WO2009081685A1 - 部品実装基板およびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a component mounting board including a circuit board and a mounting component mounted thereon, and a method for manufacturing the same, and in particular, a terminal conductor for being electrically connected to a mother board is provided on the circuit board.
- the present invention relates to a component mounting board provided in a state of protruding from the main surface side and a manufacturing method thereof.
- FIG. 6 shows a circuit board 1 disclosed in Patent Document 1.
- FIG. 6A is a front view showing the circuit board 1 together with the mounting component 2 mounted thereon
- FIG. 6B is a bottom view of the circuit board 1.
- the circuit board 1 is a ceramic substrate having a laminated structure, and has first and second main surfaces 3 and 4 facing each other.
- a plurality of terminal conductors 5 are provided on the second main surface 4 side of the circuit board 1 so as to protrude. These terminal conductors 5 are for being electrically connected to a mother board (not shown).
- the terminal conductor 5 is composed of a sintered body of conductive paste. Therefore, when the terminal conductor 5 is formed, a terminal conductor forming layer mainly composed of an inorganic component that is not sintered at the firing temperature of the green sheet laminate is disposed on the green sheet laminate to be the circuit board 1.
- the terminal conductor forming layer is provided with holes, filled with a conductive paste, and then the green sheet laminate is fired to obtain a sintered circuit board 1 and the conductive paste is baked. As a result, the terminal conductor 5 protruding from the circuit board 1 is formed. And the layer for terminal conductor formation is removed after a baking process.
- the terminal conductors 5 are arranged at equal intervals in the peripheral portion of the second main surface 4 of the circuit board 1 in the representative embodiment described in Patent Document 1.
- the circuit board is becoming thinner and the mounting component is becoming larger.
- the large-sized mounting component include a baseband IC and an RF-IC, and are configured with a semiconductor such as Si or Si—Ge. These materials are usually very stiff.
- a thin circuit board is likely to be subjected to deflection and warpage of a mother board made of, for example, a glass epoxy resin. For this reason, there is a large mismatch in rigidity between the mounted component and the circuit board.
- FIG. 6 (a) shows the circuit board 1 thinned as described above and the mounting component 2 enlarged.
- the mounting component 2 is bonded to the first main surface 3 of the circuit board 1 through a plurality of bonding portions 6 having a bump structure, for example.
- the end 7 of the mounting component 2 more precisely, the joint portion 6 located on the outermost periphery of the mounting component 2 is the starting point 7.
- the circuit board 1 as a whole breaks easily.
- the circuit board 1 is easily broken by an impact caused by dropping.
- an object of the present invention is to provide a component mounting board and a method for manufacturing the same, which can solve the above-described problems.
- a component mounting board includes a circuit board having first and second main surfaces facing each other, and a first mounting component bonded to the first main surface of the circuit board via a bonding portion.
- the circuit board has a plurality of terminal conductors provided so as to protrude from the second main surface side.
- the terminal conductor is characterized in that the terminal conductor includes at least a portion overlapping with the joint portion in plan view.
- the joint includes the one located at the peripheral edge of the first mounting component, and at least one of the terminal conductors may overlap at least partially with the joint located at the peripheral edge in plan view.
- the joint portion that overlaps the terminal conductor includes the peripheral portion of the first mounting component that is located at the peripheral portion closer to the central portion of the circuit board.
- the bonding portion and the terminal conductor of the plurality of first mounting components having the largest planar dimension are viewed in plan view. It is preferable to have an overlap.
- one terminal conductor overlaps a plurality of joints in plan view.
- the terminal conductor includes a conductive land formed on the second main surface of the circuit board and a metal piece bonded on the conductive land.
- the conductive land preferably has a planar shape larger than that of the metal piece.
- the metal piece may be spherical.
- the terminal conductor comprises a sintered body of conductive paste.
- the component mounting board according to the present invention may further include a second mounting component that is mounted on the second main surface of the circuit board and has a lower height than the terminal conductor.
- the circuit board is preferably a ceramic board.
- the present invention is also directed to a method of manufacturing a component mounting board according to each of the first and second embodiments described above.
- the circuit board having the first and second main surfaces facing each other and the conductive land formed on the second main surface, and the terminal
- a process of preparing a metal piece to be a conductor and a mounting component is performed.
- the step of bonding the mounting component to the first main surface of the circuit board via a bonding portion, and bonding the metal piece on the conductive land, the terminal conductor is connected to the second main surface of the circuit board.
- a step of projecting from the surface side in the step of providing the terminal conductor, the metal piece is joined to the conductive land so that the terminal conductor overlaps at least a part of the joining portion in plan view.
- the raw ceramic board to be a circuit board having the first and second main faces facing each other, and the second main board of the raw ceramic board.
- the main component is a combustible material that is placed in contact with the surface and does not burn out when fired in a low oxygen atmosphere, but burns out when fired in an atmosphere with a higher oxygen partial pressure than the low oxygen atmosphere.
- a raw composite laminate having a burnable layer containing a raw via conductor to be contained and further forming a terminal conductor is produced, and a mounting component is prepared.
- the composite laminate is fired in a low oxygen atmosphere, thereby sintering the ceramic substrate and sintering the via conductor, and then lowering the composite laminate so that the burnable layer is burned off. Firing in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than the oxygen atmosphere, thereby obtaining a circuit board provided so that the terminal conductor provided by the sintered via conductor protrudes from the second main surface side; A step of bonding the mounting component to the first main surface of the circuit board via the bonding portion is performed.
