(57)【要約】    【課題】  半田ペースト３３によってチップ部品１５の電極１６を回路基板２０のランド２２に半田付けするときに、余剰の半田ペースト３３がチップ部品１５の側方にはみ出し、はみ出した半田ペースト３３によって半田ボールが発生するのを防止する。    【解決手段】  回路基板２０上におけるランド２２の周囲のソルダーレジスト２３の印刷位置を工夫し、ランド２２の反対側のランド側の先端縁および側縁においては、ソルダーレジスト２３がかからないようにし、該部分に半田導入溝２７、２８をコ字状に連続して形成する。そしてランド２２から反対側のランド側にはみ出した半田ペースト３３を半田導入溝２７内に導入し、側方にはみ出した半田ペースト３３を半田導入溝２８内に導入する。またランド２２のチップ部品１５の電極１６と対向する位置に形成されたソルダーレジスト２３の端縁による壁部３０によって、良好な半田フィレット３４を形成する。    【選択図】    図１
2006287060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ部品の両端の電極を半田付けするランドを有する回路基板において、
前記ランドの反対側のランドと対向する端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成するとともに、
前記ランドの反対側ランドから最も離れた端縁の近傍に、前記チップ部品の電極の端面と対向する壁部を形成することを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記半田導入溝が、前記ランドの反対側ランドと対向する端縁および側縁から離間してソルダーレジストを形成することにより形成される、前記ランドの端縁および側縁と前記ソルダーレジストの端縁との間に形成される凹部から成る溝であることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記壁部が、前記チップ部品の電極の端面と対向するように前記ランド上に形成されるソルダーレジストの端縁であって、前記ソルダーレジストの厚さに相当する高さを有することを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項４】
前記ランドの幅が前記チップ部品の電極の幅とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項５】
チップ部品の両端の電極を、回路基板上のランドにそれぞれ半田付けするチップ部品の半田付け構造において、
前記ランドの前記チップ部品の中心側の端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成し、溶融した余剰の半田を前記半田導入溝に引込むとともに、
前記ランドに前記チップ部品の電極の端面と対向するように、壁部を形成し、該壁部から前記電極の端面に沿うように、溶融半田によって半田フィレットを形成することを特徴とするチップ部品の半田付け構造。
【請求項６】
前記半田導入溝の幅が、３０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載のチップ部品の半田付け構造。
【請求項７】
前記半田導入溝の深さが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載のチップ部品の半田付け構造。
【請求項８】
前記壁部の高さが１０〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載のチップ部品の半田付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路基板およびチップ部品の半田付け構造に係り、とくにチップ部品の両端の電極を半田付けするランドを有する回路基板、およびこの回路基板に対するチップ部品の半田付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路装置の小型化の要請に沿って、リード付き部品に代えて、面実装型のチップ部品が広く用いられる傾向にある。図５はこのようなチップ部品１の回路基板２に対する取付け構造を示している。チップ部品１はその外筐がほぼ直方体状をなし、その長さ方向あるいは軸線方向の両端にそれぞれ電極３を備えている。このような電極３は、回路基板２上に銅箔をエッチングして形成されたランド４に半田付けされるようになっている。なお回路基板２の上記ランド４以外の部分については、ソルダーレジスト５から成る被膜によって覆われるようになっている。
【０００３】
