KR20000075453A - 양면패턴 도통용 판금부품 및 프린트배선판 - Google Patents
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Abstract
양면패턴 도통용 판금부품 및 프린트배선판에 관한 것으로서, 판금부품의 구조를 개선하여 저가격이고 또한 신뢰성이 높고 고밀도실장된 프린트배선판을 실현하기 위해, 프린트배선판의 제1면과 제2면 상에 각각 배치된 제1면부패턴과 제2면부패턴을 서로 접속시키기 위한 양면패턴 도통용 판금부품으로서, 리드부, 연결부분, 천정부 및 피땜납부분을 구비하고, 리드부, 연결부분, 천정부 및 피땜납부분은 일체화되어 있고, 리드부는 그의 끝부가 제2면보다 돌출하도록 프린트배선판을 관통하는 삽입구멍에 삽입 가능한 형상 및 치수를 갖고, 리드부의 끝부는 리드부의 삽입구멍으로의 삽입 후에 제2면부패턴에 납땜 가능한 재질로 하였다.
이와 같은 구성으로 하는 것에 의해서, 환경온도의 변동에 따른 프린트배선판의 열수축 등에 의한 납땜부로의 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 납땜부분에 균열이 발생하지 않는다는 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 전자기기 등에 사용하는 양면프린트배선판의 제조기술에 관한 것으로서, 특히 그 제조에 사용하는 양면패턴 도통용 판금부품의 구조를 개선하는 것에 관한 것이다.
도 3은 프린트배선판상에 배치된 양면패턴을 서로 도통시키기 위해서 사용되는 종래의 양면패턴 도통용 판금부품(9)(이하, 종래의 판금부품이라고도 한다)를 도시한 사시도이다. 또, 도 4는 그 부품(9)를 프린트배선판에 실장한 상태를 도시한 종단면도이다.
양면(3), (4)에 있어서, (1)은 프린트배선판(PCB라고도 한다), (1a)는 기재(基材), (2)는 땜납, (3)은 땜납레지스트, (4)는 PCB(1)의 A면부패턴, (5)는 PCB(1)의 B면부패턴, (6)은 PCB(1)을 관통하는 삽입구멍, (7)은 크림땜납, (9c)는 종래의 판금부품(9)의 천정부, (9b)는 천정부(9c)의 끝부에서 만곡부R1을 이루도록 내측으로 절곡되어 천정부(9c)와 대면하면서 연장된 피땜납면부, (9a)는 피땜납면부(9b)에서 아래쪽으로 향해 돌출된 리드부이다.
다음에, 본 판금부품(9)의 작용에 대해서 설명한다.
양면의 각각 상에 패턴이 배치되어 소정의 회로를 형성하고 있는 프린트배선판의 양면패턴끼리를 서로 도통시키기 위한 방법으로서는 ① 삽입구멍(스루홀)을 동도금하는 방법, ② 삽입구멍에 은페이스트를 충전, 경화시켜서 양면패턴의 도통을 도모하는 방법, ③ 아이릿을 삽입, 코킹한 후 납땜하는 것에 의해서 양면패턴을 도통시키는 방법, ④ 점퍼선을 삽입하고, 양면을 납땜하는 것에 의해 도통시키는 방법등이 제안되고는 있지만, 각각 문제점을 갖고 있다. 상기 ① 및 ②의 선행기술에서는 기판측에 가공처리를 실시하기 때문에 기판이 고가로 된다라는 문제점을 갖고 있다. 한편, 상기 ③ 및 ④의 기술에서는 그와 같은 비용면에서의 문제점은 발생하지 않지만, 장치의 동작중의 환경온도의 변동에 의해서 발생하는 PCB의 열팽창이나 수축에 따라 발생하는 응력에 의해서 땜납부분에 균열이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다.
그래서, 이들 모든 문제점을 동시에 해결하기 위해서 고안된 것이 도 3 및 도 4에 도시한 프린트배선판의 제조방법이다.
우선, 프린트배선판(1)상에 배치된 A면부패턴(4)상에 크림땜납(7)을 크림땜납 인쇄기를 사용해서 인쇄한다. 다음에, 도 3에 도시한 양면패턴 도통용 판금부품(9)을 범용의 표면실장부품장착기를 사용해서 크림땜납(7)상에 장착한다. 이때, 종래의 판금부품(9)가 갖는 돌출된 리드(9a)는 프린트배선판(1)에 마련된 삽입구멍(6)에 삽입되고 그의 끝부가 B면보다 약간 돌출하게 된다. 또, 다른 표면실장형 전자부품도 동일 공정시에 대응하는 패턴상에 장착된다.
