JP2009054781A - 半田検査を組み込んだ電子製品製造方法とその電子製品及びそのための電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板と電子部品とを半田接合する場合に，熱容量等個々の諸条件によらず，好適なフィレットが形成されるように半田接合された電子製品とその製造方法及びそれに用いられる電子部品を提供すること。
【解決手段】 電子部品にリード端子とは絶縁された導通チェック端子を設ける。基板と電子部品とを半田接合する場合に，溶融した半田が好適なフィレットを形成したときに，半田が導通チェック端子と導通する。この導通を導通モニタで確認することにより，半田接合処理を終了する。
【選択図】図６

Description

本発明は，基板のスルーホールに電子部品のリード端子を半田接合した電子製品とその製造方法及びそのための電子部品に関する。さらに詳細には，半田の接合状態の検査を組み込んだ電子製品製造方法とその電子製品及びそのために用いられる電子部品に関するものである。

電子部品を基板に半田接合することにより製造される電子製品には，半田接合の高い信頼性が求められる。半田接合の良否により，電子部品と基板の回路とが電気的に切断されてしまい，電子製品の動作に支障をきたす場合があるからである。このため，確実な半田付けを行うことが製品の品質保証において重要である。

例えば，半田接合の不良として半田クラックが挙げられる。図１において，左側の半田接合部では，半田が基板１１のスルーホール１２に好適なフィレット４１を形成している。右側の半田接合部４３では，半田が基板１１のスルーホール１２の上側のみに充填されている。しかしながら，下側は半田不充分な接合不良部５１となっている。これでは，基板１１への応力又は反復使用により，接合不良部５１のため電子部品のリード２２と基板１１の回路とが電気的に切断される可能性がある。一方，図１の左側の半田接合部では，形状が良好なため上記のような心配がない。

従来においては，このような電子製品の信頼性を確保するため，半田接合後に基板と電子部品との接続状態を検査するのが一般的である。例えば，特許文献１では，回路基板と端子ピンの接続状態を電流値に基づいて検査する方法が開示されている。また，特許文献２では，フィレットの安定な形成が行われるように，電子部品のリード端子に表面処理部を設けている。これにより，半田の接合状態が目視により確認できるようになっている。

特開２００６−２５０６０８ 特開２００２−１２４７６１

電子製品の製造工程において，半田の接合状態は半田ゴテによる加熱箇所の加熱温度に影響される。このため，各電子部品の熱容量に応じて加熱時間を設定する必要があった。しかしながら，電子部品の熱容量又は加熱前の温度，コテ先の温度等，個々の諸条件が半田接合の度に同じとは限らない。このため，予め設定された加熱時間では半田接合不良が生じる場合がある。さらに，コテ先と電子部品の接触状態によって，同じ加熱箇所に同じ加熱時間を設定したにもかかわらず，加えた熱量に差が生じうる。これにより，半田接合不良がより起こりやすくなるのである。

上記のような製造工程における半田接合不良の発生は，この後の検査工程における工数を増大させる。特許文献１及び特許文献２において検査方法の向上が図られているが，歩留まりの向上，検査工数の大幅な削減は，検査方法の向上によっては実現しえない。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，基板及び電子部品の個々の諸条件の差によらず，好適なフィレットが形成されるように半田接合された電子製品とその製造方法及びそれに用いられる電子部品を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の電子部品は，電子素子を内蔵し，リード端子を有し，基板に搭載して使用される電子部品であって，前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有し，前記導通チェック端子は，前記リード端子が前記基板のスルーホールに半田接合された後に，前記リード端子と同一フィレット内となる位置にあることを特徴とするものである。かかる電子部品は，基板のスルーホールに半田接合される場合に，接合処理の最適な終了時刻を設定することができる。

本発明の電子製品製造方法では，電子素子を内蔵し，リード端子を有する電子部品の前記リード端子を基板のスルーホールに挿入し，半田コテで前記リード端子と前記スルーホールのランドとを加熱し，前記スルーホールに半田を供給して前記リード端子と前記ランドとを半田接合する電子製品製造方法であって，前記電子部品として，前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有するものを用い，前記導通チェック端子と溶融した半田とが接触し，前記半田コテと前記導通チェック端子とが導通するまで，半田を供給することを特徴とするものである。これにより，電子製品の半田接合不良を予防でき，歩留まりを向上させることができるのである。

