JP2002290021A - 回路基板、回路基板モジュール、及び電子機器 - Google Patents

回路基板、回路基板モジュール、及び電子機器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】表面実装部品の実装ずれを少なくできる回路基
板を得ることにある。 【解決手段】チップ部品（表面実装部品）31が実装され
る回路基板本体33aと、チップ部品31が配置される回路
基板本体33aの板面に設けられたフットプリント39とを
具備する。チップ部品31は１以上の端子36を備える。フ
ットプリント39を、チップ部品31の端子１個に対し円形
の半田盛りパターン部39aを複数有した構成とする。そ
れにより、リフロー工程で溶融半田が動き得るエリアを
小さし、かつ、動き得る溶融半田の量を少なくし、しか
も、溶融半田が特定方向に移動できないようにしたこと
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装部品が実
装される回路基板、この回路基板に表面実装部品が実装
された回路基板モジュール、及びこのモジュールを備え
るポータブルコンピュータ等の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の表面実装は以下のように実施
されている。まず、回路基板のフットパターン上に半田
ペーストを印刷してから、電子部品の端子がフットパタ
ーン上に重なって位置するように自動装着機で電子部品
を供給する。次に、リフロー炉で加熱して端子とフット
パターンとの間の半田を溶融させ、この後自然冷却によ
って半田を固化させる。それにより、固化される半田が
端子とフットパターンとを機械的及び電気的に結合し
て、回路基板に電子部品が表面実装される。
【０００３】ところで、従来のフットパターンの多く
は、１以上の端子を備える電子部品の端子１個に対応し
た大きさで方形状に形成されているのが通例であり、そ
の面積が大きい。それに伴い、前記表面実装においてフ
ットパターンに盛られるクリーム半田の盛り量も多く、
当然に前記リフロー炉でクリーム半田が溶融して形成さ
れる溶融半田の量も多いから、リフロー工程において面
積が大きいフットパターン内で溶融半田が比較的容易に
動くことができる。
【０００４】こうした事情により、前記自動装着機で適
正位置に電子部品が供給配置されたとしても、溶融半田
の動きによって電子部品が適正位置に対して多少旋回し
た傾き姿勢で表面実装されることがある。特に、フット
パターンが方形であると、溶融半田はフットパターンの
外に向って突出する角部に向けて引張り動かされ易いの
で、それによって既述のように傾いて電子部品が回路基
板上に実装され易い。
【０００５】前記のように電子部品がその適正位置に対
し多少旋回して傾いた状態は実装ずれと通称されてい
る。そして、この実装ずれが爾後の検査により許容範囲
を超えたと判断された場合には、その電子部品を一度回
路基板から取外して、再度適正位置に半田付けする手直
しを余儀なくされ、生産効率が低下する。
【０００６】又、表面実装型の電子部品を回路基板の板
面に表面実装する場合に、回路基板に設けられるフット
パターンを、前記電子部品が備える端子１個に対して分
割する提案が従来知られている（特開２０００−２６１
１３１参照）。しかし、この提案は、鉛フリー半田を用
いての半田付け部での熱ストレスを緩和するためであっ
て、前記実装ずれを抑制することは教示していない。し
かも、分割されたフットパターンの形状は方形であるこ
とに変りがない。したがって、リフロー工程においては
溶融半田が各分割フットパターンの外に向って突出する
角部に引張り動かされるから、それに伴って実装ずれを
生じる可能性が高い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、表面実装部品の実装ずれを少なくできる回
