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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte, die durch Tauchlöten in einem Schmelzlot mit ausreichender Lötmittelbenetzung und Verdrahtung hoher Dichte zwischen Anschlussstiften gelötet werden kann.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Die Verbesserung des Umweltbewusstseins in der letzten Zeit hat die Umstellung von herkömmlichem bleihaltigem Lötmittel zu bleifreiem Lötmittel gefördert. Aber es besteht das Problem, dass beim Tauchlöten einer Leitungseinführungskomponente bei einem herkömmlichen Leiterplattendesign keine ausreichende Lötmittelbenetzung sichergestellt wird, da das bleifreie Lötmittel einen höheren Schmelzpunkt als das bleihaltige Lötmittel hat.
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Es gibt folgende Patentschriften als Techniken zum Lösen des zuvor erwähnten Problems.
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Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-305615 offenbart eine Leiterplatte, die mit Durchgangslöchern um einen Anschlussstift versehen ist, wobei Wärmeübertragung vom Lötmittel, das in die Durchgangslöcher fließt, die Lötmittelbenetzung verbessert.
5A und
5B sind Ansichten, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-305615 erläutern und eine Ebene darstellen, auf welcher elektronische Komponenten montiert sind.
5A stellt eine Leiterplatte dar, die mit einem Durchgangsloch für Wärmeübertragung versehen ist, und
5B stellt eine Leiterplatte dar, die nicht mit einem Durchgangsloch für Wärmeübertragung versehen ist.
5A zeigt, dass Wärmeübertragung von den Durchgangslöchern
14 zur Wärmeübertragung die Leiterplatte
10 erwärmt. Die Temperatur der Leiterplatte
10 wird näher zur Mitte des Teils gestrichelter Linien immer höher.
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Eine elektronische Komponente, die durch Linie 16 dargestellt ist, ist auf der Leiterplatte 10 montiert. Die Leiterplatte 10 ist mit Durchgangslöchern 12, in welche Anschlussleitungen der elektronischen Komponente eingeführt werden, und Durchgangslöchern 14 zur Wärmeübertragung versehen.
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Die Durchgangslöcher 14 sind isoliert. Beim Löten erwärmt in die Durchgangslöcher gefülltes Lötmittel die Leiterplatte 10, wodurch eine ausreichende Benetzung der Durchgangslöcher 12 erreicht wird.
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Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2012-146903 offenbart eine Leiterplatte mit elliptischen Durchgangslöchern mit Ausnahme von Durchgangslöchern, die den Randstiften entsprechen, um Lötmittel problemlos in die elliptischen Durchgangslöcher zu füllen, und den Durchgangslöchern zur Wärmeübertragung, die den Randstiften entsprechen, um ausreichende Lötmittelbenetzung sicherzustellen.
6 ist Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2012-146903 erläutert. Eine Leiterplatte
20 ist mit kantenseitigen Durchgangslöchern
24, innenseitigen Durchgangslöchern
22 und Durchgangslöchern zur Wärmeübertragung
26 versehen. Kantenseitige Anschlussleitungen einer Mehrzahl von Anschlussleitungen einer elektronischen Komponente, die auf der Leiterplatte montiert werden soll, werden die kantenseitigen Durchgangslöcher
24 eingeführt, während innenseitige Anschlussleitungen desselben in die innenseitigen Durchgangslöcher
22 eingeführt werden. Die Durchgangslöcher zur Wärmeüberragung
26 sind nahe den kantenseitigen Durchgangslöchern
24 vorgesehen, so dass Lötmittel, das in die Durchgangslöcher zur Wärmeübertragung
26 gefüllt wird, die Leiterplatte
20 erwärmt, um ausreichende Lötmittelbenetzung beim Löten sicherzustellen. Anders als die kantenseitigen Durchgangslöcher
24 sind die innenseitigen Durchgangslöcher
22 elliptisch, so dass die Menge von Lötmittel, das in die innenseitigen Durchgangslöcher
22 fließt, erhöht wird, um ausreichende Benetzung sicherzustellen.
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Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-130262 offenbart eine Leiterplatte, welche Wärmefluss von Lötmittel auf der vergrößerten lötmittelseitigen Anschlussfläche erhöht, um ausreichende Lötmittelbenetzung sicherzustellen.
7 ist eine Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-130262 erläutert.
