JP2014183147A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】引き半田法で実装部品を半田付けするプリント配線板において、ランド間で溶融した半田が切れて分離するときに半田ボールを発生しないプリント配線板を提供する。
【解決手段】プリント配線板１の裏面側のスルーホール１２の開口周縁部に裏ランド部１１ｂを備えている。裏ランド部１１ｂは、円形と、裏ランド部１１ｂの整列方向の一方に、整列方向と交差する方向のランドの幅がランドの整列方向の端部に向かって縮減する形状を備えた縮減ランド部１１ｂ１を合成した形状を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、周辺にランド部を備えたスルーホールに対して、実装部品のリード部が挿通されて半田付けされるプリント配線板に関するものである。

プリント配線板において、周辺にランド部を備えたスルーホールを整列配置して、スルーホールに実装部品のリード部を挿通して半田付けすることにより、実装部品をプリント配線板に接続することが行われている。
このようなプリント配線板において、効率的に半田付けするために、半田付け装置の加熱用こて部をスルーホールの整列方向に移動させつつ、連続して複数のランド部に対してリード部の半田付けを行う、いわゆる引き半田による半田付けが行われている。
この場合、隣接するランド間を繋ぐ半田ブリッジや、ランド間に半田がボール状に残留する半田ボールを形成して、電気的短絡や実装部品の故障を発生することがある。これを防止するため、ランド部の整列方向に交差する方向に延び出す延出ランド部を備えたランドとすることで、余剰の溶融した半田を延出ランド部に吸収させて、半田ブリッジや、半田ボールの発生を防止する技術がある。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１３−８７２５号公報

従来技術では余剰の半田を吸収することはできるが、ランド間で溶融した半田が切れて分離するときに微小な半田ボールが発生することを完全に防止することは困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ランド間で溶融した半田が切れて分離するときに半田ボールを発生しないプリント配線板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための請求項１に係る発明の特徴は、スルーホールに設けられたランド部が整列配置されており、前記スルーホールに実装部品のリード部が挿通されて、前記ランド部と前記リード部との電気的接続が、半田の加熱溶融用の加熱用こてを前記整列配置の方向に送る引き半田法によって行われるプリント配線板において、
前記ランド部が、前記ランド部の整列方向と交差する方向の前記ランド部の幅が前記ランド部の整列方向の端部に向かって縮減する部位である、縮減ランド部を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記縮減ランド部を前記ランド部の整列方向の両端部に備えることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記縮減ランド部を前記加熱用こてを送る方向の端部のみに備えることである。

請求項1および請求項２に係る発明によれば、ランド部と溶融半田は濡れ性が良いので溶融半田はランド部の形状に沿った形になる。ランド部の整列方向と交差する方向のランド部の幅がランド部の整列方向の端部に向かって縮減するので、加熱用こてとランド部の間の溶融半田もランド部端部で幅が小さくなる。溶融半田が加熱用こての送りにつれて破断するときの、破断面の幅が小さくなるので破断部の溶融半田の量も少なくなる。このため破断部の溶融半田が飛散して生じる半田ボールが発生しにくいプリント配線板を実現できる。

請求項３に係る発明によれば、縮減ランド部を加熱用こてを送る方向の端部のみに備えるので、ランド部の整列方向のピッチを小さくできる。結果として、リードピッチの小さい実装部品を装着可能な半田ボールが発生しにくいプリント配線板を実現できる。

本発明の実施形態におけるプリント配線板の要部拡大分解斜視図である。 図１のプリント配線板の裏面側を示す要部拡大平面図である。 プリント配線板の引き半田の様子を示す拡大断面図であって、図２のＡ−Ａ断面図である。 プリント配線板の引き半田の様子を示す拡大断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面図である。 引き半田における溶融半田の破断時の様子を示す模式図である。 他の実施形態のランド形状を示す図である。 従来の引き半田における溶融半田の破断時の様子を示す模式図である。

本発明の実施形態を図１〜図５に基づき説明する。
図１は、プリント配線板１の要部を表面側から見た斜視図を示している。プリント配線板１は、絶縁材料で形成された矩形平板状の基板表面に、図示しないプリント配線が形成されている。プリント配線板１は、実装部品２のリード２１の配置に対応して整列配置されている複数の貫通成形されたスルーホール１２を備え、スルーホール１２の開口周縁部には、表ランド部１１ａを備えている。
図２はプリント配線板１の要部を裏面側から見た平面図を示し、スルーホール１２の開口周縁部には、裏ランド部１１ｂを備えている。表ランド部１１ａと、裏ランド部１１ｂと、スルーホール１２の内周面に形成された導体部は、銅箔等により一体的に成形されて、電気的に導通したランド部１１を構成している。ランド部１１は図示しないプリント配線と電気的に接続されている。

図２に示すように、裏ランド部１１ｂは、整列方向と交差する方向のランドの幅がランドの整列方向の端部に向かって縮減する形状を備えた縮減ランド部１１ｂ１を、スルーホール１２と同心をなす円形状の、裏ランド部１１ｂの整列方向の一端に結合した形状である。また、裏ランド部１１ｂの周囲は、公知のソルダレジスト層により溶融半田が付着しにくい被覆層が形成されている。

プリント配線板１に実装される実装部品２は複数のリード２１を備え、リード２１の先端部がプリント配線板１の表面側からスルーホール１２に挿通されて裏面側に突出した状態となるように、プリント配線板１上に配置される。この状態で、プリント配線板１の裏面側から、複数のリード２１とランド部１１が引き半田により半田付けされることにより、実装部品２がプリント配線板１上に実装される。

