JPWO2020194624A1 - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

プリント配線板（１０）は、噴流式はんだ付け装置によって電子部品がはんだ付けされるプリント配線板である。プリント配線板（１０）は、絶縁基板（１）と、絶縁基板（１）においてはんだ付け面となる一面に設けられたランド（２）と、絶縁基板（１）において絶縁基板（１）の厚み方向に貫通してランド（２）に設けられて、電子部品のリードが絶縁基板（１）において一面と背向する他面側から挿入される貫通孔（４）と、一面の面内における、予め決められた方向においてランド（２）と隣り合う領域において、一面の面内において予め決められた方向と直交する方向におけるランド（２）の形成領域と同じ領域にランド（２）と同じ幅で設けられた補助導体（３）と、を備える。

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、リフローはんだ付け工法とフローはんだ付け工法とがある。リフローはんだ付け工法では、プリント配線板の電極パッドに対し、はんだ微粒子とフラックスとが混錬されたソルダペーストが、メタルマスクを介して印刷機によって印刷される。そして、マウンターによって電子部品である表面実装部品がソルダペースト上に配置され、リフロー炉と呼ばれる加熱炉においてプリント配線板が昇温される。これにより、ソルダペースト中のフラックスが作用して表面実装部品の電極の表面の酸化被膜が除去され、清浄な状態が保たれる。その後、プリント配線板が、リフロー炉内において、はんだ微粒子が溶融する温度まで加熱されたゾーンまで搬送される。これにより、プリント配線板の電極パッドと電子部品の電極とがはんだ付けされる。

一方、溶融はんだにはんだ付け対象物を浸せきさせるフローはんだ付け工法では、プリント配線板のスルーホールに挿入実装部品である電子部品のリードが挿入され、スルーホールランドおよび電子部品のリードといったはんだ接合部にフラックスが塗布される。そして、プリント配線板は、はんだ付け装置内において予熱された後、溶融状態の噴流はんだと、プリント配線板および電子部品と、を接触させることでプリント配線板と電子部品とのはんだ付けがなされる。フローはんだ付け工法は、噴流はんだ付け工法とも呼ばれる。

一方、表面実装部品と挿入実装部品とを１つのプリント配線板に集約しなければならない場合に、製造コストの低減を目的として、混載実装と呼ばれるはんだ付け工法が採用される場合がある。この工法では、プリント配線板の一面に塗布された接着剤の上に表面実装部品が配置された後に接着剤を硬化させることで、電子部品がプリント配線板に仮固定される。つぎに、プリント配線板が反転され、プリント配線板の他面側からスルーホールに挿入実装部品のリードが挿入される。その後、表面実装部品と挿入部品とが一括で噴流はんだによってプリント配線板にはんだ付けされる。

プリント配線板に各種部品がはんだ付けされたプリント基板では、スルーホールめっきが形成されていない片面プリント配線板のような元から電子部品のリードとプリント配線板とのはんだ接合面積が少ないもの、および噴流はんだ付けによるはんだ接合量が不十分なものが存在しうる。このようなプリント基板が電子機器に組み込まれると、電子機器の動作による雰囲気の温度変化、および設置環境による雰囲気の温度変化に起因して温度サイクルが生じる。そして、温度サイクルにおける電子部品とプリント配線板との線膨張係数のミスマッチに起因するはんだ接合部のき裂が進展すると、早期に疲労破壊されて長期信頼性が損なわれるおそれがあった。

これに対して、特許文献１には、基板と、リード線を有し基板に設けられた電子部品と、基板上に回路を形成するよう設けられた導通ランドとを備えた回路基板において、リード線とはんだ付けされる導通ランドの、はんだ付け作業時の基板の送り方向における前方側に、はんだを誘引するための複数の誘引ランドが設けられた回路基板が開示されている。特許文献１に開示された回路基板では、フローはんだ付け工法によって基板への電子部品のはんだ付けが行われる際、溶融はんだは、送り方向における前方側の誘引ランドから接触し、その後離脱して溶融はんだ槽に戻る。続いて、つぎの誘引ランドでも溶融はんだの接触および離脱が繰り返される。

