電子部品実装構造および電子部品実装方法
【課題】曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制し、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減する。
【解決手段】電子部品１００の底面側電極１２１と回路基板２００の第１のパッド電極２２１は第１の接合材３１０により接合される。電子部品１００の側面側電極１２２と回路基板２００の第２のパッド電極２２２は第２の接合材３２０により接合される。また、この接合とともに、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０は、離間部９００によって互いに離間されている。
【解決手段】電子部品１００の底面側電極１２１と回路基板２００の第１のパッド電極２２１は第１の接合材３１０により接合される。電子部品１００の側面側電極１２２と回路基板２００の第２のパッド電極２２２は第２の接合材３２０により接合される。また、この接合とともに、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０は、離間部９００によって互いに離間されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する電子部品実装構造および電子部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品を回路基板に実装する構造において、電子部品と回路基板との間の接合強度を上げる要求が高まってきている。
【０００３】
ここで、一般的な電子部品の実装構造について、図に基づいて説明する。図１１および図１２は、一般的な電子部品の実装構造の一例を示す。図１２は、一般的な電子部品の実装構造の接続部にクラックが形成される過程を説明するための図である。なお、図１２は、図１１のＤ部を拡大した図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大断面図である。
【０００４】
図１１に示されるように、電子部品４００が回路基板５００上に実装されている。電子部品４００は、当該電子部品４００の本体４１０の両端部に電極４２０を有している。回路基板５００は、少なくとも絶縁性基材５１０とパッド５２０を含んで形成されている。パッド５２０は、絶縁性基材５１０上に形成されており、電極４２０に対応する位置に設けられている。そして、電極４２０とパッド５２０との間は、はんだや導電性接着剤等の接合材６００によって接合されている。
【０００５】
なお、参考技術として、例えば、特許文献１には、ＳｎとＺｎを含むはんだ材料を用いて電子部品を回路基板に実装する場合に、電子部品と回路基板とが接合する部分のＣｕ表面の接合境界面にＣｕとＳｎの化合物等を形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、回路基板側のパッドを複数の部分に分離して形成することにより、曲げ応力による断線を抑止した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００4−２６０１４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１１に示す電子部品実装構造に温度変化が加わった場合、電子部品４００や回路基板５００などの各部材に膨張伸縮による応力が加わることがある。このとき、接合材６００および電子部品４００は剛性が高く、曲げやねじりに追従できない。このため、図１２に示されるように、接合材６００およびパッド５２０の間の接合端部に応力が集中して亀裂が入り、電極４２０の底面およびパッド５２０の間の接合部からクラック８００が形成されることがある。このクラックが生じることにより接合材６００が破断すると、電極４２０およびパッド５２０の間で断線が生じてしまうという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制し、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子部品実装構造は、少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装構造であって、前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有し、前記回路基板は、前記複数の電極に対応する位置に形成された複数のパッドを有し、前記複数のパッドの各々は、前記底面側電極に対応する位置に形成された第１のパッド電極と、前記側面側電極に対応する位置に前記電子部品の側面の外側に延びるように形成された第２のパッド電極とを有し、前記底面側電極および前記第１のパッド電極は第１の接合材により接合され、前記側面側電極および前記第２のパッド電極は第２の接合材により接合され、前記第１の接合材および前記第２の接合材は互いに離間されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる技術によれば、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制し、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す図である。
【図３】第１の接合材および第２の接合材の具体例の特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図７】リフロー時の設定温度の変移の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第１の変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す図である。
【図１１】一般的な電子部品実装構造の一例である。
【図１２】一般的な電子部品実装構造の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態＞
図１および図２は、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す。図１（ａ）は、電子部品実装構造の全体を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大した図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の矢視Ｂからみた図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大上面図である。図２（ｂ）は、電子部品の電極側の拡大上面図である。図２（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ切断面を示す図であって、電子部品と回路基板の間を切断した拡大断面図である。
【００１４】
図１（ａ）に示されるように、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造１０００は、電子部品１００を回路基板２００上に実装する構造である。
【００１５】
図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、電子部品１００は、電子部品本体１１０と、複数の電極１２０を含んで構成されている。なお、電子部品１００は、例えば、抵抗、コンデンサ、コイル、半導体等のチップである。
【００１６】
電極１２０は、少なくとも電磁部品本体１１０の底面（紙面下側）から側面（紙面左側）に延びるように形成されている。なお、図１（ｂ）では、電子部品本体１１０の上面（紙面上側）にまで延びるように形成されている例を示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す例では、２つの電極１２０が、電子部品本体１１０の両端部に設けられている。ただし、電極１２０は、３つ以上であってもよく、電子部品本体１１０の両端部に形成されるとは限らない。
【００１７】
図１（ｂ）および図２（ｂ）に示されるように、電極１２０は、少なくとも、電子部品１００の底面側に形成された底面側電極１２１と、電子部品１００の側面側に形成された側面側電極１２２とを有している。なお、電極１２０の材料には、例えば、銅、ニッケル、すず、金、プラチナなどの原料や化合物などが用いられる。
【００１８】
図１（ａ）に示されるように、回路基板２００は、絶縁性基材２１０と、複数のパッド２２０とを含んで形成されている。絶縁性基材２１０の材料には、例えば、ガラスエポキシ材、ガラスコンポジット材、紙フェノール材、紙エポキシ材などが用いられる。また、回路基板１００には、例えばフレキシブルプリント配線基板のように可撓性を有する基板を用いてもよい。
【００１９】
図１（ｂ）および図２（ａ）に示されるように、パッド２２０は、絶縁性基材２１０上に形成されている。また、パッド２２０は、電子部品１００の電極１２０に対応した位置に形成されている。パッド２２０は、第１のパッド電極２２１と、第２のパッド電極２２２とを有している。
【００２０】
第１のパッド電極２２１は、底面側電極１２１に対応する位置に形成されている。第２のパッド電極２２２は、側面側電極１２２に対応する位置に、電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるように形成されている。
【００２１】
また、図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｃ）に示されるように、第１の接合材３１０によって、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１が接合されている。また、第２の接合材３２０によって、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２が接合されている。
【００２２】
第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の関係は、次の通りである。すなわち、第１の接合材３１０の引張強度は、第２の接合材３２０の引張強度より大きい。これにより、電子部品１００の内側の接合強度を、電子部品１００の外側の接合強度より強くすることができる。このため、第２の接合材３２０と比較して応力が集中しやすい第１の接合材３１０にクラックが生じるのを効率よく抑制できる。
【００２３】
