WO2023209902A1 - 部品実装基板 - Google Patents

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solder
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mounting board
electronic component
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Inventor
光昭 戸田
光生 岩本
Original Assignee
株式会社メイコー
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting board.
  • a circuit board generally connects a plurality of electronic components mounted on the board, such as semiconductor chips, resistors, and capacitors, to each other via a wiring layer provided on the surface of an insulating layer.
  • a wiring pattern formed on the wiring layer is narrower than the electrode terminal of the electronic component to be mounted, a conductive pad with a secured area is provided at a position corresponding to the electrode terminal of the electronic component.
  • the electrode terminal of the electronic component and the conductive pad of the wiring layer can be soldered while being in surface contact with each other, and the two can be stably connected.
  • the wiring layer described above is generally made of copper
  • the conductive pads to which soldering is performed are made of gold, nickel, or palladium, which have higher solder wettability and smoother surfaces than copper.
  • the surface treatment is performed using a surface treatment material consisting of , or a combination thereof.
  • the conductive pad is composed of a copper pad that is continuous with the wiring pattern, and a surface pad that is laminated on the surface of the copper pad. Therefore, the solder applied to the conductive pads during the mounting of the electronic component spreads over the entire surface of the surface pad in the reflow process, thereby increasing the cross-sectional area of the connection with the electrode terminal of the electronic component.
  • the conductive pad should have the same area as the copper pad and the surface pad. This is normal.
  • surface pads made of gold plating are set larger than copper pads, thereby increasing the density of electronic components and wiring. The goal is to
  • the reflow process for soldering the electrode terminals of electronic components to the conductive pads may be performed multiple times, so for example, the solder connections formed in the first reflow process may be soldered in the second reflow process. This may cause the solder to become unstable and cause minute cracks in the solder after re-hardening. Further, when the circuit board is used, minute cracks may also occur in the solder due to external stress, thermal deformation, and the like.
  • a brittle alloy layer is formed in the solder at the interface with the above-mentioned surface treatment material such as gold that constitutes the surface pad. Therefore, the above-mentioned crack may expand to the alloy layer and penetrate the solder, thereby interrupting the electrical connection between the electronic component and the wiring layer.
  • the present invention has been made in view of this situation, and its purpose is to provide a component mounting board that can suppress the occurrence of cracks that penetrate through the solder.
  • the component mounting board of the present invention is a component mounting board on which electronic components are mounted, and includes a wiring layer in which a copper pad is provided at a position corresponding to an electrode terminal of the electronic component; A surface pad formed on a part of the surface of a copper pad and made of a surface treatment material for soldering, and a solder connecting the electrode terminal to the surface pad, the solder being connected to the surface pad from the surface pad.
  • a component mounting board extends over the copper pad.
  • a component mounting board is a component mounting board on which an electronic component is mounted, and includes a wiring layer in which a copper pad is provided at a position corresponding to an electrode terminal of the electronic component, and a wiring layer provided with a copper pad at a position corresponding to an electrode terminal of the electronic component.
  • the surface pad is formed on a part of the copper pad provided on the wiring layer, and the solder for mounting the electronic component on the wiring layer is connected to the surface pad and the copper pad. It is set up to straddle the.
  • the strong alloy layer formed at the interface between the copper constituting the copper pad and the solder suppresses the occurrence of cracks that penetrate the solder. be able to.
  • the outline of the surface pad is arranged inside the outline of the electronic component when viewed from above. This is a component mounting board.
  • the position of the interface between the surface pad and the solder can be limited to just below the electronic component, and the bottom portion of the solder where cracks are likely to occur is reinforced. Therefore, the occurrence of cracks penetrating the solder can be efficiently suppressed.
  • the electronic component includes a plurality of the electrode terminals, and a plurality of electronic components each connected to the plurality of electrode terminals.
  • the surface pad is a component mounting board having a common end surface with the copper pad at mutually opposing ends.
  • the solder since the solder does not cross the opposing end surfaces of the plurality of surface pads and approach the area where no copper pad exists, the plurality of electrodes of the electronic component Even if the terminals are provided close to each other, short circuits between the solders can be prevented.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a component mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a surface pad forming step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a component mounting step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a component embedding step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a surface pad forming step of a manufacturing method according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a component mounting process of a manufacturing method according to a conventional technique.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a component mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a surface pad forming step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a component mounting step of the
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a component embedding step of a manufacturing method according to the prior art.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view showing a soldering part of the prior art and the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a component mounting board according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view showing a soldering portion of a component mounting board according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a soldering portion of a component mounting board according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a component mounting board 1 according to the first embodiment.
