JP2005057114A - 電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランド部のサイズに起因する不具合を防止し、実装後の信頼性を確保することができる電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板２のスルーホール電極３に挿入型電子部品５のピン電極５ａを挿入して半田接合することにより前記挿入型電子部品を基板２に実装する挿入型電子部品の実装において、基板２の半田供給側の面に形成された第１のランド部３ｂの寸法Ｄ１を、他方側の面に形成された第２のランド部３ｃの寸法Ｄ２よりも大きく設定する。これにより、半田供給側に発生しやすい半田ボール残留の不具合と、反対面側に発生しやすい電極露呈による不具合をともに防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピン電極を有する挿入型電子部品が実装される電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法に関するものである。

電子部品が実装される実装用の基板に形成される電極の種類として、挿入型電子部品を実装するためのスルーホール電極がある。このスルーホール電極は、基板の一方側の面から他方側の面へ貫通して形成された電極であり、電子部品のピン電極やリードなどはこのスルーホール電極の貫通孔内に挿入された状態で半田接合される（例えば特許文献１参照）。スルーホール電極は、貫通孔の内面を覆う貫通部と基板の表裏両面にそれぞれ形成されたランド部とを有しており、半田接合に際しては半田がランド部の表面とピン電極とを接続する半田フィレットを形成することにより、強固な半田接合部が得られる。
特開平５−１０２６５３号公報

ところで良好な半田接合部を得るためには、上述のランド部の寸法を適正に設定することが求められるが、従来のスルーホール電極においては、ランド部の寸法が不適正であることに起因して、次に述べるような不具合が発生していた。以下、図面を参照して説明する。

図４、図５は従来の挿入型電子部品の実装方法の工程説明図である。図４は、ランド部のサイズが適正寸法よりも過小である場合の不具合を示している。図４（ａ）において、基板２にはスルーホール電極３が形成されており、スルーホール電極３は、貫通孔２ａの内面を覆う貫通部３ａと基板２の表裏両面にそれぞれ形成されたランド部より構成される。第１のランド部３ｂは基板上面の半田供給側に設けられたものであり、第２のランド部３ｃは反対側の面に設けられている。

電子部品実装に際しては、スルーホール電極３にクリーム半田４が印刷により供給される。このとき、第１のランド部３ｂには、ランドサイズよりも広い範囲にクリーム半田４が印刷されている。この後、図４（ｂ）に示すように、半田供給後のスルーホール電極３には上面側から挿入型電子部品５のピン電極５ａが挿入される。次いで基板２を加熱することにより、図４（ｃ）に示すように、クリーム半田中の半田成分が溶融して、第１のランド部３ｂ、第２のランド部３ｃにはそれぞれをピン電極５ａと接合する半田フィレット４ｂ、４ｃが形成される。

このとき、第１のランド部３ｂの範囲はクリーム半田４の印刷範囲よりも小さいことから、ランド範囲外のクリーム半田４がリフロー時に取り残され、半田ボール４ｄとして残留する。このような半田ボール４ｄは実装後に基板表面で転動して回路電極を短絡させるなどの不具合を引き起こす可能性がある。

これに対し、図５は、ランド部のサイズが適正寸法よりも過大である場合の不具合例を示している。図５（ａ）において、基板２にはスルーホール電極３が形成されており、基板上面側にはクリーム半田４が印刷により供給される。このとき、第１のランド部３ｂには、ランドサイズを完全に覆う範囲にクリーム半田４が印刷されている。この後、図５（ｂ）に示すように、スルーホール電極３には上面側から図４と同様の挿入型電子部品５のピン電極５ａが挿入される。次いで基板２を加熱することにより半田が溶融して、第１の
ランド部３ｂ、第２のランド部３ｃにはそれぞれをピン電極５ａを接合する半田フィレット４ｂ、４ｃが形成される。

このとき、第１のランド部３ｂの範囲はクリーム半田４の印刷範囲と略等しいことから、図４に示すような半田ボール４ｄを発生することなく正常な半田フィレットが形成される。しかしながら第２のランド部３ｃでは、半田溶融時の半田量はピン電極５ａによって押し出された量のみであることから、正常な半田フィレットを形成するのに十分な量ではなく、図５（ｃ）に示すように、第２のランド部３ｃの外輪部Ａは半田によって覆われずに実装後においても露呈したままの状態となる。そしてランドの材質が銅系である場合には、実装後の時間の経過とともに電極の腐食を生じる。このように、従来のスルーホール電極には、ランド部のサイズに起因する不具合が発生し、実装後の信頼性を確保することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、ランド部のサイズに起因する不具合を防止し、実装後の信頼性を確保することができる電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の電子部品実装用の基板は、挿入型電子部品を含む電子部品が半田接合により実装される電子部品実装用の基板であって、前記挿入型電子部品のピン電極が挿入されるスルーホール電極の半田供給側の面に形成されたランド部の寸法が、他方側の面に形成されたランド部の寸法よりも大きい。