- the via conductor is formed in the burnable layer so that the terminal conductor overlaps at least partly with the joint portion in plan view.
- the burnable material preferably contains carbon.
- the deflection of the circuit board is obtained. Warpage can be reduced, and a rigidity mismatch between the mounting component and the circuit board in the component mounting board can be reduced. Therefore, it is difficult to cause the destruction in such a manner that the entire circuit board is cracked, and for example, a component mounting board that is resistant to impact due to dropping or the like can be obtained.
- the terminal conductors are provided at positions other than the peripheral edge of the circuit board, the distance between the terminal conductors can be shortened. Therefore, the deflection that can occur when a mechanical load such as vibration or shock is applied to the component mounting board can be reduced, damage to the circuit board can be reduced, and the terminal conductor itself and the terminal conductor circuit board can be reduced. It is also possible to reduce damage to the joint portion. Therefore, the mechanical strength of the component mounting board can be increased, and the bonding reliability of the terminal conductor can be increased.
- the wiring conductor for wiring to the terminal conductor can be provided at the shortest distance. Therefore, loss in the wiring conductor can be reduced, and a factor that hinders downsizing and height reduction of the circuit board can be avoided.
- the terminal conductor overlaps with the joint located at the peripheral edge of the mounted component in plan view, it is possible to more effectively prevent the circuit board from cracking. This is because the circuit board is easily cracked starting from the vicinity of the joint located at the peripheral edge of the mounted component.
- the circuit board is more effectively prevented from cracking. be able to. This is because the crack of the circuit board is more likely to occur as it is closer to the center.
- the bonding portion of the largest planar dimension among the plurality of first mounting components and the terminal conductor overlap each other.
- the circuit board can be more effectively prevented from cracking. This is because the circuit board is likely to be cracked starting from the vicinity of the joint portion of the mounting component having a large planar dimension.
- the terminal conductor is composed of a small metal piece.
- the protruding height of the terminal conductor can be easily changed by changing the dimensions of the metal pieces. Therefore, when the second mounting component is mounted on the second main surface of the circuit board, even if the height of the second mounting component is changed, it is only necessary to prepare small metal pieces having different dimensions. It is possible to easily cope with such height changes. Therefore, it is possible to change varieties at a low cost, and it is possible to improve mass productivity.
- the conductive land for joining the metal pieces has a planar shape larger than the planar shape of the metal pieces, the effect of supporting the metal pieces from the second main surface is high, and the joining reliability of the metal pieces is only increased. In addition, the mechanical strength of the circuit board can be increased.
- the shape of the metal piece is isotropic, so there is no need to match the orientation when joining the metal piece to the conductive land, and the process management can be simplified.
- the terminal conductor is composed of a sintered body of conductive paste.
- the stress generated due to warpage and deflection of the mother substrate as compared with the case of using a small metal piece as in the first embodiment. Since the stress is less likely to be transmitted to the circuit board, the possibility of cracking in the circuit board can be reduced.
- the circuit board is a ceramic substrate
- the ceramic substrate is generally easily cracked, so that the effect of the present invention is exhibited more remarkably.
- FIG. 1 shows a component mounting board 11 according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a bottom view. It is sectional drawing which expands and shows a part of circuit board 14 shown in FIG. It is a figure corresponding to FIG. 2 for demonstrating the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure corresponding to FIG. 2 for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. It is sectional drawing for demonstrating the formation method of the terminal conductor 26 by 4th Embodiment of this invention, showing the part corresponded to the part shown in FIG.
- FIG. 1 shows a conventional circuit board 1 that is of interest to the present invention, where (a) is a front view shown together with a mounting component 2 and (b) is a bottom view.
- FIG. 1 shows the component mounting board 11, in which (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a bottom view.
- the component mounting board 11 includes a circuit board 14 having first and second main surfaces 12 and 13 facing each other.
- the circuit board 14 is a ceramic board, a resin board, or the like, and may have a laminated structure in which a wiring conductor (not shown) is built.
- a plurality of first mounting components 15 are mounted on the first main surface 12 of the circuit board 14 using surface mounting technology.
- reference numerals such as “15 (A)” and “15 (B)” are used to indicate the mounting components to be distinguished. Will be used.
- the first mounting component 15 (A) is a large component such as a baseband IC, for example, and has the largest planar dimension among the plurality of first mounting components 15.
- the plurality of first mounting components 15 are joined to the first main surface 12 of the circuit board 14 via joints, respectively.
- a part of the joint 16 of the bump structure for the mounting component 15 (A) is shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c).
- the plurality of first mounting components 15 may be underfilled (not shown) as necessary to improve the bonding strength and reliability.
- a metal case 17 may be attached as necessary to provide a shielding function.
- a resin cover may be formed.
- a plurality of second mounting components 18 are mounted on the second main surface 13 of the circuit board 14 using surface mounting technology. These second mounting components 18 may be underfilled, attached with a metal case, or formed with a resin cover as necessary.
- the circuit board 14 has a plurality of terminal conductors 19 provided so as to protrude from the second main surface 13 side.
- reference numerals such as “19 (A)”, “19 (B)”,... I will use it.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the circuit board 14 where the specific terminal conductor 19 (A) is provided.
- the terminal conductor 19 (A) includes a conductive land 20 formed on the second main surface 13 of the circuit board 14 and a metal piece 22 joined to the conductive land 20 via a solder 21.