路基板、回路基板モジュール、及び電子機器を得ること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明の回路基板は、１以上の端子を
備えた表面実装部品が実装される回路基板本体と、前記
表面実装部品が備える端子１個に対し半田盛りパターン
部を複数有してなり、かつ、これら半田盛りパターン部
が、角を有しないで、又は５角以上の正多角形状をなし
て前記表面実装部品が配置される前記回路基板本体の板
面に設けられたフットプリントと、を具備したことを特
徴としている。
【０００９】この請求項１に係る発明を実施するにあた
り、請求項２に係る発明のように、前記各半田盛りパタ
ーン部を互いに独立して設けることができ、又、請求項
３に係る発明のように、前記各半田盛りパターン部を、
これらの最大幅より細いブリッジ部で一体に連続させる
とともに、このブリッジ部を半田レジスト層で被った構
成とすることもでき、しかも、請求項４に係る発明のよ
うに、前記各半田盛りパターン部を円形とすることがで
きる。
【００１０】これら請求項１から４の発明においては、
表面実装部品が備える端子が半田接合される回路基板本
体のフットプリントが、端子１個に対して複数の半田盛
りパターン部を有して構成されるので、各半田盛りパタ
ーン部の面積及びこれに盛られる半田の量が夫々小さく
なる。それに応じて、半田接合の際に溶融半田を原因と
して端子が動くエリアが小さく、かつ、溶融半田量も少
なくなる。しかも、各半田盛りパターン部は、角を有し
ないか、又は正５角形以上多角形状をなしているから、
溶融半田が半田盛りパターン部の特定箇所に向けて引張
られたり、半田盛りパターン部がその外に向って突出す
る角を有する場合であっても、９０°より大きい角部に
向けて溶融半田が引張られることが少なく、半田盛りパ
ターン部内で溶融半田の特定箇所に向けての移動を抑制
できる。
【００１１】又、前記課題を解決するために、請求項５
に係る発明の回路基板モジュールは、１以上の端子を備
えた表面実装部品と、前記請求項１から４の内のいずれ
か１項に記載の回路基板と、この回路基板が備えるフッ
トプリントとこれに重ねられる前記端子とを結合して前
記各半田盛りパターン部に盛られた半田と、を具備した
ことを特徴としている。
【００１２】この請求項５の発明においては、半田接合
の際に溶融半田を原因として端子が動くエリアが小さ
く、かつ、溶融半田量も少なく、しかも、各半田盛りパ
ターン部の特定箇所に向けての溶融半田の移動も抑制で
きる前記請求項１から４の内のいずれか１項に記載の回
路基板を用いて、そのフットプリントに半田を用いて表
面実装部品を接合した構成であるから、回路基板に搭載
された表面実装部品の実装ずれが少ない回路基板モジュ
ールを提供できる。
【００１３】又、前記課題を解決するために、請求項６
に係る発明の電子機器は、電子機器本体と、この電子機
器本体に内蔵された前記請求項５に記載の回路基板モジ
ュールと、を具備したことを特徴としている。
【００１４】この発明においては、前記請求項５に記載
の回路基板モジュールを備えるから、この回路基板に搭
載された表面実装部品の実装ずれが少ない電子機器を提
供できる。
【００１５】なお、本発明において、表面実装部品とし
ては、電極としての一対の端子を有するチップ部品、又
は、電極としてのリード端子を多数有する例えばＱＦＰ
（クアドフラットパッケージ）等の半導体パッケージ部
品、或は、回路基板に対する入出力用部品であって回路
基板本体の導体パターンと接続される端子を有したコネ
クタ等を挙げることができる。又、本発明において、半
田盛りパターン部の最大幅は、表面実装部品の端子の幅
と同じであっても、大きくても、或は小さくてもよいと
ともに、半田にはクリーム半田を好適に使用できる。更
に、本発明は、ポータブルコンピュータや移動体情報機
器等の携帯形電子機器に好適に実施できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図１から図４を参照して本
