JP5350962B2 - 電子部品、基板ユニット及び情報処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は電子部品、基板ユニット及び情報処理装置に関する。
電子部品のリードと、所定の対象物とをはんだにより接合することが知られている。特許文献１〜４には、はんだによる接合に関する技術が開示されている。
特開１０−４１０４２号公報 特開２００８−１１９７３５号公報 特開平９−５５２４４号公報 実開平７−１６３７０号公報
はんだにより電子部品のリードがプリント基板に接合される場合がある。また、はんだにより電子部品のリードが電子部品本体に接合されている電子部品もある。このようなはんだが溶融すると、毛細管現象によりリード上に行き渡るおそれがある。これにより、リードと接合対象物との接合に貢献するはんだの量が減少するおそれがある。
そこで本発明は、溶融したはんだがリード上を行き渡ることが抑制された電子部品、基板ユニット及び情報処理装置を提供することを目的とする。
本明細書に開示の電子部品は、電子部品本体と、互いに向かい合う第１及び第２傾斜部により画定される凸部を有し前記電子部品本体に固定されたリードと、を備え、前記第１傾斜部は、前記第２傾斜部よりもはんだ濡れ性が低い。
溶融したはんだがリード上を行き渡ることが抑制された電子部品、基板ユニット及び情報処理装置を提供できる。
図１Ａ、１Ｂは、コネクタの説明図。 図２Ａ、２Ｂは、凸部周辺の拡大図。 図３Ａ、３Ｂは、コネクタのプリント基板への実装の説明図。 図４Ａ、４Ｂは、リードが移動する際の説明図。 図５Ａ、５Ｂは、凸部が設けられていないリードが移動する際の説明図。 図６は、凸部周辺のリード２０の切欠図。 図７Ａ、７Ｂははんだの濡れ角の説明図。 図８Ａ、８Ｂははんだの濡れ角の説明図。 図９は、コネクタとプリント基板を含む基板ユニットを収納した情報処理装置の例示図。 図１０は、他の例の凸部周辺の断面図。 図１１は、半導体チップを備えた電子部品の説明図。 図１２Ａ，１２Ｂは、半導体チップを備えた電子部品の説明図。
電子部品の一例としてコネクタを例に説明する。図１Ａ、１Ｂは、本実施例に係るコネクタ１の説明図である。図１Ｂにおいては、１がプリント基板９０に実装された状態を示している。
図１Ａ、１Ｂに示すように、コネクタ１は、本体１０、本体１０に固定された複数のリード２０、本体１０内部に保持され複数のリード２０とそれぞれ導通したピン３０、を含む。本体１０は、上部に開口を有したケース状である。本体１０は、例えば合成樹脂製である。本体１０は、低壁部１１を有し、ピン３０の固定端３１は低壁部１１に形成された孔に圧入されている。自由端３２は本体１０の上部から突出している。ピン３０は金属製である。本体１０の側面には、導電パッド１２が設けられている。導電パッド１２は、図１Ａに示すように、本体１０の対向する２側面に沿うように固定されている。導電パッド１２は、リード２０、ピン３０と同等の数だけ設けられている。導電パッド１２とリード２０とははんだＳ１により接合されている。これにより、リード２０とピン３０とは電気的に接続されている。導電パッド１２とリード２０とがはんだＳ１により接合されているので、はんだＳ１が溶融した場合には、リード２０は本体１０に対して移動可能となる。詳しくは後述する。リード２０の下端２１は、はんだＳ２によりプリント基板９０の電極９２に接合されている。コネクタ１はプリント基板９０の表面に実装されている。図１Ｂに示すように、リード２０にははんだＳ１を挟むように２つの凸部２４が設けられている。
図２Ａ、２Ｂは、凸部２４周辺の拡大図である。図２Ａは、リード２０の上端２２側に設けられた凸部２４を示しており、図２Ｂは、リード２０の下端２１側に設けられた凸部２４を示している。図２Ａに示すように、凸部２４は、互いに向かい合って凸部２４を画定する第１傾斜部２５、第２傾斜部２６を有している。また、凸部２４の第１傾斜部２５に隣接して凹部２８が形成されている。同様に、図２Ｂに示すように、リード２０の下端２１側に設けられた凸部２４についても、第１傾斜部２５に隣接して凹部２８が設けられている。凸部２４、凹部２８については詳しくは後述する。
