JP2005327895A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入型電子部品を実装するプリント配線板において、信頼性の高いはんだ接合が可能な構造とする。
【解決手段】プリント配線板１には、挿入型電子部品２のリード２ａが貫通するスルーホール７と、スルーホール７を貫通したリード２ａとはんだ８によって電気的に接続されるランド６とが基板１ａに形成されている。スルーホール７の周囲に位置する凹部３が基板１ａの少なくとも一方の面に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はプリント配線板に関し、特に、実装される挿入型電子部品のリードと、基板に形成された回路パターンとをはんだ付けにより接合するスルーホールを有したプリント配線板に関する。

プリント配線板における基板両面の部品面及びはんだ面には、ランドが設けられていると共に、基板両面のランドはスルーホールを介して電気的に接続されている。スルーホールには挿入型電子部品のリードが挿入され、スルーホールの内部に種々のはんだ付け方式によりはんだが充填されることにより、スルーホール及びランドを介して電子部品と回路パターンとが電気的に接続される。

図５は、特許文献１に記載された従来のプリント配線板を示す。このプリント配線板では、基板１００の両面に回路パターン１１０が形成されると共に、挿入型電子部品１２０のリード１２１が挿入されて貫通するスルーホール１３０が形成されている。両面の回路パターン１１０は、スルーホール１３０の内壁に形成された導通部１１１によって電気的に接続されている。

基板１００には、絶縁性樹脂からなるソルダーレジスト１４０が塗布されている。ソルダーレジスト１４０は吹き付け、浸漬等によって基板１００に塗布されるものであり、スルーホール１３０の内部にも充填される。その後において、挿入型電子部品１２０の実装は、電子部品１２０のリード１２１をスルーホール１３０に貫通させた状態で、基板１００のはんだ面１０１からはんだ付けを行ってリード１２１及び回路パターン１１０をはんだ１５０により電気的に接続することにより行われる。

以上の構造において、ソルダーレジスト１４０は導通部１１１の一部が露出するようにスルーホール１３０内部への塗布量が制御されており、これにより、はんだ揚がり範囲を制限し、多大な熱を必要とせずに修理時のはんだの溶融を容易にし、且つ挿入型電子部品１２０のはんだ付け強度も保持するようになっている。
特開平１０−１３０３２号公報

以上のような従来のプリント配線板に対し、近年では、軽薄短小が要求されている。この要求はプリント配線板のビアホール、スルーホール径においても同様である。スルーホールが小径の場合、小径のスルーホールの内壁に対するソルダーレジストの塗布は、穴径が小さいことから深さ方向の塗布長さの制御が困難であり、スルーホール毎のバラツキが生じ易いものとなる。その結果、各スルーホール内へのはんだの充填量の均一化を図ることができず、スルーホール間での接合強度が異なり接合信頼性が低くなる問題を有している。

また、小径のスルーホールでは、その内部にソルダーレジストが完全に充填され易く、この場合には、スルーホールへのリードの挿入ができなくなり、結果として挿入型電子部品の実装が不可能となる問題も有している。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、挿入型電子部品を実装するプリント配線板において、信頼性の高いはんだ接合が可能な構造のプリント配線板を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、挿入型電子部品のリードが貫通するスルーホールと、スルーホールを貫通したリードとはんだによって電気的に接続されるランドとが基板に形成されたプリント配線板であって、前記スルーホールの周囲に位置する凹部が基板の少なくとも一方の面に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、スルーホール内に電子部品のリードを挿入した状態に対し、はんだ付けを行うことによりランドとリードとが電気的に接続される。また、請求項１記載の発明では、リードが貫通するスルーホールの周囲に凹部が形成されることにより、スルーホールが短くなってランドとリードとのはんだ付けを容易に行うことができる。このような構造では、スルーホール内の導通部が露出するようにソルダーレジストの塗布長さを制御する必要がないことから、ソルダーレジストが不要となる。従って、スルーホールの穴径が小さい場合であっても、リードとランドとを確実に接続することができ、スルーホール間での接合強度がばらつくことがなく、安定した接合強度を確保することができ、信頼性の高いはんだ接合を行うことができる。

