JP2016207953A - ブローホールの発生を抑制するリードを有する電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ付け時の熱でリード挿入部品の樹脂が軟化しても、ブローホール抑制の効果が損なわれず、外力が働いたときにリードへかかる負荷を抑えることが可能なリードを有する電子部品の実装構造を提供する。
【解決手段】リード挿入部品１０のリード１１をプリント基板の基材１５に設けられたスルーホール２６に挿入し、溶融はんだへ浸漬してはんだ付けする実装構造において、表面実装部品１３と表面実装部品パッド１４により、空気抜き用トンネル１８を設ける。空気抜き用トンネル１８の出入り口として、ソルダレジスト１６に溝１９を設ける。空気抜き用トンネル１８はリード挿入部品１０と直接接する事はないため、はんだ付けにより、リード挿入部品１０の樹脂が軟化しても、塞がれることは無く、ブローホール抑制の効果は損なわれない。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶融はんだへの浸漬によりリード挿入部品をプリント基板に電気的・機械的に接合する際、リード挿入部品とプリント基板に囲まれた空間で膨張した空気が、スルーホールを通り抜ける事により、はんだ付け部に生じるブローホールを抑制する実装構造に関する。

プリント基板などの回路基板では、回路基板に形成されたスルーホールに、電子部品のリードを挿入して電子部品を装着し、スルーホールとリードとをはんだ付けすることで、電子部品とプリント基板との電気的・機械的な接続が行われている。なお、リードを有する電子部品をこれ以降、リード挿入部品という。リード挿入部品の例として電解コンデンサがある。

特開平８−３２１６６８号公報 実開平３−１０４７７３号公報 実開平１−１７１０２４号公報 特開２００９−２９５８１２号公報 特開平８−２０４３２３号公報 特開２００５−３０２９２９号公報

リード挿入部品をプリント基板に実装する際、リード挿入部品の下端部を、プリント基板から離して取り付けられることが一般的である。しかし、リード挿入部品の下端部をプリント基板の実装面から離してリードとスルーホールとを接合すると、リード挿入部品がある程度の重さを有する場合、接合部分に荷重や振動がかかり、接合箇所にクラックが生じ、接合の信頼性が低下する場合があった。

一方、接合部分への荷重や振動を減らすために、リード挿入部品の下端部を実装面に密着させて実装させると、リード挿入部品の溶融はんだへの浸漬によるはんだ付けにおいて、プリント基板の表面とリード挿入部品の下端部とで囲まれた閉じた空間を生じる場合がある。この状態ではんだ付けを行うと閉じた空間の空気が熱膨張し、膨張した空気が一旦スルーホールに充填されたはんだの一部を、スルーホール内から押し出しながら外部に抜ける。はんだがスルーホール内から押し出された結果、はんだ付け部はブローホールを生じて接合の信頼性が低下する。

図４はブローホールが発生するメカニズムを説明する図である。図４（１）は、リード挿入部品１０とプリント基板（ソルダレジスト１６に覆われた基材１５）とが密着部分２１で密着し、はんだ付け時に、スルーホール２６上に密閉された空間２０が形成されることを示す図である。図４（２）は、はんだ付け時の熱で、上記密閉された空間２０の空気の温度が上昇し、密閉された空間２０の内圧が上昇することを示す図である。図４（３）は、はんだ付けが終了し、密閉された空間２０の空気がスルーホール２６から抜け、ブローホール２２を形成することを示す図である。
リード挿入部品１０とプリント基板とが密着した面と反対側の面を溶融はんだに浸漬し、はんだ付けした場合、図４（２）に示されるように、密閉された空間２０の空気が溶融はんだの熱により膨張し、スルーホール２６内に膨張した空気が流入し、図４（３）に示されるように、スルーホール２６から外部に抜け、ブローホール２２が形成され、接合の信頼性が低下する。

そこで従来、図５に示されるように、基材１５に空気抜きの穴２３を設けブローホールを防ぐ方法があった（特許文献１、２を参照）。しかし、この方法は、全層を貫通する穴が高密度なパターン配線を行う上で大きな制約になる。また、はんだ噴流が空気抜きの穴２３から進入するという問題があった。

