(57)【要約】【課題】  モジュール基板２に対する端子３の傾き固定を防止する。【解決手段】  モジュール基板２の基板面に形成された端子接続用電極７に、端子３を起立の姿勢で配置し、この端子３を、その周縁部だけで端子接続用電極７にはんだ８によって接続する。つまり、例えば、端子接続用電極７と、これと接続する側の端子３の端面との間には、端子３の周縁部に対応する位置に局所的にはんだ８を介設し、このはんだ８を溶融することで当該はんだ８によって端子３を周縁部だけで端子接続用電極７に接続する。また、端子接続用電極７は、端子３の周縁部以外の端子端面とのはんだ接続を避けるために、周縁部以外の端子端面部分に対向する位置に電極欠落部を設けた形態と成していてもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール基板に柱状の端子がはんだ接続されている構成を備えたモジュールにおいて、モジュール基板の基板面には端子接続用電極が形成され、この端子接続用電極の電極面に柱状の端子が起立の姿勢でもって配置されており、その柱状の端子は、周縁部だけがはんだによって端子接続用電極に接続されていることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
端子接続用電極と、これと接続する側の端子端面との間には端子の周縁部に対応する位置に局所的にはんだが介設され、当該はんだを利用して端子は周縁部だけが端子接続用電極に接続されていることを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
端子接続用電極には、端子の周縁部以外の端子端面部分とのはんだ接続を避けるために、周縁部以外の端子端面部分に対向する位置に、電極が形成されていない電極欠落部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモジュール。
【請求項４】
モジュール基板には、端子接続用電極の電極欠落部に開口する空気抜き用の穴が形成されていることを特徴とする請求項３記載のモジュール。
【請求項５】
端子接続用電極にはんだ接続される端子の端面は、周縁部以外の部分が窪んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のモジュール。
【請求項６】
柱状の端子に代えて、筒状の端子を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のモジュール。
【請求項７】
端子の壁面には、当該端子の内部空間部に連通する空気抜き用の穴の開口部が形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６記載のモジュール。
【請求項８】
端子接続用電極には、当該端子接続用電極と端子の周縁部との接続部分よりも内側に形成される空間部の空気を抜くために、その空間部と、外部とを連通する空気抜きの切り欠き通路が形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れか１つに記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール基板に端子がはんだ接続されている構成を備えたモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８（ａ）にはモジュールの一例が模式的な斜視図により示され、図８（ｂ）には図８（ａ）のモジュールを天地を反転させて表した斜視図が示されている。このモジュール１は、モジュール基板２と、当該モジュール基板２にはんだ接続されている柱状の端子３とを有して構成されている。モジュール基板２には、電気部品４が搭載され、また、導体パターン（図示せず）が形成されて、例えばスイッチング電源回路等の電気回路が構成されている。このモジュール１は、例えば、各端子３の先端部をそれぞれマザーボード６に接続させることで、マザーボード６に搭載することができる。
【０００３】
この例では、モジュール基板２には、複数の端子３が取り付けられており、それら複数の端子３のうちの１本以上の端子３は、モジュール基板２に形成されている電気回路に電気的に接続されている。その端子３を介して、モジュール基板２に形成されている電気回路は、マザーボード６に形成されている電気回路と電気的に接続することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、端子３をモジュール基板２にはんだ接続させる工程は次に示すように行われる。例えば、図９（ａ）に示されるような端子接続用電極７が形成されているモジュール基板２を用意し、図９（ｂ）の模式的な側面図に示されるように、その端子接続用電極７上にペースト状のはんだ８を積層形成する。ここでは、端子接続用電極７の上面のほぼ全面を覆うように、はんだ８を形成する。
