(57)【要約】【課題】電子部品を位置決めしつつ接続不良を低減できる技術の提供。【解決手段】電子基板は、ソルダーレジストの開口部にて露出するパッドであって、電子部品を実装した場合に前記電子部品の端子と対向する対向領域と、前記電子部品を実装した場合に前記電子部品の端子と対向しない非対向領域と、を含むパッドと、前記ソルダーレジストの段差によって前記対向領域に前記電子部品の端子を位置決めするとともに、前記対向領域と前記非対向領域との間における半田の通路が形成された位置決め部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソルダーレジストの開口部にて露出するパッドであって、電子部品を実装した場合に前記電子部品の端子と対向する対向領域と、前記電子部品を実装した場合に前記電子部品の端子と対向しない非対向領域と、を含むパッドと、
前記ソルダーレジストの段差によって前記対向領域に前記電子部品の端子を位置決めするとともに、前記対向領域と前記非対向領域との間における半田の通路が形成された位置決め部と、
を備える電子基板。
【請求項２】
前記対向領域と前記非対向領域とに跨がって半田フィレットが形成される、
請求項１に記載の電子基板。
【請求項３】
前記位置決め部は、矩形状の前記電子部品の端子の四隅のうちの２個以上に向けて、前記開口部の外縁から前記ソルダーレジストが突出した形状を有する、
請求項１または請求項２のいずれかに記載の電子基板。
【請求項４】
前記位置決め部は、前記パッドと平行な面内において前記電子部品の端子が回転することを制限する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品が半田付けされる部分の面積よりも広い面積を有するパッドが形成された回路基板が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、パッドのうち、電子部品が半田付けされる部分と、電子部品が半田付けされない部分とがレジストパターンによって区画されている。これにより、電子部品が半田付けされる部分と、電子部品が半田付けされない部分との間で電子部品や半田が移動することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３３７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において、電子部品が半田付けされる部分に印刷された半田ペーストのみで電子部品を半田付けしなければならないという問題があった。すなわち、半田付けに使用できる半田が不足し、電子部品の接続不良が発生してしまうという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、電子部品を位置決めしつつ接続不良を低減できる技術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】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明の電子基板は、ソルダーレジストの開口部にて露出するパッドであって、電子部品を実装した場合に電子部品の端子と対向する対向領域と、電子部品を実装した場合に電子部品の端子と対向しない非対向領域と、を含むパッドと、ソルダーレジストの段差によって対向領域に電子部品の端子を位置決めするとともに、対向領域と非対向領域との間における半田の通路が形成された位置決め部と、を備える。
【０００６】
前記のように構成した本発明において、位置決め部がソルダーレジストの段差によって電子部品を対向領域に位置決めすることができる。ここで、パッドはソルダーレジストの開口部に形成されるため、ソルダーレジストの表面とパッドの表面との高さが異なり、ソルダーレジストの外縁には段差が形成される。この段差によって、位置決め部は、対向領域に電子部品の端子を位置決めできる。すなわち、対向領域を囲むようにソルダーレジストの段差を形成することにより、対向領域に電子部品の端子を位置決めできる。ただし、対向領域を完全に囲むのではなく、対向領域と非対向領域との間における半田の通路を形成しておくことにより、非対向領域からも対向領域へ半田を供給することができる。従って、半田不足により生じる接続不良を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電子基板の斜視図である。
