(57)【要約】【課題】フロー半田によって半田付けされるリード付き電子部品を有するプリント基板であって、リードの挿入孔内にガスが密封されてしまうことによって半田にブローホールが生じてしまうことを防止し、且つ、半田の行き渡り不足による半田不良が発生することを防止させたプリント基板の提供。【解決手段】挿入孔１０２を、円形形状と当該円に外接する正四角形の１つの角部分の形状とによって構成された形状とすることで、“角部分”からガスが排出されるようにし、且つ、半田の行き渡りがやや悪化する部分である“角部分”の方向へリード１１１をクリンチさせることにより、当該部分の半田の行き渡り不足を解消することで、ブローホールやピンホールなどの半田不良が発生することを抑止する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンへの電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品を有するプリント基板であって、前記リード付き電子部品のリードを挿入させる挿入孔の形状が、円形形状の１箇所を膨出させた形状であって、且つ、当該挿入孔の全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状である挿入孔を備えることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記膨出部分が、前記円形に外接する多角形の1つの角部分によって構成されたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板。
【請求項３】
前記多角形が正四角形であることを特徴とする請求項２記載のプリント基板。
【請求項４】
前記膨出部分が、前記リード付き電子部品のリードがクリンチされる方向に沿った方向に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のプリント基板。
【請求項５】
前記挿入孔の周りに形成されるランド部の形状が、前記挿入孔の形状に相似するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のプリント基板。
【請求項６】
絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンへの電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品を有するプリント基板の製造方法であって、前記リード付き電子部品のリードを挿入させる挿入孔の形状を、円形形状の１箇所を膨出させた形状であって、且つ、当該挿入孔の全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状に成形し、当該膨出部分を有する挿入孔に実装するリード付き電子部品のリードを、前記膨出部分がある方向へクリンチさせることを特徴とするプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装されるプリント基板に関するものであり、特にフロー半田（ディップ半田とも呼ばれる）によって半田付けされるリード付き電子部品を有するプリント基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板は、絶縁板に銅箔による導電パターンが形成され、当該導電パターンに種々の電気・電子部品などが電気的に接続されることによって構成される。この導電パターンと電気・電子部品との電気的な接続は、はんだ付けによって行われるのが一般的であり、当該はんだ付けの手法の１つにフロー半田がある。
【０００３】
フロー半田においては、プリント基板の半田づけ側表面に塗布されたフラックスの溶剤がプリヒータ及び溶融半田の熱によって揮発することによりガスが発生し、当該ガスが半田不良を引き起こす要因となることがあった。このような問題に対する従来技術であって本発明に関する技術が特許文献１〜特許文献３などによって開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２９７５２号公報
【特許文献２】特開２０００−３４０９１８号公報
【特許文献３】実開昭５６−１０１６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献によって開示される従来技術は、実装される電子部品によって挿入孔（電子部品のリードを挿入する穴）が塞がれることにより、ガスが孔内で膨張し、これによってブローホールが生じて半田不良が引き起こされることを問題とし、穴の形状を工夫することによってガスが孔内に閉じ込められること（密封⇒膨張⇒破裂）がないようにするものであるが、上記特許文献によって示される技術によると、挿入孔に生じる隙間が大きくなり過ぎる場合や、挿入孔の形状に起因して溶融半田の流れ（回り込み）が阻害される場合があり、結果として半田の行き渡りが不十分となりピンホールなどの半田不良（ブローホールとは別の要因による半田不良）を生じさせてしまう虞があるものであった。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑み、フロー半田によって半田付けされるリード付き電子部品を有するプリント基板であって、リードの挿入孔内にガスが密封されてしまうことによって半田にブローホールが生じてしまうことを防止し、且つ、半田の行き渡り不足による半田不良が発生することを防止させたプリント基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のプリント基板は、絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンへの電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品を有するプリント基板であって、前記リード付き電子部品のリードを挿入させる挿入孔の形状が、円形形状の１箇所を膨出させた形状であって、且つ、当該挿入孔の全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状である挿入孔を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、基本的形状が円形となる挿入孔（電子部品のリードを挿入させる孔）の形状が、円形形状の１箇所を膨出させた形状とされ、且つ、挿入孔の全周にわたってその接線（挿入孔の外周の接線）の角度変化が一方向となるような形状とされるため、当該外周にある程度沿うように移動する溶融半田の流れ（溶融半田は基本的に導体（ランドやリードなど）が存在する部分に沿って流れる）が妨げられてしまうことが抑止される。また、挿入孔に生じる隙間も最小限に抑えることが可能となる。
