JP2023092556A - プリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の底面電極と電極用はんだ付け部との間の接触面積を維持しつつ、溶融したはんだのスルーホールへの流れ込みを抑えることができるプリント基板を提供する。【解決手段】プリント基板１０は、基板表面に設けられ、電子部品４０の底面に設けられた底面電極４１とはんだ１７を介して接続する電極用はんだ付け部１１と、電極用はんだ付け部１１に対して、基板表面を被覆する銅箔１４を介して接続され、基板表面と基板裏面とを繋ぐスルーホール１３と、基板表面を露出するように形成され、電極用はんだ付け部１１から当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて、スルーホール１３と接触することなく延びるスリット１６とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、プリント基板に関する。

電子部品をプリント基板に実装する場合、はんだ付けを用いることがある。はんだ付けする際には、はんだを加熱し、一旦溶融させてから、冷却させる必要がある。このように、はんだを加熱して溶融させるときには、当該はんだ中に含まれるフラックスからガス（以下、フラックスガスと称す）が発生することがある。

そこで、プリント基板には、はんだから発生するフラックスガスを基板外部に排出するためのガス排出構造を備えたものがある。このような、プリント基板のガス排出構造は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００６－６０１４１号公報

特許文献１に開示されたガス排出構造は、電極用はんだ付け部に、ガス排出用の溝を設けている。電極用はんだ付け部は、電子部品の底面電極がはんだを介して接続されるものである。このとき、電子部品から発せられた熱は、電極用はんだ付け部を介して、基板本体側に伝達される。このため、特許文献１に開示されたガス排出構造においては、電極用はんだ付け部と底面電極との間の接触面積が減少するため、電子部品の放熱性が低下するおそれがある。

また、特許文献１に開示されたガス排出構造に、放熱用のスルーホールを適用した場合、フラックスガスがはんだから噴出するのに伴って、溶融したはんだの一部が、スルーホールに浸入するおそれがある。このように、はんだがスルーホールに浸入すると、当該スルーホールがはんだによって詰まってしまい、電子部品の放熱性を低下させてしまう。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電子部品の底面電極と電極用はんだ付け部との間の接触面積を維持しつつ、溶融したはんだのスルーホールへの流れ込みを抑えることができるプリント基板を提供することを目的とする。

本開示に係る装置は、基板表面に設けられ、電子部品の底面に設けられた底面電極とはんだを介して接続する電極用はんだ付け部と、電極用はんだ付け部に対して、基板表面を被覆する金属箔を介して接続され、基板表面と基板裏面とを繋ぐスルーホールと、基板表面を露出するように形成され、電極用はんだ付け部から当該電極用はんだ付け部の外側に向けて、スルーホールと接触することなく延びるガス排出溝とを備えるものである。

本開示によれば、電子部品の底面電極と電極用はんだ付け部との間の接触面積を維持しつつ、溶融したはんだのスルーホールへの流れ込みを抑えることができる。この結果、本開示に係るプリント基板は、電子部品の放熱性の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係るプリント基板の平面図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面図である。 図２に続く動作図であって、はんだが塗布された状態を示す断面図である。 図３に続く動作図であって、電子部品がはんだ付けされた状態を示す断面図である。 図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。 図５に続く動作図であって、はんだが塗布された状態を示す断面図である。 図６に続く動作図であって、電子部品がはんだ付けされた状態を示す断面図である。 実施の形態２に係るプリント基板の平面図である。 図８のＣ－Ｃ矢視断面図である。 図９に続く動作図であって、はんだが塗布された状態を示す断面図である。 図１０に続く動作図であって、電子部品がはんだ付けされた状態を示す断面図である。 実施の形態３に係るプリント基板の平面図である。 図１２のＤ－Ｄ矢視断面図である。 図１３に続く動作図であって、はんだが塗布された状態を示す断面図である。 図１４に続く動作図であって、電子部品がはんだ付けされた状態を示す断面図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
実施の形態１に係るプリント基板１０について、図１から図７を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係るプリント基板１０の平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ矢視断面図である。図３は、図２に続く動作図であって、はんだ１７が塗布された状態を示す断面図である。図４は、図３に続く動作図であって、電子部品４０がはんだ付けされた状態を示す断面図である。図５は、図１のＢ－Ｂ矢視断面図である。図６は、図５に続く動作図であって、はんだ１７が塗布された状態を示す断面図である。図７は、図６に続く動作図であって、電子部品４０がはんだ付けされた状態を示す断面図である。

