(57)【要約】【課題】リフロー方式のはんだ付けにて表面実装部品をプリント配線基板に接合するにあたり、はんだペーストの未溶融が生じることを防止し、確実に表面実装部品とプリント配線基板とを接合する。【解決手段】はんだペーストを用いるリフロー方式のはんだ付けにより表面実装部品１００が実装されるプリント配線板１であって、第１の面１ａに表面実装される表面実装部品１００の直下に形成されると共に第２の面１ｂから第１の面１ａに気体を通過自在とする通気孔４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだペーストを用いるリフロー方式のはんだ付けにより表面実装部品が実装されるプリント配線板であって、
第１の面に表面実装される表面実装部品の直下に形成されると共に第２の面から第１の面に気体を通過自在とする通気孔を備えることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
予め定められた閾値を超える熱容量の表面実装部品の直下のみに前記通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記閾値よりも低い熱容量の表面実装部品と前記通気孔との間に熱伝導防止部材が配置されていることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】
はんだペーストが載置されるパッドに接続されると共に前記通気孔の内壁面を覆う導電性層を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記通気孔を複数備え、当該通気孔の配置パターンがディップ部品の複数の接続端子の配置パターンと一致されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの表面実装部品（ＳＭＤ：Surface Mount Device）がプリント配線板に実装されている。このような表面実装部品は、例えば、粉末状のはんだとフラックスとを含むはんだペーストを介してプリント配線板に表面実装部品を配置した後、加熱することではんだペーストを溶融させるリフロー方式のはんだ付けにてプリント配線板に接合される。
【０００３】
ところで、リフロー方式のはんだ付けでは、表面実装部品等の耐熱温度以下の均一な温度環境ではんだペーストを溶融させる。しかし、表面実装部品が大型の電解コンデンサ等の熱容量の大きなものであると、表面実装部品に熱量が奪われ、結果としてはんだペーストの加熱効率が低下する。つまり、配置される箇所によってはんだペーストの温度にばらつきが生じ、一部未溶融のはんだペーストが発生する恐れがある。
【０００４】
このような未溶融のはんだペーストが生じることを防止するためには、はんだペーストの加熱温度を高くする対応策をとることが考えられるが、表面実装部品等の耐熱温度を超える場合には、このような対応策を用いることはできない。そこで、特許文献１には、ランドに繋がる貫通バイアホールを備えるプリント配線板が提案されている。このようなプリント配線板は、表面実装部品の実装面の反対側から熱風を供給し、貫通バイアホールを通過する熱風によってランドを局所的に加熱することによって、はんだペーストの未溶融が発生することを抑制しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２９２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたプリント配線板では、表面実装部品の実装面の反対側から供給されて貫通バイアホールを通過した熱風は、ランド近辺に留まることなく吹き抜けてしまう。このため、特許文献１に開示されたプリント配線板においては、はんだペーストの温度を十分に高めることができず、はんだペーストの未溶融を確実に防止することはできない。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、リフロー方式のはんだ付けにて表面実装部品をプリント配線基板に接合するにあたり、はんだペーストの未溶融が生じることを防止し、確実に表面実装部品とプリント配線基板とを接合することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の構成を採用する。
第１の発明は、はんだペーストを用いるリフロー方式のはんだ付けにより表面実装部品が実装されるプリント配線板であって、第１の面に表面実装される表面実装部品の直下に形成されると共に第２の面から第１の面に気体を通過自在とする通気孔を備えるという構成を採用する。
第２の発明は、上記第１の発明において、予め定められた閾値を超える熱容量の表面実装部品の直下のみに前記通気孔が形成されているという構成を採用する。
