(57)【要約】【課題】リードとパッドの接合強度及び接合信頼性を向上されたプリント回路板を提供する。【解決手段】電子部品５が表面実装されたプリント回路板１において、電子部品５のリード６が接続される複数のランド７を備えるフットランド４のうち、電子部品５の最端部のリード６がはんだ付けされた一のランド７ａが、他のランド７ｂよりも大きく形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が表面実装されたプリント回路板において、
上記電子部品のリードが接続される複数のランドを備えるフットランドのうち、上記電子部品の最端部のリードがはんだ付けされた一のランドが、他のランドよりも大きく形成されているプリント回路板。
【請求項２】
上記電子部品の最端部のリードがはんだ付けされた一のランドは、他のランドの１．２〜１．５倍の面積で形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント回路板。
【請求項３】
プリント配線基板に形成され電子部品のリードがはんだ付けされる複数のランドを備えるフットランドであって、上記電子部品の最端部のリードがはんだ付けされる一のランドが他のランドよりも大きく形成されているフットランド上にクリームはんだを塗布するクリームはんだマスクにおいて、
上記一のランドに対応した開口部が、上記他のランドに対応した開口部よりも大きく形成されているクリームはんだマスク。
【請求項４】
上記電子部品の最端部のリードが接続されるランドに対応した開口部は、他のランドに対応した開口部の１．２〜１．５倍の面積で形成される請求項３記載のクリームはんだマスク。
【請求項５】
基板上に、配線パターン及び表面実装される電子部品のリードのうち最端部に形成されたリードが載置される一のランドが他のランドよりも大きく形成されたフットランドを形成する工程と、
上記フットランドに対応して最端部に形成された一のランド用の開口部が他のランド用の開口部よりも大きく形成されたクリームはんだマスクを上記基板上に設ける工程と、
上記マスク上よりクリームはんだを供給し、上記フットランドにクリームはんだを塗布する工程と、
上記クリームはんだが塗布されたフットランド上に電子部品を実装する工程とを有するプリント回路板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード付き表面実装部品がはんだ付けされたプリント回路板、その製造方法及びプリント配線基板上にリード付き表面実装部品をはんだ付けするためのはんだクリームを塗布するはんだクリームマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、ＱＦＰ（ｑｕａｄ  ｆｌａｔ  ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＰ（ｓｍａｌｌ  ｏｕｔｌｉｎｅ  ｐａｃｋａｇｅ）などの多数のリード３０がパッケージの側面より引き出されている電子部品３１が表面実装されるプリント配線基板３２は、電子部品３１の実装領域に対応してリード３０が接続される角形パッド３３が多数形成されたフットプリント３４が形成される。
【０００３】
このフットプリント３４は、一般に以下の工程により形成される。先ず、レジストマスクを基板上に形成した後、配線パターンが形成されたマスクフィルムを貼着し、露光、現像することにより、はんだ塗布領域を除いてマスクされた基板を形成する。次いで、この基板上にはんだペーストを供給し、スキージ等でこのはんだペーストを基板の表面全体に塗布することにより、レジストパターンに応じてフットプリント３４を形成する。この後、ＱＦＰやＳＯＰ等の電子部品３１が、各リード３０をフットプリント３４の各角形パッド３３に対応させながら載置され、リフロー工程を経てリード３０と角形パッド３３がはんだ付けされることによりプリント配線基板３２上に実装される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフットプリント３４は、図９に示すように、電子部品３１の各リード３０に対してほぼ同一の形状の角形パッド３３がリード３０の数に応じて形成されていた。また、フットプリント３４を形成するマスクフィルムも、リード３０とほぼ同一形状の角形パッド３３が形成可能な開口形状を備えていた。
【０００５】
しかし、角形パッド３３が一様に印刷されたフットプリント３４に実装された電子部品３１は、実際の電気機器類に使用される際、プリント配線基板３２と表面実装された電子部品３１の線膨張係数が異なること等の要因により、リード３０と角形パッド３３とのはんだ付け部３５に応力が生じる。その結果、図１０及び図１１に示すように、はんだ付け部３５には、ひずみによるクラック３６が発生し、電子部品３１とプリント配線基板３２との接合信頼性が低下してしまう。
【０００６】
特に、リード長が比較的短い電子部品３１については、リード３０と角形パッド３３とのはんだ付け部３５に過度の応力がかかり、ひずみが大きくなりプリント配線基板３２との接合信頼性の低下が顕著に現れる。
【０００７】
