JP2012080141A - 半田付け構造体及びこれを備える電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されたランドを用いて円形部品等が半田付けにより実装された半田付け構造体及びこれを備える電子機器において、部品の搭載ずれを抑え、必要な半田接合強度を確保でき、半田ボールの発生も防止する。
【解決手段】歯車型ランド３０は、円形部３１の外周に凸部３２を放射状に備える形状である。具体的には、円形部３１は、搭載部品２０の円形座２１とほぼ同径である。その搭載部品２０としては、バネ式ピン接点部品である。そのバネ式ピン接点部品２０としては、スプリングピンである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成されたランドを用いて円形部品等が半田付けにより実装された半田付け構造体及びこれを備える電子機器に関する。

特許文献１で知られるように、絶縁基板上に部品接続部を有する配線回路パターンが形成され、この配線回路パターンをレジストで覆い、部品接続部上のレジストに開口部を設けることによってランドが形成されるプリント基板において、例えばパワーモールドトランジスタのコレクタ端子等のような、比較的大きな面積を有する端子を持つ部品を実装するためのランド形状を、前記端子の形状よりも僅か大きめに形成し、前記ランドの周縁の少なくとも一箇所に、奥行きより間口を長くした開口部分を設けた技術がある。

特許文献１によれば、ランド形状を端子形状よりも僅か大きく形成したので、半田溶融時にプリント基板に多少の衝撃や振動を受けて電子部品が移動しようとしても、半田の表面張力により引き戻され、元の位置を保持するので、所定の位置に正しく半田付けされる。また、ランド周縁に奥行き寸法より間口寸法の方が長い開口部分を設けたので、裾の長いフィレットが形成されるため、半田付けの良否を目視、光学的に容易に確認することができるとともに、余剰半田の収容部として利用することができる。

また、特許文献２で知られるように、ピン化、リード線の狭ピッチ化されたＱＦＰ等の表面実装用部品と、表面実装用円筒型チップ部品を同一面に搭載するためのプリント回路基板；前記プリント回路基板上の適所に設けられた前記チップ部品用の所望形状の半田付けランド；および、前記半田付けランドの部分を包含する所要面積のクリーム半田印刷領域；を含んでいる半田付けランドのパターン形状であって：半田付けランドの前記所望形状は、溶融したクリーム半田が前記ランドの中央に集まる形状である；とした技術がある。

特許文献２によれば、チップ部品用の半田付けランドの部分を包含する所要面積のクリーム半田印刷領域とすることにより、ＱＦＰ等の表面実装用部品用のランドと比較して、前記チップ部品用の半田付けランド上とその周囲に多量のクリーム半田を塗布することができる。しかも、チップ部品用の半田付けランドは、溶融したクリーム半田がランドの中央に集まる形状にされているために、この半田付けランドのパターン形状によれば、プリント回路基板の同一面に対して、多ピン化、リード線の狭ピッチ化されたＱＦＰ等の表面実装用部品と、表面実装用円筒型チップ部品とを搭載することが可能になる。そして、このために、障害となる現象を発生させることなく確実な半田付け作業を可能にすることができ、特に表面実装用のチップ型電子部品のために好適な形状にされているという利点がある。

ところで、面実装タイプのバネ式ピン接点部品（スプリングピン１１０）の基板実装ランドとして従来は、そのバネ式ピン接点部品であるスプリングピン１１０の座１１１が円形の場合、図５に示すように、その直径よりも大きな直径の円形ランド１２０を使用していた。

特開２０００−１９６２２９号公報 特開平６−６０２１号公報

しかし、図５の場合の問題点として、全方向にランド寸法上の遊びがあるので、図６に示したように、スプリングピン１１０が円形ランド１２０の中心位置からずれて搭載されてしまうことがあった。
また、この偏心を嫌い、図７に示すように、スプリングピン１１０の座１１１と同サイズかそれに近いサイズのランド１３０を用いると、フィレット１４０が十分に形成されないため、半田接合強度が弱くなるとともに、半田の逃げ場が無くなるので、不要な部品の浮きが発生して傾きが大きくなったり、半田ボール１４１の発生を誘発したりしていた。