第３の発明は、上記第２の発明において、前記閾値よりも低い熱容量の表面実装部品と前記通気孔との間に熱伝導防止部材が配置されているという構成を採用する。
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、はんだペーストが載置されるパッドに接続されると共に前記通気孔の内壁面を覆う導電性層を備えるという構成を採用する。
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、前記通気孔を複数備え、当該通気孔の配置パターンがディップ部品の複数の接続端子の配置パターンと一致されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、表面実装部品が実装される第１の面と反対側の第２の面側から第１の面側に気体を通過自在とする通気孔を備えており、この通気孔が表面実装部品の直下に形成されている。このため、リフロー方式のはんだ付けにおいて、第２の面側から第１の面側に通気孔を通過した熱風が表面実装部品に吹き付けられることとなる。このように熱風が表面実装部品に吹き付けられることにより、表面実装部品の熱容量が大きい場合であっても、表面実装部品が短時間で周囲温度と同じ温度まで昇温する。このため、表面実装部品に熱量が奪われることによってはんだペーストの加熱効率が低下することを防止することができる。
また、上述のように通気孔を通過した熱風が表面実装部品に吹き付けられることから、熱風が表面実装部品とプリント配線板との間に留まり、熱風とはんだペーストとの熱交換時間を長く確保することができ、より効率的にはんだペーストを加熱することができる。
このように、本発明のプリント配線板によれば、リフロー方式のはんだ付けにて表面実装部品を実装する場合に、はんだペーストを効率的に加熱することが可能となる。このため、未溶融のはんだペーストが発生することを防止し、確実に表面実装部品とプリント配線基板とを接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が電解コンデンサを含む模式的な拡大図であり、（ｃ）が（ｂ）のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプリント配線板に電解コンデンサを実装する工程を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプリント配線板の概略構成を模式的に示す図であり、電解コンデンサを含む一部を拡大した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係るプリント配線板の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のプリント配線板１を示す概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が電解コンデンサ１００を含む模式的な拡大図であり、（ｃ）が（ｂ）の縦断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態のプリント配線板１は、表面実装型の電解コンデンサ１００（表面実装部品）を含む多数の電子部品が実装される基板である。なお、図１（ａ）では実装部品の一部が図示され、またプリント配線板１の配線パターン等が省略されている。このプリント配線板１は、図１（ｃ）に示すように、本実施形態のプリント配線板１は、絶縁基材２と、配線パターン３と、通気孔４とを備えている。なお、以下の説明において、図１（ｃ）におけるプリント配線板１の上面（第１の面）を表面１ａと称し、図１（ｃ）におけるプリント配線板１の下面（第２の面）を裏面１ｂと称する。
【００１３】
絶縁基材２は、ガラスエポキシ材やガラスコンポジット材等の絶縁材料からなる板状の部材であり、通気孔４の他に内層パターン同士を接続するためのビアホール等が設けられている。
【００１４】
配線パターン３は、銅からなる導電層である。本実施形態においては、絶縁基材２の表面１ａに形成される表面パターン３ａと、絶縁基材２の裏面１ｂに形成される裏面パターン３ｂと、絶縁基材２の内部に形成される内層パターン３ｃ，３ｄとが配線パターン３である。なお、内層パターン３ｃと内層パターン３ｄとは、絶縁基材２の厚さ方向に所定の間隔を空けて異なる層に形成されている。これらの表面パターン３ａ、裏面パターン３ｂ、内層パターン３ｃ，３ｄは、所定の箇所に設けられたビアホールの内壁面に形成された銅めっき層を介して互いに接続されている。
【００１５】