【０００９】
請求項２のプリント基板は、請求項１記載のプリント基板であって、前記膨出部分が、前記円形に外接する多角形の1つの角部分によって構成されたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、挿入孔の形状が、円形形状と、これに外接する多角形のうちの1つの角部分の形状と、を重ね合わせた形状（涙形の形状）となる。
【００１１】
請求項３のプリント基板は、請求項２記載のプリント基板であって、前記多角形が正四角形であることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、挿入孔の形状が、円形形状と、これに外接する正四角形のうちの1つの角部分の形状と、を重ね合わせた形状となる。
【００１３】
請求項４のプリント基板は、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のプリント基板であって、前記膨出部分が、前記リード付き電子部品のリードがクリンチされる方向に沿った方向に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、挿入孔の形状が、リードがクリンチされる方向（電子部品の脱落防止のためにリードが曲げられる方向）に沿った方向に、膨出部分が形成された形状となる。即ち、当該挿入孔にリードが挿入されてクリンチされることにより、リードが膨出部分に位置することとなる（クリンチの際に加わる力により、リードが片寄りするため）。
【００１５】
請求項５のプリント基板は、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のプリント基板であって、前記挿入孔の周りに形成されるランド部の形状が、前記挿入孔の形状に相似するものであることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、挿入孔の形状とランド部の形状が相似するものとなるため、挿入孔の周りのランド部分の幅が一定のものとなる。
【００１７】
請求項６のプリント基板の製造方法は、絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンへの電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品を有するプリント基板の製造方法であって、前記リード付き電子部品のリードを挿入させる挿入孔の形状を、円形形状の１箇所を膨出させた形状であって、且つ、当該挿入孔の全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状に成形し、当該膨出部分を有する挿入孔に実装するリード付き電子部品のリードを、前記膨出部分がある方向へクリンチさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１の、絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンへの電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品を有するプリント基板であって、前記リード付き電子部品のリードを挿入させる挿入孔の形状が、円形形状の１箇所を膨出させた形状であって、且つ、当該挿入孔の全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状である挿入孔を備えることを特徴とするプリント基板によれば、基本的形状が円形となる挿入孔の形状が、円形形状の１箇所が膨出された形状とされ、且つ、挿入孔の全周にわたってその接線（挿入孔の外周の接線）の角度変化が一方向となるような形状とされるため、当該外周にある程度沿うように移動する溶融半田の流れが妨げられてしまうことが抑止される。従って、リードの挿入孔内にガスが密封されてしまうことによって半田にブローホールが生じてしまうことを防止（挿入孔の膨出部分からガスを逃がすことができるため）しつつも、溶融半田の流れ（回り込み）がスムーズなものとなるため、半田の行き渡りが不十分となることによるピンホールなどの半田不良の発生を抑止させることができる。また、挿入孔に生じる隙間も最小限に抑えることが可能となるため、この点からも半田の行き渡りが不十分となることによるピンホールなどの半田不良の発生を抑止させることができる。
【００１９】
本発明の請求項４の、前記膨出部分が、前記リード付き電子部品のリードがクリンチされる方向に沿った方向に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のプリント基板によれば、挿入孔の形状が、リードがクリンチされる方向に沿った方向に膨出部分が形成された形状となる。即ち、当該挿入孔にリードが挿入されてクリンチされることにより、リードが膨出部分に位置することとなる。従って、溶融半田の流れをやや阻害する傾向となる部分である膨出部分に導体であるリードが位置することとなるため、当該部分の溶融半田の流れが阻害されてしまうことが緩和され、半田の行き渡りが不十分となることによるピンホールなどの半田不良の発生を抑止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の具体的実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
