(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、このような回路基板においては、外部電気回路(配線基板)に対する電気的な接続等の接続信頼性のさらなる向上が求められている。特に、搭載される電子部品の作動時の発熱量の増加、また回路基板の小型化にともなう端子電極の小型化(つまり端子電極と外部電気回路との接合面積の減少)等が進んでいるため、上記接続信頼性の向上の要求が強くなっている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の1つの態様の回路基板は、平面視で長方形状の絶縁基板と、該絶縁基板の外部の配線基板へ実装される実装面
の角部以外に、該実装面の
角部の間の外辺
の全域に沿って配列され、外辺と直交する方向に長い形状の複数の端子電極を含む回路導体とを備えており、
前記複数の端子電極は
、短辺に沿って配列された第1端子電極と長辺に沿って配列された第2端子電極と
を有しており、前記第2端子電極は、前記第1端子電極の数より多く、前記第1端子電極の長さより長く、前記第1端子電極が配列された領域まで伸びている。
また、本開示の他の態様の回路基板は、平面視で長方形状の絶縁基板と、該絶縁基板の外部の配線基板へ実装される実装面の角部以外に、該実装面の角部の間の外辺の全域に沿って配列され、外辺と直交する方向に長い形状の複数の端子電極を含む回路導体とを備えており、該複数の端子電極は、短辺に沿って配列された第1端子電極と長辺に沿って配列された第2端子電極とを有しており、前記第1端子電極は、前記第2端子電極の長さより長く、前記第2端子電極が配列された領域まで伸びている。
【0007】
本発明の1つの態様の電子部品は、上記構成の回路基板と、電子素子とを備えている。
【0008】
本発明の1つの態様の電子モジュールは、上記構成の電子部品と、該電子部品が実装されたモジュール用の配線基板とを備えている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の1つの態様の回路基板によれば、実装面の外辺と直交する方向の長さが、短辺に沿って配列された第1端子電極
より長辺に沿って配列された第2端子電極
の方が長く、熱応力が最も大きくなる角部に端子電極を設けないことから、
また、本発明の他の態様の回路基板によれば、短辺に沿って配列された第2端子電極より長辺に沿って配列された第1端子電極の方が長く、熱応力が最も大きくなる角部に端子電極を設けないことから、実装面の角部において第1端子電極と第2端子電極とを短絡させることなく
、第1端子電極または第2端子電極の長さを長く
して、より面積の大きい端子電極を設けることができ、回路基板と外部の配線基板とを接続するはんだ等の量(体積)を比較的大きくすることができるので、回路基板と配線基板との接続信頼性を向上させることができる。したがって、外部の配線基板との接続信頼性の向上に対して有効な回路基板を提供することができる。
【0010】
本発明の1つの態様の電子部品によれば、上記構成の回路基板を含んでいることから、外部の配線基板の配線(端子)に対する接続信頼性の向上に有利な電子部品を提供することができる。
【0011】
本発明の1つの態様の電子モジュールによれば、上記構成の回路基板を含む電子部品とモジュール用の配線基板とを備えていることから、電子部品と配線基板との接続信頼性が効果的に向上した電子モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示の実施形態の回路基板、電子部品および電子モジュールを、添付の図面を参照して説明する。
図1(a)および
図1(b)は回路基板の一例を示す下面図である。
図2(a)および
図2(b)は回路基板の他の例を示す下面図である。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に回路基板および電子部品等が使用されるときの上下を限定するものではない。
【0014】
回路基板100は、平面視で長方形状の絶縁基板1と、絶縁基板1の外部配線基板へ実装される実装面11(以下、下面11ともいう。)に、実装面11の外辺に沿って配列された複数の端子電極21を含む回路導体2と、を備えている。複数の端子電極2は、実装面11の外辺と直交する方向に長い形状であり、実装面11の外辺と直交する方向の長さが、短辺に沿って配列された第1端子電極21aと長辺に沿って配列された第2端子電極21bとで異なっている。
【0015】
