(57)【要約】【課題】電子部品が実装されるプリント配線板において、線膨張係数の差が大きい電子部品がはんだにより接合されるはんだ接合部の疲労寿命を改善すること。【解決手段】プリント配線板は、プリント配線板の上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に設けられた基板電極の近傍に細隙を有する。細隙は、プリント配線板の上面から下面に貫通する貫通孔（スルーホール）で、基板電極の全周囲（四方）のうちの一方を除いた残りの三方をＵ字形状に取り囲むように形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電極と接続される基板電極を備えたプリント配線板において、
前記基板電極の近傍に前記プリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙が設けられ、前記基板電極が前記細隙の一方の端部と他方の端部とを通る仮想の直線と前記細隙とにより囲まれるプリント配線板。
【請求項２】
電子部品の一辺に沿って設けられた複数の電極に対応する前記基板電極が、
前記細隙と前記仮想の直線とにより囲まれることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
細隙は、
平面視においてＶ字形状、コの字形状、あるいはＵ字形状であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項４】
基板電極は、
前記基板の上面から下面に貫通した貫通孔、または前記基板の表面に設けられたパッド電極であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項５】
細隙は、
端部に円孔が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のプリント配線板に電子部品を実装した回路基板であって、
前記基板電極と前記電子部品の電極とが電気的に接合される回路基板。
【請求項７】
電子部品の電極と接続される基板電極を備えたプリント配線板を形成する第１の工程と、
前記基板電極と前記電子部品の電極とを電気的に接合する第２の工程とを備えた回路基板の製造方法であって、
前記第２の工程後に、前記基板電極の近傍に前記プリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙を設ける第３の工程を行うことを特徴とする回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品が実装されるプリント配線板と、プリント配線板に電子部品が実装された回路基板と、その回路基板の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品（リレー、抵抗、コンデンサ、ＩＣなど）をプリント配線板の上に実装する場合、電子部品の電極端子とプリント配線板の上に形成された基板電極とが、はんだにより接合される。しかし、プリント配線板と電子部品の線膨張係数の差が大きい場合や、電子部品の電極端子の間隔が広い場合には、周辺環境の温度変化や自己発熱などによる膨張量が大きく異なり、この差から電子部品とプリント配線板とがはんだで接合されるはんだ接合部に熱応力が生じてはんだ接合部の疲労寿命が短くなる。
【０００３】
これに対し、特許文献１では、プリント配線板の上に実装された電子部品の周囲に溝または穴を開け、この溝または穴に装着した高剛性の棒または板を製品の筐体内部などに固定する構成のプリント配線板が開示されている。これにより、プリント配線板の熱膨張が拘束されるため、プリント配線板の熱膨張量が電子部品の熱膨張量より大きい場合であっても、プリント配線板と電子部品の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部の疲労寿命が改善するという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７４２３９号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す構成のプリント配線板においては、高剛性の棒または板などの専用器具を製作し、この専用器具をプリント配線板に設けた溝または穴に装着する必要があるため、製造コストや作業工程が増加するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造コストや作業工程の増加を伴うことなく、はんだ接合部に作用する熱応力を低減し、はんだ接合部の疲労寿命を改善することが可能なプリント配線板と、そのプリント配線板を用いた回路基板、およびその回路基板の製造方法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】
この発明のプリント配線板は、電子部品の電極と接続される基板電極を備え、基板電極の近傍にプリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙が設けられ、基板電極が細隙の一方の端部と他方の端部とを通る仮想の直線と細隙とにより囲まれるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のプリント配線板によれば、プリント配線板に形成された基板電極をＵ字形状に取り囲むように、プリント配線板を貫通する線状の細隙を設けることにより、基板電極の近傍のプリント配線板が容易に変形する。そのため、プリント配線板と電子部品の線膨張係数の差に依存してはんだ接合部に作用する熱応力が低減し、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるプリント配線板の上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるプリント配線板の断面図であって、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における回路基板の上面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における回路基板の断面図であって、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における回路基板のはんだ接合部の拡大断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における回路基板に温度変化を与えた場合の形状の変形を示す断面図である。
