JP3633505B2 - プリント配線基板およびプリント配線基板の半田付け方法 - Google Patents

プリント配線基板およびプリント配線基板の半田付け方法 Download PDF

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４方向フラットパッケージ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ、以下ＱＦＰという）ＩＣ半田付けにて装着するプリント配線基板に関するものであり、より詳しくは噴流式（フロー）半田付け方法を用いて半田付けする際に好適なプリント配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術のＱＦＰＩＣの噴流式半田付けに関して、図６を用いて説明する。表面実装部品であるＱＦＰＩＣ２は略正方形の形状をしており、その４辺全周には複数のリードピン３を有している。一方プリント配線基板１にはこのリードピン３に対応するようにリード用ランド４が配されている。リードピン３は狭ピッチで配置されているため、噴流式半田付けを実施する場合にはリードピン間等で半田ブリッジが発生しやすい。特に、噴流式半田付けでの基板の移動方向に対して直角方向にピンが連続配列する場合は半田ブリッジの発生頻度が高くなるため、例えば図６のように噴流式半田付けでの基板の移動方向に対してＱＦＰＩＣが略４５度程斜めに傾くようにして半田付けするようにして半田噴流が先頭リードから順にリード及びランドに接触するようにし、半田の流れを促進する改善策がとられている。
【０００３】
また他の方策として、ＱＦＰＩＣ２の各辺の半田付け移動方向の後方側に半田引きランドと呼ばれる半田ブリッジ防止用のランドを設ける改善策がある。これは、前方２辺のリード及びランド群１０と後方２辺のリード及びランド群１１との間にＱＦＰＩＣ２に近接して中間半田引きランド１２と後方２辺のリード及びランド群１１の最後尾にＱＦＰＩＣ２に近接した最後尾半田引きランド１３とを形成するものである。これをプリント配線基板１の側面から模式的に図示したものが図７（ａ）である。同図に示すようにリード及びランドを順に流れてきた半田を表面張力を利用して半田引きランド１３側に引き込むことにより、リード及びランド部に余剰な半田溜まりが発生するのを防止している。この原理は中間半田引きランド１２及び最後尾半田引きランド１３ともに同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＱＦＰＩＣのようにリードピッチが狭い部品を噴流式半田付けする場合には、各辺の最後尾のリード３ａ及びランド４ａ付近に溜まった余剰半田をいかにして半田引きランド１３側にうまく引き込むかに関して課題を有している。特に、最後尾付近は後方のリード群２列分の半田溜まりが集中することになるため半田ブリッジが発生しやすく、最後尾半田引きランドの最適なランド形状を選定することにノウハウが必要とされている。例えば、図７（ｂ）に示す様に、適正な半田付けは２２に示されるようになるが、特に最終リード３ａ付近では余剰半田によりリード間の半田ブリッジ２３が発生することがある。
【０００５】
近年、環境保護の観点から注目される鉛を含有しない所謂鉛フリー半田では、次のような理由によってこの課題が更に深刻なものとなっている。すなわち、現在は錫−鉛を主成分とする鉛共晶半田を用いるのが一般的であり、半田材料中の鉛は接合時の溶融点を下げると共に流動性及び濡れ性を改善する重要な役割を果たしてる。しかし鉛を含有しない鉛フリー半田では、この流動性と濡れ性が劣るため、いっそう半田ブリッジの発生頻度が高くなるのである。
【０００６】
特にプリント配線基板の量産工程では噴流式半田付けでブリッジが発生すると次工程で手修正を行わざるを得ないため、工数増加と歩留まり悪化を招いていた。更には手作業での半田付けの過剰な熱ストレスにより部品故障を発生させる可能性があった。
【０００７】
