JP2008016725A - プリント配線板、プリント配線板の部品実装方法、及び電子部品実装プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基板の内部に吸湿された水分をはんだ付けの熱によってプリント配線板の外へ放出させることのできる信頼性の高いプリント配線板を提供する。さらに、水分を吸湿したプリント配線板に電子部品をはんだ実装しても、絶縁基板の内部に気泡が発生しないプリント配線板の部品実装方法を提供し、品質及び信頼性の高い電子部品実装プリント配線板を提供する。
【解決手段】絶縁基板２の表面又は裏面に形成された金属箔３の回路パターンに電子部品がはんだ実装されるプリント配線板１において、絶縁基板２を貫通する脱気用の貫通穴６を電子部品７,８の接続領域と異なる領域に絶縁基板２の膨れを防止する密度で設けた。さらに、脱気用の貫通穴６を備えたプリント配線板１に、電子部品７,８をはんだ１０によりはんだ実装して電子部品実装プリント配線板１３を形成した。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品がはんだ実装されるプリント配線板、プリント配線板の部品実装方法、及び部品実装プリント配線板に関する。

従来、プリント配線板に電子部品をはんだ実装する際の問題として、プリント配線板の膨張による電子部品の実装不良が挙げられている。

以下に、プリント配線板の膨張について図８〜図１０を用いて説明する。

図８は従来例に係るプリント配線板の構造を説明する断面図（絶縁基板１０２の断面のハッチングは省略してある）である。

従来例に係るプリント配線板１０１は、絶縁基板１０２の表面又は裏面に銅箔等の金属箔からなる金属層１０３が積層されて回路パターンが形成され、更にはんだ付着防止のためのソルダレジスト層１０４が積層された構造となっている。また、絶縁基板１０２には電子部品のリード部を挿入するためのリード部挿入用の貫通穴１０５が開けられている。

図９は従来例に係るプリント配線板の回路パターンに電子部品を仮止めしたときのプリント配線板の状態を説明する断面図（絶縁基板１０２の断面のハッチングは省略してある）である。

なお、絶縁基板１０２の内部に水分１０９を吸湿したプリント配線板１０１に電子部品１０７,１０８を仮止めしたときのプリント配線板の状態を示している。

プリント配線板１０１の構造は図８で示したプリント配線板１０１の構造と同じ構造をしているため説明を省略する。

挿入型と面実装型の２タイプの電子部品（挿入型：１０７、面実装型：１０８）がプリント配線板１０１の回路パターンに応じて位置合わせされている。挿入型電子部品１０７のリード部１０７ａは、プリント配線板１０１のリード部挿入用の貫通穴１０５に挿入されて仮止めされており、面実装型電子部品１０８は、リード部が金属層３に当接されて仮止めされている。

絶縁基板１０２に吸湿された水分１０９は、絶縁基板１０２が金属層１０３やソルダレジスト層１０４により被覆されていることから、プリント配線板１０１の外へ放出され難い状態（水分は図中矢符Ｆｗで示す方向に拡散する）となっている。

図１０は、従来例に係るプリント配線板に電子部品をはんだ実装して完成した電子部品実装プリント配線板の状態を示す断面図（絶縁基板１０２の断面のハッチングは省略してある）である。

なお、絶縁基板１０２の内部に水分を吸湿したプリント配線板１０１に、電子部品１０７,１０８をはんだ実装して完成した電子部品実装プリント１１３の状態を示している。

電子部品実装プリント配線板１１３は、図９で示したようにプリント配線板１０１の回路パターンに仮止めされた電子部品１０７,１０８をプリント配線板１０１の回路パターンにはんだ１１０によりはんだ実装（はんだ付け）して完成とされる。

プリント配線板１０１の構造は、図８及び図９で示したプリント配線板１０１の構造と同じ構造をしているため説明を省略する。

プリント配線板１０１の絶縁基板１０２の内部には、気泡１１１が発生している。これは、絶縁基板１０２に吸湿された水分がはんだ付けの熱により水蒸気となって残存した結果生じるものである。つまり、はんだ付けの熱（２００℃〜２５０℃）により絶縁基板１０２の内部で発生した水蒸気は、金属層１０３及びソルダレジスト層１０４によりプリント配線板１０１の外へ放出することができず、気泡１１１として絶縁基板１０２の内部に残存する。

