(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に形成された金属層と、前記金属層の表面に半田付けにより実装された電子部品とを備える基板であって、
前記金属層は金属板から構成され、
前記金属層の表面における半田付け領域の外周に溝部が設けられ、
前記溝部は、前記金属層により形成される底面と、前記半田付け領域側に位置する第１側面と、前記半田付け領域の反対側に位置する第２側面とを有する溝形状をなし、
前記金属層と前記電子部品との間から濡れ広がった半田が前記溝部内に流れ込み、前記電子部品から前記溝部の前記第２側面に至る半田フィレットを形成していることを特徴とする基板。
【請求項２】
前記電子部品は、間隔をあけて形成された一対の前記金属層の表面に跨るように実装され、
前記溝部は、前記半田付け領域の外周のうち、前記電子部品の下側となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記溝部は、前記半田付け領域を囲む環状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板。
【請求項４】
前記金属層の表面と前記第１側面とがなす角度が９５〜１５０度の範囲であり、
前記金属層の表面と前記第２側面とがなす角度が９５〜１５０度の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記金属層の表面と前記第１側面とがなす角度は、前記金属層の表面と前記第２側面とがなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板と、絶縁基板の一面に形成された金属層と、金属層の表面に半田付けにより実装された電子部品とを備える基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板の一面に形成された金属層の表面に対して、半田付けにより電子部品を実装する場合には、金属層の表面に半田が必要以上に濡れ広がることを抑制する必要がある。半田の濡れ広がりを抑制して所定の範囲内に半田を十分に留まらせることによって、半田付けの信頼性が高められる。例えば、半田付け領域の全体を掘り下げて半田溜まり部とすることによって、半田付け領域からの半田の濡れ広がりを抑制する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、金属層の表面に半田付けにより電子部品を実装する場合には、所定の開口部を有するマスクを金属層の表面に重ねてペースト状の半田を塗布した後、マスクを取り外すとともに塗布された半田上に電子部品を実装する方法が一般的に用いられている。しかしながら、半田付け領域の全体を半田溜まり部とした金属層に対して上記の実装方法を採用した場合には、マスクを取り外す際にマスクと共に半田が金属層から剥がれてしまうことがあった。その原因は、半田付け領域の全体を半田溜まり部としているために、金属層と半田との接着面が不足して、金属層に対して半田が十分に接着できないことにあると考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、マスクを用いて金属層の表面に半田を容易に塗布することができるとともに、半田の濡れ広がりを抑制することのできる基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に形成された金属層と、前記金属層の表面に半田付けにより実装された電子部品とを備える基板であって、前記金属層は金属板から構成され、前記金属層の表面における半田付け領域の外周に溝部が設けられ、前記溝部は、前記金属層により形成される底面と、前記半田付け領域側に位置する第１側面と、前記半田付け領域の反対側に位置する第２側面とを有する溝形状をなし、前記金属層と前記電子部品との間から濡れ広がった半田が前記溝部内に流れ込み、前記電子部品から前記溝部の前記第２側面に至る半田フィレットを形成していることを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、半田付け領域ではなく、半田付け領域の外周に溝部が設けられているため、マスクを用いて半田を塗布した際に、金属層（半田付け領域）と半田との接着面が確保されて、金属層に対して半田が十分に接着する。そのため、マスクを取り外す際に、塗布された半田が剥がれ難くなって、半田を容易に塗布することができる。また、半田付け領域の外周に設けられた溝部を越えて半田の濡れ広がることが抑制されて、溝部の内側に半田が留められる。これにより、金属層と電子部品との間に十分な量の半田が確保されて、半田付けの信頼性が向上する。
【０００８】
前記電子部品は、間隔をあけて形成された一対の前記金属層の表面に跨るように実装され、前記溝部は、前記半田付け領域の外周のうち、前記電子部品の下側となる位置に設けられていることが好ましい。
前記溝部は、前記半田付け領域を囲む環状に形成されていることが好ましい。この場合には、半田付け領域から全方位へ向かう半田の濡れ広がりを抑制することができる。
前記金属層の表面と前記第１側面とがなす角度が９５〜１５０度の範囲であり、前記金属層の表面と前記第２側面とがなす角度が９５〜１５０度の範囲であることが好ましい。
【０００９】
この場合には、溝部を越えて半田が濡れ広がることを好適に抑制できる。また、上記の角度に設定することにより、成形型を金属層に押し付けて溝部を形成する場合に、金属層と成形型と間に噛み込みが生じることが抑制される。これにより、金属層からの成形型の型抜けが良好になる。
