回路装置
【課題】リフローはんだ付けにおけるはんだ不良および電子部品の過熱を防止することが可能な回路装置を提供することを目的とする。
【解決手段】表面に電位の異なる複数の部品ランド１３，１４を有する回路基板１０と、部品ランド１３，１４にそれぞれのリード部２１，２２をリフローはんだ付けにより接続される電子部品２０と、電位の異なる部品ランド１３，１４それぞれに対して設けられる予熱用ランド３０，３１と、部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１を熱的に接続するブリッジ３２，３３とを備える。
【解決手段】表面に電位の異なる複数の部品ランド１３，１４を有する回路基板１０と、部品ランド１３，１４にそれぞれのリード部２１，２２をリフローはんだ付けにより接続される電子部品２０と、電位の異なる部品ランド１３，１４それぞれに対して設けられる予熱用ランド３０，３１と、部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１を熱的に接続するブリッジ３２，３３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の部品ランドに電子部品をリフローはんだ付けして接続する回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路装置は、絶縁板に導電パターンを形成した回路基板の表面に、多数の電子部品が電気的に接続されることで構成される。多数の電子部品は、導電パターンの部品ランドにはんだ付けされることにより、回路基板と接続される。はんだ付けする方法として、リフローはんだ付けを用いることにより、電子部品を回路基板に高密度に実装することが一般に知られている。このリフローはんだ付けは、導電パターンの部品ランドにクリームはんだを塗布し、ここに接続する電子部品のリードを載置する。そして、リフロー炉によりクリームはんだを溶融した後、冷却することで電子部品が回路基板に実装されるものである。
【０００３】
また、回路基板には個々に熱容量が相違する電子部品が混在して実装される。リフロー炉による加熱に対して、熱容量が小さい小型電子部品は温度上昇し易く、熱容量が大きい大型電子部品は温度上昇しにくい。そのため、小型電子部品を基準に加熱すると、大型電子部品のリード部でクリームはんだが十分に溶融せずにはんだ不良となることがある。一方、大型電子部品を基準に加熱すると、小型電子部品が過熱状態となり、部品破損や劣化の原因となることがある。
【０００４】
そこで、特開２００６−１２０８６６号公報（特許文献１）には、大型電子部品を接続する部品ランドから熱伝導部材を介して、回路基板の裏側にヒートシンクを設けるリフローはんだ付けが開示されている。このような構成では、回路基板の裏側への加熱を利用して、大型電子部品を接続する部品ランドにおけるクリームはんだを溶融できるとされている。また、特開２００６−３３９２６４号公報（特許文献２）には、小型電子部品の上面に熱容量増大部材を配置するリフローはんだ付けが開示されている。このような構成では、小型電子部品の熱容量が増加することで、小型電子部品の過熱を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２０８６６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２により開示されたリフローはんだ付けの場合、熱伝導部材または熱容量増大部材を電子部品に配置する必要がある。そのため、リフロー炉に搬送する前に、回路基板に対してはんだ不良が生じないための準備工程が必要となり、回路装置のコストアップの原因となりうる。
【０００７】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、リフローはんだ付けにおけるはんだ不良および電子部品の過熱を防止することが可能な回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、
表面に電位の異なる複数の部品ランドを有する回路基板と、
電位の異なる複数のリード部を有し、前記回路基板上の所定位置に載置され、それぞれの前記部品ランドにそれぞれの前記リード部をリフローはんだ付けにより接続される電子部品と、
電位の異なる複数の前記部品ランドそれぞれに対して設けられる複数の予熱用ランドと、
前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続するブリッジと、
を備えることである。
【０００９】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の表面において、前記電子部品および前記部品ランドを含む最小の矩形領域に配置されることである。
【００１０】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、
前記予熱用ランドの周縁は、前記回路基板の表面において、他の前記電子部品を介在しないように前記部品ランドの周縁と対向することである。
【００１１】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、
前記予熱用ランドおよび前記ブリッジは、導電体であることである。
【００１２】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記回路基板は、スルーホールを有し、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の裏面に配置され、
前記ブリッジは、前記スルーホールを介して前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続することである。
【００１３】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記ブリッジは、絶縁性の積層板または皮膜によりマスクされていることである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品の複数のリード部を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。これにより、部品ランドに塗布されるクリームはんだを溶融できるので、確実にリフローはんだ付けすることができる。つまり、本来、部品ランドに塗布されたクリームはんだを溶融させるのに必要であった加熱量を低減させることができる。よって、回路装置に大型の電子部品が混在している場合でも、大型の電子部品をリフローはんだ付けできると共に、その他の電子部品の過熱を防止することができる。
【００１５】
ここで、一つの電子部品は、電位の異なる複数のリード部を有する。例えば、電子部品は、高電位のリード部と低電位のリード部とを備える。これらのリード部は、それぞれの電位に応じた部品ランドにリフローはんだ付けにより接続される。そして、予熱用ランドは、この複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。熱容量が大きい電子部品の場合に、電位の異なる複数のリード部において、クリームはんだが溶融しにくいという問題は、リード部が接続される部品ランドそれぞれに発生するものと考えられる。そこで、予熱用ランドを上記のように設けることで、より確実にリフローはんだ付けすることができる。
【００１６】
また、ブリッジは、リフロー炉で加熱された予熱用ランドから部品ランドへと熱伝導している。このブリッジは、例えば、部品ランドおよび予熱用ランドのいずれよりも表面積が小さくなるように設定されている。または、ブリッジの幅は、部品ランドの幅および予熱用ランドの幅のいずれよりも小さくなるように設定されている。このような構成にすることにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと熱を伝えることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。よって、請求項１と同様の効果を得られる。
【００１８】
ここで、本発明において、予熱用ランドは、回路基板の表面において、電子部品および部品ランドを含む最小の矩形領域に配置される。「最小の矩形領域」とは、電子部品が占める領域と、その電子部品のリード部が接続される部品ランドが占める領域を含むように囲んだ矩形領域のうち、面積が最小となる矩形領域をいう。そして、予熱用ランドは、この最小の矩形領域において、電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。一般に、回路装置には小型化の要請があることから、電子部品は回路基板上において高密度に配置されている。つまり、このような構成において、部品ランドと予熱用ランドは近接した状態となる。
【００１９】
そして、ブリッジは、この部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。これにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと効率的に熱を伝えることができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。よって、請求項１と同様の効果を得られる。
【００２１】
ここで、本発明において、予熱用ランドの周縁は、回路基板の表面において、部品ランドの周縁と対向する。さらに、これらの対向する周縁の間には他の電子部品が介在しない。つまり、このような構成において、部品ランドと予熱用ランドは近接した状態となる。
【００２２】
そして、ブリッジは、この部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。これにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと効率的に熱を伝えることができる。