この絶縁基板１０２における気泡１１１の発生はプリント配線板１０１の膨張をもたらし、パッド浮等の電子部品の実装不良をもたらす原因となる。

このような電子部品の実装不良を防ぐため、従来、プリント配線板へ電子部品をはんだ実装する際には、事前にプリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を取り除く水分除去作業が行われている。

プリント配線板の水分除去作業の方法としては、例えば特許文献１に、オーブン等を用いたベーキング処理による脱湿処理（温度：１２０℃〜１５０℃、処理時間：１．５〜２．５時間）や、常温の真空乾燥処理（真空度：０．１ＭＰａ以下、処理時間：０．５〜１６時間）といった方法が挙げられるが、いずれの方法も水分除去のための装置と時間を必要とするという問題がある。
特開２００５−２５２１２０

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、絶縁基板を貫通する脱気用の貫通穴を電子部品の接続領域と異なる領域に前記絶縁基板の膨れを防止する密度で設けることにより、絶縁基板に吸湿された水分を脱気用の貫通穴からはんだ付けの熱によって放出させることのできる信頼性の高いプリント配線板を提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係るプリント配線板に電子部品をはんだ実装することにより、はんだ実装前のプリント配線板の水分除去作業を省略してプリント配線板への電子部品のはんだ実装（の準備）工程を簡略化することが可能なプリント配線板の部品実装方法を提供することを他の目的とする。

さらに、本発明は、本発明に係るプリント配線板に電子部品を実装することにより、プリント配線板の絶縁基板に気泡を含まない品質及び信頼性の高い電子部品実装プリント配線板を提供することを他の目的とする。

本発明に係るプリント配線板は、絶縁基板の表面又は裏面に形成された金属箔の回路パターンに電子部品がはんだ実装されるプリント配線板において、前記絶縁基板を貫通する脱気用の貫通穴が電子部品の接続領域と異なる領域に前記絶縁基板の膨れを防止する密度で設けてあることを特徴とする。

この構成により、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を、はんだ付けの熱により水蒸気として脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出させることができる。つまり、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分は、はんだ付けの熱により水蒸気となって絶縁基板の内部で気泡となる前に脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出されるので、はんだ実装の際の絶縁基板における気泡発生を抑えてプリント配線板の膨張を防ぐことができる。よって、品質及び信頼性の高いプリント配線板を提供することができる。

本発明に係るプリント配線板では、前記貫通穴は前記金属箔が形成された領域に設けてあることを特徴とする。

この構成により、絶縁基板が金属箔で覆われて水分が放出され難くなっている領域に脱気用の貫通穴が設けられることから、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を確実にプリント配線板の外へ放出させることができる。

本発明に係るプリント配線板では、前記貫通穴は金型加工により形成されていることを特徴とする。

さらに、前記金型加工による前記貫通穴の内径が直径０．８ｍｍ以上であることを特徴とする。

この構成により、貫通穴が金型加工により容易且つ確実に形成されることから、プリント配線板の材質や板厚に左右されない脱気用の貫通穴を備えたプリント配線板とすることができる。

本発明に係るプリント配線板では、前記貫通穴はドリル加工により形成されていることを特徴とする。

さらに、前記ドリル加工による前記貫通穴の内径が直径０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする。

この構成により、貫通穴がドリル加工により容易且つ確実に形成されることからプリント配線板の材質や板厚に左右されない脱気用の貫通穴を備えたプリント配線板とすることができる。

本発明に係るプリント配線板では、前記貫通穴は複数が同間隔で設けてあることを特徴とする。

この構成により、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を各々の脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ効率よく容易且つ確実に放出させることができる。

本発明に係るプリント配線板の部品実装方法は、プリント配線板に電子部品をはんだ実装するプリント配線板の部品実装方法であって、前記プリント配線板は上記した本発明に係るプリント配線板であることを特徴とする。

この構成により、絶縁基板に脱気用の貫通穴を備えたプリント配線板を使用すると、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分は、はんだ付けの熱により水蒸気となって脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出されることとなるので、電子部品を実装する前にプリント配線板の水分除去作業を行う必要がない。つまり、水分を吸湿したプリント配線板に対して電子部品を直接実装することができる。よって、プリント配線板に電子部品をはんだ実装する（準備）工程を簡略化することができる。

