(57)【要約】【課題】はんだペーストを速やかに昇温させることが可能な、表面実装に用いる表面実装素子を提供する。【解決手段】機能を発揮するための素子を有する本体部２と、該本体部２をプリント基板５にはんだ付けするための部位である複数のリード部３・３・・・と、を備え、プリント基板５に表面実装されるものであって、複数のリード部３・３・・・における、実装状態においてプリント基板５と向かい合う面である平面部３ａに、プリント基板５に向けて突出する部位である突起部３ｂを備え、突起部３ｂは、該突起部３ｂの突出方向に対して垂直な平面による断面（本実施形態では円）の面積を、該突起部３ｂの頂部側から基部側（即ち、平面部３ａ側）に向けて漸次大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能を発揮するための素子を有する本体部と、
該本体部をプリント基板にはんだ付けするための部位である複数のリード部と、
を備え、
前記プリント基板に表面実装される表面実装素子であって、
前記複数のリード部における、実装状態において前記プリント基板と向かい合う面に、
前記プリント基板に向けて突出する部位である突起部を備え、
前記突起部は、
該突起部の突出方向に対して垂直な平面による断面の面積を、
該突起部の頂部側から基部側に向けて漸次大きくする、
ことを特徴とする表面実装素子。
【請求項２】
前記突起部の高さは、
実装状態において前記プリント基板に塗布されるはんだペーストの厚みに比して大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面実装素子。
【請求項３】
前記リード部を３個以上備えるとともに、
各リード部における各突起部が、
該各突起部の突出方向視において、前記各突起部を頂点とする多角形を形成し、
前記本体部の重心位置が、
前記各突起部の突出方向視において、
前記多角形の内側となるように、
前記各突起部を配置する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面実装素子。
【請求項４】
前記表面実装素子は、
前記プリント基板に、熱容量が異なる複数種類の表面実装素子を表面実装する場合に用いる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表面実装素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の素子の技術に関し、より詳しくは、表面実装用の表面実装素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板上に半導体素子やリレーやコネクタ等の素子を実装する方法として、表面実装がある。
表面実装では、プリント基板上に形成されたランド部にペースト状のはんだ（以下、はんだペーストと呼ぶ）を塗布するとともに、ランド部に表面実装素子のアウターリード（以下、リード部と呼ぶ）を接触させた状態で加熱し、表面実装素子をプリント基板にはんだ付けする構成としている。
このような表面実装素子としては、例えば、以下に示す特許文献１に開示されるような半導体素子があり、公知となっている。
【０００３】
特許文献１に開示されている半導体素子は、表面実装に用いられるものであり、プリント基板に対してはんだ付けされる部位であるリード部は、プリント基板との接触部が平面状の形状を有する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８３２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面実装を行う場合、表面実装素子のリード部とプリント基板との接触面積が大きいと、はんだペーストに加えた熱が、リード部を介して表面実装素子に移動しやすく（即ち、放熱しやすく）なるため、はんだペーストの温度が上がりにくくなり、はんだ付けに要する時間が長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、はんだペーストを速やかに昇温させることが可能な、表面実装に用いる表面実装素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、機能を発揮するための素子を有する本体部と、該本体部をプリント基板にはんだ付けするための部位である複数のリード部と、を備え、前記プリント基板に表面実装される表面実装素子であって、前記複数のリード部における、実装状態において前記プリント基板と向かい合う面に、前記プリント基板に向けて突出する部位である突起部を備え、前記突起部は、該突起部の突出方向に対して垂直な平面による断面の面積を、該突起部の頂部側から基部側に向けて漸次大きくするものである。
【０００９】
請求項２においては、前記突起部の高さは、実装状態において前記プリント基板に塗布されるはんだペーストの厚みに比して大きいものである。
【００１０】