【００２３】
請求項４に係る発明によると、より確実に予熱用ランドから部品ランドに熱伝達することができる。例えば、導電体として銅または銅合金が考えられる。銅合金は、電気伝導率と熱伝導度が比例関係にあることが知られている。そして、回路基板の導電パターンには、多くの場合に銅が用いられることから、ブリッジを部品ランドと同様に銅とすることが考えられる。このような構成とすることで、導電パターンと同じ工程でブリッジを形成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
請求項５に係る発明によると、回路基板の裏面への加熱を利用することができるので、部品ランドにおいて確実にリフローはんだ付けできる。一般にリフロー炉では、ヒータにより回路基板の表面と裏面に対して加熱される。そして、本発明において、予熱用ランドを回路基板の裏面における最小の矩形領域に配置する。または、予熱用ランドの周縁を部品ランドの周縁と対向するように配置する。さらに、ブリッジは、熱伝導可能なスルーホールを介して部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。このスルーホールは、例えば、回路基板の最小の矩形領域において、回路基板の層間を貫通するように形成されている。そして、スルーホールは、各層の導電パターンを電気的に接続している。このような構成とすることで、回路基板の裏面に配置され、リフロー炉で加熱された予熱用ランドから表面の部品ランドに熱伝達することができる。よって、回路基板の表面に十分な予熱用ランドの面積を確保できない場合に、回路基板の裏面を有効に利用し、確実にリフローはんだ付けできる。
【００２５】
請求項６に係る発明によると、ブリッジは絶縁性の積層板または皮膜によってマスクされている。回路基板は、複数の導電パターンと絶縁性の積層板からなる多層基板であることがある。その他に、回路基板の表面の一部を、例えば熱硬化性エポキシ樹脂皮膜などの絶縁性皮膜であるソルダーレジストにより被覆することがある。そこで、ブリッジは、部品ランドと別層を経由することでマスクされる構成、または絶縁性皮膜によりマスクされる構成とする。これにより、部品ランドのクリームはんだが溶融した場合に、ブリッジに流入することを防止できる。よって、電子部品のリード部と部品ランドを確実にリフローはんだ付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態：回路装置１の一部の斜視図である。
【図２】回路装置１の一部の平面図である。
【図３】回路装置１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【図４】リフロー炉４０を示した模式図である。
【図５】第二実施形態：回路装置１０１の一部の平面図である。
【図６】第三実施形態：回路装置２０１の断面の拡大図である。
【図７】第四実施形態：回路装置３０１の断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の回路装置１を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の回路装置１の全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、回路装置１の一部の斜視図である。図２は、回路装置１の一部の平面図である。図３は、回路装置１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【００２９】
回路装置１は、図１，２に示すように、回路基板１０と、電解コンデンサ２０（本発明の「電子部品」に相当する）と、予熱用ランド３０，３１とを有する。
【００３０】
回路基板１０は、絶縁板１１に銅箔の導電パターン１２が形成されている。この回路基板１０上には、後述する電解コンデンサ２０を含む多数の電子部品が実装される。導電パターン１２には、これらの電子部品の端子を接続するために、電子部品のリード部とはんだ付けされる部品ランド１３，１４が形成されている。部品ランド１３および部品ランド１４は、電解コンデンサ２０のうち電位の異なるリード部２１，２２と接続される。そして、回路装置１がリフローはんだ付けされる前の状態において、この部品ランド１３，１４には、クリームはんだ１５が塗布される。多数の電子部品は、部品ランド１３，１４に塗布されたクリームはんだ１５の上にチップマウンターなどにより載置される。
【００３１】
電解コンデンサ２０は、円柱状のケースに収納されるコンデンサ素子と、一対のリード部２１，２２を有する。リード部２１は、電解コンデンサ２０において高電位側の端子である。一方、リード部２２は、電解コンデンサ２０において低電位側の端子である。また、この電解コンデンサ２０は、例えば、車両用エアバッグを起動させるバックアップ電源として使用される。そして、このような電解コンデンサ２０は、大きな容量を必要とされるため、本体も大きなものとなる。つまり、回路装置１に実装される電子部品の中でも熱容量の大きな電子部品である。他の電子部品と比較して、熱容量が大きい電解コンデンサ２０は、リフロー炉において温度が上昇しにくい。よって、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２がそれぞれ接続される部品ランド１３，１４の温度も上昇にくいものである。
【００３２】
予熱用ランド３０は、図２に示すように、部品ランド１３と並設され、ブリッジ３２により熱的に接続されている。同様に、予熱用ランド３１は、部品ランド１４と並設され、ブリッジ３３により熱的に接続されている。つまり、リフロー炉において、予熱用ランド３０は、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１を接続する部品ランド１３を温度上昇させるために設けられている。そして、予熱用ランド３１は、電解コンデンサ２０の低電位側のリード部２２を接続する部品ランド１４を温度上昇させるために設けられている。また、本実施形態において、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、部品ランド１３，１４と同様に、絶縁板１１に導電パターン１２を形成する際に同時に形成される。また、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、クリームはんだ１５が塗布されていない。
【００３３】
また、この予熱用ランド３０，３１は、図２において、破線で囲まれた最小の矩形領域Ｓに収まるように配置されている。この最小の矩形領域Ｓは、電解コンデンサ２０が占める領域と、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２をはんだ付けするための部品ランド１３，１４が占める領域を含むように囲んだ矩形領域のうち、面積が最小となる矩形領域をいう。よって、本実施形態において、最小の矩形領域Ｓの長辺は、回路装置１を上から見て、電解コンデンサ２０のケースの上下部で接している。そして、最小の矩形領域Ｓの短辺は、部品ランド１３，１４の一辺をそれぞれ含むものとなっている。そして、予熱用ランド３０，３１は、この最小の矩形領域Ｓにおいて、電解コンデンサ２０の熱容量に基づいて形状を設定されている。
【００３４】
さらに、予熱用ランド３０の一部の周縁３０ａは、図２，３に示すように、回路基板１０の表面において部品ランド１３の一部の周縁１３ａと対向している。本実施形態において、部品ランド１３は、電解コンデンサ２０のリード部２１をはんだ付けするために必要な面積を確保した矩形状となっている。そして、予熱用ランド３０の周縁３０ａは、矩形状の部品ランド１３の周縁１３ａと所定間隔だけ離間して、平行に形成されている。さらに、これらの対向する周縁１３ａ，３０ａの間には他の電子部品が介在しない。このような予熱用ランド３０および部品ランド１３の構成は、予熱用ランド３１および部品ランド１４においても同様である。
【００３５】
上述したように、部品ランド１３，１４は、最小の矩形領域Ｓに収まるように配置され、且つ、その一部の周縁が予熱用ランド３０，３１の一部の周縁と対向している。このような構成により、電子部品が高密度に配置される回路基板１０上において、部品ランド１３と予熱用ランド３０、および部品ランド１４と予熱用ランド３１は、近接した状態で配置されることになる。
【００３６】
ブリッジ３２，３３は、上述したように、導電体である銅箔により部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１をそれぞれ熱的に接続するように形成されている。ブリッジ３２は、部品ランド１３および予熱用ランド３０の何れよりも表面積が小さく設定されている。同様に、ブリッジ３３は、部品ランド１４および予熱用ランド３１の何れよりも表面積が小さく設定されている。そして、ブリッジ３２，３３は、リフロー炉による加熱された予熱用ランド３０，３１から部品ランド１３，１４へそれぞれ熱伝導可能となっている。また、ブリッジ３２，３３は、上述したように、クリームはんだ１５が塗布されていない。
【００３７】
このように、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、電解コンデンサ２０の部品ランド１３，１４にそれぞれ設けられる構成とした。そして、このような構成は、回路装置１において、熱容量の大きな他の電子部品に対しても同様に設けられている。つまり、他の電子部品に対して、予熱用ランドは、それぞれの最小の矩形領域に収まるように配置され、他の電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。さらに、予熱用ランドは、他の電子部品の電位の異なる複数のリード部と接続される複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。
