JP2012124408A - プリント配線板、プリント回路基板およびプリント回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力によって発生する不具合を抑制できるプリント配線板、プリント回路基板およびプリント回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】プリント配線板１は、電子部品１１をはんだ付けにより搭載するためのプリント配線板１であって、主表面２ａを有する基材２と、基材２の主表面２ａ上に配置された２つ以上の導電体３とを備えている。２つ以上の導電体３のそれぞれは電子部品１１にはんだ付けにより接続されるためのものである。２つ以上の導電体３の少なくとも１つが基材２の主表面２ａに接着された接着部３ａ、および主表面２ａに接着されておらずかつ主表面２ａに対して相対的に移動可能な非接着部３ｂを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板、プリント回路基板およびプリント回路基板の製造方法に関し、特に、電子部品をはんだ付けにより搭載するためのプリント配線板、それを備えたプリント回路基板およびプリント回路基板の製造方法に関するものである。

プリント配線板に電子部品を実装する方式としては、面実装方式と挿入実装方式とがある。面実装方式は、プリント配線板の表面に形成された電極と電子部品の電極とをはんだによって接合する方式である。挿入実装方式は、プリント配線板の貫通穴の壁面およびプリント配線板表面の当該貫通穴周囲に形成された電極（以下スルーホール電極と称する）に電子部品の電極を挿入し、はんだによって接合する方式である。プリント回路基板の製造方法として、面実装方式および挿入実装方式は一般に広く用いられている。

上述のプリント配線板の表面に形成された電極は、プリント配線板の基材上に圧着された銅箔をエッチングによって所望の形状に成形することによって形成されている。そのため、プリント配線板の表面に形成された電極は、プリント配線板の基材上に強固に固定されている。たとえば、特開２００５−５１１３３号公報（特許文献１）には、プリント配線基板の表面に銅などからなるランド（電極）が形成されたプリント配線基板が開示されている。

特開２００５−５１１３３号公報

上記の従来のプリント配線板に電子部品を実装する方式では、プリント配線板、電子部品およびはんだからなる系に温度変化が与えられた場合、構成される部材ごとに熱膨張量が異なるため、各所に熱応力が生じ、この熱応力が不具合の原因となる場合がある。この不具合の具体的事例としては、系に温度変化が繰り返し与えられた場合、プリント配線板が電子部品よりも大きく膨張または収縮することよりはんだによる継ぎ手に繰り返し熱応力が生じて、はんだが疲労破壊するという問題がある。

また、上記の従来のプリント配線板に電子部品を実装する方式では、プリント配線板上にはんだごてを用いて手作業によって電子部品をはんだ付けする場合、プリント配線板の電極と電子部品の電極との両方にはんだが接触するようにはんだ付けが行われる。この際、構成される部材ごとに熱膨張量が異なるため、プリント配線板はほとんど熱膨張しないのに対し、電子部品は熱膨張する。その後、はんだごてを離すと、プリント配線板、電子部品およびはんだの温度が低下し、プリント配線板、電子部品およびはんだはそれぞれの線膨張率に応じて収縮する。

この際、はんだ付け作業の間、温度変化をほとんど生じないプリント配線板はほとんど収縮しない。そのため、電子部品ははんだによってプリント配線板に拘束された状態で収縮する。その結果、電子部品には熱応力（引張り応力）が発生する。この熱応力により電子部品の本体にき裂を生じるという問題がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、熱応力によって発生する不具合を抑制できるプリント配線板、プリント回路基板およびプリント回路基板の製造方法を提供することである。

本発明のプリント配線板は、電子部品をはんだ付けにより搭載するためのプリント配線板であって、主表面を有する基材と、基材の主表面上に配置された２つ以上の導電体とを備えている。２つ以上の導電体のそれぞれは電子部品にはんだ付けにより接続されるためのものである。２つ以上の導電体の少なくとも１つが基材の主表面に接着された接着部、および主表面に接着されておらずかつ主表面に対して相対的に移動可能な非接着部を含んでいる。

本発明のプリント配線板によれば、２つ以上の導電体の少なくとも１つが基材の主表面に接着された接着部、および主表面に接着されておらずかつ主表面に対して相対的に移動可能な非接着部を含んでいるため、非接着部が移動することによりはんだに生じる熱応力を抑制することができる。したがって、はんだによる継ぎ手に繰り返し熱応力が生じてはんだが疲労破壊することを抑制できるためはんだ接合の長期信頼性を向上できる。また、非接着部が移動することにより電子部品に生じる熱応力を抑制することができる。したがって、電子部品がはんだによってプリント配線板に拘束された状態で収縮することを抑制できるため、はんたごてによるはんだ付けの際の電子部品の損傷を抑制できる。よって、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

