JP2007027538A

JP2007027538A - 回路基板

Info

Publication number: JP2007027538A
Application number: JP2005209705A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishimoto; 敏男石本; Toshihiko Sasaki; 敏彦佐々木; Takafumi Okayama; 尚文岡山; Masayoshi Terajima; 正佳寺嶋
Original assignee: Orion Electric Co Ltd
Current assignee: Orion Electric Co Ltd
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01
Also published as: US20070017699A1

Abstract

【課題】
回路基板に電子部品を半田付けする際に発生するガスによる半田付け不良を防止できるようにする。
【解決手段】
回路基板１に一対のスルーホール１０を形成し、このスルーホール１０に充填した銀ペースト１２によって回路基板１の表裏に形成するランド１１を接続する。銀ペースト１２は固化した際、回路基板１の表裏面から銀ペースト１２が湾曲状に隆起した突出部１５となる。突出部１５の表面をオーバーコート１３で被覆し、その突出部１５に電子部品５を接触させて電子部品５と回路基板１との間にガス抜き用の空隙Ｓを形成する。半田付けする際に発生するガスはリード端子５Ａを挿通する貫通孔４から電子部品５と回路基板１との空隙Ｓを通って外部に抜ける。
【選択図】図１

Description

回路基板に形成する配線パターンに電子部品のリード端子を挿入実装した状態でディップソルダリング法などにより半田付けして配線パターンと電子部品とを電気的に接続する回路基板、特に半田付け時に発生するガスを効果的に排出するように構成した回路基板に関する。

各種の電子回路を形成する場合には、絶縁材料から成る回路基板上に配線パターンを形成して所定の回路を形成し、その配線パターンに電子部品を接続して回路基板上に電子部品を実装するようにしている。このように回路基板上に実装される電子部品は、電子部品のリード端子を配線パターンに形成する貫通孔に挿通し、リード端子と配線パターンとを半田付けしている。

このようなリード端子と配線パターンとの接続に際し、回路基板の貫通孔に電子部品のリード端子を挿入して仮止めした状態で回路基板を半田ディップ槽に浸漬して搬送し、半田ディップ槽に形成する半田噴流に回路基板の下面を順次接触させてリード端子と配線パターンとを半田付けするディップソルダリングが知られている。

ディップソルダリングによる半田付けの際に、半田噴流と接触することによってフラックスが気化してガスが発生し、このガスがリード端子を挿入する貫通孔に残存する場合がある。このように半田付け時に貫通孔が残存すると、貫通孔に溶融はんだが十分に充填されない場合があり、回路基板の製造工程において、貫通孔内に残存したガスが加熱、膨張されることによりはんだに亀裂が生じ、半田付け不良を誘発することから、従来から半田付け工程におけるガスの発生に伴う半田不良の防止のための対策がとられていた。例えば、特許文献１には、回路基板の実装面にシルクインクを用いたスクリーン印刷により支持突起を形成し、前記回路基板に実装する電子部品を前記支持突起に支持して、回路基板と電子部品の間にガス抜き用の隙間を形成したプリント配線基板が開示され、特許文献２には、基板に配線パターンとレジスト層及びシルク印刷層を形成し、そのシルク印刷層の一部を残して基板の表面が露出するように抜きパターンを形成し、シルク印刷層に配置した電子部品の底に抜きパターンによる隙間を形成した電子部品の半田付け構造が開示されている。

