JP2012174823A

JP2012174823A - 実装基板

Info

Publication number: JP2012174823A
Application number: JP2011034176A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Suzuki; 鈴木　　康広; Mitsuharu Nakai; 光春中井
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】ランド部に塗布されるクリーム半田の量を調整しなくても、プリント基板に対する電子部品の曲がり、ズレ、浮き等を抑制できる実装基板を提供すること。
【解決手段】発光素子基板１２の長手方向の両端に設けられた電極３０をプリント基板１０の表面に形成された一対のランド部２０，２０にリフロー半田付けした実装基板１において、発光素子基板１２は、平面視で略矩形状の基板本体３１の４隅を切り欠いて形成された端面に端面電極を備え、ランド部２０は、基板本体３１の下面電極が載置される基部と、この基部に連なり、各端面電極に対応する位置から、発光素子基板１２の長手方向の中心線Ｍから斜めに離れる方向へそれぞれ延出する延出部とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板の表面に形成されたランド部に電子部品の電極を半田付けした実装基板に関する。

一般に、プリント基板に対して電子部品を高密度で実装する技術として、いわゆる表面実装が知られている。この表面実装では、プリント基板の表面に導体配線のランド部を設け、このランド部にマスクを用いてクリーム半田を塗布し、この半田ペーストが塗布されたランド部に電子部品の電極を接触させる。そして、この状態で電子部品を載せたプリント基板を高温の炉に通し、クリーム半田を溶融させることにより、電子部品の電極をプリント基板のランド部に半田付け（リフロー半田付け）して実装基板が形成される（例えば、特許文献１参照）。表面実装では、プリント基板に電子部品のリード線を通すための貫通孔を設ける必要が無いため、当該プリント基板の強度を保つことができるとともに、プリント基板上に高密度な配線や電子部品の集積を行うことができ、実装基板のサイズの小型化を実現することができる。

特開２００４−２００１９４号公報

しかしながら、従来の構成では、半田付けの際に電子部品の電極は、この電極の底面と同形状である略矩形状のランド部に、クリーム半田を介して載せられているだけであるため、このクリーム半田が溶融した際に、プリント基板に対する電子部品の曲がり、ズレ、浮き等の問題が生じることがあった。これら電子部品の曲がり、ズレ、浮き等を抑制する手法として、ランド部に塗布されるクリーム半田の厚みを薄くし、クリーム半田の量を減らすものが想定されるが、クリーム半田の厚みを薄くするためには、マスクの厚みを薄くする必要があり、マスクの厚みを全体的に薄くしてしまうと、他の電子部品のランド部に塗布される半田の量が減ってしまい、電子部品の接合強度低下の原因となってしまう。
そこで、本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、ランド部に塗布されるクリーム半田の量を調整しなくても、プリント基板に対する電子部品の曲がり、ズレ、浮き等を抑制できる実装基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電子部品の長手方向の両端に設けられた電極をプリント基板の表面に形成された一対のランド部にリフロー半田付けした実装基板において、前記電子部品は、平面視で略矩形状の本体の４隅を切り欠いて形成された端面に前記電極を備え、前記ランド部は、前記本体の端部が載置される基部と、この基部に連なり、前記各電極に対応する位置から、前記電子部品の長手方向の中心線から離れる方向へそれぞれ延出する延出部とを備えたことを特徴とする。

この構成において、前記ランド部は、前記延出部の間を前記基部側へ凹ませた形状としても良い。また、前記電極は、それぞれ平面視で略１／４円の円弧状に形成されていても良い。また、前記延出部は、前記電極の円弧中央と円中心とを結んだ方向に延出する構成としても良い。

本発明によれば、ランド部は基部に連なり、電子部品の長手方向の中心線から離れる方向へそれぞれ延出する延出部を備えたため、当該電子部品の各電極からランド部の延出部に沿って半田のフィレットが形成される際に、このフィレットの形成方向に引張力がかかるため、電子部品の搭載時に装着ズレが発生したとしても、この電子部品にセルフアライメントが働き、電子部品の曲がり、ズレ、浮き等の補正が可能となり、リフロー半田付け後の電子部品曲がり、ズレ、浮きの発生抑制が可能となる。

