JP2002223062A - プリント配線基板のパッド形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搭載部品の実装密度を高めるために導体パッ
ド面積を狭くしてフィレットレスにて搭載部品をハンダ
接続するように構成した場合に発生し易い不具合である
接合不良、搭載部品の位置ずれという不具合を解決す
る。 【解決手段】 表面実装用電子部品４１の電極４３を載
置してハンダ接続するための導体パッド３３を絶縁板上
に備えたプリント配線基板３１において、導体パッド
は、電極の形状と整合する平面形状及び位置関係を備え
た整合部分３３ａと、該整合部分の内側端縁から内側へ
突出した非整合部分３３ｂとから成り、該整合部分の面
積を該非整合部分の面積よりも広く設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線基板の
パッド形状の改良に関し、特に搭載部品の実装密度を高
めるために導体パッド面積を狭くしてフィレットレスに
て搭載部品をハンダ接続するように構成した場合に発生
し易い不具合である接合不良、搭載部品の位置ずれとい
う不具合を解決することができるプリント配線基板のパ
ッド形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電発振器、圧電振動子、ＳＡＷ等の圧
電デバイス、ＩＣ、その他の電子部品を表面実装用とし
て設計する場合には絶縁材料から成るパッケージ内に圧
電素子、回路素子等の素子類やＩＣ等を収納するととも
に、パッケージ底面にはプリント基板上に実装するため
の外部電極を形成する。

【０００３】図３（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、従来の表
面実装型電子部品の一例としてのチップ部品の実装状態
を示す正面図、平面図、及び導体パッドの平面図であ
る。プリント配線基板１は、絶縁板２の上面に導体パッ
ド３，及びその他の配線パターンを備えている。チップ
部品１１は、部品本体１２の両端部に夫々電極１３を備
えている。導体パッド３は、図３（ｃ）に示すようにそ
の前後寸法Ｌ２が電極１３の同方向寸法と合致する一方
で、内外方向寸法Ｌ１は電極１３の同方向寸法よりも大
幅に広く設定されている。従って、チップ部品１１を２
つの導体パッド３上に載置した場合には、図示のように
電極１３の内外方向へ導体パッドの内外端縁が夫々突出
した状態になる。このチップ部品１１を導体パッド３上
にハンダ接続する場合には、適量のクリームハンダ１５
を予め導体パッド３上に塗布した状態で、リフロー炉内
で加熱してハンダを溶融させた後で冷却硬化させる。こ
の際、電極１３の外側端面と導体パッド３の外側張出し
面との間ではフィレット状のハンダ部分１５ａが形成さ
れて部品１１を導体パッド３に対して強固に接合固定す
る。

【０００４】ところで、電子機器、電気機器の小型化の
要請が強まる中で、これらの機器の電装部を構成するプ
リント配線基板についても小型化、及び高密度実装化が
強く求められるようになっている。しかし、上記従来例
の如くハンダフィレットを形成した状態で接合する場合
には、ハンダフィレットを形成するために導体パッドの
面積を搭載部品の電極面積よりも大きく設定しておく必
要があり、このことが搭載部品の小型化、及び部品間距
離の短縮によるプリント基板の小型化や高密度実装化を
阻害する要因となっていた。このようなところから、最
近では図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）に示すようなフィレ
ットレス実装構造が開発されている。即ち、このプリン
ト配線基板１上の導体パッド３はその平面形状が矩形で
あり、搭載する部品１１の電極１３の外側端縁及び前後
端縁と整合する寸法及び位置関係となるようにその外側
端縁及び前後端縁の形状及び位置が予め設定される一方
で、導体パッド３の内側端縁だけは、電極１３の内側端
縁よりも内側に張り出している。即ち、この部品１１の
内外方向寸法Ｌ３を１０〜１．２ｍｍとし、前後方向寸
法Ｌ４を５ｍｍとし、電極１３の内外方向幅Ｌ５を０．
２ｍｍとした場合に、各導体パッド３の内外方向寸法Ｌ
１を０．３〜０．４ｍｍ、前後方向寸法Ｌ２を０．５ｍ
ｍとし、更に各導体パッド３の外側端縁間距離Ｌ６を搭
載部品１１の内外方向寸法Ｌ３と一致させている。

