JP4606504B2 - リードピン付配線基板及びリードピン - Google Patents
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Description
すなわち、配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板であって、前記リードピンは、軸部の一端に形成されたヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に突部が形成され、前記ヘッド部の、前記突部が連結される側の面が第1のテーパ部によって形成され、前記第1のテーパ部には、前記突部の外周縁から前記ヘッド部の外周縁にかけて溝が形成されていることを特徴とする。
また、前記突部が、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されていること、また、前記突部が、前記接続パッドに対向する先端側が縮径する形状に形成されていることにより、はんだ等の接合用の導電材中にボイドが残留することを抑えることができる。
図1は本発明に係るリードピン付配線基板の第1の実施の形態の構成を示す断面図である。図1(a)はリードピン付配線基板30の主要部分の構成を示す断面図、図1(b)は、リードピン20と接続パッド12との接合部の近傍を拡大して示している。なお、図1(b)においては、リードピン20の形状をわかりやすく示すために、リードピン20の部分については正面形状として描いている。以下、リードピン20の接合部を拡大した図面については同様に描いている。
リードピン付配線基板30は、配線基板10の一方の面に形成された接続パッド12に、接合用の導電材としてはんだ14によりリードピン20を接合して形成されている。
接続パッド12は銅層によって形成され、銅層の表面に保護めっきとしてニッケルめっき及び金めっきがこの順に施されている。
配線基板の表面に接続パッド12を含む配線パターンを形成する方法は、ビルドアップ法等の一般的な配線パターンを形成する方法による。
まず、接続パッド12の露出面に導電材としてはんだペーストを塗布する。次いで、支持治具により接続パッド12の平面配置に一致する配置にリードピン20を支持し、支持治具と配線基板10とを位置合わせした状態で加熱リフロー装置を通過させ、配線基板10にリードピン20を接合する。リードピン20を配線基板10に接合した後、支持治具を外してリードピン付配線基板30を得る。
本実施形態においては、突部20cの外径を軸部20aと同一径としている。また、突部20cの先端は、軸部20aの軸線方向に対して垂直に切断した形態、すなわち突部20cは端面が平坦面となる短円柱状に形成されている。
また、突部20cとヘッド部20bの基部位置の断面は直角となる。これに対して、ヘッド部20bの軸部20aが一体に連結する面側については、軸部20aの基部とヘッド部20bとの間を断面形状で直線的に面取りしたテーパ部20dとする。
接続パッド12に供給されるはんだ14の分量は、接続パッド12と被覆材16の開口側面とヘッド部20bの下面とによって囲まれる領域を充填する程度の分量である。
また、突部20cの接続パッド12に対向する端面が平坦面に形成されていることから、接続パッド12の表面に突部20cの端面を平行にしてリードピン20が起立した状態に接合されることによって、リードピン20が正立した状態で接合されやすくなる。
また、接続パッド12の表面からヘッド部20bの下面までの離間距離を調節することにより、リードピン20を接続パッド12に接合した際のはんだ14の充填状態を調節することができ、はんだ14がヘッド部20bの側面あるいはヘッド部20bを超えて軸部20aの側に這い上がらないようにすることができる。
図2(a)は、本発明に係るリードピン付配線基板30の第2の実施の形態の断面図を示す。
本実施形態におけるリードピン20も、ヘッド部20bの接続パッド12に接合される面側に軸部20aと同芯に突部20cを形成したものを使用する。
上述した第1の実施の形態において使用したリードピン20と相違する構成は、ヘッド部20bの接続パッド12に面する側に設けた突部20cの基部とヘッド部20bとの間に、断面形状が直線状となる面取り部であるテーパ部20eを設けた点である。その他のリードピン20の構成は図1に示したリードピン20と同様である。
これは、ヘッド部20bの下面(接続パッド12に対向する面)にテーパ部20eを設けたことによって、はんだ14中に生じたボイドが、テーパ部20eの傾斜面に沿って、移動しやすくなり(図2ではヘッド部20bの中心側から外側に向けて移動)、はんだ14中からボイドを排出させる作用が生じることによる。
また、ヘッド部20bと軸部20aとの基部部分とヘッド部20bと突部20cとの基部部分にともにテーパ部20d、20eを設けたことによって、連結部分の強度が向上し、リードピン20が引っ張られた際に連結部分が断裂することを防止し、リードピン20のプル強度を向上させることができる。
図3(a)、(b)は、本発明に係るリードピン付配線基板30の第3の実施の形態の断面図を示す。
