JPH0636463B2 - プリント回路板 - Google Patents

プリント回路板

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JPH0636463B2
JPH0636463B2 JP59171698A JP17169884A JPH0636463B2 JP H0636463 B2 JPH0636463 B2 JP H0636463B2 JP 59171698 A JP59171698 A JP 59171698A JP 17169884 A JP17169884 A JP 17169884A JP H0636463 B2 JPH0636463 B2 JP H0636463B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプリント回路板、特に、構成部品の取外し、交
換が容易であるプリント回路板に関する。
プリント回路板に複雑な電子構成部品を取付けるのに構
成部品のピンをプリント回路板のめつきした貫通孔に通
し、所定個所ではんだ付けするのは普通のことである。
めつきした貫通孔は、普通、プリント回路板の種々のレ
ベルで、ピンと回路の一部をなす導電性材料とを接続す
る。
或る構成部品を取外す必要がある場合、たとえば、それ
が故障したために交換する必要がある場合、はんだを溶
かすために用いた熱でプリント回路板が膨張し、回路に
損傷を与える傾向があることがわかつている。この問題
は、いわゆるピン・グリツド・アレイ・パツケージに装
着した超大規模集積回路部品にとつて特にきびしい。多
数の、アレイ状に密集したピン（普通は１００本以上）
の場合、作業が不当に長くならないようにすべてのピン
のはんだを同時に溶かさなければならない。こうして加
えられた大量の熱や、多数の接続を行なう必要があるた
めにプリント回路板の厚さが比較的大きいということに
より、膨張問題はさらに悪化し、プリント回路板の損傷
も大きくなる。しかも、これらの構成部品が高価である
ため、プリント回路板を廃棄せずに修理することがあら
ゆる点で望ましい。実際に、この問題を解決する唯一の
方法はプリント回路板にはんだ付けしたソケツトを使用
することであることが示唆されていた。構成部品をソケ
ツトにはめ込むのであるが、この方法では、プリント回
路板のコストが高まると共にその嵩が大きくなり、さら
に、信頼性や電気的性能の低下を招く。
本発明は構成部品を取付けるようになつているプリント
回路板であつて、プリント回路板を貫通する複数の第
１、第２の孔を包含し、第１の孔の各々が１つの構成部
品接続ピンを受け入れる内部めつきのない貫通孔であ
り、第２の孔の各々がプリント回路板の種々のレベルで
導電性軌道に接続するめつきした貫通孔であり、プリン
ト回路板の第１面で各第１孔に隣接して導電性材料の表
面パツドが設けてあり、各パツドが孔に挿入した構成部
品ピンとのはんだ付け接続部の一部をなし、前記表面パ
ツドがそれぞれ表面導体と接続してあり、これらの導体
の少なくとも実感のものが第２孔の内部めつきに接続し
てあるプリント回路板を提供する。
本発明によるプリント回路板は前記第１面と反対の側の
第２面に置かれ、各々第１孔に挿入され、第１面のとこ
ろでこの第１孔に隣接して表面パツドにはんだ付けされ
た複数の接続ピンを有する少なくとも１つの構成部品を
持つていてもよい。
構成部品のはんだ接続部は迅速に同時に溶かすことがで
き、しかもプリント回路板の回路に損傷を与える危険も
少ない。また、第２のめつきした孔が２つ以上の導電層
に対する接続部を与えるので複雑な回路も可能である。
好ましくは、プリント回路板は複層式である。ここで、
複層というのは、プリント回路板の内部に少なくとも１
枚の導電層があり、プリント回路板の単数または複数の
接続部を提供するということを意味する。
好ましくは、第２の孔は第１の面のところで溶融はんだ
の流入を防ぐ手段を備えている。これにより、第２孔に
はんだが流入する危険がなくなり、溶融時、プリント回
路板を膨張させ、回路に損傷を与える危険を回避でき
る。耐はんだコーテイングがこのような手段としては適
当である。
プリント回路板のための絶縁材料としてエポキシ・ガラ
スを使用することは普通である。しかしながら、エポキ
シ・ガラスは普通のはんだの溶融温度で軟化し、エポキ
シ・ガラスとそれを支える導電材料との結合が弱くな
る。したがつて、第１孔に隣接した、貫通孔のめつきに
よつて固定されていないパツドなどがはんだ溶融時に剥
れることがある。したがつて、このようなパツドを支え
るプリント回路板の材料は、普通の錫・鉛はんだの溶融
温度でもパツド材料にしつかり結合しているポリイミド