また、好ましくは、第１の接合材３１０の伸びは、第２の接合材３２０の伸びよりも小さい。これにより、電子部品１００の外側の接合材の伸びを、電子部品１００の内側の接合材の伸びより大きくすることができる。このため、回路基板２００などに曲げやねじりによる応力が加わった場合でも、電子部品１００の外側の接合材が伸びることで、応力を吸収することができる。この結果、応力が加わることによって回路基板２００などが変形しても、電子部品１００とパッド２００との間にクラックが発生するのを抑制できる。
【００２４】
また、第１の接合材３１０の固相線温度を、第２の接合材３２０の固相線温度よりも小さくすると、さらに好ましい。これにより、まず、第１の接合材３１０をまず溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間を接合した後に、第２の接合材３２０を溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２との間を接合することができる。この結果、効率よく電子部品１００を回路基板２００上に実装できる。
【００２５】
ここで、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の具体例について説明する。図３は、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の具体例の特性を示す。
【００２６】
図３では、第１の接合材３１０にＳｎ―Ｂｉ系はんだを用い、第２の接合材３２０にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを用いた例を例示している。なお、ここでは、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの材料をＳｎ−５８Ｂｉとし、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの材料をＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとした。図３に示されるように、第１の接合材３１０であるＳｎ―Ｂｉ系はんだの引張強度７６．５（ＭＰａ）は、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの引張強度５３．３（ＭＰａ）より大きい。また、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの伸び２７％は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの伸び４６％よりも小さい。また、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの固相線温度１４１（℃）は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの固相線温度２２０（℃）よりも小さい。さらに、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの液相線温度１３９（℃）は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの液相線温度２１７（℃）よりも小さい。
【００２７】
図１および図２に戻って、離間部９００は、電子部品１００を回路基板２００上に実装する際に、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０が混合しないように、両者を離間するため部材である。図１（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、離間部９００は、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間に設けられている。離間部９００は、例えば熱硬化性樹脂などを原料とした有機材料によって形成される。また、第１の接合材３１０に予め熱硬化性樹脂を含ませておくことにより、離間部９００を形成することもできる。すなわち、電子部品１００を回路基板２００上に載せた状態で、第１の接合材３１０に熱を加えた際に、熱硬化性樹脂が底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間で周囲に向かって広がった後に硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に第１の接合材３１０を囲うように形成される。この場合は、図２（ｃ）の離間部９００は、カタカナの「コ」の字状ではなくリング状に形成される。なお、離間部材９００の材料には、導電性部材および非導電性部材の双方を用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法について説明する。図４、図５および図６は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す。図４および図５では、電子部品の実装方法について、各工程を断面図で示している。図６は、一部の工程を模式的な上面図で示している。
【００２９】
まず、図４（ａ）および図６（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。
【００３０】
次に、図４（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０を塗布する。具体的には、マスク３０００を回路基板２００の表面に配置し、第１の接合材３１０をスキージ４０００により回路基板２００上の第１のパッド電極２２１上に塗布する。ここで、第１のパッド電極２２１は、前述の通り、底面側電極１２１に対応してパッド２２０内に形成されている。また、マスク３０００には第１のパッド電極２２１に対応して開口部３１００が形成されている。このため、第１の接合材３１０は開口部３１００を介して第１のパッド電極２２１上に塗布される。なお、ここでは、第１の接合材３１０には、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いている。
【００３１】
図４（ｃ）に示されるように、回路基板２００の表面に第２の接合材３２０を塗布する。具体的には、マスク５０００を回路基板２００の表面に配置し、第２の接合材３２０をスキージ４０００により回路基板２００上の第２のパッド電極２２２上に塗布する。ここで、第２のパッド電極２２２は、第１のパッド電極２１０と底面側電極１２１を互いに対向して配置したときに、側面側電極１２２に対応して電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるようにパッド２２０内に形成されている。また、マスク５０００には第２のパッド電極２２２に対応して開口部５１００が形成されている。このため、第２の接合材３２０は、開口部５１００を介して第２のパッド電極２２２上に塗布される。なお、マスク５０００には、回路基板２００と対向する面に凹部５２００が形成されている。この凹部５２００をマスク５０００に形成したことにより、既に回路基板２００上に塗布された第１の接合材３１０とマスク５０００とが接触しない。
【００３２】
これまでの作業により、図４（ｄ）および図６（ｂ）に示されるように、第１の接合材３１０が第１のパッド電極２２１上に塗布され、第２の接合材３２０が第２のパッド電極２２２上に塗布された状態となる。
【００３３】
次に、図５（ｅ）に示されるように、底面側電極１２１が第１のパッド電極２２１に対応するように位置合せをして、電子部品１００を回路基板２００上に載せて、電極１２０を第１の接合材３１０および第２の接合材３２０に接触させる。
【００３４】
図５（ｆ）に示されるように、第１の接合材３１０が溶融する温度まで、当該第１の接合材３１０を加熱する。これにより、第１の接合材３１０が溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１が接合される。併せて、第１の接合材３１０に含まれる熱硬化性樹脂が底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間で周囲に向かって広がった後に硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に第１の接合材３１０を囲うように形成される。なお、図２（ｃ）では、離間部９００はカタカナの「コ」の字状に形成されると説明したが、熱硬化性樹脂を含ませた第１の接合材３１０を使用する場合には、離間部９００は第１の接合材３１０を囲うように形成される。
【００３５】
離間部９００が形成された後に続いて、図５（ｇ）および図６（ｃ）に示されるように、第２の接合材３２０が溶融する温度まで、当該第２の接合材３２０を加熱する。これにより、第２の接合材３２０が溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極３２０が接合される。このとき、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間され、互いに混合することは抑制される。
【００３６】
以上の通り、図４（ａ）〜図４（ｄ）および図５（ｅ）〜図５（ｇ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００３７】
ここで、電子部品１００を回路基板２００上にリフローを用いて実装する場合を想定して、リフロー時の作業温度について説明する。図７は、リフロー時の設定温度の変移の一例を示す。
【００３８】
図７では、熱硬化性樹脂が含まれたＳｎ―Ｂｉ系はんだを第１の接合材３１０に用い、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを第２の接合材３２０に用いた場合を例示している。
【００３９】
図７に示されるように、時間の経過に伴って、温度を２段階で上昇させている。ここでは、図７のａ区間で図５（ｆ）の処理を行い、図７のｂ区間で図５（ｇ）の処理を行う。
【００４０】
