JP7522973B2 - チップ部品の実装構造 - Google Patents

Description

本開示は、チップ部品の実装構造に関する。

従来から、プリント配線板上に電子部品の実装を行う方法として、フローはんだ工法とリフローはんだ工法がよく知られている。

特許文献１は、フローはんだ工法を開示する。このフローはんだ工法に用いられるプリント配線板は、各種回路素子が表面実裝される基板電極とリード部品のリード端子が挿入される開孔とが形成されている基板と、基板の開孔に対応する位置に開孔が形成されている剥離可能なシート部材と、により構成される。そして、基板上に形成される基板電極以外の所定の位置に粘着性を有する接着層を形成するとともに、接着層が形成されている面を上記シート部材で覆って構成したものである。

特許文献２は、リフローはんだ工法を開示する。このリフローはんだ工法の実装構造は、プリント配線基板上の２つのランドにチップ部品の両端の端子電極をはんだ付けしてなるチップ部品の実装構造である。この実装構造において、プリント配線基板上に形成される２つのランドが、円形の対向する側の一部が切除された形状で、切除されてできる２つの辺がほぼ平行に対向する導体膜であるものである。

特開平８－１１６１５３号公報 特開２００７－１９４４６２号公報

本開示は、プリント配線板上に安定したボンド印刷を行い小型のチップ部品の実装配置が可能となるチップ部品の実装構造を提供する。

本開示におけるチップ部品の実装構造は、フローはんだ工程でプリント配線板上の２つのランドにチップ部品の両端子電極をはんだ付けされるチップ部品の実装構造である。チップ部品は０．６ｍｍ×０．３ｍｍの小型ＳＭＤ部品であり、２つのランドの間の寸法が、０．２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であり、前記ランドは、少なくとも２つの凸部を有
し、前記プリント配線板上には、前記少なくとも２つの凸部にのみ接続されたベタパターンが設けられており、前記ベタパターンは前記少なくとも２つの凸部のそれぞれの凸部の形状に沿って接続されている。

本開示におけるチップ部品の実装構造は、従来不可能であった、チップ部品である小型ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）部品（例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０３サイズ））が実装されるプリント配線板の上に安定したボンド印刷を行うことができる。これにより、小型ＳＭＤ部品の実装配置が可能となる。そして、２つのランドの間の寸法を規定することで、ボンド印刷不良の解消、フローはんだ作業時の小型ＳＭＤ部品の脱落を解消することができる。

図１は、実施の形態におけるチップ部品の実装構造を示す平面図である。 図２は、実施の形態における他のチップ部品の実装構造を示す平面図である。

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、フローはんだ工法は、生産性が非常に高いものであった。

昨今のＳＭＤ部品（表面実装部品）の小型化に伴い、プリント配線板上に実装するＳＭＤ部品のサイズも小型化が進んでいた。一例として、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ（１００５サイズ）から０．６ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０３サイズ）とＳＭＤ部品表面積も約１／２サイズとなっている。

フローはんだ工法においては、フローはんだを行うことができるＳＭＤ部品のサイズの限界は、１．０ｍｍ×０．５ｍｍとされ、フローはんだ工法では、実装できない小型ＳＭＤ部品も増えている。

ＳＭＤ部品のサイズが０．６ｍｍ×０．３ｍｍの小型ＳＭＤ部品を、フローはんだ工法で実装する際の大きな課題は、プリント配線板上に安定したボンド印刷を行うことが非常に困難なことである。これは、部品サイズが小さい為、ＳＭＤ部品の下部へのボンド印刷が行えるランドサイズ、ランド間距離が確保できないからである。

仮に、ボンド印刷が行えてもボンド量（接着力）が確保できず、フローはんだ作業時に、対象となる小型ＳＭＤ部品がフロー槽内のはんだ噴流によって外れる場合がある。また、ボンド印刷の位置がずれることにより、フロー槽内ではんだ付けを行っても、赤目、はんだブリッジといったはんだ付け不良が発生する場合がある。発明者らは、このように小型ＳＭＤ部品をフローはんだ工法で実装する際、基板品質の確保が難しいと言う課題を発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、プリント配線板上に安定したボンド印刷を行い小型のチップ部品の実装配置が可能となるチップ部品の実装構造を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態）
以下、図１および図２を用いて、実施の形態を説明する。

［１－１．構成］
図１は、実施の形態におけるチップ部品の実装構造を示す平面図である。図１では、サイズが０．６ｍｍ×０．３ｍｍのチップ部品である小型ＳＭＤ部品２の実装構造を示している。図１に記載の実装構造は、ランド形状に沿った形で小型ＳＭＤ部品２を実装する構造とした例であり、はんだレジストは一部ランド形状に沿った形でＮＳＭＤ（Ｎｏｎ Ｓｏｌｄｅｒ Ｍａｓｋ Ｄｅｆｉｎｅｄ）構造とした例を示している。

