(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に形成された複数の外部電極がはんだ接続により回路基板の実装面に形成された複数のランドにそれぞれ電気的に接続された電子部品の実装構造であって、
各ランドは２本の交差する直線を有する閉図形であり、各ランドの面積は四角形状をなす各外部電極の面積よりも大きく、
いずれか二つの外部電極の外形を構成する辺のうち、それぞれの外部電極の少なくとも二辺とランドの外縁とが合致するとともに、前記二辺が交差する前記外部電極の頂点と前記ランドを構成する２本の直線が交差する頂点とが合致しており、
複数の外部電極と複数のランドとの総対向面積が最大となる電子部品と実装面との位置関係が一点のみであること、
を特徴とする電子部品の実装構造。
【請求項２】
対角線方向に沿って位置する外部電極と該外部電極がはんだ接続されるランドとは、該ランド間の最小距離に位置する内側頂点が前記外部電極間の最小距離に位置する内側頂点にそれぞれ合致していることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装構造。
【請求項３】
対角線方向に沿って位置する外部電極と該外部電極がはんだ接続されるランドとは、該ランド間の最大距離に位置する外側頂点が前記外部電極間の最大距離に位置する外側頂点にそれぞれ合致していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品の実装構造。
【請求項４】
２本の対角線のうち一方に関して、ランド側及び外部電極側のそれぞれの内側頂点又はそれぞれの外側頂点が合致していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子部品の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に電子部品を実装するための実装構造、特に、高い位置決め精度を有して電子部品を回路基板に実装するための実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の実装構造としては、例えば、図１２に示すように、セラミック多層基板やプリント基板等の回路基板１０の実装面には、それに実装される電子部品２０の外部電極２１，２２，２３，２４がそれぞれはんだ付けされる表面実装用のランド１１，１２，１３，１４が形成されている。これらのランド１１，１２，１３，１４は、電子部品２０の外部電極２１，２２，２３，２４に対応する位置に形成されるとともに、電子部品２０の実装の信頼性を確保するため、一般に、そのサイズは電子部品２０の外部電極２１，２２，２３，２４よりも大きくなるように形成されている。
【０００３】
そして、電子部品２０の回路基板１０への実装は、電子部品２０をランド１１，１２，１３，１４上に印刷されたはんだペースト上に外部電極２１，２２，２３，２４を合致させて載置し、図示しないリフロー炉の中を通過させることにより、はんだペーストのはんだを溶融させて外部電極２１，２２，２３，２４をランド１１，１２，１３，１４上にはんだ付けすることにより行われている。
【０００４】
ところで、このような従来の実装構造にあっては、次のような問題点があった。即ち、溶融したはんだはランド１１，１２，１３，１４や外部電極２１，２２，２３，２４によく付着する、いわゆる濡れ性がよいのに対し、回路基板１０を構成する基板材料や電子部品２０の構成素体２０ａに対しては濡れ性がよくない。このため、電子部品２０を載置した回路基板１０がリフロー炉を通過する際に溶融したはんだは、基本的にはランド１１，１２，１３，１４の周囲や外部電極２１，２２，２３，２４の周囲には移動しない。
【０００５】
例えば、図１３（Ａ）において、ランド１１，１２，１３，１４のうちの一つのランド１１とそれにはんだ付けされる外部電極２１に注目すると、前記濡れ性により、その間にある溶融したはんだはランド１１及び外部電極２１を積極的に濡らし、両者に付着する。
【０００６】
このとき、はんだは外部電極２１とランド１１に同時に濡れ広がるため、外部電極２１とランド１１の重なり面積が最大になるように、部品にセルフアライメントが作用する。しかし、図１３（Ｂ）に示すようにある程度上下左右に位置ズレしても外部電極２１とランド１１の重なり面積が変化しないような設計の場合、電子部品２０は外部からの振動、衝撃、あるいは、実装時の載置位置のバラツキの影響を受け、重なり面積が変化しない範囲内で電子部品２０が自由に動くため、そのままはんだが凝固した場合、実装位置のバラツキを生じてしまうという問題点があった。
【０００７】
従来の実装構造における前記問題点を解消するため、特許文献１には、図１４に示すように、本体３ａの両側面から端子３ｂ，３ｂがそれぞれ狭い幅Ａで突出してなる実装部品３を、プリント基板１に実装するためのランド構造が開示されている。
【０００８】
