WO2018211976A1

WO2018211976A1 - 電気部品実装基板

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Publication number: WO2018211976A1
Application number: PCT/JP2018/017445
Authority: WO
Inventors: 功矢野川
Original assignee: 住友電装株式会社
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2018-05-01
Publication date: 2018-11-22
Also published as: JP2018195743A

Abstract

半田リフロー実装工程でスルーホール実装を行う場合であっても、赤目の発生を低減乃至は無くすることができる、新規な構造の電気部品実装基板を提供すること。　スルーホール４８，５０を備えたプリント基板１２と、半田付け部３８ａ～ｃ，４２が突設された電気部品１６とを備え、プリント基板１２の一方の面１４に載置された電気部品１６の半田付け部３８ａ～ｃ，４２が、スルーホール４８，５０に挿通されて半田付けされている一方、プリント基板１２の一方の面１４側におけるスルーホール４８，５０の開口部周りに設けられた第一ランド部５４が、プリント基板１２の他方の面４６側におけるスルーホール４８，５０の開口部周りに設けられた第二ランド部５６よりも大きな外径寸法を有しているようにした。

Description

電気部品実装基板

　本発明は、プリント基板にコネクタ等の電気部品が実装された電気部品実装基板に関するものである。

　従来から、自動車用の電気接続箱の内部回路等として、プリント基板にコネクタ等の電気部品が実装された電気部品実装基板が用いられている。かかる電気部品実装基板では、電気部品から突出する接続端子の一方の端部がプリント基板のスルーホールに挿通されて半田付けにより導通接続されている。

　また、プリント基板に実装される電気部品は、プリント基板にねじ止めされて固定される場合があるが、近年の車用の省スペース化や軽量化の要求に応ずべく、例えば、特開２０１４－１５４５０１号公報（特許文献１）に記載されているように、電気部品をプリント基板に固定する固定手段として、ねじ止めに代えて、金属板製のペグやボードロック等の固定用突起を採用する構造が提案されている。このような構造においては、電気部品に設けられた固定用突起の一端部をプリント基板のスルーホールに挿通し半田付けすることで、電気部品をプリント基板に固定することができる。それゆえ、ねじ止めの場合に比して、プリント基板側に設ける穴を小さくすることができ、プリント基板の高密度化を図ることができると共に、軽量化も実現することができるのである。

　このように、電気部品実装基板においては、接続端子の一端部や固定用突起の一端部等のような半田付け部をスルーホールに挿通して半田付け固定する必要があるが、近年では、スルーホールへ挿通配置される半田付け部の半田付けも、ＩＣ部品やチップ部品等の表面実装部品と同様に半田リフロー実装工程で半田付け実装することにより、作業工程の簡素化や製造コストの低減を図ることが行われている。

　ところが、表面実装部品と同じ半田リフロー実装工程において、スルーホールへ挿通配置される半田付け部の半田付けを行う際には、実装面側から印刷されたクリーム半田が溶融されることによって半田が供給されるようになっている。それゆえ、溶融されたクリーム半田がスルーホールを通して実装面と反対側の裏面側まで十分に廻り込まずに、裏面側に設けられたランド部に半田が無く銅箔が露呈されたいわゆる赤目が発生するおそれがあった。特に、鉛フリー半田を用いる場合には、半田の濡れ性が悪いこともあり、より一層赤目が発生する可能性が高かった。

特開２０１４－１５４５０１号公報

　本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、半田リフロー実装工程でスルーホール実装を行う場合であっても、赤目の発生を低減乃至は無くすることができる、新規な構造の電気部品実装基板を提供することにある。

　本発明の第一の態様は、スルーホールを備えたプリント基板と、半田付け部が突設された電気部品とを備え、前記プリント基板の一方の面に載置された前記電気部品の前記半田付け部が、前記スルーホールに挿通されて半田付けされている一方、前記プリント基板の前記一方の面側における前記スルーホールの開口部周りに設けられた第一ランド部が、前記プリント基板の他方の面側における前記スルーホールの開口部周りに設けられた第二ランド部よりも大きな外径寸法を有していることを特徴とする。

