JP6489037B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、電子部品がはんだを介して回路基板に実装されている電子装置及びその製造方法に関する。

従来から知られている電子装置は、電子部品、回路基板及びはんだを含んでいる。受動素子や能動素子などの電子部品は、はんだを介して回路基板に搭載されている。はんだは、電子部品の電極と回路基板上の配線とを接続し、電子部品と回路基板とを電気的に接続している。ここでは、電子部品と回路基板とを接続しているはんだを通常のはんだと称する。

外気温が大きく変化する環境に、電子装置が長期間置かれた場合を考える。このような環境下では、電子部品及び回路基板は膨張と収縮を繰り返す。そして、電子部品と回路基板は線膨張係数の差があり、膨張及び収縮による長さの変化量が異なる。よって、上記の膨張及び収縮による変化量の差によって、電子部品と回路基板とを接続している通常のはんだには、せん断応力が発生する。このせん断応力は、上述の環境下では、繰り返しはんだに印加される。その結果、通常のはんだは金属疲労して、ひびが入り、電子部品と回路基板を接続する力が弱まってしまう。

そこで、上記のせん断応力に対して十分なせん断強度をもつはんだが特許文献１に記載されている。特許文献１のはんだは、その成分として、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｂｉ及びＳｎを含んでいる。つまり、特許文献１のはんだは、上記のせん断応力に対して十分な強度を有している。よって、上記のせん断応力がはんだに繰り返し印加されても、金属疲労によってはんだにひびが入るまでの時間を長くすることができる。

特許第５８１１３０４号

ここで、電子装置は、複数の種類、例えば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、チップ抵抗、チップコンデンサ等を有している。

これら複数種類の電子部品を回路基板上にはんだを介して接続する際、はんだの形状は、電子部品の種類に応じて、ボール形状となる場合と裾野形状となる場合がある。

特許文献１のはんだを用いると、上記のせん断応力がはんだに加わっても、はんだがひび割れてしまうことが起こりにくくなっているが、一方で上記のせん断応力がはんだ内を伝達し、回路基板の配線に伝わってしまうことがある。

はんだの形状が裾野形状である場合、配線に沿ってなだらかな裾野が形成されているので、上記のせん断応力は回路基板の配線に伝わりにくい。しかし、ボール形状である場合には、裾野形状と異なり裾野が形成されておらず、上記のせん断応力が回路基板に伝わりやすい。よって、上記のせん断応力によって回路基板、例えば配線などがひび割れるなどの損傷が生じてしまう。

このため、複数種類の電子部品が特許文献１のはんだを介して接続された回路基板は、裾野形状のはんだが接続された箇所が損傷していなくても、ボール形状のはんだが接続された箇所が損傷してしまう可能性がある。したがって、電子装置は、正常に動作する期間が、ボール形状のはんだによる回路基板の損傷度合いに依存してしまう。

したがって、本開示の目的は、複数の電子部品を実装する場合でも、装置全体が正常に機能する期間を延ばすことができる電子装置及びその製造方法を提供することである。

本開示は、電極（１１）を有する少なくとも２種類以上の電子部品と、電子部品が実装されている側の面である実装面（２１）に配線（２２）を有している回路基板（２０）と、電子部品と回路基板（２０）とを電気的かつ機械的に接続している接続はんだ（３０）と、を備え、接続はんだ（３０）が、少なくとも電極（１１）における実装面（２１）と対向している面である電極対向面１２と配線（２２）の一部が電極対向面１２と対向している面である配線対向面２３との間に配置されており、電子部品は、ボール形状の接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている第１部品（１０）と、裾野形状の接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と、を含んでおり、接続はんだ（３０）には、所定の引張強さを有する低強度はんだ（３１）及び低強度はんだ（３１）よりも引張強さが大きい高強度はんだ（３２）が含まれており、第１部品（１０）は、高強度はんだ（３２）より低強度はんだ（３１）が多い接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されており、第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）は、低強度はんだ（３１）より高強度はんだ（３２）が多い接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている電子装置である。

ここに開示された電子装置によれば、以下の作用効果を奏する。

ボール形状の接続はんだで回路基板に接続されている第１部品では、配線に伝わりやすいと想定される。ここで、ボール形状の接続はんだには、低強度はんだが高強度はんだよりも多く含まれている。これによって、接続はんだのせん断強度を確保しつつ、上記のせん断応力を接続はんだ自体で分散しやすくなるので、回路基板や配線に上記のせん断応力が集中することを緩和できる。

対して、裾野形状の接続はんだで回路基板に接続されている第２部品では、接続はんだ自体に上記のせん断応力が集中すると想定される。ここで、裾野形状の接続はんだには、高強度はんだが低強度はんだよりも多く含まれている。これによって、上記のせん断応力が接続はんだ自体に加わっても接続はんだが金属疲労してひび割れが入るまでの期間を長くすることができる。

よって、低強度はんだ及び高強度はんだが含まれる割合を電子部品の種類に応じて調節した接続はんだを用いることで、従来の電子装置に比べて、電子装置が正常に機能する期間を延ばすことができる。