特開２００２−５７４３０号公報特開２００４−５５７９８号公報

前述した特許文献１、２のように回路基板に印刷される印刷層によって電子部品を支持する支持突起を形成したり、印刷層を抜いた抜きパターンによって電子部品と回路基板との間にガス抜き用の間隙を形成する構成では、極めて薄膜な印刷層によってガス抜き用の隙間を形成することから、隙間の幅に限界があり、ガスを効果的に抜くまでの空隙を形成することができず、ガスの抜けが悪くなる、という課題を有している。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、半田付け工程時のガスを効果的に逃がして半田付けをより確実に行ない得るようにした回路基板を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る回路基板は、回路基板に電子部品を電気的に接続する配線パターンを形成し、この配線パターンに貫通孔を形成するとともに、その貫通孔に電子部品のリード端子を挿入し、該リード端子と配線パターンとを電気的に接続する回路基板において、前記回路基板に複数のスルーホールを形成し、このスルーホールの開口部周縁に位置して前記回路基板の表裏にランドを形成し、前記スルーホールに充填する導電性ペーストで前記各ランドを接続するとともに、その導電性ペーストによって少なくとも前記電子部品の実装面に隆起する湾曲状の突出部を形成し、絶縁層で被覆した前記突出部に前記電子部品を接触させて前記回路基板と電子部品との間にガス抜き用の空隙を形成したことを特徴とする。

請求項１の構成により、回路基板を半田処理する際の半田濡れ性を高めるために、ディップソルダリングの前段工程として回路基板にフラックスを塗布する。フラックスを塗布した回路基板を半田付けする際、フラックスが気化してガスが発生し、そのガスが電子部品のリード端子を挿通する貫通孔に侵入する。回路基板に実装する電子部品として底部が平坦な例えば水晶振動子などを実装する場合、電子部品の底部が回路基板に密着することから、貫通孔に入り込んだガスが抜けなくなるが、回路基板に導電製ペーストによる湾曲状に隆起した突出部を形成し、この突出部に回路基板に実装する電子部品を接触させることによって、回路基板と電子部品との間に貫通孔と連通する空隙が形成され、半田付けする際に発生するガスが貫通孔から電子部品と回路基板との空隙を通って外部に抜け、ガスによる半田不良を抑制することが可能となる。

請求項２に係る回路基板は、前記ランドと前記配線パターンとを離間させ、該ランドと前記配線パターンとを電気的に絶縁させたことを特徴とする。

請求項２の構成により、突出部を形成するためのランドと電子部品を接続する配線パターンとが電気的に絶縁されているから、短絡などの電気的なトラブルが抑制される。

請求項３に係る回路基板は、請求項１又は２記載の回路基板において、前記回路基板の配線パターンに前記電子部品のリード端子を挿入実装した状態でディップソルダリング法により半田付けして前記配線パターンと前記電子部品とを電気的に接続するとともに、その半田付け時における回路基板の搬送方向に対して前記スルーホールが前記貫通孔の延長線上に重ならないように配置されていることを特徴とする。

請求項３の構成により、貫通孔から回路基板と電子部品との空隙を通って電子部品の外部に抜ける際、ガスの流れを乱すことなく、外部へとスムーズに排出することが可能となる。

請求項４に係る回路基板は、請求項１〜３の何れか１項に記載の回路基板において、前記突出部の表面に絶縁層としてオーバーコートを形成し、その表面をさらにシルク層で被覆したことを特徴とする。

請求項４の構成により、突出部の高さがオーバーコートとシルク層によって嵩上げされ、突起部による回路基板と電子部品との空隙を広く設定できる。

請求項５に係る回路基板は、請求項１〜４の何れか１項に記載の回路基板において、前記電子部品の実装面に位置して前記貫通孔の周囲に前記レジスト層と配線パターンを抜いた抜きパターンを形成し、この抜きパターンの端部を前記電子部品の外部に延出させたことを特徴とする。

請求項５の構成によれば、貫通孔から回路基板と電子部品との空隙に抜ける入り口側において、配線パターンとレジスト層を抜いた抜きパターンが形成され、その抜きパターンによって空隙を広く設定でき、ガスが効果的に抜ける。

