(57)【要約】予備はんだ付けされプリフラックスされた電気部品または電気コネクタは、輸送中および取扱中に、はんだの表面からフラックスがすり減ることから保護することができる。電気部品は、端子パッドを備え得る。はんだの層は、端子パッド上にあってもよい。はんだの層は、その中にフラックスを保護的に貯留し保持するために、はんだの表面に形成された、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを有する表面を有していてもよい。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有していてもよい。この深さは、輸送中および／または取扱中にはんだの層の表面上のフラックスはすり減る場合に、その中に大量のフラックスを保持するために十分に深い。【選択図】図１１
2016527689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品であって、
端子パッドと、
前記端子パッド上のはんだの層と
を備え、
前記はんだの層は、表面を備え、
前記表面は、その中に、フラックスを保護的に貯留して保持するために、前記はんだの前記表面に形成された、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを備え、
前記フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有し、前記深さは、輸送中および／または取扱中に、前記はんだの層の前記表面のフラックスがすり減る場合に、その中に大量のフラックスを保持するのに十分に深い
電気部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電気部品であって、
前記フラックスウェルは、前記はんだの層にわたって、ｘ方向およびｙ方向において略均等に横方向に間隔が隔てられた分布で、前記はんだの層内において、大量のフラックスを保持するように構成された
電気部品。
【請求項３】
請求項２に記載の電気部品であって、
前記フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有し、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍの間隔で連続するパターンを有する
電気部品。
【請求項４】
請求項２に記載の電気部品であって、
前記フラックスウェルは、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、を有し、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍの間隔で連続するパターンを有する
電気部品。
【請求項５】
請求項２に記載の電気部品であって、
前記フラックスウェルは、相互接続され、ｘ方向およびｙ方向において、約０．１５ｍｍの幅と約０．１５ｍｍの深さと、約０．２５ｍｍの相互間隔と、を有する十字状に交差する溝の格子によって形成された
電気部品。
【請求項６】
請求項１に記載の電気部品であって、
さらに、所望の要素に接続するための、前記端子パッドから延在するコネクタ部を備えた
電気部品。
【請求項７】
請求項１に記載の電気部品であって、
さらに、前記はんだの層の少なくとも一部分上にあり、前記フラックスウェルの少なくとも一部分を満たすフラックスの層を備える
電気部品。
【請求項８】
請求項７に記載の電気部品であって、
前記はんだの層は、鉛フリーはんだ組成物から形成され、
前記フラックは、鉛フリーはんだ組成物に適したタイプである
電気部品。
【請求項９】
予備はんだ付けされプリフラックスされた電気部品上のフラックスを保護する方法であって、
端子パッドを有する前記電気部品を用意する工程と、
前記端子パッド上に、表面を有するはんだの層を用意する工程と、
前記はんだの層上にフラックスの層を用意する工程と
を備え、
前記フラックスの少なくとも一部分は、前記はんだの前記表面に形成された、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを満たし、
前記フラックスウェルは、輸送中および／または取扱中に、すり減りから保護しつつ該フラックスウェル内にフラックスを貯留し保持し、
前記フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有し、前記深さは、輸送中および／または取扱中に、前記はんだの層の前記表面のフラックスがすり減る場合に、その中に大量のフラックスを保持するのに十分に深い
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
さらに、前記はんだにわたって、ｘ方向およびｙ方向において横方向に略均等の間隔の分布で大量のフラックスを前記はんだの層内で前記フラックスウェル内に保持するように、前記フラックスウェルを構成する工程を備える
方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
さらに、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向において少なくとも０．０３５ｍｍの間隔を有する連続するパターンと、を有する前記フラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、
さらに、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向において約０．８９ｍｍの間隔を有する連続するパターンと、を有する前記フラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、
さらに、約０．１５ｍｍの幅と、約０．１５ｍｍの深さと、約０．２５ｍｍの相互間隔と、を有するｘ方向およびｙ方向の十字状交差溝の格子によって形成される、相互接続されたフラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、
さらに、所望の要素に接続するための、前記端子パッドから延在するコネクタ部を有する前記電気部品を用意する工程を備える
方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、
前記はんだの層を、鉛フリーはんだ組成物として用意するとともに、前記フラックスを、鉛フリーはんだ組成物に適したタイプとして用意する工程を備える
方法。
【請求項１６】
予備はんだ付けされプリフラックスされた電気部品を基板にはんだ付けする方法であって、
前記電気部品は、端子パッドを有し、
前記端子パッドは、該端子パッド上にはんだの層を有し、
前記はんだの層は、表面を有し、
フラックスの層が、前記はんだの層上にあり、
前記方法は、前記はんだの前記表面に形成された、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを用意する工程を備え、
前記フラックスウェルは、輸送中および／または取扱中に、該フラックスウェル内にフラックスをすり減りから保護しつつ貯留し保持し、
前記フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有し、
前記方法は、さらに、前記予備はんだ付けされプリフラックスされた端子パッドを前記基板に接触させて、熱を加える工程を備え、
前記略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルは、前記はんだの層の一部分が前記基板とのヒートシンク接触から離れて略均一に分布された状態で、前記はんだ付けの動作のためのフラックスを提供し、前記はんだのための均一な加熱および溶融を提供する
方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
さらに、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍの間隔を有する連続するパターンと、を有する前記フラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
さらに、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍの間隔を有する連続するパターンと、を有する前記フラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
さらに、ｘ方向およびｙ方向において、約０．１５ｍｍの幅と、約０．１５ｍｍの深さと、約０．２５ｍｍの互いからの間隔と、を有する十字状に交差する溝の格子によって形成される相互接続されたフラックスウェルを用意する工程を備える
