(57)【要約】  本発明の実装構造は、配線板の複数のランドに実装部品の複数の端子を半田のリフローによりセルフアライメントする実装構造であって、上記ランド及び端子の平面形状が１又は複数の方形を組み合わせたものであり、上記ランドの平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大のランド主部の重心位置と、上記端子の平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大の端子主部の重心位置とが一致する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線板の複数のランドに実装部品の複数の端子を半田のリフローによりセルフアライメントする実装構造であって、
上記ランド及び端子の平面形状が１又は複数の方形を組み合わせたものであり、
上記ランドの平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大のランド主部の重心位置と、上記端子の平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大の端子主部の重心位置とが一致する実装構造。
【請求項２】
上記ランド主部の外縁と端子主部の外縁との距離の最小値が２５μｍ以上かつ最大値が３５μｍ以下である請求項１に記載の実装構造。
【請求項３】
上記ランド主部の面積が０．１０ｍｍ２以上０．３０ｍｍ２以下である請求項１又は請求項２に記載の実装構造。
【請求項４】
上記配線板が上記ランド主部に接続される配線部を有し、この配線部のランド主部に接続される部分における幅が０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の実装構造。
【請求項５】
上記実装部品が発光ダイオードである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装構造に関する。本出願は、２０１７年０３月０２日出願の日本出願第２０１７−０３９７９６号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
半田により電子部品を実装する際にリフローした半田の表面張力によって電子部品の電極をランドの中心に位置決めするセルフアライメント技術が知られている。【０００３】
電子部品の中には、電極の平面形状が例えばＬ字状等の非対称である場合がある。このような異形の電極を有する電子部品を半田付けする場合、半田の表面張力によるセルフアライメントが十分に機能しない可能性がある。【０００４】
これに対して、例えば特開２００７−２５０７６５号公報には、ランドの平面形状を電子部品（ＬＥＤ）の電極の外周に沿った形状を有する電極搭載部を有するものとすることで、電子部品の実装精度を向上できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５０７６５号公報
【発明の概要】
【０００６】
[課題を解決するための手段]
本発明の一態様に係る実装構造は、配線板の複数のランドに実装部品の複数の端子を半田のリフローによりセルフアライメントする実装構造であって、上記ランド及び端子の平面形状が１又は複数の方形を組み合わせたものであり、上記ランドの平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大のランド主部の重心位置と、上記端子の平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大の端子主部の重心位置とが一致する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の実装構造を備える電子部品の模式的平面図である。
【図２】図２は、図１の電子部品の模式的Ａ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[発明が解決しようとする課題]
近年、電子部品の実装精度をより向上することが求められており、上記公報に開示されるようにランドの平面形状を電極の外周に沿った形状とするだけでは電子部品の実装精度が不十分となる場合が生じ得る。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、セルフアライメントによる実装精度を向上することができる実装構造を提供することを課題とする。
【００１０】
[発明の効果]
本発明の一態様に係る実装構造は、セルフアライメントによる実装精度を向上することができる。
【００１１】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係る実装構造は、配線板の複数のランドに実装部品の複数の端子を半田のリフローによりセルフアライメントする実装構造であって、上記ランド及び端子の平面形状が１又は複数の方形を組み合わせたものであり、上記ランドの平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大のランド主部の重心位置と、上記端子の平面形状の１又は複数の方形のうち面積が最大の端子主部の重心位置とが一致する。
【００１２】
