JP2007059803A - プリント基板、電子基板及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント基板にコネクター等の電子部品を実装する際に、電子部品の端子に加えられた熱が放熱することによるハンダ不良を防止することを課題とする。
【解決手段】 コネクター４０のグランドピン４２が挿通されるスルーホール３４の内壁にコーティングされた導通層３３には、グランドパターン２４、グランドプレーン２６、グランドパターン３０が接続されていない。これにより、プリント基板１０にコネクター４０を実装する際、グランドピン４２に加えられた熱が導通層３３からグランドパターン２４、グランドプレーン２６、グランドパターン３０を介して絶縁層２１に放熱されてしまうことがない。したがって、グランドピン４２の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線パターンが形成されたプリント基板と、このプリント基板が用いられた電子基板、及び、この電子基板が搭載された電子機器に関する。

電子基板にはコネクターが実装され、このコネクターへ外部から他のコネクターを接続することで、外部（他のプリント基板や、プリント基板上に実装されている他の部品）へ信号を送信したり、外部からの信号を受信することができる。

コネクターのコネクターピンは、プリント基板に形成されたスルーホールに挿通されて、プリント基板の裏面（コネクターが実装される側と反対側の面）でハンダ付けされることで、プリント基板に実装され、プリント基板に形成された配線パターンと接続される。

ところで、配線パターンが積層された多層プリント基板では、配線パターンがスルーホールの内周壁に形成された導通層によって電気的に接続されるようになっている（特許文献１参照）。このように、複数の配線パターンが接続されたスルーホールの導通層に、コネクターのコネクターピンを挿通させてハンダ付けを行う際に、各層の配線パターンが放熱フィンの役割を果たし、コネクターピンに加えられた熱は配線パターンから、配線パターンの間の絶縁層に放熱されてしまう。したがって、コネクターのコネクターピンが多層プリント基板に対して十分にハンダ付けされないという問題が発生する。

また、近年では、鉛を使わない鉛フリーハンダが用いられている。鉛フリーハンダは融点が高いため、コネクターの端子を十分に加熱する必要がある。このため、端子に加えられた熱が配線パターンから放熱されると、ハンダ不良が発生してしまう。
特開２０００−１５１１８０号公報

本発明は、プリント基板にコネクター等の電子部品を実装する際に、電子部品の端子に加えられた熱が放熱することによるハンダ不良を防止することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は配線パターンが積層されたプリント基板において、配線パターンが絶縁層を介在して積層されたプリント基板において、電子部品の端子が挿通可能とされると共に、外層の前記配線パターン同士を接続する導通層が形成されたスルーホールと、前記導通層に電気的に接続されない内層の一配線パターンと、前記スルーホールの周りに設けられ、前記一配線パターンと前記外層の配線パターンを電気的に接続するビアホールと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、内層の一配線パターンは、スルーホールの導通層によって外層の配線パターンに接続されず、ビアホールによって外層の配線パターンと電気的に接続している。

つまり、端子が挿通されるスルーホールには、内層の一配線パターンが接続されていない。これにより、プリント基板に電子部品を実装する際、つまり、スルーホールに電子部品の端子を挿通してハンダ付けをするとき、端子に加えられた熱が導通層から内層の一配線パターンを介して配線パターンの間の絶縁層に放熱されてしまうことがない。したがって、端子の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。

請求項２に記載の本発明は、前記一配線パターンは、前記端子がはんだ付けされる外層の配線パターンに近い内層の配線パターンであることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、端子がはんだ付けされる外層の配線パターンに近い内層の配線パターンが、スルーホールの導通層に電気的に接続されず、ビアホールによって外層の配線パターンと電気的に接続される。

これにより、プリント基板に電子部品を実装する際に、端子に加えられた熱が、外層の配線パターンに近い内層の配線パターンから絶縁層に放熱されてしまうことがないので、はんだ付けされる端子の先端の加熱性を落とすことがない。

請求項３に記載の本発明は、内層の配線パターンは全て前記導通層に接続されず、内層の配線パターン同士は前記ビアホールで接続したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、全ての内層の配線パターンが導通層に接続されていないため、端子に加えられた熱が導通層を通じて内層の配線パターンから絶縁層に放熱してしまうことがない。したがって、端子の加熱性が向上する。なお、内層の配線パターン同士は、ビアホールで接続され電流は流れるようになっている。

請求項４に記載の本発明は、前記スルーホールに前記導通層を形成せず、外層と内層の配線パターンを前記ビアホールで接続したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、スルーホールに導通層を設けている場合、内層の配線パターンが導通層に接続されていなくても、端子に加えられた熱は導通層を介して絶縁層に放熱されてしまう。そこで、スルーホールに導通層を設けないことで、端子に加えられた熱が絶縁層に放熱されてしまうことがない。

