KR102076893B1

KR102076893B1 - 전자 제어 장치

Info

Publication number: KR102076893B1
Application number: KR1020177015466A
Authority: KR
Inventors: 도미시게 야츠기; 마사오 후지모토
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2020-05-18
Also published as: CN107113962A; CN107113962B; US20180007787A1; JP6497942B2; US10251271B2; JP2016131164A; KR20170081242A; DE112015005933T5; WO2016113945A1

Abstract

전자 부품을 도전 접합제에 의해 배선에 접합하는 접합 부분에 근접하여 배선을 관통하는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성한 응력 완화 영역을 형성하였다. 이에 의하면, 배선에 열에 의해 응력이 발생해도, 응력 완화 구멍이 변형함으로써 도전 접합제에 작용하는 응력이 작아져, 전자 부품의 도전 접합제에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 응력 완화 구멍을 원형으로 함으로써, 전류 집중이나 응력 집중을 적게 할 수 있어, 배선에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

전자 제어 장치{ELECTRONIC CONTROL DEVICE}

본 발명은 전자 제어 장치에 관한 것으로, 특히 금속 기판에 전자 부품을 표면 실장하는 전자 제어 장치에 관한 것이다.

표면 실장형 전자 부품을 탑재한 전자 회로에서는, 특히 칩 저항이나 칩 콘덴서 등은 복수의 배선에 걸쳐 실장된다. 이 때문에, 각 배선과 칩 콘덴서나 칩 저항의 접합에 이용되는 땜납이나 도전 수지 등의 도전성 접합재의 내구성을 향상시켜 실장상의 신뢰성을 향상시키는 것이 중요하다. 특히, 열팽창률이 큰 금속 기판에 칩 콘덴서나 칩 저항을 실장할 때에는 이 실장상의 신뢰성을 향상시키는 것은 중요하다.

현재, 소형화나 실장 시의 생력화(省力化) 등을 가능하게 하는 표면 실장을 실현하기 위해서, 각종의 회로 기판이 이용되고 있고, 이들 회로 기판에 각종의 표면 실장 전자 부품을 탑재한 전자 회로가 이용되고 있다. 특히, 고발열성 전자 부품을 실장하는 회로 기판으로서, 금속 기판 상에 에폭시 수지 등의 절연 재료를 피복한 절연층을 형성하고, 이 절연층 상에 동박의 회로 패턴을 설치한 금속 기판이 이용되고 있다.

그런데, 차재용의 전자 기기에 대해, 그 소형화, 공간 절약화와 함께, 전자 기기를 엔진룸 내에 설치하는 것이 요망되고 있다. 엔진룸 내에는 내연 기관이 수납되어 있기 때문에 온도가 높고, 게다가 온도의 변화가 크다는 등 가혹한 환경에 놓임에 따라, 방열성이 우수하고, 장기 신뢰성이 높은 회로 기판이 필요해지고 있다.

금속 기판 상의 회로에는, 각종의 전자 부품이 땜납이나 도전 수지 등의 도전성 접합재를 통해 접합되어 있다. 그러나, 실제 시의 사용에 있어서의 온도 상승/온도 하강의 반복(=히트 사이클)을 장기간에 걸쳐 받으면, 전자 부품을 고정하고 있는 땜납이나 도전 수지 등의 도전성 접합재 자신, 혹은 도전성 접합제와 배선의 접합 부분에 크랙이 발생하는 경우가 종종 생긴다. 그 결과, 칩 콘덴서나 칩 저항 전극과 기판 배선의 전기적 접합이 상실되거나, 혹은 부품으로부터 발생하는 열의 전도 경로가 차단되어 버린다는 문제가 발생한다.

특히, 금속 기판은 열방산성이나 경제적인 이유에서, 금속 기판으로서 알루미늄판을 이용하는 경우가 많다. 한편, 경우에 따라서는 구리판 등을 이용하는 경우도 있다. 그러나, 이들 금속 기판과 전자 부품, 특히 칩 저항이나 칩 콘덴서 등의 세라믹 부품과의 열팽창률의 차가 크기 때문에, 전술한 문제가 특히 발생하기 쉬워진다.

이러한 전자 부품을 고정하는 땜납이나 도전 수지 등의 도전성 접합재 자신, 혹은 도전 접합제와 배선의 접합 부분에 크랙이 발생한다는 문제를 해결하기 위해서, 예컨대 일본 특허 공개 제2008-72065호 공보(특허문헌 1)에서는, 길이 방향의 양단부에 전극을 갖는 표면 실장용 전자 부품과, 전극에 땜납을 통해 접속되는 랜드와, 랜드에 접속되고 표면 실장용 전자 부품의 폭 방향의 길이보다 짧은 폭의 배선과, 배선이 접속되는 측의 폭이 표면 실장용 전자 부품의 폭 방향의 길이보다 긴 솔리드 패턴을 구비하도록 한 표면 실장 구조를 제안하고 있다.