【００２１】
図１は本実施例のプリント基板の部品実装面の一部を示す図（部品実装面上の導電パターン及び実装される部品の外形を示す図）であり、図２は同プリント基板の本発明に関するリード付き電子部品が実装された状態を示す概略図である。図３はリード付き電子部品の概略を示す斜視図である。図４は、当該リード付き電子部品を実装させる為の挿入孔とランド部分を示す図である。
【００２２】
プリント基板１は、絶縁板１０３上に形成される導電パターン１０１への電気的接続がフロー半田によってなされるリード付き電子部品１１を有し、当該リード付き電子部品１１のリード１１１を挿入させる為の挿入孔１０２が形成される。
【００２３】
図４は、プリント基板１上に形成される挿入孔１０２を示す図であり、プリント基板１のフロー半田面側を示す図である。図５（ａ）は、挿入孔１０２の形状を説明する図であり、図５の（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ、リード付き電子部品１１が挿入孔１０２に取り付けられた状態における、図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図と、Ｂ−Ｂ線に沿った断面図の概略である。
【００２４】
図に示されるように、挿入孔１０２は、円形形状と、当該円に外接する正四角形の１つの角部分の形状と、によって構成された形状に形成される。即ち、円形形状の一部分が膨出するような形状であり、膨出する部分である“角部分”は実装されるリード付き電子部品１１のリード１１１がクリンチされる方向に形成される。これにより、リード１１１の付け根部分が略円錐状となっているリード付き電子部品１１（部品としてガス抜き対策（溝など）がされていない部品）が基板に密着するように搭載されても、“角部分の形状”によってガスを逃がす隙間ができるため、半田不良（ブローホール）の発生を抑止することができる。即ち、図５（ｂ）に示されるように、図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った方向では、リード付き電子部品１１によって挿入孔１０２が塞がれる格好になるが、図５（ｃ）に示されるように、図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った方向では、隙間部分ができるため、フロー半田時にガス（フラックスが揮発することにより発生するガス）が挿入孔１０２に密封されてこれが膨張することにより半田にブローホールが発生するという不具合の発生を抑止できるのである。なお、本実施例における挿入孔１０２の寸法は、円形の直径が１ｍｍとなる（即ちこれに外接する正四角形の一辺も１ｍｍ）。
【００２５】
図６には、リード付き電子部品１１が実装される部分のプリント基板１の断面図の概略を示した。なお、簡略化のために、本発明に直接的には関係のない部品実装面側の導電パターンなどを省略している。図６（ａ）に示されるように、挿入孔１０２にリード付き電子部品１１のリード１１１が挿入されることでリード付き電子部品１１がプリント基板１に取り付けられ、そのリード１１１がクリンチされた（曲げられた）後に、フロー半田工程においてリード１１１が導電パターン１０１（半田レジスト１０４から露呈する導電パターン１０１によって形成されるランド部分）に半田付けされることによって、リード付き電子部品１１がプリント基板１に実装される。なお、リードのクリンチは、部品実装工程からフロー半田工程への移送段階における部品の脱落防止や、フロー半田工程において半田噴流に押し上げられて部品が基板から浮き上がることを防止させる事などを目的として行われるものである。
【００２６】
前述したように、挿入孔１０２は、円形形状と当該円に外接する正四角形の１つの角部分の形状とによって構成された形状であるため、挿入孔１０２の形状は、「全周にわたってその接線の角度変化が一方向となるような形状」となる。即ち、図８（ａ）に示したように、挿入孔１０２の外周における接点を左回りに一周させた場合、各接点における接線の角度は左回り方向にのみ変化するものである。これに対し、例えば、挿入孔が図８（ｂ）に示したような鍵穴形状である場合には、接点を一周させた場合、各接点における接線の角度は左回りから右回り方向へ（若しくは右回りから左回り方向へ）変化する場合があるものである。
【００２７】
基本的に溶融半田は導電物に沿うように移動する傾向があるため、ランド部分（導電パターン１０１が露呈する部分）に沿うように（即ち挿入孔の外周に沿うように）移動する傾向がある。従って、挿入孔の外周に急激な変化があるような場合には溶融半田の流れが悪くなる傾向がある。よって、挿入孔が図８（ｂ）のような形状である場合には、接線の角度変化が反転する部分において溶融半田の流れを阻害する傾向となり、当該部分における溶融半田の回り込み（行き渡り）が低下し、半田の行き渡り不足による半田不良を発生させてしまう場合がある。これに対し、本実施例の挿入孔１０２によれば、ランド部分（挿入孔の外周）に沿うように移動する溶融半田の流れが比較的スムーズなものとなり、溶融半田の回り込み（行き渡り）が良く、半田の行き渡り不足による半田不良（ピンホールなど）の発生を抑止することができるものである。
【００２８】