また、表面パターン３ａには、電解コンデンサ１００の第１端子１０１がはんだＨ１を介して接合されるパッド３ａ１と、電解コンデンサ１００の第２端子１０２がはんだＨ２を介して接合されるパッド３ａ２とが設けられている。これらのパッド３ａ１，３ａ２は、電解コンデンサ１００をリフロー方式にてはんだ付けするときに、はんだペーストＰ（図２参照）が配置される場所でもある。
また、本実施形態のプリント配線板１では、内層パターン３ｃ，３ｄは、図１（ｃ）に示すように、パッド３ａ１，３ａ２の直下を避けて設けられている。このため、パッド３ａ１，３ａ２の下方には、熱伝導率の低い絶縁基材２のみが存在している。
【００１６】
通気孔４は、プリント配線板１の表面１ａから裏面１ｂに貫通する貫通孔であり、電解コンデンサ１００の直下に２つ（通気孔４ａと通気孔４ｂ）設けられている。このような通気孔４によって、気体がプリント配線板１の裏面１ｂ側から表面１ａ側（またはその逆）に通過自在とされている。なお、ここで言う電解コンデンサ１００の直下とは、プリント配線板１の電解コンデンサ１００で覆われた領域（表面１ａ側から見て電解コンデンサ１００と重なる領域）を意味している。これらの通気孔４は、後に詳説するが、リフロー方式のはんだ付けにて電解コンデンサ１００をプリント配線板１に表面実装する場合に裏面１ｂ側から吹き付けられる熱風を表面１ａ側に通気させる。これらの通気孔４の配置位置は、電解コンデンサ１００の直下であれば任意であるが、電解コンデンサ１００のはんだ付けのときに用いるはんだペーストＰ（図２参照）への伝熱が効率的に行われる位置に形成することが好ましい。具体的には、はんだペーストＰが配置されるパッド３ａ１，３ａ２にできる限り近づけて配置する。あるいは、通気孔４を通過して電解コンデンサ１００に衝突して流れ方向が変わる熱風がパッド３ａ１，３ａ２に吹き付けられる位置に配置する。
【００１７】
また、図１（ｃ）に示すように、通気孔４の内壁面は、銅箔５（導電性層）によって覆われている。この銅箔５は、例えばめっきによって形成され、図１（ｂ）に示すように、パッド３ａ１，３ａ２と接続されている。なお、通気孔４ａの内壁面を覆う銅箔５ａはパッド３ａ１と接続されており、通気孔４ｂの内壁面を覆う銅箔５ｂはパッド３ａ２と接続されている。これらの銅箔５ａ，５ｂは、図１には示されていないが、プリント配線板１の裏面１ｂにて裏面パターン３ｂと接続されており、表面パターン３ａと裏面パターン３ｂとを電気的に接続している。このため銅箔５ａ，５ｂは、配線の一部として機能する。
【００１８】
また、２つの通気孔４のうち、１つの通気孔４ａ（図１（ｂ）における上側に配置された通気孔４）と、もう１つの通気孔４ｂ（図１（ｂ）における下側に配置された通気孔４）との離間距離Ｄは、一般的に用いられているディップ部品（例えば、コンデンサやダイオード等）の接続端子間距離と同じに設定されている。つまり、２つ（複数）の通気孔４の配置パターンが所定のディップ部品の接続端子の配置パターンと一致されている。通気孔４の内壁面には配線として機能する銅箔５ａ，５ｂが設けられているため、仮に本実施形態のプリント配線板１を他の用途に用いる場合には、これらの通気孔４を用いてディップ部品を実装することも可能とされている。
【００１９】
なお、図１（ｃ）に示すように、本実施形態のプリント配線板１では、電解コンデンサ１００のはんだ付けを行う場合に、スムーズに通気孔４に熱風が流れ込むように、裏面１ｂ側において通気孔４の近傍には電子部品が配置されていない。
また、図１（ａ）に示すように、本実施形態のプリント配線板１には３つの電解コンデンサ１００が設置されており、各電解コンデンサ１００の直下に対して通気孔４が設けられている。
【００２０】
次に、図２を参照して、本実施形態のプリント配線板１に電解コンデンサ１００を実装するはんだ付け方法について説明する。なお、以下の説明においては、電解コンデンサ１００をプリント配線板１にはんだ付けすることについて説明するが、実際には他の電子部品も以下に説明するはんだ付けの工程において同時にプリント配線板１に接合される。
【００２１】
本実施形態においては、リフロー方式のはんだ付けにて電解コンデンサ１００をプリント配線板１に接合する。まず、図２（ａ）に示すように、パッド３ａ１とパッド３ａ２に対して、はんだ粉末とフラックスとを含むはんだペーストＰを配置する。このはんだペーストＰは、例えば、周知の印刷技術等によってパッド３ａ１とパッド３ａ２上に配置される。
【００２２】
続いて、図２（ｂ）に示すように、パッド３ａ１上に配置されたはんだペーストＰ１に第１端子１０１が接触し、パッド３ａ２上に配置されたはんだペーストＰ２に第２端子１０２が接触するように電解コンデンサ１００を配置する。
【００２３】