이 특허문헌 1에 의하면, 표면 실장용 전자 부품이나 솔리드 패턴보다 짧은 폭의 배선을 사용하여 솔리드 패턴과 랜드를 접속하는 구성이기 때문에, 표면 실장용 전자 부품이나 솔리드 패턴 등의 각 부재의 팽창, 수축에 의해 땜납에 가해지는 응력을 폭이 짧은 배선으로 흡수시킬 수 있어, 땜납에 열 스트레스에 의한 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다고 기술하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-72065호 공보

그런데, 특허문헌 1에서는, 땜납에 열 스트레스에 의한 크랙을 발생시키지 않기 위해서 배선을 세선화하고 있으나, 경우에 따라 배선을 세선화할 수 없는 경우도 있다. 예컨대, 칩 콘덴서와 같은 전자 부품에서는, 전원 배선과 그라운드 배선 사이에 걸쳐 있도록 배치되는 경우가 많아, 배선의 폭을 굵게 하여 인출하는 것이 필요하다. 이 때문에 특허문헌 1과 같은 세선화로는 대응할 수 없다. 이 때문에, 굵은 배선이어도 열에 의한 응력을 저감하여, 도전성 접합재 자신, 혹은 도전성 접합제와 배선의 접합 부분에 크랙이 발생하는 것을 억제하는 것이 강하게 요청되고 있다.

본 발명의 목적은, 전자 부품을 도전 접합제에 의해 굵은 배선과 접합하는 경우에, 배선으로부터의 열에 의한 응력이 도전성 접합제에 작용해도 크랙이 발생하기 어려운 신규의 배선 구조를 갖는 전자 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 특징은, 전자 부품을 도전 접합제에 의해 배선에 접합하는 접합 부분에 근접하여, 배선을 관통하는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성한 응력 완화 영역을 형성하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 배선에 열에 의해 응력이 발생해도, 응력 완화 구멍이 변형됨으로써 도전 접합제에 작용하는 응력이 작아져, 전자 부품의 도전 접합제에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시형태가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시형태가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시형태가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시형태의 변형예가 되는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.
도 8은 종래부터 행해지고 있는 금속 기판에 전자 부품을 배치하여 배선과 접합한 배선 부분의 상면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적인 개념 중에서 여러 가지 변형예나 응용예도 그 범위에 포함하는 것이다.

도 1은 금속 기판에 칩 콘덴서를 배치하여 배선 사이에 걸쳐 있도록 접속한 실장 상태를 도시하고 있다. 칩 콘덴서를 이용하는 경우에는, 전원 배선과 그라운드 배선 사이에 걸쳐 있도록 배치되는 경우가 많아, 배선의 폭을 굵게 하여 인출하는 구성으로 이루어진다.

도 1에 있어서, 금속 기판(10)은 알루미늄으로 이루어지며, 상부에 절연 피막층(11)이 형성된다. 절연 피막층(11)의 상부에는 동박으로 이루어지는 배선 패턴이 형성되고, 여기서는 제1 배선(12)(전원측)과 제2 배선(13)(그라운드측)이 형성된다. 제1 배선(12)과 제2 배선(13)은 칩 콘덴서(14)에 의해 전기적으로 접속되고, 제1 배선(12)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제1 랜드부(15)에서 땜납(15A)에 의해 접합되며, 제2 배선(13)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제2 랜드부(16)에서 땜납(16A)에 의해 접합된다.

그리고, 예컨대 제1 배선(12)으로부터 제1 랜드부(15)를 통해 칩 콘덴서(14)로 전류가 유입되고, 칩 콘덴서(14)로부터 제2 랜드부(16)를 통해 제2 배선(13)으로 전류가 유출되는 것이다. 이러한 종류의 구성은 잘 알려져 있기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

이러한 배선 구조에 있어서 종래에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 배선(12)의 단부면(E1)의 중앙부와 제2 배선(13)의 단부면(E2)의 중앙부에 각각 제1 랜드부(15)와 제2 랜드부(16)가 형성된다. 그리고, 칩 콘덴서(14)가 제1 배선(12)과 제2 배선(13) 사이에 걸쳐 있도록 하여 제1 랜드부(15)와 제2 랜드부(16)에 접합된다. 각 배선(12, 13)은 동박으로 이루어지는 중실(中實)의 배선이다.

이러한 종래의 배선 구조에 있어서, 도 1, 도 8에 도시된 바와 같이, 온도가 높아지면 금속 기판(10)이 화살표 B의 방향으로 팽창한다. 이에 맞춰 배선(12, 13) 및 이것에 배치되는 랜드부(15)의 땜납(15A), 랜드부(16)의 땜납(16A)도 화살표 P의 방향으로 변위하게 된다. 한편, 칩 콘덴서(14)는 세라믹 부품이기 때문에 금속 기판(10)보다 팽창의 정도가 적다. 이 때문에 도 8에 있는 바와 같이, 배선(12, 13)은 칩 콘덴서(14)를 경계로 하여 서로 끌어당기는 것과 같은 응력(T)(인장력)을 발생시킨다.

