(57)【要約】【課題】  方向性をもつ熱負荷がかかる環境でも、量産される基板間でばらつきなく部品下の半田付け部の強度を保持でき、低コストで信頼性の高い部品の表面実装を実現する。【解決手段】  回路基板１の表面に電子部品３を実装するための電極パッド２において、部品下面との接合を行う下面接合側平面部２２の、部品端面３３の延出方向イに沿う方向の端部側部分２３の厚みを、下面接合側平面部２２の残余部分２４及び部品端面３３との接合を行う端面接合側平面部２１の厚みに比べて薄く形成し、部品下の半田高さを高くする。この部分を、熱負荷を受けて半田亀裂が進行し始める側に向け、量産される回路基板１間でばらつきのない半田付け部の強度を得る。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の表面に電子部品を実装するため、該回路基板表層に形成される電極パッドにおいて、
前記電子部品の端面との接合を行うための端面接合側平面部と、これに連なって前記電子部品の下面に位置し、該下面との接合を行うための下面接合側平面部とを有し、
該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の少なくとも何れか一方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成されたことを特徴とする電子部品実装用電極パッド。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品実装用電極パッドにおいて、
下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の双方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の中間部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成されたことを特徴とする電子部品実装用電極パッド。
【請求項３】
電子部品の端面との接合を行うための端面接合側平面部と、これに連なって前記電子部品の下面に位置し、該下面との接合を行うための下面接合側平面部とを有し、該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の少なくとも何れか一方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成された電子部品実装用電極パッドに前記電子部品を接合したことを特徴とする電子部品実装構造。
【請求項４】
請求項３に記載の電子部品実装構造において、
下面接合側平面部の、電子部品端面の延出方向に沿う方向が、熱負荷の作用する方向にほぼ直交するように向けられ、
該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の双方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の中間部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成された電子部品実装用電極パッドに前記電子部品を接合したことを特徴とする電子部品実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の表面に電子部品（表面実装部品：ＳＭＤ）を直接半田付けする表面実装技術に係り、特に、回路基板表層に形成される電子部品実装用電極パッド及びこの電極パッドを用いた電子部品実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子部品実装構造には、コンデンサ、抵抗等の部品の電極の底面部と基板のパターンの半田付けをする部分にすき間部を設け、このすき間部に半田付けを行うというものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１４５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来技術では、部品の半田付け強度は高まるが、自動車のエンジンルーム内等のように、方向性をもつ熱負荷がかかる高温環境下での対応については考慮されてなく、次のような問題があった。
すなわち上記電子部品実装構造を、図５に例示するように、ＥＣＵ（Electronic Control Unit、Engine Control Unit）を構成する回路基板１への電子部品３の実装に適用する場合に、同部品３の半田付け部の強度保持は、ＥＣＵを搭載した自動車制御システムの信頼性を確保するために重要な技術である。しかし従来は、部品３下の半田高さ（半田層の厚み）の、接合強度の耐久性に与える影響が把握できてなく、勘に頼った半田付け管理が行われていた。このため、半田付け部の強度保持、熱疲労寿命（以下、半田寿命という。）については、量産される回路基板１間でばらつきが大きく、信頼性の確保が困難であった。なお図５中、矢印ロは、エンジンからの熱負荷方向を指す。
【０００５】
そこで、このような回路基板１の設置に関しては、次のような方策が採られていた。
(1)このような回路基板１はエンジンルーム内に設置しない。
(2)熱負荷が集中しないように熱負荷防止カバーや換気ファンを追加する。
(3)半田の印刷膜厚を管理するため、半田塗布量を毎回計量するか、あるいは計量装置を設備に追加する。
しかしこのような方策(1)〜(3)では、以下のような問題(1')〜(3')が生じた。
(1')回路基板１をエンジンルーム内に設置できないと、そこへの接続線であるワイヤハーネス長が長くなり、システム構成も複雑になった。
(2')熱負荷防止カバーや換気ファンを追加するとコストアップになった。
(3')半田塗布量の毎回計量は手間がかかって生産効率も低下してコストアップになり、また、計量装置の追加は設備コストアップを生じさせた。
