JP2006165503A - 印刷回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 鉛成分が除かれた無鉛半田によって電気部品が固定及び接続される印刷回路基板を提供する。
【解決手段】 接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートを備えた印刷回路基板であって、設置孔と接続ピンとの間は、溶融した無鉛半田が十分に流れ込むように、所定距離だけ離隔しており、これによって、無鉛半田による電気部品の半田付けを安定的に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、印刷回路基板に関し、より詳細には、鉛成分が除かれた無鉛半田が適用される印刷回路基板（Printed Circuit Board；ＰＣＢ）に関する。

一般に、印刷回路基板は、各種の電子製品に内蔵されて、電子製品の動作を制御するために用いられるものであり、薄板状に形成され、ＩＣ、コンデンサ、抵抗のような各種の電気部品が設置され、各電器部品が相互作用して一定の制御信号を発生させるようになっている。

このような印刷回路基板には、下記の特許文献１に開示されているように、様々な電気部品を設置可能に、複数の設置孔と、この設置孔に隣接して設けられ、電気部品と電気的に接続されるランドとが備えられており、電気部品には、設置孔に設置され、ランドと電気的に接続される接続ピンが設けられている。

このような電気部品の印刷回路基板の固定は、半田付けによって行われる。即ち、印刷回路基板の設置孔に電気部品の接続ピンを挿通させた後、溶融半田が設置孔と接続ピンとの間に流れ込んで凝固することにより、接続ピンが設置孔に固定されるとともに、接続ピンとランドとの電気的な接続が行われるようになるものである。

最近、環境問題のため、半田に一般に含まれていた鉛成分を除去した無鉛半田が用いられている。しかしながら、このように鉛成分を除いた無鉛半田の場合、溶融状態での流動性が従来の鉛成分を含む半田に比べて相対的に極めて低く、設置孔と接続ピンとの間での無鉛半田の移動がうまく行かず、接続ピンの固定が不安定であるか、または接続不良が発生する恐れがあった。
日本特開２００３−６９２００号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、無鉛半田を用いる場合にも、半田付けによる電気部品の固定及び接続が安定的に行われる印刷回路基板を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の一側面によれば、接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートを備えた印刷回路基板において、前記設置孔とこの設置孔に設置された前記接続ピンとの間は、溶融した無鉛半田が十分に流れ込むように、所定距離だけ離隔していることを特徴とする。

また、前記設置孔の直径は、前記接続ピンの直径よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内で大きく形成されることが好ましい。

また、前記設置孔とこの設置孔に設置された前記接続ピンとの間の間隔は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内に維持されることが好ましい。

また、前記無鉛半田は、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることが好ましい。

また、本発明の他の側面によれば、接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通され、無鉛半田によって固定されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートを備えた印刷回路基板において、前記各設置孔には、前記各設置孔の内面を覆って前記ベースプレートの上面に配置される上側パッド部と、前記ベースプレートの下面に配置される下側パッド部とを含むランドが配置され、前記上側パッド部は、前記下側パッド部に比べて相対的に小さい幅を有することを特徴とする。

また、前記上側パッド部の直径は、前記設置孔の直径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内で大きく形成されることが好ましい。

また、前記上側パッド部の幅は、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内で形成されることが好ましい。

また、前記無鉛半田は、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることが好ましい。

また、本発明のさらに他の側面によれば、接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートと、前記設置孔に配置され、前記設置孔の内面を覆って前記ベースプレートの上面に配置される上側パッド部と、前記ベースプレートの下面に配置される下側パッド部とを含むランドとを備えた印刷回路基板において、前記設置孔の直径は、前記接続ピンの直径よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内で大きく形成され、前記上側パッド部の直径は、前記設置孔の直径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内で大きく形成されることを特徴とする。

本発明によれば、設置孔と接続ピンとの間に無鉛半田が流れ込むに十分な間隔が形成されるので、無鉛半田による電気部品の半田付けを安定に行うことができる。

また、印刷回路基板に設けられたランドは、相対的に少量の無鉛半田が供給される上側パッド部が、下側パッド部に比べて相対的に小さい幅を有して形成されるので、上側パッド部が空気中に露出している状態で半田付けされることを低減することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明による印刷回路基板１０は、図１に示すように、ＩＣ、コンデンサ、抵抗などの電気部品２０から延長された接続ピン２１が設置可能に、複数の設置孔１２が設けられているベースプレート１１を含むものであって、各設置孔１２には、半田付けによって電気部品２０の接続ピン２１が接続されるランド１３が設けられており、ベースプレート１１の上面には、ランド１３を選択的に連結して、各電器部品２０が有機的に動作可能にするコンダクタ１４が配置されている。