特開平１１−１７７２３２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された回路基板によれば、はんだ接合量を増やしたい箇所において前方の誘引ランドの溶融はんだを持ち越すことができないため、はんだ接合量を増加させることができない。このため、回路基板が電子機器に組み込まれた後に発生する温度サイクルにおいて、電子部品とプリント配線板との線膨張係数のミスマッチに起因するはんだ接合部のき裂が進展してしまうと、早期に疲労破壊されて長期信頼性が損なわれるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリント配線板にはんだ付けされる部品とプリント配線板とのはんだ接合量を増加させることができ、プリント配線板と部品とのはんだ接合部の長期信頼性が得られる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、本発明にかかるプリント配線板は、噴流式はんだ付け装置によって電子部品がはんだ付けされるプリント配線板である。プリント配線板は、絶縁基板と、絶縁基板においてはんだ付け面となる一面に設けられたランドと、絶縁基板において絶縁基板の厚み方向に貫通してランドに設けられて、電子部品のリードが絶縁基板において一面と背向する他面側から挿入される貫通孔と、一面の面内における、予め決められた方向においてランドと隣り合う領域において、一面の面内において予め決められた方向と直交する方向におけるランドの形成領域と同じ領域にランドと同じ幅で設けられた補助導体と、を備える。

本発明にかかるプリント配線板は、プリント配線板にはんだ付けされる部品とプリント配線板とのはんだ接合量を増加させることができ、プリント配線板と部品とのはんだ接合部の長期信頼性が得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板の要部平面図 図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図 本発明の実施の形態１における噴流式はんだ付け装置の構成を示す模式図 本発明の実施の形態１における噴流式はんだ付け装置の噴流式はんだ付け部の内部構造を示す模式断面図 噴流式はんだ付け装置においてプリント配線板を基板搬送方向の向きに搬送し、プリント配線板が溶融はんだと接触した瞬間を示す図 噴流式はんだ付け装置におけるプリント配線板の搬送が進み、ランド、補助導体および電子部品リードが溶融はんだと接触した後に溶融はんだが離脱する瞬間を示す図 噴流式はんだ付け装置におけるプリント配線板の搬送が進み、プリント配線板から溶融はんだが完全に離脱してはんだ付けが完了し、電子部品リードおよびランド、補助導体にはんだフィレットが形成された状態を示す図 図６に示す状態を図６における破線矢印Ａの方向から観察した状態を示す側面図 図７に示す状態を図７における破線矢印Ａの方向から観察した状態を示す側面図 図９に示したプリント配線板が電子機器に組み込まれた後の図１におけるＸ−Ｘ断面図 本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板の要部平面図 プリント配線板への電子部品のはんだ付けにおける、図８に対応した図

以下に、本発明の実施の形態にかかるプリント配線板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にかかるプリント配線板１０の要部平面図である。図１においては、プリント配線板１０の一面１ａにおけるランド２の形成領域を拡大して示している。また、図１においては、プリント配線板１０の貫通孔４に電子部品５の電子部品リード５ａが挿入された状態を示している。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

図１に示すプリント配線板１０は、絶縁基板１を有する。絶縁基板１は、絶縁基板１の面内方向において四角形状を有する。絶縁基板１における片側の面である一面１ａには、プリント配線板１０に回路を形成するように銅箔からなる不図示の配線パターンが形成されている。一面１ａは、絶縁基板１においてはんだ付け面となる面である。そして、絶縁基板１における一面１ａと背向する他面１ｂに電子部品５が実装される。すなわち、プリント配線板１０は、片面にのみ上に回路を形成する配線パターンが形成された片面仕様の片面プリント配線板である。

また、絶縁基板１の一面１ａには、電子部品５のリードである電子部品リード５ａを溶融はんだ８によって接合するためのランド２が設けられている。ランド２は、絶縁基板１の一面１ａの面内において、たとえば円形状に形成されている。

また、絶縁基板１の一面１ａにおけるランド２に隣り合う領域には、補助導体３が形成されている。補助導体３は、噴流はんだ付け完了の瞬間における、電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、ランド２からの溶融はんだ８の離脱のタイミングとが同じタイミングとなる位置に配置されている。さらに、ランド２の中心には、プリント配線板１０の他面１ｂとの導通を持たない貫通孔４が形成されている。すなわち、ランド２の中心には、壁面にスルーホールめっきが形成されていない貫通孔４が形成されている。

補助導体３は、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させるため、すなわち、プリント配線板１０と電子部品５とのはんだ接合量を増加させるために設けられている。補助導体３は、絶縁基板１の一面１ａの面内における、予め決められた方向である基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と隣り合う領域において、一面１ａの面内において基板搬送方向７におけるランド２の形成領域と同じ領域に、基板搬送方向７におけるランド２と同じ幅で設けられている。

補助導体３では、後述するように噴流はんだ付け完了の瞬間における、補助導体３からの溶融はんだ８の離脱のタイミングが、電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱のタイミングおよびランド２からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと同時になる。本実施の形態１では、補助導体３は、基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と接続された状態で形成されている。

