JPH10135589A - プリント基板、その製法及びプリント基板への挿入型電子部品のはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性の低い挿入型電子部品の浸漬はんだ付
けをすることができない。 【解決手段】 挿入型電子部品３の端子４，４を挿入す
るための貫通穴電極１と、前記貫通穴電極１と熱的に接
続され挿入型電子部品の挿入面に延在する放熱ランド
２，２と、を有するプリント基板をもちいて挿入型電子
部品３の浸漬はんだ付けを行う。挿入型電子部品３をプ
リント基板へはんだ固定するための浸漬はんだ付けの方
法であって、挿入型電子部品の端子をプリント基板の貫
通穴電極に挿入する工程と、挿入型電子部品の端子間で
挿入型電子部品とプリント基板との間に放熱ブロックを
配置する工程と、挿入型電子部品の端子を噴流はんだに
浸漬してプリント基板にはんだ付けする工程と、からな
る浸漬はんだ付けの方法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子部品、特に挿
入型電子部品をプリント基板にはんだ付け固定するのに
適したプリント基板および浸漬はんだ付けの方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に挿入型電子部品を、プリント基板
にはんだ付け固定するには、プリント基板に予め設けら
れた貫通穴電極に挿入型電子部品の端子を挿入し、噴流
はんだ槽に浸漬したのちはんだを冷却固化して行ってい
た。

【０００３】しかしながら挿入型電子部品が熱に弱い電
子部品である場合がある、例えば、電子部品の一部に端
子の接続のためにはんだ固定構造を採用しているもの
や、温度ヒュ−ズのように加熱されると役に立たなくな
るもの、また加熱されると極端に特性が変化してしまう
電子部品のようなものがある。このような熱に弱い電子
部品の場合には、浸漬はんだ付けを行うとその熱により
弊害が生じるため図２に示すように、電子部品ごとには
んだごてを用い手はんだにて高温にならないよう注意し
てはんだ付けしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱に弱い電子部品をは
んだ固定するために手はんだとすることは著しく量産性
に欠け、またはんだ固定の信頼性も低いものとならざる
を得ない。また高温にならないように注意して手はんだ
の作業を行っている場合でも、必ずしも確実に電子部品
を加熱から回避できないので、はんだ付けをすることに
より電子部品そのものの信頼性を充分に確保することも
難しかった。

【０００５】さらに手はんだ作業には、はんだごてを用
いるため、そのはんだ付けしようとする電子部品の周辺
には一定の作業空間が必要とされ電子部品の高密度化の
妨げとなっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、熱に
弱い挿入型の電子部品をプリント基板に浸漬はんだ法に
てはんだ付けするのに適したプリント基板の構造として
挿入型電子部品の端子を挿入するための貫通穴電極と、
前記貫通穴電極から挿入型電子部品の挿入面に延在する
放熱ランドと、を有するプリント基板を提供し、熱に弱
い挿入型電子部品をプリント基板へはんだ固定するため
の浸漬はんだ付けの方法であって、挿入型電子部品の端
子をプリント基板の貫通穴電極に挿入する工程と、挿入
型電子部品の端子間で挿入型電子部品とプリント基板と
の間に放熱ブロックを配置する工程と、挿入型電子部品
の端子を噴流はんだに浸漬してプリント基板にはんだ付
けする工程と、からなる浸漬はんだ付けの方法や、前記
のプリント基板に前記の浸漬はんだ付けの方法をもちい
てするプリント基板構体の製造方法や、前記放熱ブロッ
クの材料がアルミニウムであることを特徴とする前記の
浸漬はんだ付けの方法を提供する。

【０００７】さらには、前記放熱ブロックはプリント基
板に面実装されるチップ型電子部品である前記の浸漬は
んだ付けの方法。または、挿入型電子部品の端子を噴流
はんだに浸漬してプリント基板にはんだ付けする工程の
終了後、プリント基板から取り外されることを特徴とす
る前記の浸漬はんだ付けの方法を提供し、前記放熱ブロ
ックは、２つのサブブロックからなる前記浸漬はんだ付
けの方法を提供する。

【０００８】また、これらの浸漬はんだ付けの方法は熱
に弱い電子部品の中でも端子が両端にはんだ付けされた
ガラス管ヒュ−ズ等である場合には特に効果がありまた
これが、温度ヒュ−ズである場合にも効果が高い。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明のプリント基板は、上記
技術的課題に鑑みて発明されたもので熱に弱い挿入型の
電子部品をプリント基板に浸漬はんだ法にてはんだ付け
するのに適したプリント基板の構造として図１及び図５
に示すように、挿入型電子部品の端子を挿入するための
貫通穴電極１、１と、貫通穴電極１、１から挿入型電子
部品３の挿入面に延在する放熱ランド２、２とを有する
ものである。