【図２】図２Ａ，図２Ｂは電子基板の平面図である。
【図３】図３Ａ，図３Ｂは電子基板の平面図である。
【図４】図４Ａ，図４Ｂは電子部品の回転を説明する模式図である。
【図５】図５Ａ，図５Ｂは電子基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）電子基板の構成：
（２）他の実施形態：
【０００９】
（１）電子基板の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる電子基板１の斜視図である。電子基板１は、電子部品Ｄが実装される基板である。電子部品Ｄは、ダイオードであり、パッケージＤ１の底面を構成する端子Ｄ２と、パッケージＤ１から突出する端子Ｄ３とを備えている。電子部品Ｄは、表面実装が可能な部品であればよく、その種類は特に限定されない。
【００１０】
電子基板１の表面はソルダーレジスト１０によって被覆されている。ソルダーレジスト１０の一部に開口部を形成することにより、第１パッド２０と第２パッド３０とが形成されている。第１パッド２０と第２パッド３０とは、ソルダーレジスト１０の下層に形成された導体パターンが露出する部分である。ソルダーレジスト１０は、導体パターン上に形成されるため、第１パッド２０と第２パッド３０の外縁に、ソルダーレジスト１０の厚みに対応する高さの段差Ｕが形成される。段差Ｕの高さは、２０〜６０μｍであり、好ましくは３０μｍ以上である。
【００１１】
ここで、第１パッド２０は、ソルダーレジスト１０の開口部にて露出するパッドであって、電子部品Ｄを実装した場合に電子部品Ｄの端子Ｄ２と対向する対向領域２１（斜めハッチング）と、電子部品Ｄを実装した場合に電子部品Ｄの端子と対向しない非対向領域２２，２２（クロスハッチング）と、を含む。
【００１２】
図２Ａは、電子基板１の平面図である。図２Ａにおいて、段差Ｕを太い実線で示し、実装後の電子部品Ｄの端子Ｄ２，Ｄ３が存在する位置を太い破線で示す。第２パッド３０と端子Ｄ３はともに矩形状であり、電子基板１を垂直方向から見た場合に第２パッド３０は端子Ｄ３よりもわずかに大きい。図２Ａは、電子部品Ｄの端子Ｄ２，Ｄ３の理想的な位置を示すものであり、実際には製造誤差によって電子部品Ｄの端子Ｄ２，Ｄ３の位置がずれ得る。
【００１３】
第１パッド２０において、端子Ｄ２は対向領域２１上に位置する。すなわち、端子Ｄ２は半田を介して対向領域２１と対向する。対向領域２１と端子Ｄ２はともに矩形状であり、電子基板１を垂直方向から見た場合に対向領域２１は端子Ｄ２よりもわずかに大きい。以下、端子Ｄ２の長辺方向をＹ方向とし、端子Ｄ２の短辺方向をＸ方向とする。
【００１４】
第１パッド２０において、端子Ｄ２は非対向領域２２，２２上に位置しない。すなわち、端子Ｄ２は半田を介して非対向領域２２と対向しない。非対向領域２２，２２は、矩形状であり、対向領域２１のＸ方向両側に１個ずつ形成されている。
【００１５】
ソルダーレジスト１０の段差Ｕによって対向領域２１に電子部品Ｄの端子Ｄ２を位置決めするとともに、対向領域２１と非対向領域２２，２２との間における半田の通路２３ｂ，２３ｂが形成された位置決め部２３，２３が設けられている。以下、位置決め部２３，２３について詳細に説明する。
【００１６】
位置決め部２３，２３は、対向領域２１と非対向領域２２，２２との間の領域である。位置決め部２３，２３は、ソルダーレジスト１０をＹ方向に突出させた突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａ（グレー）を含む。また、位置決め部２３，２３は、Ｙ方向において向かい合う２組の突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａの間に形成された通路２３ｂ，２３ｂを含む。突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａはソルダーレジスト１０が存在する部分であり、通路２３ｂ，２３ｂは導体パターンが露出する部分である。
【００１７】
図２Ｂは、半田ペーストの印刷領域Ｑを示す電子基板１の平面図である。同図に示すように、印刷領域Ｑは、第１パッド２０と第２パッド３０の輪郭（段差Ｕ）を一定の距離だけ内側にオフセットした輪郭を有する領域である。印刷領域Ｑは、対向領域２１と非対向領域２２，２２と位置決め部２３，２３の通路２３ｂ，２３ｂとに跨がって形成される。なお、図２Ｂは、印刷領域Ｑの理想的な位置を示すものであり、実際には製造誤差によって印刷領域Ｑの位置がずれ得る。