さらに、本実施例では、図７（リード１１１がクリンチされた状態を示す図であり、プリント基板１のフロー半田面側から見た図）に示されるように、挿入孔１０２の“角部分”が、実装されるリード付き電子部品１１のリード１１１がクリンチされる方向に形成される（若しくは、挿入孔１０２の“角部分”の方向へリード１１１をクリンチする）ため、より半田の回り込み（行き渡り）不足の発生を抑止することができる。即ち、挿入孔１０２によれば、前述のごとく、外周の接線の角度変化が一定方向であるため、これに沿って移動する溶融半田も比較的スムーズに移動できるものではあるが、“角部分”においては、その接線の角度変化が急激なものとなり、又、ランドの面積（幅）も減少する部分であるため、溶融半田の回り込み（行き渡り）がやや悪化する部分となる。しかし、本実施例によれば、当該部分に導体であるリード１１１が存在することとなるため、当該部分における溶融半田の行き渡りがスムーズなものとなり、半田の行き渡り不足の発生を抑止することができるのである。なお、「ランドの面積が減少する部分」に対する対策として当該部分のランドを広く形成することや挿入孔を小さくすることも考え得るが、ランド部分を広くすると、必要面積が増大し、回路設計の自由度や装置の小型化に悪影響を与えるものとなるものであり、一方、挿入孔を小さくすることは、部品の自動挿入機の動作精度に起因して一定値以下とすることができないものである。
【００２９】
又、図９（ｂ）に示したように、挿入孔が矩形である場合、図８（ｂ）の挿入孔８０１に比べれば外周形状に基づく溶融半田の流れの阻害は小さいものと言えるが、クランチにより何れかの方向に偏った位置となるリード１１１と、各角部分との距離が大きなものとなるため、挿入孔の隙間（図中の矢印部分）が大きくなり、結果としてピンホールなどの半田不良を引き起こし易くなる虞がある（隙間が大きいということは溶融半田の行き渡り不足が生じ易くなるものだからである）。また、隙間の大きい部分と小さい部分の差が大きくなると共に、クリンチ方向の違いに応じて、挿入孔に生じる隙間の大きさも変化することになる。このことは、挿入孔の形状に対するリード１１１のクリンチ方向が特定されていないプリント基板においては、半田の不良率のバラつきが大きくなる傾向となることを示しており、結果として半田不良要因を検証する際などにその特定を難しくしてしまう虞があるものである。
【００３０】
また、各角部分は、前述したように溶融半田の回り込み（行き渡り）がやや悪化する部分であり、挿入孔９０１（矩形）の場合、これが複数箇所生じるものとなってしまう。これに対し、本実施例の挿入孔１０２によれば、“角部分”が１つに限定されていると共に当該部分にリード１１１が位置することとなるため、半田不良の発生を抑止することができるのである。
【００３１】
以上のごとく、本実施例のプリント基板によれば、挿入孔１０２の孔内にガスが閉じ込められること（密封⇒膨張⇒破裂）によるブローホールの発生を抑止しつつ、溶融半田の行き渡りが不十分となることによるピンホールなどの半田不良の発生を抑止することができ、非常に有用なものである。また、挿入孔１０２の形状は単純な形状であるため、挿入孔が小さいものであっても、その製造が比較的容易であるという利点も有する。
【００３２】
なお、本実施例では、円形とこれに外接する正四角形によって“本発明に関する挿入孔”が形成されるものを例として説明したが、その他の多角形状と円形によって模られるものであってもよい（図１０（ａ）には、円形とこれに外接する正三角形によるものを例として示した）。また、円形に外接する“多角形”とは厳密は多角形に限るものではなく、図１０（ｂ）にその一例を示したように、角部分が丸みを帯びたものであってもよい。このようにすると、ガス抜きという機能はやや弱められるが、溶融半田の行き渡りという面では有利に働くこととなる。
【００３３】
なお、本実施例のプリント基板１における“本発明に関する挿入孔”は、図３に示されるリード付き電子部品１１のような、部品としてガス抜き対策（ガス抜きのための溝の成形など）がされていない部品（ブローホール等の半田不良が問題となる部品）が実装される箇所（図１中の符号１２部分）に形成されるものであって、プリント基板１上の全ての“リード付き電子部品”に対して“本発明に関する挿入孔”が形成されるというものではないが、より有効にブローホールの発生を防止する趣旨で、ガス抜き対策がされているリード付き電子部品に対しても“本発明に関する挿入孔”を利用するものであっても構わない。また、図１０（ｃ）に一例を示したように、ランド部分（導電パターン１０１が露呈する部分）の形状を、挿入孔の形状と相似させるようにしてもよい。これによりランド部分の幅が一定のものとなり、溶融半田の回り込み（行き渡り）が良好なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】プリント基板の部品実装面上の回路パターンの一部を示す図
【図２】プリント基板の本発明に関するリード付き電子部品が実装された状態を示す斜視図
【図３】リード付き電子部品の概略を示す斜視図
【図４】プリント基板上のリード付き電子部品を実装させる為の挿入孔とランド部分を示す図
【図５】挿入孔の形状及びリード付き電子部品が挿入孔に取り付けられた状態の断面の概略を示す図
【図６】リード付き電子部品が実装される部分におけるプリント基板の断面の概略を示す図
【図７】リードがクリンチされた状態における、プリント基板上のリード付き電子部品を実装させる為の挿入孔とランド部分を示す図
【図８】本発明に係る挿入孔と、別の挿入孔の形状を示す図
【図９】本発明に係る挿入孔と、別の挿入孔の形状を示す図
【図１０】本発明に係る別の挿入孔の形状を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１      プリント基板
１１    リード付き電子部品
１０１  導電パターン
１０２  挿入孔
１０３  絶縁板
１０４  半田レジスト
１０５  半田
１１１  リード
【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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【図９】
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【図１０】
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