請求項５に記載の本発明は、前記ビアホールは、前記内層の配線パターンの積層数に比例させて多くすることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、内層の配線パターンの積層数が多くなると、プリント基板に流れる電流が大きくなる。そこで、内層の配線パターンの積層数に比例させてビアホールの数を増やすことによって、ビアホールの内径を大きくして導通層の面積を大きくしなくても、プリント基板に大きな電流を流すことができる。したがって、内層の積層数を増やすことで、プリント基板のサイズが大型化する恐れがない。

請求項６に記載の本発明は、前記ビアホールは、前記配線パターンに流れる電流の大きさに比例させて多くすることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、配線パターンに流れる電流の大きさに比例させてビアホールの数を増やすことによって、ビアホールの内径を大きくして導通層の面積を大きくしなくても、プリント基板に大きな電流を流すことができる。

請求項７に記載の本発明は、外層の配線パターンに設けられるパッドの一部を膨出させ、この膨出部に前記ビアホールを接続したことを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、外層に設けられるパッドの一部を膨出させた膨出部に、ビアホールを接続することで、内層の配線パターンに位置に合わせて、外層に設けるパッドを必要以上に大きくする必要がなくなる。これにより、外層の配線パターンが形成可能な面積が狭くなることがないので、必要数の配線パターンを形成するために、プリント基板が大型化してしまうことがない。

請求項８に記載の本発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のプリント基板と、前記プリント基板に実装される電子部品と、を備えていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、プリント基板と、このプリント基板に実装される電子部品とで構成される電子基板を製造する際の、プリント基板に電子部品を実装する工程において、電子部品の端子をプリント基板にハンダ付けするとき、端子に加えられた熱が内層の配線パターンを介して絶縁層に放熱されにくくなる。したがって、端子の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。

請求項９に記載の本発明は、請求項８に記載の電子基板を搭載していることを特徴としている。

請求項９に記載の発明によれば、電子基板を構成するプリント基板に電子部品を実装する工程において、電子部品の端子をプリント基板にハンダ付けするとき、端子に加えられた熱が内層の配線パターンを介して絶縁層に放熱されにくくなる。したがって、端子の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。

本発明は上記構成としたので、プリント基板にコネクター等の電子部品を実装する際に、電子部品の端子に加えられた熱が放熱することによるハンダ不良を防止することができる。

本発明の実施形態に係るプリント基板としての、多層プリント基板１０について図１に基づいて説明する。

図１には、多層プリント基板１０の正面図及び側面断面図が示されている。

図１（Ｂ）に示すように、多層プリント基板１０は、第１信号配線層１２、第２信号配線層１４、グランド層１６、電源層１８及び第３信号配線層２０が、絶縁層２１を介して積層された多層構造の５層基板となっている。第１信号配線層１２、第２信号配線層１４、グランド層１６、電源層１８及び第３信号配線層２０は、それぞれ金属導体である銅で構成されている。

多層プリント基板１０の外層である第１信号配線層１２及び第３信号配線層２０には、グランドパターン２２、３２がそれぞれ形成されている。また、多層プリント基板１０の内層である第２信号配線層１４には、信号配線パターン２３及び、信号配線パターン２３から放射されるノイズをシールドするグランドパターン２４が形成されている。

さらに、多層プリント基板１０の内層であるグランド層１６には、グランドプレーン２６が形成されており、電源層１８には、電源パターン２８及び、電源パターン２８から放射されるノイズをシールドするグランドパターン３０が形成されている。

一方、多層プリント基板１０には、スルーホール３４が貫通して形成されている。スルーホール３４の内壁には、銅などの導通層３３がコーティングされており、導通層３３とグランドパターン２２とグランドパターン３２とは電気的に接続されている。

スルーホール３４の周囲には、スルーホール３４よりも小径のビアホール３６が貫通して形成されている。図１（Ａ）に示すように、ビアホール３６は、スルーホール３４の周囲に所定の間隔で４個形成されている。そして、図１（Ｂ）に示すように、ビアホール３６の内壁には、銅などの導通層３８がコーティングされており、導通層３８、グランドパターン２２、グランドパターン２４、グランドプレーン２６、グランドパターン３０及びグランドパターン３２は、電気的に接続されている。

一方、図２に示すように、多層プリント基板１０には、コネクター４０が実装されるようになっている。コネクター４０のグランドピン４２はスルーホール３４に挿通されて、先端がグランドパターン３２にハンダ付けされる。ハンダ４４によって、グランドピン４２はグランドパターン３２に電気的に接続されて、スルーホール３４及びビアホール３６によってグランドパターン２２に電気的に接続されると共に、ビアホール３６によってグランドパターン２４、グランドプレーン２６、グランドパターン３０に電気的に接続される。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