また、本開示は、電極（１１）を有する少なくとも２種類以上の電子部品と、電子部品が実装されている側の面である実装面（２１）に配線（２２）を有している回路基板（２０）と、電子部品と回路基板（２０）とを電気的かつ機械的に接続している接続はんだ（３０）と、を備え、接続はんだ３０の少なくとも一部が、電極（１１）における実装面（２１）と対向している面である電極対向面（１２）と配線（２２）の一部が電極対向面（１２）と対向している面である配線対向面（２３）との間に配置されており、電子部品は、ボール形状の接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている第１部品（１０）と、裾野形状の接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と、を含んでおり、接続はんだ（３０）には、所定の引張強さを有する低強度はんだ（３１）及び低強度はんだ（３１）よりも引張強さが大きい高強度はんだ（３２）が含まれており、第１部品（１０）は、高強度はんだ（３２）より低強度はんだ（３１）が多い接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されており、第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）は、低強度はんだ（３１）より高強度はんだ（３２）が多い接続はんだ（３０）で回路基板（２０）に接続されている電子装置の製造方法であって、低強度はんだ（３１）と高強度はんだ（３２）のうち、いずれか一方のはんだを配線（２２）上に塗布し、一方のはんだ上に、第１部品（１０）と高強度はんだ（３２）より低強度はんだ（３１）が多くなるように他方のはんだとを配置するとともに、一方のはんだ上に、第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と低強度はんだ（３１）より高強度はんだ（３２）が多くなるように他方のはんだとを配置し、一方のはんだ及び他方のはんだをリフローし、接続はんだ（３０）を形成することで第１部品（１０）及び第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と回路基板（２０）とを電気的に接続する電子装置の製造方法である。

ここに開示された電子装置の製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。

上述のように、ボール形状の接続はんだで回路基板に接続されている第１部品では、接続はんだと回路基板上の配線との境界面に上記のせん断応力が集中すると想定される。

対して、裾野形状の接続はんだで回路基板に接続されている第２部品では、接続はんだ自体に上記のせん断応力が集中すると想定される。

開示された電子装置の製造方法では、第１部品を回路基板に接続する場合には、回路基板上に第１部品、低強度はんだ及び当該低強度はんだよりも少ない量の高強度はんだを配置する。また、第２部品を回路基板に接続する場合には、回路基板上に第２部品、低強度はんだ及び当該低強度はんだよりも多い量の高強度はんだを配置する。その後、リフローによって、接続はんだを形成して電子部品と回路基板とを電気的に接続する。よって、回路基板に接続される電子部品の種類に応じて、低強度はんだ及び高強度はんだの量が調節された接続はんだを形成できるので、上記の電子装置を製造することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する本実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

本実施形態の電子装置の図である。 本実施形態の電子装置を図１のＩＩ‐ＩＩ線で切断した断面図である。 本実施形態の第１部品と回路基板との拡大図である。 本実施形態の第２部品と回路基板との拡大図である。 本実施形態の第２部品と回路基板との拡大図である。 本実施形態の第３部品と回路基板との拡大図である。 本実施形態の製造方法における第１部品配置時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における第１部品接続時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における低強度はんだ塗布時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における第２部品配置時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における高強度はんだ塗布時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における第２部品を配置時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における高強度はんだ塗布時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における第３部品を配置時の拡大図である。 本実施形態の製造方法における高強度はんだ塗布時の拡大図である。

図面を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。

本実施形態では、一例として、図１、図２などに示す電子装置１を採用する。電子装置１は、例えば車両の搭載可能な電子制御装置である。この電子制御装置としては、エンジン制御装置、パワーステアリング制御装置、ブレーキ制御装置等をあげることができる。さらに、電子装置１は、車両のエンジンルームなど、周囲温度の変化が大きい環境に搭載される。つまり、電子装置１は、例えば約−３０度から約１００度の範囲で温度が変化する環境に搭載される。

まず、電子装置１の構成に関して説明する。電子装置１は、複数種類の電子部品、回路基板２０、接続はんだ３０などを有している。よって、電子装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と称することもできる。

図１及び図２に示すように、電子部品は、例えば、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ、半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃの４種類存在する。ＢＧＡ１０は特許請求の範囲において第１部品に対応し、同様に、チップ部品１０Ａと半導体パッケージ１０Ｂは第２部品、背高部品１０Ｃは第３部品に対応する。なお、本実施形態では、図２に示すように、これらの電子部品が回路基板２０の両面に実装された電子装置１を採用する。しかしながら、本発明は、回路基板２０の片面のみに電子部品が実装された電子装置１であっても採用できる。また、図３以降に関しては、図面を簡略化するために一方の面に実装された電子部品のみを図示している。

ＢＧＡ１０は、例えば、中央処理装置や不揮発性メモリとして機能する。ＢＧＡ１０は、半導体チップが樹脂で覆われたものである。よって、ＢＧＡ１０の線膨張係数は、チップを覆っている樹脂の一般的な線膨張係数とほぼ同じであると考えられるので、１０×１０^−６/ Ｋ以上６０×１０^−６/ Ｋ以下の値をとる。

図３に示すように、ＢＧＡ１０は、回路基板２０に接続される側の面のみに電極１１を有している。言い換えると、ＢＧＡ１０は、回路基板２０と対向する面のみに電極１１が形成されている。また、ＢＧＡ１０は、電極１１における後述の第１ランド２２０と対向している面である電極対向面１２を有する。

しかしながら、第１部品は、ＢＧＡ１０に限定されない。ＢＧＡ１０は、回路基板２０との対向面に複数の電極１１が露出した、一般にエリアタイプと呼ばれる電子部品である。よって、本実施形態は、ＢＧＡ１０に代わる他のエリアタイプの電子部品であってもよく、第１部品として、ＦＣＢＧＡ（Flip Chip Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）及びＬＧＡ（Land Grid Array）等も採用することができる。