このとき、ランド１３は、ベースプレート１１の設置孔１２の内面を覆って配置され、その上側にベースプレート１１の上面に配置され、コンダクタ１４と接する上側パッド部１３ａが設けられ、その下側にベースプレート１１の下面に配置され、溶融した無鉛半田Ｓと接する下側パッド部１３ｂが設けられている。

従って、電気部品２０の接続ピン２１をベースプレート１１に設けられた設置孔１２に挿通させ、接続ピン２１を介して電気部品２０をベースプレート１１に仮固定した後、コンベヤ（図示せず）などの移送手段によって印刷回路基板１０を移送させ、溶融した無鉛半田Ｓが入れた半田浴（図示せず）を通すことにより、ランド１３の下側パッド部１３ｂに溶融した無鉛半田Ｓが接触すると、溶融した無鉛半田Ｓは、ランド１３に沿って移動し、設置孔１２と接続ピン２１との間の空間を満たして、ランド１３の上側パッド部１３ａ及び下側パッド部１３ｂをそれぞれ覆った後、凝固して接続ピン２１が無鉛半田Ｓによって設置孔１２に固定されるようになる。

このとき、この実施形態において適用される無鉛半田Ｓは、その重量の９５〜９６％が錫からなっており、残りの４〜５％は、無鉛半田Ｓの融点を下げるための成分からなり、実質的には錫によって無鉛半田Ｓの流動性が左右される。

このように錫を主成分として相対的に流動性に劣る無鉛半田Ｓが溶融した状態で、設置孔１２と接続ピン２１との間の空間から流れ込むようにするために、設置孔１２と接続ピン２１との間の間隔が十分に離隔している。また、設置孔１２と接続ピン２１との間の間隔が一定以上に大きくなると、無鉛半田Ｓがランド１３に沿って上方に移動できず、自重によって下方へ流れてしまうので、設置孔１２と接続ピン２１との間の間隔は、一定の範囲内で維持されなければならない。

図３には、接続ピン２１の直径Ｄ２を０．８ｍｍと固定させ、設置孔１２の直径Ｄ１を次第に増加させた場合の、接続ピン２１の設置孔１２への半田付けの状態が示されている。

図面から分かるように、設置孔１２の直径Ｄ１が１．１ｍｍ、即ち、接続ピン２１の直径Ｄ２と設置孔１２の直径Ｄ１との差が０．３ｍｍである場合は、無鉛半田Ｓが設置孔１２と設置ピン２１との間から十分に流れ込まず、設置孔１２と接続ピン２１との間に無鉛半田Ｓが満たされない空いた空間が発生するのに対して、設置孔１２の直径が１．２ｍｍ〜１．６ｍｍである場合は、即ち、設置孔１２の直径Ｄ１が接続ピン２１の直径Ｄ２よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの間で大きく形成される場合は、十分な量の無鉛半田Ｓが設置孔１２と接続ピン２１との間に流れ込んで、設置孔１２と接続ピン２１との間に空いた空間が殆ど発生しないことを、実験によって確認することができた。

また、本発明による印刷回路基板１０は、ベースプレート１１の下面に設けられたランド１３の下側パッド部１３ｂは、溶融した無鉛半田Ｓが直接接触するので、十分な量の無鉛半田Ｓが供給され得るのに対して、ベースプレート１１の上面に設けられた上側パッド部１３ａは、設置孔１２と接続ピン２１との間へ流れ込んだ無鉛半田Ｓのみが一部伝達されるため、少量の無鉛半田Ｓのみが供給される。

このような上側パッド部１３ａが無鉛半田Ｓによって覆われず、空気中に露出して長時間放置されると、空気との接触によって酸化してしまう恐れがある。従って、本発明による印刷回路基板１０は、ランド１３の上側パッド部１３ａの幅を、下側パッド部１３ｂの幅に比べて相対的に小さく形成することによって、少量の無鉛半田Ｓのみが供給されても、上側パッド部が無鉛半田Ｓによって十分に覆われるようになっている。

