電子元件安裝結構的制作方法

專利名稱：電子元件安裝結構的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種將電子元件安裝在電路板上的支架結構，特別是關于一種將電子元件高精度定位地安裝在電路板上的支架結構。
背景技術：
如圖12所示，作為一個現有技術的電子元件支架結構的實例，電子元件20的外部電極21，22，23，24被焊接在表面安裝焊盤上，該表面安裝焊盤11，12，13，14是形成在電路板10的安裝表面上，如多層陶瓷板或者印刷電路板。該焊盤11，12，13，14的形成位置與電子元件20的外部電極21，22，23，24的位置相應，且焊盤11，12，13，14的尺寸一般比電子元件20上相對應的外部電極21，22，23，24的尺寸都大，以便牢固安裝該電子元件20。
該電子元件20是這樣安裝在電路板10上的在焊盤11，12，13，14上印刷上焊接材料，接著將外部電極21，22，23，24與焊盤11，12，13，14位置分別對準，從而將電子元件20安放在電路板10上，然后將安放好電子元件20的電路板10通過回流爐(圖未示)來熔化焊接材料，這樣該外部電極21，22，23，24就被焊接在焊盤11，12，13，14上了。
但現有的安裝結構具有以下缺點所述熔化的焊接材料很容易的粘附在焊盤11，12，13，14和外部電極21，22，23，24上，即具有很好的濕潤性，然而這些熔化的焊接材料對于電路板10的板材和電子元件20的主要構成部分20a來說則濕潤性較差，基于這個原因，在安放有電子元件20的電路板10通過回流爐時，焊接材料被熔化且基本不會擴展至焊盤11，12，13，14周圍和外部電極21，22，23，24的周圍。
如圖13(A)所示，選取焊盤11，12，13，14其中一個焊盤11以及焊接在該焊盤11上的外部電極21為例，置于其間的所述熔化的焊接材料因其濕潤性很容易的濕化并粘附在電極和焊盤上。
此時，焊接材料以熔化態同時黏附在外部電極21和焊盤11上，并由于應用在電子元件上的自對準作用，使得外部電極21和焊盤11的重疊區域最大化。然而，如果安裝結構被設計為，即使發生一定程度的上下左右的偏位，外部電極21和焊盤11的重疊區域也不變化，如圖13(B)所示，則受外界振動或碰撞的影響，或者受安裝時的安放位置偏差的影響，該電子元件20可能會在一定范圍內自由移動而重疊區域維持不變。因此，如果焊接材料在電子元件20移動后凝固，電子元件20的安裝位置可能會發生變化。
為了解決上述問題，如圖14所示，專利文獻1公開了一種用于將安裝元件3安裝在印刷電路板1上的焊盤結構，該安裝元件3包括兩個終端3b，每個終端3b均具有較窄的寬度A并從本體3a相對側表面突出。
假設在印刷電路板1的表面(安裝表面)上具有兩個突出焊盤2，兩個焊盤2分別具有突出部分2a，安裝元件3的兩個突出端3b分別被焊接在兩個焊盤2各自的突出部分2a上，兩個焊盤2的向內突出部分2a相對設置，且均具有較窄寬度B，對應安裝元件3的兩個突出端3b的寬度A。焊接材料印刷在兩個焊盤2各自的突出部分2a上，兩個突出端3b放在焊接材料上，所述焊接材料經過回流爐時熔化，兩個突出端3b便分別焊接在兩個突出部分2a上。
如專利文件1中所述的焊盤結構中，兩個焊盤2各自的突出部分2a的寬度B與安裝元件3的兩個突出端3b的寬度A相應且都較窄，突出部分2a的寬度與突出端3b的寬度基本相當。因此，由于在回流爐內熔化的焊接材料的表面張力所引起的自對準作用，安裝元件3可以更高的安裝精確度安裝在印刷電路板1上。
然而，由于突出部分2a的寬度B與突出端3b的寬度A幾乎一樣窄，要通過印刷將焊接材料可靠的放在突出部分2a上相當困難，從而導致焊接材料印刷不足，安裝元件3安裝強度減小，安裝元件3安裝在印刷電路板1上的可靠性太低。
專利文件1日本未審查的公開專利申請，公開號特開2000-299548

發明內容
因此，本發明目的是提供一種能可靠地將電子元件安裝在電路板上，并具有高定位精度、高安裝強度的安裝結構。
為達到該目的，本發明提供以下技術方案第一個技術方案提供一種電子元件的安裝結構，其中電子元件主要表面上的多個外部電極分別與電路板安裝表面上的多個相應焊盤通過焊接電性連接。在所述結構中，每一焊盤的面積比相對應的外部電極的面積更大，定義某個外部電極的輪廓的一部分側邊分別與焊盤的外部邊緣相吻合，多個外部電極面對焊盤的總面積達到最大時的電子元件與安裝表面之間位置關系是唯一的。
