JPH11354912A - 電子部品の実装構造及び実装方法 - Google Patents

電子部品の実装構造及び実装方法

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JPH11354912A
JPH11354912A JP4380199A JP4380199A JPH11354912A JP H11354912 A JPH11354912 A JP H11354912A JP 4380199 A JP4380199 A JP 4380199A JP 4380199 A JP4380199 A JP 4380199A JP H11354912 A JPH11354912 A JP H11354912A
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浅井  康富
Yuji Otani
祐司 大谷
Hirokazu Imai
今井  博和
Takashi Nagasaka
長坂  崇
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品と実装基板上に配置された電極とを
導電性接着剤を介して接合する場合に、その接合強度を
向上させる。また、さらに電極間のピッチを狭小化させ
る。 【解決手段】 Agペースト16が、ランド15若しく
は複数の電極13からはみ出るようにする。そして、少
なくともAgペースト16の周縁部の一部が、電子部品
11の外殻部材12若しくは実装基板14に接合部位を
有する構造とする。Agペースト16は、金属と接合さ
れるよりも絶縁性部材と接合されるほうが接合強度が大
きくなる。このため、上記構成とすることにより、ラン
ド15からはみ出た部位において、電子部品の接合強度
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、チッ
プ型コンデンサ、抵抗などの電子部品において、少なく
とも裏面に配置された電極によって実装基板との電気的
接続を行なう電子部品の実装構造及び実装方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、例えばHIC(混成集積回路)の
ような電子回路装置においては、基板上に面実装電子部
品を搭載する際に、Pbフリー化や脱フロン(フラック
ス残渣洗浄工程の不要化)を目的として、良く知られた
リフローはんだ付けによる実装構造に代えて、Agペー
ストのような導電性接着剤を利用した実装構造が数多く
採用される状況となってきている。このような実装構造
の一例を図15に示す。
【0003】この図に示すように、セラミック或いは樹
脂のような絶縁材料からなる実装基板41上に、一対の
電極43を備えた面実装用の積層セラミックコンデンサ
42を実装した状態を示したものであり、その実装時に
は、実装基板41上に形成された一対の電極43上にス
クリーン印刷によってAgペースト44を転写すると共
に、このAgペースト44上に所定の荷重及び時間条件
で積層セラミックコンデンサ42をマウントした後に、
Agペースト44を硬化させる構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の実装構造を
備えたサンプルを用意して、ヒートサイクル試験(例え
ば−40〜150℃、1000サイクル)を行なったと
ころ、積層セラミックコンデンサ42側の電極42aも
しくは実装基板41側の電極43とAgペースト44と
の界面において、クラックが発生して両者間の接合性が
劣化するものが存在することが判明した。このようなク
ラック発生の原因は以下に述べるような理由によると考
えられる。
【0005】即ち、リフローはんだ付けによる実装構造
にあっては、はんだペースト内のフラックス成分が電子
部品側の電極上および実装基板側の電極上の酸化物や有
機物の汚れ等を除去するようになると共に、リフロー加
熱に応じてはんだと電極材料とが金属間結合することに
なるため、その結合状態の電極材料に対する依存性が低
いという特性がある。
【0006】これに対して、Agペースト44を利用し
た実装構造の場合は、Agペースト44のバインダ用樹
脂が硬化収縮するのに応じて、そのAgペースト44内
に独立して存在しているAgフィラーが、鎖状に連結
(接続)されると同時に上記各電極42a、43と接合
された状態となるのである。このため、電極材料の物性
(特に表面物性)に影響されやすいという事情があっ
て、上記各電極42a、43とAgペースト44との各
間の接合力がはんだ付けの場合に比べて小さくなること
が避けられず、これが上記のようなクラック発生の原因
になると考えられる。
【0007】そこで、本発明者らは、上記のようなヒー
トサイクル試験を行なった際に、Agペーストのどの部
位でクラックが発生するのか、その挙動を詳細に調べ
た。その結果、Agペースト44におけるクラックは、
主に上記各電極42a、43との接合端部付近で発生し
ていることが分かった。つまり、高温下でのAgペース
ト44の熱収縮に応じて接合力が小さい電極42a、4
3との接合部分でクラックが発生すると考えられる。
【0008】これに対して、Agペースト44は、実装
基板41や積層セラミックコンデンサ42の外殻部材の
材料となるセラミック(例えば、アルミナ)、或いは実
装基板41を構成する絶縁材料(樹脂或いはセラミッ
ク)に対しては、その接合性が金属材料に比べて良好で
あるということが判った。本発明は上記問題に鑑みて成
され、絶縁材料からなる外殻部材及びこの表面に露出し
た状態の電極を備えた電子部品を、実装基板上に配置さ
れた電極上に導電性接着剤を介して実装する場合に、そ
の導電性接着剤でのクラック発生を防止できるようにす
ることを第1の目的とする。
【0009】また、ピッチの狭いランド(電極)を必要
とする部品、例えば半導体素子を実装基板にはんだにて
フリップチップ実装する場合、図16(a)〜(d)に
示す工程を経て実装を行なっていた。まず、図16
(a)に示すように、電極(以下、ランドとも称する)
51が形成された実装基板52を用意する。次に、図1
6(b)に示すように、はんだペースト53を印刷す
る。このとき、所望のはんだ接合寿命を得るために、は