【００１８】
印刷領域Ｑに対応する開口を有する印刷マスクを用いて半田ペーストを印刷し、その後、図１において矢印で示すように電子部品Ｄをマウントし、リフロー炉を通過させることにより、電子部品Ｄを電子基板１上に実装できる。リフローにおいて半田ペーストに含まれる半田粒子が溶融し、表面張力と、端子Ｄ２の良好な濡れ性とによって第１パッド２０の溶融半田が端子Ｄ２に集まろうとする。第１パッド２０の溶融半田は、非対向領域２２，２２にも存在することとなるが、通路２３ｂ，２３ｂを通過して対向領域２１まで流動したり、対向領域２１上に留まったりすることが可能となる。
【００１９】
図３Ａは、半田フィレットの形成領域Ｓ，Ｓを示す電子基板１の平面図である。同図に示すように、半田フィレットは、対向領域２１と通路２３ｂ，２３ｂと非対向領域２２，２２に跨がって形成される。このように、対向領域２１と非対向領域２２に跨がって大きい半田フィレットを形成することにより、接続不良を低減できる。
【００２０】
また、端子Ｄ２に対向する対向領域２１だけでなく、対向領域２１と通路２３ｂ，２３ｂと非対向領域２２，２２に跨がって半田ペーストを印刷できるため、半田が不足する可能性を低減できる。すなわち、対向領域２１を段差Ｕ完全に囲むのではなく、対向領域２１と非対向領域２２，２２との間における半田の通路２３ｂ，２３ｂを形成しておくことにより、非対向領域２２，２２からも半田を供給することができる。従って、半田不足により生じる接続不良を低減できる。
【００２１】
また、位置決め部２３，２３は、矩形状の電子部品Ｄの端子Ｄ２の四隅のうちの２個以上に向けて、開口部の外縁からソルダーレジスト１０が突出した形状を有する。これにより、矩形状の電子部品Ｄの端子Ｄ２の辺（Ｙ方向）の中央部において半田の通路２３ｂ，２３ｂを形成することができ、電子部品Ｄの端子Ｄ２の辺の中央部に対して非対向領域２２，２２から半田を供給できる。これにより、端子Ｄ２をバランスよく半田付けでき、効果的に接続不良を低減できる。
【００２２】
図３Ｂは、電子部品Ｄの位置ずれを示す電子基板１の平面図である。図３Ｂに示すように電子部品Ｄの端子Ｄ２，Ｄ３の位置は、図２Ａの理想的な位置からずれ得る。しかし、ソルダーレジスト１０の段差Ｕが端子Ｄ２，Ｄ３の移動を制限するため、端子Ｄ２，Ｄ３が第１パッド２０と第２パッド３０から離脱するような位置ずれを防止できる。リフローにおいては電子部品Ｄに作用する重力によって端子Ｄ２，Ｄ３が下方に沈み込もうとするため、段差Ｕを乗り越えることが困難となるからである。
【００２３】
しかし、第１パッド２０は対向領域２１だけでなく非対向領域２２，２２も含むため、端子Ｄ２が非対向領域２２，２２までずれた場合には、電子部品Ｄの位置ずれが大きくなり、各種の不具合を生じさせ得る。これに対して、位置決め部２３，２３に突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａを形成することにより、端子Ｄ２を対向領域２１内に位置決めできる。
【００２４】
Ｙ方向において突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａの間に形成される間隔は、電子部品Ｄの端子Ｄ２のＹ方向の辺の長さよりも十分に狭く形成されている。従って、電子部品Ｄの端子Ｄ２がＸ方向に平行移動して非対向領域２２，２２までずれる可能性を低減できる。
【００２５】
さらに、位置決め部２３は、第１パッド２０と平行な面内（ＸＹ平面）において電子部品Ｄの端子Ｄ２が回転することを制限する。以下、端子Ｄ２の回転を制限するために必要な位置決め部２３の形状について説明する。図４Ａ，図４Ｂは、対向領域２１（太い実線）内において端子Ｄ２が回転している様子を示す模式図である。回転方向は紙面時計回り方向であり、端子Ｄ２の紙面右下隅の頂角が対向領域２１の紙面下辺に接触しながら回転することとする。
【００２６】
図４Ａ，図４Ｂにおいて、回転後の端子Ｄ２の輪郭を実線で示し、回転前の端子Ｄ２の輪郭を破線で示す。端子Ｄ２の対角線Ｓ１，Ｓ２の長さをＲと示す。対向領域２１は、Ｘ方向の幅Ｗと、Ｙ方向の長さＨとを有する矩形であることとする。回転前の端子Ｄ２は、Ｘ方向の幅Ｋと、Ｙ方向の長さＬとを有する矩形であることとする。端子Ｄ２の端子Ｄ２の対角線Ｓ１，Ｓ２と、Ｘ方向の辺に挟まれた角の角度をθと表す。