コネクタ１のプリント基板９０への実装について説明する。図３Ａ、３Ｂは、コネクタ１のプリント基板９０への実装の説明図である。コネクタ１をプリント基板９０へ実装する場合には、プリント基板９０の表面に予め印刷又は塗布されたはんだＳ２上にコネクタ１を配置する。これにより、リード２０の下端２１がはんだＳ２と接触する。しかしながら、図３Ａに示すように、プリント基板９０が反っている場合には、複数のリード２０のうち一部がはんだＳ２とが接触しない場合がある。このような状態でコネクタ１及びプリント基板９０をリフローすると、はんだＳ２が溶融すると共に、本体１０とリード２０とを接合していたはんだＳ１も溶融する。はんだＳ１が溶融することにより、本体１０に対してリード２０が自重により下方に移動する。これにより、リフロー前においてはプリント基板９０上のはんだＳ２と接触していなかったリード２０が、下方に移動して図３Ｂに示すようにはんだＳ２と接触する。この状態でコネクタ１及びプリント基板９０が冷却されると、全てのリード２０とはんだＳ２とが接合される。このように、リード２０が本体１０に対して移動可能であるため、プリント基板９０が反りを有している場合であっても、コネクタ１とプリント基板９０との電気的な接続を確保できる。尚、はんだＳ１が溶融しても、はんだＳ１の表面張力等によりリード２０は本体１０から脱落しにくい。
リード２０が移動する際について説明する。図４Ａ、４Ｂは、リード２０が移動する際の説明図である。
図４ＡははんだＳ１が溶融する前の状態を示している。図４Ｂは、はんだＳ１が溶融しリード２０が本体１０に対して下方に移動した状態を示している。はんだＳ１が溶融すると、毛細管現象によりはんだＳ１がリード２０上を伝わろうとする。また、リード２０が本体１０に対して下方に移動した場合は、はんだＳ１は上端２２にまで伝わりやすくなる。しかしながら、リード２０には第１傾斜部２５が形成されている。これにより、本体１０に対してリード２０が下方に移動した場合であっても、はんだＳ１が第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へとつたわるのを防止できる。
凸部２４が設けられていないリード２０ｘについて説明する。図５Ａ、５Ｂは、凸部２４が設けられていないリード２０ｘが移動する際の説明図である。図５Ａ、５Ｂは、図４Ａ，４Ｂに対応している。尚、リード２０には、２つの凸部２４が設けられているが、リード２０ｘには凸部２４は一つも設けられていない。図５Ｂに示すように、はんだＳ１が溶融すると毛細管現象により、はんだＳ１がリード２０の上端２２側に行き渡り、これによりはんだＳ１からはんだＳ１ａが分離する場合がある。この状態ではんだＳ１、Ｓ１ａが冷却され導電パッド１２とリード２０ｘとが接合されると、はんだＳ１ａは導電パッド１２とリード２０ｘとの接合に貢献しない。このため導電パッド１２とリード２０ｘとを接合しているはんだＳ１の量が減少する。
しかしながら、図４Ｂに示したように、本実施例のコネクタ１のリード２０は凸部２４を有しているため、導電パッド１２とリード２０との接合に貢献するはんだＳ１の量の減少を防止できる。また、図２Ｂに示したようにリード２０の下端２１側にも凸部２４が設けられている。このため、溶融したはんだＳ１がリード２０の下方側につたわることも防止される。
また、凸部２４が設けられていないリード２０ｘの移動量は、約±０．４ｍｍであった。これに対し、凸部２４が設けられたリード２０においては約±０．６ｍｍであった。このように、本実施例のコネクタ１は反りの大きいプリント基板にも適切に実装することができる。これにより、コネクタ１とプリント基板９０との実装の歩留まりが向上する。
第１傾斜部２５について詳細に説明する。図６は、凸部２４周辺のリード２０の切欠図である。図６に示すように、リード２０は、基材２３ａ、基材２３ａよりも外側に積層されたＮｉ層２３ｂ、Ｎｉ層２３ｂよりも外側に積層されたＡｕ層２３ｃを有している。基材２３ａは、リード２０の基材に相当する。Ｎｉ層２３ｂは、メッキにより基材２３ａに積層されている。同様に、Ａｕ層２３ｃは、メッキによりＮｉ層２３ｂに積層されている。第１傾斜部２５は、Ｎｉ層２３ｂが露出している。第２傾斜部２６は、Ｎｉ層２３ｂがＡｕ層２３ｃで覆われている。Ａｕ層２３ｃは、Ｎｉ層２３ｂよりも濡れ性が高い。換言すれば、第１傾斜部２５は、第２傾斜部２６よりもはんだ濡れ性が低い。第１傾斜部２５と第２傾斜部２６との間の角度は鋭角である。
はんだの濡れ角について説明する。
図７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂははんだの濡れ角の説明図である。図７Ａ、７Ｂは、凸部２４を有しているリード２０におけるはんだの濡れ角の説明図である。溶融したはんだＳ１が毛細管現象及びリード２０の移動により、図７Ａに示すように、第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へとつたわる場合を想定する。この場合には、第２傾斜部２６上にあるはんだＳ１の濡れ角と第１傾斜部２５の濡れ角の間の角度θ１は、比較的大きな角度になる。
図８Ａ、８Ｂは、凸部２４が設けられていないリードにけるはんだの濡れ角の説明図である。図８Ａ、８Ｂに示すように、凸部２４が設けられていない場合、凹部２８の手前にあるはんだＳ１の濡れ角と、凹部２８の内側面をつたわるはんだＳ１の濡れ角との間の角度θｘは、比較的小さい。
