JP2006245119A - 電子部品のリード構造及び接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のはんだ付けによるリード接合では、はんだの熱により電子部品を傷めたり、結線部の樹脂の溶融が発生するなどして電子部品の動作不良の原因となる。
【解決手段】 円筒形に形成したリードの側面に開口部と接続部を設け、開口部から、リード内部に予め充填してある導電性樹脂が流出ことによりリードの接続部と回路の金属部が接合される。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板に搭載される電子部品のリード構造及びその接合方法に関するものである。

従来の技術においては、発光ダイオードのようなリードを有する電子部品を基板に固定する場合、基板に設けられた回路上のスルーホールにリードを電子部品本体とともに挿入して、スルーホールとリードの間隙に溶融したはんだを流し入れ、リードと基板に形成された回路の金属部分とを接合し固定する方法が一般に採用される。

図８はこのような従来からのリードの接合方法について示した図である。図８において１は発光ダイオードであり、発光ダイオード１の底面には２本のリード２ａ及び２ｂからなるリード部２が突出して形成されている。

リード部２を構成する一方のリード２ａの上端には半導体７がペースト６により固定されている。半導体７はもう一方のリード２ｂとＡＵワイヤー９によって結線されている。半導体７やＡＵワイヤ９はキャップ８で保護されている。

上記の構造を有する発光ダイオード１を基板３に搭載して接合する場合、基板３上に配線された回路パターンに従い、所定の電子部品を設置する位置に設けられたスルーホール４へリード部２を挿入した後、基板３の、発光ダイオード１を挿入した面とは反対の面の側からリード部２とスルーホール４の接合部分の隙間にはんだ１０を流し込みはんだ付けを行う。はんだ１０はスルーホール４内のリード２ａ，２ｂを伝わり、リード部２とスルーホール４を形成する金属部５の間に流れ込み、温度が徐々に低下すると固着する。このようにしてはんだ付けにより発光ダイオード１が基板３に固定される。その後、基板５の裏面に突出したリード部２を余分なリードを切断、あるいは折り曲げたのち、プリント基板の裏面に保護膜をコーティングして接合が完了する。
特開２００２−４３６３６号

しかしながら、従来の溶融したはんだを用いる電子部品のリード接合方法では、電子部品に伝わる温度が摂氏１５０度前後の高温になるため、発光ダイオード等の比較的熱に弱い部品を接合する場合にはリード部２を伝わった熱によりペースト部６と半導体７の間にクラックが生じたり、結線部の樹脂の溶融が発生するなどして基板使用時に部品の動作不良を生じさせることがある。

上記の課題の解決策の一つとして、はんだの代わりに電子部品への熱的影響が少なく摂氏８０度前後の低温で溶融する導電性樹脂を上記方法と同様にリードの接合部分に流し入れて固定する方法が考えられるが、はんだと比べて流動性が高い導電性樹脂を効率よく接合部に注入する方法はまだ開発されていない。

上記のような課題を解決するために、上述したリード部２を円筒形に形成するとともに該円筒部分の側面に開口部及び接続部を設ける構造とした。

電子部品の製造時に予めリード部２の内部に導電性樹脂を注入しておくものとし、基板３のスルーホール４にリード部２を挿入後加熱すると、リード部２上の設けられた開口部からリードの内部の導電性樹脂が流出することによりリード部２の接続部が基板の金属部に接合され部品が基板に固定される。

本発明ではリード部２の内部に鉛はんだより低温の導電性樹脂を封入する構造としたので、電子部品に加わる熱の負荷が小さくてすみ、ペースト部と半導体の間にクラックが発生したり、樹脂の溶融により結線部が断線することがなくなる。また、導電性樹脂を用いて容易に接合することが可能となり、結果として接合後の電子部品の動作不良を減少させることができ、基板及び装置の信頼性を向上させることができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態である実施例１〜３について順次説明する。

本願の実施例１は、リード部を円筒形に形成して該円筒内部に導電性樹脂を封入できるようにし、さらに該円筒部分の側面に開口部及び接続部を設けることにより円筒内部の導電性樹脂が開口部から流出して円筒の側面の接続部を伝わりリードが回路の金属部に接合される構造としたものである。

（構成）
以下に本発明の実施例１について説明する。図１（ａ）は本発明のリード部２の構造を示す図である。なお同図では、発光ダイオード１が製造される前のリード単体の状態を示す。リード部２は円筒形に形成され、円筒内部は中空になっており、後述する方法により導電性樹脂３０が封入できるようになっている。リード部２の側面には斜線で示した開口部２１が形成されている。開口部２１はリード部２の円筒の縦方向に矩形の切れ込みを入れて形成するが、そのとき矩形の短い一辺であり、図中で太い実線で示した折り曲げ部２３だけをリード部２の円筒部分とつながった状態で残しておく。

