JP2018010972A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】確実にはんだジャンパを形成する。
【解決手段】基板２上に、導通ランドとしてＵ字状の第１ランド３とＵ字状の第２ランド４を所定の間隔離して形成し、略リング状の導通パターンを形成する。基板２上部に、第１ランド３及び第２ランド４の外周部に沿って形成される開口部７ａを有するレジスト７を形成する。第１ランド３と第２ランド４の内周部を覆うように、レジスト８を形成する。第１ランド３、第２ランド４及びレジスト８を覆うようにはんだクリーム９を印刷する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に関する。特に、回路基板に、はんだジャンパを形成する技術に関する。

回路基板の作製において、実装される電子部品の定数（抵抗値や容量値等）が設計上確定していない状態で回路基板を作製することがあり、電子部品の定数が確定したときに電子部品を実装する必要がなくなったランド部間をはんだジャンパで電気的に接続する場合がある。

例えば、特許文献１には、離間して設けられた２つのランドを跨ぐ開口部をレジストによって形成し、開口部にはんだを満たして２つのランドを電気的に接続するはんだジャンパの技術が開示されている。

特許文献１に記載の技術は、はんだジャンパを形成させるランドの間隔が０．１ｍｍ程度であり、導電パターンを形成するための銅箔の厚みが一般的に使われる１８μｍの回路基板に対する技術である。

これに対して、インバータ製品等で使用される回路基板は、大電流に対応するため、導電パターンを形成するための銅箔の厚みが一般的に使われる１８μｍよりも厚く、例えば、３５μｍや７０μｍであることが多い。

特開２０１２−００４５９１号公報

このような厚みの銅箔で導電パターンを形成する場合、エッチング工程において、銅箔の溶解が縦方向だけでなく横方向にも進行する。したがって、導電パターンの断面は、一般的に裾引きと呼ばれる末広がりの形状を示すこととなる。導電パターンの間隔が狭い場合、この裾引きの部分で隣接する導電パターン同士が短絡し、不良となるおそれがあるため、導電パターンの間隔は、例えば、３５μｍの銅箔なら０．２ｍｍ程度、７０μｍの銅箔なら０．３〜０．４ｍｍ程度の間隔が必要となる。この場合、ランドの間隔も０．２〜０．４ｍｍ程度の間隔が必要となることから、特許文献１に記載の技術を適用した場合、表面張力によってはんだがランド側に引き寄せられてしまい、はんだブリッジが形成されないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、確実なはんだジャンパを形成するための技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の回路基板の一態様は、基板と、前記基板上に設けられる第１導通ランドと、前記基板上に設けられ、且つ前記第１導通ランドと距離を離して設けられる第２導通ランドと、前記基板の表面を覆い、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドと、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドの中間領域に亘る開口部を有する第１レジストと、前記開口部内に設けられ、前記中間領域の一部を覆う第２レジストと、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドとを電気的に接続するはんだと、を有することを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の回路基板の他の態様は、基板と、前記基板上に設けられる第１導通ランドと、前記基板上に設けられ、且つ前記第１導通ランドと距離を離して設けられる第２導通ランドと、前記基板の表面を覆い、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドと、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドの中間領域に亘る開口部を有する第１レジストと、前記開口部内に設けられ、前記中間領域の一部を覆う第２レジストと、前記第１導通ランド、前記第２導通ランド及び前記第２レジスト上に配され、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドとを電気的に接続するはんだと、を有することを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の回路基板の他の態様は、上記回路基板において、前記第１導通ランド及び前記第２導通ランドは、Ｕ字状であることを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の回路基板の他の態様は、上記回路基板において、前記第２レジスト上であって、前記第２レジストの外周部より内側に第１シルクを有することを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の回路基板の他の態様は、上記回路基板において、前記第１レジスト上であって、前記開口部の外周に沿って、第２シルクを有することを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の回路基板の他の態様は、上記回路基板において、前記第１導通ランド及び前記第２導通ランドの厚さは、３５μｍ以上であることを特徴としている。