本実施形態にかかる実装基板を備える光センサ装置を示す構成概略図である。実装基板を示す平面図である。発光素子基板を示す三面図である。プリント基板に形成されたランド部を示す平面図である。発光素子基板に作用する引張力を示す平面図である。発光素子基板が基準位置に移動した状態を示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる実装基板を備える光センサ装置を示す構成概略図である。光センサ装置１００は、所定の隙間を開けて対向配置される一対の実装基板１，２を備える。これら実装基板１，２は、導電回路がプリントされたプリント基板１０，１１と、これら各プリント基板１０，１１の対向面にそれぞれ実装される電子部品としての発光素子基板１２及び受光素子基板１３とを備える。本実施形態では、発光素子基板１２の発光部（例えば、発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode））１２Ａから発せられた光を、受光素子基板１３の受光部（例えば、フォトダイオード（Photodiode））１３Ａで受けており、これら発光素子基板１２と受光素子基板１３との間に斜光体１４が侵入すると、上記した光が遮られることで当該斜光体１４の侵入が検出される。
また、発光素子基板１２及び受光素子基板１３は、それぞれプリント基板１０，１１の表面に形成されたランド部（後述する）に半田付けされており、図中１５は、半田付けにより形成されたフィレットである。
このような構成の光センサ装置１００では、発光素子基板１２の発光部１２Ａの光軸Ｐの向きが重要となる。このため、本構成の実装基板１，２では、発光素子基板１２及び受光素子基板１３が、プリント基板１０，１１に対して、それぞれ曲がり、ズレ及び浮き等無く、所定の取付位置に半田付け可能とする点に特徴を有する。

次に、実装基板１の構成について説明する。なお、上記した実装基板２については、実装される対象物が受光素子基板１３である点で実装基板１と異なるが当該基板を実装する構造は同一であるため説明を省略する。
図２は、本実施形態にかかる実装基板１を示す平面図であり、図３は、発光素子基板１２を示す三面図であり、図４は、プリント基板１０に形成された一対のランド部２０，２０を示す平面図である。
実装基板１は、図２に示すように、プリント基板１０の表面に形成された一対のランド部２０、２０に、発光素子基板１２の両端に形成された電極３０、３０を半田付けして形成される。ランド部２０，２０には、半田付けによりフィレット１５が形成されている。

発光素子基板１２は、図３に示すように、略矩形状に形成された基板本体（本体）３１を備え、この基板本体３１の中央部に発光部１２Ａが積層して配置されている。また、基板本体３１の長手方向の両端部には、それぞれ上記した電極３０，３０が形成されている。電極３０は、基板本体３１にめっき処理により金属（例えば、銅）被膜が形成された上面電極３０Ａと下面電極３０Ｂと端面電極３０Ｃとを備える。本実施形態では、基板本体３１の４隅は、１／４円の円弧状に切り欠かれており、この端面に上記した端面電極３０Ｃが形成されている。上面電極３０Ａ及び下面電極３０Ｂは端面電極３０Ｃを介して導通され、基板本体３１の短手方向に並ぶ２つの端面電極３０Ｃ，３０Ｃは、上面電極３０Ａ及び下面電極３０Ｂを介して導通されている。
また、基板本体３１の短手方向に並ぶ２つの端面電極３０Ｃ，３０Ｃの間に位置する基板本体３１の端面３１Ａには、金属めっきが形成されておらず、端面電極３０Ｃ，３０Ｃに比べて当該端面３１Ａの半田の濡れ性が低くなるようにしている。これにより、端面３１Ａよりも端面電極３０Ｃ，３０に半田が付着して当該端面電極３０Ｃ，３０にフィレットが形成されやすくなる。この場合、フィレットが形成される際に、半田が端面電極３０Ｃ，３０を濡れ上がることで発光素子基板１２を下方に抑え付ける力が働き、当該発光素子基板１２がプリント基板１０からの浮きを防止することができる。
また、端面電極３０Ｃ，３０Ｃは、１／４円の円弧状に切り欠いて形成されているため、各端面電極３０Ｃからそれぞれ異なる４方向にフィレットを形成することができる。このため、各フィレットの形成方向に引張力がかかることにより、発光素子基板１２にセルフアライメントが働き、発光素子基板１２の曲がり、ズレ及び浮きが補正される。引張力とは、フィレットが形成される際に、溶融半田の表面張力の作用により、基板本体３１の端面電極３０Ｃ，３０Ｃが引っ張られる力をいう。

