JP2003179332A - プリント配線基板 - Google Patents

プリント配線基板

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JP2003179332A
JP2003179332A JP2001378589A JP2001378589A JP2003179332A JP 2003179332 A JP2003179332 A JP 2003179332A JP 2001378589 A JP2001378589 A JP 2001378589A JP 2001378589 A JP2001378589 A JP 2001378589A JP 2003179332 A JP2003179332 A JP 2003179332A
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hole
wiring board
printed wiring
trapezoidal
solder
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JP2001378589A
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Kunio Satomi
國雄 里見
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Canon Inc
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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温系鉛フリーはんだ材料ではんだ付けする
プリント配線基板で、貫通スルホール部のランド剥離の
発生を防止したプリント配線基板の提供。 【解決手段】 プリント配線基板の表裏の回路を導通化
する為にドリルにて穴明けするが、この穴の部品面側の
端部に台形状の穴加工を施した後、一般の製造工程にて
銅メッキを行い、台形状の貫通スルホールを形成する。
この台形状貫通スルホール部は、フローはんだ付け時の
はんだの濡れ上がりで部品面側ランド表面に濡れ広がる
のを抑制する事が出来る様になっており、特に、高温系
の鉛フリーはんだによるはんだ付け後のランド剥離を防
止する事を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
の製造方法に関するもので、特に、高温系のはんだ(鉛
フリー材料系)に於いて、フローはんだ付け後の接合信
頼性を向上する為に、台形状に加工した台形状貫通スル
ホールを有する、プリント配線基板に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】両面や多層プリント配線基板に於いて、
最外層の部品面側の回路とはんだ面側の回路の導通を行
うため、貫通スルホールが設けられている。
【0003】この貫通スルホールには、部品面側回路と
はんだ面側回路を電気的導通のみを行う導通スルホール
と、挿入型の電子部品を挿入実装する部品挿入スルホー
ルの双方があるが、本件では総称して貫通スルホールと
している。
【0004】以下、図を用いて説明する。
【0005】図5(a)は、プリント配線基板の一部分
の貫通スルホールの側断面図を示したもので、図5
(b)はその平面図である。また、図6はフローはんだ
付けされた時の部品実装状態の一部分の側断面図をしめ
したものである。
【0006】従来上記のような両面の回路を導通化する
貫通スルホールは、図5(a)に示す如く、ストレート
にドリリングされ部品面側ランド504−1と、はんだ
面側ランド504−2とを図示しない銅メッキ法にて製
造され、導通化されている。
【0007】ところが、図6に示す如くこの貫通スルホ
ール602に部品を挿入し、フローはんだ付けする事に
よって、部品挿入スルホール部には、はんだ面側のラン
ド部604−2から部品リード部607と貫通スルホー
ル602によってはんだが濡れ上がり、部品面側はんだ
フィレット608−1が形成される。また、はんだ面側
にも同様に、ランド部から部品リード部に掛けて、はん
だ面側はんだフィレット608−2が形成される。
【0008】また同様に、部品無しの貫通スルホール部
602もはんだが濡れ上がり、はんだの表面張力によっ
て、部品面側ランド部604−1全面にオーバル型の部