【図７Ａ】この発明の実施の形態１における回路基板に温度変化を与える前のプリント配線板の形状を示す断面図である。
【図７Ｂ】この発明の実施の形態１における回路基板に温度変化を与えた後のプリント配線板の形状を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における回路基板のシミュレーションモデルを説明する図である。
【図９Ａ】この発明の実施の形態１における回路基板のシミュレーションモデルを説明する図であって、はんだ接合部の拡大図である。
【図９Ｂ】この発明の実施の形態１における回路基板のシミュレーションモデルを説明する図であって、図９ＡのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における細隙の配置方向とはんだ接合部に生じる熱応力との関係を示す表である。
【図１１】この発明の実施の形態１における細隙の配置例を示す上面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における細隙の配置例を示す上面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における細隙の配置例を示す上面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２におけるプリント配線板の上面図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における回路基板の上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における回路基板の断面図であって、図１５のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における回路基板に温度変化を与えた場合の形状の変形を示す上面図である。
【図１８】この発明の実施の形態２における細隙の配置例を示す上面図である。
【図１９】この発明の実施の形態３におけるプリント配線板の細隙部分を拡大した上面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３におけるプリント配線板の細隙部分を拡大した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の実施形態について、図を参照して以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
【００１２】
この発明の実施の形態１における回路基板１００の構成について、図１〜５を用いて説明する。
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態１におけるプリント配線板１の構成を示す上面図で、プリント配線板１は、基板電極２ａ〜２ｄと線状の細隙３ａ〜３ｄとを備える。図２は、図１に示したプリント配線板１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図１に示したプリント配線板１の上面に電子部品４を実装した回路基板１００の上面図で、図４は、図３に示した回路基板１００のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図５は、電子部品４の電極端子５ｃと基板電極２ｃとのはんだ接合部の拡大図である。
【００１４】
プリント配線板１は、上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に、基板電極２ａ〜２ｄを有する。また、基板電極２ａ〜２ｄの近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられている。プリント配線板１は、例えば、板厚１．６ｍｍ、線膨張係数１７ｐｐｍ／Ｋのガラスエポキシなどからなる。
【００１５】
基板電極２ａ〜２ｄは、図２を参照して、プリント配線板１の上面から下面に貫通する貫通孔（スルーホール）で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。貫通孔の孔径は、例えば、１．４ｍｍとする。
【００１６】
細隙３ａは、プリント配線板１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、プリント配線板１における基板電極２ａの全周囲（四方）のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられる。基板電極２ａは、細隙３ａと図１に細い破線で示した直線６ａとによって全周囲を取り囲まれる。基板電極２ｂ〜２ｄについても同様である。なお、直線６ａ〜６ｄは細隙３ａ〜３ｄのＵ字形状の一方の端部と他方の端部を通る仮想の直線で、実際のプリント配線板１の上にはない。（以降においても同様である。）
【００１７】
また、細隙３ａ〜３ｄは、図３に太い破線によりその配置位置を示した電子部品４の短辺と直線６ａ〜６ｄが平行、つまり、細隙３ａ〜３ｄの両端部を通る直線６ａ〜６ｃが電子部品４の長辺に対して略垂直になるように配置され、更に、細隙３ａ、３ｃのＵ字形状の底部と細隙３ｂ、３ｄのＵ字形状の底部とが対向するように配置される。なお、図３においては、基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄの位置関係を見易くするために電子部品４の配置位置を太い破線により示し、電子部品４の本体部分を除去した状態を図示している。（以降においても同様である。）
細隙３ａ〜３ｄの幅は、例えば１ｍｍとする。細隙３ａ〜３ｄの幅は、プリント配線板１の板厚より小さくすることにより、電子部品４をフローはんだ付けするときに、細隙３ａ〜３ｄを通ってプリント配線板１の上にはんだが上がるのを防止することができる。
【００１８】
電子部品４は、四隅に電極端子５ａ〜５ｄを有し、電極端子５ａ〜５ｄは、予め近傍に細隙３ａ〜３ｄが形成されている基板電極２ａ〜２ｄにそれぞれ挿入される。挿入された電極端子５ａ〜５ｄが、フローはんだ付けによって基板電極２ａ〜２ｄと電気的に接合されることにより、回路基板１００が形成される。図４は、基板電極２ｃ、２ｄと電子部品４の電極端子５ｃ、５ｄとをはんだ７ｃ、７ｄで接合したはんだ接合部の断面図である。また、図５は、基板電極２ｃと電子部品４の電極端子５ｃとのはんだ接合部の断面の拡大図である。