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本願は、２０１３年７月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／８６０，４８７号の利益を主張する。上記出願の教示の全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]図１を参照すると、従来技術において、電気部品８（例えば、電気コネクタ）は、予備はんだ付けされた略平坦なはんだ層１２を有する端子パッド１０を有し得る。フラックス１４の層（乾燥および／または硬化するロジン系のフラックス）がはんだ層１２に適用され得る（図２）。輸送中および取扱中に、電気部品は、例えば振動によって、互いに対して擦れ、フラックス１４のこの層は、剥がれ落ちたり削れたりすること、または、すり減ることがあり、これは、はんだ付けプロセスに悪影響を与え、はんだ付けされた接合部が劣化または弱化することがある。図３は、どれだけの量のフラックスが潜在的に剥がれ落ちるかを示すために、手によって拭いた後の、はんだ層１２からほぼ完全に拭き取られたフラックス層１４を示している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]本発明は、フラックスの、擦れ、すり減り、引っ掻き、崩れ、剥がれ、または、はんだの表面からの削れ落ちからフラックスを保護することができる（さもなければ取れてしまう）電気デバイス、電気部品または電気コネクタを提供することができる。電気部品は、端子パッドを備えていてもよい。はんだの層は、端子パッド上にあってもよい。はんだの層は、フラックスをその中に保護的に貯留し保持するために、はんだの表面に形成された略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスリザーバ、フラックスピット、フラックスキャビティ、または、フラックスウェルを有する表面を有していてもよい。フラックスウェルは、少なくとも０．０ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さ（これは、輸送中および／または取扱中にはんだの層の表面上のフラックスがすり減る場合に、その中に大量のフラックスを保持するのに十分に深い）を有していてもよい。
【０００４】
[0004]特定の実施形態では、フラックスウェルは、はんだの層にわたってｘ方向およびｙ方向において略均等に横方向に間隔が隔てられて分布され、はんだの層内でそこに大量のフラックスを保持するように構成されていてもよい。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有していてもよく、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンを有していてもよい。一実施形態では、フラックスウェルは、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、を有していてもよく、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンを有していてもよい。他の実施形態では、フラックスウェルは、相互接続され、約０．１５ｍｍの幅と約０．１５ｍｍの深さとを有するとともに互いから約０．２５ｍｍ間隔が隔てられたｘ方向およびｙ方向の十字溝の格子によって形成されてもよい。電気部品は、所望の要素に接続するために端子パッドから延在するコネクタ部を備えていてもよい。フラックスの層は、はんだの層の少なくとも一部分上にあってもよく、フラックスウェルの少なくとも一部分を満たしてもよい。はんだの層は、鉛フリーはんだ組成物で形成されてもよく、フラックスは、鉛フリーはんだ組成物に適したタイプであってもよい。
【０００５】
[0005]また、本発明は、端子パッドと、端子パッド上のはんだの層と、を有する電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタを提供し得る。はんだの層は、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを有する表面を備えていてもよい。フラックスウェルは、そこにフラックスを保護的に貯留し保持するためにはんだの表面に形成される。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法を有していてもよい。
【０００６】
[0006]特定の実施形態では、フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径を有していてもよく、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンを有していてもよい。
【０００７】
[0007]また、本発明は、端子パッドと、端子パッド上のはんだの層と、を有する電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタを提供し得る。はんだの層は、そこにフラックスを保護的に貯留して保持するために、はんだの表面に形成される凹凸パターンを有する表面を備えていてもよい。
【０００８】
[0008]特定の実施形態では、凹凸パターンは、略均等に間隔が隔てられた第１の系の細長い刻み目を有していてもよい。他の実施形態では、凹凸パターンは、さらに、略均等に間隔が隔てられた第２の系の細長い刻み目を有していてもよい。第２の系の刻み目は、第１の系の刻み目と所定の角度で交差する。
【０００９】
[0009]また、本発明は、端子パッドと、端子パッド上のはんだの層と、を有する電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタを提供し得る。はんだの層は、略均等に間隔が隔てられたフラックスリザーバのパターンを有する表面を備えていてもよい。フラックスリザーバは、その中にフラックスを保護的に貯留し保持するためにはんだの表面に形成される。
【００１０】
[0010]また、本発明は、予備はんだ付けされプリフラックスされた電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ上のフラックスを保護する方法を提供し得る。電気部品には、端子パッドが設けられていてもよい。はんだの層は、端子パッド上に設けられていてもよい。はんだの層は、表面を有していてもよい。フラックスの層は、はんだの層上に設けられていてもよい。フラックスの少なくとも一部分は、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを満たしてもよい。フラックスウェルは、はんだの表面に形成され、輸送中および／または取扱中に、その中にフラックスをすり減りから保護しつつ貯留し保持する。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さ（これは、輸送中および／または取扱中にはんだの層の表面上のフラックスがすり減る場合に、その中に大量のフラックスを保持するのに十分に深い）と、を有していてもよい。
【００１１】
[0011]特定の実施形態では、フラックスウェルは、はんだにわたってｘ方向およびｙ方向において横方向に略均等に間隔が隔てられて分布され、はんだの層内でそこに大量のフラックスを保持するように構成されていてもよい。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンと、を有するように設けられてもよい。一実施形態では、フラックスウェルは、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンと、を有するように設けられてもよい。他の実施形態では、相互接続されたフラックスウェルが、約０．１５ｍｍの幅と約０．１５ｍｍの深さで、ｘ方向およびｙ方向の十字溝の格子によって、互いから約０．２５ｍｍ間隔が隔てられて設けられてもよい。電気部品は、所望の要素に接続するために端子パッドから延在するコネクタ部を備えていてもよい。はんだの層は、鉛フリーはんだ組成物として提供されてもよく、フラックスは、鉛フリーはんだ組成物に適したタイプであってもよい。
【００１２】
[0012]また、本発明は、予備はんだ付けされプリフラックスされた電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ上のフラックスを保護する方法を提供し得る（端子パッドを有する電気部品を提供することが含まれる）。はんだの層は、端子パッド上に設けられていてもよい。はんだの層は、表面を有していてもよい。フラックスの層は、はんだの層上に設けられていてもよい。フラックスの少なくとも一部分は、略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルを満たしてもよい。フラックスウェルは、はんだの表面に形成され、輸送中に、すり減りから保護しつつその中にフラックスを貯留し保持する。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法を有していてもよい。
