| 【発明の名称】 |
配線基板 |
| 【発明者】 |
【氏名】釜淵 幸司
【住所又は居所】愛知県名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号 日本特殊陶業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】微小サイズの電子部品とシールドキャップとを同じ表面に安定して実装し得る配線基板を提供する。
【解決手段】基板本体２の表面３に外力を受けるパッド６と外力を受けないパッド７とが併設され、上記外力を受けるパッド６には、所要量のハンダ８を介してシールドキャップ１０が実装され、上記外力を受けないパッド７には、単位面積当たりで上記ハンダ８よりも少ない量のハンダ９を介して電子部品１４が実装されている、配線基板１。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体の表面に外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとが併設され、
上記外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとには、それぞれ実装部品が実装される配線基板であって、
上記外力を受けるパッドのハンダ量は、単位面積当たりで上記外力を受けないパッドのハンダ量よりも多い、
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記外力を受けるパッドに設けるハンダ量に対する前記外力を受けないパッドに設けるハンダ量の割合は、単位面積当たりで２０〜４５％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記外力を受けるパッドに実装される実装部品は、金属製のシールドキャップである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記外力を受けないパッドに実装される実装部品は、前記基板本体の表面に実装される電子部品のうちで最小サイズの電子部品である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板本体の表面に外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとを併有し、これらのパッドには相応の実装部品が実装される配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信などの携帯用通信機器の小型化および高性能化が著しく進展している。これに応じるべく、上記通信機器に用いる配線基板およびかかる配線基板に実装する電子部品の小型化および高性能化が一層求められている。
例えば、チップコンデンサなどで全体の長さ：０．６ｍｍ×縦：０．３ｍｍ×横：０．３ｍｍの四角柱体を呈し、且つ基体の長手方向の両端に一対の外部電極とを有する微小サイズのチップ状電子部品が広く使用されている。
上記チップ状電子部品を配線基板の表面に実装する場合、かかる表面に位置するパッドにハンダを設け且つリフローすることで上記一対の外部電極を接合している。上記リフロー時において、チップ状電子部品がパッドから外れる事態（いわゆるチップ立ち）を防ぐため、上記ハンダの量を従来に比べ低減する必要がある。
【０００３】
また、リフロー時における上記チップ立ちを防ぐため、四角柱状の基体と、その両端に位置する一対の外部電極と、かかる外部電極と内部で導通するが上記基体の側面では非接触である第３の外部電極と、を有する電子部品およびその実装構造も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、実装時の固定用に第３の外部電極を設ける上記電子部品は、チップ状電子部品として特殊な形態であり、汎用性に欠けている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５７７７４号公報（第１〜６頁、図１）
【０００５】
一方、配線基板の表面に実装した電子部品を、外部の電磁波から遮蔽するために、かかる表面に金属製のシールドキャップをハンダ付けすることも行われている。かかるシールドキャップは、配線基板における表面の周辺に沿って予め形成された細長いパッド上にハンダを介して載置し且つリフローすることで、上記表面上に固定され且つ実装された電子部品を保護している。このため、上記シールドキャップのハンダ付けには、多量のハンダが用いられる。
