JP2009224697A - プリント基板及び電子部品実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ランド間でブリッジを起こすことなく、はんだ高さを調整することができるプリント基板及び電子部品実装基板を得る。
【解決手段】中央部のランド１４Ａに載せられ、加熱により溶融したはんだ２４の高さは、ランド１４Ａの載置部２０が平滑面とされているため変わらない。ランド１４Ａを囲むように配置されたランド１４Ｂに載せられ、加熱により溶融したはんだ２４の高さは、載置部２０に凹部２２が形成されているため、はんだ２４が凹部２２へ入り込みランド１４Ａのはんだ高さと比べて低くなる。同様に、ランド１４Ｂを囲むように配置されたランド１４Ｃに載せられ、加熱により溶融したはんだ２４の高さは、載置部２０に凹部２４が２個形成されているため、はんだ２４が凹部２４へ入り込みランド１４Ｂのはんだ高さと比べて低くなる。これにより、基板本体１２に反りが発生しても、クリームはんだ２４の高さは、一定（決められた高さ）となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板本体に反りが発生しても電子部品のはんだ付け不良を抑制することができるプリント基板、及びこのプリント基板を備えた電子部品実装基板に関する。

特許文献１には、電子部品がはんだ付けによって実装されるプリント基板が記載されている。

ここで、電子部品がはんだ付けされるリフローはんだ付け工程においては、１５０〜２４０℃でプリント基板のランドに載せられたはんだを溶融して電子部品をはんだ付けした後、はんだを固める為にプリント基板を６０〜８０℃で冷却する。そして、この温度差やプリント基板に搭載される電子部品の重さ等の影響によりプリント基板に下反りが発生する場合がある。

このように、プリント基板が反ると電子部品のリード部とはんだとの間に隙間が生じる。特に多ピン化されたＩＣやコネクタ等の多ピン化電子部品においては、プリント基板の中央に配置されるランドほどリード部との浮きが発生し易く、リード部の浮きにならずともはんだによる接合が不十分で接触不良を起こす場合がある。これは、ランドに載せられたはんだの高さがプリント基板の反りによって変わってしまうことが原因である。

そこで、特許文献１に記載のプリント基板のランドのランド幅は、前述したプリント基板の反りを考慮して決められている。つまり、ランド幅を変えることで、はんだが溶融された後のはんだ高さを調整するようになっている。
特開平１１−２３８９６０号公報

しかしながら、ランド幅を小さくすると、余剰分のはんだがランドからはみ出し、隣接するランド間でブリッジを起こす場合がある。

本発明は、上記事実を考慮し、ランド間でブリッジを起こすことなく、はんだ高さを調整することが課題である。

本発明の請求項１に係るプリント基板は、回路パターンが形成された基板本体と、前記基板本体に設けられ、電子部品のリード部とはんだ付けされるはんだが載せられると共に、前記基板本体の反り量に基づいて決められたはんだ高さになるように、前記はんだが載せられ載置部に凹部が形成されるランドと、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、基板本体に設けられたランドには、基板本体の反り量に基づいて決められたはんだ高さになるように、載置部に凹部が形成されている。

このように、決められたはんだ高さになるようにランドに凹部を設けることで、余剰分のはんだがランドからはみ出ることなく、凹部に吸収され、ランド間でブリッジを起こすことなくはんだ高さを調整することができる。

本発明の請求項２に係るプリント基板は、請求項１に記載において、前記凹部の形状は、前記電子部品のリード部をはんだ付けする際の熱によって生じる前記基板本体の反り量に基づいて決められることを特徴とする。

上記構成によれば、プリント基板のランドと電子部品のリード部とをはんだ付けする際の熱によって生じるプリント基板の反り量に基づいて、凹部の形状が決められている。

このように、凹部の形状を決めることで、はんだ付け工程でプリント基板が反っても、決められたはんだ高さにすることで、ランド間でブリッジを起こすことなく電子部品を実装することができる。

本発明の請求項３に係るプリント基板は、請求項１又は２に記載において、前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の容積が異なることを特徴とする。

