JP2000269626A - 回路基板と表面実装部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板の基板導電部と表面実装部品部品導
電部の界面に必ず充分な導電接合剤を存在させ、且つそ
の厚みを一定にすることで、電気的な接続状態及び接合
強度を保持し、出荷前の良否選別の必要性を無くするこ
とができる回路基板と表面実装部品の提供。 【解決手段】 表面実装部品１を実装する為の基板導電
部２の表面に、当該基板導電部２と前記表面実装部品１
の部品導電部３との間に、導電接合剤４を介在させ得る
だけのクリアランスを形成し得る高さを持ったスペーサ
５を付着した回路基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板と、電子
部品や外部接続用端子などの表面実装部品との接合にお
いて、信頼性の高い電気的接続接合をするための回路基
板と表面実装部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日では、年々電化製品の多様化と小型
化が進み、表面実装部品を搭載した回路基板が多く用い
られてきている。回路基板に表面実装部品を接合する場
合には、半田や導電ペースト等の導電接合剤が用いられ
る。

【０００３】例えば、半田付けは、半田コテ、レーザー
ビーム、フロー半田槽、リフロー炉、熱ヘッド等、種々
の道具を用いて行われる。そのなかでも、半田コテ、レ
ーザービームによる半田付けは、表面実装部品の部品導
電部に対し、有接触熱伝導或いは無接触熱輻射によって
熱を伝え糸半田の溶融或いは半田レベラーの再溶融によ
って接着が行われ、フロー半田槽による半田付けは表面
実装部品を回路基板に予め所定の接着剤で固定してお
き、それを溶融フロー半田槽に通すことでなされる。そ
の他、リフロー炉による半田付けは、回路基板に予め半
田ペーストを印刷しておきそこへ表面実装部品を搭載し
た後にリフロー炉に通して達成され、熱圧着による半田
付けは、半田レベラーや半田メッキ或いは半田印刷によ
って回路基板に予め形成された半田の上に表面実装部品
の部品導電部をセットし、その部品導電部の上から熱ヘ
ッドを加圧熱印可することで表面実装部品の部品導電部
下に存在する半田を再溶融してなされる。

【０００４】一方、導電ペーストによる接合は、回路基
板に導電ペーストを印刷もしくは塗布した上に表面実装
部品を搭載した後、乾燥機もしくはリフロー炉或いは熱
圧着機に通すことによって前記導電ペーストを硬化させ
基板と表面実装部品とを接合するものである。

【０００５】このようにして達成された表面実装部品と
回路基板との接合において、その接合強度は電子製品の
信頼性に大きな影響を及ぼす。その接合強度は、回路基
板に実装された表面実装部品の基板導電部の端面に形成
される半田もしくは導電ペースト（以下、導電接合剤と
総称する。）のフィレットによる接合強度と、回路基板
の基板導電部と表面実装部品の部品導電部の界面に存在
する導電接合剤による接合強度とが合わさって決定され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記手
法のいずれを以てしても、回路基板の基板導電部と表面
実装部品の部品導電部の界面に存在する導電接合剤の厚
みを所定値以上に保持し且つ均一に存在させることは困
難であり、品質を保つ上で、前記界面における導電接合
剤の存在状況を破壊することなく検査することは困難
で、出荷前の良否選別が出来ないという問題があった。
特に熱圧着による接合は、表面実装部品の電極端子の上
から熱ヘッドを加圧熱印可し部品導電部下の半田を再溶
融する手法である為、その再溶融した半田が部品導電部
下からその外部側方へ押しやられて、回路基板と表面実
装部品を繋ぐべき部品導電部下の界面に半田が存在しな
くなる例が極めて多く、たとえ、存在しても接合度の弱
い極薄い層となって、接合強度の面で電子製品の信頼性
を維持する上では、極めて不十分であるという問題があ
った。

【０００７】本発明による回路基板と表面実装部品は、
上記課題を解決するためになされたものであって、回路
基板の基板導電部と表面実装部品の部品導電部の界面に
必ず充分な導電接合剤を存在させ、且つその厚みを一定
にすることで、電気的な接続状態及び接合強度を保持
し、出荷前の良否選別の必要性を無くすることができる
回路基板と表面実装部品の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による回路基板は、回路基板の基板導
電部と表面実装部品の部品導電部の界面に一定の導電接
合剤を存在させるには、例えば、熱圧着する際に熱ヘッ
ドによって押される表面実装部品の部品導電部が回路基
板の導体部に密着しないように、前記熱ヘッドが一定以
上近接しない構造とすれば良く、他の手段によって実装
する場合にあっても、表面実装部品の部品導電部が一定
以上回路基板の基板導電部に近接しない構造とすれば良
いとの基本原理に基づいて案出されたものであって、そ
の第１の実施の形態は、表面実装部品を実装する為の基
板導電部の表面に、当該基板導電部と前記表面実装部品
の部品導電部との間に、導電接合剤を介在させ得るだけ
のクリアランスを形成し得る高さを持ったスペーサを付
着した回路基板である。

