JP4823201B2 - 回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、チップ部品の実装用ランドに係り、特に実装用ランドのソルダーレジストパターンに関する。

携帯電話や携帯型デジタル音楽プレイヤ等、近年機器の小型化、高機能化の傾向が強まっている。そのため、機器に組込まれるプリント基板は小型化されてきている。また、開発しようとする新製品の種類や品種数の増大も顕著で、かつ短期開発化の傾向も強い。そのため、開発時の評価を正確に行うためにプリント基板の配線は部分的に開放され、かつ、チェック用の端子が付けられるように設計される。このような開放された配線は、開発の途中の段階若しくは最終的な製品の段階で、チェック用の端子同志を電気的に短絡させる必要があり、チェック用の端子をはんだ付け用のランド（実装用ランド）として用い、ジャンパー用のチップ部品（以降、面実装用の部品を単に部品と称する）を実装したり、単にはんだによって短絡させて処理していた。
また、開発の短納期化とは別に事情、即ち、特性上の要求、機能変更、若しくは価格的事情のため、搭載する部品を短期日若しくは瞬時に変更する必要がある。このため、部品を実装するランドには、種々のサイズの部品を搭載可能なような形状にする必要がある。

特開２００７−６７０１９号公報 特開平０６−２３２５３７号公報 特開平２００３−２４３８１４号公報

上述したプリント基板における評価用端子として用いるランドは、製品化時には不要なことが多い。また製品化時には、評価のために切断した配線も接続する必要がある。従って、部品実装時に、ジャンパー用の抵抗値が０［Ω］の抵抗器を搭載したり、半田等のロウ材若しくは導電性接着剤で結線していた。
また、上述のように、特性上の要求、機能変更、若しくは価格的事情のため、搭載する部品を短期日若しくは瞬時に変更する必要がある。このため、部品を実装するランド形状も同じランドに種々のサイズの部品を搭載可能なようにする必要がある。この場合、当然部品を実装せず、単に短絡する場合若しくは開放したままの場合もある。
しかし、特許文献１は、プリント基板評価用に切断していたパターンを結線するために、従来は０［Ω］のチップ抵抗器を搭載していたものを、はんだで短絡させる技術である。このため、ランドとランドをリフロー時にはんだブリッジさせるために、通常のチップ部品を搭載するランドの間隔より狭く設定している。従って、このランドに通常のチップ部品を実装すると、はんだブリッジが発生し不良となる確率が極めて高い。
また、特許文献２は、ハイブリッドＩＣ等の複合回路部品であって、抵抗トリミングのために切断された配線パターンの閉回路接続用のランドに、はんだペーストを印刷し、はんだリフロー等によって加熱溶融してはんだブリッジさせて結線するものである。このために、ランドの面積より大きな面積にはんだペーストを印刷している。しかし、この特許文献２では、この短絡用のランドに部品を搭載することについての記載は無く、特許文献１と同様に、部品を実装するとはんだブリッジが高い確率で発生し易い。
また、特許文献３は、実装する部品のサイズが変わってもパターン変更が不要な実装用のランドを提供している。しかし、はんだブリッジによってプリント基板を短絡させる技術については開示していない。
以上のように、従来技術の回路基板では、１対のランドで、はんだブリッジによる電気的短絡、及び異なるサイズの部品が実装可能なランドを実現できなかった。
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、１対のランドで、はんだブリッジによる電気的短絡、及び異なるサイズの部品が実装可能なランドを実現することが可能な回路基板及び回路基板の実装方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の回路基板及び回路基板の実装方法は、相対する２つのランド同志をはんだブリッジによって電気的短絡可能で、かつ異なるサイズの２端子の部品が実装可能なランドであって、２つのランド間にランドの幅より小さくかつ、実装可能な部品の最大の幅より大きい幅のソルダーレジスト開口部を設けたものである。
また、本発明の回路基板の実装方法は、上記ランドに印刷若しくはディスペンスの少なくともいずれか１つによってはんだペーストを選択的に付着し、はんだリフロー若しくは熱ビーム照射等の加熱手段によって部品実装すると同時に、ランド間の短絡若しくは部品の搭載を行うものである。