【００１３】
[0013]特定の実施形態では、フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径を有するように設けられてもよく、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．３５ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンを有していてもよい。
【００１４】
[0014]また、本発明は、予備はんだ付けされプリフラックスされた電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ上のフラックスを保護する方法を提供し得る（端子パッドを有する電気部品を提供することが含まれる）。はんだの層は、端子パッド上に設けられていてもよい。はんだの層は、表面を有していてもよい。フラックスの層は、はんだの層上に設けられていてもよい。フラックスの少なくとも一部分は、はんだの表面に形成された凹凸パターンを満たしてもよい。凹凸パターンは、輸送中に、すり減りから保護しつつその中にフラックスを貯留し保持する。
【００１５】
[0015]特定の実施形態では、凹凸パターンは、略均等に間隔が隔てられた第１の系の細長い刻み目を有するように設けられてもよい。他の実施形態では、略均等に間隔が隔てられた第２の系の細長い刻み目が、第１の系の刻み目と所定角度で交差していてもよい。
【００１６】
[0016]また、本発明は、予備はんだ付けされプリフラックスされた電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ上のフラックスを保護する方法を提供し得る（端子パッドを有する電気部品を提供することが含まれる）。はんだの層は、端子パッド上に設けられていてもよい。はんだの層は、表面を有していてもよい。フラックスの層は、はんだの層上に設けられていてもよい。フラックスの少なくとも一部分は、略均等に間隔が隔てられたフラックスリザーバのパターンを満たしてもよい。フラックスリザーバは、はんだの表面に形成され、輸送中に、すり減りから保護しつつその中にフラックスを貯留し保持する。
【００１７】
[0017]また、本発明は、予備はんだ付けされプリフラックスされた電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタを基板にはんだ付けする方法を提供し得る。電気部品は、端子パッドを有していてもよい。端子パッド上には、はんだの層が形成される。はんだの層は、表面を有していてもよい。フラックスの層は、はんだの層上に設けられていてもよい。略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルが、はんだの表面に形成され、輸送中および／または取扱中に、すり減りから保護しつつその中にフラックスを貯留し保持する。フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの横寸法と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、を有していてもよい。予備はんだ付けされプリフラックスされた端子パッドは、基板に接触されてもよく、熱が加えられてもよい。略均等に間隔が隔てられた一連のフラックスウェルは、はんだを均一に加熱し溶融させるために、はんだ層の部分の略均等分布を、基板に接触するヒートシンクから離れさせた状態で、はんだ作業のためにフラックスを供給し得る。
【００１８】
[0018]特定の実施形態では、フラックスウェルは、少なくとも０．０５ｍｍの直径と、少なくとも０．０２３ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも０．０３５ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンと、を有するように設けられてもよい。一実施形態では、フラックスウェルは、約０．５１ｍｍの直径と、約０．２５ｍｍの深さと、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍ間隔が隔てられた連続パターンと、を有するように設けられてもよい。他の実施形態では、相互接続されたフラックスウェルが、約０．１５ｍｍの幅と約０．１５ｍｍの深さとを有するとともに互いから約０．２５ｍｍ間隔が隔てられたｘ方向およびｙ方向の十字溝の格子によって形成されてもよい。
【００１９】
[0019]上記事項は、添付図面に示される、次の、本発明の例示的な実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。添付図面では、同様の参照符号は、様々な図を通して同一の部分を言及している。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、それよりも、本発明の実施形態を表すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】[0020]はんだの平坦な層を有する従来技術の電気部品の端子パッドを示す図である。
【図２】剥がれ落ちているフラックスの層をはんだ上に有する従来技術の電気部品の端子パッドを示す図である。
【図３】拭き取られたフラックスを有する従来技術の電気部品の端子パッドを示す図である。
【図４Ａ】[0021]平坦な表面領域を示す、本発明の電気部品の端子パッドを示す図である。
【図４Ｂ】ｅｄｍプロセスによって形成されるはんだの層にフラックスウェル、フラックスリザーバ、または、フラックスキャビティを形成する一連の窪みを示す本発明の電気部品の端子パッドを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの拡大図である。
【図５】[0022]ｅｄｍ表面を有する図４の端子パッドの図である。
【図６】３回輸送されることになっているフラックスの層を有する図４の端子パッドの図である。
【図７】拭き取られたフラックスを有する図４の端子パッドの図である。
【図８】[0023]様々な方向から見た図および寸法を示す、フラックスウェルを形成するためのｅｄｍ電極の実施形態の設計図である。
【図９Ａ】[0024]本発明における直径０．５１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍのフラックスウェル、フラックキャビティ、または、フラックスリザーバを有する端子パッドを備える電気部品の他の実施形態の背面底部の斜視図である。
【図９Ｂ】本発明における直径０．５１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍのフラックスウェル、フラックキャビティ、または、フラックスリザーバを有する端子パッドを備える電気部品の他の実施形態の底面図である。
【図９Ｃ】本発明における直径０．５１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍのフラックスウェル、フラックキャビティ、または、フラックスリザーバを有する端子パッドを備える電気部品の他の実施形態の側面図である。
【図９Ｄ】本発明における直径０．５１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍのフラックスウェル、フラックキャビティ、または、フラックスリザーバを有する端子パッドを備える電気部品の他の実施形態の端面図である。
【図１０】本発明における直径０．５１ｍｍ、深さ０．２５ｍｍのフラックスウェル、フラックキャビティ、または、フラックスリザーバを有する端子パッドを備える電気部品の他の実施形態の底部の斜視図である。
【図１１】[0025]フラックスウェルまたはフラックスリザーバを有する図９Ａ〜１０の端子パッドの図である。
【図１２】３回輸送されることになっているフラックスの層を有する図９Ａ〜１０の端子パッドの図である。
【図１３】拭き取られたフラックスを有する図９Ａ〜１０の端子パッドの図である。
【図１４】[0026]引き抜き試験を行うために表面または基板にはんだ付けされた電気部品の一連の例の図である。
【図１５】[0027]フラックスウェルを有していない、はんだでコーティングされた端子パッドを有する従来技術の比較参照としてのサンプルの電気部品の底面図である。
【図１６】[0028]２３ミクロンの深さのフラックスウェルのパターンを有する本発明における電気部品の実施形態の底面図である。
【図１７Ａ】[0029]１５０ミクロンの深さのフラックスウェルのパターンを有する本発明における電気部品の実施形態の底面図である。
【図１７Ｂ】[0030]図１７Ａのフラックスウェルのパターンの拡大図である。
【図１８】[0031]２５０ミクロンの深さのフラックスウェルのパターンを有する本発明における電気部品の実施形態の底面図である。