【００１０】この貫通穴電極１、１は、挿入型電子部品
３をプリント基板に形成された他の電子部品と電子回路
を形成するためにプリント基板の電子回路と接続されて
いる。貫通穴電極１、１は一般的にはプリント基板に貫
通穴をドリル等により形成し、貫通穴の内面を銅メッキ
し形成されており、挿入型電子部品３の端子よりも充分
径大に穴が形成され挿入型電子部品３の端子４、４を貫
通穴に挿入した後、はんだ付けすることにより取付を行
う。貫通穴電極１、１とプリント基板上の電子回路との
接続はプリント基板の表面に形成された銅箔のパタ−ン
によってなされるが、中間層を有する積層型プリント基
板の場合には中間層で貫通穴電極とプリント基板上の電
子回路との接続がされる場合もある。貫通穴電極１、１
は挿入型電子部品３の形態に応じて挿入型電子部品３の
配置位置に形成されるが、その数は一般的には２つであ
る。

【００１１】ただし、３以上の貫通穴電極を必要とする
場合もある。貫通穴から延在する放熱ランド２、２は、
挿入型電子部品３の挿入面に設けられるいわゆる放熱フ
ィンの役割を果たす。この放熱ランド２、２を形成する
材料は特に限定されるものでないが放熱効果を高める観
点から熱伝導率の高い物が好ましい。金属材料は一般的
に熱伝導率が非金属材料より高いので放熱ランドの材料
として適している。放熱ランドの製造の容易性を考慮す
るとプリント配線の材料として用いられる金属材料を利
用するのが効率的でありこの場合には一般的には銅、ま
たは、銅に保護膜を被覆した材料が用いられる。

【００１２】なお、金属材料でなくとも熱伝導性がよい
特殊なセラミクス材料、例えば、アルミニウムとチタン
と炭素との化合物であるアルチックのようなものでもよ
い。放熱ランドは挿入型電子部品の下に形成することが
できる。このようにすれば、放熱ランドが占めるプリン
ト基板上の面積を節約することができるからである。た
だし、放熱ランドの面積は、放熱効果がその面積の２乗
に比例するため広ければ広いほど良い。また放熱ランド
と貫通穴電極との熱接続はプリント基板の挿入型電子部
品挿入面で行うのが好ましい。これと反対側の面で接続
を行えば噴流はんだ槽に直接に接することになるためで
ある。

【００１３】ただしプリント基板が複数の層からなるい
わゆる積層型の場合には中間層にて熱接続を行ってもよ
い。また熱接続は熱の伝達形式として放射と言う形態も
採り得るので必ずしも放熱ランド側と貫通穴電極側が物
理的に接触している必要はない。従って、導電性の放熱
ランド材を採用する場合には両者間に僅かのギャップを
設け熱接続を図ると共に、電気的には絶縁状態を確保す
ることも可能である。なお、導電性材料からなる放熱ラ
ンドを貫通穴電極に物理的に接続する場合には各放熱ラ
ンド同志をお互いに絶縁して形成しなければならないこ
とは言うまでもない。

【００１４】なお、この場合には放熱ランドをチップ部
品の電極となるように配置形成しておけば、この部分に
チップ部品を配置し挿入型電子部品と並列の電子回路を
形成することができるほか、このような並列回路の必要
がない場合でも挿入型電子部品を将来チップ型電子部品
に設計変更することが容易となる。すなわち、プリント
基板の設計変更をしなくてもよいと言うメリットがあ
る。

【００１５】次に以上のような構成からなるプリント基
板の作用について詳述する。このプリント基板の特徴は
耐熱性が悪い挿入型電子部品であっても図１の３に示す
ように、手はんだによらず噴流はんだ層に浸漬する浸漬
はんだ付けを可能にするものである。従来のプリント基
板はこの発明の特徴である放熱ランドを有さないのであ
るが、このようなプリント基板を用いて挿入型電子部品
に浸漬はんだ付けを行うと、まづプリント基板の裏面が
噴流はんだ層に接触し、これと同時にプリント基板の裏
面側に貫通穴電極から突出した挿入型電子部品の端子が
はんだ層に接触する。そして挿入型電子部品の端子は挿
入のしやすさを確保すべくまた、挿入後の挿入型電子部
品の座りを良くするために充分長く形成されており数ミ
リ〜数十ミリの長さを有する。

