JP3634473B2

JP3634473B2 - プリント配線板

Info

Publication number: JP3634473B2
Application number: JP31510695A
Authority: JP
Inventors: 隆雄小林; 一之山森; 正道矢島
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JPH09162516A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚さの異なる導体パターンが絶縁層を介して積層され、かつスルーホールによって電気的に接続されたプリント配線板に関し、特に導体パターンのスルーホールのまわりにサーマルランドを設けたプリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のプリント配線板を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。図において、１は絶縁基板、２は絶縁基板１の一方の面に形成された厚さの薄い大面積導体パターン、３は絶縁基板１の他方の面に形成された厚さの厚い大面積導体パターン、４は両面の導体パターン２と３を電気的に接続するスルーホールである。導体パターン２、３には通常、銅箔が用いられる。
【０００３】
ここでいう大面積導体パターンとは、ベタパターンのように絶縁基板の表面の大部分を覆うように、又は絶縁基板の表面を通常の配線よりかなり大きい面積で覆うように形成された導体パターンである。このような導体パターンはスルーホールのまわりの熱容量が大きいため、スルーホールに部品の端子を挿入して半田付けを行おうとすると、熱が導体パターンに逃げてしまい、半田付けが困難である。
【０００４】
この点を改善するため、大面積導体パターン２、３を有するプリント配線板においては、スルーホール４のまわりにサーマルランド５、６を形成する場合がある。サーマルランドとは、放射状に複数本の導体ブリッジ部を残して導体を除去した部分で、ランド部Ａと、ブリッジ部Ｂと、サーマルギャップ部Ｃとで構成されている。このようなサーマルランド５、６を形成すると、スルーホール４のまわりの熱容量が小さくなり、半田付けの熱が導体パターン２、３に広がり難くなるため、半田付け性を改善することができる。
【０００５】
なお図８（ａ）（ｃ）において、２点鎖線は半田レジストの塗布領域を示すもので、２点鎖線の内側は半田レジストを塗布しない領域（半田がのる領域）、２点鎖線の外側は半田レジストを塗布する領域である。２点鎖線の意味は以下に説明する図１〜図７においても同じである。
【０００６】
厚さの薄い導体パターン２には例えば公称厚さ３５μｍ又は７０μｍの銅箔が用いられ、厚さの厚い導体パターン３には例えば公称厚さ２１０μｍの銅箔が用いられる。従来のプリント配線板は、導体パターンの厚さにかかわらず、サーマルランド５、６の形状を同じにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来のプリント配線板にあっては、厳しい熱サイクルが加わった場合に、厚さの薄い導体パターン２側と厚さの薄い導体パターン３側で、スルーホールのまわりの膨張、収縮の速度に差ができ、スルーホールに無理な歪みが生じて、最悪の場合、スルーホールが破断するおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、厚さの異なる導体パターンが絶縁層を介して積層され、スルーホールによって電気的に接続されているプリント配線板において、サーマルランドを形成した上で、スルーホール部の信頼性を高めることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する請求項１のプリント配線板は、厚さの異なる導体パターンが絶縁層を介して積層され、スルーホールによって電気的に接続されているプリント配線板において、前記導体パターンには、スルーホールの周りにサーマルランドが形成されており、これらサーマルランドの形状が、厚さの厚い導体パターンのサーマルランドの熱容量と厚さの薄い導体パターンのサーマルランドの熱容量との差が小さくなるように定められていることを特徴とする。
【００１０】
このプリント配線板では、厚さの薄い導体パターン側と厚さの薄い導体パターン側との熱容量の差に起因するスルーホール両端部の熱膨張収縮の差が小さくなるので、厳しい熱サイクルが加わっても、スルーホール部に生じる歪みが小となり、スルーホールが破断する可能性をより低減できる。
【００１１】
ここで、サーマルランドの熱容量の比較は、スルーホールの周りに形成されている複数のサーマルギャップの外縁をなめらかにつなぐ仮想線で囲まれる部分で比較するか、あるいは、ブリッジ部のスルーホールから最も遠い部分をなめらかにつなぐ仮想線で囲まれる部分で比較する。
【００１２】
熱容量の差が小さくなるようなサーマルランドの形状の具体例としては、以下の形状が考えられる。
（ａ）サーマルランドを構成するサーマルギャップの面積が、厚さの厚い導体パターンの方が広い。
（ｂ）サーマルランド中の導体部分の面積（ランド部とブリッジ部の合計面積）が、厚さの厚い導体パターンの方が狭い。
（ｃ）上記（ａ）と（ｂ）組み合わせ。
【００１３】
前記目的を達成する請求項２のプリント配線板は、厚さの異なる導体パターンが絶縁層を介して積層され、スルーホールによって電気的に接続されているプリント配線板において、厚さの厚い導体パターンにはサーマルランドが形成され、厚さの薄い導体パターンにはサーマルランドが形成されていないことを特徴とする。
このような構成にすると、厚さの薄い導体パターン側で半田付け性が若干低下するが、請求項１の発明に近い作用効果が得られる。
【００１４】
前記目的を達成する請求項３のプリント配線板は、厚さの異なる導体パターンが絶縁層を介して積層され、スルーホールによって電気的に接続されているプリント配線板において、前記導体パターンには、スルーホールの周りにサーマルランドが形成されており、これらサーマルランドのブリッジ部の最小導体幅が、厚さの厚い導体パターンの方が厚さの薄い導体パターンよりも狭いことを特徴とする。
【００１５】
このような構成にすると、厚い導体パターン側ではサーマルランドの外から内へ熱が伝導するのを、薄い導体パターン側よりも、より制限できるので、スルーホールの厚い導体パターン側端部と、薄い導体パターン側端部との熱膨張収縮の差を小さくすることができる。したがってこのプリント配線板においても、熱サイクルによりスルーホール部に生じる歪みが小となり、スルーホールが破断する可能性をより低減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態を示す。このプリント配線板は、絶縁基板１の一方の面に厚さの薄い導体パターン２が形成され、他方の面に厚さの厚い導体パターン３が形成され、両面の導体パターン２、３がスルーホール４によって電気的に接続され、両面のスルーホール４のまわりにランド部Ａと、ブリッジ部Ｂと、サーマルギャップＣとからなるサーマルランド５、６が形成されている、という点では従来のプリント配線板と同様である。
【００１７】
このプリント配線板の特徴は、厚さの厚い導体パターン３のサーマルランド６のサーマルギャップＣが、厚さの薄い導体パターン２のサーマルランド５のサーマルギャップＣより大きく形成されていることである。
例えば、厚さの薄い導体パターン２が公称厚さ３５μｍの銅箔からなり、厚さの厚い導体パターン３が公称厚さ２１０μｍの銅箔からなる場合、サーマルランド５、６の好ましい大きさは図１（ａ）（ｃ）に数字で示した寸法程度である（単位はｍｍ）。すなわちこの例では、２１０μｍの導体パターン３側のサーマルランド６のサーマルギャップＣを、３５μｍの導体パターン２側のサーマルランド５のサーマルギャップＣの約２倍の大きさにして、両面におけるスルーホール４のまわりの熱容量の差を小さくしている。
