(57)【要約】【課題】プリント配線基板に電子部品を接合する技術に関し、特に安価な方法でスルーホールへのはんだ上がりを改善し、優れた接合信頼性を得ることを目的としている。【解決手段】本発明に係る電子回路基板は、配線基板の所定場所にスルーホールとこのスルーホールの周辺に配置された複数のバイアホールを形成する工程と、スルーホールとバイアホールが形成された配線基板にソルダレジストを形成する工程と、ソルダレジストが形成された配線基板に実装部品を挿入する工程と、実装部品が挿入された配線基板の下面から溶融はんだを供給する工程を経て製造される。ソルダレジストを形成する工程において、ソルダレジストをバイアホールの周辺からパターンの一部が露出するように形成すると、バイアホールにはんだが浸入し、接合の信頼性がより向上する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の両面に形成されたパターンと、前記両面に形成されたパターンを導通するスルーホールと、前記スルーホールにリードが挿入された実装部品と、前記スルーホールを充填しかつ前記パターンと前記リードを接合する接合部材と、前記スルーホールの周辺に設けられた複数のバイアホールを備えてなる電子回路基板。
【請求項２】
バイアホールはパターンと接合する接合部材で充填されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路基板。
【請求項３】
配線基板の所定場所にスルーホールとこのスルーホールの周辺に配置された複数のバイアホールを形成する工程と、前記スルーホールとバイアホールが形成された配線基板にソルダレジストを形成する工程と、前記ソルダレジストが形成された配線基板に実装部品を挿入する工程と、前記実装部品が挿入された配線基板の下面から溶融はんだを供給する工程を備えてなる電子回路基板の製造方法。
【請求項４】
ソルダレジストを形成する工程において、ソルダレジストはバイアホールの周辺からパターンの一部が露出するように形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板に電子部品を接合する技術に関し、特に接合の信頼性を向上させることを目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化や高機能化に伴って、プリント配線基板にも多層化や高密度化が要求されるようになった。このようなプリント配線基板においては、大電流を流すためやノイズ対策のために面積の大きなパターンが複数個所に設けられている場合が多々存在する。この大面積パターンに電子部品をフローはんだ等により接合すると、プリント配線基板の下面より印加された熱が上面のパターンから放散し、上面のパターンの温度が十分に高温に達しないことが生じる。その結果、はんだがスルーホールを上がっていくことが阻害され、大面積を有するパターンに接続するスルーホールでは、はんだ付の信頼性が低下するという問題点が生じていた。
【０００３】
特許文献１はこうした問題を扱っており、大面積パターンと接続するスルーホールの周囲に、上下のパターンを連絡するように熱伝導ピンを複数個設置する例を開示している。挿入部品のリードをスルーホールにはんだ付するには、リードをスルーホールに挿入した後、フローはんだ槽またはディップ型のはんだ槽に搬送して、プリント配線基板の下面から熱とはんだを供給し、スルーホールの中にはんだを浸入させる。
【０００４】
ここでは、熱伝導ピンがはんだ付時にスルーホールの上側のパターンに熱を供給するので、上側のパターンははんだ付時に直接加熱されないにしても十分高温に達する。その結果、スルーホール内に浸入したはんだは途中で凝固することなく、上側のパターンにまで到達できるので、信頼性に優れた接合部が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特許平７−１７００６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の方法では、プリント配線基板へ熱伝導ピンを埋設する工程が必要である、またピンのコストが製造費に加算されるといった不都合が生じる。本発明はかかる課題を解消するためになされたものであり、安価な方法でスルーホールへのはんだ上がりを改善し、優れた接合信頼性を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子回路基板は、配線基板の両面に形成されたパターンと、両面に形成されたパターンを導通するスルーホールと、スルーホールにリードが挿入された実装部品と、スルーホールを充填しかつパターンとリードを接合する接合部材と、スルーホールの周辺に設けられた複数のバイアホールを備えているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に対応する電子回路基板の構成を示した断面図である。プリント配線基板１の両面にはパターン２ａ、２ｂが形成されている。パターン２ｂはパターン２ａに比べると面積が小さいため、はんだ付時に、上側のパターンから放散される熱量も少ない。
