JP2009026927A - 配線基板の部品実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の再利用と実装時の電子部品のずれ抑制とを両立可能な配線基板の部品実装構造を得る。
【解決手段】配線基板１上に電子部品３の電極３ａを接合して電子部品３を配線基板１に固定するハンダ１１を電子部品３の電極３ａ一つに対して複数配置できるよう、基板側電極７ａを複数設けた。これにより、電子部品３を配線基板１に実装する際に溶融したハンダ１１による電子部品（電極３ａ）への表面張力（作用力）が分散されるので、比較的少量のハンダ１１で電子部品３のずれを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板の表面上の基板側電極に、接合部材を介して電子部品の電極を接合した配線基板の部品実装構造に関する。

従来、配線基板の表面上に表面実装部品（ＳＭＤ）である電子部品を実装する際には、配線基板側に電子部品の電極とほぼ同じか、それよりも大きい面積のランド部（基板側電極）を形成し、そのランド部の面積に応じたペースト状ハンダなどの接合部材をランド部に塗布することが行なわれている（例えば特許文献１参照）。

ところで、近年では省資源化・省エネルギ化の観点により、環境型社会を構築するためのキーワードである３Ｒ、すなわちリデュース（廃棄物の発生抑制）・リユース（再利用）・リサイクル（再資源化）を考慮した製品が要求されてきている。

したがって、この３Ｒのため、配線基板の表面上に実装した電子部品を取り外す場合がある。

配線基板から電子部品を取り外す際には、電子部品の周辺を直接ホットエアなどで高温雰囲気としてハンダを溶融させたり、あるいはハンダゴテなどで直接ハンダ接続部を加熱するといった方法がある。
特開平４−２８７９９８号公報

ところが、前記した従来の配線基板の部品実装構造では、電子部品の不良による新品交換やハンダ付け不良によるハンダ接合部の修正などで電子部品を取り外すには問題無いが、電子部品の再利用を目的として電子部品を配線基板から取り外す際は、電子部品の電極とほぼ同じか、より大きい面積のランド部に接合部材であるハンダを塗布しているため、ハンダの溶融時間が長くなることや、配線基板から取り外した後も電子部品の電極に多量のハンダが残ることで、電子部品の再利用が困難になるといった不都合がある。

その対策として、ランド部の面積を小さくすると、電子部品を配線基板に実装する際に、リフロー炉内の熱により溶融したハンダの表面張力（作用力）により電子部品のずれが生じ、電子部品を所定の位置あるいは姿勢に配置できなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、電子部品の再利用と実装時の電子部品のずれ抑制とを両立可能な配線基板の部品実装構造を得ることを目的とする。

本発明は、配線基板上に設けた導電部を覆うようにして保護層を設け、この保護層の一部を開口させ該開口から前記導電部を露出させて基板側電極を形成し、この基板側電極に接合部材を設けて該接合部材に電子部品の電極を接合することで前記電子部品を前記配線基板に実装する配線基板の部品実装構造において、前記電子部品の前記電極一つに対して前記基板側電極を複数設けたことを第１の特徴としている。

また、本発明は、前記配線基板の部品実装構造において、複数の前記基板側電極を、前記電子部品の中心線に対して略対称となる位置に配置したことを第２の特徴としている。

また、本発明は、前記配線基板の部品実装構造において、前記配線基板に、一端部が前記導電部に接続されるとともに他端部が前記配線基板の部品実装面とは反対側の面に露出する伝熱部を設けたことを第３の特徴としている

本発明の第１の特徴によれば、配線基板上の保護層から露出した導電部の基板側電極に接合部材を設けて電子部品の電極を接合する際、溶融した接合部材の電子部品（電極）への表面張力（作用力）が分散されるため、比較的少量の接合部材で電子部品のずれを抑制でき、配線基板に対して電子部品を所定の位置あるいは姿勢に配置することができる。また、このように、使用する接合部材の量を比較的少なくすることができるので、配線基板から電子部品を取り外した後も、電子部品の電極に接合部材が残りにくく、電子部品の再利用が容易となる。

また、本発明の第２の特徴によれば、電子部品の中心線に対して略対称となる位置に配置された複数の基板側電極によって、溶融した接合部材の電子部品への表面張力（作用力）を上記中心線の両側でバランスよく受けることができるので、より確実に電子部品のずれを抑制することができる。