ところで、前記電子部品を実装するパッド上と、上記シールドキャップを実装するパッド上とには、メタルマスクを介してハンダペーストを同時に形成する方法が一般的である。このため、微小サイズのチップ状電子部品を実装する場合、かかる電子部品のハンダ付けに用いるハンダ量を基準とすると、シールドキャップのハンダ付けに用いるハンダ量が過少となり、当該シールドキャップが不用意に外れ易くなる、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような背景技術における問題点を解決し、例えば微小サイズの電子部品とシールドキャップとを同じ表面に安定して実装し得る配線基板を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、電子部品を実装するパッドとシールドキャップを実装するパッドとに用いるハンダの量をそれぞれ適正化する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板（請求項１）は、基板本体の表面に外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとが併設され、上記外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとには、それぞれ実装部品が実装される配線基板であって、上記外力を受けるパッドのハンダ量は、単位面積当たりで上記外力を受けないパッドのハンダ量よりも多い、ことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、外力を受けるパッドには多量のハンダを介して外力を受け得る実装部品が強固に実装され、且つ外力を受けないパッドには少量のハンダを介して外力を受けない実装部品が実装されている。従って、外力を受ける後述するシールドキャップが不用意に外れることなく強固に実装されると共に、外力を受けない後述する電子部品がチップ立ちすることなく確実に実装された配線基板となる。
前記基板本体には、層間に配線層やグランド電極などを設けた複数のセラミック絶縁層を積層し且つ焼成した多層セラミック基板や、樹脂、金属、またはセラミックからなるコア基板の表面上方などに複数の樹脂絶縁層を積層し且つそれらの間に配線層やグランド電極などを設けた樹脂製の多層基板などが含まれる。
【０００９】
尚、外力を受けない前記パッドは、例えば、後述する電子部品を実装するパッドであり、かかる電子部品の外部電極との間で電気的導通が取れ且つ当該電子部品が外れない程度に支持すれば良く、外力を受けることは想定されていない。これに対し、外力を受ける前記パッドは、例えば、後述するシールドキャップを実装するパッドであり、かかるシールドキャップが不用意に外れないようにすべく、外部からの物理的な力に耐え得ることが想定されている。
尚また、前記ハンダは、一般的なＰｂ−Ｓｎ合金のほか、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ系の低融点合金、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系，Ａｇ−Ｃｕ−Ｃｄ系）、洋銀ロウ（Ａｇ−Ｚｎ−Ｎｉ系）、黄銅ロウ、Ｍｎロウ（Ｃｕ−Ｍｎ系，Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｎ系）、金ロウ（Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ系）、Ａｌロウ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系）なども含まれる。
【００１０】
また、本発明には、前記外力を受けるパッドに設けるハンダ量に対する前記外力を受けないパッドに設けるハンダ量の割合は、単位面積当たりで２０〜４５％である、配線基板（請求項２）も含まれる。上記「％」は、体積％であっても重量％であっても良い。
これによれば、前述した外力を受けるパッドには相当の外力を受け得る実装部品を強固に実装でき、且つ外力を受けないパッドには外力を受けない実装部品を実装できるように、上記各パッドに最適のハンダ量を設定することができる。
尚、上記ハンダ量の単位面積当たりにおける割合が２０％未満になると、外力を受けないパッドに外力を受けない実装部品を接合でなくなるおそれが生じ、一方、上記割合が４５％を越えると、上記パッドに実装する外力を受けない実装部品が当該パッドから外れる（例えば、前記チップ立ち）おそれが生じる。このため、上記割合の範囲としたものである。より望ましい割合は、３０ 〜４０ ％である。更に、かかる割合を担保するため、外力を受けないパッドの表面積を、従来の表面積よりも一層小さくすることも可能である。
【００１１】
更に、本発明には、前記外力を受けるパッドに実装される実装部品は、金属製のシールドキャップである、配線基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、同じ基板本体の表面に実装された外力を受けない後述する電子部品を外部の電磁波から遮蔽し且つ不用意な外部の力から確実に防護できる。
尚、上記シールドキャップは、基板本体の表面のほぼ全体を覆う天板とその対向する辺から垂下する一対の側壁とからなる形態を含む。かかるシールドキャップを形成する金属は、電磁波を遮蔽できるＦｅ、Ｎｉ、およびＣｏの何れか、あるいはＦｅ基合金、Ｎｉ基合金、およびＣｏ基合金の何れかからなる。