本実施形態におけるリードピン20も、ヘッド部20bの接続パッド12に接合される面側に、軸部20aと同芯に突部20cを形成し、軸部20aの基部とヘッド部20bとの間にテーパ部20dを備え、突部20cの基部とヘッド部20bの下面との間にテーパ部20eを備える。
本実施形態のリードピン20において、図2に示すリードピン20と相違する構成は、突部20cを接続パッド12に向けて凸となる半球状に形成した点である。すなわち、突部20cはテーパ部20eから半球面状の外面を有する突起状に形成される。
図1、2に示したリードピン20においては、突部20cは短円柱状に形成されているから、突部20cの接続パッド12に対向する端面と接続パッド12との間にボイドが巻き込まれるおそれがある。本実施形態においては、突部20cが半球状に形成されているから、突部20cの頂部と接続パッド12の表面との間にボイドが巻き込まれることはなく、はんだ14中に生じたボイドは、突部20cの半球面状の外面に沿って、下方から上方に移動して、はんだ14中から排出されやすくなる。
なお、本実施形態においては、突部20cのヘッド部20bに連結する位置での外径を軸部20aと同径としたが、突部20cの径は適宜選択可能であり、軸部20aの径よりも大径としてもよいし、小径としてもよい。
図4(a)、(b)は、図3の実施形態において、突部20cの外面を半球面状あるいは円錐面状等とした例において、突部20cの外面とヘッド部20bの下面のテーパ部20eの外面とが滑らかな曲面によって連続する形状としたリードピン20の例を示す。
図4(a)は、半球面状の外面を有する突部20cを備えたリードピン20について、図4(b)は、円錐面状の外面を有する突部20cを備えたリードピン20について、突部20cの外面とテーパ部20eとの連結部分を曲面状に面取りした例である。
このように、突部20cの外面とヘッド部20bの下面とを滑らかな連続曲面に形成すると、はんだ14中に生じたボイドを、図3に示したリードピン20の例にくらべて、さらに効果的に排出させることができる。
接続パッド12の中心付近に生じたボイドAは、突部20cの外面及びヘッド部20bの下面に沿って上方に移動するから、突部20c及びヘッド部20bの下面を連続した滑らかな曲面とすることにより、ボイドAが移動しやすくなり、はんだ14中から外部に排出されやすくなる。
図5(a)、(b)は、本発明に係るリードピン付配線基板30の第5の実施の形態の断面図を示す。
図5(a)、(b)に示すリードピン20も、ヘッド部20bに接続パッド12に対向する配置に突部20cを備えている。
本実施形態のリードピン20においては、ヘッド部20bの軸部20aが連結される側と突部20cが連結される側の双方の面をテーパ部20d、20eによって形成し、かつヘッド部20bを厚さ方向に二分する形状にテーパ部20dとテーパ部20eを形成している。
テーパ部20eの傾斜角度を大きくすることができれば、はんだ14中からボイドが排出されやすくなり、はんだ14にボイドが残留することを抑制することができる。
本実施形態では、ヘッド部20bの下面と上面の双方をテーパ部としたが、ヘッド部20bの接続パッド12に対向する面の傾斜角度を最大にするには、ヘッド部20bの上面を平坦面とし、ヘッド部20bの下面をヘッド部20bの全厚分の傾斜面とすればよい。ただし、リードピン20自体の強度を考慮すると、図5に示すように、ヘッド部20bの上面と下面の双方にテーパ部20d、20eを設ける形態が好適である。
図6(a)、(b)は、本発明に係るリードピン付配線基板30の第6の実施の形態の断面図を示す。本実施形態のリードピン付配線基板30に用いるリードピン20は、ヘッド部20bの接続パッド12に対向する面側に短円柱状の突部20cを備え、ヘッド部20bの接続パッド12に対向する面に、ボイドを排出するための溝21を備える。
図6(b)のリードピン20は、図7(b)におけるB-B線での断面図を示す。リードピン20の溝21が形成された部位においては、溝21の内面(側面)は突部20cの基部位置からヘッド部20bの外周縁に向けて、接続パッド12から徐々に離間する(高位となる)傾斜面として形成される。
ヘッド部20bに形成する溝21の形状及び溝21の配置数は適宜設定することができる。
また、ヘッド部20bに溝21を形成したことによって、ヘッド部20bが単なる平円板に形成された場合と比較して、はんだ14とリードピン20との接合面積を増大させ、リードピン20の接合強度を向上させることができる。
図9(a)、(b)は、本発明に係るリードピン付配線基板30の第7の実施の形態の断面図を示す。本実施形態のリードピン付配線基板30に用いるリードピン20は、ヘッド部20bの軸部20aが連結された面とは反対面から短円柱状に突出する突部20cを備え、突部20cとヘッド部20bとにかけて、ボイドを排出するための溝22が設けられている。
図10(b)は、溝22をヘッド部20bの周方向の四方に均等配置した例、図10(c)は、溝22をヘッド部20bの三方に均等配置した例である。
