基板装置
【課題】ランド用導体パターンの酸化腐食を防止できると共に、製造コストの増加を抑えることができるようにする。
【解決手段】基板６は、一面を電気部品配置面６ａとし他面をフロー半田面６ｂとしている。電気部品配置面６ａには電気部品を配置しその端子はフロー半田面６ｂでフロー半田付けされている。外部接続用ランド１２は、基板６の電気部品配置面６ａに形成したランド用導体パターン１３と、このランド用導体パターン領域１３内に形成され、該基板６を電気部品配置面６ａからフロー半田面６ｂまで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホール１４Ａ、１４Ｂと、フロー半田により構成されフロー半田面６ｂからスルーホール１４Ａ、１４Ｂを通しランド用導体パターン１３表面に形成された半田層１５とから構成されている。
【解決手段】基板６は、一面を電気部品配置面６ａとし他面をフロー半田面６ｂとしている。電気部品配置面６ａには電気部品を配置しその端子はフロー半田面６ｂでフロー半田付けされている。外部接続用ランド１２は、基板６の電気部品配置面６ａに形成したランド用導体パターン１３と、このランド用導体パターン領域１３内に形成され、該基板６を電気部品配置面６ａからフロー半田面６ｂまで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホール１４Ａ、１４Ｂと、フロー半田により構成されフロー半田面６ｂからスルーホール１４Ａ、１４Ｂを通しランド用導体パターン１３表面に形成された半田層１５とから構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね性を有する外部接続導体板と接触導通される外部接続用ランドを備えた基板装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気部品を実装した基板装置では、基板に導体パターンからなる外部接続用ランドを設け、この外部接続用ランドを外部回路端子と接続するようにしたものがある。このものでは、ワイヤーを該外部回路端子と前記外部接続用のランドとに半田付けすることにより両者を導通接続するようにしていた。
【０００３】
ところがこの場合、上述のワイヤーの一端部及び他端部をそれぞれ前記外部回路端子及び前記外部接続用ランドに半田付けしなければならず、この半田付け作業が非常に面倒であった。
これに対する改善策として、外部回路端子に、ばね性を有する金属製導体板からなる外部接続導体板の一端を接続しておき、この外部接続導体板の他端側を前記基板の前記外部接続用ランドに前記ばね力をもって圧接状態に接触させる構成がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のばね性を有する外部接続導体板を前記基板の前記外部接続用ランドにばね力をもって圧接状態に接触させる構成によれば、ワイヤー半田付けの面倒は解消されるものの、外部接続用ランドの導体パターンが露出する形態となることから、酸化腐食の問題が残り、ランドと外部接続導体板との導通不良を起すおそれがある。
これを改善するために、上記導体パターン表面に半田層を形成することを考えているが、この場合、半田層形成設備や形成工程が増えてしまうと、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランド用導体パターンの酸化腐食を防止できると共に、製造コストの増加を抑えることができる基板装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は次に点に着目してなされている。本発明者は、ランド用導体パターン表面に半田層を形成するについて、種々の半田付けの手法を検討してみた。すなわち、基板に半田付けを行う手法としては、一般的には半田ごてを用いて手作業で行う手法が知られているが、このような手作業で半田層を形成するには、時間がかかり、実用的ではない。
【０００８】
他の半田付けの手法としては、工業的手法があり、これは、大きく分けてリフロー半田とフロー半田とがある。
上記リフロー半田は、基板上に半田ペースト（半田の粉末にフラックスを加えて、適当な粘度にしたもの）を印刷し、その上に電気部品を載せてから熱を加えて半田を溶かす手法である。
【０００９】
又、前記フロー半田は、基板の一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ該基板に、前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通する端子孔部を形成しておき、電気部品を、基板の電気部品配置面に電気部品を配置すると共に、該電気部品の端子を前記端子孔部に貫通させておき、この状態で、基板のフロー半田面を、半田槽に溶かしておいた半田の表層に浸すことによって、半田付けを行う手法である。
【００１０】