即ち、本発明の回路基板は、絶縁基板上に設けられた複数の導体と、該絶縁基板及び該導体の表面に設けられたレジストとを備え、前記各導体上のレジストの一部に開口を形成することにより前記絶縁基板上に複数のランドを形成した回路基板において、上記複数のランドは、少なくとも第１のランドと第２のランドを含み、上記レジストは、上記第１のランドと上記第２のランドを跨いで形成されたランド間開口部が形成されており、該ランド間開口部の、前記第１のランドと第２のランドを結ぶ直線と直交する方向の幅が、上記第１のランド及び第２のランドの幅よりも小さく、上記第１のランドと上記第２のランドとは、上記ランド間開口部内ではんだによって接続されるものである。
また好ましくは、上記回路基板において、絶縁基板上に設けられた複数の導体と、該絶縁基板及び該導体の表面に設けられたレジストとを備え、前記各導体上のレジストの一部に開口を形成することにより前記絶縁基板上に複数のランドを形成した回路基板において、上記複数のランドは、少なくとも第１のランドと第２のランドを含み、上記レジストは、上記第１のランドと上記第２のランドを跨いで形成されたランド間開口部が形成されており、該ランド間開口部の、前記第１のランドと第２のランドを結ぶ直線と直交する方向の幅が、上記第１のランド及び第２のランドの幅よりも小さく、上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いで、チップ部品が実装可能であるものである。
また好ましくは、上記回路基板において、上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いで上記開口部に前記はんだが印刷若しくはディスペンスされ、加熱後、上記第１のランドと上記第２のランドとが前記はんだによって短絡されるものである。
また好ましくは、上記回路基板において、上記ランド間開口部の前記幅は、上記第１のランドと上記第２のランドの幅の略３分の１であるものである。
また好ましくは、上記回路基板において、上記異なるサイズのチップ部品を実装するために、上記第１のランドと上記第２のランドの開口部の形状が、凸字状であるものである。

また、本発明の回路基板の実装方法は、少なくとも第１のランドと第２のランドとを含む絶縁基板上に形成された複数のランドと、少なくとも上記ランドを露出させるよう上記絶縁基板上に形成されたレジストとを備える回路基板の実装方法において、上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いだレジスト開口部を短絡させる場合には、上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いだレジスト開口部にわたってはんだを付着させ、上記第１のランドと上記第２のランドとにチップ部品を実装する場合には、上記第１のランドと上記第２のランドとに分離してはんだを付着させて当該チップ部品を搭載し、加熱することによって、上記回路基板を実装するものである。

本発明によれば、面付け用の部品を実装するために必要なランドであり、異なるサイズの部品でもはんだリフロー工程等のはんだ加熱工程で実装可能であって、部品を実装しない場合には、はんだマスクの交換、若しくははんだディスペンス、等によって選択的にはんだを付着することによって、はんだリフロー工程等のはんだ加熱工程ではんだをブリッジしてランド間を短絡することができる。これによって、プリント基板、並びにプリント基板からなる製品の開発納期の短縮及び開発費用の低減並びに製品価格の低減が実現できた。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避けるため、説明を省略する。

図１によって本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例の回路基板のランド部（部品実装用パターン）のソルダーレジスト（以降、ソルダーレジストを、単に、レジストと称する）の開口部の形状を説明するための図である。１０１は回路基板の基材、１０２は基材１０１上に形成された導体、１０３はレジスト、１０４はレジストの開口部（レジスト１０３が無い領域）である。図１の実施例のランド形状は、（１）回路短絡用、（２）１００５タイプの部品の実装、（３）１６０８タイプの部品の実装を目的としたランドである。なお、１００５タイプとは、長さ１．０［ mm ］、幅０．５［ mm ］のサイズのチップ部品、１６０８タイプとは、長さ１．６［ mm ］、幅０．８［ mm ］のサイズのチップ部品をいう。もちろん、１００５タイプと１６０８タイプの間のサイズでも実装可能である。
また、チップ部品の形状は長方形型（角型）の他、円筒形、等、面実装可能であれば何でも良い。

