JP2007173687A - 電子部品実装プリント配線基板。 - Google Patents

Abstract

【課題】 半田付け時の半田熱によるコネクタのリード付け根部分の樹脂の溶融によるコネクタの浮きを抑制し、コネクタの嵌合品質を確保できる製品を得る。
【解決手段】 基板２の両面にランド７，８を備えたスルーホール５と、フロー半田付けによりスルーホール５に半田付けするリード１４を備えたコネクタ１２と、を有する電子部品実装プリント配線基板１であって、リード１４を半田付けするスルーホール５のコネクタ実装面側のランド７はアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、リード付きコネクタが実装される電子部品実装プリント配線基板に関するものである。

従来の電子部品実装のプリント配線基板では、実装する電子部品のリード端子に幅広部を形成する加工を施し、フロー半田付け時の噴流に対しての浮き上がりを抑える手法がとられているものがあった。（例えば特許文献１参照）
また、従来のプリント配線基板では、半田熱によるの半田付け時の電子部品の浮き上がりを防止するため、片面プリント配線基板を使用したり、両面プリント配線基板であっても電子部品の実装面側には電子部品のリード用のランドを形成しない非スルー穴にしたり、また、コネクタの樹脂に耐熱性の高いものを使用したり、また、フロー半田付け時に電子部品に重しを載せて浮きを抑える手法がとられていた。

特開平９−６４５２６号公報（第３頁、第１図）

近年の環境意識の高まりの中で鉛を含まない鉛フリー半田の導入が急速に進んでいる。しかし、鉛フリー半田の融点は例えば２３０℃程度になるものもあり、従来の鉛入り半田（Ｓｎ−Ｐｂ）の融点例えば１８０℃程度に対して融点が高いため、電子部品実装プリント配線基板に実装されるコネクタは、半田付け時にリード付け根部分のコネクタ構成樹脂が溶融し、コネクタが浮くという現象がより顕在化するようになってきた。特に、プリント配線基板の両面にランドを有するスルーホールに、コネクタのリードを半田付けするものにおいては、半田がスルーホールを通り、コネクタ実装面側に上昇し、半田熱によりリード付け根部のコネクタ構成樹脂とリードの結合を弱め、更にコネクタ実装面側に半田がフィレットを形成する際に、リードを保持したままコネクタ構成樹脂部分をフィレットが押し上げてしまう現象が生じ、この結果、コネクタにプラグハウジングを嵌合接続する際にプラグハウジングのコンタクトとコネクタのピンとの接触部分が短くなる恐れがあり、コネクタの嵌合接続の信頼性が低下してしまうという課題があった。
また、コネクタ構成樹脂部分が浮いていた場合、コネクタ嵌合接続時にリード付け根部に力が集中し、コネクタが破損する恐れがあるという課題があった。
他にもコネクタ樹脂溶融によりコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下が懸念される。

しかし、従来のような電子部品のリード端子に幅広部を形成する技術（特許文献１）は、半田付け時の噴流に対しての浮き防止には有効な手法だが、上記のような半田熱によるコネクタの浮きに対しては効果がない。
また、従来のように非スルー穴にする手法では半田面側のランド及びフィレットでしかリードと半田付けされないため半田接合部の強度が弱く、また、半田接合強度を少しでも強くするために半田面側のランドを大きくしようとすると他のランドとの間が狭くなり、半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のように片面プリント配線基板を使用する方法では両面プリント配線基板のように高密度実装を要求される場合には適用できず、更に非スルー穴にする場合と同様に、半田接合強度の課題や半田ブリッジが発生しやすいといった課題があった。
また、従来のようにコネクタに耐熱性の高い樹脂を使用する手法では、コネクタにプラグハウジングを勘合接続する際のクリック感が悪くなるなど、利用できるコネクタの構成樹脂材料などの制限が厳しくなるという課題があった。
また、従来のようにフロー半田付け時に電子部品に重しを載せる手法では、重しを載せたり、外したりする作業が必要なため、作業性が悪く、また、コストアップになるという課題があった。
このように、従来の技術では、コネクタのリード付け根部分のコネクタ構成樹脂の溶融による浮き抑制を、両面スルーホール基板の利点を損なうことなく行うことができず、製品の信頼性確保が難しいという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コネクタのリード付け根部分の樹脂の溶融による浮きを抑制し、製品の信頼性を確保できる電子部品実装プリント配線基板を得ることを目的とするものである。

この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成したものである。

また、この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたものである。

この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成したので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを容易に抑制することができるという効果がある。