続いて、図２（ｃ）に示すように、プリント配線板１の表面１ａ側と裏面１ｂ側との各々からプリント配線板１に向けて熱風を供給する。この熱風の温度は、電解コンデンサ１００の耐熱温度よりも低く、はんだペーストＰの溶融温度よりも高く設定されている。このため熱風によって、はんだペーストＰが加熱されて溶融する。その後、熱風の供給を停止して溶融したはんだを凝固させることにより、上述のはんだＨ１，Ｈ２が形成されて電解コンデンサ１００の実装が完了する。
【００２４】
ここで、本実施形態のプリント配線板１には、電解コンデンサ１００の直下に通気孔４が設けられている。このため、プリント配線板１の裏面１ｂ側からプリント配線板１に向けて供給された熱風の一部が通気孔４を通過して電解コンデンサ１００に吹き付けられる。このように熱風が電解コンデンサ１００に吹き付けられることにより、電解コンデンサ１００の熱容量が大きい場合であっても、電解コンデンサ１００が短時間で周囲温度と同じ温度まで昇温する。このため、電解コンデンサ１００に熱量が奪われることによってはんだペーストＰの加熱効率が低下することを防止することができる。
また、上述のように通気孔４を通過した熱風が電解コンデンサ１００に吹き付けられることから、熱風が電解コンデンサ１００とプリント配線板１との間に留まり、熱風とはんだペーストとの熱交換時間を長く確保することができ、より効率的にはんだペーストＰを加熱することができる。
上述のように、本実施形態のプリント配線板１によれば、リフロー方式のはんだ付けにて電解コンデンサ１００を実装する場合に、はんだペーストＰを効率的に加熱することが可能となる。このため、未溶融のはんだペーストＰが発生することを防止し、確実に電解コンデンサ１００とプリント配線板１とを接合することができる。
実際に、パッドに対して貫通孔が形成される特許文献１に開示されるプリント配線板と、本実施形態のプリント配線板１とで同様の環境でリフロー方式のはんだ付けを行った場合、本実施形態のプリント配線板１の方がはんだペーストＰ付近の温度が３℃〜５℃程度高くなることが確認された。
なお、未溶融のはんだペーストＰとは、パッド３ａ１，３ａ２に配置されたはんだペーストＰが全く溶融していないもののみならず、はんだペーストＰに含まれるはんだ粉末の一部のみが未溶融のものを含み、予め想定した電解コンデンサ１００とプリント配線板１との電気的あるいは構造的な接合状態を得られないものを指す。
【００２５】
また、本実施形態のプリント配線板１では、特許文献１に開示されるプリント配線板と異なり、パッド３ａ１，３ａ２に対して孔を設けていないため、当該孔を気にすることなくはんだペーストＰを配置することができ、最適なフィレットを形成することが可能となる。
また、特許文献１に開示されるプリント配線板では、パッドに対して貫通孔が形成されることからはんだとの接触面積を確保するために、パッドの外形形状を大きくせざるを得ない。これに対して、本実施形態のプリント配線板１では、孔が設けられないことからパッド３ａ１，３ａ２の外形形状を大きくする必要がなく、小型化のプリント配線板１とすることができる。
【００２６】
また、本実施形態のプリント配線板１においては、パッド３ａ１，３ａ２に接続されると共に通気孔４の内壁面を覆う銅箔５を備えている。このため、通気孔４を通過する熱風によって加熱された銅箔５からパッド３ａ１，３ａ２に熱伝導により熱量が移動し、より効率的にパッド３ａ１，３ａ２を加熱することができる。
【００２７】
また、本実施形態のプリント配線板１では、内層パターン３ｃ，３ｄが、パッド３ａ１，３ａ２の直下を避けて設けられている。このため、通気孔４を通過する熱風の熱量が内層パターン３ｃ，３ｄに伝熱されて拡散してしまうことを抑止することができ、効率的にパッド３ａ１，３ａ２を加熱することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るプリント配線板１Ａについて説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態のプリント配線板１と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００２９】
図３は、本実施形態のプリント配線板１Ａの概略構成を模式的に示す図であり、電解コンデンサ１００を含む一部を拡大した縦断面図である。この図に示すように、本実施形態のプリント配線板１Ａは、上記第１実施形態の電解コンデンサ１００に近接して、プリント配線板１Ａの表面１ａにセラミックコンデンサ２００（表面実装部品）が表面実装されている。このセラミックコンデンサ２００は、電解コンデンサ１００よりも熱容量が小さく、はんだＨ３，Ｈ４を介してパッド３ａ３，３ａ４に接合されている。
【００３０】
