(57)【要約】      （修正有）【課題】部品コスト及び製造コストを抑えて、中継端子を配線基板の表面に確実に実装させることが可能な中継端子取付構造及び中継端子取付パッドを備えた配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１と、前記配線基板上に立設された柱状中継端子２と、を含む中継端子取付構造であって、前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部３を有し、前記柱状中継端子の下端部が前記凹部に嵌入しており、当該凹部の内壁面と前記柱状中継端子の前記下端部とがハンダ接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板上に立設された柱状中継端子と、を含む中継端子取付構造であって、
前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、
前記柱状中継端子の下端部が前記凹部に嵌入しており、当該凹部の内壁面と前記柱状中継端子の前記下端部とがハンダ接合されていることを特徴とする中継端子取付構造。
【請求項２】
前記凹部の底面径は前記中継端子の前記下端部の径よりも大であることを特徴とする請求項１記載の中継端子取付構造。
【請求項３】
前記凹部の底面径よりも開口径が大となるように前記内壁面が傾斜していることを特徴とする請求項２記載の中継端子取付構造。
【請求項４】
前記凹部内の所定の高さ位置から前記開口部までの区間だけ、前記内壁面が傾斜していることを特徴とする請求項３記載の中継端子取付構造。
【請求項５】
前記凹部の底面、当該凹部の内壁面、及び前記配線基板の表面上における前記凹部の開口部の周囲を夫々連続して覆うパッド表面層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の中継端子取付構造。
【請求項６】
前記パッド表面層は、前記凹部の底面、当該凹部の内壁面、及び前記配線基板の表面上における前記凹部の開口部の周囲にメッキ加工を施して得られたメッキ層であることを特徴とする請求項５記載の中継端子取付構造。
【請求項７】
前記凹部の底面に形成されている底面パッド部と、前記凹部の開口部の周囲に形成されているリングパッド部と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の中継端子取付構造。
【請求項８】
中継端子取付パッドを備えた配線基板であって、
前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、
前記中継端子取付パッドは、前記凹部の底面、当該凹部の内壁面、及び前記凹部の開口部の周囲の各々を連続して覆う凹形状のメッキ層からなることを特徴とする配線基板。
【請求項９】
中継端子取付パッドを備えた配線基板であって、
前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、
前記中継端子取付パッドは、前記凹部の底面に形成されている底面パッドと、前記凹部の開口部の周囲に形成されているリングパッド部と、を有することを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
中継端子取付構造、特にハンダ接合によって柱状の中継端子を配線基板に取り付ける構造及び中継端子取付パッドを備えた配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品をプリント基板等の配線基板に実装する技術として、配線基板の表面に予めハンダ印刷を行っておき、これをリフロー炉で加熱することによって溶かして電子部品を基板表面に接合するようにした表面実装が知られている。
【０００３】
また、電子部品のみならず、外部機器との信号受け渡しを行う為の中継端子を配線基板の表面に実装する技術が提案されている（例えば、特許文献１の図１、図３参照）。この実装技術では、柱状の中継端子の先端面に予めハンダを付着させておき、このハンダを加熱して溶解する（リフロー処理と称する）ことにより、中継端子を配線基板の表面に接合させる。ここで、互いに連結している複数の中継端子を同時に配線基板の表面に接合させると、中継端子各々の先端面に付着しているハンダが溶解し、中継端子各々の先端面とプリント基板との間隔に対応した分だけ各中継端子の先端面に付着しているハンダが潰れて変形する。これにより、例え各中継端子の先端面と配線基板との間隔が不揃いであっても、接合不良を起こすことなく複数の中継端子を同時に配線基板の表面にハンダ接合させることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、このような表面実装を実現するには、中継端子の先端面に予めハンダ付着処理の施された中継端子を用いる必要があり、部品コストが高くなるという問題が生じた。
【０００５】