【００１０】
パターン２ａに接続するスルーホール３ａの周囲には、上下のパターン２ａを導通する複数のバイアホール８が、スルーホール３ａを中心とする同心円上に設置されている（図２参照）。バイアホール８は挿入部品５の左側のリード６ａに対して設けられているが、パターン２ｂに接続している右側のリード６ｂには設けられていない。バイアホール８は、本来、プリント配線基板１の表裏や内層パターン（図示せず）を電気的に接続するために設けられる。ここでもバイアホール８の内壁に導電性膜が形成されているが、実施の形態１では、はんだのバイアホール８への浸入を想定していないため、この導電性膜は省略できる。
【００１１】
ソルダレジスト９はエポキシ樹脂などをパターン２ａ、２ｂの上側に塗布したもので、はんだがパターン上を自由に拡散することを制限する。ソルダレジスト９は、スルーホール３ａの周囲ではパターン２ａの一部が見えるように塗布されているが、バイアホール８の周囲では露出したパターンを見ることは出来ない。
【００１２】
次に、実施の形態１に対応する電子回路基板の製造方法を説明する。先ず、スルーホール３ａ、３ｂとバイアホール８が形成されたプリント配線基板１にソルダレジストを塗布する。次いで挿入部品５のリード６ａ、６ｂをそれぞれスルーホール３ａ、３ｂに挿入する。こうして得られたプリント配線基板をフローはんだ槽またはディップ型のはんだ槽に搬送して、プリント配線基板１の下面側から熱と溶融はんだを供給すると、スルーホール３ａ、３ｂの中にはんだが浸入し、リード６ａ、６ｂがそれぞれパターン２ａ、２ｂに接合される。ただし、ソルダレジスト９がバイアホール８の周辺を被覆しているため、バイアホール８の中にはんだは浸入しない。
【００１３】
この方法では、複数個のバイアホール８がスルーホール３ａの周りに設置されているため、スルーホール３ａの近傍では伝熱性の良いパターン２ａの面積が減少し、スルーホール３ａから上側のパターン２ａへ流出・放散する熱量が抑制されている。このため、上側のパターン２ａははんだ付時に直接加熱されないにしても、スルーホール３ａの周辺では接合が進展するのに十分な高温度に達する。その結果、図１に示すようにスルーホール３ａの内部に浸入したはんだは途中で凝固することなく、上側のパターン２ａにまで到達し、凝固してはんだ部材７になる。また、パターン２ｂはパターン２ａに比べると面積が小さいため、バイアホールが無くてもはんだは順調にスルーホールを上がっていく。
【００１４】
このようにして得られた電子回路基板を、−４０℃（３０分）〜１２５℃（３０分）の温度サイクル試験に投入し、２０００サイクルまで評価を行った。試験後、プリント配線基板の断面を観察した結果、図３に示すようにクラック１０がはんだの最終到達部からスルーホールの内壁に向かってわずかに進行していた。しかし、接合信頼性の観点からは特に問題はないことが確認された。
【００１５】
なお、上記実施の形態１では、バイアホール８がスルーホール３ａを中心とする一つの同心円上に配置されている例を示したが、配列の仕方は適宜自由に設計できるものである。例えば、バイアホール８は半径の異なる複数の同心円上に配置されていても良い。
【００１６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に対応する電子回路基板の構成を示した断面図である。実施の形態１と同様に、パターン２ａに接続するスルーホール３ａの周囲には、スルーホール３ａの上下のパターン２ａを導通する複数のバイアホール８が設置されている。ただし実施の形態２では、バイアホール８の周囲からパターン２ａの一部が露出して見えるようにソルダレジスト９が形成されている。
【００１７】
次に、実施の形態２に対応する電子回路基板の製造方法を説明する。先ず、スルーホール３ａ、３ｂとバイアホール８が形成されたプリント配線基板１にソルダレジストを塗布する。次いで挿入部品５のリード６ａ、６ｂをそれぞれスルーホール３ａ、３ｂに挿入する。こうして得られたプリント配線基板をフローはんだ槽またはディップ型のはんだ槽に搬送して、プリント配線基板１の下面から熱と溶融はんだを供給すると、スルーホール３ａ、３ｂの中にはんだが浸入し、リード６ａ、６ｂがそれぞれパターン２ａ、２ｂに接合される。このとき、ソルダレジスト９がパターン２ａを完全には被覆していないため、はんだはバイアホール８の内部にまで侵入する。
