(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に電子部品が対向した状態で、基板表面の電子部品接続用ランドの上に電子部品の電極が半田付けされた表面実装型部品の実装構造において、
前記電子部品の下方における前記基板上面での電子部品の設置領域の内側に配置される小面積部と、該小面積部よりも大きな面積を有し前記電子部品の設置領域の外側に配置される大面積部と、これら小面積部および大面積部を連結する帯状部とを有する溶融半田誘導用ランドを設けたものであって、
前記溶融半田誘導用ランドの小面積部は、前記電子部品の設置領域のうち前記基板上面での電子部品接続用ランドが配置される領域を除く領域の内側に配置されることを特徴とする表面実装型部品の実装構造。
【請求項２】
前記溶融半田誘導用ランドは、電子部品の設置領域の内側の小径部と、電子部品の設置領域の外側の大径部と、当該小径部と大径部とを連結する帯状部とを具備してなる請求項１に記載の表面実装型部品の実装構造。
【請求項３】
前記電子部品の設置領域を形成する辺のうち該設置領域の両端の辺側には前記電子部品接続用ランドが位置し、前記溶融半田誘導用ランドの帯状部は、前記電子部品の設置領域を形成する辺のうち前記設置領域の両端の辺を結ぶ辺を交差するように延設される請求項１又は２に記載の表面実装型部品の実装構造。
【請求項４】
基板の上に電子部品が対向した状態で、基板表面のランドの上に電子部品の電極を半田付けする表面実装型部品の実装方法であって、
基板の上面に電子部品接続用ランドを形成するとともに、電子部品の下方における前記基板上面での電子部品の設置領域のうち電子部品接続用ランドが配置される領域を除く領域の内側に配置される小面積部と、該小面積部よりも大きな面積を有し前記電子部品の設置領域の外側に配置される大面積部と、これら小面積部および大面積部を連結する帯状部とを有する溶融半田誘導用ランドを形成する工程と、
前記電子部品接続用ランドの上に半田ペーストを配置する工程と、
前記基板の上に電子部品を搭載する工程と、
半田リフローにて前記基板の上に電子部品を半田付けする工程と、
を備えたことを特徴とする表面実装型部品の実装方法。
【請求項５】
前記溶融半田誘導用ランドは、電子部品の設置領域の内側の小径部と、電子部品の設置領域の外側の大径部と、当該小径部と大径部とを連結する帯状部とを具備してなる請求項４に記載の表面実装型部品の実装方法。
【請求項６】
前記電子部品接続用ランドの上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランドの上にも半田ペーストを配置するようにした請求項４に記載の表面実装型部品の実装方法。
【請求項７】
前記電子部品接続用ランドの上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランドの上には半田ペーストを配置しないようにした請求項４に記載の表面実装型部品の実装方法。
【請求項８】
前記電子部品の設置領域を形成する辺のうち該設置領域の両端の辺側には前記電子部品接続用ランドが位置し、前記溶融半田誘導用ランドの帯状部は、前記電子部品の設置領域を形成する辺のうち前記設置領域の両端の辺を結ぶ辺を交差するように延設される請求項４〜７のいずれか一項に記載の表面実装型部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は表面実装型部品の実装構造および実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９〜図１１に電子回路基板の実装工程を示す。まず、図９に示すように、基板３０上のランド部（導体部）３１に半田ぺースト３２を印刷もしくはディスペンスにより供給する。次に、図１０に示すように、半田ペースト３２の印刷部に合わせて電子部品（セラミックコンデンサ３３、ＩＣ３４、ターミナル３５、チップ抵抗など）を搭載する。その後、図１１に示すように、この基板３０を大気中もしくは窒素雰囲気中もしくは水素雰囲気中において、ある所定条件にてリフロー半田付けを行う。
【０００３】
ここで問題となるのがリフロー工程における電子チップ部品の横部や真下部に発生する大きな半田ボール（２００μｍ〜５００μｍ程度）３６である。製品において、半田ボール３６が存在すると、使用中に半田ボール３６が移動し、接点への進入や電極間のショートを発生したり、特に電子チップ部品の真下部に発生する半田ボール３６は電極間距離を短縮するため、電極間の絶縁信頼性の低下が懸念される。
