説明

電子部品搭載用基板および電子装置

【課題】小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡が効果的に防止された電子部品搭載用基板および電子装置を提供する。
【解決手段】電子部品20をロウ付けにより搭載するための搭載部12と、前記搭載部12において前記電子部品20の各電極21に対応して配置される電極パッド30と、を備える電子部品搭載用基板10であって、前記搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置する絶縁層40を備えるとともに、前記絶縁層40および基板11が同材質から成る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンデンサやチップ抵抗等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、例えばコンデンサやチップ抵抗等の電子部品を搭載するための電子部品搭載用基板として、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の有機樹脂、またはセラミック粉末と有機樹脂との複合材料等の電気絶縁材料からなる基板に、電子部品の電極が接続される電極パッドを備えた搭載部が設けられた構造である。
【0003】
この電子部品搭載用基板の搭載部に電子部品を搭載し、電子部品の電極と基板上の電極パッドとを電気的に接続させて電子装置が形成される。この電子装置は、配線導体の導出部分を外部の電気回路に半田や導電性接着剤等の導電性の接続材を介して電気的、機械的に接続することにより実装され、搭載されている電子部品が外部の電気回路と電気的に接続される。
【0004】
しかしながら、電子部品は、小型化や高集積化等に応じて、複数の電極が隣接間隔を狭くして形成されるようになってきている。また、電子部品搭載用基板に搭載される電子部品の個数の増大や電子装置の小型化の要求に応じて、複数の電子部品が、隣接間隔を狭くして電子部品搭載用基板に搭載(いわゆる高密度実装)されるようになってきている。
【0005】
そのため、電子部品搭載用基板において、電極パッド間の隣接間隔が狭くなる傾向にあり、電極や電極パッドの間が、誤ってにじんだり広がったりした接続材を介して電気的に短絡しやすいという不具合が発生するようになってきている。
【0006】
特に、接続材として錫−銀系等の鉛非含有の半田(いわゆる鉛フリー半田)が使われることが多くなり、この場合、鉛フリー半田は接合(半田付け)の温度が従来の錫−鉛共晶半田に比べて高いので、接合時に広がりやすく、前記の電極や電極パッド間の電気的短絡の発生が顕著になる。
【0007】
そこで、近年、電子部品の搭載される搭載部において、電子部品が搭載される電極パッドの周囲に樹脂からなる半田規制層を形成することにより、半田付けによる電子部品の接合時に半田の流れを最小限に押さえること等の方法がとられている。
【特許文献1】特開2004−14964号公報
【特許文献2】特開平7−176859号公報
【特許文献3】特開2003−133713号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述のように樹脂からなる半田規制層を備えて半田の流れを押さえる方法の場合、電子部品における電極と、基板上の電極パッドとを半田付けする際の半田の加熱により、基板を形成するセラミック焼結体や有機樹脂等の材質と、半田規制層を形成する樹脂との熱膨張係数の差に起因して両者の間に熱応力が生じ、半田規制層が変形や剥離をしやすく、溶融した半田の流れを十分に押さえることができないという問題を有していた。
【0009】
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡が効果的に防止された電子部品搭載用基板および電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の電子部品搭載用基板は、電子部品を半田付けにより搭載するための搭載部と、前記搭載部において前記電子部品の各電極に対応して配置される電極パッドと、を備える電子部品搭載用基板であって、前記搭載部において隣り合う電極パッド間に位置する絶縁層を備えるとともに、前記絶縁層および基板とが同材質から形成されていることを特徴とする。
【0011】
また、前記絶縁層および基板は、酸化アルミニウム質焼結体からなることを特徴とするものである。
【0012】
さらに、前記絶縁層は、その厚みが前記電極パッドより大きいことを特徴とするものである。
【0013】
またさらに、前記絶縁層は、前記隣り合う電極パッド間の長手方向全体にわたって延びていることを特徴とするものである。
【0014】
本発明の電子装置は、前記電子部品搭載用基板と、複数の電極を有し且つ前記搭載部に搭載される電子部品と、前記電子部品搭載用基板の前記電極パッドと前記電子部品の前記電極との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッドと該電極とを電気的に接続するための半田と、を備えることを特徴とするものである。