반대로, 온도가 내려가면 금속 기판(10)이 화살표 B의 방향과는 반대측으로 수축한다. 이에 맞춰 배선(12, 13) 및 이것에 배치되는 랜드부(15)의 땜납(15A), 랜드부(16)의 땜납(16A)도 화살표 P의 방향과는 반대측으로 변위하게 된다. 한편, 칩 콘덴서(14)는 세라믹 부품이기 때문에 금속 기판(10)보다 수축의 정도가 적다. 이 때문에, 배선(12, 13)은 칩 콘덴서(14)를 경계로 하여 서로 미는 것과 같은 응력(압축력)을 발생시킨다.

이 때문에, 랜드부(15)의 땜납(15A), 랜드부(16)의 땜납(16A)과 칩 콘덴서(14) 사이에 반복된 응력이 작용하여 땜납(15A, 16A)에 크랙이 발생할 우려가 있다. 그 결과, 칩 콘덴서나 칩 저항 전극과 기판 배선의 전기적 접합이 상실되거나, 혹은 부품으로부터 발생하는 열의 전도 경로가 차단되어 버린다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명에서는 이러한 과제를 해결하기 위해서, 전자 부품을 도전 접합제에 의해 배선에 접합하는 접합 부분에 근접하는 배선 영역에, 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 구비하는 응력 완화 영역을 형성하는 것에 있다. 이에 의하면, 열에 의해 배선에 응력이 발생해도, 응력 완화 구멍이 변형됨으로써 도전 접합제에 작용하는 응력이 작아져, 전자 부품의 도전 접합제에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하는데, 도 1에 붙인 참조 번호와 동일한 참조 번호는 동일한 구성 부품을 나타낸다.

실시예 1

도 2는 본 발명의 제1 실시형태가 되는 배선 구조를 도시한 상면도이며, 그 특징은 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 구비하는 응력 완화 영역을 형성한 것이다.

도 1, 도 2에 있어서, 금속 기판(10)의 절연 피막층(11)의 상부에는 동박으로 이루어지는 배선 패턴이 형성되고, 여기서는 제1 배선(17)(전원측)과 제2 배선(18)(그라운드측)이 형성된다. 제1 배선(17)과 제2 배선(18)은 칩 콘덴서(14)에 의해 전기적으로 접속되고, 제1 배선(17)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제1 랜드부(15)에서 땜납(15A)에 의해 접합되며, 제2 배선(18)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제2 랜드부(16)에서 땜납(16A)에 의해 접합된다.

또한, 배선(17, 18)의 폭은 칩 콘덴서(14)의 폭(W)보다 크며, 대략 2배 이상의 폭(L)을 구비하고, 이 배선(17, 18)의 단부면(E1, E2)의 중앙부에 각각 제1 랜드부(15)와 제2 랜드부(16)가 형성된다. 이들 랜드부(15, 16)에 땜납(15A, 16A)이 배치된다.

제2 배선(18)의 제2 랜드부(16)에 근접하는 응력 완화 영역(G)에는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)이 형성된다. 여기서는, 2개의 가늘고 긴 직사각형의 응력 완화 구멍(19-2)과, 2개의 정사각형에 가까운 직사각형의 응력 완화 구멍(19-1)의 합계 4개가 형성되고, 응력 완화 영역(G)의 범위에서 제2 랜드부(16)를 둘러싸도록 배치된다. 또한, 제2 랜드부(16)는 제2 배선(18)의 단부면(E2)과 근접(거의 동일면)하도록 배치된다.

이러한 구성에 있어서, 예컨대, 온도가 높아져 도 8에 도시된 바와 같은 인장 응력(T)이 제2 랜드부(16)에 작용하면, 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)은 인장 응력(T)의 방향을 따라 변형하게 된다. 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)이 변형하면, 제2 랜드부(16)에 작용하는 인장 응력(T)은 저감되기 때문에, 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에도 큰 인장 응력(T)이 작용하지 않게 되어, 히트 사이클에 의한 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다.

또한, 온도가 내려가 압축 응력이 발생한 경우도 마찬가지이며, 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)이 압축 방향을 따라 변형하여 압축 응력을 저감한다. 이에 의해, 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다. 따라서, 히트 사이클에 의해 인장 응력과 압축 응력이 반복해서 제2 랜드부(16)에 작용해도, 그 응력은 저감되기 때문에, 도 8에 도시된 종래의 것에 비해, 크랙을 발생시키는 정도가 현격히 저감되는 것이다.

여기서, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)을 연장한 선의 응력 완화 영역(G) 내의 폭(W)의 범위 내에, 적어도 1개 이상의 응력 완화 구멍(19-1)이 위치하도록, 응력 완화 구멍(19-1)의 크기가 정해진다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)에 대응하는 부위의 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에 작용하는 응력을 효율적으로 저감할 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 응력 완화 구멍(19-1)이 형성되어 있다.

또한, 도 2에 있는 바와 같이 칩 콘덴서(14)의 단부가 배치되는 부위의 제2 랜드부(16)에 있어서의 배선(18)의 단부(E2)측은 땜납(16A)이 얇은 것에 더하여, 배선(18)의 단부(E2)측의 땜납(16A)의 모서리부가 크랙의 발생 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 가늘고 긴 응력 완화 구멍(19-2)을 각각 형성한다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 측면에 작용하는 응력을 저감하여, 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다.

