JP2005203616A - チップ部品実装構造及びチップ部品実装方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 極小のチップ部品の半田付け作業においても半田ボールの発生を抑制することができるチップ部品実装構造及びチップ部品実装方法を提供する。
【解決手段】 チップ部品1は、素体10と外部電極11,11とを有した長さ×幅サイズ0.6mm×0.3mmの部品である。半田付けランド2は、プリント基板200上に形成されている電極パッド210をレジスト3で囲むことで形成され、平面視において楕円形状をなす。また、この半田付けランド2は、外部電極11の下面11aに包含される大きさに設定されている。チップ部品1は、このような半田付けランド2を覆うレジスト3の上面3a上に半田300にて固着されている。そして、半田ペースト300の量は、固化時において、素体10の下面10aがレジスト3の上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になるように設定されている。
【選択図】図1
【解決手段】 チップ部品1は、素体10と外部電極11,11とを有した長さ×幅サイズ0.6mm×0.3mmの部品である。半田付けランド2は、プリント基板200上に形成されている電極パッド210をレジスト3で囲むことで形成され、平面視において楕円形状をなす。また、この半田付けランド2は、外部電極11の下面11aに包含される大きさに設定されている。チップ部品1は、このような半田付けランド2を覆うレジスト3の上面3a上に半田300にて固着されている。そして、半田ペースト300の量は、固化時において、素体10の下面10aがレジスト3の上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になるように設定されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、チップ部品をプリント基板の電極パッドに半田付けして実装するチップ部品実装構造及びチップ部品実装方法に関する。
チップ部品は、電極パッドを両端部に有したサイコロ状の部品であり、リフロー半田付けによってプリント基板に表面実装される。かかるリフロー半田付け工程の際に、いわゆる半田ボールが実装部位の周りに飛散することから、この半田ボールの発生を抑制する技術が提案されている。
第1の例としては、半田ペーストの塗布量を制限して、余剰半田を少なくすることで、半田ボールの発生を抑制するものがある(例えば、特許文献1及び特許文献2)。
具体的には、図8に示すように、半田ペースト300′をプリント基板200の電極パッド210に塗布する際に、半田ペースト300′を、チップ部品100の外部電極110の載置部分Aを除いた部分のみに塗布して、リフロー半田付けすることにより、余剰の溶融半田が電極パッド210から押し出されて、半田ボールになることを防止するようにしている。
具体的には、図8に示すように、半田ペースト300′をプリント基板200の電極パッド210に塗布する際に、半田ペースト300′を、チップ部品100の外部電極110の載置部分Aを除いた部分のみに塗布して、リフロー半田付けすることにより、余剰の溶融半田が電極パッド210から押し出されて、半田ボールになることを防止するようにしている。
第2の例としては、チップ部品の電極を電極パッドから浮かした状態で半田付けすることにより、半田量を確保しつつ、半田ボールの発生を抑制するものがある(例えば、特許文献3)。
具体的には、図9に示すように、突起部211をプリント基板200の電極パッド210の端部に設け、半田ペースト300′を電極パッド210全面に塗布した状態で、外部電極110を突起部211に載せる。即ち、チップ部品100の外部電極110を半田ペースト300′が塗布された電極パッド210から突起部211の高さだけ浮かせた状態で半田付けすることにより、余剰の溶融半田が電極パッド210から流出しないようにしている。
具体的には、図9に示すように、突起部211をプリント基板200の電極パッド210の端部に設け、半田ペースト300′を電極パッド210全面に塗布した状態で、外部電極110を突起部211に載せる。即ち、チップ部品100の外部電極110を半田ペースト300′が塗布された電極パッド210から突起部211の高さだけ浮かせた状態で半田付けすることにより、余剰の溶融半田が電極パッド210から流出しないようにしている。
しかし、上記した従来の技術では、次のような問題がある。
まず、第1の従来例では、半田ペースト300′の非塗布部分Aを電極パッド210に設ける必要がある。大きなサイズのチップ部品100の場合には、電極パッド210のサイズも大きくすることができるので、上記非塗布部分Aを電極パッド210に設けても安定した半田ペーストの印刷塗布が可能である。しかしながら、チップ部品100の長さ(縦)×幅(横)のサイズが0.6mm×0.3mmの場合には、極小サイズのため、電極パッド210も小さい。したがって、半田ペースト300′を電極パッド210上に塗布するためのメタルマスクの開孔も極小にしなければならず、電極パッド210上に半田ペースト300′の非塗布部分Aを設けてさらに開孔を小さくしてしまうと、半田ペーストの印刷量が安定せず、とくに印刷量が少なくなることがあり、良好な半田付けが行えない問題があった。