絶縁基板1は、回路基板100の基本的な部分であり、複数の端子電極21等を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁体として機能する。また、絶縁基板1は、例えば、電子部品300を搭載して固定するための基体として機能する部分である。
【0016】
絶縁基板1は、平面視(上面視)で長方形状の平板である。長方形状とは
図2に示す例のような厳密な長方形だけでなく、
図1(a)に示す例のような角部が丸められたもの、および
図1(b)に示す例のような角部を平面状に切欠いた(C面取りした)八角形のよものも含み、全体として長方形であればよい。
【0017】
絶縁基板1の下面11、すなわち回路基板100としての実装面11には、複数の端子電極2が設けられている。複数の端子電極2は、絶縁基板1の実装面11の外辺、すなわち長方形の各辺に沿って配列されている。端子電極2の平面視の形状は、実装面11の外辺と直交する方向に長い形状である。このような形状であるので、複数の端子電極2を小さい間隔で配置することができるとともに、面積も大きくすることができる。端子電極2の平面視の形状は、長方形状や楕円形状のようなものであればよいが、できるだけ面積を大きくするために、
図1および
図2に示す例のような長方形状とすることができる。長方
形状とは、絶縁基板1の形状と同様に、長方形だけでなく、
図1(a)に示す例のような長方形の角部を丸めたような形状も含むものである。
【0018】
そして、長方形状の実装面11の短辺に沿って配列された第1端子電極21aと長辺に沿って配列された第2端子電極21bとで異なっている。
図1(a)および
図2(a)に示す例では、長辺に沿って配列された第2端子電極21bの方が、短辺に沿って配列された第1端子電極21aよりも長い。一方、
図1(b)および
図2(b)に示す例では、第1端子電極21aの方が第2端子電極21bよりも長い。
【0019】
小型の回路基板100において、複数の端子電極2を配列するには、端子電極2の間隔を、短絡しない程度にできるだけ小さい間隔にしなければならない。一方で、回路基板100の外部の配線基板への接続信頼性を向上させるためには、接合面積すなわち端子電極2の面積を大きくするとよい。そのため、端子電極2の間隔を小さくしすぎることなく面積を大きくするには、端子電極2の長さを長くするとよい。しかしながら、実装面11の各辺に沿って配列された端子電極2の全て、すなわち第1端子電極21aと第2端子電極21bの両方の長さを長くすると、長辺と短辺との間の角部においては、第1端子電極21aと第2端子電極2bとが短絡してしまう。長さを長くしても短絡しないように第1端子電極21aおよび第2端子電極21bを絶縁基板1の実装面11の角部から離すと、端子電極2間がさらに小さくなるので短絡しやすくなってしまう。あるいは、端子電極2間の間隔を変えなければ、回路基板100が大型になってしまう。あるいは、端子電極2の数を減らさなければならなくなってしまう。これに対して、本開示の回路基板100のように、第1端子電極21aまたは第2端子電極21bのいずれか一方だけを長くすると、回路基板100が小型のままで、端子電極2の数を減らすことなく、端子電極2の間隔も極端に小さくしなくても、第1端子電極21aと第2端子電極21bとの間で短絡することがない。そして、端子電極2の全体の面積が増加することで応力が分散されて回路基板100の外部の配線基板への接続信頼性が向上する。
【0020】
このような効果をより顕著なものとするために、
図1および
図2に示すように、長さの長い端子電極2は、短辺方向において、長さの短い端子電極2が配列されている領域内まで伸びるような長さとすることができる。例えば、
図1(a)に示す例においては、実装面11の長辺に沿って配列された第2端子電極21bの長さの方が、短辺に沿って配列された第1端子電極21aよりも長い。第2端子電極21bの長さ方向は、短辺に沿った方向であり、この方向において、第1端子電極21aが配列された領域は、
図1(a)において、2つの二点鎖線で挟まれた領域Aである。第2端子電極21bは外辺から内側に向かってこの領域A内まで伸びている。言い換えれば、配列の最も外側に位置する第1端子電極21aの長さも長くすると第2端子電極21bと短絡してしまうような位置まで伸びている。これは、第1端子電極21aの方が長い場合も同様であり、
図1(b)に示す例のように、第1端子電極21aは、長辺方向において第2端子電極21bが配列されている領域Bである、2つの二点鎖線で挟まれた部分まで伸びている。また、
図2(a)に示す例では第2端子電極21bを、
図2(b)に示す例では第1端子電極21aをさらに長くしており、それぞれ、領域A、領域B内に伸びている部分がより長くなっている。このように端子電極2の長さを伸ばして端子電極2の面積を増加させても、第1端子電極21aと第2端子電極21bとが短絡することがない。
