JP6396633B2

JP6396633B2 - 回路基板

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Publication number: JP6396633B2
Application number: JP2012030939A
Authority: JP
Inventors: 元彦大谷; 宣公森内
Original assignee: Saturn Licensing LLC
Current assignee: Saturn Licensing LLC
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: US9113564B2; KR20130094235A; JP2013168517A; US20130206456A1; CN103260346A; CN103260346B

Description

本技術は回路基板についての技術分野に関する。詳しくは、リード部品の接続端子の先端部を半田によって接合するためのランドに他の部分より幅が狭い幅狭部を設けて接続端子のランドに対する半田付けの成否に関する検出精度の向上を図る技術分野に関する。

テレビジョン受像器やパーソナルコンピューターや音響機器等の各種の電子機器には、内部に回路基板が配置されている。回路基板には、例えば、絶縁基板上に銅箔によって回路パターンが形成された配線板と配線板の回路パターン上に実装された複数の電子部品とを有しているものがある。

このような回路基板には電子部品としてＱＦＰ（Quad Flat Package）やコネクター等のリード部品が用いられたものがある。リード部品はセラミック等によって形成された部品本体と部品本体から側方へ突出された複数の接続端子とを有し、各接続端子が回路パターンの各ランドに半田付けによって接合される（例えば、特許文献１の図６参照）。

上記したリード部品は加熱時の挙動や初期の品質により、市場における電子機器の品質に大きく影響を与える部品であり、実装工程において回路基板の高い品質が保証されることが必要である。

そこで、リード部品の実装工程においては、リフローによって各ランドに各接続端子が接合されてリード部品が実装された後に、ランドに対する接続端子の半田付けの成否が検査装置によって検査される。

半田付けの成否の検査は二次元又は三次元の画像検出等によって行われている。

二次元の検査においては、例えば、ランドに塗布された半田（半田フィレット）のうち接続端子の先端側の部分に上方又は斜め上方から光を照射し、光を照射した部分の形状の相違や輝度差により半田付けの成否が判定される。

また、三次元の検査においては、例えば、接続端子のランドからの浮き量が検出され、接続端子のランドに対する浮き量により半田付けの成否が判定される。

特開２００４−９５７２３公報

ところが、従来の回路基板にあっては、ランドが矩形状（長方形状）に形成されており、図１１に示す（Ａ）のようにリード部品ａの接続端子ｂが回路基板ｃのランドｄに半田ｅによって良好な状態で接合された場合と（Ｂ）のように接続端子ｂがランドｄに対して接しているだけの状態で接合不良が生じた場合とにおいて半田ｅと半田ｅ′の形状に大きな差が生じ難い。

従って、二次元の検査において、半田ｅ、ｅ′のうち接続端子ｂ、ｂの先端側の部分に照射された光の反射方向に差異が生じ難く、検査装置による半田付けの成否の判定精度が低く、検出精度が低いと言う問題がある。

また、三次元の検査においては、上記したように、接続端子ｂのランドｄからの浮き量によって半田付けの成否が判定される。

従って、図１２に示す（Ｃ）、（Ｄ）のように良好な状態で接合された場合と（Ｅ）のように接合不良が生じた場合のうち、閾値Ｈを越えてしまった良好な状態である（Ｄ）が不良と判定されてしまい、また、閾値Ｈを越えなかった不良な状態である（Ｅ）が良好と判定されてしまうことがある。

そこで、本技術回路基板は、上記した問題点を克服し、接続端子のランドに対する半田付けの成否に関する検出精度の向上を図ることを課題とする。

第１に、回路基板は、上記した課題を解決するために、実装面にリード部品の接続端子の先端部を半田によって接合するためのランドが設けられ、前記ランドは所定の方向に延びる形状に形成され前記所定の方向が長手方向とされ前記長手方向に直交する短手方向が幅方向とされ、前記ランドには前記接続端子の先端部に対向する端子対向部と前記接続端子の先端側において前記端子対向部に連続する先端側連続部とが設けられ、前記端子対向部に前記先端側連続部の幅より幅が狭い幅狭部が設けられ、前記接続端子が前記ランドに良好な状態で接合された場合には、前記半田が前記接続端子の先端部の各面に密着され、かつ、前記半田の外面が緩やかな凹曲面に形成されて前記半田が山型の形状に形成された状態で前記接続端子の先端部が前記ランドに接合されるものである。