請求項３においては、前記リード部を３個以上備えるとともに、各リード部における各突起部が、該各突起部の突出方向視において、前記各突起部を頂点とする多角形を形成し、前記本体部の重心位置が、前記各突起部の突出方向視において、前記多角形の内側となるように、前記各突起部を配置するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記表面実装素子は、前記プリント基板に、熱容量が異なる複数種類の表面実装素子を表面実装する場合に用いるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、表面実装素子への熱の移動を抑制しつつ、表面実装素子への通電に必要な導体における断面積を確保できる。
これにより、表面実装素子のはんだ付けに要する時間を短縮するとともに、通電時におけるリード部の破損を防止できる。
【００１４】
請求項２においては、リード部における平面部とはんだペーストの間に隙間を確保することができる。
これにより、はんだ付けする際における表面実装素子への抜熱を確実に抑制することができる。
【００１５】
請求項３においては、はんだ付けを行う際の表面実装素子の姿勢を安定した状態に維持することができる。
これにより、表面実装素子を表面実装する場合におけるはんだ付けの品質を確保できる。
【００１６】
請求項４においては、熱容量の差がある複数の表面実装素子が混在していても、加熱時におけるはんだペーストの温度プロファイルを安定させることができる。
これにより、熱容量が大きい表面実装素子の配置を制限する必要がなくなり、配線パターンの設計における自由度を高めることができる。
また、表面実装素子の配置制限に伴うプリント基板の大型化を防止でき、コストの低減を実現するとともに、製品におけるプリント基板の設置スペースを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面実装素子の全体構成を示す模式図、（ａ）正面模式図、（ｂ）平面模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る表面実装素子とプリント基板およびはんだペーストとの関係を示す模式図、（ａ）側面模式図、（ｂ）側面部分拡大模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係る表面実装素子における本体部の重心の配置を示す模式図。
【図４】本発明の一実施形態に係る表面実装素子の他の実施例を示す模式図、（ａ）８個のリード部を有する場合の平面模式図、（ｂ）８個のリード部を有する場合における本体部の重心位置を示す平面模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係る表面実装素子における突起部の形状を示す模式図、（ａ）側面模式図、（ｂ）図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図５（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る表面実装素子における突起部の形状の他の実施例を示す模式図、（ａ）断面形状が三角形の場合を示す模式図、（ｂ）断面形状が台形の場合を示す模式図。
【図７】本発明の一実施形態に係る表面実装素子の実装状況を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る表面実装素子の全体構成について、図１〜図６を用いて説明をする。
図１（ａ）（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１は、本体部２、複数のリード部３・３・・・等を備える構成としており、図２（ａ）に示すようなプリント基板５に対して表面実装により付設される態様の表面実装素子である。
プリント基板５の表面に実装される表面実装素子１としては、例えばＩＣやトランジスタやダイオード等の半導体素子、コンデンサ、抵抗器、リレー、及びコネクタ等が挙げられる。
【００１９】
図１（ａ）（ｂ）に示す如く、本体部２は、表面実装素子１の機能を発揮するための素子を有する部分であり、例えば封止材により図示しない半導体チップが密封および保持されることにより構成されている。
また、本体部２は、本体部２内の素子と電気的に接続された複数のリード部３・３・・・を、本体部２の外部に引き出す構成としている。
【００２０】
リード部３は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、実装状態においてプリント基板５に対面する平面たる平面部３ａを備えている。
平面部３ａは、はんだ付けによってプリント基板５の所定位置（ランド部５ａ）に表面実装素子１を固定するために用いられる部位であり、かつ、表面実装素子１を当該所定位置（ランド部５ａ）に固定することによって、プリント基板５に設けられた回路（図示せず）と該表面実装素子１を電気的に接続するための部位である。
【００２１】
そして、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１では、図１（ａ）（ｂ）に示すように、平面部３ａにおいて突起部３ｂを形成する構成としている。
