(57)【要約】【課題】プリント基板のスルーホール付近の熱引きを低減し、半田仕上がりを良くすることを課題とする。【解決手段】絶縁基板の両面に設けた導体パターンを、スルーホールに充填された半田を介して電気接続しているプリント基板において、少なくとも前記スルーホールの全周の半分以上がベタパターンで覆われているサーマルランドを備え、前記サーマルランドは、前記ベタパターンと、前記ベタパターンと前記スルーホールとを連結する複数のブリッジ回路部と、サーマルギャップ部とからなり、前記複数のブリッジ回路部の幅寸法の合計は前記ベタパターンの母体部の幅と等しい或いは小さいことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の両面に設けた導体パターンを、スルーホールに充填された半田を介して電気接続しているプリント基板において、
少なくとも前記スルーホールの全周の半分以上がベタパターンで覆われているサーマルランドを備え、
前記サーマルランドは、前記ベタパターンと、前記ベタパターンと前記スルーホールとを連結する複数のブリッジ回路部と、サーマルギャップ部とからなり、
前記複数のブリッジ回路部の幅寸法の合計は前記ベタパターンの幅と等しい或いは小さいことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記プリント基板は多層プリント基板であり、
前記多層プリント基板の前記ブリッジ回路の長さを相違させ、半田充填側から順次長さを大としている請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記半田は鉛を含有していない鉛フリー半田である請求項１または請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプリント基板を電気接続箱内に収容している車載用電気接続箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント基板に関し、詳しくは、スルーホールに充填された半田を介して絶縁基板の両面に設けた導体を電気接続しているプリント基板において、半田充填時におけるスルーホール付近の熱引きを抑制して半田の仕上がり精度を向上させるとともに、プリント基板における回路配索の自由度を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板の両面に導体を設けたプリント基板では、絶縁基板にスルーホールを設け、該スルーホールに半田を充填して両面の導体を接続している。
従来、スルーホールの付近に熱がこもり易くし、スルーホールに充填する半田付けが容易となるように、スルーホールの回りにはサーマルランドを設けている。
【０００３】
前記サーマルランドは、図５に示すように、スルーホール１００の外周の導体からなるランド部Ａと、該ランド部Ａと導体パターン１１０とを接続するブリッジ回路部Ｂと、導体を除去したサーマルギャップ部Ｃとからなる。
このように、スルーホール１００の回りに導体を除去したサーマルギャップ部Ｃを設けることにより、スルーホール１００に充填した溶融半田の熱が導体パターン１１０へ伝導して急速に温度低下が生じないようにしている。
【０００４】
この種のサーマルランドの構成については従来より種々の提案がなされており、例えば、特開平９−１６２５１６号公報（特許文献１）のプリント基板では、プリント基板の両面に厚さが相違する導体をスルーホールによって接続する場合、両面のサーマルランドの形状を、両面のサーマルランドの熱容量が差が小さくなるように設定している。これにより、スルーホール回りの膨張速度および収縮速度をプリント基板の両面で差が生じないようにして、スルーホール部の信頼性を高めている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６２５１６号公報
【特許文献２】特開２００８−１３１０１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリント基板の両面の導体厚さが異なる場合には、特許文献１の構成とすると、スルーホールの両端回りでの膨張速度と収縮速度の差を減少することはできるが、サーマルランドのブリッジ回路部と導体のパターンとの距離が短いと、パターンへ熱が伝導しやすく、かつ、該導体ベタパターンでサーマルランドの回りが覆われていると、サーマルギャップ部を設けても熱引きが発生しやすい問題がある。また、ブリッジ回路部とパターン母体部との距離を遠くすることで熱引きを抑止することも考えられるが、図５に示すように、スルーホールの全外周より均等な間隔を隔ててブリッジ回路部を設けている場合、単純にそのブリッジ回路部を長くしようとすると、サーマルランドそのものの大きさが肥大するため、プリント基板の回路配索の自由度が阻害される。また、特許文献２に示されるように、サーマルランドを有するスルーホールの近傍にバイアホールを設けて熱引きを抑止する方法もあるが、他のスルーホールが隣接配置している場合や、他の導体パターンがスルーホールの近傍に配索されている場合は、バイアホールを設けることが困難である。
【０００７】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、スルーホール回りに熱がこもりやすくして、半田仕上がりを良くするとともに、プリント基板における回路配索の自由度を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、絶縁基板の両面に設けた導体パターンを、スルーホールに充填された半田を介して電気接続しているプリント基板において、