また、この発明に係る電子部品実装プリント配線基板は、基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを容易に抑制することができるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の電子部品実装プリント配線基板の構成について図１により説明する。図１はこの発明の実施の形態１による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図，（ｂ）はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。図において、電子部品実装プリント配線基板１は基材２と、基材２の両面にある部品面側及び半田面側のソルダーレジスト部３，４と、基材２の両面にある部品面側のランド７と半田面側のランド８とを基材２を貫通してつなぐスルーホールメッキ部６より形成されるスルーホール（部品穴）５とを有している。

コネクタ１２は電線などを備えたプラグハウジング（図示せず）を勘合接続するもので、外観を構成するコネクタ構成樹脂１３部分と、このコネクタ構成樹脂１３部分に保持された棒形状のリード１４を備え、このリード１４がスルーホール５に半田付けされることで、コネクタ１２が基材２の部品面側に実装される。また、このリード１４の上方部分には、プラグハウジングのコンタクト（図示せず）と接続されるコネクタピン１６がリード１４と一体に構成されている。なお、この例では、プラグハウジング（図示せず）をコネクタ１２に勘合接続する際にカチッと勘合するクリック感がよいようにするため、コネクタ１２のコネクタ構成樹脂１３部分にＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）を用いたものを使用している。

次にコネクタ１２の半田付けについて説明する。コネクタ１２のリード１４をコネクタ１２の実装面側である部品面側ランド７側からスルーホール（部品穴）５に挿入して装着し、半田面側ランド８の側からフロー半田付け方法により半田付けすると、半田１１は半田面側のランド８とリード１４先端部分とが半田面側フィレット１０を形成して半田付けされるとともにスルーホール（部品穴）５を通り、基材２のコネクタ１２実装面側に流れ込み、リード１４の付け根部１５部分でもコネクタ１２の実装面側である部品面側ランド７によりリード１４と部品面側フィレット９を形成して半田付けされる。これによりリード１４は半田面側ランド８とスルホールメッキ部６及び部品面側ランド７よりなるスルホール５により強固に半田付けされる。

なお、フロー半田付方法について上記の例をさらに説明する。コネクタ１２を装着した電子部品実装プリント配線基板１の下面に向かってフラックス塗布装置（図示せず）からフラックスを噴射して塗布し、その後半田槽（図示せず）において半田付装置のノズル（図示せず）から溶解した半田を噴射して半田付けを行い、上記のようにランド７，８及びスルーホールメッキ部６とリード１４とが半田付けされる。

次に、スルーホール５の部品面側ランド７（コネクタ実装面側のランド）のアニュアリングについて説明する。アニュアリングとは図１に示すように部品面側ソルダレジスト部３により覆われずに区画されて露出した部品面側ランド７のスルーホール（部品穴）５に対する残りの幅Ｗ寸法である。すなわちランド・スルーホール共に円であればランドの直径から穴の直径を引いた値の半分の寸法である。

次に、この実施の形態１のコネクタ１２の部品面側ランド７（コネクタ実装面側のランド）のアニュアリングとリード１４の半田付け時のコネクタ１２の浮きの関係について説明する。図２はコネクタ実装面側のアニュアリングの大きさとコネクタの浮きの関係を説明する図である。図に示すように部品面側ランド７（コネクタ実装面側のランド）のアニュアリングの寸法Ｗが０．２５ｍｍ以下であれば、コネクタ１２の浮き上がり寸法Ｈがコネクタ１２の許容値以内になり良好であるが、アニュアリングの寸法Ｗが０．３ｍｍではコネクタ１２の浮きが許容値を越える場合が生じて良好でない場合が発生し、アニュアリングの寸法Ｗが０．４ｍｍではコネクタ１２の浮きが許容値を超えるものが多く生じて良好でないものが多数発生した。

このようにアニュアリングの寸法Ｗが広くコネクタ１２の浮きＨ寸法が大きくなる場合の不具合について図３により詳細に説明する。図３はアニュアリングの寸法Ｗが広くコネクタの浮きＨ寸法が大きい場合の不具合を説明する図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図、（ｂ）はコネクター実装面側のランドを説明する平面図である。電子部品実装プリント配線基板１に実装されるコネクタ１２は、スルーホール５にコネクタ１２のリード１４を半田付けする際、半田１１がスルーホール５のスルーホールメッキ部６の穴内を通り、コネクタ１２実装面側に上昇し、その半田１１の熱によりリード１４の付け根部１５のコネクタ構成樹脂１３部分を軟化させリード１４との結合を弱め、コネクタ１２実装面側に半田１１のフィレット９が形成される際に、リード１４を基板２に保持したままコネクタ構成樹脂１３部分を半田フィレット９が押し上げてしまう現象が生じるようになる。

