配線基板のパッド構造、配線基板、電極部の取付構造
【課題】電子部品の外形に応じた適切な半田付けを行うことのできる配線基板のパッド構造を提供する。
【解決手段】プリント配線基板１が備える接続パッド１１は、右辺部の上面が電子部品２の電極部２１が載置される載置面１３となっている。載置面１３は、電極部２１とほぼ等しい平面形状を呈して、接続パッド１１の右辺から左辺側に延びている。接続パッド１１の左辺部の近傍には、接続パッド１１の形成時に金属箔を形成せず、又は、金属箔を残さないことにより形成された２つの抜き部１４が設けられている。電極部２１，２２の左側面が上方に立ち上がる載置面１３の左側の周縁部と、抜き部１４の右側の縁部とは、所定距離離れている。
【解決手段】プリント配線基板１が備える接続パッド１１は、右辺部の上面が電子部品２の電極部２１が載置される載置面１３となっている。載置面１３は、電極部２１とほぼ等しい平面形状を呈して、接続パッド１１の右辺から左辺側に延びている。接続パッド１１の左辺部の近傍には、接続パッド１１の形成時に金属箔を形成せず、又は、金属箔を残さないことにより形成された２つの抜き部１４が設けられている。電極部２１，２２の左側面が上方に立ち上がる載置面１３の左側の周縁部と、抜き部１４の右側の縁部とは、所定距離離れている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装部品を搭載するプリント配線基板等の配線基板のパッド構造、及び該パッド構造を備える配線基板並びに電極部の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品は、半田ペーストが印刷されたパッドに電子部品の電極部を載置し、パッド上の半田ペーストを溶融させて半田付けすることにより、配線基板に実装されている。電子部品には厚さ寸法が異なるものがあるが、一般的に、半田ペーストは電子部品の厚さに関わらず一様の厚さでパッドに印刷される。このため、厚みのある電子部品では、十分な接続強度を得られる厚さの半田フィレットを、パッドの接続領域と電子部品との接続部に形成できなくなることがある。
【０００３】
このような課題を解決するために、下記の特許文献１には、プリント配線基板の部品搭載用電極が開示されている。この部品搭載用電極では、中央部が中空にされたクリーム半田供給用領域が、電子部品が備える外部端子の搭載領域と一体となって設けられている。外部端子の半田付けの際には、クリーム半田供給用領域の中空部上で溶融した半田が、外部端子と搭載領域との接続部で溶融した半田に吸い寄せられて供給される。このため、外部端子と搭載領域との接続に、多くの半田を用いることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４５５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の部品搭載用電極では、パッドの形成面積が制限されてクリーム半田供給用領域の中空部の面積を十分に採れないときには、十分な厚さを有する半田フィレットを形成できない虞があった。また、中空部上で溶融した半田を外部端子と搭載領域との接続部に吸い寄せて、外部端子とパッドとの接続に用いる半田の量を増やすだけでは、電子部品には様々な外形を有したものがあることから、半田フィレットを適切な形状に形成できずに、十分な接続強度を得られない虞があった。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑み、電子部品の外形に応じた適切な半田付けを行うことのできる配線基板のパッド構造、配線基板、及び電極部の取付構造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】
【０００７】
この欄の記載は特許請求の範囲の記載に応じて変更されます。
このような目的を達成するために、本発明の配線基板のパッド構造は、実装部品の備える電極部が半田付けされる、配線基板のパッド構造であって、半田付け用の金属箔を備えていない抜き部を、前記電極部が載置される載置面から所定距離離れた位置に、前記載置面の周縁に沿って延設したことを特徴とする。
また、本発明の配線基板のパッド構造は、前記抜き部は、前記電極部の厚さＨに対して、前記載置面の周縁から前記載置面の外側に向けて距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°〜Ｈｔａｎ４５°の範囲の中の何れかの距離だけ離れた位置に、前記載置面側の縁部を位置させていることを特徴とする。
また、本発明の配線基板のパッド構造は、前記抜き部を、前記載置面の周縁に沿って複数設けたことを特徴とする。
また、本発明の配線基板は、上記配線基板のパッド構造を備えたことを特徴とする。
また、本発明の電極部の取付構造は、上記配線基板のパッド構造を用いて、実装部品の電極部を配線基板に半田付けして取り付けた電極部の取付構造であって、前記電極部を前記配線基板に接続した半田フィレットの表面が、前記電極部の載置面に垂直な方向に対して２５°〜４５°の何れかの角度で、前記電極部の上端部から前記抜き部側に向けて下降傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子部品の外形に応じた適切な半田付けを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の最良の形態を説明する。
図１は、本実施形態のプリント配線基板１が備える接続パッド１１，１２の構成の概略を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、接続パッド１１，１２に電子部品２の電極部２１，２２が半田付けされる状態を示す図である。なお、以下の説明で用いる前後，左右，上下の各方向は説明に用いる各図に示している。この前後，左右，上下は説明のために記載したもので、実際の配置と異なってよいことはもちろんである。
【００１０】
図１に示すように、プリント配線基板１は、その一主面に実装される電子部品２との電気的及び機械的接続に用いられる接続パッド１１，１２を備えている。本実施形態では、プリント配線基板１に実装される電子部品２が、図１に２点差線で示すように四角箱状の外観形状を有しており、その右側部及び左側部の周面を電極部２１，２２として構成されているので、プリント配線基板１上には、２つの接続パッド１１，１２が備えられている。接続パッド１１，１２を備えるプリント配線基板１の一主面には、図示しない配線パターンが形成されており、接続パッド１１，１２はこの配線パターンに電気的に接続されている。図２（ａ）に示すように、接続パッド１１，１２のクリーム半田の層３上に電子部品２の電極部２１，２２が載置された状態で、クリーム半田の層３が溶融することにより、図２（ｂ）に示すように、半田フィレット３１が形成される。同図に示すように、半田フィレット３１は、電極部２１，２２の側面から徐々に肉薄になる略三角形の断面形状を有している。
【００１１】
接続パッド１１は、半田付け用の銅等の金属箔から形成されており、プリント配線基板１の一主面にエッチング処理又はめっき処理を施すこと等により、配線パターンと共に形成されている。図１（ａ）に示すように、電子部品２の左側の電極部２１が載置される接続パッド１１は、角部が丸みを帯びた略四角形の平面形状を有しており、その右辺部の上面が電極部２１の載置される載置面１３となっている。同図に破線で示すように、載置面１３は、電極部２１とほぼ等しい平面形状を呈して、接続パッド１１の右辺から左辺側に延びている。図１（ｂ）に示すように、接続パッド１１の上面には、ペースト状のクリーム半田の層３が印刷されている。