まず、第1の従来例では、半田ペースト300′の非塗布部分Aを電極パッド210に設ける必要がある。大きなサイズのチップ部品100の場合には、電極パッド210のサイズも大きくすることができるので、上記非塗布部分Aを電極パッド210に設けても安定した半田ペーストの印刷塗布が可能である。しかしながら、チップ部品100の長さ(縦)×幅(横)のサイズが0.6mm×0.3mmの場合には、極小サイズのため、電極パッド210も小さい。したがって、半田ペースト300′を電極パッド210上に塗布するためのメタルマスクの開孔も極小にしなければならず、電極パッド210上に半田ペースト300′の非塗布部分Aを設けてさらに開孔を小さくしてしまうと、半田ペーストの印刷量が安定せず、とくに印刷量が少なくなることがあり、良好な半田付けが行えない問題があった。
一方、上記第2の従来例では、鋭利な突起部211を電極パッド210の端部に設けているので、メタルマスクの使用時に、この突起部211がメタルマスクに突き当たり、メタルマスクを痛めるおそれがある。また、この突起部211によって半田ペーストの印刷性を悪くするおそれもある。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、極小のチップ部品の半田付け作業においても半田ボールの発生を抑制することができるチップ部品実装構造及びチップ部品実装方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部を覆うようにレジストを形成してなる半田付けランドに、チップ部品の素体の端部に設けられた外部電極を半田付けしてなるチップ部品実装構造であって、チップ部品は、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品であり、当該チップ部品の素体の下面が電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れた状態で、外部電極が半田付けランドに半田付けされている構成とした。
かかる構成により、半田が固化した状態で、チップ部品の素体の下面が、電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れているので、実装時の半田溶融時においては、素体下面とレジスト上面との間に生じる隙間の距離は少なくとも5μm〜20μmになると考えられる。
かかる構成により、半田が固化した状態で、チップ部品の素体の下面が、電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れているので、実装時の半田溶融時においては、素体下面とレジスト上面との間に生じる隙間の距離は少なくとも5μm〜20μmになると考えられる。
請求項2の発明は、請求項1に記載のチップ部品実装構造において、平面視において外部電極の下面の一部が電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面に重なるように、外部電極を配置した構成とする。
かかる構成により、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間が素体下面とレジスト上面との間に確保されていることとなる。
かかる構成により、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間が素体下面とレジスト上面との間に確保されていることとなる。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のチップ部品実装構造において、レジストで電極パッドの上面の全周縁部を覆い、当該レジストで囲まれた部分の内部で露出する電極パッドの上面部分で、半田付けランドを形成する構成とした。
かかる構成により、全ての半田付けランドにおいて印刷量を安定させることができる。
かかる構成により、全ての半田付けランドにおいて印刷量を安定させることができる。
請求項4の発明は、 請求項3に記載のチップ部品実装構造において、半田付けランドの面積を、外部電極の下面の面積よりも小さく設定した構成とする。
請求項5の発明は、 請求項4に記載のチップ部品実装構造において、
半田付けランドは、平面視において外部電極の下面に包含される大きさである構成とした。
かかる構成により、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間が素体下面とレジスト上面との間に確保されていることとなる。
半田付けランドは、平面視において外部電極の下面に包含される大きさである構成とした。
かかる構成により、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間が素体下面とレジスト上面との間に確保されていることとなる。
請求項6の発明は、 請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のチップ部品実装構造において、半田付けランドは、平面視において楕円形状をなす構成とした。
かかる構成により、チップ部品の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定することができるので、半田付け後の固着強度も強くすることができる。
かかる構成により、チップ部品の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定することができるので、半田付け後の固着強度も強くすることができる。