そして、アニュアリングが大きいとフィレット９も大きく高く形成され、この結果、コネクタ１２の浮き寸法Ｈが高くなった分だけリード１４上部のコネクタ構成樹脂１３部分に対するコネクタピン１６の長さＬ寸法が短くなり、プラグハウジング（図示せず）をコネクタ１２に嵌合接続する際にプラグハウジングのコンタクト（図示せず）とコネクタピン１６との接触部分が短くなる恐れがあり、コネクタ１２の嵌合接続の信頼性が低下してしまう場合があった。また、近年の環境意識の高まりの中で導入が急速に進んでいる鉛を含まない鉛フリー半田の融点は例えば２３０℃程度になるものもあり、従来の鉛入り半田（Ｓｎ−Ｐｂ）の融点例えば１８０℃程度に対して融点が高いため、コネクタ構成樹脂１３部分がさらに軟化しやすく、この不具合が顕著に生じる。

しかし、この実施の形態１のように、スルーホール５を有するプリント配線基板１において部品面側ランド７を極力小さくし、アニュアリングの寸法Ｗを０．２５ｍｍ以下と小さくすることで、部品面側ランド７で形成される半田１１のフィレット９を小さくし、コネクタ構成樹脂１３部分の浮きＨ寸法を抑制できるのでコネクタピン１６の長さＬ寸法が短くなりすぎてコネクタ１２の勘合接続の信頼性が低下することがないようにできる。このように、この実施の形態によれば、フロー半田付け時にコネクタ１２に重しを乗せるなどの煩わしい作業を行わなくても、コネクタ１２のコネクタ構成樹脂１３部分の浮きを、抑制できるという効果がある。

また、アニュアリングの寸法Ｗはあまり小さくすると版ずれによりエッチング液がスルーホール５のスルーホールメッキ部６内部に侵入してスルーホール断線を引き起こす恐れや、部品面側ソルダレジスト部３を印刷法により基材２に施す際の印刷ズレでソルダレジスト部３が部品面側ランド７やスルホールメッキ部６の穴の一部を塞いでコネクタ１２のリード１４の半田付けに支障をきたす可能性があるため、アニュアリングの寸法Ｗは０．１５ｍｍ程度にとどめることが望ましい。このように、アニュアリングの寸法Ｗは０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲にするとよい。このように、部品面側ランド７のアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下にすることで、コネクタ１２の浮きを抑制できるとともにプリント配線基板の製造も容易で品質よく形成できるものが得られる。なお、ソルダレジスト部３，４を施す方法は他の方法もあるが、この例ではソルダレジストのインクをスクリーン印刷する印刷法を用いており、この印刷法は低コストで量産性が高い手法である。

このように、この実施の形態では、基材２の両面にランド７，８を備えたスルーホール５と、フロー半田付けによりスルーホール５に半田付けするリード１４及びリード１４の上方に形成されたコネクタピン１６を備えたコネクタ１２と、を有する電子部品実装プリント配線基板１であって、リード１４を半田付けするスルーホール５のコネクタ実装面側のランド７はアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成したので、コネクタ１２の浮き（Ｈ寸法）を抑えることができ、プラグハウジングのコンタクト（図示せず）とコネクタピン１６の接触が十分取れ、コネクタ１２の嵌合信頼性を確保することができる。
また、コネクタ構成樹脂１３部分の浮き（Ｈ寸法）を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ１２の底面全体で受けることができるため、コネクタ１２が破壊してしまう恐れもなくなる。
また、コネクタ樹脂の溶融を抑えられるのでコネクタピンとコネクタ樹脂部の結合力が低下し、コネクタ嵌合時のリード線の引張り応力に対する耐力の低下してしまう恐れもなくなる。

次に、この実施の形態１における他の例を説明する。図４はこの発明の実施の形態１による他の例による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図，（ｂ）はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。図に示すように、あらかじめ基材２の部品面側ランド７（コネクタ実装面側のランド）にフィレット９が形成されることを想定してコネクタ１２のリード付け根部１５にくぼみ１７を設ける。これによりコネクタ１２のリード１４の付け根部１５が基板２との接触面である部品面側から遠くなるため、半田１１の熱による影響を受けにくくなると共に、コネクタ１２のリード１４の付け根部１５の凹んだくぼみ１７が部品面側に形成されるフィレット９に対して逃げる構造であるため、コネクタ構成樹脂１３部分が半田１１の熱により軟化してもコネクタ構成樹脂１３部分の浮きが同様に抑えられる。