すなわち、ａ区間では、第１の接合材３１０であるＳｎ―Ｂｉ系はんだが溶融する温度１３９℃以上であって、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが溶融する温度２１７℃以下に、リフロー作業温度を設定する。これにより、第２の接合材３２０を溶融させないで、第１の接合材３１０のみを溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１を接合することができる。また、１３９℃以上で溶融してａ区間内で硬化する熱硬化性樹脂を用いれば、ａ区間内の処理で離間部９００を形成することができる。例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだに含まれる熱硬化性樹脂に、タムラ社製ＴＣＡＰ―５４０１―２７を用いることができる。ＴＣＡＰ―５４０１―２７は、１６０℃で２４０秒加熱すると硬化する特性を有している。したがって、ａ区間を２４０秒以上に設定することにより、ａ区間内でＴＣＡＰ―５４０１―２７を硬化させて離間部９００を形成することができる。
【００４１】
ｂ区間では、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが溶融する温度２１７℃以上に、リフロー作業温度を設定する。これにより、第２の接合材３２０が溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極３２０が接合される。このとき、第１の接合材３１０が溶融した状態のまま、第２の接合材３２０も溶融する。しかしながら、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０とがｂ区間の処理の中に混合しない。
【００４２】
以上の通り、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造および電子部品実装方法について説明した。
【００４３】
本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造は、少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品１００を回路基板２００に実装する実装構造である。このとき、電子部品１００の電極１２０の各々は、当該電子部品１００の底面側に形成された底面側電極１２１と、当該電子部品１００の側面側に形成された側面側電極１２２とを有している。また、回路基板２００は、複数の電極に対応して形成された複数のパッド２２０を有している。複数のパッド２２０の各々は、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２を有している。第１のパッド電極２２１は、底面側電極１２１に対応して形成され、第２のパッド電極２２２は、側面側電極１２２に対応して電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるように形成されている。さらに、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１は第１の接合材３１０により接合され、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２は第２の接合材３２０により接合されている。また、この接合とともに、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０は互いに離間されている。第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間には、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０とを離間させるための離間部９００が設けられている。
【００４４】
このように、回路基板２００上のパッド２２０内に、第１のパッド電極２２１と第２のパッド電極２２２を設けて、第１のパッド電極２２１と第２のパッド電極２２２の各々が、それぞれ別の接合材により底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１と接合されている。これにより、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の選択によって、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１の間の接合強度と、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２の間の接合強度を、バランスよく調整することができる。また、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の間は離間されているので、回路基板２００などの曲げやねじりによる応力が加わっても、例えば、第１の接合材３１０に加わった応力は、第２の接合材３２０に伝達しにくい。同様に、第２の接合材３２０に加わった応力は、第１の接合材３１０に伝達しにくい。したがって、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の間を離間することにより、応力の伝達を緩和することができる。このように、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制することができる。この結果、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる。よって、電子部品実装構造の品質をより高めることができる。
【００４５】
また、第１の接合材３１０には熱硬化性樹脂を含ませて、当該熱硬化性樹脂に熱を加えて硬化することにより、離間部９００を形成してもよい。これにより、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１を第１の接合材３１０により接合する際に同時に、熱硬化性樹脂によって離間部９００を形成することができる。この結果、効率よく離間部９００を形成することができる。また、離間部９００を形成した後に、第２の接合材３２０を溶融して側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２を接合する。このとき、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間され、互いに混合することは抑制される。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に効率よく実装できる。
【００４６】
また、好ましくは、第１の接合材３１０の引張強度は、第２の接合材３２０の引張強度より大きくするとよい。これにより、電子部品１００の内側の接合強度を、電子部品１００の外側の接合強度より強くすることができる。このため、応力が集中しやすい底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１の間の第１の接合材３１０にクラックが生じるのを効率よく抑制できる。
【００４７】
また、第１の接合材３１０の伸びは、第２の接合材３２０の伸びよりも小さくするとよい。これにより、電子部品１００の外側の接合材の伸びを、電子部品１００の内側の接合材の伸びより大きくすることができる。このため、回路基板２００などに曲げやねじりによる応力が加わった場合でも、電子部品１００の外側の接合材が伸びることで、応力を吸収することができる。この結果、応力が加わることによって回路基板２００などが変形しても、電子部品１００とパッド２２０との間にクラックが発生するのを抑制できる
さらに、第１の接合材３１０の固相線温度は、第２の接合材３２０の固相線温度よりも小さくするとよい。これにより、まず、第１の接合材３１０をまず溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間を接合した後に、第２の接合材３２０を溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２との間を接合することができる。この結果、効率よく電子部品１００を回路基板２００上に実装できる。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装方法の第１の変形例について、説明する。図８は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第１の変形例を示す。図８では、図４および図５と同様に、電子部品の実装の各工程を断面図で示している。
【００４９】
図４および図５に示す実装方法では、マスク３０００、５０００およびスキージ４０００を用いて２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布していた。これに対して、以下に説明する実装方法では、ディスペンサを用いて２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布する。なお、ここでは、図４を用いて説明した実装方法と同様に、第１の接合材３１０には、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いる。
【００５０】
まず、図８（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。この工程は、図４（ａ）および図６（ａ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５１】
次に、図８（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０および第２の接合材を塗布する。具体的には、ディスペンサ６０００を用いて、第１の接合材３１０を第１のパッド電極２２１上に、第２の接合材３２０を第２のパッド電極２２２上に、塗布する。このように、ディスペンサ６０００を用いることにより、２種類の接合材３１０、３２０を回路基板２００上の複数個所に同時に塗布することができる。
【００５２】
これまでの作業により、図８（ｃ）に示されるように、第１の接合材３１０が第１のパッド電極２２１上に塗布され、第２の接合材３２０が第２のパッド電極２２２上に塗布された状態となる。この工程は、図４（ｄ）および図６（ｂ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５３】
以降の工程については、図５（ｅ）〜（ｇ）と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５４】
このように、図８（ａ）〜図８（ｃ）および図５（ｅ）〜図５（ｇ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００５５】
