JP2007184455A - 電子回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】半田が充填されるべきスルーホールに空洞が生じるのを防止することにより、電子部品の基板裏面への放熱性および半田付けの信頼性を向上させるようにした電子回路基板を提供する。
【解決手段】電子部品が半田付けされる位置にスルーホール（１１）を設けると共に、基板裏面（１Ｂ）においてスルーホール（１１）の周囲に枠状の半田流出阻止層（１３，１４）を設けることで、スルーホール（１１）から基板裏面（１Ｂ）に流出しようとする半田を塞き止め、スルーホール（１１）内に半田を充填する。また、枠状の半田流出阻止層（１３，１４）に切れ目部（１３ａ，１４ａ）を形成することで、スルーホール（１１）内の充填量を超える余剰な半田を半田流出阻止層（１３，１４）の枠外に逃がす。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子回路基板に関し、特に、電子部品が半田付けされる位置に設けられたスルーホールに半田を充填することによって前記電子部品の放熱性を向上させるようにした電子回路基板に関する。

従来、電子回路基板において、電子部品（例えばＦＥＴなどの発熱素子）が半田付けされる位置にスルーホールを設けておき、電子部品を半田付けする際にそのスルーホールに半田を充填することにより、電子部品が発生した熱を前記スルーホールに充填された半田を介して基板裏面に逃すようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３１８５７９号公報

しかしながら、上記した従来技術では、スルーホールに半田を充填する際、溶融した半田がスルーホールから基板裏面（電子部品が半田付けされる面の裏面）に流出してスルーホール内に空洞が形成され、電子部品の放熱性が低下するおそれがあった。また、半田がスルーホールから基板裏面に流出することにより、電子部品の半田付けが不完全となるおそれがあり、信頼性の点でも改善の余地を残していた。

従ってこの発明の目的は上記した課題を解決し、半田が充填されるべきスルーホールに空洞が生じるのを防止することにより、電子部品の基板裏面への放熱性および半田付けの信頼性を向上させるようにした電子回路基板を提供することにある。

上記した課題を解決するため、本発明に係る電子回路基板にあっては、電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、前記電子部品が半田付けされる面の裏面において前記スルーホールの周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備える共に、前記枠状の半田流出阻止層に少なくとも１箇所の切れ目部を形成したことを特徴とする。

また、本発明に係る電子回路基板にあっては、電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、前記電子部品が半田付けされる面の裏面に半田付けされる放熱板と、前記放熱板において前記スルーホールと対峙する部位の周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電子回路基板にあっては、電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、電子部品が半田付けされる面の裏面においてスルーホールの周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備えるように構成したので、スルーホールから基板裏面（電子部品が半田付けされる面の裏面）に流出しようとする半田を半田流出阻止層によって塞き止めることができる。そのため、スルーホールに充填されるべき半田が基板裏面に流出するのが抑制されてスルーホール内に空洞が生じるのを防止することができ、電子部品の基板裏面への放熱性および半田付けの信頼性（電子部品と基板パターンの電気的接続の信頼性）を向上させることができる。

また、枠状の半田流出阻止層に少なくとも１箇所の切れ目部を形成するように構成したので、スルーホール内の充填量を超える余剰な半田を半田流出阻止層の枠外に逃がすことができる。そのため、電子部品の浮きを防止することができ、半田付けの信頼性をより向上させることができる。

また、本発明に係る電子回路基板にあっては、電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、電子部品が半田付けされる面の裏面に半田付けされる放熱板と、放熱板においてスルーホールと対峙する部位の周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備えるように構成したので、放熱板を基板裏面（電子部品が半田付けされる面の裏面）に半田付けするのに使用される半田のうち、半田流出阻止層の枠内に塗布された半田をスルーホール内に充填することができる。そのため、スルーホール内に空洞が生じるのを防止でき、電子部品の基板裏面への放熱性および半田付けの信頼性を向上させることができる。

以下、本発明に係る電子回路基板を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例に係る電子回路基板の断面図である。

