(57)【要約】【課題】汎用の表面実装部品を実装する場合でも、はんだ吸われを抑制することができるプリント基板を得ることを目的とする。【解決手段】表面実装部品がはんだ付けされるランドを備えたプリント基板において、ランドは、表面実装部品の電極が載置される実装部と、実装部の縁部に接続され、表面実装部品から離れる側に延びる突起部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装部品がはんだ付けされるランドを備えたプリント基板において、
前記ランドは、
前記表面実装部品の電極が載置される実装部と、
前記実装部の縁部から延びる突起部とを有する
ことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記実装部は、
４つの辺を有する矩形状に形成され、
前記突起部は、
前記実装部から離れる側に延びるように形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記突起部は、
前記実装部の辺に対して複数形成された
ことを特徴とする請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記突起部は、
前記実装部の辺の両端部にそれぞれ形成された
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記ランドは、
前記表面実装部品の一方の前記電極が載置される第１の実装部、及び前記第１の実装部の対向位置に形成され、他方の前記電極が載置される第２の実装部を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリント基板。
【請求項６】
前記第１の実装部及び前記第２の実装部は、
第１の縁部が向かい合うように形成され、
前記第１の縁部の反対側の第２の縁部に前記突起部が形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のプリント基板。
【請求項７】
前記突起部は、
自身の延びる方向の幅をＬとし、前記第１の縁部側から前記第２の縁部側に向かう方向における前記実装部の幅をＬ０としたとき、
Ｌ０／２＜Ｌの関係を満たすように形成されている
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のプリント基板。
【請求項８】
前記ランド上に無鉛のクリームはんだ層が形成された
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に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、プリント基板に関し、特に、プリント基板のランドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性の低い表面実装部品（電子部品など）をプリント基板に実装する場合には、はんだ付けの方式として、たとえばランドにクリームはんだを印刷してから熱で溶融させるリフロー方式が採用される。なお、リフロー方式は、溶かしたはんだ槽にプリント基板の下面を浸すフロー方式に比べ、はんだ量が少ない。このため、大型の表面実装部品をプリント基板に実装する場合には、表面実装部品とランドとのはんだ付けが確実になされるように、リフロー実施条件に留意する必要がある。
【０００３】
ところで、近年は環境への配慮から鉛フリーはんだ化が進んでいる。鉛フリーはんだは、従来の共晶はんだよりも溶融温度が高いため、その分、リフロー温度及びリフロー時間が増大する。ここで、鉛フリーはんだを用いたリフロー方式では、表面実装部品の電極とプリント基板のランドとの温度差が発生しやすい。この電極とランドとの温度差が大きくなると、溶融状態のはんだの表面張力により、はんだが電極側へ吸い寄せられる。これにより、はんだが固化することで形成されるはんだフィレットが、表面実装部品側に偏ってしまい、表面実装部品とランドとのはんだ付けが良好になされないという課題があった。
【０００４】
そこで、電極面とランド面とのなす角度が９０°未満の鋭角となるように電極を形成し、溶融状態のはんだが電極側へ吸い寄せられることを抑制した技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９４３９０号公報（たとえば、図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、電極を予め設定された形状にカスタム加工した表面実装部品を用いることを前提としている。すなわち、電極面とランド面とのなす角度が９０°未満の鋭角となるよう電極を形成した表面実装部品をプリント基板に実装することを前提としており、電気、表面実装部品メーカーより購入する汎用部品を用いることでは、溶融状態のはんだが電極側へ吸い寄せられることを抑制することができない。