本発明の実施の形態１におけるプリント回路基板の概略断面図であって、図２のＩ−Ｉ線に沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント回路基板の概略平面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の変形例１の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の変形例１の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の変形例１の第３工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法の変形例１の第４工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント回路基板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプリント回路基板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 比較例のプリント回路基板の概略断面図であって、図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う概略断面図である。 比較例のプリント回路基板の概略平面図である。 比較例のプリント回路基板のはんだごてによるはんだ付けの様子を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態２における導電体の形状を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２における導電体の変形例１の形状を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２における導電体の変形例２の形状を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２における導電体の変形例３の形状を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２における導電体の変形例４の形状を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態２におけるプリント回路基板の変形例の形状を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３におけるプリント回路基板の概略断面図である。 本発明の実施の形態３におけるプリント回路基板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３におけるプリント回路基板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３におけるプリント回路基板の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１の電子部品を実装したプリント回路基板の構成について説明する。

図１および図２を参照して、プリント回路基板１０は、プリント配線板１と、電子部品１１とを主に有している。プリント配線板１に電子部品１１がはんだ４で接続されている。電子部品１１をはんだ付けにより搭載するためのプリント配線板１は、基材２と、２つ以上の導電体３とを有している。基材２は、主表面２ａと、主表面２ａに対向する面２ｂとを有している。基材２は、樹脂を含む材質からなっている。基材２は、たとえばガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂（ガラスエポキシ基材）からなっている。ガラスエポキシ基材の線膨張係数は、たとえば１７×１０^-6である。

２つ以上の導電体３は、基材２の主表面２ａ上に配置されている。２つ以上の導電体３のそれぞれは、電子部品１１にはんだ付けにより接続されるためのものである。２つ以上の導電体３は、少なくとも第１の導電体３１と、第２の導電体３２とを有している。第１の導電体３１および第２の導電体３２のそれぞれ、はんだ４により電子部品１１に接続されている。導電体３は、たとえば基材２の表面に圧着された銅箔をエッチングすることにより形成されている。銅箔の線膨張係数は、ガラスエポキシ基材とほぼ同じになるよう設定され、たとえば１７×１０^-6である。

第１の導電体３１は、電極３１ａと、電極３１ａに接続されている配線パターン３１ｂとを有している。電極３１ａは第１の導電体３１の一端に形成されている。第２の導電体３２は、電極３２ａと、電極３２ａから接続されている配線パターン３２ｂとを有している。電極３２ａは第２の導電体３２の一端に形成されている。

２つ以上の導電体３の少なくとも１つが接着部３ａおよび非接着部３ｂとを有している。接着部３ａは、基材２の主表面２ａに接着されている。非接着部３ｂは、主表面２ａに接着されておらず、かつ主表面２ａに対して相対的に移動可能に構成されている。非接着部３ｂは、熱膨張および収縮による変形量が材料の弾性変形範囲内にとどまるような形状を有している。本実施の形態では、２つ以上の導電体３の少なくとも１つである第１の導電体３１が接着部３ａと、非接着部３ｂとを有している。

第１の導電体３１の配線パターン３１ｂの一部が接着部３ａに該当し、電極３１ａおよび配線パターン３１ｂの一部が非接着部３ｂに該当する。なお、非接着部３ｂは、主表面２ａに対して相対的に移動可能であればよく、主表面２ａに接触していてもよい。つまり、非接着部３ｂは、基材２に接着または接合などにより固定されていなければよい。一方、第２の導電体３２は基材２に接着されている。つまり、第２の導電体３２は非接着部３ｂを有していない。

また、非接着部３ｂは、主表面２ａとの間に隙間５を空けて配置されていてもよい。つまり、非接着部３ｂは基材２から浮いていてもよい。非接着部３ｂが主表面２ａとの間に隙間５を空けて配置されていることにより、非接着部３ｂは主表面２ａに対して相対的に移動することが容易である。

電子部品１１は、プリント配線板１の表面に実装される部品である。電子部品１１は、たとえばアルミナなどのセラミクスを材料とするセラミックコンデンサである。セラミックコンデンサは、その主な構成材料がアルミナであるため、線膨張係数は、たとえば７×１０^-6である。

電子部品１１は２つ以上の電極端子１２を有している。本実施の形態では、電子部品１１の両端に第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂがそれぞれ設けられている。電極端子１２は、たとえば銀粒子を焼結した下地電極の表面にＮｉ（ニッケル）めっき層とＳｎ（錫）めっき層とを重ねて形成した電極である。

電子部品１１の２つ以上の電極端子１２の各々が２つ以上の導電体３のそれぞれにはんだ接合されている。つまり、第１の電極端子１２ａが第１の導電体３１の電極３１ａにはんだ４で接続されており、第２の電極端子１２ｂが第２の導電体３２の電極３２ａにはんだ４で接続されている。