んだペースト53の径とランド51の径を同等にしてい
る。そして、図16(c)に示すように、はんだバンプ
54を備えた半導体素子55を実装基板上に位置決め搭
載(マウント)する。さらに、リフロー処理によっては
んだバンプ54とはんだペースト53とを溶融接合させ
ると、図16(d)に示すように、半導体素子55と実
装基板52との電気的接続が成される。
【0010】この実装に際し、ランド51のパターン公
差、はんだペースト53の印刷ズレ、半導体素子55の
実装基板52へのマウントズレが発生する。このため、
ランド51とはんだペースト53とが位置ズレする場合
がある。しかしながら、はんだの性能上、はんだペース
ト53及びはんだバンプ54がリフロー時にランド51
に濡れ広がり、ランド51に戻ろうとする。この溶融し
たはんだが完全にランド51に戻るようにするために
は、はんだペースト53がランド51に半分以上接する
ように印刷する必要があることが経験上判っており、半
分以上接していない場合にはランド51にはんだが戻り
きらず、実装基板52上にはんだボールとして残存する
か、もしくは隣接するランド51にはんだが取り込まれ
るか、或いは隣接ランド間がはんだによりショートする
(図17参照)。
【0011】その結果、ランド51のはんだ量が減少
し、或いは隣接ランドとの短絡により、半導体素子或い
は電子部品の電気的接続信頼性を損ねる。一方、近年で
は、微細化に伴い半導体素子55のランドピッチを30
0μm以下にしたいとう要求がある。これを満たすため
には、実装基板52に形成されるランド51のパターン
精度、はんだペースト53の印刷位置、量精度、半導体
素子55の実装基板52上へのマウント精度が厳しく要
求される。特に、実装基板52としてセラミック積層基
板を採用する場合には、焼成収縮の不均一により、パタ
ーン精度が悪くなり、例えば1%程度の寸法公差が発生
してしまうため、上記各精度が要求される。
【0012】しかしながら、半導体素子55に例えば1
0mm角のものを用いる場合、半導体素子55の中心に
対して隅にあるランド51ではパターン公差が0.07
mm、印刷ズレが0.05mm、マウントズレが0.0
3mm程度発生する。このため、ランド51に対しては
んだペースト53とはんだバンプ54のズレは、各ズレ
の2乗平均を取ると、略0.13mmと見込まれ、ラン
ドピッチ(間隔)をこれ以下にすると図17に示すよう
に、隣り合うはんだ同士が付着してショートする可能性
がある。
【0013】その一方、上述したように、ランド51の
寸法は接合寿命や所定のズレを考慮して設定されている
ため、ランドサイズを0.15mmとすると、ランドピ
ッチは0.28mm以下にできず、上記要求を満たすこ
とができない。本発明は上記問題を鑑みて成され、ラン
ド(電極)ピッチを狭くできる電子部品の実装構造及び
実装方法を提供することを第2の目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項1に記載の発明においては、導電性接着剤
(5、16)は、ランド(4、15、17、22)若し
くは複数の電極(3、13、33)からはみ出るように
配置されていることを特徴としている。このように、導
電性接着剤がランド若しくは複数の電極からはみ出る構
成とすることによって、はみ出た部分が金属と異なる絶
縁部材と接するようにできる。このため、この部位にお
いて導電性接着剤の接合強度を強くすることができる。
【0015】具体的には、請求項2に示すように、少な
くとも導電性接着剤の周縁部の一部が、電子部品の外殻
部材に接合部位を有する構造や、請求項4に示すよう
に、少なくとも導電性接着剤の周縁部の一部が実装基板
の絶縁部に接合部位を有している構造となればよい。そ
して、請求項3に示すように、電極に、外殻部材を露出
させるための露出窓部が少なくとも1つ形成し、この露
出窓部を通じて導電性接着剤が外殻部材に接合されるよ
うにしたり、請求項5に示すように、ランドに、実装基
板を露出させるための露出窓部が少なくとも1つ形成
し、この露出窓部を通じて導電性接着剤が実装基板に接
合されるようにするとよい。
【0016】請求項6に記載の発明においては、ランド
(4、15、17、22)と電極(3、13、33)と
の間が導電性接着剤(5、16)で接続されていると共
に、ランド及び電極の配列方向において、該導電性接着
剤のサイズよりもランドのサイズが小さくされているこ
とを特徴としている。導電性接着剤を用いた場合、導電
性接着剤は硬化してもランドに濡れ広がらない。このた
め、ランド及び電極の配列方向において、導電性接着剤
のサイズよりもランドのサイズが小さくなるようにすれ
ば、導電性接着剤を介してランドと電極との間の接合を
行なうことができると共に、ランドのサイズを小さくで
きるため、この分、ランドピッチを狭めることができ
る。
【0017】請求項8に記載の発明においては、導電性
接着剤は、実装基板上に印刷形成されており、該印刷の
際の印刷ズレをX、配列方向における導電性接着剤のサ
イズをφ1、該配列方向におけるランドのサイズをφ2
とすると、2(X―φ2/2)<φ1の間形を満たすよ
うに、配列方向におけるランドのサイズが設定されてい
ることを特徴としている。
【0018】導電性接着剤を印刷形成する場合には印刷
ズレが発生するが、ランドの径を小さくした場合に小さ
くしすぎると、印刷ズレによってランドと導電性接着剤
が接触しなくなってしまう。このため、上記関係を満た
す程度の径でランドを形成することにより、印刷ズレに
よっても導電性接着剤とランドとが確実に接触できるよ
うにすることができる。
【0019】なお、請求項7に示すように、導電性接着
剤として、Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、I
r、AgPd、AgPtのうちの少なくとも1つを含む
金属製フィラーが、エポキシ、フェノール、アクリル、
ポリエステル、ポリイミドのうちの少なくとも1つを含
む樹脂に混入されたペースト状のものを用いることがで
きる。
【0020】また、請求項9に示すように、実装基板
に、ランドを部分的に覆うことによって、配列方向にお
いて該ランドのサイズを導電性接着剤のサイズよりも小
さくする絶縁材料からなる保護膜を備えるようにしても