貫通孔４には、プリント配線板１０の一面１ａに実装される電子部品５の電子部品リード５ａが、プリント配線板１０の一面１ａ側から挿入されている。プリント配線板１０は、電子部品リード５ａがプリント配線板１０の一面１ａ側から挿入された状態で、他面１ｂ側が下向きにされた状態で基板搬送方向７の向きに搬送されて、電子部品リード５ａとランド２との噴流はんだ付けが行われる。プリント配線板１０では、一面１ａがはんだ付け面となる。電子部品５は、プリント配線板１０の一面１ａの面内方向においてたとえば四角形状を有する。

なお、プリント配線板１０の一面１ａには、一般的なプリント配線板と同様に、必要な部分のみを露出させてプリント配線板１０の一面１ａを覆う絶縁層であるソルダーレジスト層６が設けられている。ソルダーレジスト層６は、ランド２と補助導体３とを露出させた状態で、プリント配線板１０の一面１ａを覆っている。なお、理解の容易のため、図２以降ではソルダーレジスト層６の図示を省略している。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板１０のはんだ付けを行う噴流式はんだ付け装置１００について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における噴流式はんだ付け装置１００の構成を示す模式図である。図４は、本発明の実施の形態１における噴流式はんだ付け装置１００の噴流式はんだ付け部１０１の内部構造を示す模式断面図である。噴流式はんだ付け装置１００は、噴流式はんだ付け部１０１と、搬送部１０２と、予備加熱部１０３とを有する。

噴流式はんだ付け部１０１は、被はんだ付けワークであるプリント配線板１０の基板搬送方向７において、予備加熱部１０３の下流側に配置されている。噴流式はんだ付け部１０１は、溶融はんだ８を貯留するはんだ槽８１と、プリント配線板１０に対して溶融はんだ８の１次噴流８６を吹き付ける噴流部である第１噴流部８２と、プリント配線板１０に対して溶融はんだ８の２次噴流８７を吹き付ける噴流部である第２噴流部８３と、溶融はんだ８を加熱するヒータ８４と、を備える。

第１噴流部８２は、プリント配線板１０の搬送方向において上流側に配置される。第１噴流部８２は、はんだ槽８１内において第１噴流部８２で用いる溶融はんだ８を仕切る第１仕切部９１と、溶融はんだ８の１次噴流８６を噴出させてプリント配線板１０に溶融はんだ８を供給する噴流部である１次噴流ノズル９２と、１次噴流ノズル９２から１次噴流８６を噴出させるために溶融はんだ８の流れを発生させる１次噴流ポンプ９３と、を備える。

第２噴流部８３は、プリント配線板１０の搬送方向において下流側に配置される。第２噴流部８３は、はんだ槽８１内において第２噴流部８３で用いる溶融はんだ８を仕切る第２仕切部９４と、溶融はんだ８の２次噴流８７を噴流させてプリント配線板１０に溶融はんだ８を供給する噴流部である２次噴流ノズル９５と、２次噴流ノズル９５から２次噴流８７を噴出させるために溶融はんだ８の流れを発生させる２次噴流ポンプ９６と、を備える。

はんだ槽８１に貯留された溶融はんだ８は、ヒータ８４によって加熱され、一部が１次噴流ポンプ９３の発生する流れによって１次噴流ノズル９２から１次噴流８６として吹き上げられる。また、はんだ槽８１に貯留されてヒータ８４によって加熱された溶融はんだ８の一部は、２次噴流ポンプ９６の発生する流れによって２次噴流ノズル９５から２次噴流８７として吹き上げられる。

搬送部１０２は、予めはんだ付け面にフラックスが塗布された被はんだ付けワークであるプリント配線板１０を予備加熱部１０３に搬入し、予備加熱部１０３で予備加熱されたプリント配線板１０を予備加熱部１０３から搬出する。また、搬送部１０２は、予備加熱部１０３から搬出したプリント配線板１０を噴流式はんだ付け部１０１に搬入し、噴流式はんだ付け部１０１ではんだ付け処理が施されたプリント配線板１０を噴流式はんだ付け部１０１から搬出する。プリント配線板１０は、はんだ付け面である一面１ａが下側とされた状態で搬送される。

予備加熱部１０３は、プリント配線板１０の搬送方向において、噴流式はんだ付け部１０１の上流側に配置されている。予備加熱部１０３は、プリント配線板１０に対して、噴流式はんだ付け部１０１におけるはんだ付け処理前に予め決められた温度に加熱する予備加熱を行う。予備加熱部１０３は、任意の温度に加熱温度が設定可能とされている。