다음에, 리플로장치에 의해서 크림땜납(7)을 용융시켜 종래의 판금부품(9)의 A면측의 피땜납면부(9b)와 A면부패턴(4)를 납땜한다. 지금까지의 흐름에 있어서의 실장은 일련의 표면실장라인 공정에 있어서 실현할 수 있고, 공정이 복잡하게 되는 일은 없다. 또, 표면실장 부품장착기에 의해 장착하기 때문에 미용융의 크림땜납(7)을 비산시키는 일도 없다.
다음에, 삽입실장부품을 대응하는 다른 삽입구멍에 각각 삽입하고, 그들과 동시에 종래의 판금부품(9)의 돌출된 리드부(9a)의 끝부와 B면부패턴(5)의 납땜을 플로납땜장치(flow soldering device)에 의해서 일괄해서 실행한다. 이때, 땜납의 모세관현상에 의해 종래의 판금부품(9)의 서로 대향하는 2개의 리드부(9a)사이에 땜납이 상승해서 유입하고, 유입된 땜납분만큼 리드의 체적이 증가하게 되므로, 전류의 허용값을 약간 증가시킬 수 있다.
이와 같이 해서 제조된 프린트배선판(1)은 전자기기에 조립되지만, 전자기기의 동작/정지시에 기인하는 환경온도의 변동에 의해 프린트배선판(1)의 기재(1a)도 마찬가지로 반복해서 온도변화를 받게 되는 결과, 이 기재(1a)에 수축 등의 응력이 발생하고 이 응역에 의해서 납땜부분의 땜납에 균열이 발생하는 것이 문제로 되지만, 도 3에 도시한 종래의 판금부품(9)는 그의 만곡부R1에 있어서 상기 응력을 분산시킬 수 있으므로 땜납균열의 발생을 방지하는 것을 가능하게 하는 것이다.
상기한 바와 같이, 도 3에 도시한 구조를 갖는 종래의 판금부품(9)는 고밀도실장 가능, 저가격 및 땜납균열의 발생 방지와 같은 모든 효과를 갖는다. 그러나, 종래의 판금부품(9)는 도 4에 도시한 바와 같이 프린트배선판(1)에 밀착에 가까운 상태로 실장될 가능성이 있는 구조로 되어 있고, 또 천정부(9c) 및 피땜납면부(9b)의 면적이 넓기 때문에 만곡부R1의 강성이 강하고, 이 만곡부R1에서 응력을 충분히 분산시킬 수 없을 가능성도 있다. 또, A면과 B면의 납땜사이의 거리는 응역분산이라 하는 관점에서 본 경우에는 비교적 짧은 것이 아니라고 고려된다. 그 때문에 종래의 판금부품(9)는 응력을 완전히 분산시킬 수 없다는 문제점을 여전히 갖고 있는 것으로 고려된다.
이상에 의해, 도 3의 종래의 판금부품(9)를 사용해서 양면패턴을 서로 도통t시켜 접속하더라도, 여전히 납땜사이에 응력이 집중하여 납땜부에 균열이 발생할 확률이 적지 않다라는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 종래의 판금부품의 구조를 개선하여 저가격이고 또한 신뢰성이 높고 고밀도실장된 프린트배선판을 실현하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 양면패턴 도통용 판금부품의 1예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 프린트배선판과 그것에 납땜에 의해 표면실장된 양면패턴 도통용 판금부품을 도시한 종단면도,
도 3은 종래의 양면패턴 도통용 판금부품의 1예를 도시한 사시도,
도 4는 종래의 프린트배선판과 그것에 납땜실장된 양면패턴 도통용 판금부픔을 도시한 종단면도.
※부호의 설명※
1. 프린트배선판, 1a. 기재, 2. 땜납, 3. 땜납레지스트(solder resist) , 4. A면부패턴(제1면부패턴), 5. B면부패턴(제2면부패턴), 6. 삽입구멍, 7. 크림땜납(cream solder), 8. 양면패턴 도통용 판금부품, 8a. 리드부, 8b. 피땜납부분, 8c. 천정부, 8d. 연결부분, 9. 종래의 양면패턴 도통용 판금부품, 9a. 종래의 양면패턴 도통용 판금부품의 돌출된 리드부.