よい。請求項10に記載の発明においては、導電性接着
剤は、実装基板上においてランドが形成されている位置
以外にも配置されており、該導電性接着剤が外殻部材及
び/又は実装基板に接合されていることを特徴としてい
る。
【0021】このように、実装基板上においてランドが
形成されていない位置に、導電性接着剤を配置するよう
にしても、その部位において導電性接着剤の接合強度を
向上させることができる。請求項11乃至18に記載の
発明においては、実装基板に備えられたランド(4、1
5、17、22)の上に、ランドよりもサイズが大きい
導電性接着剤(5、16)を印刷する工程と、導電性接
着剤と電極(3、13、33)が接するように位置決め
して、電子部品(1、11、30)を実装基板上に搭載
する工程と、熱処理によって導電性接着剤を硬化させる
工程と、を備えていることを特徴としている。
【0022】このように、導電性接着剤のサイズをラン
ドよりも大きくすることにより、導電性接着剤がランド
からはみ出るようにでき、請求項1と同様の効果が得ら
れる。請求項14に記載の発明においては、導電性接着
剤を印刷する工程では、実装基板のうち、前記電子部品
を搭載する位置以外にも該導電性接着剤をアライメント
用として印刷しておき、電子部品を実装基板上に搭載す
る工程では、アライメント用の導電性接着剤を基準とし
て、電子部品の位置決めを行なうことを特徴としてい
る。
【0023】このように、導電性接着剤を基準として位
置決めを行なえば、ランドを基準として位置決めを行な
うよりも、バンプと導電性接着剤とがより一致するよう
にできるため、よりバンプと導電性接着剤との接合を好
適に行なうことができる。なお、請求項16に示すよう
に、電子部品を搭載する工程では、電子部品搭載時にお
いて電子部品への荷重を制御することによって、導電性
接着剤の形状を制御するようにしてもよい。
【0024】例えば、請求項17に示すように、電子部
品搭載時において電子部品もしくは実装基板を振動させ
るようにすればよい。なお、請求項18に記載の発明の
ように、導電性接着剤を印刷する工程において、実装基
板のうちランドが形成されていない位置においても導電
性接着剤を印刷し、電子部品を搭載する工程時におい
て、導電性接着剤と外殻部材とが接合部位を有するよう
にすれば、この部位において導電性接着剤の整合強度を
高くすることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 (第1実施形態)本実施形態では、面実装用の電子部品
として積層セラミックコンデンサを用いた場合について
説明する。図1に積層セラミックコンデンサ(電子部
品)11を実装基板14に実装したときの断面図を示
す。また、図2に、図1に示す実装構造の要部のレイア
ウトを示す。
【0026】積層セラミックコンデンサ11は、いわゆ
る3216サイズのもので、セラミック誘電体からなる
六面体状(縦3.2mm×横1.6mm、高さ1.25
mm)の本体チップ(外殻部材)12の内部に、例えば
Ag−Pd合金よりなる複数枚ずつの内層電極を交互に
積層状に配置すると共に、当該本体チップ12における
対向側面(内層電極が露出する側面)に、内層電極とそ
れぞれ導通した状態の一対の膜状の端子電極(電極)1
3を露出状態で形成した構造となっている(但し、内部
構造は図示略)。ここでは、上記端子電極13の接地面
(下面投影面)サイズは、図2に示すように、例えば
0.5mm×1.6mmに設定している。
【0027】上述のような構造とされた積層セラミック
コンデンサ11を搭載するための実装基板14は、例え
ば92%アルミナ基板によりなるもので、その上面には
一対の基板電極15が例えば銅メッキにより形成されて
いる。この場合、各基板電極15は、その面積が積層セ
ラミックコンデンサ11側の端子電極13の接地面積よ
り小さい状態(例えば1/4程度の面積)に設定される
ものであり、図2に示すように、0.2mm×1.0m
のサイズに設定されている。なお、上記基板電極15か
らの引出配線については図示していないが、これは実装
基板14上に形成された配線パターン或いは実装基板1
4に形成されたスルーホール配線により構成することが
できる。
【0028】上記積層セラミックコンデンサ11は、実
装基板14上にAgペースト16(導電性接着剤、導電
性接合部材)を利用して実装されるものである。具体的
には、この実装前において、Agペースト16は、実装
基板14上における前記一対の基板電極15を中心とし
た各位置に、例えば70±20μmの膜厚でスクリーン
印刷され、その印刷サイズは、図2に示すように、0.
35mm×1.4mm程度に設定されている。このよう
な印刷サイズとすることにより、基板電極15がAgペ
ースト16よりも相対的に小さくなるようにしている。
なお、上記Agペースト16は、バインダとしてアミン
硬化タイプのエポキシ樹脂を使用したものであり、Ag
フィラーとエポキシ樹脂の配合比は80:20(Wt
%)に設定されている。
【0029】そして、かかるAgペースト16上に積層
セラミックコンデンサ11を荷重が1(N)、時間が
0.5(秒)の条件にてマウントする。これにより、図
1に示すように、Agペースト16が積層セラミックコ
ンデンサ11及び実装基板14間で押し広げられ、その
接触面積が拡大される。つまり、Agペースト16が基
板電極15からはみ出て、外殻部材としての本体チップ
12と接した状態となる。このとき、積層セラミックコ
ンデンサ11にかける荷重を制御することによって、A
gペースト16の形状、具体的にはAgペースト16の
接地面積を制御するようにしている。また、Agペース
ト16を硬化させた時よりも厚めに印刷形成しておけ
ば、荷重制御時に確実にAgペースト16を基板電極1
5からはみ出させることができる。
【0030】なお、このマウント時に、積層セラミック
コンデンサ11若しくは実装基板14を振動させること
によって、Agペースト16の形状を制御するようにし
ても良い。そして、この状態で酸化抑止雰囲気での加熱
処理を所定条件で行ない、Agペースト16を硬化させ
る。これにより、Agペースト16内のAgフィラーに
よって端子電極13及び基板電極15間が電気的に接続
されると共に、Agペースト16の周縁部が積層セラミ
ックコンデンサ11の本体チップ12並びに実装基板1