　本態様によれば、電気部品が実装されるプリント基板の一方の面（実装面）に設けられた第一ランド部の外径寸法が、プリント基板の実装面とは反対側の他方の面に設けられた第二ランド部の外径寸法よりも大きくされている。それゆえ、半田リフロー実装工程において、他方のランド部よりも外径寸法が大きくされた第一ランド部においてクリーム半田の印刷面積すなわち半田量を確保して固定強度や接続安定性等を確保することができる。また、一方の面側に印刷されたクリーム半田から離れた他方の面側の第二ランド部では必要とされる半田量が少なくて済むことから、リフロー実装時の加熱により濡れ広がった半田が十分に行き届いて、第二ランド部において銅箔が露呈されたいわゆる赤目が発生するおそれを有利に低減乃至は排除できる。

　なお、半田付け部には、電気部品の接続端子の一端部や、電気部品のペグやボードロック等の固定用突起の一端部などが含まれる。半田付け部が電気部品の接続端子の一端部である場合、挿通されるスルーホールの第一ランド部の外径寸法が第二ランド部の外径寸法よりも大きくされていることにより、充分な半田量を確保しつつ、何れのランド部においても赤目の発生が防止されることから、導通接続性の安定と耐久性の向上を図ることができる。また、半田付け部が電気部品の固定用突起の一端部である場合、挿通されるスルーホールの第一ランド部の外径寸法が第二ランド部の外径寸法よりも大きくされていることにより、充分な半田量を確保しつつ、何れのランド部においても赤目の発生が防止されることから、固定強度と耐久性の確保が実現できる。

　本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記電気部品が、前記プリント基板の側縁部に実装されて前記プリント基板の側方に開口する相手側コネクタ装着部を有する側方接続型コネクタを含んでいる一方、前記半田付け部が、前記側方接続型コネクタに配設された接続端子の一端部および該側方接続型コネクタに配設された固定用突起の一端部を含んでおり、前記接続端子の一端部と前記固定用突起の一端部が挿通される複数の前記スルーホールの少なくとも１つにおいて、前記第一ランド部が前記第二ランド部よりも大きな外径寸法を有しているものである。

　本態様によれば、電気部品がプリント基板の側方からの挿抜力が加わる側方接続型コネクタであり、側方接続型コネクタの接続端子の一端部やペグやボードロック等の固定用突起の一端部が挿通されるスルーホールにおいて、第一ランド部の外径寸法が第二ランド部の外径寸法よりも大きくされている。それゆえ、側方接続型コネクタに装着される相手側コネクタの挿抜力がダイレクトに加わる第一ランド部側の半田量を多く確保して、固定用突起の一端部や接続端子の一端部のスルーホールへの固定強度を向上させることができ、スルーホールの軸直方向での耐荷重性を、部品点数の増加を伴うことなく向上させることができる。

　本発明の第三の態様は、前記第二の態様に記載のものにおいて、前記固定用突起の一端部の複数が、前記側方接続型コネクタの前記相手側コネクタ装着部の開口方向で整列配置された複数の前記スルーホールに挿通されて半田付けされており、前記開口方向で整列配置された前記複数の前記スルーホールにおいて、前記第一ランド部が前記第二ランド部よりも大きな外径寸法を有しているものである。

　本態様によれば、側方接続型コネクタにおいて、複数の固定用突起の一端部を有している一方、それらが、プリント基板において相手側コネクタ装着部の開口方向で整列配置されて設けられた複数のスルーホールに対して、それぞれ挿通されて半田付けされている。それゆえ、相手方コネクタの挿抜時に加えられる荷重に対して、挿抜力の入力方向で整列した複数のスルーホールの協働により、より一層強固な固定力を発揮することができ、電気部品（側方接続型コネクタ）の固定強度の向上をさらに有利に達成することができる。

　本発明によれば、電気部品が実装されるプリント基板の一方の面（実装面）に設けられた第一ランド部の外径寸法が、反対側の他方の面に設けられた第二ランド部の外径寸法よりも大きくされている。それゆえ、半田リフロー実装工程において、他方のランド部よりも外径寸法が大きくされた第一ランド部においてクリーム半田の印刷面積すなわち半田量を確保して固定強度や接続安定性等を確保できる。また、他方の面側の第二ランド部では必要とされる半田量が少なくて済むことから、リフロー実装時の加熱により濡れ広がった半田が十分に行き届いて、第二ランド部において銅箔が露呈されたいわゆる赤目が発生するおそれを有利に低減乃至は排除できる。

