JP4168346B2 - 表面実装部品の実装構造 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装部品の実装構造に関し、ガルウィングタイプ或いはＪタイプのリード群を備えた表面実装部品をプリント基板上等に実装するための、プリント配線パターンを構成するパッドを含み構成されて電気的接続装置（ソケット）として用いることができる表面実装部品の実装構造に関する。

電子部品をプリント基板上に実装する際には、該部品のリードをプリント基板のスルーホールに挿入してはんだ付けを行う挿入実装部品と、該部品のリードをプリント基板のパッド上に載置し、はんだ付けを行う表面実装部品とがある。表面実装部品には、ＢＧＡ、ＱＦＰ、ＳＯＰ、チップ等様々な形状があり、それぞれの部品に対応した形状のパッドがプリント基板上に配置される。図９にガルウィングタイプのリードを備えたＱＦＰのＩＣの外観を示す。これらの表面実装部品は、多くの場合、リフローソルダリングによって一括してプリント基板上のパッドにはんだ付けされる。

図１０−（ａ）に、ＱＦＰ等のガルウィングタイプのリードを備えた表面実装部品、またはＰＬＣＣ等のＪタイプのリードを備えた表面実装部品を実装するための既知のパッド部を示す。図１０−（ｂ）は、部品底面にはんだバンプを配列したＢＧＡを実装するパッド部を示す。図６に示した形状のパッドに表面実装部品を実装する場合には、部品位置を固定する因子が存在しない為、マウンタを用いる。マウンタにより正確な位置に表面実装部品を搭載しても、何らかの外的要因によってリードの位置ずれが発生する場合がある。また、該パッドの隣に位置するパッドとの間に壁となるものが存在しない為、互いの半田同士が接触し、短絡不良（はんだブリッジ）が発生する場合がある。

〔特許文献１〕には、上記のような点に鑑みなされた、プリント基板のプリント配線パターン上に各種表面実装部品を実装する時、はんだブリッジや部品位置ずれの発生を抑止することによって不良修正工数の低減を図れると共に、Ｐｂフリーはんだにてはんだ付けしたときに発生するパッド剥離や面付濡れ不足によるＣｕ見えを防止して製品寿命低下を抑止できる、プリント基板上のパッドの形状が提案されており、プリント基板上のプリント配線パターン上に各種表面実装部品を実装する時、不良修正工数の低減及び製品寿命低下を抑止できるとされている。

図１１に特許文献１での開示例を示す（図では、特許文献１に準じた参照数字にダッシュを付加した符号を付してある）。図１１（ａ）は、ＱＦＰ及びＰＬＣＣ等の、図１１−（ｂ）は、ＳＯＰ及びＳＯＪ等の表面実装部品のリードに対応してプリント基板表面に形成されたパッド配列の一例を示す平面図であり、表面実装部品のリードに対応するピッチで多数のパッドが直線的に配置されていて電気的接続部として機能する。図１１−（ｃ）に該パッドの正面図を、図１１−（ｄ）に該パッドの側面図を、図１１−（ｅ）に表面実装を完了した状態の側面図を示す。

また、集積回路等の多電極の表面実装部品は、電気的接続装置（ソケット）を用いてプリント基板あるいはＩＣ試験機器における適宜の基体の実装も広く行われる。この場合、従来から電気的接続装置（ソケット）として導体のコンタクトとそれを支持する非導体のハウジングから構成されたものが多く使われている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。参考のため、図９に特許文献２での開示例を、図１２に特許文献３での開示例を示す（各図では、各特許文献に準じた参照数字にダッシュを付加した符号を付してある）。

このような電気的接続装置（ソケット）を用いての実装の場合、従来のソケットは（集積回路の）リード線と電気的接続をする導体の部分とリード線の位置を固定する非導体の部分が大きく構成されており、小型化微細化に対応するのが難しくなっている。また、電気回路の動作信号速度が速くなってくると伝導体の部分が大きいため高速度に対応することが出来なくなっているとの不都合がある。

