JP2002026482A - 電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板に形成された貫通穴に電子部品
のリード部を挿入し、貫通穴に位置するパッド部とリー
ド部とをハンダ付けするようにした電子部品の実装構造
において、電子部品をフローハンダ付けした直後に、プ
リント基板の上面側にてパッド部とハンダとの間で発生
する剥離を適切に抑制する。 【解決手段】 プリント基板１に形成された貫通穴２の
内面にはパッド部３が形成されており、電子部品のリー
ド部６が、プリント基板１の一面１ａ側から貫通穴２に
挿入され、貫通穴２の内部に配設されたハンダ７を介し
てパッド部３と接合されている。ここで、貫通穴２は、
プリント基板１の厚み方向の途中部に段部２ａを有し、
この段部２ａを境としてプリント基板１の一面１ａ側の
方がプリント基板１の他面１ｂ側よりも径が大きい形状
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に形
成されたスルーホールに電子部品のリード部を挿入し、
ハンダを介してプリント基板とリード部とを接合してな
る電子部品の実装構造に関し、特に、スルーホールの構
成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の実装構造の一般的な断面
構成を図４に模式的に示す。プリント基板１には、その
一面（上面）１ａ側から他面（下面）１ｂ側へ厚み方向
に貫通する貫通穴（基板穴、スルーホール）２と、貫通
穴２の内面及び開口縁部に形成されたパッド部（配線パ
ッド）３が設けられている。

【０００３】そして、電子部品（リード挿入部品）４の
リード部６が、プリント基板１の一面１ａ側から貫通穴
２に挿入され、リード部６とパッド部３とは、貫通穴２
の内部及び開口縁部に（つまりパッド部に対応して）配
設されたハンダ７を介して接合され、電気的にも接続さ
れている。

【０００４】一方、近年、鉛の持つ有害性から鉛を含ま
ないプリント基板接続用のハンダの開発が進められてお
り、上記実装構造におけるハンダ７としては、今まで一
般的に用いられていたＰｂ入りハンダ（主にＳｎ−３７
Ｐｂ）からＳｎ−Ｂｉ系（Ｓｎ、Ｂｉ以外にＡｇ、Ｃｕ
を微量添加した系）やＳｎ−Ａｇ系（Ｓｎ、Ａｇ以外に
Ｃｕなどを微量添加した系）のハンダ材料が主流となり
つつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの無鉛
ハンダ材料のうちＳｎ−Ａｇ系ハンダを用いた場合、電
子部品４をフローハンダ付けした直後に、図４に示す様
に、プリント基板１の上面１ａ側にてパッド部３とハン
ダ７との間で剥離する現象が起き、ハンダ接続信頼性
（特にハンダ熱疲労寿命）が著しく低下するという問題
が発生する。この剥離の発生原因は次のように考えられ
る。

【０００６】ハンダ７としてＳｎ−Ａｇ系ハンダを用い
る場合、予めＳｎ−ＰｂやＳｎ−Ｂｉめっきが施された
リード部６をフローハンダ付けする。この場合、プリン
ト基板１の一面１ａを上面として電子部品４のリード部
６を貫通穴２へ挿入し、噴流ハンダ法によりハンダ付け
を行う。すると、このめっき成分がＳｎ−Ａｇ系ハンダ
７内に溶けだし、貫通穴２を通ってプリント基板１の上
面１ａ側に溶け上がる。

【０００７】それによって、Ｓｎ−Ａｇ−Ｐｂ、Ｓｎ−
Ｐｂ、Ｓｎ−ＢｉといったＳｎ−Ａｇ系ハンダの融点よ
りも低い低融点相（低温相）がプリント基板１の上面１
ａ側で発生する。すると、リード部６とハンダ７の熱収
縮やハンダ７自身の凝固収縮によって、この低融点相の
液体部分のハンダ７が、パッド部３から離れる方向へ引
っ張られる。

【０００８】そして、プリント基板１の上面１ａ側のパ
ッド部３とハンダ７間で剥離を起こす。特に、図４に示
す様に、応力が集中しやすい貫通穴２の開口縁部即ちプ
リント基板１の上面１ａに形成されたパッド部３におい
て、ハンダ剥離部Ｋが発生しやすい。