引き半田付けの方法について図３、図４に基づき説明する。図３は図２において裏ランド部１１ｂの整列方向であるＡ−Ａ断面の図である。
加熱用こて３が、図示しない半田付け装置により糸状の半田４を溶融するに十分な温度まで加熱される。また、引き半田を行うに際して、加熱用こて３は、図３の矢印Ｓが示す方向、即ち、図２の左側から右側に向かって移動されて、リード２１とランド部１１が連続的に半田付けされる。ここで、加熱用こて３の温度や移動速度、半田供給量等は、溶融半田４１をランド部１１間で適切に分断して、リード２１とランド部１１が適切に半田付けされるように適宜調整されている。

図４は図２において裏ランド部１１ｂの整列方向に直交する方向であるＢ−Ｂ断面の図である。図４に示すように、加熱用こて３には、リード２１が挿通可能な溝３１が設けられており、引き半田を行うに際して、リード２１が溝３１を通過できるため、加熱用こて３とリード２１の干渉を回避できる。また、溝３１は内側に溶融した半田を保持する機能も備えている。

次に、溶融半田４１がランド部１１間で分断される状況について図５の模式図に基づき説明する。図５は、加熱用こて３が裏ランド部１１ｂ−１から裏ランド部１１ｂ−２へ移動する状態を示す平面図である。
図５の（ａ）図では、加熱用こて３が裏ランド部１１ｂ−１を覆う位置にあり、溶融した半田がスルーホール１２内に溶け込みリード２１とランド部１１が半田付けされる。加熱用こて３が裏ランド部１１ｂ−２の方向に送られると、図５の（ｂ）図に示すように、加熱用こて３が裏ランド部１１ｂ−２部の加熱を開始する。この時、裏ランド部１１ｂ−１上の溶融半田４１と加熱用こて３の溝３１の内側の溶融した半田は繋がった状態である。さらに加熱用こて３が裏ランド部１１ｂ−２の方向に送られると、図５の（ｃ）図に示すように、裏ランド部１１ｂ−１上の溶融半田４１と加熱用こて３の溝３１の内側の溶融した半田の接続部４１ａの幅が小さくなる。さらに加熱用こて３が送られると、図５の（ｄ）図に示すように、溶融した半田の接続部が破断して、裏ランド部１１ｂ−１上を覆う溶融半田４１と加熱用こて３の溝３１の内側の溶融半田に分離する。

溶融半田が分離する時に、裏ランド部１１ｂ−１上の溶融半田４１と溝３１の内側の溶融した半田に吸収されない半田が存在すると、プリント配線板１上で球状に凝固していわゆる半田ボールを形成する。半田ボールはプリント配線の短絡や実装部品への悪影響などを発生させる恐れがある。

溶融した半田は、ランド部では濡れ性が高く、ソルダレジスト部では濡れ性が低いため、ランド部に吸引される性質がある。本実施形態の裏ランド部１１ｂは加熱用こて３の送り方向の幅が縮減した縮減ランド部１１ｂ１を備えている、このため、縮減ランド部１１ｂ１に吸引されて溶融した半田も幅が狭くなり、加熱用こて３の溝３１の内側の溶融した半田との接続部４１ａも幅が狭い。結果として、溶融した半田の接続部が破断したときの破断部の幅も狭くなり、破断面の半田量が少なくなるため、半田ボールが発生しにくい。
参考に従来のランド形状における接続部の模式図を図７に示す。図７では、接続部４０１の幅が広い状態で溶融した半田が破断するため、破断面の半田量が多くなり、半田ボールが発生する恐れがある。

縮減ランド部１１ｂ１を備えたランドはランドの整列方向の長さが長くなるので、ランドの配置ピッチが長くなる恐れがあるが、本実施形態のプリント配線板１によれば、縮減ランド部１１ｂ１を加熱用こて３を送る方向の端部のみに備えるので、ランド部１１の整列方向のピッチを小さくできる。結果として、リードピッチの小さい実装部品を装着可能な半田ボールが発生しにくいプリント配線板を実現できる。

上記の実施形態では、円形のランドに縮減ランド部１１ｂ１を加熱用こて３を送る方向の端部のみに備え例で説明したが、図６の（ａ）、（ｂ）図に示すようなランドの整列方向の両端に縮減ランド部を備えたものや、図６の（ｃ）、（ｄ）図に示すような多角形の頂点を整列方向に備えたものや、図６の（ｅ）図に示すような階段状に幅が縮減するものでも良い。

１：プリント配線板 ２：実装部品 ３：加熱用こて ４：半田 １１：ランド １１ａ：表ランド １１ｂ：裏ランド １１ｂ１：縮減ランド部 １２：スルーホール ２１：リード ３１：溝

Claims (3)

1. スルーホールに設けられたランド部が整列配置されており、前記スルーホールに実装部品のリード部が挿通されて、前記ランド部と前記リード部との電気的接続が、半田の加熱溶融用の加熱用こてを前記整列配置の方向に送る引き半田法によって行われるプリント配線板において、
   前記ランド部が、前記ランド部の整列方向と交差する方向の前記ランド部の幅が前記ランド部の整列方向の端部に向かって縮減する部位である、縮減ランド部を備えるプリント配線板。
2. 前記縮減ランド部を前記ランド部の整列方向の両端部に備える請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記縮減ランド部を前記加熱用こてを送る方向の端部のみに備える請求項１に記載のプリント配線板。

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