従って、回路基板にあっては、接続端子がランドに良好な状態で接合された場合と接続端子のランドに対する接合不良が生じた場合とにおいて先端側連続部に塗布された半田の形状が異なる形状に形成される。

第２に、上記した回路基板においては、前記幅狭部は前記幅方向における一方に前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられることが望ましい。

幅狭部は幅方向における一方に幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられることにより、ランドの良好な加工性が確保される。

第３に、上記した回路基板においては、前記幅狭部は前記幅方向における両側にそれぞれ前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられることが望ましい。

幅狭部は幅方向における両側にそれぞれ幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられることにより、ランドの良好な加工性が確保される。

第４に、上記した回路基板においては、前記先端側連続部の幅が前記接続端子の幅より大きくされ、前記幅狭部の幅が前記接続端子の幅より小さくされることが望ましい。

先端側連続部の幅が接続端子の幅より大きくされ、幅狭部の幅が接続端子の幅より小さくされることにより、先端側連続部に塗布される半田の十分な量が確保される。

第５に、上記した回路基板においては、前記先端側連続部の長さが前記幅狭部の長さより長くされることが望ましい。

先端側連続部の長さが幅狭部の長さより長くされることにより、実装時のリード部品のランドに対する位置精度や検査装置のランドに対する位置出し精度が低下した場合においても検査をするための先端側連続部の一定の長さが確保される。

第６に、上記した回路基板においては、前記ランドに、前記端子対向部を挟んだ先端側連続部の反対側に前記端子対向部に連続する基端側連続部が設けられることが望ましい。

ランドに、端子対向部を挟んだ先端側連続部の反対側に端子対向部に連続する基端側連続部が設けられることにより、基端側連続部にも半田が塗布されて接続端子に密着される。

本技術回路基板は、実装面にリード部品の接続端子の先端部を半田によって接合するためのランドが設けられ、前記ランドは所定の方向に延びる形状に形成され前記所定の方向が長手方向とされ前記長手方向に直交する短手方向が幅方向とされ、前記ランドには前記接続端子の先端部に対向する端子対向部と前記接続端子の先端側において前記端子対向部に連続する先端側連続部とが設けられ、前記端子対向部に前記先端側連続部の幅より幅が狭い幅狭部が設けられ、前記接続端子が前記ランドに良好な状態で接合された場合には、前記半田が前記接続端子の先端部の各面に密着され、かつ、前記半田の外面が緩やかな凹曲面に形成されて前記半田が山型の形状に形成された状態で前記接続端子の先端部が前記ランドに接合されている。

従って、半田付けの成否によって先端側連続部上の半田の形状が大きく異なるため、接続端子のランドに対する半田付けの成否に関する検出精度の向上を図ることができる。

請求項２に記載した技術にあっては、前記幅狭部は前記幅方向における一方に前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられている。

従って、ランドの良好な加工性を確保した上で幅狭部を容易に形成することができる。

請求項３に記載した技術にあっては、前記幅狭部は前記幅方向における両側にそれぞれ前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられている。

請求項４に記載した技術にあっては、前記先端側連続部の幅が前記接続端子の幅より大きくされ、前記幅狭部の幅が前記接続端子の幅より小さくされている。

従って、先端側連続部に塗布される半田の十分な量が確保され、ランドに対する接続端子の良好な接合性を確保した上でランドに幅狭部を形成することができる。

請求項５に記載した技術にあっては、前記先端側連続部の長さが前記幅狭部の長さより長くされている。

従って、先端側連続部の十分な長さが確保されるため、実装時のリード部品のランドに対する位置精度や検査装置のランドに対する位置出し精度が低下した場合においても検査をするための先端側連続部の一定の長さが確保され、ランドに対する半田付けの成否に関する良好な検出精度を確保することができる。