【００１８】
実施の形態２に対応する電子回路基板では、バイアホール８を設置したことによりスルーホール３ａの近傍で熱流の放散が抑制される効果に加えて、バイアホール８の内側にもはんだが浸入しているためスルーホール３ａに接続する上側のパターン２ａが直接熱せられる効果が生じる。その結果、図４に示すようにスルーホール３ａの内部に浸入したはんだは、途中で凝固することなく、リード６ａのより上側まで到達し、ソルダレジスト９で規定されるパターンの露出部まで広がる。
【００１９】
このようにして得られた電子回路基板を、−４０℃（３０分）〜１２５℃（３０分）の温度サイクル試験に投入し、２０００サイクルまで評価を行った。試験後、基板の断面を観察した結果、図５に示すようにクラック１０はソルダレジストで規定したパターンの露出部においてわずかにみられた。しかし、スルーホール３ａの内壁においては全くクラックは認められなかった。
【００２０】
比較例
図６は比較例に対応する電子回路基板の構成を示した断面図である。本比較例では、スルーホール３ａの周囲に、バイアホール８は配置されていない。
【００２１】
次に、比較例に対応する電子回路基板の製造方法を説明する。挿入部品５のリード６ａ、６ｂをそれぞれスルーホール３ａ、３ｂに挿入する。こうして得られたプリント配線基板をフローはんだ槽またはディップ型のはんだ槽に搬送して、プリント配線基板１の下面から熱と溶融はんだを供給すると、スルーホール３ａ、３ｂの中にはんだが浸入し、リード６ａ、６ｂがそれぞれパターン２ａ、２ｂに接合される。しかし、図６に示すようにスルーホール３ａの内部に浸入したはんだは途中で凝固し、上側のパターン２ａにまで全く到達していなかった。
【００２２】
このようにして得られた電子回路基板を、−４０℃（３０分）〜１２５℃（３０分）の温度サイクル試験に投入し、２０００サイクルまで評価を行った。試験後、プリント配線基板の断面を観察した結果、図７に示すようにクラック１０はスルーホールの内壁を著しく進展し、下側のパターンにまで到達しているものがあった。この状態の接合部では電気的に断線していることが認められた。
【００２３】
【発明の効果】
この発明に係る電子回路基板は、配線基板の両面に形成されたパターンと、両面に形成されたパターンを導通するスルーホールと、スルーホールにリードが挿入された実装部品と、スルーホールを充填しかつパターンとリードを接合する接合部材と、スルーホールの周辺に設けられた複数のバイアホールを備えていることにより、接合部材の接続信頼性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に対応する電子回路基板の断面構造を説明するための図である。
【図２】スルーホールの周囲に複数個のバイアホールが形成されていることを説明するための図である。
【図３】実施の形態１に対応する電子回路基板において、温度サイクル試験で発生したクラックの形状を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に対応する電子回路基板の断面構造を説明するための図である。
【図５】実施の形態２に対応する電子回路基板において、温度サイクル試験で発生したクラックの形状を説明するための図である。
【図６】比較例に対応する電子回路基板の断面構造を説明するための図である。
【図７】比較例に対応する電子回路基板において、温度サイクル試験で発生したクラックの形状を説明するための図である。
【符号の説明】
１    プリント配線基板、  ２ａ、２ｂ    パターン、  ３ａ、３ｂ    スルーホール、  ５    挿入部品、  ６ａ、６ｂ    リード、  ７    はんだ部材、
８    バイアホール、  ９    ソルダレジスト、  １０    クラック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004273990.tif 000005
【図４】
2004273990.tif 000006
【図５】
2004273990.tif 000007
【図６】
2004273990.tif 000008
【図７】
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