【０００４】
従来技術として、特開平７−２９７５２６号公報においては、電子チップ部品の脇に発生する半田ボールに対してランド間での電子チップ部品の両側面の下部に半田ボールを吸着させるような配線箔露出部を設けて対処している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、前記のように電子チップ部品のボディ脇以外、即ち、電子チップ部品の真下にも半田ボールが残ることが分かり、上記公報による技術では対処することが困難であることが判明した。さらに、電子チップ部品の両側面の下部の配線箔露出部は、必ずしも半田付けが上手くいくとは限らず半田ボールを吸着できないことがある。
【０００６】
ここで、本発明者らは、半田ボールの発生メカニズムをセラミックコンデンサについて詳細に観察したので、それを図１２に示す。
まず、リフロー初期には、全くダレていない半田ぺーストが、加熱されるに従いセラミックコンデンサの真下中央において急速にダレを示し、セラミックコンデンサと基板とのギャップ間を埋めつくす。その後、ギャップ中央部分に存在する半田ぺーストは、溶融時に導体（ランド）の方に引き寄せられずに半田ボールとなる。最終的に、その半田ボールはセラミックコンデンサの直下及び横に取り残されることになる。
【０００７】
一方で、従来の工程では、このような半田ボールをリフロー後の洗浄工程にて除去している（ただし、電子チップ部品の真下部の半田ボールは、電子チップ部と基板との間に挟まっているため除去できないことが多い）。しかしながら、近年の環境問題より無洗浄化が望まれており、この際には、半田ボールは製品信頼性において問題となる。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、新規な構成にてリフロー中に発生する半田ボールによる不具合を解消することができる表面実装型部品の実装構造および実装方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の表面実装型部品の実装構造は、電子部品の下方における前記基板上面での電子部品の設置領域の内側に配置される小面積部と、該小面積部よりも大きな面積を有し前記電子部品の設置領域の外側に配置される大面積部と、これら小面積部および大面積部を連結する帯状部とを有する溶融半田誘導用ランドを設けたものであって、溶融半田誘導用ランドの小面積部は、電子部品の設置領域のうち基板上面での電子部品接続用ランドが配置される領域を除く領域の内側に配置されることを特徴としている。
【００１０】
よって、半田付けの際に、基板と電子部品との間に形成される半田ボール（溶融半田）は溶融半田誘導用ランドにより電子部品設置領域での内側から外側に誘導され、これにて溶融半田が引き延ばされて半田ボールによる不具合が解消される。
【００１１】
このようにして、電子部品の実装において、リフロー中に発生した半田ボールをダミー導体である溶融半田誘導用ランドに固定することにより、洗浄工程での半田ボール除去を不要もしくは無洗浄化を可能とすることができる。
【００１２】
つまり、請求項４に記載の発明によれば、基板の上面に電子部品接続用ランドが形成されるとともに、電子部品の下方における基板上面での電子部品の設置領域の内側に配置される小面積部と、該小面積部よりも大きな面積を有し前記電子部品の設置領域の外側の大面積部と、これら小面積部および大面積部を連結する帯状部とを有する溶融半田誘導用ランドが形成される。そして、電子部品接続用ランドの上に半田ペーストが配置され、基板の上に電子部品が搭載される。その後、半田リフローにて基板の上に電子部品が半田付けされる。
【００１３】
この半田リフロー時に、基板と電子部品との間に形成される半田ボール（溶融半田）は溶融半田誘導用ランドにより電子部品設置領域での内側から外側に誘導され、これにて溶融半田が引き延ばされて半田ボールによる不具合が解消される。
【００１４】
このようにして、電子部品の実装において、リフロー中に発生した半田ボールをダミー導体である溶融半田誘導用ランドに固定することにより、洗浄工程での半田ボール除去を不要もしくは無洗浄化を可能とすることができる。