当該実装構造は、上記ランド主部の重心位置と上記端子主部の重心位置とを一致させることで、リフローした半田の表面張力を適切に作用させることができるので、セルフアライメントによる実装精度を向上することができる。
【００１３】
上記ランド主部の外縁と端子主部の外縁との距離の最小値が２５μｍ以上かつ最大値が３５μｍ以下であることが好ましい。このように、上記ランド主部の外縁と端子主部の外縁との距離の最小値及び最大値が上記の条件を満たすことによって、半田の表面張力がさらに適切に作用する。
【００１４】
上記ランド主部の面積としては０．１０ｍｍ２以上０．３０ｍｍ２以下が好ましい。このように、上記ランド主部の面積が上記範囲内である場合、半田の表面張力を適切に作用させる効果がより顕著となる。
【００１５】
上記配線板が上記ランド主部に接続される配線部を有するとよく、この配線部のランド主部に接続される部分における幅としては０．０５ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下が好ましい。このように、上記配線板が、上記ランド主部に接続される配線部を有し、この配線部のランド主部に接続される部分における幅が上記範囲内であることによって、セルフアライメントにおける配線部の影響を抑制しつつ、配線の信頼性を確保できる。
【００１６】
上記実装部品が発光ダイオードであるとよい。このように、上記実装部品が発光ダイオードである場合、当該実装構造による実装精度向上効果が顕著となる。
【００１７】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る実装構造の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００１８】
図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る実装構造を備える電子部品を示す。この電子部品は、実装部品１（本体を一点鎖線で示す）をプリント配線板２の表面に半田３を用いて実装したものである。当該実装構造は、半田３のリフローにより、実装部品１をプリント配線板２に対してセルフアライメント（位置決め）する。
【００１９】
〔実装部品〕
本実施形態における実装部品１は、チップ型ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、図１及び図２の電子部品は、例えば液晶表示パネル用エッジライト型バックライト装置におけるエッジライト等として用いることが企図される。このように、実装部品１として発光ダイオードを用いる場合、実装誤差により光の照射範囲がずれる等の影響があるため、当該実装構造により実装精度を向上する効果が電子部品の性能として顕著に現れる。
【００２０】
実装部品１は、複数（本実施形態では２つ）の端子４を有する。この端子４の平面形状は、１又は複数（本実施形態では２つ）の方形を組み合わせたものである。
【００２１】
端子４の平面形状が複数の方形を組み合わせたものである場合、面積が最大の方形である端子主部５と、端子主部５よりも面積が小さい１又は複数の方形である端子副部６とに分けられる。また、端子４の平面形状が単一の方形状である場合は、端子４は端子主部５のみからなるものと解される。なお、端子４の平面形状を複数の方形に分割する場合、分割線（二点鎖線で図示）の組み合わせが複数存在し得るが、端子主部５の面積を最大とする分割線を仮想するものとする。
【００２２】
〔プリント配線板〕
プリント配線板２は、可撓性及び絶縁性を有するベースフィルム７と、このベースフィルム７の表面に形成される導電パターン８と、ベースフィルム７及び導電パターン８の表面を覆うカバーレイ９とを有する構成とすることができる。
【００２３】
＜ベースフィルム＞
ベースフィルム７の材質としては、例えばポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等を挙げることができる。中でも、半田３のリフロー時の耐熱性の点で、ポリアミド、ポリイミド及びポリアミドイミドが好適に用いられる。
【００２４】
ベースフィルム７の厚さとしては、電子部品の用途等に合わせて適宜設定されるものであり特に限定されないが、一般論として、ベースフィルム７の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましく、２５μｍがさらに好ましい。一方、ベースフィルム７の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。ベースフィルム７の平均厚さが上記下限に満たない場合、ベースフィルム７の強度が不十分となるおそれがある。逆に、ベースフィルム７の平均厚さが上記上限を超える場合、プリント配線板２の可撓性が不十分となるおそれや、プリント配線板２が不必要に厚くなるおそれがある。
【００２５】
＜導電パターン＞
導電パターン８は、ベースフィルム７に積層される層状の導体をパターニングして形成される。この導電パターン８は、実装部品１の端子４がそれぞれ接続される複数のランド１０と、各ランド１０に接続される１又は複数の配線部（本実施形態では第一配線部１１及び第二配線部１２）とを有する。
【００２６】