以上の通り、電子部品の実装方法の第１の変形例では、ディスペンサ６０００を用いて、接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布する。このように、ディスペンサ６０００を用いることにより、２種類の接合材２００を回路基板２００上の複数個所に同時に効率よく塗布することができる。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に短時間に効率よく実装できる。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装方法の第２の変形例について、説明する。図９および図１０は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す。図９および図１０では、図４、図５および図８と同様に各工程を断面図で示している。
【００５７】
図８に示す実装方法では、ディスペンサ６０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布していた。また、第１の接合材３１０には、図４を用いて説明した実装方法と同様に、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いていた。これに対して、以下に説明する実装方法では、第１の接合材３１０に熱硬化性樹脂が含まれていないものを用いる。このため、以下に説明するように、第１の接合部材３１０および第２の接合部材３２０とは別に、熱硬化性樹脂部材９１０を準備する。以下に、具体的な工程を図に基づいて説明する。
【００５８】
まず、図９（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。なお、この工程は、図８（ａ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５９】
次に、図９（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０および第２の接合材を塗布する。具体的には、ディスペンサ６０００を用いて、第１の接合材３１０を第１のパッド電極２２１上に、第２の接合材３２０を第２のパッド電極２２２上に、塗布する。なお、この工程は、図８（ｂ）を用いて説明した工程と同様である。なお、ここでは、ディスペンサ６０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布すると説明したが、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示されるように、マスク３０００、５０００およびスキージ４０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布してもよい。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示されるように、予め準備した熱硬化性樹脂部材９１０を、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に塗布する。第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の上には、既に第１の接合材３１０および第２の接合材３２０が塗布されているので、実際には第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間に熱硬化性樹脂部材９１０を塗布することになる。熱硬化性樹脂部材９１０には、前述したように、例えば、タムラ社製ＴＣＡＰ―５４０１―２７を用いることができる。なお、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間の他に、第１のパッド電極２２１の外周に沿って、第１の接合材３１０の内側にも、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布してもよい。
【００６１】
次に、図１０（ｄ）に示されるように、底面側電極１２１が第１のパッド電極２２１に対応するように位置合せをして、電子部品１００を回路基板２００上に載せて、電極１２０を第１の接合材３１０および第２の接合材３２０に接触させる。
【００６２】
図１０（ｅ）に示されるように、第１の接合材３１０が溶融する温度まで、当該第１の接合材３１０を加熱する。これにより、第１の接合材３１０が溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１が接合される。併せて、熱硬化性樹脂部材９１０が第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間で硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に形成される。このとき、離間部９００は、図２（ｃ）に示されるように、カタカナの「コ」の字状に形成される。ただし、第１のパッド電極２２１の外周に沿って、第１の接合材３１０の内側にも、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布した場合、離間部９００は、カタカナの「コ」の字状ではなくリング状に形成される。
【００６３】
以降の工程については、図５（ｆ）および図５（ｇ）と同様であるので、詳細な説明を省略する。すなわち、図１０（ｅ）が図５（ｆ）に対応し、図１０（ｆ）が図５（ｇ）に対応する。
【００６４】
以上の通り、図９（ａ）〜図９（ｃ）および図１０５（ｄ）〜図１０（ｆ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００６５】
以上の通り、電子部品の実装方法の第２の変形例では、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布してから、熱硬化性樹脂部材９１０に熱を加えることにより、離間部９００を第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に形成している。この実装方法であっても、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００を形成した後に、第２の接合材３２０を溶融するので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間部９００により離間され、これらが互いに混合することは抑制される。これにより、２つの接合材３１０、３２０を混合させることなく、両接合材３１０、３２０を回路基板２００上に効率よく塗布することができる。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に短時間に効率よく実装できる。
【００６６】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６７】
１００ 電子部品
１１０ 電子部品本体
１２０ 電極
１２１ 底面側電極
１２２ 側面側電極
２００ 回路基板
２１０ 絶縁性基材
２２０ パッド
２２１ 第１のパッド電極
２２２ 第２のパッド電極
３１０ 第１の接合材
３２０ 第２の接合材
９００ 離間部
９１０ 熱硬化性樹脂部材
１０００ 電子部品実装構造
３０００、５０００ マスク
４０００ スキージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する電子部品実装構造および電子部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品を回路基板に実装する構造において、電子部品と回路基板との間の接合強度を上げる要求が高まってきている。
【０００３】
ここで、一般的な電子部品の実装構造について、図に基づいて説明する。図１１および図１２は、一般的な電子部品の実装構造の一例を示す。図１２は、一般的な電子部品の実装構造の接続部にクラックが形成される過程を説明するための図である。なお、図１２は、図１１のＤ部を拡大した図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大断面図である。
【０００４】
図１１に示されるように、電子部品４００が回路基板５００上に実装されている。電子部品４００は、当該電子部品４００の本体４１０の両端部に電極４２０を有している。回路基板５００は、少なくとも絶縁性基材５１０とパッド５２０を含んで形成されている。パッド５２０は、絶縁性基材５１０上に形成されており、電極４２０に対応する位置に設けられている。そして、電極４２０とパッド５２０との間は、はんだや導電性接着剤等の接合材６００によって接合されている。
【０００５】
なお、参考技術として、例えば、特許文献１には、ＳｎとＺｎを含むはんだ材料を用いて電子部品を回路基板に実装する場合に、電子部品と回路基板とが接合する部分のＣｕ表面の接合境界面にＣｕとＳｎの化合物等を形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、回路基板側のパッドを複数の部分に分離して形成することにより、曲げ応力による断線を抑止した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００4−２６０１４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１１に示す電子部品実装構造に温度変化が加わった場合、電子部品４００や回路基板５００などの各部材に膨張伸縮による応力が加わることがある。このとき、接合材６００および電子部品４００は剛性が高く、曲げやねじりに追従できない。このため、図１２に示されるように、接合材６００およびパッド５２０の間の接合端部に応力が集中して亀裂が入り、電極４２０の底面およびパッド５２０の間の接合部からクラック８００が形成されることがある。このクラックが生じることにより接合材６００が破断すると、電極４２０およびパッド５２０の間で断線が生じてしまうという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制し、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子部品実装構造は、少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装構造であって、前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有し、前記回路基板は、前記複数の電極に対応する位置に形成された複数のパッドを有し、前記複数のパッドの各々は、前記底面側電極に対応する位置に形成された第１のパッド電極と、前記側面側電極に対応する位置に前記電子部品の側面の外側に延びるように形成された第２のパッド電極とを有し、前記底面側電極および前記第１のパッド電極は第１の接合材により接合され、前記側面側電極および前記第２のパッド電極は第２の接合材により接合され、前記第１の接合材および前記第２の接合材は互いに離間されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる技術によれば、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制し、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す図である。