つぎに、プリント配線板１０を用いて、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２との間をはんだ付けする方法について説明する。以下では、噴流式はんだ付け装置１００の噴流式はんだ付け部１０１における第１噴流部８２での溶融はんだ８である１次噴流８６によるプリント配線板１０のはんだ付けを例に説明する。

図５から図７は、噴流式はんだ付け装置１００においてプリント配線板１０を基板搬送方向７の向きに搬送して噴流はんだ付けをする状態を示す模式断面図である。図５は、噴流式はんだ付け装置１００においてプリント配線板１０を基板搬送方向７の向きに搬送し、プリント配線板１０が溶融はんだ８と接触した瞬間を示す図である。図６は、噴流式はんだ付け装置１００におけるプリント配線板１０の搬送が進み、ランド２、補助導体３および電子部品リード５ａが溶融はんだ８と接触した後に溶融はんだ８が離脱する瞬間を示す図である。図７は、噴流式はんだ付け装置１００におけるプリント配線板１０の搬送が進み、プリント配線板１０から溶融はんだ８が完全に離脱してはんだ付けが完了し、電子部品リード５ａ、ランド２および補助導体３にはんだフィレット９が形成された状態を示す図である。

図８は、図６に示す状態を図６における破線矢印Ａの方向から観察した状態を示す側面図である。すなわち、図８は、プリント配線板１０を基板搬送方向７における後方側から観察した状態を示しており、プリント配線板１０から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態を示している。図８に示すように、プリント配線板１０から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態においては、ランド２、補助導体３および電子部品リード５ａから溶融はんだ８が離脱しようとしてくびれ、電子部品リード５ａの周囲の溶融はんだ８がくびれた離脱形状２１をなしている。

また、図８には、比較例のプリント配線板におけるランド２に、プリント配線板１０と同様に電子部品５の電子部品リード５ａをはんだ付けする場合を破線矢印Ａの方向から観察した状態の溶融はんだ８を併せて破線で示している。比較例のプリント配線板は、補助導体３を備えないこと以外は、プリント配線板１０と同様の構成を有する。比較例のプリント配線板も、プリント配線板１０と同様に、電子部品５の電子部品リード５ａがプリント配線板１０の一面１ａ側から貫通孔４に挿入されている。

比較例のプリント配線板においても、比較例のプリント配線板から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態においては、プリント配線板１０と同様に、ランド２、補助導体３および電子部品リード５ａから溶融はんだ８が離脱しようとしてくびれ、電子部品リード５ａの周囲の溶融はんだ８がくびれた離脱形状３１をなしている。

図９は、図７に示す状態を破線矢印Ａの方向から観察した状態を示す側面図である。すなわち、図９は、プリント配線板１０を基板搬送方向７における後方側から観察した状態を示しており、プリント配線板１０のはんだ付けが完了した状態を示している。図９に示すように、ランド２および補助導体３と、電子部品リード５ａとの間には、はんだフィレット９が形成されている。はんだフィレット９は、電子部品リード５ａに対して、濡れ上がり高さ１１まで形成されている。濡れ上がり高さ１１は、電子部品５の上面からのはんだフィレット９の高さ、すなわち、プリント配線板１０の厚み方向における電子部品５の表面からのはんだフィレット９の高さである。

また、図９には、１次噴流８６によるはんだ付けが完了した比較例のプリント配線板を基板搬送方向７における後方側から観察した状態のはんだフィレット３２を併せて破線で示している。比較例のプリント配線板においても、ランド２および補助導体３と、電子部品リード５ａとの間には、はんだフィレット３２が形成されている。はんだフィレット３２は、電子部品リード５ａに対して、濡れ上がり高さ３３まで形成されている。濡れ上がり高さ３３は、電子部品５の上面からのはんだフィレット３２の高さ、すなわち、プリント配線板１０の厚み方向における電子部品５の表面からのはんだフィレット３２の高さである。

なお、図９に示すようにはんだ付けが完了したプリント配線板１０は、第２噴流部８３における溶融はんだ８の２次噴流８７で、貫通孔４に差し込まれた電子部品リード５ａおよび貫通孔４内にもはんだを吸い上がらせ、充填させて、最終的にプリント配線板１０と電子部品５とのはんだ付けが完了する。