【００１２】
加えて、本発明には、前記外力を受けないパッドに実装される実装部品は、前記基板本体の表面に実装される電子部品のうちで最小サイズの電子部品である、配線基板（請求項４）も含まれる。
これによれば、軽量な上記電子部品は、最適量のハンダを介して外力を受けないパッドに実装されているため、いわゆるチップ立ちを生じることなく安定した動作を発揮することが可能となる。従って、当該電子部品を表面に実装し、更には前記シールドキャップにより防護された信頼性の高い配線基板となる。
上記電子部品は、例えば全体が四角柱体を呈し、長さ：０．６ｍｍ×縦：０．３ｍｍ×横：０．３ｍｍのサイズを有し、中央の基体とその長手方向の両端に位置する一対の外部電極とを有する微小サイズの軽量なチップ状電子部品である。かかるチップ状電子部品には、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗、チップフィルタなどの受動部品や、トランジスタ、半導体素子、ＦＥＴ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）などの能動部品、あるいは、ＩＣチップ、半導体集積回路などが含まれる。
【００１３】
付言すれば、本発明には、基板本体の表面に外力を受けるパッドと外力を受けないパッドとが併設され、上記外力を受けるパッドには、所要量のハンダを介して実装部品を実装し、上記外力を受けないパッドには、単位面積当たりで上記ハンダ量よりも少量のハンダを介して実装部品を実装する工程を含む、配線基板の製造方法も含み得る。上記各パッドにそれぞれ用いるハンダ量は、前記の通りである。
上記製造方法によれば、チップ状電子部品をチップ立ちさせるこなく表面に実装できると共に、かかる電子部品を前記シールドキャップにより電磁波や外部からの物理的な力から確実に防護できる配線基板を、安定して提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明における最良の形態を説明する。
図１は、シールドキャップ１０の一部を切除した状態の本発明による一形態の配線基板１を示す斜視図、図２は、かかる配線基板１の垂直断面図である。
配線基板１は、図１，２に示すように、平面視が長方形で且つ表面３および裏面４を有する基板本体２と、上記表面３の対向する一対の辺に沿って細長く設けられた外力を受ける一対のパッド６と、かかる一対のパッド６間の表面３に設けられた外力を受けない複数のパッド７とを備えている。
基板本体２は、例えば、ガラスセラミックを主成分とする図示しない複数のガラスセラミック絶縁層と、これらの層間に配置された図示しない配線層や内部電極と、これらと上記パッド６，７に接続するビア導体５とを備えた多層セラミック基板であり、約４．５×３．２ｍｍで且つ全体の厚みが約０．９ｍｍである。
【００１５】
図１，２に示すように、外力を受ける一対のパッド６は、ビア導体５を介して図示しない内部電極（例えばグランド電極）と導通可能とされている。因みに、パッド６は、２．９×０．３ｍｍの細長い長方形を呈し、Ａｇを主成分とする。
また、外力を受けないパッド７は、平面視が長方形または正方形を呈し、一対ずつの組として外力を受けるパッド６，６間の表面３に設けられ、且つビア導体５を介して図示しない内部の配線層と導通可能とされている。一対のパッド７は、図２の前後方向に沿っても複数対が、基板本体２の表面３に形成されている。
因みに、上記パッド７は、０．４×０．２５ｍｍの長方形、あるいは０．３×０．３ｍｍの正方形であり、１つの組を形成する一対のパッド７，７間の距離は、０．２〜０．７ｍｍである。かかるパッド７もＡｇを主成分としている。
【００１６】
図１，２に示すように、外力を受ける一対のパッド６には、金属製のシールドキャップ（実装部品）１０が実装される。かかるシールドキャップ１０は、例えば厚みが約０．１ｍｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｚｎ系合金（洋白）などの薄板を曲げ加工した実装部品で、基板本体２の表面３の大半を覆う天板１１と、その対向する一対の側辺から垂下する一対の側壁１２とからなり、全体が偏平なチャンネル形を呈する。そして、シールドキャップ１０は、外力を受ける一対のパッド６上に設けた単位面積当たりで所要量（例えば約０．１ｍｍ３）のハンダ８に上記各側壁１２を個別に接合することにより、パッド６，６に実装されている。
【００１７】
更に、図１，２に示すように、１つの組を形成する外力を受けない一対のパッド７，７には、基板本体２の表面３に実装され得る電子部品のうち最小サイズのチップ状電子部品（実装部品）１４が実装される。かかる電子部品１４は、全体が四角柱体を呈し、例えば長さ：０．６ｍｍ×縦：０．３ｍｍ×横：０．３ｍｍのサイズを有し、中央の基体１６と長手方向の両端に位置する一対の外部電極１５とを有する微小サイズの軽量なチップコンデンサである。かかるコンデンサは、例えば積層セラミックスコンデンサである。また、外部電極１５は、少なくともＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉの何れか１つ、またはこれらの合金の何れか１つからなる。