【０００９】このようなハンダ付け部の剥離を抑制する
方法としては、プリント基板の上面（電子部品の搭載
面）側にパッド部を付けない構造がよく用いられてお
り、この構造にすれば、上記剥離現象を大幅に抑制する
ことが可能となるが、ハンダフィレット（プリント基板
の上面のパッド部表面に広がったハンダ）が形成されな
くなった分のしわ寄せがハンダ熱疲労寿命に来る。

【００１０】つまり、プリント基板の上面のパッド部を
単純に無くした構造では、ハンダフィレットが無くなっ
た分、ハンダ全体の体積が小さくなる。そのため、ハン
ダにおけるストレス分散が小さくなり、市場で受ける温
度サイクル環境下のハンダ接続寿命の耐久性が低下する
といった新たな問題が生じてしまう。

【００１１】また、プリント基板の板厚を薄くし上記の
熱収縮差を低減する方法もよく用いられているが、現実
的に板厚を薄くすると、ハンダ付け加工時にプリント基
板に反り等が発生し故障を招きやすくなるため、好まし
くない。

【００１２】そこで、本発明は上記事情に鑑み、プリン
ト基板に形成された貫通穴に電子部品のリード部を挿入
し、貫通穴に位置するパッド部とリード部とをハンダ付
けするようにした電子部品の実装構造において、電子部
品をフローハンダ付けした直後に、プリント基板の上面
側にてパッド部とハンダとの間で発生する剥離を適切に
抑制し、ハンダ接続信頼性を確保することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、プリント基板（１）と、
このプリント基板の一面（１ａ）側から他面（１ｂ）側
へ厚み方向に貫通する貫通穴（２）と、プリント基板に
おける少なくとも貫通穴の内面に形成されたパッド部
（３）と、リード部（６）を有する電子部品（４）とを
備え、リード部が、プリント基板の一面側から貫通穴に
挿入されており、リード部とパッド部とが、貫通穴の内
部に配設されたハンダ（７）を介して接合されてなる電
子部品の実装構造において、貫通穴は、プリント基板の
厚み方向の途中部に段部（２ａ）を有し、この段部を境
としてプリント基板の一面側の方がプリント基板の他面
側よりも径が大きい形状となっていることを特徴として
いる。

【００１４】本発明では、プリント基板の一面は、フロ
ーハンダ付けする場合に上面となる。そして、プリント
基板の一面側に位置するハンダには、上述のように、リ
ード部から溶けだしためっき成分等が溶け上がって低融
点相が発生する。しかし、本発明によれば、貫通穴にお
けるプリント基板の一面（上面）側の部分の体積を大き
くすることで、当該部分に位置するハンダの量を多くす
ることができるため、リード部からめっき成分等が溶け
出しても低融点相の比率を低下することが可能となる。

【００１５】また、プリント基板と電子部品との熱によ
る変位差がハンダにストレスを発生させ熱疲労を受ける
原因となるが、本発明では、貫通穴におけるプリント基
板の一面側の部分に位置するハンダの量を多くすること
で、当該部分のハンダに生じるストレスを相対的に小さ
くすることができるため、ハンダ熱疲労寿命を向上させ
ることが可能となる。

【００１６】従って、本発明によれば、電子部品をフロ
ーハンダ付けした直後に、プリント基板の上面側にてパ
ッド部とハンダとの間で発生する剥離を適切に抑制し、
ハンダ接続信頼性を確保することができる。

【００１７】また、請求項２の発明では、パッド部
（３）は、貫通穴（２）の内面及びプリント基板（１）
の他面（１ｂ）側における貫通穴の開口縁部にのみ形成
されていることを特徴としている。それによれば、応力
が集中しやすく剥離が発生しやすいプリント基板の上面
には、パッド部が形成されないため、ハンダに加わる応
力を分散させることができ、好ましい。

【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電
子部品の実装構造の断面構成を模式的に示す図であり、
図２は図１中の丸で囲んだＡ部拡大図である。なお、図
１及び図２において、上記図４と同一部分には、図中、
同一符号を付してある。

【００２０】１は、プリント基板（プリント配線板）で
あり、エポキシ樹脂等よりなる基板本体の両面に配線パ
ターンを形成すると共に、スルーホールめっきを形成し
てなるものである。このプリント基板１には、その一面
１ａ側から他面１ｂ側へ厚み方向に貫通する貫通穴（ス
ルーホール）２が形成されている。