図１０は、図９に示したプリント配線板１０が電子機器に組み込まれた後の図１におけるＸ−Ｘ断面図である。プリント配線板１０が電子機器に組み込まれると、電子機器の動作による雰囲気の温度変化、および設置環境による雰囲気の温度変化に起因して温度サイクルが生じる。そして、温度サイクルにおける電子部品５とプリント配線板１０との線膨張係数のミスマッチに起因するはんだ接合部であるはんだフィレット９にき裂１２が発生する。電子機器の使用に伴って、はんだ接合部のき裂１２は経時的に進展する。き裂１２の進展方向は、電子部品リード５ａの延在方向と並行するような向きとなる。

また、図１０には、図９に示したようにはんだフィレット３２が形成されてはんだ付けが行われた比較例のプリント配線板が電子機器に組み込まれた後の図１におけるＸ−Ｘ断面に対応するはんだフィレット３２の状態を破線で併せて示している。比較例のプリント配線板においても、プリント配線板１０と同様に、電子機器に組み込まれると、電子機器の動作による雰囲気の温度変化、および設置環境による雰囲気の温度変化に起因して温度サイクルが生じる。そして、温度サイクルにおける電子部品５とプリント配線板との線膨張係数のミスマッチに起因するはんだ接合部であるはんだフィレット３２にき裂３４が発生する。き裂３４の進展方向は、電子部品リード５ａの延在方向と並行するような向きとなる。

つぎに、本実施の形態１にかかるプリント配線板１０の効果について説明する。上述したように、絶縁基板１の一面１ａの面内における、予め決められた方向である基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と隣り合う領域には、一面１ａの面内において基板搬送方向７におけるランド２の形成領域と同じ領域に、基板搬送方向７におけるランド２と同じ幅で補助導体３が設けられている。そして、プリント配線板１０の一面１ａに実装される電子部品５の電子部品リード５ａが、プリント配線板１０の一面１ａ側から貫通孔４に挿入された状態で、他面１ｂ側が下向きにされた状態で基板搬送方向７の向きに搬送されて、電子部品リード５ａとランド２との噴流はんだ付けが行われる。

上述したようなランド２の周辺の領域に補助導体３を設けることにより、図８に示すように、噴流はんだ付け完了の瞬間における、電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、ランド２からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、補助導体３からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、を同時にすることができる。これにより、電子部品リード５ａとランド２と補助導体３をランド２とから離脱する溶融はんだ８が一体となって、大きな一体の離脱形状２１を構成することができる。

一体となって離脱形状２１を構成する、離脱する溶融はんだ８は、プリント配線板１０の一面１ａの面内における基板搬送方向７と直交する方向における長さが、ランド２の両脇に設けられた２つの補助導体３の基板搬送方向７と直交する方向全領域を含む長さとされており、離脱形状３１よりも大幅に大きなものとなっている。そして、離脱形状２１の溶融はんだ８が、完全にプリント配線板１０から離脱することにより、図８に示すようなはんだフィレット９を形成することができる。これにより、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させることができる。すなわち、プリント配線板１０と電子部品５とのはんだ接合量を増加させることができる。

すなわち、プリント配線板１０では、補助導体３を設けることにより、電子部品リード５ａとランド２と補助導体３とからの溶融はんだ８の離脱を同じタイミングとすることで、補助導体３を設けていない場合に比べて、基板搬送方向７と直交する方向における長さが長く、はんだの濡れ上がり高さ１１が高い、補助導体３を設けない場合に比べて相対的に大きなはんだフィレット９を形成することができる。

一方、比較例のプリント配線板は、プリント配線板１０の表面に補助導体３が設けられていないため、溶融はんだ８の離脱形状３１は、図８に示すように基板搬送方向７と直交する方向におけるランド２の両端を起点として広がり、その後、切れて完全にプリント配線板１０から離脱する。この場合に形成されるはんだフィレット３２は、上述したはんだフィレット９に比べて、基板搬送方向７と直交する方向における長さが短く、はんだの濡れ上がり高さ３３が濡れ上がり高さ１１よりも低い。すなわち、はんだフィレット３２は、相対的にはんだフィレット９よりも小さい。

はんだ接合部であるはんだフィレット９に生じるき裂１２、およびはんだ接合部であるはんだフィレット３２に生じるき裂３４は、電子部品リード５ａに並行して進展する。はんだフィレット９に生じるき裂１２およびはんだフィレット３２に生じるき裂３４の進展する長さが同じ場合であっても、相対的に大きいはんだフィレット９が形成されるプリント配線板１０では、き裂１２によりはんだ接合部であるはんだフィレット９が完全に破断することがない。