【図１９】[0032]はんだ付けのために表面または基板上にある図１８の電気部品の端子パッドの側面断面図である。
【図２０】[0033]破壊引っ張り力に対する電気部品のはんだ上のフラックスの被覆率についての試験結果を示すグラフである。
【図２１Ａ】[0034]凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられた一連の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の斜視図である。
【図２１Ｂ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられた一連の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の底面図である。
【図２１Ｃ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられた一連の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の側面図である。
【図２１Ｄ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられた一連の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の、凹凸パターンの平面図である。
【図２２Ａ】[0035]凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられるとともに互いに所定の角度で交差する第１の系および第２の系の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の斜視図である。
【図２２Ｂ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられるとともに互いに所定の角度で交差する第１の系および第２の系の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の底面図である。
【図２２Ｃ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられるとともに互いに所定の角度で交差する第１の系および第２の系の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の側面図である。
【図２２Ｄ】凹凸面（これは、均等に間隔が隔てられるとともに互いに所定の角度で交差する第１の系および第２の系の細長い刻み目からなる）によって形成されるフラックスリザーバ、フラックスキャナル、または、フラックストレンチを有するはんだの層を有する端子パッドを備える他の電気部品の、凹凸パターンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0036]以下に、本発明の実施形態の例について説明する。
【００２２】
[0037]図４Ａ〜８を参照すると、本発明の一実施形態では、電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ２０は、約３／４部分円の形状の端子パッド１０を有し得る。端子パッド１０は、そこに形成されたはんだ１２の層を有している。はんだ１２の層は、略平坦または平坦であってもよい。端子パッド１０は、そこから延在するアーム１１に接続されている。アーム１１は、他のデバイス、部品、または、導体に（例えば、係合、はんだ付け、または、圧着によって）接続するためのコネクタ部１１ａ（図１０）を有している。はんだ１２の層は、はんだ１２の外部または外面または面に（例えば、ｅｄｍ（放電加工）によって）形成された略均等に間隔が隔てられた保護または貯留フラックスウェル、フラックスリザーバ、または、フラックスキャビティ１６の系すなわちパターン１５を有していてもよい。フラックスウェル１６は、個々に分かれていてもよいし、約０．０５ｍｍ（５０ミクロン）の横幅または直径を有していてもよいし、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも約０．０３５ｍｍ（３５ミクロン）間隔が隔てられてｘ方向およびｙ方向に延在する連続パターンを有していてもよい。フラックスウェル１６を形成するためのｅｄｍ電極の実施形態が図８に示されている。図５で分かるように、フラックスウェル１６のパターン１５は、図４の描写に示されるほど正確である必要はなく、いくつかのフラックスウェル１６は、互いに重複していてもよい。ウェル１６の深さ、または、はんだ１２の層内に延在する距離は、幅または直径の約２５％〜約５０％（例えば、約０．０２３ｍｍ（２３ミクロン）の深さ）であってもよい。図４Ａの描写に示されるフラックスウェル１６を形成する前の端子パッド１０のはんだ１２の層の平坦な外側面表面積は、１６．２５ｍｍ２であってもよく、図４Ｂに示されるフラックスウェル１６を含む表面積は、２０．２５ｍｍ２であってもよい。電気部品２０のはんだ１２の層におけるフラックスウェル１６を追加することによって、単に平坦な外側面表面積と比較して、はんだ１２の層の表面積を約２４．６％増加させることができる。フラックスウェル１６は、端部壁１６ａと側壁１６ｂとを有していてもよく、フラックス１４がこれらに接着するか、または、被覆してもよい。
【００２３】
[0038]図６を参照すると、フラックス１４の層は、はんだ１２の層に事前に適用されてもよい。フラックス１４は、活性ロジン系フラックス（例えば、Kester 1544およびAIM RA301）などの乾燥および／または硬化するタイプであってもよい。いくつかの実施形態では、フラックス１４は、Xersin 514であってもよい。フラックス１４は、はんだ１２の平坦面または外面を被覆してもよいし、フラックスウェル１６を満たしてもよい。予備はんだ付けされプリフラックスされた大量の電気部品２０が輸送される場合、輸送中および／または取扱中における電気部品２０の振動および撹拌によって、互いに対して配置または接触する隣接する電気部品２０に、はんだ１２の平坦な表面の擦れ、すり減り、引っ掻き、削れ、崩れ、および／または、フラックス１４の剥がれが生じ得る。しかしながら、フラックスウェル１６は、フラックス１４を保護的に貯留し保持するための、はんだ１２内の保護的なリザーバを提供することができる。その結果、大量のフラックス１４が引っ掻かれるか、はんだ１２の平坦な表面から剥がれたとしても、フラックスウェル１６は、端子パッド２０を表面に効果的にはんだ付けするために十分な量のフラックス１４を依然として保護的に保持することができる。個々のフラックスウェル１６の大きさは、十分な量のフラックス１４を貯留するための十分な大きさ、それに適した間隔または密度とすることができ、接触してフラックス１４を取り除く隣接する電気部品２０に対して保護を提供することができる。フラックスウェル１６に隣接するかそれを取り囲むはんだ１２の表面は、フラックスウェル１６内のフラックス１４を保護するために、立ち上がるか、外側に向けて延在するか、対面する保護的な頂部、突起部、突出部、表面または構造１７（図４Ｃ）を提供してもよい。頂部１７は、一緒に接続されるか相互接続されてもよい。図７は、フラックス１４がはんだ１２の平坦な表面から拭き取られ、十分な量のフラックス１４がフラックスウェル１６内に保持され得ることを示している。はんだ付け中に導入される熱が、フラックスウェル１６内のフラックス１４を蒸発させてもよい。いくつかの実施形態では、導入される熱は、約５００○Ｆであってもよい。
【００２４】
[0039]図９Ａ〜１３に示される電気部品３０は、はんだ１２の層を有する端子パッド１０を備える他の実施形態である。この実施形態では、保護的なウェル、リザーバ、ピット、または、キャビティ１６は、図４Ａ〜７におけるよりも大きく、各ウェル１６内に、より多くのフラックス１４を貯留することができる。端子パッド１０は、図４Ａ〜７におけるのと同じ形状および大きさであってもよい。フラックスウェル１６は、個別であってもよいし、約０．５１ｍｍ（５１０ミクロン）の横幅または直径を有していてもよいし、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍ（８９０ミクロン）（中心間であってもよい）間隔が隔てられてｘ方向およびｙ方向に延在する連続的な系またはパターン３２を有していてもよい。フラックスウェル１６の深さ、または、はんだ層１２内に延在する距離は、約０．２５ｍｍ（２５０ミクロン）であってもよい。個々のフラックスウェル１６は、図４Ａ〜７におけるよりも多くのフラックス１４を保持するので、間隔はより大きくてもよい。フラックス１４は、フラックスウェル１６の端部壁１６ａおよび側壁１６ｂを覆うか、これらに接着されてもよい。フラックスウェル１６は、適切な方法（ｅｄｍプロセス、圧延、鋳造、または、スタンピングが含まれる）によって、はんだ１２の層の外面または外部面または面に形成されてもよい。図１２および図１３から分かるように、大量のフラックス１４が輸送中および／または取扱中において、擦れ、すり減り、引っ掻き、削れ、崩れ、または、剥がれが生じたとしても、あるいは、平坦面にから拭き取られたとしても、フラックスウェル１６内に保護的に貯留され保持され得るので、存続可能または十分にはんだ付けされた接合部を提供するのに十分なフラックス１４を、それでもなお提供することができる。電気部品３０の相対的に大きく深いフラックスウェル１６は、いくつかの場合では、電気部品２０の相対的に小さく浅いウェル１６よりもフラックス１４をより好適に保護し、保持することができる。フラックスウェル１６に隣接するか、これを取り囲むはんだ１２の表面は、フラックスウェル１６内のフラックス１４を保護するための、立ち上がるか、外側に向けて延在する保護的な頂部、突起部、突出部、表面または構造１７を提供してもよい。頂部１７は、一緒に接続されるか相互接続されてもよく、略平坦な外面または外側面または面を有していてもよい。浅いウェル１６にわたる削れおよび剥がれは、いくつかの場合では、深いウェル１６よりも、ウェル１６からフラックス１４をより簡単に取り除くことができる。