【００１２】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、接続パッド１１の左辺部の近傍には、エッチング処理の際に金属箔を除去することにより、又は、めっき処理の際に金属箔を形成しないこと等により形成された抜き部１４が設けられている。
【００１３】
半田フィレット３１は、電極部２１の側面に沿って延びる上端が、電極部２１の上端近くまで延びて、抜き部１４側に向けて下降傾斜して延びる上面の傾斜角度θ（図２（ｂ）参照）が、抜き部１４に向かい合う電極部２１の側面の延設方向（載置面１３に垂直な方向）に対して２０°〜４５°の範囲に収まる形状を有していることが、電極部２１と接続パッド１１との接続強度を高める上で好ましい。詳述すると、電極部２１の厚さＨが１ｍｍよりも低い場合には３０°〜４５°の範囲に、厚さＨが１ｍｍ以上の場合には２５°〜３０°の範囲に、上記傾斜角度θを設定することが、電極部２１と接続パッド１１との接続強度を高める上で好ましい。このため、抜き部１４の面積と電極部２１と向き合う縁部の位置とは、このような形状の半田フィレット３１が形成されるように設定されている。なお、図２（ｂ）に示すように、電極部２１と載置面１３との間には半田が位置しているが、この半田の厚さは電極部２１の厚さＨに比べて極めて小さな値であるため、以下の説明では、電極部２１の厚さＨと、載置面１３からの電極部２１の上端部の高さとがほぼ等しいものとして説明を行う。
【００１４】
具体的には、電極部２１の左側面が上方に立ち上がる載置面１３の左側の周縁部から、抜き部１４の右側の縁部までの距離Ｋは、電子部品２が備える電極部２１の厚さＨ及び所望とする傾斜角度θに対して、Ｋ＝Ｈｔａｎθの関係を満たすように設定されている。これにより、載置面１３上の電極部２１の上端部から傾斜角度θで抜き部１４の右側の縁部に向けて表面が下降傾斜する半田フィレット３１を形成することが可能となる。
【００１５】
以下、配線基板に実装される多くの電子部品が備える厚さＨ＝０．６ｍｍ〜１．２５ｍｍの電極部２１を半田付けする場合の距離Ｋの設定方法を例示する。例えば、電極部２１の厚さＨ＝０．６ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°（ｔａｎ３０°＝約０．５８（以下同じ））＝０．３４ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°（ｔａｎ４５°＝１）＝０．６ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝０．８ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．４６４ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°＝０．８ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝０．８５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．４９３ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°＝０．８５ｍｍに設定することができる。
【００１６】
また、電極部２１の厚さＨ＝１．１５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．６６７ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°（ｔａｎ２５°＝約０．４６６（以下同じ））＝０．５３６ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２０°（ｔａｎ２０°＝約０．３６４（以下同じ））＝０．４１８６ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝１．２５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．７２５ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°＝０．５８３ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２０°＝０．４５５ｍｍに設定することができる。
【００１７】
また、各抜き部１４の幅Ｗ及び長さＬは、抜き部１４の右側の縁部までの延出距離Ｋが上述のように設定された半田フィレット３１の傾斜角度θが、２５°〜３０°の範囲内に収まる量の半田を供給できる値に設定されている。
【００１８】
但し、各抜き部１４の幅Ｗは、狭すぎると溶融半田で抜き部１４の上面が覆われて、半田フィレット３１の形成に用いられる半田量がその分少なくなり、また、接続パッド１１の形成時に抜き部１４を設けるのが難しくなる。一方、幅Ｗが広くなりすぎると、クリーム半田の層３を構成する印刷半田ペーストが抜き部１４に落ち込んだり、抜き部１４を挟んで電極部２１側と反対側に位置する溶融半田や抜き部１４上の溶融半田を、溶融半田の表面張力によって抜き部１４よりも電極部２１側に十分に吸い寄せることができずに、抜き部１４上等に半田が残り易くなる。このため、電極部２１の厚さＨ＝０．６ｍｍ〜１．２５ｍｍの範囲にあるときには、幅Ｗは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍに設定するのが好ましい。
【００１９】
また、抜き部１４の長さＬは、短くなる程半田フィレット３１の形成に用いられる半田量が少なくなり、長くなる程抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田の電極部２１側への移動が妨げられて、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に半田が残り易くなる。このため、長さＬは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。また、接続パッド１１全体として備える抜き部１４の長さＬが同じであるのならば、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田が電極部２１側へ移動する流通路となる間隙を備える様に抜き部１４が複数に分割されていることが好ましい。
【００２０】
両抜き部１４の間の間隔Ｓは、長くなる程半田フィレット３１の形成に用いられる半田量が少なくなり、短くなる程抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田の電極部２１側への移動が制限され易くなり、しかも、接続パッド１１を形成する際に両抜き部１４が繋がる虞が大きくなる。このため、間隔Ｓは０．１ｍｍ〜０．４ｍｍに設定することが好ましい。このことは、各抜き部１４の長さ方向の端部と接続パッド１１の縁部との間隔についても同様であり、この間隔も抜き部１４同士の間隔Ｓと同様の条件で設定されている。
【００２１】
本実施形態では、電極部２１の厚さＨが１．２５ｍｍであることから、望ましい２０°〜３０°の傾斜角度θに含まれる、傾斜角度θ＝２５°〜３０°の半田フィレット３１が形成されるように距離Ｋ，幅Ｗ，長さＬ，間隔Ｓが設定されている。具体的には、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°（０．５３６ｍｍ）とほぼ等しい０．５５ｍｍ〜Ｈｔａｎ３０°（０．６６７ｍｍ）とほぼ等しい０．６５ｍｍの何れかに設定されている。また、幅Ｗ＝０．２ｍｍに設定されている。また、長さＬ＝０．４ｍｍに設定された抜き部１４を２つ備える構成となっている。また、間隔Ｓは０．２ｍｍに設定されている。また、図示しないが、各抜き部１４の長さ方向の端部と接続パッド１１の縁部との間隔も、間隔Ｓと同様に０．２ｍｍに設定されている。
