JP2006114720A - 実装基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
溶融はんだのはんだ噴流にプリント基板を進入させる際、プリント基板の配線パターンの進入側前端部に酸化皮膜が付着する。このはんだの酸化皮膜は電子部品のリード接続用ランド間にブリッジを形成し、ショート不良の原因となるのでこれを防止する。
【解決手段】
プリント基板は、少なくとも一端辺近傍に、端辺に沿って複数に分割された一列のはんだ先行付着ランドがリード接続用ランドを有する配線パターンの外側にグランドとして予め形成されており、そのプリント基板を、はんだ先行付着ランドがリード用ランドよりも先にはんだ噴流と接触する向きにしてその噴流上を移動させ、はんだ付けを行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、実装基板及びその製造方法に係り、特に、プリント基板上にマウントされた電子部品のリードを自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流に接触させてはんだ付けを行う実装基板及びその製造方法に関する。

従来、プリント基板の実装工程において、プリント基板上にマウントされた電子部品のリードを、自動溶融はんだ付け装置を用いてはんだ付けすることが行なわれている。周知のように、この自動溶融はんだ付け装置は、その中に設けられている噴流ノズルへ溶融はんだをポンプで圧送し、この噴流ノズルによって半田の噴流を発生させるとともに、その上にプリント基板を通過させてはんだ噴流に接触させ、このプリント基板上に予めマウントされている電子部品のリードをプリント基板に予め形成されている接続用ランドにはんだ付けする装置である。この自動溶融はんだ付け装置を用いることによって、複数の電子部品のリードを一度にはんだ付けすることが可能になる。このように、プリント基板に複数の電子部品をはんだ付けした基板を実装基板と称する。

上述の自動溶融はんだ付け装置によれば、溶融はんだを常時ポンプで圧送しながら噴流ノズルによって噴流を起こさせるようにしているために、空気と接触する半田の量も多量になる。一般にはんだが空気に触れた瞬間にその表面は酸化され、はんだ酸化皮膜が形成される。このようなはんだ酸化皮膜は連続的に発生するため、噴流ノズルによって形成されるはんだ噴流の表面には、常にはんだ酸化皮膜が滞留することになる。

したがって、はんだ酸化皮膜が滞留した部分にプリント基板が通過すると、プリント基板の進入側先端部側のランドに集中的にはんだ酸化皮膜が付着されるようになる。このはんだ酸化皮膜ははんだと同様に導電性を有し、プリント基板のランド間に酸化皮膜のブリッジを形成しやすいものであるため、ランド間でショート不良が発生するという不具合が生じる場合があった。

特許文献１には、プリント基板のはんだ噴流への通過方向の先端部に、短冊状や千鳥状の酸化皮膜付着ランドを形成し、上述の課題を解決する技術が記載されている。また、前記の短冊状や千鳥状の酸化皮膜付着ランドを捨て基板に形成することをついても記載されている。
特開平９−１８１３２号公報