従来の回路基板２上におけるランド４とソルダーレジスト５との位置関係は、図６に示される。すなわちランド４の周縁部の端縁が総てソルダーレジスト５によって覆われるようになっている。このような従来の回路基板２のランド４の構造によると、余剰半田によって半田ボールを形成する可能性がある。半田ボールは、誤配線を形成したり、離脱した後に機器内で自由に移動すると、電極間や回路パターン間の短絡の原因になる。従ってチップ部品１を回路基板２のランド４に半田付けする際に、半田ボール７が発生しないようにしなければならない。
【０００４】
従来の半田ボールの発生のメカニズムは、例えば図７に示される。クリーム半田から成る半田ペースト６がランド４上に所定量塗布される。そしてこの後にチップ部品２を搭載し、その電極３を半田ペースト６に接触させる。この状態でリフローを行なうと、半田ペースト６中の半田粉粒が溶融し、一部の半田がチップ部品１の下面であって反対側の電極側に向かって流動する。そしてこのような余剰の半田は、チップ部品１の側部にはみ出し、この状態で固化されると、半田ボール７になる。
【０００５】
また図８に示すように、チップ部品１の下側に入込んだ半田ペースト６によって、側方に押出されて半田ボールを形成する場合がある。すなわちランド４に塗布された半田ペースト６の上に、チップ部品１の電極３を載せて押圧力を与えると、クリーム状の半田ペースト６が側方に押出されるようになり、押出された半田はこのままの状態で溶融固化すると、半田ボール７になる。このような半田ボール７は、上述の如く機器内において自由に転動すると、短絡事故の原因になる。
【０００６】
特開２００４−２０７２８７号公報には、はんだ付け用ランドにおいて、搭載するチップ部品に覆われるランド部と搭載するチップ部品に覆われないランド部とのソルダーレジストの形成構造を変え、具体的には、はんだ付け用ランドにおいて、搭載するチップ部品が覆い被さる側のみソルダーレジストをなくし、これによりはんだ付け用ランドよりはみ出したはんだが、リフロー加熱時にはんだ付け用ランドに戻り易くし、リフロー加熱時におけるはんだ付け時に発生するはんだボールの発生を抑えるようにしたはんだ付け用ランドが開示されている。
【０００７】
このような構成によると、余剰の半田であってチップ部品１の下面にもぐり込むように流動した半田が、さらに側方に流出して、半田ボールを形成するのを防止できるようになる。ところがこの構成は、ランドの両側の部分にはソルダーレジストが完全にオーバラップするように延びており、このためにランドの側方に直接流出した半田を吸収する手立てがない。従って完全に半田ボールを防止することができない。
【特許文献１】特開２００４−２０７２８７号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明の課題は、チップ部品の側部にはみ出した余剰の半田ペーストによる半田ボールの発生を防止するようにした回路基板およびチップ部品の半田付け構造を提供することである。
【０００９】
本願発明の別の課題は、余剰の半田が反対側のランドの方向にに流出した場合のみならず、側方に流出した場合においても、これらの余剰の半田を確実に吸収できるようにした回路基板およびチップ部品の半田付け構造を提供することである。
【００１０】
本願発明のさらに別の課題は、半田ペーストを用いたリフロー加熱時に、チップ部品の周囲に押出された半田ペーストが半田ボールを形成し、チップ部品の側面に付着するのを防止するようにした回路基板およびチップ部品の半田付け構造を提供することである。
【００１１】
本願発明のさらに別の課題は、チップ部品の半田付けに伴なう半田ボールによる短絡事故の発生を防止するようにした回路基板およびチップ部品の半田付け構造を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、チップ部品の電極を回路基板のランドに正しく半田付けできるように良好なフィレットを形成するようにした回路基板およびチップ部品の半田付け構造を提供することである。
【００１３】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、および実施の形態によって明らかにされよう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願の主要な発明は、チップ部品の両端の電極を半田付けするランドを有する回路基板において、
前記ランドの反対側のランドと対向する端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成するとともに、
前記ランドの反対側ランドから最も離れた端縁の近傍に、前記チップ部品の電極の端面と対向する壁部を形成することを特徴とする回路基板に関するものである。
【００１５】