図１、図４、図７に示すように、プリント基板１０は、表面実装型の電子部品４０を備えている。このプリント基板１０は、例えば、樹脂材料等の絶縁性を有する材料で形成されている。電子部品４０は、はんだ付けよって、プリント基板１０の上面に実装される。この電子部品４０は、半導体等から構成されている。

電子部品４０の内部には、底面（図示省略）が形成されており、その底面に対向する下面は、略正方形をなしている。また、電子部品４０は、例えば、１つの底面電極４１及び複数の端子４２を有している。

底面電極４１は、電子部品４０の底面中央部に設けられている。この底面電極４１の下面は、略正方形をなしている。また、底面電極４１の下面は、電子部品４０の底面から露出しており、当該電子部品４０の下面と面一になっている。

端子４２は、電子部品４０の底面において、底面電極４１の周囲を囲うように設けられている。この端子４２の先端は、電子部品４０の底面から露出しており、当該電子部品４０の下面と面一になっている。

これに対して、プリント基板１０は、電極用はんだ付け部１１、端子用パッド１２、スルーホール１３、銅箔１４、ソルダーレジスト１５、及び、スリット１６を有している。電極用はんだ付け部１１、端子用パッド１２、銅箔１４、ソルダーレジスト１５、及び、スリット１６は、電子部品４０を実装するためのプリント基板１０の表面（基板表面）に設けられている。

電極用はんだ付け部１１には、電子部品４０の底面電極４１が、はんだ１７を介して、電気的に接合されている。電極用はんだ付け部１１の表面は、略正方形をなしており、底面電極４１の下面と略同じ大きさに形成されている。このため、電極用はんだ付け部１１の表面と底面電極４１の下面とは、互いに一致して接合される。なお、電極用はんだ付け部１１は、例えば、銅等の導電性を有する金属材料で形成されている。また、はんだ１７は、例えば、クリームはんだである。

端子用パッド１２には、電子部品４０の端子４２が、はんだ１７を介して、電気的に接合されている。端子用パッド１２は、電極用はんだ付け部１１の周囲を囲うように設けられている。各端子用パッド１２の表面には、各端子４２の先端が、はんだ付けよってそれぞれ接合される。なお、端子用パッド１２は、例えば、銅等の導電性を有する金属材料で形成されている。

スルーホール１３は、プリント基板１０を厚さ方向に貫通する、放熱用の孔である。即ち、スルーホール１３は、プリント基板１０において、表面と裏面（基板裏面）とを繋ぐ孔である。スルーホール１３の一端は、プリント基板１０の表面に開口している。一方、スルーホール１３の他端は、プリント基板１０の裏面に開口している。なお、プリント基板１０の裏面とは、電子部品４０の実装面となる表面の反対側に位置する面のことである。

スルーホール１３は、電極用はんだ付け部１１の周囲を囲むように設けられている。また、スルーホール１３は、銅等の導電性を有する金属材料で形成されている。このため、詳細については後述するが、スルーホール１３は、プリント基板１０の表面側の熱を、当該プリント基板１０の裏面側に伝達させることができる。

