(57)【要約】【課題】ピン端子と表面実装部品との同時半田付けが可能という利点を生かしつつ、スルーホール縁部に形成するランド部の構造を工夫することで、製造工数や製造コストを増すことなく、ピン端子を挿入したスルーホールへの半田上がり性を改善する。【解決手段】フランジ付きピン端子を挿入して半田付けにより固着するためのスルーホールを具備しているプリント基板である。基板表面のスルーホール１２の縁部に形成されているランド部１４に、ピン端子のフランジを押し当てたときにスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路を形成する。該ランド部は、例えばスルーホール縁部を取り囲む円環状のランド銅箔１６上に、複数の凸部２０を分散配置した構造とし、凸部の先端にフランジが当接した状態で、凸部と凸部の間が空気抜き流路となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ付きピン端子を挿入して半田付けにより固着するためのスルーホールを具備しているプリント基板において、
基板表面のスルーホール縁部に形成されているランド部に、ピン端子のフランジを当接した状態でスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路が形成されるようにしたことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記ランド部は、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔上に、複数の凸部を分散配置した構造であり、凸部の先端にフランジが当接し、凸部と凸部の間が空気抜き流路となるようにした請求項１記載のプリント基板。
【請求項３】
前記ランド部は、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔に、複数箇所、内周端から外周端に達するように放射方向に延びるパターンカット部を形成した構造であり、ランド銅箔にフランジが当接し、該パターンカット部が空気抜き流路となるようにした請求項１記載のプリント基板。
【請求項４】
前記ランド部は、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔に、複数箇所、内周端から外周端に達するように放射方向に延びるパターンカット部を形成すると共に、ランド銅箔上に、スルーホール中心に対して対称的に複数の凸部を分散配置した構造であり、凸部の先端にフランジが当接し、凸部と凸部の間及びパターンカット部が空気抜き流路となるようにした請求項１記載のプリント基板。
【請求項５】
前記凸部は、銅箔保護用レジスト、もしくは銅箔保護用レジストとその上に重ねて印刷したシンボル表示用インクにより形成されている請求項２又は４記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ付きピン端子を挿入して半田付けにより固着するためのスルーホールを具備しているプリント基板に関し、更に詳しく述べると、スルーホール縁部のランド部に、フランジが当接した状態でも該スルーホールの内外を連通させることができる空気抜き流路を形成することにより、スルーホール内の半田上がり性を改善したプリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器では、多くの場合、チップ型の電子部品をプリント基板に表面実装することで組み立てられており、それにより高密度実装を達成している。そのような表面実装方式のプリント基板であっても、他のプリント基板との接続、あるいはコネクタ接続などのためにピン端子を組み付けることが行われている。その場合、ピン端子は、その一部をプリント基板に設けたスルーホールに挿入し、半田付けすることにより、起立状態で固着される。
【０００３】
従来技術としては、特許文献１に開示されているように、フランジ付きピン端子の挿入部分を角柱状とし、リフロー半田付け法で固着する方法がある。この技術は、ピン端子をスルーホールへ圧入すると、角柱部位がスルーホールの内周面に僅かに食い込むため電気的接続の確実性が高く、またピン端子を表面実装部品と共に同一工程でリフロー半田付け処理（クリーム半田を溶かして間隙に流し込む半田付け法）ができるため作業性がよい利点がある。しかし、リフロー半田付けの際に、スルーホールとピン端子との僅かな隙間への半田上がり性が悪い傾向が見られた。スルーホール内の半田上がり性が悪いと半田付け不良の原因になる。そこで、半田付け不良が生じているものについて切断し観察したところ、ボイド（空隙）が生じているのが認められた。これは、ピン端子がフランジを有する場合に共通に生じがちな現象である。
【０００４】
この問題は、リフロー半田付けの条件（例えば加熱炉を通過する際の温度と時間など）を厳密に規定し、炉内温度を高くし通過時間を長くして半田の流動性を高めるように制御すれば解決できる可能性はある。しかし、そのような条件では、同時に行う表面実装部品の半田付けに支障を来す恐れがあるし、なによりも表面実装部品は一般に耐熱性が低いために損傷を受ける恐れがあり、ピン端子と表面実装部品との同時半田付けの実施は困難となる。