본 발명은 프린트배선판의 제1면과 제2면상에 각각 배치된 제1면부패턴과 제2면부패턴을 서로 접속시키기 위한 양면패턴 도통용 판금부품으로서, 그 끝부가 상기 제2면보다 돌출하도록 상기 프린트배선판을 관통하는 삽입구멍에 삽입 가능하고 또한 상기 삽입후에 상기 끝부가 상기 제2면부패턴에 납땜되는 리드부는 제1만곡부를 형성하는 연결부분을 거쳐서 천정부의 제1부분에 연결되어 있고, 상기 제1부분에 연결된 상기 천정부의 제2부분의 끝부에서는 상기 제1면과 평행한 면을 갖는 끝부가 상기 제1면부패턴에 납땜되는 피땜납부분이 제2만곡부를 이루어 상기 제2부분과 대면하면서 연장되어 있고, 상기 피땜납부분의 상기 천정부로 부터의 높이가 상기 연결부분의 상기 천정부로 부터의 높이보다도 큰 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기한 양면패턴 도통용 판금부품에 있어서 상기 제1부분은 상기 천정부의 중앙부에 위치하고, 상기 제2부분은 상기 천정부의 긴쪽방향을 따라상기 제1부분 보다 외측으로 돌출해서 연장된 상기 천장부의 한쪽의 측변부에 해당하고, 상기 피땜납부분의 상기 끝부의 폭은 상기 제2부분의 폭에 상당하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기한 양면패턴 도통용 판금부품을 사용해서 상기 제1면부패턴과 상기 제2면부패턴이 서로 도통된 것을 특징으로 한다.
<발명의 실시예>
<실시예 1>
이하, 본 발명의 실시예1에 관한 양면패턴 도통용 판금부품과 그것을 사용한 양면프린트배선판의 구조를 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 실시예에 있어서의 양면패턴 도통용 판금부품(이하, 신판금부품이라 한다)(8)의 구성을 도시한 사사도이고, 또 도 2는 표면실장형의 신판금부품(8)의 구성예와 그것을 사용해서 양면패턴을 서로 접속했을 때의 프린트배선판(PCB라고도 한다)(1)의 구성예를 도시한 종단면도이다. 또한, 양도면 도 1, 도 2에 있어서도 3 및 도 4와 동일 부호인 것에 대해서는 동일 부분을 나타낸다.
양도면 도 1, 도 2에 있어서, 신판금부품(8)은 ① 리드부(8a), ② 연결부분(8d), ③ 천정부(8c) 및 ④ 피땜납부분(8b)로 크게 구별되고, 이들 부분①∼④는 일체화되어 있다. 신판금부품(8)의 각 부①∼④의 상세는 다음과 같다.
우선, 2개의 리드부(8a)는 각각 서로 대향해 있고, 그들 배치시의 단면형상이 V자형(도 2참조)으로 되도록 비스듬하게 경사지면서 아래쪽을 향해 연장된 판형상부분으로서, 각각의 끝부(8aE)가 모두 프린트배선판(1)의 B면(제2면에 상당)보다 약간 돌출할 수 있을 정도의 길이 치수를 모두 갖고 있으며, 또 프린트배선판(1)의 A면(제1면에 상당)과 B면을 관통하는 삽입구멍(6)에 삽입 가능한 형상을 갖고 있다. 반대로 말하면, 리드부(8a)을 프린트배선판(1)내에 삽입할 수 있도록 상기 삽입구멍(6)이 미리 형성되어 있다.
다음에, 연결부분(8d)의 한쪽 끝부는 리드(8a)의 다른쪽 끝부에 연결되어 있고, 이 연결부분(8d)의 다른쪽 끝부는 천정부(8c)의 대략 중앙부(제1부분의 상당)(8c1)의 끝부에 연결되어 있다. 즉, 연결부분(8d)는 제1만곡부R1을 형성하면서 리드부(8a)의 다른쪽의 끝부를 천정부(8c)의 제1부분(8c1)에 연결하는 역할을 하는 부분으로서, 이 연결부분(8d)의 존재에 의해서 리드부(8a)의 다른쪽 끝부가 도 4와 같이 직접 A면패턴부(제1면부패턴에 상당)(4)와 접촉해 버리는 바와 같은 사태는 발생하지 않는다.
또, 천정부(8c)는 (ⅰ) 상기의 제1부분(8c1) 및 (ⅱ) 제1부분(8c1)의 긴쪽방향의 측변부분과 연결된 2개의 제2부분(8c2), (8c3)로 크게 구별된다. 그 중, 각 제2부분(8c2), (8c3)는 천정부(8c)의 긴쪽방향을 따라 또한 제1부분(8c1)의 끝부 보다도 외측으로 돌출해서 연장된 천정부(8c)의 각 측변부에 상당한다.
