(57)【要約】【課題】  鉛フリーはんだを使用する場合に引け巣の発生を防止するのに好適なプリント配線板を提供する。【解決手段】  スルーホールランド１６の一部であってソルダレジスト２０が覆い被さった領域を熱伝導パターン２６とし、スルーホールランド１６の中心から基板の面方向に放射する軸線とスルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８の外周が交わる交点Ｐ１と、その軸線とスルーホールランド１６全体の外周が交わる交点Ｐ２との間の肉厚Ｗが、その交点Ｐ１が境界部分１６ｂから離れるに従い大きくなっている。これにより、境界部分１６ｂから離れた箇所ほど放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができる。【選択図】図１
2009099779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンおよび前記配線パターンに接続されたランドが基板に形成され、前記ランドにはんだ付けされる鉛フリーはんだの放熱構造を有するプリント配線板であって、
前記ランドに鉛フリーはんだがはんだ付けされたときに当該鉛フリーはんだの各部の熱引きが均等となるように、前記ランドの周辺に熱伝導パターンを形成したことを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
請求項１において、
前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記熱伝導パターンの外周の中心が、前記ランドの中心よりも、前記ランドの前記配線パターンとの境界部分とは反対側に位置していることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
請求項１において、
前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記ランドの中心から前記基板の面方向に放射する軸線と前記ランドの外周が交わる第１交点と、当該軸線と前記熱伝導パターンの外周が交わる第２交点との間の肉厚が、当該第１交点が前記ランドの前記配線パターンとの境界部分から離れるに従い大きくなることを特徴とするプリント配線板。
【請求項４】
請求項１において、
前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記ランドの中心に対して前記ランドの前記配線パターンとの境界部分とは対称の位置に形成されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項５】
請求項１において、
前記熱伝導パターンは、前記ランドの周縁部を被覆するとともに、前記ランドの外周から外側に所定長延出して形成されていることを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛フリーはんだの放熱構造を有するプリント配線板に係り、特に、鉛フリーはんだを使用する場合に引け巣の発生を防止するのに好適なプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板において、回路を構成する表面実装部品の電極は、電極形状に合わせて設計されたランドにマウントした後、はんだ付けによって実装される。また、表面実装部品のリードは、リード形状に合わせて設計されたスルーホールに挿入した後、はんだ付けによって実装される。はんだ付けには、リフローはんだ付け、フローはんだ付け、コテはんだ付け、レーザはんだ付け等の各種の工法があり、部品種や搭載スペースの兼ね合いによって使い分けられている。
【０００３】
従来、はんだ付けに伴う問題を解決する技術としては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
特許文献１には、絶縁材からなる回路基板と、回路基板の少なくとも一面に形成された配線パターンと、半導体部品とを備え、配線パターンは、互いに間隔を空けて配設され、半導体部品の端子を接続する複数の接続部と、接続部から延び、互いに間隔を空けて配設された複数の導電パターンとを有し、接続部、および接続部から半導体部品の近傍の位置まで延びる導電パターンが金材によって形成された技術が開示されている。これにより、配線パターン間のマイグレーションを防止し、配線パターン間のショートをなくすことができる。
【特許文献１】特開２００５−６４１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の技術のように、従来より、プリント配線板の接合材料としては、錫と鉛からなる鉛共晶はんだが使用されてきた。しかし、近年、これらプリント配線板を搭載した機器が廃棄された場合、はんだに含まれる鉛が溶出して環境や人体に悪影響を及ぼすことが指摘されている。そのため、ＥＵのＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）基準に代表されるように、鉛を含む有害物質の使用を法的に規制しようという気運が高まってきている。
【０００５】
このような背景から、鉛を含まない鉛フリーはんだに移行しており、そのなかでも、鉛共晶はんだに近い特性が得られるＳｎ３Ａｇ0.5Ｃｕ鉛フリーはんだが頻繁に使用されている。
しかしながら、Ｓｎ３Ａｇ0.5Ｃｕ鉛フリーはんだであっても、鉛共晶はんだに比して、溶融温度が高くぬれ特性も劣る等、依然として様々な問題を抱えている。その一つとして引け巣の問題があり、鉛フリーはんだにおいて非常に発生しやすい現象である。引け巣とは、溶融した鉛フリーはんだが凝固する際に、Ｓｎ初晶とＡｇ−Ｓｎ合金がフィレット表面に樹枝状のデンドライトを形成することによって、フィレット表面にひび割れが生じる現象である。引け巣は、はんだ付け直後の冷却速度（熱引き）が遅い場合に起こりやすい。また、引け巣が大きい場合は、クラックを誘発する可能性があり、引け巣の発生を防止することは重要な課題である。
【０００６】
図７は、プリント配線板のスルーホール周辺の上面図である。
図８は、図７のＡ−Ａ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