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Komponentenseitige Anschlussflächen 32 und lötmittelseitige Anschlussflächen 34 sind auf dem Durchgangsloch 31 eines Leiterplattenmaterialabschnitts 33 einer Leiterplatte 30 vorgesehen. Eine Anschlussleitung 36 einer Komponente ist in das Durchgangsloch 31 eingeführt. Der Bereich der lötmittelseitigen Anschlussfläche 34 ist größer als der Bereich der komponentenseitigen Anschlussfläche, so dass Wärmeübertragung vom Lötmittel zur Anschlussfläche erhöht wird, um das Durchgangsloch 31 zu erwärmen und ausreichende Benetzung zu erreichen. Das Bezugszeichen „35” bezeichnet das Lötmittel.
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Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-235044 offenbart eine Leiterplatte, die mit einem nicht weniger als viermal größeren Bereich einer Öffnung eines Durchgangslochs als die Querschnittsfläche einer Anschlussleitung versehen, ist, um ausreichende Lötmittelbenetzung sicherzustellen.
8 ist eine Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-235044 erläutert. Ein Durchgangsloch
42 ist in einer Leiterplatte
40 vorgesehen. Das Durchgangsloch
42 ist mit einer Anschlussfläche
44 versehen. Eine Anschlussleitung
46 eine Komponente ist in das Durchgangsloch
42 eingeführt. Die nicht weniger als viermal größere Querschnittsfläche des Durchgangslochs
42 als die Querschnittsfläche der Anschlussleitung
46 ermöglicht ausreichende Lötmittelbenetzung.
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In der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-305615 und der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2012-146903 wird jedoch das Durchgangsloch zur Wärmeübertragung hinzugefügt, wodurch der Verdrahtungsbereich reduziert wird, was insofern zu einem Fehler führt, als dichte Verdrahtung zwischen den Anschlussstiften für eine Mehrstiftkomponente schwierig ist. Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-130262 hat das Problem, dass ein reduzierter Anschlussflächenabstand auf der Lötmittelseite einen Lötmittelbrückenfehler für die Mehrstiftkomponente herbeiführen kann. In der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-235044 sind alle Durchgangslöcher gemäß den Anschlussleitungsdurchmessern besetzt, so dass Lockerheit der Komponente zur Leiterplatte erhöht wird, und es schwierig ist, die Komponente zu positionieren. Die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-235044 weist das Problem auf, dass ein reduzierter Anschlussflächenabstand einen Lötmittelbrückenfehler für die Mehrstiftkomponente wie in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-130262 herbeiführen kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Leiterplatte, welche die ausreichende Lötmittelbenetzung durch Tauchlöten in Schmelzlot und dichte Verdrahtung zwischen Anschlussstiften sicherstellt.
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Eine Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst drei oder mehr als drei Durchgangslöcher. Eine Innenwand des Durchgangslochs ist von einer leitenden Beschichtung bedeckt. Anschlussleitungen gleicher Größe einer elektronischen Komponente werden in das Durchgangsloch eingeführt. Das Durchgangsloch wird durch Tauchlöten in Schmelzlot gelötet. Die drei oder mehr als drei Durchgangslöcher weisen zwei oder mehr Durchmesser auf, und der Durchmesser des Durchgangslochs mit mehr benachbarten Durchgangslöchern ist nicht größer als der Durchmesser des Durchgangslochs mit weniger benachbarten Durchgangslöchern.
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Das benachbarte Durchgangsloch kann ein Durchgangsloch mit dem kleinsten Abstand zwischen einer Mitte des Durchgangslochs und einer Mitte des benachbarten Durchgangslochs sein.
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Die vorliegende Erfindung mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann eine Leiterplatte bereitstellen, welche die dichte Verdrahtung zwischen den Anschlussstiften und ausreichende Lötmittelbenetzung sicherstellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die zuvor beschriebene Aufgabe, die andere Aufgabe und das Merkmal der Erfindung erweisen sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. In diesen Zeichnungen sind:
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1A, 1B, 1C und 1D Ansichten, die eine Lötmittelbenetzung in einem Durchgangsloch darstellen, das in der Leiterplatte vorgesehen ist.
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2A und 2B sind Ansichten, welche die Wärmeübertragung von einem benachbarten Durchgangsloch darstellen.
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3A und 3B sind Ansichten, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
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4 ist eine Ansicht, die eine Leiterplatte darstellt, auf welcher eine Komponente montiert ist, wobei die Anschlussleitungen der Komponente in diagonaler Richtung angeordnet sind.