前記リフロー半田の手法により外部接続のためのランド用導体パターンに半田層を形成するには、ランド用導体パターン上に、該パターンと同形状の半田ペーストの印刷パターンを製作することが必要であるため、印刷パターンの形状設定も面倒で、しかも主回路印刷パターンに、半田層形成のための印刷パターンを付加した全体印刷パターンを設計し直す面倒もあり、さらには、ランド用導体パターン表面に半田ペーストを加熱し冷却して形成した半田層は剥がれやすいという問題もある。
【００１１】
これに対して、前記フロー半田といった手法の場合、基板のフロー半田面にしか、半田槽の溶融半田が浸されず、このままでは、フロー半田面と反対側の電気部品配置面に形成されたランド用導体パターンに半田層を形成できない。
【００１２】
そこで本発明者は、なんとか、半田槽の溶融半田をフロー半田面と反対側の電気部品配置面に誘導できないかを模索し、その結果、前記ランド用導体パターン領域内に、該基板を電気部品配置面からフロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールを形成すれば、フロー半田を前記ランド用導体パターン表面に半田層を形成できることを見出した。
【００１３】
上述の調査結果を考慮してなされた請求項１の基板装置は、前記基板を、一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ両面間に前記電気部品の端子を前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通させる端子貫通孔部を有する構成とし、前記電気部品を前記電気部品配置面に配置しその端子を前記端子挿通孔部を貫通させて前記フロー半田面でフロー半田付けし、前記外部接続用ランドを、前記基板の電気部品配置面に形成したランド用導体パターンと、前記基板の前記ランド用導体パターン領域内に形成され、該基板を電気部品配置面から前記フロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールと、前記フロー半田により構成され前記フロー半田面から前記スルーホールを通し前記ランド用導体パターン表面に形成された半田層とから構成したところに特徴を有する。
【００１４】
この構成の基板装置によれば、電気部品の端子がフロー半田付けされるときに、溶融状態のフロー半田が、基板のフロー半田面から前記スルーホールを毛管現象により上昇し、そしてランド用導体パターン表面上に広がり、これにより半田層がこのランド用導体パターン表面に形成される。このように、スルーホールを形成するといった簡単な構成で、電気部品の端子を半田付けするときに、ランド用導体パターンに半田層を形成でき、もって、製造コストの増加を抑えつつ、ランド用導体パターンの酸化腐食を防止できる。しかも、この半田層は、ランド用導体パターンのみならず、ランド用導体パターン表面からスルーホール内にまで固着された形態となるから、半田層がランド用導体パターンから剥がれにくいといった効果も奏する。
【００１５】
この場合、前記スルーホールは、前記ランド用導体パターンの領域に複数あって、いずれも長円形もしくは楕円形をなし、夫々のスルーホールの長手方向の端部同士が接近するように形成しても良い（請求項２の発明）。これによれば、フロー半田処理においてスルーホールを上昇した溶融半田が確実にランド用導体パターン表面に半田層として形成される。
【００１６】
すなわち、スルーホールが長円形もしくは楕円形をなす場合、当該スルーホールを上昇した溶融半田は長円形もしくは楕円形の曲率半径が小さい部分つまり端部からランド用導体パターン上に溢れやすい。従って、長円形もしくは楕円形をなす複数のスルーホールの夫々の端部が接近する上記請求項２によれば、接近する両端部間で溢れ出た半田が相手端部側へ延びて確実に結合するようになり、もって、フロー半田処理においてスルーホールを上昇した溶融半田が、ランド用導体パターン表面のみならず確実にスルーホール間におけるランド用導体パターン表面に半田層として形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、基板装置の外部接続用ランド部分での縦断側面図
【図２】基板装置をケースに組み込んだ状態で上方から見た斜視図
【図３】基板装置と外部接続端子とを下方から見た斜視図
【図４】外部接続用ランド部分を下方から見た斜視図
【図５】電気部品配置前及び半田層形成前の状態で示す基板の斜視図
【図６】ランド用導体パターン部分の斜視図
【図７】電気部品配置状態で且つ半田層形成前の状態で示す基板の斜視図
【図８】フロー半田処理を説明するための図
【図９】フロー半田処理後の外部接続用ランド部分の斜視図
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す図４相当図
【図１１】図１相当図