突起部３ｂは、平面部３ａから垂直に、プリント基板５が配置される方向に向けて高さＨで突出（隆起）している部位である。
尚、本実施形態において示すリード部３は、長さ方向に直交する方向における断面形状が矩形状（角形）である場合を例示しているが、本発明に係る表面実装素子を構成するリード部の形状をこれに限定するものではない。
【００２２】
図１（ｂ）および図３に示すように、本実施形態で示す表面実装素子１は、３個のリード部３・３・３を備え、全てのリード部３・３・３に突起部３ｂ・３ｂ・３ｂを備えている。
そして、図２（ａ）（ｂ）に示す如く、表面実装素子１は、プリント基板５に実装された状態では、３か所の突起部３ｂ・３ｂ・３ｂが、プリント基板５のランド部５ａに当接している。
【００２３】
また、図３に示す如く、表面実装素子１は、平面視において、各突起部３ｂ・３ｂ・３ｂにより、多角形（ここでは三角形）Ｓを形成している。
そして、表面実装素子１では、該表面実装素子１における本体部２の重心Ｇが、平面視において、多角形Ｓの内側に位置するように、各突起部３ｂ・３ｂ・３ｂを配置する構成としている。
【００２４】
このような構成により、はんだ付けを行う前の段階でプリント基板５の上に表面実装素子１を載置したときに、該表面実装素子１の姿勢を安定させることができ（即ち、表面実装素子１が転倒することを防止でき）、はんだ付けを行う際の表面実装素子１の姿勢を安定させることで、プリント基板５に対してリード部３を確実にはんだ付けできるようになる。
【００２５】
尚、本実施形態では、３個のリード部３・３・３を備える表面実装素子１を例示しているが、本発明に係る表面実装素子におけるリード部の個数をこれに限定するものではなく、複数のリード部を備える構成であればよい。
このため例えば、図４（ａ）に示すように、８個のリード部３・３・・・を備えるような表面実装素子２１であってもよい。
【００２６】
このような場合、図４（ｂ）に示すように、各リード部３・３・・・に形成されている各突起部３ｂ・３ｂ・・・によって、多角形（ここでは四角形）Ｓが形成され、本体部２の重心Ｇの位置が、多角形（四角形）Ｓの内側に位置するように、各突起部３ｂ・３ｂ・・・を配置している。
そして、このような表面実装素子２１においても、プリント基板５の上に表面実装素子２１を載置したときに、該表面実装素子２１の姿勢を安定させることができる（即ち、表面実装素子２１が転倒することを防止できる）。
【００２７】
尚、ここで示した実施例では、多角形（四角形）Ｓの頂点に位置していない突起部３ｂ・３ｂ・・・も存在しているが、ここで言う「各突起部３ｂ・３ｂ・・・で多角形Ｓを形成する」という概念は、多角形Ｓの頂点を構成する突起部３ｂ以外の各突起部３ｂ・３ｂ・・・が、多角形Ｓを構成する辺上に配置されているような態様をも含むものである。
【００２８】
即ち、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１（または表面実装素子２１）は、リード部３を３個以上（本実施形態では３個または８個）備えるとともに、各リード部３・３・・・における各突起部３ｂ・３ｂ・・・が、該各突起部３ｂ・３ｂ・・・の突出方向視において、各突起部３ｂ・３ｂ・・・を頂点とする多角形（本実施形態では三角形や四角形）Ｓを形成し、本体部２の重心Ｇの位置が、各突起部３ｂ・３ｂ・・・の突出方向視において、多角形Ｓの内側となるように、各突起部３ｂ・３ｂ・・・を配置するものである。
このような構成により、はんだ付けを行う際の表面実装素子１および表面実装素子２１の姿勢を安定した状態に維持することができる。
これにより、表面実装素子１および表面実装素子２１を表面実装する場合におけるはんだ付けの品質を確保できる。
【００２９】
ここで、突起部３ｂの形状について、説明をする。
図１（ａ）に示す如く、平面部３ａからの突起部３ｂの突出高さを高さＨとしており、この高さＨは、図２（ｂ）に示すはんだペースト４の塗布厚さｔに比して大きくしている。
このような構成により、プリント基板５の上に表面実装素子１をはんだ付けし、はんだペースト４に突起部３ｂが沈み込んだときに、両者３ｂ・４の間には図２（ｂ）に示すように隙間ｄが確保される構成としている。
このため、平面部３ａは、はんだ付けが完了に至るまで、はんだペースト４に接触することがない。
尚、本実施形態に示す表面実装素子１では、はんだペースト４の塗布厚みｔが、１８０μｍ程度であるとき、突起部３ｂの高さＨを、２５０〜５００μｍ程度として、７０〜３２０μｍ程度の隙間ｄを確保する構成としている。
【００３０】
仮に、平面部３ａとはんだペースト４が接触すれば、突起部３ｂの断面積に比して大きな断面積を通じて熱の移動が生じ、はんだペースト４が過度に冷却されてしまうが、表面実装素子１では、はんだ付けの際に本体部２に移動する熱は、断面積のより小さい突起部３ｂを介して行われるため、表面実装素子１による抜熱を確実に抑制することができる。
【００３１】