請求項１に係る請求項１に係る回路基板によれば、回路基板に電子部品を電気的に接続する配線パターンを形成し、この配線パターンに貫通孔を形成するとともに、その貫通孔に電子部品のリード端子を挿入し、該リード端子と配線パターンとを電気的に接続する回路基板において、前記回路基板に複数のスルーホールを形成し、このスルーホールの開口部周縁に位置して前記回路基板の表裏にランドを形成し、前記スルーホールに充填する導電性ペーストで前記各ランドを接続するとともに、その導電性ペーストによって少なくとも前記電子部品の実装面に隆起する湾曲状の突出部を形成し、絶縁層で被覆した前記突出部に前記電子部品を接触させて前記回路基板と電子部品との間にガス抜き用の空隙を形成したものであるから、半田付け時に発生するガスが電子部品と回路基板との空隙から効率的に抜けてガスによる半田不良を抑制することができる。

請求項２に係る回路基板によれば、前記ランドと前記配線パターンとを離間させ、該ランドと前記配線パターンとを電気的に絶縁させているから、短絡などの電気的なトラブルを防止することができる。

請求項３に係る回路基板によれば、請求項１又は２記載の回路基板において、前記回路基板の配線パターンに前記電子部品のリード端子を挿入実装した状態でディップソルダリング法により半田付けして前記配線パターンと前記電子部品とを電気的に接続するとともに、その半田付け時における回路基板の搬送方向に対して前記スルーホールが前記貫通孔の延長線上に重ならないように配置されているから、ガスの流れを乱すことなく、半田付け時に発生するガスを電子部品と回路基板との空隙から外部へとスムーズに排出することができる。

請求項４に係る回路基板によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の回路基板において、前記突出部の表面に絶縁層としてオーバーコートを形成し、その表面をさらにシルク層で被覆したものであるから、突起部による回路基板と電子部品との空隙を広く設定して半田付け時に発生するガスを電子部品と回路基板との空隙から外部へと効率的に排出することができる。

請求項５に係る回路基板によれば、請求項１〜４の何れか１項に記載の回路基板において、前記電子部品の実装面に位置して前記貫通孔の周囲に前記レジスト層と配線パターンを抜いた抜きパターンを形成し、この抜きパターンの端部を前記電子部品の外部に延出させたものであるから、抜きパターンによって空隙を広く設定して半田付け時に発生するガスを電子部品と回路基板との空隙から外部へと効率的に排出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１〜図４を参照して説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１〜図４は、本発明の実施例を示し、図１は本発明の回路基板の断面図、図２は回路基板の平面図、図３は半田付け工程を示す説明図、図４は半田付け工程における貫通孔とスルーホールとの位置関係を示す説明図である。同図において、１は回路基板であり、例えば紙・フェノール樹脂銅張積層板などから成る絶縁基板１Ａの表裏に銅箔などを積層し、フォトエッチング法などによって不要な銅箔を除去して所望の配線パターン２を形成した後、非半田付け部分にレジスト層３を印刷している。前記配線パターン２には貫通孔４が形成され、この貫通孔４に挿通した電子部品５のリード端子５Ａを配線パターン２に半田付けして回路基板１と電子部品５とを電気的に接続している。

前記回路基板１には一対のスルーホール１０が形成され、このスルーホール１０の開口部周縁に位置して前記回路基板１の表裏に前記銅箔によるランド１１が形成され、スルーホール１０に導電性ペースト、本実施例では銀ペースト１２を充填し、この銀ペースト１２によって前記各ランド１１を接続している。このようにスルーホール１０に溶融した銀ペースト１２を充填して回路基板１の表裏に形成する各ランド１１を電気的に接続するが、各ランド１１を接続する銀ペースト１２が固化した際、回路基板１の表裏面から銀ペースト１２が湾曲状に隆起し、その湾曲状に隆起した銀ペースト１２によって前記電子部品５と接触する突出部１５を形成している。また、前記電子部品５の実装面となる回路基板１の表面側では前記突出部１５の表面を絶縁層となるオーバーコート１３で被覆する。このように、オーバーコート１３で被覆した突出部１５に回路基板１に実装する電子部品５を接触することによって、電子部品５と回路基板１との間には１０〜５０μｍのガス抜き用の空隙Ｓが形成されている。また、前記銀ペースト１２を充填するためのスルーホール１０とリード端子５Ａを挿通する貫通孔４の位置関係は、後述する半田付け工程時における回路基板１の搬送方向Ａに対して前記スルーホール１０が貫通孔４とが重ならない位置に設けられている。また、回路基板１の裏面に形成するランド１１と配線パターン２とは、電気的に絶縁するために離間させている。