請求項６に記載した技術にあっては、前記ランドに、前記端子対向部を挟んだ先端側連続部の反対側に前記端子対向部に連続する基端側連続部が設けられている。

従って、基端側連続部にも半田が塗布されて接続端子に密着され、接続端子のランドに対する良好な接合性を確保することができる。

以下に、本技術回路基板を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。

［回路基板の構成］
回路基板１は、配線板２と配線板２上に実装されたリード部品３を含む複数の電子部品とを有している（図１参照）。

配線板２は絶縁基板４上に所定の回路パターン５が形成され、回路パターン５の先端部にはリード部品３が実装されるランド６、６、・・・が形成されている。

絶縁基板４としては、例えば、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板等が用いられている。回路パターン５は厚さが数十μｍ程度の銅箔等によって形成されている。

リード部品３は部品本体７と部品本体７の外周面から外方へ突出された複数の接続端子８、８、・・・とを有している。接続端子８は部品本体７から側方へ突出された基部８ａと基部８ａから直交する方向へ屈曲された中間部８ｂと中間部８ｂから直交する方向へ屈曲された接合部８ｃとを有している。接合部８ｃは接続端子８の先端部であり、ランド６に半田によって接合される部分である。

ランド６は一方向に延びる長方形の基材９の一部を除く部分として形成されている（図２参照）。即ち、配線板２上にはレジスト１０によりマスク処理が施され、レジスト１０によって覆われた基材９の外周部以外の部分がランド６として設けられている。

ランド６は長手方向における中間部が端子対向部１１として設けられている（図２及び図３参照）。端子対向部１１は接続端子８の接合部８ｃに対向する部分である。

ランド６の長手方向における一端側の端子対向部１１に連続する部分は先端側連続部１２とされ、ランド６の長手方向における他端側の端子対向部１１に連続する部分は基端側連続部１３とされている。

端子対向部１１の長手方向における中間部は端子対向部１１の他の部分より幅（短手方向における長さ）が小さい幅狭部１１ａとして設けられている。幅狭部１１ａは、例えば、幅方向における両側にそれぞれ幅方向（側方）に開口された凹部１４、１４が形成されることにより設けられている。

端子対向部１１の幅狭部１１ａ以外の部分の幅は接続端子８の幅より大きくされ、先端側連続部１２と同じ幅にされている。また、幅狭部１１ａの幅は接続端子８の幅と同じか又は小さくされている。

先端側連続部１２の長さは端子対向部１１の幅狭部１１ａの長さより長くされている。

［リード部品の実装状態等］
リード部品３は接続端子８、８、・・・の接合部８ｃ、８ｃ、・・・がそれぞれ半田１５、１５、・・・によってランド６、６、・・・に接合されることにより配線板２に実装される（図４参照）。

接続端子８の接合部８ｃが良好な状態でランド６に接合されていると、図４に示すように、半田１５が接合部８ｃの各面に密着され、ランド６の形状に依存することなく半田１５の外面が緩やかな凹曲面に形成されて半田１５が山型の形状に形成される。

一方、接続端子８の接合部８ｃの接合不良が生じていると、図５に示すように、半田１５が接合部８ｃに密着されずランド６の形状に依存する形状に形成される。即ち、半田１５の表面はランド６の長手方向における位置に因らずに短手方向における断面形状が同じ曲率になるため、ランド６の半田１５が塗布される部分の幅が小さいほど半田１５は高さが低い形状になり、幅狭部１１ａにおいては高さが低く（図６参照）、先端側連続部１２においては高さが高くなる（図７参照）。

［検査装置による半田付けの成否の検査］
リード部品３の実装工程においては、リフローによってランド６、６、・・・に接続端子８、８、・・・が接合されてリード部品３が実装された後に、ランド６、６、・・・に対する接続端子８、８、・・・の半田付けの成否が図示しない検査装置によって検査される。

検査装置による検査は、例えば、ランド６、６、・・・に塗布された半田（半田フィレット）１５、１５、・・・のうち接続端子８、８、・・・の先端側の部分に上方又は斜め上方から光が照射されることにより行われる。接続端子８、８、・・・の先端側の部分に光が照射されると、例えば、検査装置の光検出部に反射光が入射され、入射された光の輝度レベルが検出されて各接続端子８、８、・・・毎の半田付けの成否が判定される。