【０００６】
その後、図９（ｃ）の模式的な側面図に示されるように、柱状の端子３を端子接続用電極７上にはんだ８を介して起立の姿勢でもって配置する。然る後に、その端子３が配置されたモジュール基板２をリフロー炉に通す。これにより、はんだ８が溶融して端子３および端子接続用電極７に接合して、端子３は端子接続用電極７（モジュール基板２）にはんだ接続される。
【０００７】
このようにして端子３をモジュール基板２（端子接続用電極７）にはんだ接続させることができる。しかしながら、図９（ｄ）に示されるように、端子３がモジュール基板２の基板面に対して傾いた姿勢でモジュール基板２にはんだ固定されてしまうという問題が生じることがあった。その問題は次に示すようなことが原因で生じると考えられている。つまり、前記リフロー工程において、リフロー炉の熱で溶融したはんだ８は端子３によって潰されるが、はんだ８の溶融状態が場所によって異なる等の理由によって、はんだ８は端子３により均一には潰れず、はんだ８の潰れ具合が場所によって異なってしまうので、端子３がモジュール基板２の基板面に対して傾くことがある。その状態のまま冷却されてしまうと、端子３は、モジュール基板２の基板面に対して傾いた姿勢でモジュール基板２に固定されてしまうという事態が発生してしまう。
【０００８】
このように、端子３が傾いた姿勢でモジュール基板２に固定されてしまうと、モジュール基板２をマザーボード６に実装した場合に、モジュール基板２がマザーボード６に対して傾いてしまうという問題が発生したり、傾いた端子３はマザーボード６に接続することができず、これにより、例えば、モジュール基板２に形成されている電気回路と、マザーボード６の電気回路との導通不良が発生する等の問題が発生する虞がある。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モジュール基板の基板面に対して端子が傾いて固定されてしまうことを防止できる構成を備えたモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、モジュール基板に柱状の端子がはんだ接続されている構成を備えたモジュールにおいて、モジュール基板の基板面には端子接続用電極が形成され、この端子接続用電極の電極面に柱状の端子が起立の姿勢でもって配置されており、その柱状の端子は、周縁部だけがはんだによって端子接続用電極に接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、端子は周縁部だけがはんだによって端子接続用電極に接続されている構成とした。これにより、モジュール基板の基板面に対して端子が傾いた姿勢でもってモジュール基板に固定される事態を防止することができる。すなわち、例えば、端子接続用電極と、これと接続する側の端子端面との間における端子の周縁部に対応する位置に局所的に介設されたはんだを利用して、端子が周縁部だけで端子接続用電極に接続される構成とする。この場合には、例えば、モジュール基板の端子接続用電極の電極面にはんだを介して端子を起立の姿勢で配置してリフロー炉に通したときに、はんだは端子の周縁部に対応する位置に局所的に設けられているだけであるので、リフロー炉の熱で溶融したはんだを、端子によってほぼ均一に潰すことができる。これにより、端子は、モジュール基板に対して起立した姿勢を保ちつつ、溶融はんだを潰しながら、モジュール基板に相対的に近付く方向に変位できる。
【００１２】
また、そのような端子の変位によるはんだへの押圧によって、端子端面と端子接続用電極との間からはんだの一部が外部に食み出す。その外部に食み出したはんだは、端子の周壁面に沿って這い上がってフィレットを形成し、このフィレットの形成によって、端子の傾き変位が抑制される。
【００１３】
このように、溶融はんだを端子によって均一に潰すことができることと、はんだのフィレットの形成とによって、リフロー工程において、端子がモジュール基板の基板面に対して傾くことを防止でき、これにより、端子をモジュール基板に起立の姿勢でもってはんだ接合させることができる。
【００１４】
端子接続用電極には、周縁部以外の端子端面部分に対応する位置に、電極が形成されていない電極欠落部が設けられている構成を備えることにより、例えば、リフロー工程において、端子の周縁部に対応する位置のはんだだけが端子によって潰されることとなる。つまり、端子によって局所的にはんだが潰れるように端子接続用電極を形成することによって、端子によってはんだをほぼ均一に潰すことができる。また、この場合にも、はんだのフィレットが形成されるので、上記同様に、端子がモジュール基板の基板面に対して傾くことを防止できて、端子をモジュール基板に起立の姿勢でもってはんだ接合させることができる。
【００１５】