また、図５（ａ）〜（ｄ）に示す如く、突起部３ｂは、突起部３ｂの突出方向における軸線を含む平面による断面Ａ−Ａでは、その断面形状が略二次曲線状となっており、かつ、突起部３ｂの突出方向における軸線に直交する平面による断面Ｂ−Ｂおよび断面Ｃ−Ｃでは、その断面形状が円形となっている（所謂、砲弾状の形状を有している）。
【００３２】
また、突起部３ｂは、該突起部３ｂの突出方向における軸線に直交する平面による断面（例えば、断面Ｂ−Ｂや断面Ｃ−Ｃ）に現れる形状（ここでは円）の面積を頂部側から基部側（即ち、平面部３ａ側）に向けて漸次大きくする構成としている。
【００３３】
このような構成により、はんだペースト４を加熱する前において、表面実装素子１の突起部３ｂの頂部がはんだペースト４の上面に接している状態では、突起部３ｂとはんだペースト４との接触面積を小さくすることができる。
また、このような構成により、はんだ付けが進行して、突起部３ｂがはんだペースト４に沈み込んだときには、突起部３ｂとはんだペーストとの接触面積を大きくすることができる。
【００３４】
即ち、表面実装素子１を使用してはんだ付けをするときには、はんだペースト４が軟化する前の時点では、表面実装素子１とはんだペースト４が、突起部３ｂの頂部でのみ接しているため、リード部３を介してはんだペースト４から表面実装素子１の本体部２の移動する熱量を低減させることができる。
【００３５】
また、表面実装素子１を使用してはんだ付けをするときには、はんだペースト４が軟化した後の時点では、突起部３ｂとはんだペースト４との接触面積が拡大させることができ、これにより、リード部３とはんだペースト４の接触部（即ち、突起部３ｂ）を構成する導体において、本体部２に流す電流値に見合った接触面積（即ち、導体の断面積）を確保することができる。
【００３６】
即ち、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１において、突起部３ｂの高さＨは、実装状態においてプリント基板５に塗布されるはんだペースト４の塗布厚みｔに比して大きい（即ち、Ｈ＞ｔ）ものである。
このような構成により、リード部３における平面部３ａとはんだペースト４の間に隙間ｄを確保することができる。
これにより、はんだ付けする際における表面実装素子１への抜熱を確実に抑制することができる。
【００３７】
尚、本実施形態では、突起部３ｂの形状が略砲弾状である場合を例示しているが、本発明に係る表面実装素子を、突起部の形状が略砲弾状であるものに限定するものではなく、頂部における接触面積を小さくすることができ、その頂部側から基部側に向けて、突出方向に直交する平面による断面積を漸次大きくすることができる形状であればよい。
【００３８】
ここで、突起部の他の形状をさらに例示する。
本発明に係る表面実装素子における突起部の形状は、例えば、図６（ａ）（ｂ）に示すような形状であってもよい。
【００３９】
図６（ａ）に示す表面実装素子３１においては、その突起部３３ｂは、軸線を含む位置での断面における形状が略三角形状としており、これには、突起部の形状が略円錐状、略三角錐状、四角錘状のもの等が該当する。
【００４０】
また、図６（ｂ）に示す表面実装素子４１における突起部４３ｂは、軸線を含む位置での断面における形状が略台形状としており、これには、突起部の形状が略円錐台状、略三角錐台状、略四角錘台状のもの等が該当する。
【００４１】
このような各突起部３３ｂ・４３ｂは、表面実装素子１における突起部３ｂと同様に、はんだペースト４の上面に接している状態では、はんだペースト４との接触面積を小さくすることができ、また、各突起部３３ｂ・４３ｂがはんだペースト４に沈み込んだときには、各突起部３３ｂ・４３ｂとはんだペースト４との接触面積を大きくすることができる。
【００４２】
次に、表面実装素子１を用いた場合の表面実装の実施状況について、図７を用いて説明をする。
図７に示す如く、プリント基板５に対して、表面実装素子１を表面実装するときには、まずプリント基板５のランド部５ａに所定の塗布厚みではんだペースト４を塗布しておく。
そして、はんだペースト４の上面に突起部３ｂの先端（頂部）を接触させた状態で表面実装素子１を載置する。
【００４３】
この加熱前の状態においては、はんだペースト４は所定の固さを有しているため、突起部３ｂは表面実装素子１の自重でははんだペースト４に沈み込むことなく、突起部３ｂの頂部とはんだペースト４が接触している。このため、突起部３ｂの頂部とはんだペースト４の接触面積は小さくなっている。
【００４４】
次に、この状態で、表面実装素子１およびプリント基板５を炉（リフロー炉等）内に入れて加熱する。
すると、はんだペースト４は昇温するとともに、徐々に軟化していく。
このとき、突起部３ｂとはんだペースト４との接触面積を小さくしていることによって、突起部３ｂを介して本体部２に移動する熱量を抑制することができるため、はんだペースト４を速やかに昇温させることができる。
【００４５】
やがて、はんだペースト４が所定の温度に昇温し軟化が進むと、はんだペースト４は略液状の態様となり、このとき、突起部３ｂは表面実装素子１の自重により溶けたはんだペースト４に沈み込んでいき、最終的には、突起部３ｂの頂部が、プリント基板５（より詳しくは、ランド部５ａ）に接触する。