【００２７】
図４Ａに示すように、端子Ｄ２が回転角Δθだけ回転すると、端子Ｄ２がＸ方向において占める幅Ｍが回転前の端子Ｄ２の幅Ｋよりも長くなる。同様に、端子Ｄ２が回転角Δθだけ回転すると、端子Ｄ２がＹ方向において占める長さＶが回転前の端子Ｄ２の長さＬよりも長くなる。
【００２８】
回転後の端子Ｄ２がＸ方向において占める幅Ｍは、回転角Δθだけ傾いた対角線Ｓ１の長さのＸ方向成分であり、Ｍ＝Ｒ＊ｃｏｓ（θ−Δθ）によって算出できる。回転後の端子Ｄ２がＹ方向において占める長さＶは、回転角Δθだけ傾いた対角線Ｓ２の長さのＹ方向成分であり、Ｖ＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ＋Δθ）によって算出できる。
【００２９】
端子Ｄ２がＸ方向において占める幅Ｍが、対向領域２１のＸ方向の幅Ｗよりも大きくなると、Ｘ方向において端子Ｄ２が対向領域２１からはみ出ることとなる。同様に、端子Ｄ２がＹ方向において占める長さＶが、対向領域２１のＹ方向の長さＨよりも大きくなると、Ｙ方向において端子Ｄ２が対向領域２１からはみ出ることとなる。Ｘ方向についてＷ＝Ｍ＝Ｒ＊ｃｏｓ（θ−Δθ）によって求められる回転角Δθが、Ｙ方向についてＨ＝Ｖ＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ＋Δθ）によって求められる回転角Δθよりも小さい場合、Ｘ方向において端子Ｄ２が対向領域２１から先にはみ出すこととなる。
【００３０】
本実施形態において、Ｘ方向についてＷ＝Ｍ＝Ｒ＊ｃｏｓ（θ−Δθ）によって求められる回転角Δθが、Ｙ方向についてＨ＝Ｖ＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ＋Δθ）によって求められる回転角Δθよりも小さい。従って、端子Ｄ２の移動をＸ方向に制限する突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａによって端子Ｄ２の回転を抑制することができる。
【００３１】
以下、回転角Δθは、Ｗ＝Ｍ＝Ｒ＊ｃｏｓ（θ−Δθ）によって求められる回転角Δθを意味することとする。図４Ｂに示すように、端子Ｄ２が回転角Δθだけ回転した場合に、回転前における端子Ｄ２のＹ方向の辺Ａ１，Ａ２がＹ方向において占める長さＴは、回転角Δθだけ傾いた辺Ａ１，Ａ２の長さのＹ方向成分であり、それぞれＴ＝Ｌ＊ｃｏｓΔθによって算出できる。
【００３２】
図４Ｂに示すように、回転角Δθだけ回転した場合、端子Ｄ２の紙面右上の頂角は、対向領域２１の下辺から長さＴだけ紙面上方の位置を通過しようとする。そのため、この位置に紙面右上の突出部２３ａが存在していれば、端子Ｄ２が紙面下方にずれながら時計回りに回転することを制限できる。上述した手順によって、長さＴを算出できるため、端子Ｄ２の回転を制限可能な紙面右上の突出部２３ａの最小長さＰ（＝Ｈ−Ｔ）を算出できる。
【００３３】
端子Ｄ２と対向領域２１は紙面上下方向および紙面左右方向において対称形状であるため、紙面左上の突出部２３ａの長さを最小長さＰ以上とすることにより、端子Ｄ２が紙面下方にずれながら反時計回りに回転することを制限できる。さらに、紙面右下の突出部２３ａの長さを最小長さＰ以上とすることにより、端子Ｄ２が紙面上方にずれながら反時計回りに回転することを制限できる。また、紙面左下の突出部２３ａの長さを最小長さＰ以上とすることにより、端子Ｄ２が紙面上方にずれながら時計回りに回転することを制限できる。例えば、突出部２３ａがＹ方向に突出する長さを、最小長の１．１〜１．３倍とすることにより、電子部品Ｄの端子Ｄ２が回転する可能性を低減しつつ、通路２３ｂ，２３ｂを広くすることができる。
【００３４】
本実施形態においては、第１パッド２０と第２パッド３０における半田の凝固タイミングにずれが生じやすく、端子Ｄ２，Ｄ３間で不均一な力が作用し、端子Ｄ２が回転しやすい。しかし、４個の突出部２３ａ，２３ａ，２３ａ，２３ａの長さをすべて最小長さＰ以上（３倍以上）とすることにより、電子部品Ｄの端子Ｄ２が回転する可能性を低減できる。
【００３５】
（２）他の実施形態：
図５Ａ，図５Ｂは、他の実施形態にかかる電子基板１の平面図である。図５Ａに示すように、突出部２３ａ，２３ａは２個のみ備えられてもよい。また、図５Ｂに示すように、非対向領域２２は１個のみ備えられてもよく、ソルダーレジスト１０を島状に形成した島部１２３ａによって端子Ｄ２を位置決めしてもよい。なお、本発明において、十分な量の半田を対向領域２１に供給できればよく、最終的に半田フィレットが対向領域２１と非対向領域２２，２２に跨がって形成されることは必須とならない。