発明の一実施形態を説明する。
【００１７】図１は電子機器としてのノート型ポータブ
ルコンピュータ１１を示している。このコンピュータ１
１は、コンピュータ本体１２と、この本体１２に支持さ
れたディスプレイユニット１３とを備えている。
【００１８】コンピュータ本体１２は、偏平な箱状の筐
体１５を備えている。筐体１５は例えばマグネシューム
或は合成樹脂の射出成形品である。この筐体１５の上壁
１５ａは、パームレスト１６、キーボード取付け部１
７、及びディスプレイ支持部１８を有している。パーム
レスト１６は筐体１５の前半部を占めて設けられ、この
後方にキーボード取付け部１７が配置されている。この
取付け部１７にキーボード１９が設置されている。ディ
スプレイ支持部１８は筐体１５の後端部に上向きに設け
られている。
【００１９】図示しない液晶表示パネルを有したディス
プレイユニット１３は、図示しないヒンジ装置を介して
筐体１５のキーボード１９の後方において筐体１５に連
結されている。このディスプレイユニット１３は、パー
ムレスト１６及びキーボード１９を上方から被うように
倒される閉じ位置と、パームレスト１６及びキーボード
１９を露出させるように起立される開き位置とに亘って
回動可能である。
【００２０】筐体１５の内部には回路基板モジュール２
１が収容されている。このモジュール２１は、筐体１５
の底壁１５ｂに一体に突設された複数のボス２２の上面
間にわたって設けられ、かつ、各ボス２２に螺合するね
じ２３によって取付けられている。筐体１５の内部に
は、回路基板モジュール２１よりも前側に位置して空冷
ファン２５が収容されている。ファン２５の吐出し口２
５ａからは、筐体１５の底壁１５ｂ及びパームレスト１
６に夫々開口された複数の空気取入口２６、２７から吸
込んだ空気が、回路基板モジュール２１に向けて吐出さ
れ、それより回路基板モジュール２１が冷却されるよう
になっている。
【００２１】図２及び図３に示されるように回路基板モ
ジュール２１は、回路部品の一種である表面実装部品と
してのチップ部品３１並びにＱＦＰ３２、及びその他の
図示しない必要な回路部品と、回路基板３２と、前記表
面実装部品を回路基板３３に半田接合する半田３４とを
備えて構成されている。
【００２２】図２に示すようにチップ部品３１は、例え
ば長さ1.0ｍｍ、幅0.5ｍｍの大きさで、偏平な直方体形
状をなす部品本体３５の両端部に電極をなす端子３６を
夫々設けて形成されている。図３に示すようにＱＦＰ３
２は、偏平な直方体形状をなすパッケージ部３７の四辺
に夫々複数の電極をなすリードを端子３８として設けて
形成されている。各端子３８の中間部は折れ曲がってい
る。
【００２３】回路基板３３の主要部をなす回路基板本体
３３ａには多層構造のプリント配線板が好適に使用され
る。この基板本体３３ａの表面実装部品が実装される板
面には、図２に示すようにチップ部品３１用のフットプ
リント３９が形成されているとともに、図３に示すよう
にＱＦＰ３２用のフットプリント４０が形成されてい
る。これらのフットプリント３９、４０は、いずれも銅
箔からなり、回路基板本体３３ａが有する図示しない銅
箔製の導体パターンと電気的に接続されている。なお、
フットプリント３９、４０はパットとも称される。
【００２４】図２に示すようにチップ部品用フットプリ
ント３９は、複数例えば互いに接近しかつ独立した２個
の半田盛りパターン部３９ａで形成されている。これら
２個の半田盛りパターン部３９ａは、チップ部品３１が
備えた端子１個づつに個別に対応して設けられている。
各半田盛りパターン部３９ａは、角を有しない形状、好
適には円形（なお、真円の場合と楕円の場合とを含
む。）に形成されていて、その最大幅は図２（Ｂ）に示
すように例えば端子３６の幅と同じかやや大きくしてあ
る。
【００２５】各半田盛りパターン部３９ａの夫々には半
田３４が盛られ、この半田３４を溶融させて隣接した２