さらには、例えば図８に示すように、基板１００の板端１０１ぎりぎりに部品を配置したい場合、板端１０１からパターンまでのクリアランスＣを保つため、ランド形状を変更して一部変形ランド１５０にする。すなわち、板端１０１と平行する直線部１５１を有する一部変形ランド１５０とする。
しかし、この場合、フィレット１４０のできる側とできない側とができ、図９に示したように、その片側のフィレット１４０にスプリングピン１１０が引っ張られて一部変形ランド１５０に対する中心位置がずれてしまったり、スプリングピン１１０の傾きが大きくなったりする問題が発生していた。

本発明の課題は、基板上に形成されたランドを用いて円形部品等が半田付けにより実装された半田付け構造体及びこれを備える電子機器において、部品の搭載ずれを抑え、必要な半田接合強度を確保でき、半田ボールの発生も防止することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る半田付け構造体は、
基板と、
前記基板の表面を被覆し、開口部を備えるレジストと、
前記基板上の前記開口部に形成されており、半田付けによって搭載される搭載部品の円形座とほぼ同径である円形部と、前記円形部の外周に放射状に複数設けられた凸部と、を備えるランドと、を備え、
前記搭載部品が前記円形部に搭載されて半田付けされており、フィレットが前記凸部上と、隣接する前記凸部の相互間の前記基板上と、を含んで形成されている、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る電子機器は、上記の半田付け構造体を備えることを特徴とする。

本発明によれば、部品の搭載ずれが抑えられ、必要な半田接合強度を確保できるとともに、半田ボールの発生も防止できる。

本発明を適用した実施形態１の構成を示すもので、歯車型ランドによる実装を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 図１の半田付け状態を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 実施形態２として基板端のランド形状を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 図３の半田付け状態を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 従来の部品座よりも大きなランドによる基板実装の理想の状態を示すもので、平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 中心位置からずれて搭載されてしまう例を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 部品座と同形状ランドによる問題を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 従来の基板端のランド形状を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 傾いて搭載されてしまう例を示した平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明を適用した実施形態１のランドの構成を示すもので、１０は基板、２０はバネ式ピン接点部品（スプリングピン）、２１は円形座、３０は歯車型ランド、３１は円形部、３２は凸部、４０はフィレットである。

基板１０上には、バネ式ピン接点部品であるスプリングピン２０を搭載するための歯車型ランド３０が形成されており、この歯車型ランド３０を除く領域はレジストで被覆されている。歯車型ランド３０は、円形部３１の外周に多数（図示例では８個）の凸部３２を等間隔で放射状に形成したもので、その歯車の内径、すなわち、円形部３１をスプリングピン２０の円形座２１と同径とし、歯車の外径、すなわち、凸部３２の外径を必要なフィレット長の確保できるサイズとする。

以上の歯車型ランド３０には、既知のようにスクリーン印刷によりクリーム半田が塗布されている。こうしてクリーム半田が塗布された歯車型ランド３０の円形部３１の上に、スプリングピン２０が円形座２１で載せられ、一時的に固着される。その後、歯車型ランド３０上の半田が、既知のようにリフローされることで、スプリングピン２０の円形座２１下の端子と歯車型ランド３０とが接続される。

図２は半田付け状態を示したもので、図示のように、スプリングピン２０は、歯車型ランド３０の中心に搭載されていて、その歯車型ランド３０に対し半田浮きが少なく傾きも少ない。そして、スプリングピン２０の円形座２１の外周から歯車型ランド３０の凸部３２上及びその間を含んで十分なフィレット４０が形成されている。

以上の実施形態１のように、歯車型ランド３０を使用すると、歯車の内径、すなわち、円形部３１がスプリングピン２０の円形座２１の径と同じため、搭載位置ずれが抑えられる。
また、歯車の外形、すなわち、凸部３２の外径が必要なフィレット４０長を確保しているため、必要な半田接合強度を確保できる。
また、このフィレット４０部と歯車の歯、すなわち、凸部３２間によけいな半田の逃げ場があるので、半田浮きが抑えられるとともに、半田ボールも吸収することができる。

（実施形態２）
図３は基板端のランド形状を示したもので、前述した実施形態１と同様、１０は基板、２０はバネ式ピン接点部品（スプリングピン）、２１は円形座、３０は歯車型ランド、３１は円形部、３２は凸部、４０はフィレットであって、１１は板端、３３は欠落部である。
すなわち、この実施形態２は、基板１０の板端１１ぎりぎりにスプリングピン２０を配置したい場合において、円形部３１の接線方向に沿って３個の凸部３２がカットされた、基板端１１と平行する直線状の欠落部３３を有する一部欠落歯車型ランド３０を用いる。