他の技術として、図６に示されるように、シルクスクリーン２４やソルダレジスト１６によりリード挿入部品１０を基材１５から浮かせて空気抜き２５の溝を設けブローホールを防ぐ方法がある（特許文献３、４、５を参照）。しかし、この方法では、はんだ付け時にリード挿入部品１０の樹脂が軟化し、空気抜きの溝を塞いでしまい意図した効果を得られない事がある。

また、他の技術として、図７に示されるように、スペーサ２７をリード挿入部品１０の下に実装してリード挿入部品１０の下の空間２０を開放状態とする方法がある（特許文献６を参照）。スペーサが無い箇所２８は開放状態で、リード挿入部品１０の下方に形成される空間２０が密閉空間になることを防止する。

しかし、この方法はスペーサ２７が薄いとシルクスクリーン２４やソルダレジスト１６による対策同様、リード挿入部品１０の樹脂の軟化により、リード挿入部品１０の下端とプリント基板（ソルダレジスト１６に覆われた基材１５）の表面とで形成される空間が密閉され、意図した効果が得られない場合がある。一方でスペーサ２７を厚くすると、はんだ付けした部位とリード挿入部品１０との重心が離れてしまい、プリント基板に振動などの外力がかかった際、リード１１が破損する場合がある。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、はんだ付け時の熱でリード挿入部品の樹脂が軟化しても、ブローホール抑制の効果が損なわれず、外力が働いたときにリードへかかる負荷を抑えることが可能なリードを有する電子部品の実装構造を提供することである。

本発明に係るリードを有する電子部品の実装構造は、リードを有する電子部品の該リードをプリント基板に設けられたスルーホールに挿入し、溶融はんだへ浸漬することで前記リードを有する電子部品と前記プリント基板を電気的・機械的に接合するリードを有する電子部品の実装構造において、前記プリント基板に設けられた表面実装部品パッドに実装された表面実装部品と、前記表面実装部品の上部に配置された前記リードを有する電子部品を備え、前記表面実装部品と前記表面実装部品パッドにより、前記リードを有する電子部品と前記プリント基板とで形成される空間と外部とを結ぶトンネル状の空気の流路を形成したことを特徴とする。

本発明の上記特徴により、はんだ付け時の熱でリード挿入部品の樹脂が軟化しても、ブローホール抑制の効果が損なわれず、外力が働いたときにリードへかかる負荷を抑えることが可能なリードを有する電子部品の実装構造を提供できる。

また、本発明は、前記プリント基板はソルダレジストを備え、前記空気の流路の出入り口として、前記ソルダレジストに溝を形成したことを特徴とする。溝を形成することにより、空気の出入り口が閉塞されることを防止できる。

本発明により、はんだ付け時の熱でリード挿入部品の樹脂が軟化しても、ブローホール抑制の効果が損なわれず、外力が働いたときにリードへかかる負荷を抑えることが可能なリードを有する電子部品の実装構造を提供できる。

プリント基板にリード挿入部品を装着した状態で、溶融はんだ槽に浸漬してはんだ付けする前の状態を示す図である。 リード挿入部品を説明する図である。 プリント基板にリード挿入部品を装着した状態で、溶融はんだ槽に浸漬してはんだ付けした後の実装構造を示す図である。 ブローホールが発生するメカニズムを説明する図である。 従来技術１を説明する図である。 従来技術２を説明する図である。 従来技術３を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成は同じ符号を用いて説明する。

図１，図２，図３は本発明の実施形態を示す図である。図１はプリント基板にリード挿入部品を装着した状態で、溶融はんだ槽に浸漬してはんだ付けする前の状態を示す図である。図２はリード挿入部品を説明する図である。図３はプリント基板にリード挿入部品を装着した状態で、溶融はんだ槽に浸漬してはんだ付けした後の実装構造を示す図である。

図３（１）は側面図である。図３（２）は断面図である。電子部品実装基板１は、リード挿入部品１０とソルダレジスト１６に覆われた基材１５から構成されるプリント基板を備えている。