【００２２】
電子部品２の右側の電極部２２が載置される接続パッド１２は、図１（ａ）に示すように、接続パッド１２と左右を対称にした平面形状を呈しており、接続パッド１１と同様の構成を有している。また、各抜き部１４の幅Ｗ及び長さＬと、両抜き部１４の間隔Ｓと、電極部２１と向き合う抜き部１４の縁部の電極部２１からの距離Ｋも、接続パッド１１と同様の条件で設定されている。また、接続パッド１１と接続パッド１２とは、電子部品２が備える電極部２１と電極部２２との間の距離とほぼ等しい距離だけ間隔を置いて、互いに向き合って配置されている。
【００２３】
次に、このような構成を有するプリント配線基板１への電子部品２の実装方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、接続パッド１１，１２の載置面１３上に電子部品２の電極部２１，２２をそれぞれ載置する。そして、赤外線や熱風を用いて接続パッド１１，１２を備えたプリント配線基板１の一主面を加熱し、接続パッド１１，１２の上面に塗布されたクリーム半田の層３を溶融させる。溶融した半田は、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続部で溶融した半田の表面張力によって電極部２１，２２側に吸い寄せられ、図２（ｂ）に示すように、電極部２１，２２の側面から電極部２１，２２の側方に位置する抜き部１４側にかけて徐々に肉薄になる溶融半田の層、つまり半田フィレット３１を、接続パッド１１，１２上で形成する。
【００２４】
抜き部１４上で溶融したクリーム半田も、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続部で溶融した半田の表面張力により電極部２１，２２側に吸い寄せられ、接続パッド１１，１２の金属箔上で溶融した半田と共に、半田フィレット３１を形成する。このようにして電極部２１，２２側に吸い寄せられ、半田フィレット３１を形成している溶融半田は、冷却されて固化すると、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２とを固着させ、両者を電気的及び機械的に接続する。
【００２５】
このように、本実施形態のプリント配線基板１によれば、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２とを固着する半田フィレット３１を形成する半田の大半が、抜き部１４よりも電極部２１，２２側の接続パッド１１，１２上、及び抜き部１４上で溶融した半田から構成されるので、接続パッド１１，１２上での抜き部１４の形成位置及び形状に応じた量の半田を半田フィレット３１の形成に用いることができる。また、電極部２１，２２の側面から抜き部１４の電極部２１，２２側の縁部にかけて距離Ｋと等しい長さの半田フィレット３１が形成されることから、抜き部１４の形成位置に応じた形状の半田フィレット３１を形成することができる。
【００２６】
このため、電子部品２が備える電極部２１，２２の形状に応じて、上述した長さＬ，幅Ｗ，間隔Ｓ，距離Ｋの各条件のうち、少なくともＫを満たす配置位置及び形状の抜き部１４を設定することにより、電子部品２が備える電極部２１，２２の形状に応じて、傾斜角度θが２５°〜３０°の範囲に収まる条件を満たす適切な形状の半田フィレット３１を形成して、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２との接続強度を高めることが可能となる。しかも、必要とする半田フィレット３１の形状に応じた適切な位置に抜き部１４を形成することにより、接続に用いる半田量を最小限に抑えつつ、接続強度を高められることから、接続パッド１１，１２の形成面積が制限されて抜き部１４の面積を十分に採れない場合でも、その条件に応じた適切な半田付けを行うことが可能となる。
【００２７】
また、接続パッド１１，１２が、互いに所定間隔を置いて配置された複数（上述した例では２個）の抜き部１４を、載置面１３の周縁に沿って備えていることから、各抜き部１４の間に位置した金属泊の形成箇所が、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田が電極部２１側へ移動する流通路となるため、両抜き部１４同士が接続されている場合に比べ、半田付けに用いる半田量を増やすことができる。
【００２８】
上記実施形態の説明では、接続パッド１１，１２の備える各抜き部１４が、電極部２１，２２の載置面１３の一辺部に沿って、直線状に延設されていた場合について説明した。しかしながら、電子部品２が備える電極部２１，２２の載置面１３から所定距離離れた位置に、載置面１３の周縁に沿って抜き部１４が延びているのであれば、接続パッド１１，１２の構成は任意である。例えば、図３に示すように、電極部２１，２２の抜き部１４側の一辺部を挟んだ角部の周縁に沿う位置まで各抜き部１４が延びる構成としてもよい。このような構成によれば、抜き部１４の長さが長くなった分、半田フィレット３１の形成に用いる半田量を増やすことができる。
【００２９】
また、接続パッド１１，１２が備える抜き部１４の数量は任意であり、例えば、図１や図３に示す各抜き部１４をそれぞれ２等分した形状の４つの抜き部１４を、接続パッド１１，１２がそれぞれ備える構成としてもよい。
【００３０】
上記実施形態の説明では、四角箱状の外観形状を有した電子部品２が、その右側部及び左側部の周面を電極部２１，２２として構成されていたので、各接続パッド１１，１２が右辺側又は左辺側にそれぞれ載置面１３を備えていたが、接続パッド１１，１２上での載置面１３の配置は任意であり、例えば、接続パッド１１，１２の中心部に載置面１３を備えている構成としてもよい。
【００３１】
上記実施形態の説明では、四角箱状の外観形状を有した電子部品２が、２つの電極部２１，２２を備えていたので、これらの電極部２１，２２の接続に用いる２つの接続パッド１１，１２をプリント配線基板１が備える場合について説明した。しかしながら、接続パッド１１，１２の数量は、電子部品２が備える電極部２１，２２の数量に応じて適宜設定することができる。
【００３２】
以下、電子部品２の電極部２１，２２を接続パッド１１，１２に半田付けする際に形成される半田フィレット３１と抜き部１４の形成位置との関係、つまり、電子部品２の適切な半田付けを行うことのできる抜き部１４の形成位置について説明する。
【００３３】
まず、半田付けにより形成された半田フィレット３１でのクラック発生位置と、発生したクラックが半田フィレット３１を貫通するまでの残存率との関係を説明する。ここで、残存率は、発生したクラックが半田フィレットを貫通するまでに通過すると予想される予想経路長に対する、予想経路長から実際のクラックの経路長を差し引いた経路長の割合、つまり、残存した予想経路長の割合である。残存率が低いほど、クラックが半田フィレット３１を貫通するのに要する時間が短いこと、つまり、クラックの進行速度が速いこととなる。
【００３４】
図４は、半田フィレット３１でのクラック発生位置と残存率との関係を説明する図であり、クラック発生位置が電極部２１，２２沿いの場合と、接続パッド１１，１２沿いの場合とでの関係が示されている。ここで、接続パッド１１，１２沿いには、接続パッド１１，１２の延設方向に沿ったものだけでなく、電極部２１，２２沿いではない半田フィレット３１中の他の箇所も含まれる。
【００３５】
図４に示す比較は、厚さ１．１５ｍｍ，幅１．２５ｍｍの電極部２１，２２を備える電子部品２を用いて行っている。また、抜き部１４は、載置面１３の左側周縁部から右側縁部までの距離Ｋ＝０．５５ｍｍ，延設長さＬ＝０．４ｍｍ，幅Ｗ＝０．２ｍｍ，抜き部１４間の距離Ｓ＝０．２ｍｍに設定してある。また、クリーム半田の印刷厚さは１５０μｍに設定してある。そして、−４０℃に冷却した環境に３０分おいた後に加熱して１２５℃の環境に３０分おき、再び−４０℃まで冷却する温度サイクルを３０００回加える熱ストレスを与えている。