以上の一部欠落歯車型ランド３０は、その直線状の欠落部３３が、基板端１１からパターンまでのクリアランスＣを保って位置して、前述した実施形態１と同様、基板１０上に形成されている。
そして、前述した実施形態１と同様、クリーム半田が塗布された一部欠落歯車型ランド３０の円形部３１の上に、スプリングピン２０が円形座２１で載せられ、一時的に固着される。その後、一部欠落歯車型ランド３０上の半田がリフローされることで、スプリングピン２０の円形座２１下の端子と一部欠落歯車型ランド３０とが接続される。

図４は半田付け状態を示したもので、図示のように、スプリングピン２０は、一部欠落歯車型ランド３０の中心に搭載されていて、一部欠落歯車型ランド３０に対し半田浮きが少なく傾きも少ない。そして、スプリングピン２０の円形座２１の外周から歯車型ランド３０の凸部３２上及びその間を含んで十分なフィレット４０が形成されている。また、欠落部３３においても、図示のように、フィレット４０が形成されている。

以上の実施形態２のように、基板１０の板端１１ぎりぎりにスプリングピン２０を配置したいときには、歯車の内径、すなわち、円形部３１を限界として歯車の一部、すなわち、図示例では３個の凸部３２を欠落させるランド３０の変形を行うことで、基板端１１とパターンとのクリアランスＣを保ちつつ搭載部品としてのスプリングピン２０を板端１１ぎりぎりに配置することが可能になる。
この場合、ランド３０の欠落させた部分と反対側は歯車形状のため、実施形態１で説明したように、スプリングピン２０の中心位置ずれを抑制する効果がある。

なお、以上の実施形態においては、スプリングピンの実装用ランドとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のバネ式ピン接点部品や円形部品を実装するランドであっても良い。

また、実施形態２では、円形部３１の接線方向に沿って凸部３２がカットされた、直線状の基板端１１とパターンまでのクリアランスＣを保って平行する欠落部３３を有する一部欠落歯車型ランド３０としたが、曲線状の基板端１１の場合は、円形部３１にかからない、基板端１１とクリアランスＣを保って平行する曲線に沿って凸部３２をカットしても良い。すなわち、曲線状の基板端１１とクリアランスＣを保って平行する曲線状の欠落部３３を有する一部欠落歯車型ランド３０としても良い。
要は、直線状以外の任意形状の基板端１１の場合は、円形部３１にかからない、基板端１１とクリアランスＣを保って平行する任意の線に沿って凸部３２をカットし、任意形状の基板端１１とクリアランスＣを保って平行する任意形状の欠落部３３を有する一部欠落歯車型ランド３０とすれば良い。

さらに、円形部外周の凸部の形状や数等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
円形部の外周に凸部を放射状に備えることを特徴とするランド形状。

（付記２）
前記円形部の接線方向に沿って前記凸部がカットされていることを特徴とする付記１に記載のランド形状。

（付記３）
前記円形部にかからない任意の線に沿って前記凸部がカットされていることを特徴とする付記１に記載のランド形状。

（付記４）
前記円形部は搭載部品の円形座とほぼ同径であることを特徴とする付記１から３のいずれか一項に記載のランド形状。

（付記５）
前記搭載部品はバネ式ピン接点部品であることを特徴とする付記４に記載のランド形状。

（付記６）
前記バネ式ピン接点部品はスプリングピンであることを特徴とする付記５に記載のランド形状。

１０ 基板
１１ 板端
２０ バネ式ピン接点部品（スプリングピン）
２１ 円形座
３０ 歯車型ランド
３１ 円形部
３２ 凸部
３３ 欠落部
４０ フィレット

Claims (2)

1. 基板と、
   前記基板の表面を被覆し、開口部を備えるレジストと、
   前記基板上の前記開口部に形成されており、半田付けによって搭載される搭載部品の円形座とほぼ同径である円形部と、前記円形部の外周に放射状に複数設けられた凸部と、を備えるランドと、を備え、
   前記搭載部品が前記円形部に搭載されて半田付けされており、フィレットが前記凸部上と、隣接する前記凸部の相互間の前記基板上と、を含んで形成されている、
   ことを特徴とする半田付け構造体。
2. 請求項１に記載の半田付け構造体を備えることを特徴とする電子機器。

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