銅箔１４は、プリント基板１０における電極用はんだ付け部１１と端子用パッド１２との間の表面を被覆している。この銅箔１４は、スルーホール１３の一端と接続し、且つ、当該スルーホール１３の一端の周囲を囲むように設けられている。また、銅箔１４は、電極用はんだ付け部１１の各辺と接続し、且つ、当該電極用はんだ付け部１１の周囲を囲むように設けられている。即ち、電極用はんだ付け部１１とスルーホール１３とは、銅箔１４を介して、熱的に接続されている。なお、プリント基板１０においては、熱伝導性を有する、金属箔となる銅箔１４に替えて、他の熱伝導性部材となる金属箔を設けても構わない。

ソルダーレジスト１５は、電極用はんだ付け部１１及び端子用パッド１２を避けるようにして、プリント基板１０の表面、スルーホール１３の周囲、及び、銅箔１４を被覆している。なお、被覆部材となるソルダーレジスト１５は、例えば、樹脂材料等の絶縁性を有する材料で形成されている。

スリット１６は、はんだ１７中から発生するフラックスガスの基板外部へのガス排出溝である。このスリット１６は、電極用はんだ付け部１１の外周面から、当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて延びている。

具体的には、スリット１６は、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａから、この角部１１ａと対向する電子部品４０の下面角部４３に向けて、直線状に延びている。また、スリット１６は、プリント基板１０の表面を露出するように形成されている。更に、スリット１６は、スルーホール１３と接触することなく形成されている。このような、スリット１６は、例えば、プリント基板１０の表面を被覆する銅箔１４及びソルダーレジスト１５を除去することで、形成可能となっている。

なお、図１においては、スリット１６が電極用はんだ付け部１１における全ての角部１１ａに対応して４つ設けられているが、当該スリット１６は、少なくとも１つの角部１１ａに対応して、設けられていれば良い。また、図１においては、スリット１６は、角部１１ａから延びて、下面角部４３には到達していないが、角部１１ａから下面角部４３まで延びるもの、又は、角部１１ａから延びて、下面角部４３を超えるものでも構わない。

従って、プリント基板１０においては、上述した構成をなすことにより、電子部品４０から発せられた熱は、底面電極４１に伝わった後、はんだ１７を介して、電極用はんだ付け部１１に伝わる。次いで、電極用はんだ付け部１１に伝わった熱は、銅箔１４を通じて、スルーホール１３の一端に伝わる。次いで、スルーホール１３の一端に伝わった熱は、当該スルーホール１３を長さ方向に沿って伝わった後、その他端に伝わる。そして、スルーホール１３の他端に伝わった熱は、空気中に放出される。このとき、プリント基板１０においては、その裏面に金属箔を被覆しており、スルーホール１３の他端に伝わった熱を、その金属箔に伝達させても良い。このように、プリント基板１０においては、電子部品４０から発せられた熱が、当該プリント基板１０の表面側から裏面側に伝達されることで、電子部品４０からの放熱を行っている。

次に、プリント基板１０の表面に対する電子部品４０の実装方法について、図１から図７を用いて説明する。

先ず、図１、図２、図５に示すように、電極用はんだ付け部１１、端子用パッド１２、及び、スルーホール１３を備えたプリント基板１０の表面に、銅箔１４が被覆される。このとき、銅箔１４は、電極用はんだ付け部１１とスルーホール１３とを繋ぐように形成される。このため、電極用はんだ付け部１１とスルーホール１３とは、熱的に接続される。

次いで、銅箔１４が被覆されたプリント基板１０の表面にソルダーレジスト１５が更に被覆される。このとき、ソルダーレジスト１５は、電極用はんだ付け部１１及び端子用パッド１２を避けるようにして、プリント基板１０の表面、スルーホール１３の周囲、及び、銅箔１４を被覆する。

次いで、銅箔１４及びソルダーレジスト１５が被覆されたプリント基板１０の表面に、スリット１６が形成される。このとき、スリット１６は、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａから、当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて延びるように、直線的に形成される。このスリット１６は、銅箔１４及びソルダーレジスト１５を除去して、プリント基板１０の表面を露出させることで、形成される。