図１において、符号１は電子回路基板（以下、単に「基板」という）を示す。電子回路基板１は、ガラスエポキシ樹脂などから形成される。基板１の一方の面（以下「半田付け面」という）１Ａには、電子部品２が半田付けされる。電子部品２は、例えばＦＥＴなどの発熱素子である。また、基板１の他方の面（以下「基板裏面」または単に「裏面」という）１Ｂには、放熱板３が半田付けされる。放熱板３は、熱伝導性の高い金属、例えば銅から形成される。尚、放熱板３に、半田付け可能、または半田ねれ性を向上させることによって機械的にも電気的に安定して取り付けられるように、適宜な表面処理を施してもよい。

基板１の半田付け面１Ａには、ゲート電極接続用ランド４と、ソース電極接続用ランド５と、ドレイン電極接続用ランド６とが、基板パターンの一部として形成される。電子部品２は、ゲート電極７、ソース電極８およびドレイン電極９を備え、各電極７，８，９がそれぞれ上記した各ランド４，５，６に半田１０によって半田付けされることにより、半田付け面１Ａに表面実装される。

基板１において電子部品２が半田付けされる位置、具体的には、電子部品２のソース電極８が半田付けされる位置（即ち、ソース電極接続用ランド５）には、スルーホール１１が複数個設けられる。スルーホール１１は、その壁面に銅メッキが施されると共に、内部の空間に半田１０が充填される。

基板裏面１Ｂにおいてスルーホール１１の周囲には、複数の半田流出阻止層１３，１４が形成される。半田流出阻止層１３，１４は、半田レジストからなる。以下、半田流出阻止層１３を「第１の半田流出阻止層」と呼び、半田流出阻止層１４を「第２の半田流出阻止層」と呼ぶ。

また、基板裏面１Ｂには、第１および第２の半田流出阻止層１３，１４を除くその全面に半田層１５が形成される。図示の如く、第１および第２の半田流出阻止層１３，１４は、半田層１５よりも厚みが大きくなるように形成される。

基板裏面１Ｂの半田層１５には、半田１０および半田１６によって放熱板３が半田付けされる。尚、半田層１５は接地電位（グラウンド）とされ、スルーホール１１内の銅メッキと半田１０を介し、半田付け面１Ａのソース接続用ランド５と電気的に接続される。これにより、電子部品２のソース電極５は接地させられる。

図２は、基板裏面１Ｂの平面図である。図２において、第１の半田流出阻止層１３を右上がりの斜線で示し、第２の半田流出阻止層１４を右下がりの斜線で示す。

図２に示すように、スルーホール１１は計４個形成される。第１および第２の半田流出阻止層１３，１４は、それぞれ平面視において矩形の枠状を呈し、計４個のスルーホール１１の周囲を囲むように形成される。具体的には、スルーホール１１の周囲を囲むように第１の半田流出阻止層１３が形成され、さらに第１の半田流出阻止層１３の周囲を囲むように第２の半田流出阻止層１４が形成される。

第１の半田流出阻止層１３には、その枠内と枠外を連通する切れ目部１３ａが複数形成される。同様に、第２の半田流出阻止層１４にもその枠内と枠外を連通する切れ目部１４ａが複数形成される。図示の如く、第１の半田流出阻止層１３にはその各辺（矩形の各辺）に１箇所ずつ計４箇所の切れ目部１３ａが形成される一方、第２の半田流出阻止層１４にはその各辺に２箇所ずつ計８箇所の切れ目部１４ａが形成される。

尚、各スルーホール１１の直径は例えば０．５ｍｍ程度である。また、各半田流出阻止層１３，１４は、幅が例えば１．０ｍｍ程度、半田層１５から突出した部位の厚みが例えば０．２ｍｍ程度とされる。また、切れ目部１３ａ，１４ａの幅は、例えば０．５ｍｍ程度に設定される。但し、図では見易さを優先し、スルーホール１１の直径や半田流出阻止層１３，１４の幅、切れ目部１３ａ，１４ａの幅などは必ずしも上記した寸法の比率に合致していない。

次いで、基板１への電子部品２と放熱板３の実装工程について説明する。図３は、その工程を表す工程図である。

先ず、基板１にゲート電極接続用ランド４、ソース電極接続用ランド５、ドレイン電極接続用ランド６、スルーホール１１、半田流出阻止層１３，１４および半田層１５を形成した後、各ランド４，５，６にペースト状の半田１０を印刷によって塗布する（図３の（ａ））。

