JP2006324505A - リードフレーム及び同リードフレームを用いた回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リフロー処理時、リードフレームを保持するリフロー治具を不要として、製造コストの低減、リフロー処理作業の簡素化、及びリフロー炉の効率運転を図ることのできるリードフレーム及び同リードフレームを用いた表面実装基板を提供することを目的とする。
【解決手段】 ダイバー７と、同ダイバー７に連結されたリード群９とからなるリードフレーム６において、リード群９が、回路基板上のランドにハンダ接合される複数の接合リード１０と、同接合リード１０の両側に備えられ、後方に折曲されることによりリードフレーム６が自立するように支持する支持リード１１と、回路基板に穿設された位置決め孔に挿入され前記リードフレーム６の回路基板上での位置決めを行う位置決め用リード１２とに適宜選択される。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板のランドにハンダ接合される複数のリードを構成するリードフレーム及び同リードフレームを用いた回路基板の製造方法に係わり、より詳細には、リフロー処理時、リードを保持する治具を不要とし、又、安定してリードフレームが自立できるとともに、正確に位置決めできるようにした構成に関する。

表面実装型のＩＣ、チップ抵抗及びチップコンデンサ等の回路素子を搭載する回路基板は、図７（Ａ）で示すように、回路基板１上に電気回路を構成する導電パターンを形成し、同導電パターンの所定位置に表面実装型のＩＣ５及びチップ抵抗及びチップコンデンサ等の電子部品をハンダ接合している。同回路基板１の一側縁には導電パターンに連なる略矩形状の複数のランド３が列状に形成され、同ランド３上には、外部と電気的に接続するための入出力を行う、断面Ｌ字状に形成された複数の接合リード１０が垂直状となってハンダ接合されるようになっている。

前記回路基板１に前記ＩＣ５及び前記接合リード１０をハンダ接合する工程としては、まず前記回路基板１上の所定箇所に、クリームハンダをスクリーン印刷等により塗布し、次に、同回路基板１上の所定位置に前記ＩＣ５及びチップ抵抗及びチップコンデンサ等を、夫々の端子がクリームハンダに当接するように、マウント機等を用いて載置させ仮固定を行う。ダイバーにより連結された夫々の接合リード１０は、手作業等により同ダイバーから夫々切り離される。

リフロー処理工程は、前記接合リード１０をランド上に保持するため、図７（Ａ）で示すリフロー治具４０を用いて行われる。同リフロー治具４０はアルミあるいはカーボン等の耐熱性に優れた材料からなり、前記回路基板１の周縁を覆うように枠体状に形成され、その内壁面には、図示はされていないが前記回路基板１を固定する固定ピンが複数突設されている。又、内壁面の一側には、前記接合リード１０を挿通させて保持するスリット状の保持孔４２を複数穿設したフランジ４１が設けられている。

前記回路基板１に前記リフロー治具４０が装着されると、図７（Ｂ）で示すように、前記接合リード１０はスリット状の前記保持孔４２の下方から夫々挿入されて前記リフロー治具４０に垂直状に保持されるとともに、前方に向け折曲された下端のハンダ接合部をクリームハンダが塗布された前記回路基板１の夫々のランドに載置させるようになっている。

上記した状態で、前記回路基板１はリフロー炉のコンベアに載置され、同リフロー炉を通過する間に高温に加熱され、塗布されたクリームハンダを溶融させて前記ＩＣ５等の端子及び前記接合リード１０をハンダ接合させるようになっている。その後、前記リフロー治具４０が前記回路基板１から抜脱されてリフロー処理が終了するようになっている。

しかしながら、前記リフロー治具４０は高温状態のリフロー炉で反復して使用されるためアルミあるいはカーボン等の耐熱性に優れた高価な材料から形成する必要があり、又、多数の回路基板１がリフロー炉を連続的に流れて生産が行われるため、これに伴い多数のリフロー治具４０を要し、製造コストに多大な負担を与えていた。又、同リフロー治具４０は加熱、冷却されることにより膨張、収縮し、前記回路基板１への装着あるいは抜脱作業は困難を伴うものとなり、又、リフロー炉内の熱を吸収することによりリフロー炉の能力に影響を与える等の種々の問題があった。