プリント配線板１上には、小型ＳＭＤ部品２が実装される２つのランド３が形成されている。２つのランド３の内側間の寸法ｔ１は０．２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に設定している。なお、ランド３の小型ＳＭＤ部品２が実装される部分の寸法ｔ２は、０．２ｍｍに設定し、幅寸法ｔ３は、０．３ｍｍに設定している。そして、２つのランド３のそれぞれの長手寸法ｔ４は、０．６５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下に設定している。なお、ここでいう幅寸法ｔ３の方向は、小型ＳＭＤ部品２の短手方向と一致する。また、長手寸法ｔ４の方向は、小型ＳＭＤ部品２の長手方向と一致する。

なお、寸法ｔ１は０．２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に設定しているが、寸法ｔ１が０．２３ｍｍより小さければ、ボンド印刷でのズレ等により、ランド３上にボンドが塗布されるなどの印刷ミスが発生する問題がある。さらに、寸法ｔ１が０．２３ｍｍより小さければ、はんだ付けをする際に小型ＳＭＤ部品２の両端の端子電極間にはんだブリッジが発生するといった問題がある。また、寸法ｔ１が０．２５ｍｍより大きければ、部品実装した際のズレで小型ＳＭＤ部品２の端子電極とランド３がはんだ付けされないという、はんだ接合ミスが出る可能性が高くなるといった問題がある。寸法ｔ１を０．２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に設定することにより、上記の問題を解消することができる。

また、２つのランド３のそれぞれの長手寸法ｔ４は、０．６５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下に設定しているが、サイズが０．６ｍｍ×０．３ｍｍの小型ＳＭＤ部品２の場合、はんだ付けを行うランド３が非常に小さいため、長手寸法ｔ４が０．６５ｍｍより小さければ、フローはんだ作業を行う際、基板とはんだとの間に、水分ガスが発生してはんだ付けの阻害をする虞があるといった問題がある。長手寸法ｔ４を０．６５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下に設定することにより、上記の問題を解消することができる。また、長手寸法ｔ４を１．２ｍｍ以下に設定することにより、小型ＳＭＤ部品２をプリント配線板１上に高密度に実装することができる。

また、それぞれのランド３の他の３方向には、ＧＮＤパタ－ンや、電源パタ－ン回路等に接続されている回路パターン４を引き込む為の凸部４ａが設けられている。凸部４ａは、銅箔を含む。つまり、ランド３は、凸部４ａを有する。そしてランド３に接続される回路パターン４は、凸部４ａの形状に沿って凸部４ａを介して接続される。なお、本実施の形態では、凸部４ａは３つ設けられているが、少なくとも１つ設けていればよい。言い換えると、ランド３の回路パターン４が接続される箇所（回路パターン４の引き込み部）には、凸部４ａが設けられていればよい。

ランド３および回路パターン４の周囲には、はんだレジスト５が形成されている。はんだレジスト５は、絶縁印刷（レジストインク）部で、パタ－ンを引き込んだ際、ランド３のはんだ付け箇所が異常に大きくならないようにしている。

２つのランド３の内側間にボンド印刷を行い、その上に小型ＳＭＤ部品２を載置することで、小型ＳＭＤ部品２の仮止めを行う。なお、ボンド印刷は、メタルマスクを用いて行ってもよいし、ディスペンサー装置を用いて行ってもよい。

その後、再度プリント配線板を表裏反転させ、異形電子部品が有る場合は、手実装もしくはロボット実装機を使用し部品実装を行う。そして、フローはんだ作業を行うことでプリント配線板１と、実装された小型ＳＭＤ部品２が、はんだ付けされ電気的な通電が可能となる。

図２は、実施の形態における他のチップ部品の実装構造を示す平面図である。図２では、ＳＭＤ部品のサイズが０．６ｍｍ×０．３ｍｍの小型ＳＭＤ部品２の実装構造を示している。図２に記載の実装構造は、２つのランド３のそれぞれに引き込まれるパターンが、ベタパターン６の配線を示している。ベタパターン６を回路パターン４の引込みパターンに接続することで、サーマルパターン（十字形状のパターン）を形成したものである。つまり、図２に記載の実装構造では、ランド３は、少なくとも２つの凸部４ａを有する。そして、プリント配線板１上には、少なくとも２つの凸部４ａにのみ接続されるベタパターン６が設けられている。ベタパターン６は、少なくとも２つの凸部４ａのそれぞれの凸部４ａの形状に沿って接続されている。