本発明に係る電子部品実装プリント配線板は、上記した本発明に係るプリント配線板に電子部品がはんだ実装してあることを特徴とする。

この構成により、絶縁基板に脱気用の貫通穴を備えたプリント配線板に電子部品がはんだ実装してあることから、プリント配線板の絶縁基板の内部に気泡を含まない品質及び信頼性の高い電子部品実装プリント配線板を提供することができる。

本発明に係るプリント配線板によれば、絶縁基板を貫通する脱気用の貫通穴が電子部品の接続領域と異なる領域に前記絶縁基板の膨れを防止する密度で設けてあることから、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を、はんだ付けの熱により水蒸気として脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出させることができるという効果を奏する。つまり、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分は、はんだ付けの熱により水蒸気となってプリント配線板の絶縁基板の内部で気泡となる前に脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出されるので、はんだ実装の際の絶縁基板における気泡発生を抑えてプリント配線板の膨張を防ぐことができるという効果を奏する。よって、品質及び信頼性の高いプリント配線板を提供することができるという効果を奏する。

本発明に係るプリント配線板によれば、絶縁基板が金属箔で被覆されて水分が放出され難くなっている領域に脱気用の貫通穴が設けてあることから、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を確実にプリント配線板の外へ放出させることができるという効果を奏する。

本発明に係るプリント配線板によれば、脱気用の貫通穴は金型加工により形成されていることから、プリント配線板の材質や板厚に左右されない脱気用の貫通穴をプリント配線板に容易且つ確実に備えることができるという効果を奏する。

本発明に係るプリント配線板によれば、脱気用の貫通穴はドリル加工により形成されていることからプリント配線板の材質や板厚に左右されない脱気用の貫通穴をプリント配線板に容易且つ確実に備えることができるという効果を奏する。

本発明に係るプリント配線板によれば、脱気用の貫通穴は複数が同間隔で設けてあることから、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分を各々の脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ効率よく容易且つ確実に放出させることができるという効果を奏する。

本発明に係るプリント配線板の部品実装方法によれば、脱気用の貫通穴を絶縁基板に備えたプリント配線板を使用することにより、プリント配線板の絶縁基板に吸湿された水分をはんだ付けの熱により水蒸気として脱気用の貫通穴からプリント配線板の外へ放出させることができるので、電子部品を実装する前にプリント配線板の水分除去作業を行う必要がないという効果を奏する。つまり、水分を吸湿したプリント配線板に対して電子部品を直接実装することができるという効果を奏する。よって、プリント配線板に電子部品を実装する（準備）工程を簡略化することができるという効果を奏する。

本発明に係る電子部品実装プリント配線板によれば、絶縁基板に脱気用の貫通穴を備えたプリント配線板に電子部品がはんだ実装してあることから、プリント配線板の絶縁基板の内部に気泡を含まない品質及び信頼性の高い電子部品実装プリント配線板を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図２は本実施の形態に係るプリント配線板の構造を説明する図である。図１は断面図（絶縁基板２の断面のハッチングは省略してある）であり、図２は図１のプリント配線板を上から見た平面図である。

本発明に係るプリント配線板１は、絶縁基板２の表面又は裏面に銅箔等の金属箔からなる金属層３が積層されて回路パターンが形成され、更にソルダレジスト層４が形成された構造としてある。

また、絶縁基板２には、電子部品のリード部が挿入されるリード部挿入用の貫通穴５と脱気用の貫通穴６が設けてある。リード部挿入用の貫通穴５と脱気用の貫通穴６は互いに同様の構造をしており、同じ穴あけ加工工程にて、同一の加工方法により形成されるが、その役割は異なる。

リード部挿入用の貫通穴５は電子部品の接続領域に設けてあり、挿入型電子部品のリード部の挿入口としての役割を担う。

一方、脱気用の貫通穴６は電子部品の接続領域と異なる領域に設けてあり、絶縁基板２に吸湿された水分の出口としての役割を担う。つまり、脱気用の貫通穴６を備えることで、絶縁基材２の内部に吸湿された水分が、はんだ付けの熱により水蒸気となって脱気用の貫通穴６からプリント配線板１の外へ放出されるようにしてある。

また、脱気用の貫通穴６は絶縁基板２の膨れを防止する密度で設けてある。つまり、絶縁基板２の内部に吸湿された水分が、はんだ付けの熱により水蒸気となって絶縁基板２の内部で気泡となる前に脱気用の貫通穴６からプリント配線板１の外へ放出されるようにしてある。