上述したように、プリント配線板１０は、プリント配線板１０の一面１ａの面内における、基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と隣り合う領域には、一面１ａの面内において基板搬送方向７におけるランド２の形成領域と同じ領域に、基板搬送方向７におけるランド２と同じ幅で補助導体３が設けられている。補助導体３を有するプリント配線板１０は、噴流はんだ付け完了の瞬間における、電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、ランド２からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、補助導体３からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、を同時にすることができる。

これにより、プリント配線板１０では、電子部品リード５ａとランド２と補助導体３をランド２とから離脱する溶融はんだ８が一体となって、大きな一体の離脱形状２１を構成することができる。この結果、補助導体３を有さない場合と比べて、基板搬送方向７と直交する方向における長さが長く、濡れ上がり高さ１１が高い、相対的に大きなはんだフィレット９を形成することができ、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させることができる。

このようなプリント配線板１０では、電子部品５のはんだ付け完了後に電子機器に組み込まれ、温度サイクルにおける電子部品５とプリント配線板１０との線膨張係数のミスマッチに起因するき裂１２がはんだフィレット９に発生して進展した場合においても、はんだ接合部であるはんだフィレット９が完全に破断することがない。これにより、プリント配線板１０では、はんだフィレット９による電子部品リード５ａとランド２との接合の信頼性を高くすることができ、長期信頼性を確保することができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、補助導体３が、基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と接続された状態で形成されている場合について説明した。本実施の形態２では、ランド２と補助導体３を分離した場合について説明する。図１１は、本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板４０の要部平面図である。図１１は、図１に対応する図である、プリント配線板４０の一面１ａにおけるランド２の形成領域を拡大して示している。また、図１１においては、プリント配線板４０の貫通孔４に電子部品５の電子部品リード５ａが挿入された状態を示している。

プリント配線板４０は、補助導体３がランド２から離間して設けられていること以外は、プリント配線板１０と同様の構成を有する。すなわち、プリント配線板４０は、絶縁基板１の一面１ａの面内における、基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と隣り合う領域に、一面１ａの面内において基板搬送方向７におけるランド２の形成領域と同じ領域に、基板搬送方向７におけるランド２と同じ幅で、２つの補助導体３が設けられている。そして、補助導体３は、基板搬送方向７と直交する方向における両側に、基板搬送方向７と直交する方向においてランド２から離間した状態で設けられている。

図１２は、プリント配線板４０への電子部品５のはんだ付けにおける、図８に対応した図である。すなわち、図１２は、プリント配線板４０を基板搬送方向７における後方側から観察した状態を示しており、プリント配線板４０から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態を示している。図１２に示すように、プリント配線板４０から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態においては、ランド２、補助導体３および電子部品リード５ａから溶融はんだ８が離脱しようとしてくびれ、電子部品リード５ａの周囲の溶融はんだ８がくびれた離脱形状４１をなしている。

プリント配線板４０では、ランド２と補助導体３とを離間させて配置しているため、溶融はんだ８の離脱の瞬間、絶縁基板１の一面１ａと溶融はんだ８とが接触しない溶融はんだ非接触領域１３が形成される。しかし、補助導体３からの溶融はんだ８の離脱タイミングは、ランド２および電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱タイミングと同時である。したがって、プリント配線板１０の場合と同様に、離脱形状４１は基板搬送方向７と直交する方向における２つの補助導体３の両端を起点として形成される。

このため、プリント配線板４０においても、実施の形態１の場合と同様に、ランド２および補助導体３と、電子部品リード５ａとの間に、補助導体３を備えない場合に比べて相対的に大きなはんだフィレット９を形成することができる。これにより、プリント配線板４０のはんだ付けにおいては、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させることができる。すなわち、プリント配線板４０と電子部品５とのはんだ接合量を増加させることができる。

このようなプリント配線板４０では、プリント配線板１０と同様に、電子部品５のはんだ付け完了後に電子機器に組み込まれ、温度サイクルにおける電子部品とプリント配線板４０との線膨張係数のミスマッチに起因するき裂がはんだフィレットに発生して進展した場合においても、はんだ接合部であるはんだフィレットが完全に破断することがない。これにより、プリント配線板４０では、はんだフィレットによる電子部品リード５ａとランド２との接合の信頼性を高くすることができ、長期信頼性を確保することができる。

なお、上述した実施の形態１において示したプリント配線板１０および実施の形態２において示したプリント配線板４０には、片面にのみ配線パターンおよびランド２が形成された片面プリント配線板を例として挙げたが、補助導体３が適用できるプリント配線板はこれに限定されない。例えば、補助導体３は、両面プリント配線板および多層プリント配線板に適用されてもよい。また、絶縁基板１に用いられる絶縁基材としては、絶縁性を有する材料、たとえば、ガラス織布、ガラス不織布、紙基材などに、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを含侵させたいずれの基材を用いてもよい。

