(57)【要約】【課題】リードのピッチが比較的小さい電子部品であっても、電子部品の位置決め精度を向上させることができるとともに、無鉛はんだによる部品実装時のはんだ上がり性を向上させて、実装強度を向上させることができるプリント基板を提供する。【解決手段】プリント基板１における複数の部品取付用スルーホール２の列の両端の近傍には、一端あたり４つの受熱用スルーホール３が設けられている。複数の部品取付用スルーホール２は、一対の端側スルーホール２Ａ，２Ｅと、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄとを含んでいる。端側スルーホール２Ａ，２Ｅは、複数の部品取付用スルーホール２のうち列の両端にそれぞれ配置されている。中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄは、複数の部品取付用スルーホール２のうち列の両端以外の箇所に配置されている。中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの形状は、列方向に対する直交方向に沿う方向を長軸方向とする長孔状である。【選択図】図１
2012146903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の複数のリードがそれぞれ挿入され全体として列をなすように配置された複数の部品取付用スルーホールと、前記複数の部品取付用スルーホールの列の両端近傍に配置され、前記部品取付用スルーホールの孔内に液状の無鉛はんだを充填させて固めるための受熱用スルーホールとが設けられたプリント基板であって、
前記複数の部品取付用スルーホールは、
前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端にそれぞれ配置され、かつ挿入される前記リードの外面における列方向の中心側の箇所に孔の壁面が当るように形成され、はんだ付け前のリード挿入状態の前記電子部品の位置及び姿勢を互いに共同して保持する一対の端側スルーホールと、
前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端以外の箇所に配置され、かつ列方向に対する直交方向に沿う方向を長軸方向とする長孔状の中心側スルーホールと
を含むことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
電子部品の複数のリードがそれぞれ挿入され全体として列をなすように配置された複数の部品取付用スルーホールが設けられたプリント基板
を備え、
前記複数の部品取付用スルーホールは、
列方向に沿う方向を長軸方向とする長孔状であり、前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端にそれぞれ配置され、かつ挿入される前記リードの外面における列方向の中心側の箇所に孔の壁面が当るように形成され、はんだ付け前のリード挿入状態の前記電子部品の位置及び姿勢を互いに共同して保持する一対の端側スルーホールと、
前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端以外の箇所に配置され、かつ列方向に対する直交方向に沿う方向を長軸方向とする長孔状の中心側スルーホールと
を含むことを特徴とするプリント基板。
【請求項３】
前記中心側スルーホールの数は、実装する前記電子部品のリード数が４以上である場合、そのリード数から２を引いた数である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント基板。
【請求項４】
前記端側スルーホールの開口面の面積は、前記電子部品のリード径に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプリント基板。
【請求項５】
前記中心側スルーホールの長軸及び短軸の少なくともいずれか一方の寸法は、前記電子部品のリード径に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品のリードが挿入されるスルーホールが設けられたプリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プリント基板（回路基板）には、フラットパッケージ等の表面実装型の電子部品と、コネクタやジャンパ等の挿入型電子部品とが実装される。挿入型電子部品では、その電子部品のリードがスルーホールに挿入されて、はんだ付けされる。なお、本明細書におけるスルーホールとは、孔の壁面が導電性膜によって被覆されている貫通孔を指す。
【０００３】
図４は、従来のプリント基板を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４，５において、一般的な挿入型電子部品は、２本以上のリード３１を有している。これらのリード３１が、それぞれプリント基板１０１のスルーホール１０２に挿入されて、はんだ材４１で接合される。一般的に、プリント基板１０１のスルーホール１０２には、電子部品のリード３１が十分挿入できる円形状のものが使用される。
【０００４】
ここで、電子部品は、例えば、一列に並んだ複数のリードを有する長尺状の部品である。また、従来のプリント基板１０１におけるスルーホール１０２の形状や大きさは、列の中心に最も近いリード３１が挿入されるスルーホール１０２でも、列の最外端に位置するリード３１が挿入されるスルーホール１０２でも全て同一である。さらに、各スルーホール１０２の中心が、そのスルーホール１０２に挿入されるリード３１の中心軸とほぼ一致するように配置されている。
