表面実装部品、実装基板および実装構造体

【課題】多ピン構造の表面実装型部品においても、半田フラックス残渣を低減し、低背かつ小型で信頼性の高い実装構造体を提供する。
【解決手段】そこで本発明は、実装領域がパッケージ１１の少なくとも一つの面内にある表面実装型部品１０を、実装基板としてのプリント配線基板２０に実装した実装構造体であって、パッケージ１１と実装基板の少なくとも一方が、パッケージ１１と実装基板との相対向する領域内に、パッケージ１１の外面まで連通された凹部を有する外面まで連通された凹部１３を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装部品、実装基板および実装構造体に係り、特にリフロー時におけるフラックス残渣の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
重力加速度の方向成分を加速度センサで検知し、これを重力方向に対する傾斜角度として検知する傾斜検知ユニットにおいては、加速度センサは回路基板上での傾斜角を精度よく維持して実装する必要がある。
【０００３】
このような加速度センサは、通常、面実装用のパッケージ構造をとることが多い。特にリード端子がパッケージの下面に入り込むように形成された構造では、実装部品底面との空間が狭い。そしてさらに８ピン以上の多ピン構造の半導体装置を構成する場合、実装面に対して、ランド面積が大きく、実装基板とパッケージとの間の空間がきわめて小さくなる。このため、半田ペーストに含まれているイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの溶液成分がリフロー時に蒸発せずに、フラックス残渣として実装基板とパッケージとの間に残留し易い。特に、パッケージの底面の中心近傍、つまり、外面に遠い領域で、フラックス残渣の残留が生じ易い。
【０００４】
このため、実装基板のランド間や実装部品の裏面にフラックスが残留することにより、高温高湿下で、フラックス残渣中の溶液成分が蒸発する際に水分を呼び込み、その結果端子間の絶縁抵抗が低下するという問題があった。
【０００５】
従来、ボンディング細線を切断してスタッドを形成し、実装基板と電子部品の底面との間に、間隙を形成し、半田接合後のフラックス除去のための洗浄を容易にした構造が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、パッケージの底面と側面に凹状となるようにリード端子を形成した構造も提案されている（特許文献２）。これは凹部内に半田が充填され、接続できるようにしたものである。このため、半田の流出は低減されるとしても、パッケージと実装基板との隙間はなくなり、リフロー時に隙間に一旦フラックスが流出すると残渣が生じてしまう。
【０００７】
さらにまた、ケース板と同一材料で一体的に複数の突起を形成し、これをメタライズして端子電極とした半導体センサも提案されている。（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第２５６８７８８号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２６８７号公報
【特許文献３】特開２００７−４３０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の実装構造では、ボンディング細線を切断してスタッド形状としたものであり、結果として、スタッドの分だけ高さは高くなってしまい、低背化を阻むことになる。
【００１０】
また、特許文献２の実装構造では、半田接合部は凹部となっているが、パッケージと実装基板は密着することになる。また、半田を厚くした場合、高さは高くなり、パッケージと実装基板の間に空隙は形成されるが、半田が凹部の外に流出し易くなり、流出した場合、短絡が生じ易い。
【００１１】
特許文献３の実装構造においては、突起を形成することで、結果的に空隙が形成されるが、この場合も実装構造体は実質的に厚くなり、低背化を阻むこととなる。
【００１２】
そしてさらに、近年では小型でかつ薄型の表面実装部品が求められており、例えば、加速度センサの一つに、図２１（ａ）および（ｂ）、図２２（ａ）および（ｂ）に示すように、実装面１１０ａの大半、半分以上を占める端子電極１１２が形成された表面実装部品１１０が用いられている。このように実装領域がパッケージの面内にある表面実装部品を図２３（ａ）および（ｂ）に示すように、実装基板１２０に装着した場合、隙間が小さい。このため図２１に示すように、表面実装部品１１０の実装面１１０ａの中心部Ｒ１に半田フラックスによるフラックス残渣が残留し易い。また、図２４に示すように実装基板１２０側にも、特にランド１２２間領域Ｒ２に半田フラックスによるフラックス残渣が残留する。
このように、実装面の中心部Ｒ１、Ｒ２にフラックス残渣の残留が生じ易いという問題がある。
