JP4852111B2 - プリント配線基板 - Google Patents
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例えば、下記の特許文献1「半導体素子の基板組付方法」によれば、素子基板上に半導体素子に対応する素子取付用のランドを設けると共に、該ランドにハンダおよびフラックスを塗布しておき、このランドに前記半導体素子を載置した状態で加熱炉を通過させ、前記ハンダを溶融させて前記素子基板への前記半導体素子の取付を行う半導体素子の基板組付方法において、前記素子基板上に設けられる前記ランドは、当該のランドに取付けられる半導体素子の端子部と同一形状、若しくは、外形線の一部に同一形状を含む形状とされていることを特徴とする半導体素子の基板組付方法が開示されている。
これにより、素子基板上に設けるランドを半導体素子の端子部と同一形状、若しくは、外形線の一部に同一形状を含む形状としたことで、素子基板上に回路部品をほどほどの精度で載置し、この状態で加熱炉を通過させると、溶融したハンダの表面張力により半導体素子はランドと形状を一致させる位置に移動し、素子基板、チップマウンターなどに高精度が要求されることもなく、素子基板上の意図した位置に半導体素子が取付けられるとされている。
これにより、配線パターンの接続部がチップ部品を装着するランド間の中心から対称に導出されているので、半田加熱溶融時に発生する表面張力がチップ部品両電極間で大きさが等しく、かつ、つり合うことになって、チップ部品のズレや立ち上がりを未然に防止することが出来るとされている。
これにより、電子回路素子と回路基板とを接合させた電子回路装置の接合部を目視または機械的物理的方法で検査し易い回路基板を提供でき、例えば、接合部の透過画像が回路基板の電極の略多角形と同様の略多角形であれば接合を良しとし、前記透過画像が回路基板の電極の略多角形と同様の略多角形でなければ欠陥とすることができるとされている。
従って、例えば最小サイズの2端子部品が、半田面で作用する溶融半田の表面張力によって、一方の銅箔パッドに偏在し、他方の銅箔パッドに対する半田付けが行えなかったり、半田面積が僅少となるなどの問題が発生する。
まず、この発明の一実施例によるプリント配線基板における標準サイズの2端子部品の半田接続図である図1について、図4・図5の寸法図を参照しながら説明する。
図1(A)は標準サイズの2端子部品4が一対の銅箔パッド1a・1bに対して均等配置されている場合の基板平面図であり、一対の銅箔パッド1a・1bの両側には配線パターン2a・2bが引き出されている。
一対の銅箔パッド1a・1bの表面には、図示しないメタルマスクの開口部(図5の3A・3B)から半田ペースト3a・3bが塗布されており、当該半田ペーストを加熱溶融して冷却固化することによって2端子部品4の方形電極4a・4bを銅箔パッド1a・1bに半田付けするようになっている。
半田ペースト3a・3bの平面形状は図5で示すとおり、点P12・P13・P23・P22で包囲された方形部分30と、点P11・P12・P22・P21で包囲された第一の台形部分31と、点P13・P14・P24・P23で包囲された第二の台形部分32によって構成されており、一対の方形部分30を中心として第一の台形部分31は方形部分30の外側に設けられ、第二の台形部分32は内側に設けられている。第一・第二の台形部分31・32の高さ寸法L1・L2は異なる値となっていて、第一の台形部分31の傾斜部の傾斜角θ1は大きくて高さ寸法L1は小さく、第二の台形部分32の傾斜部の傾斜角θ2は小さくて高さ寸法L2は大きくなっている。
L0=(L13a−L13b)/2
の関係となっている。
一対の銅箔パッド1a・1bの平面形状は図4で示すとおりであり、一対の銅箔パッド1a・1bのそれぞれは、一対の半田ペースト3a・3bの方形部分30と第二の台形部分32とを包含した面積よりも大きな面積の方形部分34と、一対の半田ペースト3a・3bの第一の台形部分31に対応した第三の台形部分33によって構成され、当該第三の台形部分33には配線パターン2a・2bが接続されている。