さらに、端子接続用電極にはんだ接続される端子の端面には、周縁部以外の部分が窪んでいる形態となっている構成や、柱状の端子に代えて筒状の端子を用いる構成を備えることにより、上記同様に、リフロー工程において、端子の周縁部に対応する位置のはんだだけが端子によって局所的に潰されることとなり、端子と端子接続用電極との間のはんだをほぼ均一に潰すことができるし、端子の周壁面にはんだのフィレットを形成することができる。これにより、モジュール基板の基板面に対して端子が傾くことを防止することができて、端子を起立の姿勢でもってモジュール基板にはんだ接合させることができる。
【００１６】
さらに、端子接続用電極に電極欠落部が設けられている場合に、モジュール基板に、その電極欠落部に開口する空気抜き用の穴が形成されている構成や、端子接続用電極に電極欠落部と外部を連通する空気抜きの切り欠き通路が形成されている構成を備えることによって、次に示すような効果を得ることができる。つまり、モジュール基板の端子接続用電極の電極面にはんだを介して端子を起立の姿勢で配置したときに、電極欠落部の位置には内部空間部が形成される。そのように端子を配置した後のリフロー工程で、はんだが溶融して、端子がその溶融はんだを潰しながらモジュール基板に相対的に近付く方向に変位する際に、前記内部空間部の空気を、モジュール基板に設けた空気抜き用の穴あるいは端子接続用電極の空気抜きの切り欠き通路を通して外部に逃がすことができる。これにより、内部空間部内の空気の抵抗を殆ど受けずに、端子の傾きを防止しながら、端子をモジュール基板に相対的に近付く方向に変位させることができる。
【００１７】
また、端子接続用電極にはんだ接続される端子端面に窪みが形成されている構成や、筒状の端子を用いる構成を備えている場合に、端子の壁面には、端子の内部空間部に連通する空気抜き用の穴の開口部が形成されている構成を備えることによっても、上記同様に、リフロー工程において、端子は、内部空間部内の空気を外部に逃がしながら、起立の姿勢を保ちつつ、モジュール基板に相対的に近付く方向に変位させることができる。これにより、端子を起立の姿勢でもってモジュール基板にはんだ接合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１９】
第１実施形態例のモジュールは、図８（ａ）、（ｂ）に示されるような形態を有している。なお、図８に示されるモジュールの説明は前述したので、その重複説明は省略する。
【００２０】
この第１実施形態例では、図１の模式的な断面図に示されるように、端子３は、その周縁部だけがはんだ８によって端子接続用電極７に接続されている。つまり、この第１実施形態例では、製造工程において、図２（ａ）のモデル図に示されるように、端子接続用電極（ランド）７の上面には、端子３の周縁部に対応する位置だけにペースト状のはんだ（クリームはんだ）８を例えば印刷技術を利用して塗布形成する。この形成されたはんだ８は略ドーナツ状と成している。
【００２１】
なお、このはんだ８の形成工程では、図２（ｂ）に示すようなマスク（メタルマスク）１０を利用する。このマスク１０には、はんだ８の形成部分に対応する部分に穴１１が形成されている。このマスク１０をモジュール基板２の上側に配置し、マスク１０の上側からペースト状のはんだ８を塗布することにより、はんだ８がマスク１０の穴１１を通ってモジュール基板２の予め定めた部分だけに形成されることとなる。
【００２２】
ところで、この第１実施形態例では、モジュール基板２（端子接続用電極７）上には、端子３の周縁部に対応する位置だけにはんだ８を設け、端子３の周縁部よりも内側部分に対応する位置には、はんだ８を形成しない。このため、その端子３の周縁部よりも内側部分に対応する位置に、はんだ８が形成されるのを防止するために、マスク１０には、穴１１の内側部分にはんだ形成阻害部１２が設けられると共に、そのはんだ形成阻害部１２を支持するための梁１３が形成されている。その梁１３があるために、この第１実施形態例では、図２（ａ）に示されるように、端子接続用電極７上に塗布形成された略ドーナツ状のはんだ８は、複数に分割された形状と成している。なお、マスク１０に形成される梁１３の形成数および形成位置は特に限定されるものではなく、適宜に設定されるものである。また、その梁１３に応じて、はんだ８の分割数や分割位置が決定されるものである。
【００２３】
はんだ８の形成工程の後には、モジュール基板２の端子接続用電極７上に、はんだ８を介して端子３を起立の姿勢でもって配置する。このときに、端子接続用電極７と、これに接続する側の端子３の端面との間には、端子３の周縁部に対応する位置に局所的にはんだ８が介設された状態となっている。
【００２４】
そして、然る後に、その端子３が配置されたモジュール基板２をリフロー炉内に通す。このリフロー炉の熱で、はんだ８が溶融し、端子３と端子接続用電極７間の溶融はんだ８は端子３の重さによって押し潰される。また、それにより端子３と端子接続用電極７との間から食み出たはんだ８、および、端子３よりも外側に配設されていた部分のはんだ８は、端子３の周壁面を這い上がっていき、図１に示されるようなフィレット１４を形成する。