・ガラスその他の材料が好ましい。
ポリイミド・ガラスはエポキシ・ガラスよりも高価であ
り、接合温度も高い。そのために、外側層がポリイミド
・ガラスであるエポキシ・ガラスの積層体からなる複合
板をプリント回路板とし、これらの層の間にほぼ完全な
平面（たとえば、電圧平面）である導電層を設けると良
いことを発明者等が見出した。この構造では、コストが
下がり、ポリイミド・ガラス／エポキシ・ガラス結合に
依存する割合をかなりの程度まで減らすことができる。
好ましくは、ポリイミド・ガラスは予硬化させ、前記平
面を構成している導電材料で片面を被着し、次にこの面
を内側にして絶縁材料にエポキシ・ガラスを使つている
積重体に接合し、この接合部を部分的に硬化していたエ
ポキシ・ガラス・シートの硬化を完全に進めることによ
つて完成する。
以下、本発明によつて構成したプリント回路板を添付図
面を参照しながら一層詳しく説明する。
第１図、第２図を参照して、全体的に参照数字１で示す
プリント回路板は構成部品２を支持しているように示し
てある。この構成部品２は多数のピン（たとえば、１３
５本から１７９本）を有するピン・グリツド・アレイ・
パツケージである。これらのピンのうち一本だけが３で
示してある。
プリント回路板１は複層板（前部の層は図示しない）で
あり、周知のように、めつきした貫通孔によつて相互接
続された内部層に導電材料を使つている。このような貫
通孔が４で示してあり、これはめつき部５を有する。内
部層は、電圧（すなわち、アースまたはパワー）平面あ
るいは信号平面であつてもよい。平面６は電圧平面の一
例であり、これは導電材料のほぼ均一な層からなり、い
くつかの貫通孔と接触しているが、接触をなすことなく
他の物も通せるように孔があけてある。信号平面は種々
の導電軌道を含み、たとえば、ここでは軌道７が孔４の
めつき部５と接触している例として示してある。その他
多くの層をピン・グリツド・アレイ・パツケージを支え
ている回路板に設けることがあることは了解できよう。
孔４のようなめつきした貫通孔は構成部品のピンを支持
していない。代りに、これらのピンは孔８のような孔、
図ではピン３を支持している孔に支えられる。これらの
孔はその内壁面にめつきを施していない。
孔８の、構成部品２とは反対側のプリント回路板１の面
にある開口部はパツド９で囲んである。パツド９は表面
軌道１０によつてパツド１１に接続してあり、このパツ
ド１１は孔４の開口部を囲み、そのめつき部５に接続し
てある。この実施例では、他のめつきしてない孔は、各
々、めつきした貫通孔に同様に接続してある。
耐はんだ性の層１２がめつきした貫通孔のすべてを覆つ
て設けてあるが、パツド９および非めつき孔のまわりの
他のパツドのすべては露出したままとしてある。
プリント回路板の大部分は導電層を設けたエポキシ・ガ
ラスで構成してある。エポキシ・ガラスの境界は電圧平
面６であり、その反対側にはポリイミド・ガラス層１３
が設けてある。
構成部品を取付けるには、そのピンをめつきしてない孔
に挿入し、パツド９および同様なパツドを含む面を錫・
鉛はんだウエーブに対して動かし、パツド９をピン３に
連結するはんだのすみ肉１４を残す。このすみ肉は他の
ピンをもプリント回路板に同様に連結する。はんだは非
めつき孔には決して侵入せず、耐はんだ層１２によつて
めつき貫通孔にも侵入しない。この耐はんだ層１２は熱
バリヤとしても作用する。
構成部品を取外したい場合には、プリント回路板を錫・
鉛はんだウエーブ上方に吊下げ、この構成部品のすべて
のピンのはんだを溶かし、この構成部品を取外す。その
後、孔にまたがつているはんだを穏やかに吹払い、その
後、暖めた空気を使つて固化させる。孔をきれいにして
から、交換部品を挿入し、所定位置ではんだ付けする。
必要に応じて、所定の位置の構成部品を何回も変更でき
る。こうして、プリント回路板を経済的かつ容易に修理
あるいは改造することができる。
或るピン・グリツド・アレイ・パツケージのはんだを溶
かし、取外すのに３ないし５秒であり、プリント回路板
への損傷も無視し得る程度であることがわかつた。これ
は、全体的に絶縁体としてエポキシ・ガラスを用いて構
成したプリント回路板のめつき貫通孔にパツケージのピ
ンをはんだ付けする場合に匹敵する。はんだを溶かすの
に数十秒かかることがわかつており、各ピンのはんだを
個別に溶かし、吸引作用で除去する場合でも、かなりの
数の孔のところで損傷が生じるのがわかつている。この
損傷は、通常、パツドの周縁が剥離し、内部導電層と孔
めつき部の結合が破壊される可能性があることを意味す
る。これが起きるのは、溶融錫・鉛はんだの温度（220
℃から２５０℃）にプリント回路板がさらされる時間と