【００１５】
ここで、請求項６に記載のように、前記電子部品接続用ランドの上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランドの上にも半田ペーストを配置すると、半田付性の向上が図られ、半田ボールの吸着効果を向上させることができる。
【００１６】
あるいは、請求項７に記載のように、前記電子部品接続用ランドの上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランドの上には半田ペーストを配置しないようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１に、本実施の形態における表面実装型部品の実装構造を示す。図１において、上部左側には表面実装型部品の実装構造の平面図を示し、その右側にはＢ−Ｂ断面を示し、下側にはＡ−Ａ断面を示す。
【００１８】
図１において、基板１の上には、四角形状の電子部品としてのセラミックコンデンサ２が対向して配置され、基板１の上面に配置したコンデンサ接続用ランド３，４が半田５，６にて接合されている。この半田付けにて基板１の上にセラミックコンデンサ２が機械的かつ電気的に接続されている。
【００１９】
より詳しくは、セラミックコンデンサ２は立方体をなし、縦寸法が３．２ｍｍ、横寸法が１．６ｍｍ、高さが１．２５ｍｍである。長方形状のセラミックコンデンサ２における、短辺部には電極７，８が形成され、当該電極７，８の下方にコンデンサ接続用ランド３，４が配置されている。そして、セラミックコンデンサ２の電極７と基板１のランド３とが半田５にて接合されるとともにセラミックコンデンサ２の電極８と基板１のランド４とが半田６にて接合されている。さらに、基板１の上面には溶融半田誘導用ランド９，１０が形成されている。
【００２０】
コンデンサ接続用ランド３，４および溶融半田誘導用ランド９，１０を詳細に説明する。図２は、溶融半田誘導用ランド９，１０の平面および断面を示す図であり、図３はコンデンサ接続用ランド３，４および溶融半田誘導用ランド９，１０の平面図である。また、図３において、基板１の上面におけるセラミックコンデンサ２の設置領域を「Ｚ１」にて示す。この長方形のコンデンサ設置領域Ｚ１は、短辺Ｓ１，Ｓ２及び長辺Ｓ３，Ｓ４を有する。
【００２１】
図３に示すように、コンデンサ設置領域Ｚ１の短辺部にはコンデンサ接続用ランド３，４が位置し、コンデンサ接続用ランド３，４は長方形をなしている。コンデンサ接続用ランド３，４は同じ形状および寸法を有しており、コンデンサ接続用ランド３，４の横寸法Ｄは１．８ｍｍであり、縦寸法は１．１ｍｍである。コンデンサ接続用ランド３と４との間隔Ｃは１．７ｍｍとなっている。
【００２２】
図２，３に示すように、溶融半田誘導用ランド９，１０は、同じ形状および寸法を有しており、小面積部としての小径円形部１１と、大面積部としての大径円形部１２と、両者を直線的に連結する帯状部１３とからなる。帯状部１３はコンデンサ設置領域Ｚ１の長辺Ｓ３，Ｓ４を直角に交差するように延設されている。コンデンサ設置領域Ｚ１内における帯状部１３の端部には小径円形部１１が位置している。さらに、コンデンサ設置領域Ｚ１から外れた領域における帯状部１３の端部には大径円形部１２が位置している。より詳しくは、図３において、四角形のコンデンサ接続用ランド３と４の短辺を結ぶラインＬ１，Ｌ２に接するように大径円形部１２が位置している。
【００２３】
また、溶融半田誘導用ランド９，１０の大径円形部１２の径Ｅが０．７ｍｍ、小径円形部１１の径Ｆが０．３ｍｍ、帯状部１３の幅が０．１ｍｍである。さらに、溶融半田誘導用ランド９，１０の間隔Ｈは０．６ｍｍである。また、コンデンサ接続用ランド３，４と溶融半田誘導用ランド９，１０の大径円形部１２の間隔Ｇは０．５ｍｍである。
【００２４】
図２に示すように、溶融半田誘導用ランド９，１０における大径円形部１２の上には厚い半田１４が形成されるとともに、小径円形部１１および帯状部１３の上には薄い半田１５，１６が形成されている。薄い半田１５，１６はセラミックコンデンサ２の下面に接触することはない。つまり、図２に示すように、基板１の上面を基準にしたとき、半田１５，１６の高さＨ１は、基板１とセラミックコンデンサ２の間のギャップの高さＨ２より小さくなっている。これら半田１４，１５，１６は後述する半田リフローにより形成されたものである。
