(57)【要約】【課題】  電子部品を実装した際に配線パターンの剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることを防止できて、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】  はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の線膨張係数を所定範囲内としているか、又は、プリント基板２の配線パターン５がスルーホール６を有するものであって、プリント基板２の部品搭載面８にはんだレジスト９を塗布すると共に、スルーホール６の部品搭載面８側のランド７に対してはランド７の外周部にはんだレジストを塗布し、ランド７の内側部にはんだレジストを塗布していない放電灯点灯装置。【選択図】図２
2005268680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の縦方向もしくは横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であるか、又はプリント基板の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
放電灯点灯装置が、屋外で使用される放電灯点灯装置であることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
プリント基板の縦方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
プリント基板の横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
プリント基板の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の配線パターンがスルーホールを有するものであって、プリント基板の部品搭載面にはんだレジストを塗布すると共に、スルーホールの部品搭載面側のランドに対してはランドの外周部にはんだレジストを塗布し、ランドの内側部にはんだレジストを塗布していないことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項７】
部品搭載面側のランドの最外周から約０．１ｍｍの範囲にある外周部にはんだレジストを塗布していることを特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
無鉛はんだが、鉛入りはんだに比べ腐食しにくいはんだであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
無鉛はんだが、鉛入りはんだに比べ液相線が高いはんだであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
無鉛はんだが、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
プリント基板が外層回路及び内層回路を備える多層プリント基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光灯等の放電灯を点灯する際に使用される放電灯点灯装置に関し、詳しくははんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置では、Ｓｎ−Ｐｂ（錫−鉛）を主成分とする鉛入りはんだを用いて、表面実装部品や端子挿入型部品等の電子部品を、ガラスエポキシ材やＣＥＭ３材（ガラス布とガラス不織布とのコンッポジット材）等の材料を用いて製造したプリント基板（プリント配線板）に実装して製造されている。しかし、地球環境等に良くない鉛入りはんだは、世界的に使用しない方向で検討されている。鉛入りはんだを無鉛はんだに変更しようとすると、従来品質を満足させるための設計確認に不明確なところが多く、無鉛はんだに移行する上で妨げとなっていた。そこで、無鉛はんだを用いて、電子部品をプリント基板に実装する際に、実装品の性能を確保することを目的として、例えば特許文献１に示すような分割フットパターンの採用等の各種提案がされているが、無鉛はんだを用いた場合の実装品の性能確保について十分な対策とはいえないのが現状である。
【０００３】
放電灯点灯装置の生産を行う上で、従来の鉛入りはんだを用いて電子部品をプリント基板に実装する場合の温度プロファイルが決定されているが、無鉛はんだを使用する場合その設定を変更する必要がある。共晶はんだに代表される鉛入りはんだは、融点が１８０℃位であるのに対し、無鉛はんだでは、腐食や信頼性の観点から低融点のものが使用できず、溶融温度が上がることになる。例えば、代表的な無鉛はんだの融点は、おおよそ２２０℃である。
【０００４】
はんだ材の融点が下がる場合には特に問題は生じないが、融点が上がる場合には、はんだが溶融する温度まで温度プロファイルを上げる必要があるが、その場合の問題点として以下の点が上げられる。
【０００５】
１）従来の温度から上昇した場合、電子部品が破損しないかどうか
２）はんだ材の組成変更により、環境変化に対する放電灯点灯装置の性能が変らないかどうか
３）はんだ材の組成変更により、電子部品を実装したプリント基板が変化しないかどうか
具体的な問題点としては、プリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることがあり、その結果、放電灯点灯装置の性能レベルが低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２６１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、電子部品を無鉛はんだを用いてプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置であって、電子部品を実装した際にプリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることを防止できて、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明では、はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の縦方向もしくは横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であるか、又はプリント基板の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であることを特徴としている。このように、プリント基板の線膨張係数を、所定範囲内のものにすることにより、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装した場合に、プリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることを防止することが可能となり、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置となる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、放電灯点灯装置が、屋外で使用される放電灯点灯装置であることを特徴としている。