また、本発明の第３の特徴によれば、伝熱部の他端部を加熱するとその熱が導電部を介して接合部材に達するので、伝熱部の他端部を加熱することで接合部材を溶融して配線基板から電子部品を取り外すことができる。このように、電子部品を取り外す際に電子部品の実装面と反対側から伝熱部を加熱できるので、電子部品に直接加わる熱を抑制することができ、電子部品の損傷を防ぐことができる。また、伝熱部に付加した熱は、直接接合部材に伝達されるので、効率よく接合部材に伝達される。よって、接合部材の溶融が速やかになされ、電子部品を短時間で取り外すことができ、電子部品の再利用が極めて容易となる。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す平面図、図２は、本実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す分解斜視図、図３は、本実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す断面図、図４は、本実施形態にかかる電子部品を配線基板から取り外す際の状態を示す断面図である。なお、図３および図４は、図１のＡ−Ａ線に沿う部分の断面を示している。

図１ないし図４に示すように、配線基板１上には、表面実装部品（ＳＭＤ）である電子部品３が実装されている。

配線基板１は、プリント配線基板である。配線基板１は、ガラスエポキシ材などから構成される基材５上に、導電部としての導電部材７を備えている。この導電部材７は、エッチングなどで所定の回路パターンとなるように処理された銅箔などからなっている。また、該導電部材７の保護やパターン間の絶縁を目的として保護層（レジスト）９を、導電部材７を覆うように施している。

保護層９には円形などの開口部９ａが設けてあって、この開口部９ａにより露出する部位の導電部材７が、基板側電極としてのランド部７ａとなる。このランド部７ａ上の開口部９ａ内に、接合部材であるハンダ１１が配置され、このハンダ１１により電子部品３の電極３ａがランド部７ａに接合され、これにより電子部品３が配線基板１上に実装されたことになる。なお、図２では、ハンダ１１は省略されている。ここで、図１に示すように、ハンダ１１の平面視での面積（すなわちランド部７ａの平面視での面積）は、電子部品３の電極３ａの平面視での面積より十分小さく設定されている。

電子部品３は、両側部にそれぞれ一つの電極３ａを有し、各電極３ａに対してそれぞれ一つの導電部材７が設けられている。各導電部材７は、図示しない所定の接続先に接続されるリード部７ｂを有している。このリード部７ｂは、電子部品３から離隔する方向へ伸びている（図面では、リード部７ｂは途中で図示が省略されている）。

各導電部材７では、それぞれ二つのランド部７ａが電子部品３の中心線Ｌ１に対して略対称となる位置に配置されている。そして、各導電部材７には、電子部品３の下側で各電極３ａの間に配置されるように伝熱部１３が各々設けられている。

伝熱部１３は、基材５の板厚方向に貫通する貫通孔５ａを設け、この貫通孔５ａの内面に設定した円筒部１３ａを備え、メッキなどの処理により導電性と、熱伝導性を持たせるように形成する。伝熱部１３においては、円筒部１３ａの電子部品３側の一端部１３ｂが、ランド部７ａの近傍位置にて導電部材７に連続して設けられ、円筒部１３ａの他端部１３ｃが、配線基板１において導電部材７が設けられた実装面とは反対側の面（反対面）に露出する。円筒部１３ａの他端部１３ｃは、貫通孔５ａから基材５の表面に沿って外側に屈曲して環状のフランジ形状を呈し、その表面（図３中で下面）は、配線基板１の表面（図３中において下面で保護層１５の表面に相当）と同一面となっている。

このような配線基板１の部品実装構造では、配線基板１へ電子部品３を実装する際には、まず、配線基板１上のランド部７ａにリフローソルダリング用のペースト状ハンダが印刷される。そして、その上に電子部品３が配置され、リフローソルダリングによってランド部７ａと電子部品３の各電極３ａとがハンダ付けされる。このようにしてランド部７ａに設けたハンダ１１によって、電子部品３の電極３ａが、基材５上のランド部７ａを包含する導電部材７に対し、電気的に導通接続されると同時に、機械的に固定接続される。

そして、電子部品３を、例えば再利用のため配線基板１から取り外す際には、図４に示すように、ヒータなどの熱源１７を、配線基板１の電子部品３を実装している面（実装面）とは反対側の面（反対面）に露出する伝熱部１３の他端部１３ｃに接触させ、熱源１７によって伝熱部１３の他端部１３ｃを加熱する。ここで、熱源１７は、加熱した銅やアルミニウムなどの金属材を有し、この金属材を伝熱部１３に接触させている。このとき、金属材を配線基板１の全面に接触させてもよいし、伝熱部１３の他端部１３ｃのみに接触させてもよい。

伝熱部１３の他端部１３ｃに伝達された熱は、円筒部１３ａを経て一端部１３ｂに達し、さらに導電部材７からランド部７ａ上のハンダ１１に達して該ハンダ１１を溶融させ、これにより電子部品３の電極３ａがハンダ１１およびランド部７ａから離反可能となり、電子部品３を配線基板１から取り外すことができる。