導電パターン８を構成する導体をベースフィルム７に積層する方法としては、特に限定されない。例えばシート状の導体を接着剤で貼り合わせる接着法、シート状の導体上にベースフィルム７の材料である樹脂組成物を塗布するキャスト法、スパッタリングや蒸着法でベースフィルム７上に形成した厚さ数ｎｍの薄い導電層（シード層）の上にメッキにより金属導体層を形成するスパッタ／メッキ法、シート状の導体を熱プレスでベースフィルム７に貼り付けるラミネート法等を用いることができる。
【００２７】
導電パターン８を形成する材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば銅、アルミニウム、ニッケル等の金属が挙げられ、一般的には比較的安価で導電率が大きい銅が用いられる。また、導電パターン８は、表面にめっき処理が施されてもよい。
【００２８】
導電パターン８の平均厚さの下限としては、２μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。一方、導電パターン８の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。導電パターン８の平均厚さが上記下限に満たない場合、導電性が不十分となるおそれがある。一方、導電パターン８の平均厚さが上記上限を超える場合、半田３を均一な厚さで付着させることが困難となるおそれがある。
【００２９】
（ランド）
ランド１０の平面形状は、１又は複数（本実施形態では２つ）の方形を組み合わせたものである。
【００３０】
ランド１０の平面形状が複数の方形を組み合わせたものである場合、面積が最大の方形であるランド主部１３と、ランド主部１３よりも面積が小さい１又は複数の方形であるランド副部１４とに分けられる。また、ランド１０の平面形状が単一の方形状である場合は、ランド１０はランド主部１３のみからなるものと解される。なお、ランド１０の平面形状を複数の方形に分割する場合、分割線（二点鎖線で図示）の組み合わせが複数存在し得るが、ランド主部１３の面積を最大とする分割線を仮想するものとする。
【００３１】
ランド主部１３は、その重心位置と、端子４の端子主部５の重心位置とが一致するよう設計される。換言すると、実装部品１の複数の端子４の複数の端子主部５の重心位置の配置パターンは、対応するランド１０のランド主部１３の重心位置の配置パターンと一致する。これにより、リフローした半田３の表面張力を適切に作用させて、各端子４を対応するランド１０に比較的正確に正対させることができる。つまり、当該実装構造は、セルフアライメントによる実装精度に優れる。
【００３２】
設計上（予想される製造誤差を含めて）、ランド主部１３の外縁と実装部品１の端子主部５の外縁との距離の最小値の下限としては２５μｍが好ましく、２８μｍがより好ましい。一方、ランド主部１３の外縁と実装部品１の端子主部５の外縁との距離の最大値の上限としては、３５μｍが好ましく、３２μｍがさらに好ましい。ランド主部１３の外縁と実装部品１の端子主部５の外縁との距離の最小値が上記下限に満たない場合、端子４に作用する半田３の表面張力の平面方向の成分が小さくなることで端子４の位置決め精度が不十分となるおそれがある。逆に、ランド主部１３の外縁と実装部品１の端子主部５の外縁との距離の最大値が上記上限を超える場合、やはり、端子４に作用する半田３の表面張力の平面方向の成分と端子４の位置ずれ量に対する変化率が小さくなることで端子４の位置決め精度が不十分となるおそれがある。
【００３３】
ランド主部１３の面積の下限としては０．１０ｍｍ２が好ましく、０．１５ｍｍ２がより好ましい。一方、ランド主部１３の面積の上限としては０．３０ｍｍ２が好ましく、０．２５ｍｍ２がより好ましい。ランド主部１３の面積が上記下限に満たない場合、端子４に作用する半田３の表面張力の平面方向の成分が小さくなることで端子４の位置決め精度が不十分となるおそれがある。逆に、ランド主部１３の面積が上記上限を超える場合、端子４に作用する半田３の表面張力の平面方向の成分と端子４の位置ずれ量に対する変化率が小さくなることで端子４の位置決め精度が不十分となるおそれがある。
【００３４】
ランド副部１４は、端子副部６に対応して設けられ、平面視でランド１０が端子４を包含するよう設けられる。ランド副部１４と端子副部６との間で作用する半田３の表面張力の平面方向の成分は、ランド主部１３と端子主部５との間で作用する半田３の表面張力の平面方向の成分よりも小さく、セルフアライメントの位置決め精度に与える影響は比較的小さい。しかしながら、ランド副部１４の外縁と端子副部６の外縁との距離の最小値及び最大値は、上述のランド主部１３の外縁と端子主部５の外縁との距離の最小値及び最大値と同様とすることが好ましい。
【００３５】
（配線部）
第一配線部１１は、ランド主部１３に接続される。一方、第二配線部１２は、ランド副部１４に接続される。
【００３６】
導電パターン８の第一配線部１１及び第二配線部１２は、それぞれ略一定の幅を有する帯状に形成されることが好ましい。なお、略一定とは、各部における幅と平均幅との差が２０％以下であることを意味する。
【００３７】
第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅は、第二配線部１２のランド副部１４に接続される部分における幅よりも小さいことが好ましい。これにより、第一配線部１１及び第二配線部１２の合計断面積を大きくしつつ、第一配線部１１がセルフアライメントに与える影響を低減することができる。