【図１２】図７相当図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図９を参照して説明する。図２において、電子機器１のケース２には、基板装置収容部３が形成されており、この基板装置収容部３には、基板装置４が上方から配置されている。前記ケース２には、ばね性を有する外部接続導体５が取り付けられており、前記基板装置４が基板装置収容部３に収容配置されたときに、該基板装置４が備えた外部接続用ランド１２（後述する）がこの外部接続導体５と圧接状態に接触するようになっている。
【００１９】
上記基板装置４について説明する。図１ないし図４において、この基板装置４の基板６は、一面を電気部品配置面６ａとし、他面をフロー半田面６ｂとしている。そして、この基板６において、前記両面６ａ、６ｂ間に、電気部品７、８の端子７ａ、８ａを前記電気部品配置面６ａからフロー半田面６ｂまで貫通させる端子貫通孔部９、１０（図５参照）を有する構成である。この端子貫通孔部９、１０におけるフロー半田面６ｂ側には、図示しないが電気部品７、８の端子７ａ、８ａと半田付けされる端子用ランド部が形成されている。
【００２０】
前記電気部品７、８の端子７ａ、８ａは基板６の電気部品配置面６ａに配置され、端子７ａ、８ａは、前記端子貫通孔部９、１０に貫通されてフロー半田面６ｂに突出されており、この突出端部は後述するフロー半田により前記端子用ランド部と半田付けされている。
さらに、この基板６において前記電気部品配置面６ａには、前記端子貫通孔部９、１０を囲うように閉ループのＧＮＤ用導体パターン１１が形成されている。このＧＮＤ用導体パターン１１には、外部接続用ランド１２が形成されている。
【００２１】
この外部接続用ランド１２は、図１ないし図６に示すように、ランド用導体パターン１３と、スルーホール１４Ａ、１４Ｂと、半田層１５とを備えて構成されている。前記ランド用導体パターン１３は、図５及び図６に示すように、前記ＧＮＤ用導体パターン１１と一体に形成されており、この場合、それぞれほぼ長円形をなす第１のランドパターン部１３ａと第２のランドパターン部１３ｂとを有すると共に、これら各ランドパターン部１３ａと１３ｂとの間を繋ぐ繋ぎパターン部１３ｃを有する。
【００２２】
又、前記スルーホール１４Ａは、基板６の前記ランド用導体パターン１３領域内のうち前記第１のランドパターン部１３ａ領域内に、該基板６を電気部品配置面６ａから前記フロー半田面６ｂまで貫通して形成されている。さらに、前記スルーホール１４Ｂも、基板６の前記ランド用導体パターン１３領域内のうち前記第２のランドパターン部１３ｂ領域内に、該基板６を電気部品配置面６ａから前記フロー半田面６ｂまで貫通して形成されている。
【００２３】
これらスルーホール１４Ａ、１４Ｂは、図６に示すように、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向の端部１４Ａ１、１４Ｂ１同士が接近するように形成されている。さらに、これらスルーホール１４Ａ、１４Ｂは、溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさ（幅寸法）に形成されている。
【００２４】
前記半田層１５は後述するフロー半田により構成されており、前記フロー半田面６から前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂを通し前記ランド用導体パターン１３表面に形成されている。
【００２５】
ここで、前記電気部品７、８の端子７ａ、８ａの半田付け及び前記半田層１５の形成手順について説明する。図５に示すように、基板６の電気部品配置面６ａを上向きとし、そして図７に示すように、この電気部品配置面６ａの各端子貫通孔部９、１０に電気部品７、８の各端子７ａ、８ａを貫通させた形態で、該電気部品７、８を電気部品配置面６ａに配置し、この状態で、図８に示すように、フロー半田処理を行う。このフロー半田処理においては、基板６のフロー半田面６ｂを、図示しないフロー半田槽に収容された溶融状態のフロー半田１６に浸す。
【００２６】
これにより、電気部品７、８においてフロー半田面６ｂから突出する端子７ａ、８ａがフロー半田１６により、図示しない前記端子用ランド部と半田付けされる。これと同時に、溶融状態のフロー半田１６が、基板６のフロー半田面６ａから前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂを毛管現象により上昇し、該スルーホール１４Ａ、１４Ｂ上端開口からランド用導体パターン１３表面上に溢れ出て、広がる。
【００２７】