【０００５】ところでクリームハンダは、０．０２５〜
０．０４５ｍｍの粒径を有した多数のハンダ粒を一定の
粘度を備えたバインダ中に均一に混入させた構成を備え
ているが、図示しないマスクを用いて導体パッド３上に
クリームハンダを均一厚に塗布するためには、マスクの
開口部の面積が最低でも０．３×０．２ｍｍ以上である
ことが必要である。即ち、マスクの開口部の面積が上記
最低面積よりも狭い場合には、図示しないスキージを用
いてクリームハンダをマスクの開口部から導体パッド上
に印刷する際に、クリームハンダ中のハンダ粒が開口部
を通過する際の障害（抵抗）となって均一厚に印刷でき
ない事態が発生し、リフロー後の接合強度の低下をもた
らしている。換言すれば、マスクの開口部の面積及び形
状は、塗布対象となる導体パッドの面積、形状に合わせ
て設定されているため、クリームハンダを導体パッド３
上に均一に安定して印刷するためには、導体パッド３の
面積も０．３×０．２ｍｍ以上であることが必要であ
る。このような理由から、図４に示したように、導体パ
ッド３の面積、形状を、搭載部品の電極１３の内側端縁
を越えて内側へ張り出すことによって、導体パッド３及
びマスクの開口部の面積を上記許容最小面積を超えるよ
うに設定し、クリームハンダを導体パッド上に均一厚に
て塗布して、フィレットレス接合に求められるハンダ量
及び接合強度を確保している。

【０００６】しかし、図４に示した如き従来のフィレッ
トレス接合構造にあっては、リフロー炉内での加熱時に
溶融するクリームハンダのセルフアラインメント効果に
起因した搭載部品の位置ずれ（マンハッタン現象）が発
生し易いという問題がある。即ち、図５（ａ）乃至
（ｄ）は、図４に示したフィレットレス接合方法によっ
てチップ部品をプリント配線基板上の導体パッド上に実
装する手順を示した図である。まず、図５（ａ）のよう
にクリームハンダ１５を均一厚に塗布した各導体パッド
３上にチップ部品１１の各電極１３を一対一で対応させ
て載置したプリント配線基板１を、図示しないリフロー
炉内に配置して所要温度にて加熱した場合、全ての導体
パッド上のクリームハンダが同一速度にて溶融するとは
限らず、炉内の温度偏差、加熱方式、基板の搬送方向、
基板上の部品配置等、種々の要因によって、一方の導体
パッド上のクリームハンダの溶融開始タイミング及び溶
融速度が他方の導体パッド上のクリームハンダの溶融開
始タイミング等よりも早まることが多々ある。従って、
例えば図５（ｂ）（ｃ）に示すように左側の導体パッド
上のクリームハンダ１５（溶融した状態を白抜きにて示
す）が先に溶融した場合には、溶融したハンダのセルフ
アラインメント力によって、チップ部品１１が、クリー
ムハンダが未溶融状態にある他方の導体パッド側へ移動
させられる。即ち、セルフアラインメントは、先行して
溶融開始したクリームハンダ１５を保持した導体パッド
３と電極１３との間のハンダの表面張力に起因して発生
し、先行して溶融した方のハンダと接する電極１３が導
体パッドの内側へ移動する力を受けて同方向へ移動する
と、他方の電極は対応する導体パッドの外側へ位置ずれ
し、他方の電極と導体パッド上のクリームハンダとが接
合できなくなる（図５（ｄ））。