また、脱気用の貫通穴６は、絶縁基板２が金属箔に被覆されていて水分が放出され難くなっている領域、つまり金属層３が積層された（金属箔が形成された）領域に設けてあり、絶縁基板２の内部に吸湿された水分を確実にプリント配線板１の外へ放出できるようにしてある。

また、脱気用の貫通穴６は、穴あけ加工のしやすさや水分放出の効果、並びに従来のプリント配線板における気泡不良発生の状況を考慮し、同間隔で複数設けてある。具体的には、脱気用の貫通穴６は、例えば図２に示すように、１０ｍｍ×１０ｍｍ辺り少なくとも４ヶ所以上、つまり５ｍｍ間隔で複数設けてあることが好ましい。つまり、プリント配線板１の絶縁基板２の内部に吸湿された水分を各々の脱気用の貫通穴６から効率よく容易且つ確実に放出させることができるようにしてある。

図３〜図４は本発明に係るプリント配線板に貫通穴を形成する状態を説明する図である。図３は本発明に係るプリント配線板に金型加工により貫通穴を形成する状態を説明する説明図であり、図４は本発明に係るプリント配線板にドリル加工により貫通穴を形成する状態を説明する説明図である。

なお、図３及び図４において、金型１１及びドリル１２は側面図を示し、プリント配線板１は断面図（層構成及び断面のハッチングは省略してある）を示している。

貫通穴（リード部挿入用：５、脱気用：６）は、プリント配線板１に対して金型１１又はドリル１２を昇降移動（図中矢符ＵＤの方向に移動）させることにより開けられることが好ましい。金型１１又はドリル１２によれば、プリント配線板１の材質や板厚に左右されない貫通穴（リード部挿入用：５、脱気用：６）を形成することができる。

金型１１のピン１１ｐの外径を０．８ｍｍ以上とすることにより、金型１１の製造が容易となる。

また、金型１１によれば、プリント配線板１に内径が直径０．８ｍｍ以上の貫通穴５,６を容易且つ確実に形成することができる。

ドリル１２のピン１２ｐの外型を０．２５ｍｍ以上とすることにより、ドリル１２による加工が容易となる。

また、ドリル１２によれば、プリント配線板１に内径が直径０．２５ｍｍ以上の貫通穴５,６を容易且つ確実に形成することができる。

なお、これら貫通穴５,６の内径は加工性及び経済性に応じて種々の大きさにすることができる。

本発明に係るプリント配線板の部品実装方法は、本発明に係るプリント配線板に電子部品をはんだ実装する方法であり、プリント配線板の脱水工程を省略し、プリント配線板に電子部品を仮止めする仮止め工程と、仮止めされた電子部品をプリント配線板にはんだ付けするはんだ付け工程とからなる方法とすることができる。

図５〜図７は、本実施の形態に係るプリント配線板に電子部品をはんだ実装して電子部品実装プリント配線板を完成させるときのプリント配線板又は電子部品実装プリント配線板の状態を示す断面図である。

なお、図５〜図７に示すプリント配線板１の構造は図１に示したプリント配線板１の構造と同じ構造であるため、説明を省略する。

図５は、本実施の形態に係るプリント配線板の回路パターンに電子部品を仮止めしたときのプリント配線板の状態を示す断面図（絶縁基板２の断面のハッチングは省略してある）である。

本実施の形態では、絶縁基板２に水分９を吸湿したプリント配線板１に直接電子部品７,８を仮止めし、事前のプリント配線板１の水分除去作業は行わなかった。つまり、本実施の形態に係るプリント配線板の部品実装方法では、プリント配線板１の脱水工程を省略した。

電子部品７,８はプリント配線板１の回路パターンに応じて位置合わせされている。電子部品としては、挿入型と面実装型の電子部品（挿入型：７、面実装型：８）がある。挿入型電子部品７は、リード部７ａがリード部挿入用の貫通穴５に挿入されて仮止めされている。面実装型電子部品８は、リード部が金属層３に当接されて仮止めされている。