この場合、スルーホール１４Ａ、１４Ｂが長円形をなすから、当該スルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田は長円形の曲率半径が小さい部分つまり端部１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２からランド用導体パターン１３上に溢れやすい。そして、長円形をなすスルーホール１４Ａ、１４Ｂの夫々の端部１４Ａ１、１４Ｂ１が接近するから、この接近する両端部１４Ａ１、１４Ｂ１間で溢れ出た半田１６が繋ぎパターン１３ｃ上を相手端部側へ延びて確実に結合するようになる。さらに、各スルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向へ延びる側端部からも溶融フロー半田１６が溢れ出るようになり、第１のランドパターン１３ａ、第２のランドパターン１３ｂ上にも広がる。そして、このフロー半田１６が冷却固化することにより、ランド用導体パターン１３表面上に前記半田層１５が形成される。そして、スルーホール１４Ａ、１４Ｂにはこの半田層１５と一体の半田充填部１５ａが形成される。
【００２８】
上述のようにフロー半田処理された基板装置４の半田層１５を下向きにして、図２に示すように、前記ケース２の基板装置収容部３に収容配置すると、外部接続用ランド１２の半田層１５が前記外部接続導体５に当接してこれを押し下げる。これにより、外部接続用ランド５が弾性変形して、自身のばね力により外部接続用ランド１２と圧接する。
【００２９】
このとき、図４に示すように、前記外部接続導体５は、前記外部接続用ランド１２のうち、スルーホール１４Ａ、１４Ｂの端部間の部分１２ａ（繋ぎパターン１３ｃの部分）に接触（接触する部分を５ａで示している）するように形状及び長さなどが予め設定されている。
【００３０】
上述したように本実施形態によれば、基板としてフロー半田により電気部品７、８の端子７ａ、８ａが半田付けされる基板６を用い、この基板６の電気部品配置面６ａに設けたランド用導体パターン１３領域内に、スルーホール１４Ａ、１４Ｂを形成するといった簡単な構成で、電気部品７、８の端子７ａ、８ａを半田付けするときに、ランド用導体パターン１３に半田層１５を形成でき、もって、ランド用導体パターン１３の酸化腐食を防止できると共に、製造コストの増加を抑えることができる。しかも、この半田層１５は、ランド用導体パターン１３のみならず、ランド用導体パターン１３表面からスルーホール１４Ａ、１４Ｂ内にまで固着された形態となるから、半田層１３がランド用導体パターン１３から剥がれにくいといった効果も奏する。
【００３１】
又、本実施形態によれば、前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂが、前記ランド用導体パターン１３の領域に複数あって、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向の端部１４Ａ１、１４Ｂ１同士が接近するように形成したから、フロー半田処理においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田がこれらスルーホール１４Ａ、１４Ｂ間の繋ぎパターン１３ｃ表面で確実に半田層１５として形成させることができる。
【００３２】
すなわち、スルーホール１４Ａ、１４Ｂが上述の長円形をなす場合、当該スルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田は長円形の曲率半径が小さい部分つまり端部１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２からランド用導体パターン１３上に溢れやすい。従って、長円形をなす複数のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの夫々の端部１４Ａ１、１４Ｂ１が接近する本実施形態によれば、接近する両端部１４Ａ１、１４Ｂ１間で溢れ出た半田が相手端部側へ延びて確実に結合するようになり、もって、フロー半田処理においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田が、スルーホール１４Ａ、１４Ｂ間の繋ぎパターン１３ｃ上に半田層１５として確実に形成されるようになる。そして、その後、スルーホール１４Ａ周囲の第１のランドパターン１３ａ表面及びスルーホール１４Ｂ周囲の第２のランドパターン１３ｂにも溶融半田が広がり、ランド用導体パターン１３表面全体に半田層１５が形成される。
【００３３】
ところで、フロー半田１６をスルーホール１４Ａ、１４Ｂを介してランド用導体パターン１３上に溢れ出して半田層１５を形成する場合には、スルーホール１４Ａ、１４Ｂ部分で、溶融半田が冷却固化する際に半田に肉引け（凹み）が発生することがある。このため、前記外部接続導体板５を外部接続用ランド１２におけるスルーホール１４Ａ、１４Ｂ部分のみで接触させると、接触信頼性が低くて導通が不確実となるおそれがある。
【００３４】
