JP2010177274A - 電子部品実装基板及び電子部品実装基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電電極の半田付けの状態を簡便に短時間で確認する方法が望まれている。
【解決手段】プリント基板１０に設けられたリード用半田パッド１１ｂ、放熱電極用の半田パッド１１ａ、及び半田パッド１１ａから突出したテストポイント１２を有するプリント基板１０と、ボディ２２に設けられたリード２３、ボディ２２の底面に形成された放熱電極２１、及びボディ２２の底面において放熱電極２１から突出した半田付け確認部２４とを有する電子部品２０とを、半田１３を溶融して接続し、その際、テストポイント１２及び、半田付け確認部２４の間からの半田フィレット１５の形成の有無を確認することで接続が正常にされたか否かを目視により確認する。
あるいは、半田１３を加熱、溶融、硬化させた後に２箇所のテストポイント１２間をテスタにより導通測定することにより、半田付けが正常にされたか否かを確認する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板上に電子部品が搭載された電子部品実装基板に関するものであって、特に、プリント基板の主表面に形成された放熱電極接続用の電極から突出した第１の接続確認部と電子部品の底面に設けられた放熱電極から突出し、前記第１の接続確認部上に接続剤により接続された第２の接続確認部とを有する電子部品実装基板及びその製造方法に関するものである。

従来、プリント基板の表面に電子部品を実装する場合、実装後の半田付け状態は、一般的に部品のリードの外観を確認して行っている。しかし、ＢＧＡ(Ball Grid Array)やリードレス部品の場合は、外部からの確認が困難なため、Ｘ線検査装置等を用いて、半田付けが正常であるか否かの確認を行っている。

一方、最近の電子部品は、半導体チップの集積度の向上により、その放熱性が問題になっている。このため、放熱用の電極を電子部品のボディに設け、電子部品の熱をプリント基板に伝導させて冷却する部品が多くなってきている。

図８（ａ）、（ｂ）は、従来の電子部品実装基板を示す構成図である。

図８（ａ）は、放熱電極１を有する電子部品で、電子部品の底面に放電電極１が設けられている。電子部品のボディ２の対向する２辺からはリード３が突出している。

図８（ｂ）は、電子部品を搭載するプリント基板上に設けられた半田パッド４ａ、４ｂであり、半田パッド４ａ、４ｂには、クリーム半田５が印刷されている。

この状態で、電子部品をプリント基板の所定の位置に搭載し、リフロー炉等で加熱してクリーム半田５を溶融し、半田付けを行う。

放熱電極１を電子部品のボディ２に設け、電子部品の熱をプリント基板に伝導させて冷却する場合、この放熱電極１がプリント基板に正常に半田付けされていないと、電子部品の放熱が不十分になり冷却効果が低減する。このため、電子部品が正常に機能しなくなり誤動作につながる虞がある。放熱を効果的に行うには、放熱電極１が、プリント基板にできるだけ大きな面積で接触することが望ましいため、放熱電極１は電子部品のボディ２の底辺の内側に設けられている。このことから、半田付けの状態を外観から判断することは困難となっている。

更に、放熱電極１は、他の部分、例えば、リード３の半田付け部に比べ面積が大きいため、半田溶融時に、クリーム半田５に含まれるフラックスがガス化し、半田から外部に逃げ出せずにボイドとして残ることが多い。このボイドの発生は、熱の伝導性と機械的接続強度の低下につながる。

このような、電子部品が発生する熱を効果的に放熱させるプリント基板の技術が特許文献１に記載されている。

特許文献１には、例えば、絶縁基板の表面に設けられた電子部品が接続される導体回路と、絶縁基板の裏面に設けられた半田ボールと、絶縁基板の内部に設けられた内層導体とを備えたプリント基板において、導体回路及び絶縁基板に凹部を形成し、電子部品を直接、内層導体であるメタルコアに搭載するプリント基板の技術が記載されている。メタルコアが露出するので、効率よく内部の熱を放散できる。

特開２０００−２２８４５２号公報

しかしながら、従来の電子部品実装基板の技術おいては、電子部品が発生させる熱を効果的に放散させる技術は開示されているが、電子部品の放熱電極１とプリント基板の半田付けの状態を確認する技術に関しては解決されていない。