【００２５】
[0040]いくつかの実施形態におけるはんだ１２の層は、無鉛または鉛フリーはんだ組成物であってもよい。一実施形態では、鉛フリーはんだ組成物は、重量で、インジウム約６５％、スズ３０％、銀４．５％、銅０．５％であってもよい。他の実施形態では、はんだ１２の層に他の適切な鉛フリー組成物が使用されてもよく（例えば、重量で、インジウム約６６％〜約９０％、スズ４％〜２５％、銀０．５％〜９％、アンチモン０．１％〜８％、銅０．０３％〜４％、ニッケル０．０３％〜４％、亜鉛０．２％〜６％）、さらに、いくつかの実施形態では、ゲルマニウム約０．０１％〜０．３％を含有していてもよい。そのようなはんだ組成物の例は、インジウム約７８％、スズ１５％、銀６％、アンチモン１％、銅１％、ニッケル１％、亜鉛１％である。通常は、無鉛はんだ組成物に使用されるフラックス１４は、もろく、擦れ、すり減り、剥がれ、亀裂、崩れ、または、はんだ１２の層からの削れが容易に生じ得る。他の実施形態では、はんだ１２の層は、有鉛はんだ組成物であってもよい。一実施形態では、有鉛はんだ組成物は、重量で、スズ約２５％、鉛６２％、ビスマス１０％、銀３％であってもよい。他の実施形態では、他の適切な有鉛組成物がはんだ１２の層に使用されてもよい。有鉛はんだ組成物とともに使用されるいくつかのタイプのフラックス１４は、無鉛はんだ組成物についてのフラックス１４と同様にもろくなることがあり、有鉛組成物とともに使用される他のタイプのフラックス１４は、すり減り、削れ、剥がれに対してより耐性を有することがある。
【００２６】
[0041]図１４を参照すると、電気部品（例えば例示的な電気デバイス、電気部品または電気コネクタ６０）の他の実施形態が、基板または表面６６にはんだ付けされた状態で示されている。基板または表面６６は、金属化はんだ付け接点または端子パッド表面を有するガラス（例えば、自動車用ガラス）であってもよい。電気部品６０は、間隔が隔てられた２つの略長方形の端子パット１０を備えていてもよい。これらの端子パット１０は、立ち上がったブリッジ部６２によって一緒に連結されている。端子パット１０の各々は、約４×７ｍｍの寸法、または、約２８ｍｍ２の面積（２つの端子パッド１０の面積の合計は約５６ｍｍ２）を有していてもよい。所望の要素（例えば、嵌め合い雌フラットソケット）と嵌め合うために、ブレードコネクタ６４などのコネクタ部がブリッジ部６２から延在していてもよい。この要素は、導体またはデバイスの端部のところにあってもよいし、それから延在していてもよい。
【００２７】
[0042]図１５〜１８を参照すると、４つの異なるバージョン、タイプ、または、実施形態の電気部品６０が用意され、基板６６にはんだ付けされ、基板６６から電気部品６０を引き抜くのに必要な引っ張り力を決定するために破壊引き抜きテストが実施された。図１５を参照すると、電気部品または電気コネクタ６８は、図１６〜１８に示される本発明の実施形態と比較するための基準、または、比較参照テスト結果を提供するための、特許性のない比較参照サンプル、または、従来技術の電気部品６０の実施形態である。電気部品６８の２つの端子パット１０は、従来技術の従来的または標準的なはんだ１２の層を底面に有しており、フラックスウェル１６は有していない。はんだ１２の層を電気部品６８の端子パット１０に適用するプロセスによって、はんだ１２の外部表面上に表面仕上げ６９が本質的に提供された。これは、約５ミクロン（０．００５ｍｍ）の表面粗さを有していてもよく、あるいは、約５ミクロンの深さの表面ピットを有していてもよい。次いで、フラックス１４の層が、はんだ１２の層の外部表面にわたって適用された。５ミクロンの深さのピットは、本発明のフラックスウェル１６と見なすには小さすぎる。
【００２８】
[0043]図１６を参照すると、電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ７０は、本発明の部品６０の実施形態である。電気部品７０の２つの端子パッド１０は、底面に形成されたはんだ１２の層を有している。端子パッド１０上のはんだ１２の層は、略等しい大きさを有するとともに略均等に間隔が隔てられた保護または貯留フラックスウェル、フラックスリザーバ、フラックスピットまたはフラックスキャビティ１６の連続的な系またはパターン１５を有している。これは、電気部品２０と同様に外部表面に（例えばｅｄｍによって）形成されるか、延在しており、約０．０２３ｍｍ（２３ミクロン）の深さである。フラックスウェル１６は、個別であってもよく、約０．０５ｍｍ（５０ミクロン）の直径を有していてもよく、ｘ方向およびｙ方向に少なくとも約０．０３５ｍｍ（３５ミクロン）間隔が隔てられていてもよい。この間隔は、いくつかの状況または部分では、中心間であってもよい。いくつかのウェル１６は、互いに重複していてもよい。次いで、フラックス１４の層が、はんだ１２の層にわたって適用された。フラックス１４の層は、はんだ１２の外部表面を覆い、フラックスウェル１６を満たしている。フラックスウェル１６の深さ、および、フラックスウェル１６に隣接して、または、そのまわりにあるか取り囲むように延在する保護的な隣接するか取り囲む頂部１７は、フラックスウェル１６内に収容されたフラックス１４のためのすり減りに対する保護を提供し得る。
【００２９】
[0044]図１７Ａを参照すると、電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ７２は、本発明の部品６０の他の実施形態である。電気部品７２の２つの端子パッド１０は、底面に形成されたはんだ１２の層を有している。端子パッド１０上のはんだ１２の層は、長手方向軸線７５に沿ってｘ方向およびｙ方向において直角に十字状に交差する細長い溝、トレンチ、または、リザーバ１９の連続的な系、パターン、または、格子７４を有している。これは、外部表面に形成されるか延在する、相互接続された略均等な大きさおよび間隔を有する保護または貯留フラックスウェル、フラックスリザーバ、フラックスピットまたはフラックスキャビティ１６を形成する（図１７Ｂ）。
【００３０】
[0045]フラックスウェル１６は、隣接する個々の間隔が隔てられた、立ち上がるか外側に向けて延在する保護的な頂部、突起部、突出部、表面または構造１７（これは、フラックスウェル１６に収容されたフラックス１４をすり減りから保護する）を取り囲んでいてもよい。例えば、４つのフラックスウェル１６が、ｘ方向およびｙ方向に繰り返し延在して、４つの側面上の略正方形の保護的な頂部１７を取り囲んでいてもよい。保護的な頂部１７の各々は、フラックスウェル１６によって、隣接する保護的な頂部１７から分離されていてもよい。フラックスウェル１６を形成する溝１９は、フラックスウェル１６の端部をｘ方向およびｙ方向に沿って長手方向に互いに連結し、保護的な頂部１７は、ｘ方向およびｙ方向においてフラックスウェル１６の側面を互いから分離させる。一実施形態では、フラックスウェル１６は、約０．１５ｍｍ（１５０ミクロン）の幅（すなわち、横方向）であってもよく、正方形の頂部１７によって、ｘ方向およびｙ方向において約０．２５ｍｍ（２５０ミクロン）互いから横方向に分離されていてもよい。フラックスウェル１６は、接続された態様で長手方向に延在しているので、頂部１７の側面に沿って延在するフラックスウェル１６の各々の長さは、フラックスウェル１６の長さが、正方形の頂部１７の側面の長さにのみ等しくなるように測定されるのか、それとも、２つの交差するフラックスウェル１６の幅も含むように測定されるのかに応じて、長手方向において０．２５ｍｍ（２５０ミクロン）および０．５５ｍｍ（５５０ミクロン）のいずれかであると考えられてもよい。はんだ１２の層内に延在するフラックスウェル１６および溝１９の深さは、約０．１５ｍｍ（１５０ミクロン）であってもよい。溝１９およびフラックスウェル１６の長手方向軸線７５は、平行であってもよく、中心間で約０．４ｍｍ（４００ミクロン）互いに横方向に間隔が隔てられていてもよい。次いで、フラックス１４の層が、はんだ１２の層の外部表面にわたって適用され、フラックスウェル１６が満たされた。フラックス１４は、フラックスウェル１６の端部壁１６ａおよび側壁１６ｂを覆うか、接着されてもよい。フラックスウェル１６、および、フラックスウェル１６に隣接するかフラックスウェル１６によって取り囲まれる保護的な頂部１７は、フラックスウェル１６内に収容されたフラックス１４のためのすり減りに対する保護を提供し得る。保護的な頂部１７は、保護的な頂部１７でフラックスウェル１６を取り囲んでいるというより、むしろ、フラックスウェル１６によって取り囲まれているが、フラックスウェル１６の深さ、および、はんだ１２を横切って横方向の態様で平面に略沿った保護的な頂部１７のｘ方向およびｙ方向における一貫した間隔は、例えば、擦れ、削れ、剥がれ、および、崩れによるフラックス１４のすり減りに対して十分な保護を提供することができる。