第二個技術方案是這樣一個安裝結構，電子元件主要表面的多個外部電極與電路板安裝表面上的多個相應焊盤通過焊接電性連接，每個焊盤的面積都大于每一矩形外部電極的面積，每一外部電極都有同一平面的上、下、左、右四邊，且有至少一個外部電極的第一邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第二邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第三邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第四邊對準相應焊盤的外部邊緣。
第三個技術方案是這樣一個安裝結構，電子元件主要表面的多個外部電極與電路板安裝表面上的多個相應焊盤通過焊接電性連接，位于對角線的外部電極對應焊接的焊盤之間最短距離的相對端內頂點，對準相應外部電極之間最短距離的相對端的內頂點。
第四個技術方案是這樣一個安裝結構，電子元件主要表面的多個外部電極與電路板安裝表面上的多個相應焊盤通過焊接電性連接，位于對角線的外部電極對應焊接的焊盤之間最長距離的相對端外頂點，對準相應外部電極之間最長距離的相對端的外頂點。
根據第一至第四個技術方案，當焊接材料在回流爐中熔化，，因焊接材料對于電極和焊盤有很好的濕潤性，焊接材料便會在外部電極和焊盤上展開。這樣，自對準作用使得外部電極與焊盤重疊的區域達到最大，此時外部電極與焊盤重疊的位置關系是唯一的，因此，電子元件以很高的精確度安裝在電路板上。
也就是，在第一技術方案中，自對準作用使得電子元件放置在這樣一個位置上多個外部電極與多個焊盤的總對應面積最大。在第二個技術方案中，自對準作用使得電子元件放置在這樣一個位置上多個外部電極的側邊分別對準多個焊盤的外部邊緣。
在第三和第四技術方案中，自對準作用使得電子元件放置在這樣一個位置上外部電極與焊盤的重疊面積最大。這個位置關系僅在這樣的情況下可實現位于電子元件對角線兩個外部電極之間的最短或最長距離的相對端的內頂點或外頂點，分別對準相應焊盤之間的最短或最長距離的相對端的內頂點或外頂點。
特別是在第三技術方案，因為焊盤內頂點與外部電極內頂點對準，電路板上任一焊盤都可以比電子元件向外突出一部分，因此，粘附在焊盤上的焊接材料的圓角形成情況可在外面檢測出來，例如通過檢查安裝有電子元件的電路板，這可以增加檢查電子元件相對電路板的安裝狀態的可靠性。
在第三和第四技術方案中，可以是兩條對角線中的一條上的相應焊盤的內頂點或外頂點分別對準相應電子元件的內頂點或外頂點。于是，另外的無需對準外部電極的內頂點或外頂點的焊盤，則可形成較大尺寸而部分突出電子元件區域之外，因此，可進一步增加電子元件的安裝強度。
本發明的優點本發明中，充分利用熔化的焊接材料的表面張力所形成的自對準作用，使得外部電極和焊盤的重疊區域最大化，并只有一種重疊關系，因此，電子元件以高精確度定位安裝在電路板上，焊盤上覆蓋有焊接材料的面積偏差減少了，而增加了安裝的可靠性。


圖1是本發明的自對準基本原理示意圖；圖2是本發明第一實施例安裝結構示意圖；圖3是本發明第二實施例安裝結構示意圖；圖4是本發明第三實施例安裝結構示意圖；
圖5是本發明第四實施例安裝結構示意圖；圖6是本發明第五實施例安裝結構示意圖；圖7是本發明第六實施例安裝結構示意圖；圖8是本發明第七實施例安裝結構示意圖；圖9是本發明第八實施例安裝結構示意圖；圖10是本發明第九實施例安裝結構示意圖；圖11是本發明第十實施例安裝結構示意圖；圖12是電子元件的典型安裝結構的透視圖；圖13是圖12所示安裝結構中電子元件錯位示意圖，其中(A)部分顯示外部電極的中心對準焊盤中心的狀態，(B)部分顯示外部電極與焊盤錯位的狀態；圖14是現有技術的電子元件安裝結構的透視圖。
最佳實施方式下面結合附圖對本發明電子元件安裝結構實施例進行描述，其中相同元件或部分賦予相同標號，并省略不必要的重復描述。
(自對準情況請參閱圖1)首先描述自對準情況，自對準作用被利用來將電子元件精確排布在電路板焊盤上。如圖1中狀態1所示，外部電極B從焊盤A突出，焊接材料C的表面張力使焊接材料C的表面積最小化，從而產生移動推力F11和F12，其合力F1(F11+F12)作用在外部電極B，強大的合力F1推使外部電極B重疊在焊盤A上。