他の従来例として、例えば図８で示すように、ダイバー５１により連結された多数のリード５２からなるリードフレーム５０において、Ｌ字状に形成されたリードの特定のリード５３を直線状となるように形成させ、これを回路基板の絶縁層に穿設されたホールに挿入し絶縁層の下部層と接触させて接地電位となるようにし、回路基板に接地電位となる露出部を形成する工程を不要とした技術が提示されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、直線状に形成された特定のリード５３をホールに挿入するのみでは、前記リードフレーム５０を自立させた際、不安定となる懸念がありリフロー処理において、リードフレーム５０が転倒したり、あるいは前記リード５２と基板のランドとが正確に位置決されずハンダ接合に不具合が生じる虞があった。又、前記ホールをスルーホールとすると、前記リード５３を挿入した際、スルーホールメッキの剥がれ等が生じ、又、表面と絶縁層の下部層が電気的に導通しているため、回路基板の絶縁性に問題を生じる場合があった。

特開２００４−１３４４３６号（６頁、図７）

本発明は、上記問題点に鑑み、表面実装型のＩＣ、チップ抵抗及びチップコンデンサ等の回路素子及び複数のリードを回路基板にハンダ接合するリフロー処理において、リフロー治具を不要として、製造コストの低減、リフロー処理作業の簡素化、及びリフロー炉の効率運転を図ることができるとともに、自立させた際、転倒やハンダ不具合が生じる虞のないリードフレーム及び同リードフレームを用いた回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ダイバーと、同ダイバーに連結された複数のリードからなるリードフレームにおいて、前記リードの下端部に夫々切り込みを設けた構成となっている。又、前記リードの下端部をＬ字状に折曲させ、折曲部を形成した構成となっている。又、前記リードは、回路基板上のランドにハンダ接合される接合リードと、前記リードフレームが回路基板上で自立するように支持する支持リードと、前記リードフレームの回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとに適宜選択される構成となっている。又、前記支持リードは、前記ダイバーとの連結部から前方あるいは後方に折曲され、前記折曲部の一端を前記回路基板に当接させることにより前記リードフレームを前記回路基板上に支持する構成となっている。又、前記リードは、回路基板上のランドにハンダ接合される接合リードと、前記リードフレームが回路基板上で自立するように支持し且つ前記リードフレームの回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとに適宜選択される構成となっている。又、前記位置決め用リードは、前記切り込みを設けた下端部の一部または前記折曲部の一部を下方に突出するように加工され、前記下端部の一部または前記折曲部の一部が前記回路基板に穿設された位置決孔に挿入される構成となっている。又、ダイバーと、同ダイバーに連結され、あらかじめ夫々の下端部に切り込みを設け且つＬ字状に折曲して折曲部を形成した複数のリードからリードフレームを構成してなり、前記複数のリードからハンダ接合用の接合リードと、前記リードフレームが前記回路基板上で自立するように支持する支持リードと、前記リードフレームの前記回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとを適宜選択して回路基板の表面に搭載し、前記接合リードを前記回路基板にハンダ接合したのち、前記ダイバー、前記支持リード、前記位置決め用リードを前記接合リードから分離処理する構成となっている。又、ダイバーと、同ダイバーに連結され、あらかじめ夫々の下端部に切り込みを設け且つＬ字状に折曲した複数のリードからなるリードフレームを構成してなり、前記複数のリードからハンダ接合用の接合リードと、前記リードフレームが前記回路基板上で自立するように支持し且つ前記リードフレームの前記回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとを適宜選択して回路基板の表面に搭載し、前記接合リードを前記回路基板にハンダ接合したのち、前記ダイバー、前記位置決め用リードを前記接合リードから分離処理する構成となっている。又、前記支持リードは、あらかじめ前記ダイバーとの連結部から前方あるいは後方に折曲され、前記折曲部の一端を前記回路基板に当接させるようにして前記回路基板の表面に搭載し、前記リードフレームを前記回路基板上に支持するようにした構成となっている。又、前記位置決め用リードは、あらかじめ、前記切り込みを設けた下端部または前記折曲部の一部を下方に突出するように加工され、前記下端部の一部または前記折曲部の一部が前記回路基板に穿設された位置決孔に挿入される構成となっている。

