JP2007317688A - 電子部品及び電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入実装される形態の電子部品を、はんだブリッジが形成されることなく、リフロー工程で実装できるようにする。
【解決手段】電子部品１Ａは、リード端子３にはんだ材４を組み込むスペーサ部材５Ａをハウジング２とは独立して備える。スペーサ部材５Ａは、リード端子３の配置に合わせて開口して、それぞれリード端子３が挿入されると共に、接合工程で溶融させるはんだ材４が通る導入穴６と、はんだ材４が格納されるはんだ格納部７と、プリント配線板との間に隙間を形成して、はんだブリッジの形成を防止する突起部８とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線基板のスルーホールにリード端子を挿入して実装される電子部品及び電子部品の実装方法に関する。詳しくは、リード端子にはんだを組み込むと共に、配線基板のスルーホールにはんだを導入する機能と、はんだブリッジの形成を防止する機能を有したスペーサ部材が装着されることで、はんだブリッジを形成することなく、リード部品をチップ部品と共にリフロー工程で実装できるようにしたものである。

電子機器の各種回路が構成されている配線基板である例えばプリント配線板には、各種回路を構成するための電子部品が実装される。

これら電子部品としては、例えば、プリント配線板のスルーホールにリード端子が挿入実装される形態のリード部品等と称されるタイプと、プリント配線板の接続パッドに表面実装される形態のチップ部品等と称されるタイプがある。

プリント配線板のスルーホールにリード端子が挿入されたリード部品や、プリント配線板の接続パッドに位置合わせして搭載されたチップ部品は、プリント配線板の配線部と電気的な接続を行うため、はんだ付けによりプリント配線板に実装される。

プリント配線板に電子部品を実装するはんだ付けの方式としては、フローはんだ方式とリフローはんだ方式、更にはんだコテを使用した手作業による方式があり、リード部品は、フローはんだ方式や手作業による方式で実装され、チップ部品は、リフローはんだ方式で実装される。

フローはんだ方式は、溶融させたはんだを収容したはんだ槽内にプリント配線板を通し、はんだ槽内の溶融したはんだを噴流させてプリント配線板の下面に当ててはんだ付けを行う方式である。

リフローはんだ方式は、プリント配線板の接続パッドにクリームはんだを塗布し、チップ部品を搭載した後に、チップ部品が搭載されたプリント配線板をリフロー炉に投入して加熱し、クリームはんだを溶融させてはんだ付けを行う方式である。

さて、リード部品とチップ部品を１枚のプリント配線板に実装する構成では、プリント配線板にチップ部品を搭載し、リフロー工程で実装した後、プリント配線板のスルーホールにリード部品のリード端子を挿入し、フロー工程で実装していた。

このため、リード部品とチップ部品を混載したプリント配線板を生産するためには、リフロー工程のための設備とフロー工程のための設備が必要で、生産工程も２工程以上に分かれてしまう。

そこで、リフロー工程でリード部品の実装を行えるようにするため、プリント配線板のスルーホールにクリームはんだを塗布し、クリームはんだが塗布されたスルーホールにリード部品のリード端子を挿入して、リフロー工程でクリームはんだを溶融させ、スルーホール内に流してはんだ付けを行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、リード部品のリード端子にはんだの塊を取り付け、はんだの塊が取り付けられたリード端子をプリント配線板のスルーホールに挿入して、リフロー工程ではんだの塊を溶融させ、スルーホール内に流してはんだ付けを行う技術が提案されている。

特開平５−１２９７５３号公報

従来、電子部品としてのリード部品は、フロー工程でプリント配線板に実装していたので、１枚のプリント配線板にチップ部品と混載する構成では、リフロー工程とフロー工程を行う必要があり、設備の増加及び生産工程の増加によってコストが上昇するという問題がある。

また、従来は、リード部品に隣接してチップ部品を実装する構成では、リフロー工程で実装済みのチップ部品が、フロー工程によるはんだ噴流で脱落するため、リード部品をフロー工程で実装することができず、手作業でのはんだ付けが必要であった。

