(57)【要約】【課題】  両ランドに塗布されているペースト状半田が溶融する状態を考慮した電子部品の実装不良予測方法を提供する。【解決手段】  両端に電極部を有する電子部品をプリント回路基板に半田付けにて実装する際の不良現象の発生を予測する電子部品の実装不良予測方法であって、電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合されるプリント回路基板のランド上のどちらの半田が溶融するかを判定する工程を有し、両端の何れか一方が先に溶融すると判断された場合、片方の半田が溶融するシミュレーションを行い、両端が同時に溶融すると判断された場合、両方の半田が溶融するシミュレーションを行うようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電極部を有する電子部品をプリント回路基板に半田付けにて実装する際の不良現象の発生を予測する電子部品の実装不良予測方法であって、電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合されるプリント回路基板のランド上のどちらの半田が溶融するかを判定する工程を有し、両端の何れか一方が先に溶融すると判断された場合、片方の半田が溶融するシミュレーションを行い、両端が同時に溶融すると判断された場合、両方の半田が溶融するシミュレーションを行うことを特徴とする電子部品の実装不良予測方法。
【請求項２】
シミユレーションにおいては、溶融した半田の表面張力にて電子部品に加わるモーメントによって電子部品の挙動を解析することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装不良予測方法。
【請求項３】
電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合される半田のどちらが溶融するかを判定する工程において、両ランドに接続されている配線パターンを比較して判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装不良予測方法。
【請求項４】
電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合される半田のどちらが溶融するかを判定する工程において、当該電子部品の近隣に実装されている電子部品の大きさを比較して判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装不良予測方法。
【請求項５】
電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合される半田のどちらが溶融するかを判定する工程において、リフロー炉に搬送される方向に対する電子部品の方向によって判定することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装不良予測方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの実装不良予測方法を用いた実装不良予測ソフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装時の不良現象発生、特にリフロー半田付け時の不良発生を予測する電子部品の実装不良予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、チップコンデンサやチップ抵抗器などの電子部品をプリント回路基板にリフロー半田付けで実装する場合、図５に示すように、プリント回路基板１１上に、電子部品１２の本体１３の両端の電極部１４に対応する位置にランド１５が形成されており、これらのランド１５上にペースト状の半田１６が塗布される。次いで、ランド１５上に電極部１４が位置するようにプリント回路基板１１上に電子部品１２が搭載される。その後、プリント回路基板１１の全体がリフロー炉に搬送されて加熱され、半田１６が溶融してリフロー半田付けにより電子部品１２が実装される。
【０００３】
しかしながら、図５に示すように、電子部品１２の一方の端が立ち上がるマンハッタン現象が生じることがある。この現象の原因としては、両ランド１５の半田１６が溶融するタイミングに差が生じることによって、電極部１４の下側の表面張力によるモーメントの方が、外側の部分の表面張力によるモーメントに比べて小さいためであると考えられている。
【０００４】
そこで、従来の電子部品のマンハッタン現象を防止するためには、両側のランド上における溶融半田の表面張力を考慮したモーメントの計算方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図６に、特許文献１に記載された従来の電子部品の不良現象予測方法を示す。図６において、電子部品の重心を支点として、一方の電極に働くモーメントをＴ１、Ｔ２とし、他方の電極に働くモーメントをＴ３、Ｔ４として、両ランド上における溶融半田の表面張力を考慮している。