２つ以上の電極端子１２の少なくとも１つが２つ以上の導電体３のうち少なくとも１つの導電体３の非接着部３ｂにはんだ接合されている。本実施の形態では、２つ以上の電極端子１２の少なくとも１つである第１の電極端子１２ａが２つ以上の導電体３のうち少なくとも１つである第１の導電体３１の非接着部３ｂにはんだ４で接続されている。

はんだ４は、電子部品１１をプリント配線板１に接続している。はんだ４は第１の導電体３１の電極３１ａおよび第２の導電体３２の電極３２ａのそれぞれを覆うように形成されている。はんだ４は、たとえば合成組成がＳｎ−０．３Ａｇ（銀）−０．５Ｃｕ（銅）の鉛フリーはんだである。

次に、本実施の形態のプリント配線板の製造方法について説明する。以下、本実施の形態のプリント配線板の製造方法の一例として、基材２がガラスエポキシ基材であり、導電体３が銅箔である場合について説明する。

図３を参照して、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３とが準備される。次に、図４を参照して、導電体（銅箔）３の接着面の接着部分３ｃが租化される。基材（ガラスエポキシ基材）２の接着面の接着部分に樹脂と金属との間の接着性を高めるためのカップリング剤６が塗布される。カップリング剤６として、たとえばシランカップリング剤６が適用され得る。一方、図１に示す非接着部３ｂを形成する部分では、導電体（銅箔）３の接着面が租化されず、基材（ガラスエポキシ基材）２にシランカップリング剤６が塗布されない。

図５を参照して、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３とが加圧されることにより圧着される。基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３との接着部分においては、導電体（銅箔）３の接着面の接着部分３ｃの租化と基材（ガラスエポキシ基材）の接着面の接着部分に塗布されたシランカップリング剤６とによって接着部分の接着強度が高められる。

一方、非接着部３ｂを形成する部分においては、導電体（銅箔）３の接着面が租化されておらず、基材（ガラスエポキシ基材）２の接着面の接着部分にシランカップリング剤６が塗布されていないため、基材（ガラスエポキシ樹脂）２と導電体（銅箔）３とが接着されない。非接着部３ｂを形成する部分においては、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３との間に隙間５が形成されていてもよい。図６を参照して、導電体（銅箔）３が所定の形状にエッチングされる。このようにして図１に示すプリント配線板１が製造される。

続いて、本実施の形態のプリント配線板の製造方法の変形例１について説明する。
変形例１では、上述と同様に、図３に示すように、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３とが準備される。次に、図７を参照して、図１に示す非接着部３ｂを形成する部分では、基材（ガラスエポキシ基材）２にエッチングレジスト７が塗布される。エッチングレジスト７として、たとえばはんだが適用され得る。

図８を参照して、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３とがエッチングレジスト７を挟んで加圧されることにより圧着される。基材（ガラスエポキシ基材）２の接着面でのエッチングレジスト７が配置された部分以外において、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３とが接着される。

一方、基材（ガラスエポキシ基材）２の接着面でのエッチングレジスト７が配置された部分において、エッチングレジスト７が挿入されているため、基材（ガラスエポキシ樹脂）２と導電体（銅箔）３とが接着されない。図９を参照して、導電体（銅箔）３がエッチングされる。図１０を参照して、エッチングにより導電体（銅箔）３にパターンが形成された後、エッチングレジスト７が除去される。これにより、非接着部３ｂを形成する部分においては、基材（ガラスエポキシ基材）２と導電体（銅箔）３との間に隙間５が形成される。このようにして、図１に示すプリント配線板１が製造される。

続いて、本実施の形態のプリント配線板の製造方法の変形例２について説明する。
変形例２では、一般的な製造方法によってプリント配線板１を製造した後、図１に示す非接着部３ｂを形成する部分に高温のはんだごてを接触させる。これにより、図１に示す基材２から非接着部３ｂを剥離させる。はんだごての温度は、非接着部３ｂを剥離させ、その他の部分を損傷しない温度であることが必要であり、たとえば３８０℃に設定される。はんだごての温度は、温度が高いほど簡単に非接着部３ｂを剥離できるため、非接着部３ｂを剥離させ、その他の部分を損傷しない温度の範囲において、４００℃以上がより好ましい。このようにして、図１に示すプリント配線板１が製造される。

次に、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法について説明する。以下、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法の一例として、電子部品１１がセラミックコンデンサである場合について説明する。