- the metal piece 22 has a quadrangular prism shape, and is manufactured, for example, by punching a metal plate using a mold.
- the terminal conductors 19 other than the terminal conductor 19 (A) have the same structure.
- the second mounting component 18 is lower than the terminal conductor 19.
- FIG. 1C the position seen through the second main surface 13 of the large mounting component 15A shown in FIG. 1A is indicated by a broken line. Further, in FIG. 1C, the terminal conductor 19 in a position overlapping with the mounting component 15 (A) is shown with reference numerals “19 (A)” to “19 (G)”. In FIG. 1C, the joint 16 that overlaps at least a part of each of the terminal conductors 19 (A) to 19 (G) in plan view is a position seen through from the second main surface 13 side. Is indicated by a broken line. In FIG. 2, the terminal conductor 19 (A) is shown, and a part of the mounting component 15 (A) and the specific joint 16 are shown by broken lines.
- the terminal conductor 19 may overlap at least partly with the joint 16 in plan view.
- An example of this overlap 23 is shown in FIG.
- the terminal conductors 19 (A) to 19 (F) overlap at least partly with the joint 16 located on the peripheral edge of the mounting component 15 (A) in plan view. This makes it possible to more effectively prevent the circuit board 14 from cracking. This is because the circuit board 14 is easily cracked starting from the vicinity of the joint 16 located at the peripheral edge of the mounting component 15.
- the joint 16 that particularly overlaps the terminal conductors 19 (B) to 19 (D) is located in the peripheral portion closer to the central portion of the circuit board 14 in the peripheral portion of the mounting component 15 (A). is doing. Therefore, the crack of the circuit board 14 can be prevented more effectively. This is because the crack of the circuit board 14 is more likely to occur as it is closer to the center.
- the joint 16 that overlaps the terminal conductors 19 (A) to 19 (G) in plan view is the mounting component 15 (A) having the largest planar dimension. This also makes it possible to more effectively prevent the circuit board 14 from cracking. This is because the circuit board 14 is likely to crack starting from the vicinity of the joint 16 of the mounting component 15 (A) having a large planar dimension.
- one terminal conductor 19 overlaps the plurality of joints 16 in plan view. . Therefore, since the stress from the terminal conductor 19 is dispersed and transmitted to the circuit board 14, defects such as cracks in the circuit board 14 and peeling of the terminal conductor 19 can be made less likely to occur.
- the protruding height of the terminal conductor 19 can be easily changed by changing the size of the metal piece 22. Therefore, the height change of the second mounting component 18 can be easily dealt with by changing the size of the metal piece 22.
- the component mounting board 11 described above is manufactured, for example, as follows.
- the circuit board 14 is prepared.
- the circuit board 14 may be prepared in a state of a collective board from which a plurality of circuit boards 14 can be taken out.
- cream solder is printed on the conductive lands 20 (not shown) for joining the conductive lands 20 on the second main surface 13 of the circuit board 14 and the second mounting component 18.
- the metal piece 22 and the second mounting component 18 are mounted at predetermined positions on the second main surface 13 of the circuit board 14 by the mounter.
- the circuit board 14 on which the metal piece 22 and the second mounting component 18 are mounted is passed through a reflow furnace, and the metal piece 22 and the second mounting component 18 are placed on the second main surface 13 side of the circuit board 14. Be joined.
- cream solder is printed on a conductive land (not shown) for joining the first mounting component 15 on the first main surface 12 of the circuit board 14.
- the first mounting component 15 is mounted at a predetermined position on the first main surface 12 of the circuit component 14 by the mounter.
- the circuit board 14 on which the first mounting component 15 is mounted is passed through a reflow furnace, and the first mounting component 15 is bonded to the first main surface 12 side of the circuit board 14.
- the joining step is performed from the second main surface 13 side, but may be performed from the first main surface 12 side.
- the component mounting board 11 is obtained.
- a process of dividing the collective board into individual circuit boards 14 is performed thereafter.
- the circuit board 14 is a ceramic substrate, for example, a dividing groove is formed in the collecting substrate in advance, and the collecting substrate is divided by bending and breaking along the dividing groove. .
- the collective substrate may be divided by dicing along a predetermined dividing line.
- the circuit board 14 is a resin board, the collective board may be diced along a predetermined dividing line, or a cut by a router may be applied.
- FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 for explaining the second embodiment of the present invention. 3, elements corresponding to those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- the second embodiment is characterized in that the conductive land 20 a that joins the metal piece 22 to be the terminal conductor 19 has a planar shape larger than the planar shape of the metal piece 22.
- FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 for explaining the third embodiment of the present invention. 4, elements corresponding to those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- a spherical metal piece 22a is used. According to the spherical metal piece 22a, since the shape of the metal piece 22a is isotropic, there is no need to match the orientation when the metal piece 22a is joined to the conductive land 20, and therefore the process management is simplified. Can do.
- FIG. 5 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention, and shows a portion corresponding to the portion shown in FIG.
- elements corresponding to those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
- FIG. 5 (3) shows a terminal conductor 26 provided so as to protrude from the second main surface 13 side of the circuit board 14.
- the terminal conductor 26 is composed of a sintered body of conductive paste.
- FIG. 5 shows a method for forming such a terminal conductor 26 and, in turn, a method for manufacturing a component mounting board.