本発明によると、リードフレームに形成された複数のリードの下端部に夫々切り込みを設け、回路基板のランドにハンダ接合されるリードの位置に合わせて、同リードフレームが回路基板上に自立するよう支持する支持リードと、下端部を所定の形状に曲げ加工してリードフレームの回路基板上の位置決めを正確に行う位置決め用リードとを適宜選択することにより、アルミあるいはカーボン等の耐熱性に優れた材料から形成される高価な多数のリフロー治具を不要として、製造コストを充分に低減できるようになっている。又、通常使用されているリードフレームの形状を一部変更するのみで、千鳥形状等の複雑な形状に加工することなく、回路基板上に自立するリードフレームを形成することが可能であり、材料費が上昇する懸念がない。又、下端部を曲げ加工するリードを適宜選択することで使用する回路基板の大きさに応じて、これに容易に適合することができるようになっており、又、支持リード及び位置決め用リードのリフロー前処理加工も、一般的な工具又は治具を用いて容易に行うことができるようになっている。又、回路基板に穿設された位置出孔に位置決め用リードの挿入部を挿入してリードフレームの位置出しを行うことにより、リードとランドとの相対的な位置精度を更に向上させることができるようになっている。又、リフロー治具の回路基板への装着あるいは抜脱作業が省略できることにより負担となる作業の作業性が改善され、又、リフロー治具がリフロー炉内の熱を吸収することによりリフロー炉の能力に影響を与える等の問題を改善することができ、又、リードのハンダ接合部に切り込みが設けられていることにより、ハンダ廻りがよくハンダ接合強度を向上させることのできる。又、回路基板に穿設された位置出孔はスルーホールである必要がないので、同位置出孔に位置決め用リードの中央部を挿入したとしてもスルーホールメッキの剥がれ等を懸念する必要がないリードフレーム及び同リードフレームを用いた表面実装基板とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１（Ａ）は表面実装型の回路基板を示す斜視図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。図２は第一実施例でのリードフレームの正面図及び側面図であり、図３はその要部斜視図及び要部断面図である。図４及び図５はリフロー時のリードフレームの状態を示す斜視図であり、図６は第二実施例でのリードフレームを示す斜視図である。

本発明によるリードフレームにより接合リード１０を実装した表面実装型の回路基板１は、図１（Ａ）の斜視図及び図１（Ｂ）の断面図で示すように、上面に電気回路を構成する導電パターン２を形成し、両側に多数の入出力端子５ａを備えた表面実装型のＩＣ５及びチップ抵抗及びチップコンデンサ等を同導電パターン２の所定位置にハンダ３０により接合している。又、同回路基板１の一側縁には前記導電パターン２に連なる略矩形状の複数のランド３が列状に形成され、同ランド３上には、外部との入出力を行う断面Ｌ字状に形成された複数の接合リード１０が垂直状に前記ハンダ３０により接合されるようになっている。又、同回路基板１の両側端には、円形状の位置出孔４が一対となって穿設されている。

前記回路基板１は、例えば底面部側を、アルミ、銅等の材料あるいは合金からなる材料層で形成し、アルミからなる場合はその両面をアルマイト処理している。同材料層の上面には絶縁層が形成され、同絶縁層の上面には、銅等の材料からなる前記導電パターン２がエッチング等により形成され電気回路を構成するようになっている。

