JP2015149328A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の基板への実装を高精度かつ低コストで行う。
【解決手段】基板１の複数のパッド１ａのうち一部のパッド１ａ（例えば、ＩＣ２の左側に位置する最上部のパッド１ａ１と最下部のパッド１ａ２）のみ、その大きさをＩＣ２のリード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとする。このＩＣ２のリード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとしたパッド１ａ（１ａ１，１ａ２）によって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制され、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光学式センサや磁気式センサなどの電子部品の基板への実装構造に関するものである。

従来より、位置や角度を検出するセンサＩＣとして光学式センサや磁気式センサなどの電子部品があり、基本的に何れのセンサＩＣもプリント基板の上に実装したうえで製品として使用される。

一般的に、センサＩＣは、矩形状の本体を有し、その本体の４つの縁辺のうち少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有している。また、プリント基板の上には、センサＩＣの複数のリードに電気的に接続される複数のパッドが形成されている。

このセンサＩＣをプリント基板に実装する場合、プリント基板の上に形成されたパッドにクリーム半田を塗布し、このクリーム半田の塗布面にセンサＩＣのリードを載置した状態でリフロー炉を通すことによって、センサＩＣのリードとプリント基板のパッドとを加熱溶着して電気的な接続を図る。

図７を用いて一般的な電子部品の基板への実装方法を説明する。同図において、１はプリント基板（以下、単に基板という）、２はセンサＩＣ（以下、単にＩＣという）である。基板１にはその表面に複数のパッド１ａが形成されており、ＩＣ２は左右の１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリード２ａを有している。

ＩＣ２を基板１に実装する場合、先ず、パッド１ａの形成面を上にして基板１をラインに流し（図７（ａ）：開始）、基板１のパッド１ａにクリーム半田３を塗布する（図７（ｂ）：半田ペースト）。そして、ＩＣ２を基板１の上面に位置させ、ＩＣ２のリード２ａをパッド１ａ上のクリーム半田３の塗布面に載置する（図７（ｃ）：マウント（実装部品設置））。

そして、この基板１上に載置したＩＣ２をリフロー炉４に入れて、クリーム半田３を溶融させる（図７（ｄ）：半田溶融（部品とパッドを接続））。リフロー炉４を出ると、溶融したクリーム半田３が固まり、ＩＣ２のリード２ａと基板１のパッド１ａとの半田接続（加熱溶着）が完了する（図７（ｅ）：完成）。

特開平８−１３５４６７号公報 特開平６−７７６２０号公報

光学式センサや磁気式センサなどの位置センサは、基板への実装位置の精度によってセンサ自体の精度が大きく左右されることが知られている。したがって、高精度計測を目的として、これらのセンサを使用する場合には、ＩＣ自体を高精度に基板に実装する必要がある。

しかしながら、上述したＩＣ２の基板１への実装方法では、リフロー炉４を通す際（リフロー時）に、溶融したクリーム半田３の上をＩＣ２のリード２ａが浮上した状態で自由に移動するので、高精度にＩＣ２を実装することが困難であるという問題があった。

この問題は、基板１上のパッド１ａの大きさを全てＩＣ２のリード２ａに対して余裕を持った大きさとしていることに起因している。すなわち、接合強度の低下や接触不良につながるため、パッド１ａの大きさを全てリード２ａに対して余裕を持った大きさとしていることに起因している。

図８に従来のＩＣ２の基板１への実装構造の要部を示す。図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。なお、図８（ａ）において、基板１のパッド１ａはＩＣ２のリード２ａとの関係を分かり易くするために斜線で示している（図８（ａ）に対応する後述する他の図も同様である）。

この場合、セルフアライメント効果により、リード２ａがパッド１ａの中央に移動しようとするが、実際には、振動や温度、基板の傾きなどの影響を受けるため、完全に理想位置（規定の位置）に移動することができず、リード２ａの延在方向（Ｘ方向）およびリード２ａの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）にパッド１ａの大きさ分だけの位置ずれが生じる可能性がある。

