面に搭載し、リフロー工程を行った。これによって、半田ペーストは半田部材401となり実装部材102の第1の接続部113及び第2の接続部117の下面領域115と、実装基板402の接続部403とを電気的に接合させた。このようにして本発明によるモジュール400を20個作製した。図4にモジュール400の側面図を示す。
作製したモジュール400は、第1の接続部113及び第2の接続部117の下面領域115と接続部403との間の半田部材401の厚みがそれぞれ0.2mm程度となっていた。また下面領域115の半田部材401が側面領域116まで回り込んで付着していることが確認できた。本発明のモジュール400の半田部材401の接合状態をX線検査装置によって確認したところ、第1の接続部113同士及び第1の接続部113と第2の接続部117の下面領域115との半田部材401の短絡は1ヶ所も確認されなかった。
<比較対象の実施例>
比較対象の実施例として、図5に示す電子部品500を20個作製し実装基板の実装面に実装した比較対象のモジュールを作製した。比較対象の電子部品500は図5に示すように、第2の接続部117において下面領域115につながり151に延びる側面領域116を設けなかった点で本発明の実施例の電子部品100と異なるのみであり、この側面領域116以外は同様に作製した。
比較対象の電子部品500を搭載したモジュールの半田部材の接合状態をX線検査装置によって確認したところ、20個作製したモジュールのうち4個のモジュールで合計9ヶ所の第1の接続部113と第2の接続部117の下面領域115との短絡が確認された。
100 電子部品、113 第1の接続部、115 第2の接続部の下面領域、116 第2の接続部の側面領域、151 側面、152 下面

Claims (21)

  1. 実装基板に接続するための半田に対して濡れ性を有するそれぞれ第1の接続部と第2の接続部とを有する表面実装型の電子部品であって、
    電子デバイスを搭載する上面と、前記上面の反対側に位置する下面と、前記下面と辺を共有する側面と、を備え、
    前記第1の接続部は、前記下面に配置された接合領域を有し、
    前記第2の接続部は、前記下面に配置された下面領域と、前記下面領域とつながり、前記側面のうち1つの側面に配置された側面領域と、を有し、前記1つの側面は、前記下面の4辺のうち1つの辺を前記下面と共有し、
    前記第1の接続部は、前記下面のうちで前記下面領域よりも半田に対して濡れ性が低い部分によって前記側面から隔てられており、
    前記接合領域と前記下面領域とは、前記1つの辺に沿った方向に離隔して配置され、
    前記下面領域の前記方向における長さが、前記接合領域の前記方向における長さよりも大きく、かつ、前記接合領域と前記下面領域との間の距離よりも大きく、
    前記側面領域の前記方向における長さが、前記下面領域の前記方向における長さよりも小さく、
    前記側面領域が、前記1つの側面の前記方向における両方の端から離れていることを特徴とする電子部品。
  2. 前記下面領域は、前記方向に前記下面領域の端から前記下面領域の最も大きい幅の半分の位置の中央と、前記下面領域が前記側面領域と接続される第1の境界と、を有し、
    前記方向に、前記第1の境界と、前記第1の接続部と、の間の距離は、前記中央と前記第1の接続部との間の距離よりも短いことを特徴とする請求項に記載の電子部品。
  3. 前記1つの側面の前記両方の端から離れて配置された前記側面領域を第1の側面領域として、
    前記第2の接続部は、前記下面領域とつながり、前記1つの側面に配置された第2の側面領域を更に有し、
    前記第2の側面領域の前記方向における幅が、前記下面領域の前記方向における幅よりも小さく、
    前記下面領域は、前記下面領域が前記第2の側面領域と接続される第2の境界を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品。
  4. 前記第2の接続部は、前記下面領域とつながり、前記側面に配置された第3の側面領域を更に有し、
    前記下面領域と前記第3の側面領域とのつながる部分は、前記下面の隅に配置されることを特徴とする請求項2又は3に記載の電子部品。
  5. 前記下面のうち4つの隅のそれぞれに前記第2の接続部が配置されており、
    各々が、前記下面のうちで前記下面領域よりも半田に対して濡れ性が低い部分によって前記側面から隔てられた接合領域を有する複数の接続部が、前記下面の4辺のうちのいずれかの辺に沿って並ぶ2つの前記第2の接続部の間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の電子部品。
  6. 前記方向において、前記側面領域と、前記1つの側面の前記両方の端のうち1つと、の間の距離は、前記下面領域の長さよりも短いことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の電子部品。
  7. 前記電子部品は、実装基板に接続するための半田に対して濡れ性を有する第3の接続部を更に備え、
    前記第3の接続部は、前記下面に配置された下面領域と、前記下面領域とつながり、前記1つの側面に配置された側面領域と、を有し、
    前記方向において、前記第3の接続部の前記側面領域と、前記1つの側面の前記両方の端との間の距離が、前記第3の接続部の前記下面領域の長さよりも長いことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の電子部品。