【００２５】
その後に、はんだ８を冷却することにより、端子３はその周縁部だけで、端子接続用電極７（モジュール基板２）にはんだ接続される。
【００２６】
この第１実施形態例では、上記のように、端子３と端子接続用電極７との間には、端子３の周縁部に対応する位置だけに局所的にはんだ８を形成したので、リフロー炉内ではんだ８が溶融したときに、端子３の重さが、端子３と端子接続用電極７間の溶融はんだ８に均等に加わり易く、これにより、その端子３と端子接続用電極７間の溶融はんだ８を均一に潰すことができる。このことと、端子３の端部にフィレット１４を設けることができることとによって、モジュール基板２に対して端子３が傾くことなく、正常な姿勢でもって端子３をモジュール基板２に固定することができる。
【００２７】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２８】
この第２実施形態例では、図３のモデル図に示されるように、端子接続用電極７には、端子３の周縁部以外の端子端面部分とのはんだ接続を避けるために、周縁部以外の端子３の端面部分に対向する位置に、電極が形成されていない電極欠落部１６が設けられている。この構成以外の構成は第１実施形態例と同様であり、この第２実施形態例においても、端子３はその周縁部だけで端子接続用電極７にはんだ固定されている。
【００２９】
この第２実施形態例では、端子接続用電極７に電極欠落部１６を設けたので、端子３と端子接続用電極７との間に介設されるはんだ８には、端子３の周縁部に対応する位置だけに端子３の重さが加わることとなる。このため、端子３の重さは、端子３の周縁部と端子接続用電極７との間の溶融はんだ８に均等に加わり易く、これにより、リフロー炉内ではんだ８を溶融したときに、端子３の周縁部と端子接続用電極７との間の溶融はんだ８を均一に潰すことができる。また、もちろん、第１実施形態例と同様に、フィレット１４を形成することができる。このようなことから、第１実施形態例と同様に、モジュール基板２に対して端子３が傾くことなく、起立の姿勢でもって端子３をモジュール基板２にはんだ固定することができる。
【００３０】
ところで、この第２実施形態例では、端子３をモジュール基板２に固定する工程では、例えば、図４（ａ）の模式的な断面図に示されるように、モジュール基板２の端子接続用電極７上に、はんだ８を介して端子３を起立の姿勢でもって配置する。このとき、端子接続用電極７の電極欠落部１６の位置には、モジュール基板２と端子３と端子接続用電極７とはんだ８により囲まれた内部空間部１７が形成される。
【００３１】
その後のリフロー工程において、図４（ｂ）に示されるように、端子３は自重によって、リフロー炉の熱で溶融したはんだ８を潰しながら、モジュール基板２に対し当該モジュール基板２に近付く方向に変位する。この第２実施形態例では、その端子３の変位に伴って、内部空間部１７内の空気を外部に逃がすことができるように、モジュール基板２には、図４（ｂ）の点線に示されるように、端子接続用電極７の電極欠落部１６に開口する空気抜き用の穴（空気逃がし穴）１８が設けられている。この空気抜き用の穴１８が設けられていることによって、リフロー炉内において、端子３は、内部空間部１７内の空気抵抗に妨げられることなく、リフロー炉の熱により溶融したはんだ８を均一に潰しながら、スムーズにモジュール基板２に近付く方向に変位することができる。この空気抜き用の穴１８を設けた構成も、端子３を正常な起立の姿勢でもってモジュール基板２に固定することができる要因となる。
【００３２】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３３】
この第３実施形態例では、端子３として、図５（ａ）のモデル図に示されるような円筒状の端子３を用いている。この第３実施形態例では、端子接続用電極７は、図１に示されるような円形状でもよいし、第２実施形態例に示されるような電極欠落部１６が設けられた形状であってもよい。また、端子接続用電極７上に形成されるはんだ８は、第１実施形態例に示したように略ドーナツ状であってもよいし、中央部にもはんだ８が形成されている円形状であってもよい。このような端子３および端子接続用電極７およびはんだ８以外の構成は、第１や第２の各実施形態例と同様であり、この第３実施形態例においても、端子３はその周縁部だけで端子接続用電極７にはんだ固定されている。
【００３４】
この第３実施形態例では、円筒状の端子３を用いたので、図５（ｂ）の模式的な断面図に示されるように、端子３は、その周縁部だけで、端子接続用電極７にはんだ接続される。また、端子接続用電極７にはんだ接続される側の端子３の端部には、その筒壁の内壁面および外壁面に、はんだ８によるフィレット１４が形成されている。