【００３６】
本発明において、電子基板は、ソルダーレジストの開口部に形成されたパッドに対して電子部品が半田付けされる基板であればよく、用途や搭載回路は特に限定されない。パッドとは、電子部品の実装面側に露出する導体であり、ソルダーレジストの一部を開口させることにより形成される。ソルダーレジストは、絶縁材料で形成された永久レジストである。ソルダーレジストの開口部は、感光性のレジスト材を露光・現像することにより形成されてもよいし、印刷によって形成されてもよいし、レーザーを照射することによって形成されてもよい。
【００３７】
パッドは、対向領域と非対向領域とを含む。対向領域は、電子部品を実装した場合に電子部品の端子と対向する領域である。一方、非対向領域は、電子部品を実装した場合に電子部品の端子と対向しない領域である。電子部品の端子とは、半田を介してパッドと導通する部分である。
【００３８】
位置決め部は、ソルダーレジストの段差によって電子部品の端子を位置決めすればよく、種々の形状を取ることができる。具体的に、位置決め部において、ソルダーレジストの段差を対向領域に外接するようにすれば、電子部品の端子を対向領域に位置決めできる。
【００３９】
ソルダーレジストの段差が外接する箇所を、対向領域の輪郭の一部分に留めることにより、ソルダーレジストの段差が外接しない箇所に半田の通路を形成することができる。対向領域が多角形である場合に、対向領域の辺のそれぞれに対してソルダーレジストの段差が外接する箇所を形成してもよい。
【００４０】
例えば、対向領域の各辺において、ソルダーレジストの段差が外接する箇所の長さの割合を５０％以下（好ましくは３０％以下）とすることにより、半田の通路を太くすることができ、効果的に接続不良を低減できる。対向領域の各辺において、ソルダーレジストの段差が外接する箇所は、単数であってもよいし、複数であってもよい。対向領域が多角形である場合に、対向領域の角のそれぞれに対してソルダーレジストの段差が接する箇所を形成してもよい。
【００４１】
さらに、対向領域の辺のうち、リフロー炉におけるブロワーの風上方向の辺に外接する箇所の長さの割合を、風下方向の辺に外接する箇所の長さの割合よりも小さくしてもよい。これにより、電子部品の端子がずれにくい方向における半田の通路を太くすることができ、効果的に接続不良を低減できる。
【００４２】
確実に位置決めを行うためには、ソルダーレジストの段差は大きいほど望ましい。また、半田ペーストの印刷膜厚が大きくなるほど、ソルダーレジストの段差を大きくしてもよい。なお、本発明においては、非対向領域からも半田を供給できるため、半田ペーストの印刷膜厚を抑制することができる。
【００４３】
さらに、対向領域と非対向領域とに跨がって半田フィレットが形成されてもよい。対向領域と非対向領域に跨がって大きい半田フィレットを形成することにより、接続不良を低減できる。
【００４４】
また、位置決め部は、矩形状の電子部品の端子の四隅のうちの２個以上に向けて、開口部の外縁からソルダーレジストが突出した形状を有してもよい。これにより、矩形状の電子部品の端子の辺の中央部において半田の通路を形成することができ、電子部品の端子の辺の中央部に対して非対向領域から半田を供給できる。端子をバランスよく半田付けでき、効果的に接続不良を低減できる。
【００４５】
また、位置決め部は、パッドと平行な面内において電子部品の端子が回転することを制限してもよい。これにより、電子部品の端子が回転する可能性を低減できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…電子基板、１０…ソルダーレジスト、２０…第１パッド、２１…対向領域、２２…非対向領域、２３…位置決め部、２３ａ…突出部、２３ｂ…通路、３０…第２パッド、１２３ａ…島部、Ｄ…電子部品、Ｄ１…パッケージ、Ｄ２，Ｄ３…端子、Ｑ…印刷領域、Ｓ…形成領域、Ｕ…段差、Δθ…回転角
【図１】
2019169541.tif 000003
【図２】
2019169541.tif 000004
【図３】
2019169541.tif 000005
【図４】
2019169541.tif 000006
【図５】
2019169541.tif 000007