プリント配線板には、図７および図８に示すように、表面実装部品のリード１２の形状に合わせて設計されたスルーホール１４が形成されている。スルーホール１４の両端面および内周面には、スルーホールランド１６が形成されている。スルーホールランド１６の表面右側は、配線パターン１８に接続されている。
【０００７】
スルーホール１４には、リード１２が挿入され、鉛フリーはんだ２２をはんだ付け等によって加熱溶融した後に凝固させることにより、スルーホールランド１６およびリード１２が鉛フリーはんだ２２を介して電気的に接合される。
このように、スルーホールランド１６が配線パターン１８に接続される構成においては、図７中  の矢印で示すように、鉛フリーはんだ２２の熱が配線パターン１８に向かって逃げていくため、配線パターン１８とは反対側の箇所の熱が逃げにくく、熱引きが遅くなる結果、引け巣２４が発生してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、鉛フリーはんだを使用する場合に引け巣の発生を防止するのに好適なプリント配線板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のプリント配線板は、配線パターンおよび前記配線パターンに接続されたランドが基板に形成され、前記ランドにはんだ付けされる鉛フリーはんだの放熱構造を有するプリント配線板であって、前記ランドに鉛フリーはんだがはんだ付けされたときに当該鉛フリーはんだの各部の熱引きが均等となるように、前記ランドの周辺に熱伝導パターンを形成した。
【００１０】
このような構成であれば、ランドに鉛フリーはんだがはんだ付けされると、溶融した鉛フリーはんだの各部の熱引きが均等となるように、ランドの周辺に熱伝導パターンが形成されているので、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側の箇所の熱が熱伝導パターンを伝って逃げ、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００１１】
〔発明２〕  さらに、発明２のプリント配線板は、発明１のプリント配線板において、前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記熱伝導パターンの外周の中心が、前記ランドの中心よりも、前記ランドの前記配線パターンとの境界部分とは反対側に位置している。
【００１２】
このような構成であれば、熱伝導パターンは、熱伝導パターンの外周の中心が、ランドの中心よりも、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側に位置するように、ランドの外周に隣接して形成されているので、ランドの配線パターンとの境界部分から離れた箇所ほど放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００１３】
〔発明３〕  さらに、発明３のプリント配線板は、発明１のプリント配線板において、前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記ランドの中心から前記基板の面方向に放射する軸線と前記ランドの外周が交わる第１交点と、当該軸線と前記熱伝導パターンの外周が交わる第２交点との間の肉厚が、当該第１交点が前記ランドの前記配線パターンとの境界部分から離れるに従い大きくなる。
【００１４】
このような構成であれば、熱伝導パターンは、ランドの中心から基板の面方向に放射する軸線とランドの外周が交わる第１交点と、その軸線と熱伝導パターンの外周が交わる第２交点との間の肉厚が、その第１交点がランドの配線パターンとの境界部分から離れるに従い大きくなるように、ランドの外周に隣接して形成されているので、ランドの配線パターンとの境界部分から離れた箇所ほど放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００１５】
〔発明４〕  さらに、発明４のプリント配線板は、発明１のプリント配線板において、前記熱伝導パターンは、前記ランドの外周に隣接して形成されるとともに、前記ランドの中心に対して前記ランドの前記配線パターンとの境界部分とは対称の位置に形成されている。
このような構成であれば、熱伝導パターンは、ランドの中心に対してランドの配線パターンとの境界部分とは対称の位置となるように、ランドの外周に隣接して形成されているので、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側の箇所の放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００１６】
〔発明５〕  さらに、発明５のプリント配線板は、発明１のプリント配線板において、前記熱伝導パターンは、前記ランドの周縁部を被覆するとともに、前記ランドの外周から外側に所定長延出して形成されている。
このような構成であれば、熱伝導パターンは、ランドの周縁部を被覆するとともに、ランドの外周から外側に所定長延出して形成されているので、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側の箇所の放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、発明１のプリント配線板によれば、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側の箇所の熱が熱伝導パターンを伝って逃げ、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなるので、従来に比して、引け巣が発生する可能性を低減することができるという効果が得られる。
さらに、発明２または３のプリント配線板によれば、ランドの配線パターンとの境界部分から離れた箇所ほど放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【００１８】