【００１８】
上記電子部品１４は、外力を受けない一対のパッド７上に個別に設けた単位面積当たりで前記ハンダ８よりも少ない量のハンダ９に対し、一対の外部電極１５の底部を個別に接合することにより、当該１組のパッド７に実装されている。
尚、単位面積当たりのハンダ９の量は、単位面積当たりの前記ハンダ８の２０〜４５％にあり、望ましくは、３０〜４０％の範囲である。かかるハンダ８，９の量は、後述するように、メタルマスクに開設する通し孔の内径を変化させることにより制御することが可能である。尚また、基板本体２の裏面４には、当該配線基板１自体を搭載するマザーボードなどのプリント基板と接続するための図示しない外部電極が形成されている。
【００１９】
以上のような配線基板１によれば、外力を受けないパッド７には、単位面積当たりで外力を受けるパッド６のハンダ８よりも少量のハンダ９を介して電子部品１４が実装されている。このため、ハンダ９の量が過剰となってパッド７から外れるチップ立ちのおそれがリフロー時においてなくなっている。これにより、微小サイズの電子部品１４の機能を確実に発揮させることができる。一方、外力を受けるパッド６には、単位面積当たりで外力を受けないパッド７のハンダ９よりも多量のハンダ８を介してシールドキャップ１２が実装しているため、上記実装された電子部品１４を電磁波や外部からの物理的な力から確実に保護することができる。従って、信頼性の高い配線基板１を提供することが可能となる。
尚、配線基板１は、同一平面の縦横方向に沿って複数個が併設された多数個取り用である大判のユニット基板の形態とされていても良い。
【００２０】
ここで、前記配線基板１の製造方法について説明する。
図３は、平面視が長方形である複数のグリーンシートを厚み方向に沿って積層し熱圧着した後、所定温度で焼成して得られた基板本体２の概略断面を示す。上記グリーンシートは、ガラス粉末、アルミナ粉末、およびバインダ樹脂などを混合して得たセラミックスラリをドクターブレード法にて所要の厚みのシート状に成形したものである。また、図３に示すように、最上層のグリーンシートの表面３には、予めＡｇ粉末を含む導電性ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷した外力を受ける一対の細長いパッド６と、外力を受けない複数のパッド７とが、前記図１，２で示したように形成されている。尚、最上層を除いたグリーンシートの表面には、上記と同様にして配線層や内部電極が予め形成されている。更に、各グリーンシートを厚み方向に貫通するビア導体５も併せて形成されている。
【００２１】
次に、図４に示すように、基板本体２の表面３にメタルマスクＭを接触させる。かかるメタルマスクＭは、厚みが数１０μｍの金属薄板からなり、外力を受けるパッド６の真上には、かかるパッド６の長手方向に沿って内径が大なる複数の通し孔ｈ１が直線状に開設されている。また、外力を受けない複数のパッド７の真上におけるメタルマスクＭには、内径が小さな通し孔ｈ２が個別に開設されている。通し孔ｈ１，ｈ２は、平面視が円形であり、外力を受けるパッド６上には、複数の通し孔ｈ１が連続且つ隣接して穿孔されている。尚、通し孔ｈ１，ｈ２は、平面視で内隅にアール（Ｒ）を有するほぼ正方形の形態であっても良い。
次いで、図４に示すように、メタルマスクＭの表面に沿って斜め姿勢のスキージ１８を摺動させ、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の低融点合金の粉末を含むハンダペーストｐを、通し孔ｈ１，ｈ２を通じてパッド６，７上に印刷して形成する。
【００２２】
その結果、図５に示すように、外力を受けるパッド６上には、大径の通し孔ｈ１を介して当該通し孔ｈ１とほぼ同径であり且つ単位面積当たり約０．１ｍｍ３のハンダ８が、パッド６の長手方向（図５で前後方向）に沿って連続して形成される。一方、外力を受けないパッド７上には、小径の通し孔ｈ２を介して当該通し孔ｈ２とほぼ同径であり且つ単位面積当たりが上記ハンダ８の２０〜５０％と少量でほぼ半球形のハンダ９が個別に形成される。
尚、メタルマスクＭにおける通し孔ｈ１，ｈ２の内径を上記のように相違させるほか、スキージ１８の摺動速度や、ハンダペーストｐの粘性を調整することによっても上記ハンダ８，９の印刷量を制御することが可能である。
【００２３】
更に、図６乃至７に示すように、一対の外力を受けないパッド７，７の各組ごとハンダ９上に、電子部品１４における一対の外部電極１５を個別に載置する。かかる作業は、例えばピンセットなどを用いるマニュアル操作のほか、シュータを有するマニピュレータや多関節ロボットなどを用いることで行われる。
引き続いて、図８に示すように、外力を受ける一対の細長いパッド６，６上に形成された複数の前記ハンダ８上に、シールドキャップ１０の各側壁１２を個別に載置する。かかる作業も上記と同様にして行われる。