  8. 実装基板に接続するための半田に対して濡れ性を有するそれぞれ第1の接続部と第2の接続部とを有する表面実装型の電子部品であって、
    電子デバイスを搭載する上面と、前記上面の反対側に位置する下面と、前記下面と辺を共有する側面と、を備え、
    前記第1の接続部は、前記下面に配置された接合領域を有し、
    前記第2の接続部は、前記下面に配置された下面領域と、前記下面領域とつながり、前記側面のうち1つの側面に配置された側面領域と、を有し、前記1つの側面は、前記下面の4辺のうち1つの辺を前記下面と共有し、
    前記接合領域と前記下面領域とは、前記1つの辺に沿った方向に離隔して配置され、
    前記下面領域の前記方向における長さが、前記接合領域の前記方向における長さよりも大きく、
    前記側面領域の前記方向における長さが、前記下面領域の前記方向における長さよりも小さく、
    前記側面領域が、前記1つの側面の前記方向における両方の端から離れており、
    前記方向において、前記側面領域と、前記1つの側面の前記両方の端との間の距離が、前記下面領域の長さよりも長いことを特徴とする電子部品。
  9. 前記第1の接続部は、円形であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の電子部品。
  10. 前記接合領域と前記下面領域とは互いに隣接しており、
    前記下面領域の前記方向における長さが、前記接合領域と前記下面領域との間の距離の2倍以上であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の電子部品。
  11. 各々が、前記下面のうちで前記下面領域よりも半田に対して濡れ性が低い部分によって前記側面から隔てられた接合領域を有する複数の接続部を備え、
    前記下面領域の前記方向における長さが、互いに隣接する前記複数の接続部の接合領域の間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の電子部品。
  12. 前記下面領域は、その外周の前記方向に沿った部分のうち、前記側面領域とつながる部分以外の部分が前記1つの辺から離れていることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の電子部品。
  13. 各々が、前記下面のうちで前記下面領域よりも半田に対して濡れ性が低い部分によって前記側面から隔てられた接合領域を有する複数の接続部を備え、
    互いに隣接する前記複数の接続部の前記接合領域の間の距離が、前記側面領域と前記側面の前記両方の端のうち1つとの間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の電子部品。
  14. 前記1つの側面は、前記1つの辺から延びた溝を有し、
    前記側面領域は、前記溝に配されることを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項に記載の電子部品。
  15. 下面に対する高さ方向において、前記側面領域の高さは、前記1つの側面の高さの半分を越えないことを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の電子部品。
  16. 前記1つの側面は、前記方向に前記側面領域と前記1つの側面の前記両方の端のうち1つとの間に、セラミック材料の表面を有し、
    前記下面は、前記下面に対する平面視において前記第1の接続部を取り囲むようにセラミック材料の表面を有することを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の電子部品。
  17. 前記1つの側面の前記両方の端から離れて配置された前記側面領域を第1の側面領域として、
    前記第2の接続部は、前記下面領域とつながり、前記側面のうち前記1つの側面とは別の側面に配置された第4の側面領域を更に有し、
    前記別の側面は、前記4辺のうち前記1つの辺とは別の辺を前記下面と共有し、
    前記1つの側面と前記別の側面とは、前記電子部品の隅を構成し、
    前記第4の側面領域の前記別の側面に沿う方向における長さが、前記下面領域の前記別の側面に沿う前記方向における長さよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の電子部品。
  18. 前記第1の接続部と前記下面領域との間に段差部を更に有することを特徴とする請求項1乃至17の何れか1項に記載の電子部品。
  19. 前記電子デバイスがイメージセンサであることを特徴とする請求項1乃至18の何れか1項に記載の電子部品。
  20. 請求項1乃至19の何れか1項に記載の電子部品と、
    前記実装基板と、
    前記電子部品の前記第1の接続部及び前記第2の接続部と、前記実装基板の実装面の接続部と、を接続する半田部材と、を備え、
    前記半田部材の一部が前記側面領域に付着していることを特徴とするモジュール。
  21. 請求項19に記載の電子部品と、
    前記電子部品によって得られた信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とするカメラ。
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