JP2008034625A - 実装用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁性基板にランドが形成され且つスルーホールが開設されてなる実装用基板において、挿通性を得るためにスルーホールを大きく開設してもランドを小さくする必要がなく大きさを確保することが可能であり、結果的に、実装の密度が損なわれることのないことを目的とする。
【解決手段】 ランド３とこれに隣接するスルーホール４において、ランド３のスルーホール４と対向する部分１０を、スルーホール４及びスルーホール・ランド７の対向する部分９に沿った形状であって、対向し合う部分同士の距離が一定となるような形状に形成した。
【選択図】 図２

Description

この発明は、絶縁性基板に電導性のランドが配設され、且つ、その絶縁性基板を通過するスルーホール若しくはホールが開設され、電気・電子部品を装着して実装させ、電気・電子回路装置等を構成するための実装用基板に関する。

絶縁性基板に開設されるスルーホール若しくはホールは導線、同軸ケーブル、パラレルワイヤー等を挿通させることから大きく開設することが望ましい。他方、ランドも半田付け、部品の接続等から大きく形成することが望ましい。
この発明は特に、絶縁性基板の単位面積当たりの実装性を得ることの改良に関する。

絶縁性の基板上に電導性のランドが形成され、且つ、スルーホールが開設され、更に、電気・電子部品を装着して実装させて、電気・電子回路装置等を構成するための実装用基板として、以下の文献が知られている。

特開２０００−２３６１６２号公報

複数の電気・電子部品によって同じ電気・電子回路装置を大量に製造する際、所望通りの回路を間違いなく構成するために、又、作業のマニュアル化を図るために、構成する電気・電子部品を一定の位置に保持して接続させることが望ましい。
この要求に対して、絶縁性の基板上に電導性のランドを形成し、電気・電子部品を装着して実装させ、前記ランドを電導部として使用することによって所望の回路を構成するように接続することが行われている。

斯かる構成の実装用基板を用いることによって、電気・電子回路が所望通りであって、且つ、簡便な作業で済む電気・電子回路装置を得ることが可能になっている。
しかしながら、今日の電気・電子回路装置では、回路そのものが大規模になっていることから構成する電気・電子部品の数が多く、電気・電子部品の絶縁性基板への実装を密にしても絶縁性基板そのものが大きくなり、結果的に、電気・電子回路装置そのもの或いはそれを含んで構成される装置が大きくなるという問題を持つことから、複数枚の絶縁性基板にそれぞれ電気・電子部品を実装させることによって所望の電気回路を得るということが行われている。

ここで、それぞれが実装されている複数枚の絶縁性基板は、全体として所望の電気・電子回路を構成させるために、絶縁性基板にスルーホールを開設し、その開設したスルーホールに回路構成用の導線を挿通させ、その導線によって各絶縁性基板で構成されている部分的な回路を互いに接続させている。
従って、斯かる目的で開設されるスルーホールは他の絶縁性基板のスルーホールと相対的な位置ズレが少ないほど望ましいことから、スルーホールは大きければ大きいほど望ましいということになる。

しかし、スルーホールを大きく形成すると、その分ランド、殊にスルーホールに隣接するランドを形成するための面積が狭くなって実装部品の装着や接続のための半田付けが難しくなることから、結局、絶縁性基板を大きくせざるを得なくなる。このことは、大きな絶縁性基板を避けて装置全体のコンパクト化を図ろうとする本来の趣旨に反することになる。
さて、特開２０００−２３６１６２号公報で示された発明（以下、「先行発明」と称する。）には、ランドが形成され、且つ、スルーホールが開設された絶縁性基板が開示されているが、そのスルーホールを大きく形成することによってランドを小さくなることに対して何も開示されていない。

つまり、先行発明では、スルーホールを大きく開設すると少なくともそれに隣接するランドを小さく形成する必要が生じ、その隣接するランドは小さく形成される分部品を装着や半田付けが難しくなる。
尚、今日では鉛を含まない所謂鉛フリー半田を使用しているが、鉛フリー半田は融点が高く溶融性及び固まり易さが劣ることから、半田付けを確実に行うためにはランドは大きい方が望ましい。

他方、ランドを必要な分だけ大きく形成すると、そのランドに隣接するスルーホールを小さく開設せざるを得なくなる。
スルーホールが開設された複数の絶縁性基板を間隔を保ってほぼ平行状態に配置し、それらのスルーホールを介してそれら複数の絶縁基板を被覆導線或いは裸導線で接続する場合、スルーホールが小さいと、各絶縁性基板のスルーホール同士の位置合わせがより正確にならざるを得なくなる、組立や製造が煩雑になる。