図１(a) は回路基板上に形成された配線（部品実装用パターン）の一部領域を示す平面図、図１(b) は図１(a) のＡ−Ａ線での断面図、図１(c) は図１(a) のＢ−Ｂ線での断面図である。
図１に示すように、導体１０２上のレジスト１０３が無い領域をランドと称している。基材１０１は、例えば、ガラス布エポキシ材であり、導体膜１０２は、例えば、銅箔である。回路基板であるプリント配線板には、プリント基板製作後、基板製作メーカは銅箔表面の酸化防止等のため、プリフラックスが塗布されている。ａは２つのランド間の距離、ｂは２つのランドの外側までの距離、Ｗはランドの幅、Ｒはランドとランドの間のレジスト開口部１０４の幅である。
図１において、ランド面は、レジスト１０３面より低く、レジスト１０３に囲まれて窪んだ位置にある。また、ランドとランドの間のレジスト開口部１０４の幅Ｒは、ランドの幅Ｗより小さい。

図２は、図１の回路基板に、はんだマスクを用いて、はんだブリッジを形成してランド間を短絡させるために、選択的にはんだペーストを印刷して付着させた一実施例を示す図である。２０１は、はんだペーストである。図２(a) は平面図、図２(b) は図２(a) のＡ−Ａ線での断面図、図２(c) は図２(a) のＢ−Ｂ線での断面図である。
図１と図２に示したように、はんだペーストは、レジスト開口部１０４のランド間の領域まで印刷される。

図３は、図１の回路基板に、図２とは別のはんだマスクを用いて、部品を実装するために、選択的にはんだペーストを印刷して付着させた一実施例を示す図である。３１０は部品、３１１は部品３１０の一方の電極、３１２は部品３１０の他方の電極、３２１と３２２ははんだペースト、３３１と３３２ははんだである。図３(a) は平面図、図３(b) は図３(a) のＡ−Ａ線での断面図、図３(c) は図３(a) のＡ−Ａ線でのはんだ実装後の断面図である。
図１と図３に示したように、はんだペースト３２１と３２２が、レジスト開口部１０４のランド間に印刷される。はんだペースト３２１がはんだリフロー工程を経て溶融後、はんだ３３１となり、部品３１０の電極３１１をランド１０２とを固着し、同様に、はんだペースト３２２がはんだリフロー工程を経て溶融後、部品３１０の電極３１２をランド１０２に固着する。

なお、回路基板には、さまざまなタイプの、さまざまのサイズの電気部品、機械部品、等の部品が実装され、図２等本発明の実施例で示す構成の、ランドを含むパターンの他、それぞれの部品の実装に合わせて、さまざまな部品実装用のパターンが形成されている。また、図２等、本発明の実施例で説明したランドの回路基板及び回路基板の実装方法を適用するさまざまなサイズの部品実装用パターンで形成されている。

図３の実施例では、サイズが小さい部品を実装した。図８によって、サイズが大きい部品を実装した場合の一例を、図３(c) と同様に断面図で示す。
また、図７は、実際のランドの形状と寸法の一実施例を示す図である。
図７の部品実装用パターンにおいては、ランドの幅Ｗが０．１８［ mm ］、ランドとランドの間のレジスト開口部１０４の幅Ｒが０．５５［ mm ］である。この図の実施例では、Ｒ≒Ｗ／３となっている。