プリント基板１の表面（実装面）には、実装部品３の端子３ｂ，３ｂがそれぞれはんだ付けされる凸部２ａ，２ａを有する凸状のランド２，２が形成されている。ランド２，２の凸部２ａ，２ａは、いずれも実装部品３の端子３ｂ，３ｂの幅Ａに合わせて狭い幅Ｂで、互いに内向きに突出させている。ランド２，２のこれらの凸部２ａ，２ａにははんだペーストを印刷し、その上に端子３ｂ，３ｂを載置してリフロー炉に通してはんだペーストを溶融させ、端子３ｂ，３ｂを凸部２ａ，２ａにはんだ付けするようにしている。
【０００９】
特許文献１に記載されたランド構造では、ランド２，２の凸部２ａ，２ａの幅Ｂを実装部品３の端子３ｂ，３ｂの幅Ａに合わせて狭い幅としているので、凸部２ａ，２ａは端子３ｂ，３ｂとほぼ見合う幅を有しており、リフロー炉内で溶融したはんだの表面張力による、いわゆるセルフアライメント効果により、実装部品３は高い位置決め精度を有してプリント基板１に実装することができる。
【００１０】
しかしながら、凸部２ａ，２ａは端子３ｂ，３ｂの幅Ａとほぼ見合う狭い幅Ｂを有するものであるため、印刷の際にはんだペーストを凸部２ａ，２ａに確実に付与することが困難で、はんだペーストの印刷にかすれが生じたり、実装部品３の実装強度が低くなるなど、実装部品３のプリント基板１への実装の信頼性が低いという問題点があった。
【特許文献１】特開２０００−２９９５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、電子部品の実装の位置精度並びに実装強度が高く、電子部品の回路基板への実装の信頼性が高い実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明の一形態である電子部品の実装構造は、
主面に形成された複数の外部電極がはんだ接続により回路基板の実装面に形成された複数のランドにそれぞれ電気的に接続された電子部品の実装構造であって、
各ランドは２本の交差する直線を有する閉図形であり、各ランドの面積は四角形状をなす各外部電極の面積よりも大きく、
いずれか二つの外部電極の外形を構成する辺のうち、それぞれの外部電極の少なくとも二辺とランドの外縁とが合致するとともに、前記二辺が交差する前記外部電極の頂点と前記ランドを構成する２本の直線が交差する頂点とが合致しており、
複数の外部電極と複数のランドとの総対向面積が最大となる電子部品と実装面との位置関係が一点のみであること、
を特徴とする。
【００１４】
前記電子部品の実装構造は、
対角線方向に沿って位置する外部電極と該外部電極がはんだ接続されるランドとは、該ランド間の最小距離に位置する内側頂点が前記外部電極間の最小距離に位置する内側頂点にそれぞれ合致していてもよい。
【００１５】
前記電子部品の実装構造は、
対角線方向に沿って位置する外部電極と該外部電極がはんだ接続されるランドとは、該ランド間の最大距離に位置する外側頂点が前記外部電極間の最大距離に位置する外側頂点にそれぞれ合致していてもよい。
【００１６】
前記電子部品の実装構造によれば、例えば、リフロー炉内ではんだペーストのはんだが溶融すると、はんだ濡れ性がよい各外部電極と該外部電極がはんだ付けされるランドにはんだが濡れ広がるため、外部電極とランドとの重なり面積が最大になるようにセルフアライメントが作用して重なりが一点に集約され、電子部品は位置的に極めて高い精度で回路基板に実装される。
【００１７】
即ち、前記電子部品の実装構造において、電子部品は、複数の外部電極と複数のランドとの総対向面積が最大となる一点にセルフアライメントされる。また、電子部品は、外部電極のそれぞれの辺がランドの外縁と合致する一点にセルフアライメントされる。
【００１８】
また、両電極の重なり面積が最大になる電子部品の位置は、電子部品の対角位置にある二つの外部電極間の最小距離又は最大距離に位置する外部電極側の内側頂点又は外側頂点が、接合される二つのランド間の最小距離又は最大距離に位置するランド側の内側頂点又は外側頂点にそれぞれ合致する位置しかなくなると、電子部品はこの位置にセルフアライメントされる。
【００１９】
特に、ランド側の内側頂点が外部電極側の内側頂点にそれぞれ合致していると、回路基板に形成されるランドはいずれもその一部が電子部品の周囲からはみ出すようにランドを形成することができる。それゆえ、電子部品の実装が済んだ回路基板の検査等において、外部からランドに付着しているはんだフィレットの形成状態を確認することができ、回路基板への電子部品の実装検査が確実なものとなる。
【００２０】
また、２本の対角線のうち一方に関して、ランド側及び外部電極側のそれぞれの内側頂点又はそれぞれの外側頂点が合致していてもよい。これにて、ランドのうち、その内側頂点又は外側頂点を外部電極の内側頂点又は外側頂点に合致させる必要のないランドは、そのサイズを電子部品の外側にはみ出すように大きく形成することができる。それゆえ、電子部品の実装強度をより高くすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、溶融はんだの表面張力によるセルフアライメント効果が有効に作用し、電子部品は、常に、外部電極とランドとの重なり面積が最大になるようにセルフアライメントが作用して一点に集約され、電子部品は位置的に極めて高い精度で回路基板に実装され、はんだが付着するランドの面積もばらつきが少なく、実装信頼性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る電子部品の実装構造の実施例を添付図面を参照して説明する。なお、各実施例において対応する部品、部分には同じ符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００２３】