4のそれぞれに対して面接触状態で接合されるようにな
る。
【0031】ここで、積層セラミックコンデンサ11の
本体チップ12並びに実装基板14は、それぞれセラミ
ック、つまり絶縁性部材で構成されている。このような
絶縁性部材にAgペースト16を接合させた場合の接合
性を実験により確認したところ、Agペースト16を金
属に接合させた場合よりも接合性が良好になることが確
認された。
【0032】従って、本実施形態のように、Agペース
ト16の周縁部が本体チップ12並びに実装基板14の
それぞれに対して面接触状態で接合された構造となった
場合には、金属のみにAgペースト16を接合させた場
合と比べて接合強度を向上させることができる。これに
より、温度上昇などによりAgペースト16が収縮する
ような状況となったときでも当該Agペースト16での
クラック発生を効果的に抑止することができ、実装信頼
性の向上を実現できるようになる。
【0033】なお、上記のような接着強度の向上効果を
実証するために、本実施形態による実装構造にて積層セ
ラミックコンデンサ11を実装した構造体の複数サンプ
ル、並びに従来の実装構造にて積層セラミックコンデン
サ11を実装した構造体の複数サンプルについて、その
コンデンサ11の接着強度を実際に測定した。その結果
を図3に示す。この結果からも、Agペースト16の周
縁部が本体チップ12に接合されているものの方が、接
合されていない従来構造よりもAgペースト16による
接合強度が向上していることが分かる。
【0034】(第2実施形態)図4に、本実施形態にお
ける実装構造を示す。本実施形態は、上記第1実施形態
と異なる構成によって、基板電極の面積がAgペースト
(導電性接着剤、導電性接合部材)16に対して相対的
に小さくなるようにしたものである。以下、本実施形態
の実装構造について説明するが、本実施形態は、第1実
施形態と略同様の構成及びマウント方法を採用するた
め、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0035】図4において、実装基板14上における積
層セラミックコンデンサ(電子部品)11の搭載位置に
は、一対の基板電極17が銅メッキなどによって形成さ
れている。実装基板14の上面には、絶縁材料(例え
ば、ガラス或いは樹脂等)よりなる保護膜18が形成さ
れており、この保護膜18の開口部から基板電極17が
部分的に露出された状態となっている。この保護膜18
に形成された開口部は、例えば0.2mm×1.0mm
のサイズとなっており、基板電極17の露出面積がAg
ペースト16のサイズよりも小さくなるように構成され
ている。
【0036】そして、スクリーン印刷されたAgペース
ト16と一対の基板電極17に一致するように、積層セ
ラミックコンデンサ11が実装基板14上にマウントさ
れ、Agペースト16が硬化されている状態となってい
る。これにより、Agペースト16内のAgフィラーを
介して、端子電極(電極)13及び基板電極17間が電
気的に接続されていると共に、Agペースト16の周縁
部が積層セラミックコンデンサ11の本体チップ12並
びに実装基板14上の保護膜18のそれぞれに対して面
接触状態で接合されている。この場合においても、Ag
ペースト16の周縁部が絶縁材料からなる保護膜18に
面接触状態とされているため、この部分における接合強
度を向上させることができる。
【0037】このように、基板電極17の表面にコーテ
ィング材料を配置し、基板電極17の露出面積がAgペ
ースト16のサイズよりも小さくなるようにしても、第
1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形
態では、基板電極17をコーティング材料で覆うことが
できるため、基板電極17自体の形状が制約されないと
いう効果も得られる。
【0038】(第3実施形態)本発明の第5実施形態を
図5に基づいて説明する。なお、本実施形態は、第1実
施形態の構成を部分的に変更したものであるため、第1
実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図5に示
すように、本実施形態で実装対象となる面実装用の電子
部品は、面実装用のアルミ電解コンデンサ(電子部品)
30であり、これはコンデンサ本体31の基部に樹脂製
のベース部(外殻部材)32が備えられていると共に、
このベース部32の下面に一対の端子電極(電極)33
が露出状態でそなえられた構造を有している。
【0039】そして、スクリーン印刷されたAgペース
ト(導電性接着剤、導電性接合部材)16と一対の基板
電極15とが一致するように、積層セラミックコンデン
サ11を実装基板14上にマウントされ、Agペースト
16が硬化されている状態となっている。これにより、
Agペースト16内のAgフィラーを介して、端子電極
33及び基板電極15間が電気的に接続されていると共
に、Agペースト16の周縁部アルミ電解コンデンサ3
0のベース部32並びに実装基板14のそれぞれに対し
て面接触状態で接合されている。この場合においても、
Agペースト16の周縁部が絶縁材料からなる実装基板
14に面接触状態とされているため、この部分における
接合強度を向上させることができる。
【0040】このように、ベース部32の下面に端子電
極33が露出状態で設けられるようなアルミ電解コンデ
ンサ30を用いる場合においても、上記第1実施形態と
同様の効果が得られる。 (第4実施形態)本発明の第4実施形態を図6に基づい
て説明する。本実施形態は、Agペースト(導電性接着
剤、導電性接合部材)16と基板電極15の大きさの関
係に関わらず、他の部位において所望の接合強度を得ら
れるようにしたものである。なお、本実施形態は、第1
実施形態の構成を部分的に変更したものであるため、第
1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0041】図6に示すように、実装基板14のうち基
板電極15が形成されている部位以外においてもAgペ
ースト16aが印刷されて配置されており、この部位に
おいて本体チップ部12と実装基板14とにAgペース
ト16aが面接触した状態となっている。このように、
実装基板14のうち基板電極15が形成されている部位