半田１５に光が照射されたときに、接合部８ｃが良好な状態でランド６に接合されていると、図４に示すように、反射光が入射光に対して大きな角度で反射される。

逆に、半田１５に光が照射されたときに、接合部８ｃの接合不良が生じていると、図５に示すように、反射光が入射光に対して小さな角度で反射される。

このように反射光の反射角度がことなるため、光検出部に入射された光の輝度レベルは、接合部８ｃが良好な状態でランド６に接合されている場合と接合部８ｃの接合不良が生じている場合とで大きく異なる。従って、光検出部に入射された光の輝度レベルに基づいて、接合部８ｃが良好な状態でランド６に接合されている場合と接合部８ｃの接合不良が生じている場合とがそれぞれ判定される。

図８は、検査装置によって半田付けの成否が検査されたときの光の輝度レベルの検出結果を示す図である。

図８において、横軸は光の輝度レベルを示し、縦軸は検出された接続端子８の数を示している。図８に示すように、半田１５による接合が良好に行われた場合と接合不良が生じた場合とにおいて明確な輝度分布の差が得られており、半田付けの成否の安定した検査を行うことができることが確認された。

尚、上記したように、接続端子８の接合部８ｃが良好な状態でランド６に接合されたときの半田１５の形状と接続端子８の接合部８ｃの接合不良が生じたときの先端側連続部１２上に形成される半田１５の形状とが大きく異なるため、作業者による外観検査によっても半田付けの成否を容易に判定することが可能である。

［まとめ］
以上に記載した通り、回路基板１にあっては、ランド６の端子対向部１１に先端側連続部１２の幅より幅が狭い幅狭部１１ａが設けられている。

従って、幅狭部１１ａ上に塗布される半田１５の量が少なくなる分先端側連続部１２に塗布される半田の量が増加し、半田付けの成否によって先端側連続部１２上の半田１５（半田フィレット）の形状が大きく異なるため、接続端子８、８、・・・のランド６、６、・・・に対する半田付けの成否に関する検出精度の向上を図ることができる。

また、幅狭部１１ａは幅方向における両側に凹部１４、１４が形成されることにより設けられているため、ランド６の良好な加工性を確保した上で幅狭部１１ａを容易に形成することができる。

尚、幅狭部１１ａは、図９に示すように、幅方向における一方に凹部１４が形成されることにより設けられていてもよく、この場合にはランド６の一層良好な加工性を確保した上で幅狭部１１ａを容易に形成することができる。

さらに、回路基板１にあっては、ランド６の先端側連続部１２の幅が接続端子８の幅より大きくされ、幅狭部１１ａの幅が接続端子８の幅と同じか又は小さくされている。

従って、先端側連続部１２に塗布される半田１５の十分な量が確保され、ランド６に対する接続端子８の良好な接合性を確保した上でランド６に幅狭部１１ａを形成することができる。

さらにまた、先端側連続部１２の長さが幅狭部１１ａの長さより長くされている。

従って、先端側連続部１２の十分な長さが確保されるため、実装時のリード部品３のランド６に対する位置精度や検査装置のランド６に対する位置出し精度が低下した場合においても検査をするための先端側連続部１２の一定の長さが確保され、ランド６、６、・・・に対する半田付けの成否に関する良好な検出精度を確保することができる。

加えて、ランド６に端子対向部１１を挟んだ先端側連続部１２の反対側に端子対向部１１に連続する基端側連続部１３が設けられているため、基端側連続部１３にも半田１５が塗布されて接続端子８に密着され、接続端子８のランド６に対する良好な接合性を確保することができる。

［その他］
上記には、基材９の外周部がレジスト１０によって覆われることによりランド６が形成された例を示した（図２参照）が、図１０に示すように、基材９がレジスト１０によって覆われず、基材９の全体がランド６として設けられるようにすることも可能である。

［本技術］
本技術は、以下のような構成にすることもできる。

（１）実装面にリード部品の接続端子の先端部を半田によって接合するためのランドが設けられ、前記ランドは所定の方向に延びる形状に形成され前記所定の方向が長手方向とされ前記長手方向に直交する短手方向が幅方向とされ、前記ランドには前記接続端子の先端部に対向する端子対向部と前記接続端子の先端側において前記端子対向部に連続する先端側連続部とが設けられ、前記端子対向部に前記先端側連続部の幅より幅が狭い幅狭部が設けられた回路基板。