なお、銅箔パッドの幅寸法はW0a、一対の銅箔パッド1a・1bの方形部分34の内側間隔はL12a、外側間隔はL13aとなっていて、銅箔パッドの幅寸法W0aは、半田ペーストの幅寸法W0bより大きく、一対の銅箔パッド1a・1bの方形部分34の内側間隔L12aは半田ペーストの一対の第二の台形部分32の台形頭部の間隔L12bより小さくなっている。
図1(C)は、図1(B)のように2端子部品4が偏在している状態で半田ペースト3a・3bを加熱溶融させた場合のプリント配線基板10の断面図であり、溶融半田3aa・3bbは2端子部品4の方形電極4a・4bの表面に付着し、溶融半田の表面張力によって矢印8方向へ移動する分力が作用する。
なお、表面張力は溶融半田の表面が、自ら収縮してできるだけ小さな面積をとろうとして表面の沿って働く力のことであり、その結果、2端子部品4の中心位置は一対の銅箔パッド1a・1b間の中心位置に接近移動することになる。
また、2端子部品4の中心線と一対の銅箔パッド1a・1bの左右方向の中心線とがずれている場合であっても、両中心線を一致・接近させるように移動することになる。
なお、銅箔パッド1a・1bに接続されている配線パターン2a・2bには半田レジスト膜7a・7bが施されていて、溶融半田が流出しないようになっている。
図2(A)は最小サイズの2端子部品5が一対の銅箔パッド1a・1bに対して均等配置されている場合の基板平面図であり、図5の寸法L13bは2端子部品5の一対の方形電極5a・5bの端面の間隔以下となるようになっている。
図2(B)は最小サイズの2端子部品5が一対の銅箔パッド1a・1bに対して位置ずれして配置されている場合の基板平面図であり、2端子部品5は右側の銅箔パッド1b側に偏在して搭載されていて、最小2端子部品5の一方の方形電極5bの端面が、一方の前記半田ペースト3bの第一の台形部分31の傾斜部に接触しているとき、最小2端子部品5の他方の方形電極5aは他方の前記半田ペースト3aの第二の台形部分32の台形頭部に接触することができるように図5における間隔L12bが定められている。
その結果、2端子部品5の中心位置は一対の銅箔パッド1a・1b間の中心位置に接近移動することになる。
同様に、2端子部品5の中心線と一対の銅箔パッド1a・1bの左右方向の中心線とがずれている場合であっても、両中心線を一致・接近させるように移動することになる。
図3(A)は最大サイズの2端子部品6が一対の銅箔パッド1a・1bに対して均等配置されている場合の基板平面図であり、図5の寸法L13aは2端子部品6の一対の方形電極6a・6bの端面の間隔以上となるようになっている。
また、最大2端子部品6の幅寸法は一対の銅箔パッド1a・1bの幅寸法W0aよりも小さく、一対の半田ペースト3a・3bの幅寸法W0bよりも大きな寸法となっている。
図3(B)は、図3(A)のように2端子部品6が均等配置されている状態で半田ペースト3a・3bを加熱溶融させた場合のプリント配線基板10の断面図であり、溶融半田3aa・3bbは2端子部品6の方形電極6a・6bの表面に付着し、溶融半田の表面張力は左右が均等に作用して、2端子部品6を移動させる分力は発生していない。
しかし、2端子部品6が銅箔パッド1a・1b上で偏在しているときには、2端子部品6の中心線と銅箔パッド1a・1bの左右方向の中心線とが接近移動し、また2端子部品6の中間点と左右の銅箔パッド1a・1bの中間点とが接近移動することになる。
以上の説明では、一対の銅箔パッド1a・1bの方形部分34の内側の角部分は直角となっているが、このコーナ部分は、銅箔パッドの剥離を防止するために面取り又は円弧処理しておくこともできる。また、半田レジスト膜をオーバコートしてコーナ部分を押さえておくような処理を施すこともできる。
また、以上の説明では配線パターン2a・2bは銅箔パッド1a・1bの第三の台形部分33に接続されていて、半田レジスト膜7a・7bによって溶融半田の流出を防止するようになっているが、半田熱が左右の銅箔パッドで均等に分布するように配慮することが重要であり、例えば図4の銅箔パッド1a・1bの方形部分34に対して、上方及び下方に2本の配線パターンを接続して、半田レジスト膜を施しておくようにすることも可能である。