個の半田盛りパターン部３９ａ上にわたって配置された
チップ部品３１の端子３６が結合される。半田３４には
クリーム半田が好適に用いられる。この半田３４を回路
基板本体３３ａ上に盛るには、図示しない金属薄板製の
孔付きマスクを使用し、ペースト状の半田を印刷して行
われる。
【００２６】このマスクは半田盛りパターン部３９に対
応した大きさの半田通孔を有している。そして、各半田
盛りパターン部３９の夫々に半田３４を盛るには、ま
ず、前記マスクを回路基板本体３３ａ上に適正に位置決
めして重ねる。次に、この状態で、クリーム半田をへら
によって前記半田通孔に押込む。最後に、回路基板本体
３３ａから前記マスクを取外して実行される。
【００２７】なお、円形でかつ互いに独立した各半田盛
りパターン部３９の形状に対応した半田通孔は円形であ
るとともに独立しているので、マスクに対する半田通孔
の加工が容易であるとともに、この半田通孔の孔縁に角
がないので、回路基板本体３３ａからマスクを取外す
際、半田通孔からクリーム半田が容易に抜けて各半田盛
りパターン部３９ａに確実に盛り付けることができる。
こうして盛られた半田３４は図２（Ｃ）中２点鎖線で示
すように略半球状を呈する。
【００２８】図３及び図４に示すようにＱＦＰ用フット
プリント４０は、複数例えば互いに接近した３個の半田
盛りパターン部４０ａと、隣接した半田盛りパターン部
４０ａを一体に連続するブリッジ部４０ｂと、このブリ
ッジ部４０ｂを覆った半田レジスト層４０ｃとで形成さ
れている。これらフットプリント４０は、ＱＦＰ３２が
備えた端子１個づつに個別に対応して設けられている。
【００２９】各半田盛りパターン部４０ａは、角を有し
ない形状、好適には円形（なお、真円の場合と楕円の場
合とを含む。）に形成されていて、その最大幅は例えば
端子３６の幅と略等しくしてある。ブリッジ部４０ｂの
幅は半田盛りパターン部４０ａの最大幅よりも狭く、好
ましくは前記最大幅の半分以下とするとよい。半田レジ
スト層４０ｃは、ブリッジ部４０ｂに半田がつかないよ
うにするために使用され、弗素樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂、或はレジスト等を塗布して設けられ、又
は、半田が付かないメッキやチタン或はステンレス等を
コーテングして設けられる。
【００３０】各半田盛りパターン部４０ａの夫々には半
田３４が盛られ、この半田３４を溶融させて隣接した３
個の半田盛りパターン部４０ａ上にわたって配置された
ＱＦＰ３２の１個の端子３８が結合される。半田３４に
はクリーム半田が好適に用いられる。この半田３４を盛
る手順は既述の場合と同様である。
【００３１】前記構成の回路基板モジュール２１を組立
てるには、まず、回路基板本体３３ａの各半田盛りパタ
ーン部３９ａ、４０ａに既述の手順でクリーム半田３４
を盛った後に、チップ部品３１及びＱＦＰ３２等の表面
実装部品を図示しない自動装着機で、回路基板本体３３
ａ上の所定位置に夫々供給してセットする。次に、この
状態の回路基板本体３３ａを図示しないリフロー炉に通
して、各半田盛りパターン部３９ａ、４０ａ上の半田３
４を、溶融させてから自然冷却して固化させる。それに
より、固化される半田３４がチップ部品３１及びＱＦＰ
３２の端子３６、３８とフットプリント３９、４０とを
機械的及び電気的に結合して、回路基板本体３３ａの板
面にチップ部品３１及びＱＦＰ３２を表面実装すること
ができる。
【００３２】ところで、以上のようにチップ部品３１及
びＱＦＰ３２の端子３６、３８が半田接合されるフット
プリント３９、４０は、対応する端子１個に対して複数
の半田盛りパターン部を有して構成されている。つま
り、チップ部品３１の端子３６に対しては個々に２つに
分割された半田盛りパターン部３９ａが設けられ、又、
ＱＦＰ３２の端子３８に対しては個々に３つの半田盛り
パターン部４０ａが設けられている。このように複数の
半田盛りパターン部を備えて各フットプリント３９、４
