(57)【要約】【課題】台座部材が半田接合される回路基板の傾きに起因する実装不良を防止できる電子回路ユニットを提供すること。【解決手段】電子回路ユニット１はマザー基板２０上に面実装して使用され、電子部品３が搭載された回路基板２のマザー基板２０に対する高さ位置が台座部材８を基準として規定されるようになっている。この台座部材８は金属板を打ち抜いて形成されたものであり、台座部材８の上面と下面の周縁にはそれぞれ面取り形状部８ａ，８ｂが設けられている。一方の面取り形状部８ａはプレス加工により円環状の傾斜面として形成したものであるが、他方の面取り形状部８ｂは打ち抜き加工時のダレとして形成されたものである。回路基板２の下面側には第１のランド５群と第２のランド６群が形成されており、第１のランド５に台座部材８が半田接合され、第２のランド６に半田ボール９が付設されている。【選択図】図１
2009026946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上面に配線パターンが形成されて下面に第１のランド群および第２のランド群が形成され、且つ前記第２のランド群が前記配線パターンに導通されている回路基板と、この回路基板に搭載されて前記配線パターンに接続された電子部品と、金属板を打ち抜いて形成され前記第１のランド群に半田接合された複数の台座部材と、前記第２のランド群に付設された複数の半田ボールとを備え、前記回路基板の下面とマザー基板の上面との間隔を前記台座部材によって規定しつつ、前記半田ボールを前記マザー基板上の所定部位に接続して実装される電子回路ユニットであって、
前記台座部材が、その上面および下面の周縁にそれぞれ面取り形状部を有していると共に、これら一対の面取り形状部によって面取りされた上面周縁部の空間と下面周縁部の空間の体積が略同等となるように設定されていることを特徴とする面実装型電子回路ユニット。
【請求項２】
請求項１の記載において、一対の前記面取り形状部のうち、一方は前記打ち抜き加工時に形成されたダレであり、他方は前記打ち抜き加工後のプレス加工によって形成された傾斜面であることを特徴とする面実装型電子回路ユニット。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記台座部材の上面および下面が円形な平坦面であって、前記面取り形状部が円環状に形成されていることを特徴とする面実装型電子回路ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線パターンやランドが設けられた回路基板に電子部品を搭載してモジュール化した電子回路ユニットに係り、特に、回路基板の下面側に半田ボールを配設してマザー基板の上面に実装されるようにした面実装型電子回路ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子回路ユニットは、回路基板に搭載された電子部品が半田ボールを介してマザー基板と導通されるようになっており、例えば近距離無線装置等の電子機器に広く採用されている。かかる電子回路ユニットの回路基板には少なくとも上面に配線パターンが形成されており、回路基板に搭載された電子部品は該配線パターンに接続されている。また、回路基板の下面にはスルーホール導体等を介して該配線パターンに接続されたランド群が形成されており、これらランド群にそれぞれ半田ボールが付設されている。そして、マザー基板の上面に形成されている外部回路のランド群に電子回路ユニットの半田ボール群を位置合わせしてリフロー半田を行うことにより、溶融後に固化した半田ボール群を介して電子回路ユニットの電子部品が外部回路のランドと導通されるようになっている。
【０００３】
ところで、この種の電子回路ユニットをマザー基板上に載置してリフロー半田を行うと半田ボールが溶融するため、電子回路ユニットの回路基板の下面側にはリフロー半田時に溶融しない金属製の台座部材を配設しておくことが望まれる。すなわち、所定の高さ寸法に設定された台座部材を予め回路基板の下面側の複数箇所に配設しておき、これら台座部材によって電子回路ユニットがマザー基板上で安定した姿勢に保持されるようにしておくことにより、リフロー半田時にも回路基板の下面とマザー基板の上面との間隔が精度よく保たれるため、実装不良を回避できて半田ボール群の高密度化も図りやすくなる。
【０００４】
かかる台座部材として金属球体を用いたものも知られているが、剥離強度を高めるという観点から、表面に半田膜が形成された金属板を打ち抜いて台座部材となし、この台座部材を回路基板の下面の所定のランドに半田接合するという構成の電子回路ユニットが従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように板状の台座部材を用いると、その上面と下面が平坦面となるため、回路基板のランドと台座部材との間や、マザー基板と台座部材との間に、多くの半田を介在させて台座部材の剥離強度を高めることができる。