また、請求項7の発明は、 基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部をレジストで覆って半田付けランドを形成する工程と、半田付けランドを構成する電極パッドの露出した上面や、上面及びその近辺に半田ペーストを塗布する工程と、チップ部品の素体の端部に設けられた外部電極を半田付けランド上に配置する工程と、半田ペーストを加熱後冷却して、チップ部品の外部電極を半田付けランドに半田付けする工程とを備えるチップ部品実装方法であって、チップ部品に、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品を用い、上記電極パッドの露出面積と当該電極パッドに塗布する半田ペースト量を調整して、半田が固化した状態で、チップ部品の素体の下面が当該電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れるようにした構成とする。
かかる構成により、基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部をレジストで覆うことにより、半田付けランドが形成され、そして、半田ペーストが塗布される。かかる状態で、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品の外部電極が、半田付けランド上に配置された後、半田ペーストが加熱後冷却されて、チップ部品の外部電極が半田付けランドに半田付けされる。かかる半田付け時において、半田ペーストが溶融し、溶融半田の一部が半田付けランドの外部にはみ出した状態になることがあるが、隙間の距離が小さいと、半田付けランド側に戻れず、冷却後に半田ボールになる。この発明では、半田が固化した状態で、チップ部品の素体の下面が電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れるようにしたので、即ち、隙間の距離が5μm〜20μmになるように設定してあるので、半田の溶融時においては、距離が少なくとも5μm〜20μmの隙間が生じ、半田付けランドの外部にはみ出した半田は、この隙間を通って、半田付けランド側に戻ることができると考えられる。
かかる構成により、基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部をレジストで覆うことにより、半田付けランドが形成され、そして、半田ペーストが塗布される。かかる状態で、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品の外部電極が、半田付けランド上に配置された後、半田ペーストが加熱後冷却されて、チップ部品の外部電極が半田付けランドに半田付けされる。かかる半田付け時において、半田ペーストが溶融し、溶融半田の一部が半田付けランドの外部にはみ出した状態になることがあるが、隙間の距離が小さいと、半田付けランド側に戻れず、冷却後に半田ボールになる。この発明では、半田が固化した状態で、チップ部品の素体の下面が電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れるようにしたので、即ち、隙間の距離が5μm〜20μmになるように設定してあるので、半田の溶融時においては、距離が少なくとも5μm〜20μmの隙間が生じ、半田付けランドの外部にはみ出した半田は、この隙間を通って、半田付けランド側に戻ることができると考えられる。
請求項8の発明は、 請求項7に記載のチップ部品実装方法において、外部電極を、平面視においてその下面の一部が電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面に重なるように、配置した構成とする。
かかる構成により、半田付け前のチップ部品の外部電極が、レジストの上面上に重なって乗っかった状態になるので、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間を、素体下面とレジスト上面との間に確保することができる。
かかる構成により、半田付け前のチップ部品の外部電極が、レジストの上面上に重なって乗っかった状態になるので、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間を、素体下面とレジスト上面との間に確保することができる。
請求項9の発明は、 請求項7または請求項8に記載のチップ部品実装方法において、レジストで電極パッドの上面の全周縁部を覆うことにより、当該レジストで囲まれた部分の内部で露出する電極パッドの上面部分で半田付けランドを形成した構成とする。
かかる構成により、半田ペーストの量が各半田付けランド毎に安定させることができる。
かかる構成により、半田ペーストの量が各半田付けランド毎に安定させることができる。
請求項10の発明は、 請求項9に記載のチップ部品実装方法において、半田付けランドの面積を、外部電極の下面の面積よりも小さく設定した構成とする。
請求項11の発明は、 請求項10に記載のチップ部品実装方法において、半田付けランドを、平面視において外部電極の下面に包含される大きさに形成した構成とする。
かかる構成により、半田付け前のチップ部品の外部電極が、レジストの上面全面に重なって乗っかった状態になるので、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間を、素体下面とレジスト上面との間に確保することができる。
また、チップ部品の外形から突き出す半田フィレットが形成されないために、半田が溶融してチップ部品の外部電極にぬれ上がる時にチップ部品を基板側に沈み込ませる力が小さく、隙間を大きくすることができていると考えられる。
かかる構成により、半田付け前のチップ部品の外部電極が、レジストの上面全面に重なって乗っかった状態になるので、少なくとも外部電極の下面の厚さ分の距離を有した隙間を、素体下面とレジスト上面との間に確保することができる。