０が構成されていることにより、各パターン部３９ａ、
４０ａの面積が小さくなり、かつ、これらに個々に盛り
付けられ半田３４の量も少なくできる。
【００３３】そのため、前記表面実装においては、溶融
半田が動き得るエリアが小面積の半田盛りパターン部３
９ａ、４０ａにより小さく制限されるとともに、各パタ
ーン部３９ａ、４０ａでの溶融半田量も少なくなる。そ
れだけではなく、各半田盛りパターン部３９ａ、４０ａ
は円形であって、そのエリアの外側に突出する９０°以
下の角部を有していないから、溶融半田が半田盛りパタ
ーン部３９ａ、４０ａの特定箇所に向けて引張られるこ
とが少ない。特に、円形の半田盛りパターン部３９ａに
おいてはなお更である。
【００３４】そのため、半田３４が溶融した状態で、こ
の溶融半田を原因とするチップ部品３１及びＱＦＰ３２
の動きが小さく制限されるとともに、各半田盛りパター
ン部３９ａ、４０ａの特定箇所に向けての溶融半田の移
動も抑制できる。したがって、チップ部品３１及びＱＦ
Ｐ３２の実装ずれを少なくできる。
【００３５】しかも、フットプリント４０の細いブリッ
ジ部４０ｂは半田盛りパターン部４０ａに幅方向略中央
部に連続していて、これらブリッジ部４０ｂと半田盛り
パターン部４０ａとがなす略直角の角部は、半田盛りパ
ターン部４０ａのエリアの内側に突出するように形成さ
れている。そのため、この角部に向けて溶融半田が引張
られたとしても、それにより、溶融半田上の端子３８を
半田盛りパターン部４０ａの幅方向中央部に戻す作用を
与えることができる。そのため、ＱＦＰ３２の実装ずれ
をより少なくできる。
【００３６】なお、フットプリント４０においては、そ
のブリッジ部４０ｂが半田レジスト層４０ｃで覆われて
いるので、半田盛りパターン部４０ａに盛られた半田３
４が溶融した場合に、ブリッジ部４０ｂに沿って溶融半
田が移動することが防止される。よって、実装ずれを少
なくするのに有効である。又、フットプリント４０の各
半田盛りパターン部４０ａはブリッジ部４０ｂで電気的
に接続されている。そのため、フットプリント４０を回
路基板本体３３ａの導体パターンと電気的に接続する箇
所が１箇所で済み、各半田盛りパターン部４０ａを個々
に前記導体パターンと電気的に接続する面倒がなく、そ
れに応じて回路基板本体３３ａの構成を簡単にできる。
【００３７】又、本発明は前記一実施形態には制約され
ない。例えば、図５（Ａ）に示すように表面実装部品の
１個ずつの端子３６又は３８に対するフットプリント５
０の各半田盛りパターン部５０ａは、四隅に夫々丸みｒ
を持たせることにより、角を有しない略四角形状として
実施することができる。
【００３８】又、図５（Ｂ）に示すように表面実装部品
の１個ずつの端子３６又は３８に対するフットプリント
６０の各半田盛りパターン部６０ａは、正５角形以上の
多角形、例えば正６角形として実施することもできる。
この場合、半田盛りパターン部６０ａはその外に向って
突出する角を有しているにも拘らず、各角は９０°より
遥かに大きい角度を形成しているから、これらの角部に
向けて溶融半田が引張られることが少ない。そのため
に、多角形状の半田盛りパターン部６０ａであっても、
その特定箇所に向けての溶融半田の移動を抑制できる。
【００３９】又、図５（Ｃ）に示すように表面実装部品
の１個ずつの端子３６又は３８に対するフットプリント
７０の各半田盛りパターン部７０ａは、多数設けること
もできる。
【００４０】なお、これら図５（Ａ）から図５（Ｃ）の
各例において、隣接する半田盛りパターン部同士は、図
示しない半田レジスト層で覆われるブリッジ部５０ｂ又
は６０ｂ或は７０ｂで一体に接続しても、しなくてもよ
い。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】請求項１から４に係る発明によれば、半田
接合の際に溶融半田を原因として端子が動くエリアが小
さく、かつ、溶融半田量も少なく、しかも、各半田盛り