【0015】
さらに、前記絶縁層は、前記電子部品における各電極の形成面の隣り合う電極間に位置する部位に当接していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明の電子部品搭載用基板によれば、搭載部において隣り合う電極パッド間に位置する絶縁層を備えるとともに、前記絶縁層および基板とが同材質から形成されていることから、電極と電極パッドとを接続する半田は、絶縁層に遮られるため、隣り合う電極や電極パッドの間に半田が流れるのを抑制でき、その結果、複数の電極や電極パッドが隣接間隔を狭くして形成されていたとしても、電極や電極パッドの間の半田を介した電気的短絡をより確実に防止できる。また、絶縁層および基板は同材質から形成されているため、半田付けの際に熱が印加されても、この熱に起因して生じる両者間の熱応力を抑制できるため、絶縁層の密着強度が高く、前記鉛フリー半田を用いて接続しても、十分に半田の流れを抑制し、また、前記絶縁層は、搭載部において隣り合う電極パッド間に位置するため、基板自体を小型化することができ、さらには電子部品を搭載した電子装置とする際に、絶縁層上に電子部品を搭載することで、安定した搭載が可能となり、同時に位置決めの作用を成すことができる。したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡を有効に防止することができる。
【0017】
また、本発明の電子装置は、前記電子部品搭載用基板と、複数の電極を有し且つ前記搭載部に搭載される電子部品と、電子部品搭載用基板の前記電極パッドと前記電子部品の前記電極との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッドと該電極とを電気的に接続するためのロウ材と、を備えることから、絶縁層により半田の流れを抑制し、電極と電極パッドとの間の短絡を防止することができる。
【0018】
また、本発明の電子装置は、絶縁層が電子部品における各電極の形成面の隣り合う電極間に位置する部位に当接していることから、絶縁層上に電子部品を安定して搭載することができ、また電子部品の接合時の位置きめの作用を成すことができる。したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品の電極や電極パッドの間の電気的な短絡を防止できた電子装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の最良の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明の電子部品搭載用基板10と、電子部品を搭載した電子装置Xの実施の形態の一例を示し、(a)は基板の厚み方向における断面図、(b)は平面図である。図1において、20は電極21を有する電子部品であり、11は基板、12は電子部品20を搭載するための搭載部、30は電極パッド、40は絶縁層である。
【0021】
搭載部12、電極パッド30および絶縁層40が、例えば電気絶縁材料で形成される基板11に配設されて電子部品搭載用基板10が基本的に形成されている。また、搭載部12に電子部品20が搭載され、電子部品20の電極21が電極パッド30に半田50を介して電気的に接続されることにより、電子装置Xが基本的に形成されている。
【0022】
本発明の電子部品搭載用基板10において、基板11は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,窒化ケイ素質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の樹脂材料、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料により形成されている。
【0023】
基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、セラミックグリーンシート(セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう)を得る。その後、グリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約1300〜1600℃の高温で焼成することによって、基板11が製作される。
【0024】
この実施形態において、基板11の上面に電子部品20搭載部12が設けられており、搭載される電子部品20は、コンデンサやチップ抵抗、インダクタ等である。
【0025】
電子部品20は、例えばコンデンサ(チップ状のセラミックコンデンサ)の場合であれば、チタン酸バリウム等のセラミック材料からなる誘電体層(図示せず)が、容量電極となる導体を挟んで多数積層されてなる直方体状の基体の上下面の端部および側面に、一対の電極21となる導体層(図示せず)が被着された構造である。
【0026】