次いで、半田１０が塗布された各ランド４，５，６に電子部品２の各電極７，８，９を載置し、加熱炉で例えば１８０℃程度まで加熱して半田１０を溶融させる。このとき、ソース電極接続用ランド５に塗布された半田１０はスルーホール１１の内部に流入する。スルーホール１１に流入した半田１０はさらに基板裏面１Ｂに流出しようとするが、その流れは半田流出阻止層１３，１４によって塞き止められる。つまり、スルーホール１１から基板裏面１Ｂに流出しようとする半田１０は、半田流出阻止層１３，１４によって塞き止められ、裏面１Ｂへの広がりが抑制される。そのため、スルーホール１１の内部には半田１０が隙間なく充填され、空洞は生じない（図３の（ｂ））。

尚、スルーホール１１内の充填量を超える余剰な半田は、各半田流出阻止層１３，１４に形成された切れ目部１３ａ，１４ａから各半田流出阻止層１３，１４の枠外に流出される。そのため、余剰半田による電子部品２の浮きも生じない。このように、切れ目部１３ａ，１４ａは、余剰半田の排出路として機能する。

次いで、基板裏面１Ｂに放熱板３を実装する。放熱板３の表面（基板裏面１Ｂに半田付けされる面）３Ａには、ペースト状の半田１６が印刷によって塗布される。尚、半田１６は、放熱板３の表面３Ａに基板１を載置したときに、第２の半田流出阻止層１４の枠外に位置するように塗布される（図３の（ｂ））。

放熱板３の実装は、放熱板３の表面３Ａに基板１を載置して再度加熱炉で１８０℃程度まで加熱することによって行う。これにより、半田１６および半田１０が溶融し、放熱板３が基板裏面１Ｂに半田付けされる（図３の（ｃ））。

このように、本発明の第１実施例に係る電子回路基板１にあっては、電子部品２が半田付けされる位置にスルーホール１１を設けると共に、基板裏面１Ｂ（電子部品２が半田付けされる面（半田付け面１Ａ）の裏面）においてスルーホール１１の周囲に枠状の半田流出阻止層１３，１４を設けるように構成したので、スルーホール１１から基板裏面１Ｂに流出しようとする半田１０を塞き止めることができる。そのため、スルーホール１１に充填されるべき半田１０が基板裏面１Ｂに流出するのが抑制され、スルーホール１１内に空洞が生じるのを防止することができ、電子部品２の基板裏面１Ｂへの放熱性および半田付けの信頼性（電子部品２と基板パターン（ソース電極接続用ランド５）の電気的接続の信頼性）を向上させることができる。

また、枠状の半田流出阻止層１３，１４に切れ目部１３ａ，１４ａを形成するように構成したので、スルーホール１１内の充填量を超える余剰な半田を半田流出阻止層１３，１４の枠外に逃がすことができる。そのため、電子部品２の浮きを防止することができ、半田付けの信頼性をより向上させることができる。

さらに、半田流出阻止層を複数、具体的には、第１の半田流出阻止層１３と第２の半田流出阻止層１４の計２個設けると共に、各半田流出阻止層１３，１４のそれぞれに切れ目部１３ａ，１４ａを形成するように構成したので、スルーホール１１から流出する半田１０の量をより精緻に調整することができる。そのため、スルーホール１１内の空洞の発生と余剰半田による電子部品２の浮きをより効果的に防止することができる。

尚、上記実施例において、半田流出阻止層１３，１４を半田レジストで形成するようにしたが、半田１０，１６の溶融温度で溶融しない材料であれば、半田レジスト以外で半田流出阻止層を形成してもよい。また、電子部品２の例としてＦＥＴを例に挙げたが、他の発熱素子であってもよいのはいうまでもない。