少なくとも前記スルーホールの全周の半分以上がベタパターンで覆われているサーマルランドを備え、該サーマルランドは、前記ベタパターンと、前記ベタパターンと前記スルーホールとを連結する複数のブリッジ回路部と、サーマルギャップ部とからなり、
該複数のブリッジ回路部の幅寸法の合計は前記ベタパターンの幅と等しい或いは小さいことを特徴とするプリント基板を提供している。
【０００９】
前記構成とすると、スルーホールとベタパターンとをつなぐブリッジ回路部の本数やその長さ、幅、配置箇所を任意に設定可能となるため、高密度に配索された他の導体パターンや他のスルーホールを迂回でき、回路配索の自由度を阻害することなく、スルーホール付近に熱がこもりやすくなり、半田仕上がりを良くすることができる。
【００１０】
前記プリント基板は多層プリント基板であり、
前記多層プリント基板の前記ブリッジ回路の長さを相違させ、半田充填側から順次長さを大としていることが好ましい。
これは、例えばフローソルダリング法により下方よりスルーホールに溶融半田を吹き上げて充填する際に、下方側のプリント基板のスルーホールに充填する溶融半田の熱が上方側のプリント基板のスルーホールに充填する溶融半田の熱よりも高温であるため、前記ブリッジ回路の長さを大として半田の熱引きを抑制し、より一層スルーホール付近に熱がこもり易くしている。
【００１１】
前記半田は、環境上の点から、鉛を含有していない鉛フリー半田であることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明は前記プリント基板を収容した車載用電気接続箱を提供している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前記構成としていることにより、スルーホールとベタパターンとをつなぐブリッジ回路部の本数やその長さ、幅、配置箇所を任意に設定可能となるため、高密度に配索された他の導体パターンや他のスルーホールを迂回でき、回路配索の自由度を阻害することなく、スルーホール付近に熱がこもりやすくなり、半田仕上がりを良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２に第一実施形態のプリント基板を示す。
【００１５】
図１に示すように、プリント基板１は絶縁基板２の上下両面に導体パターン３、４を設けているとともに、スルーホール５を設け、該スルーホール５に図示しない電気・電子部品のリード端子等が挿入される。プリント基板１の上面を部品実装面、下面を半田付け面とし、フローソルダリング法などによりスルーホール５へ半田を充填して導体パターン３Ａ、４Ａ、リード端子を半田付けしている。該半田は鉛を含まない鉛フリー半田としている。
【００１６】
前記上面側の導体パターン３は、図２（Ａ）に示すように、前記スルーホール５の近傍に設けられる別のスルーホール５０に接続されている前記導体パターン３Ａと、前記導体パターン３Ａ以外の他の導体パターン３Ｂからなる。前記他の導体パターン３Ｂはベタパターンであり、前記スルーホール５の外周のうち、約半周以上を囲んでいる。
前記導体パターン３Ｂに接続されている前記スルーホール５の開口端の周縁には円環状のランド部７を設け、該ランド部７の外周にサーマルギャップ８をあけてブリッジ回路部９、１０を形成し、前記導体パターン３Ｂのベタパターンへと接続して、サーマルランド２０を構成している。
【００１７】
前記ブリッジ回路部９、１０の幅Ｗ１、Ｗ２は同一幅としており、該ブリッジ回路部９、１０の幅Ｗ１およびＷ２の合計寸法は導体パターン３Ｂのベタパターンの幅ＷＢよりも小さく設定している。なお、ブリッジ回路部１０は、ベタパターンへ一直線上に延在させずに、外側へやや迂回するように接続されており、ブリッジ回路部１０の全長は、ブリッジ回路部９よりも長く設定されている。
【００１８】
また、図２（Ｂ）に示すように、前記他の導体パターン３Ｂのベタパターンによって前記スルーホール５の外周のうち、約４分の３周以上が囲まれているサーマルランド３０は、前記ランド部７の外周に第１サーマルギャップ８ａおよび第２サーマルギャップ８ｂをあけてブリッジ回路部９、１０、１１を形成し、前記導体パターン３Ｂのベタパターンへと接続している。
【００１９】
前記ブリッジ回路部９、１０、１１の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の合計寸法はベタパターンの幅ＷＢよりも小さく設定している。また、ブリッジ回路部９、１０、１１の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ寸法を相違させており、本実施形態では、Ｗ３＞Ｗ１＞Ｗ２となっている。
【００２０】
なお、下面側においても、上面側と同様に、スルーホール５の回りに他の導体パターンのベタパターンが位置している場合には、前記上面側と同様な構成とし、複数のブリッジ回路部を介して導体パターン４Ａとランド部とを接続している。
【００２１】
前述のように、スルーホール５の外周の半周以上を覆うベタパターンに設けるサーマルランド２０、３０において、サーマルギャップ８を介してベタパターンへと接続されるブリッジ回路部９、１０、１１は、２本以上の複数本であれば、３本あるいは４本に設定することが可能であるとともに、これら複数のブリッジ回路部の幅は、各ブリッジ回路部の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の合計寸法が、ベタパターンの幅寸法と同一あるいは小さく設定されていれば、各ブリッジ回路部の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ同一幅でもよく、それぞれ異なる寸法でもよい。また、各ブリッジ回路部の長さや延在方向もそれぞれ任意に設定可能である。