【特許文献１】特開２００３−６９２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来例における両側の半田が溶融するモデルでは、両側の半田が同時に溶融するという仮定に基づいているために、実際の現象とは一致しない場合があるという問題を有していた。実際は、両ランドに塗布されているペースト状の半田が、両ランドに接続されている配線パターンの違いによってランドを通してプリント回路基板に伝熱される熱量に違いを生じたり、表面実装されている電子部品がプリント回路基板に実装されている位置によっては、電子部品の一部が他の電子部品の近傍に位置するために加熱炉の熱風の当たり方が異なるなどの理由により、溶融するタイミングにずれを生じることが多い。また、表面実装部品の電極部の表面状態が左右で異なるために溶融した半田の濡れ性が異なることに起因する場合もある。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、両ランドに塗布されているペースト状半田が溶融する状態を考慮した電子部品の実装不良予測方法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】
【０００８】
本発明の電子部品の実装不良予測方法は、両端に電極部を有する電子部品をプリント回路基板に半田付けにて実装する際の不良現象の発生を予測する電子部品の実装不良予測方法であって、電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合されるプリント回路基板のランド上のどちらの半田が溶融するかを判定する工程を有し、両端の何れか一方が先に溶融すると判断された場合、片方の半田が溶融するシミュレーションを行い、両端が同時に溶融すると判断された場合、両方の半田が溶融するシミュレーションを行うものである。
【０００９】
この構成によれば、電子部品をプリント回路基板に実装する前に、設計段階においてシミュレーションによって電子部品の実装不良現象を予測することが可能となり、電子部品の不良が発生しない設計をすることができる。
【００１０】
また、シミュレーションにおいて、溶融した半田の表面張力にて電子部品に加わるモーメントによって電子部品の挙動を解析すると、リフロー半田付け時の不良発生をその主要原因に基づいて予測することができて好適である。
【００１１】
また、電子部品の両端の電極部がそれぞれ接合される半田のどちらが溶融するかを判定する工程においては、両ランドに接続されている配線パターンを比較して判定し、また当該電子部品の近隣に実装されている電子部品の大きさを比較して判定し、またリフロー炉に搬送される方向に対する電子部品の方向によって判定するのが好適である。
【００１２】
また、本発明は、以上のいずれかの実装不良予測方法を用いた実装不良予測ソフトを提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子部品の実装不良予測方法によれば、電子部品をプリント回路基板に実装する前に、設計段階においてシミュレーションによって電子部品の実装不良現象を予測することが可能となり、電子部品の不良が発生しない設計をすることができる。その結果、製造時のプリント回路基板の品質向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の電子部品の実装不良予測方法の一実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に、電子部品の実装不良予測方法の解析対象の電子部品（解析モデル）を示す。図１において、プリント回路基板１上には、チップコンデンサやチップ抵抗器などの電子部品２が搭載されている。プリント回路基板１には、電子部品２の本体３の両端の電極部４に対応する位置にランド５が形成されるとともに、これらのランド５上にはペースト状の半田６が塗布されている。このように電子部品２を搭載されたプリント回路基板１の全体が、リフロー炉に搬送され、所定の温度プロファイルで加熱され、半田６が溶融されることでリフロー半田付けによって電子部品２が実装される。なお、図１においては、左側の半田６は溶融しないと仮定しているため、右側の半田６のみを図示している。
【００１６】
図１に示すような解析モデルにおける電子部品２の実装不良予測方法について、図２を参照して説明する。スタートすると（ステップＳ１）、まず電子部品２の両端の電極部４における半田６のどちらが溶融するか、具体的には両端の電極部４の半田６が溶融する時間を判定する（ステップＳ２）。
【００１７】
例えば、図１の電子部品２の両端の電極部４に対応する一対のランド５において、一方のランド５だけが、広面積の金属箔にて構成されているグランド層に接続されている場合には、熱がそのランド５に接続されているグランド層にも伝達されるため、グランド層が接続されていないランド上の半田と比較して熱が加わり難い。この場合、図１における左側のランドにだけグランド層が接続されていたとすると、右側のランド５の半田６が左側の半田よりも先に溶融することになり、片方の半田６が溶融する場合の表面張力によるモーメント計算工程が選択される（ステップＳ３）。