【0021】
端子電極21の長さが長いほど接合面積が増えるが、対向する辺のそれぞれに沿って配列された端子電極21同士が短絡しない程度にしなければならない。
図1に示す例のように、長さの長い端子電極21は、長い端子電極21の長さ方向に沿った外辺の長さの20%以上とすることができる。具体的には、
図1(a)に示す例のように、第2端子電極21bの方が長い場合は、第2端子電極21bの長さは実装面11の短辺の長さの20%以上とすることができる。すなわち端子電極21は対向する辺のそれぞれに沿って配列され
ているので、対向する2つの端子電極2の長さの合計が、辺の長さ(対向する辺の間の長さ)の40%程度以上であれば、より効果的なものとなる。なお、絶縁基板1の実装面11の中央部まで端子電極2を伸ばしても、中央部においては応力緩和の効果が小さく、例えばはんだで接合する際のはんだペーストのフラックス等の有機成分の抜け易さ等も考慮すると、
図2に示す例のように、長さの長い端子電極21は、長い端子電極21の長さ方向に沿った外辺の長さ(対向する辺の間の長さ)の35%以下(対向する2つの端子電極2の長さの合計が、辺の長さの70%以下)とすることができる。
【0022】
さらに、接続信頼性の高いものとするために、
図1(b)および
図2(b)に示す例のように、実装面11の長辺に沿って配列された第2端子電極21bの長さより短辺に沿って配列された第1端子電極21aの長さの方を長くすることができる。熱応力で長方形の回路基板100(絶縁基板1)は、長辺方向がより大きく変形、例えば長辺方向に曲がるように変形する。そのため、短辺側に配列された第1端子電極21aの長さが長いと、この長辺方向の変形を効率よく抑制することができる。つまり、熱応力を複数の端子電極2に分散しつつ、全体の変形も抑制することができるので、接続信頼性が向上する。
【0023】
端子電極21は実装面11の外辺に沿って配列されているが、
図1および
図2に示す例においては、各辺の両端部の近傍、長方形状の実装面11の4つの角部には設けていない。この角部に長さの短い方の端子電極21を設けることもできる。しかしながら、角部は熱応力が最も大きくなる部分であるので、応力により端子電極21を外部の配線基板に接合する導電性接合材に亀裂が生じて導通抵抗が大きくなったり、導電性接合材が破断して電気的接続ができなくなったりする可能性が高い。そのため、この角部には端子電極21を設けないようにすることができる。
図2に示す例においては、絶縁基板1の実装面11の4つの角部には、端子電極21ではなく補強パッド3が設けられている。補強パッド3は、回路基板100の回路導体2とは電気的に接続されていない金属層である。補強パッドと外部の配線基板とをはんだ等の接合部材で接合することで、回路基板100と外部の配線基板との接合強度を高めるとともに、補強パッド3にも熱応力を分散して端子電極21に加わる応力を低減することができる。これにより、回路基板100の外部の配線基板との接続信頼性がさらに向上する。
【0024】
電子部品300は、上記のような回路基板100と、電子素子200とを備えている。
図3(a)および
図3(b)は、いずれも電子部品300の一例を示す断面図である。上記のような回路基板100を含んでいることから、外部の配線基板の配線(端子)に対する接続信頼性が向上したものとなる。
【0025】
図3(a)は、回路基板100に電子素子200が搭載されて電子部品300が構成されている例を示している。この例では、絶縁基板1の上面12が回路基板100における電子素子200等の搭載面12であり、搭載面12に半導体素子等の電子素子200が搭載されている。電子素子200の電極(不図示)と回路基板100の表面導体22とがボンディングワイヤ等の導電性接続部材201で接続され、電子素子200と回路基板100の回路導体2とが電気的に接続されている。そして、端子電極21を介して、電子素子200と外部の配線基板等の電気回路とが電気的に接続される。また、
図3(b)は、回路基板100に電子素子200が形成されている例を示しており、電子素子200を備える回路基板100が電子部品300といえる。
図3(b)に示す例の回路基板100は、電子素子200として、左から順に、インダクタ素子、容量素子、抵抗素子を備えている。これらの電子素子200は、回路基板100の絶縁基板1、内部導体23、表面導体22および絶縁基板1の上面12に形成され、表面導体22に接続された抵抗体202とで形成されている。このような電子素子200を有する回路基板100に、
図3(a)に示す例のように、半導体素子等の電子素子200がさらに搭載されていてもよい。