【００３６】
図４に示す比較結果は、縦軸に残存率、横軸にクラック発生位置を示している。同図に示すように、接続パッド１１，１２沿いに発生したクラックは、電極部２１，２２沿いに発生したクラックに比べて、高い残存率を有していることが確認できる。これは、電極部２１，２２沿いの方が、接続パッド１１，１２沿いに比べてクラックの進行速度が速く、接続パッド１１，１２沿いに発生した場合に比べて短い時間でクラックが半田フィレット３１を貫通することを表している。つまり、電極部２１，２２沿いにクラックが生じた場合には、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続が解けて接触不良が生じやすくなることを表している。このことから、電極部２１，２２沿いでのクラックの発生を防止すること、つまり、電極部２１，２２沿いでクラックが発生しにくい形状の半田フィレット３１を形成することにより、接触不良が効果的に防止されることが確認できる。
【００３７】
次に、上記比較結果を得るために用いた条件の中で、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを変えて半田付けを行った場合、具体的には、半田フィレット３１の長さを０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍまで０．１ｍｍ間隔で変化させた場合の、半田量割合と半田フィレット３１の長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する。
【００３８】
図５は、半田量割合と半田フィレット３１の長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する図である。図５に示す比較結果は、縦軸に半田量割合、横軸に半田フィレット３１の長さを示している。なお、半田量割合とは、半田フィレット３１の延伸長さに対する半田量の割合、ここでは、電極部２１，２２の側面に沿って延びる半田フィレット３１の最も肉厚な部分の厚さを表している。半田量割合１００％は、半田フィレット３１の厚さと延伸長さとが等しいことを表しており、半田量割合が小さくなるにつれて、半田フィレット３１が薄くなって、電極部２１，２２側からの下降傾斜が緩やかになることを表している。また、クラック発生位置は、図４にその結果を示す比較と同様にして熱ストレスを加えたときのクラック発生位置を示している。
【００３９】
図５に示すように、半田フィレット３１の長さが短い程半田量割合が大きくなっていることが確認できる。これは、半田フィレット３１の長さを短くする程、半田フィレット３１が肉厚になり、接続パッド１１，１２の上面に対する傾斜角度が大きくなることを表している。また、半田フィレット３１の長さが０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍ，及び０．７５ｍｍでは、接続パッド１１，１２沿い及び電極部２１，２２沿いの何れにもクラックが発生しているが、０．５５ｍｍ及び０．６５ｍｍでは、電極部２１，２２沿いにクラックが発生せず、接続パッド１１，１２沿いのみにクラックが発生している。
【００４０】
図６は、電極（電極部２１，２２）沿いのクラックの発生割合と、半田フィレット３１の長さとの関係を説明する図である。図６に示す比較結果は、電極沿いクラック発生割合を縦軸、半田フィレット３１の長さを横軸に示している。同図に示すように、半田フィレット３１の長さＫが０．２５ｍｍでは発生したクラックの約９０％が電極沿いとなっている。そして、半田フィレット３１の長さが０．３５ｍｍ，０．４５ｍｍと長くなるにつれて電極沿いクラックの発生割合は小さくなり、半田フィレット３１の長さ０．５５ｍｍ及び０．６５ｍｍでは、電極沿いクラックが発生していない。つまり、半田フィレット３１の長さ０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの間では、電極沿いクラックの発生を確認できていない。また、半田フィレット３１の長さが０．６５ｍｍを越えて０．７５ｍｍになると再び電極沿いクラックが５０％の割合で発生している。
【００４１】
このように、上述した条件の下では、半田フィレット３１の長さ、つまり、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの何れかに設定することにより、電極部２１，２２沿いクラックの発生し難い断面形状の半田フィレット３１を形成できることが確認できる。従って、上述した条件を有する電子部品２及び接続パッド１１，１２においては、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの何れかに設定することにより、電子部品２の電極部２１，２２を適切に半田付けできることが確認された。
【００４２】
従って、電極部２１の厚さＨ＝１．１５ｍｍであるときは傾斜角度θが２０°〜３０°の範囲に収まるように、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°＝０．５３６（約０．５５）ｍｍ〜Ｈｔａｎ３０°＝０．６６７（約０．６５）ｍｍの何れかに設定することにより、電子部品２の電極部２１，２２を適切に半田付けできることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態のプリント配線基板が備える接続パッドの構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す接続パッドに電子部品の電極部が半田付けされる状態を説明する図である。
【図３】接続パッドの構成の変形例を示す図である。
【図４】半田フィレットでのクラック発生位置と残存率との関係を説明する図である。
【図５】半田量割合と半田フィレットの長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する図である。
【図６】電極部沿いのクラックの発生割合と、半田フィレットの長さとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ プリント配線基板
１１，１２ 接続パッド
２ 電子部品
２１，２２ 電極部
２３ 載置面
２４ 抜き部
３ クリーム半田の層
３１ 半田フィレット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装部品を搭載するプリント配線基板等の配線基板のパッド構造、及び該パッド構造を備える配線基板並びに電極部の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品は、半田ペーストが印刷されたパッドに電子部品の電極部を載置し、パッド上の半田ペーストを溶融させて半田付けすることにより、配線基板に実装されている。電子部品には厚さ寸法が異なるものがあるが、一般的に、半田ペーストは電子部品の厚さに関わらず一様の厚さでパッドに印刷される。このため、厚みのある電子部品では、十分な接続強度を得られる厚さの半田フィレットを、パッドの接続領域と電子部品との接続部に形成できなくなることがある。
【０００３】
