JP2007012771A - モーター用回路基板と電子部品の実装位置の目視検査方法 - Google Patents

モーター用回路基板と電子部品の実装位置の目視検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ホール素子のような表面実装部品の実装位置の目視チェックが容易な回路基板と、それを用いた実装位置の検査方法を提供する。
【解決手段】回路基板には、ホール素子21の一方の側面から突出した2本の端子ピン32が半田付けされる2個の半田付ランド1aの両側を挟むように配置された一対の細長線状マーク7aを含む目視確認用マーク7が印刷されている。ホール素子21が正しい位置に実装されたときに、一列に並んだ2本の端子ピン32の先端が、一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1上に位置するように、一対の細長線状マーク7aが配置されている。さらに、一対の細長線状マーク7aの中間に、かつ、2個の半田付ランドの間に位置するように第3の細長線状マーク7bが印刷されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、ブラシレスモーター等のモーター用回路基板と電子部品の実装位置の目視検査方法に関し、特に、ホールICのような表面実装部品の回路基板に対する実装位置の目視検査方法の改善に関する。
ブラシレスモーターでは、ローターの磁極位置を検出するためのホール素子やモーター駆動制御用IC等の電子部品を実装した回路基板が備えられている(例えば特許文献1及び2参照)。小形化されたモーターでは、回路基板として両面基板が使用され、実装されるIC等の電子部品は表面実装タイプのものが使用されることが多い。ここでいう表面実装タイプとは、電子部品の端子ピンを回路基板の穴に通すのではなく、基板表面に設けられた半田付ランドにリフロー等の手段で半田付けすることによって接続するタイプである。このような電子部品を表面実装部品ということにする。
例えば、ブラシレスモーターの回路基板に実装されるホール素子は、平面視1.2mm×2mm程度の大きさのプラスチックパッケージの両側から2本ずつ計4本突出する端子ピンを有する(図2参照)。これら4本の端子ピンの先端部がリフロー工程によって回路基板の半田付ランドに半田付けで接続される。端子ピンの幅は約0.3mmであり、半田付ランドは例えば0.5mm×0.8mm程度の長円形である。
上記のようなホール素子等の表面実装部品の回路基板への実装はマウンタ(装着機)と呼称される機械を用いて行われる。回路基板における表面実装部品の実装位置を含む制御データが生成され、マウンタに登録される。フラックス等によって表面実装部品が仮止めされた回路基板はリフロー炉で加熱処理され、表面実装部品の端子ピンと半田付ランドとの半田付けが行われる。一般に、本実装の前にテスト実装を行い、拡大鏡を用いて実装位置のずれを目視チェックし、制御データの修正が行われる。目視チェックでは、例えば、半田付ランドの略中央部に端子ピンの先端部が位置しているか否かを判断する。
また、回路基板の製作に使用されたCADデータからマウンタの制御データを生成することも従来から行われている。この場合、回路基板における表面実装部品の装着位置をCADデータから自動的に得ることができる。しかし、実際には回路基板の製作工程における印刷ずれや打ち抜き加工のずれ等に起因して仕上がり寸法に誤差が生じる。そのため、回路基板のCADデータから生成されたマウンタの制御データを使用する場合であっても、上記のようなテスト実装、拡大鏡を用いた目視チェック、制御データの修正登録といった手順が必要である。
特開2003−201991号公報 特開2003−180064号公報
上記のようなモーター用回路基板におけるホール素子のような表面実装部品の実装位置の目視チェックは、作業者の個人差のために、正確さを期すことが困難である。例えば上述のホール素子の例では、良好な半田付けのために端子ピンの幅に対して半田付ランドの大きさに余裕を持たせているので、両者の位置関係を目視で正確にチェックすることが難しい。特に端子ピンの幅方向の位置ずれに比べて、長手方向の位置ずれの判断が難しい。
特にホール素子の場合は、回路基板上の実装位置がずれると、ローターマグネットの磁極位置を正確に検出できなくなり、その結果、モーターの回転速度を正確に制御することができなくなるおそれがある。したがって、実装位置を精密に管理する必要がある。