また、半田流出阻止層を第１の半田流出阻止層１３と第２の半田流出阻止層１４の計２個設けるようにしたが、１個あるいは３個以上設けてもよい。同様に、スルーホール１１の数も上記（４個）に限定されるものではない。また、各半田流出阻止層１３，１４の形状（枠形状）を平面視において矩形としたが、スルーホール１１の周囲を囲む形状であれば円形などの他の形状であってもよい。さらに、各半田流出阻止層１３，１４に設けられた切れ目部１３ａ，１４ａの数や場所も上記に限られるものではなく、各半田流出阻止層１３，１４のそれぞれの任意の場所に、少なくとも１箇所ずつ設ければよい。また、切れ目部１３ａ，１４ａは、必ずしも半田流出阻止層１３，１４が形成されていない部位である必要はなく、半田流出阻止層の他の部位と比較して厚みが小さい部位であってもよい。

次いで、本発明の第２実施例に係る電子回路基板について説明する。図４は、本発明の第２実施例に係る電子回路基板の断面図である。尚、以下の説明において、第１実施例と同様な構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、第２実施例に係る電子回路基板（以下「基板」という）１００は、その一方の面（半田付け面）１００Ａに電子部品２が半田付けされ、他方の面（基板裏面）１００Ｂに放熱板３００が半田付けされる。尚、第１実施例と同様に、基板１００はガラスエポキシ樹脂などから形成され、放熱板３００は熱伝導性の高い銅などの金属から形成される。

基板１００の半田付け面１００Ａには、ゲート電極接続用ランド４と、ソース電極接続用ランド５と、ドレイン電極接続用ランド６とが形成され、基板裏面１００Ｂには、その全面にわたって半田層１５が形成される。ソース電極接続用ランド５と半田層１５は、スルーホール１１内の銅メッキと半田を介し、電気的に接続される。

また、放熱板３００の表面（基板裏面１００Ｂに半田付けされる面）３００Ａにおいて、スルーホール１１と対峙する部位（符号３０２で示す）の周囲には、枠状の半田流出阻止層３０４が設けられる。半田流出阻止層３０４は、半田レジストからなる。

図５は、放熱板３００の表面３００Ａの平面図である。図５に示すように、半田流出阻止層３０４は平面視において矩形の枠状を呈し、スルーホール１１と対峙する部位３０２の周囲を囲むように形成される。また、半田流出阻止層３０４には、その枠内と枠外を連通する切れ目部３０４ａが形成される。切れ目部３０４ａは、半田流出阻止層３０４の角部（矩形の角部）に１箇所形成される。半田流出阻止層３０４の幅は例えば１．０ｍｍ程度、厚みは例えば０．２ｍｍ程度であり、切れ目部３０４ａの幅は例えば０．５ｍｍ程度に設定される。

尚、図５で符号３０６，３０７は、放熱板３００の表面３００Ａに塗布された溶融前の半田を示す。図示の如く、表面３００Ａには、半田流出阻止層３０４の枠内と枠外の両方に半田が塗布される。

次いで、基板１００への電子部品２と放熱板３００の実装工程について説明する。図６は、その工程を表す工程図である。

先ず、基板１００にゲート電極接続用ランド４、ソース電極接続用ランド５、ドレイン電極接続用ランド６、スルーホール１１および半田層１５を形成した後、各ランド４，５，６にペースト状の半田１０を印刷によって塗布する（図６の（ａ））。

次いで、半田１０が塗布された各ランド４，５，６に電子部品２の各電極７，８，９を載置し、加熱炉で例えば１８０℃程度まで加熱して半田１０を溶融させる。このとき、ソース電極接続用ランド５に塗布された半田１０はスルーホール１１の内部に流入する。スルーホール１１に流入した半田１０はさらに基板裏面１Ｂに流出し、スルーホール１１の内部には空洞が生じる場合がある（図６の（ｂ））。

次いで、放熱板３００の表面３００Ａに基板１００を載置して再度加熱炉で１８０℃程度まで加熱する。これにより、半田３０６および半田３０７が溶融し、放熱板３００が基板裏面１００Ｂに半田付けされる。また、このとき、放熱板３００の表面３００Ａにおいて半田流出阻止層３０４の枠内に塗布された半田３０７は、半田流出阻止層３０４によって表面３００Ａへの広がりが妨げられ、スルーホール１１に充填される（図６の（ｃ））。