上記において，前記リード端子と前記導通チェック端子との導通により，半田接合処理を終了してもよい。電子製品の半田接合不良を予防できることに変わりはないからである。

また，上記の方法によって製造された電子製品は，電子素子を内蔵し，リード端子を有する電子部品と，前記電子部品を搭載する基板とを有する電子製品であって，前記電子部品は，前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有し，前記リード端子が，前記基板のスルーホールに挿入されて半田のフィレットにより接合されており，前記導通チェック端子が前記フィレットに接触していることを特徴とするものである。かかる電子製品は，基板のスルーホールに好適なフィレットが形成されており，半田接合不良によって動作に支障をきたすことがない。

本発明によれば，基板及び電子部品の個々の諸条件の差によらず，好適なフィレットが形成されるように半田接合された電子製品とその製造方法及びそれに用いられる電子部品が提供されている。

［第１の形態］
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，基板のスルーホールに電子部品のリード端子を半田接合した電子製品とその製造方法及びそのための電子部品において，本発明を具体化したものである。本形態において，電子製品は図２に示した基板１１と電子部品２１とが半田接合により接合されて製造されるものである。

電子部品２１は，電子素子を内蔵しており，リード端子２２と導通チェック端子２３とを有するものである。リード端子２２と導通チェック端子２３とは導通していない。また，基板１１は回路網を内蔵しており，その他にスルーホール１２とランド１３とが形成されたものである。

スルーホール１２は基板１１を貫通する穴であり，表面にメッキされたランド１３と裏面にメッキされたランド１３とを導通するメッキ層１４を有している。ランド１３は基板１１の回路と電気的に接続されており，半田接合された電子部品２１はランド１３を介して基板１１の回路においてその機能を果たすものである。

リード端子２２は，スルーホール１２に挿入され，半田によりランド１３に接合されるものである。これにより，電子部品２１は，基板１１に機械的に位置を固定され，電気的な接続がなされるのである。導通チェック端子２３については後に詳しく説明する。

まず，接合前の状態を説明する。ここで，図２において半田付け対象部位であるスルーホール１２にはまだ半田が供給されておらず，また，基板１１と電子部品２１は機械的に位置を固定されていない。また，ランド１３とリード端子２２との間には電気的導通がない。すわなち，基板１１の回路と電子部品２１との間には電気的導通がない。

ここで，半田接合方法について図３〜図６により説明する。図３において，導通チェック端子２３とコテ先３１とを，間に導通モニタ３２を介して接続する。これにより，導通チェック端子２３とコテ先３１とが導通したとき，導通モニタ３２により導通を確認できるようにしている。つまり，導通モニタ３２は，導通チェック端子２３とコテ先３１とが導通しているか否かをモニタリングしているのである。

まず，基板１１のスルーホール１２に挿入されたリード端子２２の先端に，コテ先３１を接触させる。このとき，コテ先３１はリード端子２２とランド１３との両方に接触させるのである。この様子を図３に示す。また，コテ先３１は半田の融点よりもやや高い温度に予め設定してある。このため，リード端子２２とランド１３とは，時間の経過とともに温度が上昇する。

この後，スルーホール１２に半田を供給する。このとき，図３の上側，すなわち電子部品２１の反対側から半田が供給される。半田は，温度が上昇したリード端子２２又はランド１３又はコテ先３１との接触により融点に達し，溶融する。溶融した半田（溶融半田４２）は，スルーホール１２の上面を密閉する。この様子を図４に示す。この段階で，ランド１３とリード端子２２とは導通する。つまり，基板１１の回路と電子部品２１は導通する。このとき，導通チェック端子２３は，まだ溶融半田４２と導通していない。

溶融半田４２は，スルーホール１２を下降していく。この後，リード端子２２及びメッキ層１４を伝い，基板１１の下側に達する。この様子を図５に示す。このときに至ってもなお，導通チェック端子２３は，溶融半田４２と導通していない。

この後，スルーホール１２を降下した溶融半田がランド１３の下側の面上に達する。こうして，基板１１の上下面を共に覆う良好な形状となる。このときに，半田が導通チェック端子２３と接触し，導通する。つまり，導通チェック端子２３がコテ先３１と導通するのである。この様子を図６に示す。

このとき，導通チェック端子２３とコテ先３１との導通が導通モニタ３２により検出される。この検出により，半田接合部の加熱及び半田の供給を停止する。以上により，半田接合処理が終了する。