【特許文献１】特開２００６−２３７０６４号公報（第５−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述したように金属板から打ち抜かれた台座部材を用いている従来の電子回路ユニットは、回路基板のランドと対向する台座部材の上面側に打ち抜き加工時のダレが存しているか否かに応じて、該ランドと台座部材との間隔が異なってしまうため、マザー基板上で回路基板に傾きが生じやすいという問題があった。すなわち、電子回路ユニットの製造過程において、金属板から打ち抜かれた台座部材には、片面の周縁にダレが形成されて他面の周縁にバリが形成されてしまい、且つ、台座部材は天地を区別されることなく自動供給機により一括して回路基板へ供給されるので、回路基板のランドに半田接合される台座部材の対向面がダレ面の場合もあればバリ面の場合もある。そして、図６に示すように台座部材３０のダレ面３０ａが回路基板３１のランド３２と対向している場合には、ダレによって面取りされた部分（上面周縁部）に半田３３が流れ込むため、台座部材３０の上面とランド３２との間に介在する半田層が薄くなり、よって台座部材３０とランド３２との間隔が若干狭くなる。しかるに、図７に示すように台座部材３０のバリ面３０ｂが回路基板３１のランド３２と対向している場合には、上面周縁部への半田３３の流れ込みがないため、台座部材３０の上面とランド３２との間に介在する半田層が厚くなり、よって台座部材３０とランド３２との間隔が若干広くなる。したがって、回路基板３１の下面側に配設されている複数の台座部材３０の下面の高さ位置にばらつきが生じやすく、それゆえマザー基板上で回路基板３１に傾きが生じて実装不良を引き起こす虞があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、台座部材が半田接合される回路基板の傾きに起因する実装不良を防止できる電子回路ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも上面に配線パターンが形成されて下面に第１のランド群および第２のランド群が形成され、且つ前記第２のランド群が前記配線パターンに導通されている回路基板と、この回路基板に搭載されて前記配線パターンに接続された電子部品と、金属板を打ち抜いて形成され前記第１のランド群に半田接合された複数の台座部材と、前記第２のランド群に付設された複数の半田ボールとを備え、前記回路基板の下面とマザー基板の上面との間隔を前記台座部材によって規定しつつ、前記半田ボールを前記マザー基板上の所定部位に接続して実装される電子回路ユニットにおいて、前記台座部材が、その上面および下面の周縁にそれぞれ面取り形状部を有していると共に、これら一対の面取り形状部によって面取りされた上面周縁部の空間と下面周縁部の空間の体積が略同等となるように設定した。
【０００８】
このように板状の台座部材の天地両端面に面取り量が略同等な面取り形状部が設けられていると、回路基板の第１のランドに台座部材の一方の端面を半田接合した場合と他方の端面を半田接合した場合との比較において、面取り形状部に流れ込む半田の量が略同等となるので、第１のランドと該端面との間に介在する半田層の厚みも略同等となる。したがって、台座部材の天地いずれの端面が第１のランドに半田接合されても、台座部材と第１のランドとの間隔がばらつくことはない。それゆえ、かかる台座部材を回路基板の下面側に複数配設して構成される電子回路ユニットは、これら台座部材の下面の高さ位置がばらつかなくなり、マザー基板上での回路基板の傾きを防止することができる。
【０００９】
なお、金属板から打ち抜かれた段階で台座部材には片面の周縁にダレが形成されて他面の周縁にバリが形成されているので、このダレを一方の面取り形状部として利用し、且つバリ面にはプレス加工により傾斜面を形成して他方の面取り形状部となせば、プレス工程を追加するだけで所望形状の台座部材を容易に作製できるため好ましい。
【００１０】