本発明は、前述のような従来の多くの課題を解決し、ＱＦＰＩＣの良好な噴流式半田付けが可能なプリント配線基板及びその工法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のプリント配線基板は、プリント基板に実装するＱＦＰＩＣに対してその角部に第１の半田引きランドを設け、更に第１の半田引きランドに対してＱＦＰＩＣと略反対側に第２の半田引きランドを設ける構成とし、上記プリント配線基板を噴流式半田付け方法にて半田付けする際においては第１または第２の半田引きランドの設けられた角部がプリント配線基板の半田噴流漕への移動方向で最後尾になるようにして半田付けするようにするものである。
【０００９】
本願請求項１に記載のプリント配線基板は、少なくともＱＦＰＩＣを表面に実装するプリント配線基板であって、ＱＦＰＩＣの噴流式半田付け時の移動方向後方の少なくとも１箇所の角部の基板上に第一の半田引きランドを具備するとともに、第一の半田引きランドに対してＱＦＰＩＣとは略反対側に第一の半田引きランドに隣接して第２の半田引きランドを具備し、少なくとも第２の半田引きランドは、この第２の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に対して、ＱＦＰＩＣとは略反対方向に先細りの形状を有するように構成する。
【００１０】
これによって、ＱＦＰＩＣリード及びランドの最後尾付近で発生する余剰半田を表面張力によって第１の半田引きランドに誘導し、第１の半田引きランドの許容量を超える半田をさらに第２の半田引きランドに誘導することによって、第２の半田引きランドに誘導された余剰半田は、プリント配線基板の移動に対して不要な半田を切り離しやすくすることができ、余剰な半田がプリント配線基板上に貯留しまたは別のランドとの短絡につながったりする可能性を大幅に低減することができ、ＱＦＰＩＣリード及びランド部での半田ブリッジを防止することができる。
【００１１】
また請求項２に記載のプリント配線基板は、少なくともＱＦＰＩＣを表面に実装するプリント配線基板であって、ＱＦＰＩＣの噴流式半田付け時の移動方向の対角に位置する２箇所の角部の基板上に第一の半田引きランドを具備するとともに、第一の半田引きランドに対してＱＦＰＩＣとは略反対側に第一の半田引きランドに隣接して第２の半田引きランドを具備し、少なくとも第２の半田引きランドは、この第２の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に対して、ＱＦＰＩＣとは略反対方向に先細りの形状を有するものである。
【００１２】
これにより、プリント配線基板を噴流式半田付け方法で半田付けする際に、第１及び第２の半田引きランドを配したＱＦＰＩＣの対角方向のいずれの方向にも移動させるようにすることができ、請求項１の効果に加えて、制作上での自由度が増す。例えば、複数の個別プリント配線基板を１８０度回転し向い合わせて一枚板に共取りした場合はＱＦＰの進
行方向が逆になるが、パターン上の特別な配慮無く噴流式半田付けの基板移動方向を決めることができる。また、プリント配線基板のパターン設計時点においてもＱＦＰＩＣの配置において方向性を問われないため設計が容易になる。
【００１３】
また請求項３に記載のプリント配線基板は、第１の半田引きランドはＱＦＰＩＣの第１の半田引きランドを配した角部に対する対角線をはさんで、角部に隣接するＱＦＰＩＣの２辺に配されているＱＦＰリードの並びに沿って２つに分断されて配置されているようにしたものである。
【００１４】
これにより、ＱＦＰＩＣの第１及び第２の半田引きランドを配した角部を挟む２辺の余剰半田は、それぞれのリード群並びの最終リード（噴流式半田付け方法でプリント配線基板を噴流漕に対して移動させたときに移動方向最終部に位置するリード）に隣接して設けた第１の半田引きランドに吸収され、更に余剰の半田が第２の半田引きランドに誘導されるようになり、リード群の特に最終リード付近での半田ブリッジなどの不具合を効果的に解消することができるようになる。更には、万一後方２辺のＱＦＰＩＣの最終リードと隣接する第１の半田引きランドとの間にブリッジが２辺同時に発生した場合であっても、第１の半田引きランドが各辺ごとに相互に分離しているため電気的接続は短絡を免れることができ、より接続安全性を向上させることができる。
【００１５】
また請求項４に記載のプリント配線基板は、ＱＦＰＩＣの４つ角部にはＱＦＰＩＣの中心に対して同一形状となる第１及び第２の半田引きランドを具備するものである。
【００１６】