チップ部品１０Ａは、例えば、チップ抵抗やチップコンデンサ等の受動素子として機能する。チップ部品１０Ａは、主にセラミックから成る。よって、チップ部品１０Ａの線膨張係数は、６×１０^−６/ Ｋ以上７×１０^−６/ Ｋ以下程度である。

図４に示すように、チップ部品１０Ａは、直方体状であり、直方体の両端を覆うように二つの電極１１が形成されている。また、ＢＧＡ１０と同様に、チップ部品１０Ａは、電極１１における後述の第２ランド２２０Ａと対向している面である電極対向面１２を有する。

半導体パッケージ１０Ｂは、図５に示すように、半導体チップが樹脂で覆われた本体部と、本体部の側面から電極１１が突出した形状を有している。このように、半導体パッケージ１０Ｂは、電極の構成がＢＧＡ１０と異なる。よって、半導体パッケージ１０Ｂの線膨張係数は、ＢＧＡ１０と同様に、１０×１０^−６/ Ｋ以上６０×１０^−６/ Ｋ以下の値をとる。

また、ＢＧＡ１０と同様に、半導体パッケージ１０Ｂは、電極１１における後述の第３ランド２２０Ｂと対向している面である電極対向面１２を有する。さらに、半導体パッケージ１０Ｂの電極１１は、途中で２回折り曲がっている。電極１１は、２回折り曲がった後、側面から突出している方向と同じ向きに伸びている。このような電極１１は、一般的にガルウイング構造やムカデ足構造と呼ばれる。

しかしながら、第２部品は、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂに限定されない。要するに、第２部品は、その側面に電極１１を有しており、その電極１１がランドと対向する電極対向面１２を有していればよい。

また、半導体パッケージ１０Ｂは、本体部の側面から突出した電極を有する表面実装型の電子部品である。よって、本実施形態は、半導体パッケージ１０Ｂに代わる他の表面実装型の電子部品であってもよく、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＱＦＪ（Quad Flat J-leaded Package）等も採用することができる。

背高部品１０Ｃは、図２に示すように、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂよりも背の高さが高い電子部品である。背の高さとは、回路基板２０における電子部品が搭載されている側の面である実装面２１に対して垂直な方向への電子部品の長さである。背高部品１０Ｃは、例えば、アルミ電解コンデンサやソレノイドとして機能する。背高部品１０Ｃは、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと比べて、その体格が大きいものである。

図６に示すように、背高部品１０Ｃは、回路基板２０に実装される側に電極１１を有する。また、電極１１は、背高部品１０Ｃの側面にまで連続して形成されている。ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと同様に、背高部品１０Ｃは、電極１１における後述の第４ランド２２０Ｃと対向している面である電極対向面１２を有する。

しかしながら、第３部品は、背高部品１０Ｃに限定されない。要するに、第３部品は、第１部品及び第２部品よりも背の高さが高ければよい。

回路基板２０は、セラミックや樹脂等を主成分とする基材に、導電性の配線２２が形成されたものである。そのため、回路基板２０の線膨張係数は、おおむねセラミックや樹脂の線膨張係数と一致する。よって、回路基板２０の線膨張係数は、１２×１０^−６/ Ｋ以上１６×１０^−６/ Ｋ以下となる。

回路基板２０は、電子部品が実装されている側の面である実装面２１を有する。図３から図６までに示すように、配線２２は、ランド、内部配線２２１及びビア２２２を有している。ランドは、配線２２における実装面２１に形成された部位である。回路基板２０は、ランドとして、第１ランド２２０、第２ランド２２０Ａ、第３ランド２２０Ｂ及び第４ランド２２０Ｃが形成されている。第１ランド２２０は、実装面２１上に形成されている。第１ランド２２０において、ＢＧＡ１０の電極対向面１２と対向している面を配線対向面２３とする。同様に、第２ランド２２０Ａ及び第３ランド２２０Ｂにおいてチップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂの電極対向面１２と対向している面、第４ランド２２０Ｃにおいて背高部品１０Ｃの電極対向面１２と対向している面を配線対向面２３とする。

なお、内部配線２２１及びビア２２２は、配線２２における基材内に形成された部位である。内部配線２２１は、回路基板２０の内部に実装面と垂直な方向において層状に形成されている。内部配線２２１は、実装面２１と平行な方向に伸びている。ビア２２２は、実装面に対して垂直方向に伸びている。ビア２２２は、ランドと内部配線２２１とを電気的に接続している。また、図示はしないが、ビア２２２は、内部配線２２１どうしを電気的に接続している。

接続はんだ３０は、図３に示すように、ＢＧＡ１０の電極１１と第１ランド２２０とを電気的かつ機械的に接続している。以下、電気的かつ機械的に接続していることを単に接続とも記載する。ＢＧＡ１０の電極１１と第１ランド２２０とを接続している接続はんだ３０は、電極対向面１２と配線対向面２３との間に存在している。なお、接続はんだ３０のうち少なくとも一部が電極対向面１２と配線対向面２３との間に存在していてもよい。

ＢＧＡ１０と回路基板２０とを接続している場合、接続はんだ３０は、ボール形状である。ボール形状とは、接続はんだ３０の実装面２１に対して平行な断面積が、電極対向面１２から接続はんだ３０の中央に向かうにつれて大きくなり、配線対向面２３から接続はんだ３０の中央に向かうにつれても大きくなっている形状である。言い換えると、接続はんだ３０の表面の傾きが、電極対向面１２から接続はんだ３０の中央に向かうにつれて実装面２１に対して垂直になり、配線対向面２３から接続はんだ３０の中央に向かうにつれても実装面２１に対して垂直になっている。