【図３】第１の接合材および第２の接合材の具体例の特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す図である。
【図７】リフロー時の設定温度の変移の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第１の変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す図である。
【図１１】一般的な電子部品実装構造の一例である。
【図１２】一般的な電子部品実装構造の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態＞
図１および図２は、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造の構成を示す。図１（ａ）は、電子部品実装構造の全体を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部を拡大した図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の矢視Ｂからみた図であって、電子部品実装構造の接合部の拡大上面図である。図２（ｂ）は、電子部品の電極側の拡大上面図である。図２（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ切断面を示す図であって、電子部品と回路基板の間を切断した拡大断面図である。
【００１４】
図１（ａ）に示されるように、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造１０００は、電子部品１００を回路基板２００上に実装する構造である。
【００１５】
図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、電子部品１００は、電子部品本体１１０と、複数の電極１２０を含んで構成されている。なお、電子部品１００は、例えば、抵抗、コンデンサ、コイル、半導体等のチップである。
【００１６】
電極１２０は、少なくとも電磁部品本体１１０の底面（紙面下側）から側面（紙面左側）に延びるように形成されている。なお、図１（ｂ）では、電子部品本体１１０の上面（紙面上側）にまで延びるように形成されている例を示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す例では、２つの電極１２０が、電子部品本体１１０の両端部に設けられている。ただし、電極１２０は、３つ以上であってもよく、電子部品本体１１０の両端部に形成されるとは限らない。
【００１７】
図１（ｂ）および図２（ｂ）に示されるように、電極１２０は、少なくとも、電子部品１００の底面側に形成された底面側電極１２１と、電子部品１００の側面側に形成された側面側電極１２２とを有している。なお、電極１２０の材料には、例えば、銅、ニッケル、すず、金、プラチナなどの原料や化合物などが用いられる。
【００１８】
図１（ａ）に示されるように、回路基板２００は、絶縁性基材２１０と、複数のパッド２２０とを含んで形成されている。絶縁性基材２１０の材料には、例えば、ガラスエポキシ材、ガラスコンポジット材、紙フェノール材、紙エポキシ材などが用いられる。また、回路基板１００には、例えばフレキシブルプリント配線基板のように可撓性を有する基板を用いてもよい。
【００１９】
図１（ｂ）および図２（ａ）に示されるように、パッド２２０は、絶縁性基材２１０上に形成されている。また、パッド２２０は、電子部品１００の電極１２０に対応した位置に形成されている。パッド２２０は、第１のパッド電極２２１と、第２のパッド電極２２２とを有している。
【００２０】
第１のパッド電極２２１は、底面側電極１２１に対応する位置に形成されている。第２のパッド電極２２２は、側面側電極１２２に対応する位置に、電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるように形成されている。
【００２１】
また、図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｃ）に示されるように、第１の接合材３１０によって、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１が接合されている。また、第２の接合材３２０によって、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２が接合されている。
【００２２】
第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の関係は、次の通りである。すなわち、第１の接合材３１０の引張強度は、第２の接合材３２０の引張強度より大きい。これにより、電子部品１００の内側の接合強度を、電子部品１００の外側の接合強度より強くすることができる。このため、第２の接合材３２０と比較して応力が集中しやすい第１の接合材３１０にクラックが生じるのを効率よく抑制できる。
【００２３】
また、好ましくは、第１の接合材３１０の伸びは、第２の接合材３２０の伸びよりも小さい。これにより、電子部品１００の外側の接合材の伸びを、電子部品１００の内側の接合材の伸びより大きくすることができる。このため、回路基板２００などに曲げやねじりによる応力が加わった場合でも、電子部品１００の外側の接合材が伸びることで、応力を吸収することができる。この結果、応力が加わることによって回路基板２００などが変形しても、電子部品１００とパッド２００との間にクラックが発生するのを抑制できる。
【００２４】
また、第１の接合材３１０の固相線温度を、第２の接合材３２０の固相線温度よりも小さくすると、さらに好ましい。これにより、まず、第１の接合材３１０をまず溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間を接合した後に、第２の接合材３２０を溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２との間を接合することができる。この結果、効率よく電子部品１００を回路基板２００上に実装できる。
【００２５】
ここで、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の具体例について説明する。図３は、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の具体例の特性を示す。
【００２６】
図３では、第１の接合材３１０にＳｎ―Ｂｉ系はんだを用い、第２の接合材３２０にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを用いた例を例示している。なお、ここでは、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの材料をＳｎ−５８Ｂｉとし、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの材料をＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとした。図３に示されるように、第１の接合材３１０であるＳｎ―Ｂｉ系はんだの引張強度７６．５（ＭＰａ）は、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの引張強度５３．３（ＭＰａ）より大きい。また、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの伸び２７％は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの伸び４６％よりも小さい。また、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの固相線温度１４１（℃）は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの固相線温度２２０（℃）よりも小さい。さらに、Ｓｎ―Ｂｉ系はんだの液相線温度１３９（℃）は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの液相線温度２１７（℃）よりも小さい。
【００２７】
図１および図２に戻って、離間部９００は、電子部品１００を回路基板２００上に実装する際に、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０が混合しないように、両者を離間するため部材である。図１（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、離間部９００は、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間に設けられている。離間部９００は、例えば熱硬化性樹脂などを原料とした有機材料によって形成される。また、第１の接合材３１０に予め熱硬化性樹脂を含ませておくことにより、離間部９００を形成することもできる。すなわち、電子部品１００を回路基板２００上に載せた状態で、第１の接合材３１０に熱を加えた際に、熱硬化性樹脂が底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間で周囲に向かって広がった後に硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に第１の接合材３１０を囲うように形成される。この場合は、図２（ｃ）の離間部９００は、カタカナの「コ」の字状ではなくリング状に形成される。なお、離間部材９００の材料には、導電性部材および非導電性部材の双方を用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法について説明する。図４、図５および図６は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法を示す。図４および図５では、電子部品の実装方法について、各工程を断面図で示している。図６は、一部の工程を模式的な上面図で示している。
