JP2006339685A

JP2006339685A - プリント配線基板

Info

Publication number: JP2006339685A
Application number: JP2006259574A
Authority: JP
Inventors: Miyoko Takahashi; 三代子高橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】ソルダリング時のブリッジ及びクラックを同時に抑制する。
【解決手段】実装部品のリードが挿通される円形のホールがであり、ほぼ長円形状であるランドが長円形状の短軸方向に複数形成されており、自動はんだ付けによりリードとランドのはんだ付けが行われるプリント配線基板であって、はんだの流れるランド列方向のランド幅が、ランド列に対して垂直方向のランド幅よりも短くするとともに、隣接するランドと対向する部位の少なくとも一方に円弧状の膨らみを持たせた突出部と、ランド列両端のランドにおいては、端部をランド列に対して水平方向に膨らみを持たせた外周形状を有するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線基板にかかわり、そのランド形状に特徴を有する例えば２．５mm以下の狭ピッチのリード部品のリードが接続されるランドが形成されているプリント配線基板に関するものである。

近年、電子機器の小型化／高密度化が進み、例えば２．５mm以下の狭ピッチで多ピンの集積回路やコネクター、また例えば２．５mmピッチの３端子レギュレータ（例えばＴＯ２２０パッケージ）等の実裝部品の使用が増えてきている。
これらの部品をプリント配線基板にフローソルダ等で自動はんだ付けした場合、はんだは表面張力により部品挿入穴付近に集中しフィレットを形成する。

図７はプリント配線基板の外観を示す斜視図である。
ランド２０は銅箔をカットすることによって形成され、配線パターン２１によって接続されている。そして後述するように実裝部品やリード部品のリードが挿通される開口は形成されており、この開口にリードを挿通した状態で、例えば矢印Ｆで示されている方向でフローソルダリング等によってはんだ付けが行われる。ランド列２０Ｌはランド２０が複数配列されて形成されており、ランド２０は前記した多ピンの集積回路やコネクタ等が接続することができるピッチで形成されている。
ランド２２は基板Ｋの表面に実裝される表面実裝部品の端子が配置されるように形成され、リフローソルダリングによってはんだづけが行われる。

図８はプリント配線基板Ｋのランド２０とリード部品又は実裝部品のリードをフローソルダリングはんだ付けした状態を断面的に示す図である。
図示されているように、プリント配線基板Ｋに形成されているランド２０と部品のリード２４をはんだ付けした場合、ランド２０からリード２４の先端に向かって円錐状にはんだが付いてフィレット２５が形成される。

ランド列２０Ｌの場合、このようなフィレット２５を形成しながら隣のランド２０に移っていくが、例えば２．５mm以下の狭ピッチでリードが１列に並んでいる実裝部品を接続するため、各ランド２０の間隙が狭くなるため隣のランド２０に移る際、この間隙に集中したはんだは途切れずにブリッジが発生することになる。

プリント配線基板Ｋをフローソルダー等で自動はんだ付けする場合、一般部品のプリント基板設計条件では、通常、はんだ付けの信頼性／品質を確保するための条件として『ランド径：φ２．５mm程度，ランド間隙：０．５mm以上』が望ましいと言われている。これは、ランド径がφ２・５mm以下になると充分なはんだ量が確保出来ず、はんだ量の不足からはんだ接合部の信頼性が低下し、ランド２０間隙が０．５mmより狭くなると、隣接するランド２０間でブリッジが多発し、はんだ付けの品質が低下するためである。

図９は図７に示したランド列２０Ｌの一例を示す摸式図である。上記したような、２．５mmピッチの部品では、例えばφ２・７５mmの円形の銅箔を０・６mmの間隙Ｐを以て隣接するようにカットして、長円形状に近い同一形状のランド２０、２０、２０・・・を用いることが一般的である。
しかし図９に示すランド２０の形状では、上記したように隣接するランド２０間でブリッジが多発することから、例えば図１０に示されているように、１個置きに、ランド径がφ２mmに近い円形状になるようにソルダーレジスト等でランド２０を覆って絞り込みランド２０ａを形成し、ランド（はんだ付け部分）の面積を小さくすることにより、ブリッジを防止することが考えられている。

また、この絞り込みランド２０ａの他にも、例えば図１１（ａ）に示されている略六角形のランド２４（実公昭５９−２６３２４１号）や、図１１（ｂ）に示されている対向部分に凹みを設けたランド２５や、図１１（ｃ）に示されているように対向部分に切り込みを形成ししたランド２６（実公平１−６３４９号）等によりブリッジを防止することが考えられている。