このように、この実施の形態ではコネクタ１２の基板接触面側のリード１４周囲にくぼみ１７を設けたので、コネクタ１２の浮き（Ｈ寸法）を抑えることができ、プラグハウジングのコンタクト（図示せず）とコネクタピン１６の接触が十分取れ、コネクタ１２の嵌合信頼性を確保することができる。
また、コネクタ構成樹脂１３部分の浮き（Ｈ寸法）を抑制できるため、コネクタ嵌合時に受ける力をコネクタ１２の底面全体で受けることができるため、コネクタ１２が破壊してしまう恐れもなくなる。

また、鉛フリー半田は一般に従来使われていた鉛入り半田よりも半田溶融温度が高いため、鉛フリー半田を用いたコネクタ１２の実装時にはコネクタ構成樹脂１３部分が浮きやすく、よりそのコネクタ１２の浮きを抑制できる効果を確認することができる。

また、上記実施の形態では、コネクタ実装面側のランド７のアニュアリング（Ｗ寸法）を０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍと小さくしてコネクタ１２の基材２からの浮きを防止したもの及び、コネクタ１２の基版１との接触面側にくぼみ１７を設けてコネクタ１２の基板からの浮き上がりを防止したものを示したが、アニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下と小さく形成するとともに、コネクタ１２の基版接触面側にくぼみ１７を設けるようにしてもよく、コネクタ１２の浮きをより抑制できるものが得られる。

上記実施の形態によれば基板２（基材）の両面にランド７，８を備えたスルーホール５と、フロー半田付けによりスルーホール５に半田付けするリード１４を備えたコネクタ１２と、を有する電子部品実装プリント配線基板１であって、リード１４を半田付けするスルーホール５のコネクタ実装面側のランド７はアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成したので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを抑制することができるという効果がある。

また、上記実施の形態によれば基板２（基材）の両面にランド７，８を備えたスルーホール５と、フロー半田付けによりスルーホール５に半田付けするリード１４を備えたコネクタ１２と、を有する電子部品実装プリント配線基板１であって、コネクタ１２の基板面側のリード１４周囲にくぼみ１７を設けたので、コネクタのリード付け根部分の溶融によるコネクタの浮きを抑制することができるという効果がある。

また、上記実施の形態によればコネクタ１２のリード１４とスルーホール５との半田付けに高温溶融の鉛フリー半田を用いた場合でも信頼性を確保でき、環境対応の製品を作ることができる効果がある。

この発明の実施の形態１による電子部品実装プリント配線基板を示す図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図，（ｂ）はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。 コネクタ実装面側のランドのアニュアリングの大きさとコネクタの浮きの関係を説明する図である。 アニュアリングの寸法Ｗが広くコネクタの浮きＨ寸法が大きい場合の不具合を説明する図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図、（ｂ）はコネクタ実装面側のランドを説明する平面図である。 この発明の実施の形態１による他の例の電子部品実装プリント配線基板を示す図で、（ａ）はコネクタとスルーホール部分の要部断面図，（ｂ）はコネクタ実装面側のランドを説明する要部平面図である。

符号の説明

１ 電子部品実装プリント配線基板、２ 基材（基板）、３ 部品面側ソルダーレジスト部（ソルダーレジスト部）、４ 半田面側ソルダーレジスト部（ソルダーレジスト部）、５ スルーホール（部品穴）、６ スルーホールメッキ部、７ 部品面側ランド（コネクタ実装面側のランド）、８ 半田面側ランド、９ 部品面側フィレット、１０ 半田面側フィレット、１１ 半田、１２ コネクタ、１３ コネクタ構成樹脂、１４ コネクタリード（リード）、１５ リード付け根部（付け根部）、１６ コネクタピン、１７ くぼみ。

Claims (3)

1. 基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記リードを半田付けする前記スルーホールの前記コネクタ実装面側の前記ランドはアニュアリングを０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に形成したことを特徴とする電子部品実装プリント配線基板。
2. 基板の両面にランドを備えたスルーホールと、フロー半田付けにより前記スルーホールに半田付けするリードを備えたコネクタと、を有する電子部品実装プリント配線基板であって、前記コネクタの前記基板接触面側の前記リード周囲にくぼみを設けたことを特徴とする電子部品実装プリント配線基板。
3. 前記コネクタの前記リードと前記スルーホールとの半田付けに鉛フリー半田を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品実装プリント配線基板。

Images