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5A und
5B sind Ansichten, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-305615 erläutern.
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6 ist eine Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2012-146903 erläutert.
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7 ist eine Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2009-130262 erläutert.
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8 ist eine Ansicht, welche die
japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2007-235044 erläutert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine Leiterplatte mit vorbestimmten Durchmessern von Durchgangslöchern, in welche Anschlussleitungen des gleichen Durchessers einer zu montierenden elektronischen Komponente eingeführt werden. In der Leiterplatte sind Durchgangslöcher, die einer Anzahl von Anschlussstiften entsprechen, in einem schmalen Bereich für eine zu montierende elektronische Mehrstiftkomponente angeordnet. Eine Innenwand des Durchgangslochs ist von einer leitenden Beschichtung bedeckt. Lötmittel, das in das Durchgangsloch gefüllt wird, erwärmt die Leiterplatte, so dass es Lötmittelbenetzung selbst für ein kleines Durchgangsloch mit kleinem Querschnitt verbessert. Dies nutzend wird der Durchmesser des Durchgangslochs, das in der Leiterplatte vorgesehen ist, gemäß der Stiftanordnung (Leitungsanordnung) um das Durchgangsloch (Anschlussleitung) der elektronischen Komponente angepasst, um ausreichende Lötmittelbenetzung und dichte Verdrahtung sicherzustellen. Diese Konfiguration unterbindet Lötbrückenverbindung und Lockerheit von Komponenten und stellt ausreichende Lötmittelbenetzung sicher, ohne Montage mit hoher Dichte zu verhindern.
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Für eine Leiterplatte, die mit einem Durchgangsloch versehen ist, in welches eine Anschlussleitung einer elektronischen Komponente eingeführt wird, wird im Allgemeinen nach einem Rückflussprozess zum Montieren einer elektronischen Komponente vom Oberflächenmontagetyp eine elektronische Komponente vom Einführungstyp, wie beispielsweise eine elektronische Komponente eines Steckers oder einer Steckbuchse, im Tauchlötprozess montiert. Im Tauchlötprozess wird eine Anschlussleitung der elektronischen Komponente vom Einführungstyp, die auf der Leiterplatte montiert werden soll, im Voraus in ein Durchgangsloch eingeführt, wobei die Leiterplatte im Schmelzlotbad bewegt wird, um zu bewirken, dass Schmelzlot eine Lötfläche der Leiterplatte berührt. Dann füllt Lötmittel das Durchgangsloch, um die elektronische Komponente zu montieren.
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1A, 1B, 1C und 1D sind Ansichten, die eine Lötmittelbenetzung in einem Durchgangsloch darstellen, das in der Leiterplatte vorgesehen ist. 1A, 1B, 1C und 1D sind Ansichten, welche die Art und Weise des Füllens von Lötmittel durch Tauchlöten in das Durchgangsloch sowie die zeitliche Änderung von Oberflächenspannung darstellen, die auf das Lötmittel und die Innenwand des Durchgangslochs wirkt.
- (a) Druck von Lötmittelfluss oder Druck von Lötmittel entsprechend der Eintauchtiefe der Leiterplatte bewirkt Lötmittelfluss in das Durchgangsloch. Die Menge des Lötmittels, das in das Durchgangsloch fließen soll, hängt vom Gleichgewicht zwischen dem Druck und der Oberflächenspannung der Innenwand des Durchgangslochs und des Schmelzlots ab.
- (b) Die Oberflächenspannung, die gegen den Druck des Lötmittels wirkt, wird reduziert, und die Innenwand des Durchgangslochs beginnt, feucht zu werden. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen „72” eine Anschlussfläche des Durchgangslochs, und „73” bezeichnet den Lötmitteldruck in 1B.
- (c) Die Richtung der Oberflächenspannung ändert sich von der Richtung gegen den Druck des Lötmittels in die Richtung, in welche sich die Benetzung der Innenwand des Durchgangslochs ausdehnt, und die Innenwand des Durchgangslochs wird durch das Lötmittel benetzt. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen „70” einen Leiterplattenmaterialabschnitt, und das Bezugszeichen „71” bezeichnet das Durchgangsloch.