- a raw ceramic substrate 27 to be a circuit board 14 having first and second main surfaces 12 and 13 facing each other is prepared.
- the burnable layer 28 is disposed so as to contact the second main surface 13 of the raw ceramic substrate 27.
- the burnable layer 28 contains, as a main component, a burnable material that does not burn off when fired in a low oxygen atmosphere but burns down when fired in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than the low oxygen atmosphere. Is. Carbon is advantageously used as the burnable material.
- a raw via conductor 29 is formed at a position of the burnable layer 28 where the terminal conductor 26 is to be provided.
- the raw via conductor 29 is made of a conductive paste.
- the composite laminate 30 in the raw state described above is then fired in the low oxygen atmosphere.
- the raw ceramic substrate 27 is sintered, and as a result, the circuit substrate 14 is obtained.
- the raw via conductor 29 is sintered, and as a result, the terminal conductor 26 is obtained.
- the composite laminate 30 is fired in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than the low oxygen atmosphere.
- the burnable layer 28 is burned out, and as a result, the circuit board 14 provided so that the terminal conductor 26 protrudes from the second main surface 13 side is obtained.
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Abstract
マザー基板に電気的に接続されるための端子導体が回路基板の一方主面側から突出した状態で設けられている部品実装基板にあっては、回路基板の他方主面上に大型の実装部品を搭載すると、この大型の実装部品の周縁部近傍を起点として回路基板に割れが生じやすい。
上記課題を解決するため、大型の実装部品15(A)の周縁部に位置する接合部16と少なくとも一部において平面視して重なるように端子導体19(A)~19(F)を配置し、実装部品15(A)の接合部16を端子導体19(A)~19(F)が支える構造とする。
Description
この発明は、回路基板とその上に実装された実装部品とをもって構成される部品実装基板およびその製造方法に関するもので、特に、マザー基板に電気的に接続されるための端子導体が回路基板の一方主面側から突出した状態で設けられている、部品実装基板およびその製造方法に関するものである。
この発明にとって興味ある部品実装基板において用いられる回路基板の一例が、たとえば特開平7-202422号公報(特許文献1)に記載されている。図6には、特許文献1において開示された回路基板1が示されている。図6(a)は、回路基板1を、その上に実装された実装部品2とともに示す正面図であり、同(b)は、回路基板1の底面図である。
回路基板1は、積層構造を有するセラミック基板であり、互いに対向する第1および第2の主面3,4を有する。回路基板1の第2の主面4側には、複数の端子導体5が突出するように設けられている。これら端子導体5は、図示しないマザー基板に電気的に接続されるためのものである。
端子導体5は、導電性ペーストの焼結体から構成される。そのため、端子導体5を形成するにあたっては、回路基板1となるべきグリーンシート積層体上に、グリーンシート積層体の焼成温度では焼結しない無機成分を主成分とする端子導体形成用層を配置し、この端子導体形成用層に孔を設け、ここに導電性ペーストを充填しておき、その後、グリーンシート積層体を焼成することによって、焼結した回路基板1を得るとともに、導電性ペーストを焼結させることによって、回路基板1から突出した端子導体5が形成される。そして、焼成工程の後、端子導体形成用層が除去される。
端子導体5は、特許文献1に記載の代表的な実施例では、回路基板1の第2の主面4の周縁部において等間隔に配置される。
一般に、部品実装基板において、回路基板の薄型化とともに、実装部品の大型化が進んでいる。大型の実装部品としては、具体的には、ベースバンドICやRF-ICなどがあり、たとえばSi、Si-Geなどの半導体をもって構成されている。これらの材料は、通常、非常に剛性が高い。一方、薄型化された回路基板には、たとえばガラスエポキシ樹脂をもって構成されるマザー基板のたわみや反りが伝わりやすい。そのため、実装部品と回路基板との間で剛性のミスマッチが大きく生じるようになってきている。