本発明は、上記のような課題を解決し、ホール素子のような表面実装部品の実装位置の目視チェックが容易な回路基板と、それを用いた実装位置の検査方法を提供することを目的とする。
本発明によるモーター用回路基板の第1の構成(請求項1)は、表面実装タイプの電子部品が装着されるモーター用の回路基板において、前記電子部品のパッケージの側面から突出する複数の端子ピンが半田付けされる複数の半田付ランドと、当該複数の半田付ランドの近傍に印刷された目視確認用マークとを備え、前記目視確認用マークは、一列に並んだ複数の半田付ランドの両側を挟むように配置された一対の細長線状マークを含み、前記一列に並んだ複数の半田付ランドに半田付けされる前記電子部品の複数の端子ピンの先端が前記一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するように、前記一対の細長線状マークが印刷されていることを特徴とする。半田付ランドは銅箔のような導電体の露出部である。また、目視確認用マークはレジスト等のシルク印刷によって形成することができる。
このような構成のモーター用回路基板を使用することにより、回路基板上における電子部品の実装位置の目視検査を従来よりも正確かつ容易に行うことができる。電子部品の複数の端子ピンの先端が一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するか否かをチェックすることにより、端子ピンの長手方向(突出方向)の位置ずれの有無を正確かつ容易に行うことができる。なお、端子ピンの幅方向の位置ずれの検査は、一対の細長線状マークの間に端子ピンが偏り無く位置しているか否かをチェックすることによって容易に行うことができる。
本発明によるモーター用回路基板の第2の構成(請求項2)は、上記第1の構成において、前記電子部品がホール素子であり、そのパッケージの対向する2つの側面から2本ずつ計4本の端子ピンが突出し、一方の側面から突出した2本の端子ピンが半田付けされる2個の半田付ランドの両側を挟むように配置された一対の細長線状マークが印刷されていることを特徴とする。このような構成によれば、前述のような理由により実装位置を精密に管理する必要があるホール素子の位置ずれの有無を目視検査によって見つけることが容易になる。
本発明によるモーター用回路基板の第3の構成(請求項3)は、上記第2の構成において、前記一対の細長線状マークの中間に、かつ、前記2個の半田付ランドの間に位置するように、第3の細長線状マークが印刷されていることを特徴とする。このような構成によれば、一定間隔で一直線に並ぶように印刷された3個の細長線状マークの間にホール素子の一方の側面から突出した2本の端子ピンの先端が配置されるように実装されるので、端子ピンの長手方向(突出方向)の位置ずれだけでなく、端子ピンの幅方向の位置ずれについても一層正確かつ容易に目視検査することができる。
本発明によるモーター用回路基板の第4の構成(請求項4)は、上記いずれかの構成において、前記細長線状マークの幅が0.1mmから0.3mmの範囲内にあり、長さが0.3mmから0.6mmの範囲内にあることを特徴とする。この範囲内の大きさの細長線状マークであれば、ホール素子のような小さな電子部品の端子ピンの半田付ランドに対する位置ずれを拡大鏡で目視検査する際に、容易かつ正確に検査することができる。
本発明による電子部品の実装位置の目視検査方法の第1の構成(請求項5)は、回路基板に実装された表面実装タイプの電子部品の実装位置の目視検査方法において、前記電子部品のパッケージの側面から突出する複数の端子ピンが半田付けされる複数の半田付ランドを挟むように一対の細長線状マークを前記回路基板に印刷し、前記電子部品の一列に並んだ複数の端子ピンの先端が前記一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するか否かを検査することを特徴とする。
このような検査方法によれば、回路基板上における電子部品の実装位置の目視検査を従来よりも正確かつ容易に行うことができる。電子部品の複数の端子ピンの先端が一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するか否かをチェックすることにより、端子ピンの長手方向(突出方向)の位置ずれの有無を正確かつ容易に行うことができる。なお、端子ピンの幅方向の位置ずれの検査は、一対の細長線状マークの間に偏り無く端子ピンが位置しているか否かをチェックすることによって容易に行うことができる。