接続はんだ３０は、図４に示すように、チップ部品１０Ａの電極１１と第２ランド２２０Ａとを電気的に接続している。この場合、接続はんだ３０は、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在している。具体的には、接続はんだ３０は、電極１１の電極対向面１２と垂直な面上にも形成されることで、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在することになる。つまり、図４に示すように、チップ部品１０Ａと回路基板２０とを接続している場合、接続はんだ３０は、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在していてもよい。

また、接続はんだ３０は、図５に示すように、半導体パッケージ１０Ｂと第３ランド２２０Ｂとを接続している。この場合、接続はんだ３０は、チップ部品１０Ａの場合と同様に電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在している。具体的には、接続はんだ３０が電極１１の電極対向面１２と垂直な面上にも形成されることで、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも接続はんだ３０が存在することになる。つまり、図５に示すように、半導体パッケージ１０Ｂと回路基板２０とを接続している場合、接続はんだ３０は、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在していてもよい。

チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと回路基板２０とを接続している場合、接続はんだ３０は、裾野形状である。裾野形状とは、接続はんだ３０の実装面２１に対して平行な断面積が、電極対向面１２から配線対向面２３に向かうにつれて大きくなっている形状である。言い換えると、接続はんだ３０の表面の傾きが、電極対向面１２から配線対向面２３に向かうにつれて、実装面２１に対して平行に近づいていく。また、裾野形状とは、フィレット形状ともいうことができる。

接続はんだ３０は、図６に示すように、背高部品１０Ｃの電極１１と第４ランド２２０Ｃとを接続している。この場合、接続はんだ３０は、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂの場合と同様に、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも存在している。背高部品１０Ｃは、チップ部品１０Ａと同様に、電極対向面１２と垂直な面に電極１１を有している。よって、この垂直な面上にも接続はんだ３０が形成される。よって、電極対向面１２と配線対向面２３との間以外にも接続はんだ３０が存在することになる。

図６に示すように、背高部品１０Ｃと回路基板２０とを接続している場合、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂの場合と同様に、接続はんだ３０は、裾野形状である。

接続はんだ３０は、引張強さの異なる２種類の低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とを含んでいる。ここで、引張強さとは、材料を引っ張る方向に力を加えた際に、材料が破断したときの材料の単位面積当たりの力の大きさをいう。低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とは、所定の引張強さを有する。

低強度はんだ３１は、例えば、接続はんだ３０に含まれる材料の１つである。低強度はんだ３１は、主にＳｎとＡｇとが、６：１の割合で含まれている。低強度はんだ３１の引張強さは、４０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である。

高強度はんだ３２は、例えば、接続はんだ３０に含まれる材料の１つである。高強度はんだ３２は、Ａｇが１質量％以上４質量％以下、Ｃｕが０．６質量％以上０．８質量％以下、Ｓｂが１質量％以上５質量％以下、Ｎｉが０．０１質量％以上０．２質量％以下、残りがＳｎからなる。高強度はんだ３２の引張強さは、９０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下である。

接続はんだ３０に含まれる低強度はんだ３１と高強度はんだ３２の割合は、電子装置１を搭載環境の加速試験である冷熱サイクルの耐久試験結果、あるいは有限要素法などの応力解析によって算出した予測に基づいて求められる。例えば、ＢＧＡ１０の場合、接続はんだ３０を用いて、ＢＧＡ１０と回路基板２０との接続を行う。その後、上記の耐久試験あるいは応力解析を行う。回路基板２０が損傷していると考えられるので、これを改善するために接続はんだ３０に含まれる低強度はんだ３１と高強度はんだ３２との割合を調節して再び耐久試験あるいは応力解析を行う。これらを繰り返すと、ＢＧＡ１０を接続する際の接続はんだ３０に含まれる低強度はんだ３１と高強度はんだ３２の割合を最適にすることができる。

ボール形状の接続はんだ３０には、低強度はんだ３１のほうが高強度はんだ３２よりも多く含まれている。

裾野形状の接続はんだ３０には、高強度はんだ３２のほうが低強度はんだ３１よりも多く含まれている。なお、裾野形状の接続はんだ３０には、高強度はんだ３２のみが含まれていてもよい。

ここで、裾野形状の接続はんだ３０には、高強度はんだ３２のほうが低強度はんだ３１よりも多く含まれているとした。しかし、例外的に、接続はんだ３０の形状にかかわらず、背高部品１０Ｃと回路基板２０とを接続する接続はんだ３０には、低強度はんだ３１のほうが高強度はんだ３２よりも多く含まれている。

なお、本実施形態の電子装置１は、コネクタ４０に接続されている。コネクタ４０は、外部機器と電子装置１との接続部分である。コネクタ４０は、図１に示すように、端子４１がハウジング４２で覆われている。端子４１は、回路基板２０に接続される導電部材である。

また、本実施形態の電子装置１は、ケース５０内に収容されている。ケース５０は、主にアルミニウムで作られる。ケース５０は、電子装置１を外部から保護している。

（本実施形態の製造方法）
ここで、図７から図１５までを用いて電子装置１の製造方法について説明する。本実施形態が開示する電子装置１の製造方法は、塗布工程、配置工程及びリフロー工程をこの順で行う。なお、図７から図１５までを用いて各電子部品について説明をするが、図面を簡略化するために回路基板２０の片面にのみ各電子部品を実装する製造工程を図示している。したがって、電子装置１の製造方法は、片面にのみ各電子部品を実装する製造方法に限定されない。