以上の発明によれば、確実なはんだジャンパを形成することができる。

（ａ）本発明の第１実施形態に係る回路基板のはんだジャンパのランド部分におけるリフロー工程前の上面図、（ｂ）同回路基板のはんだジャンパのランド部分におけるリフロー工程後の上面図、（ｃ）図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｄ）図１（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｅ）図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｆ）図１（ｂ）のＤ−Ｄ矢視図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る回路基板のはんだジャンパのランド部分におけるリフロー工程前の上面図、（ｂ）同回路基板のはんだジャンパのランド部分におけるリフロー工程後の上面図、（ｃ）図２（ａ）のＥ−Ｅ矢視図、（ｄ）図２（ｂ）のＧ−Ｇ矢視図、（ｅ）図２（ａ）のＦ−Ｆ矢視図、（ｆ）図２（ｂ）のＨ−Ｈ矢視図である。 本発明の実施形態に係る回路基板の適用例である３相インバータ回路を示す図である。

本発明の実施形態に係る回路基板について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る回路基板１の上面図であり、リフロー工程前の状態を示している。図１（ａ）に示すように、基板２上には、導通ランドとして第１ランド３と第２ランド４が所定の間隔（例えば、０．２〜０．４ｍｍ）離して形成されている。第１ランド３及び第２ランド４は、例えば、Ｕ字状であり、Ｕ字状に形成された開口部が向き合うように配置される。つまり、第１ランド３及び第２ランド４は、一対の直線状導電パターンと、この導電パターン同士を繋ぐ導電パターンから構成され、第１ランド３と第２ランド４は、一対の直線状の導電パターンの先端部同士がお互いに向かい合うように配置される。第１ランド３の開口部と反対側の端部には、第１配線５が接続される。同様に、第２ランド４の開口部と反対側の端部には、第２配線６が接続される。

第１ランド３、第２ランド４、第１配線５及び第２配線６は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）の表面に金（Ａｕ）めっきやはんだめっき等を施した金属等を用いて形成される。第１ランド３と第２ランド４とを所定の間隔を隔てて配置することで、略リング状（楕円状）の導電パターンが形成されることとなる。この第１ランド３及び第２ランド４で形成される略リング状の長手方向（Ａ−Ａ線に沿う方向）の最大長は、例えば、２．０ｍｍ程度であり、短手方向（Ａ−Ａ線に直交して基板の表面に沿う方向）の最大長は、例えば、１．７ｍｍ程度である。また、第１ランド３と第２ランド４の先端部の間隔は、０．２〜０．４ｍｍ程度である。

基板２と第１配線５及び第２配線６の上部には、レジスト７が形成される。レジスト７には、略リング状の導電パターンの外周部（すなわち、第１ランド３及び第２ランド４の外周部）に沿って形成される開口部７ａを有している。また、略リング状の導電パターンの内周部（すなわち、第１ランド３及び第２ランド４の内周部）を覆うように、レジスト８が形成される。さらに、第１ランド３、第２ランド４及びレジスト８を覆うようにはんだクリーム９が印刷される。

図１（ｂ）に示すように、リフロー工程後では、はんだクリーム９を溶融したはんだ１０により第１ランド３と第２ランド４が導通させられる（なお、はんだジャンパを開放する場合は、はんだ１０が除去される）。リフロー工程では、レジスト８上面に印刷されたはんだクリーム９が溶融し、第１ランド３（または、第２ランド４）側に移動して、第１ランド３と第２ランド４を繋ぐはんだブリッジが形成される。レジスト８は、はんだ１０のぬれ性が低いため、溶融したはんだ１０が第１ランド３（または、第２ランド４）側に移動しやすくなっている。リフロー工程後、はんだブリッジはリング状になる。

リフロー工程におけるはんだブリッジの形成過程について詳細に説明する。リフロー工程では、はんだクリーム９が溶融される。そして、溶融したはんだ１０の表面張力によって周囲のはんだ１０が集められ、第１ランド３と第２ランド４がはんだ１０によって電気的に接続される。すなわち、第１ランド３と第２ランド４とを電気的に接続するはんだブリッジが形成されることとなる。レジスト８は溶融したはんだ１０を弾く効果があるため、レジスト８上に塗布されたはんだクリーム９は、第１ランド３及び第２ランド４の上で溶融したはんだ１０に引き寄せられる。したがって、はんだブリッジを形成するはんだ１０量が増加し、信頼性の高いはんだブリッジが形成されることとなる。

図１（ｃ）と図１（ｄ）との比較から明らかなように、リフロー工程前にレジスト８上にあったはんだクリーム９が第１ランド３（または、第２ランド４）側に移動することで、リフロー工程後はんだブリッジに使用されるはんだ１０量が増加することとなる。その結果、リフロー工程前（図１（ｅ）に示す）と比較して、リフロー工程後（図１（ｆ）に示す）は、第１ランド３と第２ランド４とを接続する部分のはんだ１０量がレジスト８上面に印刷されたはんだクリーム９の分だけ増加するので、第１ランド３と第２ランド４との接続部の電気的接続信頼性が向上する。