図１１を参照して、上述のように製造されたプリント配線板１と、電子部品１１であるセラミックコンデンサとが準備される。図１２を参照して、第１の導電体３１の電極３１ａに電子部品１１であるセラミックコンデンサの第１の電極端子１２ａがはんだ接合される。第１の電極端子１２ａが第１の導電体３１の非接着部３ｂにはんだ接合される。再び図１を参照して、第２の導電体３２の電極３２ａに電子部品１１であるセラミックコンデンサの第２の電極端子１２ｂがはんだ接合される。これにより、電子部品１１であるセラミックコンデンサがプリント配線板１に実装される。このようにして、プリント回路基板１０が製造される。

第１の導電体３１の電極３１ａと第１の電極端子１２ａ、および第２の導電体３２の電極３２ａと第２の電極端子１２ｂとは、はんだごてにより手作業ではんだ付けされてもよく、またソルダペーストを用いてリフローはんだ付けされてもよい。

上述では、第１の導電体３１がはんだ接合された後、第２の導電体３２がはんだ接合される場合について説明したが、第２の導電体３２がはんだ接合された後、第１の導電体３１がはんだ接合されてもよい。

次に、本実施の形態の作用効果について比較例と比較して説明する。
図１３および図１４を参照して、比較例のプリント回路基板１０では、第１の導電体３１が非接着部３ｂを有していない。比較例のプリント回路基板１０のその他の構造については本実施の形態のプリント回路基板１０と同様である。

プリント配線板１の基材２はガラスエポキシ基材であり、導電体３は銅箔である。ガラスエポキシ基材および銅箔の線膨張係数はほぼ同じになるように設定され、たとえば１７×１０^-6である。プリント配線板１にはんだ４によって実装されている電子部品１１は、セラミックコンデンサである。セラミックコンデンサの線膨張係数はたとえば７×１０^-6である。

そのため、系に温度変化が繰り返し与えられた場合、プリント配線板１の基材２であるガラスエポキシ基材と導電体３である銅箔とが電子部品１１であるセラミックコンデンサよりも大きく膨張または収縮する。このため、はんだ４による継ぎ手に繰り返し熱応力が生じて、はんだ４が疲労破壊することがある。はんだ４の疲労破壊はセラミックコンデンサの寸法が絶対的に大きい場合に顕著になり、特に、セラミックコンデンサの全長が５ｍｍより大きい場合にはんだ４の疲労破壊が発生することが多い。

次に、比較例の別の問題について説明する。図１５を参照して、比較例のはんだ付けでは、はんだごて９を用いて手作業によって、プリント配線板１に電子部品１１を実装する。はんだ材８は、糸状に形成されており、たとえば、芯にペースト状のロジン系フラックスを含有した糸はんだである。はんだ材８の合金組成はたとえばＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕである。はんだごて９は、糸はんだ８を加熱および溶融させるためのものであり、たとえば、その先端部にはＣｕ合金の表面にＦｅ（鉄）めっきが施されている。

プリント配線板１に電子部品１１であるセラミックコンデンサをはんだ付けする場合、セラミックコンデンサの電極端子１２がプリント配線板１の第１の導電体３１の電極３１ａおよび第２の導電体３２の電極３２ａ上に位置するよう配置される。その状態で、糸はんだ８が電極３２ａとセラミックコンデンサの第２の電極端子１２ｂとの両方に接触するよう配置される。はんだごて９のこて先がプリント配線板１の電極３２ａと糸はんだ８とに接触されて、糸はんだ８が溶融される。

糸はんだ８を構成する合金は、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕであり、その融点は２１７〜２１９℃であるため、２１９℃を超える温度になれば糸はんだ８は溶融・流動する。しかし、プリント配線板１の電極３１ａ，３２ａとセラミックコンデンサの第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂとがはんだ接合されるためには、糸はんだ８のみが溶融する温度に上昇するだけでは不十分であり、電極３１ａ，３２ａと第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂとも糸はんだ８の融点である２１９℃以上の温度に達する必要がある。

糸はんだ８、電極３１ａ，３２ａ、第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂの全てをはんだごて９で加熱し、数秒間ではんだ付けを完了するため、一般的にはんだごて９の温度は糸はんだ８の融点よりも高い３００〜４００℃程度の温度に設定され、たとえば３８０℃に設定される。この際、プリント配線板１上の電極３１ａ，３２ａの温度は比較的早期に上昇するが、プリント配線板１の基材２は熱伝導性の低いガラスエポキシ樹脂で構成されているため、基材２の温度は簡単には上昇しない。

一方、電子部品１１であるセラミックコンデンサを構成するアルミナはガラスエポキシ樹脂に比較して熱伝導率が高いため、電極端子１２の温度の上昇に伴い、セラミックコンデンサの本体も温度上昇する。その結果、プリント配線板１はほとんど熱膨張しないのに対し、セラミックコンデンサは、それの温度上昇分だけ熱膨張した状態のまま、はんだ付けされる。