上記、図１〜図３、図７、及び、図８を参照して説明したように、ランドとランドの間のレジスト開口部１０４の幅Ｒがランドの幅Ｗよりも小さいので、はんだブリッジを形成する場合のはんだの量が少なくて済む。また、部品を実装する場合には、ブリッジして不良が発生する確率が小さい。従って、短絡と部品実装の両立が可能となる。

図４は、図１〜図３の実施例におけるレジスト開口部１０４を更に説明するための図である。基材上のレジスト４０３には、レジストの無い領域、即ち、レジスト開口部がある。このレジスト開口部は、平面図的に見ると、導体４０２のある領域（ランド）と、導体４０２が無く、基材１０１が露出して見える領域（基材４０１）とに分かれている。基材４０１が幅や長さが大きいとブリッジし難く、小さいとブリッジし易くなる。図１〜図４のレジスト開口部の形状は、方形であった。しかし、形状や寸法にも上記実施例に限るわけではない。

図５は、本発明のレジスト開口部の形状の別の実施例を示す図である。代表例を図５(a) 〜図５(c) に示すが、レジスト開口部の形状には、円形状、多角形状、またそれらの組合せ、等がある。

図６もまた、本発明のレジスト開口部の形状の別の実施例を示す図である。代表例を図６(a) 〜図６(b) に示すが、図６(a) に示すように、ランドのコーナ部の形状が島状に分離しているもの、図６(b) に示すように、開口部がリボン結びや蝶々状になるようなもの等、レジスト開口部の、ランドのコーナ部の形状や基材が露出している領域の形状、またそれらの組合せがある。

上記実施例では、レジストの開口部の形状、及びランド形状は、左右対称、及び上下対称であった。しかし、対称である必要がないことは勿論である。
また、上記実施例では、レジストの上面の高さが導体の上面の高さより高い場合で説明した。しかしまた、プリフラックスの代わりにソルダーコートを行った基板のように、高さが同じ程度であっても良いし、導体の上面の方が高い場合でも、本発明は適用可能である。

また、上記実施例では、はんだブリッジして、回路配線を短絡させるために、はんだ印刷にとってはんだペーストを回路基板全体に付着させて、他の実装部品と同時にリフローして、短絡を行う。しかし、例えば、部品を搭載するはんだペーストは、高密度実装用のはんだ粒子の粒径が小さいはんだペーストを使用し、ブリッジさせたい箇所には、別途ディスペンサではんだ粒子の粒径が大きいはんだペースト（若しくは、はんだクリーム）を使用しても良い。

また、同一のはんだペーストを使用する場合においても、ブリッジさせるために、通常のはんだリフロー条件と異なる、例えば、少し低温でリフローする、若しくは、リフロー時の最終時の温度下降での下降時間を短時間で行う、等によって、短絡する箇所が多い回路基板の実装を行っても良い。

また、上述の実施例では、はんだ付けによる実装をはんだリフローで行っている。しかし、はんだリフローによる必要は無く、例えば、若しくはレーザビーム等の熱ビーム照射や、はんだごて等による手作業、加熱炉による溶融、等の加熱手段によって部品実装しても良い。
また、上記実施例では、ガラスエポキシ基板等の回路基板で説明した。しかし、絶縁基板若しくは誘電体基板であれば、有機基板でなくても良く、基板上の導体パターンやレジスト膜の形成の方法及び使用する材料も自由である。また、レジストの代わりに、シルク材を使用しても良く、レジストとシルクを両方用いても良い。また、セラミック基板、ガラス基板、等でも良い。

上記実施例に拠れば、本発明の回路基板及び回路基板の実装方法は、相対する２つのランド同志をはんだブリッジによって電気的短絡可能で、かつ異なるサイズの２端子の部品が実装可能なランドであって、２つのランド間にランドの幅より小さくかつ、実装可能な部品の最大の幅より大きい幅のソルダーレジスト開口部を設け、１対のランドで、はんだブリッジによる電気的短絡、及び異なるサイズの部品が実装可能なランドを実現することができる。
また、上記実施例に拠れば、回路基板中のランド間を、短絡若しくは開放、又は、異なるサイズのチップ部品を選択して実装することができるため、回路設計の自由度が増し、かつ、設計変更の際にも、回路基板のパターン変更が不要となり、開発費用の低減と開発期間の短縮が可能となる。