本発明による電子部品の実装位置の目視検査方法の第2の構成(請求項6)は、上記第1の構成において、前記電子部品がホール素子であり、そのパッケージの対向する2つの側面から2本ずつ計4本の端子ピンが突出し、一方の側面から突出した2本の端子ピンが半田付けされる2個の半田付ランドの両側を挟むように前記一対の細長線状マークを前記回路基板に印刷することを特徴とする。このような構成によれば、前述のような理由により特に実装位置を精密に管理する必要があるホール素子の位置ずれの有無を目視検査によって見つけることが容易になる。
本発明による電子部品の実装位置の目視検査方法の第3の構成(請求項7)は、上記第2の構成において、前記一対の細長線状マークの中間に、かつ、前記2個の半田付ランドの間に位置するように、第3の細長線状マークを前記回路基板に印刷し、前記第3の細長線状マークが実装された前記電子部品の2本の端子ピンの先端の中央に位置するか否かを検査することを特徴とする。このような構成によれば、一定間隔で一直線に並ぶように印刷された3個の細長線状マークの間にホール素子の一方の側面から突出した2本の端子ピンの先端部が配置されるように実装され、端子ピンの長手方向(突出方向)の位置ずれだけでなく、端子ピンの幅方向の位置ずれについても一層正確かつ容易に目視検査することができる。
本発明による電子部品の実装位置の目視検査方法の第4の構成(請求項8)は、上記いずれかの構成において、前記細長線状マークの幅が0.1mmから0.3mmの範囲内にあり、長さが0.3mmから0.6mmの範囲内にあることを特徴とする。この範囲内の大きさの細長線状マークであれば、ホール素子のような小さな電子部品の端子ピンの半田付ランドに対する位置ずれを拡大鏡で目視検査する際に、容易かつ正確に検査することができる。
本発明のモーター用回路基板と電子部品の実装位置の目視検査方法によれば、ホール素子のような電子部品の複数の端子ピンの先端が一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するか否かをチェックすることにより、端子ピンの長手方向(突出方向)の位置ずれの有無を正確かつ容易に行うことができる。端子ピンの幅方向の位置ずれの検査は、一対の細長線状マークの間に端子ピンが偏り無く位置しているか否かをチェックすることによって容易に行うことができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明の実施例1に係るモーター用回路基板の概略形状を示す平面図である。(a)はモーター駆動制御用の集積回路(IC)等の電子部品が実装される第1面(A面)を示し、(b)はホール素子等の電子部品が実装される第2面(B面)を示している。このモーター用回路基板1は、直径5cm程度の略円形形状を有し、中央部にモーターの回転軸(又は軸受部)を逃げる貫通孔2が形成されている。モーター部と一体になるようにモーター用回路基板1が組み込まれる。
このモーター用回路基板1は、ガラスエポキシ又は紙エポキシ等の基材の両面に回路パターン(銅箔パターン)が形成された両面基板である。A面の回路パターンとB面の回路パターンとを接続するための複数のスルーホールが形成されているが、部品実装用の孔は原則として形成されていない。実装用孔が不要な表面実装タイプの電子部品がA面及びB面に実装される。図1(a)に示すように、A面にはモーター駆動制御用IC12と、その周辺回路を構成するチップ抵抗13,14及びチップコンデンサ15〜20等が実装される。図1(b)に示すように、B面にはホール素子21、チップ抵抗24、チップコンデンサ25〜27等が実装される。
図2は、本実施例のモーター用回路基板に実装されるホール素子の形状を示す図である。(a)は平面図であり、(b)は側面図である。ホール素子21は、平面視1.2mm×2mm程度の大きさのプラスチックパッケージ31の両側から2本ずつ計4本突出する端子ピン32を有する。これら4本の端子ピン32の先端部32aがリフロー工程によってモーター用回路基板1の半田付ランド1aに半田付けで接続される。端子ピン32の幅は約0.3mmであり、半田付ランド1aは例えば0.5mm×0.8mm程度の長円形である。なお、図2(b)に示すように、銅箔パターン1bの上にはレジスト1cが印刷されるが、このレジスト1cを部分的に除いて銅箔パターン1bを露出させた部分が半田付ランド1aに相当する。