以外にAgペースト16aを配置することによっても実
装基板14と積層セラミックコンデンサ(電子部品)1
1との接合強度を向上させることができる。
【0042】なお、図6では、基板電極15上に配置さ
れたAgペースト16の周縁部が基板電極15内で終端
するように示されているが、当然、これらの位置にに配
置されたAgペースト16を基板電極15からはみ出る
ように印刷などして構成してもよい。 (第5実施形態)本発明の第5実施形態を図7に基づい
て説明する。なお、本実施形態の基本的構成は、第1実
施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分に
ついてのみ説明する。
【0043】図7に示すように、本実施形態では、基板
電極15にスリット(露出窓部)15aが形成されてお
り、このスリット15aを通じて実装基板14が部分的
に露出するようになっている。そして、このように露出
した部分において、実装基板14にAgペースト(導電
性接着剤、導電性接合部材)16が面接触した状態とな
っている。
【0044】このように、基板電極15にスリット15
aを形成しても、第1実施形態と同様の効果が得られ
る。なお、このスリット15aを複数箇所に設けても良
い。なお、図7では、基板電極15上に配置されたAg
ペースト16の周縁部が基板電極15内で終端するよう
に示されているが、当然、これらの位置にに配置された
Agペースト16を基板電極15からはみ出るように印
刷などして構成してもよい。
【0045】(第6実施形態)本発明の第6実施形態を
図8に基づいて説明する。なお、本実施形態の基本的構
成は、第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と
異なる部分についてのみ説明する。図8に示すように、
本実施形態では、端子電極(電極)13にスリット(露
出窓部)13aが形成されており、このスリット13a
を通じて端子電極13が部分的に露出するようになって
いる。そして、このように露出した部分において、端子
電極13aにAgペースト(導電性接着剤、導電性接合
部材)16が面接触した状態となっている。
【0046】このように、端子電極13aにスリットを
形成しても、第1実施形態と同様の効果が得られる。な
お、このスリット13aを複数箇所に形成してもよい。
なお、図8では、基板電極15上に配置されたAgペー
スト16の周縁部が基板電極15内で終端するように示
されているが、当然、これらの位置にに配置されたAg
ペースト16を基板電極15からはみ出るように印刷な
どして構成してもよい。また、電極13よりAgペース
ト16がはみ出しても良い。
【0047】(第7実施形態)本実施形態では、第1実
施形態と同様に電子部品と実装基板とを接合するために
用いるAgペーストの接合強度を向上させ、さらに各種
のズレ(Agペーストの印刷ズレ等)による隣接電極間
でのショートを防止できる構造について説明する。な
お、上記実施形態では、コンデンサを例に挙げて説明し
たが、本実施形態では、電子部品としてフリップチップ
タイプの半導体素子を使用する場合を例に挙げて説明す
る。
【0048】図9に電子部品として半導体素子1をフリ
ップチップ法でアルミナ積層基板(実装基板)2の上に
実装したときの模式図を示す。以下、図9に基づいて半
導体素子1の実装構造について説明する。半導体素子1
として、寸法が10mm×10mmを用いている。半導
体素子1の裏面には、複数の電極(以下、はんだバンプ
とも称する)3が備えられている。このはんだバンプ3
は、0.1mmの径で構成されており、0.25mmの
ピッチを持って、半導体素子1の一辺に32個づつロの
字に配置されている。
【0049】一方、アルミナ積層基板2の上には、はん
だバンプ3と対応する位置においてランド(基板電極)
4が形成されている。このランド4は、0.08mmの
径で構成されており、アルミナと同時にタングステンを
焼結し、焼結後、タングステン上に銅メッキ8を形成し
てある。また、アルミナ積層基板2の上に、ランド4の
それぞれと電気的に接続されるように、印刷塗布された
Agペースト(導電性接着剤、導電性接合部材)5が備
えられている。このAgペースト5は、0.15mmの
径となっており、銀のフィラー入りのエポキシ樹脂で構
成されている。従って、ランド4の径はAgペースト5
の径よりも小さく(ランド4の径よりAgペースト5の
径の方が大きく)なっている。具体的には、ランド4の
配列方向において、Agペースト5のサイズ(幅)より
もランド4のサイズ(幅)の方が小さくなるようにして
いる。
【0050】半導体素子1は、はんだバンプ3とAgペ
ースト5とが一致するように位置合わせされて、アルミ
ナ積層基板2の上に搭載されている。そして、熱処理に
よってAgペースト5とはんだバンプ3とが電気的に接
続されることで、半導体素子1とアルミナ積層基板2と
が電気的に接続された状態となっている。ここで、半導
体素子1とアルミナ積層基板2との電気的接続に導電性
接着剤であるAgペースト5を用いているが、図9に示
されるように、Agペースト5はランド4に濡れ広がっ
ておらず、ほぼ印刷されたままの状態に維持されてい
る。
【0051】なお、アルミナ積層基板2のうち、半導体
素子1が搭載されない位置には、半導体素子1と電気的
接続が成されないダミーランド7が形成されており、実
装時にランド4の位置を確認するためのアライメントと
して用いている。次に、このように構成される半導体素
子1をアルミナ積層基板2に実装する工程を図10に示
し、この図に基づいて実装工程の説明を行なう。
【0052】まず、図10(a)に示すように、ランド
4及びダミーランド7を備えたアルミナ積層基板2を用
意する。なお、ランド4及びダミーランド7の表面に
は、銅メッキ8が形成されているが、以下の説明におい
ては、各ランド4、7の関係を明確にするために銅メッ
キ8についての説明は省略する。半導体素子1を搭載す
る領域に形成されたランド4は、径が0.08mm、ピ
ッチが0.25mmとなっている。また、半導体素子1
を搭載する領域以外に形成されたダミーランド7のサイ
ズに特に制限はないが、このダミーランド7によって半
導体素子1を搭載する領域に形成されたランド4の位置