更に、プリント配線板のスルーホールにクリームはんだを塗布したり、ワッシャー型に成型されたはんだを載置してからリード部品をリフロー工程で挿入実装する場合、リード端子が狭ピッチであると、リード端子間ではんだブリッジが形成されるという問題がある。

このため、はんだ量を多くできないので、はんだの塊をリード端子に取り付けておく方法も考えられるが、やはりはんだブリッジが形成されるという問題があり、また、スルーホールにはんだが充分に流れず、はんだ付けの品質が低下するという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、リード部品をリフロー工程で実装できるようにした電子部品及び電子部品の実装方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、配線基板に形成されたスルーホールに挿入されるリード端子を有し、リード端子をスルーホールに挿入し、はんだで接合して配線基板に実装される電子部品において、リード端子にはんだを組み込むスペーサ部材を独立して備え、スペーサ部材は、リード端子の配置に合わせて開口して、それぞれリード端子が挿入されると共に、接合工程で溶融させるはんだが通る導入穴と、配線基板と対向する面に突出形成され、配線基板との間に隙間を形成する凸状部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の電子部品では、スペーサ部材の導入穴にリード端子が挿入され、リード端子にはんだが組み込まれる。

スペーサ部材によりリード端子にはんだが組み込まれた電子部品は、リード端子が配線基板のスルーホールに挿入される。

そして、リフロー工程によってリード端子に組み込まれているはんだが溶融し、導入穴を通ってスルーホール内に充填され、リード端子がスルーホールに接合される。

また、スペーサ部材は、凸状部材が配線基板に接することで、スペーサ部材と配線基板との間に、毛細管現象によるはんだの流れを発生させない隙間が形成され、隣接するリード端子間でのはんだブリッジの形成を防いでいる。

また、上述した課題を解決するため、本発明は、配線基板に形成されたスルーホールにリード端子を挿入し、リード端子をスルーホールにはんだで接合して配線基板に実装する電子部品の実装方法であって、配線基板との間に隙間を形成する凸状部材を有したスペーサ部材に形成された導入穴に挿入され、はんだが組み込まれたリード端子を、配線基板のはんだが塗布されたスルーホールに挿入し、リード端子に組み込まれたはんだ及びスルーホールに塗布されたはんだをリフロー工程で溶融させ、リード端子に組み込まれて溶融したはんだをスペーサ部材の導入穴を通し、スルーホールに塗布されて溶融したはんだと結合させてスルーホール内に充填し、リード端子をスルーホールに接合することを特徴とする。

本発明の電子部品の実装方法では、スペーサ部材の導入穴に挿入され、はんだが組み込まれたリード端子が、配線基板のスルーホールに挿入される。リード端子に組み込まれたはんだはリフロー工程で溶融し、スペーサ部材の導入穴を通り、スルーホールに塗布されて溶融したはんだと結合してスルーホール内に充填され、リード端子がスルーホールに接合される。

また、スペーサ部材の凸状部材が配線基板に接することで、スペーサ部材と配線基板との間に、毛細管現象によるはんだの流れを発生させない隙間が形成され、隣接するリード端子間でのはんだブリッジの形成を防いでいる。

本発明の電子部品によれば、はんだをリード端子に組み込むと共に、接合工程で溶融したはんだを、リード端子が挿入された配線基板のスルーホールへと導入するスペーサ部材を備えたので、リード端子に組み込んだはんだでスルーホール内を充填してはんだによる接合を行うことができ、はんだ付けの品質を向上させて、リフローはんだ付けの工程で実装することができる。

また、スペーサ部材と配線基板との間に、毛細管現象によるはんだの流れを生じさせない隙間が形成されるので、はんだブリッジの形成を防止することができる。

本発明の電子部品の実装方法によれば、リード端子にはんだを組み込むと共に、配線基板のスルーホールにはんだを導入する機能と、はんだブリッジの形成を防止する機能を有したスペーサ部材が装着された電子部品を配線基板に実装することで、はんだブリッジが形成されることなく、リード部品をリフロー工程で実装できる。