上記構成によれば、凹部の容積を異ならせることで決められたはんだ高さになるようになっている。つまり、凹部の加工形状さを変えるだけで、ランドに載せられたはんだを決められたはんだ高さにすることができる。

本発明の請求項４に係るプリント基板は、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の深が異なることを特徴とする。

上記構成によれば、凹部の深さを異ならせることで決められたはんだ高さになるようになっている。つまり、凹部の加工深さを変えるだけで、ランドに載せられたはんだを決められたはんだ高さにすることができる。

本発明の請求項５に係るプリント基板は、請求項１〜３何れか１項に記載において、前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の広さが異なることを特徴とする。

上記構成によれば、凹部の広さを異ならせることで決められたはんだ高さになるようになっている。つまり、凹部の加工面積を変えるだけで、ランドに載せられたはんだを決められたはんだ高さにすることができる。

本発明の請求項６に係る電子部品実装基板は、複数後のリード部を有する電子部品と、請求項１〜５何れか１項に記載されたプリント基板と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、電子部品実装基板には、請求項１〜５何れか１項に記載されたプリント基板が採用されているため、電子部品の実装についての信頼性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るプリント基板が採用された電子部品実装基板の一例について図１〜図２に基づいて説明する。
（構成）
図１（Ｂ）に示されるように、プリント基板１０は、電子部品１６（図２（Ｃ）参照）が実装される実装面にパターニングされた回路パターン（図示せず）が形成される基板本体１２を備えている。さらに、実装されるピンコネクタ等の多ピン化電子部品１６のリード部１８（図２（Ｃ）参照）をはんだ付けで電気的に接続する複数個のランド１４が、回路パターン上に設けられている。そして、複数個のランド１４に設けられたクリームはんだが載せられる載置部２０は、同一平面状に配置されている。

図１（Ａ）に示されるように、ランド１４は、中央側に設けられたランド１４Ａと、ランド１４Ａを囲むように設けられたランド１４Ｂと、外側に設けられたランド１４Ｃとを備えている。

ここで、プリント基板１０のランド１４と電子部品１６のリード部１８をはんだ付けする際に、はんだ付け工程のリフロー炉では、プリント基板１０は加熱され、基板本体１２が反ってしまい、もとの形状に戻らないという問題がある。

詳細には、リフロー炉では、プリント基板１０のランド１４を覆わないように、プリント基板１０は、その外周部が図示せぬ冶具で保持されている。そして、リフロー炉では１５０〜２４０℃でクリームはんだ２４を溶融し、ランド１４とリード部１８をはんだ付けし、その後はんだを固めるために６０〜８０℃でプリント基板１０を冷却する。

外周部が図示せぬ冶具で保持された薄板状のプリント基板１０が、１５０°〜２４０°で加熱されると、プリント基板１０が軟化し、プリント基板１０の自重や既に搭載されている電子部品（図示省略）の重さ等の影響によりプリント基板１０が下側に反れる。つまり、保持されている外周部から一番離れているプリント基板１０の中央部近傍が、下に垂れ下がるようにプリント基板１０が反れることとなる。そうすると、基板本体１２の中央部の反り量が大きく、外周部に向うに従って反り量が小さくなる。

そこで、反り量が大きい基板本体１２の中央部近傍に配置されたランド１４Ａのクリームはんだが載せられる載置部２０は、平滑面とされており、ランド１４Ａを囲むようにランド１４Ａの外側に配置されたランド１４Ｂのクリームはんだが載せられる載置部２０には、平面視オーバル状の凹部２２が１個形成されている。

さらに、ランド１４Ｂを囲むように、反り量が小さい外周部近傍に配置されたランド１４Ｃのクリームはんだが載せられる載置部２０には、平面視オーバル状の凹部２４が２個形成されている。そして、平面視で１個の凹部２２は、１個の凹部２４より広く（面積が大きく）設けられているが、ランド１４Ｃには凹部２４が２個設けられているため、凹部２２が１個設けられたランド１４Ｂより凹部２４が２個設けられたランド１４Ｃの方が、平面視で凹部の締める比率が大きくなっている。