【００１３】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、多ピン構造の表面実装部品においても、半田フラックス残渣を低減し、低背かつ小型で信頼性の高い実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで本発明は、実装領域がパッケージの少なくとも一つの面内にある表面実装部品を、実装基板に実装した実装構造体であって、前記パッケージと前記実装基板の少なくとも一方が、前記パッケージと前記実装基板との相対向する領域内に、前記パッケージの外面まで連通された凹部を有する。
【００１５】
又、本発明は、上記表面実装構造体であって、前記パッケージは、前記面内に端子電極を具備し、前記凹部は、前記端子電極の側面に沿って、前記外側面に連通するように構成されたものを含む。
【００１６】
又、本発明は、上記表面実装構造体であって、前記凹部は、前記パッケージまたは前記実装基板を貫通する貫通穴を有し、前記貫通穴によって、前記端子電極の側面が、前記パッケージまたは前記実装基板の外面まで連通するように構成されたものを含む。
【００１７】
又、本発明は、実装領域がパッケージの少なくとも一つの面内にある表面実装部品であって、前記パッケージは、前記面内に端子電極を具備し、前記パッケージは、前記端子電極間に、前記パッケージの外面まで連通された凹部を有するものを含む。
【００１８】
又、本発明は、上記表面実装部品であって、前記凹部は、少なくとも前記端子電極の側面のうち、前記パッケージの外側面以外の領域を囲み、前記外側面に連通するように構成された溝部であるものを含む。
【００１９】
又、本発明は、上記表面実装部品であって、前記凹部は、前記パッケージを貫通する貫通穴を有し、前記貫通穴によって、前記端子電極の側面が、前記パッケージの外面までに連通するように構成されたものを含む。
【００２０】
又、本発明は、上記表面実装部品であって、前記表面実装部品は、前記パッケージの底面の中心に向かい、対向するように配列された複数の端子電極を具備し、前記凹部は前記パッケージの底面の中心または中心軸を含むように形成されたものを含む。
【００２１】
又、本発明は、上記表面実装部品であって、前記表面実装部品は、加速度センサであるものを含む。
【００２２】
又、本発明は、表面実装部品を搭載するための搭載領域を備えた実装基板であって、
前記搭載領域が、前記表面実装部品の底面と対向する位置に、多数のランドを備え、
前記ランド間に凹部が形成されたことを特徴とする。
【００２３】
なお、ここで凹部とは、実装部品の端子電極あるいは実装基板のランド形成面を基準とし、低くなっている部分をいうものとする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の表面実装構造体によれば、実装基板またはパッケージの底面に形成された溝部または貫通穴を有しているため、リフロー時にはこの溝部を通じて、蒸発された気体が外部に放出され、フラックスを排出するため、フラックス残渣の残留を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１の表面実装部品を示す斜視図
【図２】（ａ）および（ｂ）はこの表面実装部品の上面図及び下面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図
【図４】本発明の実施の形態１の表面実装部品を実装基板に搭載した状態を示す斜視図
【図５】（ａ）および（ｂ）は、図４のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す図
【図６】このプリント配線基板の実装領域を示す図
【図７】本発明の実施の形態２の表面実装部品を示す斜視図
【図８】（ａ）および（ｂ）はこの表面実装部品の上面図及び下面図
【図９】（ａ）および（ｂ）は、図８（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図
【図１０】本発明の実施の形態２の表面実装部品を実装基板に搭載した状態を示す斜視図
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、図１０のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す図
【図１２】この実装基板の実装領域を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３の実装基板の上面図
【図１４】同実装基板の断面図
【図１５】同実装基板を用いた実装構造体の断面図
【図１６】本発明の実施の形態１の変形例を示す図、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図
【図１７】本発明の実施の形態１の変形例を示す図、（ａ）は、図１６（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図
【図１８】本発明の実施の形態１の他の変形例を示す図、（ａ）は、図１６（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１６（ｂ）のＢ−Ｂ断面図に相当する断面図