このような課題を解決するために、下記の特許文献１には、プリント配線基板の部品搭載用電極が開示されている。この部品搭載用電極では、中央部が中空にされたクリーム半田供給用領域が、電子部品が備える外部端子の搭載領域と一体となって設けられている。外部端子の半田付けの際には、クリーム半田供給用領域の中空部上で溶融した半田が、外部端子と搭載領域との接続部で溶融した半田に吸い寄せられて供給される。このため、外部端子と搭載領域との接続に、多くの半田を用いることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４５５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の部品搭載用電極では、パッドの形成面積が制限されてクリーム半田供給用領域の中空部の面積を十分に採れないときには、十分な厚さを有する半田フィレットを形成できない虞があった。また、中空部上で溶融した半田を外部端子と搭載領域との接続部に吸い寄せて、外部端子とパッドとの接続に用いる半田の量を増やすだけでは、電子部品には様々な外形を有したものがあることから、半田フィレットを適切な形状に形成できずに、十分な接続強度を得られない虞があった。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑み、電子部品の外形に応じた適切な半田付けを行うことのできる配線基板のパッド構造、配線基板、及び電極部の取付構造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】
【０００７】
この欄の記載は特許請求の範囲の記載に応じて変更されます。
このような目的を達成するために、本発明の配線基板のパッド構造は、実装部品の備える電極部が半田付けされる、配線基板のパッド構造であって、半田付け用の金属箔を備えていない抜き部を、前記電極部が載置される載置面から所定距離離れた位置に、前記載置面の周縁に沿って延設したことを特徴とする。
また、本発明の配線基板のパッド構造は、前記抜き部は、前記電極部の厚さＨに対して、前記載置面の周縁から前記載置面の外側に向けて距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°〜Ｈｔａｎ４５°の範囲の中の何れかの距離だけ離れた位置に、前記載置面側の縁部を位置させていることを特徴とする。
また、本発明の配線基板のパッド構造は、前記抜き部を、前記載置面の周縁に沿って複数設けたことを特徴とする。
また、本発明の配線基板は、上記配線基板のパッド構造を備えたことを特徴とする。
また、本発明の電極部の取付構造は、上記配線基板のパッド構造を用いて、実装部品の電極部を配線基板に半田付けして取り付けた電極部の取付構造であって、前記電極部を前記配線基板に接続した半田フィレットの表面が、前記電極部の載置面に垂直な方向に対して２５°〜４５°の何れかの角度で、前記電極部の上端部から前記抜き部側に向けて下降傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子部品の外形に応じた適切な半田付けを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の最良の形態を説明する。
図１は、本実施形態のプリント配線基板１が備える接続パッド１１，１２の構成の概略を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、接続パッド１１，１２に電子部品２の電極部２１，２２が半田付けされる状態を示す図である。なお、以下の説明で用いる前後，左右，上下の各方向は説明に用いる各図に示している。この前後，左右，上下は説明のために記載したもので、実際の配置と異なってよいことはもちろんである。
【００１０】
図１に示すように、プリント配線基板１は、その一主面に実装される電子部品２との電気的及び機械的接続に用いられる接続パッド１１，１２を備えている。本実施形態では、プリント配線基板１に実装される電子部品２が、図１に２点差線で示すように四角箱状の外観形状を有しており、その右側部及び左側部の周面を電極部２１，２２として構成されているので、プリント配線基板１上には、２つの接続パッド１１，１２が備えられている。接続パッド１１，１２を備えるプリント配線基板１の一主面には、図示しない配線パターンが形成されており、接続パッド１１，１２はこの配線パターンに電気的に接続されている。図２（ａ）に示すように、接続パッド１１，１２のクリーム半田の層３上に電子部品２の電極部２１，２２が載置された状態で、クリーム半田の層３が溶融することにより、図２（ｂ）に示すように、半田フィレット３１が形成される。同図に示すように、半田フィレット３１は、電極部２１，２２の側面から徐々に肉薄になる略三角形の断面形状を有している。
【００１１】
接続パッド１１は、半田付け用の銅等の金属箔から形成されており、プリント配線基板１の一主面にエッチング処理又はめっき処理を施すこと等により、配線パターンと共に形成されている。図１（ａ）に示すように、電子部品２の左側の電極部２１が載置される接続パッド１１は、角部が丸みを帯びた略四角形の平面形状を有しており、その右辺部の上面が電極部２１の載置される載置面１３となっている。同図に破線で示すように、載置面１３は、電極部２１とほぼ等しい平面形状を呈して、接続パッド１１の右辺から左辺側に延びている。図１（ｂ）に示すように、接続パッド１１の上面には、ペースト状のクリーム半田の層３が印刷されている。
【００１２】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、接続パッド１１の左辺部の近傍には、エッチング処理の際に金属箔を除去することにより、又は、めっき処理の際に金属箔を形成しないこと等により形成された抜き部１４が設けられている。
【００１３】
半田フィレット３１は、電極部２１の側面に沿って延びる上端が、電極部２１の上端近くまで延びて、抜き部１４側に向けて下降傾斜して延びる上面の傾斜角度θ（図２（ｂ）参照）が、抜き部１４に向かい合う電極部２１の側面の延設方向（載置面１３に垂直な方向）に対して２０°〜４５°の範囲に収まる形状を有していることが、電極部２１と接続パッド１１との接続強度を高める上で好ましい。詳述すると、電極部２１の厚さＨが１ｍｍよりも低い場合には３０°〜４５°の範囲に、厚さＨが１ｍｍ以上の場合には２５°〜３０°の範囲に、上記傾斜角度θを設定することが、電極部２１と接続パッド１１との接続強度を高める上で好ましい。このため、抜き部１４の面積と電極部２１と向き合う縁部の位置とは、このような形状の半田フィレット３１が形成されるように設定されている。なお、図２（ｂ）に示すように、電極部２１と載置面１３との間には半田が位置しているが、この半田の厚さは電極部２１の厚さＨに比べて極めて小さな値であるため、以下の説明では、電極部２１の厚さＨと、載置面１３からの電極部２１の上端部の高さとがほぼ等しいものとして説明を行う。
【００１４】
具体的には、電極部２１の左側面が上方に立ち上がる載置面１３の左側の周縁部から、抜き部１４の右側の縁部までの距離Ｋは、電子部品２が備える電極部２１の厚さＨ及び所望とする傾斜角度θに対して、Ｋ＝Ｈｔａｎθの関係を満たすように設定されている。これにより、載置面１３上の電極部２１の上端部から傾斜角度θで抜き部１４の右側の縁部に向けて表面が下降傾斜する半田フィレット３１を形成することが可能となる。
【００１５】