また、図１（Ｃ）に示されるように、凹部２２及び凹部２４の深さは同一とされている。つまり、ランド部１４Ｃに設けられた２個の凹部２２の容積が、ランド１４Ｂに設けられた１個の凹部２４の容積より大きくされている。このように、平面視において、２個の凹部２４の広さ（面積）を１個の凹部２２の広さより広くすることで、２個の凹部２２の容積が、１個の凹部２４の容積より大きくすることができる。

この構成により、はんだ付け工程における加熱及びその後の冷却により基板本体１２が反った場合に、中央部に配置されたランド１４Ａの載置部２０に載せられ、はんだ付け工程における加熱により溶融したクリームはんだ２４の高さは、ランド１４Ａの載置部２０が平滑面とされているため、変わらない。

一方、ランド１４Ａを囲むように配置されたランド１４Ｂの載置部２０に載せられ、はんだ付け工程における加熱により溶融したクリームはんだ２４の高さは、ランド１４Ｂの載置部２０に１個の凹部２２が形成されているため、溶融したクリームはんだ２４が凹部２２へ入り込みランド１４Ａのはんだ高さと比べて低くなる。

また、ランド１４Ｂを囲むように外周部近傍に配置されたランド１４Ｃの載置部２０に載せられ、はんだ付け工程における加熱により溶融したクリームはんだ２４の高さは、ランド１４Ｃの載置部２０に２個の凹部２４が形成されているため、溶融したクリームはんだ２４が２個の凹部２４へ入り込みランド１４Ｂのはんだ高さと比べて低くなる。

このように、基板本体１２の反り量に基づいて凹部２２、２４の形状を決めることで、クリームはんだ２４の高さは、プリント基板１０の中央部が高く、外周部に向うに従って低くなるようになっている。このため、はんだ付け工程における加熱により基板本体１２に反りが発生しても、クリームはんだ２４の高さは、一定（決められた高さ）となるようになっている（図２（Ｃ）参照）。

（作用効果）
次に、電子部品１６をプリント基板１０にはんだ付けして実装するはんだ付け工程について説明する。

図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、各ランド１４にクリームはんだ２４をスクリーン印刷にて載せる。スクリーン印刷にてクリームはんだ２４を載せるため、はんだ高さ（厚さ）は全てのランド１４で略一定となる。

図２（Ｃ）に示されるように、プリント基板１０に備えられた各ランド１４に電子部品１６のリード部１８が対向にするように、電子部品１６を配置し、プリント基板１０及び電子部品１６をリフロー炉へ移動させる。リフロー炉では１５０〜２４０℃に加熱されることで、クリームはんだ２４が溶融し、ランド１４がはんだを介してリード部１８と接続される。その後、はんだを固めるために６０〜８０℃で電子部品１６が実装されたプリント基板１０を冷却する。

ここで、前述したように、プリント基板１０の基板本体１２は、リフロー炉による加熱及びその後の温度差等によって反ってしまい、もとの形状に戻らなくなってしまう。

そして、基板本体１２が反ってしまうことで、反り量の大きいプリント基板１０の中央部に配置されるランド１４Ａと電子部品１６のリード部１８との距離は広くなる。一方、反り量の小さい外周部近傍に配置されたランド部１４Ｃとリード部１８の距離は変化が少ない。また、ランド１４Ａとランド１４Ｃの間に配置されたランド１４Ｂとリード部１８との距離は、ランド１４Ａとリード部１８との距離より狭く、ランド１４Ｃとリード部１８との距離より広くなる。

このままでは、リード部１８との距離が広いランド１４Ａとリード部１８のはんだ付け不良が発生する可能性がある。

しかし、前述したように、基板本体１２の反り量に基づいて凹部２２、２４の形状を決めることで、基板本体１２がはんだ付け工程における加熱により反ってもクリームはんだ２４の高さは、一定（決められた高さ）となる。

そして、図２（Ｄ）に示されるように、電子部品１６のリード部１８を、各ランド１４に印刷されたクリームはんだ２４を介して各ランド１４に接続する。これにより、プリント基板１０に電子部品１６が実装された電子部品実装基板３０が製造される。

このように、基板本体１２の反り量に基づいて凹部２２、２４の形状を決めることで、基板本体１２が反ってもクリームはんだ２４の高さを一定（決められた高さ）にすることができる。