（塗布工程）
塗布工程では、図７に示すように、回路基板２０の各ランド上に低強度はんだ３１を塗布する。具体的には、塗布工程では、第１ランド２２０上に低強度はんだ３１を塗布する。また、第２ランド２２０Ａ上に低強度はんだ３１を塗布する。さらに、第３ランド２２０Ｂ上に低強度はんだ３１を塗布する。そして、第４ランド２２０Ｃ上に低強度はんだ３１を塗布する。塗布工程では、ディスペンサー等を用いた塗布やスクリーン印刷によって、予め決められた量の低強度はんだ３１をランド上に塗布する。つまり、各ランドに一つずつ低強度はんだ３１を塗布してもよいし、全ランドにまとめて一度に低強度はんだ３１を塗布してもよい。

なお、本実施形態では、一例として、ランド上に低強度はんだ３１を塗布する塗布工程を採用した。しかしながら、本発明は、これに限定されず、ランド上に高強度はんだ３２を塗布する塗布工程であっても採用できる。

（配置工程）
配置工程では、塗布工程にて各ランドに塗布された低強度はんだ３１上に、高強度はんだ３２と、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ、半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃとを配置する。なお、この配置工程では、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ、半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃのそれぞれに関して個別に説明する。

まず、図８、図９を用いて、高強度はんだ３２とＢＧＡ１０の配置に関して説明する。図８に示すように、配置工程では、ＢＧＡ１０用の低強度はんだ３１の真上に、チップマウンタ等を用いて電極１１に高強度はんだ３２が形成された状態のＢＧＡ１０を配置する。高強度はんだ３２は、複数の電極１１上のそれぞれに形成されている。

図９に示すように、配置工程では、高強度はんだ３２が塗布されたＢＧＡ１０を第１ランド２２０上の低強度はんだ３１に配置する。電極１１に形成されている高強度はんだ３２の量は、塗布工程で塗布された低強度はんだ３１の量よりも少ない。つまり、配置工程では、塗布工程で予め決められた量の低強度はんだ３１よりも、少ない量の高強度はんだ３２が配置される。配置工程では、低強度はんだ３１と高強度はんだ３２を電極対向面１２と配線対向面２３との間に配置する。

次に、図１０、図１１を用いて、高強度はんだ３２とチップ部品１０Ａの配置に関して説明する。図１０に示すように、配置工程では、チップ部品１０Ａ用の低強度はんだ３１上に、チップ部品１０Ａと高強度はんだ３２とを別々に配置する。つまり、配置工程では、チップ部品１０Ａを、電極１１に高強度はんだ３２が形成されていない状態で、低強度はんだ３１上に配置する。配置工程では、チップマウンタ等を用いてチップ部品１０Ａを低強度はんだ３１上に配置する。このとき、配置工程では、低強度はんだ３１の少なくとも一部が電極対向面１２と配線対向面２３との間に存在するようにチップ部品１０Ａを配置する。

図１１に示すように、配置工程では、チップ部品１０Ａを低強度はんだ３１上に配置した後、高強度はんだ３２を塗布する。このとき、配置工程では、高強度はんだ３２をチップ部品１０Ａの電極１１が配置されている箇所以外に塗布する。この高強度はんだ３２の量は、塗布工程で塗布された低強度はんだ３１の量よりも多い。つまり、配置工程では、塗布工程で予め決められた量の低強度はんだ３１よりも、多い量の高強度はんだ３２を塗布する。チップ部品１０Ａと高強度はんだ３２とは、低強度はんだ３１上に配置される。配置工程では、ディスペンサー等を用いて高強度はんだ３２を低強度はんだ３１上に塗布する。

次に、図１２、図１３を用いて、高強度はんだ３２と半導体パッケージ１０Ｂの配置に関して説明する。図１２に示すように、配置工程では、半導体パッケージ１０Ｂ用の低強度はんだ３１上には、半導体パッケージ１０Ｂと高強度はんだ３２とを別々に配置する。つまり、半導体パッケージ１０Ｂは、電極１１に高強度はんだ３２が形成されていない状態で、低強度はんだ３１上に配置される。配置工程では、チップマウンタ等を用いて半導体パッケージ１０Ｂを配置する。このとき、配置工程では、チップ部品１０Ａと同様に、低強度はんだ３１の少なくとも一部が電極対向面１２と配線対向面２３との間に存在するように半導体パッケージ１０Ｂを配置する。

図１３に示すように、配置工程では、半導体パッケージ１０Ｂを低強度はんだ３１上に配置した後、高強度はんだ３２を塗布する。このとき、配置工程では、半導体パッケージ１０Ｂの電極１１が配置されている箇所以外に塗布する。この高強度はんだ３２の量は、チップ部品１０Ａにおける配置工程と同様に、塗布工程で塗布された低強度はんだ３１の量よりも多い。配置工程では、半導体パッケージ１０Ｂと高強度はんだ３２を低強度はんだ３１上に配置する。配置工程では、チップ部品１０Ａにおける配置工程と同様に、ディスペンサー等を用いて高強度はんだ３２を低強度はんだ３１上に塗布する。

そして、図１４、図１５を用いて、高強度はんだ３２と背高部品１０Ｃの配置に関して説明する。図１４に示すように、配置工程では、背高部品１０Ｃ用の低強度はんだ３１上に、背高部品１０Ｃと高強度はんだ３２とを別々に配置する。つまり、配置工程では、背高部品１０Ｃを、電極１１に高強度はんだ３２が形成されていない状態で、低強度はんだ３１上に配置する。配置工程では、チップマウンタ等を用いて、背高部品１０Ｃを低強度はんだ３１上に配置する。このとき、配置工程では、チップ部品１０Ａと同様に、低強度はんだ３１の少なくとも一部が電極対向面１２と配線対向面２３との間に存在するように背高部品１０Ｃを配置する。