【００３５】
この第３実施形態例では、円筒状の端子３において、端子接続用電極７に接続される端部側の反対側の端部は閉塞されている。この端子３の閉塞部には、端子３の内部空間部２０の空気を抜く（逃がす）ための空気抜き用の穴（空気逃がし穴）２０が設けられている。この空気抜き用の穴２０を設けたことにより、リフロー工程において、端子３がその自重によって、リフロー炉の熱で溶融したはんだ８を潰しながら、モジュール基板２に相対的に近付く方向に変位する際に、端子３の内部空間部２０の空気を空気抜き用の穴２０から逃がすことができる。これにより、内部空間部２０内の空気の抵抗を受けることなく、端子３はスムーズにモジュール基板２に相対的に近付けることができる。
【００３６】
なお、図５の例では、端子接続用電極７には電極欠落部１６が設けられていなかったが、この第３実施形態例においても、端子接続用電極７に電極欠落部１６を設けてもよいものである。
【００３７】
また、この第３実施形態例では、端子３の内部空間部２０内の空気を逃がすための空気抜き用の穴２１は、端子３の端部の閉塞部に形成されていたが、例えば、図５（ｃ）の模式的な断面図に示されるように、円筒状の端子３の側壁に、端子３の内部空間部２０内の空気を逃がすための空気抜き用の穴２１を形成してもよいものである。
【００３８】
なお、この発明は、第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１と第２の各実施形態例では、端子３は円柱状であったが、端子３は、柱状であれば、楕円柱状でも、三角柱状でも、四角柱状でも、五角以上の多角柱状でもよく、円柱状に限定されるものではない。また、第３実施形態例では、端子３は円筒状であったが、例えば、断面が楕円形状や、三角形状や、四角形状や、五角以上の多角形状の筒状であってもよく、円筒形状に限定されるものではない。さらに、第１〜第３の各実施形態例では、端子接続用電極７は円形状であったが、端子接続用電極７の形状は、円形状に限定されるものではない。
【００３９】
さらに、第１や第２の各実施形態例に示されるように柱状の端子３が用いられる場合には、端子接続用電極７にはんだ接続される端子３の端面には、図６の模式的な断面図に示されるように、周縁部以外の部分に窪み２３が形成されている構成としてもよい。この場合、その窪み２３による端子３の内部空間部２０の空気を逃がすための空気抜き用の穴（空気逃がし穴）２１を端子３に設けてもよい。
【００４０】
さらに、第２実施形態例では、端子接続用電極７の電極欠落部１６の位置に形成される内部空間部１７の空気を逃がすために、モジュール基板２に空気抜き用の穴１８が形成されていたが、例えば、その空気抜き用の穴１８に加えて、あるいは、空気抜き用の穴１８に代えて、図７のモデル図に示されるように、端子接続用電極７には、電極欠落部１６の位置に形成される内部空間部１７と、外部とを連通する空気抜き（空気逃がし）の切り欠き通路２５を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１実施形態例において特徴的な端子と端子接続用電極とのはんだ接続状態を説明するための図である。
【図２】第１実施形態例のモジュールの製造工程において、端子接続用電極の電極面に形成されるはんだの形状例およびそのはんだを形成するために使用されるマスクの一例を示したモデル図である。
【図３】第２実施形態例を構成する端子接続用電極の一形状例を模式的に表した図である。
【図４】第２実施形態例を構成するモジュール基板に設けた空気抜き用の穴を説明するための図である。
【図５】第３実施形態例を説明するための図である。
【図６】柱状の端子のその他の形態例を説明するための模式的な断面図である。
【図７】電極欠落部が設けられた端子接続用電極のその他の形態例を表したモデル図である。
【図８】モジュールの外観例を示したモデル図である。
【図９】従来の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  モジュール
２  モジュール基板
３  端子
６  マザーボード
７  端子接続用電極
８  はんだ
１６  電極欠落部
１７，２０  内部空間部
１８，２１  空気抜き用の穴
２３  窪み
２５  空気抜きの切り欠き通路
【図１】
2005116747.tif 000003
【図２】
2005116747.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005116747.tif 000008
【図７】
2005116747.tif 000009
【図８】
2005116747.tif 000010
【図９】
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