電子部品４は、例えば、線膨張係数が１１０ｐｐｍ／Ｋのプラスチックからなり、隣り合う電極の最長間隔は５０mmとする。
接合に用いるはんだ７ｃ、７ｄは、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだとする。
【００１９】
なお、細隙３ａ〜３ｄが予め設けられているプリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄに電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄを挿入した後、フローはんだ付けによって電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとを接合することにより、回路基板１００を製造する方法について説明した。しかしこれに限らず、まず、細隙３ａ〜３ｄを設ける前のプリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄに電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄを挿入し、フローはんだ付けによって電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとを接合し、その後、レーザ加工や切削加工などによって基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けてもよい。
【００２０】
次に、このように構成された回路基板１００に熱が加えられたときの変形について説明する。
【００２１】
まず、図６、７Ａ、７Ｂを参照して、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合について説明する。
図６、７Ａ、７Ｂは、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合に、熱が加えられることによって回路基板１００が変形した状態を説明する図である。図６は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図７Ａ、７Ｂは、図６に示すプリント配線板１の細隙３ｃ付近の拡大図で、温度の上昇によりプリント配線板１が変形する前（図７Ａ）と変形した後（図７Ｂ）の様子を示している。
【００２２】
回路基板１００に熱が与えられると、プリント配線板１と電子部品４は膨張する。電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合、電子部品４の膨張量はプリント配線板１の膨張量を上回る。プリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとは、はんだ７ａ〜７ｄにより接合されているため、電子部品４の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
【００２３】
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられているため、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１は、プリント配線板１の厚み方向であって、実装されている電子部品４の方向に容易にたわむ。この変形により、プリント配線板１と電子部品４との間の膨張量の差が吸収され、はんだ接合部に生じた熱応力が緩和する。
【００２４】
次に、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より小さい場合について説明する。
回路基板１００に熱が与えられると、プリント配線板１と電子部品４は膨張する。電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より小さい場合、電子部品４の膨張量はプリント配線板１の膨張量を下回る。プリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとは、はんだ７ａ〜７ｄにより接合されているため、プリント配線板１の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
【００２５】
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられているため、基板電極間におけるプリント配線板１の熱膨張が細隙３ａ〜３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和される。
【００２６】
次に、細隙の配置方向とはんだ接合部に生じる熱応力との関係をシミュレーションにより求めた結果について説明する。
図８はシミュレーションで用いた回路基板１００のモデル、図９Ａは図８の細隙３ｂ付近を拡大した拡大図、図９Ｂは図９Ａに示したＣ−Ｃ線に沿った断面図である。プリント配線板１の４隅に設けた基板電極２ａ〜２ｄの近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられ、電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄが基板電極２ａ〜２ｄに挿入されてはんだにより接合されている。また、電子部品４の本体部分を太い破線により示している。
【００２７】
シミュレーションでは、隣接する基板電極の間隔は５０ｍｍ、基板電極の近傍に設けられる細隙はコの字形状とした。図９Ａを参照して、細隙３ａ〜３ｄの寸法は、細隙３ａ〜３ｄのコの字形状の両端部の間隔Ｗを４ｍｍ、細隙３ａ〜３ｄのコの字形状の両端部を結ぶ仮想の直線６ａ〜６ｄからコの字形状の底部までの長さＬを４ｍｍ、細隙３ａ〜３ｄの幅Ｓを１ｍｍとした。
【００２８】
また、電極端子５ａ〜５ｄには、プリント配線板１の板面と電子部品４の長辺に平行で、電子部品４の内側から外側に向かう方向の力Ｆを加えた。電極端子５ａ〜５ｄに力Ｆを加える位置は、図９Ｂを参照して、プリント配線板１の上面から１ｍｍ離れた位置とした。このような力Ｆを電極端子５ａ〜５ｄに加えることにより、電子部品４の膨張量がプリント配線板１の膨張量を上回る場合においてはんだ接合部に生じる熱応力のうち、電子部品４の長手方向の熱応力を模擬した。