図6(a)には、上述のように薄型化された回路基板1と大型化された実装部品2が図示されている。実装部品2は、たとえばバンプ構造の複数の接合部6を介して、回路基板1の第1の主面3に接合されている。前述したように、回路基板1と実装部品2との間で剛性のミスマッチが大きくなると、実装部品2の端部、より正確には、実装部品2の最外周に位置する接合部6を起点7として、回路基板1全体が割れるといった態様の破壊が発生しやすい。特に、回路基板1は、落下による衝撃によって割れやすい。
また、図6に示すように、端子導体5を回路基板1の周縁部に沿って分布させると、ある端子導体5とこれに対向する位置にある端子導体5との間の距離が長くなるため、振動や衝撃などの機械的負荷が回路基板1に加わった場合に、回路基板1は大きくたわみ、回路基板1が損傷を受けることがあるばかりでなく、端子導体5自身および端子導体5の回路基板1との接合部分に損傷が及ぼされることがある。
また、端子導体5が、図6に示すように、規則正しく配置されなければならない場合、端子導体5への配線のための配線導体を最短距離に設けることができず、場合によっては、他の回路要素との干渉を避けるため、回路基板1を構成する積層体の層数を増やして別の層での引き回しが強いられる場合がある。このような状況は、回路基板1の小型化かつ低背化を阻害する。
特開平7-202422号公報
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、部品実装基板およびその製造方法を提供しようとすることである。
この発明に係る部品実装基板は、互いに対向する第1および第2の主面を有する回路基板と、回路基板の第1の主面に接合部を介して接合された第1の実装部品とを備え、回路基板は、第2の主面側から突出するように設けられる複数の端子導体を有している。このような部品実装基板において、上述した技術的課題を解決するため、端子導体は、平面視して、接合部と少なくとも一部において重なっているものを含むことを特徴としている。
上記接合部は、第1の実装部品の周縁部に位置するものを含み、端子導体の少なくとも1つは、平面視して、周縁部に位置する接合部と少なくとも一部において重なっていることが好ましい。この場合、より好ましくは、端子導体と重なる接合部は、第1の実装部品の周縁部のうち、回路基板の中央部により近い周縁部に位置しているものを含む。
回路基板の第1の主面に複数の第1の実装部品が接合されている場合、複数の第1の実装部品のうち、最も平面寸法の大きいものの接合部と端子導体とが平面視して重なり合いを有していることが好ましい。
また、1つの端子導体が、平面視して複数の接合部にまたがって重なっていることが好ましい。
好ましい第1の実施態様では、端子導体は、回路基板の第2の主面上に形成される導電ランドと導電ランド上に接合される金属小片とを備える。この実施態様において、導電ランドは、金属小片の平面形状より大きい平面形状を有することが好ましい。また、金属小片は球状であってもよい。
好ましい第2の実施態様では、端子導体は、導電性ペーストの焼結体を備える。
この発明に係る部品実装基板において、回路基板の第2の主面上に実装される、端子導体より低背の第2の実装部品をさらに備えていてもよい。
また、回路基板はセラミック基板であることが好ましい。
この発明は、また、上述した第1および第2の実施態様のそれぞれに係る部品実装基板を製造する方法にも向けられる。
第1の実施態様に係る部品実装基板を製造する方法では、互いに対向する第1および第2の主面を有し、かつ第2の主面上に導電ランドを形成した、回路基板と、端子導体となるべき金属小片と、実装部品とをそれぞれ用意する工程がまず実施される。次いで、上記回路基板の第1の主面に接合部を介して上記実装部品を接合する工程と、上記導電ランド上に上記金属小片を接合することによって、端子導体を回路基板の第2の主面側から突出するように設ける工程とが実施される。ここで、端子導体を設ける工程では、端子導体が、平面視して、接合部と少なくとも一部において重なる状態となるように金属小片を導電ランドに接合することが行なわれる。
第2の実施態様に係る部品実装基板を製造する方法では、互いに対向する第1および第2の主面を有する、回路基板となるべき生のセラミック基板と、生のセラミック基板の第2の主面に接するように配置され、かつ低酸素雰囲気中で焼成した場合には焼失しないが、低酸素雰囲気よりも酸素分圧が高い雰囲気中で焼成した場合には焼失する可焼失材料を主たる成分として含有し、さらに端子導体となるべき生のビア導体が形成された、可焼失層とを有する、生の複合積層体が作製され、また、実装部品が用意される。そして、複合積層体を低酸素雰囲気中で焼成し、それによって、セラミック基板を焼結させるとともに、ビア導体を焼結させる工程と、次いで、可焼失層を焼失させるように、複合積層体を低酸素雰囲気より酸素分圧の高い雰囲気中で焼成し、それによって、焼結したビア導体によって与えられた端子導体が第2の主面側から突出するように設けられた回路基板を得る工程と、回路基板の第1の主面に接合部を介して実装部品を接合する工程とが実施される。ここで、生の複合積層体を作製する工程では、端子導体が、平面視して、接合部と少なくとも一部において重なる状態となるようにビア導体を可焼失層に形成することが行なわれる。
上述の第2の実施形態に係る部品実装基板の製造方法において、可焼失材料はカーボンを含むことが好ましい。
この発明によれば、回路基板の第1の主面上に実装される第1の実装部品の接合部を、第2の主面側から端子導体が支える構造が得られるため、回路基板のたわみや反りを軽減することができ、また、部品実装基板における実装部品と回路基板との間で剛性のミスマッチを小さくすることができる。したがって、回路基板全体が割れるといった態様の破壊が生じにくく、たとえば落下等による衝撃に強い部品実装基板とすることができる。
また、端子導体が回路基板の周縁部以外の位置にも設けられることになるので、端子導体間距離を短くすることができる。そのため、部品実装基板に振動や衝撃などの機械的負荷が加わった場合に生じ得るたわみを小さくすることができ、回路基板に及ぼされる損傷を小さくできるとともに、端子導体自身および端子導体の回路基板への接合部分に及ぼされる損傷も小さくすることができる。したがって、部品実装基板の機械的強度を高めることができるとともに、端子導体についての接合信頼性を高めることができる。