放電電極１の半田付けの状態の確認は、Ｘ線検査装置を用いることで実施できるが、放電電極１の半田付け部は、通常のパッドの半田付け部よりも、半田領域が広いため、検査時間がかかること、更に、前述したボイドによる接続面積の合否判定に処理時間が必要となる。

そこで、ボイドの発生を抑制し、放電電極１の半田付けの状態を簡便に短時間で確認できる電子部品実装基板及びその製造方法が望まれている。

本発明の電子部品実装基板は、プリント基板上に電子部品が搭載された電子部品実装基板であって、前記プリント基板は、主表面を有する基板本体と、前記基板本体に形成された導体パターンと、前記基板本体の主表面に形成されて前記導体パターンに電気的に接続された回路接続用の第１の電極と、前記主表面に形成された放熱電極接続用の第２の電極と、前記主表面において前記第２の電極から突出した第１の接続確認部とを有している。

前記電子部品は、電子回路が収納されたパッケージ本体と、前記電子回路に電気的に接続されて前記パッケージ本体に設けられて前記第１の電極上に導電性の接続材料により接続された回路接続用の第３の電極と、前記パッケージ本体の底面に形成されて前記第２の電極上に前記接続材料により接続された放熱電極と、前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出し、前記第１の接続確認部上に前記接続材料により接続された第２の接続確認部とを有することを特徴とする。

本発明の電子部品実装基板の製造方法は、基板本体、前記基板本体の主表面に設けられた回路接続用の第１の電極、放熱電極用の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した第１の接続確認部を有するプリント基板と、電子回路が収納されたパッケージ本体、前記パッケージ本体に設けられた回路接続用の第３の電極、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した第２の接続確認部を有する電子部品とを用意する第１の工程を有している。

更に、前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部に前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部をそれぞれ載置する第２の工程と、接続材料を硬化させて前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部と、前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部のそれぞれを接続する第３の工程と、前記第１及び第２の接続確認部間からの前記接続剤の露出の有無を確認する第４の工程とを備えたことを特徴とする。

本発明の他の電子部品実装基板の製造方法は、基板本体、前記基板本体の主表面に設けられた回路接続用の第１の電極、放熱電極用の複数の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した複数の第１の接続確認部を有するプリント基板と、電子回路が収納されたパッケージ本体、前記パッケージ本体に設けられた回路接続用の第３の電極、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した複数の第２の接続確認部を有する電子部品とを用意する第１の工程を有している。

更に、前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部に前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部をそれぞれ載置する第２の工程と、接続材料を硬化させて前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部と、前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部のそれぞれを接続する第３の工程と、複数の前記第１の接続確認部の内の２箇所にテスタを接触させてその導通状態により、前記放電電極と前記第２の電極の接続が正常か否かを確認する第４の工程とを備えたことを特徴とする。

本発明の電子部品実装基板及び電子部品実装基板の製造方法によれば、次の（１）〜（３）のような効果がある。

（１） 放熱電極用の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した第１の接続確認部を有するプリント基板上に、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した第２の接続確認部とを有する電子部品を載置して、導電性の接続剤を硬化させて前記プリント基板と前記電子部品とを接続させたとき、前記第１及び第２の接続確認部間からの前記接続剤の露出の有無を確認することで接続が正常にされたか否かを目視により簡便、迅速に確認できる。

（２） 放熱電極用の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した第１の接続確認部を有するプリント基板上に、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した第２の接続確認部とを有する電子部品を載置して、導電性の接続剤を硬化させて前記プリント基板と前記電子部品とを接続させた後、複数の第１の接続確認部相互間をテスタにより導通測定することにより、半田付けが正常にされたか否かを容易に確認できる。

（３） 電子部品をプリント基板に実装する際に、放熱電極用の第２の電極を複数の部分に分割した場合は、フラックスのガス化によるボイドは、分割された第２の電極の間隙から抜けるためボイドの発生が低減する。このため、電子部品の放熱効果、及び電子部品とプリント基板との機械的接続強度を高めることができる。