  • the component mounting board 1 according to the present embodiment is a so-called component-embedded board in which an electronic component 12 is built into an insulating layer 11 having wiring layers 10 on both sides. Further, as will be described in detail below, in the component mounting board 1, a surface pad 13 for soldering is formed on a copper pad 10p formed as a part of the wiring layer 10, and an electronic component 12 is attached via a solder 14. is connected to the surface pad 13.
  • the component mounting board 1 has various other components (not shown) mounted on the wiring layers 10 on both sides of the board.
  • the component mounting board 1 is not limited to the above configuration, and may be a multilayer board in which a plurality of wiring layers 10 and a plurality of insulating layers 11 are laminated, for example.
  • a method for manufacturing the component mounting board 1 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the surface pad forming step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • a copper foil for forming the wiring layer 10 is prepared, and surface pads 13 are formed at positions corresponding to two electrode terminals of the electronic component 12.
  • the surface pad 13 is made of a surface treatment material for soldering, and more specifically contains at least one of gold, nickel, and palladium, which has higher solder wettability and surface smoothness than copper. Formed from material. Further, solder 14 is printed on the surface of the surface pad 13.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the component mounting process of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • the electronic component 12 is mounted on the surface of the wiring layer 10 at a position where the surface pad 13 and the solder 14 are laminated.
  • the electronic component 12 in this embodiment is, for example, a semiconductor chip, a resistor, or a capacitor, and includes a rectangular parallelepiped component body 12A, and an electrode terminal 12B having a U-shaped cross section that covers both sides of the component body 12A.
  • This is a chip component including an electrode terminal 12C.
  • the electronic component 12 is mounted on the wiring layer 10 by performing reflow treatment with the electrode terminals 12B and 12C of the electronic component 12 placed on the laminate of the surface pad 13 and the solder 14. At this time, the printing amount of the solder 14 is adjusted so that the solder 14 overflows from the surface pad 13 to the surrounding area and reaches the surface of the wiring layer 10 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the component embedding step of the manufacturing method according to the first embodiment.
  • the electronic component 12 mounted on the wiring layer 10 is buried in the insulating layer 11, and a new wiring layer 10 is provided on the surface of the insulating layer 11, thereby forming a double-sided board.
  • the insulating layer 11 is made of a resin material having insulating properties.
  • a prepreg is placed around the electronic component 12 and heated, and a new wiring layer 10 made of copper is placed on the surface and pressed in the thickness direction. It can be formed by
  • the wiring layer 10 on both sides is patterned to form a wiring pattern, with copper pads 10p provided at positions corresponding to the electrode terminals 12B and 12C of the electronic component 12, and various other components (not shown) are mounted. be done. As a result, the component mounting board 1 shown in FIG. 1 is formed.
  • the component mounting board 1' according to the prior art is different from the above-described component mounting board 1 according to the present invention in the connection form between the electronic component 12 and the wiring layer 10.
  • the differences between the two will be explained through the manufacturing method of the component mounting board 1', and the same reference numerals will be given to the same components as those of the component mounting board 1 of the present invention, and detailed explanation will be omitted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the surface pad forming step of the manufacturing method according to the prior art.
  • a copper foil for forming the wiring layer 10 is prepared, and surface pads 13 are formed at positions corresponding to two electrode terminals of the electronic component 12.
  • the surface pad 13 is formed on the entire surface where the copper pad 10p will be formed in a later step at a position corresponding to the electrode terminal 12B and the electrode terminal 12C of the electronic component 12 (see FIG. 7).
  • solder 14 is printed on the surface of the surface pad 13.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the component mounting process of the manufacturing method according to the prior art.
  • the electronic component 12 is mounted on the surface of the wiring layer 10 at a position where the surface pad 13 and the solder 14 are laminated. More specifically, the electronic component 12 is mounted on the wiring layer 10 by performing reflow treatment with the electrode terminals 12B and 12C of the electronic component 12 placed on the laminate of the surface pad 13 and the solder 14. do.
  • the solder 14 connects the entire surface of the surface pad 13 and the bottom and side surfaces of the electrode terminals 12B and 12C, forming a so-called solder fillet on the side surface of the electronic component 12.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the component embedding step of the manufacturing method according to the prior art.
  • the electronic component 12 mounted on the wiring layer 10 is buried in the insulating layer 11, and a new wiring layer 10 is provided on the surface of the insulating layer 11, thereby forming a double-sided board.
  • the insulating layer 11 is made of a resin material having insulating properties.