【００２９】
図１０は、シミュレーション結果を示す表で、細隙３ａ〜３ｄの配置方向を変えた場合（方向１〜方向４）と細隙を設けていない場合（方向５）において、電極端子５ａ〜５ｄに力Ｆを加えたときに、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する相当応力を、方向１〜方向５の最大値で除した比を熱応力として示している。
図１０中の方向１は、電子部品４の一方の短辺側に設けられた細隙３ａ、３ｃのコの字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙３ｂ、３ｄのコの字形状の底部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向２は、電子部品４の一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのコの字形状の底部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのコの字形状の底部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向３は、電子部品４の一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのコの字形状の両端部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのコの字形状の両端部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向４は、電子部品４の一方の短辺側に設けられた細隙３ａ、３ｃのコの字形状の両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙３ｂ、３ｄのコの字形状の両端部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
また、比較のために、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙が設けられていない場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を図１０中の方向５に示している。
【００３０】
シミュレーションの結果から、図１０中の方向１のように細隙３ａ〜３ｄを配置することにより、はんだ接合部に作用する熱応力が最も緩和されることが分かる。また、図１０中の方向２、方向３のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合でも、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和されることが分かる。
【００３１】
また、図１０中の方向４のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合には、はんだ接合部に作用する熱応力は緩和されない。しかし、実際のプリント配線板１や電子部品４は、電子部品の長手方向だけでなく全方向に膨張するため、図１０中の方向４のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合であっても、力Ｆに垂直な方向の力が電極端子５ａ〜５ｄに加わると、図１０中の方向２、方向３と同様に熱応力を緩和することができると言える。
【００３２】
つまり、プリント配線板１と電子部品４との間に生じる熱応力を緩和するためには、電極端子５ａ〜５ｄに力が加えられる方向と細隙３ａ〜３ｄとが交差するように細隙３ａ〜３ｄを配置すればよい。ただし、プリント配線板１や電子部品４は全方向に膨張することから、電極端子５ａ〜５ｄに加えられる力が１方向とは限らないため、熱応力をより多く吸収するためには、電極端子５ａ〜５ｄに加えられる力と細隙３ａ〜３ｄとがより多く交差するように細隙３ａ〜３ｄを配置するのが望ましい。
【００３３】
なお、実施の形態１では、細隙３ａ〜３ｄは平面視においてＵ字形状やコの字形状としたが、各基板電極２ａ〜２ｄの全周囲のうちの一方を除いた残りの周囲を取り囲むような形状であれば良く、例えば、Ｖ字形状であっても良い。
【００３４】
また、実施の形態１では、細隙３ａ〜３ｄは、細隙３ａ〜３ｄのＵ字形状の両端部を通る直線６ａ〜６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのＵ字形状の底部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのＵ字形状の底部とが対向する場合について図示した。
【００３５】
しかしこれに限らず、例えば、図１１に示すように、細い破線で示した直線１６ａ〜１６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙１３ａ、１３ｂのＵ字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙１３ｃ、１３ｄのＵ字形状の底部とが対向するように、細隙１３ａ〜１３ｄが配置されていてもよい。
また、図１２に示すように、細い破線で示した直線２６ａ〜２６ｄが電子部品４の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙２３ａ、２３ｃのＵ字形状の両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙２３ｂ、２３ｄのＵ字形状の両端部とが対向するように、細隙２３ａ〜２３ｄが配置されていてもよい。
また、図１３に示すように、細い破線で示した直線３６ａ〜３６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙３３ａ、３３ｂのＵ字形状の両端部と、他方の長辺側に設けられた細隙３３ｃ、３３ｄのＵ字形状の両端部とが対向するように、細隙３３ａ〜３３ｄが配置されていてもよい。
【００３６】