このため、凹部２８内へはんだは伝わりやすいが、第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へは溶融したはんだＳ１は伝わりにくい。このため、凸部２４を設けることにより溶融したはんだが凸部２４を越えてつたわることを防止している。また、上述したように、第１傾斜部２５は第２傾斜部２６よりもはんだ濡れ性が低い。このため、第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へとはんだは伝わりにくい。また、第１傾斜部２５と第２傾斜部２６との間の角度は鋭角である。このため、第１傾斜部２５上におけるはんだＳ１の濡れ角と第２傾斜部２６上におけるはんだの濡れ角との間の角度は比較的大きくなる。これにより、はんだＳ１は第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へとは伝わりにくくなる。
また、リード２０では、凸部２４に隣接して凹部２８が設けられているので、仮に溶融したはんだが凸部２４を越えて凹部２８内に流れ込んだとしても、凹部２８内にはんだが留まることにより、はんだが飛散することに起因する接触不良などが生じるおそれを防止できる。
また、図２Ｂに示すように、リード２０の下端２１側にも凸部２４及び凹部２８が設けられている。このため、リフローなどにより、溶融したはんだＳ２とはんだＳ１とが合流することを防止できる。また、溶融したはんだＳ２がリード２０をつたわって、リード２０とプリント基板９０と接合不良が生じる恐れを防止できる。
リード２０の基材に積層されている第１層としてＮｉ層を例に説明し、第１層に積層されている第２層としてＡｕ層を例に説明した。しかしながら、第１及び第２層はこれに限定されず、例えば、第１層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｗのうち少なくとも一つを含む金属層であり、第２層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｐｂのうち少なくとも一つを含む金属層であってもよい。
図９は、上記コネクタ１とプリント基板９０を含む基板ユニットを収納した情報処理装置１００の例示図である。情報処理装置１００は、例えば、サーバである。情報処理装置１００は、筐体１１０を有している。筐体１１０は、コネクタ１とコネクタ１を実装したプリント基板９０とを有する基板ユニットを収納している。筐体１１０には、取付片１１２が設けられている。取付片１１２は、情報処理装置１００をラックに固定するためのものである。尚、上記基板ユニットを備える情報処理装置は、上記サーバに限られない。例えば、デスクトップパソコンやノートパソコンであってもよい。
図１０は、他の例の凸部２４ａ周辺の断面図である。
図１０に示すように、第２傾斜部２６においては、Ｎｉ層２３ｂが部分的に露出している。第１傾斜部２５には、Ａｕ層２３ｃは存在しておらず、Ｎｉ層２３ｂが露出している。このような場合であっても、第２傾斜部２６側のＮｉ層２３ｂには部分的にＡｕ層２３ｃが覆っているので、第１傾斜部２５は、第２傾斜部２６よりもはんだ濡れ性が低い。このため、第２傾斜部２６から第１傾斜部２５へ溶融したはんだがつたわることが防止される。
半導体チップを備えた電子部品について説明する。
図１１は、半導体チップを備えた電子部品の説明図である。チップパッケージ１ａは、本体１０ａ、リード２０とを含む。本体１０ａは、封止樹脂１１ａ、導電パッド１２、半導体チップ４１、リードフレーム４４を含む。半導体チップ４１、リードフレーム４４は封止樹脂１１ａにより封止されている。封止樹脂１１ａの側面には導電パッド１２が固定されている、半導体チップ４１と導電パッド１２とはボンディングワイヤ４６により電気的に接続されている。導電パッド１２とリード２０とははんだＳ１により接合されている。即ち、はんだＳ１が溶融するとリード２０は本体１０ａに対して移動可能となる。リード２０にははんだＳ１を挟むように凸部２４が設けられている。このように、コネクタのみならず、半導体チップを備えた電子部品のリードに上記リードを採用した場合にも、はんだがリード２０をいきわたることを防止できる。
図１２Ａは、半導体チップを備えた電子部品の説明図である。チップパッケージ１ｂは、本体１０ｂ、リード２０ｂを有している。本体１０ｂは、封止樹脂１１ｂ、半導体チップ４１、リードフレーム４４を有している。封止樹脂１１ｂは、半導体チップ４１、リードフレーム４４を封止している。半導体チップ４１とリード２０ｂとは、ボンディングワイヤ４６により電気的に接続されている。リード２０ｂの固定端は、封止樹脂１１ｂにより封止されている。図１２Ｂは、凸部２４周辺の拡大図である。凸部２４の第２傾斜部２６側がリード２０ｂの下端２１側を向いている。下端２１は、チップパッケージ１ｂがプリント基板９０に実装される前は自由端に相当する。従って、リード２０ｂは前述したリード２０と異なり、本体１０ｂに対して移動しない。