事前に水分除去作業を行っていないため、プリント配線板１の絶縁基板２には水分９が含まれている。ただし、絶縁基板２には絶縁基板２の膨れを防止する密度で脱気用の貫通穴６が設けてあるから、絶縁基板２に含まれている水分９は脱気用の貫通穴６よりプリント配線板１の外へ放出されやすい状態にある（水分は図中矢印Ｆｗで示す方向に拡散する）。

図６は、本実施の形態に係るプリント配線板の回路パターンに電子部品をはんだ付けするときのプリント配線板の状態を示す断面図（絶縁基板２の断面のハッチングは省略してある）である。

図５で示したようにプリント配線板１の回路パターンに仮止めされた電子部品７,８をプリント配線板１の回路パターンにはんだ１０によりはんだ付けするはんだ付け工程において、プリント配線板１の絶縁基板２に含まれている水分９がプリント配線板１の外へ放出されていく様子を示している。

プリント配線板１の絶縁基板２に含まれている水分９は、はんだ付けの熱（２００℃〜２５０℃）により水蒸気となって脱気用の貫通穴６よりプリント配線板１の外へ放出されていく（水分は図中矢符Ｆｗで示す方向に放出されていく）。

図７は本実施の形態に係るプリント配線板に電子部品をはんだ実装して完成した電子部品実装プリント配線板の状態を示す断面図（絶縁基板２の断面のハッチングは省略してある）である。

電子部品実装プリント配線板１３は、図６で示したようにプリント配線板１の回路パターンに仮止めされた電子部品７,８をプリント配線板１の回路パターンにはんだ１０によりはんだ付けして完成となる。

プリント配線板１の絶縁基板２に含まれていた水分は、はんだ付けの熱（２００℃〜２５０℃）により水蒸気となって絶縁基板２の内部で気泡となる前に脱気用の貫通穴６よりプリント配線板１の外へ放出されたので、完成した電子部品実装プリント配線板１３は、絶縁基板２の内部に気泡を含まない品質及び信頼性の高い構造となっている。

本発明に係るプリント配線板の構造を説明する断面図である。 図１に示すプリント配線板を上から見たときの平面図である。 本発明に係るプリント配線板に貫通穴を金型加工により形成するときの状態を説明する説明図である。 本発明に係るプリント配線板に貫通穴をドリル加工により形成するときの状態を説明する説明図である。 本発明に係るプリント配線板に電子部品を仮止めしたときのプリント配線板の状態を説明する断面図である。 本発明に係るプリント配線板に電子部品をはんだ付けするときのプリント配線板の状態を説明する断面図である。 本発明に係る電子部品実装プリント配線板の状態を説明する断面図である。 従来例に係るプリント配線板の構造を説明する断面図である。 従来例に係るプリント配線板に電子部品を仮止めしたときのプリント配線板の状態を説明する断面図である。 従来例に係る電子部品実装プリント配線板の状態を説明する断面図である。

符号の説明

１ プリント配線板
２ 絶縁基板
３ 金属層（金属箔）
４ ソルダレジスト層
５ リード部挿入用の貫通穴
６ 脱気用の貫通穴
７ 挿入型電子部品
７ａ 挿入型電子部品のリード部
８ 面実装型電子部品
９ 水分
１０ はんだ
１１ 金型
１１ｐ 金型のピン
１２ ドリル
１２ｐ ドリルのピン
Ｆｗ 水分が拡散（放出）される方向
ＵＤ 金型又はドリルを移動させる方向

Claims (9)

1. 絶縁基板の表面又は裏面に形成された金属箔の回路パターンに電子部品がはんだ実装されるプリント配線板において、
   前記絶縁基板を貫通する脱気用の貫通穴が電子部品の接続領域と異なる領域に前記絶縁基板の膨れを防止する密度で設けてあることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記貫通穴は前記金属箔が形成された領域に設けてあることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 前記貫通穴は金型加工により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント配線板。
4. 前記貫通穴の内径が直径０．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板。
5. 前記貫通穴はドリル加工により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント配線板。
6. 前記貫通穴の内径が直径０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５記載のプリント配線板。
7. 前記貫通穴は複数が同間隔で設けてあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のプリント配線板。
8. プリント配線板に電子部品をはんだ実装するプリント配線板の部品実装方法であって、
   前記プリント配線板は、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載のプリント配線板であることを特徴とするプリント配線板の部品実装方法。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載のプリント配線板に電子部品がはんだ実装してあることを特徴とする電子部品実装プリント配線板。

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