プリント配線基板上でＱＦＰＩＣの４角に同様の構成の第１及び第２の半田引きランドを形成することは容易であり、本発明のように４つの角部に配することで、噴流式半田付け時のプリント配線基板の移動方向にさらに自由度が増すことになる。
【００１７】
また請求項５に記載のプリント配線基板は、第２の半田引きランドは第１の半田引きランドと同等もしくは更に大きな面積とするものである。
【００１８】
これにより、第１の半田引きランドよりも第２の半田引きランドの半田許容量を大きくすることによって第２の半田引きランドへの半田誘導が容易になり、半田ブリッジ防止効果を増すことができる。
【００１９】
また請求項６に記載のプリント配線基板は、第１及び第２の半田引きランドのうち少なくとも一方はランドの銅箔部に基板貫通穴を有するように構成するものである。
【００２０】
これにより、半田付け中に発生するガスを効率良く除去することが可能で、ガス発泡による半田付け不良を抑制することができ、半田付け品質をより向上させることができる。
【００２１】
また請求項７に記載のプリント配線基板は、少なくとも第１の半田引きランドは、この第１の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に隣接する２辺のＱＦＰＩＣのリード群の並びに対して、第１の角部と対角位置にない第２の角部および第３の角部から略第１の角部の方向に対して先細りの形状を有するように構成するものである。
【００２２】
これにより、第１の半田引きランドから第２の半田引きランドに向けて容易に余剰半田を誘導することができ、万一過剰な余剰半田が発生しても効果的に第２の半田引きランドに移すことができるため、第１の半田引きランドからＱＦＰＩＣ側の最終リードまたはランドに余剰半田が逆戻りする可能性が少なくなり、プリント配線基板としての歩留まりや信頼性が向上する。
【００２３】
そして、鉛を含有しない半田を用いて行う半田付けにおいても、上記発明を利用することにより流動性と濡れ性が劣る性質をカバーし、いっそう半田ブリッジの発生頻度を低減させるようにすることができ、かつ環境に適した製品を構成することができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。従来例と同一構成のものは、同一番号を付して説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプリント配線基板を示している。 従来技術の半田引きランドでは、全ての余剰半田を一つの半田引きランドで処理しなければならない点やランド面積と表面張力の最適化の点で課題があり、最後尾半田引きランドに引き込まれる半田量が安定しないので半田ブリッジを撲滅できなかった。そこで、本実施の形態では、段階的に半田を引き込めるようにランドを分割して一次及び二次の半田引きランドを配置する。これによって、引き込んだ半田が揺り戻しによって逆流しリード及びランドに付着するのを防止して、半田ブリッジを抑制することができる。プリント配線基板の移動方向に合わせて順に配置すれは、形状は限定するものではなく、丸形状や四角形状などでもよいが、少なくとも第２の半田引きランド１３ｂは同図に示すように噴流半田付け時のプリント配線基板の移動方向とは逆方向に三角形などでの先細り形状にしておくことが好ましい。
【００２６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係るプリント配線基板を示している。本実施の形態では、三角形の第１の半田引きランド１３ａと対向する三角形の第２の半田引きランド１３ｂを配置し、第１の半田引きランド１３ａの面積よりも第２の半田引きランド１３ｂの面積を大きく設定した。これによると、第２の半田引きランド１３ｂ側に半田が移動しやすくなり、引き込んだ半田の揺り戻しによる逆流付着をより効果的に防止することができる。ここでも各々のランド形状は限定するものではない。
【００２７】
また、同図に示す様にＱＦＰＩＣ２の対角に第１・第２の半田引きランド１３ｂをＱＦＰＩＣ２の中心に対して略対象となるように配置すれば、複数のプリント配線基板を同時に半田噴流漕のラインに流して半田付けするときに、逆向きに基板を配置する場合があっても、良好に半田付けを行うことができる。
【００２８】