【０００５】
なお、本発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−６０１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来のプリント基板において、スルーホールやパターンやランドを有する多層回路基板のプリント基板上に電子部品をはんだ付けする工程では、一般的に、チップ部品等の表面実装型部品を実装するリフロー工程が行われた後、コネクタや、ジャンパ等の挿入型電子部品を実装するフロー工程が行われる。このフロー工程では、プリント基板上に予め実装する挿入型電子部品のリードをスルーホールに挿入して、はんだ槽内の液体はんだとプリント基板のはんだ接合面とが接触するようにプリント基板をはんだ槽内で移動させることにより実装する。
【０００８】
ここで、従来では、電子部品のはんだ付けに使用するはんだ材料として、有鉛系はんだ、特に共晶組成に近い有鉛共晶はんだがよく用いられていた。この有鉛共晶はんだは、延性に優れた材料であることから、プリント基板と電子部品の外装等との熱膨張・収縮差によって生じる応力を吸収することができ、プリント基板及び電子部品にかかる応力を緩和することが可能であった。
【０００９】
しかしながら、近年の環境問題に対する意識向上のため、上記の有鉛はんだから無鉛はんだへの転換が進みつつある。この無鉛はんだは、有鉛共晶はんだに比べて、延性が小さいという特性がある。この他に、有鉛共晶はんだの溶融温度が１８３度であるのに対し、無鉛はんだの溶融温度が１９０〜２３０度と高くなっている。これにより、プリント基板への部品実装時に無鉛はんだを使用する場合、プリント基板と電子部品の外装等との熱膨張・収縮差によって生じる応力は、有鉛共晶はんだ使用時に比べて、相対的に大きくなる。
【００１０】
また、無鉛はんだの融点が有鉛共晶はんだに比べて高いことから、電子部品実装においては、有鉛共晶はんだ使用時に比べて、入熱量やスルーホールへのはんだ流入量を増やす必要があるといった課題がある。よって、こうした影響を抑えるためには、スルーホールの径を拡大する必要がある。
【００１１】
しかしながら、スルーホールの径の拡大に伴って、電子部品の実装位置の裕度が大きくなるため、電子部品の位置決めが困難になる。これにより、部品実装密度が高いプリント基板では、部品間で干渉することがあった。また、このような問題のため、スルーホールの径を無制限に大きくできず、無鉛はんだのはんだ上がり効果が十分に得られないことがあった。これに加えて、円形のスルーホールの径を単純に拡大した構成では、リードのピッチが比較的小さい電子部品（例えばピッチが２．５４ｍｍ程度）を実装できないという問題もある。
【００１２】
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、リードのピッチが比較的小さい電子部品であっても、電子部品の位置決め精度を向上させることができるとともに、無鉛はんだによる部品実装時のはんだ上がり性を向上させて、実装強度を向上させることができるプリント基板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のプリント基板は、電子部品の複数のリードがそれぞれ挿入され全体として列をなすように配置された複数の部品取付用スルーホールと、前記複数の部品取付用スルーホールの列の両端近傍に配置され、前記部品取付用スルーホールの孔内に液状の無鉛はんだを充填させて固めるための受熱用スルーホールとが設けられたプリント基板であって、前記複数の部品取付用スルーホールは、前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端にそれぞれ配置され、かつ挿入される前記リードの外面における列方向の中心側の箇所に孔の壁面が当るように形成され、はんだ付け前のリード挿入状態の前記電子部品の位置及び姿勢を互いに共同して保持する一対の端側スルーホールと、前記複数の部品取付用スルーホールのうち列の両端以外の箇所に配置され、かつ列方向に対する直交方向に沿う方向を長軸方向とする長孔状の中心側スルーホールとを含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のプリント基板によれば、全体として列をなすように配置された複数の部品取付用スルーホールと、複数の部品取付用スルーホールの列の両端近傍に配置された受熱用スルーホールとがプリント基板に設けられ、複数の部品取付用スルーホールが、一対の端側スルーホールと、長孔状の中心側スルーホールとを含んでおり、一対の端側スルーホールが、はんだ付け前のリード挿入状態の電子部品の位置及び姿勢を互いに共同して保持するので、リードのピッチが比較的小さい電子部品であっても、電子部品の位置決め精度を向上させることができるとともに、無鉛はんだによる部品実装時のはんだ上がり性を向上させて、実装強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１によるプリント基板を示す平面図である。
【図２】図１の端側スルーホールの構成を説明するための説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるプリント基板を示す平面図である。
【図４】従来のプリント基板を示す平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるプリント基板を示す平面図である。
