JP2669413B2 - 電子部品の実装構造 - Google Patents

電子部品の実装構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の実装構造
に係わり、特に表面実装部品の電極端子と回路基板の電
極パッドとの接続機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より表面実装部品を回路基板に実装
する場合、図５に示すように、回路基板１１の表面上の
電極パッド１２にクリーム半田を塗布し、この上に表面
実装部品１３の電極端子１４を押しあて、加熱処理して
クリーム半田１５を溶融させ電極端子と電極パッドを接
合する技術が知られ、現在広く用いられている。
【０００３】また、一対の面を簡便に接合する方法とし
て図６および図７に示す面ファスナを用いる技術が、実
開昭６０−１７６５８８号および実開平４−５５１４９
号にそれぞれ開示されている。
【０００４】図６において、シャーシ２１の切り起こし
形成した偏平折曲部に一方の面ファスナ２２を貼着し、
部品２５を実装したプリント基板２３の裏面に他方の面
ファスナ２４を貼着し、これら一対の面ファスナ２２，
２４の互いに結合可能な鈎片の露出面どうしを圧着する
ことにより、プリント基板２３をシャーシ２１の偏平折
曲部に取付けている。
【０００５】図７において、放熱板３１の面に熱伝導性
材料のカール状部材３２を密生させて一方の面ファスナ
を構成し、放熱板３３の面に熱伝導性材料のフック状部
材３４を密生させて他方の面ファスナを構成し、熱導電
性グリース３５を塗布して両ファスナどうしを圧着する
ことにより、一対の放熱板３１，３３を互いに重ね合わ
せて接続している。
【０００６】上記面ファスナ技術は着脱自在性を本来の
機能とするものであり、面ファスナの圧着によりカール
状部材またはフック状（鈎片状）部材どうしが互いに係
留することで接続がなされ、引っぱり力により弾性変形
を起こさせることによりカール状部材またはフック状
（鈎片状）部材の互いの係留を解放することで分離がな
される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のクリーム半田を
用いる接合方法では、表面実装部品を回路基板に装着す
る前に電極パッドにクリーム半田を塗布する工程が必要
であり、更に、クリームは半田溶融時に、部品の位置ず
れ或はツームストーン（マンハッタン）現象（不均一の
溶融なために部品が不所望に起立する現象）が生じるな
ど表面実装部品の実装の出来映えに影響する要因が多い
い。このために、実装工程が煩雑となり、工程管理が複
雑化し、さらに接続の精度および信頼性に問題を有す
る。
【０００８】一方ファスナ技術を電極端子と電極パッド
間の接続に適用しようとすると、電極端子および電極パ
ッドの金属面上に導電性材料から成る微細なカール状部
材、フック状部材または鈎片状部材を形成する必要があ
る。導電性材料としては金属、導電性プラスチックある
いは樹脂中に導電性フィラーを混入させたものが知られ
ているが、いずれの導電性材料をとっても金属面上にカ
ール形状、フック形状または鈎片形状を形成することは
技術的に極めて困難であり、工業的用途には向かないと
いう問題点を有する。
【０００９】また、従来のファスナ技術で用いられるカ
ール状部材（形状）、フック状部材（形状）または鈎片
状部材（形状）は弾性変形することで面と面との接合と
分離を容易ならしめるための部材であり、適切な弾性変
形を持たせるために材料の選択範囲が限られてしまうと
いう問題点を有する。
【００１０】したがって本発明の目的は、実装工程およ
び工程管理を簡素化することができ、接続の精度および
信頼性を向上し、現実の電極端子間の接続を可能にする
材料の選択を容易にした電子部品の実装機構を提供する
ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、表面実
装部品の電極端子を回路基板の電極パッドに接続する電
子部品の実装構造において、前記電極端子の表面に等間
隔に並んだ凹凸部を設け、前記電極パッドの表面に等間
隔に並んだ凹凸部を設け、前記電極端子の凸部および前
記電極パッドの凸部のうちの少なくとも一方の凸部の先
端に該先端より太い接合強化用凸部先端部を設け、前記
電極端子表面の凸部を前記電極パッド表面の凹部に挿入
し前記電極パッド表面の凸部を前記電極端子表面の凹部