以上のような、本発明の第１実施形態に係る回路基板１によれば、はんだブリッジを形成する（すなわち、はんだジャンパに使用される）はんだ１０量が増量されるので、確実にはんだジャンパを形成することができる。特に、表面銅箔の厚さが厚い回路基板１（例えば、銅箔の厚さが、３５μｍ以上、さらには、７０μｍ以上の回路基板１）において、確実にはんだジャンパを形成することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る回路基板１１は、第１実施形態に係る回路基板１において、レジスト７及びレジスト８上にシルクを印刷したものである。よって、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る回路基板１１の上面図であり、リフロー工程前の状態を示している。図２（ａ）に示すように、基板２上には、第１ランド３と第２ランド４が所定の間隔（例えば、０．２〜０．４ｍｍ）離して形成されている。第１ランド３の開口部と反対側の端部には、第１配線５が接続される。同様に、第２ランド４の開口部と反対側の端部には、第２配線６が接続される。

基板２と第１配線５及び第２配線６の上部には、レジスト７が形成される。レジスト７には、略リング状の導電パターン（すなわち、第１ランド３と第２ランド４）の外周部に沿って形成される開口部７ａを有している。また、第１ランド３及び第２ランド４の内周部を覆うように、レジスト８が形成される。

レジスト８の上面には、シルク１２が印刷される。シルク１２（及び後述のシルク１３）とは熱硬化型マーキングインクを硬化した層である。シルク１２の面積は、レジスト８の面積よりも小さく印刷される。つまり、レジスト８とシルク１２が積層印刷され、その端部が段差形状になっている。また、開口部７ａの周囲に沿ってレジスト７上にシルク１３が印刷される。そして、第１ランド３と第２ランド４、レジスト８、シルク１２を覆うようにはんだクリーム９が印刷される。

図２（ｂ）に示すように、リフロー工程後では、レジスト８（及びシルク１２）上面に印刷されたはんだクリーム９が第１ランド３（または、第２ランド４）側に移動し、第１ランド３と第２ランド４を繋ぐはんだブリッジが形成される。シルク１２は、はんだ１０のぬれ性が低いため、リフロー工程において第１ランド３（または、第２ランド４）側に移動しやすくなっている。リフロー工程後、はんだブリッジはリング状であり、このリングの内側にはシルク１２が露出することとなる。

図２（ｃ）と図２（ｄ）との比較、及び図２（ｅ）と図２（ｆ）の比較から明らかなように、リフロー工程後では、シルク１２及びレジスト８上面に印刷されたはんだクリーム９の分だけ、はんだブリッジに使用されるはんだ１０量が増加し、第１ランド３と第２ランド４の電気的接続信頼性が向上する。これは、図１（ｃ）乃至図１（ｆ）を示して説明した第１実施形態に係る回路基板１と同様の理由である。

以上のような、本発明の第２実施形態に係る回路基板１１によれば、第１実施形態と同様に、はんだブリッジを形成するはんだ１０量が増量されるので、確実にはんだジャンパを形成することができる。また、レジスト８とシルク１２が積層印刷され、段差形状になっていることで、より確実に溶融したはんだ１０を第１ランド３（または、第２ランド４）側へ引き寄せることができる。また、レジスト７上に形成されたシルク１３（すなわち、はんだクリーム９の周囲に設けられたシルク１３）によって、所定の箇所から溶融したはんだ１０が流出することが防止される。

［３相インバータ回路］
本発明の実施形態に係る回路基板１，１１（はんだジャンパ）は、具体的には、図３に示すような３相インバータ回路に使用される。図３におけるはんだジャンパＳＪ１、ＳＪ２が本発明の実施形態に係る回路基板１，１１のはんだジャンパに相当する。なお、本発明の実施形態に係る回路基板１，１１は、３相インバータ回路に適用されることに限定されるものではなく、様々な回路に適用することができる。