再び図１３を参照して、その後、はんだごて９が電極３１ａ，３２ａから離されると、電極３１ａ，３２ａ、電極端子１２、はんだ４、セラミックコンデンサの温度が低下し、それぞれの線膨張率に応じて収縮する。この際、はんだ付け作業の間、温度変化をほとんど生じなかったプリント配線板１は、ほとんど収縮しないため、セラミックコンデンサははんだ４によって拘束され、セラミックコンデンサ自体の収縮によって熱応力（引張り応力）が発生し、セラミックコンデンサの本体にき裂を生じることがある。

それに対して、本実施の形態のプリント配線板１によれば、２つ以上の導電体３の少なくとも１つである第１の導電体３１が基材２の主表面２ａに接着された接着部３ａ、および主表面２ａに接着されておらずかつ主表面２ａに対して相対的に移動可能な非接着部３ｂを含んでいるため、非接着部３ｂが移動することによりはんだ４に生じる熱応力を抑制することができる。したがって、はんだ４による継ぎ手に繰り返し熱応力が生じてはんだ４が疲労破壊することを抑制できるためはんだ接合の長期信頼性を向上できる。また、非接着部３ｂが移動することにより電子部品１１に生じる熱応力を抑制することができる。したがって、電子部品１１がはんだ４によってプリント配線板１に拘束された状態で収縮することを抑制できるため、はんたごてによるはんだ付けの際の電子部品１１の損傷を抑制できる。これにより、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

また、本実施の形態のプリント配線板１によれば、非接着部３ｂは、主表面２ａとの間に隙間５を空けて配置されていてもよい。これにより、非接着部３ｂは、主表面２ａに対する相対的な移動を容易にすることができる。

また、本実施の形態のプリント回路基板１０によれば、上記のプリント配線板１を備えており、電子部品１１の２つ以上の電極端子１２の各々が２つ以上の導電体３のそれぞれにはんだ接合されており、２つ以上の電極端子１２の少なくとも１つが２つ以上の導電体３のうち少なくとも１つの導電体３の非接着部３ｂにはんだ接合されている。

そのため、基材２および導電体３と電子部品１１との線膨張係数が異なる場合でも、非接着部３ｂが移動することによりはんだ４に生じる熱応力を抑制することができる。また、はんだ付け作業の後、プリント配線板１が電子部品１１に比べてほとんど収縮しない場合でも非接着部３ｂが移動することにより電子部品１１に生じる熱応力を抑制することができる。これにより、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

本実施の形態のプリント回路基板の製造方法によれば、電子部品１１の２つ以上の電極端子１２の各々が２つ以上の導電体３のそれぞれにはんだ接合され、２つ以上の電極端子１２の少なくとも１つである第１の電極端子１２ａが２つ以上の導電体３のうちの少なくとも１つである第１の導電体３１の非接着部３ｂにはんだ接合される。このため、第１の電極端子１２ａとはんだ４で接続された非接着部３ｂが移動することにより第１の電極端子１２ａと第１の導電体３１とを接合するはんだ４に生じる熱応力を抑制することができる。また、非接着部３ｂが移動することにより電子部品１１に生じる熱応力を抑制することができる。これにより、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

なお、上記では、電子部品１１として、セラミックコンデンサを用いた場合について述べたが、プリント配線板１の基材２より熱膨張率が小さい電子部品１１であれば本実施の形態と同様の効果が得られる。また、電子部品１１の電極端子１２が構造上変形し難い形状である場合には、効果が顕著である。たとえば、電子部品１１として、セラミックレジスタなど他の角チップ部品、メルフ抵抗などを用いた場合にも同様の効果が得られる。さらに、セラミック基材の外周部にキャスタレーションと呼ばれる半月状の電極を持つ水晶発振子、鉄系合金の電極リードを持つプラスティックパッケージＩＣ部品などを用いた場合にも同様の効果が得られる。

また、電子部品１１がリードレス部品の場合には熱応力をリードに逃がすことができないため、電子部品１１としてリードレス部品を用いた場合には本実施の形態と同様の効果が得られる。また、電子部品１１がセラミックインダクタなどのように熱膨張率の小さいものである場合には、効果が顕著である。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、実施の形態１と比較して導電体の形状が異なっている。なお、本実施の形態のこれ以外の構成および製造方法は上述した実施の形態１と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１６〜図２０を参照して、実施の形態１における第１の導電体３１を例に説明する。図１６〜図２０では、図１に示す基材２と導電体３とが積層された方向から見た第１の導電体３１の形状が示されている。