【００１８】
なおここで、「熱容量の差を小さくする」とは、元の熱容量の差よりサーマルランド５、６を設けたときの熱容量の差の方を小さくすることを意味している。すなわち、サーマルランド５の熱容量Ａは、薄い導体パターン２のスルーホール４の中心を中心とする半径１．３ｍｍの範囲の熱容量とし、サーマルランド６の熱容量Ｂは、厚い導体パターン３のスルーホール４の中心を中心とする半径１．９ｍｍの範囲の熱容量とし、他方、サーマルランド５、６を設けない場合の熱容量をそれぞれＡ′、Ｂ′としたとき（具体的には、薄い導体パターン２を半径１．３ｍｍの円形に打ち抜き、その中心に直径０．８ｍｍの穴をあけたものの熱容量をＡ′、厚い導体パターン３を半径１．９ｍｍの円形に打ち抜き、その中心に直径０．８ｍｍの穴をあけたものの熱容量をＢ′とする。）、サーマルランドを設けたときの熱容量の差（ＢーＡ）が、設けないときの熱容量の差（Ｂ′−Ａ′）より小さいことを意味する。不等式で示すと次のとおりである。
【００１９】
【数１】
（Ｂ−Ａ）＜（Ｂ′−Ａ′）
【００２０】
熱容量をさらに近づけるためには、２１０μｍの導体パターン３側のサーマルランド６をさらに大きくすればよいが、２１０μｍの導体パターン３のスルーホール４には通常、パワー部品（パワートランジスタ等）が接続され、大電流が流れるので、サーマルランド６をあまり大きくすると、逆に通電時の発熱が大きくなる危険性があるので、２倍程度に押さえることが望ましい。
【００２１】
この実施形態のプリント配線板では、厚い導体パターン３側のサーマルギャップＣの面積を広くして、熱容量の差が小さくなるようにし、ランド部Ａの径は必要最小限にしたので、スルーホール４を近づけて設けることができ、薄い導体パターン２側の部品実装密度を高くできる利点もある。
【００２２】
〔実施形態２〕
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態を示す。図１のプリント配線板はサーマルランド５、６の全体の外形を円形にしたが、このプリント配線板はサーマルランド５、６の全体の外形を正方形にしたものである。それ以外は図１と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
〔実施形態３〕
図３は本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態では厚い導体パターン３のサーマルランド６の中の導体部分の面積（ランド部Ａとブリッジ部Ｂの面積の合計）を、薄い導体パターン２側のそれよりも狭くしてある。
この例ではサーマルギャップＣの面積は、厚い導体パターン３側も薄い導体パターン２側も同一に形成されている。厚い導体パターン３に形成されたサーマルギャップＣは、薄い導体パターン２側より、スルーホール４に近い位置に配されている。
【００２４】
〔実施形態４〕
図４は本発明の第４の実施形態を示す。この実施形態では厚い導体パターン３のサーマルランド６の中の導体部分の面積（ランド部Ａとブリッジ部Ｂの面積の合計）を、薄い導体パターン２側のそれよりも、狭くしてある。またこの例では、サーマルギャップＣの面積は厚い導体パターン３に形成されたサーマルギャップＣの方が、薄い導体パターン２側のそれよりも、広く形成されている。スルーホール４の中心からサーマルランド５の外縁までの距離と、サーマルランド６の外縁までの距離は同一である。
【００２５】
〔実施形態５〕
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の第５の実施形態を示す。このプリント配線板は、絶縁基板１の一方の面に厚さの薄い導体パターン２が形成され、他方の面に厚さの厚い導体パターン３が形成され、両面の導体パターン２、３がスルーホール４によって電気的に接続されている、という点では従来のプリント配線板と同じである。
【００２６】
このプリント配線板の特徴は、厚さの厚い導体パターン３には、スルーホール４のまわりに導体ブリッジ部８を残してサーマルランド６が形成されているが、厚さの薄い導体パターン２にはサーマルランドが形成されていないことである。厚さの薄い導体パターン２は厚さの厚い導体パターン３より熱容量が格段に小さいので、このような構成でも、両面におけるスルーホール４のまわりの熱容量を近づけることができる。
【００２７】
〔実施形態６〕
図６は本発明の第６の実施形態を示す。この実施形態では、厚い導体パターン３のサーマルランド６を形成するブリッジ部Ｂの最小導体幅Ｄが、薄い導体パターン３側より狭く形成されている。
このような構成にすると、厚い導体パターン３におけるサーマルランド６の外から内への熱の伝導をより制限できるので、スルーホール４の薄い導体パターン２側端部と、厚さの厚い導体パターン３側端部の熱膨張収縮の差を小さくすることができる。この結果、このプリント配線板は、熱サイクルによりスルーホール４部に生じる歪みをより小さくすることができ、スルーホールが破断する可能性をより低減できる。
【００２８】
なお、可能であれば、厚い導体パターン３のサーマルランド６に形成されたブリッジ部Ｂの最小導体幅Ｄの部分の断面積を、薄い導体パターン２のブリッジ部Ｂの最小導体幅Ｄの部分の断面積より小さくなるように設計するとよい。
【００２９】
〔その他の実施形態〕
図７（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、前記の実施形態以外のサーマルランド５の形状を示す。サーマルランド５はこのように種々の形状にすることができる。図７では厚さの薄い導体パターン２のサーマルランド５を示したが、厚さの厚い導体パターンのサーマルランドは、サーマルギャップＣをこれと相似形にして、寸法を大きくすればよい。またサーマルギャップＣをスルーホール４に近づけてもよい。
【００３０】
また導体パターンは、絶縁基板の両面だけでなく、絶縁基板の中間層にも設けて３層以上に積層する場合もあるが、本発明はこのようなプリント配線板にも同様に適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、厚さの厚い導体パターンのスルーホールのまわりの熱容量を、厚さの薄い導体パターンのスルーホールのまわりの熱容量に近づけることができるので、熱サイクルが加わった場合に、スルーホールに無理な歪みが生じにくく、スルーホールの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプリント配線板の第１の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図２】本発明によるプリント配線板の第２の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図３】本発明によるプリント配線板の第３の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図４】本発明によるプリント配線板の第４の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図５】本発明によるプリント配線板の第５の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図６】本発明によるプリント配線板の第６の実施形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれサーマルランドの形状の種々の例を示す平面図。
【図８】従来のプリント配線板を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）は底面図。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：厚さの薄い導体パターン
３：厚さの厚い導体パターン
４：スルーホール
５、６：サーマルランド
Ａ：ランド部
Ｂ：ブリッジ部
Ｃ：サーマルギャップ