【０００７】
なお、汎用の表面実装部品の電極形状は、電極面とランド面とのなす角が９０°の直角であることが多い。したがって、汎用の表面実装部品では、溶融状態のはんだが電極側へ吸い寄せられる現象（いわゆるはんだ吸われ）が発生してしまうことが課題となっている。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、汎用の表面実装部品を実装する場合でも、はんだ吸われを抑制することができるプリント基板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るプリント基板は、表面実装部品がはんだ付けされるランドを備えたプリント基板において、ランドは、表面実装部品の電極が載置される実装部と、実装部の縁部から延びる突起部とを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプリント基板によれば、上記構成を有しているため、汎用の表面実装部品を実装する場合でも、はんだ吸われを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るプリント基板に形成されるランドの平面視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプリント基板の側面視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプリント基板に形成されるランド上に表面実装部品が実装された状態の平面視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るプリント基板のランド上に表面実装部品が実装された状態の側面視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るプリント基板のランドの変形例１である。
【図６】本発明の実施の形態に係るプリント基板のランドの変形例２である。
【図７】本発明の実施の形態に係るプリント基板のランドの変形例３である。
【図８】本発明の実施の形態に係るプリント基板のランドの変形例４である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るプリント基板１００の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係るプリント基板１００に形成されるランド１の平面視図である。図２は、本実施の形態に係るプリント基板１００の側面視図である。図１及び図２を参照してプリント基板１００について説明する。
本実施の形態に係るプリント基板１００は、汎用の表面実装部品３をプリント基板１００上に実装する場合でも、はんだ吸われを抑制することができる改良が加えられたものである。
【００１４】
プリント基板１００は、たとえば、銅などの金属で構成されるパターン配線及びパターン配線間の絶縁をする絶縁層などを積層したものである。そして、プリント基板１００には、対向面に電極４を有する表面実装部品３（図３及び図４参照）が実装されるランド１が形成されている。なお、表面実装部品３の一面側には、電極４が形成されている。図１及び図２の例では、対向する２つの面側に電極４が形成されている。表面実装部品３は、電極を予め設定された形状にカスタム加工がされたものではなく、汎用の電子部品などに対応するものである。
【００１５】
ランド１は、プリント基板１００の表面に形成され、プリント基板１００に形成されたパターン配線に電気的に接続されている導電体であり、たとえば銅などの金属で構成されるものである。なお、ランド１の上面には、リフロー用のクリームはんだ層７が形成されている。クリームはんだ層７は、たとえば、ランド１の上面に印刷法などで形成されるものである。このクリームはんだ層７は、たとえば、無鉛のクリームはんだで構成される。
【００１６】
ランド１は、表面実装部品３の端部側に設けられた電極４が載置される１つの実装部１ａと、この実装部１ａの縁部に接続され、表面実装部品３から離れる側に延びる突起部１ｂとを有しているものである。そして、本実施の形態では、複数（２つ）のランド１上に１つの表面実装部品３が載置されているものを一例として示している。実装部１ａは、上面視したときの形状が４つの辺を有する矩形状をしているものである。ここで、図１及び図２に示すＸ方向は、実装部１ａのうちの短辺と平行な方向であり、Ｙ方向は、実装部１ａのうちの長辺と平行な方向である。実装部１ａは、Ｙ方向に平行な第１の縁部Ｔ１及び第２の縁部Ｔ２を有し、Ｘ方向に平行な第３の縁部Ｔ３及び第４の縁部Ｔ４を有している。
【００１７】