【０００６】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、エンジンルーム内のように、方向性をもつ熱負荷がかかる高温環境下においても、量産される回路基板間でばらつきなく、電子部品下の半田付け部の強度を保持でき、例えばエンジンルーム内のＥＣＵを構成する回路基板に適用する場合に、部品の実装を、低コストかつ高信頼性にて実現できる電子部品実装用電極パッド及び電子部品実装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、回路基板の表面に電子部品を実装するため、該回路基板表層に形成される電極パッドにおいて、前記電子部品の端面との接合を行うための端面接合側平面部と、これに連なって前記電子部品の下面に位置し、該下面との接合を行うための下面接合側平面部とを有し、該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の少なくとも何れか一方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の双方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の中間部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成されたことを特徴とする。
【０００９】
特許請求の範囲の請求項３に記載の電子部品実装構造は、電子部品の端面との接合を行うための端面接合側平面部と、これに連なって前記電子部品の下面に位置し、該下面との接合を行うための下面接合側平面部とを有し、該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の少なくとも何れか一方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成された電子部品実装用電極パッドに前記電子部品を接合したことを特徴とする。
【００１０】
更に、特許請求の範囲の請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、下面接合側平面部の、電子部品端面の延出方向に沿う方向が、熱負荷の作用する方向にほぼ直交するように向けられ、該下面接合側平面部の、前記電子部品端面の延出方向に沿う方向の双方の端部側部分の厚みが、該下面接合側平面部の残余の中間部分及び前記端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成された電子部品実装用電極パッドに前記電子部品を接合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
特許請求の範囲の請求項１に記載の発明では、電極パッドの下面接合側平面部の、電子部品端面の延出方向に沿う方向の少なくとも何れか一方の端部側部分の厚みを、該下面接合側平面部の残余の部分及び端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成した。
これによれば、一般的な印刷による半田塗布方法によって半田を塗布して、電極パッド下面接合側平面部の上記一方の端部側部分における電子部品下の半田高さを高くすることができる。したがって、この部分を熱負荷を受ける側（半田亀裂が進行し始める側）に向けることで、方向性をもつ熱負荷がかかる高温環境下においても、量産される回路基板間でばらつきなく、電子部品下の半田付け部の強度を保持できる。そしてこれによれば、特にエンジンルーム内のＥＣＵを構成する回路基板に本発明の電子部品実装用電極パッドを適用する場合に、回路基板への部品の実装を、低コストかつ高信頼性にて実現できる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載の発明によれば、電極パッドの下面接合側平面部の、部品端面の延出方向に沿う方向の双方の端部側部分の厚みを、該下面接合側平面部の残余の中間部分及び端面接合側平面部の厚みに比べて薄く形成した。
これによれば、一般的な印刷による半田塗布方法によって半田を塗布して、電極パッドの下面接合側平面部の上記双方の端部側部分における電子部品下の半田高さを高くすることができる。したがって、請求項１の発明における効果を、上記端部側部分の何れの方向からの熱負荷に対しても発揮できる。あるいは、上記端部側部分の何れを熱負荷を受ける側に向けるかについて、注意を払う必要がなくなる。
【００１３】
更に、特許請求の範囲の請求項３及び４に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の電極パッドを用いた電子部品実装構造を実現することができ、エンジンルーム内のように、方向性をもつ熱負荷がかかる高温環境下においても、量産される回路基板間でばらつきなく、電子部品下の半田付け部の強度を保持できる。例えば、エンジンルーム内のＥＣＵを構成する回路基板に適用する場合に、部品の実装を、低コストかつ高信頼性にて実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本明細書で参照される各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明による電子部品実装用電極パッドの一実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す電極パッドを用いた電子部品実装構造の一実施形態を示す斜視図である。
これらの図において、１はガラスエポキシやセラミック等の絶縁材からなる回路基板である。
本発明による電子部品実装用電極パッド（以下、電極パッドと略記する。）２は、上記回路基板１の表面１１に電子部品３を実装するため同回路基板表層１２に被着形成されるもので、銅箔やアルミ箔等の導電材からなる。
電極パッド２は、これにより実装される電子部品３の種類、詳しくは電子部品３が有する電極数に応じた数だけ配設される。
本例では、電子部品３は本体３１及びその両端部に断面コ字状に取着形成された一対の電極３２，３２からなるチップコンデンサであるので、電極パッド２は、同コンデンサ本体３１両端部の電極３２，３２の位置に応じて各１個、つまり一対、対称に配設されている。
【００１５】
この電極パッド２は、各々電子部品３の端面３３との接合を行うための端面接合側平面部２１と、これに連なって上記電子部品３の下面に位置し、同下面との接合を行うための下面接合側平面部２２とを有する。