本発明の実施例１における電子部品実装基板を示す構成図である。 図１の電子部品実装基板を示す斜視図である。 図１の電子部品実装基板の外観を示す斜視図である。 実施例１の基板実装方法を示す説明図である。 本発明の実施例２の電子部品２０を示す構成図である。 本発明の実施例３の電子部品実装基板を示す構成図である。 本発明の実施例４の電子部品実装基板を示す構成図である。 従来の電子部品実装基板を示す構成図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における電子部品実装基板を示す構成図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１の電子部品実装基板を示す斜視図である。

本実施例１の電子部品実装基板は、プリント基板１０上に電子部品２０が搭載された電子部品実装基板であって、プリント基板１０は、主表面を有する基板本体と、前記基板本体に形成された導体パターン（例えば、配線パターン）１４と、基板本体の主表面に形成されて配線パターン１４に電気的に接続された回路接続用の第１の電極（例えば、リード用半田パッド）１１ｂと、主表面に形成された放熱電極接続用の第２の電極（例えば、半田パッド）１１ａと、主表面において半田パッド１１ａから突出した第１の接続確認部（例えば、テストポイント）１２とを有している。

電子部品２０は、ＩＣチップ等の電子回路をモールド樹脂等で封入したパッケージ本体（例えば、ボディ）２２と、電子回路に電気的に接続されてボディ２２に設けられてリード用半田パッド１１ｂ上に導電性の接続材料（例えば、クリーム半田（以下、単に「半田」という。）１３により接続された回路接続用の第３の電極（例えば、リード）２３と、ボディ２２の底面に形成されて半田パッド１１ａ上に半田１３により接続された放熱電極２１と、ボディ２２の底面において放熱電極２１から突出し、テストポイント１２上に半田１３により接続された第２の接続確認部（例えば、半田付け確認部）２４とを有している。

（実施例１の基板製造方法）
図３は、図１の電子部品実装基板の外観を示す斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施例１の基板実装方法を示す説明図である。尚、図４は便宜上、半田パッドやクリーム半田を透過して記載している。図３及び図４では、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例１の電子部品実装基板の製造方法は、次の通りである。

（１） 第１の工程
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、図示しない基板本体、基板本体の主表面に設けられたリード用半田パッド１１ｂ、放熱電極２１用のはんだパッド１１ａ、及びはんだパッド１１ａから突出したテストポント１２を有するプリント基板１０と、電子回路が収納されたボディ２２、ボディ２２に設けられた回路接続用のリード２３、ボディ２２の底面に形成された放熱電極２１、及びボディ２２の底面において放熱電極２１から突出した半田付け確認部２４とを有する電子部品２０とを用意する。半田パッド１１ａ及び、１１ｂ上に半田１３を、例えば、印刷用メタルマスクを用いて塗布する。なお、はんだパッド１１ａは、２個に分割されている。

（２） 第２の工程
図４（ｃ）に示すように、リード用半田パッド１１ｂ上にリード２３が、はんだパッド１１ａ上に放熱電極２１が、テストポイント１２に半田付け確認部２４が搭載されるように、例えば、マウンタ等を用いて電子部品２０をプリント基板１０に載置する。

（３） 第３の工程
図４（ｄ）に示すように、例えば、リフロー装置を用いてプリント基板１０及び、電子部品２０を加熱し、半田１３を溶融させてプリント基板１０及び、電子部品２０を接続する。

（４） 第４の工程
加熱処理の結果、半田１３が、放熱電極２１及び半田パッド１１ａに濡れ広がる。濡れ広がったクリーム半田１３は、電子部品２０のボディ２２の側面に設けられた半田付け確認部２４及びテストポイント１２により、電子部品２０のボディ２２の外側まで濡れ広がり、図３に示すように、半田フィレット１５が形成される。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（１）〜（２）のような効果がある。

（１） 放熱電極用の半田パッド１１ａ、及び半田パッド１１ａから突出したテストポイント１２を有するプリント基板１０上に、ボディ２２の底面に形成された放熱電極２１、及びボディ２２の底面において放熱電極２１から突出した半田付け確認部２４とを有する電子部品２０を載置して、クリームはんだ１３溶融させて硬化し、プリント基板１０と電子部品２０とを接続させたとき、テストポイント１２及び、半田付け確認部２４間からの半田フィレット１５の形成の有無を確認することで接続が正常にされたか否かを目視により簡便、迅速に確認できる。