これにより、配線基板にリード部品とチップ部品を混載する場合でも、リフロー工程とフロー工程の２工程により実装を行う必要が無くなり、リフロー工程のみで配線基板の生産が可能となる。従って、フロー工程の削減による設備の削減と生産工程の削減を達成できる。

以下、図面を参照して本発明の電子部品及び電子部品の実装方法の実施の形態について説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜本実施の形態の電子部品の構成例＞
図１は、本実施の形態の電子部品の構成の一例を示す断面図である。本実施の形態の電子部品１Ａは、配線基板であるプリント配線板のスルーホールに挿入実装されるリード部品であって例えばコネクタであり、樹脂等で構成された部品本体であるハウジング２と、所定のパターンで配置され、ハウジング２の底面から突出する複数本のリード端子３と、各リード端子３にはんだ材４を組み込むと共に、はんだブリッジの形成を防止するスペーサ部材５Ａを備える。

電子部品１Ａは、ハウジング２を支持する脚部２ａを、ハウジング２の底面の端部に備えると共に、スペーサ部材５Ａを格納するスペーサ格納部２ｂを、ハウジング２の底面のリード端子３が突出する部位に備える。

ハウジング２は、脚部２ａが例えば一体に形成され、脚部２ａの内側の空間によってスペーサ格納部２ｂが形成される。スペーサ格納部２ｂは、スペーサ部材５Ａが所定の範囲で自在に動くことができる大きさを有する。なお、ハウジング２は、スペーサ格納部２ｂに格納したスペーサ部材５Ａの脱落を防止するため、脚部２ａに係止突起２ｃが形成される。

図２は、スペーサ部材５Ａの構成の一例を示す斜視図であり、次に、図１及び図２を参照して、スペーサ部材５Ａの構成について説明する。

スペーサ部材５Ａは、はんだ材４の溶融温度以上の耐熱性を持つ材質で構成された平板形状の部材で、リード端子３の配置に合わせて開口した複数の導入穴６を備える。各導入穴６は、スペーサ部材５Ａを貫通して形成され、それぞれリード端子３が挿入されると共に、挿入されたリード端子３の外周に、接合工程で溶融したはんだ材４が通る空間が形成される直径を有する。

また、スペーサ部材５Ａは、導入穴６の形成位置にはんだ格納部７を備える。はんだ格納部７は、はんだ材４の形状に合わせてスペーサ部材５Ａの表面側を開口させた丸型の凹部で、スペーサ部材５Ａの表面側における導入穴６の開口部に段差を設けることで形成される。

更に、スペーサ部材５Ａは、表裏両面に複数の突起部８を備える。突起部８は、スペーサ部材５Ａの表面及び裏面において、導入穴６の非形成位置に突出形成された円柱形状の凸状部材で、はんだブリッジの形成を防止する隙間を確保する高さを有する。

ここで、はんだ格納部７に格納されるはんだ材４は、本例では、中心部が貫通した丸型のリング形状に成型されたものであり、貫通穴の直径が、リード端子３の直径より大きく構成される。また、スペーサ部材５Ａは、はんだ格納部７にはんだ材４が格納されると、導入穴６とはんだ材４の貫通穴の位置が重なるように構成される。なお、ワッシャー型に成型されたはんだ材が市販されており、市販のはんだ材を利用する場合は、市販品に合わせてはんだ格納部７の形状が決定される。

これにより、図１に示すように、各はんだ格納部７にそれぞれはんだ材４が格納されたスペーサ部材５Ａが、ハウジング２のスペーサ格納部２ｂに格納されると、各リード端子３がはんだ材４及び導入穴６を貫通した形態で、電子部品１Ａにスペーサ部材５Ａが装着される。

このように、はんだ材４を格納できる形状を有したはんだ格納部７をスペーサ部材５Ａに備えることで、多数のリード端子３のそれぞれにはんだ材４を組み込む作業の簡易化を図ることができる。