尚、放熱板３００の半田付け前にスルーホール１１内に残存していた空気は、半田流出阻止層３０４に形成された切れ目部３０４ａから半田流出阻止層３０４の枠外に流出される。また、スルーホール１１内の充填量を超える余剰な半田も、切れ目部３０４ａから半田流出阻止層３０４の枠外に流出される。そのため、スルーホール１１の内部には半田１０および半田３０７が隙間なく充填されると共に、余剰半田による電子部品２の浮きも生じない。このように、切れ目部３０４ａは、空気や余剰半田の排出路として機能する。

このように、本発明の第２実施例に係る電子回路基板１００にあっては、基板裏面１００Ｂに半田付けされる放熱板３００の表面３００Ａにおいて、スルーホール１１と対峙する部位３０２の周囲に枠状の半田流出阻止層３０４を設けるように構成したので、放熱板３００を基板裏面１００Ｂに半田付けするのに使用される半田３０６，３０７のうち、半田流出阻止層３０４の枠内に塗布された半田３０７をスルーホール１１内に充填することができる。そのため、スルーホール１１内に空洞が生じるのを防止でき、電子部品２の基板裏面１００Ｂへの放熱性および半田付けの信頼性を向上させることができる。

また、半田流出阻止層３０４に切れ目部３０４ａを形成するように構成したので、スルーホール１１内の空気や余剰半田を半田流出阻止層３０４の枠外に流出させることができる。そのため、スルーホール１１の内部に半田１０，３０７を隙間なく充填することができると共に、余剰半田による電子部品２の浮きも防止することができる。

尚、第２実施例において、半田流出阻止層３０４を半田レジストで形成するようにしたが、半田１０，３０６，３０７の溶融温度で溶融しない材料であれば、半田レジスト以外で半田流出阻止層を形成してもよい。また、半田流出阻止層を１個のみ設けるようにしたが、第１実施例と同様に複数個設けてもよい。

また、半田流出阻止層３０４の平面視における形状（枠形状）を矩形としたが、部位３０２の周囲を囲む形状であれば円形などの他の形状であってもよい。さらに、半田流出阻止層３０４に設けられた切れ目部３０４ａの数や場所も上記に限られるものではなく、半田流出阻止層３０４の任意の場所に少なくとも１箇所設ければよい。また、切れ目部３０４ａは、必ずしも半田流出阻止層３０４が形成されていない部位である必要はなく、半田流出阻止層の他の部位と比較して厚みが小さい部位であってもよい。

また、第１実施例で説明した技術と第２実施例で説明した技術を組み合わせ、基板裏面と放熱板表面の両方に半田流出阻止層を設ける（例えば、内側から交互に半田流出阻止層１３、半田流出阻止層３０４、半田流出阻止層１４を配置する）ようにしてもよい。

本発明の第１実施例に係る電子回路基板の断面図である。 図１に示す電子回路基板の裏面の平面図である。 図１に示す電子回路基板への電子部品と放熱板の実装工程を表す工程図である。 本発明の第２実施例に係る電子回路基板の断面図である。 図４に示す放熱板の表面の平面図である。 図４に示す電子回路基板への電子部品と放熱板の実装工程を表す工程図である。

符号の説明

１，１００：電子回路基板、 ２：電子部品、 ３，３００：放熱板、 １１：スルーホール、 １３，１４，３０４：半田流出阻止層、 １３ａ，１４ａ，３０４ａ：切れ目部

Claims (4)

1. 電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、前記電子部品が半田付けされる面の裏面において前記スルーホールの周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備える共に、前記枠状の半田流出阻止層に少なくとも１箇所の切れ目部を形成したことを特徴とする電子回路基板。
2. 電子部品が半田付けされる位置に設けられるスルーホールと、前記電子部品が半田付けされる面の裏面に半田付けされる放熱板と、前記放熱板において前記スルーホールと対峙する部位の周囲に設けられる枠状の半田流出阻止層とを備えることを特徴とする電子回路基板。
3. 請求項２に記載の電子回路基板において、
   前記枠状の半田流出阻止層に少なくとも１箇所の切れ目部を形成したことを特徴とする電子回路基板。
4. 請求項１または３に記載の電子回路基板において、
   前記枠状の半田流出阻止層が複数設けられると共に、前記複数の半田流出阻止層のそれぞれに前記切れ目部が形成されることを特徴とする電子回路基板。
   

Images