ここで、前記半田導入溝が、前記ランドの反対側ランドと対向する端縁および側縁から離間してソルダーレジストを形成することにより形成される、前記ランドの端縁および側縁と前記ソルダーレジストの端縁との間に形成される凹部から成る溝であってよい。また前記壁部が、前記チップ部品の電極の端面と対向するように前記ランド上に形成されるソルダーレジストの端縁であって、前記ソルダーレジストの厚さに相当する高さを有していてよい。また前記ランドの幅が前記チップ部品の電極の幅とほぼ等しくてよい。
【００１６】
半田付け構造に関する主要な発明は、チップ部品の両端の電極を、回路基板上のランドにそれぞれ半田付けするチップ部品の半田付け構造において、
前記ランドの前記チップ部品の中心側の端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成し、溶融した余剰の半田を前記半田導入溝に引込むとともに、
前記ランドに前記チップ部品の電極の端面と対向するように、壁部を形成し、該壁部から前記電極の端面に沿うように、溶融半田によって半田フィレットを形成することを特徴とするチップ部品の半田付け構造に関するものである。
【００１７】
ここで、前記半田導入溝の幅が、３０〜１００μｍの範囲内であってよい。また前記半田導入溝の深さが１０〜１００μｍの範囲内であってよい。また前記壁部の高さが１０〜１００μｍの範囲内であってよい。
【００１８】
本願発明の好ましい態様は、プリント配線板上の表面実装タイプのチップ部品をリフロー加熱により半田付けするランドにおいて、前記チップ部品の下部分と横の部分に前記ランドを覆い被さらないようにソルダーレジストを形成する半田付けランドに関する。ここで半田付けランドは、ほぼ矩形状をなし、しかもチップ部品の幅寸法とほぼ同寸法であることが好適である。
【００１９】
上記のような態様によると、チップ部品が搭載され、リフロー加熱により半田ペーストが溶融した際に、ランドとソルダーレジストとの間に半田が入込むので、チップ部品の側面に半田ペーストを押出すことがなくなる。つまり、押出す半田ペーストがないので、チップ部品の側面に半田ボールが発生しない。さらに、チップ部品の側面側にも同様の理由で、半田ペーストを押出すことがなくなるために、チップ部品の幅寸法とランドの幅寸法とをほぼ同寸法にすることができ、高密度実装用の半田付けランドとして有効になる。
【発明の効果】
【００２０】
本願の主要な発明は、チップ部品の両端の電極を半田付けするランドを有する回路基板において、ランドの反対側のランドと対向する端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成するとともに、ランドの反対側ランドから最も離れた端縁の近傍に、チップ部品の電極の端面と対向する壁部を形成するようにしたものである。
【００２１】
従ってこのような回路基板によると、チップ部品の反対側のランドの方向に流出した半田ペーストは、ランドの反対側のランドと対向する端縁に形成された半田導入溝に導入される。またチップ部品の側方にはみ出した半田ペーストは、側方の半田導入溝に導かれる。また壁部と電極の端面とによって良好な半田フィレットが形成される。
【００２２】
半田付け構造に関する主要な発明は、チップ部品の両端の電極を、回路基板上のランドにそれぞれ半田付けするチップ部品の半田付け構造において、ランドの前記チップ部品の中心側の端縁から側縁にかけて、半田導入溝をほぼコ字状に形成し、溶融した余剰の半田を半田導入溝に引込むとともに、ランドにチップ部品の電極の端面と対向するように、壁部を形成し、該壁部から電極の端面に沿うように、溶融半田によって半田フィレットを形成するようにしたものである。
【００２３】
従ってこのようなチップ部品の半田付け構造によると、チップ部品の中心側および側方にはみ出した半田ペーストは、それぞれ対応する方向に形成された半田導入溝に引込まれて半田ボールの形成を阻止する。またランドに形成された壁部と電極の端面とによって、電極の端面に沿うように良好な半田フィレットが形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態の概要を示しており、ここではチップ部品１５を回路基板２０に実装するようにしている。チップ部品１５は、直方体状の外形を有し、両端にそれぞれ電極１６が形成されている。そしてこのようなチップ部品１５が、回路基板２０の導体パターン２１と接続されたランド上に実装されるようになっており、チップ部品１５の両端の電極１６がそれぞれランド２２に半田付けされる。なおランド２２はほぼ矩形状をなしている。また回路基板２０の表面であって、ランド２２を除く領域がソルダーレジスト２３によって覆われている。
【００２５】
