JPWO2020188718A1 - プリント配線板及び電子機器 - Google Patents

Abstract

プリント配線板（１０）は、基材（１）と、基材（１）の表面に形成された電子部品をはんだ付けするための複数の電極パッド（２）と、電極パッド（２）に繋げて基材（１）の表面に形成され、はんだ付けの際に溶融はんだを電極パッド（２）へ引き込む溶融はんだ導入突起（３）と、電極パッド（２）に繋げて基材（１）の表面に形成され、溶融はんだが離脱する瞬間に溶融はんだの離脱を促進する溶融はんだ離脱突起（４）とを備え、溶融はんだ導入突起（３）と、電極パッド（２）と、溶融はんだ離脱突起（４）とが、一列に並んでいる。

Description

本発明は、電子部品の電極がはんだ付けされる電極パッドを有するプリント配線板及びこれを備えた電子機器に関する。

プリント配線板に電子部品をはんだ付けする方法として、溶融はんだにはんだ付け対象物を浸せきさせる噴流はんだ付け工法がある。噴流はんだ付け工法では、プリント配線板の電極パッド又は電子部品の電極といったはんだ接合部に対し、あらかじめフラックスを塗布した後、加熱昇温する。これによりフラックスが活性化し、電極表面の酸化被膜が除去され、清浄な状態を保つことができる。その後、溶融状態の噴流はんだとプリント配線板及び電子部品とを接触させる。溶融はんだとはんだ接合部とが確実に接触し、なおかつ、溶融はんだが安定して離脱した場合、正常なフィレットが形成されてはんだ付けが完了する。

ところが、はんだ付けの際に、はんだ接合部と溶融はんだとの接触が不十分であった場合、「未はんだ」と呼ばれる電極パッドにはんだが形成されていない状態となる不具合が発生する。また、溶融はんだが離脱する際に、プリント配線板の電極パッド又は電子部品の電極に溶融はんだが引き戻されて正常にはんだが離脱しない場合、過剰にはんだが接合する「はんだ過多」と呼ばれる不具合が発生する。

特許文献１には、噴流はんだ付け工法でのプリント配線板の搬送方向の最後尾に位置する最終パッドのはんだ付け方向側に、最終パッドに繋がるはんだ溜まり用のパッドを設けたプリント配線板が開示されている。特許文献１に開示されるプリント配線板は、噴流はんだ付け時に、最終パッドでのはんだ過多の発生を低減できる。

特開２００３−１４２８１０号公報

特許文献１に開示されるプリント配線板は、はんだ付け方向に対し、溶融はんだの導入を促進する箇所を有していないため、はんだ過多の発生は低減できるものの、未はんだが発生する場合がある。また、未はんだとはならない場合でも、溶融はんだの供給量が変動しやすくなる。その結果、はんだ接合部のフィレット形状が電極パッドごとに異なり、プリント配線板が電子機器に組み込まれた際の使用による温度変化、又は設置環境による温度変化といった温度サイクルが生じると、はんだ量が少ない方の接合部にのみ熱応力が集中して早期に疲労破壊され、長期信頼性が損なわれるといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の電極パッドの各々へのはんだ供給量の変動を低減したプリント配線板を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプリント配線板は、基材と、基材の表面に形成された電子部品をはんだ付けするための複数の電極パッドとを備える。本発明に係るプリント配線板は、電極パッドに繋げて基材の表面に形成され、はんだ付けの際に溶融はんだを電極パッドへ引き込む溶融はんだ導入突起と、電極パッドに繋げて基材の表面に形成され、溶融はんだが離脱する瞬間に溶融はんだの離脱を促進する溶融はんだ離脱突起とを備える。溶融はんだ導入突起と、電極パッドと、溶融はんだ離脱突起とは、一列に並んでいる。