（２） 本実施例１では、半田パッド１１ａを２つに分割しているので、第４の工程で、半田１３を加熱、溶融、硬化させた後に２箇所のテストポイント１２間をテスタにより導通測定することにより、半田付けが正常にされたか否かを簡便、迅速に確認できる。更に、半田１３の接続状態を電気的に確認するため、外観確認よりも早く正確に確認できる。また、本実施例１の形状の放熱電極２１を持つ電子部品２０の交換や改修時に誤って放熱電極２１の部分を接続し忘れた際に、実施例１の半田パッド１１ａを用いて電気的導通チェックをおこなうことで、改修漏れのチェックを容易に行なうことができる。

（実施例２の構成）
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２の電子部品２０を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例２では、本発明の電子部品２０の例について説明する。
図５（ａ）は、実施例１における電子部品２０の例で、対向する２辺にリード２３をもつ電子部品２０の例である。このような形状の電子部品２０には、例えば、ＳＯＰ(Small Outline Package)がある。図５（ｂ）は、４辺にリード２３の代わりに電極２５を持つ電子部品２０で、一部の電極２４は、電子部品２０の内部の信号とは未接続で、放熱電極２１の半田付け確認部２４となっている。このような形状の電子部品２０には、例えば、ＱＦＮ(Quad Flat Non-Leaded package)がある。

（実施例２の基板製造方法）
実施例２の電子部品２０は、実施例１とほぼ同様の基板製造方法で使用される。

（実施例２の効果）
実施例３の電子部品２０は、実施例１又は実施例２とほぼ同様の基板製造方法で使用されることにより、実施例１又は実施例２と同様の効果がある。

（実施例３の構成）
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例３の電子部品実装基板を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例３では、本発明の半田パッド１１ａの例について説明する。本実施例２の半田パッド１１ａは、電子部品２０の放熱電極２１に対して、２つ以上で接続される。図６（ｂ）では、半田パッド１１ａが６分割されているケースが図示されている。各半田パッド１１ａごとにテストポイント１２も６個設けられ、そのテストポイント１２に対応して、本図（ａ）に示す電子部品２０には、半田付け確認部２４が６個設けられている。

（実施例３の基板製造方法）
実施例３の半田パッド１１ａは、実施例１又は実施例２とほぼ同様の基板製造方法で使用される。

（実施例３の効果）
実施例３の半田パッド１１ａは、実施例１又は実施例２とほぼ同様の基板製造方法で使用されることにより、実施例１又は実施例２と同様の効果がある。

更に、半田パッド１１ａを６分割しているので放熱電極２１への接続数及びテストポイント１２数が６箇所となり、複数の組み合わせのテストポイント１２を相互に導通確認することにより、半田付けは正常にできているか否かの確認がより正確にできる。又、放熱電極２１への接続が６分割化したことにより、クリーム半田１３に含まれるフラックスのガス化の抜け道を設けることになり、ボイドの発生を低減できる。このため、電子部品２０の放熱効果及び電子部品２０とプリント基板１０との機械的接続強度を高めることができる。

（実施例４の構成）
図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例４の電子部品実装基板を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

実施例４では、本発明の半田パッド１１ａの別の例について説明する。本実施例４の半田パッド１１ａは、電子部品２０の放熱電極２１に対して、１４個に細分化されている。テストポイント１２は、６個設けられ、そのテストポイント１２に対応して、本図（ａ）に示す電子部品２０には、半田付け確認部２４が６個設けられている。

（実施例４の基板製造方法）
実施例４の半田パッド１１ａは、実施例１又は実施例２とほぼ同様の基板製造方法で使用される。

（実施例４の効果）
実施例４の半田パッド１１ａの効果は、実施例３とほぼ同様である。但し、実施例３が半田パッド１１ａを６個に分割しているのに対し、実施例４は、１４個に分割しており、より細分化している。このことにより、テストポイント１２を用いて電気的に導通テストを行った場合は、半田付けが、正常にできているか否かの確認は、実施例４に比べ更に精度が上がる。