（２）前記幅狭部は前記幅方向における一方に前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられた前記（１）に記載の回路基板。

（３）前記幅狭部は前記幅方向における両側にそれぞれ前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられた前記（１）又は前記（２）に記載の回路基板。

（４）前記先端側連続部の幅が前記接続端子の幅より大きくされ、前記幅狭部の幅が前記接続端子の幅より小さくされた前記（１）から前記（３）の何れかに記載の回路基板。

（５）前記先端側連続部の長さが前記幅狭部の長さより長くされた前記（１）から前記（４）の何れかに記載の回路基板。

（６）前記ランドに、前記端子対向部を挟んだ先端側連続部の反対側に前記端子対向部に連続する基端側連続部が設けられた前記（１）から前記（５）の何れかに記載の回路基板。

上記した技術を実施するための最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本技術を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図１０と共に本技術回路基板の最良の形態を示すものであり、本図は、回路基板の一部を示す拡大斜視図である。配線板の一部を示す拡大斜視図である。ランドの拡大平面図である。接続端子が良好な状態でランドに接合された状態を一部を断面にして示す拡大側面図である。接続端子の接合不良が生じた状態を一部を断面にして示す拡大側面図である。ランドの端子対向部に塗布された半田の状態を示す拡大断面図である。ランドの先端側連続部に塗布された半田の状態を示す拡大断面図である。検査装置によって半田付けの成否が検査されたときの光の輝度レベルの検出結果を示すグラフ図である。ランドの別の例を示す拡大平面図である。ランドのまた別の例を示す拡大斜視図である。従来の回路基板における接続端子の接合状態を示すものであり、（Ａ）は接続端子が良好な状態でランドに接合された状態、（Ｂ）は接続端子の接合不良が生じた状態をそれぞれ一部を断面にして示す拡大側面図である。従来の回路基板における接続端子の別の接合状態を示すものであり、（Ｃ）及び（Ｄ）は接続端子が良好な状態でランドに接合された状態、（Ｅ）は接続端子の接合不良が生じた状態をそれぞれ一部を断面にして示す拡大側面図である。

１…回路基板、３…リード部品、６…ランド、８…接続端子、８ｃ…接合部（先端部）、１１…端子対向部、１１ａ…幅狭部、１２…先端側連続部、１３…基端側連続部、１４…凹部、１５…半田

Claims

実装面にリード部品の接続端子の先端部を半田によって接合するためのランドが設けられ、
前記ランドは、配線板の上に設けられた基材にて構成され、前記ランドは、前記配線板を覆うレジストに設けられた矩形形状の開口の内部に、前記基材の全体が前記ランドとなるように設けられ、
前記ランドは一方向に延びる形状に形成され前記一方向が長手方向とされ前記長手方向に直交する短手方向が幅方向とされ、
前記ランドには前記接続端子の先端部に対向する端子対向部と前記接続端子の先端側において前記端子対向部に連続する先端側連続部とが設けられ、
前記端子対向部に前記先端側連続部の幅より幅が狭い幅狭部が設けられ、
前記半田が前記接続端子の先端部の各面に密着され、かつ、前記半田の外面が凹曲面に形成されて前記半田が前記接続端子の先端部から前記ランドにかけての外面を山裾とする山型の形状に形成される
回路基板。
前記幅狭部は前記幅方向における一方に前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられた
請求項１に記載の回路基板。
前記幅狭部は前記幅方向における両側にそれぞれ前記幅方向に開口された凹部が形成されることにより設けられた
請求項１に記載の回路基板。
前記先端側連続部の幅が前記接続端子の幅より大きくされ、
前記幅狭部の幅が前記接続端子の幅より小さくされた
請求項１、請求項２又は請求項３に記載の回路基板。
前記先端側連続部の長さが前記幅狭部の長さより長くされた
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の回路基板。
前記ランドに、前記端子対向部を挟んだ先端側連続部の反対側に前記端子対向部に連続する基端側連続部が設けられた
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の回路基板。