尚、上記シールドキャップ１０の図８における前後方向の側壁１２，１２間は、開口しており、次述するリフロー工程における熱の流通に活用される。
【００２４】
そして、図８に示す状態で、基板本体２の表面３におけるパッド６，７上のハンダ８，９を約２４０℃に加熱するリフロー処理を行う。
その結果、図９に示すように、ハンダ８，９は、一旦溶けた後に凝固する。このうち、外力を受けないパッド７上のハンダ９は、単位面積当たりの量が少ないため、上記リフロー時に軽量な電子部品１４であっても一対の外部電極１５に働く引張力が均一となる。このため、何れか一方の外部電極１５がハンダ９およびパッド７から外れるいわゆるチップ立ちを確実に防止することができるので、電子部品１４を一対のパッド７に精度良く実装することができる。
【００２５】
また、図９に示すように、外力を受けるパッド６上の複数のハンダ８は、リフロー時に溶解して互いに重なり合うと共に、重いシールドキャップ１０の各側壁１２が下降しつつ食い込んだ後に凝固する。その結果、シールドキャップ１０は、ハンダ８を介してパッド６，６に強固に実装される。尚、上記リフロー時の熱は、シールドキャップ１０における前後の開口部から表面３の中央寄りに進入する。
以上の各工程を経ることにより、図２，９に示すように、前述した配線基板１を確実に製造することができる。
尚、基板本体２が、同一平面の縦横方向に沿って複数個が併設された多数個取り用である大判のユニットセラミック基板の形態で、前記各工程を経ることにより、複数の配線基板１を併有する大判のユニット基板を製造することもできる。
【００２６】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、外力を受けないパッドは、一対からなる組に限らず、同じ電子部品を実装するために、４個以上の複数個の組からなる形態としても良い。
また、外力を受けるパッドは、基板本体２の表面３における周辺部に限らず、一対の組のうち、一方が上記表面３の中央寄りの位置に形成されていても良い。
更に、前記シールドキャップは、平面視で天板が正方形でも良く、あるいは、側壁が前記天板の四辺における一部からそれぞれ垂下する形態であっても良い。
加えて、表面に開口するキャビティが形成された基板本体の形態では、キャビティの底面に外力を受けないパッドを形成し、且つキャビティの周囲における表面に外力を受けるパッドを形成すると共に、各パッドに前記同様に電子分またはシールドキャップを実装した配線基板としても良い。かかる配線基板では、キャビティの底面も基板本体の表面に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の配線基板を示し且つ一部を切除した斜視図。
【図２】上記配線基板を示す垂直断面図。
【図３】上記配線基板を得るための製造工程を示す概略断面図。
【図４】図３に続く製造工程を示す概略断面図。
【図５】図４に続く製造工程を示す概略断面図。
【図６】図５に続く製造工程を示す概略断面図。
【図７】図６に続く製造工程を示す概略断面図。
【図８】図７に続く製造工程を示す概略断面図。
【図９】図８に続く製造工程および得られた配線基板を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１………配線基板
２………基板本体
３………表面
６………外力を受けるパッド
７………外力を受けないパッド
８，９…ハンダ
１０……シールドキャップ（実装部品）
１４……電子部品（実装部品）
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４５４７
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
【住所又は居所】愛知県名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号
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| 【出願日】 |
平成１６年３月８日（２００４．３．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８６１５
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 学
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| 【公開番号】 |
特開２００５−２５２１２９（Ｐ２００５−２５２１２９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年９月１５日（２００５．９．１５） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−６３５０９（Ｐ２００４−６３５０９） |
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