(57)【要約】【課題】  はんだ付け品質をさらに向上できる回路基板及び電子機器を提供すること。【解決手段】  少なくても表面又は裏面に回路配線を設けられた絶縁基板２と、絶縁基板２を貫通するスルーホール部３と、スルーホール部３の周囲に導電膜により形成されたランド部４を備える回路基板１において、絶縁基板２の表側と裏側のランド部４の間を接続するバイアホール部５を設け、バイアホール部５の部品挿入面側を、ソルダーレジスト部８にて覆った。【選択図】        図１
2008172094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくても表面又は裏面に回路配線を設けられた絶縁基板と、
前記絶縁基板を貫通するスルーホールと、
前記スルーホール周囲に導電膜により形成されたランドを備える回路基板において、
前記絶縁基板の表側と裏側のランド間を接続するバイアホールを設け、
前記バイアホールの部品挿入面側を、ソルダーレジストにて覆ったことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
電子部品が無鉛はんだで実装された請求項１に記載の回路基板を用いたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品のリード部をスルーホールに差込んだ状態で、電子部品のリード部及びスルーホールの周囲に設けたスルーホールランドへはんだを廻して付ける回路基板及び電子機器の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、絶縁基板の両面に導体パターンを有し、電子部品の端子を挿入する絶縁基板の部分には、主スルーホールをその内面を導電層で覆って設け、主スルーホールの箇所で絶縁基板の表裏両面には、ランド部分を設け、このランド部分には、主スルーホールに隣接して複数の補助スルーホールを、ランド部分と絶縁基板を貫通して設け、各補助スルーホールには、その内面を覆う導電層を設けている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−３１１０４９号公報（第２−５頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来にあっては、はんだ付け品質について充分ではなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、はんだ付け品質をさらに向上できる回路基板及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、少なくても表面又は裏面に回路配線を設けられた絶縁基板と、前記絶縁基板を貫通するスルーホールと、前記スルーホール周囲に導電膜により形成されたランドを備える回路基板において、前記絶縁基板の表側と裏側のランド間を接続するバイアホールを設け、前記バイアホールの部品挿入面側を、ソルダーレジストにて覆ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、はんだ付け品質をさらに向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の回路基板及び電子機器を実現する実施の形態を、請求項１，２に係る発明に対応する実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の回路基板のランドへ電子部品のリード部をはんだ付けした状態を示す断面図である。
図２は実施例１の回路基板のランドの平面図である。
実施例１の回路基板１は、絶縁基板２、スルーホール部３、ランド部４、バイアホール部５、ソルダーレジスト部８を主要な構成としている。
絶縁基板２は、樹脂製であり、さまざまな電子部品が回路構成のために実装される。
スルーホール部３は、絶縁基板２を貫通する穴である。
ランド部４は、スルーホール部３の周囲に環状の銅箔部分を、絶縁基板２の上下面にそれぞれ形成したもので、さらにスルーホール部３の内壁（内部）も導電層（銅箔部分）で覆って、上下面の環状部分が導電されるように形成される（図１参照）。
【０００９】
バイアホール部５は、スルーホール部３の周囲に設けられるランド部４において、スルーホール部３の外周側８箇所で絶縁基板２を貫通し、且つスルーホール部３より小径の穴である。また、このバイアホール部５は、内壁を導電層で覆って、上下面が導電されるようにする。
実施例１の回路基板１の構成について、図１を参照して、さらに説明する。
ランド部４にバイアホール部５を設けると、図１に示すように、絶縁基板２の上面に設けられたランド部４の環状部分と、絶縁基板２の下面に設けられたランド部４の環状部分とは、スルーホール部３の表面に形成されるランド部４の円筒部分のみならず、８箇所に設けたバイアホール部５の表面に形成されるランド部４の円筒部分により接続されることになる。
【００１０】
ソルダーレジスト部８は、絶縁基板２の部品挿入面側及び部品挿入面側のランド部４の全体、絶縁基板２の反対側面のランド部４を除く部分を覆って保護するように設ける。
つまり、本実施例１において、バイアホール部５は、はんだを充填しない貫通孔部分とする。
【００１１】
次に作用を説明する。
[はんだ付けによる基板実装について]