また、端子導体は、回路基板の周縁部に沿って規則正しく配置される必要がないので、端子導体への配線のための配線導体を最短距離で設けることができる。そのため、配線導体における損失を低減することができるとともに、回路基板の小型化かつ低背化を阻害する要因を回避することができる。
この発明において、端子導体が、実装部品の周縁部に位置する接合部と平面視して重なっていると、回路基板の割れをより効果的に防止することができる。なぜなら、回路基板は、実装部品の周縁部に位置する接合部近傍を起点として割れやすいためである。特に、端子導体と重なる接合部が、第1の実装部品の周縁部のうち、回路基板の中央部により近い周縁部に位置している場合には、さらに効果的に回路基板の割れを防止することができる。なぜなら、回路基板の割れは、その中央部により近いほど生じやすいためである。
回路基板の第1の主面に複数の第1の実装部品が接合されている場合、複数の第1の実装部品のうち、最も平面寸法の大きいものの接合部と端子導体とが重なり合いを有していると、回路基板の割れをより効果的に防止することができる。なぜなら、平面寸法の大きい実装部品の接合部近傍を起点として回路基板に割れが発生しやすいためである。
1つの端子導体が複数の接合部にまたがって重なっていると、端子導体からの応力が分散して回路基板に伝わるので、回路基板の割れや端子導体の剥離等の不良をより発生しにくくすることができる。
この発明の第1の実施態様では、端子導体が金属小片をもって構成される。端子導体が金属小片をもって構成されると、金属小片の寸法を変更することにより、端子導体の突出高さを容易に変更することができる。そのため、回路基板の第2の主面上に第2の実装部品が実装される場合において、第2の実装部品の高さが変更されても、寸法の異なる金属小片を用意するだけで、上述のような高さの変更に容易に対応することができる。そのため、低コストで品種の変更が可能となり、また、量産性にも優れたものとすることができる。
金属小片を接合する導電ランドが、金属小片の平面形状より大きい平面形状を有していると、金属小片に対する第2の主面からの支持効果が高く、金属小片の接合信頼性が高められるばかりでなく、回路基板の機械的強度をも高めることができる。
金属小片が球状であると、金属小片の形状が等方的となるため、金属小片を導電ランドに接合する際に向きを合わせる必要がなく、工程管理を簡略化することができる。
この発明の第2の実施態様では、端子導体が導電性ペーストの焼結体をもって構成される。端子導体が導電性ペーストの焼結体をもって構成されると、第1の実施態様の場合のように、金属小片を用いる場合と比較して、マザー基板の反りやたわみに起因して発生する応力を緩和しやすく、回路基板に応力が伝わりにくくなるため、回路基板に割れが生じる可能性を低くすることができる。
前述したこの発明の第2の実施態様に係る部品実装基板を製造する方法を適用すれば、導電性ペーストの焼結体をもって構成される端子導体を、容易にかつ高い寸法精度をもって形成することができる。
この発明において、回路基板がセラミック基板であると、セラミック基板は一般的に割れやすいため、この発明による効果がより顕著に発揮されることになる。
11 部品実装基板
12 第1の主面
13 第2の主面
14 回路基板
15 第1の実装部品
16 接合部
18 第2の実装部品
19,26 端子導体
20,20a 導電ランド
21 はんだ
22,22a 金属小片
23 重なり
27 生のセラミック基板
28 可焼失層
29 ビア導体
30 複合積層体
12 第1の主面
13 第2の主面
14 回路基板
15 第1の実装部品
16 接合部
18 第2の実装部品
19,26 端子導体
20,20a 導電ランド
21 はんだ
22,22a 金属小片
23 重なり
27 生のセラミック基板
28 可焼失層
29 ビア導体
30 複合積層体
図1および図2は、この発明の第1の実施形態を説明するためのものである。ここで、図1は部品実装基板11を示すもので、図1において、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は底面図である。
部品実装基板11は、互いに対向する第1および第2の主面12および13を有する回路基板14を備えている。回路基板14は、セラミック基板、樹脂基板などであり、配線導体(図示せず。)を内蔵する積層構造を有していてもよい。
回路基板14の第1の主面12上には、複数の第1の実装部品15が表面実装技術を用いて実装されている。以下の説明において、複数の第1の実装部品15間で区別する必要があるときは、区別すべき実装部品を示すため、「15(A)」、「15(B)」のような参照符号を用いることにする。第1の実装部品15(A)は、たとえばベースバンドICのような大型部品であり、複数の第1の実装部品15のうち、最も平面寸法の大きいものである。
複数の第1の実装部品15は、それぞれ、回路基板14の第1の主面12に接合部を介して接合されている。実装部品15(A)のためのバンプ構造の接合部16の一部が図1(b)および(c)に示されている。複数の第1の実装部品15には、必要に応じて、アンダーフィル(図示せず。)を施し、接合強度および信頼性の向上を図るようにしてもよい。また、実装部品15(B)のように、必要に応じて、金属ケース17を装着し、シールド機能を持たせてもよい。また、図示しないが、樹脂カバーを形成してもよい。
回路基板14の第2の主面13上には、複数の第2の実装部品18が表面実装技術を用いて実装されている。これら第2の実装部品18についても、必要に応じて、アンダーフィルを施したり、金属ケースを装着したり、樹脂カバーを形成したりしてもよい。
回路基板14は、第2の主面13側から突出するように設けられる複数の端子導体19を有している。以下の説明において、複数の端子導体19間で区別する必要があるときは、区別すべき端子導体を示すため、「19(A)」、「19(B)」、…のような参照符号を用いることにする。