また上記実施例に拠れば、本発明の回路基板の実装方法は、ランドに印刷若しくはディスペンスの少なくともいずれか１つによってはんだペーストを選択的に付着し、はんだリフロー若しくは熱ビーム照射等の加熱手段によって部品実装すると同時に、ランド間の短絡若しくは部品の搭載を行うことで、１対のランドで、はんだブリッジによる電気的短絡、及び異なるサイズの部品が実装可能なランドを実現することができる。
なお、１対のランドは、上記実施例では、２つのランドであったが、２つである必要はない。

本発明の一実施例の回路基板のランド部のソルダーレジストの開口部の形状を説明するための図。 本発明の一実施例のはんだブリッジを説明するための図。 本発明の一実施例の部品実装を説明するための図。 本発明の一実施例の回路基板のランド部のソルダーレジストの開口部の形状を説明するための図。 本発明の一実施例の回路基板のランド部のソルダーレジストの開口部の形状を説明するための図。 本発明の一実施例の回路基板のランド部のソルダーレジストの開口部の形状を説明するための図。 本発明の一実施例の回路基板のランド部のソルダーレジストの開口部の形状を説明するための図。 本発明の一実施例の部品実装を説明するための図。

符号の説明

１０１：基材、 １０２：導体、 １０３：レジスト、 １０４：レジストの開口部、 ２０１：はんだペースト、 ３１０、３１０′：部品、 ３１１、３１１′、３１２、３１２′：電極、 ３２１、３２２：はんだペースト、 ３３１、３３１′、３３２、３３２′：はんだ、 ４０１、４０１−１、４０１−２、４０１−３：基材、 ４０２−１、４０２−２、４０２−３：導体、 ４０３、４０３−１、４０３−２、４０３−３：レジスト。

Claims (4)

1. 絶縁基板上に設けられた複数の導体と、該絶縁基板及び該導体の表面に設けられたレジストとを備え、前記各導体上のレジストの一部に開口を形成することにより前記絶縁基板上に複数のランドを形成した回路基板において、
   上記複数のランドは、少なくとも第１のランドと第２のランドを含み、
   上記レジストは、上記第１のランドと上記第２のランドを跨いで形成されたランド間開口部が形成されており、該ランド間開口部の、前記第１のランドと第２のランドを結ぶ直線と直交する方向の幅が、上記第１のランド及び第２のランドの幅よりも小さく、
   上記第１のランドと上記第２のランドとは、上記ランド間開口部内ではんだによって接続されることを特徴とする回路基板。
2. 絶縁基板上に設けられた複数の導体と、該絶縁基板及び該導体の表面に設けられたレジストとを備え、前記各導体上のレジストの一部に開口を形成することにより前記絶縁基板上に複数のランドを形成した回路基板において、
   上記複数のランドは、少なくとも第１のランドと第２のランドを含み、
   上記レジストは、上記第１のランドと上記第２のランドを跨いで形成されたランド間開口部が形成されており、該ランド間開口部の、前記第１のランドと第２のランドを結ぶ直線と直交する方向の幅が、上記第１のランド及び第２のランドの幅よりも小さく、
   上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いで、チップ部品が実装可能であることを特徴とする回路基板。
3. 請求項１記載の回路基板において、上記第１のランドと上記第２のランドとを跨いで上記開口部に前記はんだが印刷若しくはディスペンスされ、加熱後、上記第１のランドと上記第２のランドとが前記はんだによって短絡されることを特徴とする回路基板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の回路基板において、上記ランド間開口部の前記幅は、上記第１のランドと上記第２のランドの幅の略３分の１であることを特徴とする回路基板。

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