【００４６】
突起部３ｂが、溶けたはんだペースト４に沈み込んでいる状態では、突起部３ｂとはんだペースト４との接触面積が加熱前に比べて大きくなっている。
そして次に、はんだペースト４が固化する温度にまで表面実装素子１およびはんだペースト４を冷却することによって、はんだ付けが完了する。
【００４７】
このようにしてはんだ付けを行った場合、突起部３ｂとはんだペースト４の接触面積を確保することができるため、リード部３を介して本体部２に流すべき電流値を流したとしても、突起部３ｂとはんだペースト４との接触部において断面積が減少して発熱したり、あるいは発熱が進んで断線したりするようなことを確実に防止することができる。
【００４８】
即ち、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１は、機能を発揮するための素子を有する本体部２と、該本体部２をプリント基板５にはんだ付けするための部位である複数のリード部３・３・・・と、を備え、プリント基板５に表面実装されるものであって、複数のリード部３・３・・・における、実装状態においてプリント基板５に対面する面である平面部３ａに、プリント基板５に向けて突出する部位である突起部３ｂを備え、突起部３ｂは、該突起部３ｂの突出方向に対して垂直な平面による断面（本実施形態では円）の面積を、該突起部３ｂの頂部側から基部側（即ち、平面部３ａ側）に向けて漸次大きくするものである。
このような構成により、表面実装素子１への熱の移動を抑制しつつ、表面実装素子１への通電に必要な導体における断面積を確保できる。
これにより、表面実装素子１のはんだ付けに要する時間を短縮するとともに、通電時におけるリード部３の破損を防止できる。
【００４９】
また、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１は、熱容量の差がある複数の表面実装素子１・１・・・が混在しているときに用いるのに特に有効である。
表面実装を行う場合、大小さまざまな表面実装素子が混在していると、各表面実装素子の熱容量がばらついていることが一般的である。
より熱容量が大きい表面実装素子をはんだ付けする部位では、加熱時にリード部から素子に移動する（即ち、放熱する）熱量がより多くなるため、熱容量がより小さい表面実装素子をはんだ付けする部位に比して、はんだペーストの温度が上がりにくく、はんだ付けに時間を要していた。
またこのため、熱容量が大小さまざまに異なっている複数の表面実装素子を混在させて表面実装する場合には、はんだペーストの温度プロファイルが安定しないという課題もあった。
【００５０】
このような課題は、表面実装素子１を使用することによって解消できる。
即ち、プリント基板５に熱容量の差がある複数種類の表面実装素子を混在させて表面実装するとき、表面実装素子１（即ち、リード部３に突起部３ｂを有するもの）を採用することで、各部位におけるはんだペースト４の温度プロファイルを安定させることができ、また、はんだ付けに要する時間を短縮することもできる。
【００５１】
尚、熱容量の差がある複数種類の表面実装素子を混在している場合において、その全ての表面実装素子を、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１としてもよく、あるいは、熱容量が大きい表面実装素子を配置すべき部分にのみ表面実装素子１を配置する構成としてもよい。
【００５２】
即ち、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１は、プリント基板５に、熱容量が異なる複数種類の表面実装素子を表面実装する場合に用いるものである。
このような構成により、熱容量の差がある複数の表面実装素子が混在していても、加熱時における温度プロファイルが安定させることができ、熱容量の大きい表面実装素子１の配置を制限する必要もなく、配線パターンの設計における自由度を高めることができる。
また、本発明の一実施形態に係る表面実装素子１を用いることで、表面実装素子１の配置制限に伴ってプリント基板が大型化する必要がなくなりため、コストの増大を抑制することができるとともに、製品におけるプリント基板の設置スペースを抑制することも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    表面実装素子
２    本体部
３    リード部
３ａ  平面部
３ｂ  突起部
４    はんだペースト
５    プリント基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013254797.tif 000005
【図４】
2013254797.tif 000006
【図５】
2013254797.tif 000007
【図６】
2013254797.tif 000008
【図７】
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