チップパッケージ１ｂは、リフローによりプリント基板９０に実装される。従って、リフローによりはんだＳ２が溶融する。はんだＳ２が溶融すると、毛細管現象により下端２１から上端へとリード２０ｂ上をつたわる恐れがある。特に、リード２０ｂが細い場合に起こりやすい。しかしながら、リード２０ｂには凸部２４が設けられており、はんだ濡れ性の高い第２傾斜部２６が下端２１側即ちはんだＳ２側を向いている。はんだ濡れ性の低い第１傾斜部２５がリード２０ｂの固定端側を向いている。これにより、溶融したはんだＳ２がリード２０ｂ上をつたわることが防止される。従って、溶融したはんだＳ２がリード２０ｂ上をつたわって、下端２１と電極９２との接合に貢献するはんだの量が減少することが防止される。
また、リードが細い場合、電極９２上に塗布されるはんだＳ２の面積に対して、リードの下端の面積が小さくなる恐れがある。このような場合には、リードの下端の面積に対するはんだの塗布量の誤差も大きくなる。はんだの塗布量の誤差が大きい場合、溶融したはんだが毛細管現象によりリードをつたって、隣接したリードに付着するおそれがある。隣接するリード同士がはんだにより接合されてショートする恐れがある。しかしながら上述したようにリード２０ｂは凸部２４を有しているので、リード２０ｂのショートについても防ぐことできる。
尚、チップパッケージ１ｂは表面実装型の電子部品の一例である。表面実装型の電子部品としては、ＳＯＰ、ＱＦＰ、ＴＳＯＰなどの種類がある。これらの電子部品のリードとして上述したリードを採用することにより、溶融したはんだがリード上をつたわることを防止できる。また、ピン挿入型の電子部品のリードとして、上記凸部を有したリードを採用してもよい。また、このようなリードは、サーバなどに使用されるバックプレーンに用いてもよい。
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
リードまたは電子部品の構造によっては、リードの一以上の面に凸部を有したリードを用いてもよい。例えば、コネクタ１においては、本体１０と対向しないリード２０の面に凸部を設けてもよい。本体１０と対向しないリード２０の面に凸部を設けることにより、溶融したはんだＳ２がリード２０をつたわることを防止できる。チップパッケージ１ａのリード２０についても、リード２０の異なる面に複数の凸部を設けてもよい。
１ コネクタ
１０ 本体
２０ リード
２３ｂ Ｎｉ層
２３ｃ Ａｕ層
２４ 凸部
２５ 第１傾斜部
２６ 第２傾斜部
２８ 凹部

Claims (8)

  1. 電子部品本体と、
    互いに向かい合う第１及び第２傾斜部により画定される凸部を有し、はんだにより前記電子部品本体に固定されており、前記はんだの溶解により前記電子部品本体に対して移動可能なリードと、を備え、
    前記第１傾斜部は、前記第２傾斜部よりもはんだ濡れ性が低く、
    前記第２傾斜部は、前記はんだ側を向いている、電子部品。
  2. 前記第１傾斜部は、露出した第１層、を有し、
    前記第２傾斜部は、前記第１層、前記第１層よりも外側の少なくとも一部に積層され前記第１層よりも濡れ性の高い第２層、を有している、請求項１の電子部品。
  3. 前記リードは、前記凸部の前記第１傾斜部に隣接した凹部を備えている、請求項１又は２の電子部品。
  4. 前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間の角度は鋭角である、請求項１乃至３の何れかの電子部品。
  5. 前記第１層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｗのうち少なくとも一つを含む金属層であり、
    前記第２層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｐｂのうち少なくとも一つを含む金属層である、請求項１乃至４の何れかの電子部品。
  6. 前記凸部は、前記はんだを挟む第１及び第２凸部を含む、請求項１乃至５の何れかの電子部品。
  7. 請求項１乃至６の何れかの電子部品と、
    前記電子部品を実装したプリント基板と、を備えた基板ユニット。
  8. 請求項７の基板ユニットと、
    前記基板ユニットを格納する筐体と、を備えた情報処理装置。
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