クリーム半田１３に含まれるフラックスのガス化の抜け道が設けられ、ボイドの発生を低減できる効果についても実施例４に比べ効果が向上する。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。

（ａ） 導電性接続剤として、実施例では、クリーム半田１３の例で説明したが、半田１３の種類は、クリーム半田に限定されない。

（ｂ） 導電性接続剤として、実施例では、クリーム半田１３の例で説明したが、導電性樹脂による接続剤でもよい。

（ｃ） 電子部品２０のパケージは、ＳＯＰタイプ及びＱＦＮタイプを例示したが、ＱＦＰ(Quad Flat Package)、ＱＦＪ(Quad Flat J-leaded package)等の表面実装タイプのパッケージでもよい。

（ｄ） 半田パッド１１ａの分割数を６個及び１４個の例で説明したが、この数は、特に限定されない。

１０ プリント基板
１１ａ 半田パッド
１１ｂ リード用半田パッド
１２ テストポント
１３ クリーム半田
１４ 配線パターン
１５ 半田フィレット
２０ 電子部品
２１ 放熱電極
２２ ボディ
２３ リード
２４ 半田付け確認部

Claims (8)

1. プリント基板上に電子部品が搭載された電子部品実装基板であって、
   前記プリント基板は、
   主表面を有する基板本体と、
   前記基板本体に形成された導体パターンと、
   前記基板本体の主表面に形成されて前記導体パターンに電気的に接続された回路接続用の第１の電極と、
   前記主表面に形成された放熱電極接続用の第２の電極と、
   前記主表面において前記第２の電極から突出した第１の接続確認部とを有し、
   前記電子部品は、
   電子回路が収納されたパッケージ本体と、
   前記電子回路に電気的に接続されて前記パッケージ本体に設けられて前記第１の電極上に接続材料により接続された回路接続用の第３の電極と、
   前記パッケージ本体の底面に形成されて前記第２の電極上に前記接続材料により接続された放熱電極と、
   前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出し、前記第１の接続確認部上に前記接続材料により接続された第２の接続確認部と、
   を有することを特徴とする電子部品実装基板。
2. 前記接続材料は、半田であることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装基板。
3. 前記接続材料は、導電性接続剤であることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装基板。
4. 前記第２の電極は、複数の電極に細分化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品実装基板。
5. 基板本体、前記基板本体の主表面に設けられた回路接続用の第１の電極、放熱電極用の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した第１の接続確認部を有するプリント基板と、電子回路が収納されたパッケージ本体、前記パッケージ本体に設けられた回路接続用の第３の電極、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した第２の接続確認部を有する電子部品とを用意する第１の工程と、
   前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部に前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部をそれぞれ載置する第２の工程と、
   接続材料を硬化させて前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部と、前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続認部のそれぞれを接続する第３の工程と、
   前記第１及び第２の接続確認部間からの前記接続材料の露出の有無を確認する第４の工程と、
   を備えたことを特徴とする電子部品実装基板の製造方法。
6. 基板本体、前記基板本体の主表面に設けられた回路接続用の第１の電極、放熱電極用の複数の第２の電極、及び前記第２の電極から突出した複数の第１の接続確認部を有するプリント基板と、電子回路が収納されたパッケージ本体、前記パッケージ本体に設けられた回路接続用の第３の電極、前記パッケージ本体の底面に形成された放熱電極、及び前記パッケージ本体の底面において前記放熱電極から突出した複数の第２の接続確認部とを有する電子部品を用意する第１の工程と、
   前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部に前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部をそれぞれ載置する第２の工程と、
   接続材料を硬化させて前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部と、前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部のそれぞれを接続する第３の工程と、
   複数の前記第１の接続確認部の内の２箇所にテスタを接触させてその導通状態により、前記放電電極と前記第２の電極の接続が正常か否かを確認する第４の工程と、
   を備えたことを特徴とする電子部品実装基板の製造方法。
7. 前記接続材料は、半田であり、前記第３の工程において、前記接続材料を加熱により溶融してその後、硬化させて前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第１の接続確認部と、前記第３の電極、前記放熱電極、及び前記第２の接続確認部のそれぞれを接続することを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品実装基板の製造方法。
8. 前記第２の電極は、複数の電極に細分化されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電子部品実装基板の製造方法。