ここでとくにソルダーレジスト２３とランド２２との関係は、図２に示される。すなわちソルダーレジスト２３はランド２２の周縁部の全領域にオーバラップするように延びてはおらず、とくにランド２２の反対側のランドと対向する周縁部においては、その周囲において、ランド２２はソルダーレジスト２３との間に隙間を有しており、この隙間が半田導入溝２７を構成している。またランド２２の両側にも、上記ソルダーレジスト２３が延びておらず、半田導入溝２８が形成される。また上記ランド２２の互いに反対側のランドから最も離れた端縁の近傍には、上記ソルダーレジスト２３の端縁によって壁部３０が形成される。すなわちランド２２上に導体パターン２１側からオーバラップするように延びるソルダーレジスト２３の端面によってほぼ垂直な壁部３０が形成される。またとくに図２Ｂから明らかなように、ここではランド２２の幅方向の寸法がチップ部品１５の電極１６の寸法とほぼ同じ値になっている。
【００２６】
ここで用いられる部品としては、次のような型式の部品がある。なおこの部品の電極サイズの単位はｍｍである。
【００２７】
０６０３型部品    電極サイズ０．１５×０．３
１００５型部品    電極サイズ０．２５×０．５
１６０８型部品    電極サイズ０．４×０．８
２０１２型部品    電極サイズ０．５×１．２５
３２１６型部品    電極サイズ０．６×１．６
３２２５型部品    電極サイズ１．４×２．５
４５３２型部品    電極サイズ１．４×３．２
また回路基板２０上のランド２２の厚さは、銅箔の厚さが１８μｍの場合には、例えば４３±７μｍとなる。これに対して銅箔の厚さが１２μｍの場合には、ランド２２の厚さは３７±７μｍとなる。またランド２２の大きさ、すなわちソルダーレジストが被さらない部分の大きさは、その幅がチップ部品１５の電極１６の幅に等しく、長さ方向の寸法は、チップ部品１５の電極１６の長さ方向の寸法よりも外側と内側にそれぞれ０．１ｍｍずつ大きくした値であってよい。
【００２８】
次に半田導入溝２７、２８の深さを決定する主要なファクターであるソルダーレジスト２３の厚さは、銅箔が被っている部分は例えば１５〜２０μｍとし、銅箔が被っていない部分については２０〜２５μｍの値が好適である。ここでソルダーレジスト２３の厚さを厚くすると、半田導入溝２７、２８の深さが深くなり、ソルダーレジスト２３の厚さを薄くすると、半田導入溝２７、２８の厚さが小さくなる。またランド２２上におけるソルダーレジスト２３の厚さによって、壁部３０の高さが決定される。すなわち半田導入溝２７、２８や壁部３０の高さ方向の寸法が、ソルダーレジスト２３の厚さによって決定される。
【００２９】
上記半田導入溝２７、２８の幅の寸法は、３０〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。３０μｍ以下の幅であると、半田導入溝２７、２８の余剰の半田の収容能力が低下し、あるいはまたその効果がほとんどなくなってしまう。これに対して半田導入溝２７、２８の幅を１００μｍよりも大きくすると、半田導入溝２７、２８によって回路基板２０の表面のスペースがくわれ、これによって部品の実装密度が低下する。
【００３０】
図３はとくにランド２２の反対側のランドと対向する部分に形成された半田導入溝２７による半田ボール発生の防止のメカニズムを示している。ここでランド２２上にまず半田ペースト３３が塗布される。そしてその上にチップ部品１５が実装され、電極１６が半田ペースト３３に粘着される。この状態でリフロー炉に導入されると、半田ペースト３３中の半田が溶融し、これによってチップ部品１５の電極１６がランド２２に半田付けされる。このときに溶融した半田がチップ部品１５の下側に沿って、反対側のランド２２側に流動する。ところがランド２２の先端側の部分に設けられている半田導入溝２７に流動した半田が引込まれる。従ってチップ部品１５の側方に半田ペースト３３や溶融半田が流出することがなく、これによって半田ボールの発生が阻止される。
【００３１】
また図３から明らかなように、とくにチップ部品１５の電極１６の端面と、ランド２２のソルダーレジスト２３の端縁によって形成される壁部３０とによって、ランド２２とチップ部品１５の電極１６との間に良好な半田フィレット３４が形成される。従ってこのことから、高品質の半田付けが可能になる。
【００３２】
図４は上記回路基板２０のランド２２の側方に流出した半田ペースト３３あるいは溶融半田の引込みの動作を示している。ここでも回路基板２０のランド２２上に半田ペースト３３が塗布され、その上にチップ部品１５が搭載されて電極１６が半田ペースト３３に粘着される。そしてこのような状態で、リフロー炉に回路基板２０が導入されると、半田ペースト３３中の半田が溶融する。ここで溶融した半田はチップ部品１５の下側に沿って、ランド２２の側方に流動する。ところがランド２２の側方には、両側にそれぞれ半田導入溝２８が形成されており、これらの半田導入溝２８によって側方に流動した溶融半田を引込むことが可能になる。従ってチップ部品１５の側方に溶融半田が流出して半田ボールが発生することが防止される。