狀態2是外部電極B沒有從焊盤A突出的情況，外部電極B面對焊盤A的面積最大，焊接材料C的右側表面基本為球形，產生非常小的移動力F22，焊接材料C的左側表面為非球形，產生移動力F21，從而產生作用在外部電極B的小合力F2(F21-F22)，該合力F2將外部電極B移動至該焊盤A中間的作用較弱。
狀態3是外部電極B的中心與焊盤A中心對準的情況，在該種情況，由焊接材料C表面張力產生的移動力F31和移動力F32相平衡，合力F3基本為0，意味著安裝元件在受到外界撞擊等作用力則容易移動(產生錯位)。
如上所述，如果外部電極B面對焊盤A的面積不是最大，圖1狀態1中所示的，焊接材料左右兩側的同一作用方向的移動力F11和F12所產生的較大的合力F1要使外部電極B重疊在焊盤A上，相反，如果外部電極B面對焊盤A的面積是最大，如圖1中狀態2和狀態3所示，產生在焊接材料相對兩側的表面張力相互抵消，所產生的將外部電極B移動至焊盤A中心的力F2和F3非常小或者是0。
本發明是利用狀態1中的作用合力F1，狀態1對于單一外部電極是不穩定狀態，然而，該合力對于多個電極或者對角設置的電極則很有用，因為各個電極的合力可相互平衡，因此可以增加安裝元件的安裝精確度。
(第一實施例請參閱圖2)如圖2所示，第一實施例中電子元件20的外部電極21～24被分別焊接在電路板10的焊盤31～34上(請參閱圖12)，每一焊盤31～34的尺寸都比電子元件20的外部電極21～24的尺寸大。
焊盤31～34的其中兩個焊盤32、34的尺寸比其余兩個焊盤31、33的尺寸小，兩個外部元件22、24沿電子元件20的矩形主要表面的對角線L定位，并焊接在相應焊盤32、34上。
兩個焊盤32、34的內頂點P11和P12位于兩焊盤32、34最短距離的相對端，并且對準位于兩個外部電極22、24最短距離相對端的內頂點P1和P2。
對于這樣的結構，當安放有電子元件20的電路板通過回流爐(圖未示)，焊接材料由于其濕潤性，將焊盤31～34和相對的外部電極21～24潤濕，粘附在電極和焊盤上。焊接材料以濕態在外部電極21～24和焊盤31～34上展開，從而在自對準作用下，外部電極21～24最大限度重疊在焊盤31～34上。
在第一實施例中，所述兩個焊盤32、34被設計成，其相對的內頂點P11和P12對準外部電極22、24的相對的內頂點P1和P2，因此，只有在P11、P12和P1、P2分別重合的位置，外部電極21～24和焊盤31～34重疊的區域最大。
因此，在焊接材料在回流爐中熔化的時候，自對準作用使得外部電極和焊盤重疊的區域最大，這樣，電子元件20就定位于焊盤的內頂點P11、P12和外部電極的內頂點P1、P2對準的位置。
該電子元件20定位于其預設的兩點(外部電極22、24的內頂點P1、P2)總是對準電路板上預設的兩點(焊盤32、34的內頂點P11、P12)的位置上，這樣，電子元件20可以很高精確度安裝。另外，在該第一實施例，如圖2所示，因為形成在電路板上的每一焊盤31～34都有一部分從電子元件20周邊突出，粘附在焊盤31～34的焊接材料的焊接圓角情況就可以從外面檢測得到，例如通過檢測電子元件20的安裝狀態。
也就是說，第一實施例中的安裝結構中，定義外部電極22、24輪廓的側邊22a，22b，24a，和24b與焊盤32、34的外邊緣對準。這樣，外部電極21～24面對焊盤31～34的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。因此，該第一實施例不僅是第一技術方案的實施例，也是第三技術方案的實施例。
(第二實施例，請參閱圖3)第二實施例的電子元件的安裝結構如圖3所示，其與圖2所示的第一實施例結構相似，但不同之處在于其中兩個焊盤42、44的尺寸與另兩個焊盤41、43的尺寸相同。
在第二實施例，其中兩個焊盤42、44從電子元件20突出的區域比另外兩個焊盤41、43從電子元件20突出的區域要大，從而增加了焊接材料的圓角形成區域。因此，第二實施例不僅具有第一實施例中提及的優點，并且增加了電子元件的安裝強度。
也就是說，第二實施例中的安裝結構中，定義外部電極22、24輪廓的側邊22a，22b，24a，和24b與焊盤42、44的外邊緣對準。這樣，外部電極21～24面對焊盤41～44的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。因此，該第二實施例不僅是第一技術方案的實施例，也是第三技術方案的實施例。