品面側はんだ濡れ上がり609−1が、また、はんだ面
側ランド部604−2全面にも同様の、はんだ面側はん
だ濡れ広がりが形成される。
【0009】しかし、これらのフィレットは、はんだ付
け時のはんだの溶融温度域で形成されるもので、はんだ
付け後はこの状態から冷却に入り、はんだの高固相域で
固化する。一方、プリント配線基板を構成している樹脂
部601は、はんだ付け温度にてプリント配線基板の厚
み方向に熱膨張した後、はんだ付け後の冷却では常温ま
で熱収縮を続ける。
【0010】即ち、プリント配線基板の樹脂層601が
熱膨張した後にはんだ付けされ、はんだは高い温度で固
化する為、ランド604−1は部品面側はんだフィレッ
ト608−1や、部品面側はんだ濡れ上がり609−1
のはんだにて固定され、一方、プリント配線基板を構成
している樹脂層601は常温まで熱収縮を続ける。
【0011】上記の事から、従来の鉛共晶の様に比較的
融点の低い物は、はんだとプリント配線基板を構成して
いる樹脂層601との熱収縮量差が小さいが、高温系の
鉛フリー合金材料では、より高い温度域にてはんだが固
化するため、この両者の冷却時の熱収縮差が大きくな
り、図7に示す如く、部品面側ランド704−1とプリ
ント配線基板を構成している樹脂層701の界面からの
ランド剥離710が発生し、これがランドとパターン部
の断線をもひき起こし、信頼性の低下を来していた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例の図7で分
かる様に、従来のストレート型の貫通スルホール702
に、高温系の鉛フリーはんだでフローはんだ付けする事
で、部品面側ランド704−1及びはんだ面側ランド7
04−2の全面にはんだが形成される。この時、プリン
ト配線基板を構成している樹脂層701は、はんだ付け
時の熱によってプリント配線基板の厚み方向に熱膨張を
起こす。
【0013】一方、はんだ付け後は、はんだが部品面側
ランドを固着して高温域で固化するが、プリント配線基
板を構成している樹脂層701は、プリント配線基板の
冷却と共に熱収縮を続ける。これによって部品面側ラン
ド704−1とプリント配線基板を構成している樹脂層
701の間に熱収縮差が生じ、部品面側ランド704−
1とプリント配線基板を構成している樹脂層701の界
面からのランド剥離710が発生していた。
【0014】従って、本発明は上述した課題を鑑みてな
されたものであり、その目的は、プリント配線基板の貫
通スルホール部に形成されるはんだと、プリント配線基
板を構成している樹脂層間の熱収縮差を少なくし、ま
た、剥離力を軽減出来る事でランド剥離を防止し、信頼
性の高いプリント配線基板を提供する事にある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し目
的を達成するために、本発明に係わるプリント配線基板
に於いて、はんだとプリント配線基板を構成する樹脂層
の熱収縮差によるランド剥離を防止する為、貫通スルホ
ールの部品面側の端部に、台形状に穴加工がされた台形
状貫通スルホールを形成し、挿入部品等のフローはんだ
付け時に、台形状の部分にフィレットが形成される様に
した事を特徴としている。
【0016】また、この発明に係わるプリント配線基板
に於いて、挿入部品等のフローはんだ付け時のはんだの
吹き上げ強さに関係無く、台形状の部分にフィレットが
安定して形成される様に、はんだレジストを台形状の部
分にオーバーコート処理している事を特徴としている。
【0017】また、この発明に係わるプリント配線基板
に於いて、貫通スルホールの台形状の穴加工は、フィレ
ット形成し易い様に、貫通スルホール径に応じて端部の
開口径及び傾斜角を、形成している事を特徴としてい
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0019】(第1実施形態)第1の実施形態のプリン
ト配線基板は、図1の(a)に示す様に、部品面側ラン
ド4−1とはんだ面側ランド4−2の導通化に於いて、
プリント配線基板の製造工程に於ける穴明け時に、図4
に示す専用の穴明けドリルを用い、ドリリングマシーン
により押し込み量をコントールする事で、貫通スルホー
ル2の部品面側の端部に台形状貫通スルホール3の下穴
を形成し、次に、穴明け後図示しないメッキ法によって
貫通スルホール2や台形状貫通スルホール3及び部品面