【００１８】
図１の解析モデルの場合について説明する。まず、半田６の表面張力によるモーメントの計算を行う。溶融半田の表面張力を一律にγとすると、電子部品２のマンハッタン現象を引き起こすモーメントＴ1 は、次の式（１）
Ｔ1 ＝γＥＤｓｉｎθ1       ・・・（１）
ここで、γ  ：半田の表面張力（Ｎ）
Ｅ  ：電子部品の幅（ｍｍ）
Ｄ  ：電子部品の電極部に濡れ上がった半田の高さ（ｍｍ）
θ1 ：電子部品の電極部に濡れ上がっている半田の電極部に対する
接触角（°）
により求められる。
【００１９】
一方、電子部品２のマンハッタン現象を抑制するモーメントＴ2 は、次の式（２）
Ｔ2 ＝（１／２）Ｌｍｇ＋γＥＷｓｉｎθ2       ・・・（２）
ここで、Ｌ  ：電子部品の長さ（ｍｍ）
ｍ  ：電子部品の重量（ｇ）
ｇ  ：重力の加速度（ｍｍ／ｓ2 ）
θ2 ：電子部品の電極部とランドの間の半田の電極部に対する接触角（°）
Ｗ  ：電子部品の電極部の幅（ｍｍ）
により求められる。なお、Ｄ、θ1 、θ2 は、電極部の材質とその表面性状、半田の材質によって経験的に予め求められている。
【００２０】
以上で求めたモーメントＴ1 とＴ2 を比較し、Ｔ1 ＞Ｔ2 のときに電子部品２のマンハッタン現象が発生し、Ｔ1 ＜Ｔ2 のときはマンハッタン現象が発生しない。
【００２１】
一方、両側のランド５上の半田６が同時に溶融すると考えられる場合には、両方の半田が溶融した場合の表面張力によるモーメント計算が選択される（ステップＳ４）。この工程では、式（１）と式（２）の計算を両方の半田に対して同様に行う。左側の溶融半田によって電子部品２にマンハッタン現象を引き起こすモーメントをＴ3 、抑制するモーメントをＴ4 として、Ｔ1 −Ｔ2 ＞Ｔ3 −Ｔ4 の場合には左側の電極が立ち上がり、Ｔ1 −Ｔ2 ＜Ｔ3 −Ｔ4 の場合には右側の電極が立ち上がる。
【００２２】
以上の構成によれば、電子部品２をプリント回路基板１に実装する前の設計段階において、電子部品２の不良現象を予測することが可能となり、電子部品の不良が発生しない設計をすることができる。
【００２３】
次に、上記ステップＳ２の判定において、片方の半田が先に溶融する場合の他の例について、図３を参照して説明する。図３においては、プリント回路基板１上に解析対象の電子部品２が搭載されるとともに、この電子部品２の近傍にＢＧＡ等の大型の電子部品７が搭載されている。この場合、電子部品２の大型の電子部品７側の電極部４の半田６は、他方の電極部４の半田６と比較して、リフロー炉による加熱工程において熱が伝わり難い。従って、この場合は片方の半田が溶融する場合のモーメントの計算工程の選択を行う。
【００２４】
次に、上記ステップＳ２の判定において、両方の半田が同時に溶融する場合の例について、図４を参照して説明する。図４においては、プリント回路基板１上の解析対象の電子部品２が、その両端の電極部の半田がリフロー炉に同時に投入される方向に配置されている。そのため、両方の半田が同時に加熱され、溶融する時間に差は発生しない。従って、この場合には両方の半田が溶融する場合のモーメントの計算工程の選択を行う。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の電子部品の実装不良予測方法によれば、電子部品をプリント回路基板に実装する前に、設計段階においてシミュレーションによって電子部品の実装不良現象を予測することが可能となり、チップコンデンサやチップ抵抗器などの表面実装部品をプリント回路基板に実装する場合の設計プロセス及び製造プロセスに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の電子部品の実装不良予測方法の一実施形態における解析モデルの電子部品の斜視図。
【図２】同実施形態の実装不良予測方法の工程図。
【図３】片方の半田が溶融する他の例を示す平面図。
【図４】両方の半田が溶融する例を示す平面図。
【図５】従来例の電子部品の実装不良状態を示す正面図。
【図６】従来例の実装不良予測におけるモーメント計算の説明図。
【符号の説明】
【００２７】
１  プリント回路基板
２  電子部品
４  電極部
５  ランド
６  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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【図５】
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【図６】
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