図４には、接続ピン２１の直径Ｄ２を０．８ｍｍ、設置孔１２の直径Ｄ１を１．２ｍｍと固定させ、ランド１３の上側パッド部１３ａの直径Ｄ３を次第に増加させた場合の、接続ピン２１の設置孔１２への半田付けの状態が示されている。

図面から分かるように、上側パッド１３ａの直径Ｄ３が１．７ｍｍで形成される場合は、上側パッド部１３ａの広さが供給された無鉛半田Ｓの量に比べて広く、上側パッド部１３ａの外側端部が空気中に露出するのに対して、ランド１３の上側パッド１３ａの直径Ｄ３が１．３ｍｍ〜１．５ｍｍである場合は、上側パッド部１３ａの殆どが無鉛半田Ｓによって覆われている状態となることを、実験によって確認することができた。

この実施形態では、設置孔１２の直径Ｄ１が接続ピン２１の直径Ｄ２よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの間で大きく形成された場合を、実験によって確認しているが、これに限定されず、これと同様にして接続ピン２１と設置孔１２との間の間隔が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内で形成されても、実質的に同一の作用効果が得られる。

また、この実施形態では、ランド１３の上側パッド部１３aの直径Ｄ３が設置孔１２の直径Ｄ１よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの間で大きく形成された場合を、実験によって確認しているが、これに限定されず、これと同様にして上側パッド部１３ａが０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ範囲内の幅を有するように形成しても、実質的に同一の作用効果が得られる。

本発明による印刷回路基板を示す斜視図である。 本発明による印刷回路基板に電気部品が設置された状態を示す断面図である。 本発明による印刷回路基板における設置孔の直径変化による半田付けの状態を示す図である。 本発明による印刷回路基板におけるランドの上側パッド部の直径変化による半田付けの状態を示す図である。

符号の説明

１０ 印刷回路基板
１１ ベースプレート
１２ 設置孔
１３ ランド
１３ａ 上側パッド部
１３ｂ 下側パッド部
１４ コンダクタ
２０ 電気部品
２１ 接続ピン

Claims (11)

1. 接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートを備えた印刷回路基板において、前記設置孔とこの設置孔に設置された前記接続ピンとの間は、溶融した無鉛半田が十分に流れ込むように、所定距離だけ離隔していることを特徴とする印刷回路基板。
2. 前記設置孔の直径が、前記接続ピンの直径よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内で大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
3. 前記設置孔とこの設置孔に設置された前記接続ピンとの間の間隔が、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内に維持されることを特徴とする請求項１に記載の印刷回路基板。
4. 前記無鉛半田が、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることを特徴とする請求項２に記載の印刷回路基板。
5. 前記無鉛半田が、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることを特徴とする請求項３に記載の印刷回路基板。
6. 接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通され、無鉛半田によって固定されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートを備えた印刷回路基板において、前記各設置孔には、前記各設置孔の内面を覆って前記ベースプレートの上面に配置される上側パッド部と、前記ベースプレートの下面に配置される下側パッド部とを含むランドが配置され、前記上側パッド部は、前記下側パッド部に比べて相対的に小さい幅を有することを特徴とする印刷回路基板。
7. 前記上側パッド部の直径が、前記設置孔の直径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内で大きく形成されることを特徴とする請求項６に記載の印刷回路基板。
8. 前記上側パッド部の幅が、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲内で形成されることを特徴とする請求項６に記載の印刷回路基板。
9. 前記無鉛半田が、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることを特徴とする請求項７に記載の印刷回路基板。
10. 前記無鉛半田が、その重量の９５％〜９６％が錫で形成されることを特徴とする請求項８に記載の印刷回路基板。
11. 接続のための接続ピンが延長されている電気部品の接続ピンが挿通されるように、複数の設置孔が設けられたベースプレートと、前記設置孔に配置され、前記設置孔の内面を覆って前記ベースプレートの上面に配置される上側パッド部と、前記ベースプレートの下面に配置される下側パッド部とを含むランドとを備えた印刷回路基板において、前記設置孔の直径は、前記接続ピンの直径よりも０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内で大きく形成され、前記上側パッド部の直径は、前記設置孔の直径よりも０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内で大きく形成されることを特徴とする印刷回路基板。

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