以下、配線基板に実装される多くの電子部品が備える厚さＨ＝０．６ｍｍ〜１．２５ｍｍの電極部２１を半田付けする場合の距離Ｋの設定方法を例示する。例えば、電極部２１の厚さＨ＝０．６ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°（ｔａｎ３０°＝約０．５８（以下同じ））＝０．３４ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°（ｔａｎ４５°＝１）＝０．６ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝０．８ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．４６４ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°＝０．８ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝０．８５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．４９３ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを４５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ４５°＝０．８５ｍｍに設定することができる。
【００１６】
また、電極部２１の厚さＨ＝１．１５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．６６７ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°（ｔａｎ２５°＝約０．４６６（以下同じ））＝０．５３６ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２０°（ｔａｎ２０°＝約０．３６４（以下同じ））＝０．４１８６ｍｍに設定することができる。また、電極部２１の厚さＨ＝１．２５ｍｍであるときは傾斜角度θを３０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ３０°＝０．７２５ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２５°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°＝０．５８３ｍｍに設定することができる。また、傾斜角度θを２０°として、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２０°＝０．４５５ｍｍに設定することができる。
【００１７】
また、各抜き部１４の幅Ｗ及び長さＬは、抜き部１４の右側の縁部までの延出距離Ｋが上述のように設定された半田フィレット３１の傾斜角度θが、２５°〜３０°の範囲内に収まる量の半田を供給できる値に設定されている。
【００１８】
但し、各抜き部１４の幅Ｗは、狭すぎると溶融半田で抜き部１４の上面が覆われて、半田フィレット３１の形成に用いられる半田量がその分少なくなり、また、接続パッド１１の形成時に抜き部１４を設けるのが難しくなる。一方、幅Ｗが広くなりすぎると、クリーム半田の層３を構成する印刷半田ペーストが抜き部１４に落ち込んだり、抜き部１４を挟んで電極部２１側と反対側に位置する溶融半田や抜き部１４上の溶融半田を、溶融半田の表面張力によって抜き部１４よりも電極部２１側に十分に吸い寄せることができずに、抜き部１４上等に半田が残り易くなる。このため、電極部２１の厚さＨ＝０．６ｍｍ〜１．２５ｍｍの範囲にあるときには、幅Ｗは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍに設定するのが好ましい。
【００１９】
また、抜き部１４の長さＬは、短くなる程半田フィレット３１の形成に用いられる半田量が少なくなり、長くなる程抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田の電極部２１側への移動が妨げられて、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に半田が残り易くなる。このため、長さＬは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。また、接続パッド１１全体として備える抜き部１４の長さＬが同じであるのならば、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田が電極部２１側へ移動する流通路となる間隙を備える様に抜き部１４が複数に分割されていることが好ましい。
【００２０】
両抜き部１４の間の間隔Ｓは、長くなる程半田フィレット３１の形成に用いられる半田量が少なくなり、短くなる程抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田の電極部２１側への移動が制限され易くなり、しかも、接続パッド１１を形成する際に両抜き部１４が繋がる虞が大きくなる。このため、間隔Ｓは０．１ｍｍ〜０．４ｍｍに設定することが好ましい。このことは、各抜き部１４の長さ方向の端部と接続パッド１１の縁部との間隔についても同様であり、この間隔も抜き部１４同士の間隔Ｓと同様の条件で設定されている。
【００２１】
本実施形態では、電極部２１の厚さＨが１．２５ｍｍであることから、望ましい２０°〜３０°の傾斜角度θに含まれる、傾斜角度θ＝２５°〜３０°の半田フィレット３１が形成されるように距離Ｋ，幅Ｗ，長さＬ，間隔Ｓが設定されている。具体的には、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°（０．５３６ｍｍ）とほぼ等しい０．５５ｍｍ〜Ｈｔａｎ３０°（０．６６７ｍｍ）とほぼ等しい０．６５ｍｍの何れかに設定されている。また、幅Ｗ＝０．２ｍｍに設定されている。また、長さＬ＝０．４ｍｍに設定された抜き部１４を２つ備える構成となっている。また、間隔Ｓは０．２ｍｍに設定されている。また、図示しないが、各抜き部１４の長さ方向の端部と接続パッド１１の縁部との間隔も、間隔Ｓと同様に０．２ｍｍに設定されている。
【００２２】
電子部品２の右側の電極部２２が載置される接続パッド１２は、図１（ａ）に示すように、接続パッド１２と左右を対称にした平面形状を呈しており、接続パッド１１と同様の構成を有している。また、各抜き部１４の幅Ｗ及び長さＬと、両抜き部１４の間隔Ｓと、電極部２１と向き合う抜き部１４の縁部の電極部２１からの距離Ｋも、接続パッド１１と同様の条件で設定されている。また、接続パッド１１と接続パッド１２とは、電子部品２が備える電極部２１と電極部２２との間の距離とほぼ等しい距離だけ間隔を置いて、互いに向き合って配置されている。
【００２３】
次に、このような構成を有するプリント配線基板１への電子部品２の実装方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、接続パッド１１，１２の載置面１３上に電子部品２の電極部２１，２２をそれぞれ載置する。そして、赤外線や熱風を用いて接続パッド１１，１２を備えたプリント配線基板１の一主面を加熱し、接続パッド１１，１２の上面に塗布されたクリーム半田の層３を溶融させる。溶融した半田は、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続部で溶融した半田の表面張力によって電極部２１，２２側に吸い寄せられ、図２（ｂ）に示すように、電極部２１，２２の側面から電極部２１，２２の側方に位置する抜き部１４側にかけて徐々に肉薄になる溶融半田の層、つまり半田フィレット３１を、接続パッド１１，１２上で形成する。
【００２４】
抜き部１４上で溶融したクリーム半田も、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続部で溶融した半田の表面張力により電極部２１，２２側に吸い寄せられ、接続パッド１１，１２の金属箔上で溶融した半田と共に、半田フィレット３１を形成する。このようにして電極部２１，２２側に吸い寄せられ、半田フィレット３１を形成している溶融半田は、冷却されて固化すると、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２とを固着させ、両者を電気的及び機械的に接続する。
【００２５】