が認識できるようになっている。
【0053】そして、図10(b)に示すように、ダミ
ーランド7をアライメント基準として、ランド4の上に
0.15mmの径を有するAgペースト5を印刷形成す
る。このとき、印刷ズレが発生するが、印刷ズレが発生
してもランド4とAgペースト5とが部分的に接触する
ようになっている。上述したように、ランド4の径は
0.08mmとしているが、これはランド4の径をAg
ペースト5の径に比して小さくしつつ、Agペースト5
の印刷ズレによってAgペースト5とランド4とが離れ
てしまわないように、サイズを設定したものである。
【0054】Agペースト5の場合、印刷された形状を
維持したまま硬化されるため、はんだペーストのように
ランド4に濡れ広がることがない。このため、Agペー
スト5のサイズよりもランド4のサイズを小さくするこ
とができるのであるが、サイズを小さくしすぎるとラン
ド4とAgペースト5とが離れてしまうので、印刷ズレ
を見込んだサイズにする必要がある。
【0055】図11の模式図に基づいてAgペースト5
の径とランド4の径及び印刷ズレの関係を説明する。な
お、図中φ1はAgペースト5の径を示し、φ2はラン
ド4の径を示し、Xは印刷ズレが最大となったときの量
を示している。この図からも判るように、印刷ズレによ
ってAgペースト5とランド4と離れてしまわないよう
にするには、2(X−φ2/2)<φ1の関係を満たす
必要がある。よって、この関係と、ランド4の径をAg
ペースト5の径より小さくした場合の関係(φ1>φ
2)とから、φ1は、2(X−φ2/2)<φ1の関係
を満たすように設定している。
【0056】このように、ランド4を小さくすることが
できるため、ランド4の径やAgペースト5の径及びA
gペースト5の印刷ズレ等を見込んで設定されるランド
ピッチを小さくすることができる。具体的に、図12に
示す従来との比較図に基づいて説明する。なお、図12
(a)は、従来のようにはんだペースト20を用いた場
合において、はんだペースト20をリフローさせた前後
の図を示しており、図12(b)は、本実施形態のよう
にAgペースト5を用いた場合において、Agペースト
5を硬化させた前後の図を示している。
【0057】図12(a)に示されるように、はんだペ
ースト20は、リフロー後にランド21に濡れ広がるた
め、ランド21の径をはんだペースト20の径と同等に
する必要がある。しかしながら、図12(b)に示され
るように、Agペースト5の場合には、熱処理後におい
ても印刷時の形状をほぼ維持するものであるため、ラン
ド4とAgペースト5とが少しでも接触していれば電気
的接続を行なうことができる。
【0058】従って、Agペースト5を用いた場合には
ランド4のサイズを小さくすることができ、その結果、
図12(b)に示される間隔Dは、図12(a)に示さ
れる間隔dと比べて、ランド4のサイズを小さくした分
だけ大きくなる。このため、間隔Dが大きくなった分だ
け、ランドピッチを小さくすることができるのである。
【0059】次に、図10(c)に示されるように、ダ
ミーランド7をアライメント基準として、はんだバンプ
3とAgペースト5とが一致するように位置合わせし
て、半導体素子1をアルミナ積層基板2にマウントす
る。このとき、半導体素子1に10gの荷重をかけて、
全はんだバンプ3がAgペースト5に接するようにして
いる。
【0060】なお、図10(b)に示す工程において、
Agペースト5を印刷する際に、半導体素子1を搭載す
る部分以外にもアライメント用にAgペースト5を印刷
するようにしておけば、Agペースト5の印刷ズレを見
込んだものをアライメント基準にして半導体素子1の位
置合わせを行なうことができるため、よりAgペースト
5とはんだバンプ3との位置ズレを少なくすることがで
きる。これにより、Agペースト5とはんだバンプ3と
の接合をより良好に行なうことができる。
【0061】さらに、図10(d)に示すように、15
0℃、1時間の熱処理を施して、Agペースト5を硬化
させて、はんだバンプ3とAgペースト5とを接合させ
る。これにより、半導体素子1とアルミナ積層基板2と
が電気的に接続され、図9に示す実装構造が完成する。
このように、Agペースト5等の導電性接着剤を用いる
ことにより、ランド4を小さくすることができる。これ
により、ランドピッチを小さくすることができる。
【0062】また、このようにランド4を小さくするこ
とにより、ランド4からAgペースト5がはみ出るよう
にできるため、第1実施形態と同様の効果が得られる。 (第8実施形態)本発明の第8実施形態を図13に基づ
いて説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態等に
おける積層セラミックコンデンサにおいて、第7実施形
態と同様に各種ズレによる隣接ランド間のショートなど
を防止するものである。従って、本実施形態における構
成は、第1実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分
についてのみ説明する。
【0063】ところで、近年、上記第1実施形態で説明
したようないわゆる3216サイズのコンデンサよりも
小型の2012サイズのコンデンサ、さらに小型の10
05サイズのコンデンサへと小型化(電極の狭ピッチ
化)の要求が強い。本実施形態は、いずれのサイズのコ
ンデンサにおいても十分適用可能なものである。本実施
形態では、特に小型の1005サイズの積層セラミック
コンデンサ(電子部品)11を用いた場合について説明
する。図13において、実装基板14に配置された各基
板電極15の端部から端部までの間隔は0.6mmに設
定されている。
【0064】そして、基板電極15の配列方向における
幅が0.6mmとなるように、Agペースト(導電性接
着剤、導電性接合部材)16を印刷したのち、積層セラ
ミックコンデンサ11をマウントし、Agペースト16
を硬化させている。これにより、Agペースト16が基
板電極15からはみ出し、実装基板14若しくは本体チ
ップ12とAgペースト16とが面接触した状態とな
る。
【0065】このような構成の実装構造において、仮
に、積層セラミックコンデンサ11の焼成収縮バラツキ
が0.5%(つまり、10mm×10mmであれば0.