しかしながら、酸化皮膜付着ランドが短冊状の場合、自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流をプリント基板が通過した後、図４に示すように、つらら状のはんだ８が酸化皮膜付着ランド９に形成され、実装基板１００の平坦性を悪くして、セットに組み込む際に他の基板や部品と接触し、ショート不良等の原因となるという課題があった。
また、酸化皮膜付着ランドが千鳥状の場合、ランド数が多いため、はんだ酸化皮膜を付着することについては適したものであるが、一般にプリント基板は定尺の基板から面付けされているため、酸化皮膜付着ランドの面積が広くなり、プリント基板の電子部品実装エリアが減少し、実装効率が低下するといった課題があった。
また、酸化皮膜付着ランドがいずれの形状であっても、捨て基板を形成することは、プリント基板が定尺の基板から面付けされていることから、プリント基板の電子部品実装エリアが減少し、実装効率が低下するといった課題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、プリント基板の電子部品実装エリアを減少させることなく、はんだ酸化皮膜の電子部品実装エリアへの付着を防止して、高密度化と高信頼性が得られる実装基板およびその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成及び手順を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、 電子部品と、該電子部品のリードが挿入された貫通孔と、該貫通孔の周囲に形成されると共に第１のはんだが付着されたリード用ランドと、該リード用ランドに接続された配線パターンとを備えた基板と、を有し、前記リードと前記リード用ランドとを前記第１のはんだで接合して成る実装基板において、
前記基板の少なくとも一端辺の近傍に、前記一端辺に沿って一列に配列させると共に第２のはんだを付着させた複数のはんだ先行付着ランドを設け、該はんだ先行付着ランドを前記配線パターンのグランドと接続させると共に前記第２のはんだにおける酸化錫の含有率を前記第１のはんだにおける酸化錫の含有率よりも高くして成ることを特徴とする実装基板である。
請求項２に係る発明は、貫通孔と該貫通孔の周囲に形成されたリード用ランドと該リード用ランドを有する配線パターンとを具備するプリント基板の前記貫通孔に電子部品のリードを挿入し、前記プリント基板を移動させつつ溶融はんだ噴流に前記リード及び前記リード用ランドを接触させて前記リードと前記リード用ランドとをはんだ付けして成る実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、
前記プリント基板は、少なくとも一端辺近傍に、前記端辺に沿って複数に分割された一列のはんだ先行付着ランドが前記配線パターンのグランドと接続されて予め形成されており、前記プリント基板を、前記はんだ先行付着ランドが前記リード用ランドよりも先に前記はんだ噴流と接触する向きにして移動させ前記はんだ付けを行うことを特徴とする実装基板の製造方法である。

本発明によれば、プリント基板上にマウントされた電子部品のリードを接続用ランドにはんだ付けするために、プリント基板を自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流に通過させる際、最初に溶融はんだと接触する酸化皮膜付着ランドを複数に分割して一列に配置し、その酸化皮膜付着ランドにはんだ酸化皮膜を付着させ、それにより、プリント基板回路のランドにははんだ酸化皮膜が付着することがないので、良好な接続信頼性が得られる。
また、酸化皮膜付着ランドをグランド（ＧＮＤ）の一部として設けることによって、プリント基板の電子部品実装エリアを減少させることなく、実装基板のより高密度化が可能となる。

ここで、本実施例で使用するプリント基板を製造する工程の概要について説明する。
このプリント基板の外形寸法は、例えば、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍである。
図１は、本発明の実施例１で作製したプリント基板の平面模式図である。
(１)上述の寸法の銅張り片面板に、フォトリソ法によって、パターン３の形成 を行う。部品実装時に自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流へプリント基板 １を通過させる際、プリント基板１の進入側先頭部に酸化皮膜付着ランド２ の複数個を一列に設ける。ここで、自動溶融はんだ付け装置は、溶融はんだ 噴流を発生させる装置である。酸化皮膜付着ランド２は、溶融はんだ噴流で 発生したはんだ酸化皮膜を付着除去させるランドであり、プリント基板のＧ ＮＤパターンと接続されている。
(２)必要箇所に電子部品挿入用の孔１２を開ける。
(３)表面全体にソルダーレジスト４を印刷する。
(４) フォトリソ法によって、ソルダーレジストを酸化皮膜付着ランド２に相当 する部分を開口してパターニングする。ここで、酸化皮膜付着ランド２は、 幅１．５〜２．０ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍの長方形のランドを０．５〜１ｍ ｍの間隔を開けて自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への進入方向に対し 直交方向に複数個を一列に端部側に形成する。このように形成されたランド は特に、はんだのつららを防止する効果がある。
(５)ソルダーレジストを熱やＵＶ照射によって本硬化させる。
以上により、プリント基板を作成する。

次に、上述のプリント基板にはんだ付けする工程について図３を用いて詳述する。
まず、この工程で用いる自動溶融はんだ付け装置について説明する。
この自動溶融はんだ付け装置は、溶融はんだ１４をポンプ７で圧送して、噴流ノズル６からはんだ噴流１１を発生させるとともに、プリント基板１をはんだ噴流１１に接触させつつ矢印方向に通過させ、このプリント基板１に予め形成されている接続用ランド１０に電子部品５のリード１３をはんだ付けする装置である。
この工程においては、予めこのプリント基板１を電子部品５の接続用ランド１０及び酸化皮膜吸着ランド２が下面になるようにセットし、上面から電子部品５のリード１３をプリント基板１の孔１２に挿入しておく。