このようにすることで、２つのランド３のランドサイズを極端に変えない構成とすることができ、また、ランド３にかかる熱量を抑制する、すなわち、２つのランド３の温度を同じに保つことができる。そして、部品のズレ、部品の割れ等を防止することができる。

［１－２．効果等］
以上のように、本実施の形態において、チップ部品の実装構造は、フロー半田工程でプリント配線板１上の２つのランド３に小型ＳＭＤ部品２の両端子電極をはんだ付けされるチップ部品の実装構造である。小型ＳＭＤ部品は、０．６ｍｍ×０．３ｍｍのサイズであり、２つのランド３の間の寸法が、０２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。

これにより、従来不可能であった、プリント配線板１の上に安定したボンド印刷を行うことができ、小型ＳＭＤ部品２の実装配置が可能となる。そして、２つのランド３の間の寸法を規定することで、ボンド印刷不良の解消、フローはんだ作業時の小型ＳＭＤ部品２の脱落を解消することができる。

そして、２つのランド３の間の寸法を０．２３ｍｍ～０．２５ｍｍと規定することで、ボンド印刷不良の解消、フローはんだ作業時の小型ＳＭＤ部品の脱落を解消することができる。

また、ランド３の長手方向の寸法は、０．６５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。

これにより、ランド３の長手方向の寸法を規定することで、フローはんだ作業時のはんだ当り、はんだヌレ性を良化することができる。

また、チップ部品の実装構造は、プリント配線板１上の２つのランドにチップ部品の両端端子電極をはんだ付けするチップ部品の実装構造において、ランドへのパターンを引き込める形状、もしくは、ベタパターンの際にサーマルランドになる形状とする。

これにより、２つのランド３に引込み用の凸部へのパターン引込み形状に沿ってパターン配線を行うことで、プリント配線板１の膨張収縮に対して実装された小型ＳＭＤ部品２への応力を緩和することが可能となり、部品破壊を解消することができる。また、ベタパターン６の引込みの際は、凸部４ａの形状に沿ったパターン配線を行うことでサーマルランドとなり、フローはんだ作業の際のはんだ量の安定化を図ることが可能となるので、はんだ付け品質向上が図れる。

また、ランド３は、凸部４ａを有する。そして、ランド３に接続される回路パターン４は、凸部４ａの形状に沿って凸部４ａを介して接続される。

また、ランド３は、少なくとも２つの凸部４ａを有する。プリント配線板１上には、少なくとも２つの凸部４ａにのみ接続されたベタパターンが設けられている。ベタパターン６は、少なくとも２つの凸部４ａのそれぞれの凸部４ａの形状に沿って接続されている。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

本発明は上記の例に限られるものではなく、チップ部品の形状はどのようなものであってもよい。また、ランドやパターン、レジスト形状もたとえばＲを付けた形状や実際にパターンが引き込まれる箇所のみのパターン配置でも良い。フローはんだ付け時に２つのランドに同じだけのはんだ量ではんだ付けができることが特徴となっており、プリント配線板の膨張収縮によるチップ部品両端の端子部へのストレスを同じにすることが可能となっている。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示におけるチップ部品の実装構造は、フローはんだ工法の特徴である、生産性の向上、安価な生産コストの実現が可能となり、各種の電化製品の用途に適用可能である。

１ プリント配線板
２ 小型ＳＭＤ部品（チップ部品）
３ ランド
４ 回路パターン
４ａ 凸部
５ はんだレジスト
６ ベタパターン

Claims (4)

1. フローはんだ工程でプリント配線板上の２つのランドにチップ部品の両端子電極をはんだ付けされるチップ部品の実装構造において、
   前記チップ部品は、０．６ｍｍ×０．３ｍｍの小型ＳＭＤ部品であり、
   前記２つのランドの間の寸法が、０．２３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であり、
   前記ランドは、少なくとも２つの凸部を有し、
   前記プリント配線板上には、前記少なくとも２つの凸部にのみ接続されたベタパターンが設けられており、前記ベタパターンは前記少なくとも２つの凸部のそれぞれの凸部の形状に沿って接続されている、チップ部品の実装構造。
2. 前記ランドの長手方向の寸法は、０．６５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である請求項１に記載のチップ部品の実装構造。
3. プリント配線板上の２つのランドにチップ部品の両端端子電極をはんだ付けするチップ部品の実装構造において、前記ランドへのパターンを引き込める形状、もしくは、前記ベタパターンの際にサーマルランドになる形状とする請求項１または２に記載のチップ部品の実装構造。
4. 前記ランドに接続される回路パターンは、前記凸部の形状に沿って前記凸部を介して接続される、請求項１または２に記載のチップ部品の実装構造。

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