特開２００３−２４９７４６号公報 特開平５−１７４９２２号公報 特開平１１−１９５６７７号公報

したがって、本発明は従来の表面実装技術に見られる上述した不都合を解決した、ＱＦＰ等のガルウィングタイプ或いはＰＬＣＣ等のＪタイプのリード群を備えた表面実装部品を実装対象とし、はんだブリッジや部品位置ずれの発生も無く小型化微細化が可能となる、新規な構造を採った表面実装部品の実装構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明の実装構造は、ガルウィングタイプ或いはＪタイプのリード群を備えた表面実装部品をプリント基板上に実装するための表面実装部品の実装構造であって、プリント基板の基体の表面に前記リード群の夫々の先端部に対応してリードの延出方向に延在するように設けられた整列した複数のパッド部と、前記表面実装部品を前記基体側に付勢し固定する固定手段とを含み構成され、前記パッド部には、導電性を有した突出部が実装位置に実装姿勢で載置された前記表面実装部品のリード先端部の延在方向両側に交互に千鳥状に各パッド部につき少なくとも３個が個々のパッド部全てに同一配置形状の配置で形成されており、前記突出部表面は、前記基体上実装位置に載置され前記固定手段により付勢された前記表面実装部品のリードの下側面の両側端の角部に側方下方から斜めに当接するようにした曲面もしくは斜面を有していることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の実装構造は、前記表面実装部品のリードの配置形状に対応させて、少なくとも２つの整列方向が異なる前記パッド部列を有することを特徴とする。請求項３に記載の本発明の実装構造は、前記パッド部が、前記突出部の少なくとも上部を残してソルダレジスト被覆部によって被覆されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明の実装構造は、請求項１または請求項２に記載の表面実装部品の実装構造において、前記パッド部が、前記突出部少なくとも上部を残してソルダレジスト被覆部によって被覆されており、前記突出部はメッキ処理により形成されていることを特徴とする。請求項５に記載の本発明の実装構造は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装部品の実装構造において、前記突出部が半田バンプとして形成されていることを特徴とする。請求項６に記載の本発明の実装構造は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の実装構造において、前記表面実装部品の面方向の位置及び姿勢を規制するガイド部材を更に備える。

本発明に係る表面実装部品の実装構造によれば、従来のソケットに比べて伝導体部の長さが１／１００から１／５００と短くなるので高速化対応に効果があり、伝送速度と漏話が著しく改善される。また、リードあたりの接点が複数で構成されるマルチコンタクトになるので接続信頼性が大幅に向上する。また、電気接続のための接触面が面接点と異なり複数の点接触で構成され、その接触部以外は空に浮いている形となるため、微細のゴミによる接触異常が起こりにくい。また、表面実装部品の実装が極めて簡単になる。特に、３個のバンプ１５を千鳥状に配置しているので、リード１３を３点支持することができ、リード位置決めひいてはＩＣの位置決めが正確にできる。

本発明における表面実装部品の実装構造は、基体表面の伝送路（導体）上にバンプを平行に複数個設け、そのバンプの頂点と底の間にリード線を落とし込むことによりリード線の位置固定と電気的接続を同時に行うことが出来る電気的接続装置（ソケット）として機能する。

〔参考用第１実施形態〕先ず、３個のバンプ１５を千鳥状に配置した本発明の実装構造と類似した参考構造を参考実施形態として示す。この参考用の第１の実施の形態について、図面に従って説明する。図１はこの形態に係る、基体（プリント基板）表面上に設けられたパッド列を示す平面図、図２はＩＣ及びプリント基板の、ＩＣのリード整列方向から見た断面図、図３は同じくＩＣのリード延出方向から見た断面図である。

実装構造は、取付基体としてのプリント基板の上面で伝送路（パターン）の先端部に形成され突出部を備えた複数のパッド部と、これらのパッド群部分上に載置されて個々のリードを夫々にパッド部に接するようにして載置された表面実装部品を前記基体側に付勢した状態で固定するように構成されている図示しない固定手段とにより構成されている。

パッド群（パッド列）は、表面実装部品としての、図９に示したようなガルウィングタイプのリードを採用したＱＦＰパッケージのＩＣを実装するためにプリント基板上に整列して形成されている。夫々のパッド部は、ＩＣのリード群の夫々の先端部に対応してリードの延出方向に延在するように設けられている。