  • a prepreg is placed around the electronic component 12 and heated, and a new wiring layer 10 made of copper is placed on the surface and pressed in the thickness direction. It can be formed by
  • the wiring layer 10 on both sides is patterned to form a wiring pattern, with copper pads 10p provided at positions corresponding to the electrode terminals 12B and 12C of the electronic component 12, and various other components (not shown) are mounted. be done. As a result, a component mounting board 1' according to the prior art shown in FIG. 7 is formed.
  • FIG. 8 is a partially enlarged view showing the soldering part of the prior art and the first embodiment.
  • the copper pad 10p and the surface pad 13 are usually formed with the same dimensions, so the solder 14 that spreads over the entire surface of the surface pad 13 is attached to the electronic component 12. is connected to the bottom and side surfaces of the electrode terminal 12B, and contributes to increasing the connection cross-sectional area between the electronic component 12 and the wiring layer 10.
  • a brittle alloy layer Lf is formed in the solder 14 at the interface with the surface treatment material for soldering such as gold that constitutes the surface pad 13. Therefore, when a crack Cr occurs in the solder 14 due to the influence of external stress or thermal deformation during the manufacturing process or during use, the crack Cr penetrates the solder 14 and connects the electronic component 12 and the wiring. There is a possibility that the conduction with the layer 10 may be interrupted.
  • the surface pad 13 is formed on a part of the surface of the copper pad 10p, and the solder 14 is formed on the surface pad 10p. It extends from the copper pad 10p to the copper pad 10p.
  • the solder 14 forms a strong alloy layer Ls at the interface with the copper forming the copper pad 10p. Therefore, in the component mounting board 1 according to the first embodiment, the hem portion of the solder 14 where cracks Cr are likely to occur is reinforced, and the occurrence of cracks Cr penetrating the solder 14 can be suppressed. Furthermore, the amount of solder 14 required can be reduced.
  • the outline of the surface pad 13 is arranged to be inside the outline of the electronic component 12 when viewed from above, and the outline of the surface pad 13 is arranged to be inside the outline of the electronic component 12 when viewed from above.
  • the side surface is set at a position recessed by a predetermined width W.
  • a component mounting board 2 according to a second embodiment differs from the first embodiment in that electronic components are surface mounted on the board, unlike the component built-in board of the component mounting board 1 of the first embodiment described above.
  • parts that are different from the first embodiment will be explained, and constituent elements common to the first embodiment will be given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the component mounting board 2 according to the second embodiment.
  • the component mounting board 2 according to the second embodiment has copper pads 10p at positions corresponding to the electrode terminals 12B and 12C of the electronic component 12 by patterning the wiring layer 10 provided on both sides of the insulating layer 11. While providing the wiring pattern, the wiring pattern is formed. Further, a surface pad 13 is formed on a part of the surface of the copper pad 10p by the same procedure as in the first embodiment, and the electronic component 12 is mounted using the solder 14 extending from the surface pad 13 to the copper pad 10p.
  • the solder joints of the electronic components 12 after mounting with a known undercoat, overcoat, or side coat. Further, the wiring layer 10 is insulated and protected by applying a solder resist.
  • the component mounting board 2 according to the second embodiment is formed so that the solder 14 straddles the surface pad 13 and the copper pad 10p. Therefore, in the component mounting board 2 according to the second embodiment, even when the electronic component 12 is surface mounted, the hem portion of the solder 14 where cracks Cr are likely to occur is reinforced, and as in the first embodiment, the bottom part of the solder 14 is reinforced. Generation of cracks Cr penetrating the solder 14 can be suppressed.
  • a component mounting board 3 according to a third embodiment will be described.
  • the component mounting board 3 according to the third embodiment is slightly different from the first embodiment or the second embodiment described above in the configuration of conductive pads in the soldering portion.
  • parts of the conductive pad that are different from the first embodiment or the second embodiment will be explained, and components common to the first embodiment or the second embodiment will be given the same reference numerals and detailed explanations will be given. Omitted.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view showing the soldering portion of the component mounting board 3 according to the third embodiment.
  • the component mounting board 3 is similar to the first and second embodiments in that the electronic component 12 to be mounted includes a plurality of electrode terminals 12B and a plurality of electrode terminals 12C, but is connected to the electrode terminals 12B and 12C, respectively.
  • a plurality of surface pads 13 having a common end face Ef with the copper pad 10p at mutually opposing ends.
