JP2017103278A - プリント配線板、該プリント配線板を備えた電子機器及び該プリント配線板における半田付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リード線の半田付け後の引き出し方向のばらつき及びリード線の先端位置のばらつきを抑えると共に、半田付けされたリード線の高さを低く且つ高さのばらつきを抑える。【解決手段】プリント配線板１の表面には導体としての銅箔４が形成され、銅箔４を覆うレジスト５を開口して銅箔４が露出するように、半田付けランド２が形成される。ランド２内には、銅箔４の無い領域である直線状のスリット部６が設けられ、スリット部６は、半田付け後のリード線３の目標とする引き出し方向である引き出し方向Ｆ１に沿って形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、リード線が半田付けされるプリント配線板、該プリント配線板を備えた電子機器及び該プリント配線板における半田付け方法に関する。

近年、電子機器は小型化、薄型化が進み、内蔵される構成要素が高密度化された機器内において、リード線を這いまわすためのスペースは限られ自由度が少なくなっている。そのような状況において、プリント配線板に設けられた半田付け用のランドにリード線を半田付けで接続する際、リード線の引き出し方向のばらつきや引き出し方向における先端位置のばらつきを抑える必要がある。そのため、ランド内の適切な方向及び位置にリード線を位置決めして半田付けする必要がある。

そこで、リード線をランド上の適切な位置に載置できる技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、プリント配線板のランド上に、リード線を載置するエリアに隣り合うように半田ボールを予め付与しておくことで、リード線の引き出し方向の位置決めがなされるようにしている。

特開２０１４-１３５３９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、半田付け用のランド上に半田ボールを形成するために、専用で特別な装置が必要になる。そのため、部品実装されたプリント配線板を製造する一般的な工程では実現が困難であるという問題がある。

また、リード線の方向決めのために、一般的には、リード線を引き出したい方向が長手方向となるようにランドの形状を矩形や長丸形状に形成し、その形状に合わせてリード線を半田付けする。しかし、半田付けの作業において、ランドの中でリード線の位置や方向がばらついてしまう。そうなると、限られた機器内のスペースにリード線をうまく這いまわすことができなくなってしまう。

また、プリント配線板上の実装部品をリフロー実装する前のクリーム半田の印刷工程で、半田付け用のランドに予めクリーム半田を設けておき、リフロー実装完了後に予備半田が形成されるようにする方法が一般的に採用されている。予備半田を形成しておくことで、半田付けの作業性を向上させることができる。しかしその反面、予備半田の上にリード線を乗せながら半田を加熱し、溶融させて半田付けを行うことになるため、作業によるばらつきにより、半田付け後のリード線の基板からの浮きの量が一定でなく、高さがばらつく。機器の小型化、薄型化のためには、半田付け後のリード線の基板からの高さは極力低く、且つ一定に抑えるのが望ましい。

本発明の目的は、リード線の半田付け後の引き出し方向のばらつき及びリード線の先端位置のばらつきを抑えると共に、半田付けされたリード線の高さを低く且つ高さのばらつきを抑えることである。

上記目的を達成するために本発明は、リード線が半田付けされるプリント配線板であって、前記プリント配線板の表面に導体を露出させることでランド部が形成され、前記ランド部には、半田付けされる前記リード線の目標とする引き出し方向に沿って、前記導体の無い領域としてスリット部が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、リード線の半田付け後の引き出し方向のばらつき及びリード線の先端位置のばらつきを抑えると共に、半田付けされたリード線の高さを低く且つ高さのばらつきを抑えることができる。

リード線の半田付け前のプリント配線板の部分平面図（図（ａ））、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図（図（ｂ））である。 ランドに対してリード線を半田付けする工程を説明する図（（ａ）〜（ｆ））である。 リード線の半田付け後のプリント配線板の部分斜視図である。 ランドに対してリード線を半田付けする工程を説明する図（（ａ）〜（ｄ））である。 第１、第２の実施の形態の変形例を示す図（図（ａ）〜（ｅ））である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電子機器における、リード線の半田付け前のプリント配線板の部分平面図である。図１（ａ）は、プリント配線板上における１つの半田付けランドに着目して図示されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