請求項２記載の挿入型電子部品の実装方法は、基板に設けられたスルーホール電極に挿入型電子部品のピン電極を挿入して半田接合することにより前記挿入型電子部品を基板に実装する挿入型電子部品の実装方法であって、前記スルーホール電極の半田供給側のランド部に半田を供給する工程と、前記挿入型電子部品のピン電極を前記スルーホール電極の半田供給側から挿入して搭載する工程と、部品搭載後の基板を加熱して半田を溶融させ、前記ピン電極をスルーホール電極に半田接合する工程とを含み、前記半田供給側の面に形成されたランド部の寸法を、他方側の面に形成されたランド部の寸法よりも大きく設定する。

本発明によれば、挿入型電子部品のピン電極が挿入されるスルーホール電極の半田供給側の面に形成されたランド部の寸法を、他方側の面に形成されたランドの寸法よりも大きく設定することにより、半田供給側に発生しやすい半田ボール残留の不具合と、反対面側に発生しやすい電極露呈による不具合をともに防止することができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の実装基板製造ラインの構成図、図２は本発明の一実施の形態の挿入型電子部品の実装方法の工程説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装用の基板のランド形状を示す図である。

まず図１を参照して、実装基板を製造する製造ラインの構成を説明する。図１に示すように、実装基板の製造ラインは、スクリーン印刷装置Ｍ１，電子部品実装装置Ｍ２およびリフロー装置Ｍ３を直列に接続して構成されている。スクリーン印刷装置Ｍ１では、基板２に設けられたスルーホール電極３にクリーム半田が印刷される。電子部品実装装置Ｍ２では、クリーム半田４が印刷されたスルーホール電極３にピン電極５ａを備えた挿入型電子部品５が搭載される。そしてリフロー装置Ｍ３では、挿入型電子部品５が搭載された基
板２を加熱することにより、クリーム半田４を溶融させて、ピン電極５ａを電極３に半田接合する。

次に図２を参照して、電子部品実装用の基板およびこの基板に挿入型部品を実装する挿入型部品の実装方法について説明する。図２（ａ）は、挿入型電子部品を含む電子部品が半田接合により実装される電子部品実装用の基板２の、スルーホール電極３における断面を示している。

スルーホール電極３は、貫通孔２ａの内面を覆う貫通部３ａと基板２の表裏両面にそれぞれ形成されたランド部より構成される。第１のランド部３ｂは基板上面の半田供給側に設けられたものであり、第２のランド部３ｃは反対側の面に設けられている。ここで、スルーホール電極３のランド部形状は、図３（ａ）に示すように、第１のランド部３ｂ、第２のランド部３ｃともに円形であり、第１のランド部３ｂの径寸法Ｄ１が、第２のランド部３ｃの径寸法Ｄ２よりも大きく設定されている。すなわち、基板２においては、挿入型電子部品５のピン電極５ａが挿入されるスルーホール電極３の半田供給側の面に形成されたランド部の寸法が、他方側の面に形成されたランドの寸法よりも大きくなっている。

スルーホール電極３には、マスクプレート７を用いたスクリーン印刷によってクリーム半田４が供給される。ここでマスクプレート７のパターン孔７ａは第１のランド部３ｂとほぼ同サイズとなっており、第１のランド部３ｃには、ランドサイズとほぼ等しい範囲にクリーム半田４が印刷される。そしてこの半田印刷により、クリーム半田４はスキージングによって貫通孔２ａ内に押し込まれて基板２の下面側に突出する突出部４ａを形成する。

この後、図２（ｃ）に示すように、半田供給後のスルーホール電極３には上面側から挿入型電子部品５のピン電極５ａが挿入される。このとき、ピン電極５ａは基板２下面の突出部４ａをさらに押し下げ、これにより、第２のランド部３ｃ上での半田フィレット形成に必要な半田量が確保される。次いで基板２を加熱することにより、図３（ｄ）に示すように、クリーム半田中の半田成分が溶融して、第１のランド部３ｂ、第２のランド部３ｃにはそれぞれをピン電極５ａを接合する半田フィレット４ｂ、４ｃが形成される。