【００３８】
次に、回路装置１のリフローはんだ付けについて図４を参照して説明する。図４は、リフロー炉４０を示した模式図である。また、上述したように、回路装置１は、リフローはんだ付けされる前の状態において、回路基板１０の部品ランド１３，１４にクリームはんだ１５が塗布されている。そして、このクリームはんだ１５の上に電解コンデンサ２０を含む多数の電子部品が載置されている状態にある。
【００３９】
リフロー炉４０は、図４に示すように、プリヒート区間４１と、リフロー区間４２と、冷却区間４３から構成されている。そして、リフロー炉４０は、ベルトコンベア４４と、プリヒート用ヒータ４５と、リフロー用ヒータ４６と、クーラー４７とを備えている。ベルトコンベア４４は、所定間隔を空けた二本のベルトから構成され、リフロー炉４０の各区間を貫通して設けられている。回路装置１は、この二本のベルトにまたいで載置され、ベルトコンベア４４の下方向からも加熱および冷却可能となっている。そして、ベルトコンベア４４は、図示しないコントローラにより、複数の回路装置１を所定時間かけてリフロー炉４０の入口から出口まで（図４の左側から右側まで）通過するように制御されている。
【００４０】
リフロー炉４０のプリヒート区間４１は、プリヒート用ヒータ４５により回路装置１の回路基板１０と電子部品を加熱する。プリヒート区間４１における加熱は、リフロー炉４０における回路装置１の急激な加熱による熱衝撃を防ぐための予備加熱であり、リフロー区間４２における温度よりも低く設定されている。リフロー区間４２は、リフロー用ヒータ４６によりクリームはんだ１５が溶融する温度まで加熱する。リフロー区間４２における加熱は、クリームはんだ１５を溶融する本加熱であり、使用するクリームはんだ１５の溶融温度と電子部品の耐熱保証温度などに基づき、リフロー区間４２よりも高温かつ短時間になるように設定されている。冷却区間４３は、クーラー４７により回路装置１を所定温度まで冷却する。これにより、溶融したクリームはんだ１５を固化させると共に、電子部品の熱ストレスを軽減させている。また、本実施形態では、冷却区間４３において、クーラー４７により冷却したが、回路装置１の電子部品によって急冷が不要の場合は、自然冷却としてもよい。
【００４１】
ここで、従来の回路装置のリフローはんだ付けでは、リフロー炉４０のプリヒート区間４１において、熱容量の大きな電子部品に対する加熱が不足することがあった。そして、従来の回路装置がプリヒート区間４１からリフロー区間４２に搬送された際に、回路装置に載置された複数の電子部品は、熱容量の差異により個々に温度が大きく異なっている状態となっている。この状態で、リフロー区間４２において、加熱が不足した電信部品が接続される部品ランドのクリームはんだが溶融温度に達しないと、はんだ不良が生じることがあった。このような問題は、熱容量の小さい電子部品が過熱状態となり、耐熱保証温度を超えることを防ぐために小さい電子部品を基準に加熱したことが一因と考えられる。
【００４２】
これに対して、本実施形態の回路装置１のリフローはんだ付けでは、リフロー炉４０のプリヒート区間４１において、ブリッジ３２を介して加熱された予熱用ランド３０の熱量を高電位側の部品ランド１３に熱伝導することになる。同様に、プリヒート区間４１において、ブリッジ３３を介して加熱された予熱用ランド３１の熱量を低電位側の部品ランド１４に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５および予熱用ランド３０，３１からの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。
【００４３】
また、この予熱用ランド３０，３１を含む回路装置１に配置された予熱用ランドは、対象とする電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。さらに、対象とする電子部品の異なる電位のリード部と接続される複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。これにより、従来と比較して、複数の電子部品は、ほぼ一様に温度上昇することになる。よって、本実施形態の回路装置１がプリヒート区間４１からリフロー区間４２に搬送された際に、回路装置１に載置された複数の電子部品は、熱容量の差異があるものの個々の温度差が小さい状態となる。従って、リフロー区間４２において、回路装置１の部品ランドに塗布されたクリームはんだ１５を溶融しやすい状態にすることができる。そうすると、リフロー区間４２にでは、回路装置１を高温で短時間の加熱することで十分にクリームはんだ１５を溶融できる。よって、熱容量が異なる電子部品が混在している場合でも、熱容量の小さい電子部品の過熱状態となることを防止すると共に、良好なリフローはんだ付けすることができる。
【００４４】
また、部品ランド１３と予熱用ランド３０を熱的に接続しているブリッジ３２は、何れのランド１３，３０よりも表面積が小さく設定されている。さらに、予熱用ランド３０の周縁３０ａは、部品ランド１３の周縁１３ａと所定間隔だけ離間して対向している。これにより、プリヒート区間４１およびリフロー区間４２において、電解コンデンサ２０のリード部２１と部品ランド１３のリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランド３０から部品ランド１３へ熱を伝えることができる。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジ３３についても同様である。
【００４５】
その他、ブリッジ３２，３３は、導電体である銅箔により形成されている。銅は、電気伝導率と熱伝導度が比例関係にあることが知られている。そして、回路基板１の導電パターン１２も同様に、銅により形成されている。つまり、このような構成とすることで、熱伝導度が優れた銅により、導電パターン１２と同じ工程でブリッジ３２，３３を形成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
さらに、リフロー区間４２においてクリームはんだ１５が溶融した後、回路装置１は、ベルトコンベア４４により冷却区間４３に搬送される。そして、回路装置１は、冷却区間４３のクーラー４７により冷却される。この時、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２のクリームはんだ１５は固化する。また、本実施形態の回路装置１により、高温であるリフロー区間４２の通過時間を短縮することが可能となるが、一方で、電子部品の熱ストレスを軽減するためには、速やかに冷却することが好ましい。ここで、電解コンデンサ２０などの熱容量の大きな電子部品は、熱容量の小さい電子部品と比較して冷却されにくい。しかし、本実施形態の回路装置１において、電解コンデンサ２０の熱は、リード部２１から固化したクリームはんだ１５、部品ランド１３、およびブリッジ３２に介して、予熱用ランド３０に熱伝導する。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジ３３についても同様である。つまり、予熱用ランド３０，３１は、冷却区間４３においては、電解コンデンサ２０の放熱性を向上させることができる。これにより、電解コンデンサ２０などの熱容量の大きな電子部品は、冷却区間４３のクーラー４７により速やかに冷却され、部品破損や劣化を防止することができる。
【００４７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の構成について、図５を参照して説明する。図５は、回路装置１０１の一部の平面図である。
【００４８】
ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の予熱用ランド３０，３１が最小の矩形領域Ｓの外部に配置される点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００４９】
予熱用ランド１３０は、図５に示すように、回路基板１１０の表面において、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１と接続される部品ランド１３を対象としている。そして、予熱用ランド１３０の一部の周縁１３０ａは、この部品ランド１３の一部の周縁１３ａと対向している。同様に、予熱用ランド１３１は、回路基板１１０の表面において、電解コンデンサ２０の低電位側のリード部２２と接続される部品ランド１４を対象としている。そして、予熱用ランド１３１の周縁１３１ａは、この部品ランド１４の一部の周縁１４ａと対向している。この時、予熱用ランド１３０，１３１は、最小の矩形領域Ｓの外部に位置している。ブリッジ１３２は、部品ランド１３，１４と予熱用ランド１３０，１３１を熱的にそれぞれ接続している。
【００５０】
このような構成とすることで、本実施形態の回路装置２０１のリフローはんだ付けでは、図４に示すリフロー炉４０のプリヒート区間４１において、ブリッジ１３２（１３３）を介して加熱された予熱用ランド１３０（１３１）の熱量を部品ランド１３（１４）に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５および予熱用ランド１３０，１３１からの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。従って、第一実施形態と同様の効果を得られる。
【００５１】