本発明者等は、ＱＦＰやＳＯＰ等の電子部品を基板表面に実装し、高温域と低温域の間を交互に曝す温度サイクル試験を実施した結果、リードと角形パッドとを接続するはんだ付け部に生じるクラックは、はじめに電子部品の四隅のリードのはんだ付け部に発生することが判明した。
【０００８】
そこで、本発明は、リードを持つ電子部品が表面実装されたプリント回路板において、リードとパッドの接合強度及び接合信頼性を向上されたプリント回路板及び、プリント配線基板上にリードを持つ電子部品をはんだ付けするためのフットプリントを形成するパターン形成用マスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係るプリント回路板は、電子部品が表面実装されたプリント回路板において、上記電子部品のリードが接続される複数のランドを備えるフットランドのうち、上記電子部品の最端部のリードがはんだ付けされた一のランドが、他のランドよりも大きく形成されている。
【００１０】
このようなプリント回路板によれば、電子部品の最端部のリードがはんだ付けされるフットランドが他のフットランドよりも大きく形成されているため、当該最端部のフットランドと電子部品のリードとのはんだ付け強度が向上される。したがって、本プリント回路板を用いた電子機器を継続使用した場合にも接続信頼性が向上できる。
【００１１】
また、本発明に係るクリームはんだマスクは、プリント配線基板に形成され電子部品のリードがはんだ付けされる複数のランドを備えるフットランドであって、上記電子部品の最端部のリードがはんだ付けされる一のランドが他のランドよりも大きく形成されているフットランド上にクリームはんだを塗布するクリームはんだマスクにおいて、上記一のランドに対応した開口部が、上記他のランドに対応した開口部よりも大きく形成されている。
【００１２】
このようなクリームはんだマスクによれば、電子部品のリードがはんだ付けされるフットランドのうち、電子部品の最端部のリードがはんだ付けされるフットランドに、他のフットランドよりも広くクリームはんだを供給することができる。したがって、本クリームはんだマスクを用いてクリームはんだを塗布し、電子部品を実装したプリント回路板は、電子部品の最端部のリードと当該リードに対応したフットランドとの接合強度が向上できる。
【００１３】
さらに、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、基板上に、配線パターン及び表面実装される電子部品のリードのうち最端部に形成されたリードが載置される一のランドが他のランドよりも大きく形成されたフットランドを形成する工程と、上記フットランドに対応して最端部に形成された一のランド用の開口部が他のランド用の開口部よりも大きく形成されたクリームはんだマスクを上記基板上に設ける工程と、上記マスク上よりクリームはんだを供給し、上記フットランドにクリームはんだを塗布する工程と、上記クリームはんだが塗布されたフットランド上に電子部品を実装する工程とを有する。
【００１４】
このようなプリント回路板の製造方法によれば、電子部品の最端部のリードがはんだ付けされるフットランドが他のフットランドよりも大きく形成されるため、当該最端部のフットランドと電子部品のリードとのはんだ付け強度が向上される。したがって、本プリント回路板の製造方法により製造されたプリント回路板を用いた電子機器を継続使用した場合にも接続信頼性が向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたプリント回路板及びクリームはんだマスクについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたプリント回路板１は、図１に示すように、例えばガラスエポキシ樹脂に銅箔を積層して形成された銅張積層基板２に、配線パターン３及びフットプリント４が形成されるとともに、ＱＦＰやＳＯＰ等のリード付きの電子部品５が表面実装されている。
【００１６】
このプリント回路板１は、図２に示すように、電子部品５のリード６がフットプリント４の角形ランド７に載置された後、はんだ付けされることにより、電子部品５が表面実装されるとともに配線パターン３と接続されている。
【００１７】
銅張積層板２は、エポキシ樹脂を含浸させたガラス布基板の少なくとも一方の面に銅箔を貼着することにより形成されている。また、銅張積層板２は、この銅箔上にフォトツールを用いたプリントエッチ法により配線パターン３が形成されている。
【００１８】
電子部品５が実装されるフットプリント４は、図３に示すように、電子部品５のリード６に対応して形成されている。このフットプリント４は、電子部品５の各リード６が載置される角形ランド７が複数形成されている。角形ランド７は、略矩形状に形成され、電子部品５の最端側に形成されているリード６に対応して形成されている最端のランド部７ａが、他のランド部７ｂに比して約１．５倍の幅で形成されている。
【００１９】
例えば、角形ランド７は、最端のランド部７ａの長さを１．４ｍｍ、幅を０．４２ｍｍに形成されている。また他のランド部７ｂの長さを１．４ｍｍ、幅を０．２７５ｍｍに形成されている。
【００２０】