そのプリント基板１を接続用ランド１０及び酸化皮膜付着ランド２が下面になるように、自動溶融はんだ付け装置にセットする。その際、自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への通過方向の先頭側に酸化皮膜付着ランド２が位置するように向きを整える。
そして、酸化皮膜付着ランド２、次いで接続用ランド１０が順次はんだ噴流１１と接触するようにプリント基板１を通過させる。

従って、電子部品５の接続用ランド１０よりも先に酸化皮膜付着ランド２がはんだ噴流１１に接触することになるので、先に接触する酸化皮膜付着ランド２により、はんだ噴流１１の表面に形成されている酸化皮膜が付着除去されることになり、後からはんだ噴流１１と接触する電子部品接続用ランド１０に酸化皮膜が接触して付着することを防止できる。
このようにして製造した実装基板１の、電子部品接続用ランド１０に付着したはんだの成分と、酸化皮膜付着ランド２に付着したはんだの成分とを比較すると、電子部品接続用ランド１０に付着したはんだからは酸化錫はほとんど検出されないが、酸化皮膜付着ランド２に付着したはんだからは、酸化錫が多量に検出される。これにより、酸化皮膜が酸化皮膜付着ランド２に付着され、電子部品接続用ランド１０には付着されないことが確認できる。

本発明の実施例１の変形例を、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の実施例２に用いるプリント基板の平面模式図である。
実施例２は、実施例１で説明した酸化膜吸着ランド２をプリント基板１の反対側の端部にも形成したものである。ここで、酸化皮膜付着ランド２は、幅１．５〜２．０ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍの長方形のランドを０．５〜１ｍｍの間隔を開けて自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への通過方向に対し直交方向に複数個を一列に形成する。この酸化皮膜付着ランド２はプリント基板回路のＧＮＤパターンと接続されている。このように形成されたランドは、特にはんだのつららを防止する効果がある。
本実施例によれば、自動溶融はんだ付け装置に対し、プリント基板１の前後の通過方向を気にすることなく、投入することが可能である。
よって、プリント基板１の前後の通過方向に関係なく、電子部品実装エリアにはんだ酸化皮膜が付着することを防止できる。
上述の実施例によって、パターンのショート不良の防止が図られることになる。また、このようなショート不良の発生率の低下によって、実装基板の品質及び信頼性が向上する。

本発明の実施例１の変形例を、図５を用いて説明する。
図５は、本発明の実施例３に用いるプリント基板の平面模式図である。
実施例３は、実施例１で説明した酸化膜吸着ランド２をプリント基板１の４辺の端部に同様に形成したものである。ここで、酸化皮膜付着ランド２は、幅１．５〜２．０ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍの長方形のランドを０．５〜１ｍｍの間隔を開けて４辺に複数個を一列に形成する。この酸化皮膜付着ランド２はプリント基板回路のＧＮＤパターンと接続されている。このように形成されたランドは特に、はんだのつららを防止する効果がある。
本実施例によれば、自動溶融はんだ付け装置に対し、プリント基板１の通過方向を気にすることなく、投入することが可能である。
よって、プリント基板のはんだ噴流への通過方向に関係なく、電子部品実装エリアにはんだ酸化皮膜が形成することを防止できる。
上述の実施例によって、パターンのショート不良の防止が図られることになる。また、このようなショート不良の発生率の低下によって、実装基板の品質及び信頼性が向上する。

本発明の実施例１の変形例を、図６を用いて説明する。
図６は、本発明の実施例４に用いるプリント基板の平面模式図である。
実施例４は、実施例１で説明したプリント基板１の外形を段違いのプリント基板にした場合である。自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への通過方向側の先端部に沿って酸化膜吸着ランド２を複数個一列に形成したものである。ここで、酸化皮膜付着ランド２は、幅１．５〜２．０ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍの長方形のランドを０．５〜１ｍｍの間隔を開けて自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への通過方向に対し直交方向に複数個を一列に形成する。この酸化皮膜付着ランド２はプリント基板回路のＧＮＤパターンと接続されている。このように形成されたランドは特に、はんだのつららを防止する効果がある。
上述の実施例によって、パターンのショート不良の防止が図られることになる。また、このようなショート不良の発生率の低下によって、実装基板の品質及び信頼性が向上する。