또, 4개의 피땜납부분(8b)의 각각은 대응하는 천정부(8c)의 제2부분(8c2), (8c3)의 끝부(8c2E), (8c3E)에서 제2만곡부R2를 이루고 내측으로 절곡되도록 또한 그의 끝부(8bE)의 피땜납면(8bS)가 대응하는 제2부분(8c2), (8c3)의 돌출부분의 면과 대면하면서 프린트배선판(1)의 A면(제1면)과 평행하게 되도록 연장된 부분으로서, 그의 끝부(8bE)가 후술하는 바와 같이 A면 패턴부(4)에 납땜된다. 그리고, 피땜납부분(8b)의 피땜납면(8bS)의 천정부(8c)의 상면으로부터의 높이치수T2는 연결부분(8d)의 외측면(프린트배선판(1)의 A면과 대면하는 측의 면)의 천정부(8c)의 상면으로부터 높은치수T1보다 크게 되도록 양부(8b), (8d)의 형상 및 치수가 설정되고 있다. 또한, 피땜납부분(8b)의 끝부(8bE)의 긴쪽방향과 직교하는 폭방향에 있어서의 폭치수는 제2부분(8c2), (8c3)의 폭치수W에 상당한다.
다음에, 도 1 및 도 2에 도시된 구조를 갖는 신판금부품(8)을 사용해서 양면프린트배선판의 양면에 배치된 패턴을 서로 도통시켜 고밀도실장을 실행하는 경우(양면프린트배선판의 제조방법)에 대해서 도 2를 참조하면서 설명한다.
우선, 프린트배선판(1)상에 배치된 A면부패턴(4)상에 크림땜납(7)을 크림땜납인쇄기에 의해서 인쇄한다(S1). 다음에, 신판금부품(8)을 범용의 표면실장부품장착기를 사용해서 A면부패턴(4)상에 인쇄된 크림땜납(7)상에 장착한다(S2). 이때, 신판금부품(8)의 천정부(8c)보다 돌출된 리드(8a)는 프린트배선판(1)에 마련된 삽입구멍(6)에 삽입되어 그의 끝부(8aE)가 B면보다 약간 돌출되게 된다. 또, 다른 표면실장형 전자부품도 동일 공정시에 장착된다.
다음에, 리플로장치에 의해서 크림땜납(7)을 용융시켜 신판금부품(8)의 피땜납부분(8b)의 끝부(8bE)과 A면부패턴(4)를 납땜한다(S3). 지금까지의 흐름에 있어서의 실장은 일련의 표면실장 라인공정에 있어서 실현할 수 있어 공정이 복잡하게 되는 일은 없다. 또, 범용의 표면실장부품장착기를 사용해서 각 표면실장부품을 장착하기 때문에 미용융의 크림땜납(7)를 비산시키는 일도 없다.
다음에, 삽입구멍 실장부품을 프린트배선판(1)에 미리 마련된 대응하는 다른 삽입구멍에 각각 삽입하고(S4), 그들(삽입구멍 실장부품)과 동시에 신판금부품(8)의 돌출된 리드부(8a)의 끝부(8aE)와 B면부패턴(제2면부패턴에 상당)(5)의 납땜을 플로납땜장치에 의해 일괄해서 실행한다(S5). 이때, 땜납의 모세관현상에 의해 신판금부품(8)의 2장의 돌출된 리드부(8a)사이로 땜납이 상승해서 유입되고, 리드의 체적이 유입된 땜납분만큼 증가하므로, 이것에 의해 전류의 허용값을 약간 증가시키는 것이 가능하다.
이상 기술한 신판금부품(8)을 사용한 프린트배선판(1)의 실장공정의 설명은 기본적으로는 도 3, 도 4에 도시한 종래의 판금부품(9)을 사용한 경우와 마찬가지이다.
종래의 판금부품(9)에 있어서도 역시 문제로 되고 있던 프린트배선판(1)의 기재(1a)의 반복적인 온도변화에 따른 수축 등의 응력이 납땜부에 집중되는 것에 의한 납땜부의 균열발생에 대해서는 신판금부품(8)은 이하의 특징에 의해 유효하게 이것을 방지할 수 있다.