はんだ付けによる基板実装について説明する。
プリント配線板上への部品実装では、鉛を主成分とした、はんだが大量に使われており、鉛が溶け出して、地下水を汚染するとして、環境保護の観点から鉛フリー対応が進んでいる。
【００１２】
この場合、鉛フリーはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ）を採用するに際しての問題がある。
それは、はんだ凝固における収縮によるはんだ剥離（図４参照）と、ランド剥離（図５参照）である。
はんだ剥離現象とは、図４に示すように、鉛フリーはんだが鉛を無くし他の金属を配合したことにより、はんだ付け後、硬化する際に、吸収率が大きくなり、収縮時にランド上ではんだ剥離が起こるものである。
ランド剥離現象とは、図５に示すように、はんだ剥離は発生しないが、ランドがプリント配線板の基材（実施例１では絶縁基板と称する）から剥離してしまうものである。
【００１３】
はんだ剥離、ランド剥離現象が生じると、電気的接続信頼性の低下及び振動・熱サイクルなどの応力に対して接続耐久性が低下してしまう。
鉛フリーはんだは、これまで主流に使われてきたＳｎ−Ｐｂはんだ（融点１８３℃）と比べ、融点（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだの場合２２０℃近辺）が高くなるため、絶縁基板の膨張係数がより大きな領域ではんだ付けを行うことになる。よって、鉛フリーはんだが固まるプロセスにおいてランド部にはＳｎ−Ｐｂはんだよりも大きな収縮応力が発生するため、Ｓｎ−Ｐｂはんだでは殆ど見られることのなかった「はんだ剥離現象」や「ランド剥離現象」が発生してするという問題があった。
【００１４】
このようなはんだ剥離、ランド剥離現象においては、鉛フリーはんだの濡れ拡がり性、フローアップの悪さからフラックス処理を行った基板ランド全体にはんだが拡がらず（上がらず）、結果として銅箔部分が露出する対策をはんだ組成と基板設計、製造上から考慮しなければならなくなっていた。
【００１５】
これに対し、上記特開２００５−３１１０４９では、スルーホールに隣接して補助スルーホールを設け、この補助スルーホールを貫通するようにはんだを充填させている。
しかしながら、補助スルーホールを通し基板上面ランドにフィレットを十分に形成するには、補助スルーホールの孔径がある程度以上必要となる。実施例１に相当する条件下においては、補助スルーホールはφ０．７５ｍｍ以上必要との結果を得ている。
【００１６】
補助スルーホールをφ０．７５ｍｍ以上にするためには、ランドの直径もそれに合わせて広げなければならないため、端子間寸法の大きな電子部品にしか対応できないことになり問題であった。
また、対応できる電子部品の場合であってもランド間のブリッジが発生し易くなってしまい問題であった。
図３はランド間隔とブリッジ発生率を示すグラフ図である。
ランドサイズ（ランドの直径）が大きくなる場合にはランド間隔が問題となる。補助スルーホールをφ０．７５ｍｍ以上確保するために、ランドサイズが大きくなることは避けられないが、図３に示すようにランド間隔を０．６５ｍｍ以上確保できない場合には確実にブリッジの発生率が高くなってしまう。
【００１７】
なお、補助スルーホールをφ０．７５ｍｍ以下にした場合においては、補助スルーホールを通してはんだが部品挿入面まで上がらない場合が多く、部品挿入面側のランド部は導電箔が露出した状態になるため、腐食して電気的接続信頼性が低下する等の問題が発生する。
【００１８】
補助スルーホールをφ０．７５ｍｍ以上確保できた場合においても配線パターンによる熱引けの多いランドに関しては、はんだが回路基板厚の半分程度までしか上がらない場合が多く、スルーホール上端（回路基板ランド上面）まではんだが上がらない場合においては、振動・熱サイクルの応力に対し、十分な接続耐久性を得られないものとなる。
また、必要はんだ量が増えるので製品重量が増加し製品原価もアップしてしまっていた。
実施例１の回路基板はこれら問題を解決している。
【００１９】
[はんだ付け性能の向上作用]
実施例１においては、回路基板１の表裏ランド部４をスルーホール部３の他、はんだを充填しない複数のバイアホール部５で電気的に接続し、部品挿入面側のランド全体をソルダーレジスト部８で覆うようにしている。
これにより、スルーホール部３に部品挿入面側より電子部品のリード部６を挿入、貫通させた状態で、反対側より溶融はんだが廻ることにより形成されるはんだフィレット７は、部品挿入側には形成されないので、部品挿入側では、「はんだ剥離」の現象が発生することがなくなり、ランド部４全体をソルダーレジスト部８で覆うことで「ランド剥離」の防止や「ランド腐食」の防止を行うことができる。
【００２０】
また、はんだフィレット７が形成されるはんだ付け面側についても、バイアホール部５を複数個も受けたことによる絶縁基板２とランド部４の接続強度向上作用と、回路基板１の膨張・収縮量抑止の相乗作用により、「はんだ剥離」や「ランド剥離」現象を抑止することができる。
なお、バイアホール部５孔径を加工限界（φ０．２ｍｍ程度）まで小さくすることで、スルーホール部３とバイアホール部５の間の距離が最も小さくなる位置にバイアホール部５が設けられ、且つランド部４上に設けられる数も増やすことができ、この場合には、部品挿入面側ランドへの熱伝導効率が向上し、スルーホール部３のはんだ上り状態も改善できる。