ホール素子21は、4個の磁気感知抵抗素子でブリッジ回路を構成したものである。ブリッジ回路の4個の接続点が端子ピン32として引き出されている。2個の端子ピン32の間に所定の電圧を印可し、他の2個の端端子ピン32の間に生ずる電圧を出力として取り出す。この出力電圧は近接磁場(磁束密度)に応じて正負の値に変化する。この出力電圧は、モーター駆動制御用IC12に入力され、その内部に設けられた差動増幅回路によって矩形波の信号に整形される。この矩形波信号は、回転数(及び回転位相)を示す信号として、モーターの駆動制御に使用される。
図1(b)に示すように、モーター用回路基板1のB面において、ホール素子21の実装箇所が周方向に一定の間隔(本実施例では40度の角度間隔)で3箇所に配置されている。モーターを構成するローターマグネットの回転に伴って、ホール素子21の出力電圧が周期的に変化し、この出力電圧がモーター駆動制御用IC12に入力されることにより、回転数や回転位相がわかる。したがって、ホール素子21の実装位置は精密に管理する必要がある。ホール素子21の実装位置がずれると、ローターの磁極位置を正確に検出できなくなり、その結果、モーター(ローター)の回転速度を正確に制御することができなくなるおそれがある。
ホール素子21やモーター駆動制御用IC12を含む表面実装部品のモーター用回路基板1への実装(装着)は、マウンタ(装着機)と呼称される機械を用いて行われる。モーター用回路基板1における各表面実装部品の実装位置を含む制御データが生成され、マウンタに登録される。フラックス等によって表面実装部品が仮止めされたモーター用回路基板1はリフロー炉で加熱処理され、表面実装部品の端子ピンと半田付ランドとの半田付けが行われる。実際には、複数のモーター用回路基板1がミシン目で接続された略矩形の集合基板を単位としてマウンタやリフロー炉による工程が行われる。
図3は、本実施例のモーター用回路基板が複数接続された集合基板の例を示す平面図である。この例では、12個のモーター用回路基板1が3行4列に配置されて略長方形の集合基板3が構成されている。各モーター用回路基板1は3箇所のミシン目4で集合基板3に接続されている。マウンタやリフロー炉による工程が完了した後に、プレス機でミシン目4の部分を切断することによってそれぞれのモーター用回路基板1が集合基板3から切り離される。略長方形の集合基板3の四隅にはマウンタやリフロー炉の冶具に固定するための孔5が設けられ、それらの近傍にはパターンずれチェック用のマーク及び孔6が形成されている。
上記のようなモーター用回路基板1(集合基板3)のパターン設計に使用されたCADデータから表面実装部品の実装位置を含むマウンタの制御データを生成し、マウンタに登録することができる。しかし、実際にはモーター用回路基板1(集合基板3)の製作工程における印刷ずれや打ち抜き加工のずれ等に起因して仕上がり寸法に誤差が生じる。その結果、表面実装部品の実装位置が目標位置からずれる場合がある。一般に、本実装(量産)の前にテスト実装を行い、実装位置のずれを目視検査し、必要な場合は制御データの修正を行う。前述のように、特にホール素子21の実装位置は厳密に管理する必要がある。
実装位置のずれの目視チェックは、例えば拡大鏡を用いて、端子ピンの先端部と半田付ランドとの位置関係を観察することによって行われる。例えば図2において、前述の例示の如く、端子ピン32の幅(0.3mm)に対して半田付ランド1aの大きさ(0.5mm×0.8mm)に余裕を持たせている。したがって、例えば端子ピン32の先端部32aが半田付ランド1aの略中央部に位置しているか否かを判断することになるが、このようなチェックは、作業者の個人差もあり、正確さを期すことが困難である。特に端子ピン32の幅方向の位置ずれに比べて、長手方向の位置ずれの判断がむずかしい。
そこで、本実施例のモーター用回路基板1では、図4に示すように、ホール素子21の実装位置の目視チェックを正確かつ容易に行うための目視確認用マーク7が印刷されている。図4は、本実施例のモーター用回路基板におけるホール素子の実装箇所の周辺のパターンや目視確認用マークを示す平面図である。また、図5は、本実施例のホール素子の端子ピンと目視確認用マークとの関係を示す拡大図である。