更に、半田接続を行うときにプリント配線基板10に微振動を与えておけば、表面張力によるセルフアライメントの効果を高めることができる。
この発明によるプリント配線基板は、
プリント配線基板10の表面に貼付けられた左右一対の銅箔パッド1a・1bからなる金属箔パッドに対して、2端子部品4・5・6を半田付けするために、前記銅箔パッド1a・1bからなる金属箔パッドの表面に塗布される一対の半田ペースト3a・3bを設け、当該半田ペーストを加熱溶融するようにした表面実装用のプリント配線基板10であって、
前記一対の半田ペースト3a・3bの加熱溶融前の平面形状は所定の長さ寸法L0と幅寸法W0bによる方形部分30と、第一の高さ寸法L1を有する第一の台形部分31と、第二の高さ寸法L2を有する第二の台形部分32が一体化された8角形の形状を成している。
前記一対の半田ペースト3a・3bの方形部分30の外側端部の間隔L13aは前記2端子部品4・5・6の中の最長2端子部品6の方形電極6a・6bの端面間の寸法以上とし、
前記一対の半田ペースト3a・3bの方形部分30の内側端部の間隔L13bは前記2端子部品4・5・6の中の最短2端子部品5の方形電極5a・5bの端面間の寸法以下としている。
また、前記2端子部品4・5・6は部品寸法の個体バラツキ変動を含む一対の方形電極4a・4b、5a・5b、6a・6bを備え、前記一対の銅箔パッド1a・1bからなる金属箔パッドの幅寸法W0aは、前記2端子部品4・5・6の内の最大の幅寸法の方形電極6a・6bの幅寸法以上であるとともに、前記一対の半田ペースト3a・3bの方形部分30の幅寸法W0bは、前記一対の銅箔パッド1a・1bからなる金属箔パッドの幅寸法W0a以下の寸法である。
このように、この発明の請求項1に関連して、幅方向のずれに対しても確実に対応することができ、より確実に半田付けできるとともに、半田ペーストの幅方向寸法と金属箔パッドからなる金属箔パッドの幅方向寸法を特定しているので、さらに、幅方向のずれに対して確実に対応することができ、より確実に半田付けできる効果がある。
そして、請求項1に関連して、この発明における実施の形態では、次のような具体的構成および作用効果を具備している。
前記一対の銅箔パッド1a・1bからなる金属箔パッドのそれぞれは、前記一対の半田ペースト3a・3bの方形部分30と第二の台形部分32とを包含した面積よりも大きな面積の方形部分34と、前記一対の半田ペースト3a・3bの第一の台形部分31に対応した第三の台形部分33によって構成されている。
以上のとおりこの発明の請求項1に関連して、一対の銅箔パッドは一対の半田ペーストの方形部分と第二の台形部分に対応した方形部分と、一対の半田ペーストの第一の台形部分に対応した第三の台形部分によって構成されている。
従って、加熱溶融された第二の台形部分の半田ペーストは銅箔パッドの方形部分全体にわたって流出して、2端子部品の方形電極全体を半田付けすると共に、過剰な半田の流出によって2端子部品とプリント配線基板との間で半田ボールが生成されるのを防止することができる特徴がある。
また、多数の2端子部品を複数列で並べて半田付けするときに、正しい銅箔パッドからなる金属箔パッドの組合せを容易に目視識別することができるので、分析・手直しなどの手作業が容易となる特徴がある。
前記銅箔パッド1a・1bに接続される配線パターン2a・2bには半田レジスト膜7a・7bが塗膜され、
前記半田ペースト3a・3bの周囲から前記配線パターン2a・2bに対して溶融半田が流出しないように構成されている。
以上のとおりこの発明の請求項2に関連して、銅箔パッドに接続された配線パターンに対して溶融半田が流出しないように半田レジスト膜が施されている。
従って、半田付けされる2端子部品が溶融半田に作用する表面張力によって、一方の銅箔パッド側に偏在しようとする分力の発生を防止することができ、配線パターンの引出し位置や引出し方向を自由に行うことができる特徴がある。