（セルフアライメントの作用、図１参照）
まず、本発明において、電子部品を回路基板のランド上に精度よく位置決めするためのセルフアライメントの作用について説明する。図１の状態１に示すように、外部電極ＢがランドＡからはみ出している場合、まず、はんだＣの表面張力により、はんだＣの表面積を最小にしようとする力が働くため、移動力Ｆ11，Ｆ12が発生し、合力Ｆ1（Ｆ11＋Ｆ12）が外部電極Ｂに作用する。合力Ｆ1は大きく、外部電極ＢをランドＡに強い力で重ねようとする。
【００２４】
状態２は、外部電極ＢがランドＡにはみ出すことなく対向面積が最大となって重なっている場合を示す。右側のはんだＣの表面はほぼ球状となってごく小さな移動力Ｆ22が発生する。一方、左側のはんだＣの表面は球面にはならず、移動力Ｆ21が発生し、合力Ｆ2（Ｆ21−Ｆ22）が外部電極Ｂに作用する。合力Ｆ2は小さく、外部電極ＢをランドＡの中央へ位置させようとする力は弱い。
【００２５】
状態３は、外部電極ＢとランドＡの中心が合致している場合を示す。この場合は、はんだＣの表面張力による移動力Ｆ31，Ｆ32のバランスが保たれる。合力Ｆ3はほとんど０であり、外部からの衝撃などによって実装部品が容易に移動（位置ずれ）することになる。
【００２６】
即ち、ランドＡと外部電極Ｂとの対向面積が最大となっていない状態では、図１の状態１において左右のエッジに同方向の移動力Ｆ11，Ｆ12が作用するため、外部電極ＢをランドＡに重ね合わせようとする強い力Ｆ1が生じる。一方、ランドＡと外部電極Ｂとの対向面積が最大となっている状態では、図１の状態２，３において、反対側に形成されるはんだの表面張力が相殺し合うことになり、外部電極ＢをランドＡの中央に位置させようとする移動力Ｆ2，Ｆ3は非常に弱いか０となる。
【００２７】
本発明は、状態１で作用する合力Ｆ1を利用したものである。単一の外部電極で見ると不安定な状態であるが、複数の電極として、あるいは、対角線上の電極として考慮するとバランスがとれて実装部品の位置決め精度が向上する。
【００２８】
（第１実施例、図２参照）
図２に示すように、第１実施例である電子部品２０の外部電極２１〜２４は、回路基板１０（図１２参照）に形成されたランド３１〜３４にそれぞれはんだ付けされる。これらのランド３１〜３４は、いずれもサイズが電子部品２０の外部電極２１〜２４よりも大きくなるように形成されている。
【００２９】
ランド３１〜３４のうち、外部電極２１〜２４が形成された電子部品２０の四角形状の主面の一つの対角線Ｌに沿って位置する二つの外部電極２２，２４がはんだ接続される二つのランド３２，３４は、残りの二つのランド３１，３３よりもサイズが小さくなっている。そして、二つのランド３２，３４は、その間の最小距離に位置する内側頂点Ｐ11，Ｐ12が二つの外部電極２２，２４間の最小距離に位置する内側頂点Ｐ1，Ｐ2にそれぞれ合致するように形成している。
【００３０】
このような構成であれば、電子部品２０を載置した回路基板が図示しないリフロー炉を通過すると、溶融したはんだペーストは、その濡れ性により、ランド３１〜３４のそれぞれ及びそれに対向する外部電極２１〜２４のそれぞれを積極的に濡らし両者に付着する。このとき、外部電極２１〜２４とランド３１〜３４にはんだが濡れ広がり、外部電極２１〜２４とランド３１〜３４の重なり面積が最大になるようにセルフアライメントが作用する。
【００３１】
ところで本第１実施例では、二つのランド３２，３４は対向する内側の頂点Ｐ11，Ｐ12が、外部電極２２，２４の対向する内側の頂点Ｐ1，Ｐ2と一致するように設計されているため、外部電極２１〜２４とランド３１〜３４の重なり面積が最大になる実装部品位置は、Ｐ11，Ｐ12とＰ1，Ｐ2が重なる位置しかない。
【００３２】
これにより、リフロー炉内ではんだペーストが溶融すると、外部電極とランドの重なり面積が最大になるようにセルフアライメントが作用し、Ｐ11，Ｐ12とＰ1，Ｐ2が重なる位置に電子部品２０が位置決めされることになる。
【００３３】
即ち、電子部品２０は、常に、予め定められた二点（外部電極２２，２４の二つの内側頂点Ｐ1，Ｐ2）が回路基板の予め定められた二点（ランド３２，３４の二つの内側頂点Ｐ11，Ｐ12）で位置決めされるので、電子部品２０は位置的に高い精度で実装されることになる。また、本第１実施例では、図２からも分かるように、回路基板に形成されるランド３１〜３４は、いずれもその一部が電子部品２０の周囲からはみ出しているので、電子部品２０の実装の検査等において、外部からランド３１〜３４に付着しているはんだフィレットの形成状態を確認することができる。
【００３４】
換言すれば、第１実施例の実装構造は、外部電極２２，２４の外形を構成する辺２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれがランド３２，３４の外縁と合致しており、外部電極２１〜２４とランド３１〜３４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみである。