このようなセラミックコンデンサ２００も電解コンデンサ１００と同様にリフロー方式のはんだ付けによって実装される。ただ、セラミックコンデンサ２００の熱容量が小さいことから、リフロー方式のはんだ付けを行う場合にパッド３ａ３，３ａ４に配置されたはんだペーストＰは、通気孔４を通過する熱風で加熱することなく溶融する。このため、本実施形態のプリント配線板１Ａは、セラミックコンデンサ２００の直下に通気孔４を備えていない。つまり、本実施形態のプリント配線板１Ａは、予め定められた閾値を超える熱容量の電解コンデンサ１００の直下のみに通気孔４を備えている。この閾値は、はんだペーストＰを確実に溶融することができる表面実装部品の熱容量を示し、実験等によって定められる値である。
【００３１】
また、本実施形態のプリント配線板１Ａは、表面１ａにおいて電解コンデンサ１００とセラミックコンデンサ２００との間に配置されるソルダレジスト６（熱伝導防止部材）が配置されている。このソルダレジスト６は、溶融したはんだペーストＰの濡れ広がりを規制すると共にパッド３ａ１，３ａ２からパッド３ａ３，３ａ４への熱伝導を防止する。このような本実施形態のプリント配線板１Ａでは、セラミックコンデンサ２００の直下に通気孔４が設けられておらず、またパッド３ａ１，３ａ２からパッド３ａ３，３ａ４への熱伝導を防止することができるため、パッド３ａ３，３ａ４が不必要に加熱されることを防止することができる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態のプリント配線板１に、熱容量の大きな表面実装部品が複数実装される場合には、各表面実装部品の直下に対して通気孔４を設けることが好ましい。
また、上記実施形態では、熱容量の大きな表面実装部品が電解コンデンサ１００である構成について説明したが、当該表面実装部品がＩＣ（Integrated Circuit）チップ等の他の電子部品であっても良い。
また、上記実施形態では、電解コンデンサ１００の直下に２つの通気孔４が設けられた構成について説明した。しかしながら、３つ以上あるいは単一の通気孔を電解コンデンサ１００の直下に設けることも考えられる。
また、電解コンデンサ１００の直下に複数の通気孔４を設ける場合には、全ての通気孔４の径が同じである必要はない。また、通気孔４の断面形状は円形である必要もない。
さらに、通気孔４の径を裏面１ｂから表面１ａに向かうに連れて小さくし、通気孔４を表面１ａに向けて窄んだ形状とすることもできる。このような場合には、裏面１ｂ側からの熱風を通気孔４に取り込みやすくなり、かつ通気孔４から電解コンデンサ１００に吹き付けられる熱風の流速を速くすることができる。逆に、通気孔４の径を裏面１ｂから表面１ａに向かうに連れて大きくし、通気孔４を表面１ａに向けて広がった形状とすることもできる。このような場合には、裏面１ｂ側から通気孔４へ入り込む熱風の量を減少させ、かつ通気孔４から電解コンデンサ１００に吹き付けられる熱風の流速を遅くすることができる。このような通気孔４の形状は、パッドの配置位置や電解コンデンサ１００（表面実装部品）の形状によって選択される。
また、上記実施形態においては、通気孔４の内壁面を覆う導電性層が銅箔５である構成を採用した。配線パターンと同時に形成できることや加工の容易性を考えると銅を用いることが好ましいが、他の導電性層を用いることも可能である。
また、上記実施形態においては、熱伝導防止部材がソルダレジスト６である構成について説明した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、別途設けられる断熱材を熱伝導防止部材として用いることも可能である。なお、熱伝導防止部材として別途断熱材を設ける場合には、当該断熱材を容易に任意のパターンに形成することができる。このため、例えば、熱容量の高い表面実装部品（例えば電解コンデンサ１００）の周囲を囲うように断熱材を形成したり、熱量用の低い表面実装部品（例えばセラミックコンデンサ２００）の周囲を囲うように断熱材を形成したりすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１，１Ａ……プリント配線板、１ａ……表面（第１の面）、１ｂ……裏面（第２の面）、２……絶縁基材、３……配線パターン、３ａ１〜３ａ４……パッド、４，４ａ，４ｂ……通気孔、５，５ａ，５ｂ……銅箔（導電性層）、６……ソルダレジスト（熱伝導防止部材）、Ｈ１〜Ｈ４……はんだ、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２……はんだペースト、１００……電解コンデンサ（表面実装部品）、２００……セラミックコンデンサ（表面実装部品）
【図１】
2013045919.tif 000003
【図２】
2013045919.tif 000004
【図３】
2013045919.tif 000005