さらに、発明４または５のプリント配線板によれば、ランドの配線パターンとの境界部分とは反対側の箇所の放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだの各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係るプリント配線板の第１の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図１は、プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
図２は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【００２０】
プリント配線板は、図１および図２に示すように、絶縁材１０と、配線パターン１８とからなる。プリント配線板には、表面実装部品のリード１２の形状に合わせて設計されたスルーホール１４が形成されている。
スルーホール１４の両端面および内周面には、スルーホールランド１６が形成されている。スルーホールランド１６の表面右側は、配線パターン１８に接続されている。
【００２１】
スルーホールランド１６の表面外周には、ソルダレジスト２０が隣接して形成されている。スルーホールランド１６の一部であってソルダレジスト２０が覆い被さった領域を、熱引きを促進する熱伝導パターン２６とする。スルーホールランド１６は、スルーホールランド１６の外周中心がスルーホール１４の中心よりも、スルーホールランド１６の配線パターン１８との境界部分１６ｂとは反対側に位置している。そのため、スルーホール１４の中心から基板の面方向に放射する軸線とスルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８（熱伝導パターン２６以外の領域）の外周が交わる交点Ｐ１と、その軸線とスルーホールランド１６全体の外周が交わる交点Ｐ２との間の肉厚Ｗが、その交点Ｐ１が境界部分１６ｂから離れるに従い大きくなっている。熱伝導パターン２６を含むスルーホールランド１６の面積は、通常のスルーホールランドの面積と同等以上とすることが好ましい。
【００２２】
スルーホール１４には、リード１２が挿入され、鉛フリーはんだ２２をはんだ付け等によって加熱溶融した後に凝固させることにより、スルーホールランド１６およびリード１２が鉛フリーはんだ２２を介して電気的に接合される。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
スルーホールランド１６は、スルーホール１４の中心から基板の面方向に放射する軸線とスルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８の外周が交わる交点Ｐ１と、その軸線とスルーホールランド１６全体の外周が交わる交点Ｐ２との間の肉厚Ｗが、その交点Ｐ１が境界部分１６ｂから離れるに従い大きくなるように、スルーホールランド１６の外周に隣接して形成されているので、境界部分１６ｂから離れた箇所ほど放熱効果が高くなる。その結果、鉛フリーはんだ２２の各部の熱は、図１矢印で示すように、スルーホールランド１６の中心から基板の面方向に放射状に略均等に逃げていく。したがって、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００２３】
このようにして、本実施の形態では、スルーホールランド１６の一部であってソルダレジスト２０が覆い被さった領域を熱伝導パターン２６とし、スルーホールランド１６の中心から基板の面方向に放射する軸線とスルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８の外周が交わる交点Ｐ１と、その軸線とスルーホールランド１６全体の外周が交わる交点Ｐ２との間の肉厚Ｗが、その交点Ｐ１が境界部分１６ｂから離れるに従い大きくなっている。
【００２４】
これにより、境界部分１６ｂから離れた箇所ほど放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができる。
上記第１の実施の形態において、スルーホールランド１６は、発明１ないし３のランドに対応し、交点Ｐ１は、発明３の第１交点に対応し、交点Ｐ２は、発明３の第２交点に対応している。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図３および図４は、本発明に係るプリント配線板の第２の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図３は、プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
図４は、図３のＣ−Ｃ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【００２６】
プリント配線板は、図３および図４に示すように、絶縁材１０と配線パターン１８とからなる。プリント配線板には、表面実装部品のリード１２の形状に合わせて設計されたスルーホール１４が形成されている。
スルーホール１４の両端面および内周面には、スルーホールランド１６が形成されている。スルーホールランド１６の表面右側は、配線パターン１８に接続されている。
【００２７】
スルーホールランド１６の表面外周には、ソルダレジスト２０が隣接して形成されている。スルーホールランド１６の一部であって熱引きを促進させる熱伝導パターン２６は、スルーホールランド１６の中心に対して境界部分１６ｂとは対称の位置に略矩形状に形成されている。熱伝導パターン２６を含むスルーホールランド１６の面積は、通常のスルーホールランドの面積と同等以上とすることが好ましい。
【００２８】
スルーホール１４には、リード１２が挿入され、鉛フリーはんだ２２をはんだ付け等によって加熱溶融した後に凝固させることにより、スルーホールランド１６およびリード１２が鉛フリーはんだ２２を介して電気的に接合される。
【００２９】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