【００２１】この貫通穴２は、プリント基板１の厚み方
向の途中部に段部２ａを有し、この段部２ａを境として
プリント基板１の一面１ａ側の方がプリント基板１の他
面１ｂ側よりも径が大きい形状となっている。ここで、
穴径の大きい部分を大穴部２ｂ、穴径の小さい部分を小
穴部２ｃとする。

【００２２】そして、この貫通穴２における各部２ａ、
２ｂ、２ｃの内面には、パッド部（配線パッド）３が形
成されている。また、パッド部３は、貫通穴２の内面か
らプリント基板１の他面１ｂにおける貫通穴２の開口縁
部に渡っても連続して形成されている。

【００２３】この貫通穴２及びパッド部３は、上記スル
ーホールめっきにより形成される。即ち、小穴部２ｃの
径に対応したドリルをプリント基板１の板厚方向に貫通
させることで、小穴部２ｃを形成し、次に、大穴部２ｂ
の径に対応したドリルを用いて、プリント基板１の一面
１ａから板厚の途中（例えば、板厚の半分程度）まで穴
空けすることで、大穴部２ｂを形成する。こうして、貫
通穴２が出来上がる。

【００２４】その後、出来上がった貫通穴２に対してＣ
ｕ等の導体をめっきすることにより、パッド部３が形成
される。なお、小穴部２ｃをドリル等で貫通して形成
し、めっき後にポンチ等を用いて、プリント基板１の一
面１ａから段差をつけることによっても、図１及び図２
に示す貫通穴２及びパッド部３を形成することができ
る。

【００２５】４は、電子部品であり、本体部５とこの本
体部５から外方へ延びるリード部６とを有し、リード部
６は、プリント基板１の一面１ａ側から貫通穴２に挿入
されている。このように、本実施形態の電子部品４は、
いわゆるリード挿入部品であり、スルーホール実装型の
電子部品であれば良く、特に限定されるものではない。

【００２６】例えば、電子部品４としては、ＤＩＰ（デ
ュアル−インライン−パッケージ）、ＳＩＰ（シングル
−インライン−パッケージ）、ＰＧＡ（ピン−グリッド
−アレイ）等の半導体パッケージや、抵抗またはコンデ
ンサ等の素子等を採用することが出来る。

【００２７】そして、リード部６とパッド部３とは、貫
通穴２の内部に配設されたハンダ７を介して接合されて
いる。ここで、ハンダ７は、Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ材料
よりなり、リード部６は例えばＣｕやＦｅ等の導体金属
等より構成され、Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ７との接合性等
の面から、リード部６の表面にはＳｎ−ＰｂやＳｎ−Ｂ
ｉめっきが施されている。このハンダ７は、噴流ハンダ
法により設けることができる。

【００２８】なお、リード部６、貫通穴２の各寸法は、
一般にリード部６を基準として決められる。図２に示す
様に、リード部６の径をＤ１としたとき、小穴部２ｃの
径Ｄ２は、Ｄ１＋０．５ｍｍ程度であり、大穴部２ｂの
径Ｄ３は、小穴部２ｃの径Ｄ２の２倍程度である。

【００２９】例えば、リード部６の線径Ｄ１がφ０．６
ｍｍのとき、小穴部２ｃの径Ｄ２はφ１．１ｍｍ、大穴
部２ｂの径Ｄ３は２．２ｍｍとすることができる。ま
た、プリント基板１の板厚は、例えば１．２ｍｍ〜１．
６ｍｍ程度とすることができる。

【００３０】かかる実装構造は、電子部品４のリード部
６を、プリント基板１の一面１ａ側から貫通穴２へ挿入
した後、噴流ハンダ法によりハンダ７を配設し、フロー
ハンダ付けを行うことにより、作られる。これにより、
ハンダ７の濡れ性から、パッド部３の表面にハンダ７が
濡れ広がることにより、貫通穴２の内部及び他面２ｂ側
の開口縁部にハンダ７が配設される。

【００３１】ところで、本実施形態によれば、プリント
基板１の一面１ａは、フローハンダ付けする場合に上面
となり、リード部６から溶けだしためっき成分等が、プ
リント基板１の一面１ａ側に位置するハンダ７に溶け上
がって低融点相が発生する。しかし、プリント基板１の
一面（上面）１ａ側の大穴部２ｂの体積を大きくするこ
とで、大穴部２ｂ内に位置するハンダ７の量を多くする
ことができるため、リード部６からめっき成分等が溶け
出しても、大穴部２ｂ内に位置するハンダ７における低
融点相の比率を低下させることが可能となる。