本実施形態のように、予熱用ランド１３０，１３１を最小の矩形領域Ｓの外部に配置しても、対象とする部品ランド１３，１４に近接していれば同様の効果を得られる。回路基板１１０上に配置される電子部品の高密度化により、最小の矩形領域Ｓの内部においても他の電子部品が配置されたり、導電パターン１２が形成されたりすることがある。このような場合には、予熱用ランド１３０，１３１は、最小の矩形領域Ｓの内部または外部において、部品ランド１３，１４に近接する位置に配置する構成としてもよい。また、他の電子部品や導電パターン１２に接触しなければ、最小の矩形領域Ｓの内部に限らず、予熱用ランド１３０，１３１に十分な面積を確保する構成としてもよい。
【００５２】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の構成について、図６を参照して説明する。図６は、回路装置２０１の断面の拡大図である。
【００５３】
ここで、第三実施形態の構成は、主に、第一実施形態の予熱用ランド３０，３１が回路基板１０の裏面に配置される点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００５４】
予熱用ランド２３０は、図６に示すように、回路基板２１０の裏面に配置されている。そして、ブリッジ２３２は、スルーホール５０を介して、部品ランド１３と予熱用ランド２３０を熱的に接続している。予熱用ランド２３０は、第一実施形態の予熱用ランド３０に相当するもので、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１と接続される部品ランド１３を対象としている。よって、図示しない低電位側のリード部２２が接続される部品ランド１４を対象とする予熱用ランド３１も回路基板２１０の裏面に配置する構成としても良い。
【００５５】
回路基板２１０の裏面に配置された予熱用ランド２３０は、第一実施形態の予熱用ランド３０と同様に、最小の矩形領域Ｓに収まるように配置されている。予熱用ランド２３０は、この最小の矩形領域Ｓにおいて、電解コンデンサ２０の熱容量に基づいて形状を設定される。この時、対象とする電解コンデンサ２０が載置される面と異なるので、予熱用ランド２３０は、上面から見て、電解コンデンサ２０が占める領域と部品ランド１３，１４が占める領域にも配置することが可能となる。よって、予熱用ランド２３０を回路基板２１０の裏面に配置することにより、予熱用ランド２３０の設計自由度を向上させることができる。
【００５６】
スルーホール５０は、回路基板２１０の最小の矩形領域Ｓにおいて、回路基板２１０の層間を貫通するように形成されている。このスルーホール５０は、各層の導電パターン１２を電気的に接続している。また、スルーホール５０は、回路基板２１０の導電パターン１２の設計上形成されたものを利用してもよい。一方、回路基板２１０の裏面に配置された予熱用ランド２３０と接続するために形成してもよい。
【００５７】
このような構成とすることで、本実施形態の回路装置２０１のリフローはんだ付けでは、図４のプリヒート区間４１において、加熱された予熱用ランド２３０の熱量をブリッジ２３２およびスルーホール５０を介して高電位側の部品ランド１３に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５、予熱用ランド２３０および図示しない低電位側の予熱用ランドからの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。従って、本実施形態においても第一実施形態と同様の作用効果を得られる。また、回路基板２１０の表面に十分な予熱用ランド２３０の面積を確保できない場合に、回路基板２１０の裏面を有効に利用し、確実にリフローはんだ付けできる。
【００５８】
＜第三実施形態の変形態様＞
第三実施形態において、予熱用ランド２３０は、回路基板２１０の裏面に配置する構成としたが、回路基板２１０の表面と裏面の両面に配置しても良い。このような構成とすることで、熱容量がより大きな電子部品に対して、予熱用ランド２３０の面積を確保することができる。つまり、プリヒート区間４１において、部品ランド１３に熱伝導する熱量を多くすることができる。よって、熱容量のより大きな電子部品に対応し、良好なリフローはんだ付けが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態においても予熱用ランド２３０は対象とする部品ランド１３に近接していれば同様の効果を得られる。よって、予熱用ランド２３０は、最小の矩形領域Ｓの内部または外部において、部品ランド１３に近接する位置に配置する構成としてもよい。また、回路基板２１０の裏面において、他の電子部品や導電パターン１２に接触しなければ、最小の矩形領域Ｓの内部に限らず、予熱用ランド２３０に十分な面積を確保する構成としてもよい。
【００６０】
＜第四実施形態＞
第四実施形態の構成について、図７を参照して説明する。図７は、回路装置３０１の断面の拡大図である。
【００６１】
ここで、第四実施形態の構成は、主に、第一実施形態のブリッジ３２，３３が部品ランド１３，１４と別層を経由して部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１を熱的に接続している点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００６２】
回路基板３１０は、複数の導電パターン１２と絶縁性の積層板１１からなる多層基板である。そして、ブリッジ３３２は、この多層基板のうち、部品ランド１３とは別層に配置されている。このブリッジ３３２は、別層の導電パターンと同じ工程で形成される。ブリッジ３３２は、銅めっきを施されたブラインドビアホール５１を介して、部品ランド１３と予熱用ランド３０を熱的に接続している。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジについても同様である。
【００６３】
このような構成とすることで、ブリッジ３３２は、積層板１１によってマスクされることになる。これにより、図４のリフロー区間４２において、溶融したクリームはんだ１５がブリッジ３３２へ流入することを防止することができる。よって、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２と部品ランド１３，１４を確実にリフローはんだ付けすることができる。
【００６４】
＜第四実施形態の変形態様＞
第四実施形態において、ブリッジ３３２は、多層基板である回路基板３１０の中間層を経由することで、被覆されていた。これに対して、例えば熱硬化性エポキシ樹脂皮膜などの絶縁性被膜であるソルダーレジストによりマスクしてもよい。このような構成とすることで、ソルダーレジストは、溶融したクリームはんだ１５の隔壁となりブリッジ３３２へ流入することを防止することができる。
【００６５】
＜その他＞
第一〜第四実施形態において、ブリッジ３２，３３，１３２，２３２，３３２は、部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１，１３０，２３０をそれぞれ一本の経路で熱的に接続していた。これに対して、複数のブリッジを設けてもよい。このような構成とすることで、予熱用ランドから部品ランドへの熱伝導度を向上させることができる。
【００６６】
また、電解コンデンサ２０を熱容量の大きな電子部品として説明したが、同様の電子部品が回路装置上に密集して配置されることがある。このような場合に、例えば、電解コンデンサ２０の最小の矩形領域Ｓと、近接する電子部品の最小の矩形領域が重なることがある。この時、対象とする部品ランドに接続されるそれぞれのリード部が同電位で使用される場合には、この重なった矩形領域に共通の予熱用ランドを設けてもよい。このような構成とすることで、回路基板の省スペース化を図ると共に、確実なリフローはんだ付けすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，１０１，２０１，３０１：回路装置
１０，１１０，２１０，３１０：回路基板、 １１：絶縁板、 １２：導電パターン
１３，１４：部品ランド、 １３ａ，１４ａ：周縁、 １５：クリームはんだ
２０：電解コンデンサ（電子部品）、 ２１，２２：リード部
３０，３１，１３０，１３１，２３０：予熱用ランド
３０ａ，１３０ａ，１３１ａ：周縁
３２，３３，１３２，１３３，２３２，３３２：ブリッジ、 ３４：スルーホール
４０：リフロー炉、 ４１：プリヒート区間、 ４２：リフロー区間
４３：冷却区間、 ４４：ベルトコンベア、 ４５：プリヒート用ヒータ
４６：リフロー用ヒータ、 ４７：クーラー
５０：スルーホール、 ５１：ブラインドビアホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の部品ランドに電子部品をリフローはんだ付けして接続する回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路装置は、絶縁板に導電パターンを形成した回路基板の表面に、多数の電子部品が電気的に接続されることで構成される。多数の電子部品は、導電パターンの部品ランドにはんだ付けされることにより、回路基板と接続される。はんだ付けする方法として、リフローはんだ付けを用いることにより、電子部品を回路基板に高密度に実装することが一般に知られている。このリフローはんだ付けは、導電パターンの部品ランドにクリームはんだを塗布し、ここに接続する電子部品のリードを載置する。そして、リフロー炉によりクリームはんだを溶融した後、冷却することで電子部品が回路基板に実装されるものである。
【０００３】
また、回路基板には個々に熱容量が相違する電子部品が混在して実装される。リフロー炉による加熱に対して、熱容量が小さい小型電子部品は温度上昇し易く、熱容量が大きい大型電子部品は温度上昇しにくい。そのため、小型電子部品を基準に加熱すると、大型電子部品のリード部でクリームはんだが十分に溶融せずにはんだ不良となることがある。一方、大型電子部品を基準に加熱すると、小型電子部品が過熱状態となり、部品破損や劣化の原因となることがある。
【０００４】