【0026】
図4は電子モジュールの一例を示す断面図である。
図4は、
図3(a)に示す電子部品300を用いた例を示している。電子モジュール500は、上記のような電子部品300と、電子部品300が実装されたモジュール用の配線基板400とを備えている。上記のような回路基板100を含む電子部品300と、電子部品300が実装されたモジュール用の配線基板400とを備えていることから、電子部品300と配線基板400との接続信頼性が効果的に向上した電子モジュール500となる。
【0027】
絶縁基板1は、上記したように、平面視(上面視)で長方形状の平板である。例えば、3mm〜15mm×4mm〜20mmの長方形状で、厚みが例えば0.4mm〜2mmの板状である。絶縁基板1は、例えば
図3に示す例のように、複数の絶縁層1aが積層されてなるものである。
【0028】
絶縁基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体またはムライト質焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状のセラミックグリーンシートを作製する。その後、このセラミックグリーンシートを適当な寸法に切断、成形したセラミックグリーンシートを複数枚積層し、この積層した積層体を1300〜1600℃の温度で焼成することによって絶縁基板1を製作することができる。焼成された複数のセラミックグリーンシートのそれぞれが、絶縁基板1を形成する絶縁層1aになる。
【0029】
絶縁基板1には回路導体2が設けられている。上述したように絶縁基板1の下面11(実装面11)に端子電極21が設けられ、上面12に表面導体22が、内部に内部導体23が設けられている。上面12の表面導体22と下面11の端子電極21とは内部導体23で電気的に接続されている。内部導体23は、絶縁層1a間に設けられた内部導体層と絶縁層1aを貫通する貫通導体とを有している。
【0030】
端子電極21は、上記したように、平面視の形状が実装面11の外辺と直交する方向に長い形状である。例えば、0.3mm〜0.8mm×0.5mm〜7mmの長方形状である。このような端子電極21が、3個〜10個、0.2mm〜1mmの間隔をあけて、長方形状の実装面11の各辺に沿って配列されている。長辺に沿って配列されている第2端子電極21bの方が第1端子電極21aより多く設けられる。
【0031】
複数の端子電極21は、電子部品300を外部の配線基板400に電気的に接続するための部分である。これらの端子電極21が配線基板400の配線401に導電性接合材301を介して電気的に接続されれば、電子部品300と配線基板400の配線401とが互いに電気的に接続される。これによって、電子部品300と配線基板400との間で電気信号または電位等の授受が可能になる。また、電子部品300は回路基板100の回路導体2に電子素子200が電気的に接続されたものであるので、電子素子200と配線基板400の配線401とが互いに電気的に接続される。
【0032】
これらの端子電極21は、導電性接合材301を介した配線基板400の配線401との接続を容易とすること等のために、多角形状の絶縁基板1の下面11に、その下面11の外辺に沿って配列されている。
【0033】
複数の端子電極21のそれぞれは、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されている。このような金属材料等は、メタライズ層またはめっき層等の金属層として、絶縁基板1の下面11に設けられている。
【0034】
端子電極21は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板1となる上記セラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷して、その後セラミックグリーンシートと同時焼成する方法で形成することができる。
【0035】
また、表面導体22、内部導体23および補強パッド3についても、例えば端子電極21と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。内部導体23のうち内部導体層は、絶縁層1aとなる複数のセラミックグリーンシートの主面に所定パターンで上記金属ペーストを印刷した後に、その積層体を焼成する方法で形成することができる。また、内部導体23のうち貫通導体の部分は、絶縁層1aとなるセラミックグリーンシートに貫通孔をあらかじめ形成しておき、このセラミックグリーンシートの貫通孔内に上記の金属ペーストをスクリーン印刷法等の方法で充填し、同時焼成することによって形成することができる。セラミックグリーンシートの貫通孔は、機械的な孔あけ加工またはレーザ加工等の方法で形成することができる。