前記ランド３に固着される複数の接合リード１０は、図２で示すように、リードフレーム６として供給されるようになっている。同リードフレーム６は、円形状の孔８を長手方向に沿って連設したダイバー７と、同ダイバー７の下端縁に連結された複数のリード群９とからなり、同リード群９の夫々のリードは、下端部に切り込みを設け、Ｌ字状に折曲した折曲部を設けた同一形状となっているが、前記ランド３にハンダ接合される複数の接合リード１０と、同接合リード１０がハンダ接合されるリフロー処理時に、前記リードフレーム６が治具を介さず前記回路基板１上に自立するように支持する支持リード１１と、前記接合リード１０が前記ランド３の所定位置に的確に載置されるよう、前記リードフレーム６を位置決めする位置決め用リード１２及び１３として夫々機能するようになっており、前記回路基板１上に形成された前記ランド３の個数に応じて、前記リード群９から前記接合リード１０、前記支持リード１１、位置決め用リード１２及び１３が適宜選択されるようになっている。

前記接合リード１０は、図２の側面図で示すように、上端部を前記ダイバー７に連結され、リフロー処理の後、前記ダイバー７から分離されて前記回路基板１のランド３にハンダ接合により垂直状に立設されるようになっており、その下端部には、Ｌ字状に折曲されて形成された折曲部１４を前記ランド３にハンダ接合されるようになっている。前記支持リード１１及び前記位置決め用リード１２も前記接合リード１０と同様に前記ダイバー７に連結されている。

前記折曲部１４は、図２のＢ−Ｂ断面図で示すように、先端部から後端部にかけて一対の切り込み１４ｃが設けられ、これにより折曲部１４は中央部１４ａと、その両側に位置する両側部１４ｂとに区画されている。又、中央部１４ａの幅は、前記回路基板１の両側端に穿設された位置出孔４の径に適合するようになっている。

次に、リフロー処理前の作業について説明する。まず、前記位置決め用リード１２及び１３の下端部に形成された前記中央部１４ａを、図３（Ａ）の矢印で示すように下方に折曲させる。続いて、図３（Ｂ）で示すように、前記リードフレーム６が自立できるように前記支持リード１１を前記ダイバー７の連結部から所要量後方に折曲させ、同支持リード１１を支柱として機能させるようにする。又、前記ダイバー７は適宜な箇所で両側部を切断し、前記回路基板１の組立に必要な本数のリード群９を確保する。

次に、前記回路基板１に形成された導電パターン２のハンダ接合位置及び前記ランド３に、スクリーン印刷等によりハンダペーストを印刷し、所定の電子部品搭載位置に、表面実装型のＩＣ５及びチップ抵抗及びチップコンデンサ等の所定の電子部品をマウント機等により載置し仮固定する。

続いて、図４で示すように、前記位置決め用リード１２の下方に突出した前記中央部１４ａを前記回路基板１の両側端に穿設された位置出孔４に挿入して前記リードフレーム６を前記回路基板１上に載置させる。この際、所要量後方に折曲させた前記支持リード１１の下端部が基板上面に接触し、同支持リード１１が支柱となって前記リードフレーム６が後方に倒れ込むことを防止するようになっている。又、前記位置決め用リード１２の中央部１４ａが前記位置出孔４に挿入されることにより、前記接合リード１０のハンダ接合部１３がハンダペーストを塗布された前記ランド３の所定位置に正確に載置するようになっている。

所定の電子部品及び前記リードフレーム６を搭載した前記回路基板１は、コンベアに載置されリフロー用加熱炉内を通過する。これにより、塗布されたハンダペーストが溶融し、搭載された電子部品のリード端子が、導電パターン２の所定箇所にハンダ接合されるとともに、前記接合リード１０の折曲部１４が前記ランド３にハンダ接合されるようになっている。又、この際、前記折曲部１４に切り込みが設けられていることにより、溶融したハンダの廻りがよくなり、ハンダ接合強度がより向上するようになっている。回路基板１がリフロー用加熱炉を通過し、ハンダ３０が冷却された後は、図５で示すように、前記ダイバー７と前記接合リード１０との連結部が切断され、前記ダイバー７、前記支持リード１１及び前記位置決め用リード１２が除去されリフロー処理が終了するようになっている。