本発明に係るプリント配線板は、複数の電極パッドの各々へのはんだ供給量の変動を低減できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るプリント配線板の上面図 実施の形態１に係るプリント配線板にチップ状の電子部品を搭載した状態の上面図 実施の形態１に係るプリント配線板に電子部品をはんだ付けしている状態を示す側面図 実施の形態１に係るプリント配線板の第１の変形例を示す図 実施の形態１に係るプリント配線板の第２の変形例を示す図 実施の形態１に係るプリント配線板の第３の変形例を示す図 実施の形態１に係るプリント配線板の第４の変形例を示す図 実施の形態１に係るプリント配線板を用いた電子機器の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係るプリント配線板及び電子機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプリント配線板の上面図である。図２は、実施の形態１に係るプリント配線板にチップ状の電子部品を搭載した状態の上面図である。図３は、実施の形態１に係るプリント配線板に電子部品をはんだ付けしている状態を示す側面図である。プリント配線板１０は、チップ状の電子部品５の電極５ａをはんだ接合するための電極パッド２が表面に設けられている。プリント配線板１０の基材１は、絶縁性を有する材料で形成されている。プリント配線板１０の基材１には、ガラス織布、ガラス不織布又は紙基材に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はフェノール樹脂を含侵させた基材を例示できるがこれに限定はされない。さらに、電極パッド２には、はんだ付け方向の先頭側に、噴流状態の溶融はんだ９を電極パッド２へと引き込むための溶融はんだ導入突起３が形成されている。なお、はんだ付け方向とは、噴流はんだ付けを行う際にプリント配線板１０を搬送する方向であり、図１中に矢印で示している。一方、はんだ付け方向の後方側には、溶融はんだ９の離脱を促進することを目的とする溶融はんだ離脱突起４が形成されている。溶融はんだ９には、３質量％の銀と、０．５質量％の銅を含み残部が錫と不可避不純物であるはんだ合金（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いることが可能であるが、これに限定されない。溶融はんだ９には、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｂ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｂ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだのいずれを用いてもよい。

なお、チップ状の電子部品５の両電極を接合する一対の電極パッド２について、溶融はんだ導入突起３の先端箇所３ａは、先端箇所３ａ同士の距離が最短となるように配置されている。また、チップ状の電子部品５の両電極を接合する一対の電極パッド２について、溶融はんだ離脱突起４の先端箇所４ａは、先端箇所４ａ同士の距離が最短となるように配置されている。

あらかじめフラックスを塗布した基板を、噴流はんだ付け装置７にてはんだ付け方向に搬送し、噴流状態の溶融はんだ９とはんだ接合部とを接触させてはんだ付けを行う。プリント配線板１０の電極パッド２及び電子部品５の電極５ａといったはんだ接合部を溶融はんだ９に浸せきさせる噴流はんだ付け工法においては、はんだ付け対象とした電子部品５の周囲に、揮発したフラックスのガス成分、噴流はんだ接触時に巻き込まれた気泡、はんだと接合しない電子部品５の電極５ａ以外の部分等を起因とした溶融はんだ非接触領域６が存在し、これが未はんだの原因となる。すなわち、電子部品５の周囲に溶融はんだ非接触領域６が存在することが、プリント配線板１０の電極パッド２への溶融はんだ９の未着が発生する要因となる。

実施の形態１に係るプリント配線板１０は、はんだ付け方向の先頭側に、溶融はんだ９を電極パッド２に引き込むための溶融はんだ導入突起３が設けられている。溶融はんだ導入突起３の先端箇所３ａは、溶融はんだ非接触領域６の外側に達しており、なおかつ、電極パッド２溶融はんだ導入突起３とは同一の導体で形成されている。これにより、噴流はんだ付けにおいて溶融はんだ９がプリント配線板１０に接触する際、溶融はんだ導入突起３に接触した溶融はんだ９を電極パッド２及び電子部品５の電極５ａまで引き込むことができる。よって、実施の形態１に係るプリント配線板１０は、未はんだを防止することができる。

また、はんだ付け方向の後方側には、溶融はんだ９の離脱を促進する目的の溶融はんだ離脱突起４を設けており、溶融はんだ離脱突起４の先端箇所４ａは、溶融はんだ非接触領域６の外側に達しており、なおかつ、電極パッド２と溶融はんだ離脱突起４とは同一の導体で形成されている。噴流はんだ付けにおける溶融はんだ９が離脱の際に、溶融はんだ離脱突起４の先端箇所４ａから溶融はんだ９が離脱していくため、プリント配線板１０の電極パッド２又は電子部品５の電極５ａに溶融はんだ９が引き戻されることがない。したがって、プリント配線板１０は、いずれの電極パッド２においても溶融はんだ９が安定して離脱することとなり、溶融はんだ９の供給量が同量となる。これにより、プリント配線板１０は、はんだ過多を防止することができる。