또한, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나, 배선(18)의 단부(E2)와는 반대측의 땜납(16A)의 필릿(fillet)의 단부면 모서리부에 응력이 집중되기 쉬운 경향이 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 이 모서리부 부근에 응력 완화 구멍(19-2)이 위치하도록 배치하고 있다.

한편, 응력 완화 영역(G)은 제2 랜드부(16)에 근접하여 형성될 필요가 있다. 제2 랜드부(16)와 거리를 두고 있으면, 제2 랜드부(16)와 응력 완화 영역(G) 사이에 있는 배선에 발생하는 응력이 저감되지 않은 채 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에 작용하기 때문이다.

이 때문에, 본 실시예에서는, 제2 랜드부(16)의 단부면으로부터 각 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)의 중심까지의 거리를, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)을 연장한 선의 응력 완화 영역(G) 내의 폭(W)보다 작게 하면 충분한 응력 완화 효과를 얻을 수 있다. 요컨대, 땜납(16A)에 작용하는 응력을 설계적으로 허용할 수 있는 위치에 응력 완화 구멍(19-1, 19-2)이 배치되면 되는 것이다.

이상에 설명한 실시예는 제2 랜드부(16)측의 제2 배선(18)에 응력 완화 영역(G)을 형성한 것이지만, 파선으로 나타낸 바와 같이 제1 랜드부(15)측의 제1 배선(17)에 응력 완화 영역(G)을 형성할 수도 있는 것은 물론이다.

단, 랜드부를 형성하는 위치가 제2 랜드부(16)와 같은 위치가 아닌 경우에는 응력 완화 구멍의 배치 위치가 달라진다. 도 2의 제1 랜드부(15)와 같이, 제1 배선(17)의 단부면(E1)보다 안쪽에 랜드부가 위치하는 경우에서는, 제1 랜드부(15)와 제1 배선(17)의 단부면(E1) 사이에 거리가 있고, 이 부분에 제1 랜드부(15)의 단부면(E1)측의 단부면 모서리부가 위치하게 된다. 이 때문에, 이 부분에 응력이 집중되게 된다.

그래서, 본 실시예에서는 칩 콘덴서(14)의 측면측에 배치되던 응력 완화 구멍(19-2)을 제1 배선(17)의 단부면(E1)측에 근접시키고 있다. 응력 완화 구멍(19-2)을 길게 하면 제1 랜드부(15)의 단부면 모서리부까지 근접시킬 수 있으나, 필요 이상으로 길게 하면 제1 배선(17)의 전류가 흐르는 면적이 작아져 저항이나 인덕턴스가 커지는 문제가 있다. 이 때문에, 응력 완화 구멍(19-2)의 형상을 변경하지 않고 제1 랜드부(15)의 단부면(E1)측의 단부면 모서리부까지 근접시키고 있다.

한편, 응력 완화 구멍(19-2)을 제1 랜드부(15)의 단부면(E1)측의 단부면 모서리부까지 근접시키면, 칩 콘덴서(14)의 단부면(E1)측과는 반대측의 단부면 모서리부나 제1 랜드부(15)의 땜납(15A)의 필릿의 단부면 모서리부에 대응하는 응력 완화 구멍이 없어지기 때문에, 새로운 응력 완화 구멍(19-3)을 형성하도록 하고 있다. 이 응력 완화 구멍(19-3)은, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 제1 랜드부(15)의 땜납(15A)의 필릿의 단부면(E1)측과는 반대측의 단부면 모서리부에 대응하는 위치에 배치된다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면 칩 콘덴서를 땜납에 의해 배선에 접합하는 접합 부분에 근접하여, 배선을 관통하는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성한 응력 완화 영역을 형성하였다.

이에 의하면, 열에 의해 배선에 응력이 발생해도, 응력 완화 구멍이 변형함으로써 도전 접합제에 작용하는 응력이 작아져, 전자 부품의 도전 접합제에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

한편, 응력 완화 구멍(19-1∼19-3)의 모서리부에, 기판 제조 시에 적절한 원호, 혹은 모따기부를 형성하여 응력의 집중을 저감할 수 있고, 이에 의해, 크랙 등의 발생의 우려를 더욱 낮게 하여 기판의 히트 사이클에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

실시예 2

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태가 되는 배선 구조를 설명한다. 이 제2 실시형태는 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성한다는 관점에서는 실시예 1과 동일하다. 그러나, 실시예 1의 응력 완화 구멍이 직사각형인 데 비해, 본 실시예에서는 전체가 원호로 형성된 응력 완화 구멍인 점에서 상이하고, 이 점이 본 실시예의 특징이다. 여기서, 실시예 1과 동일한 참조 번호는 동일한 구성 부품을 나타낸다.

실시예 1에서는 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성하고 있는데, 그 형상은 직사각형이다. 따라서, 배선을 관통하는 응력 완화 구멍에 의해, 배선 내에는 많은 모서리부가 형성되게 된다. 이 때문에, 배선을 흐르는 전류의 집중이 많이 발생하고, 배선도 회로의 일부이기 때문에 인덕턴스가 증가하여, 본래의 배선폭의 효과가 저감되어 버린다. 특히 칩 콘덴서를 이용하는 경우에는, 목적이 배선 사이의 임피던스 저감이며, 인덕턴스가 증가하는 영향을 작게 할 필요가 있다.