また、クリームはんだ２４の高さが一定となるため、リード浮きの発生を抑制し、はんだ付けの品質を向上させることができる。

また、溶融したクリームはんだ２４を凹部２２、２４に入れ込むことでクリームはんだ２４の高さを調整するため、隣接するランド間でブリッジを起こすのを抑制することができる。

また、基板本体１２の反り量に基づいてプリント基板１０におけるランド１４の載置部２０の形状を変更するだけであるため、新たな設備を必要とせず、従来使用している実装設備と実装工程をそのまま使用することができる。

また、ランド１４の載置部２０に形成された凹部２２、２４は、アンカー効果の役割を担い、クリームはんだ２４とランド１４の剥離を防止し、電子部品１６の実装の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、はんだ付け工程における加熱に、及びその後の温度差等による基板本体１２の反り量に基づいて凹部２２、２４の形状を決めたが、基板本体を成形する時に生じた反り量等に基づいて凹部の形状をきめてもよい。

また、上記実施形態では、平面視における凹部の広さを異ならせることで、凹部の容積を変えたが、凹部の深さを異ならせることで凹部の容積を変えてもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係るプリント基板が採用された電子部品実装基板の一例について図３に基づいて説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、第１実施形態と違い、ランド４４の載置部５０に形成された凹部５２の内部には、突起部５６が設けられている。

詳細には、反り量が小さい基板本体４２の中央部近傍に配置されたランド４４Ａのクリームはんだ２４が載せられる載置部５０は、平滑面とされており、ランド４４Ａを囲むようにランド４４Ａの外側に配置されたランド４４Ｂのクリームはんだ２４が載せられる載置部５０には、平面視オーバル状の凹部５２が１個形成されている。さらに、凹部５２の内部には、長尺状の突起部５６が、オーバル状の長手方向に沿って３本設けられている。

また、ランド４４Ｂを囲むようにランド４４Ｂの外側であって基板本体４２の外周部近傍に配置されたランド４４Ｃのクリームはんだ２４が載せられる載置部５０には、平面視オーバル状の凹部５２が１個形成されている。さらに、凹部５２の内部には、長尺状の突起部５６が、オーバル状の長手方向に沿って１本設けられている。

このように、突起部５６の本数をランド４４Ｂとランド４４Ｃとで変えることで、凹部５２の容積を変えるようになっている。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、突起部５６の本数で凹部５２の容積を変えたが、突起部の幅や長さ等を変えて凹部の容積を変えてもよい。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係るプリント基板を示した平面図、側面図、断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）本発明の第１実施形態に係るプリント基板と電子部品のはんだ付け工程を示した説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係るプリント基板を示した平面図、側面図、断面図である。

符号の説明

１０・・・・プリント基板、１２・・・・基板本体、１４・・・・ランド、１４Ａ・・・ランド、１４Ｂ・・・ランド、１４Ｃ・・・ランド、１６・・・・電子部品、１８・・・・リード部、２０・・・・載置部、２２・・・・凹部、２４・・・・凹部、３０・・・・電子部品実装基板、４０・・・・プリント基板、４２・・・・基板本体、４４・・・・ランド、４４Ａ・・・ランド、４４Ｂ・・・ランド、４４Ｃ・・・ランド、５０・・・・載置部、５２・・・・凹部

Claims (6)

1. 回路パターンが形成された基板本体と、
   前記基板本体に設けられ、電子部品のリード部とはんだ付けされるはんだが載せられると共に、前記基板本体の反り量に基づいて決められたはんだ高さになるように、前記はんだが載せられ載置部に凹部が形成されるランドと、
   を備えることを特徴とするプリント基板。
2. 前記凹部の形状は、前記電子部品のリード部をはんだ付けする際の熱によって生じる前記基板本体の反り量に基づいて決められることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
3. 前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の容積が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板。
4. 前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の深が異なることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載されたプリント基板。
5. 前記基板本体における前記ランドの配置位置によって前記凹部の広さが異なることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載されたプリント基板。
6. 複数後のリード部を有する電子部品と、
   請求項１〜５何れか１項に記載されたプリント基板と、
   を備えることを特徴とする電子部品実装基板。

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