図１６を参照して、本実施の形態の第１の導電体３１では、非接着部３ｂは曲線状の部分３ｂ₁を有している。つまり、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状がＳ字形に形成されている。このため、曲線状の部分３ｂ₁によって図１に示す電子部品１１の長手方向に対する非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの剛性が直線状の場合に比べて低下する。そのため、プリント配線板１と電子部品１１との間に熱膨張の不整合が生じた場合でも、配線パターン３１ｂが容易に変形することができる。これにより、電子部品１１およびはんだ４に熱応力が発生することを抑制できる。

上述では、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂがＳ字形状に形成された場合について述べたが、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状はこの形状に限られない。非接着部３ｂの剛性が低下する形状であれば上述と同様の効果が得られる。以下、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状が異なる導電体３の変形例について説明する。

まず、本実施の形態の導電体３の変形例１について説明する。図１７を参照して、変形例１では、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状がＵ字形に形成されている。続いて、図１８を参照して、変形例２では、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状が横Ｓ字形に形成されている。続いて、図１９を参照して、変形例３では、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状がＣ字形に形成されている。続いて、図２０を参照して、変形例４では、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状がＯ字形に形成されている。

非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの引き回しの距離が長くなるほど剛性を低減できる。しかし、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの引き回しの距離が長くなるほどプリント配線板１上での導電体３の占有面積が大きくなり実装密度を低下させることになる。したがって、電極３１ａでのはんだ４に作用する熱応力の大小によって非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの形状を選定すればよい。たとえば、熱ひずみがそれほど大きくない場合は、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂとして図１７に示す変形例３のＵ字形が適当であるが、熱ひずみが大きい場合は、図１６に示す引き回しが長いＳ字形などが適当である。

上述では、図１に示す基材２と導電体３とが積層された方向から見て非接着部３ｂの配線パターン３１ｂが曲線状の部分３ｂ₁を有している場合について説明したが、基材２と導電体３とが積層する方向（基材２の厚み方向）に非接着部３ｂの配線パターン３１ｂが曲線状の部分３ｂ₁を有していてもよい。図２１を参照して、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂは、その立ち上がり部において、曲線状の部分３ｂ₁を有している。なお、曲線状の部分３ｂ₁の位置はこれに限定されず、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂの剛性が低下されない位置であればよい。したがって、非接着部３ｂの配線パターン３１ｂにおいて、はんだ４で接続される位置以外の位置が好ましい。

本実施の形態によれば、非接着部３ｂは曲線状の部分３ｂ₁を有しているため、曲線状の部分３ｂ₁により非接着部３ｂの剛性が低下する。そのため、プリント配線板１と電子部品１１との間に熱膨張の不整合が生じた場合でも、非接着部３ｂが容易に変形することができる。これにより、電子部品１１およびはんだ４に熱応力が発生することをさらに効果的に抑制できる。

（実施の形態３）
最初に本発明の実施の形態２の電子部品を実装したプリント回路基板の構成について説明する。

図２２を参照して、プリント回路基板１０は、プリント配線板１と、電子部品１１とを主に有している。電子部品１１は２つ以上の電極端子１２を有している。電極端子１２は、互いに長さの異なる第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂを有している。第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂの双方は、同じ方向に突出するように設けられている。第１の電極端子１２ａおよび第２の電極端子１２ｂは、棒状のリード端子であってもよい。電子部品１１は、たとえばリレーである。

プリント配線板１の基材２は主表面２ａから主表面２ａに対向する面２ｂに向かって貫通する貫通孔（スルーホール）２１を有している。２つ以上の導電体３のうちの少なくとも１つである第１の導電体３１の非接着部３ｂは、２つ以上の電極端子１２のうちの少なくとも１つである第１の電極端子１２ａとはんだ接合されている。２つ以上の導電体３のうちの少なくとも１つである第２の導電体３２は、貫通孔２１の開口の周囲に設けられた部分３２ｃを有している。第２の導電体３２は、２つ以上の電極端子１２のうちの少なくとも１つである第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の電極端子１２ｂとはんだ接合されている。

第２の導電体３２は、貫通孔２１の内周面に形成された貫通孔部３２ｄを有している。貫通孔２１の開口の周囲に設けらた部分３２ｃと貫通孔部３２ｄとでいわゆるスルーホール電極が形成されている。第２の電極端子１２ｂは貫通孔部３２ｄともはんだ接合されている。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は上述した実施の形態１と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

次に、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法について説明する。以下、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法の一例として、基材２がガラスエポキシ基材であり、導電体３が銅箔であり、電子部品１１がリレーである場合について説明する。

図２３を参照して、上述のプリント配線板１と、電子部品１１であるリレーとが準備される。図２４を参照して、第１の導電体３１の電極３１ａ上に図示しないソルダペーストが供給された状態で、電子部品１１であるリレーの第１の電極端子１２ａが電極３１ａ上に位置するように配置され、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入される。