なお、セルフアライメント効果とは、半田溶融時に、半田の表面張力によって実装部品（リード）が基板のパターン（パッド）の中央に移動しようとする現象である。

なお、特許文献１では、図９に示すように、パッド１ａのＹ方向の長さＡとリード２ａのＹ方向の長さａとの比Ａ／ａをパッド１ａのＸ方向の長さＢとリード２ａのＸ方向の長さ（リード２ａのパッド１ａとの接触面の長さ）ｂとの比Ｂ／ｂより小さくするようにしている。しかし、この特許文献１に示された技術では、Ｙ方向の規定の位置からのずれを規制することはできるが、Ｘ方向の規定の位置からのずれを規制することはできない。

また、特許文献２では、図１０に示すように、治具５上に基板１とＩＣ２とを位置決めする位置決めピン６ａ〜６ｄおよび凹部７を設け、凹部７にＩＣ２を嵌合し、位置決めピン６ａ〜６ｄに基板１の位置決め用孔８ａ〜８ｄを挿入し、基板１に形成された注入孔９から接着剤を注入して、ＩＣ２を基板１に接着固定するようにしている。しかしながら、ＩＣ２のパッケージ自身の精度はそれほど高くなく、かつＩＣ２の側面はテーパ形状であるため高精度な位置決めは困難である。また、位置決め用の治具５が必要となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電子部品の基板への実装を高精度かつ低コストで行うことが可能な電子部品の実装構造を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有する電子部品と、この電子部品の複数のリードに電気的に接続される複数のパッドを有する基板とを備え、電子部品のリードを基板のパッドに塗布された半田に載置した状態でリフロー炉を通すことによって電子部品のリードと基板のパッドとが加熱溶着される電子部品の実装構造において、基板の複数のパッドは、リフロー炉を通過する際のリードの延在方向の規定の位置からのずれを規制する第１のリード位置決めパッドと、リードの延在方向と直交する方向の規定の位置からのずれを規制する第２のリード位置決めパッドとを含むことを特徴とする。

この発明によれば、リフロー炉を通過する際、電子部品のリードの延在方向（Ｘ方向）の規定の位置からのずれが第１のリード位置決めパッドによって規制され、電子部品のリードの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）の規定の位置からのずれが第２のリード位置決めパッドによって規制される。

本発明において、基板の複数のパッドは、第１のリード位置決めパッドと第２のリード位置決めパッドとを含んでいればよく、複数のパッドの全てを第１のリード位置決めパッドおよび第２のリード位置決めパッドとする必要はない。また、第１のリード位置決めパッドと第２のリード位置決めパッドとは１つのパッドで兼用されていてもよく、１対のパッドで構成されていてもよい。

本発明によれば、基板の複数のパッドに、リフロー炉を通過する際のリードの延在方向（Ｘ方向）の規定の位置からのずれを規制する第１のリード位置決めパッドと、リードの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）の規定の位置からのずれを規制する第２のリード位置決めパッドとを含ませるようにしたので、リフロー炉を通過する際、電子部品のリードのＸ方向の規定の位置からのずれが第１のリード位置決めパッドによって規制され、電子部品のリードのＹ方向の規定の位置からのずれが第２のリード位置決めパッドによって規制されるものとなり、電子部品のＸＹ両方向の規定の位置からのずれを基板のパッドで規制するようにして、電子部品の基板への実装を高精度で行うことが可能となる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストで電子部品の基板への実装を行うことが可能となる。

本発明に係る電子部品の実装構造の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。 本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。 本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態３）の要部を示す図である。 本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態４）の要部を示す図である。 実施の形態１の変形例を示す図である。 実施の形態１の変形例を示す図である。 電子部品の基板への実装方法を説明する図である。 従来の電子部品の実装構造の要部を示す図である。 特許文献１に示された電子部品の実装構造の要部を示す図である。 特許文献２に示された電子部品の実装構造の要部を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１は本発明に係る電子部品の実装構造の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるII−II線断面図である。