또한, 배선은 금속 기판의 신축에 대응하여 신축을 반복한다. 이 때문에 직사각형의 응력 완화 구멍의 모서리부에 응력이 집중되어, 장기간의 히트 사이클이 가해지면 모서리부로부터 균열이 발생함으로써, 전류의 통과 면적의 감소에 의해 저항이 증가하는, 심한 경우에는 배선이 단선되는 현상을 발생시킨다.

그래서, 본 실시예에서는, 전술한 문제를 해결하기 위해서 이하에 기술하는 응력 완화 구멍을 배선에 형성하도록 하고 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태가 되는 배선 구조를 도시한 상면도이며, 그 특징은 랜드부 주위에, 미리 정해진 수의 내주의 형상이 원호형인 응력 완화 구멍을 형성한 것이다. 여기서, 본 실시예에서는 원호형의 응력 완화 구멍으로서 원형의 응력 완화 구멍을 제안하고 있으나, 타원 등의 응력 완화 구멍이어도 좋다. 요컨대, 전류 집중이나 응력 집중에 의한 영향이, 직사각형의 응력 완화 구멍보다 개선되면 되는 것이다.

도 3에 있어서, 금속 기판(10)의 절연 피막층(11)의 상부에는 동박으로 이루어지는 배선이 형성되고, 여기서는 제1 배선(17)(전원측)과 제2 배선(18)(그라운드측)이 형성된다. 제1 배선(17)과 제2 배선(18)은 칩 콘덴서(14)에 의해 전기적으로 접속되고, 제1 배선(17)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제1 랜드부(15)에서 땜납(15A)에 의해 접합되며, 제2 배선(18)과 칩 콘덴서(14)의 전극은 제2 랜드부(16)에서 땜납(16A)에 의해 접합된다.

제2 배선(18)의 제2 랜드부(16)에 근접하는 응력 완화 영역(G)에는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)이 형성된다. 여기서는, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)을 연장한 선의 응력 완화 영역(G) 내의 폭(W)의 범위에 형성되는 2개의 원형의 응력 완화 구멍(20-1)과, 칩 콘덴서(14)의 측면에 대응하도록 형성되는 2개의 원형의 응력 완화 구멍(20-2)과, 칩 콘덴서(14)의 단부 모서리부 및 땜납(16A)의 필릿의 단부 모서리부에 대응하도록 형성되는 2개의 원형의 응력 완화 구멍(20-3)의 합계 6개가 형성되고, 응력 완화 영역(G)의 범위에서 제2 랜드부(16)를 둘러싸도록 배치된다. 또한, 제1 랜드부(15), 제2 랜드부(16)는, 제1 배선(17)의 단부면(E1)과, 제2 배선(18)의 단부면(E2)과 근접(거의 동일면)하도록 배치된다.

이러한 구성에 있어서, 온도가 높아져 인장 응력이 제2 랜드부(16)에 작용하면, 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)은 인장 응력의 방향을 따라 변형하게 된다. 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)이 변형하면, 제2 랜드부(16)에 작용하는 인장 응력은 저감되기 때문에, 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에도 큰 인장 응력이 작용하지 않게 되어, 땜납(16A)에 크랙이 발생할 우려가 적어진다.

또한, 온도가 내려가 압축 응력이 발생하 경우도 마찬가지이며, 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)이 압축 방향을 따라 변형하여 압축 응력을 저감한다. 이에 의해, 땜납(16A)에 크랙이 발생할 우려가 적어진다. 따라서, 히트 사이클에 의해 인장 응력과 압축 응력이 반복해서 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에 작용해도, 그 응력은 저감되기 때문에, 도 8에 도시된 종래의 것에 비해, 크랙을 발생하는 정도가 현격히 저감되게 되는 것이다.

또한, 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)의 형상이 원형이기 때문에, 배선을 흐르는 전류의 집중이 적어져, 인덕턴스의 증가를 억제할 수 있다. 이에 의해, 칩 콘덴서를 이용하는 경우에, 인덕턴스의 증가를 억제하기 때문에 칩 콘덴서(14)에 대한 악영향을 작게 할 수 있다. 또한, 응력 완화 구멍에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 장기간의 히트 사이클이 가해져도 균열이 발생할 우려를 적게 할 수 있고, 전류의 통과 면적의 감소에 의해 저항이 증가하는, 심한 경우에는 배선이 단선되는 현상을 피할 수 있다.

여기서, 실시예 1과 마찬가지로, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)을 연장한 선의 응력 완화 영역(G) 내의 폭(W)의 범위 내에, 적어도 1개 이상의 응력 완화 구멍(20-1)이 위치하도록 응력 완화 구멍(20-1)의 크기가 정해진다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)에 대응하는 부위의 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에 작용하는 응력을 효율적으로 저감할 수 있다.

