JP2016178150A - プリント基板および実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で且つ容易に、部品が傾いて実装されるのを防止することができる。【解決手段】 半田Ｓが塗布されるランドパターン３０が実装面１１ａ上に設けられたプリント基板１１であり、裏面に端子部２１が設けられた受光素子２１が実装面１１ａ上に配置された後、半田Ｓを溶解されることで、当該受光素子２１が実装されるプリント基板１１であって、ランドパターン３０は、実装面１１ａの法線方向からの平面視において、受光素子２１を実装面１１ａに配置したときの端子部２１の一部と重ならないように、形成されている。【選択図】 図３

Description

裏面に端子部が設けられた部品が実装されるプリント基板および実装方法に関するものである。

従来、この種の実装方法として、プリント基板（マザーボード）に形成されたランド上に、スクリーン印刷等により半田を塗布した後、部品（混成集積回路）を、その端子部（電極）がランドの半田上に載るようにプリント基板上に載置して、部品を実装するものが知られている。この実装方法では、部品を載置した後、リフロー炉で、半田を加熱して溶解させることで、端子部を半田上に固着させ、部品を実装する。
また、この種の他の実装方法として、部品（電子部品）の端子部（電極部）に対応する位置にスルーホールを孔設した基板を用い、部品の端子部に予め半田粒を付加した後、部品を基板に載置して、部品を実装するものが知られている（特許文献２参照）。この実装方法では、部品を基板に載置した後、基板の裏面側から半田をディップし、この溶解している半田によって上記半田粒を溶解させることで、端子部とスルーホール内の金属層とを半田付けし、部品を実装する。

特開平７−９９２６０号公報 特開２００１−７４９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の実装方法では、端子部とランドとの間の半田によって、部品が浮き上がり、その結果、部品が傾いて実装されてしまうという問題があった。例えば、部品として光学素子（受光素子や発光素子等）を実装する場合、光学素子が傾いて実装されてしまうことで、光学素子の光軸がズレてしまう。
これに対し、上記特許文献２に記載の実装方法を採用することが考えられる。しかしながら、特許文献２に記載の実装方法では、基板上にスルーホールを形成しなければならず、また、部品の端子部に半田粒を付加しなければならない。ひいては、ディップ半田法やマニュアル半田法によって、基板の裏面から半田をディップしなければならない。よって、実装処理が著しく煩雑になってしまうという問題があった。

本発明は、簡単な構成で且つ容易に、部品が傾いて実装されるのを防止することができるプリント基板および実装方法を提供することを課題としている。

本発明のプリント基板は、半田が塗布されるランドパターンが実装面上に設けられたプリント基板であり、裏面に端子部が設けられた部品が実装面上に配置された後、半田が溶解されることで、当該部品が実装されるプリント基板であって、ランドパターンは、実装面の法線方向からの平面視において、部品を実装面に配置したときの端子部の一部と重ならないように、形成されていることを特徴とする。

本発明の実装方法は、半田が塗布されるランドパターンが実装面上に設けられた基板に、裏面に端子部が設けられた部品を実装面上に配置した後、半田を溶融させて当該部品を実装する実装方法であって、部品を実装面に配置したとき、実装面の法線方向からの平面視において端子部の一部がランドパターンと重ならないことを特徴とする。

この場合、部品は、受光素子または発光素子であることが好ましい。

また、部品の端子部は、当該部品の裏面から側面に亘って延在していることが好ましい。

これらの構成によれば、部品を基板（プリント基板）上に配置したとき、平面視において、端子部の一部がランドパターンからはみ出した状態となる。この状態で、リフロー炉によって、半田を溶解させると、電極ランドと端子部との間の半田が、端子部の当該はみ出し部分（非重畳部分）上に濡れ広がって当該はみ出し部分に逃げる。このように、電極ランドと端子部との間の半田を、電極ランドと端子部との間から逃がすことができるため、電極ランドと端子部との間の半田量を極力減らすことができる。これにより、部品の浮き上がりを極力抑制することができる。これによって、簡単な構成で且つ容易に、部品が傾いて実装されるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る受光素子アレイを示した平面図である。 受光素子を示した側面図（ａ）および裏面図（ｂ）である。 プリント基板を示した平面図（ａ）および要部平面図（ｂ）である。 部品実装処理を説明するための説明図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係るプリント基板および実装方法について説明する。実施形態では、本発明を適用したプリント基板およびこれを備えた受光素子アレイ、並びに本発明の実装方法を適用した部品実装処理について例示する。以下の説明では、まず、プリント基板および受光素子アレイについて説明し、その後、部品実装処理について説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、「前後方向」、「左右方向」および「上下方向」を、各図に示す通りに規定する。