ここで、スペーサ部材５Ａは、導入穴６の直径が溶融したはんだ材４を流すためにリード端子３に対して余裕を持たせてあることで、リード端子３に沿った方向及びリード端子３に直交する水平方向のいずれにも、所定の範囲で移動できるように装着される。

＜本実施の形態の電子部品の実装工程例＞
図３及び図４は、本実施の形態の電子部品の実装工程の一例を示す工程説明図で、次に、本発明の電子部品の実装方法の実施の形態について説明する。

まず、図３に示す（１）の工程にて、プリント配線板１１のスルーホールであるリード部品挿入ランド１２に、クリームはんだＨを塗布する。

次に、図３に示す（２）の工程にて、上述したようにスペーサ部材５Ａが装着されてはんだ材４が組み込まれた電子部品１Ａの各リード端子３を、プリント配線板１１のクリームはんだＨが塗布されたリード部品挿入ランド１２に挿入して、電子部品１Ａをプリント配線板１１に搭載する。

次に、図４に示す（３）の工程にて、リード端子３がリード部品挿入ランド１２に挿入されて電子部品１Ａが搭載されたプリント配線板１１を、図示しないリフロー炉に投入する。

電子部品１Ａが搭載されたプリント配線板１１がリフロー炉に投入されると、スペーサ部材５Ａのはんだ格納部７に格納されているはんだ材４と、リード部品挿入ランド１２に塗布されたクリームはんだＨが溶融する。

溶融したはんだ材４ｍは、スペーサ部材５Ａを貫通した導入穴６において、リード端子３の外周に形成されている空間を通ってリード端子３に沿って落下し、溶融したクリームはんだＨｍと結合する。これにより、スペーサ部材５Ａのはんだ格納部７に格納され、リフローによる接合工程で溶融したはんだ材４ｍは、自重で落下する力と、クリームはんだＨｍに溶融結合して引き込まれる力を得て、はんだ濡れ性の良いリード部品挿入ランド１２に移動する。

そして、図４に示す（４）の工程にて、リード部品挿入ランド１２に流れたはんだ材４ｍとクリームはんだＨｍが硬化してはんだフィレットＨｆが形成され、リード端子３がリード部品挿入ランド１２に接合される。

このように、スペーサ部材５Ａに形成したはんだ格納部７にはんだ材４を格納して、各リード端子３にはんだ材４を組み込み、接合工程ではんだ材４を溶融させて、リード部品挿入ランド１２に塗布したクリームはんだＨと接合させることで、はんだ接合で必要とされるはんだ量を確保できる。

このとき、スペーサ部材５Ａは、ハウジング２に対して独立構造としたことで、溶融したはんだ材４ｍ及びクリームはんだＨｍの表面張力を受けると、矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示す上下左右に動くことができるので、導入穴６を通ってリード部品挿入ランド１２に移動するはんだ材４ｍの流れを阻害することはなく、はんだ材４ｍをリード端子３に沿って流れやすくすることができる。

また、スペーサ部材５Ａがリード端子３に沿って下方へ移動した場合は、スペーサ部材５Ａの裏面側に突出した突起部８がプリント配線板１１に接することで、ハウジング２とプリント配線板１１との間に所定の隙間が確保され、リード端子３が狭ピッチであっても、毛細管現象によるはんだブリッジの形成が防止される。

更に、スペーサ部材５Ａがリード端子３に沿って上方へ移動した場合は、スペーサ部材５Ａの表面側に突出した突起部８がハウジング２に接することで、ハウジング２とスペーサ部材５Ａとの間に所定の隙間が確保され、毛細管現象によるはんだブリッジの形成が防止される。

以上説明したように、本実施の形態の電子部品の実装方法では、リード部品である電子部品１Ａをリフロー工程ではんだ接合した際のはんだブリッジの形成を防止できるので、リード部品をリフロー工程でプリント配線板に実装でき、はんだ量も確保できることから、はんだ接合の品質も向上する。