つまり、細隙は、基板電極の近傍に、基板電極の全周囲のうちいずれか一方を除いた三方を取り囲むように設けられていればその向きは特に問わない。ただし、基板電極の近傍のプリント配線基板１の面内方向のたわみによる変形より、面外方向のたわみによる変形において膨張量の差がより多く吸収されるため、電子部品の電極端子の間隔が広い方向（つまり膨張量が大きい方向）と細隙の両端部を通る仮想の直線とを直交させるように細隙を配置するのが望ましい。
【００３７】
また、この発明の実施の形態１では、ガラスエポキシ製のプリント配線板１を用いた場合について述べたが、これに限るものではなく、例えば、ガラスクロス、ガラス不織布、紙基材などにエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、またはフェノール樹脂などを含浸させた基材でも同様の効果が得られる。
さらに、はんだ７の材料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ以外にも、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだなどを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３８】
また、この発明の実施の形態１では、貫通孔からなる基板電極２ａ〜２ｄと、基板電極２ａ〜２ｄに挿入した電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとをフローはんだ付けにより接合して回路基板１００を製造する方法について説明した。しかしこれに限らず、プリント配線板の表面に形成したパッド電極にソルダペーストを供給し、表面実装タイプの電子部品の電極をプリント配線板のパッド電極に載せ、リフロー炉で加熱するリフローはんだ付けによってプリント配線板のパッド電極と電子部品の電極とを接合して回路基板を製造しても良い。
【００３９】
以上のように構成されたプリント配線板１、および回路基板１００においては、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けることにより、プリント配線板１と電子部品４との線膨張係数の差に起因する熱応力が基板電極２ａ〜２ｄと電極端子５ａ〜５ｄとのはんだ接合部に生じたとしても、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１が容易に変形し、プリント配線板１の熱膨張を細隙３ａ〜３ｄが吸収するため、はんだ接合部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
【００４０】
また、この実施の形態においては、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１が容易に変形するため、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。逆にプリント配線板１の線膨張係数が電子部品４の線膨張係数より大きい場合、基板電極間のプリント配線板１の熱膨張が細隙３ａ〜３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
【００４１】
また、基板の板厚より太い幅の細隙を設けたい場合、フローはんだ付けによって電子部品４をプリント配線板１に実装した後、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けることにより、フローはんだ付けする際に細隙３ａ〜３ｄを通ってプリント配線板１の電子部品４の実装面上にはんだが這い上がるはんだ上がりの発生を防止することができる。
【００４２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２における回路基板１０４の構成について、図１４〜図１６を用いて説明する。この実施の形態においては、複数の基板電極を１つの細隙とその細隙の両端部を通る１つの仮想の直線とにより取り囲む点で実施の形態１と相違する。これ以外の構成および製造方法は上述した実施の形態１と同様である。
【００４３】
図１４は、この発明の実施の形態２におけるプリント配線板４１の構成を示す上面図で、プリント配線板４１は、基板電極４２ａ〜４２ｅと線状の細隙４３ａ、４３ｂとを備える。図１５は、図１４に示したプリント配線板４１の上面に電子部品４４を実装した回路基板１０４の上面図で、図１６は、図１５に示した回路基板１０４のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【００４４】
プリント配線板４１は、上面に実装される電子部品４４の電極端子に対応する位置に、基板電極４２ａ〜４２ｈを有する。また、電子部品４４の一方の短辺側の電極端子に対応する基板電極４２ａ〜４２ｄの近傍には細隙４３ａが、他方の短辺側の電極端子に対応する基板電極４２ｅ〜４２ｆの近傍には細隙３ｂがそれぞれ設けられている。
【００４５】
基板電極４２ａ〜４２ｈは、プリント配線板４１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
【００４６】
細隙４３ａは、プリント配線板４１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極４２ａ〜４２ｄからなる基板電極群を囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられる。基板電極４２ａ〜４２ｄからなる基板電極群は、細隙４３ａと図１４に細い破線で示した直線４６ａとによって全周囲を取り囲まれる。基板電極４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群についても同様である。なお、直線４６ａ、４６ｂは細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の一方の端部と他方の端部を通る仮想の直線で、実際のプリント配線板４１の上にはない。（以降においても同様である。）
【００４７】
また、細隙４３ａ、４３ｂは、細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の両端部を通る直線４６ａ、４６ｂが図１５に太い破線によりその配置位置を示した電子部品４４の短辺と平行で、細隙４３ａのＵ字形状の底部と細隙４３ｂのＵ字形状の底部とが対向するように配置される。