第１の縁部Ｔ１は、表面実装部品３の下面側と対向する部分である。第２の縁部Ｔ２は、第１の縁部Ｔ１の対向位置に配設された部分である。第２の縁部Ｔ２の上側には、表面実装部品３は配置されていない。本実施の形態では、第１の縁部Ｔ１及び第２の縁部Ｔ２は、表面実装部品３の電極４の形成面に平行に形成されている。また、第３の縁部Ｔ３は、第１の縁部Ｔ１及び第２の縁部Ｔ２に直交する部分である。さらに、第４の縁部Ｔ４は、第３の縁部Ｔ３の対向位置に配設された部分である。
【００１８】
突起部１ｂは、表面実装部品３から離れる側に延びるように形成されているものである。具体的には、突起部１ｂは、実装部１ａのうちの第２の縁部Ｔ２に接続され、第１の縁部Ｔ１側から第２の縁部Ｔ２側に向かうＸ方向に延びるように形成されているものである。突起部１ｂは、実装部１ａの４辺のうちの１つに対応する第２の縁部Ｔ２に複数形成されている。すなわち、図１及び図２に示す実装部１ａには、突起部１ｂが２つずつ形成されている。
【００１９】
突起部１ｂは、第２の縁部Ｔ２に等間隔に形成されている。すなわち、図１に示すように、第３の縁部Ｔ３側の突起部１ｂと第４の縁部Ｔ４側の突起部１ｂとの間隔をＡとしたとき、第３の縁部Ｔ３側の突起部１ｂと第３の縁部Ｔ３との間隔及び第４の縁部Ｔ４側の突起部１ｂと第４の縁部Ｔ４との間隔がＡである。
【００２０】
ここで、図１及び図２に示す２つの実装部１ａのうちの一方が第１の実装部１ａを構成するものであり、他方が第２の実装部１ａを構成するものである。第１の実装部１ａは、表面実装部品３の一方の電極４が載置されるものであり、第２の実装部１ａは、第１の実装部１ａの対向位置に形成され、他方の電極４が載置されるものである。そして、第１の実装部１ａ及び第２の実装部１ａは、第１の縁部Ｔ１が向かい合うように形成され、第１の縁部Ｔ１の反対側の第２の縁部Ｔ２に突起部１ｂが形成されている。
【００２１】
図３は、実施の形態に係るプリント基板１００に形成されるランド１上に表面実装部品３が実装された状態の平面視図である。図４は、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１上に表面実装部品３が実装された状態の側面視図である。
図２に示すプリント基板１００上に、表面実装部品３を設置し、リフロー炉に投入する。これにより、電極４とランド１とを電気的、物理的に接続する。図４に示すように、電極４とランド１とは、クリームはんだをリフローにて溶融させてできたはんだフィレット部５により、電気的及び物理的に接続される。なお、電極４の面とランド１の面とのなす角は、図４に示す例では、概ね９０°となっている。
【００２２】
プリント基板１００上に表面実装部品３を載置した状態で、プリント基板１００をリフロー炉に投入すると、プリント基板１００、表面実装部品３及びクリームはんだ層７が加熱される。そして、クリームはんだ層７が溶融し、ランド１及び電極４がなじむ。溶融したクリームはんだが冷却されると、ランド１と電極４とがはんだフィレット部５によりはんだ付けされる。
【００２３】
ここで、リフロー炉に投入し、はんだフィレット部５が形成されている過程においては、ランド１と電極４とには温度差が生じている。したがって、溶融されたはんだに発生する表面張力により、溶融したはんだには、電極４側に吸い上げられる力Ｆ１が働く。その一方で、プリント基板１００には、すなわち表面実装部品３から離れる側へ突出している突起部１ｂが形成されている。このため、溶融したはんだには、突起部１ｂ側に引っ張られる力Ｆ２も働く。突起部１ｂが形成されている分だけ余分に、突起部１ｂ側に引っ張られる力Ｆ２が発生する。すなわち、プリント基板１００は、はんだフィレット部５が形成されている過程において、この電極４側に吸い上げられる力Ｆ１を軽減するように、突起部１ｂ側に引っ張られる力Ｆ２が突起部１ｂの分だけ余分に働いている。
【００２４】
ここで、実装部１ａのＸ方向に平行な方向の幅、すなわち第３の縁部Ｔ３及び第４の縁部Ｔ４の長さをＬ０としたとき、突起部１ｂのＸ方向に平行な方向の幅Ｌは、Ｌ＞１／２Ｌ０の関係を満たしているとよい。なお、本実施の形態では、ほぼＬ≒Ｌ０としている。このように、突起部１ｂのＸ方向に平行な方向の幅Ｌが設定されていると、効果的に力Ｆ１を軽減することができる。
【００２５】
このため、溶融したはんだが電極４の上部にまで吸い上げられ、そのまま固化してしまうことが抑制され、溶融したはんだが固化して形成されるはんだフィレット部５が電極４側へ偏ってしまいにくい。具体的には、図４に示すように、はんだが固化して形成されたはんだフィレット部５は、電極４の下部側から突起部１ｂ側にかけて裾状に形成される。仮に、突起部１ｂが形成されていないと、電極４の上部側にまで溶融したはんだが吸い上げられ、電極４の上部にまではんだフィレットが形成されてしまう。一方、プリント基板１００では、電極４の下部側から突起部１ｂ側にかけて裾状に形成され、電極４とランド１との間にはバランスのとれたはんだフィレット部５が形成される。
【００２６】