また、リフロー処理中において、配線基板表面の予め決められたハンダ印刷位置に対して、中継端子の先端面が位置ズレを起こす場合があった。この際、接合不良が生じる虞があり、歩留まり低下に伴う製造コストの上昇が問題となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０１９５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、部品コスト及び製造コストを抑えて、中継端子を配線基板の表面に確実に実装させることが可能な中継端子取付構造及び中継端子取付パッドを備えた配線基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による中継端子取付構造は、配線基板と、前記配線基板上に立設された柱状中継端子と、を含む中継端子取付構造であって、前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、前記柱状中継端子の下端部が前記凹部に嵌入しており、当該凹部の内壁面と前記柱状中継端子の前記下端部とがハンダ接合されている。
【０００９】
又、本発明の第１の特徴による中継端子取付パッドを備えた配線基板は、中継端子取付パッドを備えた配線基板であって、前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、前記中継端子取付パッドは、前記凹部の底面、当該凹部の内壁面、及び前記凹部の開口部の周囲の各々を連続して覆う凹形状のメッキ層からなる。
【００１０】
又、本発明の第２の特徴による中継端子取付パッドを備えた配線基板は、中継端子取付パッドを備えた配線基板であって、前記配線基板の表面に少なくとも１つの凹部を有し、前記中継端子取付パッドは、前記凹部の底面に形成されている底面パッドと、前記凹部の開口部の周囲に形成されているリングパッド部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線基板の表面に形成された凹部にクリームハンダを充填し、このクリームハンダが充填されている凹部に中継端子の下端部が嵌入した形態でリフロー処理によるハンダ接合が為される。これにより、下端部にハンダが付着している中継端子を用いずとも、各下端部の高さ位置が不揃いとなった状態で連結している複数の中継端子の各々を確実に接合することが可能となる。更に、中継端子の下端部が凹部に収まった状態でリフロー処理が為されるので、このリフロー処理中における中継端子の下端部の位置ズレが防止される。
【００１２】
よって、本発明によれば、部品コスト及び製造コストを抑えて、中継端子を確実に中継端子取付パッドに接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る配線基板を上面から眺めた上面図である。
【図２】図１に示されるＷ−Ｗ線における中継端子取付パッド４の断面構造を示す断面図である。
【図３】中継端子取付パッド４の製造工程を段階的に示す断面図である。
【図４】３つの中継端子２１〜２３が連結棒２Ｂによって固定されてなる端子ユニットと、配線基板１に形成されている中継端子取付パッド４１〜４３と、を示す図である。
【図５】図４に示す端子ユニットを配線基板１に形成されている中継端子取付パッド４１〜４３に実装する実行工程を各段階毎に示す断面図である。
【図６】中継端子２１〜３３各々の高さ位置が不揃いな状態にある端子ユニットを取り付けた場合の実装状態を示す断面図である。
【図７】リフロー処理中に配線基板１に反りが生じた場合の取り付け状態を示す断面図である。
【図８】中継端子取付パッド４の他の構造を示す断面図である。
【図９】図８に示す中継端子取付パッド４の変形例を示す断面図である。
【図１０】パッド表面層６を省いた場合の中継端子取付パッド４の構造を示す断面図である。
【図１１】端子ユニットの他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明においては、柱状の中継端子を配線基板に実装すべく、中継端子の下端部が嵌入され且つハンダが充填される凹部を配線基板の表面に設ける。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明に係る中継端子取付パッドを備えた配線基板を上面側から眺めた正面図である。
【００１６】
図１において、配線基板１は、その表面（片面、又は両面）上に実装された、例えば各種ＩＣモジュール、ディスクリート部品、及びＤＣ−ＤＣコンバータの如きオンボード電源等の部品の配線を行う為の基板である。配線基板１には、上記した如き各種部品が実装されるべき部品領域Ｅ１及び端子取り付け領域Ｅ２が設けられている。端子取り付け領域Ｅ２には、この配線基板１に実装されている少なくとも１の部品の出力信号を外部機器に中継する、又は外部機器から供給された信号を配線基板１に実装されている部品に中継する柱状の中継端子（後述する）がハンダ接合されるべき、少なくとも１つの中継端子取付パッド４が形成されている。
【００１７】
図２は、図１に示すＷ−Ｗ線における配線基板１の断面の内から１つの中継端子取付パッド４の形成領域を抜粋してその断面の構造を示す断面図である。
【００１８】
図２に示すように、配線基板１は第１基板層１Ａ及び第２基板層１Ｂの２層からなり、この第１基板層１Ａに設けられた貫通孔に、凹部３を有する凹形状の中継端子取付パッド４が埋め込まれている。中継端子取付パッド４は、底面パッド部４ａ、銅箔リング５、及びパッド表面層６を有する。底面パッド部４ａは、第１基板層１Ａに設けられた上記貫通孔内において、第２基板層１Ｂの表面に形成されている。銅箔リング５は、第１基板層１Ａの表面上において上記貫通孔による開口部の周囲に銅箔を積層して形成されたものである。パッド表面層６は、上記した底面パッド部４ａ、銅箔リング５、及び貫通孔による第１基板層１Ａの内壁を全て覆うように形成されている。