【００２９】
まず、図４（ａ）および図６（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。
【００３０】
次に、図４（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０を塗布する。具体的には、マスク３０００を回路基板２００の表面に配置し、第１の接合材３１０をスキージ４０００により回路基板２００上の第１のパッド電極２２１上に塗布する。ここで、第１のパッド電極２２１は、前述の通り、底面側電極１２１に対応してパッド２２０内に形成されている。また、マスク３０００には第１のパッド電極２２１に対応して開口部３１００が形成されている。このため、第１の接合材３１０は開口部３１００を介して第１のパッド電極２２１上に塗布される。なお、ここでは、第１の接合材３１０には、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いている。
【００３１】
図４（ｃ）に示されるように、回路基板２００の表面に第２の接合材３２０を塗布する。具体的には、マスク５０００を回路基板２００の表面に配置し、第２の接合材３２０をスキージ４０００により回路基板２００上の第２のパッド電極２２２上に塗布する。ここで、第２のパッド電極２２２は、第１のパッド電極２１０と底面側電極１２１を互いに対向して配置したときに、側面側電極１２２に対応して電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるようにパッド２２０内に形成されている。また、マスク５０００には第２のパッド電極２２２に対応して開口部５１００が形成されている。このため、第２の接合材３２０は、開口部５１００を介して第２のパッド電極２２２上に塗布される。なお、マスク５０００には、回路基板２００と対向する面に凹部５２００が形成されている。この凹部５２００をマスク５０００に形成したことにより、既に回路基板２００上に塗布された第１の接合材３１０とマスク５０００とが接触しない。
【００３２】
これまでの作業により、図４（ｄ）および図６（ｂ）に示されるように、第１の接合材３１０が第１のパッド電極２２１上に塗布され、第２の接合材３２０が第２のパッド電極２２２上に塗布された状態となる。
【００３３】
次に、図５（ｅ）に示されるように、底面側電極１２１が第１のパッド電極２２１に対応するように位置合せをして、電子部品１００を回路基板２００上に載せて、電極１２０を第１の接合材３１０および第２の接合材３２０に接触させる。
【００３４】
図５（ｆ）に示されるように、第１の接合材３１０が溶融する温度まで、当該第１の接合材３１０を加熱する。これにより、第１の接合材３１０が溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１が接合される。併せて、第１の接合材３１０に含まれる熱硬化性樹脂が底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間で周囲に向かって広がった後に硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に第１の接合材３１０を囲うように形成される。なお、図２（ｃ）では、離間部９００はカタカナの「コ」の字状に形成されると説明したが、熱硬化性樹脂を含ませた第１の接合材３１０を使用する場合には、離間部９００は第１の接合材３１０を囲うように形成される。
【００３５】
離間部９００が形成された後に続いて、図５（ｇ）および図６（ｃ）に示されるように、第２の接合材３２０が溶融する温度まで、当該第２の接合材３２０を加熱する。これにより、第２の接合材３２０が溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極３２０が接合される。このとき、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間され、互いに混合することは抑制される。
【００３６】
以上の通り、図４（ａ）〜図４（ｄ）および図５（ｅ）〜図５（ｇ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００３７】
ここで、電子部品１００を回路基板２００上にリフローを用いて実装する場合を想定して、リフロー時の作業温度について説明する。図７は、リフロー時の設定温度の変移の一例を示す。
【００３８】
図７では、熱硬化性樹脂が含まれたＳｎ―Ｂｉ系はんだを第１の接合材３１０に用い、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを第２の接合材３２０に用いた場合を例示している。
【００３９】
図７に示されるように、時間の経過に伴って、温度を２段階で上昇させている。ここでは、図７のａ区間で図５（ｆ）の処理を行い、図７のｂ区間で図５（ｇ）の処理を行う。
【００４０】
すなわち、ａ区間では、第１の接合材３１０であるＳｎ―Ｂｉ系はんだが溶融する温度１３９℃以上であって、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが溶融する温度２１７℃以下に、リフロー作業温度を設定する。これにより、第２の接合材３２０を溶融させないで、第１の接合材３１０のみを溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１を接合することができる。また、１３９℃以上で溶融してａ区間内で硬化する熱硬化性樹脂を用いれば、ａ区間内の処理で離間部９００を形成することができる。例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだに含まれる熱硬化性樹脂に、タムラ社製ＴＣＡＰ―５４０１―２７を用いることができる。ＴＣＡＰ―５４０１―２７は、１６０℃で２４０秒加熱すると硬化する特性を有している。したがって、ａ区間を２４０秒以上に設定することにより、ａ区間内でＴＣＡＰ―５４０１―２７を硬化させて離間部９００を形成することができる。
【００４１】
ｂ区間では、第２の接合材３２０であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが溶融する温度２１７℃以上に、リフロー作業温度を設定する。これにより、第２の接合材３２０が溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極３２０が接合される。このとき、第１の接合材３１０が溶融した状態のまま、第２の接合材３２０も溶融する。しかしながら、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０とがｂ区間の処理の中に混合しない。
【００４２】
以上の通り、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造および電子部品実装方法について説明した。
【００４３】
本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造は、少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品１００を回路基板２００に実装する実装構造である。このとき、電子部品１００の電極１２０の各々は、当該電子部品１００の底面側に形成された底面側電極１２１と、当該電子部品１００の側面側に形成された側面側電極１２２とを有している。また、回路基板２００は、複数の電極に対応して形成された複数のパッド２２０を有している。複数のパッド２２０の各々は、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２を有している。第１のパッド電極２２１は、底面側電極１２１に対応して形成され、第２のパッド電極２２２は、側面側電極１２２に対応して電子部品１００の側面から外側に離れる方向に延びるように形成されている。さらに、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１は第１の接合材３１０により接合され、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２は第２の接合材３２０により接合されている。また、この接合とともに、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０は互いに離間されている。第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間には、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０とを離間させるための離間部９００が設けられている。
【００４４】
このように、回路基板２００上のパッド２２０内に、第１のパッド電極２２１と第２のパッド電極２２２を設けて、第１のパッド電極２２１と第２のパッド電極２２２の各々が、それぞれ別の接合材により底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１と接合されている。これにより、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の選択によって、底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１の間の接合強度と、側面側電極１２２および第２のパッド電極２２２の間の接合強度を、バランスよく調整することができる。また、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の間は離間されているので、回路基板２００などの曲げやねじりによる応力が加わっても、例えば、第１の接合材３１０に加わった応力は、第２の接合材３２０に伝達しにくい。同様に、第２の接合材３２０に加わった応力は、第１の接合材３１０に伝達しにくい。したがって、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０の間を離間することにより、応力の伝達を緩和することができる。このように、曲げやねじり等の応力による接合材のクラックの発生を抑制することができる。この結果、電子部品の電極と回路基板のパッドとの間の電気的な接続が切断されるのを低減できる。よって、電子部品実装構造の品質をより高めることができる。