なお、はんだフィレット部５の偏りは、電極４の大きさや形状によって変わる為、突起部１ｂの幅、長さ及び数は、適用対象に応じて検討するとよい。さらに、突起部１ｂの最適化を図る場合は、幾つかの条件でリフロー試行をしてデータを収集し、その結果を突起部１ｂの仕様にフィードバックする作業を繰り返していくとよい。
【００２７】
［本実施の形態に係るプリント基板１００の有する効果］
本実施の形態に係るプリント基板１００は、実装部１ａの縁部に接続され、表面実装部品３から離れる側に延びる突起部１ｂが形成されたランド１を有しているので、汎用の表面実装部品３を実装する場合でも、はんだ吸われを抑制することができる。このため、汎用の表面実装部品３であっても、ランド１上に良好にはんだ付けをすることができる。
【００２８】
ここで、突起部１ｂのＸ方向に平行な方向の幅Ｌ（突出量）は、大きいほうが、溶融したはんだを突起部１ｂ側に引っ張る力を大きくすることができる。突起部１ｂと同等の面積だけランド１の面積を全体的に外側に増やした形状より、部分的に突出させた突起部１ｂを設けた方が、同じ増加面積で、この幅Ｌを大きくすることができる。
本実施の形態に係るプリント基板１００は、ランド１の面積を全体的に外側に増やした形状ではないため、形成されるはんだフィレット部５を外側へ引っ張る力を増大させながら、さらに、部分的な突出形状であるのではんだの使用量の増加も抑制することができる。
【００２９】
また、従来では、表面実装部品３としてディスクリート部品などといったカスタム加工したものを用いないと、はんだ吸われが抑制しにくい。しかし、本実施の形態に係るプリント基板１００では、汎用の表面実装部品３でもはんだ吸われを抑制することができ、プリント基板１００の設計の高密度化を実現することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、実装部１ａには、第２の縁部Ｔ２に２つの突起部１ｂが形成されているものとして説明したが、それに限定されるものではなく、単数でもよいし、３つ以上形成されていてもよい。
また、両方の実装部１ａに２つずつの突起部１ｂを形成したが、それに限定されるものではない。すなわち、実装部１ａは、対称な形状である必要はなく、たとえば、一方の実装部１ａに２つ形成し、他方の実装部１ａに１つ形成してもよい。
【００３１】
実装部１ａは、長方形形状、すなわち第１の縁部Ｔ１、第２の縁部Ｔ２、第３の縁部Ｔ３及び第４の縁部Ｔ４が直線状に形成されており、第１の縁部Ｔ１及び第２の縁部Ｔ２と第３の縁部Ｔ３及び第４の縁部Ｔ４とが直交しているものとして説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、第１の縁部Ｔ１、第２の縁部Ｔ２、第３の縁部Ｔ３及び第４の縁部Ｔ４は、直線からずれていてもよく、たとえば一部が曲線状に形成されたものであってもよい。
【００３２】
突起部１ｂの先端側の形状が、丸形（半円状）であるものとして説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、突起部１ｂの先端を角形としてもよいし、突起部１ｂの全体を長方形形状としてもよい。また、突起部１ｂの先端を三角形形状にしてもよいし、台形形状にしてもよい。或いは、突起部１ｂの全体を三角形形状にしてもよいし、台形形状にしてもよい。
【００３３】
本実施の形態では、同一形状の突起部１ｂを形成したが、それに限定されるものではない。すなわち、１つの実装部１ａに複数の突起部１ｂを形成する場合において、異なる形状の突起部１ｂを形成してもよい。
【００３４】
本実施の形態では、同じ表面実装部品３が実装される実装部１ａの両方に突起部１ｂが形成されているものとして説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、一方の実装部１ａに突起部１ｂが形成されている態様であってもよい。両方の実装部１ａに突起部１ｂが形成されている方が、いわゆるはんだ吸われをより確実に抑制することができるが、片方であっても同様の効果をえることができる。
たとえば、実装部１ａに設置される表面実装部品３の電極４の形状が、一方のものと他方のものとで異なる場合もある。この態様は、たとえば一方の電極４ははんだ吸われが生じやすいが形状であるが、他方の電極４ははんだ吸われが生じにくい形状であるといったような場合などに用いることができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、ランド１の上面の全体に広がるようにクリームはんだ層７が形成されたものとして説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、ランド１の上面に、部分的にクリームはんだ層７が形成されていてもよい。また、リフロー方式ではなく、はんだごてを利用して手作業ではんだ付けをすることもあるため、クリームはんだ層７が形成されていなくてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態では、対向する２つの面側に電極４が形成された表面実装部品３を実装するのに利用される実装部１ａを一例として説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、一面側にだけ電極４が形成されている表面実装部品３であってもよい。