【００３２】また、プリント基板１と電子部品４との熱
による変位差がハンダ７にストレスを発生させ熱疲労を
受ける原因となるが、プリント基板１の一面１ａ側の大
穴部２ｂ内に位置するハンダ７の量を多くすることで、
大穴部２ｂのハンダ７に生じるストレスを相対的に小さ
くすることができるため、ハンダ熱疲労寿命を向上させ
ることが可能となる。

【００３３】従って、本実施形態によれば、電子部品４
をフローハンダ付けした直後に、プリント基板１の上面
１ａ側にてパッド部３とハンダ７との間で発生する剥離
を適切に抑制し、ハンダ接続信頼性を確保することがで
きる。

【００３４】また、本実施形態によれば、パッド部３
は、貫通穴２の内面及びプリント基板１の他面１ｂ側に
おける貫通穴２の開口縁部にのみ形成されている。それ
によれば、応力が集中しやすく剥離が発生しやすいプリ
ント基板１の一面１ａ（つまり、プリント基板の上面）
には、パッド部が形成されないため、ハンダ７に加わる
応力を分散させることができ、好ましい。

【００３５】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、パッド部３は、貫通穴２の内面及びプリント基板１
の他面１ｂ側における貫通穴２の開口縁部にのみ形成さ
れているが、従来と同様に、プリント基板１の一面１ａ
側における貫通穴２の開口縁部にも形成されていてもよ
い。ただし、この場合、図３に示す様に、ハンダレジス
ト８でプリント基板１の一面１ａ上のパッド部３を覆う
ことにより、ハンダ７の形状を上記図１、図２と同様に
することができる。

【００３６】以上、本発明は、プリント基板のスルーホ
ールめっきに、Ｓｎ−ＰｂめっきやＳｎ−Ｂｉめっきが
施されたリード部を挿入し、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダでハン
ダ付けする場合に、プリント基板の上面で発生する剥離
を抑制するという効果を持つものであるが、Ｓｎ−Ａｇ
系ハンダ以外でハンダ付けする場合に適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電子部品の実装構造の
断面構成を模式図である。

【図２】図１中の丸で囲んだＡ部拡大図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す概略断面図であ
る。

【図４】従来の一般的な電子部品の実装構造を示す模式
的断面図である。

【符号の説明】

１…プリント基板、１ａ…プリント基板の一面、１ｂ…
プリント基板の他面、２…貫通穴（スルーホール）、２
ａ…段部、３…パッド部、４…電子部品、６…リード
部、７…ハンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 BB01 BB24 BB31 DD05 DD12 DD24 GG15 5E319 AA02 AA07 AB03 BB08 CC24 5E336 AA01 BB02 BB15 BC05 BC12 BC15 CC01 EE02 GG05 GG16 5E338 AA02 BB04 BB14 BB25 BB75 CC01 CD33 EE51

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板（１）と、 このプリント基板の一面（１ａ）側から他面（１ｂ）側
   へ厚み方向に貫通する貫通穴（２）と、 前記プリント基板における少なくとも前記貫通穴の内面
   に形成されたパッド部（３）と、 リード部（６）を有する電子部品（４）とを備え、 前記リード部が、前記プリント基板の一面側から前記貫
   通穴に挿入されており、 前記リード部と前記パッド部とが、前記貫通穴の内部に
   配設されたハンダ（７）を介して接合されてなる電子部
   品の実装構造において、 前記貫通穴は、前記プリント基板の厚み方向の途中部に
   段部（２ａ）を有し、この段部を境として前記プリント
   基板の一面側の方が前記プリント基板の他面側よりも径
   が大きい形状となっていることを特徴とする電子部品の
   実装構造。
2. 【請求項２】 前記パッド部（３）は、前記貫通穴
   （２）の内面及び前記プリント基板（１）の他面（１
   ｂ）側における前記貫通穴の開口縁部にのみ形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装
   構造。
3. 【請求項３】 前記ハンダ（７）は、Ｓｎ−Ａｇ系のハ
   ンダ材料よりなることを特徴とする請求項１または２に
   記載の電子部品の実装構造。