基板11の主面上に形成された電子部品20が搭載される搭載部12には、複数の電極パッド30が形成されている。電極パッド30は、搭載部12に搭載される電子部品20の電極21と電気的に接続させるための接続用の導体として機能し、電極21との接続を容易かつ確実なものとするために、電極パッド30は、電子部品20の電極に対応して配置される。例えば、電子部品20が、直方体状の基体の下面の両端に一対の電極を有するチップコンデンサの場合であれば、電極パッド30は、一対の矩形状等のパターンで形成される。
【0027】
電子部品20の電極21と電極パッド30とは、導電性の半田50等のロウ材を介して電気的に接続される。半田50は、錫―鉛(共晶)半田や錫―銀系、錫―銀―銅系、錫―銀―銅―ビスマス系、錫―銀―銅―亜鉛系等の半田からなり、その他、金−シリコン、金−ゲルマニウム等のロウ材が用いられる。
【0028】
この電気的な接続は、例えば接続材が錫―銀系半田の場合であれば、以下のようにして行なわれる。すなわち、まず、搭載部12に電子部品20を搭載するときに、電子部品20の下面の電極21を電極パッド30に、半田50を介して位置合わせする。次に、半田50を加熱して溶融し、冷却して硬化させる。以上により、電極21と電極パッド30との間が半田50を介して電気的に接続される。なお、前記半田50は、例えば、位置合わせする前に、錫−銀系半田のペーストを電極パッド30の表面に印刷塗布しておくことにより、電極21と電極パッド30との間に介在させることができる。
【0029】
ここで、本発明の電子部品搭載用基板は、前記搭載部12において隣り合う電極パッド30間に絶縁層40を備えるとともに、該絶縁層40および基板11とが同材質から形成されていることが重要である。
【0030】
搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置するように、絶縁層40を備えることから、電極21と電極パッド30とを接続する半田50は、絶縁層40に遮られるため、隣り合う電極21や電極パッド30の間をつなぐように広がることが抑制される。そのため、電極21や電極パッド30の間の半田50を介した電気的短絡は、複数の電極21や電極パッド30が隣接間隔を狭くして形成する場合、即ち、電子装置の小型化や高密度実装の場合でも、電子部品20の電極21や電極パッド30との間の電気的短絡を効果的に防止することができる。且つ、絶縁層40は、基板11と同材質により形成されることから、半田付けの際に熱が印加されても、この熱に起因して生じる絶縁層40と基板11との間の熱応力を抑制できるため、絶縁層40の密着強度が高く、半田50として近年、多用されている鉛フリー半田を用いて接続した場合においても、十分に半田50の流れを抑制できる。
【0031】
なお、絶縁層40および基板11とが同材質とは、それぞれを形成する材質の主成分が同じものであればよいが、絶縁層40は、基板11に対する接合の強さや生産性等を考慮すると、基板11を形成している材質と同じ組成の材料で形成されることがより好ましい。
【0032】
特に、前記絶縁層40および基板11は、酸化アルミニウム質焼結体からなることが好ましく、電気絶縁性に優れるとともに、電極パッド30との接合性が良好であるため、基板11として好適に用いることができる。加えて、絶縁層40を基板11上に形成する際は、例えば、基板11を形成する酸化アルミニウムのグリーンシートと同様の組成の酸化アルミニウムの原料粉末に有機溶剤、バインダ等を添加し混練してペースト状とすることにより作製されたセラミックペーストを、搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置するように印刷し、焼成することで容易に形成することができる。また、酸化アルミニウムからなるセラミックペーストを印刷して形成できるため、電極パッド30間の距離が非常に狭い場合でも高精度に絶縁層40を形成することができる。
【0033】
前記絶縁層40は、その厚みT1が前記電極パッド30の厚みT2より大きいことが好ましい。これにより、絶縁層40上に電子部品20における搭載部12と対向する対向面22を安定して搭載することができ、同時に位置決めの作用を成すことができる。また、電子部品20の複数の電極21や電極パッド30の間で、半田50の流れをより確実に遮ることができる。
【0034】
なお、絶縁層40の厚さと、電子部品20における搭載部12との対向面22からの電極21の突出高さと、電極パッド30の厚さとの和との差は、例えば、電極21と電極パッド30との間に介在する半田50の厚さに相当する。
【0035】
また、絶縁層40は、隣り合う電極パッド30間の長手方向にわたって延びていることが好ましい。絶縁層40は、電極パッド30間の長手方向、即ち、対向部13全体にわたって、形成されており、電極パッド30間をつなぐように半田50が流れて広がることを抑制することができ、電子部品20の複数の電極21や電極パッド30の間で、半田50の流れをより確実に遮ることができる。例えば、電子部品20がセラミックコンデンサの場合であれば、電極21はセラミックスで形成される電子部品20の直方体状の基体(符号なし)の下面側を含む短辺側の両端に位置するので、絶縁層40は、平面視で電子部品20の中央部に、長辺側の両端間を結ぶ長方形状の領域に沿って形成される。