本発明の実施例１の変形例を、図７を用いて説明する。
図７は、本発明の実施例５に用いるプリント基板の平面模式図である。
実施例５は、実施例１で説明したプリント基板１の外形を２辺が円弧状のプリント基板にした場合である。自動溶融はんだ付け装置のはんだ噴流への通過方向側の先頭部に沿って酸化膜付着ランド２を複数個一列に形成したものである。ここで、酸化皮膜付着ランド２は、幅１．５〜２．０ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍの長方形のランドを０．５〜１ｍｍの間隔を開けて先頭部の辺部に沿って形成する。この酸化皮膜付着ランド２はプリント基板回路のＧＮＤパターンと接続されている。このように形成されたランドは特に、はんだのつららを防止する効果がある。
上述の実施例によって、パターンのショート不良の防止が図られることになる。また、このようなショート不良の発生率の低下によって、実装基板の品質及び信頼性が向上する。

以上、上述した酸化皮膜付着ランド２は、１ｍｍ程度の間隔を開けて形成するとよい。なお、酸化皮膜付着ランド２のパターン長さ及び幅はいずれの形状においても、５〜２０ｍｍ程度、及び１．５〜２．０ｍｍ程度が好ましい。これ以下の長さ及び幅のものに比べ、はんだ酸化膜の付着がより十分になり、これ以上の長さ及び幅のものに比べ、はんだのつららがより発生しにくい。
また、酸化皮膜付着ランド２の形状は、長方形、正方形、丸、楕円など形状を限定するものではなく、また、異なる形状のランドを１列に並べたものでもよい。
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

本発明の実施例１に用いるプリント基板の平面模式図である。 本発明の実施例２に用いるプリント基板の平面模式図である。 本願発明のはんだ付け工程を説明する断面模式図である。 従来例における実装基板のはんだつらら発生の断面模式図である。 本発明の実施例３に用いるプリント基板の平面模式図である。 本発明の実施例４に用いるプリント基板の平面模式図である。 本発明の実施例５に用いるプリント基板の平面模式図である。

符号の説明

１ プリント基板
２ はんだの酸化膜付着ランド
３ ＧＮＤパターン
４ ソルダーレジスト
５ 電子部品
６ はんだ噴流ノズル
７ はんだ圧送ポンプ
８ はんだのつらら
９ 従来の酸化膜付着ランド
１０ 接続用ランド
１１ はんだ噴流
１００ 実装基板（プリント基板）
１２ 電子部品挿入孔
１３ 電子部品リード
１４ 溶融はんだ

Claims (2)

1. 電子部品と、
   該電子部品のリードが挿入された貫通孔と、該貫通孔の周囲に形成されると共に第１のはんだが付着されたリード用ランドと、該リード用ランドに接続された配線パターンとを備えた基板と、を有し、
   前記リードと前記リード用ランドとを前記第１のはんだで接合して成る実装基板において、
   前記基板の少なくとも一端辺の近傍に、前記一端辺に沿って一列に配列させると共に第２のはんだを付着させた複数のはんだ先行付着ランドを設け、
   該はんだ先行付着ランドを前記配線パターンのグランドと接続させると共に前記第２のはんだにおける酸化錫の含有率を前記第１のはんだにおける酸化錫の含有率よりも高くして成ることを特徴とする実装基板。
2. 貫通孔と該貫通孔の周囲に形成されたリード用ランドと該リード用ランドを有する配線パターンとを具備するプリント基板の前記貫通孔に電子部品のリードを挿入し、
   前記プリント基板を移動させつつ溶融はんだ噴流に前記リード及び前記リード用ランドを接触させて前記リードと前記リード用ランドとをはんだ付けして成る実装基板を製造する実装基板の製造方法であって、
   前記プリント基板は、少なくとも一端辺近傍に、前記端辺に沿って複数に分割された一列のはんだ先行付着ランドが前記配線パターンのグランドと接続されて予め形成されており、
   前記プリント基板を、前記はんだ先行付着ランドが前記リード用ランドよりも先に前記はんだ噴流と接触する向きにして移動させ前記はんだ付けを行うことを特徴とする実装基板の製造方法。
   
   
   
   

Images