  • the solder 14 since the above-mentioned end face Ef is located directly below the electronic component 12, there is a low possibility that a crack Cr will occur even if the solder 14 is connected only to the surface pad 13. Furthermore, the solder 14 does not approach the area where the copper pad 10p does not exist beyond the opposing end surfaces Ef. Therefore, according to the component mounting board 3 according to the third embodiment, even if the plurality of electrode terminals 12B and electrode terminals 12C of the electronic component 12 are provided close to each other, the solder between them 14 can be prevented from shorting.
  • the present invention is not limited to each of the embodiments described above.
  • the electronic component 12 of each of the above embodiments is illustrated as a chip component having an electrode terminal 12B and an electrode terminal 12C having a U-shaped cross section covering both side surfaces of the component body 12A, other components having other terminal shapes may also be used. It may be.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the soldering portion of the component mounting board 4 according to the fourth embodiment.
  • the electronic component 12 mounted on the component mounting board 4 according to the fourth embodiment has a configuration in which two plate-shaped electrode terminals 12B and 12C are exposed on the bottom surface of a rectangular parallelepiped component main body 12A.
  • the component mounting board 4 according to the fourth embodiment is similar to the first embodiment or the second embodiment described above, regardless of whether the component is built into the board or mounted on the surface. By configuring the copper pad 10p, the surface pad 13, and the solder 14, it is possible to suppress the occurrence of cracks Cr penetrating the solder 14.
  • a component mounting board is a component mounting board on which an electronic component is mounted, and includes a wiring layer in which a copper pad is provided at a position corresponding to an electrode terminal of the electronic component, and a wiring layer provided with a copper pad at a position corresponding to an electrode terminal of the electronic component.
  • the surface pad is formed on a part of the copper pad provided on the wiring layer, and the solder for mounting the electronic component on the wiring layer is connected to the surface pad and the copper pad. It is set up to straddle the.
  • the strong alloy layer formed at the interface between the copper constituting the copper pad and the solder suppresses the occurrence of cracks that penetrate the solder. be able to.