5mmのバラツキ)があるとして中心部からのズレが
0.25mm、Agペースト5の印刷ズレが0.05m
mであるとすると、その2乗平均より、各種ズレ要因に
起因するズレ量の最大値は0.255mm程度になると
考えられる。
【0066】図14に、本実施形態における実装構造と
従来における実装構造を示し、これらそれぞれの実装構
造に対する上記ズレ量の関係とについて説明する。な
お、図14(a)は、従来のようにはんだペースト21
を用い、基板電極22とはんだペースト21とのサイズ
を一致させた場合において、はんだペースト21をリフ
ローさせた前後の図を示しており、図14(b)は、本
実施形態のようにAgペースト16を用いた場合におい
て、Agペースト16を硬化させた前後の図を示してい
る。なお、図14(a)、(b)においては、隣接する
基板電極15、2の中心位置間の距離(ランドピッチ)
を同等にさせている。
【0067】図14(a)に示されるように、従来の構
造では、基板電極22とはんだペースト21とのサイズ
を一致させた場合に、各基板電極22間の間隔が0. 3
mmとなるため、上記ズレ量が最大となると、はんだペ
ースト21の熱だれによって隣接する基板電極間でショ
ートしてしまう場合がある。これに対して、図14
(b)に示されるように、本実施形態では、各基板電極
15の間隔を0.6mmに設定できるため、上記ズレ量
が最大値となってもAgペースト16から基板電極15
までの距離が0.345mmとなる。そして、上述した
ように、Agペースト16は印刷されたときの形状を維
持できるため、各基板電極15間におけるショートを防
止することができる。
【0068】このように、基板電極15をAgペースト
16のサイズよりも小さくすることにより基板電極15
間のショートを防止することができ、さらに、Agペー
スト16と実装基板14若しくは本体チップ12との接
合強度を向上させることができる。 (他の実施形態)上記実施形態では、実装対象の面実装
電子部品として積層セラミックコンデンサ11や面実装
用コンデンサ19等を例に挙げたが、他の形式の面実装
用コンデンサや面実装用コイルなど種々の電子部品の実
装構造に適用可能である。また、導電性接着剤として、
バインダとしてのエポキシ樹脂内にAgフィラーを充て
んしたAgペーストを利用する構成としたが、バインダ
の材質及び導電性充填フィラーの種類は適宜選択できる
ものである。さらに、基板14の材料として92%アル
ミナ基板を例に挙げたが、他のセラミック基板や樹脂基
板を利用することもできる。
【0069】具体的には、上記第1実施形態では、実装
基板としてアルミナ積層基板2を用いているが、この
他、ガラス基板、アルミナ基板、ガラスセラミック等の
低温焼成基板や、エポキシ、ガラスエポキシ、紙フェノ
ール、ポリイミド、の樹脂基板、金属をベースとしたA
lN基板などを用いても良い。また、第3実施形態に示
したように、これらの材質を用いたコーティング材料を
実装基板上に配置したものであっても良い。なお、コー
ティング材料としては、これらの材料の他のもの、例え
ば、エポキシアクリレートなどの紫外線硬化型樹脂等を
用いても良い。
【0070】また、上記第1〜第8実施形態に用いる導
電性接着剤として、Ag、Au、Ni、Cu、Pd、P
t、Ir、AgPd、AgPtのうちの少なくとも1つ
を含む金属製フィラーがエポキシ、フェノール、アクリ
ル、ポリエステル、ポリイミドのうちの少なくとも1つ
を含む樹脂に混入されたペースト状のものを用いるよう
にしても良い。
【0071】なお、アルミナ又はガラスエポキシとAg
ペーストとの接合力が、例えばランド(電極)を構成す
る銅とAgペーストとの接合力よりも大きくなると同様
に、上記他の材質のものであっても、ランドを小さくす
ることは、各種導電性接着剤と外殻部材及び実装基板と
の接触面積を増加させるので好適であるといえる。ま
た、上記いずれの実施形態においても少なくともAgペ
ースト5、16の周縁部の一部が本体チップ12表面や
樹脂製のベース部32表面に接合されるか、又は実装基
板32、14表面に接合されるか、またはそれら両方の
表面に接合されるようにすれば、接合性を向上させてA
gペーストでもクラックを防止する効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における電子部品の実装
構造を示す断面図である。
【図2】図1の実装構造における要部のレイアウトを示
す図である。
【図3】Agペースト16の接合強度の測定結果を示す
図である。
【図4】第2実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図5】第3実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図6】第4実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図7】第5実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図8】第6実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図9】第7実施形態における電子部品の実装構造を示
す断面図である。
【図10】図9における電子部品の実装工程を示す図で
ある。
【図11】Agペースト5の径、ランド4の径及び印刷
ズレの関係を説明するための図である。
【図12】Agペースト5を用いた場合とはんだペース
ト20を用いた場合のランドピッチを比較するための説
明図である。
【図13】第8実施形態における電子部品の実装構造を
示す断面図である。
【図14】Agペースト16を用いた場合とはんだペー
スト20を用いた場合のランドピッチを比較するための
説明図である。
【図15】従来の電子部品の実装構造を説明するための
断面図である。
【図16】従来の電子部品の実装工程を示す図である。
【図17】図16に示す実装工程によって隣接する電極
間がショートした場合を説明するための図である。
【符号の説明】
1…半導体素子、2…アルミナ積層基板、3…はんだバ
ンプ、4…ランド、5…Agペースト、7…ダミーラン
ド、11…積層セラミックコンデンサ、12…外殻部
材、13…端子電極、14…実装基板、15…基板電
極、16…Agペースト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 崇 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁材料からなる外殻部材及び該外殻部
    材の表面に露出した複数の電極(3、13、33)を備
    えた電子部品(1、11、30)を、前記複数の電極の
    それぞれと対応する位置にランド(4、15、17、2
    2)が備えられた絶縁材料からなる実装基板(2、1
    4)上に位置決めし、導電性接着剤(5、16)を介し
    て前記複数の電極と前記ランドとを接続することによ
    り、前記電子部品と前記実装基板との電気的接続を行な
    う電子部品の実装構造であって、 前記導電性接着剤は、前記ランド若しくは前記複数の電
    極からはみ出るように配置されていることを特徴とする
    電子部品の実装構造。
  2. 【請求項2】 絶縁材料からなる外殻部材及び該外殻部
    材の表面に露出した複数の電極(13、33)を備えた
    電子部品(11、30)を、前記複数の電極のそれぞれ
    と対応する位置にランド(15、17、22)が備えら
    れた絶縁材料からなる実装基板(14)上に位置決め
    し、導電性接着剤(16)を介して前記複数の電極と前
    記ランドとを接続することにより、前記電子部品と前記