また、上述した実施の形態１および実施の形態２に用いられる溶融はんだ８の材料には、たとえば３質量％銀（Ａｇ）、０．５質量％銅（Ｃｕ）を含み、残部が錫（Ｓｎ）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、溶融はんだ８の材料はこれに限定されない。溶融はんだ８の材料には、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−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。

さらに、上述した実施の形態１および実施の形態２において示した電子部品５には、電子部品リード５ａを有する挿入実装部品を例として挙げたが、プリント配線板１０およびプリント配線板４０に実装される電子部品はこれに限定されない。プリント配線板１０およびプリント配線板４０には、電子部品とプリント配線板との間に形成されるはんだフィレットを大きくして溶融はんだの接合量を増やしたい表面実装部品を用いてもよい。

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、実施の形態の技術同士を組み合わせることも可能であるし、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 絶縁基板、１ａ 一面、１ｂ 他面、２ ランド、３ 補助導体、４ 貫通孔、５ 電子部品、５ａ 電子部品リード、６ ソルダーレジスト層、７ 基板搬送方向、８ 溶融はんだ、９，３２ はんだフィレット、１０，４０ プリント配線板、１１，３３ 濡れ上がり高さ、１２，３４ き裂、１３ 溶融はんだ非接触領域、２１，３１，４１ 離脱形状、８１ はんだ槽、８２ 第１噴流部、８３ 第２噴流部、８４ ヒータ、８６ １次噴流、８７ ２次噴流、９１ 第１仕切部、９２ １次噴流ノズル、９３ １次噴流ポンプ、９４ 第２仕切部、９５ ２次噴流ノズル、９６ ２次噴流ポンプ、１００ 噴流式はんだ付け装置、１０１ 噴流式はんだ付け部、１０２ 搬送部、１０３ 予備加熱部。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプリント配線板は、噴流式はんだ付け装置によって電子部品がはんだ付けされるプリント配線板である。プリント配線板は、絶縁基板と、絶縁基板においてはんだ付け面となる一面に設けられたランドと、絶縁基板において絶縁基板の厚み方向に貫通してランドに設けられて、電子部品のリードが絶縁基板において一面と背向する他面側から挿入される貫通孔と、一面の面内における、予め決められた方向においてランドと隣り合う領域において、一面の面内において予め決められた方向と直交する方向におけるランドの形成領域と同じ領域にランドと同じ幅で設けられた補助導体と、ランドと補助導体とを露出させた状態で一面を覆って一面に設けられたソルダーレジスト層と、を備える。予め決められた方向は、噴流式はんだ付け装置によるプリント配線板のはんだ付けにおいてプリント配線板が搬送される基板搬送方向と直交する方向である。

貫通孔４には、プリント配線板１０の一面１ａに実装される電子部品５の電子部品リード５ａが、プリント配線板１０の他面１ｂ側から挿入されている。プリント配線板１０は、電子部品リード５ａがプリント配線板１０の他面１ｂ側から挿入された状態で、一面１ａ側が下向きにされた状態で基板搬送方向７の向きに搬送されて、電子部品リード５ａとランド２との噴流はんだ付けが行われる。プリント配線板１０では、一面１ａがはんだ付け面となる。電子部品５は、プリント配線板１０の一面１ａの面内方向においてたとえば四角形状を有する。

また、図８には、比較例のプリント配線板におけるランド２に、プリント配線板１０と同様に電子部品５の電子部品リード５ａをはんだ付けする場合を破線矢印Ａの方向から観察した状態の溶融はんだ８を併せて破線で示している。比較例のプリント配線板は、補助導体３を備えないこと以外は、プリント配線板１０と同様の構成を有する。比較例のプリント配線板も、プリント配線板１０と同様に、電子部品５の電子部品リード５ａがプリント配線板１０の他面１ｂ側から貫通孔４に挿入されている。

比較例のプリント配線板においても、比較例のプリント配線板から溶融はんだ８が離脱する瞬間の状態においては、プリント配線板１０と同様に、ランド２および電子部品リード５ａから溶融はんだ８が離脱しようとしてくびれ、電子部品リード５ａの周囲の溶融はんだ８がくびれた離脱形状３１をなしている。