そして、開口部２１の矩形で囲まれた内側の金属部分を円筒の外側に折り曲げて開き、接続部２２を形成する。接続部２２のリード部２の円筒側面からの開き角度は、リード部２をスルーホール４に挿入したときに、スルーホール４を形成している金属部５の内壁に接続部２２の先端が擦れる程度開いており、使用する基板のスルーホール４の径の大きさ合わせて適宜変調整する。

また、接続部２２がリード２ａ，２ｂをスルーホール４に容易に挿入できるように、折り曲げ部２３を開口部２１の基板３への挿入方向に設けることとし、接続部２２がリード部２の挿入方向と反対の方向に開くようにする。

図１（ｂ）はリード部２を図１（ａ）のＡ方向から見た図である。斜線部はリード部２の円筒本体を示している。円筒中心から４方向に接続部２２が十字に開いて形成されている。

当該構造によりスルーホール４内でリード部２を４方向から支持する。これにより、基板使用時に発光ダイオード１及びリード部２に外部から不用意に加わる力に十分耐えることができ、リード部２の接触不良を防ぐことができる。リード部２の側面の複数の開口部２１はリード部２の挿入方向に対して各々異なる位置で配置している。これによりリード部２と直行する方向の不可抗力を分散させ、リード部２の剛性を保つことができる。

（動作）
次に本発明の実施例１のリードを基板に接合する手順について説明する。図２は基板へ発光ダイオード１を搭載した図を示す。

リード部２を基板３に挿入して接合するには、リード部２を基板のスルーホール４に挿入する前に、あらかじめ、導電性樹脂３０をリード部２内に注入する。その注入方法としては、図３に示したようにリード部２の円筒部分の内径よりも細いニードル３１を使用し、直接リード部２の円筒部分に流し込む方法、また図４に示したように貯留槽３２に導電性樹脂３０を貯めておき、複数のリードを貯留槽３２に浸して充填する方法がある。これらの充填作業は、予め発光ダイオード１の本体の製造に先立って行う。これらの方法により導電性樹脂３０の充填が済んだリードは一旦常温に晒されて導電性樹脂３０を固化した後、リード以外の発光ダイオード１の発光部分を取り付けて発光ダイオード１を製造する。

図２（ａ）はリード部２が基板に挿入される前の状態を示したものである。リード部２を基板３のスルーホール４に挿入して、発光ダイオード１に軽い力を加えて押し込むと、押し込み力に抗して反発しつつ適度な弾力を有しているために、接続部２２は金属部５と擦り合わされ、スルーホール４内で仮固定される。

この状態から基板３を導電性樹脂３０の溶融温度まで加熱すると、図２（ｂ）に示すように円筒内部に予め注入しておいた導電性樹脂３０が円筒内部で溶融し、リード部２の開口部２１から流れ出す。このとき接続部２２は金属部５と擦れ合わさって接触しているので、溶融した導電性樹脂３０は開口部２１から金属部５に達し、基板の温度が常温程度に下がると接続部２２と金属部５が導電性樹脂３０により接合される。これにより発光ダイオード１が基板３に接合される。

次に本発明の実施例２について説明する。上述した実施例１の発明では、発光ダイオード１のリード部２を円筒状に形成し開口部と接続部を設ける構成としたが、発光ダイオード１を基板３に押し込み時の力の加減によっては、開口部２１と接続部２２がスルーホール４を貫けて基板３の反対側に飛び出してしまい、正しく金属部５に位置付けできないことがある。

実施例２の発明では、リード部２の円筒の上端部に支持部を設け、リード部２をスルーホール４に挿入すると、当該支持部により発光ダイオード１の基板からの高さを規定して、開口部２１と接続部２２を正しく金属部５に位置付けできるようにしたものである。

（構成）
図５（ａ）及び（ｂ）は本発明のリード部２の構造を示す図である。図５（ａ）は実施例２のリード部２を側面から見た図であり、図５（ｂ）はリード部２を図５（ａ）で示すＡ方向から見た図である。なお同図では、前述した実施例１と同様に、発光ダイオード１が製造される前のリード単体の状態を示すものとする。本実施例のリード部２は実施例１と同様に円筒形に形成されて導電性樹脂３０が封入できるようになっており、リード部２の側面には斜線で示した開口部２１が形成されている。

本実施例のリード部２は上端に支持部２４を有している。支持部２４は開口部２１及び接続部２２と全く同じ方法で加工する。ただし支持部２４の開く方向は開口部２１、接続部２２とは異なり、リード部２の挿入方向とは反対向きとする。