【０００５】
半田上がり性を改善する方法として、スルーホールの周囲に複数のバイアホールを配設する技術が提案されている（特許文献２参照）。これは、溶融半田がバイアホールに流入することによって、スルーホールが周囲から加熱され、半田上がり性が改善されるというものである。しかし、この方法によれば、各スルーホールについて複数のバイアホールを形成しなければならず、構造が複雑化するし、小孔を多数穿設しなければならないため製作工数が増加しコストアップとなるなどの問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５０９６４号公報
【特許文献２】特開２００７−４２９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ピン端子と表面実装部品との同時半田付けが可能という利点を生かしつつ、スルーホール縁部に形成するランド部の構造を工夫することで、製造工数や製造コストを増すことなく、ピン端子を挿入したスルーホールへの半田上がり性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、フランジ付きピン端子を挿入（なお、「挿入」とは、単に差し込む場合のみならず、圧力を加えて押し込む所謂「圧入」も含まれることは言うまでもない）して半田付けにより固着するためのスルーホールを具備しているプリント基板において、基板表面のスルーホール縁部に形成されているランド部に、ピン端子のフランジを当接した状態でスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路が形成されるようにしたことを特徴とするプリント基板である。従来技術においてスルーホール内の半田上がり性が悪い主たる原因は、ボイドが存在していたことからもわかるように、挿入されたピン端子でスルーホールが塞がれ、しかもスルーホール縁部がフランジで蓋をされた状態となるため、スルーホール内の空気の逃げ場が無く、溶融した半田がスムーズに流下できないためと考えられた。そこで本発明では、フランジで蓋をされてもスルーホール内の空気抜きの流路を確保できるように、スルーホール縁部に形成するランド部の構造を工夫したものである。
【０００９】
前記ランド部は、例えばスルーホール縁部を取り囲むランド銅箔上に、複数の凸部を分散配置した構造であり、凸部の先端に前記フランジが当接し、凸部と凸部の間が空気抜き流路となるように構成する。あるいは、前記ランド部は、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔に、複数箇所、内周端から外周端に達するように放射方向に延びるパターンカット部（無銅箔部）を形成した構造であり、ランド部に前記フランジが当接し、パターンカット部が空気抜き流路となるようにしてもよい。更に、それらを組み合わせて、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔に、複数箇所、内周端から外周端に達するように放射方向に延びるパターンカット部を形成すると共に、ランド銅箔上に、スルーホール中心に対して対称的に複数の凸部を分散配置した構造であり、凸部の先端に前記フランジが当接し、凸部と凸部の間及びパターンカット部が空気抜き流路となるようにしてもよい。なお、凸部やパターンカット部は、３〜８箇所程度でよく、スルーホール中心に対して対称的に等角度間隔で設けるのが好ましい。
【００１０】
前記凸部は、例えば銅箔保護用レジスト、もしくは銅箔保護用レジストとその上に重ねて印刷したシンボル表示用インク（通称「シルク」）により形成される。
【発明の効果】
【００１１】
ピン端子とスルーホールとの隙間は、できるだけ狭いことが望ましいが（隙間が大きすぎると半田付けの際に半田が流れ出る恐れがある）、隙間が狭いと半田が流れ難くなる。しかし、本発明に係るプリント基板では、基板表面のスルーホール縁部に形成されているランド部に、複数の凸部を分散配置したり、ランド銅箔に複数箇所パターンカット部を形成することにより、該ランド部に、ピン端子のフランジを当接した状態でもスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路が形成されるように構成しているので、リフロー半田付けの際にスルーホール内の空気を逃がすことができ、スルーホールとピン端子との隙間を溶融半田がスムーズに流れ、半田上がり性が大幅に改善される。
【００１２】
また本発明では、ピン端子のフランジをランド部に突き当てても空気抜き流路が形成されるため、ピン端子の挿入時の位置決めも正確にでき、挿入作業も容易となる。
【００１３】