そこで、特開２００６−１２０８６６号公報（特許文献１）には、大型電子部品を接続する部品ランドから熱伝導部材を介して、回路基板の裏側にヒートシンクを設けるリフローはんだ付けが開示されている。このような構成では、回路基板の裏側への加熱を利用して、大型電子部品を接続する部品ランドにおけるクリームはんだを溶融できるとされている。また、特開２００６−３３９２６４号公報（特許文献２）には、小型電子部品の上面に熱容量増大部材を配置するリフローはんだ付けが開示されている。このような構成では、小型電子部品の熱容量が増加することで、小型電子部品の過熱を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２０８６６号公報
【特許文献２】特開２００６−３３９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２により開示されたリフローはんだ付けの場合、熱伝導部材または熱容量増大部材を電子部品に配置する必要がある。そのため、リフロー炉に搬送する前に、回路基板に対してはんだ不良が生じないための準備工程が必要となり、回路装置のコストアップの原因となりうる。
【０００７】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、リフローはんだ付けにおけるはんだ不良および電子部品の過熱を防止することが可能な回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、
表面に電位の異なる複数の部品ランドを有する回路基板と、
電位の異なる複数のリード部を有し、前記回路基板上の所定位置に載置され、それぞれの前記部品ランドにそれぞれの前記リード部をリフローはんだ付けにより接続される電子部品と、
電位の異なる複数の前記部品ランドそれぞれに対して設けられる複数の予熱用ランドと、
前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続するブリッジと、
を備えることである。
【０００９】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の表面において、前記電子部品および前記部品ランドを含む最小の矩形領域に配置されることである。
【００１０】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、
前記予熱用ランドの周縁は、前記回路基板の表面において、他の前記電子部品を介在しないように前記部品ランドの周縁と対向することである。
【００１１】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、
前記予熱用ランドおよび前記ブリッジは、導電体であることである。
【００１２】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記回路基板は、スルーホールを有し、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の裏面に配置され、
前記ブリッジは、前記スルーホールを介して前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続することである。
【００１３】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記ブリッジは、絶縁性の積層板または皮膜によりマスクされていることである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品の複数のリード部を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。これにより、部品ランドに塗布されるクリームはんだを溶融できるので、確実にリフローはんだ付けすることができる。つまり、本来、部品ランドに塗布されたクリームはんだを溶融させるのに必要であった加熱量を低減させることができる。よって、回路装置に大型の電子部品が混在している場合でも、大型の電子部品をリフローはんだ付けできると共に、その他の電子部品の過熱を防止することができる。
【００１５】
ここで、一つの電子部品は、電位の異なる複数のリード部を有する。例えば、電子部品は、高電位のリード部と低電位のリード部とを備える。これらのリード部は、それぞれの電位に応じた部品ランドにリフローはんだ付けにより接続される。そして、予熱用ランドは、この複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。熱容量が大きい電子部品の場合に、電位の異なる複数のリード部において、クリームはんだが溶融しにくいという問題は、リード部が接続される部品ランドそれぞれに発生するものと考えられる。そこで、予熱用ランドを上記のように設けることで、より確実にリフローはんだ付けすることができる。
【００１６】
また、ブリッジは、リフロー炉で加熱された予熱用ランドから部品ランドへと熱伝導している。このブリッジは、例えば、部品ランドおよび予熱用ランドのいずれよりも表面積が小さくなるように設定されている。または、ブリッジの幅は、部品ランドの幅および予熱用ランドの幅のいずれよりも小さくなるように設定されている。このような構成にすることにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと熱を伝えることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。よって、請求項１と同様の効果を得られる。
【００１８】
ここで、本発明において、予熱用ランドは、回路基板の表面において、電子部品および部品ランドを含む最小の矩形領域に配置される。「最小の矩形領域」とは、電子部品が占める領域と、その電子部品のリード部が接続される部品ランドが占める領域を含むように囲んだ矩形領域のうち、面積が最小となる矩形領域をいう。そして、予熱用ランドは、この最小の矩形領域において、電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。一般に、回路装置には小型化の要請があることから、電子部品は回路基板上において高密度に配置されている。つまり、このような構成において、部品ランドと予熱用ランドは近接した状態となる。
【００１９】
そして、ブリッジは、この部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。これにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと効率的に熱を伝えることができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によると、熱容量が大きい大型の電子部品を部品ランドにリフローはんだ付けする場合に、リフロー炉における予熱用ランドの加熱により、部品ランドを十分に温度上昇させることができる。よって、請求項１と同様の効果を得られる。
【００２１】
ここで、本発明において、予熱用ランドの周縁は、回路基板の表面において、部品ランドの周縁と対向する。さらに、これらの対向する周縁の間には他の電子部品が介在しない。つまり、このような構成において、部品ランドと予熱用ランドは近接した状態となる。
【００２２】
そして、ブリッジは、この部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。これにより、電子部品のリード部と部品ランドのリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランドから部品ランドへと効率的に熱を伝えることができる。
【００２３】
請求項４に係る発明によると、より確実に予熱用ランドから部品ランドに熱伝達することができる。例えば、導電体として銅または銅合金が考えられる。銅合金は、電気伝導率と熱伝導度が比例関係にあることが知られている。そして、回路基板の導電パターンには、多くの場合に銅が用いられることから、ブリッジを部品ランドと同様に銅とすることが考えられる。このような構成とすることで、導電パターンと同じ工程でブリッジを形成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
請求項５に係る発明によると、回路基板の裏面への加熱を利用することができるので、部品ランドにおいて確実にリフローはんだ付けできる。一般にリフロー炉では、ヒータにより回路基板の表面と裏面に対して加熱される。そして、本発明において、予熱用ランドを回路基板の裏面における最小の矩形領域に配置する。または、予熱用ランドの周縁を部品ランドの周縁と対向するように配置する。さらに、ブリッジは、熱伝導可能なスルーホールを介して部品ランドと予熱用ランドを熱的に接続している。このスルーホールは、例えば、回路基板の最小の矩形領域において、回路基板の層間を貫通するように形成されている。そして、スルーホールは、各層の導電パターンを電気的に接続している。このような構成とすることで、回路基板の裏面に配置され、リフロー炉で加熱された予熱用ランドから表面の部品ランドに熱伝達することができる。よって、回路基板の表面に十分な予熱用ランドの面積を確保できない場合に、回路基板の裏面を有効に利用し、確実にリフローはんだ付けできる。
【００２５】
請求項６に係る発明によると、ブリッジは絶縁性の積層板または皮膜によってマスクされている。回路基板は、複数の導電パターンと絶縁性の積層板からなる多層基板であることがある。その他に、回路基板の表面の一部を、例えば熱硬化性エポキシ樹脂皮膜などの絶縁性皮膜であるソルダーレジストにより被覆することがある。そこで、ブリッジは、部品ランドと別層を経由することでマスクされる構成、または絶縁性皮膜によりマスクされる構成とする。これにより、部品ランドのクリームはんだが溶融した場合に、ブリッジに流入することを防止できる。よって、電子部品のリード部と部品ランドを確実にリフローはんだ付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態：回路装置１の一部の斜視図である。