【００３５】
（第２実施例、図３参照）
第２実施例である電子部品の実装構造を図３に示す。本第２実施例は、図２で説明した第１実施例である実装構造において、ランド４２，４４のサイズをランド４１，４３のサイズと等しくしたものである。
【００３６】
本第２実施例では、ランド４２，４４は電子部品２０からのはみ出し面積がランド４１，４３の電子部品２０からのはみ出し面積よりも大きくなる。これにより、はんだフィレットの形成面積が大きくなり、本第２実施例では前記第１実施例である実装構造が奏する効果に加えて、電子部品の実装強度を高くすることができる。
【００３７】
換言すれば、第２実施例の実装構造は、外部電極２２，２４の外形を構成する辺２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂのそれぞれがランド４２，４４の外縁と合致しており、外部電極２１〜２４とランド４１〜４４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみである。
【００３８】
（第３実施例、図４参照）
第３実施例である電子部品の実装構造を図４に示す。本第３実施例は、図２で説明した第１実施例である実装構造において、回路基板に形成されているランド５１〜５４のうち、実装される電子部品２０の外部電極２１〜２４が形成された主面の一つの対角線Ｌに沿って位置する二つの外部電極２２，２４がそれぞれはんだ接続される二つのランド５２，５４を、残る二つのランド５１，５３よりもサイズを小さくするとともに、その間の最大距離に位置する外側頂点Ｐ31，Ｐ32が二つの外部電極２２，２４間の最大距離に位置する外側頂点Ｐ21，Ｐ22にそれぞれ合致するように形成したものである。
【００３９】
本第３実施例では、ランド５２，５４は電子部品２０からのはみ出しがなくなる。これにより、回路基板に実装される電子部品２０間の間隔を小さくすることができるので、第１実施例である実装構造が奏する効果に加えて、さらに電子部品の実装密度を高くすることができる利点がある。
【００４０】
換言すれば、第３実施例の実装構造は、外部電極２２，２４の外形を構成する辺２２ｃ，２２ｄ，２４ｃ，２４ｄのそれぞれがランド５２，５４の外縁と合致しており、外部電極２１〜２４とランド５１〜５４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみである。
【００４１】
（第４実施例、図５参照）
第４実施例は、図５に示すように、二つの外部電極７１，７２を有する電子部品７０の実装構造である。ここでは、二つのランド６１，６２を、その間の最大距離に位置する外側頂点Ｐ51，Ｐ52が電子部品７０の二つの外部電極間７１，７２の最大距離に位置する外側頂点Ｐ41，Ｐ42にそれぞれ合致するように形成している。このものも、前記第３実施例と同様の効果を奏する。
【００４２】
換言すれば、第４実施例の実装構造は、外部電極７１，７２の外形を構成する辺７１ｃ，７１ｄ，７２ｃ，７２ｄのそれぞれがランド６１，６２の外縁と合致しており、外部電極７１，７２とランド６１，６２との総対向面積が最大となる電子部品７０と実装面との位置関係が一点のみである。
【００４３】
（第５実施例、図６参照）
第５実施例は、図６に示すように、外部電極２１の第１の辺２１ａがランド３１の外縁と合致し、外部電極２２の第２の辺２２ｂがランド３２の外縁と合致し、外部電極２３の第３の辺２３ｃがランド３３の外縁と一致し、外部電極２４の第４の辺２４ｄがランド３４の外縁と合致している。この第５実施例にあっても、外部電極２１〜２４とランド３１〜３４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品２０は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４４】
（第６実施例、図７参照）
第６実施例は、図７に示すように、ランド８１，８４を長方形状とし、外部電極２１，２４の外形を構成する辺２１ａ，２１ｃ，２４ｂ，２４ｄとランド８１，８４の外縁とが合致し、外部電極２１〜２４とランド８１〜８４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品２０は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４５】
（第７実施例、図８参照）
第７実施例は、図８に示すように、外部電極２１の第１の辺２１ａがランド９１の外縁と合致し、外部電極２２の第２の辺２２ｂがランド９２の外縁と合致し、外部電極２３の第３の辺２３ｃがランド９３の外縁と一致し、外部電極２４の第４の辺２４ｄがランド９４の外縁と合致している。この第７実施例にあっても、外部電極２１〜２４とランド９１〜９４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品２０は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４６】
（第８実施例、図９参照）