図２に示すように、多層プリント基板１０の表面（第１信号配線層１２）には、電子部品として例えばコネクター４０が実装されるようになっている。コネクター４０は、多層プリント基板１０に形成されたスルーホール３４にグランドピン４２が挿通されて、裏面からハンダ付けされることで、多層プリント基板１０に実装される。

このとき、図６に示すように、多層プリント基板１１０の両面の第１信号配線層１１２及び第３信号配線層１２０に形成されたグランドパターン１２２及びグランドパターン１３２だけでなく、第２信号配線層１１４、グランド層１１６、電源層１１８に形成されたグランドパターン１２４、グランドプレーン１２６、グランドパターン１３０が、スルーホール１３４の内壁にコーティングされた導通層１３６に接続されていると、コネクター４０を多層プリント基板１１０に実装する際に、グランドピン４２に加えられた熱は、グランドパターン１２４、グランドプレーン１２６、グランドパターン１３０から導通層１３６を通じて絶縁層１３８に放熱されてしまう。つまり、グランドパターン１２４、グランドプレーン１２６、グランドパターン１３０が放熱フィンの働きをしてしまい、グランドピン４２の加熱性が悪くなってグランドピン４２にハンダ４４がつきにくくなる。

そこで、図１及び図２に示すように、多層プリント基板１０の外層の第１信号配線層１２に形成されたグランドパターン２２と、第３信号配線層２０に形成されたグランドパターン３２を、スルーホール３４の内壁にコーティングされた導通層３３で電気的に接続し、多層プリント基板１０の内層の第２信号配線層１４のグランドパターン２４、グランド層１６のグランドプレーン２６及び電源層１８のグランドパターン３０を、スルーホール３４の周囲に形成されたビアホール３６の、内壁にコーティングされた導通層３８で電気的に接続する。

つまり、導通層３３には、多層プリント基板１０の外層に形成されたグランドパターン２２とグランドパターン３２のみが接続されて、多層プリント基板１０の内層に形成されたグランドパターン２４、グランドプレーン２６及びグランドパターン３０は接続されていない。

これにより、スルーホール３４にコネクター４０のグランドピン４２を挿通してハンダ付けをするとき、グランドピン４２に加えられた熱が、導通層３３から多層プリント基板１０の内層に形成されたグランドパターン２４、グランドプレーン２６及びグランドパターン３０を介して、絶縁層２１に放熱されてしまうことを防止する。したがって、グランドピン４２の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。

なお、本実施形態では、多層プリント基板１０の内層の全てのパターン（グランドパターン２４、グランドプレーン２６及びグランドパターン３０）を、導通層３３に接続させない構成としたが、図６に示すように、内層の全てのパターンを導通層１３６に接続させた場合と比較して、少なくとも一つのパターンを導通層３３と接続させない構成とすることで、グランドピン４２に加えられた熱が放熱されにくくなる効果を得ることができる。

特に、図３に示すように、グランドピン４２の先端から離れたグランドパターン４６を導通層３３に接続させて、グランドピン４２の先端に近いグランドプレーン２６、グランドパターン３０を導通層３３と接続させない構成とすれば、グランドピン４２に加えられた熱が放熱されにくくなる効果が得やすくなる。

また、設計変更等によって新たにグランドパターンが追加されたときは、そのグランドパターンを導通層３３に接続させずにビアホール３８の導通層３８に接続させる。これにより、新たに追加されたグランドパターンは、他のパターンと電気的に接続される。また、スルーホール３４に挿通されたグランドピン４２に加えられた熱が、導通層３３からグランドパターンを介して絶縁層２１に放熱してしまうことがない。

さらに、図６のように、スルーホール１３４の内壁に導通層１３６をコーティングした場合、グランドパターン１２４、グランドプレーン１２６、グランドパターン１３０がスルーホール１３４と接続していない場合でも、スルーホール１３４に挿通されたグランドピン４２に熱を加えたとき、グランドピン４２の熱は導通層１３６を通じて絶縁層１３８に放熱されてしまう。

そこで、図４に示すように、スルーホール３４の内壁に導通層を設けないで、絶縁層２１を剥き出しにしておくことで、グランドピン４２（図２参照）に加えられた熱が絶縁層１３８に放熱されてしまうことがないので、グランドピン４２の加熱性がより向上する。

また、本実施形態では、５層構造の多層プリント基板１０を例にとって説明したが、５層構造に限定されず、４層構造や６層構造等の多層プリント基板にも、本発明を適用することができる。