更に本発明では、空気抜き流路を形成するための凸部は、基板の銅箔保護用レジスト、もしくは基板の銅箔保護用レジストとその上に重ねるシンボル表示用インクを印刷すれば形成でき、パターンカット部はエッチングで形成できるため、いずれにしてもプリント基板の通常の製造工程で一緒に形成できる。従って、余分な作業は要らず、コストアップとなることもない。また、ピン端子側には空気抜きの構造を設ける必要がなく、そのため形状が複雑化することがないし、その点でもコストアップとなることもない。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明に係るプリント基板の一実施例を示す要部の説明図である。（Ａ）はランド部の平面を表し、（Ｂ）はスルーホール近傍の断面を表している。本発明のプリント基板１０は、フランジ付きピン端子を挿入して半田付けにより固着するためのスルーホール１２を具備していることを前提としている。本発明では、このようなプリント基板１０において、基板表面のスルーホール縁部に形成されているランド部１４に、ピン端子のフランジを押し当てたときにスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路が形成されるように構成している。
【００１５】
図１に示す実施例では、ランド部１４は、スルーホール縁部を取り囲む円環状のランド銅箔１６上に、スルーホール中心に対して対称的に９０度の角度間隔で４個の凸部２０を分散配置した構造である。各凸部２０は、銅箔（回路パターン）保護用レジスト２２と、その上に重ねて印刷したシンボル表示用インク（通称「シルク」）層２４によって形成される。銅箔保護用レジスト２２はほぼ長方形であり、円環状のランド銅箔１６の内周縁よりもやや外側位置から外周縁に達するように、放射方向に長く円周方向に短く形成されており、シンボル表示用インク２４は、前記銅箔保護用レジスト２２よりも幅も長さもやや小さくランド銅箔１６の外周縁に達するように形成されている。銅箔保護用レジストの厚みは通常１５〜２０μｍ程度、シンボル表示用インクの厚みも通常１５〜２０μｍ程度であるから、合計で３０〜４０μｍ程度の高さの凸部２０を形成することができる。なお、使用しているレジストもシンボル表示用インクも、ともにプリント基板を製造するために必要な材料であり、且つ銅箔保護及びシンボル表示の工程で形成できるため、工数が増えることはない。
【００１６】
このプリント基板に取り付けるピン端子の一例を図２に示す。このピン端子３０は、スルーホールへの挿入部分３２が六角柱状であり、中間に円形のフランジ３４が設けられ、基板から突出する部分は先端側の小径部３６と基端側の大径部３８からなり、それらが連続一体となっている金属部品である。なお、スルーホールへの挿入部分の断面形状は任意であってよく、図示されているような断面六角形が好ましいが、それに限定されるものではない。前記挿入部分の先端は平面で図示されているが、実際には先端外周は面取りもしくはアールとしておくのがよい。
【００１７】
プリント基板のスルーホールにピン端子を挿入した状態を図３に示す。フランジ３４が凸部２０に当接するまで六角柱状の挿入部分３２をスルーホール１２に挿入する。そのとき、前記挿入部分３２は、その先端がプリント基板１０の反対面から突出しないような長さに設定する。挿入部分３２の直径はスルーホール１２の内径にほぼ一致させ、挿入後に上下逆に向けてもピン端子３０がスルーホール１２から脱落しないようにする。また、フランジ３４の直径は、ランド部１４の直径よりもやや小さめである。このような挿入状態では、フランジ３４が凸部２０で位置決めされるため、フランジ３４とランド銅箔１６との間に凸部高さに相当する僅かな隙間が生じ、その隙間がスルーホールの内外を連通する空気抜き流路４０となる。この空気抜き流路４０を通してスルーホール１２と挿入部分３２との隙間に存在していた空気を逃がすことができる。
【００１８】
図４は、リフロー半田付け時の状態を示す説明図である。（Ａ）はリフロー前の状態を示し、（Ｂ）はリフロー後の状態を拡大して示している。リフロー半田付けの際は、ピン端子３０の挿入部分３２が上側となる向きでプリント基板１０を設置し、まず（Ａ）に示すように、クリーム半田４２をスルーホールと挿入部分３２の先端面で形成される凹部内に印刷で塗布する。そして、加熱炉を通すことでクリーム半田を溶融する。溶融した半田は、スルーホール１２とピン端子（挿入部分３２）との僅かな隙間を流れ下る。その際、スルーホールとピン端子との僅かな隙間の空気は、半田の流下に押されて空気抜き流路４０（フランジ３４とランド銅箔１６との間の凸部高さに相当する僅かな隙間：図３参照）を通って逃げ出るため、溶融した半田はスムーズに流れ、フランジ３４とランド銅箔１６との隙間を充填し、（Ｂ）に示す状態となる。凝固した半田を符号４４で示す。試作したプリント基板について半田付けを行った結果、肉眼で観察できるレベルで半田が上がっているのが確認できた。また、ピン端子半田付け箇所を基板面に垂直な方向と水平の方向で切断して観察した結果、ボイドの発生は認められなかった。
【００１９】
図５〜図８は、本発明の他の実施例の要部を示す説明図であり、いずれも（Ａ）はランド部の平面を表し、（Ｂ）はスルーホール近傍の断面を表している。これらは全て、基板表面のスルーホール縁部に形成されているランド部に、ピン端子のフランジを押し当てたときにスルーホールの内外を連通させる空気抜き流路が形成される変形例である。説明を簡略化するため、図１と機能が同じ部材については同一符号を付す。
