JP2010027850A - 印刷回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、はんだ付けする際の搬送方向に沿って下流側となる縁部に導体パターンを設けて、搬送方向に対して交差する方向のブリッジをも防止できる印刷回路基板の提案を目的とする。
【解決手段】はんだ付け対象となるスルーホール２及びランド３を複数備えた印刷回路基板１において、搬送方向となる矢印５０に対して交差する方向の縁部に沿うように、導体パターン４が形成される。これにより、導体パターン４に沿うように並んだ複数のランド３において余分となるはんだが、導体パターン４に引かれるため、この複数のランド３の間におけるブリッジの発生を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板面に搭載された回路部品がフローはんだ付け方式によりはんだ付けされる印刷回路基板に関し、特に、はんだ付けの対象となる部分が近接して配置される印刷回路基板に関する。

回路部品が搭載される印刷回路基板は、構成する回路に応じた回路部品間の電気的な接続を行う導体パターンが形成されるとともに、その回路部品の端子となるリードが接続される領域にランド或いはスルーホールを備える。そして、回路部品を印刷回路基板に搭載する際、回路部品のリードをランド或いはスルーホールに設置した上ではんだ付けして、印刷回路基板上に搭載される回路部品を固定し、導体パターンとの電気的に接続する。

この回路部品が搭載される印刷回路基板のはんだ付け方法として、溶融したはんだを収容して噴流させる噴流はんだ槽を用いたフローはんだ付け方式がある。フローはんだ付け方式は、はんだ付けの対象となる回路部品が搭載された印刷回路基板を搬送して、はんだ付けする基板面をフラックスで塗布した後に加熱し、噴流はんだ槽ではんだ付けすることで、自動的にはんだ付けする。

このフローはんだ付け方式は、一度に複数のはんだ付けの対象となるランド或いはスルーホールをはんだ付けできる。その一方で、ランド或いはスルーホールによるはんだ付け対象領域が近接した位置に設けられた場合に、フローはんだ付け方式によりはんだ付けすると、隣接するはんだ付け対象領域間を跨るはんだブリッジ（以下、単に「ブリッジ」とする）が生じる。特に、近年では、環境面への配慮から、粘度が高い上に溶融温度が高い鉛フリーはんだが使用されるようになっている。よって、はんだ付け対象領域にはんだ付けされる鉛フリーはんだ同士が引き寄せられた上、短い時間で固化するため、ブリッジの発生率が高くなる。

このブリッジの発生を防止するために、印刷回路基板の搬送方向に沿ってランド或いははんだ付け用スルーホールの下流側となる位置に設けられた、ダミーランド或いははんだ引き用スルーホールなどが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１のように、ダミーランドが設けられた印刷回路基板は、ダミーランドにはんだが引き寄せられるため、ランド間を跨ぐはんだをもダミーランドに引き寄せ、ブリッジの発生を防止できる。又、特許文献２の印刷回路基板は、はんだ引き用ランドの代わりにはんだ引き用スルーホールを備えて、鉛フリーはんだによるはんだ付けであっても、はんだを十分に引けるようにし、ブリッジの発生を抑制する。
実開平０７−０１０９７７号公報 特開２００６−３０３０６８号公報

しかしながら、特許文献１によるダミーランド、或いは特許文献２によるはんだ引き用スルーホールは、ランド或いははんだ付け用スルーホールそれぞれに設けられる。そのため、印刷回路基板をはんだ付けする際、ダミーランド或いははんだ引き用スルーホールを設置するための工程が必要となる。このとき、はんだ引き用スルーホールを設ける特許文献２の印刷回路基板の場合、基板上の部品実装密度が高くなると、はんだ引き用スルーホールを設置するための領域が基板上になくなるという問題もある。