【００２２】
前記構成とすると、プリント基板１では、スルーホール５の回りに導体パターン３Ｂのベタパターンが半周以上存在し、かつ他のスルーホール５０や、該スルーホール５０に接続される他の導体パターン３Ａ等が高密度に配索されていても、ランド部７の外周に配置したブリッジ回路部９、１０の幅、長さ、配置等を任意に設定して導体パターン３Ｂへと接続しているため、他のスルーホール５０および他の導体パターン３Ａを迂回することができ、回路配索の自由度を阻害することなく、前記導体パターン３への熱伝導が抑制される。よって、その分、スルーホール５に充填される溶融半田の熱引き量を低減することができる。
【００２３】
図３および図４に第二実施形態のプリント基板を示す。
該プリント基板１Ａは、第１〜第４導体パターン４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂを絶縁材７１、７２、７３を介して下層側より上層側にかけて配置している多層プリント基板である。
前記多層プリント基板１Ａはスルーホール５１を備え、該スルーホール５１に図示しない電気・電子部品のリード端子等が挿入される。該プリント基板１Ａの上面を部品実装面、下面を半田付け面とし、フローソルダリング法などによりスルーホール５１に充填する鉛フリー半田６で第１〜第４導体パターンの少なくともいずれか一つ以上とリード端子とを電気接続している。
【００２４】
前記多層プリント基板１Ａの前記スルーホール５１の回りには、前記第一実施形態のプリント基板１と同様に、ベタパターンに接続されるサーマルランドを設けることもできる。各導体パターン４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂにおいて、その導体パターンがベタパターンである場合はサーマルランドを設けることが好ましい。
【００２５】
前記構成とすると、フローソルダリング法などにより、多層プリント基板の下面（半田付け面）よりスルーホール５１に溶融半田を吹き上げて充填する際に、多層プリント基板１Ａのスルーホール５１に充填する溶融半田の熱は、下面（半田付け面）側から上面（部品実装面）側へ向かうに従い、その温度が低下する。即ち、第１導体パターン４１ｂのスルーホール近傍が最も高温で、第４導体パターン４４ｂのスルーホール近傍が最も低温となる。
【００２６】
前記のように、溶融半田の熱が最も高くなる第１導体パターン４１ｂにおいてブリッジ回路部の長さＬ１を最長としていることにより、導体パターン４１ｂへの熱伝導が遅れ、スルーホール５１回りの熱引きを抑制できる。
半田付け面（Ｚ）から最も離れた第４導体パターン４４ｂ側では、溶融半田の熱は低下しているため、ブリッジ回路部の長さを短くしても溶融半田の熱低下は少ない。
このように、多層プリント基板１Ａにおけるスルーホール５１への溶融半田の温度変化に応じてブリッジ回路部の長さを調節することで、積層したプリント基板のスルーホール回りの温度の均等化を図ることができ、積層する導体パターンと絶縁材との間で、熱膨張、熱収縮による歪み等が発生するのを防止できるとともに、半田上がり性が向上する。
なお、本実施形態では４層構造の多層プリント基板としているが、４層以上の導体パターンを備える多層プリント基板であってもよい。
【００２７】
図５（Ａ）（Ｂ）にプリント基板を車載用電気接続箱に収容した第三実施形態を示す。
第三実施形態では、図５（Ａ）に示すように、アッパーカバー６０とロアカバー６１とからなるケース内部に前記前記第２実施形態と同様な４層構造である２枚のプリント基板６３と６４を、絶縁６５を介して配置している。
かつ、該電気接続箱の内部には、アッパーケース６０の上壁内面にバスバー６６を直接固定し、絶縁板６７を介してプリント基板６３を上方に配置し、前記絶縁板６５を介してプリント基板６４を下方に配置している。
なお、本実施形態では、２枚のプリント基板は双方とも４層構造だが、使用するプリント基板はこれに限定されない。
【００２８】
前記プリント基板６３の上面は図５（Ｂ）に示す構成としており、表面の絶縁被膜７０により上面の導体パターンは被覆されている。
該プリント基板６３に設けたスルーホール５は、その回りのランド部７から延在する一対のブリッジ回路部９、１０を介してベタパターンとしての導体パターン３Ｂと接続している。スルーホール５の外周は、導体パターン３Ｂのベタパターンにより約半周が取り囲まれている。
該構成とすると、導体パターン３Ｂは、ブリッジ回路部９、１０を介してサーマルギャップ部８を設けたサーマルランドとしているため、スルーホールへの半田充填時に溶融半田の熱引きを低減して半田仕上がりを良くすることができるとともに、高密度な回路配索の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第一実施形態のプリント基板の断面図である。
【図２】前記実施形態の平面図である。
【図３】第二実施形態のプリント基板の断面図である。
【図４】第三実施形態を示し、（Ａ）は電気接続箱全体の断面図、（Ｂ）はプリント基板の部分平面図である。
【図５】従来のサーマルランドを示す図面である。
【符号の説明】
【００３０】
１  プリント基板
２  絶縁基板
３、４  導体
３Ａ、３Ｂ、４Ａ  導体パターン
５  スルーホール
７  ランド部
８  第１サーマルギャップ
９、１０  ブリッジ回路部
１１  第２サーマルギャップ
１５  導体パターンの母体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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