또한, 도 3에 있는 바와 같이 칩 콘덴서(14)의 단부가 배치되는 부위의 제2 랜드부(16)에 있어서의 배선(18)의 단부(E2)측은 땜납(16A)이 얇은 것에 더하여, 배선(18)의 단부(E2)측의 땜납(16A)의 모서리부가 크랙의 발생 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 응력 완화 구멍(20-2)을 각각 형성한다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 측면에 작용하는 응력을 저감하여, 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다.

또한, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나, 배선(18)의 단부(E2)와는 반대측의 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 응력이 집중되기 쉬운 경향이 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 이 모서리부 부근에 응력 완화 구멍(20-3)이 위치하도록 배치하고 있다.

그런데, 4개의 응력 완화 구멍(20-1, 20-3)은 일직선 상에 배치되어 있으나, 응력을 보다 균등하게 배분하기 위해서, 응력 완화 구멍(20-3)의 배치 위치를 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 더욱 가까이 붙여 원호형으로 배치하는 것도 유효하다. 이 경우에서는 6개의 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)의 상호의 거리는 거의 동일하게 설정된다. 이에 의해, 제2 랜드부(16)에 작용하는 응력을 거의 균등하게 할 수 있다.

실시예 1과 마찬가지로, 응력 완화 영역(G)은 제2 랜드부(16)에 근접하여 형성될 필요가 있다. 제2 랜드부(16)와 거리를 두고 있으면, 제2 랜드부(16)와 응력 완화 영역(G) 사이에 있는 배선에 발생하는 응력이 저감되지 않은 채 제2 랜드부(16)의 땜납(16A)에 작용하기 때문이다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 제2 랜드부(16)의 단부면으로부터 각 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)의 중심까지의 거리를, 칩 콘덴서(14)의 폭(W)을 연장한 선의 응력 완화 영역(G) 내의 폭(W)보다 작게 하면 충분한 응력 완화 효과를 얻을 수 있다. 요컨대, 땜납(16A)에 작용하는 응력을 설계적으로 허용할 수 있는 위치에 응력 완화 구멍(20-1∼20-3)이 배치되면 되는 것이다.

이상에 설명한 실시예는 제2 랜드부(16)측의 제2 배선(18)에 응력 완화 영역(G)을 형성한 것이지만, 실시예 1과 마찬가지로 제1 랜드부(15)측의 제1 배선(17)에 응력 완화 영역(G)을 형성할 수도 있는 것은 물론이다.

본 실시예에 의하면, 원형의 응력 완화 구멍을 채용하고 있기 때문에, 배선을 흐르는 전류의 집중을 저감할 수 있어 인덕턴스가 증가하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 히트 사이클에 의한 균열의 발생이 저감되고, 전류의 통과 면적의 감소에 의한 저항 증가나, 배선의 단선이라는 현상을 피할 수 있다.

실시예 3

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태가 되는 배선 구조를 설명한다. 이 제3 실시형태는 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 원형의 응력 완화 구멍을 형성한다는 관점에서는 실시예 2와 동일하다. 본 실시예에서는 응력 완화 구멍을 더 많게 한 점에서 상이하고, 이 점이 본 실시예의 특징이다. 여기서, 실시예 2와 동일한 참조 번호는 동일한 구성 부품을 나타낸다.

도 4에 있어서, 응력 완화 구멍(20-1, 20-2, 20-3)의 외측에 새롭게 4개의 응력 완화 구멍(20-4)을 추가하여 2중 배열 구조의 응력 완화 구멍을 형성하고 있다. 게다가, 추가한 응력 완화 구멍(20-4)은 제2 배선(18)의 단부면(E2)으로부터 멀어지는 방향측에 형성한다.

배선에 발생하는 응력은 단부면(E2)의 반대측으로부터 작용하기 때문에, 응력 완화 구멍(20-4)을 제2 배선(18)의 단부면(E2)으로부터 멀어지는 방향측에 형성함으로써, 배선에 발생하는 응력이 응력 완화 구멍(20-4)에 의해 효율적으로 저감된다. 이것 이외의 작용, 효과는 실시예 2와 동일하기 때문에 생략한다.

실시예 4

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태가 되는 배선 구조를 설명한다. 이 제4 실시형태는 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 원형의 응력 완화 구멍을 형성한다는 관점에서는 실시예 2와 동일하다. 본 실시예에서는 응력이 집중되는 부분과 크랙이 발생하기 쉬운 부분에 응력 완화 구멍을 배치한 점에서 상이하고, 이 점이 본 실시예의 특징이다. 여기서, 실시예 2, 실시예 3과 동일한 참조 번호는 동일한 구성 부품을 나타낸다.

도 5에 있어서, 칩 콘덴서(14)의 단부가 배치되는 부위의 제2 랜드부(16)에 있어서의 배선(18)의 단부(E2)측은 땜납(16A)이 얇은 것에 더하여, 배선(18)의 단부(E2)측의 땜납(16A)의 모서리부가 크랙의 발생 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 응력 완화 구멍(20-2)을 각각 형성한다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 측면에 작용하는 응력을 저감하여, 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다.