(第三實施例，請參閱圖4)第三實施例的電子元件的安裝結構如圖4所示，其與圖2所示的第一實施例結構相似，但不同之處在于電路板上焊盤51～54的其中兩個焊盤52、54的尺寸比另兩個焊盤51、53的尺寸小，并且這定位在兩個焊盤52、54兩焊盤52、54最長距離的相對端外頂點P31和P32，分別對準定位在兩個外部電極22、24最長距離相對端的外頂點P21和P22；兩個外部元件22、24沿電子元件20的矩形主要表面的對角線L定位，并焊接在相應焊盤52、54上。
在第三實施例中，所述兩個焊盤52、54并不從電子元件20突出，從而減少安裝在電路板上電子元件20之間的距離。所以，第三實施例不僅具有第一實施例中提及的優點，并且增加了電子元件的安裝密度。
這樣，第三實施例的安裝結構中，定義外部電極22、24輪廓的側邊22c，22d，24c，和24d與焊盤52、54的外邊緣分別對準。這樣，外部電極21～24面對焊盤51～54的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。因此，該第三實施例不僅是第一技術方案的實施例，也是第四技術方案的實施例。
(第四實施例，請參閱圖5)如圖5所示，第四實施例提供具有兩個外部電極71、72的電子元件70的安裝結構。兩個焊盤61、62被設計成，位于兩個焊盤61、62最長距離的相對端外頂點P51和P52，分別對準位于電子元件70的兩個外部電極71、72之間最長距離的相對端外頂點P71和P72，這個構造的優點與第三實施例相同。
也就是說，第四實施例的安裝結構中，定義外部電極71、72輪廓的側邊71c，71d，72c，和72d與焊盤61、62的外邊緣對準。這樣，外部電極71、72面對焊盤61、62的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。因此，該第四實施例不僅是第一技術方案的實施例，也是第四技術方案的實施例。
(第五實施例，請參閱圖6)如圖6所示的第五實施例，第一個外部電極21的第一側邊21a對準第一個焊盤31的外部邊緣，第二個外部電極22的第二側邊22b對準第二個焊盤32的外部邊緣，第三個外部電極23的第三側邊23c對準第三個焊盤33的外部邊緣，第四個外部電極24的第四側邊24d對準第四個焊盤34的外部邊緣。在第五實施例中，外部電極21～24面對焊盤31～34的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系也是唯一的。在自對準作用下，電子元件20可以高精度定位安裝在電路板上，因此，該第五實施例不僅是第二技術方案的實施例，也是第一技術方案的實施例。
(第六實施例，請參閱圖7)如圖7所示的第六實施例，焊盤81、84為長方形，定義外部電極21、24輪廓的側邊21a、21c、24b、24d對準焊盤81、84的外部邊緣，因此，外部電極21～24面對焊盤81～84的總面積最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。在自對準作用下，電子元件20可以高精度定位安裝在電路板上，該第六實施例是第一技術方案的實施例。
(第七實施例，請參閱圖8)如圖8所示的第七實施例，第一個外部電極21的第一側邊21a對準第一個焊盤91的外部邊緣，第二個外部電極22的第二側邊22b對準第二個焊盤92的外部邊緣，第三個外部電極23的第三側邊23c對準第三個焊盤93的外部邊緣，第四個外部電極24的第四側邊24d對準第四個焊盤94的外部邊緣。在第七實施例中，外部電極21～24面對焊盤91～94的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。在自對準作用下，電子元件20可以高精度定位安裝在電路板上，因此，該第七實施例中的安裝結構不僅是第二技術方案的實施例，也是第一技術方案的實施例。