【００３７】
また、突起部１ｂを形成すると、突起部１ｂの分だけプリント基板１００の制限された面積が割かれることとなり、周囲の部品、ランド、パターン配線などと干渉する可能性がある。そこで、周囲の部品、ランド、パターン配線などと干渉しないように、突起部１ｂを形成すればよい。たとえば、第２の縁部Ｔ２に突起部１ｂを形成すると周囲の部品、ランド、パターン配線などと干渉してしまう場合には、次の変形例１〜変形例３に説明するように、適宜、突起部１ｂの形成位置を変更するとよい。
【００３８】
［変形例１］
図５は、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１の変形例１（ランド１０）である。図５に示すように、突起部１ｂを、第２の縁部Ｔ２に等間隔に形成しなくてもよい。すなわち、図５に示すように、第３の縁部Ｔ３側の突起部１ｂと第４の縁部Ｔ４側の突起部１ｂとの間隔をＢとしたとき、第３の縁部Ｔ３側の突起部１ｂと第３の縁部Ｔ３との間隔をＣとし、第４の縁部Ｔ４側の突起部１ｂと第４の縁部Ｔ４との間隔をＡとしてもよい。なお、間隔Ａ、Ｂ及びＣの値は、いずれも異なる値である。この変形例１のランド１０であっても、本実施の形態に係るプリント基板１００と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
［変形例２］
図６は、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１の変形例２（ランド１１）である。本実施の形態では、実装部１ａの第２の縁部Ｔ２の中間部に２つの突起部１ｂを形成したものであったが、図６に示すように、突起部１ｂを、実装部１ａの４辺のうちの１つに対応する第２の縁部Ｔ２の両端部にそれぞれ形成してもよい。この変形例２のランド１１であっても、本実施の形態に係るプリント基板１００と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
［変形例３］
図７は、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１の変形例３（ランド１２）である。本実施の形態では、実装部１ａの第２の縁部Ｔ２に２つの突起部１ｂを形成したものであったが、図７に示すように、一方の突起部１ｂを第３の縁部Ｔ３に形成し、他方の突起部１ｂを第４の縁部Ｔ４に形成してもよい。この変形例３のランド１２であっても、本実施の形態に係るプリント基板１００と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
［変形例４］
なお、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１と変形例１〜３で説明したものとは、適宜組み合わせてもよい。図８は、本実施の形態に係るプリント基板１００のランドの変形例４である。図８に示すように、たとえば、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１と、変形例２のランド１１とを組み合わせることができる。
変形例２のランド１１には、第１の縁部Ｔ１の両端部に突起部１ｂが形成されているため、その間に挿入するように、本実施の形態に係るプリント基板１００のランド１の突起部１ｂを配置することで、いわゆるはんだ吸われを抑制するとともに、表面実装部品３の高密度実装を実現することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ランド、１ａ  実装部、１ｂ  突起部、３  表面実装部品、４  電極、５  はんだフィレット部、７  クリームはんだ層、１０、１１、１２  ランド、１００  プリント基板、Ｔ１  第１の縁部、Ｔ２  第２の縁部、Ｔ３  第３の縁部、Ｔ４  第４の縁部。
【図１】
2015153821.tif 000003
【図２】
2015153821.tif 000004
【図３】
2015153821.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015153821.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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