【００３８】
第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の第二配線部１２のランド副部１４に接続される部分における幅に対する比の下限としては、０．３が好ましく、０．４がより好ましい。一方、第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の第二配線部１２のランド副部１４に接続される部分における幅に対する比の上限としては、０．７が好ましく、０．６がより好ましい。第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の第二配線部１２のランド副部１４に接続される部分における幅に対する比が上記下限に満たない場合、第一配線部１１の導電性が不十分となるおそれがある。第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の第二配線部１２のランド副部１４に接続される部分における幅に対する比が上記上限を超える場合、第一配線部１１がセルフアライメントに与える影響を十分に低減できないおそれがある。
【００３９】
第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．０８ｍｍがより好ましい。一方、第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅の上限としては、０．２０ｍｍが好ましく、０．１５ｍｍがより好ましい。第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅が上記下限に満たない場合、導電性が不十分となるおそれがある。逆に、第一配線部１１のランド主部１３に接続される部分における幅が上記上限を超える場合、第一配線部１１がセルフアライメント時の半田３の張力に影響を与えて位置決め精度を低下させるおそれがある。  
【００４０】
＜カバーレイ＞
カバーレイ９は、導電パターン８を保護する層である。カバーレイ９は、ランド１０を露出する開口１５を有する。カバーレイ９は樹脂フィルムと樹脂フィルムの裏面に積層される接着剤層とを有する構成とすることができる。
【００４１】
カバーレイ９の樹脂フィルムの材質としては、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。
【００４２】
カバーレイ９の樹脂フィルムの平均厚さの下限としては、特に限定されないが、３μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。また、カバーレイ９の樹脂フィルムの平均厚さの上限としては、特に限定されないが、５００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。カバーレイ９の樹脂フィルムの平均厚さが上記下限未満の場合、導電パターン８の保護が不確実となるおそれがある。一方、カバーレイ９の樹脂フィルムの平均厚さが上記上限を超える場合、カバーレイ９が実装部品１に干渉して実装部品１の位置決めを阻害するおそれがある。
【００４３】
カバーレイ９の接着剤層を形成する接着剤としては、柔軟性や耐熱性に優れるものが好ましい。かかる接着剤としては、例えばナイロン系、エポキシ樹脂系、ブチラール樹脂系、アクリル樹脂系等の各種樹脂系接着剤が挙げられる。
【００４４】
カバーレイ９の接着剤層の平均厚さの下限としては、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、カバーレイ９の接着剤層の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。カバーレイ９の接着剤層の平均厚さが上記下限に満たない場合、接着強度が不十分となるおそれがある。逆に、カバーレイ９の接着剤層の平均厚さが上記上限を超える場合、カバーレイ９が実装部品１に干渉して実装部品１の位置決めを阻害するおそれがある。
【００４５】
〔半田〕
半田３としては、任意のものを使用することができるが、フラックスと微細なはんだ粉末との混練物である半田ペーストを使用することが好ましい。半田３として半田ペーストを使用することで、例えば印刷技術等を用いて各ランド１０に比較的正確に必要量の半田３を付設することができる。
【００４６】
＜実装方法＞
実装部品１をプリント配線板２に実装する方法としては、治具上にプリント配線板２を保持させる工程（保持工程）と、プリント配線板２の複数のランド１０にそれぞれ半田３を付設する工程（半田付設工程）と、プリント配線板２上に実装部品１を配置する工程（実装部品配置工程）と、加熱により半田３をリフローさせる工程（リフロー工程）とを備える方法とすることができる。
【００４７】
（保持工程）
保持工程では、以降の工程におけるプリント配線板２のハンドリングを容易かつ正確にするために、治具によってプリント配線板２を保持する。効率化のために、１つの治具に複数のプリント配線板２を保持してもよい。
【００４８】
（半田付設工程）