に挿入して前記電極端子を前記電極パッドに電気的かつ
機械的に接続する電子部品の実装構造にある。ここで前
記接合強化用凸部先端部を前記電極端子の凸部および前
記電極パッドの凸部の両者の先端に設けることが接続性
の点からは好ましい。また、前記接合強化用凸部先端部
は半田もしくはＳｎなどの融点が４５０℃以下の低融点
金属から成ることができる。この場合、前記接合強化用
凸部先端部は一度溶融してから凝固した状態、すなわち
半田等の低融点金属の溶融接着を伴なうようにすれば電
気的および機械的接続がより確実なものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。
【００１３】図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態
を示す図であり、図１（Ａ）は表面実装部品を示す斜視
図、図１（Ｂ）は回路基板を示す斜視図、図２（Ａ）は
表面実装部品の電極端子の表面部分の断面図、図２
（Ｂ）は回路基板の配線の電極パッド（ランド）の表面
部分の断面図、図３は表面実装部品の電極端子と回路基
板の電極パッドとを接合させた場合の接合部を示す断面
図である。
【００１４】図１（Ａ）に示すように、第１の実施の形
態の表面実装部品９は電極端子１を有し、金属からなる
電極端子１の表面部分をエッチング加工して円柱状の多
数の凸部（電極端子の凸部）２がＸ方向およびＹ方向に
マトリックス状に配列形成され、この凸部２の間が凹部
（電極端子の凹部）４になっている。
【００１５】一方、図１（Ｂ）に示すように、絶縁基板
１１Ａの表面上に金属からなる配線パターン５Ａおよび
それに接続する電極パッド（ランド）５を形成して第１
の実施の形態の回路基板１０を構成している。そして電
極パッド５の表面部分をエッチング加工してＹ方向にス
トライプ状に延在する凸部（電極パッドの凸部）６がＸ
方向に配列形成され、この凸部６間がＹ方向にストライ
プ状に延在する凹部（電極パッドの凹部）８になってい
る。
【００１６】そして電極パッドのストライプ状の凹部８
に電極端子のそれぞれの列の凸部２が挿入され同時に電
極端子のそれぞれの列の凹部４に電極パッドの凸部６が
挿入されることにより、両者の凹凸部がたがいに噛み合
った状態となって電極端子１が電極パッド５に電気的お
よび機械的に接続されて、回路基板１０上に表面実装部
品９が搭載される。
【００１７】図２（Ａ）は表面実装部品の電極端子の表
面部分について、図１（Ａ）のＸ方向の一部を拡大して
示した断面図である。上記したように表面実装部品９の
電極端子１の金属表面には微細な凸部２および凸部間の
凹部４を設けてある。そして電極端子１の凸部２の先端
にはＳｎ：Ｐｂ＝９：１の半田により太い先端形状の電
極端子接合強化用凸部先端部３が形成されている。
【００１８】ここで電極端子表面の凹凸の深さ、すなわ
ち凹部４の底面から凸部先端部３の先端までの寸法ＨA
は約７０μｍであり、電極端子１の凸部２の直径Ｄ1 は
約３０μｍ、電極端子接合強化用凸部先端部３の直径Ｄ
2 は約４０μｍである。さらに電極端子１の凸部２の中
心間の間隔ＰA は約１００μｍ、すなわち電極端子１の
凸部２は約１００μｍのピッチで配列しているから、凹
部４の幅Ｗ3 は７０μｍとなる。また、電極端子１の金
属材料としては洋白または銅、鉄、ニッケルその他の合
金等を用いることができるが、ここでは半田濡れ性のよ
い洋白（洋銀、Ｇｅｒｍａｎ Ｓｉｌｖｅｒ、Ｃｕ−Ｚ
ｎ−Ｎｉ合金）を用いている。
【００１９】図２（Ｂ）は回路基板の電極パッドの表面
部分について、図１（Ｂ）のＸ方向の一部を拡大して示
した断面図である。上記したように回路基板１０の電極
パッド５の表面にも微細な凹凸を設けてあり、電極パッ
ドの凸部６の先端にはやはりＳｎ：Ｐｂ＝９：１の半田
により太い先端形状の電極パッド接合強化用凸部先端部
７が形成されている。ここで電極パッド表面の凹凸の深
さ、すなわちすなわち電極パッド凹部８の底面から凸部
先端部７の先端までの寸法ＨB は約７０μｍであり、電
極パッドの凸部６の幅Ｗ2 は約３０μｍ、電極パッド凹
部８の幅Ｗ3 は約７０μｍ、電極パッド接合強化用凸部
先端部７の幅Ｗ2 は約４０μｍである。また、電極パッ
ド凸部６の中心間の間隔ＰB 、すなわち電極パッド凸部
７のピッチは、電極端子凸部２の間隔ＰA と同じ約１０
０μｍである。また電極パッド５を構成する材料は銅−
鉄合金もしくは半田である。
【００２０】尚、電極端子１の微細な凹凸部４，２も電