図4に示すように、ホール素子21が実装される3箇所のそれぞれの半田付ランド1aの近傍に目視確認用マーク7が配置されている。目視確認用マーク7は、例えばレジストの上に印刷されるシルクパターン(第2レジスト)を用いて印刷される。シルクパターンは通常、実装される各電子部品の輪郭や符号の印刷に使用され、白色で印刷されることが多い。シルクパターンが省略される場合は、レジストの白抜きによって目視確認用マーク7を印刷することが可能である。
図5に示すように、目視確認用マーク7は、ホール素子21の一方の側面から突出した2本の端子ピン32が半田付けされる2個の半田付ランド1aの両側を挟むように配置された一対の細長線状マーク7aを含む。そして、ホール素子21が正しい位置に実装されたときに、一列に並んだ2本の端子ピン32の先端が、一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1上に位置するように、一対の細長線状マーク7aが配置(印刷)されている。
したがって、テスト実装されたホール素子21の実装位置の目視検査において、一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1を基準として端子ピン32の先端位置をチェックすれば、端子ピン32の長手方向(突出方向、図5では上下方向)の位置ずれを容易かつ正確に判断することができる。つまり、一列に並んだ2本の端子ピン32の先端が一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1の上にあれば、正しい実装位置であると判断することができる。
端子ピン32の幅方向(図5では左右方向)の位置ずれについては、一対の細長線状マーク7aの間に2本の端子ピン32の先端が偏り無く位置しているか否かをチェックすればよい。更に、本実施例のモーター用回路基板1では、一対の細長線状マーク7aの中間に、かつ、2個の半田付ランド1aの間に位置するように、第3の細長線状マーク7bが印刷されている。つまり、目視確認用マーク7は一対の細長線状マーク7aとそれらの中間に位置する細長線状マーク7bとからなる。したがって、一定間隔で一直線に並ぶように印刷された3個の細長線状マーク7a、7bの間にホール素子21の一方の側面から突出した2本の端子ピン32の先端が配置されるように実装される。その結果、端子ピンの長手方向だけでなく幅方向の位置ずれについても一層正確かつ容易に目視検査することができる。
但し、第3の細長線状マーク7bは必須ではない。一列に並んだ複数の半田付ランド1aの両側を挟むように配置された一対の細長線状マーク7aが少なくとも印刷されておればよい。次の実施例2でそのような構成について説明を加える。
図6は、本発明の実施例2に係る表面実装部品の端子ピンと目視確認用マークとの関係を示す図である。この実施例で目視検査の対象となる表面実装部品41は実施例1のようなホール素子ではなく、側面からもっと狭いピッチで多くの端子ピン42が突出している集積回路のような電子部品である。この実施例では、図6に示すように、電子部品41のパッケージの側面から4本ずつ計8本の端子ピン42が突出している。そして、実施例1と同様に、一列に並んだ端子ピン42の半田付けランド1aの両側を挟むように一対の細長線状マーク7aが印刷されている。電子部品1が正しい位置に実装されたときに、一列に並んだ4本の端子ピン42の先端が、一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1上に位置するように、一対の細長線状マーク7aが配置(印刷)されている。この実施例では一対の細長線状マーク7aのみで目視確認用マーク7が構成されている。
この実施例でも、テスト実装された電子部品41の実装位置の目視検査において、一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1を基準として端子ピン42の先端位置をチェックすれば、端子ピン42の長手方向(突出方向、図6では上下方向)の位置ずれを容易かつ正確に判断することができる。つまり、一列に並んだ4本の端子ピン42の先端が一対の細長線状マーク7aを結ぶ直線L1の上にあれば、正しい実装位置であると判断することができる。また、端子ピン42の幅方向(図6では左右方向)の位置ずれについては、一対の細長線状マーク7aの間に4本の端子ピン42の先端が偏り無く位置しているか否かをチェックすれよい。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明のモーター用回路基板と電子部品の実装位置の目視検査方法は、これらの実施例に限らず種々の形態で実施することができる。