第８実施例は、図９に示すように、電子部品１００の外部電極１０１〜１０３を金属製の３端子構成としたもので、各ランド１１１〜１１３の面積は各外部電極１０１〜１０３の面積よりも大きく、外部電極１０１，１０３の外形を構成する辺１０１ａ，１０１ｂ，１０３ｃ，１０３ｄとランド１１１，１１３の外縁とが合致し、外部電極１０１〜１０３とランド１１１〜１１３との総対向面積が最大となる電子部品１００と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品１００は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４７】
（第９実施例、図１０参照）
第９実施例は、図１０に示すように、ランド１２１を三角形状とし、外部電極２１，２３の外形を構成する辺２１ａ，２１ｂ，２３ｃ，２３ｄとランド１２１，１２３の外縁とが合致し、外部電極２１〜２４とランド１２１〜１２４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品２０は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４８】
（第１０実施例、図１１参照）
第１０実施例は、図１１に示すように、外部電極１３１〜１３４とランド１４１〜１４４とをそれぞれ三角形状とし、各ランド１４１〜１４４の面積は各外部電極１３１〜１３４の面積よりも大きく形成されている。さらに、外部電極１３１〜１３４の外形を構成する辺（三角形の底辺）１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ，１３４ａとランド１４１〜１４４の外縁（三角形の底辺）とが合致し、外部電極１３１〜１３４とランド１４１〜１４４との総対向面積が最大となる電子部品２０と実装面との位置関係が一点のみであり、前記セルフアライメントが作用し、電子部品２０は高い位置精度で回路基板に実装されることになる。
【００４９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る電子部品の実装構造は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の構成とすることができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明は、回路基板に電子部品を実装するための実装構造に有用であり、特に、電子部品の実装位置精度並びに実装強度が高く、実装信頼性が高い点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の基本原理であるセルフアライメントの説明図である。
【図２】本発明に係る実装構造の第１実施例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る実装構造の第２実施例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る実装構造の第３実施例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る実装構造の第４実施例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る実装構造の第５実施例を示す説明図である。
【図７】本発明に係る実装構造の第６実施例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る実装構造の第７実施例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る実装構造の第８実施例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る実装構造の第９実施例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る実装構造の第１０実施例を示す説明図である。
【図１２】一般的な電子部品の実装構造を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示した実装構造における電子部品の位置ずれの説明図であり、（Ａ）はランドと外部電極の中心が合致した状態を示し、（Ｂ）は外部電極がランドに対してずれた状態を示す。
【図１４】従来の電子部品の実装構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…回路基板
２０，７０，１００…電子部品
２１〜２４，７１，７２，１０１〜１０３，１３１〜１３４…外部電極
３１〜３４，４１〜４４，５１〜５４，６１，６２，８１〜８４，９１〜９４，１１１〜１１３，１２１〜１２４…ランド
Ｐ1，Ｐ2，Ｐ11，Ｐ12…内側頂点
Ｐ21，Ｐ22，Ｐ31，Ｐ32…外側頂点
Ｐ41，Ｐ42，Ｐ51，Ｐ52…外側頂点
Ｌ…対角線
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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