極パッド５の微細な凹凸部８，６も、間隔ＰA ，ＰB は
１μ〜０．５ｍｍの範囲から選択し、凸部２，６の直径
Ｄ1もしくはＷ1 であり、凹部４，８の幅Ｗ3 は接合強
化用凸部先端部３，７の直径Ｄ2 もしくはＷ2 の５％増
から２倍の値から適切な寸法を選択して用い、接合強化
用凸部先端部３，７を用いない場合は、凸部２，６の直
径Ｄ1 もしくはＷ1 の５％増から２倍の値から選択する
のが好ましい。
【００２１】図３に示すように、表面実装部品の電極端
子１を回路基板の電極パッド５の上に置き、表面実装部
品を回路基板に押しつける様にすると、電極端子の凸部
２及び電極端子接合強化用凸部先端部３が電極パッドの
凹部８の中に入り、電極パッドの凸部６及び電極パッド
接合強化用凸部先端部７が電極端子の凹部４の中に入
り、電極端子１の表面上の凹凸と電極パッド５の表面の
凸凹とが噛み合った形となる。この実施の形態では、図
１から明らかなように、図３の紙面と垂直方向（図１の
Ｙ方向）にストライプ状に延在する電極パッドの凹凸部
のそれぞれに電極端子の同方向に配列する複数の凸凹部
が挿入結合している。
【００２２】また、電極端子接合強化用凸部先端部３と
電極パッド接合強化用凸部先端部７は互いに引っかか
り、電極端子１と電極パッド５の接合性を機械的にも電
気的にも向上させる働きをする。これで電極端子１と電
極パッド５の接合が簡便かつ強固に実現される。
【００２３】さらに機械的および電気的接合強度を向上
させたいときは、電気端子１と電極パッド５を接合した
状態で半田融点以上の温度に１度加熱すれば、電極先端
接合強化用凸部先端部３と電極パッド接合強化用凸部先
端部７の半田が溶融し、電極端子１と電極パッド５の接
合をより強固なものにする。
【００２４】電極端子１および電極パッド５の表面の凹
凸の加工方法については、従来通りに電極端子を含む表
面実装部品および電極パッドを含む回路基板を製作した
後、マスク材を用いて電極端子１の表面および電極パッ
ド５の表面を選択的にエッチングする化学的加工法によ
り、所望の凹凸を得ることができる。
【００２５】次いで、電極端子の接合強化用凸部先端部
３および電極パッドの接合強化用凸部先端部７の加工法
については、電極端子１および電極パッド５の表面の凹
凸を加工形成した後、電解メッキ等の電気化学的方法で
半田等の所望の金属を適量析出させることで形成する。
このように電解メッキ法を用いればメッキ液中で被着体
に電圧を印加した際に被着体の凸部に電界集中が発生
し、凸部先端部に優先的に金属を析出させることができ
るから、所望の先太の凸部先端形状を得ることができ
る。
【００２６】尚、本実施の形態では、電極端子の凸部２
を棒状（円筒状）に、電極パッドの凸部６を板状、すな
わち等間隔にストライプ状に配置しているが、電極パッ
ドの凸部６のパターンを格子状あるいは多数の同心の方
形を重ねた形状等のパターン、多数の同心円、波形、渦
巻等の曲線からなるパターン、あるいは棒状にすること
も可能である。
【００２７】また、電極端子１および電極パッド５の表
面の凹凸の深さ、幅、間隔等のサイズを数百μｍに選ん
だ場合には、その形成に切削等の機械的加工法を用いる
ことも出来る。
【００２８】このように本実施の形態では実装工程での
クリーム半田塗布工程が不必要となり、かつクリーム半
田溶融時の部品の位置ずれ、マンハッタン現象が発生し
ないから、本実施の形態を用いることにより表面実装部
品９の電極端子１と回路基板１０の電極パッド５の接続
が簡便で強固となる。
【００２９】図４は本発明の第２の実施の形態の表面実
装部品の電極端子と回路基板の電極パッドを接合させた
場合の断面図である。尚、図４は第１の実施の形態の図
３と対応させて示した断面図であり、図４において図１
乃至図３と同一もしくは類似の箇所は同じ符号で示して
あるから重複する説明は省略する。すなわち第２の実施
の形態では、電極パッド５の凸部６の先端に電極パッド
接合強化用凸部先端部を形成しないことを除けば、構
造、接合方法、加工方法ともに上述した第１の実施の形
態と同じである。
【００３０】この第２の実施の形態では、電極端子１を
電極パッド５に押しあてて、電極端子１と電極パッド５
の表面の凹凸部をたがいに噛み合わせた後の接合性が第
１の実施の形態と比較してやや劣るため、この後に半田
溶融点以上の温度に一度加熱し、電極端子接合強化用凸
部先端部３の半田を溶融させ、電極端子１と電極パッド
５の接合性を得ることを前提とする。一方このような構