殊に、裸導線として金属製のピン部材を使用する場合では、ピン部材は剛性が大きく曲がり難いために、スルーホールが小さいほど絶縁性基板同士の位置合わせがより一層正確にならざるを得ない。
他方、今日では、部品の汎用化やモジュール化が進み、実装用基板では絶縁性基板に形状と大きさが同じであって複数のランドがマトリックス状に形成されたボールグリッドアレイ（以下、「ＢＧＡ」と称する。）の技術が広く用いられている。

ＢＧＡの技術を用いた実装用基板では、絶縁性基板及びランドのマトリックスのパターンの汎用性を高め且つ実装の密度を得るには、隣接するランド同士の間隔を可能な限り小さく取ることになる。
しかし、隣接するランド同士の間隔を小さくし、且つ、スルーホールを大きくすると、スルーホールの開設位置によっては複数のランドの位置とオーバーラップし、そのオーバーラップの位置のランドが使用できなくなって、結果的に、実装の密度が損なわれて装置全体のコンパクト化を図ろうとする本来の趣旨に反することになる。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、スルーホール若しくはホールを大きく開設してもランドの大きさが確保され、よって、実装の密度が損なわれることのない実装用基板の提供を目的とする。

この発明は、絶縁性基板にランドが形成され且つスルーホールが開設された実装用基板において、スルーホールに隣接のランドはそのスルーホールと隣接する部分の形状を、対応するそのスルーホールの対応する部位にほぼ沿った形状に形成してなるものである。
その詳細な構成は、絶縁性基板に、スルーホール若しくはホールが開設され、且つ、電導性のランドが形成されてなり、上記スルーホール若しくはホールに隣接して配設されたランドは、そのスルーホール若しくはホールと対向する部分においてそのスルーホールの形状に沿った形状であって、それらランドとスルーホール若しくはホールが互いに対向する部分の間の距離がほぼ一定になるように形成されていることを特徴とする実装用基板である。

ここで、スルーホールとは絶縁性基板に開設された通孔の筒状の内側壁に導電性の箔膜が形成されているものを言い、ホールとは絶縁性基板に単に開設された通孔を言う。
スルーホール及びホールの形状は、具体的に、円形、方形、楕円形等が挙げられる。
又、スルーホール及びホールの開設は、絶縁性基板に対してドリルによる開孔、パンチング・マシーンによるパンチ抜き等によって行われる。
尚、スルーホールの筒内壁に導電性を確保するには、絶縁性基板にホールを開設し、その後に、銅メッキ加工等によって電導層を形成する加工によって行われている。

又、絶縁性基板は、その材料としてフェノール合成樹脂、ガラス繊維基板等が挙げられる。
更に、ランドは銅箔で形成されているが、通常、絶縁性基板に銅箔を貼り付け、パターンに合致した写真露光とエッチングによって、形状、大きさ、数、配設の位置が所望通りのランドを得ている。

この発明は、スルーホール若しくはホールに隣接するランドを、そのスルーホール若しくはホールと隣接して対向する部分の形状をそのスルーホール若しくはホールの対向する部分の形状に沿った形状に形成したことにより、スルーホール若しくはホールを大きく開設しても、ランドはスルーホール若しくはホールと一定の間隔を確保でき、ランド全体として大きさを強く抑える必要がないことから、十分な半田面を確保することが可能であって、又、複数の基板を間隔を置いてほぼ平行に配置し、それらの基板同士をスルーホール若しくはホールを介して接続する際にスルーホール若しくはホールを比較的大きく開設できることから各基板同士の相対的な位置合わせが比較的ラフであっても問題の生じ難く、更には実装密度の高い実装用基板である。

この発明を、以下において図面に示す実施の最良の形態に基づき詳述する。しかし、この形態によって、この発明が限定されるものではない。
実装用基板１は、図面に示すように、絶縁性基板２に、複数個のランド３が形成され、且つ、複数個のスルーホール４が開設されている。

絶縁性基板は２、具体的に、ガラス繊維エポキシ板から形成されている。又、他の材料として、フェノール合成樹脂、コンポジット材等が挙げられる。
ランド３は、絶縁性基板２の上にマトリックス状に等間隔で配設されている。ランド３は、絶縁性基板２を（形成の工程をごく簡単に記述）することによって形成させている。尚、ランド３の銅箔は、０．０１５〜０．０２０ミリのほぼ一様な厚さである。

従って、ランド３は銅箔であることから、電導性を有している。
又、ランド３は、腐蝕を防ぐために、回路が構成された後に防腐塗装を施すことが可能である。

スルーホール４は、パンチング・マシーンによるパンチ抜きによって開設されている。他に、スルーホール４は、ドリルを用いて開孔することによって開設する方法も知れている。
スルーホール４は、形状がほぼ円形であって、その直径がほぼ０．２〜０．４ミリである。