【００２５】
次に、実装工程を、図４〜図７を用いて説明する。図４（ａ）〜図７（ａ）は図１でのＡ−Ａ断面に対応するものであり、図４（ｂ）〜図７（ｂ）は図１でのＢ−Ｂ断面に対応するものである。
【００２６】
まず、図４に示すように、基板１の上面にコンデンサ接続用ランド３，４および溶融半田誘導用ランド９，１０を形成する。つまり、図３に示したパターニングを行う。
【００２７】
そして、図５に示すように、コンデンサ接続用ランド３，４の上に半田ペースト２０を印刷もしくはディスペンスにより配置する。半田ぺースト２０は、半田粉とフラックスを混練したものであり、フラックスには、ロジン、活性剤、増粘剤、チクソ剤、溶剤など様々な成分を含む。
【００２８】
さらに、図６に示すように、半田ぺースト２０の印刷部に合わせて基板１の上に部品（セラミックコンデンサ２、チップ抵抗、ＩＣ、ターミナルなど）を搭載する。
【００２９】
引き続き、図７に示すように、基板１を大気中もしくは窒素雰囲気中もしくは水素雰囲気中において、ある所定条件にてリフロー半田付けを行い、基板１の上にセラミックコンデンサ２を接合する。
【００３０】
このとき、図１２に示すように、リフロー初期には、全くダレていない半田ぺースト２０が、加熱されるに従いセラミックコンデンサ２の真下中央に急速にダレを示し、セラミックコンデンサ２と基板１とのギャップ間を埋めつくす。その後、ギャップ中央部分に存在する半田ぺーストは、溶融時に半田ボールを形成する。この溶融半田ボールは溶融半田誘導用ランド９，１０の方に引き寄せられ、さらに、溶融半田誘導用ランド９，１０の上をセラミックコンデンサ２の設置領域Ｚ１の内側から外側に向かって移動していき、セラミックコンデンサ２の設置領域Ｚ１の外部において厚い半田（図２参照）となる。その結果、セラミックコンデンサ２の直下及び横には、薄い半田１５，１６（図２参照）が残るだけで、半田ボールがセラミックコンデンサ２の直下及び横に取り残されることはない。
【００３１】
つまり、コンデンサ接続用ランド３，４間の両サイドに、あるサイズの溶融半田誘導用ランド９，１０を設けているので、リフロー中に発生した半田ボールは、溶融半田誘導用ランド９，１０に吸着され接合し、固定される。それにより、半田ボール除去工程が不要になり、コストダウンとなる。
【００３２】
詳しくは、溶融半田の性質上、小さいランド部１１から大きいランド部１２に半田が吸い寄せられるため、セラミックコンデンサ２の下に発生した半田ボールを効率的に移動させることができる。より詳しくは、図２において、溶融半田の内圧差により小さいランド部１１から大きいランド部１２に移動する（系の自由エネルギーを最小にすべく移動する）。
【００３３】
溶融半田誘導用ランド９，１０のサイズは、セラミックコンデンサ２のサイズや使用条件により異なるため以下の考え方により決定する。
図３のサイズＧ，Ｆは、コンデンサ接続用ランド３，４と溶融半田誘導用ランド９，１０との絶縁が維持でき、さらに半田付け時に、半田がブリッジしないように決定する。また、サイズＥとＦは、半田付けされる際に、外側のランド部の方が半田内圧が低くなるように、Ｅ＞Ｆを満足させる。さらに、サイズＦは、セラミックコンデンサ２の下に発生する半田ボールを捕らえることができるサイズにする。また、サイズＨは、隣接して配置される小径部１１が接しないサイズとする。サイズＥは、発生する半田ボールのサイズや基板面積を考慮して決定する（Ｅ値を大きくすると多くの基板面積を必要とし、コストアップとなる）。
【００３４】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）セラミックコンデンサ２の下方における基板１上面でのセラミックコンデンサ２の設置領域Ｚ１の内側の小径円形部１１と外側の大径円形部１２とを少なくとも有する溶融半田誘導用ランド９，１０を設けた。
【００３５】
つまり、基板１の上面にコンデンサ接続用ランド３，４を形成するとともに、セラミックコンデンサ２の下方における基板１上面でのセラミックコンデンサ２の設置領域Ｚ１の内側の小径円形部１１と外側の大径円形部１２とを少なくとも有する溶融半田誘導用ランド９，１０を形成する。そして、コンデンサ接続用ランド３，４の上に半田ペースト２０を配置し、さらに、基板１の上にセラミックコンデンサ２を搭載する。その後、半田リフローにて基板１の上にセラミックコンデンサ２を半田付けする。この半田リフロー時に、基板１とセラミックコンデンサ２との間に形成される半田ボール（溶融半田）は溶融半田誘導用ランド９，１０によりコンデンサ設置領域Ｚ１での内側から外側に誘導され、これにて図２の半田１５，１６，１４にて示すように溶融半田が引き延ばされて半田ボールによる不具合が解消される。