【０００９】尚、前記基板導電部とは、部品実装用の電
極或いはランド・パターンを指し、部品導電部とは、当
該回路基板に実装される表面実装部品のピン、端子或い
は電極等を指す。前記スペーサとしては、前記基板導電
部の表面に樹脂ペーストやガラスペースト（導電性を持
ったものが望ましいが、非導電性の素材を選択しても良
い。）を前記クリアランスに合わせた厚みで塗布或いは
印刷し、乾燥硬化もしくは焼成したもの、或いは、基板
導電部の表面を突出或いは陥没、切欠、溶融若しくは削
り取ることによって形成したもので良いが、基板導電部
の表面における分布状態や高さは基板と表面実装部品間
に充分な接合強度を持たせ得る限り特に限定するもので
はない。前記クリアランスとしては、用いる導電接合剤
の接着強度や、基板導電部並びに部品導電部の表面状態
によって異なるので適宜設計変更すればよい。

【００１０】上記問題点を解決する第２の回路基板は、
表面実装部品を実装する為の基板導電部の近傍に、熱圧
着用の熱ヘッドによる当該基板導電部に対しての押圧を
回避し得る高さを持ったスペーサを付着したことを特徴
とする。熱圧着用の熱ヘッドによる当該基板導電部に対
しての押圧を回避するとは、前記熱ヘッドの基板面に対
する進行を、前記クリアランスを失う前に止めることを
指し、そのような高さを持つスペーサを熱ヘッドの進行
を止めるストッパーとして機能させることを言う。尚、
前記第１、第２いずれの実施の形態（回路基板）におい
ても、すべての基板導電部或いはその近傍についてスペ
ーサを形成する必要は無く、特別に高い接合強度が要求
される基板導電部或いはその近傍についてのみスペーサ
が設けてあっても良い。

【００１１】また、上記問題点を解決する表面実装部品
は、回路基板の基板導電部に実装される表面実装部品の
部品導電部に、当該表面実装部品の部品導電部と前記基
板導電部との間に、導電接合剤を介在させ得るだけのク
リアランスを形成し得る高さを持ったスペーサを形成し
たことを特徴とする。

【００１２】前記スペーサの態様としては、基本的に前
記基板導電部のスペーサと同様のものが適用でき、具体
的には、部品導電部の表面に樹脂ペーストやガラスペー
ストを印刷或いは塗布して焼成することにより付着させ
たもの、部品導電部の表面を突出させることにより形成
したもの、部品導電部の表面をエッチング等の手段で浸
食させ残る残留部を以て前記スペーサとしたもの等が上
げられる。尚、前記いずれの実施の形態（表面実装部
品）においても、すべての部品導電部についてスペーサ
を形成する必要は無く、要所要所の部品導電部について
のみスペーサが設けてあっても良い。又、当該表面実装
部品の電気回路上の機能についても、コネクターをはじ
めとして抵抗器、コンデンサ、インダクタ、トランジス
タその他の関連部品、並びに、ＩＣ更にはＬＳＩの果て
まで、特に限定するものでないことは言うまでもない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による回路基板と表
面実装部品の実施の形態を図面に基づき説明する。図１
及び図２は、表面実装部品１たるコネクターを実装する
為の基板導電部２たるランドの表面に、樹脂ペーストや
ガラスペーストを塗布或いは印刷して乾燥硬化もしくは
焼成して成るスペーサ５又は、文字シルク印刷用のイン
ク或いはソルダーレジストを印刷して成るスペーサ５、
或いはそれらを組み合わせて成るスペーサ５を形成した
第１の実施の形態である。図１の例では、樹脂ペースト
から成る細長い島状のスペーサ５が、コネクターの部品
導電部３たるリード端子の幅より狭い間隔で平行に配置
されており、各スペーサ５は前記リード端子の接合部幅
より短い長さに設定されている。一方、図２の例では、
短い島状のスペーサ５が、コネクターのリード端子の幅
より狭い間隔でマトリックス状に並べて配置されてい
る。