【図１９】本発明の実施の形態１の更に他の変形例を示す図、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図
【図２０】本発明の実施の形態１の変形例を示す図、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は下面図
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、従来例の表面実装部品の上面図及び下面図
【図２２】（ａ）および（ｂ）は、図２１（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図を示す図
【図２３】（ａ）および（ｂ）は、表面実装部品の実装状態を示す図
【図２４】リフロー後の実装基板を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の表面実装部品を示す斜視図、図２（ａ）および（ｂ）はこの表面実装部品の上面図及び下面図、図３（ａ）および（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。また図４は、この表面実装部品１０を実装基板であるプリント配線基板２０上に搭載した状態を示す斜視図、図５（ａ）および（ｂ）は図４のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す図である。図６はこのプリント配線基板の実装領域を示す図である。
【００２８】
この表面実装構造体に用いられる表面実装部品は、パッケージ１１本体の下面すなわち実装面１１ａに１０個の４ｍｍ×１．２ｍｍの矩形状の端子電極１２が、間隔０．７ｍｍ程度で７行２列に１０個配列されており、この２列に配列された端子電極の間に３個の溝状の凹部１３が搾設されたことを特徴とする。すなわち、パッケージ１１本体とプリント配線基板２０との相対向する領域内に、この相対向する領域の外面まで連通する溝状の凹部１３が搾設されている。この相対向する領域の外面はパッケージの外面に相当する。
この溝部は端子電極間領域の幅Ｗｃ_１が０．９ｍｍのところに幅Ｗｃ_２が０．４ｍｍ×長さ４ｍｍで配列されている。
実装基板である窒化アルミニウムからなるプリント配線基板の実装領域は、図６に示すように、この表面実装部品１０の端子電極１２に対応して、５行２列の矩形状のランド２２を持つ。
【００２９】
この表面実装部品１０はセンサを搭載した１０端子の表面実装部品である。内部には図示しない物理量を検出するためのセンサチップが収納され、セラミック製のパッケージ１１から実装面１１ａに１０個の平板状の端子電極１２が導出されている。この端子電極１２は、パッケージ１１の１つの実装面１１ａ内にあり外方には突出しない。
【００３０】
この構成によれば、この溝状の凹部１３の存在により、表面実装部品１０とプリント配線基板２０との間に間隙が形成され、リフロー時に、フラックス中の溶剤が効率よく導出され、フラックス残渣が残らない。しかも実際に実装体の高さを増大するものではなく、厚さを確保して残渣の低減をはかることができる。
このようにして、フラックス残渣の残留は大幅に低減される。従って安定して接続が維持される。このセンサは平坦性よく実装できることから、加速度センサとして使用する際にも、回路基板（実装基板）上での傾斜角を良好に維持することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２の表面実装部品を示す斜視図、図８（ａ）および（ｂ）はこの表面実装部品の上面図及び下面図、図９（ａ）および（ｂ）は、図８（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。また図１０は、この表面実装部品１０を実装基板であるプリント配線基板２０上に搭載した状態を示す斜視図、図１１（ａ）および（ｂ）は図１０のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示す図である。図１２はこのプリント配線基板の実装領域を示す図である。
【００３２】
この表面実装構造体に用いられる表面実装部品は、前記実施の形態１の凹部に代えて、パッケージ１１の、中心部の端子電極間領域に３個の貫通穴１４を形成したことを特徴とする。すなわちこの表面実装部品は、パッケージ底面の中心に向かい、対向するように配列された複数の端子電極１２を具備し、この貫通穴１４は前記パッケージ１１底面の中心軸を含むように形成されたことを特徴とする。
【００３３】
この例においても、下面すなわち実装面１１ａに１０個の４ｍｍ×１．２ｍｍの矩形状の端子電極１２が、間隔０．７ｍｍ程度で５行２列に１０個配列されている。そして、この２列に配列された端子電極１２の間に３個の貫通穴１４が搾設されたことを特徴とする。
【００３４】
実装基板であるプリント配線基板の実装領域は、図１０に示すように、この表面実装部品１０の端子電極１２に対応して、７行２列の矩形状のランド２２を持つ。そしてさらに表面実装部品１０の貫通穴１４に対応して、プリント配線基板の実装領域にも基板貫通穴２４が形成される。