또한, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나, 배선(18)의 단부(E2)와는 반대측의 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 응력이 집중되기 쉬운 경향이 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 이 모서리부 부근에 응력 완화 구멍(20-3)을 형성하고, 이것에 근접한 위치에 또 1개의 응력 완화 구멍(20-5)을 형성하고 있다. 응력 완화 구멍(20-3)과 응력 완화 구멍(20-5)은, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부를 사이에 두는 위치에 형성되기 때문에, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 집중되는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 응력이 집중되는 부분과 크랙이 발생하기 쉬운 부분에만 응력 완화 구멍을 형성했기 때문에, 배선의 강도를 그다지 손상시키는 일이 없다. 또한, 필요 이상으로 응력 완화 구멍을 형성하지 않기 때문에, 전류의 통과 면적을 충분히 취할 수 있어 인덕턴스나 전기 저항의 증가를 억제할 수 있다. 이것 이외의 작용, 효과는 실시예 2와 동일하기 때문에 생략한다.

단, 랜드부를 형성하는 위치가 제2 랜드부(16)와 같은 위치가 아닌 경우에는 응력 완화 구멍의 배치 위치가 달라진다. 제1 랜드부(15)와 같이, 제1 배선(17)의 단부면(E1)보다 안쪽에 랜드부가 위치하는 경우에서는, 제1 랜드부(15)와 제1 배선(17)의 단부면(E1) 사이에 거리가 있고, 이 부분에 제1 랜드부(15)의 단부면 모서리부가 위치하게 된다. 이 때문에, 이 부분에 응력이 집중되게 된다.

그래서, 본 실시예에서는 칩 콘덴서(14)의 측면측에 배치되던 응력 완화 구멍(20-2)을 1개 추가하여 제1 배선(17)의 단부면(E1)측에 근접시켜 형성하고 있다. 그리고, 제1 배선(17)의 단부면(E1)측의 제1 랜드부(15)의 단부면 모서리부를 사이에 두도록 2개의 응력 완화 구멍(20-2)을 배치하고 있다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 집중되는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.

실시예 5

다음으로, 본 발명의 제5 실시형태가 되는 배선 구조를 설명한다. 이 제5 실시형태는 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 원형의 응력 완화 구멍을 형성한다는 관점에서는 실시예 2와 동일하다. 본 실시예에서는 응력이 집중되는 부분과 크랙이 발생하기 쉬운 부분에 최소한의 응력 완화 구멍을 배치한 점에서 상이하고, 실시예 4와 비교하여 응력 완화 구멍이 2개 저감되어 있다. 여기서, 실시예 4와 동일한 참조 번호는 동일한 구성 부품을 나타낸다.

도 6에 있어서, 칩 콘덴서(14)의 단부가 배치되는 부위의 제2 랜드부(16)에 있어서의 배선(18)의 단부(E2)측은 땜납(16A)이 얇은 것에 더하여, 배선(18)의 단부(E2)측의 땜납(16A)의 모서리부가 크랙의 발생 기점이 되기 쉽다. 이 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 응력 완화 구멍(20-2)을 각각 형성한다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 측면에 작용하는 응력을 저감하여, 땜납(16A)에 발생하는 크랙의 진전량을 저감할 수 있다.

또한, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나, 배선(18)의 단부(E2)와는 반대측의 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 응력이 집중되기 쉬운 경향이 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 이 모서리부 부근에 응력 완화 구멍(20-3)을 형성하고 있다. 응력 완화 구멍(20-3)은, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 근접하여 형성되기 때문에, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 집중되는 응력을 효과적으로 저감할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 응력이 집중되는 부분과 크랙이 발생하기 쉬운 부분에만 응력 완화 구멍을 형성했기 때문에, 배선의 강도를 그다지 손상시키는 일이 없다. 또한, 필요 이상으로 응력 완화 구멍을 형성하지 않기 때문에, 전류의 통과 면적을 충분히 취할 수 있어 전기 저항의 증가를 억제할 수 있다. 이것 이외의 작용, 효과는 실시예 2와 동일하기 때문에 생략한다.

다음으로, 제5 실시형태의 변형예를 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7의 변형예에서는, 칩 콘덴서(14)의 단부면 모서리부나 땜납(16A)의 필릿의 단부면 모서리부에 근접하여 형성되는 응력 완화 구멍(20-3)의 면적에 대해, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 형성되는 응력 완화 구멍(20-2A)의 면적을 작게 한 점에서 도 6의 실시예와 상이하다.

도 7에 있어서, 칩 콘덴서(14)의 측면측에 직경이 응력 완화 구멍(20-3)보다 작은 응력 완화 구멍(20-2A)을 각각 형성하고 있다. 이에 의해, 칩 콘덴서(14)의 측면에 작용하는 응력을 저감하여, 얇은 땜납(16A)에 크랙이 발생할 우려를 저감하고 있다. 또한, 이 외에 응력 완화 구멍(20-2A)의 직경을 작게 한 이유는 다음과 같다.

칩 콘덴서(14)의 회로 소자적인 목적으로서는, 배선(17)과 배선(18) 사이의 임피던스 저감인데, 배선(18)을 흐르는 전류의 주류분은 칩 콘덴서(14)의 폭 방향 중심축을 통해 흐른다.