[1] A면패턴부(4)와 B면패턴부(5)의 납땜사이의 거리가 종래의 판금부품(9)의 경우 보다도 길게 설정되어 있다. 예를들면, 도 2에 있어서 점선(---)으로 표시된 거리와 도 4에 있어서 점선으로 표시된 거리를 비교하면 이 점은 명백하게 인정할 수 있다.
[2] 신판금부품(8)에서 돌출된 리드부(8a)에서 천정부(8c)에 연결되는 사이가 연결부분(8d)의 존재에 의해서 프린트배선판(1)의 A면보다 부상하는(뜨는) 구조로 되어 있다(도 2의 A부 참조).
[3] 천정부분(8c)중에서 A면부패턴(4)에 납땜되는 부분, 즉 피땜납부분(8b)의 피땜납면(8bS)의 면적을 도 3의 피땜납면부(9b)(이것은 전면적으로 A면부패턴과 납땜된다)의 그것보다 좁게 해서 강성을 약하게 하고 있다.
이들 특징점 [1]∼[3]에 의해 프린트배선판(1)의 기재(1a)의 반복적인 도 변화에 따른 수축 등의 응력은 2개의 만곡부R1, R2 및 A면과 B면의 납땜사이에 있어서 분산되게 되어 납땜부분(도 2의 예에서는 A면측의 크림납땜(7) 및 B면측의 납땜(2))로의 응력집중은 없어지고 땜납균열도 발생하지 않는다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 환경온도의 변동에 따른 프린트배선판의 열수축 등에 의한 납땜부로의 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있으므로, 납땜부분에 균열이 발생하지 않게 되고, 또 양면패턴 도통용 판금부품을 사용해서 제1 및 제2면부패턴끼리 서로 도통시켜 접속할 수 있으므로 고신뢰성이고 또한 저가격으로(저렴하게) 고밀도실장 가능한 프린트배선판을 얻을 수 있다는 효과가 있다.
Claims (3)
- 프린트배선판의 제1면과 제2면 상에 각각 배치된 제1면부패턴과 제2면부패턴을 서로 접속시키기 위한 양면패턴 도통용 판금부품으로서,리드부,연결부분,천정부 및피땜납부분을 구비하고,상기 리드부, 상기 연결부분, 상기 천정부 및 상기 피땜납부분은 일체화되어 있고,상기 리드부는 그의 끝부가 상기 제2면보다 돌출하도록 상기 프린트배선판을 관통하는 삽입구멍에 삽입 가능한 형상 및 치수를 갖고,상기 리드부의 상기 끝부는 상기 리드부의 상기 삽입구멍으로의 삽입 후에 상기 제2면부패턴에 납땜 가능한 재질을 갖고,상기 리드부는 내측으로 절곡된 제1만곡부를 그의 도중에 형성하는 상기 연결부분을 통해서 상기 천정부의 제1부분에 연결되어 있고,상기 제1부분에 연결된 상기 천정부의 제2부분의 끝부에서는 상기 제1면과 평행한 피땜납면을 갖고 또한 상기 피땜납면을 거쳐서 상기 제1면부패턴에 납땜 가능한 끝부를 갖는 상기 피땜납부분이 내측으로 절곡된 제2만곡부를 형성해서 연장하고 또한 그 후에는 상기 제2부분과 대면하면서 연장되어 있고,상기 피땜납부분의 상기 천정부로 부터의 높이가 상기 연결부분의 상기 천정부로 부터의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 양면패턴 도통용 판금부품.
- 제1항에 있어서,상기 제1부분은 상기 천정부의 중앙부에 위치하고,상기 제2부분은 상기 천정부의 긴쪽방향을 따라서 상기 제1부분보다 외측으로 돌출해서 연장된 상기 천정부의 한쪽 측변부에 해당하고,상기 피땜납부분의 상기 끝부의 폭은 상기 제2부분의 폭에 상당하는 것을 특징으로 하는 양면패턴 도통용 판금부품.
- 기재,상기 기재의 제1면상에 배치된 제1면부패턴,상기 기재의 제2면상에 배치된 제2면부패턴,상기 제1면부패턴과 상기 기재와 상기 제2면부패턴을 관통하는 삽입구멍 및상기 삽입구멍에 상기 리드부가 삽입되고 또한 상기 리드부의 상기 끝부 및 상기 피땜납부분의 상기 끝부가 각각 상기 제2면부패턴 및 상기 제1면부패턴에 납땜되어 있음과 동시에 상기 제1면부패턴과 상기 제2면부패턴을 서로 도통시키는 특허청구범위 제1항에 기재된 상기 양면패턴 도통용 판금부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 프린트배선판.
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