放電灯点灯装置が屋外で使用されるものである場合に、プリント基板の線膨張係数を、所定範囲内のものにすることは、使用環境の温度差が大きくても、プリント基板の膨張収縮が少ないので、屋外での使用に伴う放電灯点灯装置の性能低下を少なくできるという効果を達成できる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置において、プリント基板の縦方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置において、プリント基板の横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置において、プリント基板の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に係る発明は、はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の配線パターンがスルーホールを有するものであって、プリント基板の部品搭載面にはんだレジストを塗布すると共に、スルーホールの部品搭載面側のランドに対してはランドの外周部にはんだレジストを塗布し、ランドの内側部にはんだレジストを塗布していないことを特徴としている。このように、スルーホールの部品搭載面側のランドに対しては、ランドの外周部のみにはんだレジストを塗布することにより、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装した場合に、プリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起きるのを防止することが可能となり、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置となる。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の放電灯点灯装置において、部品搭載面側のランドの最外周から約０．１ｍｍの範囲にある外周部にはんだレジストを塗布していることを特徴としている。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載の放電灯点灯装置において、無鉛はんだが、鉛入りはんだに比べ腐食しにくいはんだであることを特徴としている。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の放電灯点灯装置において、無鉛はんだが、鉛入りはんだに比べ液相線が高いはんだであることを特徴としている。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至請求項９の何れかに記載の放電灯点灯装置において、無鉛はんだが、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕで構成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の放電灯点灯装置において、プリント基板が外層回路及び内層回路を備える多層プリント基板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１〜請求項５に係る発明の放電灯点灯装置は、はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の縦方向もしくは横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であるか、又はプリント基板の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であるものである。そのため、請求項１〜請求項５に係る発明の放電灯点灯装置は、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装していても、プリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることが防止され、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置となる。
【００１９】
また、請求項６及び請求項７に係る発明の放電灯点灯装置は、はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装してなる放電灯点灯装置において、はんだが無鉛はんだであり、かつ、プリント基板の配線パターンがスルーホールを有するものであって、プリント基板の部品搭載面にはんだレジストを塗布すると共に、スルーホールの部品搭載面側のランドに対してはランドの外周部にはんだレジストを塗布し、ランドの内側部にはんだレジストを塗布していないことを特徴としているものである。そのため、請求項６及び請求項７に係る発明の放電灯点灯装置は、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板に実装していても、プリント基板に加わる熱ストレスの影響で配線パターンの剥離や断線が起きるのを防止することが可能となり、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置となる。また、請求項８〜請求項１１に係る発明の放電灯点灯装置は、請求項１又は請求項６と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２１】
まず、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態を適用する放電灯点灯装置１の一例を示す概略図である。図１に示す放電灯点灯装置１は、ガラスエポキシ材やＣＥＭ３材（ガラス布とガラス不織布とのコンッポジット材）等の材料を用いて製造したプリント基板２に、はんだを用いて、表面実装部品３や端子挿入型部品４等の電子部品を実装して製造する。プリント基板２の両面には銅箔等を加工して配線パターン５を形成している。表裏面の配線パターン５を接続するスルーホール６を、配線パターン５には形成していて、このスルーホール６はプリント基板２の表裏面それぞれにランド７を有している。
【００２２】
図１に示す放電灯点灯装置１を製造するに際して、プリント基板２の線膨張係数を以下に述べる所定範囲内にすると、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板２に実装しても、プリント基板２に加わる熱ストレスの影響で配線パターン５の剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板２とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることが防止され、無鉛はんだを用いていても性能レベルの低下がない放電灯点灯装置１となる。