이 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면은 비교적 전류가 작기 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면의 배선 인덕턴스의 전류에 대한 영향도는, 칩 콘덴서(14)의 중심축 부분보다 작다. 이 때문에, 응력 완화 구멍을 기판 상면에서 본 직경은 자유롭게 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 칩 콘덴서(14)의 측면은 배선 면적과 응력 완화 구멍의 면적비를, 비교적 중심축측과 가깝게 하도록 하고 있으며, 그 결과, 응력 완화 구멍(20-3)보다 작은 응력 완화 구멍(20-2A)을 배치한 것이다.

이와 같이, 칩 콘덴서(14)의 측면에 위치하는 측의 배선폭에 맞춰 응력 완화 구멍(20-2A)의 직경을 작게 해도 응력의 저감 효과가 확보되고, 배선폭에 맞춰 직경을 작게 하기 때문에, 칩 콘덴서(14)의 측면측과 제2 배선(18)의 측단면 사이에 차지하는 응력 완화 구멍(20-2A)의 배선 내 점유율이 작아져, 충분한 전류의 통과 면적을 유지할 수 있다.

한편, 칩 콘덴서(14)의 길이 방향측에 위치하는 측의 응력 완화 구멍(20-3)의 직경을 크게 하여 응력의 저감 비율을 높이고, 직경을 크게 해도 배선의 길이 방향의 응력 완화 구멍(20-3)의 배선 내 점유율이 그다지 커지지 않기 때문에, 충분한 전류의 통과 면적을 유지할 수 있다.

전술한 실시예에 있어서, 표면 실장되는 전자 부품으로서 칩 콘덴서를 예시하였으나, 이 외에 칩 저항이나 반도체 소자인 FET를 실장하는 것이어도 지장이 없다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전자 부품을 도전 접합제에 의해 배선에 접합하는 접합 부분에 근접하여, 배선을 관통하는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍을 형성한 응력 완화 영역을 형성하는 구성으로 하였다. 이에 의해, 배선에 열에 의해 응력이 발생해도, 응력 완화 구멍이 변형함으로써 도전 접합제에 작용하는 응력이 작아져, 전자 부품의 도전 접합제에 크랙 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

Claims

적어도, 금속 기판과, 상기 금속 기판 상에 형성되는 배선과, 상기 배선의 일부와 도전성 접합제에 의해 접합되는 전자 부품을 구비하는 전자 제어 장치에 있어서,
상기 전자 부품을 상기 배선에 접합하는 접합 부분에 근접한 배선 부분에, 상기 배선을 관통하는 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍이 형성된 응력 완화 영역(G)이 형성되고,
상기 배선의 폭인 배선폭은 상기 전자 부품이 접합되는 폭인 접합폭의 2배 이상이고, 상기 배선의 단부면 상에 상기 도전성 접합제가 배치되는 랜드부가 형성되며, 또한 상기 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 상기 응력 완화 구멍이 배치되고,
미리 정해진 수의 상기 응력 완화 구멍은, 적어도, 상기 전자 부품의 측면 부근과, 상기 전자 부품의 모서리부 부근과, 상기 도전성 접합제의 필릿(fillet)의 모서리부 부근의 각각에, 적어도 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 응력 완화 구멍은, 또한 상기 전자 부품이 접합되는 상기 접합폭을 연장한 선의 상기 응력 완화 영역(G) 내의 상기 전자 부품의 상기 접합폭의 범위 내에, 적어도 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 응력 완화 구멍의 형상은 직사각형이거나, 혹은 원호형인 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제3항에 있어서,
원호형의 상기 응력 완화 구멍은, 원형의 상기 응력 완화 구멍인 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제4항에 있어서,
원형의 상기 응력 완화 구멍의 중심과 상기 랜드부의 단부면 사이의 거리는, 상기 전자 부품의 상기 접합폭을 연장한 선의 상기 응력 완화 영역(G) 내의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
적어도, 금속 기판과, 상기 금속 기판 상에 형성되는 배선과, 상기 배선의 일부와 도전성 접합제에 의해 접합되는 칩 콘덴서를 구비하는 전자 제어 장치에 있어서,
상기 배선의 폭인 배선폭은 상기 칩 콘덴서가 접합되는 폭인 접합폭의 2배 이상이고, 상기 배선의 단부면 상에 상기 도전성 접합제가 배치되는 랜드부가 형성되며, 또한 상기 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 원형의 응력 완화 구멍이 배치되고,
미리 정해진 수의 상기 응력 완화 구멍은, 적어도, 상기 칩 콘덴서의 측면 부근과, 상기 칩 콘덴서의 모서리부 부근과, 상기 도전성 접합제의 필릿의 모서리부 부근 각각에, 적어도 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제6항에 있어서,
상기 칩 콘덴서가 접속되는 상기 배선은 전원 배선과 그라운드 배선이고, 상기 전원 배선과 그라운드 배선의 한쪽, 혹은 양쪽의 상기 랜드부 주위에 미리 정해진 수의 응력 완화 구멍이 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
제6항에 있어서,
상기 칩 콘덴서의 모서리부 부근, 혹은 상기 도전성 접합제의 필릿의 모서리부 부근의 응력 완화 구멍이, 상기 칩 콘덴서의 측면 부근의 응력 완화 구멍의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
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