上記の構成において、台座部材の全体形状は特に限定されるものではないが、台座部材の上面および下面が円形な平坦面であって、面取り形状部が円環状に形成されていると、実装後の電子回路ユニットに衝撃等の大きな外力が作用したときに、台座部材の特定部位に応力が集中しにくくなるため好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子回路ユニットによれば、金属板を打ち抜いて形成された台座部材の天地両端面に面取り量が略同等な面取り形状部を設けてあるので、この台座部材の天地いずれの端面が回路基板の第１のランドに半田接合されても、台座部材と第１のランドとの間隔がばらつくことはない。それゆえ、かかる台座部材を回路基板の下面側に複数配設して構成される電子回路ユニットは、これら台座部材の下面の高さ位置がばらつかなくなり、マザー基板上での回路基板の傾きを防止でき、そのため回路基板の傾きに起因する実装不良が発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る電子回路ユニットを面実装した状態を示す要部断面図、図２は該電子回路ユニットで用いられる回路基板の下面図、図３は該電子回路ユニットの図１とは異なる部位を示す要部断面図、図４は該電子回路ユニットで用いられる台座部材の作製手順を示す説明図、図５は該台座部材の斜視図である。
【００１３】
図１に示す電子回路ユニット１は、方形状の回路基板２（図２参照）の上面と下面に各種の電子部品３を搭載してモジュール化したものであり、マザー基板２０上に面実装して使用されるようになっている。積層基板である回路基板２の上下両面と内層には配線パターン４が形成されており、これら配線パターン４に電子部品３群が接続されている。図２に示すように、回路基板２の下面には、その四隅に第１のランド５が形成されていると共に、四辺に沿って多数の第２のランド６が形成されている。ただし、第１のランド５は第２のランド６よりも面積が数倍大きく形成されている。第１のランド５は図示せぬスルーホール導体等を介して配線パターン４のアース領域に接続されており、第２のランド６はスルーホール導体７等を介して配線パターン４のホット領域に接続されている。第１のランド５群にはそれぞれ円板状の台座部材８が半田接合されており、第２のランド６群にはそれぞれ半田ボール９が付設されている。後述するように、台座部材８は表面に半田膜が形成された金属板１５に打ち抜き加工やプレス加工を施して作製したものであり、この台座部材８の下面側がマザー基板２０の上面に形成されているアース回路のランド２１に半田接合されるようになっている。一方、半田ボール９は、マザー基板２０の上面に形成されている所定のランド２２に接続されるようになっている。また、回路基板２上に搭載された複数の電子部品３は金属板からなるシールドカバー１０によって覆われており、このシールドカバー１０は配線パターン４のアース領域に接続された状態で回路基板２に取り付けられている。なお、回路基板２の上面と下面には、ランド形成部を除くほぼ全面に半田レジスト膜１１が形成されている。
【００１４】
このように構成された電子回路ユニット１は、マザー基板２０上の所定位置に載置されて台座部材８と半田ボール９をそれぞれランド２１，２２に位置合わせした状態で、リフロー半田を行うことによってマザー基板２０上に面実装される。このとき、回路基板２は四隅が台座部材８に支えられているため、半田ボール９が溶融しても回路基板２の下面とマザー基板２０の上面との間隔は台座部材８によって一定に保たれる。つまり、マザー基板２０上に載置される回路基板２の高さ位置が台座部材８を基準として規定されるようになっている。そして、台座部材８と第１のランド５やランド２１との間に介在する半田１２，１３が溶融して固化することにより、この台座部材８が上下のランド５，２１に半田接合されると共に、半田ボール９が溶融して固化することにより、第２のランド６が外部回路のランド２２と接続されるようになっている。なお、マザー基板２０の上面には、ランド形成部を除くほぼ全面に半田レジスト膜２３が形成されている。
【００１５】
前記電子回路ユニット１に用いられている台座部材８について詳しく説明すると、図１と図５に示すように、この台座部材８は上面および下面の周縁にそれぞれ面取り形状部８ａ，８ｂを有している。一方の面取り形状部８ａは打ち抜き加工後のプレス加工によって円環状の傾斜面として形成したものであるが、他方の面取り形状部８ｂは打ち抜き加工時のダレとして形成されたものであり、これら一対の面取り形状部８ａ，８ｂによって面取りされた上面周縁部の空間と下面周縁部の空間の体積が略同等となるように設定されている。ただし、台座部材８の上面と下面は予め決定されているわけではなく、図１に示すように上面側に面取り形状部８ａ（傾斜面）が存して下面側に面取り形状部８ｂ（ダレ）が存する状態で台座部材８が回路基板２に半田接合される場合もあれば、図３に示すように上面側に面取り形状部８ｂが存して下面側に面取り形状部８ａが存する状態で台座部材８が回路基板２に半田接合される場合もある。
【００１６】