本発明の一実施形態としての電気部品実装基板を示す全体斜視図。図１に示す電気部品実装基板の分解斜視図。図１に示す電気部品実装基板の平面図。図３のＩＶ－ＩＶ断面拡大図。図３のＶ－Ｖ断面拡大図。本実施形態の固定用突起の他の態様を示す断面拡大図であって、図４内の要部拡大図に相当する図。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

　先ず、図１～５に、本発明の一実施形態としての電気部品実装基板１０を示す。電気部品実装基板１０は、図１に示されているように、プリント基板１２と、プリント基板１２の一方の面である表面１４に載置され実装された電気部品であるコネクタ１６を含んで構成されている。なお、理解を容易とするため、図１～２では、プリント配線４４を記載していない。また、以下の説明において、上方とは、図１中の上方、下方とは、図１中の下方を言うものとする。

　図１～５に示されているように、本実施形態では、電気部品であるコネクタ１６は、プリント基板１２の側縁部１８（図３中、左側縁部）に実装された側方接続型コネクタとされている。かかるコネクタ１６を構成するコネクタハウジング２０は、合成樹脂から形成された一体成形品とされており、プリント基板１２の側方（図３中、左方）に開口する略矩形の相手側コネクタ装着部２２を有する箱体形状を呈し、相手側コネクタ装着部２２には図示しない相手側コネクタが嵌合されるようになっている。一方、コネクタハウジング２０の幅方向（図３中、上下方向）の両側の下端部には、幅方向外方に向かって突出する扁平ブロック状のペグ保持部２４が設けられている。ペグ保持部２４には、ペグ保持部２４の上面２６に開口してコネクタハウジング２０の長手方向（図３中、左右方向）に延びる溝状のペグ収容部２８が設けられている一方、ペグ保持部２４の下面３０には、コネクタハウジング２０の長手方向に離隔した３箇所においてペグ保持部２４の下面３０に開口すると共にペグ収容部２８に連通された溝状の固定用突起挿通孔３２が設けられている（図４参照）。

　そして、このようなコネクタハウジング２０のペグ保持部２４のペグ収容部２８に対して、ペグ３４が収容保持されるようになっている。ペグ３４は、図２および図４に示されているように、平板形状を有しており、例えば銅板等の表面に錫等のめっきが施された金属板がプレス打ち抜き加工されて形成されている。ペグ３４の下端部３６には、ペグ３４の幅方向（図４中、左右方向）で相互に離隔した３つの略縦長平板状の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが下方に向かって突設されており、３つの固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃはいずれも基端側が先端側よりも幅広とされている。そして、かかるペグ３４がペグ保持部２４のペグ収容部２８に収容保持された状態で、ペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが固定用突起挿通孔３２を挿通して半田付け部を構成する一端部である先端部分が固定用突起挿通孔３２から下方に向かって突出して、コネクタハウジング２０から下方に向かって突設されるようになっている（図１，４参照）。

　加えて、コネクタハウジング２０には、幅方向（図３中、上下方向）に整列配置された一群（本実施形態では１２個）の接続端子４０が収容保持されている。各接続端子４０は、他方の端部がコネクタハウジング２０の相手側コネクタ装着部２２の内部に突設されている一方、一端部４２がコネクタハウジング２０の外方において下方に向かって屈曲されて構成されている。

　プリント基板１２は、図２に示されているように、ガラスエポキシ樹脂などの公知の絶縁材料で形成された略矩形平板状の絶縁基板において、その表面１４や他方の面である裏面４６等にプリント配線４４（図３参照）を設けたものである。また、プリント基板１２の側縁部１８には、コネクタハウジング２０の幅方向（図３中、上下方向）の両側に設けられたペグ保持部２４に取り付けられたペグ３４の３つの固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが挿通される、６個のスルーホール４８が側方接続型コネクタであるコネクタ１６の相手側コネクタ装着部２２の開口方向で３個ずつ平行に整列配置された状態で貫設されている。一方、プリント基板１２の略中央部には、コネクタハウジング２０の幅方向に整列配置された一群（本実施形態では１２個）の接続端子４０の一端部４２が挿通される、一群のスルーホール５０が一直線上に整列配置された状態で貫設されている。