【0036】
次いで、本発明の電子装置について説明する。
【0037】
本発明の電子装置Xは、電子部品搭載用基板10と、複数の電極21を有し且つ前記搭載部12に搭載される電子部品20と、前記電子部品搭載用基板10の電極パッド30と前記電子部品20の電極21との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッド30と該電極21とを電気的に接続するための半田50とを備えるものである。
【0038】
電子部品20は、上述のように、セラミックコンデンサ等のコンデンサや、チップ抵抗、インダクタ等であり、電極21の酸化腐食の防止等の必要に応じて蓋体や封止樹脂等の封止手段(図示せず)により封止される。
【0039】
半田50は、必ずしもその全量が電極21と電極パッド30との間に介在する必要はない。例えば、チップコンデンサの場合であれば、電極21は電子部品の側面にまで延在しているので、半田50は電極21と電極パッド30との間から電子部品20の側面にまで回りこむようにして接合されている。なお、半田50以外のロウ材であってもよい。
【0040】
このような電子装置Xによれば、搭載部12において隣り合う電極パッド30間に位置する絶縁層40を備えることから、電極21と電極パッド30との間が半田50を介して電気的に短絡するのを絶縁層40により有効に防止することができる。
【0041】
したがって、小型化や高密度実装の場合でも、電子部品20の電極21や電極パッド30の間の電気的な短絡が効果的に防止された電子装置Xを提供することができる。
【0042】
電子装置Xにおいて、絶縁層40は、電子部品20における各電極21の形成面22の隣り合う電極21間に位置する部位に当接していることが好ましい。この場合、電極21間をつなぐように半田50が広がることはより効果的に抑制される。そのため、電子部品20の電極21や電極パッド30の間の電気的な短絡がより効果的に防止された電子装置Xとすることができる。
【0043】
なお、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の電子部品搭載用基板および電子装置の実施の形態の一例を示す図であり、(a)は基板の厚み方向における断面図であり、(b)は平面図である。
【符号の説明】
【0045】
10・・・・電子部品搭載用基板
11・・・・基板
12・・・・搭載部
13・・・・対向部
20・・・・電子部品
21・・・・電極
22・・・・対向面
30・・・・電極パッド
40・・・・絶縁層
50・・・・半田
X・・・・電子装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品をロウ付けにより搭載するための搭載部と、前記搭載部において前記電子部品の各電極に対応して配置される電極パッドと、を備える電子部品搭載用基板であって、前記搭載部において隣り合う電極パッド間に位置する絶縁層を備えるとともに、前記絶縁層および基板が同材質から成ることを特徴とする電子部品搭載用基板。
【請求項2】
前記絶縁層および基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成ることを特徴とする請求項1に記載の電子部品搭載用基板。
【請求項3】
前記絶縁層は、その厚みが前記電極パッドより大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品搭載用基板。
【請求項4】
前記絶縁層は、前記隣り合う電極パッド間の長手方向全体にわたって延びていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の電子部品搭載用基板。
【請求項5】
請求項1〜4の何れかに記載の電子部品搭載用基板と、複数の電極を有し且つ前記搭載部に搭載される電子部品と、前記電子部品搭載用基板の前記電極パッドと前記電子部品の前記電極との間に少なくとも一部が介在し、且つ、該電極パッドと該電極とを電気的に接続するためのロウ材とを、備えることを特徴とする電子装置。
【請求項6】
前記絶縁層は、前記電子部品における各電極の形成面の隣り合う電極間に位置する部位に当接していることを特徴とする請求項5に記載の電子装置。

【図1】
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【公開番号】特開2007−173616(P2007−173616A)
【公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−370706(P2005−370706)
【出願日】平成17年12月22日(2005.12.22)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】