又、印刷回路基板の搬送方向に沿って下流側にダミーランド或いははんだ引き用スルーホールを設けて、搬送方向に沿ってはんだを引くため、搬送方向に沿って生じるブリッジについて防止する効果が大きい。しかしながら、搬送方向に対して垂直な方向など、搬送方向と交差する方向にランド或いはスルーホールが近接している場合に、搬送方向と交差する方向のブリッジの発生の防止への効果は弱い。

このような問題に鑑みて、本発明は、はんだ付けする際の搬送方向に沿って下流側となる縁部に導体パターンを設けて、搬送方向に対して交差する方向のブリッジをも防止できる印刷回路基板の提案を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の印刷回路基板は、搭載される回路部品がフローはんだ付け方式により基板面にはんだ付けされる印刷回路基板において、フローはんだ付け方式ではんだ付けを行う際の搬送方向に対して下流側となる基板面の縁部に沿って形成される導体パターンが、前記回路部品がはんだ付けされる基板面から露出させて形成されることを特徴とする。

そして、前記導体パターンを、少なくとも前記搬送方向と交わる方向に複数のはんだ付け対象が並んだ領域の下流側に形成して、前記複数のはんだ付け対象の間におけるブリッジの発生を防止できる。

又、印刷回路基板の縁部より離れた位置で、前記はんだ付け対象が、前記搬送方向に平行となる方向に複数並ぶとき、最も下流側となる位置に設けられたはんだ付け対象の下流にはんだ引き用のランド或いはスルーホールを設けてもよい。これにより、最も下流側となる位置に設けられたはんだ付け対象のはんだを引き寄せて、搬送方向に平行となる方向に複数並んだはんだ付け対象間のブリッジの発生を防止できる。

そして、前記導体パターンが、前記基板面に直接形成される場合、はんだ付けを行う際には、当該導体パターンがソルダレジストで被覆されない。又、印刷回路基板が多層基板であり、前記導体パターンが、印刷回路基板を構成する基板層同士の界面に形成され、更に、前記導体パターンの直上には基板層がなくてもよい。

又、前記導体パターンが、接地用のパターンの一部として形成されてもよい。これにより、印刷回路基板上に搭載される回路部品へのノイズの影響を低減できる。

本発明によると、印刷回路基板の縁部に導体パターンが下流側に形成されるため、印刷回路基板上に回路部品をフローはんだ方式によりはんだ付けする際に、ランドなどのはんだ付け対象における余分なはんだを導体パターンに引ける。又、縁部に沿って導体パターンが形成されるため、導体パターンと平行に敷設された複数のはんだ付け対象に対して、隣接するはんだ付け対象間でのブリッジの発生を防止できる。更に、導体パターンが、印刷回路基板に設けられる他の配線パターンと同様に形成されるため、この配線パターンと同一の工程で形成でき、導体パターンを設けるための工程を追加する必要がない。

本発明の印刷回路基板における実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。図１は、本実施形態の印刷回路基板の構成を示す基板表面の概略図である。

図１に示す印刷回路基板１は、回路部品のリードが挿入されるスルーホール２と、このスルーホール２の周囲に形成されたランド３とを備える。この構成により、印刷回路基板１に搭載される回路部品は、そのリードがスルーホール２に挿入された後に、ランド３とはんだ付けされて、印刷回路基板１に形成される配線パターンと電気的に接続されると同時に、基板面上で固定される。

この印刷回路基板１への回路部品のはんだ付けは、溶融されたはんだ（以下、「溶融はんだ」と呼ぶ）を噴流させる噴流はんだ槽を用いたフローはんだ付け方式により成される。そして、フローはんだ付け方式によるはんだ付けがなされるとき、噴流はんだ槽に対して、図１の矢印５０の方向に搬送される。このとき、はんだ印刷回路基板１のはんだ付けする基板表面が、噴流はんだ槽より噴流される溶融はんだに接触して、搭載する回路部品のリードがランド３へはんだ付けされる。