これにより、リード部品とチップ部品を混載したプリント配線板において、フロー工程を行うことなく、リフロー工程でリード部品とチップ部品の実装が可能となる。

図５は、本実施の形態の電子部品の実装方法の他の例を示す工程説明図で、上述したように、リード部品とチップ部品を混載したプリント配線板での実装方法について説明する。

まず、図５に示す（１）の工程にて、プリント配線板１１のリード部品挿入ランド１２と接続パッド１３にクリームはんだＨを塗布する。

次に、図５に示す（２）の工程にて、リード部品である図１で説明した構成の電子部品１Ａの各リード端子３を、プリント配線板１１のクリームはんだＨが塗布されたリード部品挿入ランド１２に挿入して、電子部品１Ａをプリント配線板１１に搭載すると共に、プリント配線板１１のクリームはんだＨが塗布された接続パッド１３にチップ部品１４を搭載する。

次に、図５に示す（３）の工程にて、電子部品１Ａ及びチップ部品１４が搭載されたプリント配線板１１を、図示しないリフロー炉に投入する。

電子部品１Ａ及びチップ部品１４が搭載されたプリント基板１１がリフロー炉に投入されると、チップ部品１４では、接続パッド１３に塗布されたクリームはんだＨが溶融する。

また、電子部品１Ａでは、図４に示す（３）の工程で説明したように、スペーサ部材５Ａのはんだ格納部７に格納されているはんだ材４と、リード部品挿入ランド１２に塗布されたクリームはんだＨが溶融する。

はんだ格納部７に格納されているはんだ材４は、溶融することで導入穴６を通りリード端子３に沿って落下し、溶融したクリームはんだＨと結合して、リード部品挿入ランド１２へと移動する。

このとき、電子部品１Ａでは、スペーサ部材５Ａが可動となっていることで、溶融したはんだ材の流れが阻害されることがなく、また、スペーサ部材５Ａの突起部８によりプリント配線板１１との間に所定の隙間が確保されることで、はんだブリッジの形成が防止される。

そして、リフロー工程後のプリント配線板１１が冷却されると、リード部品挿入ランド１２に流れたはんだが硬化してはんだフィレットＨｆが形成され、リード端子３がリード部品挿入ランド１２に接合されて、電子部品１Ａがプリント配線板１１に実装される。また、接続パッド１３上のはんだが硬化してはんだフィレットＨｆが形成され、チップ部品１４の図示しない電極パッドが接続パッド１３に接合されて、チップ部品１４がプリント配線板１１に実装される。

以上説明したように、本実施の形態の電子部品の実装方法では、リード部品である電子部品１Ａを、はんだ接合に必要な量のはんだを用いてリフロー工程ではんだ接合することが可能で、かつ、リフロー工程を行っても、はんだブリッジの形成が防止できる。

これにより、リード部品である電子部品１Ａとチップ部品１４を、１回のリフロー工程でプリント配線板１１の一面に混載して実装することができる。

従って、従来、リード部品を実装するために必要であったフロー工程を行う必要がなくなり、フロー工程の削減による設備の削減と生産工程の削減を達成できる。また、スループットも向上することから、設備の削減と生産工程の削減と併せて、生産コストの削減が達成できる。

更に、従来は、リード部品に隣接してチップ部品を実装する構成では、実装済みのチップ部品が、フロー工程によるはんだ噴流で脱落するため、リード部品をフロー工程で実装することができず、手作業でのはんだ付けが必要であった。これに対して、本実施の形態では、リード部品とチップ部品を一括してリフロー工程で実装できることから、リード部品に隣接してチップ部品を実装する構成でも、手作業によるはんだ付けの工程を削減することができる。これにより、生産工程の削減が達成できスループットも向上することから、やはり生産コストの削減が達成できる。

なお、プリント配線板の両面にチップ部品を実装する構成では、リード部品の非実装面側のチップ部品をリフロー工程で実装した後、上述したように、リード部品の実装面側にチップ部品とリード部品をリフロー工程で実装すれば良く、両面にチップ部品を実装する構成でも、リフロー工程のみで各部品の実装が可能となる。

＜本実施の形態の電子部品の変形例＞
本実施の形態の電子部品１Ａにおいて、スペーサ部材５Ａに形成する突起部８の形状は、円柱形状に限るものではなく、プリント配線板１１との間に所定の隙間が確保できればどのような形状でも良い。