  • the outline of the surface pad is arranged inside the outline of the electronic component when viewed from above. This is a component mounting board.
  • the position of the interface between the surface pad and the solder can be limited to just below the electronic component, and the bottom portion of the solder where cracks are likely to occur is reinforced. Therefore, the occurrence of cracks penetrating the solder can be efficiently suppressed.
  • the electronic component in the above-described first or second embodiment of the present invention, includes a plurality of the electrode terminals, and a plurality of electronic components each connected to the plurality of electrode terminals.
  • the surface pads have common end surfaces with the copper pads at mutually opposing ends. This is a component mounting board.
  • the solder since the solder does not cross the opposing end surfaces of the plurality of surface pads and approach the area where no copper pad exists, the plurality of electrodes of the electronic component Even if the terminals are provided close to each other, short circuits between the solders can be prevented.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

電子部品(12)が実装される部品実装基板(1)であって、電子部品(12)の電極端子(12B、12C)に相当する位置に銅パッド(10p)が設けられる配線層(10)と、銅パッド(10p)の表面上の一部に形成され、半田付けのための表面処理材からなる表面パッド(13)と、電極端子(12B、12C)を表面パッド(13)に接続する半田(14)と、を備え、半田(14)は、表面パッド(13)から銅パッド(10p)にかけて延在する。

Description

部品実装基板
　本発明は、部品実装基板に関する。
　回路基板は、絶縁層の表面に設けられた配線層を介して、基板に実装される複数の半導体チップ、抵抗器、及びコンデンサ等の電子部品を互いに接続するのが一般的である。このとき、当該配線層に形成される配線パターンは、実装される電子部品の電極端子よりも幅が狭いため、電子部品の電極端子に対応する位置において面積を確保した導電パッドが設けられる。これにより、電子部品の電極端子と配線層の導電パッドとは、互いに面接触した状態で半田付けを行うことができ、両者を安定的に接続することができる。
　また、上記のような配線層は、一般的に銅で形成されるが、半田付けが行われる導電パッドにおいては、銅よりも半田の濡れ性が高く表面の平滑度が高い金、ニッケル、パラジウム、又はこれらの組み合わせからなる表面処理材により表面処理が行われる。つまり、導電パッドは、配線パターンと一続きの銅パッドと、当該銅パッドの表面に積層される表面パッドから構成されることになる。このため、電子部品の実装時に導電パッドに塗布された半田は、リフロー工程において表面パッドの全面に広がり、電子部品の電極端子との間の接続断面積を増大させることができる。
ここで、導電パッドは、回路基板が部品内蔵基板である場合や、回路基板が表面実装基板でありソルダーマスク開口よりも銅パッドが小さい場合に、銅パッドと表面パッドとを同一の面積とすることが通常である。一方、特許文献１に係る従来技術では、電子部品を回路基板の内部に実装する部品内蔵基板において、金めっきからなる表面パッドを銅パッドよりも大きく設定することにより、電子部品及び配線の高密度化が図られている。
国際公開２０１２／０３２６５４号公報
　ところで、上記のような回路基板においては、電子部品の電極端子を導電パッドに半田付けするリフロー工程が複数回行われることがあるため、例えば一次リフロー工程で形成された半田接続が二次リフロー工程で不安定化し、再硬化後の半田に微細なクラックが生じ得る。また、回路基板の使用時において、外部応力や熱変形等の影響により同じく半田に微細なクラックが生じ得る。ここで、当該半田には、表面パッドを構成する金などの上記した表面処理材との境界面においてもろい合金層が形成される。このため、上記のクラックは、当該合金層まで拡大して半田を貫通することにより、電子部品と配線層との導通を遮断してしまう虞が生じる。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半田を貫通するクラックの発生を抑制することができる部品実装基板を提供することにある。
　上記した目的を達成するため、本発明の部品実装基板は、電子部品が実装される部品実装基板であって、前記電子部品の電極端子に相当する位置に銅パッドが設けられる配線層と、前記銅パッドの表面上の一部に形成され、半田付けのための表面処理材からなる表面パッドと、前記電極端子を前記表面パッドに接続する半田と、を備え、前記半田は、前記表面パッドから前記銅パッドにかけて延在する、部品実装基板である。