【００４５】
また、第１の接合材３１０には熱硬化性樹脂を含ませて、当該熱硬化性樹脂に熱を加えて硬化することにより、離間部９００を形成してもよい。これにより、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１を第１の接合材３１０により接合する際に同時に、熱硬化性樹脂によって離間部９００を形成することができる。この結果、効率よく離間部９００を形成することができる。また、離間部９００を形成した後に、第２の接合材３２０を溶融して側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２を接合する。このとき、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００が形成されているので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間され、互いに混合することは抑制される。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に効率よく実装できる。
【００４６】
また、好ましくは、第１の接合材３１０の引張強度は、第２の接合材３２０の引張強度より大きくするとよい。これにより、電子部品１００の内側の接合強度を、電子部品１００の外側の接合強度より強くすることができる。このため、応力が集中しやすい底面側電極１２１および第１のパッド電極２２１の間の第１の接合材３１０にクラックが生じるのを効率よく抑制できる。
【００４７】
また、第１の接合材３１０の伸びは、第２の接合材３２０の伸びよりも小さくするとよい。これにより、電子部品１００の外側の接合材の伸びを、電子部品１００の内側の接合材の伸びより大きくすることができる。このため、回路基板２００などに曲げやねじりによる応力が加わった場合でも、電子部品１００の外側の接合材が伸びることで、応力を吸収することができる。この結果、応力が加わることによって回路基板２００などが変形しても、電子部品１００とパッド２２０との間にクラックが発生するのを抑制できる
さらに、第１の接合材３１０の固相線温度は、第２の接合材３２０の固相線温度よりも小さくするとよい。これにより、まず、第１の接合材３１０をまず溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１の間を接合した後に、第２の接合材３２０を溶融して、側面側電極１２２と第２のパッド電極２２２との間を接合することができる。この結果、効率よく電子部品１００を回路基板２００上に実装できる。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装方法の第１の変形例について、説明する。図８は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第１の変形例を示す。図８では、図４および図５と同様に、電子部品の実装の各工程を断面図で示している。
【００４９】
図４および図５に示す実装方法では、マスク３０００、５０００およびスキージ４０００を用いて２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布していた。これに対して、以下に説明する実装方法では、ディスペンサを用いて２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布する。なお、ここでは、図４を用いて説明した実装方法と同様に、第１の接合材３１０には、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いる。
【００５０】
まず、図８（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。この工程は、図４（ａ）および図６（ａ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５１】
次に、図８（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０および第２の接合材を塗布する。具体的には、ディスペンサ６０００を用いて、第１の接合材３１０を第１のパッド電極２２１上に、第２の接合材３２０を第２のパッド電極２２２上に、塗布する。このように、ディスペンサ６０００を用いることにより、２種類の接合材３１０、３２０を回路基板２００上の複数個所に同時に塗布することができる。
【００５２】
これまでの作業により、図８（ｃ）に示されるように、第１の接合材３１０が第１のパッド電極２２１上に塗布され、第２の接合材３２０が第２のパッド電極２２２上に塗布された状態となる。この工程は、図４（ｄ）および図６（ｂ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５３】
以降の工程については、図５（ｅ）〜（ｇ）と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５４】
このように、図８（ａ）〜図８（ｃ）および図５（ｅ）〜図５（ｇ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００５５】
以上の通り、電子部品の実装方法の第１の変形例では、ディスペンサ６０００を用いて、接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布する。このように、ディスペンサ６０００を用いることにより、２種類の接合材２００を回路基板２００上の複数個所に同時に効率よく塗布することができる。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に短時間に効率よく実装できる。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装方法の第２の変形例について、説明する。図９および図１０は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の実装方法の第２の変形例を示す。図９および図１０では、図４、図５および図８と同様に各工程を断面図で示している。
【００５７】
図８に示す実装方法では、ディスペンサ６０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布していた。また、第１の接合材３１０には、図４を用いて説明した実装方法と同様に、熱硬化性樹脂が含まれているものを用いていた。これに対して、以下に説明する実装方法では、第１の接合材３１０に熱硬化性樹脂が含まれていないものを用いる。このため、以下に説明するように、第１の接合部材３１０および第２の接合部材３２０とは別に、熱硬化性樹脂部材９１０を準備する。以下に、具体的な工程を図に基づいて説明する。
【００５８】
まず、図９（ａ）に示されるように、回路基板２００を用意する。回路基板２００の表面には、複数のパッド２２０が、電子部品１００の複数の電極１２０に対応して形成されている。なお、この工程は、図８（ａ）を用いて説明した工程と同様である。
【００５９】
次に、図９（ｂ）に示されるように、回路基板２００の表面に第１の接合材３１０および第２の接合材を塗布する。具体的には、ディスペンサ６０００を用いて、第１の接合材３１０を第１のパッド電極２２１上に、第２の接合材３２０を第２のパッド電極２２２上に、塗布する。なお、この工程は、図８（ｂ）を用いて説明した工程と同様である。なお、ここでは、ディスペンサ６０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布すると説明したが、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示されるように、マスク３０００、５０００およびスキージ４０００を用いて、２つの接合材３１０、３２０を回路基板２００上に塗布してもよい。
【００６０】
次に、図９（ｃ）に示されるように、予め準備した熱硬化性樹脂部材９１０を、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に塗布する。第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の上には、既に第１の接合材３１０および第２の接合材３２０が塗布されているので、実際には第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間に熱硬化性樹脂部材９１０を塗布することになる。熱硬化性樹脂部材９１０には、前述したように、例えば、タムラ社製ＴＣＡＰ―５４０１―２７を用いることができる。なお、第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間の他に、第１のパッド電極２２１の外周に沿って、第１の接合材３１０の内側にも、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布してもよい。
【００６１】
次に、図１０（ｄ）に示されるように、底面側電極１２１が第１のパッド電極２２１に対応するように位置合せをして、電子部品１００を回路基板２００上に載せて、電極１２０を第１の接合材３１０および第２の接合材３２０に接触させる。
【００６２】
図１０（ｅ）に示されるように、第１の接合材３１０が溶融する温度まで、当該第１の接合材３１０を加熱する。これにより、第１の接合材３１０が溶融して、底面側電極１２１と第１のパッド電極２２１が接合される。併せて、熱硬化性樹脂部材９１０が第１の接合材３１０および第２の接合材３２０の間で硬化する。これにより、離間部９００が、底面側電極１２２および第１のパッド電極２２１の間に形成される。このとき、離間部９００は、図２（ｃ）に示されるように、カタカナの「コ」の字状に形成される。ただし、第１のパッド電極２２１の外周に沿って、第１の接合材３１０の内側にも、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布した場合、離間部９００は、カタカナの「コ」の字状ではなくリング状に形成される。
【００６３】
以降の工程については、図５（ｆ）および図５（ｇ）と同様であるので、詳細な説明を省略する。すなわち、図１０（ｅ）が図５（ｆ）に対応し、図１０（ｆ）が図５（ｇ）に対応する。