【００２１】
次に、効果を説明する。
実施例１にあっては、下記の効果を得ることができる。
(1)少なくても表面又は裏面に回路配線を設けられた絶縁基板２と、絶縁基板２を貫通するスルーホール部３と、スルーホール部３の周囲に導電膜により形成されたランド部４を備える回路基板１において、絶縁基板２の表側と裏側のランド部４の間を接続するバイアホール部５を設け、バイアホール部５の部品挿入面側を、ソルダーレジスト部８にて覆ったため、はんだ付け品質をさらに向上できる。
【００２２】
また、バイアホール部５の孔径を加工限界まで小さくすることができるので、スルーホール部３の近傍及びランド部４の外周端に複数個設けられるため、絶縁基板２とランド部４の接続強度が増し、且つ熱引けの大きなランド部４のスルーホール部３においても熱伝導効率が向上することで、はんだ付け工法の種類を問わず十分な接続耐久性を得ることができる。
また、部品挿入面側のランド部４をソルダーレジスト部８で覆うことで、ランドの腐食を完全に防止することができる。
【００２３】
(2)電子部品が無鉛はんだで実装された(1)の回路基板を用いたことを特徴とする電子機器としたため、環境に配慮しつつ、回路部分の耐久性、接続性能が向上した機器にすることができる。
【実施例２】
【００２４】
実施例２は、ランドの外周端の２箇所にバイアホールを設けた例である。
構成を説明する。
図６は実施例２の回路基板のランドの平面図である。
実施例２では、ランド部４の外周端と、円形のバイアホール部５の中心が重なるように、対向する２箇所にバイアホール部５を設け、ランド部４はこれにより、２箇所が外側へ張り出した形状となった構成である。
その他構成は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２５】
作用を説明する。
[現状回路基板で適度にランド間隔を維持してバイアホールを設ける作用]
実施例２では、図６に示すようにバイアホール部５をランド外周端上に設けることで、現状回路基板においてもランド間のブリッジが殆ど発生することがないランド間間隔０．６５ｍｍを維持した状態で、バイアホール部５を追加することができる。
【００２６】
フローはんだ付け工法でコネクタとしては最小端子間寸法に近い２．２ｍｍのコネクタを基に、実施例２におけるランドサイズ計算例を示す。
スルーホール部３の孔径をφ１ｍｍ、ランド部４の直径をスルーホール部３の孔径＋０．５ｍｍ、バイアホール部５の孔径を０．２ｍｍ、スルーホール部３とバイアホール部５の両端間の寸法を０．２ｍｍ（回路基板１の強度を考慮すると、バイアホール部５の孔径≦孔両端間寸法の関係が望ましい）、スルーホール部３とランド部４外周端の寸法０．２ｍｍとする。
【００２７】
これを計算すると、実施例１の構成では、スルーホール部３の孔中心からランド部４外周端までの最小寸法は１．１ｍｍで、ランド部４の間隔は０ｍｍと既にブリッジ状態になる。
これに対して、実施例２では、スルーホール部３の孔中心からランド部４外周端までの最小寸法は０．７５ｍｍであるので、端子間寸法が２．２ｍｍのコネクタにおいてもブリッジが殆ど発生しないランド間隔、０．６５ｍｍ以上（上記説明及び図３参照）を確保することができる。
このように実施例２では、現状回路基板で適度にランド間隔を維持してバイアホールを設けることができる。
【００２８】
効果を説明する。
(3)バイアホール部５は、ランド部の外周端に設けるようにしたため、現状回路基板で適度にランド間隔を維持してバイアホールを設けることができ、既存のものからの変更少なく、用いられる機器を大型化することなく、はんだ付け品質（信頼性を含む）の向上をさせることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００２９】
以上、本発明の回路基板を実施例１、実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、バイアホール部の配置の他の例を図７に示す。
また、バイアホール部の配置数の制約も無く、配置位置についても、同一円周上でなくてもよい。さらに、ランド部の形状は、環状に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１の回路基板のランドへ電子部品のリード部をはんだ付けした状態を示す断面図である。
【図２】実施例１の回路基板のランドの平面図である。
【図３】ランド間隔とブリッジ発生率を示すグラフ図である。
【図４】はんだ剥離の説明図である。
【図５】ランド剥離の説明図である。
【図６】実施例２の回路基板のランドの平面図である。
【図７】実施例のバイアホール部の配置の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  回路基板
２  絶縁基板
３  スルーホール部
４  ランド部
５  バイアホール部
６  （電子部品の）リード部
７  はんだフィレット
８  ソルダーレジスト部
【図１】
2008172094.tif 000003
【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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