スルーホールランド１６の一部である熱伝導パターン２６は、スルーホール１４の中心に対して境界部分１６ｂとは対称の位置となるように形成されているので、境界部分１６ｂとは反対側の箇所の放熱効果が高くなる。その結果、鉛フリーはんだ２２の左半面の熱は、図３矢印で示すように、熱伝導パターン２６に向かって逃げていき、右半面の熱は、配線パターン１８に向かって逃げていく。したがって、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００３０】
このようにして、本実施の形態では、スルーホールランド１６の一部である熱伝導パターン２６は、スルーホール１４の中心に対して境界部分１６ｂとは対称の位置に形成されている。
これにより、境界部分１６ｂとは反対側の箇所の放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図５および図６は、本発明に係るプリント配線板の第３の実施の形態を示す図である。
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図５は、プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
図６は、図５のＤ−Ｄ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【００３２】
プリント配線板は、図５および図６に示すように、絶縁材１０と配線パターン１８とからなる。プリント配線板には、表面実装部品のリード１２の形状よりも一回り大きいスルーホール１４が形成されている。
スルーホール１４の両端面および内周面には、スルーホールランド１６が形成されている。スルーホールランド１６の表面右側は、配線パターン１８に接続されている。
【００３３】
スルーホールランド１６の表面周縁部は、ソルダレジスト２０で被覆されている。熱引きを促進させる熱伝導パターン２６は、スルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８から外側に所定長延出して形成されている。熱伝導パターン２６を含むスルーホールランド１６の面積は、通常のスルーホールランドの面積と同等以上とすることが好ましい。
【００３４】
スルーホール１４には、リード１２が挿入され、鉛フリーはんだ２２をはんだ付け等によって加熱溶融した後に凝固させることにより、スルーホールランド１６およびリード１２が鉛フリーはんだ２２を介して電気的に接合される。
【００３５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
熱伝導パターン２６は、スルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８から外側に所定長延出して形成されているので、境界部分１６ｂとは反対側の箇所の放熱効果が高くなる。その結果、鉛フリーはんだ２２の各部の熱は、図５矢印で示すように、スルーホールランド１６の中心から基板の面方向に放射状に略均等に逃げていく。したがって、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなる。
【００３６】
このようにして、本実施の形態では、熱伝導パターン２６は、スルーホールランド１６の一部であってはんだが濡れ広がる領域２８から外側に所定長延出して形成されている。
これにより、境界部分１６ｂとは反対側の箇所の放熱効果が高くなり、熱引きが促進され、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが偏りにくくなるので、引け巣が発生する可能性を低減することができる。
【００３７】
なお、上記第１ないし第３の実施の形態においては、スルーホールランド１６を鉛フリーはんだ２２で接合するように構成したが、これに限らず、表面実装部品搭載用のランドその他のランドを鉛フリーはんだ２２で接合するように構成することもできる。
また、上記第１ないし第３の実施の形態においては、スルーホールランド１６の一部であって熱引きを促進させる熱伝導パターン２６の形成の態様として図１ないし図６の形態を採用したが、これに限らず、鉛フリーはんだ２２の各部の熱引きが均等となるように形成できれば、１つのスルーホールランド１６に形成される熱伝導パターンの形状や個数は任意とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【図３】プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【図５】プリント配線板のスルーホール周辺の面方向の断面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【図７】プリント配線板のスルーホール周辺の上面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ’線に沿った厚さ方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０                      絶縁材
１２                      リード
１４                      スルーホール
１６                      スルーホールランド
１６ｂ                    境界部分
１８                      配線パターン
２０                      ソルダレジスト
２２                      鉛フリーはんだ
２４                      引け巣
２６                      熱伝導パターン
２８                      はんだが濡れ広がる領域
Ｐ１、Ｐ２                交点
Ｗ                        肉厚
【図１】
2009099779.tif 000003
【図２】
2009099779.tif 000004
【図３】
2009099779.tif 000005
【図４】
2009099779.tif 000006
【図５】
2009099779.tif 000007
【図６】
2009099779.tif 000008
【図７】
2009099779.tif 000009
【図８】
2009099779.tif 000010