図11(a)、(b)がリードピン付配線基板30の断面図、図11(c)がリードピン20の正面図である。
本実施形態においては、ヘッド部20bと軸部20aとの基部位置にテーパ部20dを設けたことにより、ヘッド部20bと軸部20aとの連結部分の強度を向上させることができ、リードピン20を接続パッド12に接合した際におけるプル強度を、図10に示す例と比較して向上させることができる。
突部20cとヘッド部20bに溝22を形成したリードピン20は、単に突部20cを形成したリードピンと比較して、リードピン20に対するはんだ14の接合面積を増大させることができ、リードピン20の接合強度を向上させることができる。
また、突部20cとヘッド部20bに溝22を形成する方法であれば、リードピン20自体の強度を損なうことがなく、リードピン20を接続パッド12に接合した際のプル強度が向上するという利点もある。
図12は、実際にリードピン付配線基板に使用したリードピンと配線基板の接続パッド等についての設計例である。実際に使用したリードピンは、軸部径の範囲を0.2〜0.35mm、ヘッド部の外径の範囲を0.65〜0.83mm、ヘッド部の上面から突部の先端までの高さ範囲を0.2〜0.45mm、ヘッド部から突出する突部の高さ範囲を0.2〜0.35mmとした。ヘッド部の厚さは、軸部にはんだが這い上がることを防止し、ヘッド部に溝21、22を形成することを考慮して、0.1mm以上とする。
配線基板については、パッド径Pの範囲を0.75〜1.18mm、ソルダーレジストの層厚Dの範囲を0.01〜0.1mm、ソルダーレジスト開口径Wの範囲を0.75〜1.18mmとする。なお、ヘッド部の外径はソルダーレジストの開口径よりも若干小さくする。また、ソルダーレジストの厚さは、突起の高さよりも低くする。
なお、突部の外径は、通常は軸部の外径と同一にするが、ボイド排出用の溝を形成する場合は、軸部よりも太径とするのがよい。突部の基部とヘッド部とのなす角θは20〜60°に設定することによって、はんだ中からボイドを排出させる作用を生じさせてリードピンを接続パッドに接合することができる。
12 接続パッド
14 はんだ
16 被覆材
20 リードピン
20a 軸部
20b ヘッド部
20c 突部
20d、20e テーパ部
21、22 溝
30 リードピン付配線基板
Claims (10)
- 配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板であって、
前記リードピンは、軸部の一端に形成されたヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に突部が形成され、
前記ヘッド部の、前記突部が連結される側の面が第1のテーパ部によって形成され、
前記第1のテーパ部には、前記突部の外周縁から前記ヘッド部の外周縁にかけて溝が形成されていることを特徴とするリードピン付配線基板。 - 前記ヘッド部の、前記軸部が連結される側の面が第2のテーパ部によって形成され、
前記ヘッド部が、前記第1のテーパ部と前記第2のテーパ部によって、厚さ方向に二分される形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のリードピン付配線基板。 - 前記突部は、前記接続パッドに対向する端面が平坦面に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のリードピン付配線基板。
- 前記突部は、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のリードピン付配線基板。
- 前記突部は、前記接続パッドに対向する先端側が縮径する形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のリードピン付配線基板。
- 配線基板に形成された接続パッドに導電材を介してリードピンが接合されたリードピン付配線基板に用いるリードピンであって、
軸部の一端に形成されたヘッド部の前記接続パッドに対向する面側に突部が形成され、
前記ヘッド部の、前記突部が連結される側の面が第1のテーパ部によって形成され、
前記第1のテーパ部には、前記突部の外周縁から前記ヘッド部の外周縁にかけて溝が形成されていることを特徴とするリードピン。 - 前記ヘッド部の、前記軸部が連結される側の面が第2のテーパ部によって形成され、
前記ヘッド部が、前記第1のテーパ部と前記第2のテーパ部によって、厚さ方向に二分される形状に形成されていることを特徴とする請求項6記載のリードピン。 - 前記突部は、前記接続パッドに対向する端面が平坦面に形成されていることを特徴とする請求項6または7記載のリードピン。
- 前記突部は、前記接続パッドに向けて凸となる半球状に形成されていることを特徴とする請求項6または7記載のリードピン。
- 前記突部は、前記接続パッドに対向する先端側が縮径する形状に形成されていることを特徴とする請求項6または7記載のリードピン。
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