【００３１】
[0046]図１８を参照すると、電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタ７６は、本発明の部品６０の他の実施形態である。電気部品７６の２つの端子パッド１０は、底面に形成されたはんだ１２の層を有している。端子パッド１０上のはんだ１２の層は、電気部品３０と同様にその中に形成されるかまたは延在する略均等な大きさおよび間隔を有する保護または貯留フラックスウェル、フラックスリザーバ、フラックスピットまたはフラックスキャビティ１６の連続的な系またはパターン３２を有している。これは、個別であってもよいし、横幅または直径が約０．５１ｍｍ（５１０ミクロン）、深さが約０．２５ｍｍ（２５０ミクロン）であってもよい。フラックスウェル１６は、ｘ方向およびｙ方向に約０．８９ｍｍ（８９０ミクロン）の間隔（これは、中心間であってもよい）で延在する連続的な系またはパターンを有していてもよい。次いで、フラックス１４の層が、はんだ１２の層の外部表面にわたって適用され、フラックスウェル１６が満たされた。フラックスウェル１６、および、フラックスウェル１６を取り囲む保護的な頂部１７の深さは、フラックスウェル１６内に収容されるフラックス１４のための保護を提供し得る。頂部１７は、相互接続された略円形のリング、壁または頂部１７の系またはパターンの形態であってもよく、円形の頂部１７の各々は、立ち上がるか、外向きに延在し、フラックスウェル１６を取り囲んでいる。フラックスウェル１６および円形の頂部１７は、ｘ方向およびｙ方向または軸線に沿って横方向にはんだ１２の平面または平坦面に沿って概ね位置整合されてもよい。頂部１７は、はんだ１２の層の平坦な外部表面によって形成されてもよく、略平坦な外面を有していてもよい。図１８で分かるように、いくつかの実施形態では、各フラックスウェル１６を取り囲む円形の頂部１７は、狭い幅を有する環状リングであってもよく、その結果、外側を向いたはんだ１２の外側面の表面積の大部分は、フラックスウェル１６内にあり、フラックス１４の大部分は、すり減りから保護される。円形の頂部１７の壁の幅または厚みは、フラックスウェル１６の幅または直径の約１／４であってもよく、例えば、いくつかの実施形態では、約０．１２ｍｍ（１２０ミクロン）であってもよい。電気部品７６の端子パット１０上のはんだ１２の層の表面の少なくとも６０％、場合によっては、７０％または７５％は、フラックスウェル１６内にあってもよく、それによって、フラックスウェル１６内において対応する割合のフラックス１４がすり減りから保護される。相互接続された円形の頂部１７は、輸送中および／または取扱中にフラックスウェル１６内のフラックス１４を削れ、剥がれ、擦れ、崩れまたは他のコネクタからのすり減りから保護するための、立ち上がるか外向きに延在する保護的な格子状頂部構造を提供し得る。
【００３２】
[0047]はんだ１２の層にフラックスウェル１６を有する本発明のはんだ付けされた電気部品７０，７２，７６（図１６〜１８）の破壊引き抜き試験結果を、標準的なはんだ１２の層を有するはんだ付けされた特許性のない基準値または比較参照としての従来技術の電気部品６８（図１５）と比較するために、図１５〜１８の電気部品６８，７０，７２，７６についての試験が実施された。試験は、鉛フリーはんだ組成物、および、有鉛はんだ組成物の両方について実施された。次の電気部品が試験された。
【００３３】
[0048]１．フラックスウェルとは見なされない５ミクロンのピットを有する図１５に示される従来技術の電気部品６８。
【００３４】
[0049]２．２３ミクロンのピットまたはフラックスウェルを有する図１６に示される電気部品７０。
【００３５】
[0050]３．１５０ミクロンのピットまたはフラックスウェルを有する図１７Ａおよび図１７Ｂに示される電気部品７２。
【００３６】
[0051]４．２５０ミクロンのピットまたはフラックスウェルを有する図１８に示される電気部品７６。
【００３７】
[0052]電気部品６８，７０，７２，７４，７６の全ては、同一の基本コネクタ６０を有しているが、はんだ１２の層は、異なる構成を有している。
【００３８】
[0053]試験１−鉛フリーはんだ
【００３９】
[0054]インジウム約６５％、スズ３０％、銀４．５％、銅０．５％の組成を有する鉛フリーはんだ１２の層を有する電気部品６８（図１５の従来技術の比較参照、５ミクロンのピット）、電気部品７０（図１６の２３ミクロンのピット）、電気部品７２（図１７Ａの１５０ミクロンのピット）および電気部品７６（図１８の２５０ミクロンのピット）の各々の５０個のサンプルが、通常の製造プロセスのもと、一晩中乾燥され得る状態で、鉛フリーはんだ組成物に適したフラックス１４（標準的なAIM RA301ブルーフラックス）で、吹き付けられた。次いで、全てのサンプルが、包装内で部品が動くことができるようにするために、包装用詰め物なしで包装され、輸送および取扱いによって端子パット１０からフラックス１４の一部分を擦れまたはすり減りさせるために、United Parcel Serviceを介してロードアイランドのある場所からロードアイランドの他の場所まで輸送された。次いで、電気部品６８，７０，７２，７６の異なるタイプまたは実施形態の各々の８個のサンプルが、試験用ガラス基板６６にはんだ付けされた。従来技術の比較参照としての電気部品６８（図１５の５ミクロンのピット）は、標準的なAntaya Q-Box はんだ付け装置によって６５０ワット秒ではんだ付けされた。本発明の電気部品７０（図１６の２３ミクロンのピット）、電気部品７２（図１７Ａの１５０ミクロンのピット）および電気部品７６（図１８の２５０ミクロンのピット）は、６００ワット秒ではんだ付けされた。本発明の電気部品７０，７２，７６のはんだ１２におけるフラックスウェル１６は、はんだ１２の層にわたってより均一な熱分布を提供し、同等のはんだ付け特性に関して、従来技術の比較参照としての電気部品６８のフラックスウェル１６を有していないはんだ１２の層よりも、はんだ付けに使用されるべき入熱が少なくて済む。ガラス基板６６にはんだ付けする際に、より少ない入熱を使用することが望ましい。それは、ガラスのダメージを受けるか割れる機会が低減され、はんだ付け時間も短くなるからである。次いで、異なる部品６８，７０，７２，７６の各々の８個のサンプルが、破壊引き抜き試験され、はんだ付けされた電気部品を基板６６から引き離すのに必要な力が決定された。鉛フリーはんだ１２の層を有する異なるタイプの電気部品の各々の８個のサンプルについて、ポンドを単位とする平均引き抜き力は、以下に表１において提示される。
【００４０】
【表１】
2016527689.tif 000003
【００４１】
[0055]表１で分かるように、本発明の図１６，１７Ａ，１８の電気部品７０，７２，７６（フラックスウェル１６を有している）では、図１５の比較参照としての従来技術の電気部品６８よりも、非常に高い平均引き抜き試験結果が記録された。図１６の電気部品７０（２３ミクロンのピット）の引き抜き試験は、平均で約１７ｌｂｓ．だけ大きく、図１７Ａの電気部品７２（１５０ミクロンのピット）の引き抜き試験は、平均で約２２．８ｌｂｓ．だけ大きく、図１８の電気部品７６（２５０ミクロンのピット）の引き抜き試験は、平均で約２８．６ｌｂｓ．だけ大きかった。本発明のフラックスウェル１６は、フラックスウェル１６を有していない図１５の従来技術の比較参照としての電気部品６８と比べて、輸送中および取扱中においてはんだ１２の表面上のフラックス１４をすり減りから保護し、はんだ１２の表面上により多くのフラックス１４を保持することができる。本発明におけるフラックスウェル１６によって輸送および取扱によるすり減り後のはんだ１２の表面に保持されるフラックス１４の量を増大させる能力は、基板６６へのはんだ付けされた接合部の強度を高めることができ、このことは、比較参照としての従来技術の電気部品６８（図１５）をしのぐ引っ張り強さの増大によって立証されている。図１５の従来技術の比較参照としての部品６８は、５ミクロンのピットを有しているが、５ミクロンのピットは、本発明の試験された実施形態と比較して、すり減りからフラックス１４を保護するためのフラックスウェル１６として機能する、または、そのように見なされるには小さすぎることが、低調な引き抜き試験結果によって立証されている。低調な引き抜き試験結果は、より多くのフラックス１４がすり減ることと相互関係があり、より弱いはんだ付けされた接合部がもたらされる。フラックスウェル１６の大きさが増大された図１６，１７Ａ，１８の電気部品７０，７２，７６における本発明の引っ張り強度の増大は、相対的に大きな（幅および／または深さ）フラックスウェル１６が、輸送中および取扱中において、相対的に小さなフラックスウェルと比べて、はんだ１２上のフラックス１４のより多くの量をすり減りから保護して保持することができるということに起因し得る。