（動作）
図６は実施例２のリード部２を基板３へ挿入した直後の状態を示す図である。挿入に先立ち、発光ダイオード１の組み立て前にリード部２内に実施例１と同様の方法で予め導電性樹脂３０を封入しておく。導電性樹脂３０をリード部２内で固化させて発光ダイオード１を組み立てた後、発光ダイオード１とリード部２を基板５のスルーホール４に挿入して、発光ダイオード１に軽い力を加えて押し込むと、押し込み力に抗して反発しつつ適度な弾力を有しているために、リード部２の接続部２２は金属部５と擦り合わされ、スルーホール内で図６（ａ）に示す通り仮固定される。

このとき、支持部２４の先端が金属部５に接触する。このとき支持部２５には適度な剛性があるため、発光ダイオード１及びリード部２は支持部２５の突っ張り力によりそれ以上挿入できなくなる。これにより、発光ダイオード１の高さを規定することができ、発光ダイオード１を押し込みすぎることがなくなり、開口部２１及び接触部２２を正しく金属部５に位置付けることができる。

その後、この状態から基板３を導電性樹脂３０の溶融温度まで加熱すると、図６（ｂ）に示すように円筒内部に予め注入しておいた導電性樹脂３０が円筒内部で溶融し前記開口部から流れ出す。このとき接続部２２は金属部５と擦れ合わさって接触しているので、溶融した導電性樹脂は開口部２１から金属部５に達し、基板の温度が常温程度に下がると接続部２２と金属部５が導電性樹脂により接合される。これにより発光ダイオード１が基板３に固定される。

上述した実施例１及び２のリードの構造ではリードの下端は開口した状態であるため、特に流動性の高い導電性樹脂３０を使用する場合は、下端の開口部分から導電性樹脂３０が流れ出てしまい充填が困難になることがある。実施例３の発明ではこのような課題を解決するために、当該下端の開口部を細く閉じた形状にして内部に充填した導電性樹脂３０が漏れ出さないようにしたものである。

（構成）
図７（ａ）及び（ｂ）は実施例３のリード部２の構造を示したものである。図７（ａ）は実施例３のリード部２を側面から見た図であり、図７（ｂ）はリード部２を図７（ａ）で示すＢ方向から見た図である。実施例１及び２と同様にリード部２は内部が空になった円筒で形成されており導電性樹脂３０が封入できるようになっている。当該リード部２の側面には開口部２１及び接続部２２が形成されている。円筒の下端は先端２５のように閉じて形成する。円筒の下端の淵から十字に切れ込みを入れ、切り込みによって分離された各部分を逆三角形に加工した後、その先端をまとめて固定する。

（動作）
実施例３のリード部２の構造では、リード部２を円筒状に形成し該円筒部分の側面に開口部を設けると同時にリード部２の下端部を閉じる加工を施す。

その後、実施例１で既に述べた方法により導電性樹脂３０を充填した後、リードは常温に晒さし、発光ダイオード１の発光部分の構成を組上げて部品を製造する。リードの先端が閉じているので、溶融した導電性樹脂３０が漏れることはない。

本発明の実施例１のリードの構造を示した図である。 本発明の実施例１の電子部品の基板への接合を示した図である。 ニードルを使った樹脂の注入を示した図である。 樹脂貯留槽を用いた樹脂の注入を示した図である。 本発明の実施例２のリードの構造を示した図である。 本発明の実施例２の電子部品の基板への接合を示した図である。 本発明の実施例３のリードの構造を示した図である。 従来技術の電子部品の基板への接合を示した図である。

符号の説明

１ 発光ダイオード
２ａ リード
２ｂ リード
２１ 開口部
２２ 接続部
２３ 折り曲げ部
２４ 支持部
２５ 先端
３ 基板
４ スルーホール
５ 金属部
６ ペースト部
７ 半導体
８ 結線部
９ シールド
１０ はんだ
３０ 導電性樹脂

Claims (5)

1. 基板のスルーホールに挿入される電子部品のリード構造において、
   円筒形のリードを有し、
   前記リードの側面に開口部と接続部を設け、
   前記リードの内部に導電性樹脂を充填して、前記リードを前記スルーホールに挿入して前記開口部から前記導電性樹脂を流出させることにより、前記接続部を介して前記リードを前記基板に接合することを特徴とする電子部品のリード構造。
2. 前記接続部は前記円筒の一部を折り曲げたことにより形成されることを特徴とする請求項２記載の電子部品のリード構造。
3. 前記円筒部分の外側に支持部を設け、
   前記部品のリードをスルーホールに挿入すると前記支持部により、
   前記部品の基板からの高さが規定されることを特徴とする請求項１乃至２記載の電子部品のリード構造。
4. 前記リードの先端を閉じて形成することを特徴とする請求項１乃至３記載の電子部品のリード構造。
5. 基板に挿入されるリードを有する電子部品の接合方法において、
   前記部品を製造時に前記リード内部に予め導電性樹脂を封入し、
   前記リードを前記基板のスルーホールに挿入し、
   前記基板を加熱して前記導電性樹脂を溶融させて前記部品を基板に固定することを特徴とする電子部品の接合方法。

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