スルーホール４の円筒形状の内側壁５及び内側壁５に連続する絶縁性基板２の天面と底面のドーナツ形状の周辺部６は、銅箔が被覆されてスルーホール・ランド７が形成されている。
尚、スルーホール・ランド７の銅箔は、０．０１５〜０．０２ミリのほぼ一様な厚さである。

又、スルーホール４の近傍に被覆されたドーナツ形状の周縁部６は、直径が０．３〜０．８ミリのほぼ円形状に形成されている。
よって、スルーホール４の中心つまり軸線に対して、スルーホール・ランド７の内側壁５の円筒形状及び周辺部のドーナツ形状はほぼ同心円上にある関係となっている。

スルーホール４のこの形状と径の大きさは、スルーホール４を介して導線である接続ピン８を挿通させて複数の実装用基板同士を接続させるために、接続ピン８の断面形状と太さによって決められるものである。
従って、挿通させる接続ピン８の直径が大きい場合や、接続ピン８が硬質性の金属ピンであって曲がり難く他の実装用基板のスルーホール４にも共通して挿通させるのに余裕を持たせた方がよい場合には、スルーホール４は適宜形状や大きさを設定するのが望ましい。

ここで、実装用基板１では、ランド３がスルーホール４つまりスルーホール・ランド７に隣接する部分９は、スルーホール４に沿った形状つまりスルーホール・ランド７がランド３の部分９に対向する部分１０に沿った形状に形成されている。
つまり、スルーホール４は円形状であって、スルーホール４の軸線を中心にスルーホール・ランド７のドーナツ形状の周縁部６が形成されており、よって、スルーホール・ランド７のランド３と隣接する部分９の形状は凸円弧形状である。

これに対して、ランド３であってスルーホール４の部分９と隣接し対向する部分１０の形状は、凹円弧形状に形成されている。
そして、スルーホール・ランド７の凸円弧形状の部分９とランド３の凹円弧形状の部分１０の間の間の距離、いわゆる箔間はほぼ一定である。

従って、スルーホール４の内側壁５、互いに対向し合うスルーホール・ランド７の部分９及びランド３の部分１０は、スルーホール４の軸線に対して同心円上に位置している。
つまり、互いに対向し合うランド３の部分１０とスルーホール・ランド７の部分９の箔間はほぼ一定であり、且つ、ランド３の部分１０とスルーホール４の対向する部分との間の距離もほぼ一定である。

他方、ランド３のスルーホール４と隣接せず対向しない部分１１の形状は、ランド３の中心とした凸円弧形状に形成されている。
ここで、ランド３が先行発明で開示されているような円形状であれば、スルーホール４との距離を大きく取る必要が生じて単位面積当たりの実装性が低くなり、敢えて、単位面積当たりの実装性を高めるために隣接するランド３同士の距離をより短くとると、ランド３の直径を小さくする必要が生じ、結果的にランド３の面積が小さくならざるを得ない。

ランド３の面積が小さくなると、ランドに部品を実装して半田付けをしたり、導線を半田付けする場合には、半田付けの面積が小さいことから半田付け作業が繁雑になったり、隣接するランド３やスルーホール・ランド７に不要な短絡を生じる虞も出て来る。
しかしながら、実装用基板１では、ランド３とスルーホール・ランド７の互いに隣接した対向し合う部分９，１０は一定距離が保たれているので単位面積当たりの実装性が抑えられることがなく、先行発明に比してスルーホール４を大きく開設することが可能になっている。

他方、ランド３を中心にしてこのことを考えると、単位面積当たりの実装性を得るためにランド３とスルーホース４と間の距離を一定に抑えても、ランド３とスルーホール４が互いに隣接して対向するそれぞれの部分９，１０は互いに一定距離が保たれているので、ランド３とスルーホール・ランド７を共に例えば円形で形成する場合に比して、ランド３を大きく形成することが可能になっている。
従って、例えば先行発明のようにランド３を円形で形成し、且つ、スルーホース４を円形に開設する場合に比して、ランド３は大きな面積を有することから、半田付けを行うための面積が広く、よって、半田付けを簡便で確実に行うことができ、又、隣接するランド３やスルーホール・ランド７に不要な短絡を生じる虞は少ない。

ここで、実装用基板１０１は、 実装用基板１に対して一定間隔をおいて平行な状態で配設されている。又、実装基板１０１は、実装用基板１と同様に、絶縁性基板１０２にランド１０３が形成され、スルーホール１０４が開設されている。
実装用基板１０１は、更に、ランド１０３、スルーホール１０４、スルーホール・ランド１０７等が実装用基板１のそれぞれと同じ位置に同じ大きさで形成されている。