孔内のはんだの与える熱伝達経路とが結びついて、プリ
ント回路板内部のエポキシ・ガラス材料の温度が１２０
℃のその転移温度以上に上昇するからである。この温度
以上では、プリント回路板の膨張率が急激に高まり、プ
リント回路板を横切る方向のエポキシ・ガラス材料の膨
張が導電材料の膨張より大きくなる。同時に、導電性材
料（普通は銅）とエポキシ・ガラス料の結合力もかなり
減少する。
次にポリイミド・ガラス層１３の機能を説明する。ポリ
イミド・ガラス材料の転移温度は２６０℃から２８０℃
である。したがつて、はんだウエーブの２２０℃から２
５０℃の温度ではパツドとの結合力の損失が最低であ
り、パツドがポリイミド・ガラス層に結合する状態が良
好に保たれる。その結果、パツドが予め結合していた内
部めつき部ともはや結合していなくてもパツドが認識で
きる程度に剥離することはない。しかも、プリント回路
板の大部分がエポキシ・ガラスで作られており、これは
ポリイミド・ガラスよりも安いので、プリント回路板全
体のコストも低減できる。
銅被着ポリイミド・ガラス積層体は市販製品である。し
たがつて、第１図のプリント回路板を簡単な方法で作る
ことができる。必要なエポキシ・ガラス積層体は複層プ
リント回路板の製造で使用する普通の要領で作ることが
できる。同様にして、ポリイミド・ガラス積層体に電圧
平面６のパターンを設けることができる。これらの積層
体は平面６を内側に向けて１つの外側層としてポリイミ
ド・ガラス積層体となるように重ねて組立てられる。積
層体はプレプレグのシート（部分的に硬化したエポキシ
・ガラス）ではさみ、加熱して全体的に相互に接合して
硬化を完全にする。これに要する温度、時間は少なくて
もよく、ポリイミド・ガラスに必要な温度、時間よりも
エポキシ・ガラスに適している。平面６をこうしてプレ
プレグシートの一方に接合し、エポキシ・ガラスとポリ
イミド・ガラスのほとんどの部分が互いに接触せず、し
たがつて、これらの材料の結合状態に依存している場合
に生じる可能性のある問題を解決できることに注目され
たい。次に、外側導電パターンを構成し、めつきすべき
孔をあける。次にプリント回路板をめつきし、その後、
非めつき孔を穿ち、耐はんだ層を設ける。
第３図は４つの同心の正方形に配置したピン・グリツド
・アレイ・パツケージのための孔の配置の一例を示す。
これらのピンのための、孔８に類似した非めつき孔２０
は孔４に類似した貫通孔２２に、区域２１の内外いずれ
かで接続してある。これらの孔のうちほんの少しの孔し
か第３図に示してないことは了解されたい。組織的な設
計の観点から各非めつき孔をリンクによつてめつき貫通
孔に接続するのが好ましいが、望むならば、１つの非め
つき孔（すなわち、ピン）から別のもの、たとえば、他
の構成部品あるいは縁コネクタまでまつすぐに軌道を設
けてもよい。
適切な寸法の例として、プリント回路板の厚さ０．１１
４インチ（２．８９６mm）、ポリイミド層の厚さ０．０
０５インチ（０．１２７mm）、導電層の厚さ０．００１
４インチ（０．０３５６mm）、耐はんだ層の厚さ０．０
０２から0.003インチ（０．０５０８から０．０７６２m
m）である。ピンはプリント回路板の表面から0.040から
０．０８０インチ（１．０１６から２．０３２mm）突出
してもよい。
耐はんだ／温度バリヤはプリント回路板の保全性を高め
るが、孔内側の接続部の信頼性が重要でないならば省略
してもよい。
損傷に対する保護を強めるためにポリイミド・ガラス外
側層を設けることが好ましいが、はんだを溶かすに必要
な時間が短いということや先に述べた方法で孔内のはん
だを排除することにより、たとえ絶縁体が全体的にエポ
キシ・ガラスであつても信頼性の点でかなりの改善を行
なえる。
【図面の簡単な説明】
第１図はプリント回路板の一部を通る断面図であり、装
着した構成部品の一部を示す図である。 第２図は第１図に示すプリント回路板の部分を、構成部
品を省略して、上から見た平面図である。 第３図は個々の構成部品と組合わせたプリント回路板区
域にある孔の配置を示す概略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 プリント回路板……１ 構成部品……２ ピン……３ 孔……４ めつき部……５ 平面……６ 軌道……７ 孔……８ パツド……９ 表面軌道……１０ パツド……１１ 耐はんだ層……１２ ポリイミド・ガラス層……１３ すみ肉……１４