【0036】
回路導体2のうち絶縁基板1の外表面に露出する部分は、上記のメタライズ層に、電解めっき法または無電解めっき法等の方法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されたものであってもよい。
【0037】
図3(a)および
図4に示す例のように、回路基板100に搭載される電子素子200としては、ICやLSI等の半導体集積回路素子、およびLED(発光ダイオード)やPD(フォトダイオード)、CCD(電荷結合素子)等の光半導体素子、電流センサ素子または磁気センサ素子等のセンサ素子、半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン(いわゆるMEMS素子)等の種々の電子素子が挙げられる。また、電子素子200は、圧電素子、容量素子または抵抗器等の受動部品であってもよい。また、電子素子200は、複数個が搭載されてもよく、複数種のものが含まれていてもよい。
【0038】
電子素子200の回路基板100に対する機械的な接続は、例えば、はんだ等の低融点ろう材または接着剤、あるいは必要によって導電性接着剤等の電気伝導性を有する接合材(不図示)によって行なわれる。電子素子200の電極(不図示)と回路基板100の回路導体2との電気的な接続は、例えば、
図3(a)および
図4に示す例のように、ボンディングワイヤ等の導電性接続部材201によって行なわれる。はんだボールや金属バンプおよび導電性接着剤を導電性接続部材201として用いた、いわゆるフリップチップ接続で、電気的および機械的接続を行なうこともできる。フリップチップ接続の場合は、アンダーフィル材によって機械的接続を補強することができる。また、電子素子200は、導電性接続部材201とともに封止樹脂等で覆って封止することもできる。
【0039】
例えば、電子素子200が半導体集積回路素子等の半導体素子であれば、電子素子200と回路基板100および外部の配線基板400が有する電子回路(図示せず)との間で種々の電気信号が授受され、半導体素子(電子素子200)で演算または記憶等の種々の処理が行なわれる。また、電子素子200が加速度センサ素子等のセンサ素子であれば、センサ素子(電子素子200)で検知された加速度等の物理量が回路基板100および外部の配線基板400に電気信号として伝送される。この電気信号は、回路基板100および外部の配線基板400の電子回路または回路基板100に実装された他の電子素子等(図示せず)に伝送されて、回路基板100が実装される電子機器の制御等の処理に利用される。
【0040】
電子素子200が回路基板100に形成され、電子素子200を備えた回路基板100
が電子部品300である場合は、例えば、上記の回路導体2と絶縁層1aの組み合わせで電子素子200を形成することができる。例えば、
図3(b)に示す例のようなインダクタ素子は、内部導体層と貫通導体とでコイル状の内部導体23とすることで形成されている。また、容量素子は、例えば2つの内部導体層を容量電極として、絶縁層1aのこれらに挟まれた部分を誘電体として形成されている。
図3(b)に示す例では、表面導体22と2つの内部導体層と2つの絶縁層1aとで容量素子を形成している。2つの内部導体層に挟まれた絶縁層1aを比誘電率の高いものとすることで、より容量の大きい容量素子とすることもできる。また、
図3(b)に示す例においては、2つの表面導体22の間に抵抗体202を配置することで抵抗素子を形成している。抵抗素子は、例えば抵抗体ペーストを回路基板の表面導体22間に塗布して焼き付ける、あるいはセラミックグリーンシートと同時焼成することで形成することができる。抵抗体ペーストは、例えば酸化ルテニウムなどの抵抗体粉末、ガラス粉末に有機バインダおよび溶剤を加えて混錬することで作成することができる。
【0041】
製作された電子部品300は、導電性接合材301を介して配線基板400に電気的および機械的に接続される。すなわち、上記構成の電子部品300と、電子部品300の複数の端子電極21とそれぞれ導電性接合材301を介して接続された複数の配線401を有する配線基板400とによって、例えば
図4に示す例のような電子モジュール500が製作される。配線基板400は、回路基板100と同様のセラミック配線基板であってもよいし、エポキシ等の樹脂を絶縁層とし、銅箔等の金属を配線401とするプリント配線基板であってもよい。導電性接合材301は、はんだやろう材等の金属からなるものであってもよいし、導電性接着剤であってもよい。