【００６４】
以上の通り、図９（ａ）〜図９（ｃ）および図１０５（ｄ）〜図１０（ｆ）に示した工程を経て、最後に電子部品１００が実装された回路基板２００を冷却することにより、電子部品実装構造１０００が完成する。
【００６５】
以上の通り、電子部品の実装方法の第２の変形例では、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に、熱硬化性樹脂部材９１０を塗布してから、熱硬化性樹脂部材９１０に熱を加えることにより、離間部９００を第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に形成している。この実装方法であっても、第１のパッド電極２２１および第２のパッド電極２２２の間に離間部９００を形成した後に、第２の接合材３２０を溶融するので、第１の接合材３１０と第２の接合材３２０は離間部９００により離間され、これらが互いに混合することは抑制される。これにより、２つの接合材３１０、３２０を混合させることなく、両接合材３１０、３２０を回路基板２００上に効率よく塗布することができる。この結果、電子部品１００を回路基板２００上に短時間に効率よく実装できる。
【００６６】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６７】
１００ 電子部品
１１０ 電子部品本体
１２０ 電極
１２１ 底面側電極
１２２ 側面側電極
２００ 回路基板
２１０ 絶縁性基材
２２０ パッド
２２１ 第１のパッド電極
２２２ 第２のパッド電極
３１０ 第１の接合材
３２０ 第２の接合材
９００ 離間部
９１０ 熱硬化性樹脂部材
１０００ 電子部品実装構造
３０００、５０００ マスク
４０００ スキージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装構造であって、
前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有し、
前記回路基板は、前記複数の電極に対応して形成された複数のパッドを有し、
前記複数のパッドの各々は、前記底面側電極に対応して形成された第１のパッド電極と、前記側面側電極に対応して前記電子部品の側面から外側に離れる方向に延びるように形成された第２のパッド電極とを有し、
前記底面側電極および前記第１のパッド電極は第１の接合材により接合され、
前記側面側電極および前記第２のパッド電極は第２の接合材により接合され、
前記第１の接合材および前記第２の接合材は互いに離間されている電子部品実装構造。
【請求項２】
前記第１の接合材および第２の接合材の間には、前記第１の接合材と第２の接合材とを離間させるための離間部が設けられた請求項１に記載の電子部品実装構造。
【請求項３】
前記第１の接合材には熱硬化性樹脂が含まれており、当該熱硬化性樹脂を硬化することにより前記離間部を形成する請求項２に記載の電子部品実装構造。
【請求項４】
前記第１の接合材の引張強度は、前記第２の接合材の引張強度より大きい請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項５】
前記第１の接合材の伸びは、前記第２の接合材の伸びよりも小さい請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項６】
前記第１の接合材の固相線温度は、前記第２の接合材の固相線温度よりも小さい請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項７】
少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装方法であって、
前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有しており、
前記複数の電極に対応して形成された複数のパッドを有する回路基板を用意するステップと、
前記底面側電極に対応して前記パッド内に形成された第１のパッド電極に、第１の接合材を塗布するステップと、
前記第１のパッド電極と前記底面側電極を互いに対向して配置したときに、前記側面側電極に対応して前記電子部品の側面から外側に離れる方向に延びるように前記パッド内に形成された第２のパッド電極に、前記第２の接合材を塗布するステップと、
前記底面側電極が前記第１のパッド電極に対応するように位置合せをして、前記電子部品を前記回路基板上に載せるステップと、
前記底面側電極と前記第１のパッド電極を前記第１の接合材により接合するステップと、
前記第１の接合材と前記第２の接合材とが互いに離間するように、前記側面側電極と前記第２のパッド電極を前記第２の接合材により接合するステップとを含む電子部品実装方法。
【請求項８】
前記第１の接合材には、熱硬化性樹脂が含まれており、
前記第１の接合材により接合するステップでは、前記第１の接合材を溶融して前記底面側電極と前記第１のパッド電極を接合するともに、前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより、前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に、前記第１の接合材と前記第２の接合材とを離間させるための離間部を形成し、
前記第２の接合材により接合するステップでは、前記離間部を形成した後に、前記第２の接合材を溶融して前記側面側電極と前記第２のパッド電極を接合する請求項７に記載の電子部品実装方法。
【請求項９】
前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に、熱硬化性樹脂部材を塗布するステップと、
前記熱硬化性樹脂部材に熱を加えることにより、前記第１の接合材と前記第２の接合材とを離間させるための離間部を前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に形成するステップをさらに含む請求項７に記載の電子部品実装方法。
【請求項１】
少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装構造であって、
前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有し、
前記回路基板は、前記複数の電極に対応して形成された複数のパッドを有し、
前記複数のパッドの各々は、前記底面側電極に対応して形成された第１のパッド電極と、前記側面側電極に対応して前記電子部品の側面から外側に離れる方向に延びるように形成された第２のパッド電極とを有し、
前記底面側電極および前記第１のパッド電極は第１の接合材により接合され、
前記側面側電極および前記第２のパッド電極は第２の接合材により接合され、
前記第１の接合材および前記第２の接合材は互いに離間されている電子部品実装構造。
【請求項２】
前記第１の接合材および第２の接合材の間には、前記第１の接合材と第２の接合材とを離間させるための離間部が設けられた請求項１に記載の電子部品実装構造。
【請求項３】
前記第１の接合材には熱硬化性樹脂が含まれており、当該熱硬化性樹脂を硬化することにより前記離間部を形成する請求項２に記載の電子部品実装構造。
【請求項４】
前記第１の接合材の引張強度は、前記第２の接合材の引張強度より大きい請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項５】
前記第１の接合材の伸びは、前記第２の接合材の伸びよりも小さい請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項６】
前記第１の接合材の固相線温度は、前記第２の接合材の固相線温度よりも小さい請求項１〜５のいずれかに記載の電子部品実装構造。
【請求項７】
少なくとも底面から側面に延びる複数の電極を有する電子部品を回路基板に実装する実装方法であって、
前記電極の各々は、前記電子部品の底面側に形成された底面側電極と、前記電子部品の側面側に形成された側面側電極とを有しており、
前記複数の電極に対応して形成された複数のパッドを有する回路基板を用意するステップと、
前記底面側電極に対応して前記パッド内に形成された第１のパッド電極に、第１の接合材を塗布するステップと、
前記第１のパッド電極と前記底面側電極を互いに対向して配置したときに、前記側面側電極に対応して前記電子部品の側面から外側に離れる方向に延びるように前記パッド内に形成された第２のパッド電極に、前記第２の接合材を塗布するステップと、
前記底面側電極が前記第１のパッド電極に対応するように位置合せをして、前記電子部品を前記回路基板上に載せるステップと、
前記底面側電極と前記第１のパッド電極を前記第１の接合材により接合するステップと、
前記第１の接合材と前記第２の接合材とが互いに離間するように、前記側面側電極と前記第２のパッド電極を前記第２の接合材により接合するステップとを含む電子部品実装方法。
【請求項８】
前記第１の接合材には、熱硬化性樹脂が含まれており、
前記第１の接合材により接合するステップでは、前記第１の接合材を溶融して前記底面側電極と前記第１のパッド電極を接合するともに、前記熱硬化性樹脂を硬化させることにより、前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に、前記第１の接合材と前記第２の接合材とを離間させるための離間部を形成し、
前記第２の接合材により接合するステップでは、前記離間部を形成した後に、前記第２の接合材を溶融して前記側面側電極と前記第２のパッド電極を接合する請求項７に記載の電子部品実装方法。
【請求項９】
前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に、熱硬化性樹脂部材を塗布するステップと、
前記熱硬化性樹脂部材に熱を加えることにより、前記第１の接合材と前記第２の接合材とを離間させるための離間部を前記第１のパッド電極および第２のパッド電極の間に形成するステップをさらに含む請求項７に記載の電子部品実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１９９３６６（Ｐ２０１２−１９９３６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２１７２（Ｐ２０１１−６２１７２）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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