【００３６】
このようにして、セラミックコンデンサ２の実装において、リフロー中に発生した半田ボールをダミー導体である溶融半田誘導用ランド９，１０に固定することにより、洗浄工程での半田ボール除去を不要もしくは無洗浄化を可能とすることができる。
【００３９】
さらに、図８に示すように、溶融半田誘導用ランド９，１０の形状として、電子チップ部品真下部の小さいランド部を複数にした形状としてもよい。即ち、部品設置領域Ｚ１の内側に位置する小径部（小面積部）９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂと部品設置領域Ｚ１の外側に位置する大径部（大面積部）９ｃ，１０ｃと連結部９ｄ，１０ｄを有するものとしてもよい。
【００４２】
また、溶融半田誘導用ランド９，１０は、部品設置領域Ｚ１の両サイド（図３の辺Ｓ３，Ｓ４）に複数あってもよい。
また、図５においてはコンデンサ接続用ランド３，４の上にのみ半田ペースト２０を配置したが、コンデンサ接続用ランド３，４および溶融半田誘導用ランド９，１０の上に半田ペースト２０を配置してもよく、このようにすると、リフロー時に溶融半田誘導用ランド９，１０に溶融半田が付きやすくなる。
【００４３】
このように、電子部品接続用ランド３，４の上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランド９，１０の上にも半田ペーストを配置すると、半田付性の向上が図られ、半田ボールの吸着効果を向上させることができる。つまり、溶融半田誘導用ランド９，１０に半田ペーストが供給（配置）されていない場合には、通常、溶融半田誘導用ランド９，１０は配線箔が露出し箔表面の酸化物が除去できず半田付性が悪く半田ボールの吸着効果が鈍りやすくなる。これに対し溶融半田誘導用ランド９，１０の上に半田ペーストを配置すると、半田粉とフラックスとからなる半田ペーストにおけるフラックスが箔表面の酸化物を除去するため、半田付性の向上を図ることができ、その結果、半田ボールの吸着効果が向上する。
【００４４】
ただし、電子部品接続用ランド（３，４）に供給した半田ペーストがダレることにより、溶融半田誘導用ランド９，１０にフラックスが供給できる場合には、電子部品接続用ランド（３，４）の上に半田ペーストを配置する工程において、溶融半田誘導用ランド９，１０の上には半田ペーストを配置しないようにしてもよい。このように、溶融半田誘導用ランド９，１０の上に半田ペーストを配置するか否かはランドの配置等を考慮して決定すればよい。
【００４５】
さらに、これまでの説明においては電子部品としてセラミックコンデンサを想定したが、他のチップ部品であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態における表面実装型部品の実装構造を示す図。
【図２】  ランド付近を示す図。
【図３】  ランド付近の平面図。
【図４】  実装工程を説明するための断面図。
【図５】  実装工程を説明するための断面図。
【図６】  実装工程を説明するための断面図。
【図７】  実装工程を説明するための断面図。
【図８】  別例のランドの平面図。
【図９】  実装工程を説明するための断面図。
【図１０】  実装工程を説明するための断面図。
【図１１】  実装工程を説明するための断面図。
【図１２】  セラミックコンデンサ部の半田ボールの発生メカニズムを説明するための図。
【符号の説明】
１…基板、２…セラミックコンデンサ、３…コンデンサ接続用ランド、４…コンデンサ接続用ランド、７…電極、８…電極、９…溶融半田誘導用ランド、１０…溶融半田誘導用ランド、１１…小径円形部、１２…大径円形部、１３…帯状部、２０…半田ペースト
【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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