よって、図３に示すように、実装用基板１では、スルーホール４は一定の大きさで開設されていて、単位面積当たりの実装性を得るためということであっても小さく開設されていないことから、スルーホール４と実装用基板１０１のスルーホール１０４に接続ピン８を共通して挿通し、スルーホール・ランド７とスルーホール・ランド１０７を接続させる際には、接続ピン８の前記共通挿通を簡便に行うことを可能にし、且つ、実装用基板１と実装用基板１０１との位置合わせにアソビが少なく位置決めが難しいということは生じ難い。
つまり、実装用基板１と実装用基板１０１との位置合わせに比較的余裕のある状態で、接続ピン８をスルーホール４，１０４に連通することが可能になっている。

このことは、三枚以上の実装用基板を一定間隔で層状に配設し、且つ、実装基板同士を接続する場合には、ランド３とスルーホース４を例えば円形で形成し且つ単位面積当たりの実装性を得るためにスルーホールを小さく形成せざるを得ない場合に比して、実装用基板同士の位置合わせがより一層容易であるという効果を得ることが可能になっている。

又、実装用基板１では、スルーホール４の近傍に回路を構成するための導電性のスルーホール・ランド７が備えられた構成になっているが、スルーホール・ランド７を備えなければその分ランド３とスルーホール４の間の距離を短くさせ、更にその分より一層密度の高い実装性を得ることが可能である。
ここで、ランド３がスルーホール４と対向する部分１０の形状は、スルーホール４の形状である凸円弧形状に沿った形状であって、ランド３がスルーホール４と対向するその部分とスルーホール４の間の距離は一定になるように形成されることになる。
このことは、実装用基板１０１についても、同様なことが言える。

図４に、この発明の他の実施の形態を示す。
実装用基板２０１、実装用基板３０１及び接続用基板が、一定間隔でほぼ平衡の状態で配設されている。
実装用基板２０１及び実装用基板３０１はそれぞれ、絶縁性基板２０２，３０２にランド２０３，３０３が形成され、且つ、ホール２０４，３０４が開設されている。

尚、実装用基板２０１のランド２０３は、グランド電極となっている。又、ホール２０４は，二つのランド２０３に挟まれる位置に開設されている。
実装用基板３０１のランド３０３及びホール３０４は、実装用基板２０１のそれらと同じように形成されている。

実装用基板２０１と実装用基板３０１が所定の位置と姿勢で配設されると、実装用基板２０１のホール２０４と実装用基板３０１のホール３０４は互いに対向するように位置付けられており、複数の導線が平板状に束ねられたパラレルワイヤー（図示省略）を挿通するためのものである。このパラレルワイヤーは、接続用基板の電極と接続される構成になっている。
ホール２０４は、ほぼ方形状で且つ四隅部分２０９がほぼ楕円の凸円弧状に形成されている。

他方、ランド２０３の四隅部分２０９に対向する部分２１０は、四隅部分２０９に沿ったほぼ楕円の凹円弧状に形成されている。四隅部分２０９と部分２１０の間は、ほぼ一定の距離に形成されている。
実装用基板３０１は、実装用基板２０１と同様に、ランド３０３の部分３１０がホール３０４の四隅部分３０９に沿った形状であって、二つの部分３０９，３１０の間隔がほぼ一定の距離に形成されている。

従って、実装用基板２０１において、ホール２０４は所望の形状で開設されているが、ランド２０３の対向する部分２１０が部分２０９に沿った形状であるから、例えば、先行発明のようにランドを凸円形状で形成する場合に比して、ランド２０３とホール２０４の距離を短く抑えることが可能であり、その分実装密度を上げることが可能になっている。
又、実装密度を上げることが可能であっても、ホール２０４の大きさ及びランド２０３の面積を小さくする必要はない。
尚、このことは、実装用基板３０１についても、同様なことが言える。

この発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。 図１に示す形態の要部部分拡大図である。 図２に示す形態において、スルーホールに接続ピンを挿通させた状態を説明する構成説明図である。 この発明の第２の実施の形態の要部の構成を斜視的に説明する構成説明図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１ ：実装用基板
２，１０２，２０２，３０２ ：絶縁性基板
３，１０３，２０３，３０３ ：ランド
４，１０４ ：スルーホール
２０４，３０４ ：ホール
７，１０７ ：スルーホール・ランド
９，１０，１０９，１１０，２０９，２１０，３０９，３１０ ：対向部分

Claims (2)

1. 絶縁性基板に、スルーホール若しくはホールが開設され、且つ、電導性のランドが形成されてなり、
   上記スルーホール若しくはホールに隣接して配設されたランドは、そのスルーホール若しくはホールと対向する部分においてそのスルーホールの形状に沿った形状であって、それらランドとスルーホール若しくはホールが互いに対向する部分の間の距離がほぼ一定になるように形成されていることを特徴とする実装用基板。
   
2. 絶縁性基板のランドが形成されている面において、スルーホール若しくはホールが開設されている周辺部にスルーホール若しくはホールの形状に沿って導電性のスルーホール・ランドが形成されてなる請求項１に記載の実装用基板。

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