一方、ランド部２０，２０は、図２に示すように、プリント基板１０の基準位置に発光素子基板１２を配置した際に、この発光素子基板１２の電極３０，３０に対応する位置に形成されている。これらランド部２０，２０は、図４に示すように、互いに同一の形状をなしており、各ランド部２０も発光素子基板１２の長手方向の中心線Ｍに対して対称な形状となっている。ランド部２０上には、当該ランド部２０と略同形状のクリーム半田２１がメタルマスク（不図示）を用いてスクリーン印刷等の方法によって塗布されている。
ランド部２０は、図２及び図４に示すように、発光素子基板１２を基準位置に配置した際に、この発光素子基板１２の端部に位置する下面電極３０Ｂが当接する基部２０Ａと、この基部２０Ａに連なり、各端面電極３０Ｃから発光素子基板１２の長手方向の中心線Ｍから斜めに離れる方向（図中Ｘ方向）へそれぞれ延出する延出部２０Ｂ，２０Ｂとを備える。
本実施形態では、この延出部２０Ｂは、図２に示すように、発光素子基板１２を基準位置に配置した際に、１／４円の円弧状に切り欠かれて形成された端面電極３０Ｃにおける円弧３３の中央部３３Ａと当該円の中心３４とを結ぶ方向（図中Ｘ方向）に延びるよう形成されている。円弧３３の中央部３３Ａと当該円の中心３４とを結ぶ方向は、この円弧３３（端面電極３０Ｃ）におけるフィレット１５の形成方向に一致する。一般に、フィレット１５の形成方向にかかる引張力は、フィレット１５が形成される長さが長くなると大きくなる。このため、フィレット１５は形成される方向に延出部２０Ｂを延出させることにより、端面電極３０Ｃにかかる引張力を大きくすることが可能となり、この引張力に基づいて発光素子基板１２の曲がり及びズレ等を補正することができる。

また、ランド部２０は、延出部２０Ｂ，２０Ｂの間に基部２０Ａ側に凹んだ凹部２０Ｃを備える。この凹部２０Ｃは、発光素子基板１２の基板本体３１の端面３１Ａに対応する位置に設けられており、リフロー工程において、溶融した半田が上記中心線Ｍに沿った方向に流動することを防止することにより、この方向への発光素子基板１２の移動を規制している。さらに、本構成では、ランド部２０が凹部２０Ｃを備えることにより、この凹部２０Ｃの輪郭と基板本体３１の端面３１Ａとの距離を短く形成することができるため、この端面３１Ａの近傍に半田が部分的に窪んだ半田くぼみが形成されることを防止でき、例えば、外観検査装置などの誤検出を防止できる。
ランド部２０，２０間の距離Ｌ２は、発光素子基板１２の下面電極３０Ｂ，３０Ｂ間の距離Ｌ１と略同一もしくは若干短く形成され、ランド部２０の基部２０Ａの幅Ｗ２は、下面電極３０Ｂの幅Ｗ１と略同一もしくは若干長くに形成されており、発光素子基板１２を基準位置に配置した際に、発光素子基板１２の電極３０，３０が確実にランド部２０，２０上に位置するようになっている。

次に、本実施形態にかかる作用を説明する。
図５は、発光素子基板に作用する引張力を示す平面図である。上述のように、端面電極３０Ｃにかかる引張力の大きさは、この端面電極３０Ｃから延びるフィレットの長さ、すなわち、端面電極３０Ｃと延出部２０Ｂの端部までの長さによって変化する。
このため、図５に示すように、発光素子基板１２を一対のランド部２０，２０に対してズレた状態で配置した場合、発光素子基板１２の各端面電極３０Ｃには、この端面電極３０Ｃと延出部２０Ｂの端部までの長さに応じて引張力Ｆ１〜Ｆ４が作用する。これにより、発光素子基板１２は、各端面電極３０Ｃに作用する引張力Ｆ１〜Ｆ４の大きさに基づいて移動する。この図５では、図中左側の各端面電極３０Ｃに作用する引張力Ｆ１、Ｆ２の方が図中右側の各端面電極３０Ｃに作用する引張力Ｆ３、Ｆ４に作用する引張力Ｆ３、Ｆ４よりも大きいため、発光素子基板１２は、全体的に時計回りに回りつつ左側に移動して位置ズレの補正がなされる。
発光素子基板１２の移動は、上記引張力Ｆ１〜Ｆ４が略均衡するまで行われ、当該引張力Ｆ１〜Ｆ４が略均衡した際には、図６に示すように、発光素子基板１２は所定の基準位置に位置し、当該発光素子基板１２の曲がり及びズレが是正される。