また、凹部によってスルーホール長が短縮されるため、熱の拡散が抑えられる。このため、短時間で接続作業を終了することができ、プリント配線板を破損することがない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のプリント配線板であって、前記ランドが前記凹部の内部に形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、ランドがスルーホール周囲の凹部内に形成されていることにより、ランドとスルーホールとを正確に位置決めした状態で形成することができる。このため、ランドとスルーホールを貫通したリードとを確実にはんだ付けすることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のプリント配線板であって、前記凹部は、基板におけるパターンの非形成部分に形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、凹部がパターンの非形成部分に形成されることにより、パターンが断線することがない。従って、多層プリント配線基板であっても、パターン設計に影響を与えることなく、電子部品の実装を確実に行うことができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板であって、前記凹部は、ランドの径よりも大径となっていることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、凹部がランド径よりも大きくなっていることにより、はんだごてが凹部内に入り易くなり、はんだ接合を簡単に行うことができる。

本発明によれば、リードが貫通するスルーホールの周囲に凹部を形成し、スルーホールを貫通したリードとランドをはんだ付けによって接続するため、スルーホール内のソルダーレジスト塗布量を制御する必要がなく、リードとランドとの接続強度がスルーホール間でのばらつくことがなく、安定した接合強度を確保することができ、信頼性の高いはんだ接合を行うことができる。

また、スルーホール長が短縮されるため、熱の拡散が抑えられ、短時間で接続作業を終了することができる。このため、はんだごてによる実装や修理の際や融点が高い鉛フリーはんだによるはんだ付けの際にもプリント配線板が破損することがない。

以下、本発明を図示する実施の形態により具体的に説明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるプリント配線板１を示す。プリント配線板１は絶縁性の基板１ａを有している。基板１ａの一面は所定のパターン（図示省略）が形成された部品面４、他面がはんだ面９となっている。部品面４には、リード２ａを有した挿入型電子部品２（以下、電子部品２）が実装される。また、基板１ａには、スルーホールが厚さ方向に貫通している。

スルーホールは複数が基板１ａを貫通している。この内、スルーホール７は電子部品２が実装される電子部品実装用のスルーホール７となっており、このスルーホール７には、凹部３が対応するように形成されている。凹部３は、対応したスルーホール７の周囲で且つスルーホール７よりも大径となるように形成されるものであり、例えば、基板１ａをエッチング等することにより作成することができる。この実施の形態において、凹部３は部品面４側に形成されるものである。かかる凹部３の深さは、実装される電子部品２の部品形態や要求される接合強度に合わせて変更されるものである。

基板１ａのはんだ面９には、はんだ面ランド６が形成されている。はんだ面ランド６は、はんだ面９におけるスルーホール７との対応位置に形成されるものであり、このはんだ面ランド６がスルーホール７を貫通した電子部品２のリード２ａとはんだ８によって電気的に接続される。また、はんだ面ランド６には、スルーホール７の内面に沿って延びる導通部１５が連設されており、スルーホール７内にはんだ８が充填されることにより、導通部１５とリード２ａとがスルーホール７内のはんだ８を介して電気的に導通するようになっている。

電子部品２はそのリード２ａがスルーホール７内を貫通し、この貫通状態で、はんだ付けを行うことにより基板１ａに実装される。はんだ付けに際し、はんだ面ランド６の面上及びスルーホール７の内部に、はんだ８が充填され、このはんだ８により、リード２ａとはんだ面ランド６とが電気的に接続される。なお、はんだ付けは、リード２ａがスルーホール７内を貫通した状態に対し、はんだごて、ディップソルダリング、フローソルダリング等の通常の処理により行うことができる。

このような実施の形態では、スルーホール７内へのソルダーレジストの塗布量を制御する必要がなく、ソルダーレジストのスルーホール内の塗布長さを調整する必要がない。すなわち、ソルダーレジストを塗布する必要がなくなる。このため、スルーホール７の穴径が小さい場合であっても、リード２ａとはんだ面ランド６とを確実に接続することができ、接合強度がスルーホール７間でばらつくことがなく、安定した接合強度を確保することができ、信頼性の高いはんだ接合を行うことができる。

また、スルーホール７周囲の凹部３によってスルーホール７の長さが短縮されるため、熱の拡散が抑えられ、短時間で接続作業を終了することができ、プリント配線板１を破損することがない。

さらに、はんだ面ランド６をフラットなはんだ面９に形成するため、はんだごてによる場合や、量産性の高いディップソルダリング、フローソルダリングの場合であってもはんだ付けを行うことができ、安価で確実な実装が可能となる。

図２は、この実施の形態の変形形態を示す。この形態では、凹部３の内部に部品面ランド５が形成されるものである。部品面ランド５は凹部３と略同寸法の径となっていると共に、はんだ面９側のはんだ面ランド６と導通部１５を介して連設されることにより、はんだ面ランド６と一体となっている。

