JP2015149329A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の基板への実装を高精度かつ低コストで行う。【解決手段】基板１に４つの内側面１０−１〜１０−４で囲まれた凹陥部（電子部品の搭載用の凹陥部）１０を設ける。ＩＣ２を基板１の凹陥部１０に装着した状態で、ＩＣ２の本体の一方の１組の縁辺（左右の縁辺）２−１，２−２から延在する複数のリード２ａの端面（先端面）を凹陥部１０の左右の内側面１０−１，１０−２に当接させ、ＩＣ２の本体の他方の１組の縁辺（上下の縁辺）２−３，２−４を凹陥部１０の上下の内側面１０−３，１０−４に当接させることにより、Ｘ方向（リード２ａの延在方向）およびＹ方向（リード２ａの延在方向と直交する方向）の位置を規制する。【選択図】 図１

Description

この発明は、光学式センサや磁気式センサなどの電子部品の基板への実装構造に関するものである。

従来より、位置や角度を検出するセンサＩＣとして光学式センサや磁気式センサなどの電子部品があり、基本的に何れのセンサＩＣもプリント基板の上に実装したうえで製品として使用される。

一般的に、センサＩＣは、矩形状の本体を有し、その本体の４つの縁辺のうち少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有している。また、プリント基板の上には、センサＩＣの複数のリードに電気的に接続される複数のパッドが形成されている。

このセンサＩＣをプリント基板に実装する場合、プリント基板の上に形成されたパッドにクリーム半田を塗布し、このクリーム半田の塗布面にセンサＩＣのリードを載置した状態でリフロー炉を通すことによって、センサＩＣのリードとプリント基板のパッドとを加熱溶着して電気的な接続を図る。

図４を用いて一般的な電子部品の基板への実装方法を説明する。同図において、１はプリント基板（以下、単に基板という）、２はセンサＩＣ（以下、単にＩＣという）である。基板１にはその表面に複数のパッド１ａが形成されており、ＩＣ２は左右の１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリード２ａを有している。

ＩＣ２を基板１に実装する場合、先ず、パッド１ａの形成面を上にして基板１をラインに流し（図４（ａ）：開始）、基板１のパッド１ａにクリーム半田３を塗布する（図４（ｂ）：半田ペースト）。そして、ＩＣ２を基板１の上面に位置させ、ＩＣ２のリード２ａをパッド１ａ上のクリーム半田３の塗布面に載置する（図４（ｃ）：マウント（実装部品設置））。

そして、この基板１上に載置したＩＣ２をリフロー炉４に入れて、クリーム半田３を溶融させる（図４（ｄ）：半田溶融（部品とパッドを接続））。リフロー炉４を出ると、溶融したクリーム半田３が固まり、ＩＣ２のリード２ａと基板１のパッド１ａとの半田接続（加熱溶着）が完了する（図４（ｅ）：完成）。

特開平８−１３５４６７号公報 特開平６−７７６２０号公報 特開２００２−３２９８３９号公報

光学式センサや磁気式センサなどの位置センサは、基板への実装位置の精度によってセンサ自体の精度が大きく左右されることが知られている。したがって、高精度計測を目的として、これらのセンサを使用する場合には、ＩＣ自体を高精度に基板に実装する必要がある。

しかしながら、上述したＩＣ２の基板１への実装方法では、リフロー炉４を通す際（リフロー時）に、溶融したクリーム半田３の上をＩＣ２のリード２ａが浮上した状態で自由に移動するので、高精度にＩＣ２を実装することが困難であるという問題があった。

図５に従来のＩＣ２の基板１への実装構造の要部を示す。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。なお、図５（ａ）において、基板１のパッド１ａはＩＣ２のリード２ａとの関係を分かり易くするために斜線で示している（図５（ａ）に対応する後述する他の図も同様である）。また、接合強度の低下や接触不良につながるため、基板１上のパッド１ａの大きさは全てリード２ａに対して余裕を持った大きさとされている。

この実装構造では、セルフアライメント効果により、リード２ａがパッド１ａの中央に移動しようとするが、実際には、振動や温度、基板の傾きなどの影響を受けるため、完全に理想位置（規定の位置）に移動することができず、リード２ａの延在方向（Ｘ方向）およびリード２ａの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）にパッド１ａの大きさ分だけの位置ずれが生じる可能性がある。

なお、セルフアライメント効果とは、半田溶融時に、半田の表面張力によって実装部品（リード）が基板のパターン（パッド）の中央に移動しようとする現象である。

なお、特許文献１では、図６に示すように、パッド１ａのＹ方向の長さＡとリード２ａのＹ方向の長さａとの比Ａ／ａをパッド１ａのＸ方向の長さＢとリード２ａのＸ方向の長さ（リード２ａのパッド１ａとの接触面の長さ）ｂとの比Ｂ／ｂより小さくするようにしている。しかし、この特許文献１に示された技術では、Ｙ方向の規定の位置からのずれを規制することはできるが、Ｘ方向の規定の位置からのずれを規制することはできない。