このように、本実施形態のプリント配線基板１によれば、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２とを固着する半田フィレット３１を形成する半田の大半が、抜き部１４よりも電極部２１，２２側の接続パッド１１，１２上、及び抜き部１４上で溶融した半田から構成されるので、接続パッド１１，１２上での抜き部１４の形成位置及び形状に応じた量の半田を半田フィレット３１の形成に用いることができる。また、電極部２１，２２の側面から抜き部１４の電極部２１，２２側の縁部にかけて距離Ｋと等しい長さの半田フィレット３１が形成されることから、抜き部１４の形成位置に応じた形状の半田フィレット３１を形成することができる。
【００２６】
このため、電子部品２が備える電極部２１，２２の形状に応じて、上述した長さＬ，幅Ｗ，間隔Ｓ，距離Ｋの各条件のうち、少なくともＫを満たす配置位置及び形状の抜き部１４を設定することにより、電子部品２が備える電極部２１，２２の形状に応じて、傾斜角度θが２５°〜３０°の範囲に収まる条件を満たす適切な形状の半田フィレット３１を形成して、接続パッド１１，１２と電極部２１，２２との接続強度を高めることが可能となる。しかも、必要とする半田フィレット３１の形状に応じた適切な位置に抜き部１４を形成することにより、接続に用いる半田量を最小限に抑えつつ、接続強度を高められることから、接続パッド１１，１２の形成面積が制限されて抜き部１４の面積を十分に採れない場合でも、その条件に応じた適切な半田付けを行うことが可能となる。
【００２７】
また、接続パッド１１，１２が、互いに所定間隔を置いて配置された複数（上述した例では２個）の抜き部１４を、載置面１３の周縁に沿って備えていることから、各抜き部１４の間に位置した金属泊の形成箇所が、抜き部１４を挟んだ電極部２１の反対側に位置する溶融半田が電極部２１側へ移動する流通路となるため、両抜き部１４同士が接続されている場合に比べ、半田付けに用いる半田量を増やすことができる。
【００２８】
上記実施形態の説明では、接続パッド１１，１２の備える各抜き部１４が、電極部２１，２２の載置面１３の一辺部に沿って、直線状に延設されていた場合について説明した。しかしながら、電子部品２が備える電極部２１，２２の載置面１３から所定距離離れた位置に、載置面１３の周縁に沿って抜き部１４が延びているのであれば、接続パッド１１，１２の構成は任意である。例えば、図３に示すように、電極部２１，２２の抜き部１４側の一辺部を挟んだ角部の周縁に沿う位置まで各抜き部１４が延びる構成としてもよい。このような構成によれば、抜き部１４の長さが長くなった分、半田フィレット３１の形成に用いる半田量を増やすことができる。
【００２９】
また、接続パッド１１，１２が備える抜き部１４の数量は任意であり、例えば、図１や図３に示す各抜き部１４をそれぞれ２等分した形状の４つの抜き部１４を、接続パッド１１，１２がそれぞれ備える構成としてもよい。
【００３０】
上記実施形態の説明では、四角箱状の外観形状を有した電子部品２が、その右側部及び左側部の周面を電極部２１，２２として構成されていたので、各接続パッド１１，１２が右辺側又は左辺側にそれぞれ載置面１３を備えていたが、接続パッド１１，１２上での載置面１３の配置は任意であり、例えば、接続パッド１１，１２の中心部に載置面１３を備えている構成としてもよい。
【００３１】
上記実施形態の説明では、四角箱状の外観形状を有した電子部品２が、２つの電極部２１，２２を備えていたので、これらの電極部２１，２２の接続に用いる２つの接続パッド１１，１２をプリント配線基板１が備える場合について説明した。しかしながら、接続パッド１１，１２の数量は、電子部品２が備える電極部２１，２２の数量に応じて適宜設定することができる。
【００３２】
以下、電子部品２の電極部２１，２２を接続パッド１１，１２に半田付けする際に形成される半田フィレット３１と抜き部１４の形成位置との関係、つまり、電子部品２の適切な半田付けを行うことのできる抜き部１４の形成位置について説明する。
【００３３】
まず、半田付けにより形成された半田フィレット３１でのクラック発生位置と、発生したクラックが半田フィレット３１を貫通するまでの残存率との関係を説明する。ここで、残存率は、発生したクラックが半田フィレットを貫通するまでに通過すると予想される予想経路長に対する、予想経路長から実際のクラックの経路長を差し引いた経路長の割合、つまり、残存した予想経路長の割合である。残存率が低いほど、クラックが半田フィレット３１を貫通するのに要する時間が短いこと、つまり、クラックの進行速度が速いこととなる。
【００３４】
図４は、半田フィレット３１でのクラック発生位置と残存率との関係を説明する図であり、クラック発生位置が電極部２１，２２沿いの場合と、接続パッド１１，１２沿いの場合とでの関係が示されている。ここで、接続パッド１１，１２沿いには、接続パッド１１，１２の延設方向に沿ったものだけでなく、電極部２１，２２沿いではない半田フィレット３１中の他の箇所も含まれる。
【００３５】
図４に示す比較は、厚さ１．１５ｍｍ，幅１．２５ｍｍの電極部２１，２２を備える電子部品２を用いて行っている。また、抜き部１４は、載置面１３の左側周縁部から右側縁部までの距離Ｋ＝０．５５ｍｍ，延設長さＬ＝０．４ｍｍ，幅Ｗ＝０．２ｍｍ，抜き部１４間の距離Ｓ＝０．２ｍｍに設定してある。また、クリーム半田の印刷厚さは１５０μｍに設定してある。そして、−４０℃に冷却した環境に３０分おいた後に加熱して１２５℃の環境に３０分おき、再び−４０℃まで冷却する温度サイクルを３０００回加える熱ストレスを与えている。
【００３６】
図４に示す比較結果は、縦軸に残存率、横軸にクラック発生位置を示している。同図に示すように、接続パッド１１，１２沿いに発生したクラックは、電極部２１，２２沿いに発生したクラックに比べて、高い残存率を有していることが確認できる。これは、電極部２１，２２沿いの方が、接続パッド１１，１２沿いに比べてクラックの進行速度が速く、接続パッド１１，１２沿いに発生した場合に比べて短い時間でクラックが半田フィレット３１を貫通することを表している。つまり、電極部２１，２２沿いにクラックが生じた場合には、電極部２１，２２と接続パッド１１，１２との接続が解けて接触不良が生じやすくなることを表している。このことから、電極部２１，２２沿いでのクラックの発生を防止すること、つまり、電極部２１，２２沿いでクラックが発生しにくい形状の半田フィレット３１を形成することにより、接触不良が効果的に防止されることが確認できる。
【００３７】
次に、上記比較結果を得るために用いた条件の中で、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを変えて半田付けを行った場合、具体的には、半田フィレット３１の長さを０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍまで０．１ｍｍ間隔で変化させた場合の、半田量割合と半田フィレット３１の長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する。
【００３８】
図５は、半田量割合と半田フィレット３１の長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する図である。図５に示す比較結果は、縦軸に半田量割合、横軸に半田フィレット３１の長さを示している。なお、半田量割合とは、半田フィレット３１の延伸長さに対する半田量の割合、ここでは、電極部２１，２２の側面に沿って延びる半田フィレット３１の最も肉厚な部分の厚さを表している。半田量割合１００％は、半田フィレット３１の厚さと延伸長さとが等しいことを表しており、半田量割合が小さくなるにつれて、半田フィレット３１が薄くなって、電極部２１，２２側からの下降傾斜が緩やかになることを表している。また、クラック発生位置は、図４にその結果を示す比較と同様にして熱ストレスを加えたときのクラック発生位置を示している。