前記リード端子５Ａの接続は、ディップソルダリング法により半田付けするものであり、図３に示すように、ディップ漕２０には図示しない噴流ポンプが組み込まれ、この噴流ポンプにより溶融半田を湧き上げるように循環送流させる。一方、ディップ漕２０には、ワークである回路基板１がキャリア（図示しない）によって搬送される。回路基板１は前工程でフラックスを塗布した後、キャリアの搬送によりディップ漕２０の上方に移送され、搬送途中でディップ漕２０の中に吊り降ろしてディップ漕２０に浸漬し、電子部品５のリード端子５Ａが回路基板１の配線パターン２に半田付けなどのディップソルダリングを行う。こうして半田工程が済むと、再びキャリアによりディップ漕２０から引き上げて次の冷却工程に移送される。

前記回路基板１を半田処理する際の半田濡れ性を高めるために、ディップソルダリングの前段工程として回路基板１にフラックスを塗布するようにしているが、フラックスを塗布したワークを半田浴の中に浸漬すると、フラックスと溶融半田とが化学反応してガスが発生し、そのガスが電子部品５のリード端子５Ａを挿通する貫通孔４に侵入する。ここで、回路基板１に実装する電子部品５として底部が平坦な例えば水晶振動子などを実装する場合、電子部品５の底部が回路基板１に密着し、貫通孔４に入り込んだガスが抜けなくなるが、本実施例においては、回路基板１にスルーホール１０を形成し、このスルーホール１０に充填して銀ペースト１２によって湾曲状に隆起した一対の突出部１５を形成し、この突出部１５に回路基板１に実装する電子部品５を接触させて回路基板１と電子部品５との間に貫通孔４と連通する空隙Ｓを形成することによって、半田付けする際に発生するガスが貫通孔４から電子部品５と回路基板１との空隙Ｓを通って外部に効果的に抜ける。このように、電子部品５と回路基板１との間にはガス抜き用の空隙Ｓが形成されているが、その空隙Ｓは回路基板１の表裏に形成するランド１１を接続する銀ペースト１２による突出部１５を形成し、さらに、その突出部１５の表面をオーバーコート１３で被覆することによって、単に薄膜のレジスト層や配線パターンなどによって空隙を形成する構造に比べガス抜き用の空隙Ｓの幅を大きく設定することができるから、半田付け時に発生するガスを効果的に抜くことができる。さらに、突出部１５は回路基板１から湾曲状に隆起することから、突出部１５と電子部品５との接触面積を少なく抑えることができるとともに、銀ペースト１２を充填するためのスルーホール１０は、半田付け工程時における溶融半田が流れる方向Ａに対して貫通孔４と重ならない位置に設けられているから、貫通孔４から空隙Ｓを通って外部に抜けるガスの流れを乱すことなく、空隙Ｓから外部へとスムーズにガスが排出される。これにより、回路基板１に電子部品５を確実に半田付けすることができ、半田付けの不良を招くことがない。また、回路基板１の裏面に形成するランド１１と配線パターン２とは電気的に絶縁されているから、短絡などの電気的なトラブルも防止することができる。