細隙４３ａ、４３ｂの幅は、プリント配線板４１の板厚より小さくすることにより、電子部品４４をフローはんだ付けするときに、細隙４３ａ、４３ｂを通ってプリント配線板４１の上にはんだが上がるのを防止することができる。
【００４８】
電子部品４４は、一方の短辺に沿って電極端子４５ａ〜４５ｄを、他方の短辺に沿って電極端子４５ｅ〜４５ｈを有し、電極端子４５ａ〜４５ｈは基板電極４２ａ〜４２ｈにそれぞれ挿入される。挿入された電極端子４５ａ〜４５ｈは、フローはんだ付けにより基板電極４２ａ〜４２ｈと電気的に接合される。図１６は、基板電極４２ｄ、４２ｈと電子部品４の電極端子４５ｄ、４５ｈとを、はんだ４７ｄ、４７ｈで接合したはんだ接合部の断面である。
【００４９】
なお、実施の形態２では、電子部品４４の一方の短辺に沿って設けられた電極端子４５ａ〜４５ｄ（または電極端子４５ｅ〜４５ｈ）に対応する基板電極からなる基板電極群が、細隙４３ａ（または４３ｂ）と直線４６ａ（または４６ｂ）とにより囲まれる場合について図示した。しかし、電子部品の長辺に沿って電極端子が設けられている場合には、電子部品の一方の長辺に沿って設けられた電極端子に対応する基板電極からなる基板電極群が、細隙と直線とにより囲まれるように細隙を設ければよい。
【００５０】
次に、このように構成された回路基板１０４に熱が加えられたときの変形について説明する。
【００５１】
まず、図１７を参照して、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合について説明する。
図１７は、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合に、熱が加えられることによって回路基板１０４が変形した状態を説明する図である。
【００５２】
回路基板１０４に熱が与えられると、プリント配線板４１と電子部品４４は膨張する。電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合、電子部品４４の膨張量はプリント配線板４１の膨張量を上回る。プリント配線板４１の基板電極４２ａ〜４２ｈと電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈとは、はんだ４７ａ〜４７ｈにより接合されているため、電子部品４４の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
【００５３】
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙４３ａ、４３ｂが設けられているため、基板電極４２ａ〜４２ｄ、および４２ｅ〜４２ｈの近傍のプリント配線板４１は、プリント配線板４１の板面の厚み方向であって、電子部品４４が実装されている方向に向かって容易にたわむ。この変形により、電子部品４４の長辺方向、つまり細隙４３ａ、４３ｂの両端部を通る直線４６ａ、４６ｂと直交する方向におけるプリント配線板４１と電子部品４４との間の膨張量の差が吸収され、はんだ接合部に生じた熱応力が緩和する。
【００５４】
次に、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より小さい場合について説明する。
回路基板１０４に熱が与えられると、プリント配線板４１と電子部品４４は膨張する。電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より小さい場合、電子部品４４の膨張量はプリント配線板４１の膨張量を下回る。プリント配線板４１の基板電極４２ａ〜４２ｈと電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈとは、はんだ４７ａ〜４７ｈにより接合されているため、プリント配線板４１の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
【００５５】
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙４３ａ、４３ｂが設けられているため、基板電極間のプリント配線板１の熱膨張が細隙４３ａ、４３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和される。
【００５６】
プリント配線板４１の線膨張係数が電子部品４４の線膨張係数より小さい回路基板１０４の構成としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂製のプリント配線板に、セラミックス基板を搭載した電子部品４４を実装した場合が考えられる。しかしこれに限らず、ガラスクロス、ガラス不織布、紙基材などにエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを含浸させた基材やセラミックス基板に対して、シリコン、銅、アルミやポリブチレンテレフタラート、ポリアミド６６、ポリアセタールなどをベースとした電子部品を組み合わせてもよい。
【００５７】
なお、実施の形態２では、細隙４３ａ、４３ｂは、細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の両端部を通る直線４６ａ、４６ｂが、電子部品４４の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙４３ａのＵ字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙４３ｂのＵ字形状の底部とが対向する場合について図示した。
【００５８】
しかしこれに限らず、例えば、図１８を参照して、細い破線で示した直線５６ａ、５６ｂが電子部品の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙５３ａの両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙５３ｂの両端部とが対向するように、細隙５３ａ、５３ｂが配置されていてもよい。
【００５９】
以上のように構成されたプリント配線板４１、および回路基板１０４においては、基板電極４２ａ〜４２ｄ、および基板電極４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群の近傍に細隙４３ａ、４３ｂを設けることにより、プリント配線板４１と電子部品４４との線膨張係数の差に起因する熱応力が基板電極４２ａ〜４２ｈと電極端子４５ａ〜４５ｈとのはんだ接合部に生じたとしても、基板電極４２ａ〜４２ｈの近傍のプリント配線板４１が容易に変形するため、はんだ接合部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