次に、台座部材８の作製手順を図４を参照して説明する。台座部材８の母材は表面に半田膜が形成された帯状の金属板１５であり、この金属板１５をポンチ１６で円形に打ち抜いて円板部材８０を形成した後、この円板部材８０を金属板１５の抜き孔１５ａへ戻してから図示せぬプレス機へ送り、このプレス機によって円板部材８０の片面を加圧成形することにより、図５に示すような台座部材８が作製される。打ち抜き加工によって得られる円板部材８０は、片面がバリ面８０ａで他面がダレ面８０ｂとなっているが、その後のプレス加工によりバリ面８０ａの周縁に円環状の傾斜面が形成されて面取り形状部８ａとなり、ダレ面８０ｂのダレはそのまま残されて面取り形状部８ｂとなる。円板部材８０のダレの形状や大きさは常にほぼ一定なので、プレス加工時に、面取り形状部８ａによる面取り量が面取り形状部８ｂによる面取り量と略同等となるように設定することは容易である。
【００１７】
こうして作製された台座部材８は、天地を区別されることなく自動供給機により一括して回路基板２へ供給されるため、回路基板２の第１のランド５に半田接合される台座部材８の対向面に面取り形状部８ａが存する場合（図１参照）もあれば、面取り形状部８ｂが存する場合（図３参照）もある。しかしながら、台座部材８のどちらの端面が第１のランド５に半田接合されても、リフロー半田時に第１のランド５と対向する面取り形状部８ａ，８ｂに流れ込む半田１２の量は略同等となるので、第１のランド５と該端面との間に介在する半田層の厚みも略同等となる。それゆえ、台座部材８の天地いずれの端面が第１のランド５に半田接合されても、台座部材８と第１のランド５との間隔がばらつくことはない。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態例に係る電子回路ユニット１は、金属板１５を打ち抜いて形成された台座部材８の天地両端面に面取り量が略同等な面取り形状部８ａ，８ｂが設けられており、この台座部材８の天地いずれの端面が回路基板２の第１のランド５に半田接合されても、台座部材８と第１のランド５との間隔がばらつくことがない。それゆえ、かかる台座部材８を回路基板２の下面側の四隅に配設して構成される電子回路ユニット１は、これら台座部材８の下面の高さ位置がばらつかなくなってマザー基板２０上での回路基板２の傾きを防止でき、よって回路基板２の傾きに起因する実装不良が発生しなくなる。
【００１９】
また、本実施形態例では、金属板１５から打ち抜かれた段階で台座部材８の片面に形成されるダレを一方の面取り形状部８ｂとして利用し、他方の面取り形状部８ａを打ち抜き加工後のプレス加工によって形成しているため、プレス工程を追加するだけで所望形状の台座部材８を容易に作製することができる。
【００２０】
また、本実施形態例のように台座部材８の上面と下面が平坦面であれば、その平坦面に多くの半田を付着させて台座部材８の剥離強度を高めることが容易となる。しかも、本実施形態例では、台座部材８の上面と下面が円形で面取り形状部８ａ，８ｂが円環状に形成されているため、実装後の電子回路ユニット１に衝撃等の大きな外力が作用したときに、台座部材８の特定部位に応力が集中しにくくなって剥離強度が一層高められている。ただし、台座部材が円板状でない場合にも、その天地両端面に面取り量が略同等な面取り形状部を設けておくことによって、本実施形態例とほぼ同様の効果が期待できる。
【００２１】
なお、上記実施形態例では、回路基板２の四隅に台座部材８を配設しているが、台座部材８の個数や配置は回路基板２の形状や大きさ等に応じて適宜選択可能である。また、回路基板２は単層基板であってもよく、回路基板２の下面に電子部品３が搭載されていなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態例に係る電子回路ユニットを面実装した状態を示す要部断面図である。
【図２】該電子回路ユニットで用いた回路基板の下面図である。
【図３】該電子回路ユニットの図１とは異なる部位を示す要部断面図である。
【図４】該電子回路ユニットで用いられる台座部材の作製手順を示す説明図である。
【図５】該台座部材の斜視図である。
【図６】従来例に係る台座部材の説明図である。
【図７】図６に示す台座部材を天地逆向きに使用した場合の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  電子回路ユニット
２  回路基板
３  電子部品
４  配線パターン
５  第１のランド
６  第２のランド
８  台座部材
８ａ，８ｂ  面取り形状部
９  半田ボール
１２  半田
１５  金属板
２０  マザー基板
８０  円板部材
８０ａ  バリ面
８０ｂ  ダレ面
【図１】
2009026946.tif 000003
【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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