（実施の形態３）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係るプリント配線基板を示している。前段として、まず半田引きランドと半田誘きランドについて図３（ｂ）をもとに以下に説明する。
【００２９】
まず、半田引きランド３０は、図３（ｂ）に示すように半田ブリッジを防止する対象であるピン配列の中心軸上であって、プリント配線基板の移動の後方側に配置される。ランドの形状は半田ブリッジ防止の対象ランドから遠ざかるに従って面積を減少させる形状を用いる。これは、噴流半田を徐々にランドから離脱させることによって対象ランドへの揺り戻し逆流を防止する目的である。
【００３０】
一方、半田誘きランド３１は、半田接合が必要なランドに半田を引き込む役割を果たすものである。半田の流れや濡れ性が悪い箇所に配置して半田付け性を向上させる役割を果たしている。これは、前述の半田引きランド３０とは逆の作用を期待するもので、図３（ｂ）示すように対象ランドに近接するに従って面積を増加させるランド形状にすると効果
がある。
【００３１】
さて、本発明の実施の形態３では、の半田引きランドの効果を得るために、後方２辺のリード群の配列軸上に半田付け順の後ろ側、即ちランドから遠ざかる方向に面積を減少させる三角形を有する第１の半田引きランド１３ａを配置している。後方２辺に各々の第１の半田引きランド１３ａを配置し、更にこれら２個を統合して後方側に半田を誘導する第２の半田引きランド１３ｂを配置する。これも第１の半田引きランド１３ａから遠ざかる方向に面積を減少させる三角形の形状とする。よって、３個の三角形から成る半田引きランドが構成される。これら３個の三角形から成るランドは、一つの四角形の銅箔にレジスト印刷を施し３分割して実現可能であるが、本発明では、図３（ａ）に示すように互いの銅箔を分断して実現する。
【００３２】
これによれば、半田引きランド形状が上述の原理で最適化されているので余剰半田の引き込みが改善されると共に、隣接する最終リードと第１の半田引きランド１３ａ間で半田ブリッジを起し、これが後方２辺で同時に発生することがあっても、最終リード間の短絡を防止することが可能となる。電気的接続は確保されるので、より安定した半田付けと歩留まり改善が可能となる。
【００３３】
なお、上述した各々の半田引きランドの形状は限定するものではないが、同図に示すような形状とすることが好ましい。
【００３４】
また、図４に示す様に、このような半田引きランドを４つの角部にＱＦＰＩＣの中心から略対称に配置するようにすることで、噴流式半田付け漕に投入する方向が限定されない。よって、複数の個別プリント配線基板を１８０度回転し向かい合わせて一枚板に共取りした場合は、ＱＦＰの移動方向が逆になるが、支障が無く半田付けが可能である。また、プリント配線基板設計時点においてもＱＦＰＩＣの配置に方向性を問われないためパターン設計が容易になる。本実施の形態では三角形を基本としたランド形状としたが、このような形状はパターン化も容易でありかつ見た目にも美しい。ただし各々のランド形状は限定するものではない。
【００３５】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係るプリント配線基板を示している。本実施の形態では、実施の形態３の最後尾の第２の半田引きランド１３ｂの中に配線基板を貫通する貫通穴１６を設けたものである。なお、貫通穴は第１の半田引きランド１３ａに設けてもよい。
【００３６】
これによって、半田付け過程で発生するガスを貫通穴から放出することによって、ガス発泡による半田付け不良が防止され、より安定した半田付けを行うことができる。各々のランド形状は限定するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明のプリント配線基板によれば、噴流式半田付けにおいてもＱＦＰＩＣの安定した半田付けを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプリント配線基板の説明図
【図２】本発明の実施の形態２に係るプリント配線基板の説明図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態３に係るプリント配線基板の説明図
（ｂ）半田引きランド及び半田誘きランドの説明図