プリント配線板１の表面には導体としての銅箔４が形成され、銅箔４をレジスト５が覆っている。銅箔４を覆うレジスト５を開口して銅箔４が露出するように、半田付けランド２（ランド部）が形成されている。引き出し方向Ｆ１は、半田付け後のリード線３（図２（ｆ））の目標とする引き出し方向である。ランド２の形状は略長方形であり、ランド２の長手方向は、半田付けされるリード線３の引き出し方向Ｆ１（図２（ｄ））と略一致（完全一致も含まれる）している。ランド２内には、銅箔４が存在しないように形成された直線状のスリット部６が設けられている。スリット部６は、ランド２内における銅箔４の無い領域である。スリット部６の長手方向はランド２の長手方向と同じであり、従って、スリット部６は、引き出し方向Ｆ１に沿って形成されている。

ランド２は、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第１の橋渡し部２ｃ、第２の橋渡し部２ｄから成り、全体として環状を呈している。具体的には、ランド２はスリット部６により２つの領域に分割され、スリット部６を挟んで第１の領域２ａと第２の領域２ｂとが向き合う。リード線３の引き出し側（図１（ａ）の右側）における領域２ａ、２ｂの端部同士、すなわち、第１の領域２ａの端部２ａ２と第２の領域２ｂの端部２ｂ２とが、第１の橋渡し部２ｃで繋がっている。また、リード線３の引き出し側と反対側（図１（ａ）の左側）における、第１の領域２ａの端部２ａ１と第２の領域２ｂの端部２ｂ１とが、第２の橋渡し部２ｄで繋がっている。リード線３の引き出し側と反対側におけるスリット部６の端位置Ｐ１は、第２の橋渡し部２ｄによって規定される。スリット部６の幅Ｂは、リード線３の内部導体９の直径Ｄ（図２（ｄ））よりも小さい。

図２（ａ）〜（ｆ）を用いて、ランド２に対してリード線３を半田付けする工程を説明する。図２（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は図１（ｂ）に対応し、図２（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は図１（ａ）に対応している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、図示しない作業者は、次のようにして、ランド２の第１の領域２ａ上と第２の領域２ｂ上とに予備半田８（８ａ、８ｂ）を設ける。まず、プリント配線板１上に実装される図示しない電子部品の実装のためのクリーム半田の印刷工程で、２つの領域２ａ、２ｂにクリーム半田が印刷される。その後、プリント配線板１に電子部品がマウントされてリフロー実装されると、印刷されたクリーム半田が溶融し、その後、冷えて固まると、図２（ａ）、（ｂ）に示すような状態となる。すなわち、第１の領域２ａ上に予備半田８ａが設けられ、第２の領域２ｂ上に予備半田８ｂが設けられる。

次に、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、作業者は、ランド２上にリード線３を載置する。リード線３は、先端の被覆が取り除かれて内部導体９が露出した状態になっており、露出した内部導体９は、複数の芯線が捩られて下半田処理されている。内部導体９は、ランド２内のスリット部６と予備半田８ａ、８ｂとにより形成される谷部に沿うように、且つ内部導体９の先端位置Ｐ２がスリット部６の端位置Ｐ１と合うように載置される。内部導体９の位置が上記谷部によってある程度規制されるので、リード線３が引き出される方向を、目標としている引き出し方向Ｆ１に合致させるのが容易である。また、端位置Ｐ１が明確な目安となるので、先端位置Ｐ２を端位置Ｐ１に合致させるのが容易である。従って、リード線３の向き及びリード線３の長さ方向の位置を容易に位置決めできる。

次に、作業者は、半田ゴテにより予備半田８を加熱して溶融させると同時に、追加の半田を供給しながらランド２にリード線３の内部導体９を半田付けする。これにより、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、予備半田８と追加の半田とが一体となった半田１０によって内部導体９が半田付けされる。