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Im zuvor erwähnten Punkt (a) hängt die Kraft des Lötmittels, das in das Durchgangsloch fließen soll, vom horizontalen Querschnittsfläche des Durchgangslochs ab, so dass bei großer horizontaler Querschnittsfläche des Durchgangslochs eine große Menge von Lötmittel in das Durchgangsloch fließt. Die Leiterplatte entzieht dem in das Durchgangsloch geflossenen Lötmittel Wärme durch die Innenwand des Durchgangslochs, aber die Reduktion der Lötmitteltemperatur ist gering, wenn in (a) eine große Menge Lötmittel in das Durchgangsloch fließt.
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Die Temperatur des Lötmittels beeinflusst die Zeitdauer bis zum Abschluss der Prozeduren (a) bis (c), und eine höhere Temperatur führt zu einer kürzeren Zeitdauer. Die Zeitdauer des Lötens hat die Obergrenze vom Wärmewiderstand oder dergleichen der Komponenten. Die Zeitdauer bis zum Abschluss der Prozeduren (a) bis (c) ist kurz, in vielen Fällen wird ausreichend Lötmittelbenetzung sichergestellt, ohne die Obergrenze der Lötzeitdauer zu überschreiten, so dass der große Durchmesser des Durchgangslochs für die Lötmittelbenetzung vorteilhaft ist.
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2A und 2B sind Ansichten, welche die Wärmeübertragung von einem benachbarten Durchgangsloch darstellen. Beim Tauchlöten wird die Leiterplatte um das Durchgangsloch durch in das Durchgangsloch gefülltes Lötmittel über eine Innenwandbeschichtung des Durchgangslochs 81 der Leiterplatte 80 erwärmt. Dies bewirkt selbst bei kleiner Querschnittsfläche des Durchgangslochs eine sichere ausreichende Lötmittelbenetzung in dem Bereich, in dem viele Durchgangslöcher benachbart zu einander sind. 2A und 2B sind Draufsichten der Leiterplatte, welche Bilder zeigen, auf welchen die Leiterplatte durch die Wärmeübertragung vom Durchgangsloch 81 erwärmt wird. Die Temperatur wird näher zur Mitte des Teils gestrichelter Linien immer höher. Das Bezugszeichen „82” bezeichnet eine Konfiguration einer Komponente.
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3A und 3B sind Ansichten, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. 3A ist eine Draufsicht der Leiterplatte, die mit Durchgangslöchern versehen ist, die Anschlussstiften (Anschlussleitungen) von Steckern entsprechen, die in einem Abstand von 2,54 mm angeordnet sind. In der Leiterplatte 50 sind Durchgangslöcher vorgesehen, in welche Anschlussleitungen von Steckern eingeführt werden, die in einem Abstand von 2,54 mm angeordnet sind. Das Bezugszeichen „54” bezeichnet eine Konfiguration des Steckers.
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Wie in 3A dargestellt, sind Durchgangslöcher, in welche die Anschlussleitungen des Steckers eingeführt werden, in der Leiterplatte 50 vorgesehen. Das Durchgangsloch 51 weist zwei benachbarte Durchgangslöcher auf, das Durchgangsloch 52 weist drei benachbarte Durchgangslöcher aus, und das Durchgangsloch 53 weist vier benachbarte Durchgangslöcher auf.
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Wenn die Durchgangslöcher in der Leiterplatte 50 entsprechend den Steckern bereitgestellt werden, wie in 3A dargestellt, werden Durchmesser des Durchgangslochs um zehn Prozent reduziert, während das benachbarte Durchgangsloch zunimmt, wodurch ausreichende Lötmittelbenetzung sichergestellt wird. Wenn der Durchmesser des Durchgangslochs 51 1 ist, kann der Durchmesser des Durchgangslochs 53 auf 0,9 reduziert werden, und der Durchgangslochdurchmesser des Durchgangslochs 53 kann auf 0,81 reduziert werden. Hierbei ist der Wert von zehn Prozent ein Beispiel.
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Es gibt einen Fall mit geringer Genauigkeit der Durchgangslochpositionierung oder des Leitungsabstands der Komponente, in dem es schwierig ist, eine Anschlussleitung in ein enges Loch mit kleiner Querschnittsfläche einzuführen. Wenn in diesem Fall der Durchmesser des Durchgangslochs 51 1 ist, kann der Durchmesser des Durchgangslochs 52 auf 0,9 sein, und der Durchgangslochdurchmesser des Durchgangslochs 53 kann 0,9 sein. Demnach umfasst die gedruckte Schaltung in der vorliegenden Ausführungsform einen Fall, in dem Durchmesser der Durchgangslöcher mit mehr oder weniger benachbarten Durchgangslöchern identisch sind.