【図４】本発明の実施の形態３に係るプリント配線基板の説明図
【図５】本発明の実施の形態４に係るプリント配線基板の説明図
【図６】従来技術のプリント配線基板の説明図
【図７】（ａ）ＱＦＰ半田引きランドの説明図
（ｂ）ＱＦＰ半田引きランド作用の説明図
【符号の説明】
１ プリント配線基板
２ ４辺フラットパッケージ（ＱＦＰ）ＩＣ
３ リードピン
４ リード用ランド
１０ 前方２辺のランド群
１１ 後方２辺のランド群
１２ 中間半田引きランド
１３ 最終尾半田引きランド
１３ａ 第１の半田引きランド
１３ｂ 第２の半田引きランド
１４ 最後尾半田引きランド銅箔
１５ 最後尾半田引きランドレジスト
１６ 貫通穴
２０ 噴流装置のノズル
２１ 半田噴流
２２ 正規接合した半田
２３ 余剰半田によるブリッジ
２４ 半田引きランドに引き込まれた半田
３０ 半田引きランド
３１ 半田誘きランド

Claims (9)

  1. 少なくともＱＦＰＩＣを表面に実装するプリント配線基板であって、前記ＱＦＰＩＣの噴流式半田付け時の移動方向後方の角部の基板上に第一の半田引きランドを具備するとともに、前記第一の半田引きランドに対してＱＦＰＩＣとは略反対側に前記第一の半田引きランドに隣接して第２の半田引きランドを具備し、少なくとも第２の半田引きランドは、この第２の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に対して、前記ＱＦＰＩＣとは略反対方向に先細りの形状を有することを特徴とするプリント配線基板。
  2. 少なくともＱＦＰＩＣを表面に実装するプリント配線基板であって、前記ＱＦＰＩＣの噴流式半田付け時の移動方向の対角に位置する２箇所の角部の基板上に第一の半田引きランドを具備するとともに、前記第一の半田引きランドに対してＱＦＰＩＣとは略反対側に前記第一の半田引きランドに隣接して第２の半田引きランドを具備し、少なくとも第２の半田引きランドは、この第２の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に対して、前記ＱＦＰＩＣとは略反対方向に先細りの形状を有することを特徴とするプリント配線基板。
  3. 第１の半田引きランドはＱＦＰＩＣの前記第１の半田引きランドを配した角部に対する対角線をはさんで、前記角部に隣接する前記ＱＦＰＩＣの２辺に配されているＱＦＰリードの並びに沿って２つに分断されて配置されていることを特徴とする請求項１または２の何れか一項に記載のプリント配線基板。
  4. ＱＦＰＩＣの４つ角部には前記ＱＦＰＩＣの中心に対して同一形状となる第１及び第２の半田引きランドを具備することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプリント配線基板。
  5. 第２の半田引きランドは第１の半田引きランドと同等もしくは更に大きな面積とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプリント配線基板。
  6. 第１及び第２の半田引きランドのうち少なくとも一方はランドの銅箔部に基板貫通穴を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプリント配線基板。
  7. 少なくとも第１の半田引きランドは、この第１の半田引きランドが配されているＱＦＰＩＣの角部（第１の角部）に隣接する２辺の前記ＱＦＰＩＣのリード群の
    並びに対して、前記第１の角部と対角位置にない第２の角部および第３の角部から略第１の角部の方向に対して先細りの形状を有することを特徴とする請求項３記載のプリント配線基板。
  8. 半田付けする半田には、鉛を含有しない半田を用いることを特徴とする請求項１から７に記載のプリント配線基板。
  9. 請求項１から８に記載のプリント配線基板を噴流式半田付け方法によって半田付けする方法において、前記プリント基板を半田噴流に対して移動させるときにＱＦＰＩＣに対して第２の半田引きランドを設けた角部のうちのひとつが移動方向の最後部になるようにして移動させるようにしたことを特徴とするプリント配線基板の半田付け方法。
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