このようなスルーホール２及びランド３を複数備えた印刷回路基板１において、銅箔などによる導体パターン４が、搬送方向となる矢印５０に対して垂直となる縁部に沿うように形成される。この導体パターン４は、その表面が上述の溶融はんだと接触する基板面で露出するように形成される。又、図１では、印刷回路基板１における矢印５０の方向の両側となる縁部に、２つの導体パターン４が形成されているが、矢印５０の搬送方向による下流側（図１中の上側）の端部のみに導体パターン４が形成されてもよい。

更に、印刷回路基板１は、溶融はんだと接触する表面にも、ランド３と電気的に接続される銅箔などで構成された配線パターン（不図示）が設けられる場合がある。このような配線パターンが溶融はんだと直接接触しないように、はんだ付けするスルーホール２及びランド３と導体パターン４とを除いた領域に、後述のソルダレジストが形成される。尚、このソルダレジストは、まず、印刷回路基板１の溶融はんだと接触する表面の全面に積層された後、スルーホール２及びランド３と導体パターン４とが形成された領域に対してエッチングなどが施されて、形成される。

このような印刷回路基板１のフローはんだ付け方式によるはんだ付けについて、図２を参照して簡単に説明する。図２は、フローはんだ付け方式によりはんだ付けするはんだ付け装置の構成を示す概略図である。

図２に示すはんだ付け装置は、印刷回路基板１のはんだ付けを施す表面に対してフラックスを塗布するフラクサー１０１と、フラックスが塗布された印刷回路基板１の表面を加熱するヒータ１０２と、溶融はんだを噴流させる噴流はんだ槽１０３とを備える。尚、噴流はんだ槽１０３ではんだ付けされた印刷回路基板１の表面を冷却するために、噴流はんだ槽１０３の後段に、冷却用のファンが設けられるが、図２では省略する。

この図２に示すはんだ付け装置は、印刷回路基板１を、図１の矢印５０の方向に搬送することで、フラクサー１０１、ヒータ１０２、噴流はんだ槽１０３、及び不図示の冷却用のファンの順に、印刷回路基板１を搬送できる。即ち、まず、フラクサー１０１が、印刷回路基板１の表面にフラックスを塗布して、はんだ付けの対象となるスルーホール２及びランド３における、金属表面の酸化皮膜或いは油分を除去する。

フラクサー１０１でフラックスが塗布された印刷回路基板１は、ヒータ１０２に搬送されて、スルーホール２及びランド３でのはんだ不良を防ぐために、はんだ付けされる表面が加熱される。更に、この印刷回路基板１が噴流はんだ槽１０３に搬送され、はんだ付けされる表面を噴流はんだ槽１０３から噴流する溶融はんだの液面に接触させて、スルーホール２及びランド３に溶融はんだを付着させる。その後、不図示の冷却用のファンに搬送された印刷回路基板１は、溶融はんだが付着した表面が冷却され、搭載した回路部品のリードがスルーホール２及びランド３にはんだ付けされる。

この印刷回路基板１は、その表面及び裏面のうちの一面のみにランド３及び配線パターンが形成される片面基板であってもよいし、表面及び裏面の両面にランド３及び配線パターンが形成される両面基板であってもよい。又、印刷回路基板１は、複数の基板層が積層された多層基板であってもよい。多層基板となる印刷回路基板１は、基板層の間に配線パターンが形成されるとともに、スルーホール２によって基板層間の配線パターンと電気的に接続される。

片面基板としたときの印刷回路基板１の構成例を、図３の断面図を参照して以下に説明する。図３に示す印刷回路基板１は、基板層１１の表面に回路部品２０を搭載するとともに、基板層１１の裏面に配線パターン１２を備える。そして、配線パターン１２が形成される基板層１１の裏面がはんだ付けの対象となるため、この基板層１１の裏面にランド３と導体パターン４が形成される。即ち、導体パターン４は、配線パターン１２と同一層に形成されることで、配線パターン１２を形成する工程で同時に形成できる。更に、ランド３に囲まれた領域には、基板層１１を裏面から表面まで貫通したスルーホール２が形成され、このスルーホール２に回路部品２０のリード２１が挿入される。

