JP3818591B2 - スルーホール電極付き電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子素子を実装するために用いられるスルーホール電極付き電子部品に関する。

一般に、回路基板は、ガラス繊維入りエポキシ樹脂の板材の上面に銅箔等で電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられ、電極パターンと電極端子とがスルーホール電極を介して電気的に接続されている。上面に配置された多数の電子素子が回路基板上の多数の電極パターンにそれぞれボンディングされた後、電子素子や電極パターン等は、外部環境から保護するために、エポキシ樹脂等の封止用樹脂でモールドされる。モールドの際に、未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極の開口に流れ込み回路基板の反対側に回り込むと、次工程である電極端子へのハンダ付けに支障をきたす。従来、封止用樹脂の回り込みを阻止するために、ドライフィルムでスルーホール電極を覆う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０-１３５４９２号公報（第３頁、図１）

スルーホール電極と電極パターンは、回路基板の板材表面に対して段差を形成している。また、電極パターンの銅箔上には金メッキが施されている。上記のドライフィルムは、金メッキされた電極パターンとの密着力が弱く、剥離し易いために、段差の部分から未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極の開口に流れ込むのを十分に阻止できないという問題があった。

（１）請求項１のスルーホール電極付き電子部品は、上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられた回路基板と、回路基板の上面から下面まで貫通し、電極パターンと電極端子とを導通させるスルーホール電極と、スルーホール電極の上面側の開口部の周囲に設けられる被覆樹脂層と、少なくともスルーホール電極および被覆樹脂層の上面を覆って設けられるフィルム状部材と、回路基板の上面を封止する封止用樹脂とを有し、被覆樹脂層は、少なくとも回路基板上の一方向では、電極パターンと回路基板との接合面を封止するように、電極パターンの開口部の周囲から回路基板まで設けられ、フィルム状部材は、少なくとも回路基板上の一方向では、被覆樹脂層と回路基板との接合面を封止するように、被覆樹脂層を覆うように設けられることを特徴とする。
（２）請求項２のスルーホール電極付き電子部品は、上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられた回路基板と、回路基板の上面から下面まで貫通し、電極パターンと電極端子とを導通させるスルーホール電極と、スルーホール電極の上面側の開口部の周囲に設けられる被覆樹脂層と、少なくともスルーホール電極および被覆樹脂層の上面を覆って設けられるフィルム状部材と、回路基板の上面を封止する封止用樹脂と、被覆樹脂層の形成領域以外の電極パターンの表面およびスルーホール電極の表面に形成された貴金属メッキ層とを有することを特徴とする。
（３）上記のスルーホール電極付き電子部品は、電極パターンに接続される電子素子をさらに有していてもよい。
（４）請求項５のスルーホール電極付き電子部品の製造方法は、上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられ、電極パターンと電極端子とを導通させるスルーホール電極が設けられた回路基板の上面であって、スルーホール電極の開口部の周囲に液状の被覆樹脂を塗布する工程と、液状の被覆樹脂を硬化させて被覆樹脂層を形成する工程と、被覆樹脂層の形成領域以外の前記電極パターンの表面およびスルーホール電極の表面に貴金属メッキを施す工程と、少なくともスルーホール電極および被覆樹脂層の表面を覆ってフィルム状部材を貼り付ける工程と、電子素子を電極パターンに接続する工程と、回路基板の上面を封止用樹脂で封止する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、スルーホール電極の上面側の開口部の周囲に被覆樹脂層を設け、さらにフィルム状部材を設けることにより、未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極の開口内に流れ込むのを防止できるので、信頼性の高い電子部品を提供することができる。

以下、本発明によるスルーホール電極付き電子部品について、図１〜３を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態によるスルーホール電極付き電子部品の概略構成を示す上面図である。図２は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿って見たときの部分透視図である。図３は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した部分縦断面図である。

図１（ａ）および図２を参照すると、本実施の形態のスルーホール電極付き電子部品１００は、電極パターン２、電極端子３、スルーホール電極４、レジスト層１１およびドライフィルム１２を含み、１枚の回路基板１にスルーホール電極付き電子部品１００が複数個配置される。電子素子１０は、回路設計上必要であれば、スルーホール電極付き電子部品１００の構成部品となる。