この電子部品の実装構造１０１では、基板１の複数のパッド１ａのうち２箇所のパッド１ａ（図１の例では、ＩＣ２の左側に位置する最上部のパッド１ａ１と最下部のパッド１ａ２）のみ、その大きさをＩＣ２のリード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとしている。すなわち、パッド１ａ１，１ａ２のＸ方向の長さをリード２ａの接触面のＸ方向の長さとほゞ等しくし、パッド１ａ１，１ａ２のＹ方向の長さをリード２ａの接触面のＹ方向の長さとほゞ等しくしている。他のパッド１ａの大きさは、全て、リード２ａの接触面に対して余裕を持った大きさ（通常の大きさ）としている。

この電子部品の実装構造１０１では、リード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとした２箇所のパッド１ａ１，１ａ２によって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制される。すなわち、セルフアライメント効果により、ＩＣ２のリード２ａ１，２ａ２が基板１のパッド１ａ１，１ａ２のＸ方向およびＹ方向の寸法を超えて移動することがないため、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０１では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが基板１のパッド１ａ１，１ａ２で規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０１では、基板１の複数のパッド１ａのうちパッド１ａ１，１ａ２以外は通常の大きさのパッドとされているので、すなわちリード２ａの接触面に対して余裕を持った大きさのパッドとされているので、全体としてのＩＣ２の接合強度が低下することもない。

なお、この電子部品の実装構造１０１では、リード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとするパッドをパッド１ａ１，１ａ２の２箇所としたが、１箇所としてもよく、２箇所以上としてもよい。この電子部品の実装構造１０１において、リード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとしたパッド１ａ１，１ａ２のそれぞれは、本発明でいう第１のリード位置決めパッドと第２のリード位置決めパッドとを兼ねた１つのパッドに相当する。

また、この電子部品の実装構造１０１において、リード２ａの接触面とほゞ同じ大きさとするパッド（リード位置決めパッド）は任意であるが、一般的にＩＣのパッケージは規格化されたものが使用されており、リードの数とセンサ素子の必要出力端子数は合わないことが多く、センサ毎に不要なリードが複数発生する場合が多い。したがって、基本的には、ＩＣ２の複数のリード２ａのうち不要なリードに対応するパッドをリード位置決めパッドに割り当てるようにして、信頼性を低下させないようにするものとする。

〔実施の形態２〕
図２に本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。

この電子部品の実装構造１０２では、基板１の全てのパッド１ａのＹ方向の長さをリード２ａの接触面のＹ方向の長さとほゞ等しくし、基板１の全てのパッド１ａのＸ方向の長さをリード２ａの接触面のＸ方向の長さよりも長くし、基板１の全てのパッド１ａのＸ方向のＩＣ２の縁辺から外部へ向かう方向側の先端をリード２ａの接触面の先端部が位置する規定の位置付近から尖らせた形状としている。

この電子部品の実装構造１０２では、ＩＣ２の左側に位置するパッド１ａによって、リフロー時のＩＣ２のＩＣ２の左側の縁辺から外部へ向かう方向（Ｘ方向）およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制され、ＩＣ２の右側に位置するパッド１ａによって、リフロー時のＩＣ２のＩＣ２の右側の縁辺から外部へ向かう方向（Ｘ方向）およびＹ方向（ＩＣ２を中心とするＹ方向の両方）の規定の位置からのずれが規制される。

すなわち、左右に位置する１対のパッド１ａを１つのパッドとみなした場合、セルフアライメント効果により、ＩＣ２の左側のリード２ａおよび右側のリード２ａが基板１の１対のパッド１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法（Ｘ方向はパッド１ａの先端の尖った部分が始まるまでの寸法）を超えて移動することがないため、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０２では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが左右のパッド１ａで規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０２では、パッド１ａの先端を尖らせた形状としていることから、ＩＣ２の接合強度を確保するために必要な半田の先端フィレットとバックフィレットを損なわず、全体としてのＩＣ２の接合強度を低下させることもない。