次いで、図３及び図６に示すように、プリント基板１０に設けられる電極用はんだ付け部１１の表面及び端子用パッド１２の表面に対して、はんだ１７が塗布される。このとき、電極用はんだ付け部１１の表面及び端子用パッド１２の表面の各周囲には、メタルマスク（図示省略）が施されている。このメタルマスクは、はんだ１７の塗布完了後に、除去される。なお、メタルマスクの塗布範囲は、例えば、スルーホール１３の一端開口面、銅箔１４の表面、ソルダーレジスト１５の表面、及び、スリット１６の開口端面を含む範囲である。

次いで、図４及び図７に示すように、電子部品４０の底面電極４１が、はんだ１７を介して、電極用はんだ付け部１１に搭載される。また、電子部品４０の端子４２が、はんだ１７を介して、端子用パッド１２に搭載される。

次いで、はんだ１７を介して電子部品４０が搭載されたプリント基板１０は、リフロー炉等の加熱設備に投入されて、加熱される。このため、はんだ１７は、加熱されることで、一旦溶融する。

次いで、加熱されたプリント基板１０は、加熱設備から取り出され、冷却される。プリント基板１０に対する冷却は、例えば、自然冷却である。このため、はんだ１７は、冷却されることで、固化する。この結果、電子部品４０の底面電極４１は、電極用はんだ付け部１１にはんだ付けされる。また、電子部品４０の端子４２は、端子用パッド１２にはんだ付けされる。

ここで、はんだ１７が加熱されて溶融する場合、当該はんだ１７の内部に含まれるフラックスから、フラックスガスが発生することがある。このフラックスガスには、例えば、はんだ１７の表面近傍で発生するもの、又は、はんだ１７の内部で発生するものがある。このように、はんだ１７で発生したフラックスガスは、その内部で発生したものは、ボイドとして留まるものもあるが、当該はんだ１７からその外部に噴出する場合がある。

電極用はんだ付け部１１と底面電極４１との間に介在されるはんだ１７の必要量は、比較的多く、そのはんだ１７から噴出するフラックスガスの排出量も多くなる。そして、そのはんだ１７からフラックスガスが噴出すると、溶融したはんだ１７の一部が、その噴出したフラックスガスの勢いに押されて、スルーホール１３の内部に流れ込むおそれがある。このように、スルーホール１３の内部に、溶融したはんだ１７の一部が流れ込んでしまうと、電子部品４０の放熱性が低下してしまう。

これに対して、プリント基板１０は、そのフラックスガスを基板外部に排出するためのスリット１６を備えている。このスリット１６は、はんだ１７が塗布される電極用はんだ付け部１１の外周面から当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて延びているため、はんだ１７から発生したフラックスガスを、容易に基板外部に向けて排出することができる。

また、スリット１６は、スルーホール１３と接触しないように形成されているため、仮に、溶融したはんだ１７が、噴出したフラックスガスの勢いに押されて、スリット１６内を流れても、スルーホール１３の内部に流れ込むことはない。

更に、スリット１６は、電極用はんだ付け部１１の外周面に接触するだけであって、当該電極用はんだ付け部１１を切り欠く又は通過するものではない。このため、スリット１６は、電極用はんだ付け部１１と底面電極４１との間の接触面積を最大限に維持することができるので、電子部品４０の放熱性の低下を抑えることができる。

以上、実施の形態１に係るプリント基板１０は、基板表面に設けられ、電子部品４０の底面に設けられた底面電極４１とはんだ１７を介して接続する電極用はんだ付け部１１と、電極用はんだ付け部１１に対して、基板表面を被覆する銅箔１４を介して接続され、基板表面と基板裏面とを繋ぐスルーホール１３と、基板表面を露出するように形成され、電極用はんだ付け部１１から当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて、スルーホール１３と接触することなく延びるスリット１６とを備える。このため、プリント基板１０は、電子部品４０の底面電極４１と電極用はんだ付け部１１との間の接触面積を維持しつつ、溶融したはんだ１７のスルーホール１３への流れ込みを抑えることができる。この結果、本開示に係るプリント基板１０は、電子部品４０の放熱性の低下を抑制することができる。