図１５に示すように、配置工程では、背高部品１０Ｃを低強度はんだ３１上に配置した後、高強度はんだ３２を塗布する。背高部品１０Ｃが配置されている箇所以外に塗布される高強度はんだ３２の量は、塗布工程で塗布された低強度はんだ３１の量よりも多い。配置工程では、第３部品１０Ｃと高強度はんだ３２とを低強度はんだ３１上に配置する。配置工程では、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂにおける配置工程と同様に、ディスペンサー等を用いて高強度はんだ３２を低強度はんだ３１上に塗布する。

なお、本実施形態では、一例として、低強度はんだ３１上に高強度はんだ３２を配置する配置工程を採用した。しかし、これに限られずに、配置工程では、塗布工程にて塗布された高強度はんだ３２上に低強度はんだ３１を配置してもよい。

（リフロー工程）
リフロー工程では、低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とを溶融及び硬化させることで接続はんだ３０を形成する。そして、接続はんだ３０を形成することで、各電子部品と回路基板２０とを接続する。

ＢＧＡ１０の場合、電極対向面１２と配線対向面２３との間にある低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が加熱によって溶融する。溶融した低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２は、対流によって互いに混ざり合う。そして、溶融状態の接続はんだ３０ができる。電極対向面１２と配線対向面２３との間にある溶融した接続はんだ３０は、その表面張力によって丸みを帯びる。その後、硬化することでボール形状の接続はんだ３０を形成する。

チップ部品１０Ａの場合、低強度はんだ３１及び低強度はんだ３１上に配置された高強度はんだ３２が加熱によって溶融する。ＢＧＡ１０におけるリフロー工程の場合と同様に、溶融した低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が互いに混ざり合い、そして、溶融状態の接続はんだ３０ができる。溶融状態の接続はんだ３０は、チップ部品１０Ａの電極対向面１２と垂直な面上と配線対向面２３上を濡れ拡がっていく。溶融状態の接続はんだ３０が濡れ拡がることで、電極対向面１２と配線対向面との間にある接続はんだ３０に裾野が形成される。その後、硬化することで裾野形状の接続はんだ３０を形成する。

半導体パッケージ１０Ｂの場合、低強度はんだ３１及び低強度はんだ３１上に配置された高強度はんだ３２が加熱によって溶融する。ＢＧＡ１０及びチップ部品１０Ａにおけるリフロー工程の場合と同様に、溶融した低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が互いに混ざり合い、そして、溶融状態の接続はんだ３０ができる。溶融状態の接続はんだ３０は、半導体パッケージ１０Ｂの配線対向面２３上を濡れ拡がっていく。その後、チップ部品１０Ａの場合と同様に、硬化することで裾野形状の接続はんだ３０を形成する。

背高部品１０Ｃの場合、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと同様に、低強度はんだ３１及び低強度はんだ３１上に配置された高強度はんだ３２が加熱によって溶融する。ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂにおけるリフロー工程の場合と同様に、溶融した低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が互いに混ざり合い、そして、溶融状態の接続はんだ３０ができる。溶融状態の接続はんだ３０は、背高部品１０Ｃの電極対向面１２と垂直な面上と配線対向面２３上を濡れ拡がっていく。その後、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂの場合と同様に、硬化することで裾野形状の接続はんだ３０を形成する。

なお、電子装置１の製造方法では、低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２を別工程で塗布している。しかし、この開示はこれに限定されず、例えば、ＢＧＡ１０を回路基板２０に電気的に接続する場合、予め高強度はんだ３２の量より低強度はんだ３１の量を多くして、予め低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とを混合させたはんだを用いてもよい。同様に、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂを回路基板２０に電気的に接続する場合、予め低強度はんだ３１の量より高強度はんだ３２の量を多くして、予め低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とを混合させたはんだを用いてもよい。同様に、背高部品１０Ｃを回路基板２０に電気的に接続する場合、予め高強度はんだ３２の量より低強度はんだ３１の量を多くして、予め低強度はんだ３１と高強度はんだ３２とを混合させたはんだを用いてもよい。

なお、本実施形態では、一例として、予め決められた量の低強度はんだ３１を塗布する塗布工程を採用した。しかし、これに限られずに、塗布工程で第１ランド２２０上には、配置工程で塗布される高強度はんだ３２よりも多い量の低強度はんだ３１を塗布するとしてもよい。同様に、塗布工程で第２ランド２２０Ａ及び第３ランド２２０Ｂ上には、配置工程で塗布される高強度はんだ３２よりも少ない量の低強度はんだ３１を塗布するとしてもよい。同様に、塗布工程で第４ランド２２０Ｃ上には、配置工程で塗布される高強度はんだ３２よりも少ない量の低強度はんだ３１を塗布するとしてもよい。そして、この後、配置工程では、所定量の高強度はんだ３２を塗布してもよい。

（本実施形態の作用効果）
この実施形態によると、電子部品の種類に応じて低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が含まれる割合を調節した接続はんだ３０を用いることで、従来の電子装置に比べて、装置が正常に機能する期間を延ばすことができる。