このとき、第１のランド部３ｂにはランドサイズとほぼ等しい範囲のみにクリーム半田４が印刷されることから、第１のランド部３ｂには適正形状の半田フィレット４ｂが形成され、図４に示すようなランド範囲外にはみ出したクリーム半田が溶融固化することによる半田ボールの発生がない。

そして第２のランド部３ｃの径寸法Ｄ２は、第１のランド部３ｂの径寸法Ｄ１よりも小さく設定されていることから、基板２の下面側にはみ出した突出部４ａの半田量によって、適正形状の半田フィレット４ｃが形成され、図５に示すような第２のランド部３ｃが完全に半田に覆われずに部分的に露呈する不具合が発生しない。

すなわち、上述の電子部品実装方法は、基板２に設けられたスルーホール電極３に挿入型電子部品５のピン電極５ａを挿入して半田接合することにより挿入型電子部品５を基板２に実装する挿入型電子部品の実装方法であって、スルーホール電極３の半田供給側の第１のランド部３ｂに半田を供給する工程と、挿入型電子部品５のピン電極５ａをスルーホール電極３の半田供給側から挿入して搭載する工程と、部品搭載後の基板２を加熱して半田を溶融させ、ピン電極５ａをスルーホール電極３に半田接合する工程とを含み、半田供給側の面に形成された第１のランド部３ｂの寸法を、他方側の面に形成された第２のランド部３ｃの寸法よりも大きく設定するようにしている。

なお、上記実施の形態においては、スルーホール電極の形状として基板２の表裏とも円形のランド部を設ける例を示しているが、ランド形状はこれに限定されず、例えば、図３（ｂ）（ｃ）に示すような正方形形状、長円形状のランド部を用いてもよい。図３（ｂ）に示す例では、半田供給側の面に形成された正方形状の第１のランド部３１ｂの対角寸法Ｄ３を、他方側の面に形成された第２のランド部３１ｃの対角寸法Ｄ４よりも大きく設定するようにしている。また図３（ｃ）に示す例では、半田供給側の面に形成された長円形状の第１のランド部３２ｂの長径寸法Ｄ５を、他方側の面に形成された第２のランド部３２ｃの長径寸法Ｄ６よりも大きく設定するようにしている。このようなランド形状によっても、図２に示す例と同様の効果を得ることができる。

本発明の電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法は、半田供給側に発生しやすい半田ボール残留の不具合と、反対面側に発生しやすい電極露呈による不具合をともに防止することができるという効果を有し、ピン電極を有する挿入型電子部品が実装される電子部品実装用の基板および挿入型電子部品の実装方法に有用である。

本発明の一実施の形態の実装基板製造ラインの構成図 本発明の一実施の形態の挿入型電子部品の実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装用の基板のランド形状を示す図 従来の挿入型電子部品の実装方法の工程説明図 従来の挿入型電子部品の実装方法の工程説明図

符号の説明

２ 基板
３ スルーホール電極
３ａ 貫通部
３ｂ 第１のランド部
３ｃ 第２のランド部
４ クリーム半田
４ｂ、４ｃ 半田フィレット

Claims (2)

1. 挿入型電子部品を含む電子部品が半田接合により実装される電子部品実装用の基板であって、前記挿入型電子部品のピン電極が挿入されるスルーホール電極の半田供給側の面に形成されたランド部の寸法が、他方側の面に形成されたランド部の寸法よりも大きいことを特徴とする電子部品実装用の基板。
2. 基板に設けられたスルーホール電極に挿入型電子部品のピン電極を挿入して半田接合することにより前記挿入型電子部品を基板に実装する挿入型電子部品の実装方法であって、前記スルーホール電極の半田供給側のランド部に半田を供給する工程と、前記挿入型電子部品のピン電極を前記スルーホール電極の半田供給側から挿入して搭載する工程と、部品搭載後の基板を加熱して半田を溶融させ、前記ピン電極をスルーホール電極に半田接合する工程とを含み、前記半田供給側の面に形成されたランド部の寸法を、他方側の面に形成されたランド部の寸法よりも大きく設定することを特徴とする挿入型電子部品の実装方法。
   

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