また、チップ部品の外形から突き出す半田フィレットが形成されないために、半田が溶融してチップ部品の外部電極にぬれ上がる時にチップ部品を基板側に沈み込ませる力が小さく、隙間を大きくすることができていると考えられる。
請求項12の発明は、 請求項9ないし請求項11のいずれかに記載のチップ部品実装方法において、半田付けランドを、平面視において楕円形状に形成した構成とする。
かかる構成により、チップ部品の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定することができる。この結果、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmの極小なチップ部品の外部電極と半田付けランドの接合確実性を高めることができ、しかも、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができる。
かかる構成により、チップ部品の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定することができる。この結果、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmの極小なチップ部品の外部電極と半田付けランドの接合確実性を高めることができ、しかも、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができる。
以上説明したように、請求項1の発明によれば、実装時の半田溶融時においても、素体下面とレジスト上面との間に生じる隙間の距離が少なくとも5μm〜20μmになると考えられるので、半田付け時に半田付けランドの外部にはみ出した半田がこの広い隙間を通って、半田付けランド側に戻り、半田付けランドの外部に半田ボールはほとんど生じない。この結果、半田ボールを有しない高信頼度のチップ部品実装構造を提供することができるという優れた効果がある。
また、請求項2及び請求項5の発明によれば、小さな面積の半田付けランドであっても、十分な量の半田ペーストを確保することができ、この結果、実装後の隙間の距離が確実に5μm以上になる。
また、請求項3の発明によれば、全ての半田付けランドにおいて印刷量を安定させることができるので、高精度の半田付けが達成されている。
また、請求項6の発明によれば、チップ部品の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定することができるので、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmの極小なチップ部品の外部電極と半田付けランドの接合確実性が高まり、しかも、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができる。この結果、チップ部品実装構造の小型化が可能である。さらに、極小チップで問題になるチップ立ち等に対しても、楕円形状は効果的である。
請求項7の発明によれば、溶融半田が、半田付けランドの外部にはみ出した場合においても、チップ部品の素体下面とレジスト上面との間に生じる広い隙間を通って、半田付けランド側に戻るので、半田付けランドの外部に発生する半田ボールを激減させることができ、この結果、極小のチップ部品の半田付け作業においても半田ボールの発生を抑制することができるという優れた効果がある。
また、請求項8の発明によれば、半田固化後の隙間の距離を容易に5μm以上にすることができる。
また、請求項9の発明によれば、半田ペーストの量を各半田付けランド毎に安定させることができるので、半田付け精度を高めることができる。
また、請求項11の発明によれば、半田固化後の隙間の距離を容易に5μm以上にすることができる。
また、請求項12の発明によれば、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmの極小なチップ部品の外部電極と半田付けランドの接合確実性を高めることができ、しかも、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができるので、チップ部品実装構造の小型化が可能である。さらに、極小チップで問題になるチップ立ち不良の防止も図ることができる。
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の第1実施例に係るチップ部品実装構造の断面図であり、図2は、チップ部品と半田付けランドを一部破断して示す斜視図である。
図1に示すように、この実施例のチップ部品実装構造は、チップ部品1をプリント基板200上の半田付けランド2に半田300を介して固着した構造となっている。
図1に示すように、この実施例のチップ部品実装構造は、チップ部品1をプリント基板200上の半田付けランド2に半田300を介して固着した構造となっている。
チップ部品1は、図2にも示すように、素体10と素体10の両端部にそれぞれ設けられた外部電極11,11とを有するもので、この実施例に適用するチップ部品1は長さL,幅Wのサイズが0.6mm,0.3mmの極小のチップ部品である。
一方、半田付けランド2は、プリント基板200上に形成されている電極パッド210をレジスト3で囲むことで形成される。
具体的には、レジスト3によって、プリント基板200の電極パッド210を周りから囲み、さらに、電極パッド210の上面210aの全周縁部をレジスト3で覆うことで、平面視において楕円形状の半田付けランド2を形成している。
図3は、半田付けランド2とチップ部品1の外部電極11との関係を説明するための平面図である。