図２５を参照して、図示しないリフロー炉にて系全体が加熱されることによりソルダペーストが溶融され、電子部品１１であるリレーの第１の電極端子１２ａと非接着部３ｂの電極３１ａとがソルダペーストが固化したはんだ４で接合される。

その後、再び図２２を参照して、基材２の主表面２ａに対向する面２ｂを溶融したはんだに浸漬させるなどにより接触させることによって、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の導電体３２の貫通孔２１の開口の周囲に設けらた部分３２ｃおよび貫通孔部３２ｄと電子部品１１であるリレーの第２の電極端子１２ｂとがはんだ４で接合される。これにより、電子部品１１であるリレーがプリント配線板１に実装される。このようにして、プリント回路基板１０が製造される。

上述では、第１の導電体３１の電極３１ａと第１の電極端子１２ａとはソルダペーストをリフロー炉によって溶融させてはんだ付けされる場合について説明したが、はんだごてにより手作業ではんだ付けされてもよい。また、第２の導電体３２の電極３２ａと第２の電極端子１２ｂとは溶融はんだに接触させることによりはんだ付けされる場合について説明したが、はんだごてにより手作業ではんだ付けされてもよい。

なお、本実施の形態のこれ以外の製造方法は上述した実施の形態１と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のプリント回路基板１０によれば、第１の導電体３１の非接着部３ｂは、第１の電極端子１２ａとはんだ接合されており、第２の導電体３２は、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の電極端子１２ｂとはんだ接合されている。プリント回路基板１０に温度変化が与えられ、プリント配線板１と電子部品１１との間に大きな熱膨張差が発生した場合、第２の電極端子１２ｂと第２の導電体３２の電極３２ａとははんだ４で強固に接続されているが、第１の電極端子１２ａとはんだ４で接続された非接着部３ｂが移動することによりはんだ４に生じる熱応力を抑制することができる。また、非接着部３ｂが移動することにより電子部品１１に生じる熱応力を抑制することができる。これにより、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

また、第２の導電体３２は第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の電極端子１２ｂとはんだ接合されているいるため、スルーホールではんだ接合することにより、電極表面のみではんだ接合する場合と比較して高い接合強度が得やすくなる。そのため、電子部品１１としてトランスなどの重量部品の実装に適している。

また、本実施の形態のプリント回路基板１０によれば、第２の電極端子１２ｂが第２の導電体３２の貫通孔部３２ｄとはんだ接合されているため、さらに高強度の継ぎ手を得ることができる。そのため、電子部品１１として、大型および重量部品の実装にさらに適している。

また、貫通孔２１の開口の周囲に設けられた部分３２ｃと貫通孔部３２ｄとではんだ接合されているため、外力が作用する場合、一定の方向に対する耐性が低くなることを抑制できる。つまり、クリープによるせん断破壊を抑制できる。

また、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法によれば、第１の電極端子１２ａが第１の導電体３１の非接着部３ｂにはんだ接合された後、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の電極端子１２ｂと第２の導電体３２がはんだ接合される。このため、第１の電極端子１２ａとはんだ４で接続された非接着部３ｂが移動することによりはんだ４に生じる熱応力を抑制することができる。また、非接着部３ｂが移動することにより電子部品１１に生じる熱応力を抑制することができる。これにより、熱応力によって発生する不具合を抑制することができる。

また、貫通孔２１に第２の電極端子１２ｂが挿入された場合、挿入性を確保するため、一般的に０．５ｍｍ程度のアソビが設けられる。仮に、第１の電極端子１２ａがはんだ接合される前に、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態ではんだ接合されると、第２の電極端子１２ｂはアソビの寸法の分移動することが可能である。第２の電極端子１２ｂがアソビの寸法の分移動することにより、第１の電極端子１２ａとはんだ接合される第１の導電体３１の非接着部３ｂとの配置がずれることがある。

本実施の形態のプリント回路基板の製造方法では、第１の電極端子１２ａがはんだ接合された後、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態ではんだ接合されるため、第１の電極端子１２ａと第１の導電体３１の非接着部３ｂとの配置のずれを抑制することができる。

また、第２の電極端子１２ｂが貫通孔２１に挿入された状態で第２の電極端子１２ｂと第２の導電体３２がはんだ接合されるため、電極表面のみではんだ接合する場合と比較して高い接合強度が得やすくなる。そのため、電子部品１１としてトランスなどの重量部品の実装に適している。

また、本実施の形態のプリント回路基板の製造方法によれば、第２の電極端子１２ｂが貫通孔部３２ｄにはんだ接合されているため、さらに高強度の継ぎ手を得ることができる。そのため、電子部品１１として、大型および重量部品の実装にさらに適している。