本実施の形態では、実際には実装対象の四角形状のＩＣ（表面実装部品）１７に対応して、バンプ１５が形成されたパッド部１４が、ＩＣ１７の一辺に割り当てられたリードと同数配置されてパッド列になっており、このようなパッド列が図１０（ａ）の場合と同様に、ＩＣの平面外径形状に対応して四角形形状に配置されているが、図１〜図３では、一列のパッド部列（１４，１４，…）の一部のみを図示している。

本実施形態の実装構造１０Ａでは、基体としてのプリント基板１１の表面には、伝送路（パターン）１２が形成され、該パターン１２の先端は、ＩＣのリード群（１３，１３，…）のうちで対応するリード１３の先端部に対応する位置にリード１３の延出方向に延在するように伝送路と一体で等幅の長方形状のパッド部１４になっている。１２ａはパターン端部のランドで、スルホールになっている。各パッド部１４はリード延出方向と直交方向に整列して設けられている（図１ではパッド部列の一部のみが示されている）。個々のパッド部１４のリードの延在方向両側の側辺部分には、導電性を有する突出部としてのバンプ１５が形成されている。

この実施の形態では、１つのパッド部１４にはパッド部の延在方向両側に夫々２個ずつ対称に合計４個のバンプ（突出部）１５が形成されている。バンプ１５は、表面実装部品の側縁に沿って整列した個々のパッド部１４全てにバンプ１５が同一配置形状に配置されている。すなわち、１列内では夫々のパッド部１４でのバンプ１５の配置状態（分布）が、互いに向きの揃った合同の関係になっている。

上記バンプ１５は、パターン１２上に金属メッキ処理をすることにより形成されている。すなわち、パターン１２およびパッド部１４をエッチング工程により形成した後に、パッド部１４上の突出部１５に相当する位置を残してレジスト材１６を塗布し、突出部位置に金属メッキ処理により所定形状の突出部を突出形成する。すなわち、表面実装部品１７のリード１２の幅よりも所定寸法内側までかかる突出部領域を残してレジスト材１６を塗布し、レジスト材１６で被覆されない突出部領域に、例えば胴メッキ処理を施す。これにより、プリント基板１１上の実装位置に載置された表面実装部品のリード１２の下側面の両側端の角部に側方下方から斜めに当接するような凸曲面を有するようにバンプ（突出部）１５が形成される。その後、突出部表面に更に金メッキを施してパターン１２に電気接続された導電性のバンプ１５を完成する。このようにして、本実施の形態では、プリント基板１１はソルダレジスト被覆部レジスト材１６によって被覆されており、パッド部１４ではバンプ１５の上部のみ残して被覆される。

部品実装位置近傍には、ＩＣ（表面実装部品）１７をプリント基板１１側に付勢し固定する適宜の固定手段（図示せず）が設けられる。この固定手段は、表面実装部品１７を上方から押圧する構造であれば良く、プリント基板１１に一端を固定支持され先端部で表面実装部品１７の上部を押圧するようにしたバネ片等の簡易なもので良く、既知の適宜の構成を採用すれば良い。例えば、表面実装部品の面方向の位置及び姿勢を規制するガイド部材を備えた前出の図１２に示したのと類似の構成を採用し、表面実装部品１７取付け時の位置及び姿勢の規制と表面実装部品１７の固定を図っても良い。もっとも、これよりも格段に簡易な固定手段でも実用上は充分足りる。

ＩＣ（表面実装部品）１７の実装作業は、プリント基板１１上の実装位置にＩＣ１７を、伝送路上に平行に設けたバンプ１５の間夫々に各リード１６を落とし込むようにして載置する。後は、ＩＣ１７を固定手段により付勢した状態で固定するだけで良く、載置されたＩＣ１７の各リード１６にはその下側面の両側端の角部に側方からバンプ１５の底部と頂点の間の曲面が当接し、ＩＣ１７の位置決めと電気的接続を同時に行うことが出来る。このように、ＩＣ１７を容易に正確な位置に固定でき、また電気的接続が確実に行うことが出来る。実装位置に載置されたＩＣは固定手段によって上面側から付勢され確実に固定される。