【００６０】
また、この実施の形態においては、基板電極ごとに細隙を設けるのではなく、複数の基板電極４２ａ〜４２ｄ、または４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群を取り囲むように細隙を設けている。そのため、電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈの間隔が細隙を設けることができないほど狭い場合であっても、プリント配線板４１の変形を容易にしてはんだ接合部に生じる熱応力を緩和することができる。また、基板電極と基板電極の間を横切る細隙が減るため、基板電極４２ａ〜４２ｈからの配線方向の自由度が増すという利点も有する。
【００６１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３におけるプリント配線板の構成について、図１９、２０を用いて説明する。この実施の形態においては、基板電極の近傍に設けた細隙の両端部に円孔が形成されている点で実施の形態１、２と相違する。これ以外の構成は上述した実施の形態１、２と同様である
【００６２】
図１９は、実施の形態１において説明した形状の細隙の両端部に円孔を形成したプリント配線板６１の上面図である。図２０は、実施の形態２において説明した形状の細隙の両端部に円孔を形成したプリント配線板７１の上面図である。
【００６３】
図１９を参照して、プリント配線板６１は、上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に、基板電極６２ａを有する。また、基板電極６２ａの近傍には細隙６３ａが設けられている。
【００６４】
基板電極６２ａは、プリント配線板６１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
【００６５】
細隙６３ａは、プリント配線板６１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極６２ａを囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられている。また、Ｕ字形状の両端部には、細隙６３aの幅以上の径の円孔６８ａ、６８ｂが形成されている。基板電極６２ａは、図１９に細い破線で示した直線６６ａと細隙６３ａによって全周囲を取り囲まれる。直線６６ａは細隙６３ａのＵ字形状の一方の端部に形成された円孔６８ａと他方の端部に形成された円孔６８ｂとを通る仮想の直線である。
【００６６】
図２０を参照して、プリント配線板７１は、上面に実装される電子部品の一辺に沿って設けられた複数の電極端子に対応する位置に基板電極７２ａ〜７２ｄを有する。また、基板電極７２ａ〜７２ｂからなる基板電極群の近傍には細隙７３ａが設けられている。
【００６７】
基板電極７２ａ〜７２ｄは、プリント配線板７１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
【００６８】
細隙７３ａは、プリント配線板７１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極７２ａ〜７２ｄからなる基板電極群を囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられている。また、Ｕ字形状の両端部には、細隙７３aの幅以上の径の円孔７８ａ、７８ｂが形成されている。基板電極７２ａ〜７２ｄからなる基板電極群は、図２０に細い破線で示した直線７６ａと細隙７３ａによって、全周囲を取り囲まれる。直線７６ａは細隙７３ａのＵ字形状の一方の端部に形成された円孔７８ａと他方の端部に形成された円孔７８ｂを通る仮想の直線である。
【００６９】
以上のように構成されたプリント配線板６１、７１、およびこのプリント配線板６１、７１に電子部品を実装した回路基板においては、細隙６３ａ、７３ａの両端部に円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂを設けることにより、プリント配線板がたわむことによって生じる細隙６３ａ、７３ａの両端部での応力集中が緩和される。その結果、細隙６３ａ、７３ａの端部からプリント配線板６１、７１に発生する亀裂を防ぐことができる。
【００７０】
また、細隙６３ａ、７３ａの両端部と円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂとの繋ぎ目を曲線にするなど、細隙６３ａ、７３ａの内壁を全て曲面で構成することにより、さらに応力集中を緩和することができる。
【００７１】
また、細隙６３ａ、７３ａの両端部に円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂを設けることにより、細隙６３ａ、７３ａの両端部の間のプリント配線板６１、７１の幅が細くなるため、基板電極６２ａ、７２ａ〜７２ｄの近傍のプリント配線基板６１、７１の変形能が向上し、はんだ接合部に作用する熱応力をさらに低減することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  プリント配線板、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  基板電極、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  細隙、４  電子部品、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  電極端子、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  細隙の両端部を結ぶ直線、７ｃ、７ｄ  はんだ、６８ａ、６８ｂ  円孔。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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