このような部品面ランド５をはんだ面ランド６と一体的に形成することにより、スルーホール７に充填されて凹部３内に侵入したはんだ８が部品面ランド５の面上で拡がるため、部品面ランド５がはんだ８を介してリード２ａと導通することができ、リード２ａの電気的な接続を安定して行うことができる。また、このように部品面ランド５がスルーホール７周囲の凹部３内に形成されることにより、部品面ランド５とスルーホール７とを正確に位置決めした状態で形成することができる。このため、スルーホールを貫通したリード２ａの確実なはんだ付けが可能となる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるプリント配線板１を示す。

この実施の形態では、凹部３をはんだ面９に形成するものである。また、凹部３内には、はんだ面ランド６が形成されるが、このはんだ面ランド６は凹部３の径よりも小さくなっており、相対的に凹部３がはんだ面ランド６よりも幾分大径となっている。

はんだ面ランド６はスルーホール７内に延びているが、基板１ａの部品面４には、部品面ランドが形成されておらず、電子部品２は、部品面４に直に接触した状態で実装される。この実施の形態では、電子部品２のリード２ａをスルーホール７に挿入したとき、電子部品２の底面が基板１ａの面に確実に密着する。

この実施の形態においても、実施の形態１と同様な手段によってはんだ付けを行う。はんだ付けに際し、はんだ８は凹部３内に入り込んで、はんだ面ランド６及びスルーホール７内に充填され、リード２ａとはんだ面ランド６とが電気的に接続される。従って、実施の形態１と同様に、スルーホール７内へのソルダーレジストの塗布が不要となり、リード２ａとはんだ面ランド６とを確実に接続することができ、接合強度がスルーホール７間でばらつくことがなく、安定した接合強度を確保することができる。

特に、この実施の形態では、凹部３がはんだ面ランド６の径よりも大きくなっていることにより、はんだごてが凹部３内に入りやすくなり、はんだ接合を簡単に行うことができる。また、フラットな部品面４に電子部品２の底面が密着するため、外形寸法の小さい電子部品２であっても、傾き等の不良が発生することのない実装を行うことができる。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３におけるプリント配線板１を示す。この実施の形態は、多層プリント配線板への適用を示すものであり、基板１ａの内部には、第１の内層パターン１０ａ及び第２の内層パターン１０ｂが形成されている。

また、凹部３が基板１ａの両面に形成されるものである。凹部３はスルーホール７の周囲に位置するように基板１ａの両面に形成されており、それぞれの凹部３内には、部品面ランド５及びはんだ面ランド６が形成されている。凹部３における部品面ランド５及びはんだ面ランド６は、スルーホール７の内面に沿った導通部１５を介して導通する構造となっている。また、部品面ランド５は基板１ａにおける電子部品２側の面の凹部３と略同径となっているが、はんだ面ランド６は、その凹部３の径よりも小さくなるように形成されている。

さらに、凹部３は、基板１ａ内の第１の内層パターン１０ａ及び第２の内層パターン１０ｂにおけるパターンの非形成部分に配置されている。これにより、第１の内層パターン１０ａ及び第２の内層パターン１０ｂが断線することがなく、パターン設計に影響を与えることがなくなる。

この実施の形態においても、電子部品２の実装は、そのリード２ａをスルーホール７内に貫通させ、はんだ面９からはんだ８を充填することにより行われる。これにより、はんだ８がはんだ面ランド６及びスルーホール７内に充填されるため、リード２ａとはんだ面ランド６との電気的接続を行うことができる。従って、スルーホール７内へのソルダーレジストの塗布と関係なく、リード２ａとはんだ面ランド６とを確実に接続することができ、接合強度がスルーホール７間でばらつくことがなく、安定した接合強度を確保することができる。

本発明の実施の形態１の断面図である。 実施の形態１の変形形態の断面図である。 本発明の実施の形態２の断面図である。 本発明の実施の形態３の断面図である。 従来のプリント配線板の断面図である。

符号の説明

１ プリント配線板
１ａ 基板
２ 電子部品
３ 凹部
４ 部品面
５ 部品面ランド
６ はんだ面ランド
７ スルーホール
８ はんだ
９ はんだ面

Claims (4)

1. 挿入型電子部品のリードが貫通するスルーホールと、スルーホールを貫通したリードとはんだによって電気的に接続されるランドとが基板に形成されたプリント配線板であって、
   前記スルーホールの周囲に位置する凹部が基板の少なくとも一方の面に形成されていることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記ランドが前記凹部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 前記凹部は、基板におけるパターンの非形成部分に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプリント配線板。
4. 前記凹部は、ランドの径よりも大径となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板。

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