【００１０】
前記金属層の表面と前記第１側面とがなす角度は、前記金属層の表面と前記第２側面とがなす角度よりも大きいことが好ましい。この場合には、外側に位置する第２側面が、より垂直に近い斜面形状になる。これにより、溝部を越えて半田の濡れ広がることを更に好適に抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マスクを用いて金属層の表面に半田を容易に塗布することができるとともに、半田の濡れ広がりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の基板の上面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】溝部の拡大図。
【図４】電子部品を実装する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、基板１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上面において、所定の間隔をあけて接着された一対の金属層１２と、一対の金属層１２の上面に跨るように実装された電子部品１３とを備えている。
【００１４】
金属層１２は、所定の形状にパターニングされた金属板から構成されるものであり、金属板から所定のパターン形状をプレスにて打ち抜くこと（プレス加工）によって成形されている。金属層１２を構成する金属板としては、銅や半田付け部分にメッキ処理したアルミニウム等の導電性金属材料からなる金属板を用いることができる。金属板の厚さは、好ましくは０．４〜２．０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜１．０ｍｍである。なお、本実施形態では、厚さが０．５ｍｍの銅板を用いている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、金属層１２の上面には、上面視四角枠状をなす環状の溝部２０が設けられている。図３に示すように、溝部２０は、底面２１と、内周側の側面である第１側面２２と、外周側の側面である第２側面２３とを有する溝形状に形成されている。底面２１は、金属層１２の上面と平行な平面であり、第１側面２２及び第２側面２３は底面２１と金属層１２の上面とを接続する傾斜面である。溝部２０は、例えば、金属板から金属層１２をプレス加工する際に、溝部２０に対応する突部を有する成形型を金属板の上面に押し付けて、金属板の上面を部分的に凹ませることによって形成することができる。
【００１６】
図３に示すように、金属層１２の上面と第１側面２２とがなす角度α、及び金属層１２の上面と第２側面２３とがなす角度βは、それぞれ９５〜１５０度の範囲に設定することが好ましい。本実施形態においては、角度αを１３５度とするとともに、角度βを９５度とし、角度αを角度βよりも大きくしている。また、本実施形態においては、溝部２０の深さを０．１２ｍｍとしている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、金属層１２の上面における溝部２０で囲まれた領域には、半田３０が塗布されている。換言すれば、金属層１２に塗布された半田３０の外周、即ち、金属層１２の上面における半田付けされた領域（半田付け領域）の外周に沿って、その半田付け領域を囲むように溝部２０が設けられている。そして、半田３０を介して金属層１２の上面に半導体素子等の電子部品１３が実装されている。
【００１８】
次に、金属層１２の上面に半田付けにより電子部品１３を実装する方法を説明するとともに、本実施形態の基板１０の作用を説明する。
図４に示すように、絶縁基板１１の上面に接着された金属層１２の上面には、半田を塗布する塗布部Ｒ（図４における破線の内側の領域）が設定され、溝部２０は塗布部Ｒを囲む環状に形成されている。また、溝部２０は塗布部Ｒの縁に沿って形成されるとともに、塗布部Ｒよりも一回り大きく形成されている。
【００１９】
この金属層１２の上面に、塗布部Ｒに対応する形状の開口部４１を有するマスク４０を重ねる（図４においては、マスク４０を一点鎖線で示している。）。このとき、塗布部Ｒよりも一回り大きく形成された溝部２０はマスク４０によって覆われた状態となる。そして、マスク４０の開口部４１から金属層１２の上面にスキージ等を用いてペースト状の半田を塗布した後、金属層１２からマスク４０を取り外す。これにより、金属層１２の塗布部Ｒの上面に半田が部分的に塗布される。
【００２０】
このとき、半田が塗布される部位である塗布部Ｒには溝部２０が設けられていないため、平らな塗布部Ｒの上面と半田との接着面が確保されて、金属層１２に対して半田が十分に接着される。そのため、マスク４０と共に半田が金属層１２から剥がれることが抑制される。
【００２１】
次に、金属層１２の塗布部Ｒに塗布された半田の上に電子部品１３を載置する。そして、基板１０を加熱して半田を溶融させた後、冷却して半田を固化させる。これにより、金属層１２の上面に半田付けにより電子部品１３が実装される。
【００２２】
半田が溶融する際には、塗布部Ｒの外側へと半田が濡れ広がるが、塗布部Ｒの周囲に設けられている溝部２０によって、溝部２０を越えて半田が濡れ広がることが抑制される。なお、半田に先立って流れるフラックスは溝部２０を越えて金属層１２上に広がり易いが、半田の濡れ広がりは溝部２０にて規制されて、溝部２０の内側に半田が留められる傾向がある。また、金属層１２の上面において、塗布部Ｒから溝部２０で囲まれた領域内に半田が濡れ広がった結果として、溝部２０で囲まれた領域全体が半田付け領域になる。そして、その半田付け領域の外周に溝部２０が位置することになる。