回路基板１は、上面に電極パターン２が形成され、下面に各々の電極パターン２に対応して電極端子３が設けられている。回路基板１には、ガラス繊維入りエポキシ樹脂の板材が用いられる。この板材の両面に貼られた銅箔等を所定形状にエッチングし、耐蝕性を付与するために銅箔の表面に貴金属メッキ（例えば、金メッキ）を施すことにより、電極パターン２および電極端子３が形成される。電子素子１０は、例えばＬＥＤ、ＬＤ、ＣＣＤ、ＩＣ、ＬＳＩ等であり、電極パターン２にダイボンディングされている。

スルーホール電極４は、回路基板１の上面から下面まで貫通する貫通孔の内面に設けられた導電膜であり、一端の開口４ａが上面の電極パターン２に接続され、他端の開口４ｂが下面の電極端子３に接続されている。

図１（ａ）では、図を見易くするために、レジスト層１１とドライフィルム１２は、破線で表示されている。レジスト層１１としては、アクリレート系＋エポキシ系、ポリアミド系等の樹脂が用いられ、特に接着性のあるものが望ましい。レジスト層１１は、回路基板１の上面側で、スルーホール電極４の開口４ａを遮蔽する領域Ｒ１の外側の領域Ｒ２に形成されている。領域Ｒ１は、開口４ａを少なくとも含む領域である。領域Ｒ２は、電極パターン２の過半の面積をカバーしており、図中、横方向では電極パターン２を越えて回路基板１まで広がっている。

図１（ｂ）は、複数個のスルーホール電極付き電子部品１００中の１個について、レジスト層１１が形成される領域を示す平面図である。レジスト層１１が形成される領域Ｒ２は、破線で表わされる矩形領域から開口４ａを遮蔽する領域Ｒ１を除外した領域である。

ドライフィルム１２は、レジスト層１１およびスルーホール電極４の開口４ａを少なくとも覆う領域に貼着されている。ドライフィルム１２としては、アクリレート系＋エポキシ系、ポリオレフィン系、ポリアクリル系等のフィルム状樹脂が用いられる。図１（ａ）では、１枚のドライフィルム１２は、３つのスルーホール電極付き電子部品１００を覆って貼着されている。

図１（ａ）および図２に示されるように、電極パターン２、電極端子３、スルーホール電極４および電子素子１０の配置と接続が完了すると、各構成部品を外部環境から保護するために、回路基板１の上面側は樹脂をモールドすることにより封止される。図１（ａ）および図３では図示を省略したが、図２には、モールドされた封止用樹脂２０が二点鎖線で表わされている。モールドの際に、未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極４の開口４ａに流れ込み電極端子３に至るのを阻止するために、本実施の形態では、レジスト層１１とドライフィルム１２が用いられる。

以下、本実施の形態によるレジスト層１１とドライフィルム１２の作用を説明する。
図４は、比較例として挙げるスルーホール電極付き電子部品の部分断面図であり、図３に対応する図である。図４に示されるように、回路基板１、電極パターン２、スルーホール電極４には、直接にドライフィルム２２が貼着されている。ドライフィルム２２の粘着力はそれほど強くないので、モールド時に未硬化の封止用樹脂が粘着面の隙間を通って矢印Ａで示されるようにスルーホール電極４の方へ流入し、開口４ａ付近の領域Ｂに滞留したり、さらに回路基板１の下面まで到達する恐れがある。特に、スルーホール電極４や電極パターン２の厚さ（段差）が大きい箇所では、未硬化の封止用樹脂が流入する危険性が高く、また、フィラー分のない低粘度の封止用樹脂を用いた場合には同様の危険性が高い。