また、特許文献２では、図７に示すように、治具５上に基板１とＩＣ２とを位置決めする位置決めピン６ａ〜６ｄおよび凹部７を設け、凹部７にＩＣ２を嵌合し、位置決めピン６ａ〜６ｄに基板１の位置決め用孔８ａ〜８ｄを挿入し、基板１に形成された注入孔９から接着剤を注入して、ＩＣ２を基板１に接着固定するようにしている。しかしながら、ＩＣ２のパッケージ自身の精度はそれほど高くなく、かつＩＣ２の側面はテーパ形状であるため高精度な位置決めは困難である。また、位置決め用の治具５が必要となる。

また、特許文献３では、基板に凹陥部を形成し、この凹陥部の内底面にパッドを形成し、この凹陥部の内底面に形成されたパッド上にＩＣを載置して半田で固定するようにしているが、凹陥部の内側面はＩＣの位置決めには寄与しておらず、凹陥部内にはＩＣを覆うように絶縁樹脂が充填されるに過ぎない。

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、その目的とするところは、電子部品の基板への実装を高精度かつ低コストで行うことが可能な電子部品の実装構造を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、矩形状の本体を有し、その本体の４つの縁辺のうち少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有する電子部品と、この電子部品の複数のリードに電気的に接続される複数のパッドを有する基板とを備え、電子部品のリードを基板のパッドに半田接続する電子部品の実装構造において、基板は、電子部品の搭載用の４つの内側面で囲まれた凹陥部を有し、電子部品は、基板の凹陥部に装着された状態で、本体の縁辺もしくはリードの端面が凹陥部の４つの内側面に当接することにより、リードの延在方向およびリードの延在方向と直交する方向の位置が規制されていることを特徴とする。

この発明によれば、リフロー炉を通過する際、電子部品のリードの延在方向（Ｘ方向）の規定の位置からのずれと電子部品のリードの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）の規定の位置からのずれが基板に設けられた凹陥部の４つの内側面によって規制される。

本発明において、本体の４つの縁辺のうち一方の１組の対向する縁辺にのみ複数のリードを有する電子部品を用いる場合、例えば、電子部品を基板の凹陥部に装着した状態で、本体の一方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面を凹陥部の２つの内側面に当接させ、本体の他方の１組の縁辺を凹陥部の残る２つの内側面に当接させることにより、リードの延在方向およびリードの延在方向と直交する方向の位置を規制させるようにする。

また、本発明において、本体の４つの縁辺のうち一方の１組の対向する縁辺および他方の１組の縁辺に複数のリードを有する電子部品を用いる場合、例えば、電子部品を基板の凹陥部に装着した状態で、本体の一方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面を凹陥部の２つの内側面に当接させ、本体の他方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面を残る２つの内側面に当接させることにより、リードの延在方向およびリードの延在方向と直交する方向の位置を規制させるようにする。

本発明によれば、電子部品の搭載用の４つの内側面で囲まれた凹陥部を基板に設け、電子部品を基板の凹陥部に装着した状態で、本体の縁辺もしくはリードの端面を凹陥部の４つの内側面に当接させることにより、リードの延在方向およびリードの延在方向と直交する方向の位置を規制させるようにしたので、リフロー炉を通過する際、電子部品のリードの延在方向（Ｘ方向）の規定の位置からのずれと電子部品のリードの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）の規定の位置からのずれが基板に設けられた凹陥部の４つの内側面によって規制されるものとなり、電子部品のＸＹ両方向の規定の位置からのずれを基板の凹陥部で規制するようにして、電子部品の基板への実装を高精度で行うことが可能となる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストで電子部品の基板への実装を行うことが可能となる。

本発明に係る電子部品の実装構造の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。 実施の形態１の変形例を示す図である。 本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。 電子部品の基板への実装方法を説明する図である。 従来の電子部品の実装構造の要部を示す図である。 特許文献１に示された電子部品の実装構造の要部を示す図である。 特許文献２に示された電子部品の実装構造の要部を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は本発明に係る電子部品の実装構造の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。

この電子部品の実装構造１０１では、基板１に４つの内側面１０−１〜１０−４で囲まれた凹陥部（電子部品の搭載用の凹陥部）１０を設け、ＩＣ２を基板１の凹陥部１０に装着した状態で、ＩＣ２の本体の一方の１組の縁辺（左右の縁辺）２−１，２−２から延在する複数のリード２ａの端面（先端面）を凹陥部１０の左右の内側面１０−１，１０−２に当接させ、ＩＣ２の本体の他方の１組の縁辺（上下の縁辺）２−３，２−４を凹陥部１０の上下の内側面１０−３，１０−４に当接させることにより、ＩＣ２のリード２ａの延在方向（Ｘ方向）およびＩＣ２のリード２ａの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）の位置を規制させている。

この電子部品の実装構造１０１では、基板１に設けた凹陥部１０の４つの内側面１０−１〜１０−４によって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制される。すなわち、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれが凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２へのリード２ａの先端面の当接によって規制され、ＩＣ２のＹ方向の規定の位置からのずれが凹陥部１０の内側面１０−３，１０−４へのＩＣ２の本体の縁辺２−３，２−４の当接によって規制され、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０１では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが基板１の凹陥部１０の４つの内側面１０−１〜１０−４で規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０１では、基板１の凹陥部１０にＩＣ２を嵌め込んでリード２ａとパッド１ａとの半田接続を行うので、平坦な基板に実装するよりも半田３の厚みが相対的に厚くなり易いため、ＩＣ２の接合強度が低下することもない。