【００４２】
[0056]図１９は、フラックスウェル１６のパターン３２内に保持されたフラックス１４を使用してはんだ付けするための、基板６６上の電気部品７６の端子パッド１０を示している。このフラックスウェル１６は、はんだ１２に２５０ミクロンの深さで延在しており、一部のフラックス１４は、輸送および取扱によってすり減った後も、はんだ１２の外表面上にある。頂部１７の底面または外面上のフラックス１４の厚みは、図示目的で実際よりも大きく示されており、頂部１７が基板６６に略接触することができるか、ほぼ接触することができるように、薄くてもよい。フラックスウェル１６を取り囲む、立ち上がるか外向きに延在する頂部１７は、ｘ方向およびｙ方向に等しく、また、基板６６と接触せずに、基板６６の上方、または、基板６６から離れて、フラックスウェル１６内において、はんだ１２の部分８０を立ち上げるか、均等に分離するか、間隔を離す。これにより、はんだ１２の立ち上がるか、間隔が隔てられた部分８０は、基板６６にヒートシンク接触せず、それによって、はんだ付け中にはんだ装置から熱が加えられるときに、より低温で、または、より短時間の少ない入熱で、はんだ１２のより均一な加熱および溶融が可能になる。フラックスウェル１６によって形成された立ち上がった部分８０は、はんだ付け中にはんだ１２およびフラックス１４が流れるための空間も提供する。これにより、より大きなフラックスウェル１６を有する電気部品についての引き抜き試験結果を向上させることもできる。フラックスウェル１６をより大きくし、フラックスウェル１６内のはんだ１２の部分８０をより離すことによって、はんだ付けされるべき基板６６からいっそう間隔を隔てることができ、また、はんだ１２が移動して流れるのに利用できる場所が多くなる。また、フラックスウェル１６および頂部１７は、ｘ方向およびｙ方向において基板６６上に均等な大きさおよび間隔のヒートシンク接触点を形成することによって、はんだ付け面にわたってより一貫した熱分布を提供することができ、また、均等な大きさおよび間隔の熱流路を提供する。
【００４３】
[0057]試験２−有鉛はんだ
【００４４】
[0058]スズ約２５％、鉛６２％、ビスマス１０％、銀３％の組成を有する有鉛はんだ１２の層を有する電気部品６８（図１５の従来技術の比較参照、５ミクロンのピット）、電気部品７０（図１６の２３ミクロンのピット）、電気部品７２（図１７Ａの１５０ミクロンのピット）および電気部品７６（図１８の２５０ミクロンのピット）の各々の５０個のサンプルが、通常の製造プロセスのもと、一晩中乾燥され得る状態で、有鉛はんだ組成物に適したフラックス１４（Xersin 514レッドフラックス）で、吹き付けられた。次いで、全てのサンプルが、包装内で部品が動くことができるようにするために、包装用詰め物なしで包装され、輸送および取扱いによって、隣接する部品に対するすり減りによって、端子パット１０からフラックス１４の一部分を擦れまたはすり減り落とすために、United Parcel Serviceを介してロードアイランドのある場所からロードアイランドの他の場所まで輸送された。次いで、電気部品６８，７０，７２，７６の異なるタイプまたは実施形態の各々の８個のサンプルが、標準的なAntaya Q-Boxはんだ付け装置を使用して９５０ワット秒で、試験用ガラス基板６６にはんだ付けされた。次いで、異なる部品６８，７０，７２，７６の各々の８個のサンプルが、破壊引き抜き試験され、はんだ付けされた電気部品を基板６６から引き離すのに必要な力が決定された。有鉛はんだの層を有する異なるタイプの電気部品の各々の８個のサンプルについて、ポンドを単位とする平均引き抜き力は、以下に表２において提示される。
【００４５】
【表２】
2016527689.tif 000004
【００４６】
[0059]有鉛はんだ１２とともに使用されるフラックス１４は、鉛フリーはんだとともに使用されるフラックス１４ほど、削れ、剥がれ、擦れ、および、すり減りは生じない傾向にあることが多い。その結果として、有鉛はんだでは、ロードアイランド内で輸送される図１５の従来技術の比較参照としての部品６８は、本発明のフラックスウェル１６を有する図１６，１７Ａ，１８の部品７０，７２，７６と比べて、低調な引き抜き試験を有していない。本発明の図１６，１７Ａ，１８の部品７０，７２，７６は、図１５の従来技術の比較参照としての部品６８と比べて、低調な引き抜き試験結果を有していたものの、それでも、力の値は、ガラス基板６６へのはんだ付けのための最低限必要な力の閾値２２．４ｌｂｓ．よりも十分に大きい。鉛フリーはんだについての表１の結果と、有鉛はんだについての表２の結果と、を比較することによって、有鉛はんだ１２を使用する図１６，１７Ａ，１８の部品７０，７２，７６についての引き抜き試験結果は、概して、鉛フリーはんだ１２を使用する図１６，１７Ａ，１８の部品７０，７２，７６についての引き抜き試験結果と同様の値の力を有していることが分かる。その結果として、本発明のフラックスウェル１６の使用によって、有鉛はんだ組成物および無鉛はんだ組成物の両方について、必要とされる最低限の要件を越えた、概して数値的または統計的に一貫するとともに同様の引き抜き試験の力の結果が提供され得る。その結果、図１６，１７Ａ，１８の部品７０，７２，７６、および、フラックスウェル１６の同一の構成が、有鉛はんだ１２および鉛フリーはんだ１２の両方に使用され得る。これにより、製造機械で使用されるはんだおよびフラックスのタイプを変更するだけで、有鉛はんだ組成物と鉛フリーはんだ組成物との間での製造プロセスの変更を迅速かつ容易に行うことができる。短い輸送距離での、有鉛はんだ１２の層にフラックスウェル１６を有することにおける引き抜き試験性能の利点はなかったものの、鉛フリーはんだ１２を有する電気部品から有鉛はんだ１２を有する電気部品への切り替え時において製造プロセス設備を変更する必要がないことは利点である。短い輸送距離で試験されたフラックスウェル１６は、有鉛はんだ１２についての性能を向上させなかったものの、一貫したより強いはんだ付けされた接合部を提供するために鉛フリーはんだ１２上に十分な量の、よりもろいフラックス１４を保護し保持するための同一の製造設備および電気部品設計の能力は、利点である。しかしながら、より長い輸送距離（例えば、国または海を越える）では、図１５の従来技術の比較参照としての部品６８上の有鉛はんだ１２の層からより多くのフラックス１４がすり減るであろうこと、また、その試験結果は、鉛フリーはんだについての試験結果により類似したものになるであろうことが、予見される。したがって、フラックスウェル１６は、短い輸送距離では、プリフラックスされた鉛フリーはんだ１２についての即座に向上されたはんだ接合部性能を提供し、長い輸送距離では、プリフラックスされた鉛フリーはんだ１２に加えて、プリフラックスされた有鉛はんだ１２についての向上されたはんだ接合部性能を提供するはずである。
【００４７】
[0060]図２０を参照すると、サンプルとしての電気部品６０が、端子パット１０上にあるはんだ１２の層上のフラックス１４の被覆率を変えて、基板６６にはんだ付けされ、破壊引き抜き試験が実施されて、フラックスウェル１６が保持すべき必要な量のフラックス保持被覆率が決定された。グラフのカーブは、略平坦な５０％から１００％のフラックス被覆率の引っ張り力線を示しており、統計的には、５０％から１００％のフラックス被覆率は、およそ同じ引き抜き試験結果（平均で約１５７〜１６３ｌｂ．）が提示される。グラフのカーブは、２５％のフラックス被覆率から５０％のフラックス被覆率まで、より急激に上向きに立ち上がっている。表１および表２の引き抜き試験の力の結果を比較することによって分かるように、図２０のグラフに提示される引き抜き試験の力の結果では、鉛フリーはんだ組成物および有鉛はんだ組成物の両方について、フラックスウェル１６を有する本発明の部品７０，７２，７６についての引き抜き試験の力の値は、概して、統計的に、少なくとも約５０％以上（５０％から１００％の範囲）のフラックス被覆率についての引き抜き試験の値と同等である。試験結果に基づけば、本発明のフラックスウェル１６は、輸送中および取扱中において、電気部品７０，７２，７６の端子パット１０のはんだ１２上のフラックス１４をすり減りから保護し、概して、統計的または概算的に、平均で、はんだ１２上のフラックス１４の少なくとも約５０％以上の被覆率を確保できることが分かる。