このように、本実施形態によれば、発光素子基板１２の長手方向の両端に設けられた電極３０をプリント基板１０の表面に形成された一対のランド部２０，２０にリフロー半田付けした実装基板１において、発光素子基板１２は、平面視で略矩形状の基板本体３１の４隅を切り欠いて形成された端面に端面電極３０Ｃを備え、ランド部２０は、基板本体３１の下面電極３０Ｂが載置される基部２０Ａと、この基部２０Ａに連なり、各端面電極３０Ｃに対応する位置から、発光素子基板１２の長手方向の中心線Ｍから斜めに離れる方向へそれぞれ延出する延出部２０Ｂとを備えたことにより、発光素子基板１２の各端面電極３０Ｃからランド部２０の各延出部２０Ｂに沿って半田のフィレット１５が形成される際に、このフィレット１５の形成方向に引張力Ｆ１〜Ｆ４がかかるため、発光素子基板１２の搭載時に装着ズレが発生したとしても、この発光素子基板１２に引張力Ｆ１〜Ｆ４の大きさの差に基づくセルフアライメントが働く。このため、ランド部２０，２０に塗布されるクリーム半田の量を調整しなくても、発光素子基板１２の曲がり、ズレ、浮き等の補正が可能となり、リフロー半田付け後の発光素子基板１２の曲がり、ズレ、浮きの発生抑制が可能となる。

また、本実施形態によれば、ランド部２０は、延出部２０Ｂ，２０の間を基部２０Ａ側へ凹ませた形状をなしているため、リフロー工程において、溶融した半田が上記中心線Ｍに沿った方向に流動することを防止することにより、この方向への発光素子基板１２の移動を規制することができる。

また、本実施形態によれば、端面電極３０Ｃ，３０Ｃは、それぞれ平面視で略１／４円の円弧状に形成されているため、各端面電極３０Ｃからそれぞれ異なる４方向にフィレットを形成することができ、各フィレットの形成方向に作用する引張力に基づいて、発光素子基板１２にセルフアライメントが働き、発光素子基板１２の曲がり、ズレ及び浮きを補正することができる。

また、本実施形態によれば、延出部２０Ｂは、端面電極３０Ｃの円弧３３の中央部３３Ａと円の中心３４とを結んだ方向に延出しているため、端面電極３０Ｃにかかる引張力を大きくすることが可能となり、この引張力に基づいて発光素子基板１２の曲がり及びズレ等を補正することができる。

上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。例えば、本実施形態にかかる実装基板１が備える電子部品として発光素子基板１２を実装するものを説明したが、ランド部２０，２０にリフロー半田付けされる電子部品であれば他の部品に適用しても構わない。

１、２実装基板
１０、１１プリント基板
１２発光素子基板（電子部品）
１３受光素子基板（電子部品）
１５フィレット
２０ランド部
２０Ａ基部
２０Ｂ延出部
２０Ｃ凹部
３０電極
３０Ａ上面電極
３０Ｂ下面電極
３０Ｃ端面電極（電極）
３１基板本体（本体）
３１Ａ端面
３３円弧
３３Ａ中央部
３４中心
１００光センサ装置
Ｍ中心線
Ｆ１〜Ｆ４引張力

Claims

電子部品の長手方向の両端に設けられた電極をプリント基板の表面に形成された一対のランド部にリフロー半田付けした実装基板において、
前記電子部品は、平面視で略矩形状の本体の４隅を切り欠いて形成された端面に前記電極を備え、前記ランド部は、前記本体の端部が載置される基部と、この基部に連なり、前記各電極に対応する位置から、前記電子部品の長手方向の中心線から離れる方向へそれぞれ延出する延出部とを備えたことを特徴とする実装基板。
前記ランド部は、前記延出部の間を前記基部側へ凹ませた形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の実装基板。
前記電極は、それぞれ平面視で略１／４円の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の実装基板。
前記延出部は、前記電極の円弧中央と円中心とを結んだ方向に延出することを特徴とする請求項３に記載の実装基板。