次に、第二実施例について説明する。第二実施例は図６で示すように、リードフレーム１５は、前記接合リード１０と、同接合リード１０の両側に配置される位置決め用リード１６として機能するリードとからなり、これらの下端部は、一対の切り込みにより中央部１７ａと両側部１７ｂ及び１７ｃとに区画されている。

リフロー処理を行う際は、前記位置決め用リード１６の中央部１７ａを下方に折曲する一方、前記両側部１７ｂの内、１７ｂを前方に、１７ｃを後方に向け夫々折曲させる。この状態で、リードフレーム１５の両側に形成された前記位置決め用リード１６の中央部１７ａを、前記回路基板１の両側端に穿設された位置出孔４に挿入して前記リードフレーム１５を前記回路基板１上に載置させる。この際、前後に延出された両側部１７ｂ及び１７ｃが前記リードフレーム１５の倒れ込みを防止し、同リードフレーム１５の自立を支持するようになっている。又、実施例１と同様に、前記位置決め用リード１６の中央部１７ａが前記位置出孔４に挿入されることにより、前記接合リード１０のハンダ接合部がハンダペーストを塗布された前記ランド３の所定位置に正確に載置するようになっている。これにより、前記位置決め用リード１６が、前記リードフレーム１５を自立させる機能と、位置決めを行う機能とを併せ持つようになっており、より部材効率を高めてリフロー処理を行えるようになっている。

ハンダ印刷処理、電子部品搭載処理及びリフロー処理は、第一実施例と同様に行われ、又、回路基板がリフロー用加熱炉を通過し冷却された後は、ダイバーと前記位置決め用リード１６が除去され工程が終了するようになっている。

以上、説明したように、リードフレームに形成されたリード群から、回路基板のランドにハンダ接合されるリードと、リードフレームを支持する支持リードと、リードフレームの回路基板上での正確な位置決めを行う位置決め用リードとを適宜選択する。あるいは支持機能を備えた位置決め用リードを選択し、リードフレームをリフロー治具を介すことなく回路基板上に自立させてリフロー処理を行えることにより、アルミあるいはカーボン等の耐熱性に優れた材料から形成される高価な多数のリフロー治具を不要として、製造コストを充分に低減できるようになっている。又、通常使用されているリードフレームの形状を一部変更するのみで、回路基板上に自立するリードフレームを形成することが可能であり、これにより材料費が上昇する懸念がなく、又、支持リード及び位置決め用リードのリフロー前処理加工も、ペンチ等の一般的な工具、又は治具を用いて容易に行うことができるようになっている。又、回路基板に穿設された位置出孔に位置決め用リードの中央部を挿入してリードフレームの位置出しを行うことにより、リードとランドとの相対的な位置精度を更に向上させることができるようになっている。又、リフロー治具の回路基板への装着あるいは抜脱作業が省略できることにより作業性が改善され、又、リフロー治具がリフロー炉内の熱を吸収することによりリフロー炉の能力に影響を与える等の問題を改善することができるようになっている。又、ハンダ接合用としても、リードの先割れ形状はハンダのなじみが良く、接合強度の向上も図ることができる。

又、回路基板に穿設された位置出孔はスルーホールである必要がないので、同位置出孔に位置決め用リードの中央部を挿入したとしてもスルーホールメッキの剥がれ等を懸念する必要がない。又、位置決めリードは、リフロー処理の後、ダイバーとともに切り離すので、表面実装回路基板のパターン面と裏面との絶縁性が確保され、裏面に導体からなる放熱板を直接取付ける場合等でもパターン面との短絡を防止することができるようになっている。