【００４８】
[0061]表１を参照すると、鉛フリーはんだ１２および対応するフラックス１４を使用した図１５の比較参照としての従来技術の電気部品６８についての平均引き抜き試験結果は、１３５．８ｌｂｓ．であった。図２０のグラフを参照すると、このことは、５０％よりもかなり小さいフラックス被覆率（およそ３５％程度のフラックス被覆率）と相互関係があるであろう。このことは、ロードアイランド州内での輸送だけで大きな割合のフラックス１４がすり減った（約６５％）ことを意味している。理解され得るように、従来技術の比較参照としての部品６８のはんだ１２の層における５ミクロンのピットは、フラックス１４のための保護を提供せず、したがって、フラックスウェルとして機能せず、フラックスウェルとして見なされ得ない。比較参照としての従来技術の電気部品６８の国または海を越える輸送は、鉛フリーはんだ１２および対応するフラックス１４について、比較参照としての従来技術の電気部品６８と、本発明の電気部品７０，７２，７６と、の引き抜き試験結果間でのより大きな違いを提供しやすいであろう。
【００４９】
[0062]表２を参照すると、有鉛はんだ１２および対応するフラックス１４を使用した図１５の比較参照としての従来技術の電気部品６８についての平均引き抜き試験結果は、１８５．８ｌｂｓ．であった。図２０のグラフを参照すると、これは、フラックスウェル１６を有していない従来技術の比較参照としての電気部品６８に関して、有鉛はんだ１２の組成物および対応するフラックス１４について、ロードアイランド内での短い輸送距離では、５０％よりも大きい十分な量のフラックス１４がはんだ１２の表面上に保持され得ることを示唆しているであろう。上述したように、有鉛はんだ１２を有する電気部品の国または海を越える輸送は、かなり多くのフラックス１４のすり減りを生じさせやすく、鉛フリーはんだ１２についての結果に近い試験結果が提供されることが予期されるであろう。
【００５０】
[0063]フラックスウェル１６が、鉛フリーはんだ組成物および有鉛はんだ組成物の両方を使用する産業に関して、有鉛はんだについて（例えば、短い輸送距離で）引っ張り力性能の増大を提供しないとしても、本発明のフラックスウェル１６を有する電気部品７０，７２，７６は、鉛フリーはんだ１２の組成物および有鉛はんだ１２の組成物の両方ならびに対応するフラックス１４について、輸送および／または取扱によるすり減り後に、概して、統計的に、少なくとも約５０％のフラックス１４の被覆率を提供することができる。約０．０５ｍｍ（５０ミクロン）から約０．５１ｍｍ（５１０ミクロン）までの範囲の幅または直径と、約０．０２３ｍｍ（２３ミクロン）から約０．２５ｍｍ（２５０ミクロン）までの範囲の深さと、約０．０３５ｍｍ（３５ミクロン）から約０．８９ｍｍ（８９０ミクロン）までの範囲の間隔と、を有する試験されたフラックスウェル１６は、一貫した許容可能なはんだ付けされた接合部を得るために、十分な量のフラックス１４を輸送中および取扱中のすり減りから保護し保持することが分かり得る。
【００５１】
[0064]図２１Ａ〜２１Ｄは、電気部品４０の実施形態を示しており、これは、はんだ被覆ストリップ、または、母線（buss bar）アセンブリであってもよい。母線アセンブリは、細長い略矩形またはリボン形のはんだ１２の層とともに、細長いはんだ付け面、または、端子パッド１０を有していてもよい。細長い直線状の凹凸パターン１８が、凹凸輪とともに、はんだ１２の層に形成され、直線状または細長いフラックスリザーバ、フラックスキャナルまたはフラックストレンチ１８ａが形成されてもよい。フラックスリザーバ、フラックスキャナルまたはフラックストレンチ１８ａは、間隔が隔てられた平行な直線状または細長い線内にフラックス１４を保護的に貯留し保持することができる。フラックストレンチ１８ａは、はんだ１２の略均等に間隔が隔てられた細長い平行な刻み目の連続する系から形成され得る。これは、図示されるように、直線状であってもよく、また、端子パッド１０の長手方向およびはんだ１２に直交していてもよい。フラックストレンチ１８ａは、約１／１６インチ（１．６ｍｍ）だけ間隔が隔てられていてもよく、約０．１〜約０．３６ｍｍの幅と約０．０１ｍｍの深さとを有していてもよい。いくつかの実施形態では、フラックスリザーバ１８ａの幅は、角度付けられて（曲げられて）いてもよい。
【００５２】
[0065]図２２Ａ〜２２Ｄは、電気部品５０の実施形態を示しており、これは、圧着ブレードを有するはんだ被覆ストリップであってもよい。電気部品５０は、細長い略矩形またはリボン状のはんだ１２の層を有する細長いはんだ付け面または端子パット１０を備えていてもよい。細長い直線状の凹凸パターン１９が、凹凸輪とともにはんだ１２の層に形成されていてもよい。凹凸パターン１９は、フラックス１４を保護し、貯留し、保持するために、線形または細長いフラックスリザーバ、フラックスキャナル、またはフラックストレンチ１９ａ，１９ｂを備えている点において、凹凸パターン１８と異なっている。フラックストレンチ１９ａ，１９ｂは、それぞれ、略均等に間隔が隔てられた細長い平行な刻み目の連続する系から形成されてもよく、端子パッド１０の長手方向に対して傾斜して、直線状であってもよく、図示されるように、互いに交差して、ダイヤモンド形の凹凸パターンを形成してもよい。トレンチ１９ａ，１９ｂは、トレンチ１８ａと同一または類似の間隔、幅および深さを有していてもよく、互いに接続または相互接続されていてもよい。トレンチ１９ａ，１９ｂは、トレンチ１８ａのフラックス容量の２倍の容量を有していてもよい。
【００５３】
[0066]電気部品４０，５０の凹凸パターン１８，１９は、凹凸パターン１８，１９が省略される場合と比べて、いくらかのフラックス保護、および、より良好なはんだ付け接合部を提供する。電気部品２０，３０，７０，７２，７６のフラックスウェル１６は、適切なはんだ付けされた接合部を得る上で、電気部品４０，５０の凹凸キャナルまたはトレンチパターン１８，１９によって提供されるよりも、さらに向上した性能を提供することが見出されている。コネクタ２０，３０，７０，７２，７６におけるフラックスウェル１６のｘ−ｙ方向の間隔がより深く、小さくなることによって、すり減りからの、より良好に一貫した間隔のｘ−ｙ方向のフラックス保持、はんだ分布、または、はんだ流れを提供することができ、また、ヒートシンク接触ではんだ付けされるべき表面または基板６６に接触する、立ち上がるか、外向きに延在するはんだ部分または頂部１７の、一貫したｘ−ｙ方向の間隔の小さい断続的で均等な大きさの配置を提供することができる。
【００５４】
[0067]本発明が、その例示的な実施形態を参照して特定的に図示され、説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細についての様々な変更がなされ得ることが当業者には理解されるであろう。
【００５５】
[0068]例えば、いくつかの寸法および形状が説明されたが、これらは、目の前の状況に応じて変わり得る。フラックスウェル１６は、多くの場合、丸いが、必ずしもそうである必要はなく、また、非円形の湾曲部を備えていてもよく、あるいは、多角形であってもよく、あるいは、一緒に接続される直線部分を有していてもよい。フラックスリザーバまたはトレンチ１８ａ，１９ａ，１９ｂは、直線状である必要は無いが、角度および／または湾曲部を有していてもよい。特定の寸法について説明してきたが、寸法は、目の前の状況に応じて変わり得ることが理解される。さらに、向きについてのいくつかの用語が使用されてきたが、これは、本発明における特徴または構成要素の向きを限定することを意味するものではない。さらに、本発明についての様々な特徴が一緒に組み合わされてもよく、あるいは、省略されてもよい。本発明における電気デバイス、電気部品、または、電気コネクタは、図示され説明されたものと異なる構成を有していてもよいことも理解される。
【符号の説明】
【００５６】
１０…端子パット
１１…アーム
１１ａ…コネクタ部
１２…はんだ
１４…フラックス
１５…パターン
１６…フラックスウェル
１６ａ…端部壁
１６ｂ…側壁
１７…頂部
１８…凹凸パターン
１８ａ…トレンチ
１９…溝
１９ａ…トレンチ
２０…電気部品
３０…電気部品
３２…パターン
４０…電気部品
５０…電気部品
６０…電気部品
６２…ブリッジ部
６４…ブレードコネクタ
６６…ガラス基板
６８…電気部品
７０…電気部品
７２…電気部品
７４…格子
７５…長手方向軸線
７６…電気部品
８０…部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【国際調査報告】
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