半田付設工程では、例えばメタルマスクを用いてプリント配線板２のランド１０に一定の厚さで半田（半田ペースト）３を塗布する。メタルマスクの厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができる。
【００４９】
（実装部品配置工程）
実装部品配置工程では、例えばマウンターを用いて、実装部品１をランド１０上に配置する。
【００５０】
（リフロー工程）
リフロー工程では、治具ごとプリント配線板２を加熱炉に入れて、加熱することによって半田３をリフローする。リフローされた半田３は、その表面張力によって、プリント配線板２の各ランド１０に実装部品１の端子４を正対させる。
【００５１】
＜利点＞
当該実装構造によれば、ランド１０のランド主部１３の重心位置と端子４の端子主部５の重心位置とを一致させているので、リフローした半田３の表面張力を適切に作用させることができ、セルフアライメントによる実装精度に優れる。
【００５２】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００５３】
当該実装構造において、配線板のカバーレイは省略してもよく、カバーレイに替えてランド部分が開口するようパターニングされたソルダレジストを設けてもよい。
【００５４】
１つの配線板に複数の実装部品が実装されてもよく、これら複数の実装部品の実装構造の一部又は全部に当該実装構造を採用することができる。
【００５５】
当該実装構造において実装する実装部品は、ＬＥＤに限られない。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。【００５７】
本発明の効果を検証するために、同じ実装部品を異なる形状のランドに実装する試験１〜３を行った。各試験では、１枚のベースフィルムに導電パターンを形成することによって、３２枚の同一形状のフレキシブルプリント配線板を形成した。各フレキシブルプリント配線板には、１０個の実装部品を実装する構成とした。なお、実装部品としては、全て同じＬＥＤを用いた。【００５８】
ＬＥＤの端子は、幅０．３０ｍｍ、長さ０．５１ｍｍの端子主部と、端子主部の一方の端部側方に連続する幅０．１５ｍｍ、長さ０．１４ｍｍの端子副部とを有する概略Ｌ字状に形成されていた。【００５９】
＜試験１＞
試験１では、配線板のランドを、幅０．３６ｍｍ、長さ０．５７ｍｍのランド主部と、ランド主部の一方の端部側方に連続する幅０．１５ｍｍ、長さ０．２０ｍｍのランド副部とを有する概略Ｌ字状に形成した。各ランドは、ランド主部の重心位置がＬＥＤの端子主部の重心位置と一致するよう配設した。また、導電パターンは、端子主部の他方の端縁の中央に幅０．１０ｍｍの第一配線部を接続し、ランド副部のランド主部と反対側の側縁の中央に幅０．２０ｍｍの第二配線部を接続した構成とした。【００６０】
このような配線板を恒温槽内で１２０℃で１時間ベーキング（水分除去）した後、配線板の表面に厚さ０．８ｍｍのメタルマスクを配置し、半田ペーストを置いてスクレーピングすることで、各ランド上に厚さ０．８ｍｍの半田ペーストの層を形成した。続いて、マウンターを用いてランド上に端子が位置するようＬＥＤを載置した。そして、このＬＥＤを載置した配線板を炉内に配置し、２３０℃に１４０秒間加熱して半田をリフローすることで、ＬＥＤを実装した電子部品の試作品を得た。【００６１】
＜試験２＞
試験２では、配線板のランドを、幅０．４０ｍｍ、長さ０．６１ｍｍのランド主部と、ランド主部の一方の端部側方に連続する幅０．１５ｍｍ、長さ０．２４ｍｍのランド副部とを有する概略Ｌ字状に形成したことを除いて、試験１と同様の手順で電子部品の試作品を得た。【００６２】
＜試験３＞
試験３では、配線板のランドを、幅０．３４ｍｍ、長さ０．５５ｍｍのランド主部と、ランド主部の一方の端部側方に連続する幅０．１５ｍｍ、長さ０．１８ｍｍのランド副部とを有する概略Ｌ字状に形成したことを除いて、試験１と同様の手順で電子部品の試作品を得た。【００６３】
＜ずれ量＞
試験１〜３で得られた電子部品の試作品の全てのＬＥＤについて、重心位置の設計位置に対する長さ方向のずれ量を測定した。【００６４】
各試験におけるＬＥＤのずれ量の最大値、最小値、標準偏差、平均値、許容誤差を±０．１５ｍｍとした両側規格の工程能力指数（Ｃｐ，Ｃｐｋ）及び片側規格の工程能力指数（Ｃｐｋｌ，Ｃｐｋｕ）を算出した。この結果を次の表１に示す。【００６５】
【表１】
2018159728.tif 000003
【００６６】
試験１〜３は、いずれも、工業能力指数が基準とされる１．３３を超えており、ランド主部の重心位置を端子主部の重心位置に一致させたことによって比較的高い実装精度が得られたものと考えられる。中でも、ランド主部の外縁と端子主部の外縁との距離を３０μｍに設定した試験１では、特に高い実装精度が得られた。
【符号の説明】
【００６７】
１  実装部品
２  プリント配線板
３  半田
４  端子
５  端子主部
６  端子副部
７  ベースフィルム
８  導電パターン
９  カバーレイ
１０  ランド
１１  第一配線部
１２  第二配線部
１３  ランド主部
１４  ランド副部
１５  開口
【図１】
2018159728.tif 000004
【図２】
2018159728.tif 000005
【国際調査報告】
2018159728.tif 000006
2018159728.tif 000007