【図２】回路装置１の一部の平面図である。
【図３】回路装置１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【図４】リフロー炉４０を示した模式図である。
【図５】第二実施形態：回路装置１０１の一部の平面図である。
【図６】第三実施形態：回路装置２０１の断面の拡大図である。
【図７】第四実施形態：回路装置３０１の断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の回路装置１を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の回路装置１の全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、回路装置１の一部の斜視図である。図２は、回路装置１の一部の平面図である。図３は、回路装置１のＡ−Ａ断面の拡大図である。
【００２９】
回路装置１は、図１，２に示すように、回路基板１０と、電解コンデンサ２０（本発明の「電子部品」に相当する）と、予熱用ランド３０，３１とを有する。
【００３０】
回路基板１０は、絶縁板１１に銅箔の導電パターン１２が形成されている。この回路基板１０上には、後述する電解コンデンサ２０を含む多数の電子部品が実装される。導電パターン１２には、これらの電子部品の端子を接続するために、電子部品のリード部とはんだ付けされる部品ランド１３，１４が形成されている。部品ランド１３および部品ランド１４は、電解コンデンサ２０のうち電位の異なるリード部２１，２２と接続される。そして、回路装置１がリフローはんだ付けされる前の状態において、この部品ランド１３，１４には、クリームはんだ１５が塗布される。多数の電子部品は、部品ランド１３，１４に塗布されたクリームはんだ１５の上にチップマウンターなどにより載置される。
【００３１】
電解コンデンサ２０は、円柱状のケースに収納されるコンデンサ素子と、一対のリード部２１，２２を有する。リード部２１は、電解コンデンサ２０において高電位側の端子である。一方、リード部２２は、電解コンデンサ２０において低電位側の端子である。また、この電解コンデンサ２０は、例えば、車両用エアバッグを起動させるバックアップ電源として使用される。そして、このような電解コンデンサ２０は、大きな容量を必要とされるため、本体も大きなものとなる。つまり、回路装置１に実装される電子部品の中でも熱容量の大きな電子部品である。他の電子部品と比較して、熱容量が大きい電解コンデンサ２０は、リフロー炉において温度が上昇しにくい。よって、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２がそれぞれ接続される部品ランド１３，１４の温度も上昇にくいものである。
【００３２】
予熱用ランド３０は、図２に示すように、部品ランド１３と並設され、ブリッジ３２により熱的に接続されている。同様に、予熱用ランド３１は、部品ランド１４と並設され、ブリッジ３３により熱的に接続されている。つまり、リフロー炉において、予熱用ランド３０は、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１を接続する部品ランド１３を温度上昇させるために設けられている。そして、予熱用ランド３１は、電解コンデンサ２０の低電位側のリード部２２を接続する部品ランド１４を温度上昇させるために設けられている。また、本実施形態において、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、部品ランド１３，１４と同様に、絶縁板１１に導電パターン１２を形成する際に同時に形成される。また、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、クリームはんだ１５が塗布されていない。
【００３３】
また、この予熱用ランド３０，３１は、図２において、破線で囲まれた最小の矩形領域Ｓに収まるように配置されている。この最小の矩形領域Ｓは、電解コンデンサ２０が占める領域と、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２をはんだ付けするための部品ランド１３，１４が占める領域を含むように囲んだ矩形領域のうち、面積が最小となる矩形領域をいう。よって、本実施形態において、最小の矩形領域Ｓの長辺は、回路装置１を上から見て、電解コンデンサ２０のケースの上下部で接している。そして、最小の矩形領域Ｓの短辺は、部品ランド１３，１４の一辺をそれぞれ含むものとなっている。そして、予熱用ランド３０，３１は、この最小の矩形領域Ｓにおいて、電解コンデンサ２０の熱容量に基づいて形状を設定されている。
【００３４】
さらに、予熱用ランド３０の一部の周縁３０ａは、図２，３に示すように、回路基板１０の表面において部品ランド１３の一部の周縁１３ａと対向している。本実施形態において、部品ランド１３は、電解コンデンサ２０のリード部２１をはんだ付けするために必要な面積を確保した矩形状となっている。そして、予熱用ランド３０の周縁３０ａは、矩形状の部品ランド１３の周縁１３ａと所定間隔だけ離間して、平行に形成されている。さらに、これらの対向する周縁１３ａ，３０ａの間には他の電子部品が介在しない。このような予熱用ランド３０および部品ランド１３の構成は、予熱用ランド３１および部品ランド１４においても同様である。
【００３５】
上述したように、部品ランド１３，１４は、最小の矩形領域Ｓに収まるように配置され、且つ、その一部の周縁が予熱用ランド３０，３１の一部の周縁と対向している。このような構成により、電子部品が高密度に配置される回路基板１０上において、部品ランド１３と予熱用ランド３０、および部品ランド１４と予熱用ランド３１は、近接した状態で配置されることになる。
【００３６】
ブリッジ３２，３３は、上述したように、導電体である銅箔により部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１をそれぞれ熱的に接続するように形成されている。ブリッジ３２は、部品ランド１３および予熱用ランド３０の何れよりも表面積が小さく設定されている。同様に、ブリッジ３３は、部品ランド１４および予熱用ランド３１の何れよりも表面積が小さく設定されている。そして、ブリッジ３２，３３は、リフロー炉による加熱された予熱用ランド３０，３１から部品ランド１３，１４へそれぞれ熱伝導可能となっている。また、ブリッジ３２，３３は、上述したように、クリームはんだ１５が塗布されていない。
【００３７】
このように、予熱用ランド３０，３１およびブリッジ３２，３３は、電解コンデンサ２０の部品ランド１３，１４にそれぞれ設けられる構成とした。そして、このような構成は、回路装置１において、熱容量の大きな他の電子部品に対しても同様に設けられている。つまり、他の電子部品に対して、予熱用ランドは、それぞれの最小の矩形領域に収まるように配置され、他の電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。さらに、予熱用ランドは、他の電子部品の電位の異なる複数のリード部と接続される複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。
【００３８】
次に、回路装置１のリフローはんだ付けについて図４を参照して説明する。図４は、リフロー炉４０を示した模式図である。また、上述したように、回路装置１は、リフローはんだ付けされる前の状態において、回路基板１０の部品ランド１３，１４にクリームはんだ１５が塗布されている。そして、このクリームはんだ１５の上に電解コンデンサ２０を含む多数の電子部品が載置されている状態にある。
【００３９】
リフロー炉４０は、図４に示すように、プリヒート区間４１と、リフロー区間４２と、冷却区間４３から構成されている。そして、リフロー炉４０は、ベルトコンベア４４と、プリヒート用ヒータ４５と、リフロー用ヒータ４６と、クーラー４７とを備えている。ベルトコンベア４４は、所定間隔を空けた二本のベルトから構成され、リフロー炉４０の各区間を貫通して設けられている。回路装置１は、この二本のベルトにまたいで載置され、ベルトコンベア４４の下方向からも加熱および冷却可能となっている。そして、ベルトコンベア４４は、図示しないコントローラにより、複数の回路装置１を所定時間かけてリフロー炉４０の入口から出口まで（図４の左側から右側まで）通過するように制御されている。
【００４０】
リフロー炉４０のプリヒート区間４１は、プリヒート用ヒータ４５により回路装置１の回路基板１０と電子部品を加熱する。プリヒート区間４１における加熱は、リフロー炉４０における回路装置１の急激な加熱による熱衝撃を防ぐための予備加熱であり、リフロー区間４２における温度よりも低く設定されている。リフロー区間４２は、リフロー用ヒータ４６によりクリームはんだ１５が溶融する温度まで加熱する。リフロー区間４２における加熱は、クリームはんだ１５を溶融する本加熱であり、使用するクリームはんだ１５の溶融温度と電子部品の耐熱保証温度などに基づき、リフロー区間４２よりも高温かつ短時間になるように設定されている。冷却区間４３は、クーラー４７により回路装置１を所定温度まで冷却する。これにより、溶融したクリームはんだ１５を固化させると共に、電子部品の熱ストレスを軽減させている。また、本実施形態では、冷却区間４３において、クーラー４７により冷却したが、回路装置１の電子部品によって急冷が不要の場合は、自然冷却としてもよい。
【００４１】