フロントページの続き (72)発明者 ブライアン ガジヨン イギリス国，ランス，ローゼンデール，ガ ーヒルズ ロード，ガーヒルズ ハウス （番地なし) (72)発明者 ケネス ジエイムス ウームウエル イギリス国，ランス，ストツクポート，マ ープル，フエアフアツクス クローズ 13 (56)参考文献 特開 昭58−80895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66689（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−97970（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−34949（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多層プリント回路板であって、内部導電性
    軌道と、前記内部導電性軌道と電気的に接続される複数
    の構成部品接続ピンを有する構成部品であって前記回路
    板に取り付けられるものと、前記内部導電性軌道と前記
    接続ピンを結合する手段を有する回路板において、前記
    結合手段が 複数のめっきされた貫通孔であって、各々が前記回路板
    内において前記内部導電性軌道に電気的に接続された内
    部めっきを有するものと、 複数のめっきされていない貫通孔であって、各々が前記
    回路板の第１の面上で前記貫通孔の近傍に導電性表面パ
    ッドを有するものとからなり、 前記導電性表面パッドの各々は前記めっきされた貫通孔
    の１つの内部めっきに表面導電体を介して電気的に接続
    され、 前記構成部品の前記接続ピンは、前記めっきされていな
    い貫通孔を通してのみ延びて前記表面パッドにはんだ付
    けされ、 前記めっきされていない貫通孔内ではいかなる電気的接
    続をも形成せず、 前記構成部品を取り付けるためには用いられない前記め
    っきされた貫通孔の１つと前記構成部品を取り付けるた
    めに用いられる前記めっきされていない貫通孔の１つか
    らなる１つのセットを多数設け、そして 前記めっきされた貫通孔についてのみ前記第１の面にお
    いて前記構成部品の取り外し及び交換のときに溶融はん
    だの流入を防ぐ手段を設け、前記めっきされていない貫
    通孔については前記溶融はんだの流入を防ぐ手段を設け
    ていないことを特徴とする多層プリント回路板。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のプリント回
    路板において、前記はんだ流入を防ぐ手段が耐はんだ材
    料の層を包含することを特徴とするプリント回路板。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のプリント回
    路板において、前記プリント回路板の前記第１の面がポ
    リイミド・ガラス層を包含することを特徴とするプリン
    ト回路板。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項までのい
    ずれか１つに記載のプリント回路板において、前記第１
    の面と反対側の第２の面に設けた少なくとも１つの構成
    部品を有し、そして各々が第１の孔に挿入され、前記第
    １の面において第１の孔の近傍で表面パッドにはんだ付
    けされた複数の接続ピンを有することを特徴とするプリ
    ント回路板。
JP59171698A 1983-08-20 1984-08-20 プリント回路板 Expired - Lifetime JPH0636463B2 (ja)

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GB8322473 1983-08-20
GB838322473A GB8322473D0 (en) 1983-08-20 1983-08-20 Printed circuit boards

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JP4283179A Division JPH05243736A (ja) 1983-08-20 1992-10-21 プリント回路板の製造方法

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Publication Number Publication Date
JPS6059796A JPS6059796A (ja) 1985-04-06
JPH0636463B2 true JPH0636463B2 (ja) 1994-05-11

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