なお、この電子部品の実装構造１０２では、左右のパッド１ａの全てを先端を尖らせた幅の狭いパッドとしたが、例えば、左側の最上段のパッド１ａと右側の最下段のパッド１ａとの対を先端を尖らせた幅の狭いパッドとするなどとしてもよい。この電子部品の実装構造１０２において、先端を尖らせた幅の狭い左右の１対のパッド１ａは、本発明でいう第１のリード位置決めパッドと第２のリード位置決めパッドとを構成する１対のパッドに相当する。

〔実施の形態３〕
図３に本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態３）の要部を示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図である。

この電子部品の実装構造１０３では、基板１の全てのパッド１ａのＹ方向の長さをリード２ａの接触面のＹ方向の長さとほゞ等しくし、基板１の全てのパッド１ａのＸ方向の長さをリード２ａの接触面のＸ方向の長さよりも長くし、基板１の全てのパッド１ａのＸ方向のＩＣ２の縁辺から外部へ向かう方向側の先端およびＩＣ２の縁辺へ向かう方向側の先端をリード２ａの接触面の端部が位置する規定の位置付近から尖らせた形状としている。

この電子部品の実装構造１０３では、基板１のパッド１ａによって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向およびＹ方向の規定の位置からのずれが規制される。すなわち、セルフアライメント効果により、ＩＣ２のリード２ａが基板１のパッド１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法（Ｘ方向はパッド１ａの両側の先端の尖った部分が始まるまでの寸法）を超えて移動することがないため、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０３では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが基板１のパッド１ａで規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０３では、パッド１ａの先端を尖らせた形状としていることから、ＩＣ２の接合強度を確保するために必要な半田の先端フィレットとバックフィレットを損なわず、全体としてのＩＣ２の接合強度が低下することもない。

なお、この電子部品の実装構造１０３では、パッド１ａの全てを両側の先端を尖らせた幅の狭いパッドとしたが、例えば１つだけ両側の先端を尖らせた幅の狭いパッドとするなどとしてもよい。この電子部品の実装構造１０３において、両側の先端を尖らせた幅の狭いパッド１ａは、本発明でいう第１のリード位置決めパッドと第２のリード位置決めパッドとを兼ねた１つのパッドに相当する。

〔実施の形態４〕
図４に本発明に係る電子部品の実装構造の他の実施の形態（実施の形態４）の要部を示す。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるII−II線断面図である。

この電子部品の実装構造１０４では、パッド１ａの面積自体は通常の大きさのパッドと同じとし、位置によって、Ｘ方向の長さ比が大きいパッドと、Ｙ方向の長さ比が大きいパッドとを形成している。

この例では、４隅のパッド１ａ１〜１ａ４について、Ｘ方向の長さをリード２ａの接触面のＸ方向の長さとほゞ等しくし、Ｙ方向の長さをリード２ａの接触面のＹ方向の長さよりも長くしている。４隅のパッド１ａ１〜１ａ４以外のパッド１ａについては、Ｙ方向の長さをリード２ａの接触面のＹ方向の長さとほゞ等しくし、Ｘ方向の長さをリード２ａの接触面のＸ方向の長さよりも長くしている。

この電子部品の実装構造１０４では、基板１のパッド１ａ１〜１ａ４によって、リフロー時のＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれが規制され、基板１のパッド１ａ１〜１ａ４以外のパッド１ａによって、リフロー時のＩＣ２のＹ方向の規定の位置からのずれが規制される。

すなわち、セルフアライメント効果により、ＩＣ２のリード２ａ１〜２ａ４が基板１のパッド１ａ１〜１ａ４のＸ方向の寸法を超えて移動することがないため、またＩＣ２のリード２ａ１〜２ａ４以外のリード２ａが基板１のパッド１ａ１〜１ａ４以外のパッド１ａのＹ方向の寸法を超えて移動することがないため、ＩＣ２のＸ方向の規定の位置からのずれとＹ方向の規定の位置からのずれの両方が規制されるものとなる。