ここで、従来の回路装置のリフローはんだ付けでは、リフロー炉４０のプリヒート区間４１において、熱容量の大きな電子部品に対する加熱が不足することがあった。そして、従来の回路装置がプリヒート区間４１からリフロー区間４２に搬送された際に、回路装置に載置された複数の電子部品は、熱容量の差異により個々に温度が大きく異なっている状態となっている。この状態で、リフロー区間４２において、加熱が不足した電信部品が接続される部品ランドのクリームはんだが溶融温度に達しないと、はんだ不良が生じることがあった。このような問題は、熱容量の小さい電子部品が過熱状態となり、耐熱保証温度を超えることを防ぐために小さい電子部品を基準に加熱したことが一因と考えられる。
【００４２】
これに対して、本実施形態の回路装置１のリフローはんだ付けでは、リフロー炉４０のプリヒート区間４１において、ブリッジ３２を介して加熱された予熱用ランド３０の熱量を高電位側の部品ランド１３に熱伝導することになる。同様に、プリヒート区間４１において、ブリッジ３３を介して加熱された予熱用ランド３１の熱量を低電位側の部品ランド１４に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５および予熱用ランド３０，３１からの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。
【００４３】
また、この予熱用ランド３０，３１を含む回路装置１に配置された予熱用ランドは、対象とする電子部品の熱容量に基づいて形状を設定されている。さらに、対象とする電子部品の異なる電位のリード部と接続される複数の部品ランドそれぞれに対して設けられている。これにより、従来と比較して、複数の電子部品は、ほぼ一様に温度上昇することになる。よって、本実施形態の回路装置１がプリヒート区間４１からリフロー区間４２に搬送された際に、回路装置１に載置された複数の電子部品は、熱容量の差異があるものの個々の温度差が小さい状態となる。従って、リフロー区間４２において、回路装置１の部品ランドに塗布されたクリームはんだ１５を溶融しやすい状態にすることができる。そうすると、リフロー区間４２にでは、回路装置１を高温で短時間の加熱することで十分にクリームはんだ１５を溶融できる。よって、熱容量が異なる電子部品が混在している場合でも、熱容量の小さい電子部品の過熱状態となることを防止すると共に、良好なリフローはんだ付けすることができる。
【００４４】
また、部品ランド１３と予熱用ランド３０を熱的に接続しているブリッジ３２は、何れのランド１３，３０よりも表面積が小さく設定されている。さらに、予熱用ランド３０の周縁３０ａは、部品ランド１３の周縁１３ａと所定間隔だけ離間して対向している。これにより、プリヒート区間４１およびリフロー区間４２において、電解コンデンサ２０のリード部２１と部品ランド１３のリフローはんだ付けを阻害することなく、予熱用ランド３０から部品ランド１３へ熱を伝えることができる。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジ３３についても同様である。
【００４５】
その他、ブリッジ３２，３３は、導電体である銅箔により形成されている。銅は、電気伝導率と熱伝導度が比例関係にあることが知られている。そして、回路基板１の導電パターン１２も同様に、銅により形成されている。つまり、このような構成とすることで、熱伝導度が優れた銅により、導電パターン１２と同じ工程でブリッジ３２，３３を形成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【００４６】
さらに、リフロー区間４２においてクリームはんだ１５が溶融した後、回路装置１は、ベルトコンベア４４により冷却区間４３に搬送される。そして、回路装置１は、冷却区間４３のクーラー４７により冷却される。この時、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２のクリームはんだ１５は固化する。また、本実施形態の回路装置１により、高温であるリフロー区間４２の通過時間を短縮することが可能となるが、一方で、電子部品の熱ストレスを軽減するためには、速やかに冷却することが好ましい。ここで、電解コンデンサ２０などの熱容量の大きな電子部品は、熱容量の小さい電子部品と比較して冷却されにくい。しかし、本実施形態の回路装置１において、電解コンデンサ２０の熱は、リード部２１から固化したクリームはんだ１５、部品ランド１３、およびブリッジ３２に介して、予熱用ランド３０に熱伝導する。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジ３３についても同様である。つまり、予熱用ランド３０，３１は、冷却区間４３においては、電解コンデンサ２０の放熱性を向上させることができる。これにより、電解コンデンサ２０などの熱容量の大きな電子部品は、冷却区間４３のクーラー４７により速やかに冷却され、部品破損や劣化を防止することができる。
【００４７】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の構成について、図５を参照して説明する。図５は、回路装置１０１の一部の平面図である。
【００４８】
ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の予熱用ランド３０，３１が最小の矩形領域Ｓの外部に配置される点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００４９】
予熱用ランド１３０は、図５に示すように、回路基板１１０の表面において、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１と接続される部品ランド１３を対象としている。そして、予熱用ランド１３０の一部の周縁１３０ａは、この部品ランド１３の一部の周縁１３ａと対向している。同様に、予熱用ランド１３１は、回路基板１１０の表面において、電解コンデンサ２０の低電位側のリード部２２と接続される部品ランド１４を対象としている。そして、予熱用ランド１３１の周縁１３１ａは、この部品ランド１４の一部の周縁１４ａと対向している。この時、予熱用ランド１３０，１３１は、最小の矩形領域Ｓの外部に位置している。ブリッジ１３２は、部品ランド１３，１４と予熱用ランド１３０，１３１を熱的にそれぞれ接続している。
【００５０】
このような構成とすることで、本実施形態の回路装置２０１のリフローはんだ付けでは、図４に示すリフロー炉４０のプリヒート区間４１において、ブリッジ１３２（１３３）を介して加熱された予熱用ランド１３０（１３１）の熱量を部品ランド１３（１４）に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５および予熱用ランド１３０，１３１からの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。従って、第一実施形態と同様の効果を得られる。
【００５１】
本実施形態のように、予熱用ランド１３０，１３１を最小の矩形領域Ｓの外部に配置しても、対象とする部品ランド１３，１４に近接していれば同様の効果を得られる。回路基板１１０上に配置される電子部品の高密度化により、最小の矩形領域Ｓの内部においても他の電子部品が配置されたり、導電パターン１２が形成されたりすることがある。このような場合には、予熱用ランド１３０，１３１は、最小の矩形領域Ｓの内部または外部において、部品ランド１３，１４に近接する位置に配置する構成としてもよい。また、他の電子部品や導電パターン１２に接触しなければ、最小の矩形領域Ｓの内部に限らず、予熱用ランド１３０，１３１に十分な面積を確保する構成としてもよい。
【００５２】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の構成について、図６を参照して説明する。図６は、回路装置２０１の断面の拡大図である。
【００５３】
ここで、第三実施形態の構成は、主に、第一実施形態の予熱用ランド３０，３１が回路基板１０の裏面に配置される点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００５４】
予熱用ランド２３０は、図６に示すように、回路基板２１０の裏面に配置されている。そして、ブリッジ２３２は、スルーホール５０を介して、部品ランド１３と予熱用ランド２３０を熱的に接続している。予熱用ランド２３０は、第一実施形態の予熱用ランド３０に相当するもので、電解コンデンサ２０の高電位側のリード部２１と接続される部品ランド１３を対象としている。よって、図示しない低電位側のリード部２２が接続される部品ランド１４を対象とする予熱用ランド３１も回路基板２１０の裏面に配置する構成としても良い。
【００５５】
回路基板２１０の裏面に配置された予熱用ランド２３０は、第一実施形態の予熱用ランド３０と同様に、最小の矩形領域Ｓに収まるように配置されている。予熱用ランド２３０は、この最小の矩形領域Ｓにおいて、電解コンデンサ２０の熱容量に基づいて形状を設定される。この時、対象とする電解コンデンサ２０が載置される面と異なるので、予熱用ランド２３０は、上面から見て、電解コンデンサ２０が占める領域と部品ランド１３，１４が占める領域にも配置することが可能となる。よって、予熱用ランド２３０を回路基板２１０の裏面に配置することにより、予熱用ランド２３０の設計自由度を向上させることができる。
【００５６】
スルーホール５０は、回路基板２１０の最小の矩形領域Ｓにおいて、回路基板２１０の層間を貫通するように形成されている。このスルーホール５０は、各層の導電パターン１２を電気的に接続している。また、スルーホール５０は、回路基板２１０の導電パターン１２の設計上形成されたものを利用してもよい。一方、回路基板２１０の裏面に配置された予熱用ランド２３０と接続するために形成してもよい。
【００５７】