【００３５】
ここでも、この表面実装部品１０は圧力センサを搭載した１０端子の表面実装部品である。内部には図示しない圧力センサチップが収納され、樹脂製のパッケージ１１から端子電極１２が導出されている。
【００３６】
この構成によれば、表面実装部品およびプリント配線基板に貫通穴を形成しており、この貫通穴を介して効率よくフラックスが外部に導出され、フラックス残渣が生じないようにすることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
図１３乃至図１５は、本発明の実施の形態３の表面実装部品の表面実装構造体を示す図である。図１３は実装基板の上面図、図１４は実装基板の断面図、図１５はこの実装基板を用いた実装構造体の断面図である。
【００３８】
この表面実装構造体に用いられるプリント配線基板２０は、表面実装部品を搭載する領域に凹部２５を形成し、肉薄部２１を形成したことを特徴とする。この肉薄部２１の存在により、熱容量が小さくなり、放熱性が向上する。
すなわちこの実装基板は、表面実装搭載領域に凹部２５を形成し、この凹部２５に、ランド２２を形成したものである。この凹部２５の深さは０．２ｍｍあるいはそれ以下が望ましい。
他は実施の形態１と同様に形成されているためここでは説明を省略する。
【００３９】
この例においても端子電極はパッケージ底面の中心に向かい、対向するように配列された複数の端子電極を具備し、この貫通穴１４は前記パッケージ底面の中心軸を含むように形成されてもよい。
【００４０】
この構成によれば、実施の形態１による効果に加えて、表面実装部品搭載領域に対応してプリント配線基板に凹部が形成され肉薄となっているため、熱容量が小さく、半田リフロー工程において、より効率よく温度上昇し、半田フラックスが蒸発しやすくなる。従ってフラックス残渣が低減される。このように、肉薄部２１と貫通穴１４との両方を備えることにより、より効率よくフラックス残渣の低減をはかることができる。
【００４１】
なお、前記実施の形態では、パッケージに凹部や貫通穴を形成したが、このような凹部や貫通穴の形成は樹脂封止工程において封止用金型に凸部を形成したり、突起を形成したりすることで、何ら付加工程を必要とすることなく、容易に形成可能である。
【００４２】
また、本発明は、表面実装部品の実装面全体に高密度に、比較的低い端子電極が形成された構造に特に有効である。特に、実装面の３０％以上、特に５０％以上を接合領域とし、高密度に端子電極が形成された表面実装部品に対して有効である。また、端子電極あるいはリードの構成については実施の形態に限定されることなく、端子電極がパッケージの側面からまっすぐ外方に導出され、パッケージ底面は実装基板に密着させるような構造など、他の端子構造の表面実装部品にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４３】
次に本発明の変形例について説明する。
以下は実施の形態１の変形例である。
前記実施の形態１では表面実装部品およびプリント配線基板の両方に凹部を形成したが、いずれか一方でも有効であることは言うまでもない。
また、この凹部１３は、図１６（ａ）および（ｂ）及び図１７（ａ）および（ｂ）にこの表面実装部品の変形例を示すように外方まで連続的に形成されていてもよい。
【００４４】
また、この場合は図１８（ａ）および（ｂ）に他の変形例を示すように、外方に行くに従い凹部１３の深さが小さくなるように形成するのが望ましい。
この構成により、凹部１３底面が傾斜面を構成するようになるため、より効率よくフラックスが排出される。
さらにまた、この場合は図１９（ａ）および（ｂ）に更に他の変形例を示すように、十字状に凹部１３を形成してもよい。
【００４５】
図中、図１６（ａ）および（ｂ）はこの表面実装部品の上面図及び下面図、図１７（ａ）および（ｂ）は、図１６（ｂ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。図１８（ａ）および（ｂ）は、図１７（ａ）および（ｂ）と同様の面で切った断面を示す図、図１９（ａ）および（ｂ）は、変形例の表面実装部品の上面図及び下面図である。
【００４６】
さらにまた、図２０（ａ）および（ｂ）に変形例を示すように、表面実装部品の実装面に端子電極１２を囲むように凹部１３を形成してもよい。図２０（ａ）は、図２０（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。つまり端子電極１２の側面の内、パッケージの外側面以外の領域を囲み、パッケージの外側面に連通するように、凹部１３を形成してもよい。これにより、フラックスは、この溝に沿って流れ効率よく外部に排出される。この凹部１３は実装面から側面に到達するように形成されているのが望ましい。
【００４７】