図１において、プリント基板１には、基板の厚さ方向に沿ってそれぞれ配置された複数の部品取付用スルーホール２が、全体として列をなすように設けられている。また、プリント基板１における複数の部品取付用スルーホール２の列の両端の近傍には、一端あたり複数（４つ）の受熱用スルーホール３が設けられている。
【００１７】
さらに、プリント基板１の表面には、電路をなすパターン４が形成されている。また、プリント基板１の表面における複数の部品取付用スルーホール２のそれぞれの周縁部には、ランド５が形成されている。パターン４及びランド５は、電気的に接続されている。
【００１８】
複数の部品取付用スルーホール２には、それぞれ電子部品の複数のリード３１が挿入される。電子部品のリード３１は、部品取付用スルーホール２にリード３１が挿入された状態ではんだ付けされて、プリント基板１に実装（固定）される。複数の部品取付用スルーホール２は、一対の端側スルーホール２Ａ，２Ｅと、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄとを含んでいる。
【００１９】
端側スルーホール２Ａ，２Ｅは、複数の部品取付用スルーホール２のうち列の両端にそれぞれ配置されている。また、一対の端側スルーホール２Ａ，２Ｅの形状は、円状である。中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄは、複数の部品取付用スルーホール２のうち列の両端以外の箇所に配置されている。また、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの形状は、無鉛はんだの流入量、及び無鉛はんだへの入熱量を確保するため、列方向に対する直交方向（図１の上下方向）に沿う方向を長軸方向とする長孔状（長円状）である。
【００２０】
ここで、受熱用スルーホール３は、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの孔内に液状の無鉛はんだを充填させて固めるためのスルーホール、即ち端側スルーホール２Ａ，２Ｅの孔内で無鉛はんだへの入熱量を確保するためのスルーホールである。
【００２１】
次に、端側スルーホール２Ａの構成について、より具体的に説明する。ここでは、端側スルーホール２Ａの構成を中心に説明するが、端側スルーホール２Ｅの構成も端側スルーホール２Ａの構成と同様である。図２は、図１の端側スルーホール２Ａの構成を説明するための説明図である。なお、図２（ａ）は、図１の端側スルーホール２Ａを示し、図２（ｂ）は、従来の有鉛共晶はんだ用のスルーホール１０２を示す。
【００２２】
図２において、端側スルーホール２Ａは、挿入されるリード３１における列方向中心側の箇所（角部）と孔の内面が当るように配置されている。即ち、端側スルーホール２Ａの中心が、電子部品の最外端のリード３１の中心軸に対して、列の中心から離れる方向にずらして配置されている。
【００２３】
また、端側スルーホール２Ａの径は、図２（ｂ）に示す従来のスルーホール１０２の径よりも大きい。さらに、図２（ａ）に示す端側スルーホール２Ａの周と電子部品のリード３１の中心軸との間の最短距離Ｗ１が、従来のスルーホール１０２の周と電子部品のリード３１の中心軸との最短距離Ｗ２以下となるように、端側スルーホール２Ａが配置されている。
【００２４】
このようなＷ１≦Ｗ２の関係により、端側スルーホール２Ａと中心側スルーホール２Ｂとの間の間隔、及び中心側スルーホール２Ｄと端側スルーホール２Ｅとの間の間隔を、従来のスルーホール１０２同士の間の間隔と同様の寸法とすることができる。
【００２５】
ここで、端側スルーホール２Ｅも端側スルーホール２Ａと同様に配置されている。このような端側スルーホール２Ａ，２Ｅの配置により、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの壁面が、それぞれ電子部品の複数のリード３１のうち列の両端のリード３１と当って、はんだ付け前のリード挿入状態の電子部品の位置・姿勢（傾き）を、端側スルーホール２Ａ，２Ｅが共同して保持する。
【００２６】
従って、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの配置により、端側スルーホール２Ａ内へのはんだ流入量を確保し、かつプリント基板１に対する電子部品の位置合わせが可能となる。なお、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの径の大きさ（開口面の面積）は、実装する挿入型電子部品がもつ熱容量に応じて増減してもよい。
【００２７】
次に、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの構成について、より具体的に説明する。中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄは、電子部品の複数のリード３１のうち両端以外（列の中心側）のリード３１の中心軸と、長孔の長軸及び短軸の交点とが一致するように配置されている。このように、電子部品の中心側の各リード３１を中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの中央に配置することにより、はんだ槽内でプリント基板１を移動させる方向によって、はんだが偏ることなく接合可能となる。なお、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの長軸及び短軸の寸法は、実装する挿入型電子部品がもつ熱容量に応じてその大きさを増減してもよい。