ここで、ランド２のスリット部６の幅Ｂは内部導体９の直径Ｄよりも狭く形成されているため、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂのそれぞれに対して内部導体９が半田付けされる。従って、良好な半田付け状態と、確実な半田付け強度とが得られる。しかも、スリット部６に内部導体９が沿っているので、内部導体９とプリント配線板１との間に半田１０が入り込むことがなく、半田付け後にリード線３が浮くことを回避できる。これにより、半田付け後のリード線３の高さを低く抑えると共に、高さのばらつきも抑えることができる。さらに、ランド２は引き出し側に第１の橋渡し部２ｃを有するため、内部導体９は、第１の橋渡し部２ｃに対しても内部導体９が半田付けされる。これにより、スリット部６を設けてありながらも、内部導体９の根元部は第１の橋渡し部２ｃと重なっていて半田付けされるため、剥がれにくく強固な半田付け状態が確保され、半田付け後のリード線３の引っ張りにも強くなる。

本実施の形態によれば、半田付けランド２には、半田付けされるリード線３の目標とする引き出し方向Ｆ１に沿って、銅箔４の無いスリット部６が形成されている。これにより、リード線３の半田付け後の引き出し方向のばらつき及びリード線３の先端位置Ｐ２のばらつきを抑えると共に、半田付けされたリード線３の高さを低く且つ高さのばらつきを抑えることができる。

特に、スリット部６の幅Ｂは内部導体９の直径Ｄよりも小さいので、良好な半田付けを行える。また、ランド２は内部導体９と重なる第１の橋渡し部２ｃを有するので、内部導体９の引き出し側部分が剥がれにくい。また、半田付けの際、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂに予備半田８ａ、８ｂが設けられるので、リード線３の引き出し方向を、目標とする引き出し方向Ｆ１に一致させるのが一層容易となる。しかも、本実施の形態で示した半田付け作業には、専用で特別な装置が不要であり、部品実装されたプリント配線板を製造する一般的な工程で実現が容易である。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、半田付けランドの長手方向に平行な方向に対してリード線を引き出す例について説明した。これに対し、本発明の第２の実施の形態では、半田付けランドの長手方向とは異なる方向にリード線の引き出し方向を設定する例を説明する。

図３は、第２の実施の形態に係る電子機器における、リード線３の半田付け後のプリント配線板１の部分斜視図である。図３では銅箔４の図示が省略されている。プリント配線板１には、複数の電子部品２９が実装される。リード線３の内部導体９は、半田付け工程を経て半田３０によって半田付けされる。内部導体９が半田付けされた部分の周囲に３つの電子部品２９が配置されるので、その制約により、リード線３は電子部品２９と干渉しない方向へ引き出す必要がある。

図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、ランド２に対してリード線３を半田付けする工程を説明する。図４（ａ）は、１つの半田付けランドに着目した、リード線３の半田付け前のプリント配線板１の部分平面図である。

図４（ａ）に示すように、プリント配線板１上には、電子部品２９が配置される部品搭載ランド２７と、リード線３が半田付けされる半田付けランド２２とが形成されている。部品実装後も半田ゴテでの作業のためのスペースを確保する必要があるため、半田付けランド２２は、電子部品２９に対して所定以上の距離を保って形成することが必要である。そのため、電子部品２９に囲まれた狭いスペースでは、半田付けランド２２は、その長手方向を電子部品２９の長手方向と合うように設けるのが普通であり、本実施の形態でもそのようにしている。

ランド２２内には、第１の実施の形態における半田付けランド２に相当するスリット部２６が設けられている。スリット部２６は、引き出し方向Ｆ１（図４（ｃ））に沿って形成されている。ここでは、電子部品２９を避けた方向へリード線３を引き出したいため、ランド２２の長手方向に対して所定の角度を設けてスリット部２６を形成してある。従って、スリット部２６の長手方向はランド２２の長手方向と平行でない。

ランド２２は、第１の領域２２ａ、第２の領域２２ｂ、第１の橋渡し部２２ｃ、第２の橋渡し部２２ｄから成る。具体的には、ランド２２はスリット部２６により２つの領域に分割され、スリット部２６を挟んで第１の領域２２ａと第２の領域２２ｂとが向き合う。リード線３の引き出し側（図４（ａ）の斜め右上側）における、第１の領域２２ａの端部と第２の領域２２ｂの端部とが第１の橋渡し部２２ｃで繋がっている。また、リード線３の引き出し側と反対側（図４（ａ）の斜め左下側）における、第１の領域２２ａの端部と第２の領域２２ｂの端部とが、第２の橋渡し部２２ｄで繋がっている。リード線３の引き出し側と反対側におけるスリット部２６の端位置Ｐ１は、第２の橋渡し部２２ｄによって規定される。スリット部２６の幅Ｂは、リード線３の内部導体９の直径Ｄ（図４（ｃ））よりも小さい。