【０００７】本発明者が、上記の如き不具合が生じる原
因を究明したところ、部品１１の電極１３と対面する導
体パッド３の外側部分３ａの面積に対して、部品１１の
非電極部分と対面する導体パッドの内側部分３ｂの面積
がほぼ同等であるために、該内側部分３ｂ上のクリーム
ハンダの表面張力が外側部分３ａ上のクリームハンダの
表面張力を上回って内側へ移動させることが判明した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みて
なされたものであり、搭載部品の実装密度を高めるため
に導体パッド面積を狭くしてフィレットレスにて搭載部
品をハンダ接続するように構成した場合に発生し易い不
具合である接合不良、搭載部品の位置ずれという不具合
を解決することができるプリント配線基板のパッド形状
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１の発明は、表面実装用電子部品の電極を載
置してハンダ接続するための導体パッドを絶縁板上に備
えたプリント配線基板において、前記導体パッドは、前
記電極の形状と整合する平面形状及び位置関係を備えた
整合部分と、該整合部分の内側端縁から内側へ突出した
非整合部分とから成り、該整合部分の面積を該非整合部
分の面積よりも広く設定したことを特徴とする。請求項
２の発明は、表面実装用電子部品の電極を載置してハン
ダ接続するための導体パッドを絶縁板上に備えたプリン
ト配線基板において、前記導体パッドは、前記電極の形
状と整合する平面形状及び位置関係を備えた整合部分
と、該整合部分の内側端縁から内側へ突出した非整合部
分とから成り、該非整合部分の面積を該電極の面積より
も狭く設定したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の一
実施形態に係るプリント配線基板上に電子部品を搭載し
た状態を示す正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は導
体パッドの平面図である。プリント配線基板３１は、絶
縁板３２の上面に導体パッド３３，及びその他の配線パ
ターンを備えている。チップ部品４１は、部品本体４２
の両端部に夫々電極４３を備えている。導体パッド３３
は、図１（ｃ）に示すように電極４３の（接続面）形状
と整合する平面形状及び位置関係を備えた整合部分３３
ａと、該整合部分３３ａの内側端縁から内側へ突出した
非整合部分３３ｂとから成り、該整合部分３３ａの面積
を該非整合部分３３ｂの面積よりも広く設定した構成が
特徴的である。換言すれば、導体パッドの整合部分３３
ａと接合する電極４３の接合面の面積よりも、非整合部
分３３ｂの面積を狭くした構成が特徴的である。整合部
分３３ａの面積を該非整合部分３３ｂの面積よりも広く
設定する一方法としては、例えば図示のように非整合部
分３３ｂを二等辺三角形状（或いは正三角形状）に構成
する（ホームベース形状）。このチップ部品４１は、そ
の長手方向（内外方向）寸法Ｌ１１が１．０〜１．２ｍ
ｍであり、幅方向（前後）寸法Ｌ１２が０．５ｍｍであ
る。これに対して、導体パッド３３は、内外方向寸法Ｌ
１３が０．３〜０．４ｍｍであり、整合部分３３ａの内
外方向寸法Ｌ１５は電極４３の内外方向寸法Ｌ１６とほ
ぼ同等の０．２ｍｍ程度に設定する。このように導体パ
ッド３３の形状を設定した場合には、導体パッドの面積
を０．３×０．２ｍｍ以上とすることができるため、ク
リームハンダ４５を塗布する際に使用するマスクの開口
部の面積を０．３×０．２ｍｍ以上とすることができ、
クリームハンダ４５を導体パッド３３の全面に均一に印
刷することができる。なお、上記実施形態において示し
た各数値は、一例に過ぎず、これに限定する趣旨ではな
い。

【００１１】次に、図２（ａ）は本発明の変形実施形態
に係るプリント配線基板上に電子部品を搭載した状態を
示す正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は導体パッド
の平面図である。この実施形態に係る導体パッド３３が
前記実施形態の導体パッドと異なる点は、その非整合部
分３３ｂの形状である。即ち、前記実施形態に係る非整
合部分３３ｂは、整合部分３３ａの内側端縁から三角形
状に突出した構成を備えているが、この実施形態に係る
非整合部分３３ｂは、整合部分３３ａの内側端縁の中間
位置の前後両側に夫々直角三角形状に突出した構成を備
えている。本実施形態に係る導体パッドのその他の構
成、特に整合部分３３ａの構成、導体パッド全体の寸法
等は、上記実施形態の導体パッドと同様である。従っ
て、この実施形態に係る導体パッド３３においても、導
体パッドの面積を０．３×０．２ｍｍ以上とすることが
できるため、クリームハンダ４５を塗布する際に使用す
るマスクの開口部の面積を０．３×０．２ｍｍ以上とす
ることができ、クリームハンダ４５を導体パッド３３の
全面に均一に印刷することができる。なお、上記各実施
形態において、非整合部分３３ｂの面積を電極４３の面
積よりも狭くする理由は、溶融するハンダによってもた
らされるセルフアラインメントを防止することにある
が、非整合部分３３ｂの面積を過小に狭くすると、前記
許容最小面積（０．３×０．２ｍｍ）を下回る導体パッ
ド面積になる虞があるので、両者のバランスが重要であ
る。本発明は、このような二率背反的な２つの要請を巧
みに調和させ、両者のバランスを確保した点に利点を有
する。