プリント基板１０においては、スリット１６は、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａから電子部品４０の下面角部４３に向けて、スルーホール１３と接触することなく延びる。このため、プリント基板１０は、スルーホール１３が設置されていない領域に、スリット１６を容易に設けることができる。

プリント基板１０においては、スリット１６は、銅箔１４と当該銅箔１４を被覆するソルダーレジスト１５とを除去することで、基板表面を露出するように形成される。このため、プリント基板１０は、スリット１６を容易に形成することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るプリント基板２０について、図８から図１１を用いて説明する。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８は、実施の形態２に係るプリント基板２０の平面図である。図９は、図８のＣ－Ｃ矢視断面図である。図１０は、図９に続く動作図であって、はんだ１７が塗布された状態を示す断面図である。図１１は、図１０に続く動作図であって、電子部品４０がはんだ付けされた状態を示す断面図である。

図８に示すように、実施の形態２に係るプリント基板２０は、実施の形態１に係るプリント基板１０のスリット１６に替えて、スリット２６を備えている。

図８から図１１に示すように、スリット２６は、はんだ１７から発生するフラックスガスの基板外部へのガス排出溝である。このスリット２６は、電極用はんだ付け部１１の外周面から、当該電極用はんだ付け部１１の外側に向けて延びている。また、スリット２６は、プリント基板２０の表面を露出するように形成されている。

具体的には、スリット２６は、直線部２６ａ及び屈曲部２６ｂを有している。直線部２６ａは、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａから、この角部１１ａと対向する電子部品４０の下面角部４３に向けて、直線状に延びている。また、直線部２６ａは、スルーホール１３と接触することなく形成されている。屈曲部２６ｂは、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａを跨ぐような、屈曲した形状になっている。屈曲部２６ｂの折り曲げ部は、直線部２６ａの基端と接続している。このため、直線部２６ａと屈曲部２６ｂとは、互いに連通している。このような、スリット２６は、例えば、プリント基板１０の表面を被覆する銅箔１４及びソルダーレジスト１５を除去することで、形成可能となっている。

従って、スリット２６は、直線部２６ａ及び屈曲部２６ｂを有することで、直線部２６ａによって、はんだ１７から発生したフラックスガスを、容易に基板外部に向けてＴ排出することができ、屈曲部２６ｂによって、電極用はんだ付け部１１の外周面に対する接触面積を増やすことができる。このため、スリット２６は、はんだ１７から発生したフラックスガスを捕集し易くなり、当該フラックスガスを効率的に基板外部に向けて排出することができる。

以上、実施の形態２に係るプリント基板２０においては、スリット２６は、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａから電子部品４０の下面角部４３に向けて、直線的に延びる直線部２６ａと、電極用はんだ付け部１１の角部１１ａを跨ぐように形成される屈曲部２６ｂとを有する。このため、プリント基板２０は、はんだ１７から発生したフラックスガスを捕集し易くなり、当該フラックスガスを効率的に基板外部に向けて排出することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係るプリント基板３０について、図１２から図１５を用いて説明する。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２は、実施の形態３に係るプリント基板３０の平面図である。図１３は、図１２のＤ－Ｄ矢視断面図である。図１４は、図１３に続く動作図であって、はんだ１７が塗布された状態を示す断面図である。図１５は、図１４に続く動作図であって、電子部品４０Ａがはんだ付けされた状態を示す断面図である。

図１２に示すように、実施の形態３に係るプリント基板３０は、実施の形態１に係る電極用はんだ付け部１１及び電子部品４０に替えて、電極用はんだ付け部３１及び電子部品４０Ａを備えている。