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3B ist eine Draufsicht der Leiterplatte, die mit Durchgangslöchern versehen ist, welche Anschlussstiften (Anschlussleitungen) von Steckbuchsen entsprechen, die in einem Abstand von 2,54 mm angeordnet sind. In der Leiterplatte 60 sind Durchgangslöcher vorgesehen, in welche Anschlussleitungen von Steckbuchsen eingeführt werden, die in einem Abstand von 2,54 mm angeordnet sind. Das Bezugszeichen „64” bezeichnet eine Konfiguration der Steckbuchse.
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Wie in 3B dargestellt, sind Durchgangslöcher, in welche die Anschlussleitung der Steckbuchsen eingeführt wird, in der Leiterplatte 60 vorgesehen. Das Durchgangsloch 61 weist zwei benachbarte Durchgangslöcher auf, das Durchgangsloch 62 weist drei benachbarte Durchgangslöcher aus, und das Durchgangsloch 63 weist vier benachbarte Durchgangslöcher auf.
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Wenn die Durchgangslöcher in der Leiterplatte 60 entsprechend den Steckern bereitgestellt werden, wie in 3B dargestellt, werden Durchmesser des Durchgangslochs um zehn Prozent reduziert, während das benachbarte Durchgangsloch zunimmt, wodurch ausreichende Lötmittelbenetzung sichergestellt wird. Wenn der Durchmesser des Durchgangslochs 61 1 ist, kann der Durchmesser des Durchgangslochs 62 auf 0,9 reduziert werden, und der Durchmesser des Durchgangslochs 63 kann auf 0,81 reduziert werden. Hierbei ist der Wert von zehn Prozent ein Beispiel.
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Wie bereits erwähnt, umfasst eine Leiterplatte 50 oder 60 drei oder mehr als drei Durchgangslöcher. Eine Innenwand des Durchgangslochs ist von einer leitenden Beschichtung bedeckt. Anschlussleitungen gleicher Größe einer elektronischen Komponente werden in die Durchgangslöcher eingeführt. Die Durchgangslöcher werden durch Tauchlöten in Schmelzlot gelötet. Die drei oder mehr als drei Durchgangslöcher weisen einen von zwei oder mehr Durchmessern auf, und der Durchmesser des Durchgangslochs mit mehr benachbarten Durchgangslöchern ist nicht größer als der Durchmesser des Durchgangsloch mit weniger benachbarten Durchgangslöchern. Das benachbarte Durchgangsloch ist ein Durchgangsloch mit dem kleinsten Abstand zwischen einer Mitte des Durchgangslochs und einer Mitte des benachbarten Durchgangslochs.
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Die Anschlussleitungen der elektronischen Komponente, wie beispielsweise eines Steckers oder einer Steckbuchse, sind in einem konstanten Abstand regelmäßig angeordnet. Die Richtung der Anordnung bei Komponenten kann vertikal, horizontal oder diagonal sein. 4 ist eine Ansicht, die eine Leiterplatte darstellt, auf welcher eine Komponente montiert ist, wobei die Anschlussleitungen der Komponente in diagonaler Richtung angeordnet sind. In der vorliegenden Erfindung ist das benachbarte Durchgangsloch ein Durchgangsloch der zuvor erwähnten Durchgangslöcher, die regelmäßig angeordnet sind, wobei die Anschlussleitung, die in das benachbarte Durchgangsloch eingeführt wird, die nächstgelegene Anschlussleitung zu der in das Durchgangsloch eingeführten Anschlussleitung ist.
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Wie in 4 dargestellt, sind Durchgangslöcher, in welche die Anschlussleitung des Steckers eingeführt wird, in der Leiterplatte 90 vorgesehen. Das Durchgangsloch 91 weist ein benachbartes Durchgangsloch auf, das Durchgangsloch 92 weist drei benachbarte Durchgangslöcher aus, und das Durchgangsloch 93 weist vier benachbarte Durchgangslöcher auf. Das Bezugszeichen „94” bezeichnet eine Konfiguration einer Komponente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007-305615 [0004, 0004, 0011, 0021]
- JP 2012-146903 [0007, 0007, 0011, 0022]
- JP 2009-130262 [0008, 0008, 0011, 0011, 0023]
- JP 2007-235044 [0010, 0010, 0011, 0011, 0024]