図3に示すように、半田付けランド2の面積は、外部電極11の下面11aの面積よりも小さく設定されており、しかも、破線で示すように、チップ部品1の実装時に、楕円形状の半田付けランド2が下面11aに包含される大きさに設定されている。
具体的には、レジスト3によって、プリント基板200の電極パッド210を周りから囲み、さらに、電極パッド210の上面210aの全周縁部をレジスト3で覆うことで、平面視において楕円形状の半田付けランド2を形成している。
図3は、半田付けランド2とチップ部品1の外部電極11との関係を説明するための平面図である。
図3に示すように、半田付けランド2の面積は、外部電極11の下面11aの面積よりも小さく設定されており、しかも、破線で示すように、チップ部品1の実装時に、楕円形状の半田付けランド2が下面11aに包含される大きさに設定されている。
チップ部品1は、このような半田付けランド2に半田300にて固着されている。
具体的には、図1及び図3に示すように、チップ部品1の外部電極11の下面11aの一部が電極パッド210を覆うレジスト3の上面3aに重なるように、チップ部品1が配置されている。そして、この状態で、外部電極11,11が半田300にて半田付けされている。
この半田300の量は、固化時において、素体10の下面10aがレジスト3の上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になるように設定されており、下面10aと上面3aとの間に、距離hが5μm〜20μmの隙間Bを有している。つまり、後述するように、半田ペーストが塗布される半田付けランド2の面積を調整することで、加熱後冷却して固化させた半田300によって、チップ部品1を上記のように持ち上げる構造になっている。
具体的には、図1及び図3に示すように、チップ部品1の外部電極11の下面11aの一部が電極パッド210を覆うレジスト3の上面3aに重なるように、チップ部品1が配置されている。そして、この状態で、外部電極11,11が半田300にて半田付けされている。
この半田300の量は、固化時において、素体10の下面10aがレジスト3の上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になるように設定されており、下面10aと上面3aとの間に、距離hが5μm〜20μmの隙間Bを有している。つまり、後述するように、半田ペーストが塗布される半田付けランド2の面積を調整することで、加熱後冷却して固化させた半田300によって、チップ部品1を上記のように持ち上げる構造になっている。
次に、このチップ部品実装構造を実現するためのチップ部品実装方法について説明する。
図4は、チップ部品実装方法を示す工程図である。
まず、半田付けランドを形成する工程を実行する。
すなわち、図4(a)に示すように、プリント基板200上に、電極パッド210の上面210aの全周縁部を一定厚さのレジスト3で覆うことで、平面視において楕円形状の半田付けランド2を形成する。このとき、図3に示したように、半田付けランド2を、チップ部品1の実装時に、楕円形状の半田付けランド2が下面11aに包含されるような大きさに設定する。
図4は、チップ部品実装方法を示す工程図である。
まず、半田付けランドを形成する工程を実行する。
すなわち、図4(a)に示すように、プリント基板200上に、電極パッド210の上面210aの全周縁部を一定厚さのレジスト3で覆うことで、平面視において楕円形状の半田付けランド2を形成する。このとき、図3に示したように、半田付けランド2を、チップ部品1の実装時に、楕円形状の半田付けランド2が下面11aに包含されるような大きさに設定する。
続いて、半田ペーストを塗布する工程を実行する。
すなわち、図4(b)に示すように、半田付けランド2と概略対応した楕円形状の開孔401を有したメタルマスク400をプリント基板200上に配置し、ヘラ410を用いて半田ペースト300′を半田付けランド2上に塗布していく。このとき、半田付けランド2の周囲がレジスト3で覆われているので、たとえメタマスクの開孔401と半田付けランド2とが多少位置ずれしても、半田ペースト300′は半田付けランド2およびレジスト3に確実に付着する。そのため、印刷性が損なわれず、半田ペースト300′の量を各半田付けランド2毎に安定させることができる。
なお、開孔401を楕円形状としたのは、半田ペースト300′印刷時の、半田ペースト300′の開孔401内での目詰まりの防止に有効であることもその理由の一つである。
すなわち、図4(b)に示すように、半田付けランド2と概略対応した楕円形状の開孔401を有したメタルマスク400をプリント基板200上に配置し、ヘラ410を用いて半田ペースト300′を半田付けランド2上に塗布していく。このとき、半田付けランド2の周囲がレジスト3で覆われているので、たとえメタマスクの開孔401と半田付けランド2とが多少位置ずれしても、半田ペースト300′は半田付けランド2およびレジスト3に確実に付着する。そのため、印刷性が損なわれず、半田ペースト300′の量を各半田付けランド2毎に安定させることができる。
なお、開孔401を楕円形状としたのは、半田ペースト300′印刷時の、半田ペースト300′の開孔401内での目詰まりの防止に有効であることもその理由の一つである。
しかる後、チップ部品を配置する工程を実行する。
すなわち、図4(c)に示すように、チップ部品1の外部電極11,11を半田ペースト300′が塗布された半田付けランド2上に配置する。このとき、外部電極11をレジスト3の上面3aに重なるように配置する。これにより、平面視において、外部電極11の下面11aが、半田ペースト300′が塗布された楕円形状の半田付けランド2を包含した状態になる。
すなわち、図4(c)に示すように、チップ部品1の外部電極11,11を半田ペースト300′が塗布された半田付けランド2上に配置する。このとき、外部電極11をレジスト3の上面3aに重なるように配置する。これにより、平面視において、外部電極11の下面11aが、半田ペースト300′が塗布された楕円形状の半田付けランド2を包含した状態になる。
かかる状態で、半田付けする工程を実行する。
すなわち、図4(c)に示すように、リフロー半田を行い、半田付けランド2上の半田ペースト300′を加熱する。これにより、溶融した半田が外部電極11を包むように付着するので、かかる状態で、半田を冷却することで、図4(d)に示すように、チップ部品1の外部電極11が半田付けランド2に半田付けされ、チップ部品1のプリント基板200への表面実装が完了する。このとき、図4(a)に示した半田付けランド形成工程において、電極パッド210の露出面積即ち半田付けランド2の面積および半田付けランド2上に塗布される半田ペースト300′を調整しておくことで、隙間Bがチップ部品1の素体10の下面10aとレジスト3の上面3aとの間に生じ、下面10aが上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になる。
すなわち、図4(c)に示すように、リフロー半田を行い、半田付けランド2上の半田ペースト300′を加熱する。これにより、溶融した半田が外部電極11を包むように付着するので、かかる状態で、半田を冷却することで、図4(d)に示すように、チップ部品1の外部電極11が半田付けランド2に半田付けされ、チップ部品1のプリント基板200への表面実装が完了する。このとき、図4(a)に示した半田付けランド形成工程において、電極パッド210の露出面積即ち半田付けランド2の面積および半田付けランド2上に塗布される半田ペースト300′を調整しておくことで、隙間Bがチップ部品1の素体10の下面10aとレジスト3の上面3aとの間に生じ、下面10aが上面3aから5μm〜20μmだけ離れた状態になる。
ところで、半田ペースト300′が加熱されて溶融すると、図5(a)に示すように、溶融した半田300の一部がこの隙間Bから外部に出て、半田付けランド2の外側にはみ出した状態になる。このはみ出した溶融半田300は、半田付けランド2側に引き戻されるが、隙間Bの距離hが小さいと、半田付けランド2側に戻れない。この結果、溶融半田300は、行き場を失って(半田する相手を失って)、半田付けランド2の外部に残り、図5(b)に示すように、冷却後に半田ボールになる。
しかし、この実施例では、半田300が固化した状態で、隙間Bの距離hが5μm〜20μmになるように設定してあるので、半田300の溶融時においても、距離hが少なくとも5μm〜20μmの隙間Bが生じると考えられる。このため、図5(a)に示すように、半田付けランド2の外部にはみ出した半田300は、この広い隙間Bを通って、半田付けランド2側に戻るので、半田付けランド2の外部に発生する半田ボールは激減する。
なお、この実施例では、半田300が固化した状態で、隙間Bの距離hが20μm以下になるように設定した。これは、20μmを超える距離hの隙間Bを生じさせるには、多量の半田ペースト300′が必要となり、そのために、メタルマスク400の開孔401の面積を大きくしなければならず、高密度実装に不利になるからである。特に、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品1の場合、20μm以下の距離hをもつ隙間Bを生じさせることにより、半田ボールの発生を十分減少させることができる。
しかし、この実施例では、半田300が固化した状態で、隙間Bの距離hが5μm〜20μmになるように設定してあるので、半田300の溶融時においても、距離hが少なくとも5μm〜20μmの隙間Bが生じると考えられる。このため、図5(a)に示すように、半田付けランド2の外部にはみ出した半田300は、この広い隙間Bを通って、半田付けランド2側に戻るので、半田付けランド2の外部に発生する半田ボールは激減する。
なお、この実施例では、半田300が固化した状態で、隙間Bの距離hが20μm以下になるように設定した。これは、20μmを超える距離hの隙間Bを生じさせるには、多量の半田ペースト300′が必要となり、そのために、メタルマスク400の開孔401の面積を大きくしなければならず、高密度実装に不利になるからである。特に、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品1の場合、20μm以下の距離hをもつ隙間Bを生じさせることにより、半田ボールの発生を十分減少させることができる。
また、この実施例では、図3に示したように、楕円形状の半田付けランド2の大きさを外部電極11の下面11aに包含されるような大きさに設定してあるので、図4(c)に示したように、リフロー半田前のチップ部品1の外部電極11が、レジスト3の上面3a上に重なって乗っかった状態になる。このため、リフロー半田前から、外部電極11の下面11aの厚さtを超えた距離hを有した隙間Bが確保されている。この結果、半田固化後の隙間Bの距離hを容易に5μm以上にすることができる。
しかも、半田付けランド2を楕円形状にして、チップ部品1の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定しているので、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品1の外部電極11と半田付けランド2との接合の確実性が高まり、かつ、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができ、この結果、チップ部品実装構造の小型化が可能である。さらに極小チップで問題になるチップ立ち不良の防止も図ることができる。
しかも、半田付けランド2を楕円形状にして、チップ部品1の外形からの突き出しを抑えながら、ランド面積を極力大きく設定しているので、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品1の外部電極11と半田付けランド2との接合の確実性が高まり、かつ、周囲に配置する電子部品との隣接距離を狭くすることができ、この結果、チップ部品実装構造の小型化が可能である。さらに極小チップで問題になるチップ立ち不良の防止も図ることができる。
この実施例がもたらす上記の如き半田ボール発生抑制効果を実証すべく、実験を行った。図6は、半田ボールの発生状況の実験結果を示す表図である。
この発明においては、半田固化時の隙間Bの距離hが0.3μm〜16.1μmになるように、半田付けランド2の形状や半田ペースト300′の量等を変えて、チップ部品1のリフロー半田を行い、各範囲の距離hにおける半田ボール発生率(%)を測定した。
この実験の結果、距離hを5.0μm以上に設定すると、半田ボール発生率が激減することが判明した。かかる実験結果から、この発明では、上記のごとく、隙間Bの距離hを5μm〜20μmに設定した。
この発明においては、半田固化時の隙間Bの距離hが0.3μm〜16.1μmになるように、半田付けランド2の形状や半田ペースト300′の量等を変えて、チップ部品1のリフロー半田を行い、各範囲の距離hにおける半田ボール発生率(%)を測定した。
この実験の結果、距離hを5.0μm以上に設定すると、半田ボール発生率が激減することが判明した。かかる実験結果から、この発明では、上記のごとく、隙間Bの距離hを5μm〜20μmに設定した。
次に、この発明の第2実施例について説明する。
図7は、この発明の第2実施例に係るチップ部品実装構造の断面図である。
この実施例は、電極パッド210の上面210aの一方周縁部のみをレジスト3で覆うことで、半田付けランド2′を形成した点が、上記第1実施例と異なる。
具体的には、図左側の電極パッド210については、上面210a左端部をレジスト3で覆い、図右側の電極パッド210については、上面210a右端部をレジスト3で覆うことにより、レジスト3で覆われていない上面210aで半田付けランド2′を形成する。そして、チップ部品1の外部電極11をレジスト3の上面3aと平面視で重なるように配置した。
ところで、チップ部品1の外部電極11を多層構造にして、最外層に錫などの材料を使い、その内側に半田バリア層を設けたものがある。この構造によって、リフロー半田時に、最外層が溶融して半田と一体化し、半田が半田バリア層に強固に付着するようにしている。このような構造の外部電極11を有したチップ部品1を実装する場合には、半田バリア層がレジスト3の上面3aに必ず重なるように設定することが好ましい。このことは、上記第1実施例についても同様である。
その他の構成、作用および効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
図7は、この発明の第2実施例に係るチップ部品実装構造の断面図である。
この実施例は、電極パッド210の上面210aの一方周縁部のみをレジスト3で覆うことで、半田付けランド2′を形成した点が、上記第1実施例と異なる。
具体的には、図左側の電極パッド210については、上面210a左端部をレジスト3で覆い、図右側の電極パッド210については、上面210a右端部をレジスト3で覆うことにより、レジスト3で覆われていない上面210aで半田付けランド2′を形成する。そして、チップ部品1の外部電極11をレジスト3の上面3aと平面視で重なるように配置した。
ところで、チップ部品1の外部電極11を多層構造にして、最外層に錫などの材料を使い、その内側に半田バリア層を設けたものがある。この構造によって、リフロー半田時に、最外層が溶融して半田と一体化し、半田が半田バリア層に強固に付着するようにしている。このような構造の外部電極11を有したチップ部品1を実装する場合には、半田バリア層がレジスト3の上面3aに必ず重なるように設定することが好ましい。このことは、上記第1実施例についても同様である。
その他の構成、作用および効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、チップ部品1として長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品を例示したが、今後実用化が予想される長さ×幅のサイズが0.4mm×0.2mmのチップ部品など、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm未満のチップ部品にも適用することができることは勿論である。
また、上記実施例では、図4(b)に示したように、半田ペースト300′を半田付けランド2上に塗布した。即ち、半田ペースト300′を電極パッド210の露出した上面に塗布したが、かかる上面及びその近辺即ち半田付けランド2とレジスト3の上面3aに渡って、半田ペースト300′を塗布しても、上記実施例と同様の効果を奏することは勿論である。
例えば、上記実施例では、チップ部品1として長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mmのチップ部品を例示したが、今後実用化が予想される長さ×幅のサイズが0.4mm×0.2mmのチップ部品など、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm未満のチップ部品にも適用することができることは勿論である。
また、上記実施例では、図4(b)に示したように、半田ペースト300′を半田付けランド2上に塗布した。即ち、半田ペースト300′を電極パッド210の露出した上面に塗布したが、かかる上面及びその近辺即ち半田付けランド2とレジスト3の上面3aに渡って、半田ペースト300′を塗布しても、上記実施例と同様の効果を奏することは勿論である。
1…チップ部品、 2,2′…半田付けランド、 3…レジスト、 3a…上面、 10…素体、 10a,11a…下面、 11…外部電極、 200…プリント基板、 210…電極パッド、 210a…上面、 300…半田、 300′…半田ペースト、 400…メタルマスク、 401…開孔、 410…ヘラ、 B…隙間、 h…距離、 P…半田ボール。
Claims (12)
- 基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部を覆うようにレジストを形成してなる半田付けランドに、チップ部品の素体の端部に設けられた外部電極を半田付けしてなるチップ部品実装構造であって、
上記チップ部品は、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品であり、
当該チップ部品の素体の下面が上記電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れた状態で、上記外部電極が上記半田付けランドに半田付けされている、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 請求項1に記載のチップ部品実装構造において、
平面視において上記外部電極の下面の一部が、上記電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面に重なるように、上記外部電極を配置した、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 請求項1または請求項2に記載のチップ部品実装構造において、
上記レジストで上記電極パッドの上面の全周縁部を覆い、当該レジストで囲まれた部分の内部で露出する電極パッドの上面部分で、上記半田付けランドを形成する、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 請求項3に記載のチップ部品実装構造において、
上記半田付けランドの面積を、上記外部電極の下面の面積よりも小さく設定した、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 請求項4に記載のチップ部品実装構造において、
上記半田付けランドは、平面視において上記外部電極の下面に包含される大きさである、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のチップ部品実装構造において、
上記半田付けランドは、平面視において楕円形状をなす、
ことを特徴とするチップ部品実装構造。 - 基板の電極パッドの表面周縁部の少なくとも一部をレジストで覆って半田付けランドを形成する工程と、上記半田付けランドを構成する電極パッドの露出した上面や、上面及びその近辺に半田ペーストを塗布する工程と、チップ部品の素体の端部に設けられた外部電極を上記半田付けランド上に配置する工程と、上記半田ペーストを加熱後冷却して、上記チップ部品の外部電極を半田付けランドに半田付けする工程とを備えるチップ部品実装方法であって、
上記チップ部品に、長さ×幅のサイズが0.6mm×0.3mm以下のチップ部品を用い、
上記電極パッドの露出面積と当該電極パッドに塗布する半田ペースト量を調整して、上記半田が固化した状態で、上記チップ部品の素体の下面が当該電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面から5μm〜20μmだけ離れるようにした、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 請求項7に記載のチップ部品実装方法において、
上記外部電極を、平面視においてその下面の一部が上記電極パッドの一部を覆うレジスト部分の上面に重なるように、配置した、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 請求項7または請求項8に記載のチップ部品実装方法において、
上記レジストで上記電極パッドの上面の全周縁部を覆うことにより、当該レジストで囲まれた部分の内部で露出する電極パッドの上面部分で上記半田付けランドを形成した、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 請求項9に記載のチップ部品実装方法において、
上記半田付けランドの面積を、上記外部電極の下面の面積よりも小さく設定した、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 請求項10に記載のチップ部品実装方法において、
上記半田付けランドを、平面視において上記外部電極の下面に包含される大きさに形成した、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。 - 請求項9ないし請求項11のいずれかに記載のチップ部品実装方法において、
上記半田付けランドを、平面視において楕円形状に形成した、
ことを特徴とするチップ部品実装方法。
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