詳述すると、ＢＧＡ１０と回路基板２０とを電気的に接続している接続はんだ３０は、ボール形状である。ボール形状では、接続はんだ３０の中央から電極対向面１２及び配線対向面２３へ向かうにつれて、接続はんだ３０の実装面２１と平行な断面での断面積が小さくなる。つまり、接続はんだ３０の表面と電極対向面１２とがつくる角が鋭角となる。このため、外気温が大きく変化することで生ずるせん断応力によって、回路基板２０側へひび割れが生じやすいと想定される。そこで、接続はんだ３０へも応力を分散させ、回路基板２０へせん断応力の集中を緩和するため、ＢＧＡ１０と回路基板２０とを電気的に接続している接続はんだ３０には、低強度はんだ３１が高強度はんだ３２よりも多く含まれている。低強度はんだ３１の引張強さは、高強度はんだ３２の引張強さよりも小さいので、せん断応力を接続はんだ３０内で分散しやすくなる。よって、外気温が大きく変化する環境下でも、ＢＧＡ１０と回路基板２０とを電気的に接続しているボール形状の接続はんだ３０の接続信頼性を高めることができる。

チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと回路基板２０とを電気的に接続している接続はんだ３０は、裾野形状である。裾野形状では、電極対向面１２から配線対向面２３へ向かうにつれて、接続はんだ３０の実装面２１と平行な断面での断面積が大きくなる。つまり、接続はんだ３０の表面と電極対向面１２とがつくる角が鈍角となる。このため、外気温が大きく変化することで生ずるせん断応力は、回路基板２０側に加わりにくく、接続はんだ３０に集中すると想定される。そこで、集中するせん断応力に対する耐久性を確保するため、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと回路基板２０とを電気的に接続している接続はんだ３０には、高強度はんだ３２が低強度はんだ３１よりも多く含まれている。高強度はんだ３２の引張強さは、低強度はんだ３１の引張強さよりも大きいので、接続はんだ３０は、せん断応力に対して十分な強度を確保することができる。よって、外気温が大きく変化する環境下でも、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂと回路基板２０とを電気的に接続している裾野形状の接続はんだ３０の接続信頼性を高めることができる。

以上より、上述のような割合で混合された接続はんだ３０を用いることで、単一種類のはんだを用いていた従来の電子装置よりも、電子装置１が正常に機能する期間を延ばすことができる。

また、背高部品１０Ｃと回路基板２０とを電気的に接続している接続はんだ３０は、裾野形状である。よって、上記のせん断応力は、接続はんだ３０に集中すると想定されるため、接続はんだ３０には高強度はんだ３２が低強度はんだ３１よりも多く含ませるべきである。しかし、電子装置１が落下したとき、落下による衝撃が全電子部品に加わる。背高部品１０Ｃは、ＢＧＡ１０、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂよりも背が高いため、他の電子部品に比べて落下衝撃の影響を受けやすい。そして、落下衝撃の影響は、接続はんだ３０と配線対向面２３との境界面に集中すると想定される。

そこで、落下衝撃が接続はんだ３０と配線対向面２３との境界面に集中することを緩和するため、背高部品１０Ｃと回路基板２０とを接続しているには、接続はんだ３０の形状にかかわらず、低強度はんだ３１が高強度はんだ３２よりも多く含まれている。よって、高強度はんだ３２のみが含まれている接続はんだ３０に比べ、接続はんだ３０内で力を分散させることができる。したがって、せん断応力に対して十分な強度を確保しつつ、落下衝撃による影響を緩和することができる。

また、この実施形態の製造方法によると、電子部品の種類に応じて低強度はんだ３１と高強度はんだ３２を塗布する割合を調節した接続はんだ３０を形成することで、本実施形態の電子装置１を製造することができる。

詳述すると、ＢＧＡ１０を回路基板２０に接続する場合には、配置工程で低強度はんだ３１上に、ＢＧＡ１０、当該低強度はんだ３１よりも少ない量の高強度はんだ３２を配置する。その後、リフロー工程を経て、高強度はんだ３２よりも多く低強度はんだ３１が含まれた接続はんだ３０を形成する。

また、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂを回路基板２０に接続する場合には、配置工程で低強度はんだ３１上に、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂ、当該低強度はんだ３１よりも多い量の高強度はんだ３２を配置する。その後、リフロー工程を経て、低強度はんだ３１よりも多く高強度はんだ３２が含まれた接続はんだ３０を形成する。

さらに、背高部品１０Ｃを回路基板２０に接続する場合には、配置工程で低強度はんだ３１上に、背高部品１０Ｃ、当該低強度はんだ３１よりも少ない量の高強度はんだ３２を配置する。その後、リフロー工程を経て、ＢＧＡ１０の場合と同様に、高強度はんだ３２よりも多く低強度はんだ３１が含まれた接続はんだ３０を形成する。

したがって、低強度はんだ３１及び高強度はんだ３２が含まれる割合が回路基板２０に接続される各電子部品の種類に応じて調節された接続はんだ３０を用いた本実施形態の電子装置１を製造することができる。なお、塗布工程にて低強度はんだ３１の代わりに高強度はんだ３２を塗布して、配置工程にて低強度はんだ３１を配置する製造方法でも、上述と同様の作用効果を奏する。

また、低強度はんだ３１は、フラックスを含んだペースト状でもよい。フラックスを含んだ低強度はんだ３１は、フラックスを含まない低強度はんだ３１よりも粘性が高くなる。よって、配置工程では、低強度はんだ３１上の一部にチップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃの電極１１を接触させて配置する際に、チップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃを安定して配置することができる。つまり、配置工程では、低強度はんだ３１上にチップ部品１０Ａなどを配置した場合に、チップ部品１０Ａが低強度はんだ３１から滑り落ちることを抑制できる。なお、塗布工程にて、高強度はんだ３２をランド上に塗布する際も同様に、高強度はんだ３２にフラックスを含めることで、配置工程にて、高強度はんだ３２上にチップ部品１０Ａ及び半導体パッケージ１０Ｂ及び背高部品１０Ｃを安定して配置することができる。