ところで、例えば絞り込みランド２０ａや各種ブリッチ対策を施したランド２４、２５、２６等はその面積が狭く形成されているので、フローソルダリング等で自動はんだ付けした場合、フィレット２５が低くなる傾向にある。このように、フィレット２５が低くなると、はんだとリード２４との接着面積、及び全体のはんだの量が少なくなり、はんだ付け強度が低下するとともに、はんだクラック（はんだ接合部の破壊）が発生しやすくなる。
したがってクラックの発生を防ぐにはフィレット２５が高くなるようにければならない。しかしながら、単純にフィレット２５を高くするために絞り込みランド２０ａ等の面積を広くすると、前記したようにランド２０ａ間のブリッジが増え修正作業が発生する。

このように、はんだクラックの発生とブリッジの発生数は相反するもので、ランド形状によりこれを抑制する事は大変困難であり、絞り込みランド２０ａと同等のブリッジ発生率を維持しながら、フィレット２５を高くすることができる新しいランド形状が必要とされている。
また、上記した例えば２．５mmピッチの実裝部品を実裝する場合の条件として、ランド径をφ２．５mm程度にすると、ランド２０の間隙が０．５mm以上が確保できず、またランド２０の間隙を０．５mm以上にするとランドの径φ２・５mmが確保できないので、この条件を満足することは困難である。

また、プリント配線基板Ｋが搭載される機器が使用される状態で、実裝部品とプリント配線基板Ｋの膨張率の差によって発生するメカ的応力が大きい部品や、３端子レギュレータでよく使用されるトランジスタのように発熱による熱応力のかかる部品を用いる場合、面積が狭く形成されている絞り込んみランド２０ａは、はんだ接合部にはんだクラックが発生し易くなるという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、実装部品のリードが挿通される円形のホールがであり、ほぼ長円形状であるランドが長円形状の短軸方向に複数形成されており、自動はんだ付けによりリードとランドのはんだ付けが行われるプリント配線基板において、はんだの流れるランド列方向のランド幅が、ランド列に対して垂直方向のランド幅よりも短くするとともに、隣接するランドと対向する部位の少なくとも一方に円弧状の膨らみを持たせた突出部と、ランド列両端のランドにおいては、端部をランド列に対して水平方向に膨らみを持たせた外周形状を有するように構成する。

本発明によれば、はんだが隣のランドに移る際のはんだ切れのポイントが面（線）から点になるので、はんだが切れやすくなりブリッジが減少する。
また、リード周辺部分のランド幅を出来るだけ広くし、ランド列方向に沿って１列に並んだランドに対し、水平方向にランド面積を広げることで、周辺のはんだを呼び込むことができフィレットを高くすることができる。更に、ランド列を形成する両端のランドは、ランド列方向に対して垂直方向にランド面積を広げたため、はんだを呼び込む範囲が広がり、よりフィレットを高くすることができるようになる。このように高いフィレットを形成することにより、はんだ接合部の信頼性が向上する。

以上、説明したように本発明のプリント配線基板は、ランド列を形成する複数のランドの対向部分を曲線で形成するとともに、ソルダリング方向に対して垂直方向にその面積を広げ、更に、応力が大きくなる両端のランドの面積、ソルダリング方向と水平を広げるよう構成されている。これにより、ブリッジの発生を抑制するとともにフィレットを高くしてクラックを抑制することができるランド形状を実現することができる。
したがって、フローソルダ等で自動はんだ付けによるブリッジの発生が半減しプリント配線基板の品質の向上を図ることができ、さらに、フィレットを高くすることにより、十分なはんだ量が確保できはんだクラックの発生を抑制し、はんだ接合部分の信頼性が向上するようになる。
特にランド列の両端のランドについては、多ピンの実裝部品ほど両端のランドにかかる応力が大きくなるため本発明は有効なものとなる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施形態のプリント配線基板に形成されるランド列の一部を摸式的に示す図である。なお、矢印Ｆはランド列方向を示し本実施形態でははんだ付けが行われる際のソルダリング方向と同一方向とされる。
本実施形態のプリント配線基板に形成されるランド列は、その両端に形成される端ランド１、１、及び該端ランド１、１の間に形成されるランド３、３、３・・・によって構成されている。

図示されているように、本発明ではフローソルダ等によりはんだが集中する端ランド１の端部１ａ、及びランド３の端部３ａを直線を含まない形状で形成している。これにより、はんだが隣のランドに移る際のはんだ切れのポイントを点とすることができ、ブリッジを抑制することができる。

また、端ランド１及びランド３において実裝部品のリードが挿通されるホール２、４の周辺部分のランド幅を広くするために、端部１ｂ、端部３ｂをソルダリング方向（矢印Ｆ）に対して水平方向に膨らみを持たせることで、周辺のはんだを呼び込むことができホール２、４を中心として形成されるフィレットを高くすることができる。
更に、両端の端ランド１、１においては、端部１ｃをソルダリング方向（矢印Ｆ）に対して水平方向に膨らみを持たせることで、はんだを呼び込む範囲が広がりよりフィレットを高くすることができ、クラックを抑制することができるようになる。