このようにして、この電子部品の実装構造１０４では、ＩＣ２のＸＹ両方向の規定の位置からのずれが基板１のパッド１ａで規制されるものとなり、ＩＣ２の基板１への実装が高精度で行われるものとなる。また、位置決め用の治具を不要として、低コストでＩＣ２の基板１への実装が行われるものとなる。

また、この電子部品の実装構造１０４では、パッド１ａの面積自体は通常の大きさのパッドと同じとしていることから、接合強度低下といった問題も発生しない。

なお、この電子部品の実装構造１０４では、４隅のパッド１ａ１〜１ａ４のＹ方向の長さを長くし、４隅のパッド１ａ１〜１ａ４以外のパッド１ａのＸ方向の長さを長くしたが、Ｙ方向への長さの長いパッド１ａおよびＸ方向への長さの長いパッド１ａを１つずつ設けるなどとしてもよい。この電子部品の実装構造１０２において、Ｘ方向への長さの長いパッド１ａは本発明でいう第１のリード位置決めパッドに相当し、Ｙ方向への長さの長いパッド１ａは本発明でいう第２のリード位置決めパッドに相当する。

また、上述した実施の形態１〜４では、左右の１組の対向する縁辺に複数のリード２ａを有するＩＣ２を例にとって説明したが、左右の１組の対向する縁辺に加えて上下の１組の対向する縁辺にも複数のリード２ａを有するＩＣ２とした場合も同様にして適用することができる。

図５および図６に左右の１組の対向する縁辺および上下の１組の対向する縁辺に複数のリード２ａを有するＩＣ２を用いた場合の実施の形態１の変形例を示す。

図５に示した電子部品の実装構造１０５では、ＩＣ２の上下の１組の対向する縁辺に設けられた複数のリード２ａに対応して、基板１の上下に複数のパッド１ａを設け、基板１の上側の複数のパッド１ａのうち２つのパッド１ａ１，１ａ２をＩＣ２のリード２ａ（２ａ１，２ａ２）の接触面とほゞ同じ大きさとしている。

図６に示した電子部品の実装構造１０６では、ＩＣ２の上下の１組の対向する縁辺に設けられた複数のリード２ａに対応して、基板１の上下に複数のパッド１ａを設け、基板１の左側の複数のパッド１ａのうち１つのパッド１ａ１および基板１の上側の複数のパッド１ａのうちの１つのパッド１ａ２をＩＣ２のリード２ａ（２ａ１，２ａ２）の接触面とほゞ同じ大きさとしている。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…プリント基板（基板）、１ａ…パッド、２…センサＩＣ（ＩＣ）、２ａ…リード、３…クリーム半田、４…リフロー炉、１０１〜１０６…電子部品の実装構造。

Claims (3)

1. 少なくとも１組の対向する縁辺から各縁辺に直交して外部へ延在する複数のリードを有する電子部品と、この電子部品の複数のリードに電気的に接続される複数のパッドを有する基板とを備え、前記電子部品のリードを前記基板のパッドに塗布された半田に載置した状態でリフロー炉を通すことによって前記電子部品のリードと前記基板のパッドとが加熱溶着される電子部品の実装構造において、
   前記基板の複数のパッドは、
   前記リフロー炉を通過する際の前記リードの延在方向の規定の位置からのずれを規制する第１のリード位置決めパッドと、前記リードの延在方向と直交する方向の規定の位置からのずれを規制する第２のリード位置決めパッドとを含む
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。
2. 請求項１に記載された電子部品の実装構造において、
   前記第１のリード位置決めパッドと前記第２のリード位置決めパッドとは１つのパッドで兼用されている
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。
3. 請求項１に記載された電子部品の実装構造において、
   前記第１のリード位置決めパッドと前記第２のリード位置決めパッドとは１対のパッドで構成されている
   ことを特徴とする電子部品の実装構造。

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