さらに、本実施形態では、コネクター４０のグランドピン４２が挿通されるスルーホール３４を例にとって、スルーホール３４の内壁にコーティングされた導通層３３とグランドパターン及びグランドプレーンの関係で説明したが、グランドピン４２が挿通されるスルーホールのみならず、電源ピンが挿通されて各層の電源パターンと電気的に導通するスルーホールや、信号ピンが挿通されて各層の信号パターンと電気的に導通するスルーホールにおいても、スルーホールにコーティングされた導通層にパターンを接続させないことで、スルーホールに挿通されるピンに加えられた熱が、絶縁層に放熱されるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、スルーホール３４の周囲に所定の間隔で４個のビアホール３６を形成する構成としたが、ビアホール３６の数は４個に限定されるものではない。多層プリント基板１０を構成する層数が多くなったり、パターンの総数が多くなると、多層プリント基板１０に流れる電流が大きくなるので、層数やパターンの数に比例させてビアホール３６の数を増やせば、ビアホール３６の内径を大きくして導通層の面積を大きくしなくても、多層プリント基板１０に大きな電流を流すことができる。したがって、多層プリント基板１０のサイズが大型化する恐れがない。

また、本実施形態では、図１に示すように、ビアホール３６を第１信号配線層１２に形成されたグランドパターン２２内に収まるように形成したが、図５に示すように、外層の第１信号配線層１２に形成されたパッド５０と、内層の第２信号配線層１４（図１参照）に形成された信号配線パターン５２を、ビアホール５４の内壁にコーティングされた導通層で接続する場合、パッド５０の外周に膨出部５８を形成し、この膨出部５８にビアホール５４を形成して、信号配線パターン５２をパッド５０と電気的に接続させる構成としてもよい。これにより、信号配線パターン５２をパッド５０に電気的に接続させるために、パッド５０を必要以上に大きくする必要がなくなり、第１信号配線層１２のパターンが形成可能な面積が狭くなることがない。したがって、必要数のパターンを形成するために、多層プリント基板が大型化してしまうことがない。

なお、多層プリント基板に電子部品が実装された電子基板や、この電子基板が搭載された電子機器の製造工程において、上記の構成を適用することで、多層プリント基板に電子部品の端子をハンダ付けする際に、端子に加えられた熱が内層の配線パターンを介して絶縁層に放熱されにくくなる。したがって、端子の加熱性が良くなり、ハンダ不良を引き起こす恐れがない。

本発明の第１の実施形態に係るプリント基板を示す図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は側面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプリント基板にコネクターを実装させたときの側面断面図である。 本発明の他の形態に係るプリント基板にコネクターを実装させたときの側面断面図である。 本発明の他の形態に係るプリント基板の側面断面図である。 本発明の他の形態に係るプリント基板のパターンの一部を示す斜視図である。 従来のプリント基板の側面断面図である。

符号の説明

１０ 多層プリント基板（プリント基板）
２２ グランドパターン（配線パターン）
２４ 信号配線パターン（配線パターン）
２６ グランドプレーン（配線パターン）
３０ グランドパターン（配線パターン）
３２ グランドパターン（配線パターン）
３４ スルーホール
３６ ビアホール
３８ 導通層
４０ コネクター（電子部品）
４２ 端子
５０ パッド
５４ ビアホール
５８ 膨出部

Claims (9)

1. 配線パターンが絶縁層を介在して積層されたプリント基板において、
   電子部品の端子が挿通可能とされると共に、外層の前記配線パターン同士を接続する導通層が形成されたスルーホールと、
   前記導通層に電気的に接続されない内層の一配線パターンと、
   前記スルーホールの周りに設けられ、前記一配線パターンと前記外層の配線パターンを電気的に接続するビアホールと、
   を有することを特徴とするプリント基板。
2. 前記一配線パターンは、前記端子がはんだ付けされる外層の配線パターンに近い内層の配線パターンであることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
3. 内層の配線パターンは全て前記導通層に接続されず、内層の配線パターン同士は前記ビアホールで接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント基板。
4. 前記スルーホールに前記導通層を形成せず、外層と内層の配線パターンを前記ビアホールで接続したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプリント基板。
5. 前記ビアホールは、前記内層の配線パターンの積層数に比例させて多くすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプリント基板。
6. 前記ビアホールは、前記配線パターンに流れる電流の大きさに比例させて多くすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプリント基板。
7. 外層の配線パターンに設けられるパッドの一部を膨出させ、この膨出部に前記ビアホールを接続したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプリント基板。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のプリント基板と、前記プリント基板に実装される電子部品と、を備えていることを特徴とする電子基板。
9. 請求項８に記載の電子基板を搭載していることを特徴とする電子機器。

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