また、スペーサ部材５Ａの表面に撥水処理等を行い、溶融したはんだとの馴染みを小さくして、スペーサ部材５Ａとはんだとの間で反発力が得られるようにすることで、導入穴６を通るはんだの流れをより円滑にすることができる。

図６は、スペーサ部材の他の実施の形態を示す断面図である。スペーサ部材５Ｂは、はんだ格納部７を上面と下面の両方に形成して、表裏で対称の形状としたものである。これにより、スペーサ部材５Ｂでは、表裏で同じ機能を持たせることができるので、図１に示すような電子部品の組み立て時に、表裏の区別を無くすことができ、組み立て作業の簡略化を図ることができる。

また、スペーサ部材５Ｂの下面において、はんだ格納部７が形成されている部位は、プリント配線板との隙間が拡がり、この隙間が拡がっている位置から、溶融したはんだが流出するので、はんだ溶融時の毛細管現象をさらに低減できる。

本発明は、リード端子を有してプリント配線板に実装されるコネクタ等の電子部品に適用される。

本実施の形態の電子部品の構成の一例を示す断面図である。 スペーサ部材の構成の一例を示す斜視図である。 本実施の形態の電子部品の実装工程の一例を示す工程説明図である。 本実施の形態の電子部品の実装工程の一例を示す工程説明図である。 本実施の形態の電子部品の実装方法の他の例を示す工程説明図である。 スペーサ部材の他の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１Ａ・・・電子部品、２・・・ハウジング、２ａ・・・脚部、２ｂ・・・スペーサ格納部、３・・・リード端子、４・・・はんだ材、５Ａ，５Ｂ・・・スペーサ部材、６・・・導入穴、７・・・はんだ格納部、８・・・突起部、１１・・・プリント配線板、１２・・・リード部品挿入ランド、１３・・・接続パッド、１４・・・チップ部品

Claims (5)

1. 配線基板に形成されたスルーホールに挿入されるリード端子を有し、前記リード端子を前記スルーホールに挿入し、はんだで接合して前記配線基板に実装される電子部品において、
   前記リード端子にはんだを組み込むスペーサ部材を独立して備え、
   前記スペーサ部材は、
   前記リード端子の配置に合わせて開口して、それぞれ前記リード端子が挿入されると共に、接合工程で溶融させる前記はんだが通る導入穴と、
   前記配線基板と対向する面に突出形成され、前記配線基板との間に隙間を形成する凸状部材とを備えた
   ことを特徴とする電子部品。
2. 前記スペーサ部材は、前記導入穴の上面側の開口に、前記リード端子に組み込むはんだが格納されるはんだ格納部を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 前記スペーサ部材は、上面と下面の両方に前記凸状部材と前記はんだ格納部を備え、表裏で対称の形状とした
   ことを特徴とする請求項２記載の電子部品。
4. 前記スペーサ部材は、前記導入穴に挿入された前記リード端子の外周面と前記導入穴との間に、溶融したはんだが通る空間が形成され、前記リード端子に沿った方向と、前記リード端子に交する方向に移動できるように装着される
   ことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
5. 配線基板に形成されたスルーホールにリード端子を挿入し、前記リード端子を前記スルーホールにはんだで接合して前記配線基板に実装する電子部品の実装方法であって、
   前記配線基板との間に隙間を形成する凸状部材を有したスペーサ部材に形成された導入穴に挿入され、はんだが組み込まれた前記リード端子を、前記配線基板のはんだが塗布された前記スルーホールに挿入し、
   前記リード端子に組み込まれたはんだ及び前記スルーホールに塗布されたはんだをリフロー工程で溶融させ、前記リード端子に組み込まれて溶融したはんだを前記スペーサ部材の前記導入穴を通し、前記スルーホールに塗布されて溶融したはんだと結合させて前記スルーホール内に充填し、前記リード端子をスルーホールに接合する
   ことを特徴とする電子部品の実装方法。

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