【００３９】
図５に示すように、半田フィレット３１の長さが短い程半田量割合が大きくなっていることが確認できる。これは、半田フィレット３１の長さを短くする程、半田フィレット３１が肉厚になり、接続パッド１１，１２の上面に対する傾斜角度が大きくなることを表している。また、半田フィレット３１の長さが０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍ，及び０．７５ｍｍでは、接続パッド１１，１２沿い及び電極部２１，２２沿いの何れにもクラックが発生しているが、０．５５ｍｍ及び０．６５ｍｍでは、電極部２１，２２沿いにクラックが発生せず、接続パッド１１，１２沿いのみにクラックが発生している。
【００４０】
図６は、電極（電極部２１，２２）沿いのクラックの発生割合と、半田フィレット３１の長さとの関係を説明する図である。図６に示す比較結果は、電極沿いクラック発生割合を縦軸、半田フィレット３１の長さを横軸に示している。同図に示すように、半田フィレット３１の長さＫが０．２５ｍｍでは発生したクラックの約９０％が電極沿いとなっている。そして、半田フィレット３１の長さが０．３５ｍｍ，０．４５ｍｍと長くなるにつれて電極沿いクラックの発生割合は小さくなり、半田フィレット３１の長さ０．５５ｍｍ及び０．６５ｍｍでは、電極沿いクラックが発生していない。つまり、半田フィレット３１の長さ０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの間では、電極沿いクラックの発生を確認できていない。また、半田フィレット３１の長さが０．６５ｍｍを越えて０．７５ｍｍになると再び電極沿いクラックが５０％の割合で発生している。
【００４１】
このように、上述した条件の下では、半田フィレット３１の長さ、つまり、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの何れかに設定することにより、電極部２１，２２沿いクラックの発生し難い断面形状の半田フィレット３１を形成できることが確認できる。従って、上述した条件を有する電子部品２及び接続パッド１１，１２においては、載置面１３の周縁部から抜き部１４の側縁部までの距離Ｋを０．５５ｍｍ〜０．６５ｍｍの何れかに設定することにより、電子部品２の電極部２１，２２を適切に半田付けできることが確認された。
【００４２】
従って、電極部２１の厚さＨ＝１．１５ｍｍであるときは傾斜角度θが２０°〜３０°の範囲に収まるように、距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°＝０．５３６（約０．５５）ｍｍ〜Ｈｔａｎ３０°＝０．６６７（約０．６５）ｍｍの何れかに設定することにより、電子部品２の電極部２１，２２を適切に半田付けできることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態のプリント配線基板が備える接続パッドの構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す接続パッドに電子部品の電極部が半田付けされる状態を説明する図である。
【図３】接続パッドの構成の変形例を示す図である。
【図４】半田フィレットでのクラック発生位置と残存率との関係を説明する図である。
【図５】半田量割合と半田フィレットの長さとの関係と、クラック発生位置との関係を説明する図である。
【図６】電極部沿いのクラックの発生割合と、半田フィレットの長さとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ プリント配線基板
１１，１２ 接続パッド
２ 電子部品
２１，２２ 電極部
２３ 載置面
２４ 抜き部
３ クリーム半田の層
３１ 半田フィレット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品の備える電極部が半田付けされる、配線基板のパッド構造であって、
半田付け用の金属箔を備えていない抜き部を、前記電極部が載置される載置面から所定距離離れた位置に、前記載置面の周縁に沿って延設したことを特徴とする配線基板のパッド構造。
【請求項２】
前記抜き部は、前記電極部の厚さＨに対して、前記載置面の周縁から前記載置面の外側に向けて距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°〜Ｈｔａｎ４５°の範囲の中の何れかの距離だけ離れた位置に、前記載置面側の縁部を位置させていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板のパッド構造。
【請求項３】
前記抜き部を、前記載置面の周縁に沿って複数設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板のパッド構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の配線基板のパッド構造を備えたことを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れかに記載の配線基板のパッド構造を用いて、実装部品の電極部を配線基板に半田付けして取り付けた電極部の取付構造であって、
前記電極部を前記配線基板に接続した半田フィレットの表面が、前記電極部の載置面に垂直な方向に対して２５°〜４５°の何れかの角度で、前記電極部の上端部から前記抜き部側に向けて下降傾斜していることを特徴とする電極部の取付構造。
【請求項１】
実装部品の備える電極部が半田付けされる、配線基板のパッド構造であって、
半田付け用の金属箔を備えていない抜き部を、前記電極部が載置される載置面から所定距離離れた位置に、前記載置面の周縁に沿って延設したことを特徴とする配線基板のパッド構造。
【請求項２】
前記抜き部は、前記電極部の厚さＨに対して、前記載置面の周縁から前記載置面の外側に向けて距離Ｋ＝Ｈｔａｎ２５°〜Ｈｔａｎ４５°の範囲の中の何れかの距離だけ離れた位置に、前記載置面側の縁部を位置させていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板のパッド構造。
【請求項３】
前記抜き部を、前記載置面の周縁に沿って複数設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板のパッド構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の配線基板のパッド構造を備えたことを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れかに記載の配線基板のパッド構造を用いて、実装部品の電極部を配線基板に半田付けして取り付けた電極部の取付構造であって、
前記電極部を前記配線基板に接続した半田フィレットの表面が、前記電極部の載置面に垂直な方向に対して２５°〜４５°の何れかの角度で、前記電極部の上端部から前記抜き部側に向けて下降傾斜していることを特徴とする電極部の取付構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２６８１７（Ｐ２００９−２６８１７Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８５９７０（Ｐ２００７−１８５９７０）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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