【００１６】従って、この挿入型電子部品の端子が噴流
はんだ層から受け取る熱の量は以上に述べたように端子
の伝熱面積が大きいことからプリント基板の表側の挿入
型電子部品に影響を与えるに充分なものである。また、
挿入型電子部品の端子は導電性材料からなっているので
熱伝導率も極めて大きくプリント基板自体の材料より数
倍から数十倍程度のものである。従って、挿入型電子部
品の浸漬はんだ付け工程においては、噴流はんだからの
多量の熱はその端子を速やかに伝わって挿入型電子部品
の本体に達する。従って、その挿入型電子部品が熱に弱
いものである場合には端子からの伝熱によってその機能
に悪影響を与えることになる。

【００１７】さて、本発明の場合については、図１の１
から４までに示すように、放熱ランド２、２が端子から
の伝熱を受取りその大部分の熱量を挿入型電子部品３で
はなく放熱ランド２、２を通して空気に発散させるので
挿入型電子部品３が熱による悪影響を受けるのを回避す
ることができる。即ち、噴流はんだ５からの多量の熱は
その端子を速やかに伝わって挿入型電子部品３の方向に
伝わろうとするが貫通穴電極１、１に熱的に接続された
放熱ランド２、２は充分な放熱特性を有するため温度勾
配が放熱ランドに向かって急勾配となり挿入型電子部品
３に至る熱量は放熱ランドに至る熱量よりも極めて少な
くすることができる。従って、耐熱性が悪い挿入型電子
部品であっても熱による悪影響を受けることなく浸漬は
んだ付けをすることができる。

【００１８】以上から明かであるが、放熱ランドの必要
最低限の面積は、挿入型電子部品の熱発散能力、挿入型
電子部品の耐熱温度、噴流はんだの温度、作業空間の温
度、貫通穴電極と放熱ランドの間の接続部分の熱抵抗、
挿入型電子部品の端子の伝熱能力等によって異なる。放
熱ランドの面積をどの程度の面積とするかはこれらを充
分に考慮し、かつ、プリント基板上の必要な実装密度を
勘案して決められる。放熱ランドとして利用できるもの
としてチップ部品の電極を挙げたがその他に、プリント
基板上に形成された薄膜コイルや薄膜のアンテナ、グラ
ンドのためのパタ−ン、耐熱性がよく放熱特性が良好な
チップ部品や挿入型電子部品、シ−ルド筐体もある。

【００１９】次に、本発明にかかる浸漬はんだ付けの方
法について述べる。挿入型電子部品をプリント基板へは
んだ固定するための浸漬はんだ付けの方法については、
従来の方法は既に述べたためここでは繰り返さないが、
耐熱性の低い挿入型電子部品は噴流はんだからの伝熱に
よってその機能に悪影響を及ぼす場合がある。

【００２０】そこで、浸漬はんだ付けの方法として挿入
型電子部品の端子をプリント基板の貫通穴電極に挿入す
る工程と、この工程の前工程または後工程において挿入
型電子部品の端子間で挿入型電子部品とプリント基板と
の間に例えば図３に示すように放熱ブロックを配置する
ようにし、その後挿入型電子部品の端子を噴流はんだに
浸漬してプリント基板にはんだ付けする、このようにす
ることによって、図３の矢印に示すように、噴流はんだ
からの熱は放熱ブロックから空気中に放熱されこの熱に
よって挿入型電子部品が悪影響を受けることがなくな
る。

【００２１】この放熱ブロックの材料としては、当然の
ことながら放熱特性の良い材料が適している。例えば、
アルミニウムのようなものである。放熱ブロックはプリ
ント基板と挿入型電子部品との間に配置されるが熱的に
挿入型電子部品から絶縁されている場合にはこの発明の
効果を享受することはできない。熱的に挿入型電子部品
と接続された状態とするためには放熱ブロックが挿入型
電子部品の端子又は、挿入型電子部品本体と熱的に接続
されている必要がある。最も好ましいのはこの両者と熱
的に接続されている状態である。但し、いずれか一方の
みと熱的に接続されている場合であっても効果は認めら
れる。

【００２２】例えば、ガラス管の電流ヒュ−ズのような
ものが挿入型電子部品である場合にはガラス管の両端部
分にある金属性の外環に放熱ブロックを接触するように
する。挿入型電子部品から放熱ブロックへの熱伝達が良
好に行われるからである。いづれにしても、挿入型電子
部品本体との接触は挿入型電子部品構成部材のうち熱伝
導性がよい部分と接触させれば良い。熱伝達が良好とな
るからである。また、挿入型電子部品は一般に２の端子
を有するが放熱ブロックをその端子に挟まれるように配
置すれば端子が放熱ブロックを固定する働きをして取り
扱いに便利である。