【００２０】
図５に示す例でも、ランド部１４は、スルーホール１２の縁部を取り囲むランド銅箔１６上に、スルーホール中心に対して対称的に９０度の角度間隔で４個の凸部２０を分散配置した構造である。ここでも各凸部２０は、銅箔保護用レジスト２２と、その上に重ねて印刷したシンボル表示用インク２４からなる。この例では、銅箔保護用レジスト２２は円形であり、シンボル表示用インク２４も円形であって前記銅箔保護用レジスト２２よりもやや小さく同心円状に積み重ねている。
【００２１】
図６に示す例では、ランド部１４は、スルーホール１２の縁部を取り囲むランド銅箔１６上に、スルーホール中心に対して対称的に１２０度の角度間隔で３個の凸部２０を分散配置した構造である。各凸部２０は、銅箔保護用レジスト２２と、その上に重ねて印刷したシンボル表示用インク２４からなる。この例では、銅箔保護用レジスト２２はランド銅箔の円環形状に倣った湾曲形状であり、シンボル表示用インク２４も同様であって前記銅箔保護用レジスト２２よりも一回り小さくして、積み重ねている。
【００２２】
図７に示す例は、基板表面にシルク印刷を行わない場合に特に有用な技術である。ここでは、ランド部５０は、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔５２に、スルーホール中心に対して対称的に９０度の角度間隔で４個のパターンカット部５４を分散配置した構造である。パターンカット部５４は、ランド銅箔５２の内周端から外周端に至るまで連続するものである。これによって放射状の溝が形成されることになる。ランド銅箔の厚みは通常３５μｍ程度であるから、ランド銅箔５２にフランジを押し当てたときに、パターンカット部５４が空気抜き流路として十分に機能できる。なお、パターンカット部５４は、回路パターンを形成する際に同時に必要なランド形状が得られるようにエッチングすることで形成すればよい。
【００２３】
図８に示す例は、図７に示すようなパターンカット方式と図１に示すような凸部方式を組み合わせたものである。スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔５２に、スルーホール中心に対して対称的に９０度の角度間隔で４個のパターンカット部５４を分散配置する。パターンカット部５４は、ランド銅箔５２の内周端から外周端に至るまで連続する。これによって放射状の溝が形成されることになる。更に、スルーホール縁部を取り囲むランド銅箔５２上に、スルーホール中心に対して対称的に９０度の角度間隔で４個の凸部２０を分散配置する。各凸部２０は、長方形状の銅箔保護用レジスト２２と、その上に重ねて印刷した同様に長方形状のシンボル表示用インク２４からなる。これらパターンカット部５４による溝と凸部２０とによる間隙によって空気抜き流路が形成されることになる。
【００２４】
以上、本発明の好ましいいくつかの実施例について詳述したが、本発明はこのような構成のみに限定されるものではない。銅箔保護用レジストの厚みが単体で空気抜き流路として十分機能する厚さであれば、必ずしも更にその上にシンボル表示用インクを形成しなくてもよい。凸部の数や形状、配置の仕方は任意である。また、パターンカット部の数や形状、配置の仕方も任意である。
【００２５】
プリント基板にピン端子を装着する場合は、通常、複数のピン端子を並設することになる。従って、本発明のプリント基板では、基本的には、それらピン端子を装着する全てのスルーホールのランド部に凸部やパターンカット部を設けることになる。
【００２６】
またプリント基板には、一般にチップ部品など表面実装部品が搭載される。本発明のプリント基板でも、ピン端子のリフロー半田付けと同時に表面実装部品のリフロー半田付け処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るプリント基板の一実施例を示す要部の説明図。
【図２】プリント基板に取り付けるピン端子の一例を示す斜視図。
【図３】スルーホールにピン端子を挿入した状態を示す説明図。
【図４】リフロー半田付け時の状態を示す説明図。
【図５】本発明に係るプリント基板の他の実施例を示す要部の説明図。
【図６】本発明に係るプリント基板の他の実施例を示す要部の説明図。
【図７】本発明に係るプリント基板の他の実施例を示す要部の説明図。
【図８】本発明に係るプリント基板の他の実施例を示す要部の説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０  プリント基板
１２  スルーホール
１４  ランド部
１６  ランド銅箔
２０  凸部
２２  銅箔保護用レジスト
２４  シンボル表示用インク
３０  ピン端子
３２  挿入部分
３４  フランジ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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