【００１４】島の形は、図では方形状に表されている
が、円状或いは異形の島状であっても良い。好ましく
は、部品導電部３の側方に形成されるフィレット９を有
効に利用できる配置、即ち各スペーサ５が出来る限り部
品導電部３の外縁の内側に存在する配置の採用が望ま
れ、更に好ましくは、各部品導電部３の座りが良い配置
の採用が望まれる。前記基板導電部２と前記表面実装部
品の部品導電部３との間に、導電接合剤を介在させ得る
だけのクリアランスとしては、約３μｍ以上で部品導電
部３の下に均一に存在していれば良く、弱電関係の用途
では約２００μｍ以内で均一に存在すれば充分である。
尚、図１及び図２に示すような接合ではスペーサ５の高
さを約２０μｍとすることにより同寸法のクリアランス
が形成され、同じく同寸法の厚みを持った半田層が部品
導電部の下に形成されることにより充分な接合強度が得
られた。

【００１５】図７は、表面実装部品１を実装する為の基
板導電部２たるランドの近傍に、熱圧着用の熱ヘッドに
よる当該ランドに対しての押圧を回避し得る高さ、即
ち、部品導電部３下に形成する場合にあっては、前記導
電接合剤が介在する為のクリアランスと同程度の高さを
持ったスペーサ６を、一方、部品導電部３から外れた箇
所に形成する場合にあっては、表面実装部品の部品導電
部３の肉厚と前記クリアランスとを加えた高さを持った
スペーサ６を、前記第１の実施の形態と同様の素材を以
て形成付着した第２の実施の形態である。スペーサ６
は、表面実装部品１に複数の部品導電部３が列を成して
存在する場合、一括して熱圧着を行う熱ヘッドが傾かな
い様に、当該列を構成する部品導電部３と同様に配置さ
れている基板導電部２の脇に同じ高さでほぼ偏り無く形
成してある限り、基板導電部２の前後左右いずれに存在
しても良く、各基板導電部２の脇に必ず一つは存在しな
ければならないというものでも無いが、出来るだけ前記
基板導電部２と部品導電部３とが平行に面し、且つ当該
部品導電部３の座りが良好となる状態で形成しておくこ
とが望ましい。尚、図７の例においては基板導電部２の
脇にスペーサ６が形成されている。

【００１６】上記例は、いずれも、回路基板製造作業に
おけるパターン形成（導電ペースト印刷）工程、フォト
レジスト印刷工程、シルク印刷工程或いは保護皮膜印刷
（ガラスペースト印刷）工程と同時にスペーサ５，６を
形成することができるので、製造工程を加えたり変更し
たりする手間が必要ないという点できわめて実用的なも
のであると言える。

【００１７】図３及び図４は、部品導電部３に、当該表
面実装部品の部品導電部３と前記基板導電部２との間
に、導電接合剤４を介在させ得るだけのクリアランスを
形成し得る高さを持ったスペーサ８を形成した表面実装
部品の一例を示したものである。図３に示す表面実装部
品は部品導電部３たるリード端子を波状に曲げ成形した
ものであり、図４に示す表面実装部品は部品導電部３た
るリード端子に打痕を形成したものである。いずれも、
部品導電部３の表面を突出させることにより所定高のス
ペーサ８を形成した例であり、当該スペーサ８の分布状
態を調整することによって高い接合強度を保持し得るこ
ととなる。

【００１８】上記実施の形態の他、前記回路基板の例と
同様に、部品導電部３の表面に前記各種ペーストを塗布
或いは印刷焼成することによってスペーサ（図示省略）
を形成しても良いし、部品導電部の表面をエッチング処
理等で前記クリアランス分の深さを浸食させ残る残留部
を以て前記スペーサ（図示省略）としても良い。更に接
合強度を必要とする場合は、図５及び図６の如く基板導
電部２又は部品導電部３のうち少なくとも一方の中央部
に抜き孔１１，１２を穿設し、フィレットが形成される
縁部の長さを稼ぐという手段を採ることも有効となる。

【００１９】これらのスペーサ５，６は、前記の如く、
回路基板製造時のソルダーレジスト印刷あるいは文字シ
ルク印刷の時に同時に形成することが出来る。このスペ
ーサの厚みがソルダーレジスト印刷のみ、あるいは文字
シルク印刷のみでとれないときは、それらを幾重にも重
ねあわせれば良い。更に厚みが必要な時は、そのうえに
別途樹脂印刷をしても良い。又、回路基板がセラミック
で出来ている時は、ガラスペーストの印刷によるスペー
サを形成したり、樹脂をオーバーコートすることも可能
である。