図１２から図１５に示すように、電子部品４０Ａは、底面電極４１Ａ及び端子４２を有している。このとき、底面電極４１Ａの下面の大きさは、比較的大きいため、当該底面電極４１Ａと端子４２との間の距離は、短くなっている。

ここで、底面電極４１Ａの下面の大きさに対応して、電極用はんだ付け部を設けてしまうと、当該電極用はんだ付け部の周囲を囲うように形成される銅箔１４の被覆面積は、小さくなってしまう。このため、放熱用のスルーホール１３を所定の位置に設けることが困難となる。

そこで、プリント基板３０は、小さい電極用はんだ付け部３１を備えている。即ち、電極用はんだ付け部３１の表面の面積は、底面電極４１Ａの下面の面積よりも小さくなっている。このため、銅箔１４の被覆面積が広がり、スルーホール１３を所定の位置に設けることができる。

このように、プリント基板３０においては、電子部品４０Ａの底面電極４１Ａの大きさが大きくなる場合でも、電極用はんだ付け部３１の表面の面積を、その底面電極４１Ａの下面の面積よりも小さくすることで、銅箔１４の被覆面積を確保することができる。このため、プリント基板３０は、スルーホール１３を所定の位置に設けることができる。

また、電極用はんだ付け部３１が底面電極４１Ａよりも小さくなるものの、スリット１６は、その電極用はんだ付け部３１の角部３１ａから電子部品４０Ａの下面角部４３に向けて、スルーホール１３と接触することなく延びている。このため、プリント基板３０には、溶融したはんだ１７のスルーホール１３への流れ込みを抑えることができる。

以上、実施の形態３に係るプリント基板３０においては、電極用はんだ付け部３１におけるはんだ１７が塗布される表面は、底面電極４１Ａにおけるはんだ１７が接触する下面よりも小さい。このため、プリント基板３０は、電子部品４０Ａの下面が電極用はんだ付け部３１の表面よりも大きくなる場合でも、銅箔１４の被覆面積を確保して、スルーホール１３を所定の位置に設けることができる。

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、或いは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、若しくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。

１０，２０，３０ プリント基板、１１，３１ 電極用はんだ付け部、１１ａ，３１ａ 角部、１２ 端子用パッド、１３ スルーホール、１４ 銅箔、１５ ソルダーレジスト、１６ スリット、１７ はんだ、２６ スリット、２６ａ 直線部、２６ｂ 屈曲部、４０，４０Ａ 電子部品、４１，４１Ａ 底面電極、４２ 端子、４３ 下面角部。

Claims (5)

1. 基板表面に設けられ、電子部品の底面に設けられた底面電極とはんだを介して接続する電極用はんだ付け部と、
   前記電極用はんだ付け部に対して、前記基板表面を被覆する金属箔を介して接続され、前記基板表面と基板裏面とを繋ぐスルーホールと、
   前記基板表面を露出するように形成され、前記電極用はんだ付け部から当該電極用はんだ付け部の外側に向けて、前記スルーホールと接触することなく延びるガス排出溝とを備える
   ことを特徴とするプリント基板。
2. 前記ガス排出溝は、
   前記電極用はんだ付け部の角部から前記電子部品の下面角部に向けて、前記スルーホールと接触することなく延びる
   ことを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
3. 前記ガス排出溝は、
   前記電極用はんだ付け部の角部から前記電子部品の下面角部に向けて、直線的に延びる直線部と、
   前記電極用はんだ付け部の角部を跨ぐように形成される屈曲部とを有する
   ことを特徴とする請求項２記載のプリント基板。
4. 前記ガス排出溝は、
   前記金属箔と当該金属箔を被覆する被覆部材とを除去することで、前記基板表面を露出するように形成される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のプリント基板。
5. 前記電極用はんだ付け部における前記はんだが塗布される表面は、前記底面電極における前記はんだが接触する面よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のプリント基板。

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