【００３３】
このように本実施の形態は、回路基板２０上の半田付けランド２２の形状に特徴を有しており、ランド２２のとくにチップ部品１５の下側部分と横部分とに対応する位置において、ソルダーレジスト２３が被らないように形成しており、ソルダーレジスト２３がからないこれらの位置に、半田導入溝２７、２８が形成される。
【００３４】
従ってこのようなチップ部品１５の半田付けランド２２を用いると、チップ部品１５が搭載され、リフロー加熱により半田ペースト３３が溶融した際に、ランド２２とソルダーレジスト２３との隙間の半田導入溝２７に余剰の半田が入込むために、チップ部品１５の側面に半田ペースト３３が押出されなくなる。従って側方に半田ペースト３３が存在せず、チップ部品１５の側面側に半田ボールが発生することがない。
【００３５】
またチップ部品１５の側方に半田ペーストが直接押出されても、この半田ペーストが側方の半田導入溝２８に引込まれるために、チップ部品１５の側方に半田ペーストが押出されることがなく、これによって半田ボールの発生が阻止される。
【００３６】
このような回路基板２０上のランド２２の構成は、単にソルダーレジスト２３のスクリーン印刷の範囲を変更すればよく、スクリーン印刷の版の形状を変更することによって対応することができる。なおスプレーコート法によってソルダーレジストを塗布する場合は、マスクのパターン形状の変更によって対応できる。従って半田導入溝２７、２８を形成しても、余分の工程が増加することがなく、またコストが増大することもない。また本実施の形態の構造は、とくにチップ部品１５の側方に半田ペースト３３が押出されないために、ランド２２の幅方向の寸法を、図２Ｂに示すようにチップ部品１５の電極１６の同方向の寸法とほぼ同一の寸法とすることができる。すなわち回路基板２０上におけるランド２２の幅方向の寸法を最小限にすることができ、これによって回路基板２０上におけるスペースの有効利用につながり、高密度実装が可能になる。
【００３７】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態におけるチップ部品１５の寸法や、回路基板２０上におけるランド２２の寸法、あるいはその具体的な形状等については、各種の変更が可能である。またソルダーレジスト２３をランド２２の周囲からずらして印刷することにより形成される半田導入溝２７、２８の幅や深さについても、目的に応じて各種の変更が可能である。同様に壁部３０の高さについても、目的に応じて各種の設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、チップ部品を回路基板上に実装して電子回路装置を組立てるのに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】回路基板に対するチップ部品の実装を示す要部分解斜視図である。
【図２】回路基板上のランドの配置を示す平面図である。
【図３】半田ボールの発生のメカニズムを示すチップ部品の軸線方向の断面図である。
【図４】半田ボールの発生の防止のメカニズムを示すチップ部品の幅方向の断面図である。
【図５】従来の回路基板に対するチップ部品の実装を示す要部断面図である。
【図６】同回路基板上におけるランドの配置を示す平面図である。
【図７】従来の回路基板上における半田ボールの発生のメカニズムを示すチップ部品の軸線方向の断面図である。
【図８】従来の回路基板上における半田ボールの発生のメカニズムを示すチップ部品の幅方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…チップ部品、２…回路基板、３…電極、４…ランド、５…ソルダーレジスト、６…半田ペースト、７…半田ボール、８…半田、１５…チップ部品、１６…電極、２０…回路基板、２１…導体パターン、２２…ランド、２３…ソルダーレジスト、２７、２８…半田導入溝、３０…壁部、３３…半田ペースト、３４…半田フィレット、３５…半田
【図１】
2006287060.tif 000003
【図２】
2006287060.tif 000004
【図３】
2006287060.tif 000005
【図４】
2006287060.tif 000006
【図５】
2006287060.tif 000007
【図６】
2006287060.tif 000008
【図７】
2006287060.tif 000009
【図８】
2006287060.tif 000010