【００２０】図９に示す従来の回路基板１２の基板導電
部１３に対し、従来の表面実装部品１４を熱圧着で半田
付けした例（図８）について、回路基板１２の基板導電
部１３と表面実装部品１４の部品導電部１５との界面に
存在する半田の厚みを測定したところ、当該部位の半田
は熱ヘッドの圧力によって前記部品導電部の側方へ押し
出され、約３μｍ厚の半田が点在する程度であった。果
たして、当該例における表面実装部品１４の対基板剥離
強度は、平均１．５ｋｇと小さく、剥離する際の態様
も、そのすべてが半田層界面における剥離であった。

【００２１】一方、図２に示す例において高さ２０μｍ
のスペーサ５を形成し、同様の測定を行ったところ、回
路基板の基板導電部２と表面実装部品１の部品導電部３
との間隙には前記スペーサ５の高さと同じ厚み２０μｍ
程度の均一な半田層が形成され、その剥離強度は平均
１．９ｋｇと向上し、剥離する際の態様も回路パターン
たる銅箔と基板本体との間の剥離によるものであった。
即ち、当該剥離強度は、基板本体と回路パターンたる銅
箔間の剥離強度であって、基板導電部２と部品導電部３
間の剥離強度は更に高い水準に達していると言うことが
できる。このような結果より、図１並びに図３乃至図７
に示した例をはじめとする他の実施の形態においても、
同様な原理から充分な実用効果が期待できる。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く、本発明による回路基板や表
面実装部品を使用すれば、回路基板の基板導電部と表面
実装部品部品導電部との界面に接合強度を持つに充分な
導電接合剤を均一な厚みで存在させることができ、更に
それによって、電気的な接続状態及び接合強度を確実に
保持することができる。その結果、出荷前の良否選別の
必要性が無くなり、当該検査工程に要するコストが削減
できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）（ロ） 本発明による回路基板の一例を示す上方及び側方から見
た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図２】（イ）（ロ） 本発明による回路基板の一例を示す上方及び側方から見
た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図３】（イ）（ロ） 本発明による表面実装部品の一例を示す上方及び側方か
ら見た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図４】（イ）（ロ） 本発明による表面実装部品の一例を示す上方及び側方か
ら見た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図５】（イ）（ロ） 本発明による回路基板の一例を示す上方及び側方から見
た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図６】（イ）（ロ） 本発明による表面実装部品の一例を示す上方及び側方か
ら見た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図７】（イ）（ロ） 本発明による回路基板の一例を示す上方及び側方から見
た実施態様図及びその要部拡大図である。

【図８】（イ）（ロ） 従来の回路基板の一例を示す上方及び側方から見た実施
態様図及びその要部拡大図である。

【図９】従来の回路基板の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 表面実装部品 ２ 基板導電部 ３ 部品導電部 ４ 導電接合剤 ５ スペーサ ６ スペーサ ７ 回路基板 ８ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 晋次 富山県高岡市駅南３丁目３番地13号 マイ クロジェニックス株式会社内 Ｆターム(参考） 5E028 AA10 CA11 DA04 JB03 5E336 AA04 AA09 AA12 AA16 BB01 BB15 BB18 BC34 CC02 CC22 DD02 DD12 EE08 GG06 GG16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面実装部品（１）を実装する為の基板
   導電部（２）の表面に、当該基板導電部（２）と前記表
   面実装部品（１）の部品導電部（３）との間に、導電接
   合剤（４）を介在させ得るだけのクリアランスを形成し
   得る高さを持ったスペーサ（５）を付着した回路基板。
2. 【請求項２】 表面実装部品（１）を実装する為の基板
   導電部（２）の近傍に、熱圧着用の熱ヘッドによる当該
   基板導電部（１）に対しての押圧を回避し得る高さを持
   ったスペーサ（６）を付着した回路基板。
3. 【請求項３】 回路基板（７）の基板導電部（２）に実
   装される表面実装部品（１）の部品導電部（３）に、当
   該表面実装部品（１）の部品導電部（３）と前記基板導
   電部（２）との間に、導電接合剤（４）を介在させ得る
   だけのクリアランスを形成し得る高さを持ったスペーサ
   （８）を形成した表面実装部品。
4. 【請求項４】 前記スペーサ（８）を部品導電部（３）
   の表面に付着させることにより形成した請求項３記載の
   表面実装部品。
5. 【請求項５】 前記スペーサ（８）を部品導電部（３）
   の表面を突出させることにより形成した請求項３記載の
   表面実装部品。
6. 【請求項６】 前記部品導電部（３）の表面を浸食して
   残る残留部を以て前記スペーサ（８）とした請求項３記
   載の表面実装部品。