Claims

厚さの異なる導体パターン（２、３）が絶縁層（１）を介して積層され、スルーホール（４）によって電気的に接続されているプリント配線板において、前記導体パターン（２、３）には、スルーホール（４）の周りにサーマルランド（５、６）が形成されており、これらサーマルランド（５、６）の形状が、厚さの厚い導体パターン（３）のサーマルランド（６）の熱容量と厚さの薄い導体パターン（２）のサーマルランド（５）の熱容量との差が小さくなるように定められていることを特徴とするプリント配線板。
厚さの異なる導体パターン（２、３）が絶縁層（１）を介して積層され、スルーホール（４）によって電気的に接続されているプリント配線板において、厚さの厚い導体パターン（３）にはサーマルランド（６）が形成され、厚さの薄い導体パターン（２）にはサーマルランドが形成されていないことを特徴とするプリント配線板。
厚さの異なる導体パターン（２、３）が絶縁層（１）を介して積層され、スルーホール（４）によって電気的に接続されているプリント配線板において、前記導体パターン（２、３）には、スルーホール（４）の周りにサーマルランド（５、６）が形成されており、これらサーマルランド（５、６）のブリッジ部（Ｂ）の最小導体幅が、厚さの厚い導体パターン（３）の方が厚さの薄い導体パターン（２）よりも狭いことを特徴とするプリント配線板。