側ランド4−1、はんだ面側4−2等を含む図示しない
銅箔部に銅メッキを施し導通化を行う。
【0020】上記工程によって得られた台形状貫通スル
ホール3は、はんだ付け時のはんだの濡れ上がりに於い
て、この台形状の部分にはんだが溜まり、はんだ付け時
の部品面側ランド4−1へのはんだ濡れ上がりを防止出
来るものである。
【0021】即ち、本実施形態では、図1の(a)に示
す様な構造にする事により、同図(b)に示す如く、は
んだ付け時の部品面側はんだ濡れ上がり9−1及び8−
1が抑制され、はんだが部品面側ランド4−1へ濡れ上
がる事は無く、これによってはんだ厚を薄くする事が出
来、プリント配線基板を構成している樹脂層1の熱膨張
量との差も小さくなると共に、傾斜部形成する事で引き
剥がし力も緩和され、部品面側ランド4−1のランド剥
離を無くす事が出来る。また、本実施形態の構成にする
事で、図2(a)に示す様な部品面側ランド204−1
を形成する構成は勿論のこと、同図(b)に示す様なラ
ンドレスの構成にする事も可能で、配線密度の向上も期
待出来る。
【0022】尚、上記構成に於いて、台形状貫通スルホ
ール3の形状は、貫通スルホール2の径から部品面側の
開口径の方向に、30度から60度内の傾斜をつける様
に形成されている。また、台形状の傾斜角と共に部品面
側開口径が、貫通スルホール2の径に対して0.2から
0.4mm内で大きく設定されることで、はんだ付け時
のはんだ濡れ上がりムラが無くなり、部品面側ランド4
−1のランド剥離が無くなる。
【0023】(第2実施形態)第2の実施形態のプリン
ト配線基板は、図3の(a)に示す様に、第1の実施形
態での台形状貫通スルホール3の端部外周に、はんだ面
側レジスト305−1を被せる様に処理したレジストの
オーバーコート部335の様に形成したものである。
【0024】この形態にする事で、同図の(b)に示す
如く、はんだ付け時の部品面側はんだ濡れ上がり308
−1はレジストのオーバーコート部335で抑制される
為、部品面側はんだ濡れ上がり308−1は、安定した
形状及び位置に形成される為、はんだ厚を薄くしかもム
ラなく出来、プリント配線基板を構成している樹脂層1
の熱膨張量との差も小さく、しかも、剥離力も軽減出
来、部品面側ランド4−1のランド剥離を無くす事が出
来る。
【0025】プリント配線基板の基材として、250m
m*250mm*1.6mm厚の、CEM−3材を用
い、図4に示す穴明けドリル(0.5mmφ)を用い、
穴明けドリルの台形加工部441が基板端面から押し込
み量0.3mmになる様にコントロールし、一辺に50
穴の計2500穴を明けたものを、一般のプリント配線
基板の製造工程にて製造し、以下の条件にてランド剥離
の発生数を比較した。
【0026】i)テスト数:2枚(5000穴) ii)スルホール:従来品(従来型貫通スルホール) :本発明品(台形状貫通スルホール) iii)はんだ付け処理(フローはんだ付け) ・はんだ材:Sn−3.0Ag−0.5Cu ・はんだ付け温度:255℃ ・予熱温度:115℃ ・搬送スピード:1.1m/min iv)温度サイクル試験 ・温度:−25℃/125℃ ・サイクル:初期、250、500 v)試験結果
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】貫通スルホール部に台形状のはんだ付け
部を形成する事で、フローはんだ付け時のはんだの濡れ
上がりが押さえられ、部品面側のランドへの濡れ広がり
無くなり、プリント配線基板の熱収縮に対してランドが
追随し易く、ランド剥離が無くなる。
【0029】また、貫通スルホール部に台形状のはんだ
付け部を形成する事で、ランドレススルホールが可能と
なり、プリント配線基板のパターン設計の自由度が向上
すると共に、高密度化も可能となってくる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の第1の実施形態のプリント
配線基板に於ける、貫通スルホール部の構成を示す側断
面図である。また、(b)は、本発明の第1の実施形態
のプリント配線基板に、電子部品を挿入しフローはんだ
付けした部分の構成を示す側断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態のプリント配線基板に
於ける、貫通スルホール部の構成を示す平面図であり、
(a)は、ランドが形成された貫通スルホールを示し、
(b)は、ランドレスの貫通スルホールを示したもので