【００２３】
本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
（１）基板１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上面に形成された金属層１２と、金属層１２の上面に半田付けにより実装された電子部品１３とを備えている。金属層１２は金属板から構成されている。金属層１２の上面における半田付け領域の外周に溝部２０が設けられている。
【００２４】
上記構成によれば、半田付け領域ではなく、半田付け領域の外周に溝部２０が設けられているため、マスクを用いて金属層１２の表面に半田を塗布する際に、金属層１２の半田付け領域（塗布部Ｒ）と半田との接着面が確保されて、金属層１２と半田とが十分に接着する。そのため、マスクを取り外す際に、塗布された半田が剥がれ難くなって、半田を容易に塗布することができる。
【００２５】
また、半田を溶融すべく基板１０を加熱した際に、溝部２０を越えて半田が濡れ広がることが抑制されるとともに溝部２０の内側に半田が留められる。これにより、金属層１２と電子部品１３との間に十分な量の半田が確保されて、半田付けの信頼性が向上する。
【００２６】
（２）溝部２０は、半田付け領域を囲む環状に形成されている。上記構成によれば、半田付け領域から全方位へ向かう半田３０の濡れ広がりを抑制することができる。
（３）溝部２０は、平らな底面２１と、内周側（半田付け領域側）の側面である第１側面２２と、外周側（半田付け領域の反対側）の側面である第２側面２３とを有する溝形状をなしている。
【００２７】
溝部２０に対応する突部を有する成形型を金属層１２に押し付けることによって溝部２０を形成する場合には、成形型の繰り返し使用に伴って成形型の突部の先端に丸まりや欠け等の欠損が生じることがある。上記のように、溝部２０を平らな底面２１を有する形状とすると、成形型に設けられる突部の先端も同様に平らな形状となる。これにより、溝部２０を形成する際に、成形型の突部の先端に作用する応力が緩和されて、突部の先端に欠損が生じ難くなる。
【００２８】
（４）溝部２０における金属層１２の表面と第１側面２２とがなす角度αを９５〜１５０度の範囲とするとともに、金属層１２の表面と第２側面２３とがなす角度βを９５〜１５０度の範囲としている。
【００２９】
上記構成によれば、溝部２０を越えた半田３０の濡れ広がりを好適に抑制することができる。また、上記の角度に設定することにより、成形型を金属層１２に押し付けて溝部２０を形成する際に、金属層１２と成形型と間の噛み込みが抑制されて金属層１２からの成形型の型抜けが良好になる。
【００３０】
（５）金属層１２の表面と第１側面２２とがなす角度αを、金属層１２の表面と第２側面２３とがなす角度βよりも大きくしている。上記構成によれば、外側に位置する第２側面２３が、より垂直に近い斜面形状になることによって、溝部２０を越えた半田３０の濡れ広がりを更に好適に抑制することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  溝部２０は環状に限定されるものではなく、非環状の溝部であってもよい。例えば、金属層１２のパターン形状等に応じて、金属層１２の上面には、多少の半田の濡れ広がりが許容される部位と、許容できない部位とが存在する場合がある。このような場合には、半田の濡れ広がりが許容できない部位と半田付け領域（塗布部Ｒ）との間にのみ溝部２０を設けることも可能である。
【００３２】
○  溝部２０の断面形状は特に限定されるものではない。例えば、底面２１を凹曲面状に形成してもよく、この場合にも上記（３）の効果を得ることができる。また、底面２１のない断面逆三角形状の溝部２０としてもよい。
【００３３】
○  金属層１２の表面と第１側面２２とがなす角度αと、金属層１２の表面と第２側面２３とがなす角度βを同じにしてもよい。また、上記角度αを上記角度βよりも小さくしてもよい。
【００３４】
○  上記実施形態では、離間して配置された二つの金属層１２の上面に跨るようにして電子部品１３が実装されていたが、一方の金属層１２の上面のみに電子部品１３が実装されていてもよい。
【００３５】
○  基板１０の種類は絶縁基板１１の下面側に別の金属層を接着した両面基板であってもよいし、内層パターンを更に有する多層基板であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
【００３６】
（イ）絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に形成された金属板かならなる金属層と、前記金属層の表面に半田付けにより実装された電子部品とを備える基板の製造方法であって、前記金属層の表面に設定される塗布部にマスクを用いて半田を塗布し、その半田の上に前記電子部品を実装する半田付け工程を有し、前記金属層として、前記塗布部の外側に溝部を形成した金属層を用いることを特徴とする基板の製造方法。
【符号の説明】
【００３７】
α，β…角度、Ｒ…塗布部、１０…基板、１１…絶縁基板、１２…金属層、１３…電子部品、２０…溝部、２１…底面、２２…第１側面、２３…第２側面、３０…半田。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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