この図３の印刷回路基板１は、基板層１１の裏面における、スルーホール２、ランド３、及び導体パターン４それぞれが形成される領域を除いた領域に対して、はんだの付着を防ぐために、ソルダレジスト１３が形成される。即ち、ソルダレジスト１３が、基板層１１の裏面における配線パターン１２を含む領域を覆うことで、スルーホール２、ランド３、及び導体パターン４以外の領域へのはんだの付着を防ぐ。

このように構成される印刷回路基板１は、図２に示すはんだ付け装置によって、基板層１１の裏面側がはんだ付けされたとき、図３に示すように、ランド３に引かれたはんだ３０が、スルーホール２の内部に引き込まれる。これにより、回路部品２０のリード２１が、ランド３及びスルーホール２にはんだ付けされて、印刷回路基板１に回路部品２０が固定されるとともに、リード２１が配線パターン１２と電気的に接続する。

図１に示すように、矢印５０の搬送方向に複数のランド３が並んでいる部分については、搬送方向に対して下流側のランド３にはんだ３０が引かれる。よって、搬送方向に対して上流側のランド３で余分となるはんだは、下流側のランド３に引かれる。そして、最も下流側に形成されるランド３については、図３のように、余分となるはんだ３０が導体パターン４に引かれる。これにより、搬送方向に並んだランド３或いはリード２１の間におけるブリッジの発生が防止される。又、導体パターン４は、印刷回路基板１の縁部に沿って形成されるため、矢印５０となる搬送方向に対して交差する方向（導体パターン４に沿う方向）に並んだランド３或いはリード２１の間におけるブリッジの発生も防止できる。

尚、図３の構成例では、回路部品２０のリード２１と接続する配線パターン１２との関係を示したのみであったが、印刷回路基板１は、回路部品２０を接地させるための接地パターンを備える。このような印刷回路基板１は、図４の断面図に示すように、その裏面において、配線パターン１２と共に、接地電位が与えられる接地パターン１４が形成される。そして、ソルダレジスト１３に覆われる接地パターン１４は、接地電位を与える回路部品２０のリード２２とはんだ付けされるランド３と電気的に接続されるように、ランド３に隣接して形成される。このような接地パターン１４が形成される場合、この接地パターン１４と導体パターン４と電気的に接続してもよい。

即ち、例えば、図４の断面図に示すように、接地パターン１４と接触させることで電気的に接続されたランド３に導体パターン４が接触するように、このランド３と導体パターン４とを隣接して形成させる。これにより、導体パターン４がランド３を介して接地パターン１４と電気的に接続する。尚、導体パターン４は、ランド３を介さず、ランド３の形成されていない別の領域で接地パターン１４と接触して、電気的に接続されてもよい。このように、接地電位が供給される接地パターン１４と導体パターン４との接続により、接地電位が供給される導体部分が広くなるため、印刷回路基板１に搭載された回路部品に対するノイズの影響が抑制される。

又、図３及び図４の断面図では、印刷回路基板１を片面基板としたときの構成例を示したが、上述したように、印刷回路基板１は両面基板であってもよい。印刷回路基板１が両面基板である場合は、図５の断面図に示すように、ランド３及び配線パターン１２がそれぞれ基板層１１の表面及び裏面の両方に形成される。そのため、ランド３の余分なはんだを引くための導体パターン４も、基板層１１の表面及び裏面のそれぞれに設けられる。

この両面基板となる印刷回路基板１をはんだ付けするとき、基板層１１の表面のランド３とリード２１がはんだ付けされる回路部品２０は、図２に示すはんだ付け装置によりはんだ付けされる。このとき、回路部品２０とランド３又はリード２１との間におけるブリッジの発生についても、搬送方向の下流側のランド３或いは導体パターン４によって防止される。