なお、この電子部品の実装構造１０１では、ＩＣ２の左右の全てのリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２に当接させるようにしたが、一部のリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２に当接させるようにしてもよい。

また、図２に示すように、凹陥部１０の平面形状を変え、凹陥部１０の上下の内側面１０−３，１０−４の左右の縁面にＩＣ２の左右のリード２ａの側端面を当接させて、ＩＣ２のＹ方向の位置を規制するようにしてもよい。

〔実施の形態２〕
図３に本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるII−II線断面図である。

この電子部品の実装構造１０２では、ＩＣ２として本体の左右の縁辺２−１，２−２だけではなく、上下の縁辺２−３，２−４にも複数のリード２ａが形成されたＩＣを用いている。そして、基板１に４つの内側面１０−１〜１０−４で囲まれた凹陥部（電子部品の搭載用の凹陥部）１０を設け、ＩＣ２を基板１の凹陥部１０に装着した状態で、ＩＣ２の本体の一方の縁辺（左右の縁辺）から延在する複数のリード２ａの端面（先端面）を凹陥部１０の左右の内側面１０−１，１０−２に当接させ、ＩＣ２の本体の他方の１組の縁辺（上下の縁辺）２−３，２−４から延在する複数のリード２ａの端面（先端面）を凹陥部１０の上下の内側面１０−３，１０−４に当接させることにより、ＩＣ２のリード２ａの延在方向（左右のリード２ａの場合はＸ方向、上下のリード２ａの場合はＹ方向）およびＩＣ２のリード２ａの延在方向と直交する方向（左右のリード２ａの場合はＹ方向、上下のリード２ａの場合はＸ方向）の位置を規制させている。

この電子部品の実装構造１０２では、基板１に設けた凹陥部１０の４つの内側面１０−１〜１０−４によって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制される。すなわち、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれが凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２への左右のリード２ａの先端面の当接によって規制され、ＩＣ２のＹ方向の規定の位置からのずれが凹陥部１０の内側面１０−３，１０−４への上下のリード２ａの先端面の当接によって規制され、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０２では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが基板１の凹陥部１０の４つの内側面１０−１〜１０−４で規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０２では、基板１の凹陥部１０にＩＣ２を嵌め込んでリード２ａとパッド１ａとの半田接続を行うので、平坦な基板に実装するよりも半田３の厚みが相対的に厚くなり易いため、ＩＣ２の接合強度が低下することもない。

なお、この電子部品の実装構造１０２では、ＩＣ２の左右の全てのリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２に当接させ、上下の全てのリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−３，１０−４に当接させるようにしたが、左右の一部のリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−１，１０−２に、上下の一部のリード２ａの先端面を凹陥部１０の内側面１０−３，１０−４に当接させるようにしてもよい。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…プリント基板（基板）、１ａ…パッド、２…センサＩＣ（ＩＣ）、２ａ…リード、２−１〜２−４…縁辺、３…クリーム半田、４…リフロー炉、１０…凹陥部（電子部品の搭載用の凹陥部）、１０−１〜１０−４…内側面、１０１，１０２…電子部品の実装構造。

Claims (3)

1. 矩形状の本体を有し、その本体の４つの縁辺のうち少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有する電子部品と、この電子部品の複数のリードに電気的に接続される複数のパッドを有する基板とを備え、前記電子部品のリードを前記基板のパッドに半田接続する電子部品の実装構造において、
   前記基板は、
   前記電子部品の搭載用の４つの内側面で囲まれた凹陥部を有し、
   前記電子部品は、
   前記基板の凹陥部に装着された状態で、前記本体の縁辺もしくは前記リードの端面が前記凹陥部の４つの内側面に当接することにより、前記リードの延在方向および前記リードの延在方向と直交する方向の位置が規制されている
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。
2. 請求項１に記載された電子部品の実装構造において、
   前記電子部品は、
   前記本体の４つの縁辺のうち一方の１組の対向する縁辺にのみ前記複数のリードを有し、
   前記基板の凹陥部に装着された状態で、前記本体の一方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面が前記凹陥部の２つの内側面に当接し、前記本体の他方の１組の縁辺が前記凹陥部の残る２つの内側面に当接することにより、前記リードの延在方向および前記リードの延在方向と直交する方向の位置が規制されている
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。
3. 請求項１に記載された電子部品の実装構造において、
   前記電子部品は、
   前記本体の４つの縁辺のうち一方の１組の対向する縁辺および他方の１組の縁辺に前記複数のリードを有し、
   前記基板の凹陥部に装着された状態で、前記本体の一方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面が前記凹陥部の２つの内側面に当接し、前記本体の他方の１組の縁辺から延在する複数のリードの端面が残る２つの内側面に当接することにより、前記リードの延在方向および前記リードの延在方向と直交する方向の位置が規制されている
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。

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