以上説明した本実施形態にかかる配線基板１の部品実装構造によれば、ハンダ１１に電子部品３の電極３ａを接合する際、溶融したハンダ１１による電子部品３（電極３ａ）への表面張力（作用力）が分散するため、比較的少量のハンダ１１で電子部品３のずれを抑制でき、配線基板１に対して電子部品３を所定の位置あるいは姿勢に配置することができる。このように、本実施形態では、電子部品３の電極３ａを接合するハンダ１１の少量化と実装時の電子部品３のずれ抑制とを両立可能である。そして、このように、使用する接合部材の量を比較的少なくすることができるので、配線基板１から電子部品３を取り外した後も、電子部品３の電極３ａにハンダ１１が残り（付着し）にくく、したがって電子部品３の再利用が容易となる。

また、本実施形態では、ランド部７ａの平面視での面積を電子部品３の電極３ａの平面視での面積より十分小さく設定しているので、使用するハンダ１１の量をより少なくすることができる。

また、本実施形態では、複数のハンダ１１および複数のランド部７ａが電子部品３の中心線Ｌ１に対して略対称となる位置に配置されており、リフローソルダリングの際に溶融したハンダ１１の電子部品３への作用力を上記中心線Ｌ１の両側でバランスよく受けることができるので、電子部品３のずれをより確実に抑制でき、配線基板１に対して電子部品３を所定の位置あるいは姿勢に配置することができる。

また、本実施形態によれば、伝熱部１３の他端部１３ｃを加熱することでハンダ１１を溶融して配線基板１から電子部品３を取り外すことができる。このように、電子部品３を取り外す際に電子部品３の実装面と反対側から伝熱部１３を加熱できるので、電子部品３に直接加わる熱を抑制することができ、電子部品３の損傷を防ぐことができる。また、伝熱部１３に付加した熱は、直接ハンダ１１に伝達されるので、効率よくハンダ１１に伝達される。よって、ハンダ１１の溶融が速やかになされ、電子部品３を短時間で取り外すことができ、電子部品３の再利用が極めて容易となる。

また、本実施形態によれば、伝熱部１３を、配線基板１の基材５を貫通する貫通孔５ａに設けているので、従来一般的に広く適用されている貫通孔の内面にめっきなどの処理で導電性を持たせるスルーホールで対応でき、したがって製造は容易であり低コストで達成できる。

なお、本発明は、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でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

（１）上記実施形態においては、伝熱部１３が、基材５の貫通孔５ａの内面に設定した円筒部１３ａを備えた、いわゆるスルーホール形状となっている例を説明したが、基材の貫通孔に導電性部材を埋め込み形成し、伝熱部をいわゆるブラインドビアホール形状としてもよい。

（２）上記実施形態においては、ランド部７ａの１箇所に１個の伝熱部１３を設けた例を説明したが、ランド部７ａの１箇所に複数個の伝熱部を設けてもよい。

（３）上記実施形態においては、熱源１７を伝熱部１３の他端部１３ｃに接触させた例を説明したが、熱源として熱風を送風するものを採用し、熱源から熱風を伝導部に向けて吹き付ける構成としてもよい。

本発明の一実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す平面図。 本発明の一実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す分解斜視図。 本発明の一実施形態にかかる配線基板の部品実装構造を示す断面図。 本発明の一実施形態にかかる電子部品を配線基板から取り外す際の状態を示す断面図。

符号の説明

１ 配線基板
３ 電子部品
３ａ 電極
７ 導電部材（導電部）
７ａ ランド部（基板側電極）
９ 保護層
９ａ 開口部
１１ ハンダ（接合部材）
１３ 伝熱部
１３ｂ 一端部
１３ｃ 他端部

Claims (3)

1. 配線基板上に設けた導電部を覆うようにして保護層を設け、この保護層の一部を開口させ該開口から前記導電部を露出させて基板側電極を形成し、この基板側電極に接合部材を設けて該接合部材に電子部品の電極を接合することで前記電子部品を前記配線基板に実装する配線基板の部品実装構造において、
   前記電子部品の前記電極一つに対して前記基板側電極を複数設けたことを特徴とする配線基板の部品実装構造。
2. 複数の前記基板側電極を、前記電子部品の中心線に対して略対称となる位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の部品実装構造。
3. 前記配線基板に、一端部が前記導電部に接続されるとともに他端部が前記配線基板の部品実装面とは反対側の面に露出する伝熱部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の部品実装構造。

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