本実施の形態のスルーホール電極付き電子部品を示す図３において、スルーホール電極４の周辺部分では、回路基板１、電極パターン２には、レジスト層１１を介在させてドライフィルム２２が貼着されている。レジスト層１１は、液状のレジストを硬化させることにより形成される。レジスト層１１が形成される領域Ｒ２の内側境界は、領域Ｒ１の外側境界に一致しているので、レジスト層１１は、スルーホール電極４の開口４ａまでは達していない。そのため、領域Ｒ１の面積でレジスト層１１の厚さ分の空間Ｃが形成される。また、図３の左右方向の領域Ｒ２では、レジスト層１１が電極パターン２のほぼ全表面をカバーしており、さらに、電極パターン２を越えて回路基板１まで及んでいる。従って、未硬化の封止用樹脂がレジスト層１１とドライフィルム１２との界面を通ってスルーホール電極４の方へ流入することを十分に阻止することができる。

図３に示されるように、領域Ｒ２にレジスト層１１を形成することにより、電極パターン２の段差に起因する隙間が埋められる。また、レジスト層１１は全体的になだらかな断面形状を呈し、レジスト層１１の外周面とドライフィルム１２との隙間が小さくなるので、未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極４の方へ流入し難くなる。通常は、液状のレジストがほぼ完全に硬化した後でドライフィルム１２を貼着するが、液状のレジストが半硬化の状態でドライフィルム１２を貼着すると、半硬化状態の液状レジストが有する接着力により、レジスト層１１とドライフィルム１２との界面の密着力がさらに強化される。これにより、この界面を通って未硬化の封止用樹脂が流入することをほぼ完全に阻止することができる。勿論、レジスト層１１と回路基板１との界面、レジスト層１１と電極パターン２との界面の密着性（接着性）は高いので、これらの界面を通って未硬化の封止用樹脂が流入することもない。

以下、本実施の形態のスルーホール電極付き電子部品の製造手順を説明する。
（１）先ず、回路基板１を用意する。回路基板１には、上面に銅箔のパターンが形成され、下面に銅箔の電極端子が設けられ、銅箔パターンと銅箔電極端子との接続位置に貫通孔が開けられている。
（２）貫通孔の内面に、無電解メッキにより、下地の銅メッキ層とニッケル導電膜を形成してスルーホール電極を作製する。これにより、上面の銅箔パターンと下面の銅箔電極端子が導通する。

（３）液状のレジストを領域Ｒ２に塗布し、加熱又は自然放置により液状のレジストを硬化させてレジスト層１１を形成する。液状のレジストを塗布する前に、銅箔パターンの表面を化学腐食、ブラスト加工等で粗面化しておくと、液状レジストの密着性が向上する。
（４）銅箔パターンの領域Ｒ２以外の部分に金メッキを施す。また、銅箔電極端子およびスルーホール電極にも金メッキを施す。これにより、電極パターン２、電極端子３およびスルーホール電極４が完成する。銅箔パターンの領域Ｒ２の部分には金メッキを施さないので、金の使用量を節約することができる。

（５）ドライフィルム１２を少なくともレジスト層１１およびスルーホール電極４をカバーする領域に貼着する。但し、電子素子１０を配置する領域は除外して貼着する必要がある。密着性を上げるためには、ドライフィルム１２を加熱、加圧して貼着するとよい。加熱、加圧の条件が変動しても、空間Ｃが存在しているので、ドライフィルム１２の一部がスルーホール電極４の開口４ａ内に侵入する「ダレ込み」を抑制することができる。なお、液状のレジストが半硬化の状態でドライフィルム１２を貼着すれば、レジスト層１１とドライフィルム１２との界面を通って未硬化の封止用樹脂が流入する可能性は極めて低くなる。

（６）電子素子１０を電極パターン２にダイボンディングし、また、他の電極パターン２にワイヤボンディングする。これにより、電子素子１０の接続が完了する。
（７）回路基板１の上面側全面にエポキシ樹脂等の封止用樹脂をモールドする。
以上の工程により、スルーホール電極付き電子部品１００が完成する。なお、図１（ａ）に示されるような複数個のスルーホール電極付き電子部品１００は、封止状態のまま、ダイシング或いはスライシングによって個別のチップに分割される。

上述したとおり、レジスト層１１とドライフィルム１２の作用により、本実施の形態のスルーホール電極付き電子部品１００においては、未硬化の封止用樹脂が開口４ａに流れ込むのを阻止することができる。従って、次工程である電極端子へのハンダ付けに支障をきたさなくなり、スルーホール電極付き電子部品１００の信頼性が向上する。