【００２３】
所定範囲内とは、プリント基板２の縦方向もしくは横方向の線膨張係数が１４×１０-6／℃〜２４×１０-6／℃であるか、又はプリント基板２の厚さ方向の線膨張係数が４５×１０-6／℃〜６５×１０-6／℃であるかである。これらの条件の一つを満足すれば前記の効果を達成するが、二つ以上の条件を同時に満足させるようにしてもよい。なお、プリント基板２の縦方向、横方向とは、プリント基板２を製造するために用いられる銅張積層板等の基板材料における方向性を表していて、銅張積層板等の基板材料に用いられるガラス布等の長尺原料を作製する際の流れ方向を縦方向と表現し、それに直交する方向を横方向と表現している。そして、このようにプリント基板２の線膨張係数を所定範囲内とすると熱による膨張収縮が少なくなる。そのため、電子部品をプリント基板２に無鉛はんだを用いて実装する際に、プリント基板２に加わる熱ストレスの影響を受け難くなるため、配線パターン５の剥離や断線が起こったり、電子部品とプリント基板とを接合しているはんだにクラックが発生したりすることが防止されるものと考えられる。また、線膨張係数が前記の所定範囲の何れよりも大きいと、プリント基板２及び電子部品の熱ストレスによる応力が、接合しているはんだに加わりやすく、はんだにクラックが発生するものと考えられる。
【００２４】
さらに、上記のようにプリント基板２の線膨張係数を所定範囲内とすることで、放電灯点灯装置１が屋外で使用されるものである場合に、温度変化によるプリント基板２の膨張収縮が少ないので、屋外での使用に伴う放電灯点灯装置１の性能低下をより少なくできるという効果も達成できる。
【００２５】
そして、放電灯点灯装置１を製造する際に使用する無鉛はんだは、鉛入りはんだに比べ腐食しにくく、強度が高いはんだであることが、経時変化による放電灯点灯装置１の性能低下をより少なくする点で好ましい。また、無鉛はんだは、鉛入りはんだに比べ液相線が高い（融点が高い）はんだであることが、腐食しにくいはんだとなるので好ましい。具体的には、無鉛はんだとして、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（３．０重量％のＡｇと、０．５重量％のＣｕと、残りがＳｎの組成を有するはんだ材の意）の無鉛はんだを使用することが好ましい。なお、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕの無鉛はんだは、従来の鉛入りはんだに比べ融点が高いため、前述したように、プリント基板２の線膨張係数を所定範囲内とすることが、配線パターン５の剥離や断線を防止し、電子部品とプリント基板２とを接合しているはんだにクラックが発生するのを防止するには有効である。また、プリント基板２が、図３に示すように、外層回路１０及び内層回路１１を備える多層プリント基板であると、放電灯点灯装置１を小型化することが可能となるので好ましい。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図１は、第１実施形態を適用する放電灯点灯装置１の一例を示す概略図であるが、第２実施形態を適用する放電灯点灯装置１の一例を示す概略図でもある。第２実施形態の放電灯点灯装置１は、図１に示すように、ガラスエポキシ材やＣＥＭ３材（ガラス布とガラス不織布とのコンッポジット材）等の材料を用いて製造したプリント基板２に、はんだを用いて、表面実装部品３や端子挿入型部品４等の電子部品を実装して製造する。プリント基板２の両面には銅箔等を加工して配線パターン５を形成している。表裏面の配線パターン５を接続するスルーホール６を、配線パターン５には形成していて、このスルーホール６はプリント基板２の表裏面それぞれにランド７を有している。なお、ここでいうスルーホール６及びランド７は配線パターン５の一部である。
【００２７】
第２実施形態では、図２に示すように、プリント基板２の部品搭載面８にはんだレジスト９を塗布している。そして、プリント基板２の表裏面それぞれに形成しているランド７の中で、部品搭載面８側のランド７に対しては、その外周部のみにはんだレジスト９を塗布し、ランド７の内側部にははんだレジスト９を塗布していない。このようにすることにより、無鉛はんだを用いて電子部品をプリント基板２に実装しても、プリント基板２に加わる熱ストレスの影響で配線パターン５の剥離や断線が起きるのを防止でき、性能レベルの低下がない放電灯点灯装置１となる。そして、部品搭載面８側にあるランド７におけるレジスト９を塗布する外周部の範囲は、ランド７の最外周から約０．１ｍｍの範囲にある外周部とすることが好ましい。ここでいう約０．１ｍｍとは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの場合を表している。なお、部品搭載面８が表裏面の何れか一方の面のみであっても、はんだレジスト９をプリント基板２の表裏面に塗布し、表裏面にある両方のランド７に対して、外周部のみにはんだレジストを塗布し、内側部にはんだレジストを塗布しないようにしても構わない。
【００２８】
そして、第１実施形態と同様に、放電灯点灯装置１を製造する際に使用する無鉛はんだは、鉛入りはんだに比べ腐食しにくく、強度が高いはんだであることが、経時変化による放電灯点灯装置１の性能低下をより少なくする点で好ましい。また、無鉛はんだは、鉛入りはんだに比べ液相線が高い（融点が高い）はんだであることが、腐食しにくいはんだとなるので好ましい。具体的には、無鉛はんだとして、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（３．０重量％のＡｇと、０．５重量％のＣｕと、残りがＳｎの組成を有するはんだ材の意）の無鉛はんだを使用することが好ましい。また、プリント基板２が、図３に示すようにランド７がその一部を形成している外層回路１０及び内層回路１１を備える多層プリント基板であると、放電灯点灯装置１を小型化することが可能となるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態及び第２実施形態を説明するための概略図。
【図２】本発明の第２実施形態におけるプリント基板を示していて、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。
【図３】本発明の第１実施形態及び第２実施形態における多層プリント基板を示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  放電灯点灯装置
２  プリント基板
３  表面実装部品
４  端子挿入型部品
５  配線パターン
６  スルーホール
７  ランド
８  部品搭載面
９  はんだレジスト
１０  外層回路
１１  内層回路
【図１】
2005268680.tif 000003
【図２】
2005268680.tif 000004
【図３】
2005268680.tif 000005