図９は、図７に示す状態を破線矢印Ａの方向から観察した状態を示す側面図である。すなわち、図９は、プリント配線板１０を基板搬送方向７における後方側から観察した状態を示しており、プリント配線板１０のはんだ付けが完了した状態を示している。図９に示すように、ランド２および補助導体３と、電子部品リード５ａとの間には、はんだフィレット９が形成されている。はんだフィレット９は、電子部品リード５ａに対して、濡れ上がり高さ１１まで形成されている。濡れ上がり高さ１１は、ランド２および補助導体３の上面からのはんだフィレット９の高さ、すなわち、プリント配線板１０の厚み方向におけるランド２および補助導体３の表面からのはんだフィレット９の高さである。

また、図９には、１次噴流８６によるはんだ付けが完了した比較例のプリント配線板を基板搬送方向７における後方側から観察した状態のはんだフィレット３２を併せて破線で示している。比較例のプリント配線板においても、ランド２と電子部品リード５ａとの間には、はんだフィレット３２が形成されている。はんだフィレット３２は、電子部品リード５ａに対して、濡れ上がり高さ３３まで形成されている。濡れ上がり高さ３３は、ランド２の上面からのはんだフィレット３２の高さ、すなわち、プリント配線板１０の厚み方向におけるランド２の表面からのはんだフィレット３２の高さである。

つぎに、本実施の形態１にかかるプリント配線板１０の効果について説明する。上述したように、絶縁基板１の一面１ａの面内における、予め決められた方向である基板搬送方向７と直交する方向においてランド２と隣り合う領域には、一面１ａの面内において基板搬送方向７におけるランド２の形成領域と同じ領域に、基板搬送方向７におけるランド２と同じ幅で補助導体３が設けられている。そして、プリント配線板１０の他面１ｂに実装される電子部品５の電子部品リード５ａが、プリント配線板１０の他面１ｂ側から貫通孔４に挿入された状態で、一面１ａ側が下向きにされた状態で基板搬送方向７の向きに搬送されて、電子部品リード５ａとランド２との噴流はんだ付けが行われる。

上述したようなランド２の周辺の領域に補助導体３を設けることにより、図８に示すように、噴流はんだ付け完了の瞬間における、電子部品リード５ａからの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、ランド２からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、補助導体３からの溶融はんだ８の離脱のタイミングと、を同時にすることができる。これにより、電子部品リード５ａとランド２と補助導体３とから離脱する溶融はんだ８が一体となって、大きな一体の離脱形状２１を構成することができる。

一体となって離脱形状２１を構成する、離脱する溶融はんだ８は、プリント配線板１０の一面１ａの面内における基板搬送方向７と直交する方向における長さが、ランド２の両脇に設けられた２つの補助導体３の基板搬送方向７と直交する方向全領域を含む長さとされており、離脱形状３１よりも大幅に大きなものとなっている。そして、離脱形状２１の溶融はんだ８が、完全にプリント配線板１０から離脱することにより、図９に示すようなはんだフィレット９を形成することができる。これにより、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させることができる。すなわち、プリント配線板１０と電子部品５とのはんだ接合量を増加させることができる。

これにより、プリント配線板１０では、電子部品リード５ａとランド２と補助導体３とから離脱する溶融はんだ８が一体となって、大きな一体の離脱形状２１を構成することができる。この結果、補助導体３を有さない場合と比べて、基板搬送方向７と直交する方向における長さが長く、濡れ上がり高さ１１が高い、相対的に大きなはんだフィレット９を形成することができ、電子部品５の電子部品リード５ａとランド２とを接合するはんだ接合量を増加させることができる。

Claims (3)

1. 噴流式はんだ付け装置によって電子部品がはんだ付けされるプリント配線板であって、
   絶縁基板と、
   前記絶縁基板においてはんだ付け面となる一面に設けられたランドと、
   前記絶縁基板において前記絶縁基板の厚み方向に貫通して前記ランドに設けられて、前記電子部品のリードが前記絶縁基板において前記一面と背向する他面側から挿入される貫通孔と、
   前記一面の面内における、予め決められた方向において前記ランドと隣り合う領域において、前記一面の面内において前記予め決められた方向と直交する方向における前記ランドの形成領域と同じ領域に前記ランドと同じ幅で設けられた補助導体と、
   を備えるプリント配線板。
2. 前記補助導体は、前記予め決められた方向と直交する方向において前記ランドから離間して設けられている請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記予め決められた方向は、前記噴流式はんだ付け装置による前記プリント配線板のはんだ付けにおいて前記プリント配線板が搬送される基板搬送方向と直交する方向である請求項１または２に記載のプリント配線板。

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