成であるから、電極パッド接合強化用凸部先端部の形成
工程を省略することができるという利点を有する。
【００３１】尚、第２の実施の形態とは逆に、電極パッ
ド接合強化用先端部を形成し、電極端子接合強化用凸部
先端部の形成をしないという組み合わせも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面実装
部品の電極端子表面及び回路基板の電極パッド表面に微
細な凹凸部を設け、少なくとの一方の表面の凸部先端に
半田等の低融点金属からなる先太の接合強化用凸部先端
部構造を設けたことにより、表面実装部品の電極端子と
回路基板の電極パッドの接合が圧着により完了し、熱処
理を加えれば更に機械的および電気的接合性の向上が可
能となる。このように面ファスナー技術を用いることな
く簡便で強固な接合を可能としたので、従来広く用いら
れているクリーム半田を用いる実装方法における工程管
理の複雑さ、接合の精度・信頼性に欠けるという問題点
を解消したという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電子部品の実装構
造における表面実装部品（Ａ）および回路基板（Ｂ）を
示す斜視図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す図であり、（Ａ）は
電極端子の表面部分の断面図、（Ｂ）は電極パッドの表
面部分の断面図である。
【図３】図２の表面実装部品の電極端子と回路基板の電
極パッドとを接合させた場合の接合部を示す断面図であ
る。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電子部品の実装構
造において、表面実装部品の電極端子と回路基板の電極
パッドとを接合させた場合の接合部を示す断面図であ
る。
【図５】従来技術を示す断面図である。
【図６】他の従来技術を示す断面図である。
【図７】別の従来技術を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 電極端子 ２ 電極端子の凸部 ３ 電極端子の接合強化用凸部先端部 ４ 電極端子の凹部 ５ 電極パッド ５Ａ 配線パターン ６ 電極パッドの凸部 ７ 電極パッドの接合強化用凸部先端部 ８ 電極パッドの凹部 ９ 表面実装部品 １０ 回路基板 １１Ａ 絶縁基板 １２ 電極パッド １３ 表面実装部品 １４ 電極端子 １５ クリーム半田 ２１ シャーシ ２２，２４ 面ファスナ ２３ プリント基板 ２５ 部品 ３１，３３ 放熱板 ３２ カール状部材（面ファスナ） ３４ フック状部材（面ファスナ） ３５ 熱導電性グリース

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面実装部品の電極端子を回路基板の電
    極パッドに接続する電子部品の実装構造において、前記
    電極端子の表面に等間隔に並んだ凹凸部を設け、前記電
    極パッドの表面に等間隔に並んだ凹凸部を設け、前記電
    極端子の凸部および前記電極パッドの凸部のうちの少な
    くとも一方の凸部の先端に該先端より太い接合強化用凸
    部先端部を設け、前記電極端子表面の凸部を前記電極パ
    ッド表面の凹部に挿入し前記電極パッド表面の凸部を前
    記電極端子表面の凹部に挿入して前記電極端子を前記電
    極パッドに電気的かつ機械的に接続することを特徴とす
    る電子部品の実装構造。
  2. 【請求項２】 前記接合強化用凸部先端部を前記電極端
    子の凸部および前記電極パッドの凸部の両者の先端に設
    けたことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装構
    造。
  3. 【請求項３】 前記接合強化用凸部先端部は半田もしく
    はＳｎなどの融点が４５０℃以下の低融点金属から成る
    ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の電子
    部品の実装構造。
  4. 【請求項４】 前記接合強化用凸部先端部は一度溶融し
    てから凝固した状態となって前記電極端子を前記電極パ
    ッドに接続することを特徴とする請求項３記載の電子部
    品の実装構造。
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