【００１９】
すなわち、配線基板１の表面に、その凹部３の開口部の周囲にリング状の縁部ＷＡを有する中継端子取付パッド４が埋め込まれているのである。尚、凹部３の開口径は、取り付け対象となる中継端子２の下端部２Ａ（後述する）の径よりも大なる径を有する。
【００２０】
図３は、中継端子取付パッド４を配線基板１に形成させる製造工程を各段階毎に示す断面図である。
【００２１】
先ず、図３（ａ）に示す如く、第２基板層１Ｂの表面上に底面パッド部４ａを形成する。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示す如く、第２基板層１Ｂの表面及び底面パッド部４ａを覆うように第１基板層１Ａを積層する。これにより、第１基板層１Ａ及び第２基板層１Ｂを積層してなる配線基板１が構築される。更に、この第１基板層１Ａの表面に銅箔層１０を積層する。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示す如く、底面パッド部４ａの表面が露出するように銅箔層１０及び第１基板層１Ａに穴をあけて凹部３を形成する。
【００２４】
次に、底面パッド部４ａ、銅箔層１０、及び凹部３によって形成された第１基板層１Ａの内壁各々の表面に一連のメッキ加工を施すことにより、図３（ｄ）に示す如きメッキ層１１を形成する。
【００２５】
次に、メッキ層１１の表面領域の内で図３（ｄ）に示す如きパッド領域ＰＡをマスクした状態で、メッキ層１１及び銅箔層１０をエッチングすることにより、メッキ層１１からパッド表面層６を造形し、銅箔層１０から銅箔リング５を造形する。
【００２６】
以上の如き一連の製造工程を経て、図２に示す如き、底面パッド部４ａ、銅箔リング５、及びパッド表面層６からなる凹状の中継端子取付パッド４が、配線基板１の表面に形成されている窪みに構築される。
【００２７】
次に、端子を中継端子取付パッド４に実装する際の実装工程について、図４に示す如き、３つの中継端子２１〜２３が樹脂製の連結棒２Ｂによって固定されている端子ユニットを、配線基板１の表面に形成されている３つの中継端子取付パッド４１〜４３に取り付ける場合を一例にとって説明する。
【００２８】
先ず、配線基板１の上面側から３つの中継端子取付パッド４１〜４３各々に向けてクリームハンダを塗布することにより、図５（ａ）に示す如く、中継端子取付パッド４１〜４３各々の凹部３にクリームハンダ７を充填する。尚、中継端子取付パッド４１〜４３各々に充填されるクリームハンダ７の量は、各中継端子取付パッド４の凹部３に中継端子２を埋め込んだ際に、クリームハンダ７が縁部ＷＡから流出しない程度の量とする。
【００２９】
次に、図４に示す如き中継端子２１〜２３各々の下端部２Ａが中継端子取付パッド４１〜４３各々の真上の位置に配置されるように端子ユニットを搬送し、その位置から、中継端子２１〜２３各々の下端部２Ａがクリームハンダ７を押しつぶし、図５（ｂ）に示す如く、中継端子取付パッド４１〜４３各々の凹部３に下端部２Ａが嵌入するまで、端子ユニットを下方向に移動させる。尚、図４に示すように、中継端子２１〜２３各々の下端部２Ａの径Ｒ１は、本体部２Ｃの径Ｒ２よりも大である。
【００３０】
次に、配線基板１を加熱してクリームハンダ７を熔解するリフロー処理を実行することにより、図５（ｃ）に示す如く中継端子２１〜２３各々の下端部２Ａと、中継端子取付パッド４１〜４３各々の凹部３の内壁面とをハンダ接合する。
【００３１】
要するに、クリームハンダ７が充填されている中継端子取付パッド４１〜４３各々の凹部３に中継端子２１〜２３各の下端部２Ａを嵌入させた状態でリフロー処理することにより、端子ユニットを配線基板１の表面に実装するのである。
【００３２】
ここで、例えば図６（ａ）に示すように、中継端子２２の下端部２Ａと、中継端子２１及び２３各々の下端部２Ａとの高さ位置が不揃いな端子ユニットを実装する場合には、中継端子２１及び２３各々の下端部２Ａから配線基板１の表面までの間隔と、中継端子２２の下端部２Ａから配線基板１の表面までの間隔とが一致しなくなる。
【００３３】
しかしながら、中継端子取付パッド４１〜４３による凹部３に充填されているクリームハンダ７により、図６（ｂ）に示すように、中継端子２１及び２３の下端部２Ａのみならず、中継端子２２の下端部２Ａもクリームハンダ７と接触させることが可能となる。よって、この状態でリフロー処理を実行することにより、図６（ｃ）に示す如く、中継端子２１及び２３のみならず、中継端子２２も確実に配線基板１の表面に実装することが可能となる。
【００３４】
また、例えば、リフロー処理の過程で、図７に示す如く、配線基板１に反りが生じてしまった場合にも、中継端子取付パッド４１〜４３の凹部３に充填されているクリームハンダ７により、図７に示す如く、中継端子２１及び２２の下端部２Ａのみならず、中継端子２３の下端部２Ａもクリームハンダ７と接触させることが可能となる。よって、この状態でリフロー処理を終了させれば、中継端子２１及び２２のみならず、中継端子２３も確実に配線基板１の表面に実装することが可能となる。