この場合、上記下面接合側平面部２２の、電子部品端面３３の延出方向イに沿う方向の双方の端部側部分（両端部側部分）２３，２３の厚みｄ１が、同下面接合側平面部２２の残余の中間部分２４及び上記端面接合側平面部２１の厚みｄ２に比べて薄く形成されている。つまり、図１中の電極パッド２において、厚みを厚くした部分（厚みｄ２部分）がＴ字状に見えるように形成されている。
これによれば、一般的な印刷による半田塗布方法によって半田を塗布して、電極パッド２の下面接合側平面部２２に電子部品３を半田付けする際、その部品下の半田高さは、同下面接合側平面部２２のその他の部分（中間部分２４）よりも厚くなる。
なお、図示省略されているが、回路基板表層１２には、必要に応じて各電極パッド２に導通する導電パターン等も形成されている。
【００１６】
電子部品３は、図２に示すように、各電極３２下面を各電極パッド２の下面接合側平面部２２に位置合わせした状態で半田付けされ、回路基板表面１１に固着、実装される。
この場合、半田付けは、半田ペーストを、印刷法によって電極パッド２，２の平面形状に応じた形状に塗布、つまり電極パッド２，２の上面全面に、あるいは各電極３２が対応する面に塗布し、この塗布面に電気部品３を上述したように位置合わせした状態で載置し、その後、上記半田ペーストを加熱溶融し、放熱させることで行われる。
また電子部品３は、図３に要部断面を拡大して示すように、その端面３３と電極パッド２の端面接合側平面部２１との間、つまり端面３３と端面接合側平面部２１とでなす角部の内角部分にも半田が盛られ、端面３３及び端面接合側平面部２１相互間も半田付け（接合）される。なお図２，図３中、４は半田部分を示す。
【００１７】
上述したように、本実施形態では、電極パッド２の下面接合側平面部２２の、電子部品端面３の延出方向イに沿う方向の両端部側部分２３，２３の厚みｄ１を、同下面接合側平面部２２の残余の中間部分２４の厚みｄ２に比べて薄く形成した。したがって、一般的な印刷による半田塗布方法によって半田を塗布して、電子部品下の半田高さｈ１（図３参照）を、同下面接合側平面部２２の中間部分２４よりも厚くすることができる。つまり、両端部側部分２３，２３の半田寿命を高めることができる。
【００１８】
いま、図２中の矢印ロに示す方向が熱負荷の作用する主な方向（エンジンからの熱負荷方向）であるとする。端面３３及び端面接合側平面部２１相互間部分の半田付けによる接合は強固であるので、下面接合側平面部２２の、電子部品端面３の延出方向イに沿う方向が、上記熱負荷方向ロにほぼ直交するように、電極パッド２，２、電子部品３（電子部品実装構造）の向きが設定される。しかし、このように向きが設定された場合でも、下面接合側平面部２２の両端部側部分２３，２３、特に図１，図２中、符号２３ａを括弧内に付記した端部側部分２３は、主な熱負荷方向ロからの分岐熱等の影響から副次的に熱負荷を受ける。
【００１９】
この様子を図４に示す。
図４は、図２中の右側の電極パッド２における半田部分４を取り出して示す斜視図で、この図４において、中心線４１は図２中の電子部品３の端面延出方向イの中央位置を示す。
また図４中、矢印ハが上記のような副次的な熱負荷方向（図２中の下面接合側平面部２２の半田部分４からみれば主たる熱負荷方向）を示す。このような方向ハから熱負荷を受けると、電極パッド２の下面接合側平面部２２の同熱負荷を受ける側の端縁部分、特に一点鎖線で囲んだ部分４２，４３辺りから矢印ニ方向に沿って半田亀裂が進行することが発明者等により検証されている。
そこで本実施形態では、この半田亀裂の進行側の端部側部分２３（２３ａ）の電子部品下の半田高さｈ１（図３参照）が厚くなるように、図１に示すように下面接合側平面部２２の厚みｄ１（＜ｄ２）を設定し、端部側部分２３ａにおける半田寿命を高めた。
したがって、この端部側部分２３ａ側を上記の副次的に熱負荷を受ける側に向けることで、このような方向性をもつ熱負荷がかかる高温環境下においても、量産される回路基板１間でばらつきなく、電子部品下の半田付け部の強度を保持できる。そしてこれによれば、特にエンジンルーム内のＥＣＵを構成する回路基板１に本発明の電子部品実装用電極パッド２を適用する場合に、回路基板１への電子部品３の実装を、低コストかつ高信頼性にて実現できる。ひいては、このような回路基板１（ＥＣＵ）を搭載した自動車制御システムの信頼性を確保できる。
【００２０】
なお上述実施形態では、端部側部分２３，２３の何れの方向からの熱負荷に対しても半田寿命が高められるように、両端部側部分２３，２３を、中間部分２４に比べて半田高さｈ１（図３参照）が高くなるように、下面接合側平面部２２の厚みを設定した。しかし、一方側からの熱負荷のみの対処で充分であれば、その熱負荷が加わる側の端部側部分２３についてのみ、半田高さｈ１が高くなるように構成してもよい。例えば、図２に示す構成では、端部側部分２３ａについてのみ、半田高さｈ１が高くなるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による電子部品実装用電極パッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電極パッドを用いた電子部品実装構造の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】電子部品が電極パッドに半田付けされている様子を図２中の右側の電極パッドについて模式的に示す断面拡大図である。
【図４】図２中の右側の電極パッドにおける半田部分を取り出して示す斜視図である。
【図５】表面実装技術による電子部品実装構造が適用されたＥＣＵを構成する回路基板を例示する斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：回路基板、１１：回路基板表面、１２：回路基板表層、２：電極パッド（電子部品実装用電極パッド）、２１：端面接合側平面部、２２：下面接合側平面部、２３：端部側部分、２４：残余の中間部分、、３：電子部品、３１：電子部品本体、３２：電極、３３：電子部品端面、４：半田部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006073896.tif 000005
【図４】
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【図５】
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