図３に示す３相インバータ回路において、例えば、入力端子Ｌ１〜Ｌ３に、ＡＣ４４０Ｖの電源が接続された場合、平滑コンデンサＣ１の端子両端の直流電圧は６２２Ｖ程度になるが、出力端子に繋がれたモータからの回生電力により、平滑コンデンサＣ１の端子両端の直流電圧は８００Ｖまで上昇する場合がある。直流電圧の過電圧を防止するために、平滑コンデンサＣ１にかかる直流電圧を測定する必要があるが、高電圧を直接計測する場合、分圧用の抵抗が多くなる等課題が多い。そこで、トランスＴＦ１の２次側電圧の平滑コンデンサＣ４の電圧を抵抗Ｒ１〜Ｒ６で分圧したもの（ＶＤＣ）を計測すれば、トランスＴＦ１の巻線比と抵抗Ｒ１〜Ｒ６の分圧比から平滑コンデンサＣ１にかかる直流電圧を推定することができる。

しかし、トランス特性のバラつきがＶＤＣ電圧に及ぼす影響が大きく、平滑コンデンサＣ１にかかる直流電圧を正確に測定するには校正する必要があるため、製造時に基準となる直流電圧を平滑コンデンサＣ１に与えて、出力されるＶＤＣ電圧を校正している。

はんだジャンパＳＪ１及びはんだジャンパＳＪ２は、ＶＤＣ電圧の校正時に使用され、例えば、基準となる直流電圧を平滑コンデンサＣ１に与えて、出力されるＶＤＣ電圧が基準値よりも高ければ、はんだジャンパＳＪ１を開放してＶＤＣ電圧を降下させ、基準値よりも低ければ、はんだジャンパＳＪ２を開放してＶＤＣ電圧を上昇させることで、ＶＤＣ電圧を校正することができる。つまり、はんだジャンパＳＪ１とはんだジャンパＳＪ２が形成された状態で回路基板が製造され、製品試験時にＶＤＣ電圧が基準に入らない場合に、はんだジャンパＳＪ１とはんだジャンパＳＪ２のどちらか一方が除去される。

以上、具体的な実施形態を示して本発明の回路基板について詳細に説明したが、本発明の回路基板は、実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、設計変更された形態も本発明の技術的範囲に属する。

例えば、実施形態の説明において、第１ランド３及び第２ランド４は、レジスト７及びレジスト８との間に形成された溝に沿った形状（Ｕ字状）に形成されているが、第１ランド３及び第２ランド４上にレジスト７やレジスト８を形成することもできる。具体的には、半円状の第１ランド及び第２ランドを所定の間隔離して配置して、略円状の導電パターンを基板上に形成し、この第１ランド、第２ランド及び第１ランドと第２ランドとの中間部に略円状のレジストを形成する態様とすることもできる。

また、はんだクリーム９は、印刷の他、第１ランド３及び第２ランド４に亘る開口部を有するメタルマスクを用いて基板２上に配置することもできる。

１，１１…回路基板
２…基板
３…第１ランド（第１導通ランド）
４…第２ランド（第２導通ランド）
５，６…配線
７…レジスト（第１レジスト）
７ａ…開口部
８…レジスト（第２レジスト）
９…はんだクリーム（はんだ）
１０…はんだ
１２…シルク（第１シルク）
１３…シルク（第２シルク）
ＳＪ１，ＳＪ２…はんだジャンパ

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられる第１導通ランドと、
   前記基板上に設けられ、且つ前記第１導通ランドと距離を離して設けられる第２導通ランドと、
   前記基板の表面を覆い、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドと、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドの中間領域に亘る開口部を有する第１レジストと、
   前記開口部内に設けられ、前記中間領域の一部を覆う第２レジストと、
   前記第１導通ランドと前記第２導通ランドとを電気的に接続するはんだと、を有する
   ことを特徴とする回路基板。
2. 基板と、
   前記基板上に設けられる第１導通ランドと、
   前記基板上に設けられ、且つ前記第１導通ランドと距離を離して設けられる第２導通ランドと、
   前記基板の表面を覆い、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドと、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドの中間領域に亘る開口部を有する第１レジストと、
   前記開口部内に設けられ、前記中間領域の一部を覆う第２レジストと、
   前記第１導通ランド、前記第２導通ランド及び前記第２レジスト上に配され、前記第１導通ランドと前記第２導通ランドとを電気的に接続するはんだと、を有する
   ことを特徴とする回路基板。
3. 前記第１導通ランド及び前記第２導通ランドは、Ｕ字状である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路基板。
4. 前記第２レジスト上であって、前記第２レジストの外周部より内側に第１シルクを有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 前記第１レジスト上であって、前記開口部の外周に沿って、第２シルクを有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. 前記第１導通ランド及び前記第２導通ランドの厚さは、３５μｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回路基板。

Images