　図２に示されているように、スルーホール４８，５０はいずれも略円形断面形状の貫通孔とされている一方、スルーホール４８の方がスルーホール５０よりもやや大径とされている。また、図４，５に示されているように、スルーホール４８，５０の内周面にはいずれも全面に亘ってめっき層５２が形成されていると共に、プリント基板１２の一方の面である表面１４側におけるスルーホール４８，５０の開口部の周りにはめっき層５２に接続されたフランジ状の第一ランド部５４が設けられている一方、プリント基板１２の他方の面である裏面４６側におけるスルーホール４８，５０の開口部の周りにはめっき層５２に接続されたフランジ状の第二ランド部５６が設けられている。なお、図４に示されているように、スルーホール４８において、第一ランド部５４の外径寸法：Ｒ１が、第二ランド部５６の外径寸法：ｒ１よりも大きくなるように形成されている（Ｒ１＞ｒ１）一方、図５に示されているように、スルーホール５０においても、第一ランド部５４の外径寸法：Ｒ２が、第二ランド部５６の外径寸法：ｒ２よりも大きくなるように形成されている（Ｒ２＞ｒ２）。

　そして、図１～５に示されているように、このような構造とされたプリント基板１２のスルーホール４８，５０に対して、プリント基板１２の表面１４側から裏面４６側に向って、コネクタ１６に装着されたペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃと一群（本実施形態では１２個）の接続端子４０の一端部４２がそれぞれ挿通配置されるようになっている。

　次に、コネクタ１６のペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃをプリント基板１２のスルーホール４８に半田付けする工程と、コネクタ１６の接続端子４０の一端部４２をプリント基板１２のスルーホール５０に半田付けする工程を、例えばリフロー方式を用いて同時に行う。これにより、プリント基板１２のスルーホール４８に挿通配置されたペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部（半田付け部）が半田付けされて、コネクタハウジング２０がプリント基板１２に固定されるようになっていると共に、接続端子４０の一端部４２（半田付け部）がプリント基板１２のスルーホール５０に半田付けされて、各接続端子４０がスルーホール５０を介してプリント基板１２のプリント配線４４と電気的に接続されるようになっている。なお、図４，５においては、理解を容易とするため、半田５８を仮想線で記載している。このように、半田付け部は、側方接続型コネクタであるコネクタ１６に配設された接続端子４０の一端部４２およびコネクタ１６に配設されたペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部を含んで構成されていると共に、電気部品であるコネクタ１６から下方に向かって突設されている。

　このような構造とされた本実施形態の電気部品実装基板１０によれば、電気部品であるコネクタ１６に突設された半田付け部を構成する接続端子４０の一端部４２およびペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部が挿通されて半田付けされるスルーホール４８，５０において、プリント基板１２の一方の面である表面１４側に設けられた第一ランド部５４の外径寸法：Ｒ１，Ｒ２が、プリント基板１２の他方の面である裏面４６側に設けられた第二ランド部５６の外径寸法：ｒ１，ｒ２よりも大きくされている。これにより、半田リフロー実装工程において、第二ランド部５６よりも外径寸法が大きくされた第一ランド部５４においてクリーム半田の印刷面積すなわち半田量を確保して固定強度や接続安定性等を確保することができる。一方、クリーム半田が印刷された表面１４側から離れた裏面４６側の第二ランド部５６では第一ランド部５４よりも外径寸法が小さくされて必要とされる半田量が少なくて済むことから、半田リフロー実装工程時の加熱により濡れ広がった半田５８が十分に行き届くことが期待でき、第二ランド部５６において銅箔が露呈されたいわゆる赤目が発生するおそれを有利に低減乃至は排除できる。この結果、半田付け部を構成する接続端子４０の一端部４２に対しては、導通接続性の安定と耐久性の向上を図ることができる一方、半田付け部を構成するペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃに対しては、固定強度と耐久性の確保が実現できるようになっている。

　また、本実施形態においては、側方接続型コネクタであるコネクタ１６に装着される相手側コネクタの挿抜力がダイレクトに加わる第一ランド部５４側の半田量を多く確保することにより、半田付け部を構成する接続端子４０の一端部４２およびペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部のスルーホール４８，５０に対する固定強度を向上させることができることから、スルーホール４８，５０の軸直方向に対する耐荷重性を、部品点数の増加を伴うことなく向上できる。