    実装基板との電気的接続を行なう電子部品の実装構造で
    あって、 少なくとも前記導電性接着剤の周縁部の一部は、前記電
    子部品の外殻部材に接合部位を有していることを特徴と
    する電子部品の実装構造。
  3. 【請求項3】 前記電極には、前記外殻部材を露出させ
    るための露出窓部が少なくとも1つ形成されており、こ
    の露出窓部を通じて前記導電性接着剤が前記外殻部材に
    接合されていることを特徴とする請求項2に記載の電子
    部品の実装構造。
  4. 【請求項4】 複数の電極(3、13、33)を備えた
    電子部品(1、11、30)を、前記複数の電極のそれ
    ぞれと対応する位置にランド(4、15、17、22)
    が備えられた絶縁材料からなる実装基板(2、14)上
    に位置決めし、導電性接着剤(5、16)を介して前記
    複数の電極と前記ランドとを接続することにより、前記
    電子部品と前記実装基板との電気的接続を行なう電子部
    品の実装構造であって、 少なくとも前記導電性接着剤の周縁部の一部が前記実装
    基板に接合部位を有していることを特徴とする電子部品
    の実装構造。
  5. 【請求項5】 前記ランドには、前記実装基板を露出さ
    せるための露出窓部が少なくとも1つ形成されており、
    この露出窓部を通じて前記導電性接着剤が前記実装基板
    に接合されていることを特徴とする請求項4に記載の電
    子部品の実装構造。
  6. 【請求項6】 複数の電極(3、13、33)を備えた
    電子部品(1、11、30)を、前記複数の電極のそれ
    ぞれと対応する位置にランド(4、15、17,22)
    が備えられた絶縁材料からなる実装基板(2、14)上
    に位置決めし、前記複数の電極と前記ランドとを接続す
    ることにより、前記電子部品と前記実装基板との電気的
    接続を行なう電子部品の実装構造において、 前記ランドと前記電極との間が導電性接着剤(5、1
    6)で接続されていると共に、前記ランド及び前記電極
    の配列方向において、該導電性接着剤のサイズよりも前
    記ランドのサイズが小さくされていることを特徴とする
    電子部品の実装構造。
  7. 【請求項7】 前記導電性接着剤として、Ag、Au、
    Ni、Cu、Pd、Pt、Ir、AgPd、AgPtの
    うちの少なくとも1つを含む金属製フィラーが、エポキ
    シ、フェノール、アクリル、ポリエステル、ポリイミド
    のうちの少なくとも1つを含む樹脂に混入されたペース
    ト状のものを用いることを特徴とする請求項1乃至6の
    いずれか1つに記載の電子部品の実装構造。
  8. 【請求項8】 前記導電性接着剤は、前記実装基板上に
    印刷形成されており、該印刷の際の印刷ズレをX、前記
    配列方向における前記導電性接着剤のサイズをφ1、該
    配列方向における前記ランドのサイズをφ2とすると、
    2(X―φ2/2)<φ1の間形を満たすように、前記
    配列方向における前記ランドのサイズが設定されている
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載
    の電子部品の実装構造。
  9. 【請求項9】 前記実装基板は、前記ランドを部分的に
    覆うことによって、前記配列方向において該ランドのサ
    イズを前記導電性接着剤のサイズよりも小さくする絶縁
    材料からなる保護膜が備えられていることを特徴とする
    請求項1乃至8のいずれか1つに記載の電子部品の実装
    構造。
  10. 【請求項10】 前記導電性接着剤は、前記実装基板上
    において前記ランドが形成されている位置以外にも配置
    されており、該導電性接着剤が前記外殻部材及び/又は
    前記実装基板に接合されていることを特徴とする請求項
    1乃至9のいずれか1つに記載の電子部品の実装構造。
  11. 【請求項11】 複数の電極(3、13、33)を備え
    た電子部品(1、11、30)を、前記複数の電極のそ
    れぞれと対応する位置にランド(4、15、17、2
    2)が形成された実装基板(2、14)上に位置決め
    し、前記複数の電極と前記ランドとを接続することによ
    り、前記電子部品と前記実装基板との電気的接続を行な
    う電子部品の実装方法において、 前記実装基板に備えられたランドの上に、ランドのサイ
    ズよりも大きい導電性接着剤(5、16)を印刷する工
    程と、 前記導電性接着剤と前記電極が接するように位置決めし
    て、前記電子部品を前記実装基板上に搭載する工程と、 熱処理によって前記導電性接着剤を硬化させる工程と、
    を備えていることを特徴とする電子部品の実装方法。
  12. 【請求項12】 前記導電性接着剤を印刷する際におけ
    る印刷ズレをX、前記配列方向における前記導電性接着
    剤のサイズをφ1、該配列方向における前記ランドのサ
    イズをφ2とすると、2(X―φ2/2)<φ1の間形
    を満たすように、前記配列方向における前記ランドのサ
    イズが設定されていることを特徴とする請求項11に記
    載の電子部品の実装構造。
  13. 【請求項13】 前記導電性接着剤を印刷する工程で
    は、前記ランドからはみ出るように前記導電性接着剤を
    印刷することを特徴とする請求項11又は12に記載の
    電子部品の実装構造。
  14. 【請求項14】 前記導電性接着剤を印刷する工程で
    は、前記実装基板のうち、前記電子部品を搭載する位置
    以外にも該導電性接着剤をアライメント用として印刷し
    ておき、 前記電子部品を前記実装基板上に搭載する工程では、前
    記アライメント用の導電性接着剤を基準として、前記電
    子部品の位置決めを行なうことを特徴とする請求項11
    乃至13のいずれか1つに記載の電子部品の実装方法。
  15. 【請求項15】 前記導電性接着剤を印刷する工程で
    は、硬化させた時よりも厚めに該導電性接着剤を印刷す
    ることを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1つ
    に記載の電子部品の実装方法。
  16. 【請求項16】 前記電子部品を搭載する工程では、当
    該電子部品搭載時において前記電子部品への荷重を制御
    することによって、前記導電性接着剤の形状を制御する
    ことを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1つに
    記載の電子部品の実装方法。
  17. 【請求項17】 前記電子部品を搭載する工程では、当
    該電子部品搭載時において前記電子部品もしくは前記実
    装基板を振動させることによって、前記導電性接着剤の
    形状を制御することを特徴とする請求項11乃至16の
    いずれか1つに記載の電子部品の実装方法。
  18. 【請求項18】 前記導電性接着剤を印刷する工程で
    は、前記実装基板のうち前記ランドが形成されていない
    位置においても前記導電性接着剤を印刷し、前記電子部
    品を搭載する工程時において、前記導電性接着剤と前記
    外殻部材及び/又は前記実装基板とが接合部位を有する
    ようにすることを特徴とする請求項11乃至17のいず
    れか1つに記載の電子部品の実装方法。
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