このような構成とすることで、本実施形態の回路装置２０１のリフローはんだ付けでは、図４のプリヒート区間４１において、加熱された予熱用ランド２３０の熱量をブリッジ２３２およびスルーホール５０を介して高電位側の部品ランド１３に熱伝導することになる。これにより、熱容量の大きな電子部品である電解コンデンサ２０は、プリヒート用ヒータ４５、予熱用ランド２３０および図示しない低電位側の予熱用ランドからの熱伝導により加熱されることになる。よって、電解コンデンサ２０は、プリヒート区間４１において、従来の回路装置と比較して早く温度上昇することができる。従って、本実施形態においても第一実施形態と同様の作用効果を得られる。また、回路基板２１０の表面に十分な予熱用ランド２３０の面積を確保できない場合に、回路基板２１０の裏面を有効に利用し、確実にリフローはんだ付けできる。
【００５８】
＜第三実施形態の変形態様＞
第三実施形態において、予熱用ランド２３０は、回路基板２１０の裏面に配置する構成としたが、回路基板２１０の表面と裏面の両面に配置しても良い。このような構成とすることで、熱容量がより大きな電子部品に対して、予熱用ランド２３０の面積を確保することができる。つまり、プリヒート区間４１において、部品ランド１３に熱伝導する熱量を多くすることができる。よって、熱容量のより大きな電子部品に対応し、良好なリフローはんだ付けが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態においても予熱用ランド２３０は対象とする部品ランド１３に近接していれば同様の効果を得られる。よって、予熱用ランド２３０は、最小の矩形領域Ｓの内部または外部において、部品ランド１３に近接する位置に配置する構成としてもよい。また、回路基板２１０の裏面において、他の電子部品や導電パターン１２に接触しなければ、最小の矩形領域Ｓの内部に限らず、予熱用ランド２３０に十分な面積を確保する構成としてもよい。
【００６０】
＜第四実施形態＞
第四実施形態の構成について、図７を参照して説明する。図７は、回路装置３０１の断面の拡大図である。
【００６１】
ここで、第四実施形態の構成は、主に、第一実施形態のブリッジ３２，３３が部品ランド１３，１４と別層を経由して部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１を熱的に接続している点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
【００６２】
回路基板３１０は、複数の導電パターン１２と絶縁性の積層板１１からなる多層基板である。そして、ブリッジ３３２は、この多層基板のうち、部品ランド１３とは別層に配置されている。このブリッジ３３２は、別層の導電パターンと同じ工程で形成される。ブリッジ３３２は、銅めっきを施されたブラインドビアホール５１を介して、部品ランド１３と予熱用ランド３０を熱的に接続している。これは、部品ランド１４と予熱用ランド３１を接続しているブリッジについても同様である。
【００６３】
このような構成とすることで、ブリッジ３３２は、積層板１１によってマスクされることになる。これにより、図４のリフロー区間４２において、溶融したクリームはんだ１５がブリッジ３３２へ流入することを防止することができる。よって、電解コンデンサ２０のリード部２１，２２と部品ランド１３，１４を確実にリフローはんだ付けすることができる。
【００６４】
＜第四実施形態の変形態様＞
第四実施形態において、ブリッジ３３２は、多層基板である回路基板３１０の中間層を経由することで、被覆されていた。これに対して、例えば熱硬化性エポキシ樹脂皮膜などの絶縁性被膜であるソルダーレジストによりマスクしてもよい。このような構成とすることで、ソルダーレジストは、溶融したクリームはんだ１５の隔壁となりブリッジ３３２へ流入することを防止することができる。
【００６５】
＜その他＞
第一〜第四実施形態において、ブリッジ３２，３３，１３２，２３２，３３２は、部品ランド１３，１４と予熱用ランド３０，３１，１３０，２３０をそれぞれ一本の経路で熱的に接続していた。これに対して、複数のブリッジを設けてもよい。このような構成とすることで、予熱用ランドから部品ランドへの熱伝導度を向上させることができる。
【００６６】
また、電解コンデンサ２０を熱容量の大きな電子部品として説明したが、同様の電子部品が回路装置上に密集して配置されることがある。このような場合に、例えば、電解コンデンサ２０の最小の矩形領域Ｓと、近接する電子部品の最小の矩形領域が重なることがある。この時、対象とする部品ランドに接続されるそれぞれのリード部が同電位で使用される場合には、この重なった矩形領域に共通の予熱用ランドを設けてもよい。このような構成とすることで、回路基板の省スペース化を図ると共に、確実なリフローはんだ付けすることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，１０１，２０１，３０１：回路装置
１０，１１０，２１０，３１０：回路基板、 １１：絶縁板、 １２：導電パターン
１３，１４：部品ランド、 １３ａ，１４ａ：周縁、 １５：クリームはんだ
２０：電解コンデンサ（電子部品）、 ２１，２２：リード部
３０，３１，１３０，１３１，２３０：予熱用ランド
３０ａ，１３０ａ，１３１ａ：周縁
３２，３３，１３２，１３３，２３２，３３２：ブリッジ、 ３４：スルーホール
４０：リフロー炉、 ４１：プリヒート区間、 ４２：リフロー区間
４３：冷却区間、 ４４：ベルトコンベア、 ４５：プリヒート用ヒータ
４６：リフロー用ヒータ、 ４７：クーラー
５０：スルーホール、 ５１：ブラインドビアホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電位の異なる複数の部品ランドを有する回路基板と、
電位の異なる複数のリード部を有し、前記回路基板上の所定位置に載置され、それぞれの前記部品ランドにそれぞれの前記リード部をリフローはんだ付けにより接続される電子部品と、
電位の異なる複数の前記部品ランドそれぞれに対して設けられる複数の予熱用ランドと、
前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続するブリッジと、
を備えることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の表面において、前記電子部品および前記部品ランドを含む最小の矩形領域に配置されることを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記予熱用ランドの周縁は、前記回路基板の表面において、他の前記電子部品を介在しないように前記部品ランドの周縁と対向することを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記予熱用ランドおよび前記ブリッジは、導電体であることを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記回路基板は、スルーホールを有し、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の裏面に配置され、
前記ブリッジは、前記スルーホールを介して前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続することを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記ブリッジは、絶縁性の積層板または皮膜によりマスクされていることを特徴とする回路装置。
【請求項１】
表面に電位の異なる複数の部品ランドを有する回路基板と、
電位の異なる複数のリード部を有し、前記回路基板上の所定位置に載置され、それぞれの前記部品ランドにそれぞれの前記リード部をリフローはんだ付けにより接続される電子部品と、
電位の異なる複数の前記部品ランドそれぞれに対して設けられる複数の予熱用ランドと、
前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続するブリッジと、
を備えることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の表面において、前記電子部品および前記部品ランドを含む最小の矩形領域に配置されることを特徴とする回路装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記予熱用ランドの周縁は、前記回路基板の表面において、他の前記電子部品を介在しないように前記部品ランドの周縁と対向することを特徴とする回路装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記予熱用ランドおよび前記ブリッジは、導電体であることを特徴とする回路装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記回路基板は、スルーホールを有し、
前記予熱用ランドは、前記回路基板の裏面に配置され、
前記ブリッジは、前記スルーホールを介して前記部品ランドと前記予熱用ランドを熱的に接続することを特徴とする回路装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記ブリッジは、絶縁性の積層板または皮膜によりマスクされていることを特徴とする回路装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７１０５６（Ｐ２０１０−１７１０５６Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８８０（Ｐ２００９−９８８０）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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