実施の形態１に係るプリント配線板１０は、溶融はんだ導入突起３及び溶融はんだ離脱突起４を設けているため、電極パッド２ごとの溶融はんだ９の供給量を同量とし、フィレット形状を安定化することができる。したがって、プリント配線板１０が組み込まれた電子機器に温度サイクルが生じた場合においてもはんだ接合部の長期信頼性を確保する効果を得ることができる。

なお、上記の説明において、チップ状の電子部品５の両電極を接合する一対の電極パッド２について、溶融はんだ導入突起３の先端箇所３ａは、先端箇所３ａ同士の距離が最短となるように配置されており、溶融はんだ離脱突起４の先端箇所４ａは、先端箇所４ａ同士の距離が最短となるように配置されていたが、先端箇所３ａ及び先端箇所４ａの位置を変えてもよい。図４は、実施の形態１に係るプリント配線板の第１の変形例を示す図である。実施の形態１の第１の変形例に係るプリント配線板１０は、電極パッド２の四辺のうちはんだ付け方向に直交する二辺の最も外側に先端箇所３ａ及び４ａを配置している。図５は、実施の形態１に係るプリント配線板の第２の変形例を示す図である。実施の形態１の第２の変形例に係るプリント配線板１０は、電極パッド２の四辺のうちはんだ付け方向に直交する二辺の中央部に先端箇所３ａ及び４ａを配置している。図６は、実施の形態１に係るプリント配線板の第３の変形例を示す図である。実施の形態１の第３の変形例に係るプリント配線板１０は、電極パッド２の四辺のうちはんだ付け方向に直交する二辺の一方の中央部に先端箇所３ａを配置し、他方の最も外側に先端箇所４ａを配置している。図７は、実施の形態１に係るプリント配線板の第４の変形例を示す図である。実施の形態１の第４の変形例に係るプリント配線板１０は、電極パッド２の四辺のうちはんだ付け方向に直交する二辺の中央部と最も内側との間に溶融はんだ導入突起３及び溶融はんだ離脱突起４を配置している。

溶融はんだ導入突起３及び溶融はんだ離脱突起４が電極パッド２と同一の導体で形成されていること、溶融はんだ導入突起３の先端箇所３ａと溶融はんだ離脱突起４の先端箇所４ａとが溶融はんだ非接触領域６の外側まで達していること、及び、溶融はんだ導入突起３と電極パッド２と溶融はんだ離脱突起４とがはんだ付け方向に一列に並んでいることを満たせば、電極パッド２のいずれの箇所に溶融はんだ導入突起３及び溶融はんだ離脱突起４を設けた場合においても、それぞれ溶融はんだ９を導入及び離脱させることができる。すなわち、電極パッド２を挟んで一方側に溶融はんだ導入突起３が形成され、他方側に溶融はんだ離脱突起４が形成されていれば、溶融はんだ９を導入及び離脱させることができる。

図８は、実施の形態１に係るプリント配線板を用いた電子機器の構成を示す図である。プリント配線板１０に複数の電子部品５を実装して電子回路を形成してプリント基板とすることにより、電子機器１００を構成できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 基材、２ 電極パッド、３ 溶融はんだ導入突起、３ａ，４ａ 先端箇所、４ 溶融はんだ離脱突起、５ 電子部品、５ａ 電極、６ 溶融はんだ非接触領域、７ 噴流はんだ付け装置、９ 溶融はんだ、１０ プリント配線板、１００ 電子機器。

Claims (3)

1. 基材と、
   前記基材の表面に形成された電子部品をはんだ付けするための複数の電極パッドと、
   前記電極パッドに繋げて前記基材の表面に形成され、はんだ付けの際に溶融はんだを前記電極パッドへ引き込む溶融はんだ導入突起と、
   前記電極パッドに繋げて前記基材の表面に形成され、溶融はんだが離脱する瞬間に溶融はんだの離脱を促進する溶融はんだ離脱突起とを備え、
   前記溶融はんだ導入突起と、前記電極パッドと、前記溶融はんだ離脱突起とが、一列に並んでいるプリント配線板。
2. 前記溶融はんだ導入突起及び前記溶融はんだ離脱突起は、前記電極パッドに繋がる側が底辺の三角形形状である請求項１に記載のプリント配線板。
3. 請求項１又は２に記載のプリント配線板と、
   前記プリント配線板に実装された電子部品とを有する電子機器。

Images