本発明の実装構造によれば、従来のソケットに比べて、伝導体部の長さが１／１００から１／５００と短くなるので高速化対応に効果がある。すなわち、伝送速度と漏話が著しく改善される。リードあたりの接点が複数で構成されるマルチコンタクトになるので接続信頼性が大幅に向上する。バンプの頂点から底辺の間のスロープが寄与して、表面実装部品のリード線幅の仕様の異なる物および固体差（寸法誤差）に対する許容度が大きい。また、接触面が面接点と異なり複数の点接触で構成され、その接触部以外は空に浮いている形となるため、微細のゴミによる接触異常が起こりにくい。

本実施の形態では、実装構造は互いに直交方向に延びていて整列方向が異なる４つのパッド列でなっている。このため、パッド群の上に所定位置及び所定姿勢でＩＣ１７を載置した際にＩＣ１７の位置は各リード１３が突出部１５にガイドされて、自ずと正確な実装位置に載置されることになり容易に実装することができる。なお、本表面実装構造を用いてＩＣ１７が実装（固定手段の付勢力で固定）されると、各リード１３中に若干曲がったリード１３があった場合でも、このリード１３がバンプ１５間に位置規制されて変形が矯正されるのでリード間の短絡事故が防止できるという副次的効果も得られる。

上述の実施の形態では、突出部としてバンプ１５を形成した例を示したが、これに限らず突出部は表面実装部品のリードに接触して電気接続をはかると同時に部品の位置決めを行うための曲面もしくは斜面を有した形状であれば良く、適宜の金属部品で形成することもできる。然しながら、コスト面や形成の容易さから、バンプとして形成すると合理的である。また、実施の形態では、ガルウィングタイプのリードを採用したＱＦＰパッケージのＩＣの場合を例示したが、略同様の構成でＰＬＣＣ等のＪタイプのリード群を備えた表面実装部品をプリント基板上に実装するための実装構造も実現できる。

本実施の形態では、表面実装部品のＩＣ１７には四角形状にパッド列が配置されているので水平方向の位置及び姿勢が規定されるが、実装構造がデュアルインラインの端子配置を持った表面実装部品に対応させる場合には、部品実装時に表面実装部品の面方向の位置及び姿勢を規制するための適宜のガイド部材を更に設けるようにするのが良く、確実に正確な実装位置に載置して実装され好適である。

〔参考用第２実施形態〕更に参考として、上述同様のＩＣ１７を実装するためのパッド列の第２の実施の形態を図４の平面図に示す（一列の一部のパッド部のみ図示）。符号は前実施形態と同等部分には同一符号を付している。この実施の形態では、１つのパッド部１４にはパッド部１４の延在方向両側に夫々１個ずつ対称に平面形状（領域）が長楕円形のバンプ（突出部）１５が形成されている。このような突出部１５は、前述したと同様にメッキ処理により形成することができる。

なお、これ以外にも、同等の突出部１５が、予め製作しておいた所定形状の頭部と微細な脚部を一体にした金属部品を、その脚部をプリント基板上パッド部の突出部形成位置に設けた孔部に係合させることでも形成することができる。上記の点以外は、前実施形態と同様で良く、重複する説明は省略する。本実施形態においても、前実施の形態同様に適宜の固定手段により表面実装部品を容易に位置固定でき、また電気的接続が確実に行うことが出来る。

〔第３実施形態〕続いて、本願発明である上述したと同様のＩＣ１７を実装するためのパッド列の実施形態を第３の実施の形態として図５〜図７により説明する。図５は、パッド列の一部を示した平面図、図６は斜視図である。図７は同じくパッド列１４を、載置されたＩＣ（表面実装部品）１７と共に一部を示した部分斜視図である。これまでの参考用の実施の形態と同等部分には同一符号を付して説明を省略する。

この第３実施形態では、１つのパッド部１４には３個のバンプ（突出部）１５がパッド部１４の延在方向両側に交互に千鳥状配置となるように形成されている。バンプ１５は、表面実装部品の側縁に沿って整列した個々のパッド部１４全てにおいて前記突出部１５が同一配置形状で千鳥状に配置されている。この実施の形態ではバンプ１５を一列のパッド群で対応する同一位置に千鳥状に配置しているので隣接するパッド間の間隔を狭くすることが可能になっている（図は説明の都合上狭ピッチのものではない）。