（Ａ）は、リードを接合した回路基板を示す斜視図である。 （Ｂ）は、その断面図である。 本発明によるリードフレームの第一実施例を示す正面図及び側面図である。 （Ａ）は、本発明の第一実施例におけるリードフレームの位置決め用リードを示す要部斜視図である。 （Ｂ）は、支持リードを示す側面図である。 本発明の第一実施例によるリードフレームを回路基板に装着した状態を示す斜視図である。 リフロー処理後のリードフレームの処理を示す斜視図である。 第二実施例によるリードフレームを回路基板に装着した状態を示す斜視図である。 （Ａ）は、従来でのリフロー処理を示す斜視図である。 （Ｂ）は、その断面図である。 他の従来例でのリードフレームを示す斜視図である。

符号の説明

１ 回路基板
２ 導電パターン
３ ランド
４ 位置出孔
５ ＩＣ
５ａ 入出力端子
６ リードフレーム
７ ダイバー
８ 孔
９ リード群
１０ 接合リード
１１ 支持リード
１２ 位置決め用リード
１３ 位置決め用リード
１４ 折曲部
１４ａ 中央部
１４ｃ 切り込み
１５ リードフレーム
１６ 位置決め用リード
１７ａ 中央部
１７ｂ、１７ｃ 両側部

Claims (10)

1. ダイバーと、同ダイバーに連結された複数のリードからなるリードフレームにおいて、前記リードの下端部に夫々切り込みを設けたことを特徴とするリードフレーム。
2. 前記リードの下端部をＬ字状に折曲させ、折曲部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記リードは、回路基板上のランドにハンダ接合される接合リードと、前記リードフレームが回路基板上で自立するように支持する支持リードと、前記リードフレームの回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとに適宜選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリードフレーム。
4. 前記支持リードは、前記ダイバーとの連結部から前方あるいは後方に折曲され、前記折曲部の一端を前記回路基板に当接させることにより前記リードフレームを前記回路基板上に支持することを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。
5. 前記リードは、回路基板上のランドにハンダ接合される接合リードと、前記リードフレームが回路基板上で自立するように支持し且つ前記リードフレームの回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとに適宜選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリードフレーム。
6. 前記位置決め用リードは、前記切り込みを設けた下端部の一部または前記折曲部の一部を下方に突出するように加工され、前記下端部の一部または前記折曲部の一部が前記回路基板に穿設された位置決孔に挿入されることを特徴とする請求項３乃至請求項５に記載のリードフレーム。
7. ダイバーと、同ダイバーに連結され、あらかじめ夫々の下端部に切り込みを設け且つＬ字状に折曲して折曲部を形成した複数のリードからリードフレームを構成してなり、
   前記複数のリードからハンダ接合用の接合リードと、前記リードフレームが前記回路基板上で自立するように支持する支持リードと、前記リードフレームの前記回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとを適宜選択して回路基板の表面に搭載し、
   前記接合リードを前記回路基板にハンダ接合したのち、前記ダイバー、前記支持リード、前記位置決め用リードを前記接合リードから分離処理することを特徴とする回路基板の製造方法。
8. ダイバーと、同ダイバーに連結され、あらかじめ夫々の下端部に切り込みを設け且つＬ字状に折曲した複数のリードからなるリードフレームを構成してなり
   前記複数のリードからハンダ接合用の接合リードと、前記リードフレームが前記回路基板上で自立するように支持し且つ前記リードフレームの前記回路基板上での位置決めを行なう位置決め用リードとを適宜選択して回路基板の表面に搭載し、
   前記接合リードを前記回路基板にハンダ接合したのち、前記ダイバー、前記位置決め用リードを前記接合リードから分離処理することを特徴とする回路基板の製造方法。
9. 前記支持リードは、あらかじめ前記ダイバーとの連結部から前方あるいは後方に折曲され、前記折曲部の一端を前記回路基板に当接させるようにして前記回路基板の表面に搭載し、前記リードフレームを前記回路基板上に支持するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の回路基板の製造方法。
10. 前記位置決め用リードは、あらかじめ、前記切り込みを設けた下端部または前記折曲部の一部を下方に突出するように加工され、前記下端部の一部または前記折曲部の一部が前記回路基板に穿設された位置決孔に挿入されることを特徴とする請求項７乃至請求項９に記載の回路基板の製造方法。

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