また、角形ランド７は、電子部品５のリード６に応じて、最端のランド部７ａと他のランド部７ｂとが一定間隔を隔てて形成されている。そして、角形ランド７は、各ランド部７ａ，７ｂ上にクリームはんだが塗布され、電子部品５のリード６が載置された後、リフロー炉を通されることによって銅張積層板２上に電子部品５が実装される。
【００２１】
フットプリント４上に実装される電子部品５は、上述したようにＱＦＰやＳＯＰ等のリード６が形成された略矩形状の表面実装部品である。この電子部品５は、相対向する一側縁及び他側縁に、又は外側縁全てにリード６が複数形成されている。電子部品５は、リード６がフットプリント４の角形パッド７上にはんだ付けされることにより銅張積層板２上に実装されている。
【００２２】
ここで、プリント回路基板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａに対応して形成された最端のランド部７ａが、他のリード６ｂに対応して形成された他のランド部７ｂに比して約１．５倍の幅を有して形成されている。したがって、プリント回路板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａと最端のランド部７ａとのはんだ付け部８の接続強度が向上される。
【００２３】
以下、本発明が適用されたプリント回路板と、従来のプリント回路板との温度サイクル試験の結果について説明する。本発明者等が実施した温度サイクル試験は、プリント回路板１が高温及び低温に曝された場合の耐性と、これら２つの温度間の温度変化に曝された場合の耐性を評価するもので、具体的には、冷熱衝撃試験槽（エスペック株式会社  ＴＳＡ−２０１Ｓ−Ｗ）内にプリント回路板１を挿入し、−２５℃（９分）〜２５℃（１分）〜１２５℃（９分）〜２５℃（１分）を１サイクルとして、リード６ａと最端のランド部７ａとの間の抵抗値の変化を測定した。
【００２４】
高温域又は低温域における抵抗値の変化率が、初期よりも１００％増加した時を故障と定義し、断続的な変化やノイズを排除するため２サイクル連続して変化率１００％増となった時点を採用した。
【００２５】
以上の条件で、本願が適用されたプリント回路板１と従来のプリント回路板について、ロット内の１％が累積的に故障するまでに要したサイクル数を測定した結果、従来のプリント回路板についてロット内の１％が累積的に故障するまでに要したサイクル数を１とした場合、本願が適用されたプリント回路板１では２．７倍強のサイクルを要し、接続信頼性が向上されていることが分かった。
【００２６】
次いで、プリント回路板１の製造方法について、図４〜図６を用いて説明する。図４（Ａ）に示すように、先ず、ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させた基材１０に銅箔１１を熱圧着させた銅張積層板２を形成する。次いで、図４（Ｂ）に示すように、銅張積層板２の一面に感光性の液状エッチングレジスト１３をローラーコータ又はスプレーコータ等により塗布する。その後、図４（Ｃ）に示すように、銅張積層板２は、配線パターン３及びフットプリント４が形成されたフォトマスクフィルム、ドライフィルム等のエッチングレジスト１４が貼着された後、露光、現像、エッチングされる。これにより、図４（Ｄ）に示すように、銅箔１１上に配線パターン３及びフットプリント４を構成する回路パターンが印刷される。
【００２７】
次いで、回路パターンが印刷された銅張積層板２は、研磨、酸洗等の前処理が施された後、図５（Ａ）に示すように、フットプリント４の形状に応じたパターンが形成されたクリームはんだマスク１５が密着される。クリームはんだマスク１５は、ステンレス板に、エッチング、メッキ、レーザ加工等でクリームはんだを印刷するための開口部１６が形成されている。クリームはんだ印刷用の開口部１６は、図６に示すように、フットプリント４の角形ランド７に対応して形成され、最端のランド部７ａに対応するマスク開口１６ａを他のランド部７ｂに対応するマスク開口１６ｂより約１．５〜２倍程度の幅で形成されている。
【００２８】
クリームはんだマスク１５が密着された銅張積層板２は、図５（Ｂ）に示すように、角形ランド７上に、スクリーン印刷によりクリームはんだ１７が塗布される。次いで、図５（Ｃ）に示すように、クリームはんだが塗布された角形ランド７上には、電子部品５のリード６が載置され、リフローソルダリングによって電子部品の実装が行われる。
【００２９】
以上の工程によって形成されたプリント回路板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａに対応して形成された最端のランド部７ａが、他のリード６ｂに対応して形成された他のランド部７ｂに比して約１．５倍の幅を有して形成されている。したがって、プリント回路板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａと最端のランド部７ａとのはんだ付け部８の接続強度が向上される。
【００３０】
なお、プリント回路板１は、以下の方法により形成してもよい。なお、上述したプリント回路板の形成方法における同一の部材については同一の符号を付してその詳細を省略する。このプリント回路板の製造方法は、図４に示すように、銅箔１１上に配線パターン３及びフットプリント４を構成する回路パターンを印刷する工程までは上記と同様に行う。