したがって、ランドの外周形状を直線を含まない形状で形成し、かつ、図示したように１列に並んだ各ランドの間隙が例えば０．５mmになるまで、さらにランド面積が例えばφ２・５mmの円と同等となるまでソルダリング方向に対して膨らみを設けることで、ブリッジを抑制しつつフィレットを高くすることができるようになる。
また、端ランド１、１にかかる応力が最も大くなるため、端ランド１、１の水平方向のそれぞれ外側の面積を広げる膨らみを持たせることにより、周囲のはんだを呼び込むことができ、よりフィレットを高くすることができるようになる。つまり、本発明によるランド形状はブリッジとクラックを同時に抑制することが可能になる。

図２、図３、図４は図１に示すランドの変形例を示す図であり、これらの図で、図１と共通の部分は同一の沿え字（ａ、ｂ、ｃ）が付されている。
図２に示されているように、端ランド５の外周を形成する端部５ａ、及びランド６の端部６ａの形状を直線を含まない形状で形成するとともに、端部５ａと端部５ｂ、５ｂ及び端部６ａ及び端部６ｂ、６ｂの連続部分が図１に示した端ランド１、ランド３よりもなだらかになるように形成されている。これによって、さらにはんだ切れが円滑になりブリッジの抑制効果が向上する。

また、図３に示されているように、端ランド７とランド８が対向している部分の縁部にのみ、先端部分がソルダリング方向に対して垂直方向にそろっている複数の端部７ａ、８ａを形成するようにしても良い。
また、図４に示されているように、ランド１０のとなりのランドに対向する縁部を、直線を含まない形状で形成されている複数の端部１０ａ、１０ａ、１０ａ・・・で形成し、さらに、端ランド９、９のランド１０と対向する縁部も端部１０ａと同様に複数の端部９ａ、９ａ、９ａ・・・で形成する。これによって、はんだ切れのポイント（点）が増えブリッジの発生を抑制することができるようになる。

なお、上記した図１乃至図４に示す端ランド及びランドは、図示した形状となるように銅箔をカットして構成する例であるが、例えば図５に示されているように、基板上に略長方形に形成された銅箔の一部を、ハッチングで示されているように例えばソルダーレジスト１１や、このソルダーレジスト１１にリファレンス番号等を印刷するインク等で覆うことにより、図１に示した端ランド１、ランド４と同形状の端ランド１２、ランド１３を形成することも可能である。
また、図示しないが図２乃至図４に示した端ランド５、７、９、及びランド６、８、１０を形成しても良い。

以上、図１乃至図５に示した端ランド、ランドが形成されているプリント配線基板と従来のプリント配線基板のブリッジ発生率は、図６に示されているようになる。図６に示されている一例は、例えば１５００枚のプリント配線基板をフローソルダリングによってはんだ付けを行った場合のブリッジ発生率を示しているが、本発明では従来例に対してブリッジの発生率が半減していることが解る。

なお、本発明は実施の形態で挙げた例えば２．５mmピッチの実裝部品よりも、さらにピッチの細かい実裝部品を実裝するプリント配線基板に適用した場合も、本実施の形態と同様の効果を有する。また、上記実施の形態では実裝部品をはんだ付けする例を挙げて説明したが、リード部品を接続するランドが近接して列状に配置されている場合にも適用することができる。

本発明の実施形態におけるランド列の一部を摸式的に示す図である。本発明の実施形態の変形例のランド列の一部を摸式的に示す図である。本発明の実施形態の変形例のランド列の一部を摸式的に示す図である。本発明の実施形態の変形例のランド列の一部を摸式的に示す図である。本発明の実施形態の変形例のランド列の一部を摸式的に示す図である。本発明と従来例のブリッジの発生率の一例を説明する図である。プリント配線基板の外観を示す斜視図である。プリント配線基板のランドにリードがはんだ付けされた状態を示す断面図である。従来の通常のランドの形状を示す図である。従来のしぼり込みランドの形状を示す図である。従来のブリッジ対策を施したランドの形状を示す図である。

符号の説明

１、５、７、９端ランド，３、６、８、１０ランド，２、４開口

Claims

実装部品のリードが挿通される円形のホールがであり、ほぼ長円形状であるランドが長円形状の短軸方向に複数形成されており、自動はんだ付けによりリードとランドのはんだ付けが行われるプリント配線基板において、
はんだの流れるランド列方向のランド幅が、ランド列に対して垂直方向のランド幅よりも短くするとともに、隣接するランドと対向する部位の少なくとも一方に円弧状の膨らみを持たせた突出部と、ランド列両端のランドにおいては、端部をランド列に対して水平方向に膨らみを持たせた外周形状を有すること
を特徴とするプリント配線基板。