　加えて、側方接続型コネクタであるコネクタ１６において、半田付け部を構成するペグ３４の固定用突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部が挿通され半田付けされる６個のスルーホール４８が側方接続型コネクタであるコネクタ１６の相手側コネクタ装着部２２の開口方向で３個ずつ平行に整列配置された状態で貫設されて構成されている。それゆえ、相手方コネクタの挿抜時に加えられる荷重に対して、挿抜力の入力方向で整列した３個ずつのスルーホール４８の協働により、より一層強固な固定力を発揮することができ、電気部品（側方接続型コネクタ）であるコネクタ１６のプリント基板１２に対する固定強度をさらに向上させることができるようになっている。

　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、上記実施形態では、すべてのスルーホール４８，５０について、第一ランド部５４の外径寸法：Ｒ１，Ｒ２が、プリント基板１２の他方の面である裏面４６側に設けられた第二ランド部５６の外径寸法：ｒ１，ｒ２よりも大きくされていたが、これに限定されない。スルーホール４８，５０のうち少なくとも１つにおいて、第一ランド部５４の外径寸法が第二ランド部５６の外径寸法よりも大きくされていればよく、任意のスルーホール４８，５０が選択可能である。また、上記実施形態では、スルーホール４８，５０は整列配置されていたが、これに限定されず、任意の配置が採用可能である。

　また、例示の実施形態では、固定用突起の例としてペグ３４用の固定用突起３８ａ～ｃを使用したものを示したが、図６に示すようにこれに代えてボードロック用の固定用突起６０ａ～ｃを用いる場合でも、本発明を同様に適用可能であることは言うまでもない。なお、かかるボードロック用の固定用突起６０ａ～ｃでは、固定用突起６０ａ，６０ｃが固定用突起６０ｂから離隔する方向に向かって湾曲形成されて固定用突起６０ｂから離隔する側縁部の一部がスルーホール４８の内面に形成されためっき層５２に圧接されるようになっていると共に、かかる側縁部の先端部にはプリント基板１２の裏面４６に係合してスルーホール４８からの抜けを防止する抜け止め突起６２が形成されている。

１０：電気部品実装基板、１２：プリント基板、１４：表面（一方の面）、１６：コネクタ（電気部品）、１８：側縁部、２２：相手側コネクタ装着部、３４：ペグ、３８ａ～ｃ，６０ａ～ｃ：固定用突起（一端部）（半田付け部）、４０：接続端子、４２：一端部（半田付け部）、４６：裏面（他方の面）、４８：スルーホール、５０：スルーホール、５４：第一ランド部、５６：第二ランド部

Claims

　スルーホールを備えたプリント基板と、
　半田付け部が突設された電気部品とを備え、
　前記プリント基板の一方の面に載置された前記電気部品の前記半田付け部が、前記スルーホールに挿通されて半田付けされている一方、
　前記プリント基板の前記一方の面側における前記スルーホールの開口部周りに設けられた第一ランド部が、前記プリント基板の他方の面側における前記スルーホールの開口部周りに設けられた第二ランド部よりも大きな外径寸法を有している
ことを特徴とする電気部品実装基板。
　前記電気部品が、前記プリント基板の側縁部に実装されて前記プリント基板の側方に開口する相手側コネクタ装着部を有する側方接続型コネクタを含んでいる一方、
　前記半田付け部が、前記側方接続型コネクタに配設された接続端子の一端部および該側方接続型コネクタに配設された固定用突起の一端部を含んでおり、
　前記接続端子の一端部と前記固定用突起の一端部が挿通される複数の前記スルーホールの少なくとも１つにおいて、前記第一ランド部が前記第二ランド部よりも大きな外径寸法を有している請求項１に記載の電気部品実装基板。
　前記固定用突起の一端部の複数が、前記側方接続型コネクタの前記相手側コネクタ装着部の開口方向で整列配置された複数の前記スルーホールに挿通されて半田付けされており、前記開口方向で整列配置された前記複数の前記スルーホールにおいて、前記第一ランド部が前記第二ランド部よりも大きな外径寸法を有している請求項２に記載の電気部品実装基板。