パターン部の特定箇所に向けての溶融半田の移動も抑制
できるから、表面実装部品の実装ずれを少なくできる回
路基板を提供できる。
【００４３】請求項５に係る発明によれば、請求項１か
ら４の内のいずれか１項に記載の回路基板を用いて、そ
のフットプリントに半田を用いて表面実装部品を実装し
たから、回路基板に搭載された表面実装部品の実装ずれ
が少ない回路基板モジュールを提供できる。
【００４４】請求項６に係る発明によれば、請求項５に
記載の回路基板モジュールを備えるから、この回路基板
に搭載された表面実装部品の実装ずれが少ない電子機器
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回路基板モジュール
を備えた携帯型電子機器を示す断面図。
【図２】（Ａ）は図１の回路基板モジュールのチップ部
品の表面実装構造を分解して示す斜視図。（Ｂ）は図２
（Ａ）のチップ部品の表面実装構造を示す平面図。
（Ｃ）は図２（Ａ）のチップ部品の表面実装構造を示す
断面図。
【図３】図１の回路基板モジュールのＱＦＰの表面実装
構造を分解して示す斜視図。
【図４】（Ａ）は図４のＱＦＰの表面実装構造における
表面実装前の回路基板を示す断面図。（Ｂ）は図４のＱ
ＦＰの表面実装構造を示す断面図。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は本発明の表面実装部品の表
面実装に適用できる夫々異なるフットプリントを示す平
面図。
【符号の説明】
１１…ポータブルコンピュータ（電子機器） １２…回路基板モジュール ３１…チップ部品（表面実装部品） ３２…ＱＦＰ（表面実装部品） ３３…回路基板 ３３ａ…回路基板本体 ３４…半田 ３６、３８…端子 ３９、４０、５０、６０、７０…フットプリント ３９ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ…半田盛りパ
ターン部 ４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ、７０ｂ…ブリッジ部 ４０ｃ…半田レジスト層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １以上の端子を備えた表面実装部品が実
    装される回路基板本体と、 前記表面実装部品が備える端子１個に対し半田盛りパタ
    ーン部を複数有してなり、かつ、これら半田盛りパター
    ン部が、角を有しないで、又は５角以上の正多角形状を
    なして前記表面実装部品が配置される前記回路基板本体
    の板面に設けられたフットプリントと、を具備したこと
    を特徴とする回路基板。
  2. 【請求項２】 前記各半田盛りパターン部を互いに独立
    して設けたことを特徴とする請求項１に記載の回路基
    板。
  3. 【請求項３】 前記各半田盛りパターン部を、これらの
    最大幅より細いブリッジ部で一体に連続させるととも
    に、このブリッジ部を半田レジスト層で被ったことを特
    徴とする請求項１に記載の回路基板。
  4. 【請求項４】 前記各半田盛りパターン部を円形とした
    ことを特徴とする請求項１から３の内のいずれか１項に
    記載の回路基板。
  5. 【請求項５】 １以上の端子を備えた表面実装部品と、 前記請求項１から４の内のいずれか１項に記載の回路基
    板と、 この回路基板が備えるフットプリントとこれに重ねられ
    る前記端子とを結合して前記各半田盛りパターン部に盛
    られた半田と、を具備したことを特徴とする回路基板モ
    ジュール。
  6. 【請求項６】 電子機器本体と、 この電子機器本体に内蔵された前記請求項５に記載の回
    路基板モジュールと、を具備したことを特徴とする電子
    機器。
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