つまり，導通チェック端子２３とコテ先３１との導通を半田接合終了シグナルとするのである。このように，半田接合処理の終了時刻を設定できるため，最適な加熱時間で半田接合処理を行うことができるのである。これにより，図１右側のような半田供給不足だけでなく，半田供給過剰も予防できる。また，従来のように電子部品ごとに加熱条件を設定する必要がない。さらに，電子部品の個体差やコテ先と接合部との接触状態のばらつきにも対応できる。

上記方法で製造された電子製品は，半田接合部に好適なフィレット４１が必ず形成されており，半田接合不良がないため動作に支障をきたすことはない。なお，導通チェック端子２３とコテ先３１は一瞬導通すればよいのであって，電子製品となった後にも導通状態を維持する必要があるわけではない。

本形態の特徴は，製造工程の一環として検査も合わせて行うことである。このため，不良品の発生が自動的に予防され，歩留まりの向上が図られる。また，全数検査が自動的になされ，検査工程の工数の削減を図ることができる。

［第２の形態］
以下に，第２の形態について図７により説明する。第１の形態と異なる点は，導通モニタ３２を導通チェック端子２３とリード端子２２との間に設置したことである。導通チェック端子２３が半田と接触するとき，導通チェック端子２３はコテ先３１とリード端子２２と同時に導通する。ゆえに，このように構成を変更しても構わない。この変更点を除き，本形態は第１の形態と同様である。

以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る電子製品とその製造方法及びそのための電子部品は，半田と導通チェック端子との導通により，半田接合処理の終了時刻を確定することができるようにしたので，基板及び電子部品の個々の差によらず，好適なフィレットの形成ができるようになった。これにより，半田接合不良による動作の不安定性がない電子製品が実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，導通チェック端子との導通を検出するための端子を，基板に設けても構わない。導通チェック端子が溶融半田と接触した時に，同時に導通が検出されるからである。また，表面実装型半田接合でも構わない。

従来における半田接合の良否の比較を示す図である。 実施の形態に係る設備の構成を示す図である。 実施の形態に係る半田付けの途中を示す図（その１）である。 実施の形態に係る半田付けの途中を示す図（その２）である。 実施の形態に係る半田付けの途中を示す図（その３）である。 実施の形態に係る半田付けの途中を示す図（その４）である。 第２の実施の形態に係る設備の構成及び半田付け完了時を示す図である。

符号の説明

１１…基板
１２…スルーホール
１３…ランド
２１…電子部品
２２…リード端子
２３…導通チェック端子
３１…コテ先
３２…導通モニタ
４１…フィレット

Claims (4)

1. 電子素子を内蔵し，リード端子を有し，基板に搭載して使用される電子部品であって，
   前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有し，
   前記導通チェック端子は，
   前記リード端子が前記基板のスルーホールに半田接合された後に，前記リード端子と同一フィレット内となる位置にあることを特徴とする電子部品。
2. 電子素子を内蔵し，リード端子を有する電子部品の前記リード端子を基板のスルーホールに挿入し，
   半田コテで前記リード端子と前記スルーホールのランドとを加熱し，
   前記スルーホールに半田を供給して前記リード端子と前記ランドとを半田接合する電子製品製造方法であって，
   前記電子部品として，前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有するものを用い，
   前記導通チェック端子と溶融した半田とが接触し，前記半田コテと前記導通チェック端子とが導通するまで，半田を供給することを特徴とする電子製品製造方法。
3. 電子素子を内蔵し，リード端子を有する電子部品の前記リード端子を基板のスルーホールに挿入し，
   半田コテで前記リード端子と前記スルーホールのランドとを加熱し，
   前記スルーホールに半田を供給して前記リード端子と前記ランドとを半田接合する電子製品製造方法であって，
   前記電子部品として，前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有するものを用い，
   前記導通チェック端子と溶融した半田とが接触し，前記リード端子と前記導通チェック端子とが導通するまで，半田を供給することを特徴とする電子製品製造方法。
4. 電子素子を内蔵し，リード端子を有する電子部品と，
   前記電子部品を搭載する基板とを有する電子製品であって，
   前記電子部品は，
   前記リード端子とは絶縁された導通チェック端子を有し，
   前記リード端子が，前記基板のスルーホールに挿入されて半田のフィレットにより接合されており，
   前記導通チェック端子が前記フィレットに接触していることを特徴とする電子製品。

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