図１に示すように、受光素子アレイ１は、プリント基板１１と、プリント基板１１に実装された８個の受光素子１２（部品）と、を備えている。８個の受光素子１２は、プリント基板１１の表面である実装面１１ａ上に、表面実装されている。

図２に示すように、各受光素子１２は、表面、裏面および左右前後の４つの側面を有する略立方体形状に形成されている。受光素子１２の表面は、光を受光する受光面となっており、一方、受光素子１２の裏面は、受光素子１２をプリント基板１１の実装面１１ａに実装するための被実装面（取付け面）となっている。そして、受光素子１２の裏面の左右端部には、前後一対の端子部２１（電極部）がそれぞれ配設されている。左端部に配設された一対の端子部２１は、受光素子１２の裏面から左側面に亘って延在しており、一方、右端部に配設された一対の端子部２１は、受光素子１２の裏面から右側面に亘って延在している。すなわち、受光素子１２の４つの端子部２１は、それぞれ裏面から左右側面に亘って形成されている。

図１および図３に示すように、プリント基板１１は、基板３１に回路配線を形成したものである。そして、プリント基板１１の実装面１１ａには、回路配線の一部を成すランドパターン３０が形成されている（各図では、ランドパターン３０を除く回路配線については図示省略する）。ランドパターン３０は、複数の電極ランド３２から成る。各電極ランド３２は、各受光素子１２の各端子部２１に対応して形成されており、各受光素子１２の実装時には、当該各電極ランド３２に半田Ｓが塗布される。詳細は後述するが、各電極ランド３２に塗布された半田Ｓの上から各受光素子１２を配置して、各受光素子１２をプリント基板１１に実装する構成となっている。

ここで図３（ｂ）を参照して、各受光素子１２に対するランドパターン３０について説明する。符号４１の破線は、実装面１１ａ上における受光素子１２の実装位置を示しており、符号４２の一点鎖線は、受光素子１２を実装位置４１に配置したときの各端子部２１の配置エリアを示している。

図３（ｂ）に示すように、各受光素子１２の端子部２１に対応して、各受光素子１２に対し、４つの電極ランド３２が形成されている。各電極ランド３２は、方形形状に形成されており、各電極ランド３２の前後方向の寸法は、各端子部２１より長く形成されている。一方、各電極ランド３２の左右方向の寸法は、各端子部２１より短く形成されている。そして、各電極ランド３２は、各端子部２１の配置エリア４２に対し、左右方向外側（受光素子１２を基準として外側）にオフセットして形成されている。その結果、各端子部２１の配置エリア４２が、各電極ランド３２の形成エリアから内側（受光素子１２を基準として内側）に突出する（はみ出す）構成となっている。すなわち、各電極ランド３２は、実装面１１ａの法線方向からの平面視において、受光素子１２を実装位置４１に配置したときの各端子部２１が当該各電極ランド３２から内側に突出するように、形成されている。このように、ランドパターン３０は、実装面１１ａの法線方向からの平面視において、受光素子１２を実装位置４１に配置したときの各端子部２１の一部と重ならないように、形成されている。
一方で、各電極ランド３２は、各端子部２１の配置エリア４２よりも、左右方向外側に延在している。すなわち、実装位置４１に配置した受光素子１２よりも、左右方向外側に延在している。詳細は後述するが、受光素子１２よりも左右方向外側に延在した当該延在部分と、各端子部２１の側面延在部分との間に半田Ｓのフィレットが形成される。

次に図４を参照して、プリント基板１１に受光素子１２を実装する部品実装処理について説明する。図４に示すように、部品実装処理では、まず、スクリーン印刷によって、プリント基板１１の各電極ランド３２に、半田Ｓを塗布する（図４（ｂ）参照）。すなわち、各電極ランド３２に対応する各開口部を有するメタルマスク（図示省略）を用意し、当該メタルマスクの開口部を介して各電極ランド３２に半田Ｓ（クリーム半田）を塗布する。