【００２３】前述のプリント基板、即ち、放熱ランドを
取り付けたプリント基板に、ここでのべた浸漬はんだ付
けの方法を適用することもできるその場合にはいづれか
一方の方法を採用するより以上の効果をえらる。この場
合に注意すべきは放熱ランドが放熱ブロックによって隠
れないようにしたほうが効果が高いことである。なぜな
ら、放熱ランドから空気対流によって作業空間中に熱が
放出されるのが放熱ブロックによって遮られないからで
ある。

【００２４】また放熱ブロックはプリント基板に面実装
されるチップ型電子部品を兼用することもできる。ただ
し、そのチップ型電子部品が良い耐熱性をもち、良い放
熱特性を持つことが要件となる。また、前記放熱ブロッ
クは、挿入型電子部品の端子をプリント基板から取り外
されるようにすれば、繰返し放熱ブロックを利用でき
る。この際、図４に示すように、放熱ブロックが、２つ
のサブブロックからなるものであれば挿入型電子部品と
プリント基板、挿入型電子部品の２つのリ−ドに挟持さ
れた放熱ブロックであっても容易にこれらから離脱する
ことができる。もちろんサブブロックは、３つ以上であ
ってもよい。

【００２５】このような浸漬はんだ付けの方法は挿入型
電子部品の端子が両端にはんだ付けされたガラス管ヒュ
−ズである場合には特に適している。また、前記挿入型
電子部品は、温度ヒュ−ズである場合にも適していると
言える。温度ヒュ−ズは、加熱されると作動して使い物
にならなくなるか、または、作動しなくても熱によって
変質し、良好な作動を望めなくなるためである。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明のプリント基板お
よびこのはんだ付けの方法によれば耐熱性の低い挿入型
電子部品であって噴流はんだを用いた浸漬はんだ付けに
よっては従来はんだ付けできなかっ場合にも浸漬はんだ
付けをすることができるようになり、手はんだ付けする
必要がないので量産性に富み、また、はんだ固定の信頼
性も高いものとなる。

【００２７】また、電子部品そのものの信頼性を充分に
確保することも可能となる。はんだごてを用いるための
作業空間もプリント基板の挿入型電子部品の周辺に必要
とならないので、電子部品の高密度化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の放熱ランドを有するプリント基板と
これを用いて電子部品をはんだ付けする工程図

【図２】 従来のプリント基板に電子部品をはんだ付け
する状態を示す図

【図３】 本発明の放熱ブロックを配置したはんだ付け
方法を示す側面図

【図４】 本発明の複数の放熱ブロックを配置したはん
だ付け方法を示す側面図

【図５】 本発明の放熱ランドを有するプリント基板に
他の電子部品が搭載された状態を示す斜視図

【符号の説明】

１ 貫通穴電極 ２ 放熱ランド ３ 挿入型電子部品 ４ 挿入型電子部品の端子 ５ 噴流はんだ ６ 放熱ブロック ７ 放熱ブロック

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】挿入型電子部品の端子を挿入するための貫
   通穴電極と、 前記貫通穴電極と熱的に接続され挿入型電子部品の挿入
   面に延在する放熱ランドと、を有するプリント基板。
2. 【請求項２】挿入型電子部品をプリント基板へはんだ固
   定するための浸漬はんだ付けの方法であって、 挿入型電子部品の端子をプリント基板の貫通穴電極に挿
   入する工程と、 挿入型電子部品の端子間で挿入型電子部品とプリント基
   板との間に放熱ブロックを配置する工程と、 挿入型電子部品の端子を噴流はんだに浸漬してプリント
   基板にはんだ付けする工程と、からなる浸漬はんだ付け
   の方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のプリント基板に請求項２記
   載の浸漬はんだ付けの方法をもちいてするプリント基板
   構体の製造方法。
4. 【請求項４】前記放熱ブロックの材料がアルミニウムで
   あることを特徴とする請求項２記載の浸漬はんだ付けの
   方法。
5. 【請求項５】前記放熱ブロックはプリント基板に面実装
   されるチップ型電子部品である請求項２記載の浸漬はん
   だ付けの方法。
6. 【請求項６】前記放熱ブロックは、挿入型電子部品の端
   子を噴流はんだに浸漬してプリント基板にはんだ付けす
   る工程の終了後、 プリント基板から取り外されることを特徴とする請求項
   ２記載の浸漬はんだ付けの方法。
7. 【請求項７】前記放熱ブロックは、複数のサブブロック
   からなる請求項５記載の浸漬はんだ付けの方法。
8. 【請求項８】前記挿入型電子部品は、端子が両端にはん
   だ付けされたガラス管ヒュ−ズである請求項２記載の浸
   漬はんだ付けの方法。
9. 【請求項９】前記挿入型電子部品は、温度ヒュ−ズであ
   る請求項２記載の浸漬はんだ付けの方法。