　本発明の第１実施態様に係る部品実装基板は、電子部品が実装される部品実装基板であって、前記電子部品の電極端子に相当する位置に銅パッドが設けられる配線層と、前記銅パッドの表面上の一部に形成され、半田付けのための表面処理材からなる表面パッドと、前記電極端子を前記表面パッドに接続する半田と、を備え、前記半田は、前記表面パッドから前記銅パッドにかけて延在する部品実装基板である。
　本発明の第１実施態様に係る部品実装基板は、配線層に設けられた銅パッドの一部に表面パッドが形成され、配線層に電子部品を実装するための半田が表面パッドと銅パッドとを跨ぐように設けられている。これにより本発明の第１実施形態に係る部品実装基板によれば、銅パッドを構成する銅と半田との境界面に形成される強固な合金層により、半田を貫通するクラックの発生を抑制することができる。
　本発明の第２実施態様に係る部品実装基板は、上記した本発明の第１実施態様において、前記表面パッドの輪郭は、平面視した場合に前記電子部品の輪郭よりも内側に配置される、部品実装基板である。
　本発明の第２実施態様に係る部品実装基板によれば、表面パッドと半田との境界面の位置を電子部品の直下に制限することができ、クラックが生じやすい半田の裾部分が補強されるため、半田を貫通するクラックの発生を効率的に抑制することができる。
　本発明の第３実施態様に係る部品実装基板は、上記した本発明の第１又は第２実施態様において、前記電子部品が前記電極端子を複数備え、複数の前記電極端子にそれぞれ接続される複数の前記表面パッドは、互いに対向する端部において前記銅パッドと共通の端面を有する、部品実装基板である。
　本発明の第３実施態様に係る部品実装基板によれば、複数の表面パッドの対向する端面を超えて半田が銅パッドの存在しない領域に互いに接近することは無ため、電子部品の複数の電極端子が互いに近接して設けられている場合であっても、両者の間における半田どうしの短絡を防止することができる。
　本発明によれば、半田を貫通するクラックの発生を抑制することができる部品実装基板を提供することができる。
第１実施形態に係る部品実装基板を表す断面図である。 第１実施形態に係る製造方法の表面パッド形成工程を表す断面図である。 第１実施形態に係る製造方法の部品実装工程を表す断面図である。 第１実施形態に係る製造方法の部品埋設工程を表す断面図である。 従来技術に係る製造方法の表面パッド形成工程を表す断面図である。 従来技術に係る製造方法の部品実装工程を表す断面図である。 従来技術に係る製造方法の部品埋設工程を表す断面図である。 従来技術及び第１実施形態の半田付け部を表す部分拡大図である。 第２実施形態に係る部品実装基板の断面図である。 第３実施形態に係る部品実装基板の半田付け部を表す部分拡大図である。 第４実施形態に係る部品実装基板の半田付け部を表す部分断面図である。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態に係る部品実装基板１を表す断面図である。本実施形態に係る部品実装基板１は、両面に配線層１０を備える絶縁層１１に電子部品１２が内蔵された所謂部品内蔵基板である。また、部品実装基板１は、以下に詳細を説明するように、配線層１０の一部として形成された銅パッド１０ｐに半田付け用の表面パッド１３が形成され、半田１４を介して電子部品１２が表面パッド１３に接続されている。
　尚、部品実装基板１は、上記した主要構成の他、基板両面の配線層１０に図示しない他の各種部品が実装されている。また、部品実装基板１は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば複数の配線層１０、及び複数の絶縁層１１が積層された多層基板であってもよい。以下において、図２乃至４を参照しつつ本発明の第１実施形態に係る部品実装基板１の製造方法について詳細に説明する。
　図２は、第１実施形態に係る製造方法の表面パッド形成工程を表す断面図である。本工程においては、まず配線層１０を形成するための銅箔が用意され、電子部品１２の２つの電極端子に相当する位置に表面パッド１３が形成される。表面パッド１３は、半田付けのための表面処理材からなり、より具体的には、銅よりも半田の濡れ性が高く表面の平滑度が高い、金、ニッケル、パラジウムのうち少なくとも一つを含む材料から形成される。また、表面パッド１３の表面上には半田１４が印刷される。
　図３は、第１実施形態に係る製造方法の部品実装工程を表す断面図である。本工程においては、配線層１０の表面のうち表面パッド１３及び半田１４を積層した位置に電子部品１２を実装する。ここで、本実施形態における電子部品１２は、例えば半導体チップ、抵抗器、又はコンデンサであり、直方体状の部品本体１２Ａ、及び部品本体１２Ａの両側面を覆う断面がＵ字形状の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃとを含むチップ部品である。
　そして、表面パッド１３及び半田１４の積層体上に電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃを載置した状態でリフロー処理を行うことにより、配線層１０に電子部品１２を実装する。このとき、半田１４は、表面パッド１３から周囲に溢れて配線層１０の表面に到達するよう印刷量が調整される。
　図４は、第１実施形態に係る製造方法の部品埋設工程を表す断面図である。本工程においては、配線層１０に実装した電子部品１２を絶縁層１１で埋設すると共に、絶縁層１１の表面に新たに配線層１０を設けることにより両面板を構成する。ここで、絶縁層１１は、絶縁性を有する樹脂材料からなり、例えば電子部品１２の周囲にプリプレグを配置して加熱すると共に、銅からなる新たな配線層１０を表面に重ねて厚み方向に押圧することにより形成することができる。
　そして、両面の配線層１０は、電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃに相当する位置に銅パッド１０ｐを設けつつ、配線パターンを形成するようにパターニングされ、図示しない他の各種部品が実装される。これにより図１に示す部品実装基板１が形成される。