【００３１】
次いで、回路パターンが印刷された銅張積層板２は、フットプリント４にはんだを塗布するためのソルダーレジストが形成される。先ず、銅張積層板２は、研磨、酸洗等の前処理が施された後、図７（Ａ）に示すように、液状又はドライフィルムのソルダーレジスト１９が形成される。このソルダーレジスト１９は、ドライフィルムを用いた場合、真空ラミネータを用いて貼着される。また、液状のソルダレジストを用いる場合、スクリーン印刷、スプレーコート法、カーテンコート法、ローラーコート法等、レジストの性状、塗布装置の性能等により決定される任意の方法によって塗布される。
【００３２】
次いで、ソルダーレジスト１９が形成された銅張積層板２は、図７（Ｂ）に示すように、フットプリント４の形状に応じたパターンが形成されたマスクパターンフィルム２０が密着される。マスクパターンフィルム２０は、ＰＥＴフィルムをベースに一面に感光性乳剤層が、他面にバッキング層がコーティングされている。そして、マスクパターンフィルム２０は、レーザ自動作図装置によるレーザ描画方式を用いて、フットプリント４の各角形ランド上にはんだ印刷用のマスク開口パターン２１が作図されている。このマスク開口パターン２１は、図８に示すように、最端のランド部７ａに対応する開口パターン２１ａを他のランド部７ｂに対応する開口パターン２１ｂより約１．５〜２倍程度の幅で形成されている。
【００３３】
マスクパターンフィルム２０が密着された銅張積層板２は、紫外線露光機による露光工程、現像工程を経た後、紫外線照射と加熱により硬化させる。これにより、図７（Ｃ）に示すように、フットプリント４の角形ランド７上が開口されたソルダーレジストが形成される。
【００３４】
次いで、図７（Ｄ）に示すように、角形ランド７上には、スクリーン印刷によりクリームはんだが塗布される。クリームはんだが塗布された角形ランド７上には、図７（Ｅ）に示すように、電子部品のリード６が載置され、リフローソルダリングによって電子部品の実装が行われる。
【００３５】
以上の工程によって形成されたプリント回路板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａに対応して形成された最端のランド部７ａが、他のリード６ｂに対応して形成された他のランド部７ｂに比して約１．５倍の幅を有して形成されている。したがって、プリント回路板１は、電子部品５の一側縁の両端部に形成されたリード６ａと最端のランド部７ａとのはんだ付け部８の接続強度が向上される。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るプリント回路板及びプリント回路板の製造方法によれば、電子部品の一側縁の両端部に形成されたリードに対応して形成された最端のフットランドが、他のリードに対応して形成された他のフットランドに比して大きく形成されている。したがって、プリント回路板は、電子部品の一側縁の両端部に形成されたリードと最端のフットランドとのはんだ付け部の接続強度が向上される。
【００３７】
また、本発明に係るクリームはんだマスクによれば、電子部品のリードが接続されるフットランドのうち、電子部品の最端のリードが接続されるフットランドが他のフットランドよりも大きく形成することができるため、形成されたプリント回路板は、電子部品の最端部に形成されたリードと最端のフットランドとのはんだ付け部の接合強度が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたプリント回路板を示す斜視図である。
【図２】フットプリントと電子部品のリードとのはんだ付け部を示す斜視図である。
【図３】電子部品が実装されたフットプリントを示す平面図である。
【図４】銅張積層板に配線パターンを形成する工程を示す図である。
【図５】銅張積層板に電子部品を実装する工程を示す図である。
【図６】クリームはんだマスクを示す平面図である。
【図７】銅張積層板に電子部品を実装する他の工程を示す図である。
【図８】マスクパターンフィルムを示す平面図である。
【図９】従来の電子部品が実装されたフットプリントを示す平面図である。
【図１０】従来のプリント回路板において、クラックが生じた電子部品とフットプリントとのはんだ付け部を示す斜視図である。
【図１１】従来のプリント回路板において、クラックが生じた電子部品とフットプリントとのはんだ付け部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  プリント回路板、２  銅張積層板、３  配線パターン、４  フットプリント、５  電子部品、６  リード、７  角形ランド、１０  基材、１１  銅箔、１３液状エッチングレジスト、１４  エッチングレジスト、１５  クリームはんだマスク、１６  開口部、１７  クリームはんだ、１９  ソルダーレジスト、２０マスクパターンフィルム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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