なお、上記では、電子部品１１として、リレーを用いた場合について述べたが、スルーホールに接合され、基材２と線膨張係数が異なる部品であれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。たとえば、電子部品１１として、コネクタ、トランス、コイル、コンデンサなどを用いた場合にも同様の効果が得られる。

上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ プリント配線板、２ 基材、２ａ 主表面、２ｂ 主表面に対向する面、３ 導電体、３ａ 接着部、３ｂ 非接着部、３ｂ₁ 曲線状の部分、３ｃ 接着部分、４ はんだ、５ 隙間、６ カップリング剤、７ エッチングレジスト、８ はんだ材、１０ プリント回路基板、１１ 電子部品、１２ 電極端子、１２ａ 第１の電極端子、１２ｂ 第２の電極端子、２１ 貫通孔、３１ 第１の導電体、３１ａ 電極、３１ｂ 配線パターン、３２ 第２の導電体、３２ａ 電極、３２ｂ 配線パターン、３２ｃ 貫通孔の開口の周囲に設けられた部分、３２ｄ 貫通孔部。

Claims (9)

1. 電子部品をはんだ付けにより搭載するためのプリント配線板であって、
   主表面を有する基材と、
   前記基材の前記主表面上に配置された２つ以上の導電体とを備え、
   前記２つ以上の導電体のそれぞれは前記電子部品にはんだ付けにより接続されるためのものであり、
   前記２つ以上の導電体の少なくとも１つが前記基材の前記主表面に接着された接着部、および前記主表面に接着されておらずかつ前記主表面に対して相対的に移動可能な非接着部を含む、プリント配線板。
2. 前記非接着部は、前記主表面との間に隙間を空けて配置されている、請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記非接着部は、曲線状の部分を有している、請求項１または２に記載のプリント配線板。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板と、
   ２つ以上の電極端子を有する前記電子部品とを備え、
   前記電子部品の前記２つ以上の電極端子の各々が前記２つ以上の導電体のそれぞれにはんだ接合されており、前記２つ以上の電極端子の少なくとも１つが前記２つ以上の導電体のうち少なくとも１つの前記導電体の前記非接着部にはんだ接合されている、プリント回路基板。
5. 前記基材は前記主表面から前記主表面に対向する面に向かって貫通する貫通孔を含み、
   前記２つ以上の導電体のうちの少なくとも１つである第１の導電体の前記非接着部は、前記２つ以上の電極端子のうちの少なくとも１つである第１の電極端子とはんだ接合されており、
   前記２つ以上の導電体のうちの少なくとも１つである第２の導電体は、前記貫通孔の開口の周囲に設けられた部分を含み、かつ前記２つ以上の電極端子のうちの少なくとも１つである第２の電極端子が前記貫通孔に挿入された状態で前記第２の電極端子とはんだ接合されている、請求項４に記載のプリント回路基板。
6. 前記第２の導電体は、前記貫通孔の内周面に形成された貫通孔部を含み、
   前記第２の電極端子が前記貫通孔部とはんだ接合されている、請求項５に記載のプリント回路基板。
7. 電子部品が搭載されたプリント回路基板の製造方法であって、
   ２つ以上の電極端子を有する電子部品を準備する工程と、
   基材の主表面上に配置された２つ以上の導電体を有する基板を準備する工程とを備え、
   前記２つ以上の導電体の少なくとも１つが前記基材の前記主表面に接着された接着部、および前記主表面に接着されておらずかつ前記主表面に対して相対的に移動可能な非接着部を有し、さらに
   前記電子部品の前記２つ以上の電極端子の各々が前記２つ以上の導電体のそれぞれにはんだ接合される工程とを備え、
   前記はんだ接合される工程は、前記２つ以上の電極端子の少なくとも１つである第１の電極端子が前記２つ以上の導電体のうちの少なくとも１つである第１の導電体の前記非接着部にはんだ接合される工程を含む、プリント回路基板の製造方法。
8. 前記２つ以上の導電体のうちの少なくとも１つである第２の導電体は、前記基材の前記主表面から前記主表面と対向する面に向かって貫通する貫通孔の開口の周囲に設けられた部分を含み、
   前記はんだ接合される工程は、
   前記第１の電極端子が前記第１の導電体の前記非接着部にはんだ接合された後、前記２つ以上の電極端子のうちの少なくとも１つである第２の電極端子が前記貫通孔に挿入された状態で前記第２の電極端子と前記第２の導電体とがはんだ接合される工程を含む、請求項７に記載のプリント回路基板の製造方法。
9. 前記第２の導電体は前記貫通孔の内周面に形成された貫通孔部を含み、
   前記第２導電体がはんだ接合される工程は、
   前記第２の電極端子が前記貫通孔部にはんだ接合される工程を含む、請求項８に記載のプリント回路基板の製造方法。

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