この点、本実施形態によれば、前記外部接続導体板５を、前記外部接続用ランド１２においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂの近接する端部１４Ａ１、１４Ｂ１間の部分１２ａつまり肉引けの無い部分で該外部接続用ランド１２に接触させた構成としたから、外部接続用ランド１２と外部接続導体板５との確実な導通を図ることができる。しかも該部分１２ａの半田層１５は基板６上にあるから、外部接続導体板５のばね力（圧接力）で半田層１５が陥没したりすることもない。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態では、スルーホール１４Ａ、１４Ｂを長円形に形成したが、楕円形に形成しても良い。
次に、本発明の第２の実施形態について図１０ないし図１２を参照して説明する。この第２の実施形態においては、外部接続用ランド２０のランド用導体パターン２１はほぼ正方形状をなし、このランド用導体パターン２１の領域内に３つのスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが形成されている。これらスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを長手方向に延びる縁部が略平行をなして近接するように形成している。
【００３６】
そして、この外部接続用ランド２０の半田層２３も、前述のフロー半田処理によりランド用導体パターン２１表面に形成されている。このフロー半田処理において、長円形をなす各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを上昇した溶融半田は、前述したように、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの端部から溢れやすいものであるが、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの長手方向に延びる縁部からも溢れるものである。この場合、この第２の実施形態においては、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを長手方向に延びる縁部が略平行をなして近接するように形成したから、隣り合うスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの各縁部間で半田が結合して広範囲の半田層２３を形成することが可能であり、従って、ランド用導体パターン２１をこの実施形態のように広く形成したい場合に好適する。
【００３７】
そして、この第２の実施形態においては、前記外部接続導体板５を、前記外部接続用ランド２０において前記複数のスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに跨る形態で接触させる構成としている。この構成によれば、外部接続導体板５を、外部接続用ランド２０において肉引けのない複数の各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ間の部分２０ａ、２０ｂの半田層２３に確実に接触させることができ、しかも該部分２０ａ、２０ｂの半田層２３は基板６上にあるから、外部接続導体板５のばね力で半田層２３が陥没したりすることもなく、総じて、この第２の実施形態においても、外部接続用ランド２０と外部接続導体板５との確実な導通を図ることができる。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、スルーホールは一つ設ける構成でも良いなど、種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００３８】
図面中、１は電子機器、２はケース、３は基板収容部、４は基板装置、５は外部接続導体、６は基板、６ａは電気部品配置面、６ｂはフロー半田面、７、８は電気部品、７ａ、８ａは端子、９、１０は端子貫通孔部、１１はＧＮＤ導体パターン、１２は外部接続用ランド、１３はランド用導体パターン、１４Ａ、１４Ｂはスルーホール、１５は半田層、２０は外部接続用ランド、２１はランド用導体パターン、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃはスルーホール、２３は半田層を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね性を有する外部接続導体板と接触導通される外部接続用ランドを備えた基板装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気部品を実装した基板装置では、基板に導体パターンからなる外部接続用ランドを設け、この外部接続用ランドを外部回路端子と接続するようにしたものがある。このものでは、ワイヤーを該外部回路端子と前記外部接続用のランドとに半田付けすることにより両者を導通接続するようにしていた。