【００２８】
上記のような実施の形態１によれば、プリント基板１に、一対の端側スルーホール２Ａ，２Ｅと、長孔状の中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄと、受熱用スルーホール３とが設けられている。また、一対の端側スルーホール２Ａ，２Ｅが、はんだ付け前のリード挿入状態の電子部品の位置及び姿勢を互いに共同して保持する。この構成により、リードのピッチが比較的小さい電子部品であっても、電子部品の位置決め精度を向上させることができるとともに、無鉛はんだによる部品実装時のはんだ上がり性を向上させて、実装強度を向上させることができる。
【００２９】
また、電子部品の実装位置が適切に定まることにより、はんだ槽内を移動する際に部品倒れや傾きなどの実装不良の発生を抑制することができる。よって、無鉛はんだによるプリント基板１への実装品質を向上させることができる。
【００３０】
なお、実施の形態１では、受熱用スルーホール３の数が一端あたり４つであった。しかしながら、受熱用スルーホール３の数は、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの開口面の面積や、プリント基板１のレイアウト等に応じて適宜決定することができる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では、端側スルーホール２Ａ，２Ｅの孔内に液状の無鉛はんだを充填させて固めるための構成として、受熱用スルーホール３を用いた例について説明した。これに対して、実施の形態２では、孔内に液状の無鉛はんだを充填させて固めるための構成として、長孔状の端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅを用いる例について説明する。
【００３２】
図３は、この発明の実施に形態２によるプリント基板を示す平面図である。図３において、実施の形態２のプリント基板１１には、実施の形態１における円状の端側スルーホール２Ａ，２Ｅに代えて、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅが設けられている。
【００３３】
端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅの形状は、列方向（図３の左右方向）に沿う方向を長軸方向とする長孔状である。また、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅは、それぞれに挿入されるリード３１における列方向中心側の箇所（角部）と壁面が当るように形成されている。なお、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅの長軸及び短軸の寸法（開口面の面積）は、実装する挿入型電子部品がもつ熱容量に応じてその大きさを増減してもよい。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
上記のような実施の形態２によれば、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅの形状が長孔状であっても、無鉛はんだのはんだ上がり不足を解消することができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、実施の形態２では、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅの長孔の長軸方向が列方向と一致するように形成されていた。しかしながら、この例に限定するものではなく、端側スルーホール１２Ａ，１２Ｅが共同して電子部品の位置及び姿勢を保持できればよく、長孔の長軸方向が列方向に対して斜めに傾くように形成してもよい。
【００３６】
また、実施の形態１，２では、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの３つの中心側スルーホールを用いた例について説明した。しかしながら、中心側スルーホールの数は、この例に限定するものではなく、２以下又は４以上であってもよい。ここで、中心側スルーホールの数は、実装する電子部品のリード数が４以上である場合、そのリード数から２を引いた数である。このように、設計段階で中心側スルーホールの数を調整することによって、電子部品のリード数による制限なく、この発明を適用することができる。
【００３７】
さらに、実施の形態１，２では、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの長孔の長軸方向が列方向に対する直交方向と一致するように形成されていた。しかしながら、この例に限定するものではなく、中心側スルーホール２Ｂ〜２Ｄの長孔の長軸方向が、いずれも平行であれば、列方向に対する直交方向に対して斜めに傾くように形成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１，１１  プリント基板、２  部品取付用スルーホール、２Ａ，２Ｅ，１２Ａ，１２Ｅ  端側スルーホール、２Ｂ〜２Ｄ  中心側スルーホール、３  受熱用スルーホール、４  パターン、５  ランド、３１  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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