(第八實施例，請參閱圖9)如圖9所示的第八實施例，電子元件100的外部電極101～103是由金屬板制成，且呈三角結構排布，每一焊盤111～113的面積均大于外部電極101～103的面積，定義外部電極101、103輪廓的側邊101a、101b、103c、103d，對準焊盤111、113的外部邊緣，因此，外部電極101～103面對焊盤111～113的總面積達到最大時的電子元件100和安裝表面的位置關系是唯一的。在自對準作用下，電子元件100可以高精度定位安裝在電路板上，該第八實施例的安裝結構是第一技術方案的實施例。
(第九實施例，請參閱圖10)
如圖10所示的第九實施例，所有焊盤121～124的其中一個焊盤121為三角形，定義外部電極21、23輪廓的側邊21a、21b、23c、23d對準焊盤121、123的外部邊緣，因此，外部電極21～24面對焊盤121～124的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。在自對準作用下，電子元件20可以高精度定位安裝在電路板上，該第九實施例的安裝結構是第一技術方案的實施例。
(第十實施例，請參閱圖11)如圖11所示的第十實施例，外部電極131～134和焊盤141～144為三角形，每一焊盤141～144的面積均大于外部電極131～134的面積，此外，定義外部電極131～134輪廓的側邊131a、132a、133a、134a(三角形的底邊)對準焊盤141～144的外部邊緣(三角形的底邊)，因此，外部電極131～134面對焊盤141～144的總面積達到最大時的電子元件20和安裝表面的位置關系是唯一的。在自對準作用下，電子元件20可以高精度定位安裝在電路板上，該第十實施例的安裝結構是第一技術方案的實施例。
(其他實施例)依據本發明的電子元件安裝結構的實施方式并不限于上述實施例，對于該實施方式的非實際性修改亦屬于本發明的權利范圍。
工業實用性如上所述，本發明的安裝結構適用于將電子元件安裝在電路板上，特別是高精確度、高安裝強度的安裝，以獲得非常可靠的安裝結構。
權利要求
1.一種電子元件安裝結構，該電子元件的主要表面具有多個外部電極，該多個外部電極分別與電路板的安裝表面的多個相應焊盤通過焊接電性連接，其中，各焊盤的面積大于各外部電極的面積，其中一個外部電極的定義輪廓的側邊的一部分對準相應焊盤的外部邊緣，且外部電極面對焊盤的總面積達到最大時的電子元件與安裝表面之間位置關系是唯一的。
2.一種電子元件安裝結構，該電子元件的主要表面具有多個外部電極，該多個外部電極分別與電路板的安裝表面的多個相應焊盤通過焊接電性連接，其中，各焊盤的面積大于各四邊形外部電極的面積，每一外部電極有位于平面視角上的上、下、左、右的第一至第四邊，至少一個外部電極的第一邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第二邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第三邊對準相應焊盤的外部邊緣，至少一個外部電極的第四邊對準相應焊盤的外部邊緣。
3.一種電子元件安裝結構，該電子元件的主要表面具有多個外部電極，該多個外部電極分別與電路板的安裝表面的多個相應焊盤通過焊接電性連接，其中，位于對角線的外部電極對應焊接的焊盤之間最短距離的相對端內頂點，對準相應外部電極之間最短距離的相對端的內頂點。
4.一種電子元件安裝結構，該電子元件的主要表面具有多個外部電極，該多個外部電極分別與電路板的安裝表面的多個相應焊盤通過焊接電性連接，其中，位于對角線的外部電極對應焊接的焊盤之間最長距離的相對端外頂點，對準相應外部電極之間最長距離的相對端的外頂點。
5.如權利要求3或4所述的電子元件安裝結構，其特征在于，位于兩條對角線中的一條上的焊盤的相應內或外頂點，分別對準相應外部電極的內或外頂點。
全文摘要
本發明提供一種電子元件安裝結構，其中該電子元件的多個外部電極焊接在電路板的多個焊盤上，其中分布在電子元件對角線的兩個外部電極被焊接在其中兩個焊盤上，使得該兩個焊盤之間最短距離的兩個相對端的內頂點與該兩個外部電極之間最短距離的相對端的內頂點對準，也就是，兩個外部電極的四條側邊分別對準相應兩個焊盤的外部邊緣，因此，外部電極面對焊盤的總面積達到最大時的電子元件與安裝表面之間的位置關系是唯一的。
文檔編號H05K1/18GK101069456SQ200680001318
公開日2007年11月7日 申請日期2006年3月24日 優先權日2005年3月29日
發明者小川和渡 申請人:株式會社村田制作所