各電極ランド３２に半田Ｓが塗布されたら、塗布された半田Ｓの上から各受光素子１２を各実装位置４１に位置決めして配置（載置）する（図４（ｃ）参照）。これによって、各受光素子１２の各端子部２１が、半田Ｓを介して各配置エリア４２に配置される。このとき、上記したように、平面視において各端子部２１の一部がランドパターン３０と重ならない状態となる。

各受光素子１２を配置したら、各受光素子１２を配置したプリント基板１１全体に対しリフロー半田付け処理を行う。すなわち、当該プリント基板１１全体をリフロー炉に移載して、当該プリント基板１１全体を加熱する（図４（ｄ）参照）。これによって、各電極ランド３２に塗布された各半田Ｓを溶解させる。このとき、端子部２１が電極ランド３２から突出した（はみ出した）状態となっているため、端子部２１と電極ランド３２との間の半田Ｓが、当該突出部分２１ａ（はみ出し部分）に濡れ広がって当該突出部分２１ａに逃げる。これによって、半田Ｓの溶解前に比べ、端子部２１と電極ランド３２との間の半田量が減少し、受光素子１２の浮上がり量が少なくなる。一方で、各端子部２１の側面延在部分と各電極ランド３２の上記延在部分（受光素子１２よりも左右方向外側に延在した部分）との間にフィレットが形成される。この状態で半田Ｓが冷却されることで、各端子部２１と各電極ランド３２とが強固に半田付けされ、各受光素子１２がプリント基板１１に実装される。これにより、本部品実装処理を終了する。

以上のような構成によれば、端子部２１の上記配置エリア４２に対し電極ランド３２を、あえてオフセットして形成し、平面視において、端子部２１を電極ランド３２から突出した（はみ出した）状態にすることで、当該突出部分２１ａ（はみ出し部分）により、端子部２１と電極ランド３２との間の半田Ｓを、端子部２１と電極ランド３２との間から逃がすことができる。これにより、端子部２１と電極ランド３２との間の半田量を極力減らすことができ、受光素子１２の浮き上がりを極力抑制することができる。ひいては、端子部２１と電極ランド３２との間の半田量を極力減らすことで、高さバラツキ因子を削減することができる。これによって、簡単な構成で且つ容易に、受光素子１２が傾いて実装されるのを防止することができる。

なお、上記実施形態においては、各受光素子１２の各端子部２１が、各受光素子１２の裏面から側面に亘って延在している構成であったが、各受光素子１２の各端子部２１が、裏面のみに形成されている構成であっても良い。

また、上記実施形態においては、実装面１１ａの法線方向からの平面視において、端子部２１が、電極ランド３２から左右方向内側に突出する構成であったが、端子部２１が、電極ランド３２から左右方向外側に突出する構成であっても良い。ひいては、端子部２１が、電極ランド３２から前後方向に突出する構成であっても良い。これらは、電極ランド３２を、端子部２１の配置エリア４２に対し、どのようにオフセットするかによって調整することができる。

さらに、上記実施形態においては、受光素子を実装するプリント基板および実装方法に本発明を適用したが、これに限るものではない。例えば、発光素子を実装するプリント基板および実装方法に本発明を適用しても良い。ひいては、その他の光学素子を実装するプリント基板および実装方法に本発明を適用しても良い。

１１：プリント基板、 １２：受光素子、 １１ａ：実装面、 ２１：端子部、
３２：電極ランド、 Ｓ：半田。

Claims (4)

1. 半田が塗布されるランドパターンが実装面上に設けられたプリント基板であり、裏面に端子部が設けられた部品が前記実装面上に配置された後、前記半田が溶解されることで、当該部品が実装されるプリント基板であって、
   前記ランドパターンは、前記実装面の法線方向からの平面視において、前記部品を前記実装面に配置したときの前記端子部の一部と重ならないように、形成されていることを特徴とするプリント基板。
2. 半田が塗布されるランドパターンが実装面上に設けられた基板に、裏面に端子部が設けられた部品を前記実装面上に配置した後、前記半田を溶融させて当該部品を実装する実装方法であって、
   前記部品を前記実装面に配置したとき、前記実装面の法線方向からの平面視において前記端子部の一部が前記ランドパターンと重ならないことを特徴とする実装方法。
3. 前記部品は、受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項２に記載の実装方法。
4. 前記部品の前記端子部は、当該部品の前記裏面から側面に亘って延在していることを特徴とする請求項２または３に記載の実装方法。

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