　次に、従来技術に係る部品実装基板１´の製造方法について図５乃至７を参照しつつ説明する。従来技術に係る部品実装基板１´は、上記した本発明に係る部品実装基板１と比較して、電子部品１２と配線層１０との接続形態が異なる。以下では、部品実装基板１´の製造方法を通して両者の相違点について説明することとし、本発明の部品実装基板１と共通する構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図５は、従来技術に係る製造方法の表面パッド形成工程を表す断面図である。本工程においては、まず配線層１０を形成するための銅箔が用意され、電子部品１２の２つの電極端子に相当する位置に表面パッド１３が形成される。ここで、表面パッド１３は、電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃに相当する位置において、後の工程で銅パッド１０ｐが形成される面の全体に形成される（図７参照）。また、表面パッド１３の表面上には半田１４が印刷される。
　図６は、従来技術に係る製造方法の部品実装工程を表す断面図である。本工程においては、配線層１０の表面のうち表面パッド１３及び半田１４を積層した位置に電子部品１２を実装する。より具体的には、表面パッド１３及び半田１４の積層体上に電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃを載置した状態でリフロー処理を行うことにより、配線層１０に電子部品１２を実装する。このとき、半田１４は、表面パッド１３の全面と電極端子１２Ｂ、１２Ｃの底面及び側面とを接続し、電子部品１２の側面において所謂半田フィレットを形成する。
　図７は、従来技術に係る製造方法の部品埋設工程を表す断面図である。本工程においては、配線層１０に実装した電子部品１２を絶縁層１１で埋設すると共に、絶縁層１１の表面に新たに配線層１０を設けることにより両面板を構成する。ここで、絶縁層１１は、絶縁性を有する樹脂材料からなり、例えば電子部品１２の周囲にプリプレグを配置して加熱すると共に、銅からなる新たな配線層１０を表面に重ねて厚み方向に押圧することにより形成することができる。
　そして、両面の配線層１０は、電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃに相当する位置に銅パッド１０ｐを設けつつ、配線パターンを形成するようにパターニングされ、図示しない他の各種部品が実装される。これにより図７に示す従来技術に係る部品実装基板１´が形成される。
　続いて、第１実施形態に係る部品実装基板１の効果について説明する。図８は、従来技術及び第１実施形態の半田付け部を表す部分拡大図である。従来技術に係る部品実装基板１´では（図８左）、通常、銅パッド１０ｐ及び表面パッド１３が同一の寸法で形成されているため、表面パッド１３の表面全体に広がる半田１４が電子部品１２の電極端子１２Ｂにおける底面及び側面に接続され、電子部品１２と配線層１０との間における接続断面積の増大に寄与する。
　しかしながら、半田１４は、表面パッド１３を構成する金などの半田付けのための表面処理材との境界面においてもろい合金層Ｌｆが形成されることが知られている。このため、部品実装基板１´は、製造過程や使用時において外部応力や熱変形等の影響により半田１４にクラックＣｒが生じた場合、当該クラックＣｒが半田１４を貫通し、電子部品１２と配線層１０との導通を遮断してしまう虞が生じる。
　これに対し、本発明の第１実施形態に係る部品実装基板１では（図８右）、表面パッド１３が銅パッド１０ｐの表面上の一部に形成されていると共に、半田１４が表面パッド１３から銅パッド１０ｐにかけて延在している。ここで、半田１４は、銅パッド１０ｐを構成する銅との境界面において強固な合金層Ｌｓが形成される。このため、第１実施形態に係る部品実装基板１は、クラックＣｒが生じやすい半田１４の裾部分が補強され、半田１４を貫通するクラックＣｒの発生を抑制することができる。また、必要な半田１４の量を低減することができる。
　更に、第１実施形態に係る部品実装基板１では、表面パッド１３の輪郭が平面視した場合に電子部品１２の輪郭よりも内側になるよう配置され、電子部品１２の側面よりも表面パッド１３の側面が所定の幅Ｗだけ奥まった位置になるよう設定されている。これにより、第１実施形態に係る部品実装基板１では、表面パッド１３と半田１４との境界面の位置を電子部品１２の直下に制限することができ、半田１４を貫通するクラックＣｒの発生を効率的に抑制することができる。
＜第２実施形態＞
　続いて、第２実施形態に係る部品実装基板２について説明する。第２実施形態に係る部品実装基板２は、上記した第１実施形態の部品実装基板１の部品内蔵基板とは異なり、電子部品が基板に表面実装されている点において第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分について説明することとし、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
　図９は、第２実施形態に係る部品実装基板２の断面図である。第２実施形態に係る部品実装基板２は、絶縁層１１の両面に設けられた配線層１０をパターニングすることにより、電子部品１２の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃに相当する位置に銅パッド１０ｐを設けつつ、配線パターンが形成される。また、第１実施形態と同様の手順により銅パッド１０ｐの表面上の一部に表面パッド１３を形成し、表面パッド１３から銅パッド１０ｐにかけて延在する半田１４により電子部品１２を実装する。
　尚、第２実施形態に係る部品実装基板２においては、実装後の電子部品１２の半田接合部に対して公知のアンダーコート、オーバーコート、又はサイドコートにより封止するのが好適である。また、配線層１０は、ソルダーレジストが塗布されることにより絶縁保護される。
　そして、第２実施形態に係る部品実装基板２は、第１実施形態と同様に、半田１４が表面パッド１３と銅パッド１０ｐとを跨ぐように形成されている。このため、第２実施形態に係る部品実装基板２は、電子部品１２が表面実装される場合であっても、クラックＣｒが生じやすい半田１４の裾部分が補強され、第１実施形態と同様に半田１４を貫通するクラックＣｒの発生を抑制することができる。
＜第３実施形態＞