図５〜図７は、本発明の実施例２を示し、図５は回路基板の断面図、図６は回路基板の平面図、図７は半田付け工程における貫通孔とスルーホールとの位置関係を示す説明図であり、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。本実施例では、突出部１５の表面に被覆するオーバーコート１３の表面をさらにシルク印刷層１４で被覆する。これにより、突出部１５の高さ（空隙Ｓ１の幅）を実施例１より高く設定することが可能となる。また、前記電子部品５の実装面に位置する回路基板１の表面において、配線パターン２とレジスト層３とを抜いて絶縁基板１Ａを露出させた抜きパターン２５を形成し、その抜きパターン２５の端部を電子部品５の外部に延出させている。

このように、本実施例においては、突出部１５の表面を被覆するオーバーコート１３をさらにシルク印刷層１４で被覆することによって、実施例１より突出部１５の高さを高く設定できるから、回路基板１と電子部品５との空隙Ｓ１を広げ、より効果的なガス抜きが可能となりなる。しかも、電子部品５の実装面となる回路基板１の表面において、配線パターン２とレジスト層３を抜いた抜きパターン２５を形成することから、その抜きパターン２５における回路基板１と電子部品５との空隙Ｓ１は８０〜１３５μｍと大幅に広げることができ、その抜きパターン２５の端部が電子部品５の外部に延出することで、半田付け時に発生するガスが貫通孔４から抜きパターン２５と空隙Ｓを通って外部に効果的に抜ける。これにより、前記実施例１と同様、回路基板１に電子部品５を確実に半田付けすることができ、半田付けの不良を招くことがない。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例では、回路基板に実装する電子部品として水晶振動子を示したが、水晶振動子以外の電子部品にも適用可能である。また、突出部やリード端子の数なども適宜選定すればよい。

本発明の実施例１を示す回路基板の断面図である。同上、回路基板の平面図である。同上、半田付け工程を示す説明図である。同上、半田付け工程における貫通孔とスルーホールとの位置関係を示す説明図である。本発明の実施例２を示す回路基板の断面図である。同上、回路基板の平面図である。同上、半田付け工程における貫通孔とスルーホールとの位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１回路基板
２配線パターン
３レジスト層
４貫通孔
５電子部品
５Ａリード端子
１０スルーホール
１１ランド
１２銀ペースト（導電性ペースト）
１３オーバーコート（絶縁層）
１４シルク層
１５突出部
２５抜きパターン
Ｓ,Ｓ１空隙

Claims

回路基板に電子部品を電気的に接続する配線パターンを形成し、この配線パターンに貫通孔を形成するとともに、その貫通孔に電子部品のリード端子を挿入し、該リード端子と配線パターンとを電気的に接続する回路基板において、前記回路基板に複数のスルーホールを形成し、このスルーホールの開口部周縁に位置して前記回路基板の表裏にランドを形成し、前記スルーホールに充填する導電性ペーストで前記各ランドを接続するとともに、その導電性ペーストによって少なくとも前記電子部品の実装面に隆起する湾曲状の突出部を形成し、絶縁層で被覆した前記突出部に前記電子部品を接触させて前記回路基板と電子部品との間にガス抜き用の空隙を形成したことを特徴とする回路基板。
前記ランドと前記配線パターンとを離間させ、該ランドと前記配線パターンとを電気的に絶縁させたことを特徴とする請求項１記載の回路基板。
前記回路基板の配線パターンに前記電子部品のリード端子を挿入実装した状態でディップソルダリング法により半田付けして前記配線パターンと前記電子部品とを電気的に接続するとともに、その半田付け時における回路基板の搬送方向に対して前記スルーホールが前記貫通孔の延長線上に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板。
前記突出部の表面に絶縁層としてオーバーコートを形成し、その表面をさらにシルク層で被覆したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回路基板。
前記電子部品の実装面に位置して前記貫通孔の周囲に前記回路基板に形成されるレジスト層と配線パターンを抜いた抜きパターンを形成し、この抜きパターンの端部を前記電子部品の外部に延出させたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回路基板。