【００３５】
更に、中継端子２の下端部２Ａが中継端子取付パッド４の凹部３に囲われた状態でリフロー処理が実施される為、このリフロー処理の過程で中継端子２の下端部２Ａが位置ズレを起こすことは無い。よって、接合不良の無い良好な表面実装が為される。
【００３６】
以上の如く、配線基板１では、その基板の表面領域中の中継端子２を実装すべき位置に非貫通の窪みを設け、その窪みに凹状の中継端子取付パッド４を構築するようにしている。
【００３７】
これにより、中継端子取付パッド４の凹部３の深さ方向において、中継端子２の下端部２Ａが固着されるべき位置が自由となるので、図６（ａ）に示す如き各下端部２Ａの高さ位置が不揃いな状態で連結されている複数の中継端子２を備えた端子ユニットを実装する場合にも、各中継端子２の下端部２Ａを確実にハンダ付けすることが可能となる。例えば、従来の凹部のない平面パッドを有した基板に中継端子２をハンダ付けするために、中継端子２の下端部２Ａ各々に対する平坦度が０．１ｍｍ以下の精度が必要な場合、中継端子取付パッド４の凹部３の深さを０．５ｍｍとすれば、このような端子ユニットにおける各中継端子２の下端部２Ａ各々に対する平坦度を０．６ｍｍ以下まで許容することが可能となる。また、図６（ｃ）に示すように、中継端子２の下端部２Ａが中継端子取付パッド４の凹部３内においてハンダ付けされることになるので、水平方向において位置ズレを生じさせることなく且つ高い強度で中継端子２を配線基板１に実装することが可能となる。
【００３８】
よって、予め各中継端子の下端部にハンダ付着処理を施しておく必要なく、且つ平坦度の誤差が大きい安価な端子ユニットを、高い強度で確実に実装することができるので、部品コストの低下と共に、歩留まり向上に伴う製造コストの大幅な削減を図ることが可能となる。
【００３９】
尚、図２に示す一例では、中継端子取付パッド４の凹部３による内壁を基板表面に対して垂直に形成しているが、図８に示す如く、凹部３の開口径Ｑ１が底面径Ｑ２よりも大となるように、凹部３の内壁及びパッド表面層６を傾斜させるようにしても良い。この際、底面径Ｑ２は、中継端子２の下端部２Ａの径Ｒ１よりも大なる径である。これにより、中継端子２を中継端子取付パッド４に取り付けるべく、この中継端子２を底面パッド部４ａの中心点の真上の位置まで移送する際の位置誤差が大であっても、図８に示す如き凹部３の内壁の傾斜面に沿って中継端子２の下端部２Ａを、底面パッド部４ａの中心点の真上位置近傍に導くことが可能となる。よって、歩留まり向上に伴う製造コストの更なる削減を図ることができるようになる。
【００４０】
また、図８に示す一例では、凹部３の底面から開口部に亘り、凹部３による内壁及びパッド表面層６を傾斜させているが、図９に示す如く、凹部３の底面から所定高Ｈ１の位置から、開口部までの区間に対してのみ、その内壁及びパッド表面層６を傾斜させるようにしても良い。
【００４１】
また、上記実施例では、配線基板１に設けた窪みにメッキ処理を施すことにより図２、図８及び図９に示す如きパッド表面層６を備えた中継端子取付パッド４を構築するようにしているが、図１０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、メッキ層であるパッド表面層６を省いた構成を採用しても良い。尚、図１０（ａ）は、図２に示す構造を有する中継端子取付パッド４からパッド表面層６を省いたものである。また、図１０（ｂ）は、図８に示す構造を有する中継端子取付パッド４からパッド表面層６を省いたものであり、図１０（ｃ）は、図９に示す構造を有する中継端子取付パッド４からパッド表面層６を省いたものである。この際、図１０（ａ）〜（ｃ）各々に示されている中継端子取付パッド４においては、凹部３の開口部の周囲に、前述した如き銅箔層１０から造形されたリングパッド５ａが形成されている。
【００４２】
要するに、中継端子取付パッド４としては、かかるリングパッド５ａと、配線基板１の凹部３の底に形成された底面パッド部４ａと、を備えたものであれば良いのである。
【００４３】
又、中継端子取付パッド４の形状としては、図１に示すような円形に限らず、三角形、或いは四角以上の多角形であっても良い。要するに、中継端子２の下端部の底面形状に対応させた形状であれば良いのである。
【００４４】
また、上記実施例では、配線基板１に取り付けられる中継端子２として、図４に示す如き、下端部２Ａの径Ｒ１が本体部２Ｃの径Ｒ２よりも大なる形状を有するものを用いているが、図１１に示す如く本体部及び下端部２Ａが共に径Ｒ１を有する中継端子２を備えた端子ユニットを取り付けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１        配線基板
２        中継端子
３        凹部
４        中継端子取付パッド
６        パッド表面層
【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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【図１１】
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