本発明の実施例1に係るモーター用回路基板の概略形状を示す平面図である。 本実施例のモーター用回路基板に実装されるホール素子の形状を示す図である。 本実施例のモーター用回路基板が複数接続された集合基板の例を示す平面図である。 本実施例のモーター用回路基板におけるホール素子の実装箇所の周辺のパターンや目視確認用マークを示す平面図である。 本実施例のホール素子の端子ピンと目視確認用マークとの関係を示す拡大図である。 本発明の実施例2に係る表面実装部品の端子ピンと目視確認用マークとの関係を示す図である。
符号の説明
1 モーター用回路基板
1a 半田付ランド
7 目視確認用マーク
7a 一対の細長線状マーク
7b 第3の細長線状マーク
21 ホール素子(電子部品)
32 端子ピン
41 電子部品
42 端子ピン

Claims (8)

  1. 表面実装タイプの電子部品が装着されるモーター用の回路基板であって、
    前記電子部品のパッケージの側面から突出する複数の端子ピンが半田付けされる複数の半田付ランドと、当該複数の半田付ランドの近傍に印刷された目視確認用マークとを備え、
    前記目視確認用マークは、一列に並んだ複数の半田付ランドの両側を挟むように配置された一対の細長線状マークを含み、
    前記一列に並んだ複数の半田付ランドに半田付けされる前記電子部品の複数の端子ピンの先端が前記一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するように、前記一対の細長線状マークが印刷されていることを特徴とするモーター用回路基板。
  2. 前記電子部品がホール素子であり、そのパッケージの対向する2つの側面から2本ずつ計4本の端子ピンが突出し、一方の側面から突出した2本の端子ピンが半田付けされる2個の半田付ランドの両側を挟むように配置された一対の細長線状マークが印刷されていることを特徴とする
    請求項1記載のモーター用回路基板。
  3. 前記一対の細長線状マークの中間に、かつ、前記2個の半田付ランドの間に位置するように、第3の細長線状マークが印刷されていることを特徴とする
    請求項2記載のモーター用回路基板。
  4. 前記細長線状マークの幅が0.1mmから0.3mmの範囲内にあり、長さが0.3mmから0.6mmの範囲内にあることを特徴とする
    請求項1,2又は3記載のモーター用回路基板。
  5. 回路基板に実装された表面実装タイプの電子部品の実装位置の目視検査方法であって、
    前記電子部品のパッケージの側面から突出する複数の端子ピンが半田付けされる複数の半田付ランドを挟むように一対の細長線状マークを前記回路基板に印刷し、
    前記電子部品の一列に並んだ複数の端子ピンの先端が前記一対の細長線状マークを結ぶ直線上に位置するか否かを検査することを特徴とする電子部品の実装位置の目視検査方法。
  6. 前記電子部品がホール素子であり、そのパッケージの対向する2つの側面から2本ずつ計4本の端子ピンが突出し、一方の側面から突出した2本の端子ピンが半田付けされる2個の半田付ランドの両側を挟むように前記一対の細長線状マークを前記回路基板に印刷することを特徴とする
    請求項5記載の電子部品の実装位置の目視検査方法。
  7. 前記一対の細長線状マークの中間に、かつ、前記2個の半田付ランドの間に位置するように、第3の細長線状マークを前記回路基板に印刷し、前記第3の細長線状マークが実装された前記電子部品の2本の端子ピンの先端の中央に位置するか否かを検査することを特徴とする
    請求項6記載の電子部品の実装位置の目視検査方法。
  8. 前記細長線状マークの幅が0.1mmから0.3mmの範囲内にあり、長さが0.3mmから0.6mmの範囲内にあることを特徴とする
    請求項5,6又は7記載の電子部品の実装位置の目視検査方法。
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