図2には、回路基板14における特定の端子導体19(A)が設けられた部分が拡大されて断面図で示されている。端子導体19(A)は、回路基板14の第2の主面13上に形成される導電ランド20と導電ランド20上にはんだ21を介して接合される金属小片22とを備えている。金属小片22は、この実施形態では、四角柱形状を有していて、たとえば、金型を用いた金属板の打ち抜き加工によって製造される。なお、特に図示はしないが、端子導体19(A)以外の端子導体19についても同様の構造を有している。図1(b)からわかるように、第2の実装部品18は、端子導体19より低背である。
図1(c)には、図1(a)に示した大型の実装部品15(A)の、第2の主面13側から透視した位置が破線で示されている。また、図1(c)において、実装部品15(A)と重なる位置にある端子導体19については、「19(A)」~「19(G)」の参照符号を付して示している。そして、図1(c)において、これら端子導体19(A)~19(G)の各々と少なくとも一部において平面視して重なる接合部16については、第2の主面13側から透視した位置を破線で示している。また、図2には、端子導体19(A)が示されるとともに、実装部品15(A)の一部および特定の接合部16が破線で示されている。
図1(c)および図2に示すように、端子導体19は、平面視して、接合部16と少なくとも一部において重なっているものがある。この重なり23の一例が図2に示されている。しかも、端子導体19(A)~19(F)については、平面視して、実装部品15(A)の周縁部に位置する接合部16と少なくとも一部において重なっている。このことは、回路基板14の割れをより効果的に防止することを可能とする。なぜなら、回路基板14は、実装部品15の周縁部に位置する接合部16の近傍を起点として割れやすいためである。
さらに、この実施形態では、特に端子導体19(B)~19(D)と重なる接合部16は、実装部品15(A)の周縁部のうち、回路基板14の中央部により近い周縁部に位置している。そのため、さらに効果的に回路基板14の割れを防止することができる。なぜなら、回路基板14の割れは、その中央部により近いほど生じやすいためである。
また、端子導体19(A)~19(G)と平面視して重なり合いを有している接合部16は、最も平面寸法の大きい実装部品15(A)のものである。このことも、回路基板14の割れをより効果的に防止することを可能とする。なぜなら、平面寸法の大きい実装部品15(A)の接合部16の近傍を起点として回路基板14に割れが発生しやすいためである。
また、端子導体19(A)、19(B)、および19(D)~19(G)の各々については、1つの端子導体19が平面視して複数の接合部16にまたがって重なっている。したがって、端子導体19からの応力が分散して回路基板14に伝わることになるので、回路基板14の割れや端子導体19の剥離等の不良をより発生しにくくすることができる。
また、この実施形態では、端子導体19が金属小片22をもって構成されているため、金属小片22の寸法を変更することにより、端子導体19の突出高さを容易に変更することができる。したがって、第2の実装部品18の高さ変更に対しては、金属小片22の寸法変更により容易に対応することができる。
上述した部品実装基板11は、たとえば、次のようにして製造される。
まず、回路基板14が用意される。回路基板14は、複数の回路基板14を取り出すことができる集合基板の状態で用意されてもよい。
次に、回路基板14の第2の主面13上の導電ランド20および第2の実装部品18を接合するための導電ランド(図示せず。)上に、クリームはんだが印刷される。
次に、マウンターにて、金属小片22および第2の実装部品18が、回路基板14の第2の主面13上の所定の位置に搭載される。
次に、金属小片22および第2の実装部品18が搭載された回路基板14がリフロー炉に通され、回路基板14の第2の主面13側に金属小片22および第2の実装部品18が接合される。
次に、回路基板14の第1の主面12上の第1の実装部品15を接合するための導電ランド(図示せず。)上にクリームはんだが印刷される。
次に、第1の実装部品15が、マウンターによって、回路部品14の第1の主面12上の所定の位置に搭載される。
次に、第1の実装部品15が搭載された回路基板14がリフロー炉に通され、第1の実装部品15が回路基板14の第1の主面12側に接合される。
なお、上述の説明では、接合工程を第2の主面13側から実施したが、第1の主面12側から実施してもよい。
このようにして、部品実装基板11が得られるが、回路基板14が集合基板の状態で用意される場合には、その後、集合基板を個々の回路基板14に分割する工程が実施される。この分割工程にあたっては、回路基板14がセラミック基板の場合には、たとえば、集合基板に分割用溝を予め形成しておき、この分割用溝に沿って折り曲げ破断することによって集合基板が分割される。あるいは、所定の分割線に沿ってダイシングし、集合基板を分割するようにしてもよい。他方、回路基板14が樹脂基板の場合には、所定の分割線に沿って集合基板をダイシングしてもよく、あるいは、リューターによるカットを適用してもよい。
図3は、この発明の第2の実施形態を説明するための図2に対応する図である。図3において、図2に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
第2の実施形態では、端子導体19となるべき金属小片22を接合する導電ランド20aが、金属小片22の平面形状より大きい平面形状を有していることを特徴としている。このような構成が採用されることにより、金属小片22に対する第2の主面13からの支持効果が高く、金属小片22の接合信頼性が高められるとともに、回路基板14の機械的強度をも高めることができる。
図4は、この発明の第3の実施形態を説明するための図2に対応する図である。図4において、図2に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
第3の実施形態では、球状の金属小片22aが用いられることを特徴としている。球状の金属小片22aによれば、金属小片22aの形状が等方的となるため、金属小片22aを導電ランド20に接合する際に向きを合わせる必要がなく、したがって、工程管理を簡略化することができる。