図２に示されるように、リード挿入部品１０は、本体部分から突出するリード１１を備えている。リード挿入部品の下端部１０ａは、リード挿入部品１０をプリント基板に実装した際に、プリント基板と密着することで、電子部品を支える役割もあるが、密着しない部分もリード挿入部品の下端部１０ａに含まれる。

本発明に用いられるリード挿入部品１０としては、例えば、電解コンデンサがあげられる。本発明は、リード挿入部品の下端部１０ａをプリント基板のソルダレジスト１６の表面と表面実装部品１３の上面に密着するようにリード挿入部品１０を実装する。

プリント基板は、基材１５に、配線パターンとなる導電層（図示せず）と、該導電層を絶縁材で覆うソルダレジスト１６を備えている。プリント基板は、導電層と電気的に接続され、基材１５の一方の面から他方の面に貫通するスルーホール２６を有する。スルーホール２６は、リード挿入部品１０のリード１１がはんだ付けなどによって電気的・機械的に接合される位置に設けられる。プリント基板にソルダレジスト１６を備えていない例も本発明の実施形態に含まれる。

プリント基板は、更に、表面実装部品１３と、表面実装部品パッド１４により、空気抜き用トンネル１８を形成する。空気抜き用トンネル１８は、プリント基板とリード挿入部品１０とで形成される空間と、外部とを連通させる。

表面実装部品パッド１４は、該表面実装部品パッド１４にはんだ付けされる表面実装部品１３が実装され、表面実装部品１３の上部にリード挿入部品１０が位置するように、プリント基板の基材１５に形成される。リード挿入部品の下端部１０ａの少なくとも一部分は、表面実装部品１３の上面に密着する。表面実装部品１３は例えば比較的薄いチップ抵抗が用いられる。なお、本発明において、表面実装部品１３は空気抜き用トンネル１８を形成するためだけの、ダミーの抵抗として用いてもよい。

空気抜き用トンネル１８の出入り口として、ソルダレジスト１６に溝１９を設ける。空気抜き用トンネル１８は、表面実装部品１３によってリード挿入部品１０と直接接する事はないため、はんだ付けにより、リード挿入部品１０の樹脂が軟化しても、リード挿入部品の下端部１０ａが空気抜き用トンネル１８に降下して、塞がれることは無く、ブローホール抑制の効果は損なわれない。

また、空気抜き用トンネル１８が、樹脂の軟化により塞がれることへの対応として、リード挿入部品の下端部１０ａとプリント基板の間隙を大きく確保する必要がない。このため、はんだ付け部とリード挿入部品１０の重心が離れることは無く、外力が働いたとき、リード挿入部品１０のリード１１への負荷が増える事を抑える事ができる。さらに、チップ抵抗などの表面実装部品１３といった汎用部品を使うことで、対策によるコスト増を抑える事ができる。

１ 電子部品実装基板

１０ リード挿入部品
１０ａ リード挿入部品の下端部
１１ リード
１２ スルーホールランド
１３ 表面実装部品
１４ 表面実装部品パッド
１５ 基材
１６ ソルダレジスト
１７ はんだ
１８ 空気抜き用トンネル
１９ 溝
２０ 空間
２１ 密着部分
２２ ブローホール
２３ 空気抜きの穴
２４ シルクスクリーン
２５ 空気抜き
２６ スルーホール
２７ スペーサ
２８ スペーサが無い箇所

Claims (2)

1. リードを有する電子部品の該リードをプリント基板に設けられたスルーホールに挿入し、溶融はんだへ浸漬することで前記リードを有する電子部品と前記プリント基板を電気的・機械的に接合するリードを有する電子部品の実装構造において、
   前記プリント基板に設けられた表面実装部品パッドに実装された表面実装部品と、
   前記表面実装部品の上部に配置された前記リードを有する電子部品と、
   を備え、
   前記表面実装部品と前記表面実装部品パッドにより、前記リードを有する電子部品と前記プリント基板とで形成される空間と外部とを結ぶトンネル状の空気の流路を形成したことを特徴とするリードを有する電子部品の実装構造。
2. 前記プリント基板はソルダレジストを備え、
   前記空気の流路の出入り口として、前記ソルダレジストに溝を形成したことを特徴とする請求項１のリードを有する電子部品の実装構造。