図４（ｂ）に示すように、図示しない作業者は、電子部品２９を部品搭載ランド２７上に配置して実装する際に、図２（ｂ）、（ｃ）で説明したのと同様にランド２２の第１の領域２２ａ上と第２の領域２２ｂ上とに予備半田２８（２８ａ、２８ｂ）を設ける。すなわち、第１の領域２２ａ上に予備半田２８ａが設けられ、第２の領域２２ｂ上に予備半田２８ｂが設けられる。次に、図４（ｃ）に示すように、作業者は、ランド２２上にリード線３を載置する。図２（ｃ）、（ｄ）で説明したのと同様に、内部導体９は、ランド２２内のスリット部２６と予備半田２８ａ、２８ｂとにより形成される谷部に沿うように、且つ内部導体９の先端位置Ｐ２がスリット部２６の端位置Ｐ１と合うように載置される。

次に、作業者は、図２（ｅ）、（ｆ）で説明したのと同様に、半田ゴテにより予備半田２８を加熱して溶融させると同時に、追加の半田を供給しながらランド２２にリード線３の内部導体９を半田付けする。これにより、図３、図４（ｄ）に示すように、予備半田２８と追加の半田とが一体となった半田３０によって内部導体９が半田付けされる。

本実施の形態によれば、リード線３の半田付け後の引き出し方向及び先端位置Ｐ２のばらつきを抑えると共に、リード線３の高さを低く且つ高さのばらつきを抑えることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、周囲に配置された電子部品２９の制約により、ランド２２の長手方向と引き出し方向Ｆ１と異なる場合であっても、スリット部２６の形成方向を引き出し方向Ｆ１に合わせることで、所望の方向へのリード線３の方向付けが可能となる。

図５（ａ）〜（ｅ）で、第１、第２の実施の形態の変形例を説明する。

図５（ａ）は第１の実施の形態における変形例を示す図である。第１の実施の形態では、リード線３の半田付け前においては、第１の領域２ａ上に予備半田８ａが設けられ、第２の領域２ｂ上に予備半田８ｂが設けられる構成で、予備半田８ａ、８ｂは分離された状態であった。しかし、図５（ａ）に示すように、予備半田８ａ、８ｂの、リード線３の引き出し側と反対側における各々の端部８ａ１、８ｂ１同士を第３の橋渡し部８ｄで繋げ、予備半田８を全体としてＵの字またはコの字状に形成してもよい。これにより、スリット部６の端位置Ｐ１が明確となり、リード線３の先端の位置決めがしやすくなる。例えば、リード線３の先端を第３の橋渡し部８ｄに突き当てることで、簡単に位置決めできる。また、この変形例は第２の実施の形態にも適用できる。例えば、図５（ｂ）に示すように、予備半田２８ａと予備半田２８ｂの、リード線３の引き出し側と反対側における端部同士を第３の橋渡し部２８ｄで繋げてもよい。

ところで、第１の実施の形態では、スリット部６は、ランド２の長手方向の全長よりも短い構成であった（図１（ａ））。しかし、より構成を簡単にする観点からは、図５（ｃ）に示す変形例のように、ランド２の全長に亘ってスリット部６を形成してもよい。この場合、スリット部６の端位置Ｐ１はランド２とレジスト５との境界で規定される。なお、スリット部６は、ランド２の長手方向における片方または双方においてランド２の形成位置まで形成してもよい。つまり、第１の橋渡し部２ｃ及び第２の橋渡し部２ｄの少なくとも一方を廃止してもよい。また、このような変形例は、第２の実施の形態においても適用可能である。