ある。
【図3】本発明の他の実施形態を示すもので、(a)
は、そのプリント配線基板に於ける、貫通スルホール部
の構成を示す平面図であり、(b)は、電子部品を挿入
しフローはんだ付けした部分の構成を示す側断面図を示
したものである。
【図4】本発明の実施形態のプリント配線基板を穴加工
するための、専用ドリルの構成を示す側断面図を示した
ものである。
【図5】従来のプリント配線基板の構成を示すもので、
(a)は、貫通スルホール部の構成を示す側断面図であ
り、(b)は、ランドが形成された貫通スルホールを示
す平面図である。
【図6】従来のプリント配線基板に、電子部品を挿入し
フローはんだ付けした部分の構成を示す側断面図であ
る。
【図7】従来のプリント配線基板に、電子部品を挿入し
フローはんだ付けした後の、部品無し貫通スルホール部
のランド剥離を示す側断面図である。
【符号の説明】
1,501,601,701 樹脂層 2,202,302,502,602,702 貫通ス
ルホール 3,203,303 台形状貫通スルホール 4−1,204−1,304−1,504−1,604
−1,704−1 部品面側ランド 4−2,504−2,604−2,704−2 はんだ
面側ランド 5−1,205−1,305−1,505−1,605
−1,705−1 部品面側レジスト 5−2,605−2,706−2 はんだ面側レジスト 6,306,606 電子部品本体 7,307,607 電子部品リード 8−1,308−1,608−1 部品面側はんだフィ
レット 8−2,608−2 はんだ面側はんだフィレット 9−1,609−1 部品面側はんだ濡れ上がり 9−2,609−2 はんだ面側はんだ濡れ広がり 335 レジストのオーバーコート部 440 穴明けドリルの刃先 441 穴明けドリルの台形加工部 710 ランド剥離部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表裏に回路パターンを有するプリント配
    線基板に於いて、表裏の回路を導通化する為に設けられ
    た導通穴(以下貫通スルホール)の表面側(以下部品面
    側)の端部に、台形状に穴加工がされた貫通スルホール
    (以下台形状貫通スルホール)を形成し、フローはんだ
    付け時のはんだが、貫通スルホールランドに濡れ広がら
    ない様にし、はんだ付け後のリフトオフやランド剥離を
    防止したことを特徴とするプリント配線基板。
  2. 【請求項2】 貫通スルホールの台形状の穴加工に於い
    て、貫通スルホール径から部品面側の開口径の方向に、
    30度から60度の傾斜を付けていることを特徴とする
    請求項1のプリント配線基板。
  3. 【請求項3】 貫通スルホールの台形状の穴加工に於い
    て、貫通スルホール径に対して部品面側の開口径が0.
    2から0.4mm大きく開口されていることを特徴とす
    る請求項1のプリント配線基板。
  4. 【請求項4】 台形状に穴加工された貫通スルホール形
    成部に、はんだレジストがオーバーコートされているこ
    とを特徴とする請求項1のプリント配線基板。
  5. 【請求項5】 台形状に穴加工された貫通スルホール形
    成部にオーバーコートされた、はんだレジストに於い
    て、台形開口径端から貫通スルホール径側に0.2mm
    内で処理されていることを特徴とする請求項1のプリン
    ト配線基板。
  6. 【請求項6】 はんだ付け用はんだ材に於いて、高融点
    系鉛フリーはんだ合金材料を用いてはんだ付けされてい
    ることを特徴とする請求項1のプリント配線基板。
JP2001378589A 2001-12-12 2001-12-12 プリント配線基板 Withdrawn JP2003179332A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7358708B2 (ja) 2022-03-10 2023-10-11 株式会社伸光製作所 プリント配線板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7358708B2 (ja) 2022-03-10 2023-10-11 株式会社伸光製作所 プリント配線板

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