　続いて、第３実施形態に係る部品実装基板３について説明する。第３実施形態に係る部品実装基板３は、上記した第１実施形態又は第２実施形態において、半田付け部における導電パッドの構成が僅かに異なる。以下、第１実施形態又は第２実施形態と異なる導電パッドの部分について説明することとし、第１実施形態又は第２実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１０は、第３実施形態に係る部品実装基板３の半田付け部を表す部分拡大図である。部品実装基板３は、実装される電子部品１２が複数の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃを備える点で第１実施形態及び第２実施形態と共通するものの、電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃにそれぞれ接続される複数の表面パッド１３が、互いに対向する端部において銅パッド１０ｐと共通の端面Ｅｆを有する。
　ここで、上記の端面Ｅｆは、電子部品１２の直下に位置するため、半田１４が表面パッド１３のみ接続されていてもクラックＣｒが生じる可能性は低い。その上で、半田１４は、対向する端面Ｅｆを超えて銅パッド１０ｐの存在しない領域に互いに接近することは無い。このため、第３実施形態に係る部品実装基板３によれば、電子部品１２の複数の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃが互いに近接して設けられている場合であっても、両者の間における半田１４どうしの短絡を防止することができる。
　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の各実施形態の電子部品１２は、部品本体１２Ａの両側面を覆う断面がＵ字形状の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃを有するチップ部品として例示したが、他の端子形状を有する部品であってもよい。
　図１１は、第４実施形態に係る部品実装基板４の半田付け部を表す部分断面図である。第４実施形態に係る部品実装基板４に実装される電子部品１２は、直方体形状の部品本体１２Ａに対し、底面において２つのプレート状の電極端子１２Ｂ及び電極端子１２Ｃが露出した構成である。そして、第４実施形態に係る部品実装基板４は、部品が基板に内蔵される場合であっても、表面実装される場合であっても、上記した第１実施形態又は第２実施形態と同様に銅パッド１０ｐ、表面パッド１３、及び半田１４を構成することにより、半田１４を貫通するクラックＣｒの発生を抑制することができる。
＜本発明の実施態様＞
　本発明の第１実施態様に係る部品実装基板は、電子部品が実装される部品実装基板であって、前記電子部品の電極端子に相当する位置に銅パッドが設けられる配線層と、前記銅パッドの表面上の一部に形成され、半田付けのための表面処理材からなる表面パッドと、前記電極端子を前記表面パッドに接続する半田と、を備え、前記半田は、前記表面パッドから前記銅パッドにかけて延在する部品実装基板である。
　本発明の第１実施態様に係る部品実装基板は、配線層に設けられた銅パッドの一部に表面パッドが形成され、配線層に電子部品を実装するための半田が表面パッドと銅パッドとを跨ぐように設けられている。これにより本発明の第１実施形態に係る部品実装基板によれば、銅パッドを構成する銅と半田との境界面に形成される強固な合金層により、半田を貫通するクラックの発生を抑制することができる。
　本発明の第２実施態様に係る部品実装基板は、上記した本発明の第１実施態様において、前記表面パッドの輪郭は、平面視した場合に前記電子部品の輪郭よりも内側に配置される、部品実装基板である。
　本発明の第２実施態様に係る部品実装基板によれば、表面パッドと半田との境界面の位置を電子部品の直下に制限することができ、クラックが生じやすい半田の裾部分が補強されるため、半田を貫通するクラックの発生を効率的に抑制することができる。
　本発明の第３実施態様に係る部品実装基板は、上記した本発明の第１又は第２実施態様において、前記電子部品が前記電極端子を複数備え、複数の前記電極端子にそれぞれ接続される複数の前記表面パッドは、互いに対向する端部において前記銅パッドと共通の端面を有する。部品実装基板である。
　本発明の第３実施態様に係る部品実装基板によれば、複数の表面パッドの対向する端面を超えて半田が銅パッドの存在しない領域に互いに接近することは無ため、電子部品の複数の電極端子が互いに近接して設けられている場合であっても、両者の間における半田どうしの短絡を防止することができる。
　　１～４　部品実装基板
　１０　配線層
　１０ｐ　銅パッド
　１１　絶縁層
　１２　電子部品
　１２Ｂ、１２Ｃ　電極端子
　１３　表面パッド
　１４　半田

Claims (3)

  1. 　電子部品が実装される部品実装基板であって、
    　前記電子部品の電極端子に相当する位置に銅パッドが設けられる配線層と、
    　前記銅パッドの表面上の一部に形成され、半田付けのための表面処理材からなる表面パッドと、
    　前記電極端子を前記表面パッドに接続する半田と、を備え、
    　前記半田は、前記表面パッドから前記銅パッドにかけて延在する、部品実装基板。
  2. 　前記表面パッドの輪郭は、平面視した場合に前記電子部品の輪郭よりも内側に配置される、請求項１に記載の部品実装基板。
  3. 　前記電子部品が前記電極端子を複数備え、
    　複数の前記電極端子にそれぞれ接続される複数の前記表面パッドは、互いに対向する端部において前記銅パッドと共通の端面を有する、請求項１又は２に記載の部品実装基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011135670A1 (ja) * 2010-04-27 2011-11-03 株式会社メイコー 部品内蔵基板の製造方法及びこれを用いた部品内蔵基板
JP2013004843A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Nec Casio Mobile Communications Ltd 電子機器のランド構造

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