前記2端子部品4・5・6の内の最小の長さ寸法と最小の幅寸法である最小2端子部品5の一方の方形電極5bの端面が、一方の前記半田ペースト3bの第一の台形部分31の傾斜部に接触しているとき、前記最小2端子部品5の他方の方形電極5aは他方の前記半田ペースト3aの第二の台形部分32の台形頭部に接触している。
以上のとおりこの発明の請求項3に関連して、最小寸法の2端子部品が一方の半田ペースト側に偏在して搭載された場合であっても、2端子部品の他方の方形電極は他方の半田ペーストに届くことができるような関係に第二の台形部分の高さ寸法が定められている。
従って、想定される最小寸法の2端子部品であっても、溶融半田の表面張力による求心作用によって左右の中心位置へ接近させ、確実に一対の銅箔パッドに半田付けすることができる特徴がある。
前記第一・第二の台形部分31・32の高さ寸法L1・L2は異なる値となっていて、
第一の台形部分31の傾斜部の傾斜角θ1は大きくて高さ寸法L1は小さく、
第二の台形部分32の傾斜部の傾斜角θ2は小さくて高さ寸法L2は大きくなっている。
以上のとおりこの発明の請求項4に関連して、半田ペーストの第一の台形部分の高さは第二の台形部分の高さよりも低くなっている。
従って、2端子部品が長寸であるときに、方形電極が半田ペーストの方形部分の外側へはみ出す寸法を抑制すると共に、溶融半田の表面張力によって偏在した方形電極を左右の銅箔パッドの中心線方向へ移動させることができる特徴がある。
Claims (4)
- プリント配線基板の表面に形成され、一対の電極を備えた2端子部品を半田付けするための一対の金属箔パッド、及び前記金属箔パッドの表面に塗布される一対の半田ペーストを設け、当該半田ペーストを加熱溶融するようにした表面実装用のプリント配線基板であって、
前記一対の半田ペーストの加熱溶融前の平面形状は、所定の長さ寸法と幅寸法による方形部分と、この方形部分の外側にあって第一の高さ寸法を有する第一の台形部分と、前記方形部分の内側にあって第二の高さ寸法を有する第二の台形部分が一体化された八角形の形状を成し、
前記一対の半田ペーストの方形部分の外側端部の間隔は前記2端子部品の中の最長2端子部品の方形電極の端面間の寸法以上とし、
前記一対の半田ペーストの方形部分の内側端部の間隔は前記2端子部品の中の最短2端子部品の方形電極の端面間の寸法以下とし、
前記2端子部品は部品寸法の個体バラツキ変動を含む一対の方形電極を備え、前記一対の金属箔パッドの幅寸法は、前記2端子部品の内の最大の幅寸法の方形電極の幅寸法以上であるとともに、
前記一対の半田ペーストの方形部分の幅寸法は、前記一対の金属箔パッドの幅寸法以下の寸法であり、
前記一対の金属箔パッドのそれぞれは、前記一対の半田ペーストの方形部分と第二の台形部分とを包含した面積よりも大きな面積の方形部分と、前記一対の半田ペーストの第一の台形部分に対応した第三の台形部分によって構成されている
ことを特徴とするプリント配線基板。 - 前記金属箔パッドに接続される配線パターンには半田レジスト膜が塗膜され、前記半田ペーストの周囲から前記配線パターンに対して溶融半田が流出しないように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板。
- 前記2端子部品の内の最小の長さ寸法と最小の幅寸法である最小2端子部品の一方の方形電極の端面が、一方の前記半田ペーストの第一の台形部分の傾斜部に接触しているとき、前記最小2端子部品の他方の方形電極は他方の前記半田ペーストの第二の台形部分の台形頭部に接触していることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板。
- 前記第一・第二の台形部分の高さ寸法は異なる値となっていて、第一の台形部分の傾斜部の傾斜角は大きくて高さ寸法は小さく、第二の台形部分の傾斜部の傾斜角は小さくて高さ寸法は大きいことを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板。
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