なお、上記の実施の形態では、液状のレジストがほぼ完全に硬化した状態でドライフィルム１２を貼着したが、液状のレジストが半硬化状態のレジスト層１１となったときに、ドライフィルム１２を貼着することもできる。いずれの場合でも、レジスト層１１を形成することにより、電極パターン２の段差に起因する隙間が埋められる。また、レジスト層１１は全体的になだらかな断面形状を呈し、レジスト層１１の外周面とドライフィルム１２との隙間が小さくなるので、未硬化の封止用樹脂がスルーホール電極４の方へ流入するのを阻止することができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るスルーホール電極付き電子部品の概略構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、レジスト層が形成される領域を示す平面図である。 図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿って見たときの部分透視図である。 図１（ａ）のＩ−Ｉ線で切断した部分縦断面図である。 比較例として挙げるスルーホール電極付き電子部品の部分断面図である。

符号の説明

１：回路基板
２：電極パターン
３：電極端子
４：スルーホール電極
４ａ、４ｂ：開口
１０：電子素子
１１：レジスト層（被覆樹脂層）
１２：ドライフィルム（フィルム状部材）
２０：封止用樹脂
１００：スルーホール電極付き電子部品
Ｒ１，Ｒ２：領域

Claims (5)

1. 上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられた回路基板と、
   前記回路基板の上面から下面まで貫通し、前記電極パターンと前記電極端子とを導通させるスルーホール電極と、
   前記スルーホール電極の上面側の開口部の周囲に設けられる被覆樹脂層と、
   少なくとも前記スルーホール電極および被覆樹脂層の上面を覆って設けられるフィルム状部材と、
   前記回路基板の上面を封止する封止用樹脂とを有し、
   前記被覆樹脂層は、少なくとも前記回路基板上の一方向では、前記電極パターンと前記回路基板との接合面を封止するように、前記電極パターンの開口部の周囲から前記回路基板まで設けられ、
   前記フィルム状部材は、少なくとも前記回路基板上の一方向では、前記被覆樹脂層と前記回路基板との接合面を封止するように、前記被覆樹脂層を覆うように設けられることを特徴とするスルーホール電極付き電子部品。
2. 上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられた回路基板と、
   前記回路基板の上面から下面まで貫通し、前記電極パターンと前記電極端子とを導通させるスルーホール電極と、
   前記スルーホール電極の上面側の開口部の周囲に設けられる被覆樹脂層と、
   少なくとも前記スルーホール電極および被覆樹脂層の上面を覆って設けられるフィルム状部材と、
   前記回路基板の上面を封止する封止用樹脂と、
   前記被覆樹脂層の形成領域以外の前記電極パターンの表面およびスルーホール電極の表面に形成された貴金属メッキ層とを有することを特徴とするスルーホール電極付き電子部品。
3. 請求項１または２に記載のスルーホール電極付き電子部品において、
   前記被覆樹脂層は接着性を有することを特徴とするスルーホール電極付き電子部品。
4. 請求項１〜３に記載のスルーホール電極付き電子部品において、
   前記電極パターンに接続される電子素子をさらに有することを特徴とするスルーホール電極付き電子部品。
5. 上面に電極パターンが形成され、下面に電極端子が設けられ、前記電極パターンと電極端子とを導通させるスルーホール電極が設けられた回路基板の上面であって、前記スルーホール電極の開口部の周囲に液状の被覆樹脂を塗布する工程と、
   前記液状の被覆樹脂を硬化させて被覆樹脂層を形成する工程と、
   前記被覆樹脂層の形成領域以外の前記電極パターンの表面およびスルーホール電極の表面に貴金属メッキを施す工程と、
   少なくとも前記スルーホール電極および被覆樹脂層の表面を覆ってフィルム状部材を貼り付ける工程と、
   電子素子を前記電極パターンに接続する工程と、
   前記回路基板の上面を封止用樹脂で封止する工程とを備えることを特徴とするスルーホール電極付き電子部品の製造方法。

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