また、前記実施の形態では、プリント配線基板を構成する絶縁性基体として、放熱性の良好な窒化アルミニウムセラミックスを構成したが、これに限定されるものではない。たとえば、グリーンシートを用いた積層基板および射出成形によって凹部や貫通穴を形成した樹脂製の立体基板など、種々の基板材料が適用可能である。
例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（低温温同時焼成セラミック：Low Temperature Co-fired Ceramics）を用いてグリーンシートとして形成してもよい。すなわち、厚さが１０μｍ〜２００μｍのこのＬＴＣＣのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定のパターンを形成する。そしてこの、複数のグリーンシートを絶縁層として用いて、適宜一体的に積層し、凹部または貫通穴をあけた状態で焼結する。これにより、凹部または貫通穴を備えるとともに内部導体層を備えた絶縁層（誘電体層）として製造することが出来る。これらの誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料などが適用可能である。
【００４８】
なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、このセラミック基板を、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック：High Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて形成してもよい。このＨＴＣＣセラミック基板上に、誘電体材料をＡｌ_２Ｏ_３を主体とするもので構成し、内部導体層として伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
【００４９】
また、絶縁性基板としては、セラミックのほか、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの樹脂基板、プリプレグを用いた積層基板などにも適用可能である。
【００５０】
さらにまた、回路部の構成及び材料についても、適宜変更可能である。
【００５１】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１０表面実装部品
１１パッケージ
１２端子電極
１３凹部
１４貫通穴
２０プリント配線基板
２１肉薄部
２２ランド
２４基板貫通穴
２５凹部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装領域がパッケージの少なくとも一つの面内にある表面実装部品を、実装基板に実装した表面実装構造体であって、
前記パッケージと前記実装基板の少なくとも一方が、前記パッケージと前記実装基板との相対向する領域内に、前記パッケージの外面まで連通された凹部を有する実装構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の実装構造体であって、
前記パッケージは、前記面内に端子電極を具備し、
前記凹部は、前記端子電極の側面に沿って、前記外面に連通するように構成された実装構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の実装構造体であって、
前記凹部は、前記パッケージまたは前記実装基板を貫通する貫通穴を有し、前記貫通穴によって、前記端子電極の側面が、前記パッケージまたは前記実装基板の外面まで連通するように構成された実装構造体。
【請求項４】
実装領域がパッケージの少なくとも一つの面内にある表面実装部品であって、
前記パッケージは、前記面内に端子電極を具備し、
前記パッケージは、前記端子電極間に、前記パッケージの外面まで連通された凹部を有する表面実装部品。
【請求項５】
請求項４に記載の表面実装部品であって、
前記凹部は、少なくとも前記端子電極の側面のうち、前記パッケージの外側面以外の領域を囲み、前記外側面に連通するように構成された溝部である表面実装部品。
【請求項６】
請求項４に記載の表面実装部品であって、
前記凹部は、前記パッケージを貫通する貫通穴を有し、前記貫通穴によって、前記端子電極の側面が、前記パッケージの外面までに連通するように構成された表面実装部品。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の表面実装部品であって、
前記表面実装部品は、前記パッケージの底面の中心に向かい、対向するように配列された複数の端子電極を具備し、
前記凹部は前記パッケージの底面の中心または中心軸を含むように形成された表面実装部品。
【請求項８】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の表面実装部品であって、
前記表面実装部品は、加速度センサである表面実装部品。
【請求項９】
表面実装部品を搭載するための搭載領域を備えた実装基板であって、
前記搭載領域が、前記表面実装部品の底面と対向する位置に、多数のランドを備え、
前記ランド間に凹部が形成された実装基板。

【図１】