又、このように構成するとき、基板層１１の表面及び裏面のそれぞれに形成される導体パターン４がそれぞれ、接地パターンと接続されて接地電位が供給されてもよい。このとき、基板層１１の表面及び裏面のそれぞれに形成される導体パターン４は、基板層１１を貫通する導体層により電気的に接続してもよい。又、単に、導体パターン４を印刷回路基板１の縁部の側面をも覆うように形成して、基板層１１の表面及び裏面のそれぞれに形成される導体パターン４を電気的に接続してもよい。

印刷回路基板１が多層基板であり、接地パターンが基板層の間に形成される場合についても、同様である。即ち、導体パターン４を接地パターンと接続するために、導体パターン４が形成される表面又は裏面から接地パターンが形成される層まで、基板層を貫通する導体部を設けてもよいし、印刷回路基板１の縁部の側面を覆う導体部を設けてもよい。

更に、図６の概略図に示すように、印刷回路基板１は、矢印５０となる搬送方向の下流側における縁部から離れた位置に形成されるランド３におけるブリッジを防ぐため、ダミーとなるはんだ引き用のランド５が、はんだ付けの対象となる基板面に形成されてもよい。即ち、搬送方向の下流側における縁部から離れた位置に形成されるランド３に対して、搬送方向の下流側に、はんだ引き用のランド５が形成される。これにより、搬送方向の下流側における縁部から離れた位置に形成されるランド３で余分となるはんだが、はんだ引き用のランド５に引かれるため、そのブリッジの発生が防がれる。

このはんだ引き用ランド５は、配線パターン１２（図３参照）などと共に形成される導体パターンによって構成されてもよい。又、はんだ引き用ランド５の上流側に近接する位置で、矢印５０に対して垂直となる方向に複数のランド３が近接して配置される場合、矢印５０に対して垂直となる方向について、はんだ引き用ランド５の幅が、複数のランド３の配置される領域の幅より広く形成される。

本発明は、片面だけ配線パターンが形成される片面基板となる印刷回路基板、表面及び裏面の両側に配線パターンが形成される両面基板となる印刷回路基板、及び、複数の基板層が積層された多層の印刷回路基板のそれぞれに適用できる。

は、本発明の実施の形態における印刷回路基板の構成を示す基板表面の概略図である。 は、フローはんだ付け方式によるはんだ付けを行うはんだ付け装置の構成を示す概略図である。 は、図１の印刷回路基板を片面基板としたときの構成例を示す断面図である。 は、図１の印刷回路基板を片面基板としたときの別の構成例を示す断面図である。 は、図１の印刷回路基板を両面基板としたときの構成例を示す断面図である。 は、本発明の印刷回路基板の別の構成を示す基板表面の概略図である。

符号の説明

１ 印刷回路基板
２ スルーホール
３ ランド
４ 導体パターン
５ はんだ引き用のランド
１１ 基板層
１２ 配線パターン
１３ ソルダレジスト
１４ 接地パターン
２０ 回路部品
２１，２２ リード
３０ はんだ
１０１ フラクサー
１０２ ヒータ
１０３ 噴流はんだ槽

Claims (4)

1. 搭載される回路部品がフローはんだ付け方式により基板面にはんだ付けされる印刷回路基板において、
   フローはんだ付け方式ではんだ付けを行う際の搬送方向に対して下流側となる基板面の縁部に沿って形成される導体パターンが、前記回路部品がはんだ付けされる基板面から露出させて形成されることを特徴とする印刷回路基板。
2. 請求項１において、
   前記導体パターンが、少なくとも前記搬送方向と交わる方向に複数のはんだ付け対象が並んだ領域の下流側に形成されることを特徴とする印刷回路基板。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記導体パターンが、前記基板面に直接形成され、
   はんだ付けを行う際には、当該導体パターンがソルダレジストで被覆されないことを特徴とする印刷回路基板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   前記導体パターンが、接地用のパターンの一部として形成されることを特徴とする印刷回路基板。

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