図5は、この発明の第4の実施形態を説明するためのものであって、図2に示した部分に相当する部分を示している。図5において、図2に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図5(3)には、回路基板14の第2の主面13側から突出するように設けられる端子導体26が図示されている。この端子導体26は、導電性ペーストの焼結体をもって構成される。図5は、このような端子導体26の形成方法、ひいては部品実装基板の製造方法を示している。
まず、図5(1)に示すように、互いに対向する第1および第2の主面12および13を有する、回路基板14となるべき生のセラミック基板27が用意される。次いで、生のセラミック基板27の第2の主面13に接するように、可焼失層28が配置される。可焼失層28は、低酸素雰囲気中で焼成した場合には焼失しないが、この低酸素雰囲気よりも酸素分圧が高い雰囲気中で焼成した場合には焼失する可焼失材料を主たる成分として含有するものである。可焼失材料としては、カーボンが有利に用いられる。また、可焼失層28の、端子導体26を設けるべき位置には、生のビア導体29が形成される。生のビア導体29は導電性ペーストから構成される。
上述した生の状態にある複合積層体30は、次いで、上記低酸素雰囲気中で焼成される。これによって、図5(2)に示すように、生のセラミック基板27が焼結し、その結果、回路基板14が得られる。また、生のビア導体29が焼結し、その結果、端子導体26が得られる。
次に、複合積層体30は、上記低酸素雰囲気より酸素分圧の高い雰囲気中で焼成される。これによって、図5(3)に示すように、可焼失層28が焼失し、その結果、端子導体26が第2の主面13側から突出するように設けられた回路基板14が得られる。
その後、前述の第1の実施形態の場合と同様、第1および第2の実装部品15および18が回路基板14上に実装され、必要に応じて、集合基板からの分割工程が実施されたとき、所望の部品実装基板11が得られる。
Claims (14)
- 互いに対向する第1および第2の主面を有する回路基板と、
前記回路基板の前記第1の主面に接合部を介して接合された第1の実装部品と
を備え、
前記回路基板は、前記第2の主面側から突出するように設けられる複数の端子導体を有し、
前記端子導体は、平面視して、前記接合部と少なくとも一部において重なっているものを含む、部品実装基板。 - 前記接合部は、前記第1の実装部品の周縁部に位置するものを含み、前記端子導体の少なくとも1つは、平面視して、前記周縁部に位置する接合部と少なくとも一部において重なっている、請求項1に記載の部品実装基板。
- 前記端子導体と重なる前記接合部は、前記第1の実装部品の周縁部のうち、前記回路基板の中央部により近い周縁部に位置しているものを含む、請求項2に記載の部品実装基板。
- 前記回路基板の前記第1の主面には複数の前記第1の実装部品が接合されており、複数の第1の実装部品のうち、最も平面寸法の大きいものの前記接合部と前記端子導体とが平面視して重なり合いを有している、請求項1に記載の部品実装基板。
- 1つの前記端子導体は、平面視して複数の前記接合部にまたがって重なっている、請求項1に記載の部品実装基板。
- 前記端子導体は、前記回路基板の前記第2の主面上に形成される導電ランドと前記導電ランド上に接合される金属小片とを備える、請求項1に記載の部品実装基板。
- 前記導電ランドは、前記金属小片の平面形状より大きい平面形状を有する、請求項6に記載の部品実装基板。
- 前記金属小片は球状である、請求項6または7に記載の部品実装基板。
- 前記端子導体は、導電性ペーストの焼結体を備える、請求項1に記載の部品実装基板。
- 前記回路基板の前記第2の主面上に実装される、前記端子導体より低背の第2の実装部品をさらに備える、請求項1に記載の部品実装基板。
- 前記回路基板はセラミック基板である、請求項1に記載の部品実装基板。
- 互いに対向する第1および第2の主面を有し、かつ前記第2の主面上に導電ランドを形成した、回路基板を用意する工程と、
端子導体となるべき金属小片を用意する工程と、
実装部品を用意する工程と、
前記回路基板の前記第1の主面に接合部を介して前記実装部品を接合する工程と、
前記導電ランド上に前記金属小片を接合することによって、端子導体を前記回路基板の前記第2の主面側から突出するように設ける工程と
を備え、
前記端子導体を設ける工程は、前記端子導体が、平面視して、前記接合部と少なくとも一部において重なる状態となるように前記金属小片を前記導電ランドに接合する工程を備える、
部品実装基板の製造方法。 - 互いに対向する第1および第2の主面を有する、回路基板となるべき生のセラミック基板と、前記生のセラミック基板の前記第2の主面に接するように配置され、かつ低酸素雰囲気中で焼成した場合には焼失しないが、前記低酸素雰囲気よりも酸素分圧が高い雰囲気中で焼成した場合には焼失する可焼失材料を主たる成分として含有し、さらに端子導体となるべき生のビア導体が形成された、可焼失層とを有する、生の複合積層体を作製する工程と、
実装部品を用意する工程と、
前記複合積層体を前記低酸素雰囲気中で焼成し、それによって、前記セラミック基板を焼結させるとともに、前記ビア導体を焼結させる工程と、
次いで、前記可焼失層を焼失させるように、前記複合積層体を前記低酸素雰囲気より酸素分圧の高い雰囲気中で焼成し、それによって、焼結した前記ビア導体によって与えられた端子導体が前記第2の主面側から突出するように設けられた回路基板を得る工程と、
前記回路基板の前記第1の主面に接合部を介して前記実装部品を接合する工程と
を備え、
前記生の複合積層体を作製する工程は、前記端子導体が、平面視して、前記接合部と少なくとも一部において重なる状態となるように前記ビア導体を前記可焼失層に形成する工程を備える、
部品実装基板の製造方法。 - 前記可焼失材料はカーボンである、請求項13に記載の部品実装基板の製造方法。
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08865582 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08865582 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |