JP2005294632A - 表面実装素子の半田付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 半田やリード端子に形状加工を施すことなく、生産設備の傾斜や振動等による表面実装素子の位置ずれを防止でき、半田溶解時の表面張力による位置ずれを防止できる表面実装素子の半田付け構造を提供する。
【解決手段】 素子本体２と、素子本体２より突出された第１〜第３リード端子３，４，５から表面実装素子１が構成され、第１〜第３リード端子３，４，５を基板１０に半田付けする表面実装素子１の半田付け構造であって、基板１０には、第１〜第３リード端子３，４，５に対応する位置に端子用ランド１１，１２，１３と素子本体２に対応する位置に素子本体用ランド１４を設け、端子用ランド１１，１２，１３とリード端子３，４，５間に半田１６を配置すると共に、素子本体用ランド１４と素子本体２間に半田１６を配置し、その半田１６の配置位置を表面実装素子１の重心位置Ｏを中心として半田量を含めてほぼバランスを取る位置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＳＭＤ等の表面実装素子の半田付け構造に関する。

従来より種々の表面実装素子の半田付け構造が提案されている。特許文献１は、その一例としての表面実装素子の半田付け構造を開示する。

上記表面実装素子の半田付け構造は、図４に示すように、基板１００のランド１００ａと表面実装素子１０１のリード端子１０２との間にペースト状の半田１０３が配置されている。このペースト状の半田１０３は、中央が窪んだ凹形状に加工されている。また、図５に示すように、表面実装素子１０１のリード端子１０２の形状は、中央が上に突出した凸形状に加工されている。

つまり、表面実装素子１０１を基板１００上に載置した後、半田付けされるまでの間に、生産設備の傾斜や振動等によって表面実装素子１０１に横ずれの外力が作用するおそれがあるが、この横ずれの外力によって表面実装素子１０１が位置ずれするのを防止している。
特開平５−１４５２２５号公報

しかしながら、前記従来例の表面実装素子１０１の半田付け構造では、半田１０３及びリード端子１０２を変形加工するための工程を付加する必要があり、コスト高になった。また、リード端子１０２の形状を変形すると、表面実装素子１０１に機械的ストレスが発生し、表面実装素子１０１の信頼性が低下した。

さらに、半田１０３は溶解時に表面張力が発生する。そして、表面実装素子１０１のリード端子１０２が重心に対して対称位置に配置されていないと、半田溶解時の表面張力によるアンバランスが発生し、前記従来例ではこの表面張力による位置ずれを有効に防止できなかった。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、半田やリード端子に形状加工を施すことなく、生産設備の傾斜や振動等による表面実装素子の位置ずれを防止でき、且つ、半田溶解時の表面張力による位置ずれを防止できる表面実装素子の半田付け構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、素子本体と、この素子本体より突出されたリード端子とから表面実装素子が構成され、前記リード端子を基板に半田付けするようにした表面実装素子の半田付け構造であって、前記基板には、前記リード端子に対応する位置に端子用ランドと前記素子本体に対応する位置に素子本体用ランドとを設け、前記各端子用ランドと前記各リード端子との間に半田を配置すると共に、前記素子本体用ランドと前記素子本体との間に半田を配置し、且つ、その半田の配置位置を前記表面実装素子の重心位置を中心として半田量を含めてほぼバランスを取る位置としたことを趣旨とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表面実装素子の半田付け構造において、前記端子用ランド及び前記素子本体用ランド上に配置する半田は、ランドの面積が大きい場合に複数に分割して配置するようにした構成としている。

請求項１の発明によれば、表面実装素子を基板上に載置した後、半田付けされるまでの間に、生産設備の傾斜や振動等によって表面実装素子に横ずれの外力が作用するおそれがあるが、表面実装素子のリード端子のみならず素子本体にも半田が配置されているため、半田の粘性による位置固定力が従来に比べて大きい。従って、半田やリード端子に形状加工を施すことなく、単に半田の数を増加することによって生産設備の傾斜や振動等による表面実装素子の位置ずれを防止できる。また、表面実装素子と基板との間に配置された半田が重心に対してほぼバランスの取れた位置に配置されているため、半田溶解時の表面張力によるアンバランスが発生しない。従って、半田溶解時の表面張力による位置ずれを防止できる。

請求項２の発明によれば、半田の表面張力は半田の大きさに比例して大きくなるが、ランドが大きい場合には半田が分割されて小さいブロックとされるため、ランド上の半田全体における表面張力による位置ずれ力が全体として小さく抑えられ、表面張力による位置ずれを有効に防止できる。また、表面実装素子と基板との間に残留した空気や、半田の溶解に伴って発生するガスが分割配置された半田の隙間より容易に逃げることができる。従って、ボイドの発生を有効に抑制できる。

以下、本発明を具現化した一実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態を示し、図１は表面実装素子の半田付け構造の分解斜視図、図２は表面実装素子の半田付け構造の半田付け前の側面図、図３は表面実装素子の半田付け構造の半田付け後の側面図である。

図１〜図３において、例えば複数の電極を持つパワー系ＳＭＤ等の表面実装素子１は、素子本体２と、この素子本体２の側面より突出された２本の第１及び第２リード端子３，４と、素子本体２の底面側に配置され、且つ、素子本体２より突出された放熱板兼用の第３リード端子５とから構成されている。この第１及び第２リード端子３，４はその先端側が下方に一段低くなるように折り曲げられ、この折り曲げによって一段低く設定された先端部３ａ，４ａが素子本体２の底面と同じ高さになっている。第３リード端子５は、素子本体２の底面側の切欠部２ａに配置されることによって素子本体２の底面と同一高さに設定され、その先端部５ａが素子本体２の側面より外側に突出している。また、第３リード端子５は、素子本体２の幅と同じ幅に設定されている。

基板１０は、表面実装素子１の第１〜第３リード端子３，４，５の先端部３ａ，４ａ，５ａに対応する位置に端子用ランド１１，１２，１３が配置されていると共に、表面実装素子１の素子本体２に対応する位置（第３リード端子５の素子本体２内に配置された領域）に素子本体用ランド１４が配置されている。端子用ランド１１，１２，１３及び素子本体用ランド１４は例えば銅箔をプリント印刷することにより形成される。また、素子本体用ランド１４と第３端子用の端子用ランド１３は同一銅箔のランドとしてプリント印刷され、この同一銅箔のランドの上からレジストインク層１５を配置することによって仕切られている。

ペースト状の半田１６は、各端子用ランド１１，１２，１３と第１〜第３リード端子３，４，５との間に配置されると共に、素子本体用ランド１４と素子本体２との間に配置されている。そして、その半田１６の配置される分布位置は、表面実装素子１の重心位置Ｏを中心として半田量を含めてほぼバランスを取る位置とされている。

また、第３リード端子５の端子用ランド１３と素子本体用ランド１４上に配置する半田１６は、ランドの面積が大きいために、複数箇所に分割配置されている。具体的には、第３リード端子５の端子用ランド１３には第１及び第２リード端子３，４の各端子用ランド１１，１２の大きさ及び位置とのバランスを図るために３箇所に分割して配置されている。素子本体用ランド１４に配置する半田１６は、全てほぼ同じ大きさで、且つ、格子状に９箇所の位置に分割配置されている。

以上、表面実装素子１の半田付け構造では、表面実装素子１を基板１０上に載置した後、半田付けされるまでの間に、生産設備の傾斜や振動等によって表面実装素子１に横ずれの外力が作用するおそれがあるが、表面実装素子１の第１〜第３リード端子３，４，５のみならず素子本体２の領域にも半田１６が配置されているため、半田１６の粘性による位置固定力が従来に比べて大きい。従って、従来のように半田１６や第１〜第３リード端子３，４，５に形状加工を施すことなく、単に半田１６の数を増加することによって生産設備の傾斜や振動等による表面実装素子１の位置ずれを確実に防止できる。また、表面実装素子１と基板１０との間に配置された半田１６が重心位置に対し半田量を含めてバランスを取る位置に配置されているため、半田溶解時の表面張力によるアンバランスが発生しない。従って、半田溶解時の表面張力による位置ずれを確実に防止できる。

上記実施形態では、端子用ランド１１，１２，１３及び素子本体用ランド１４上に配置する半田１６は、ランドの面積が大きい場合には複数に分割して配置されている。つまり、半田１６の表面張力は半田１６の大きさに比例して大きくなるが、ランドが大きい場合には半田１６が分割されて小さいブロックとされている。これにより、ランド上の半田全体における表面張力による位置ずれ力が全体として小さく抑えられ、表面張力による位置ずれを有効に防止できる。また、表面実装素子１と基板１０との間に残留した空気や、半田１６の溶解に伴って発生するガスが分割配置された半田１６の隙間より容易に逃げることができる。従って、ボイドの発生を有効に抑制できる。

上記実施形態では、端子用ランド１３と素子本体用ランド１４とをレジストインク層１５によって仕切ったので、端子用ランド１３と素子本体用ランド１４上に載置された半田１６が溶融時の表面張力等によって合体し、大きな横ずれ力の発生原因となるのを防止できる。

上記実施形態では、第３リード端子５は放熱板を兼用する。放熱板を兼用する第３リード端子５は広い面積を持つため、第３リード端子５の全体に半田１６を配置すると、表面張力による位置ずれを起こし易い。しかし、本発明では、半田１６を小さなブロックとして分割配置したので、放熱板を兼用する第３リード端子５を有する場合にあっても有効に位置ずれを防止できる。

上記実施形態では、素子本体２内の半田接合面として第３リード端子５の一部を利用したので、素子本体２の底面に半田接合面を別途設ける必要がない。尚、素子本体２内にリード端子が配置されていない場合には、半田接合面を別途形成することになる。

尚、この発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態において上記実施形態と同様な作用及び効果を得ることができる。

（１）上記第１実施形態において、端子用ランド１１，１２，１３と素子本体用ランド１４に配置する半田１６は、表面実装素子１の重心位置Ｏに対して一部で非点対称位置に配置してバランスの取れた位置に配置する構成とした。これに対し、端子用ランド１１，１２，１３と素子本体用ランド１４に配置する半田１６は、表面実装素子１の重心位置Ｏに対して全て点対称位置に配置し、バランスの取れた位置に配置する構成にしても良い。

更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項１又は請求項２に記載の表面実装素子の半田付け構造において、端子用ランドと素子本体用ランドとをレジストインク層によって仕切ったことを特徴とする表面実装素子の半田付け構造。

この構成によれば、端子用ランドと素子本体用ランド上に載置された半田が溶融時の表面張力等によって合体し、大きな横ずれ力の発生原因となるのを防止できる。

（ロ）請求項１又は請求項２又は上記（イ）項に記載の表面実装素子の半田付け構造において、リード端子は放熱板を兼用したものであることを特徴とする表面実装素子の半田付け構造。

この構成によれば、放熱板を兼用するリード端子は一般に広い面積を持つため、リード端子の全体に半田を配置すると、表面張力による位置ずれを起こし易い。しかし、本発明によれば、放熱板を兼用するリード端子を有する場合にあっても有効に位置ずれを防止できる。

（ハ）上記（ロ）項に記載の表面実装素子の半田付け構造において、素子本体内の半田接合面としてリード端子の一部を利用したことを特徴とする表面実装素子の半田付け構造。

この構成によれば、素子本体の底面に半田接合面を別途設ける必要がない。

本発明の一実施形態を示し、表面実装素子の半田付け構造の分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、表面実装素子の半田付け構造の半田付け前の側面図である。 本発明の一実施形態を示し、表面実装素子の半田付け構造の半田付け後の側面図である。 従来例を示し、表面実装素子の半田付け構造の要部側面図である。 従来例を示し、表面実装素子の半田付け構造の要部側面図である。

符号の説明

１ 表面実装素子
２ 素子本体
３ 第１リード端子（リード端子）
４ 第２リード端子（リード端子）
５ 第３リード端子（リード端子）
１０ 基板
１１，１２，１３ 端子用ランド
１４ 素子本体用ランド
１６ 半田
Ｏ 表面実装素子の重心位置

Claims (2)

1. 素子本体と、この素子本体より突出されたリード端子とから表面実装素子が構成され、前記リード端子を基板に半田付けするようにした表面実装素子の半田付け構造であって、
   前記基板には、前記リード端子に対応する位置に端子用ランドと前記素子本体に対応する位置に素子本体用ランドとを設け、前記各端子用ランドと前記各リード端子との間に半田を配置すると共に、前記素子本体用ランドと前記素子本体との間に半田を配置し、且つ、その半田の配置位置を前記表面実装素子の重心位置を中心として半田量を含めてほぼバランスを取る位置としたことを特徴とする表面実装素子の半田付け構造。
2. 前記端子用ランド及び前記素子本体用ランド上に配置する半田は、ランドの面積が大きい場合に複数に分割して配置するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の表面実装素子の半田付け構造。
   

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