このように、伝送路上に平行に構成するバンプの位置を的確な千鳥状の配置にし、隣接する伝送路にも同様にバンプを千鳥配置することでリード線間距離の微細化に対応することができる。更に、隣接するバンプに対応した位置及び形状にパッド部の側縁部に切欠きを形成するようにしても良く、このようにすれば、更に峡間隔にパッド部１４を形成することができる。特に、３個のバンプ１５を千鳥状に配置しているので、リード１３を３点支持することができ、リード位置決めひいてはＩＣの位置決めが正確にできる。パッド部１４からのパターン１２の延出方向は、全て同一向きでなくとも良く、図８の平面図に示すようにＩＣ本体側に延びるパターンを混在させても良い。

バンプ１５は、前述したと同様にメッキ処理により形成、或いは別体の金属部品をプリント基板パッド部の所定位置に固着することで突出部を形成することができる。或いは、突出部１５を半田バンプにより形成しても良い。また、１つのパッド部に千鳥状に配置するバンプ１５は３個以上にしても良い。

本発明の実装構造は、実際に表面実装部品を装置のプリント基板に実装する場合の他、ＩＣテスタ等の試験機器のＩＣ接続部に使用しても良く、正確確実な部品実装が極めて簡易に行える。

本発明の実装構造に係る基体表面上に設けられたパッド列の一実施形態を示す平面図である。 ＩＣ及びプリント基板の、ＩＣのリード整列方向から見た断面図である。 同じくＩＣのリード延出方向から見た断面図である。 本発明に係るパッド列の第２実施形態を示す平面図である。 本発明に係るパッド列の第３実施形態を示す平面図である。 同じく、パッド列を示す斜視図である。 同じく、パッド列を載置されたＩＣと共に示した斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る他のパッド列を示す平面図である。 ガルウィングタイプのリードを備えたＱＦＰのＩＣの外観図である。 （ａ）〜（ｅ）は、従来のパッドの形状の形態例を示す斜視図である。 既知の電気的接続装置（ソケット）の形態例を示す斜視図である。 既知の電気的接続装置（ソケット）の形態例を示す斜視図である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…実装構造
１１…プリント基板（基体）
１２…伝送路（パターン）
１３（１３，１３，…）…リード（群）
１４…パッド部
１５…バンプ（突出部）
１６…レジスト材
１７…ＩＣ（表面実装部品）

Claims (6)

1. ガルウィングタイプ或いはＪタイプのリード群を備えた表面実装部品をプリント基板上に実装するための表面実装部品の実装構造であって、
   プリント基板の基体の表面に前記リード群の夫々の先端部に対応してリードの延出方向に延在するように設けられた整列した複数のパッド部と、
   前記表面実装部品を前記基体側に付勢し固定する固定手段とを含み構成され、
   前記パッド部には、導電性を有した突出部が実装位置に実装姿勢で載置された前記表面実装部品のリード先端部の延在方向両側に交互に千鳥状に各パッド部につき少なくとも３個が個々のパッド部全てに同一配置形状の配置で形成されており、
   前記突出部表面は、前記基体上実装位置に載置され前記固定手段により付勢された前記表面実装部品のリードの下側面の両側端の角部に側方下方から斜めに当接するようにした曲面もしくは斜面を有していることを特徴とする表面実装部品の実装構造。
2. 前記表面実装部品のリードの配置形状に対応させて、少なくとも２つの整列方向が異なる前記パッド部列を有することを特徴とする請求項１に記載の表面実装部品の実装構造。
3. 前記パッド部が、前記突出部の少なくとも上部を残してソルダレジスト被覆部によって被覆されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面実装部品の実装構造。
4. 前記パッド部が、前記突出部少なくとも上部を残してソルダレジスト被覆部によって被覆されており、前記突出部はメッキ処理により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面実装部品の実装構造。
5. 前記突出部が半田バンプとして形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面実装部品の実装構造。
6. 前記表面実装部品の面方向の位置及び姿勢を規制するガイド部材を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面実装部品の実装構造。

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