【００１２】このように本発明では、電子部品４１の電
極４３（或いは、整合部分３３ａ）の面積よりも、電極
４３と接合しない非整合部分３３ｂの面積を狭くしたの
で、整合部分３３ａ上に塗布されるクリームハンダ量よ
りも、非整合部分３３ｂ上に塗布されるクリームハンダ
量の方が常に少なくなる。このため、リフロー炉内にお
いて加熱される際に、複数の電極を搭載する複数の導体
パッド上のクリームハンダが溶融する速度、溶融開始タ
イミングに差が生じたとしても、整合部分３３ａ上のク
リームハンダ（量が多い）が生成する表面張力の方が、
非整合部分３３ｂ上のクリームハンダ（量が少ない）が
生成する表面張力よりも常に強くなるため、ハンダによ
るセルフアラインメント力が電子部品４１に作用するこ
とが無くなり、電子部品４１が内側へ位置ずれを起こす
虞が皆無となる。なお、上記各実施形態では、表面実装
用電子部品として２つの電極を備えたチップ部品を例示
したが、これは一例に過ぎず、本発明は２個を越える多
数のリード端子を備えた電子部品を搭載する導体パッド
の形状にも適用することができる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プリント
配線基板上に形成する導体パッドを、搭載部品の電極と
整合する位置関係で接合される整合部分と、整合部分と
連接されて該電極と整合しない位置関係にある非整合部
分と、から構成したので、搭載部品の実装密度を高める
ために導体パッド面積を狭くしてフィレットレスにて搭
載部品をハンダ接続するように構成した場合に発生し易
い不具合である接合不良、搭載部品の位置ずれという不
具合を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施形
態に係る表面実装型電子部品の一例としてのチップ部品
の実装状態を示す正面図、平面図、及び導体パッドの平
面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の他の実施
形態に係る表面実装型電子部品の一例としてのチップ部
品の実装状態を示す正面図、平面図、及び導体パッドの
平面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、従来の表面実装型
電子部品の一例としてのチップ部品の実装状態を示す正
面図、平面図、及び導体パッドの平面図である。

【図４】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は他の従来例（フィレ
ットレスタイプ）の構成を示す正面図、平面図、及び導
体パッドの平面図である。

【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、図４に示したフィレット
レス接合方法によってチップ部品をプリント配線基板上
の導体パッド上に実装する手順を示した図である。

【符号の説明】

３１ プリント配線基板、３２ 絶縁板、３３ 導体パ
ッド、３３ａ 整合部分，３３ｂ 非整合部分、４１
チップ部品（搭載用電子部品）、４２ 部品本体、４３
電極、４５ クリームハンダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面実装用電子部品の電極を載置してハ
   ンダ接続するための導体パッドを絶縁板上に備えたプリ
   ント配線基板において、 前記導体パッドは、前記電極の形状と整合する平面形状
   及び位置関係を備えた整合部分と、該整合部分の内側端
   縁から内側へ突出した非整合部分とから成り、該整合部
   分の面積を該非整合部分の面積よりも広く設定したこと
   を特徴とするプリント配線基板のパッド形状。
2. 【請求項２】 表面実装用電子部品の電極を載置してハ
   ンダ接続するための導体パッドを絶縁板上に備えたプリ
   ント配線基板において、 前記導体パッドは、前記電極の形状と整合する平面形状
   及び位置関係を備えた整合部分と、該整合部分の内側端
   縁から内側へ突出した非整合部分とから成り、該非整合
   部分の面積を該電極の接合面積よりも狭く設定したこと
   を特徴とするプリント配線基板のパッド形状。