１…電子装置、１０…ＢＧＡ、１０Ａ…チップ部品、１０Ｂ…半導体パッケージ、１０Ｃ…背高部品、１１…電極、１２…電極対向面、２０…回路基板、２１…実装面、２２…配線、３０…接続はんだ、３１…低強度はんだ、３２…高強度はんだ

Claims (7)

1. 電極（１１）を有する少なくとも２種類以上の電子部品と、
   前記電子部品が実装されている側の面である実装面（２１）に配線（２２）を有している回路基板（２０）と、
   前記電子部品と前記回路基板とを電気的かつ機械的に接続している接続はんだ（３０）と、を備え、
   前記接続はんだの少なくとも一部が、前記電極における前記実装面と対向している面である電極対向面（１２）と前記配線の一部が前記電極対向面と対向している面である配線対向面（２３）との間に配置されており、
   前記電子部品は、ボール形状の前記接続はんだで前記回路基板に接続されている第１部品（１０）と、裾野形状の前記接続はんだで前記回路基板に接続されている第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と、を含んでおり、
   前記接続はんだには、所定の引張強さを有する低強度はんだ（３１）及び前記低強度はんだよりも引張強さが大きい高強度はんだ（３２）が含まれており、
   前記第１部品は、前記高強度はんだより前記低強度はんだが多い前記接続はんだで前記回路基板に接続されており、
   前記第２部品は、前記低強度はんだより前記高強度はんだが多い前記接続はんだで前記回路基板に接続されている電子装置。
2. 前記電子部品は、前記電子部品の前記実装面からの高さを部品高さとし、前記第１部品及び前記第２部品よりも前記部品高さが高い第３部品（１０Ｃ）を含んでおり、
   前記第３部品は、前記接続はんだの形状にかかわらず、前記高強度はんだより前記低強度はんだが多く前記接続はんだで前記回路基板に接続されている請求項１に記載の電子装置。
3. 前記第１部品は、前記実装面と対向する面のみに前記電極を有しており、
   前記第２部品は、少なくとも前記実装面と対向しない面に前記電極を有している請求項１又は２に記載の電子装置。
4. 前記接続はんだには、フラックスが含まれている請求項１から３までのいずれか１項に記載の電子装置。
5. 電極（１１）を有する少なくとも２種類以上の電子部品と、
   前記電子部品が実装されている側の面である実装面（２１）に配線（２２）を有している回路基板（２０）と、
   前記電子部品と前記回路基板とを電気的かつ機械的に接続している接続はんだ（３０）と、を備え、
   前記接続はんだの少なくとも一部が、前記電極における前記実装面と対向している面である電極対向面（１２）と前記配線の一部が前記電極対向面と対向している面である配線対向面（２３）との間に配置されており、
   前記電子部品は、ボール形状の前記接続はんだで前記回路基板に接続されている第１部品（１０）と、裾野形状の前記接続はんだで前記回路基板に接続されている第２部品（１０Ａ、１０Ｂ）と、を含んでおり、
   前記接続はんだには、所定の引張強さを有する低強度はんだ（３１）及び前記低強度はんだよりも引張強さが大きい高強度はんだ（３２）が含まれており、
   前記第１部品は、前記高強度はんだより前記低強度はんだが多い前記接続はんだで前記回路基板に接続されており、
   前記第２部品は、前記低強度はんだより前記高強度はんだが多い前記接続はんだで前記回路基板に接続されている電子装置の製造方法であって、
   前記低強度はんだと前記高強度はんだのうち、いずれか一方のはんだを前記配線上に塗布し、
   前記一方のはんだ上に、前記第１部品と前記高強度はんだより前記低強度はんだが多くなるように他方のはんだとを配置するとともに、
   前記一方のはんだ上に、前記第２部品と前記低強度はんだより前記高強度はんだが多くなるように他方のはんだとを配置し、
   前記一方のはんだ及び前記他方のはんだをリフローし、前記接続はんだを形成することで前記第１部品及び前記第２部品と前記回路基板とを電気的に接続する電子装置の製造方法。
6. 前記電子部品は、前記電子部品の前記実装面からの高さを部品高さとし、前記第１部品及び前記第２部品よりも前記部品高さが高い第３部品（１０Ｃ）を含んでおり、
   前記第３部品は、前記接続はんだの形状にかかわらず、前記高強度はんだより前記低強度はんだが多く前記接続はんだで前記回路基板に接続されている電子装置の製造方法であって、
   前記一方のはんだの上に、前記第３部品と前記高強度はんだより前記低強度はんだが多くなるように他方のはんだとを配置し、
   前記一方のはんだ及び前記他方のはんだをリフローし、前記接続はんだを形成することで前記第３部品と前記回路基板とを電気的に接続する請求項５に記載の電子装置の製造方法。
7. フラックスが含まれている前記一方のはんだを前記配線上に塗布し、
   フラックスが含まれた前記一方のはんだ上の一部と前記第２部品及び前記第３部品の前記電極とが接触するように配置し、
   フラックスが含まれた前記一方のはんだ上で前記第２部品及び前記第３部品の前記電極で覆われている箇所以外に前記他方のはんだを塗布する請求項６に記載の電子装置の製造方法。

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