なお、第１、第２の実施の形態では、ランド２、２２は略長方形であったが、形状は問わない。ランド２、２２を、長手方向と短手方向が認識できる形状とする場合、図５（ｄ）、（ｅ）に示す変形例のように、長円形（長丸や楕円）であってもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１ プリント配線板
２、２２ 半田付けランド
３ リード線
４ 銅箔
５ レジスト
６、２６ スリット部
Ｆ１ 引き出し方向

Claims (14)

1. リード線が半田付けされるプリント配線板であって、
   前記プリント配線板の表面に導体を露出させることでランド部が形成され、
   前記ランド部には、半田付けされる前記リード線の目標とする引き出し方向に沿って、前記導体の無い領域としてスリット部が形成されることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記スリット部の幅は前記リード線の半田付けされる部分の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記ランド部における前記スリット部を挟んで向き合う、前記導体の有る２つの領域の、前記リード線の引き出し側における端部同士が、前記導体で成る第１の橋渡し部で繋がっていることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
4. 前記ランド部における前記スリット部を挟んで向き合う、前記導体の有る２つの領域の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士が、前記導体で成る第２の橋渡し部で繋がっており、前記リード線の引き出し側と反対側における前記スリット部の端位置は、前記第２の橋渡し部によって規定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
5. 前記ランド部における前記スリット部を挟んで向き合う、前記導体の有る２つの領域には、予備半田が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリント配線板。
6. 前記２つの領域には予備半田が設けられると共に、前記予備半田の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士が、予備半田で成る第３の橋渡し部で繋がっていることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板。
7. 前記リード線の引き出し側と反対側における前記スリット部の端位置と、半田付けされた前記リード線の先端位置とが、略一致していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリント配線板。
8. 前記ランド部は略長方形または長円形に形成され、前記スリット部の長手方向と前記ランド部の長手方向とは異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリント配線板。
9. 導体を露出させたランド部が形成され、前記ランド部には、半田付けされるリード線の目標とする引き出し方向に沿って、前記導体の無い領域としてスリット部が形成されるプリント配線板における半田付け方法であって、
   前記スリット部の上において前記リード線の引き出し方向を前記目標とする引き出し方向に合わせるとともに、前記リード線の引き出し側と反対側における前記スリット部の端位置と前記リード線の先端位置とを合わせて、前記リード線を前記ランド部に半田付けすることを特徴とする半田付け方法。
10. 前記ランド部における前記スリット部を挟んで向き合う、前記導体の有る２つの領域に予備半田を設け、前記予備半田を溶融させて前記リード線を前記ランド部に半田付けすることを特徴とする請求項９に記載の半田付け方法。
11. 前記２つの領域の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士は、前記導体で成る第２の橋渡し部で繋がっており、
    前記予備半田の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士を予備半田で成る第３の橋渡し部で繋ぐとともに、前記予備半田の前記２つの領域に対応する部分及び前記第３の橋渡し部を溶融させて、前記リード線を前記ランド部に半田付けすることを特徴とする請求項１０に記載の半田付け方法。
12. リード線と、前記リード線が半田付けされるプリント配線板と、を備える電子機器であって、
    前記プリント配線板の表面には、導体を露出させることでランド部が形成されているとともに、前記ランド部には、半田付けされる前記リード線の目標とする引き出し方向に沿って、前記導体の無い領域としてスリット部が形成されており、
    前記スリット部の上において前記リード線の引き出し方向を前記目標とする引き出し方向に合わせるとともに、前記リード線の引き出し側と反対側における前記スリット部の端位置と前記リード線の先端位置とを合わせて、前記リード線が前記ランド部に半田付けされることを特徴とする電子機器。
13. 前記ランド部における前記スリット部を挟んで向き合う、前記導体の有る２つの領域に予備半田を設け、前記予備半田を溶融させることで、前記リード線が前記ランド部に半田付けされることを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
14. 前記２つの領域の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士は、前記導体で成る第２の橋渡し部で繋がっており、
    前記予備半田の、前記リード線の引き出し側と反対側における端部同士を予備半田で成る第３の橋渡し部で繋ぐとともに、前記予備半田の前記２つの領域に対応する部分及び前記第３の橋渡し部を溶融させることで、前記リード線が前記ランド部に半田付けされることを特徴とする請求項１３に記載の電子機器。