【０００３】
ところがこの場合、上述のワイヤーの一端部及び他端部をそれぞれ前記外部回路端子及び前記外部接続用ランドに半田付けしなければならず、この半田付け作業が非常に面倒であった。
これに対する改善策として、外部回路端子に、ばね性を有する金属製導体板からなる外部接続導体板の一端を接続しておき、この外部接続導体板の他端側を前記基板の前記外部接続用ランドに前記ばね力をもって圧接状態に接触させる構成がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のばね性を有する外部接続導体板を前記基板の前記外部接続用ランドにばね力をもって圧接状態に接触させる構成によれば、ワイヤー半田付けの面倒は解消されるものの、外部接続用ランドの導体パターンが露出する形態となることから、酸化腐食の問題が残り、ランドと外部接続導体板との導通不良を起すおそれがある。
これを改善するために、上記導体パターン表面に半田層を形成することを考えているが、この場合、半田層形成設備や形成工程が増えてしまうと、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランド用導体パターンの酸化腐食を防止できると共に、製造コストの増加を抑えることができる基板装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は次に点に着目してなされている。本発明者は、ランド用導体パターン表面に半田層を形成するについて、種々の半田付けの手法を検討してみた。すなわち、基板に半田付けを行う手法としては、一般的には半田ごてを用いて手作業で行う手法が知られているが、このような手作業で半田層を形成するには、時間がかかり、実用的ではない。
【０００８】
他の半田付けの手法としては、工業的手法があり、これは、大きく分けてリフロー半田とフロー半田とがある。
上記リフロー半田は、基板上に半田ペースト（半田の粉末にフラックスを加えて、適当な粘度にしたもの）を印刷し、その上に電気部品を載せてから熱を加えて半田を溶かす手法である。
【０００９】
又、前記フロー半田は、基板の一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ該基板に、前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通する端子孔部を形成しておき、電気部品を、基板の電気部品配置面に電気部品を配置すると共に、該電気部品の端子を前記端子孔部に貫通させておき、この状態で、基板のフロー半田面を、半田槽に溶かしておいた半田の表層に浸すことによって、半田付けを行う手法である。
【００１０】
前記リフロー半田の手法により外部接続のためのランド用導体パターンに半田層を形成するには、ランド用導体パターン上に、該パターンと同形状の半田ペーストの印刷パターンを製作することが必要であるため、印刷パターンの形状設定も面倒で、しかも主回路印刷パターンに、半田層形成のための印刷パターンを付加した全体印刷パターンを設計し直す面倒もあり、さらには、ランド用導体パターン表面に半田ペーストを加熱し冷却して形成した半田層は剥がれやすいという問題もある。
【００１１】
これに対して、前記フロー半田といった手法の場合、基板のフロー半田面にしか、半田槽の溶融半田が浸されず、このままでは、フロー半田面と反対側の電気部品配置面に形成されたランド用導体パターンに半田層を形成できない。
【００１２】
そこで本発明者は、なんとか、半田槽の溶融半田をフロー半田面と反対側の電気部品配置面に誘導できないかを模索し、その結果、前記ランド用導体パターン領域内に、該基板を電気部品配置面からフロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールを形成すれば、フロー半田を前記ランド用導体パターン表面に半田層を形成できることを見出した。
【００１３】
上述の調査結果を考慮してなされた請求項１の基板装置は、前記基板を、一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ両面間に前記電気部品の端子を前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通させる端子貫通孔部を有する構成とし、前記電気部品を前記電気部品配置面に配置しその端子を前記端子挿通孔部を貫通させて前記フロー半田面でフロー半田付けし、前記外部接続用ランドを、前記基板の電気部品配置面に形成したランド用導体パターンと、前記基板の前記ランド用導体パターン領域内に形成され、該基板を電気部品配置面から前記フロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールと、前記フロー半田により構成され前記フロー半田面から前記スルーホールを通し前記ランド用導体パターン表面に形成された半田層とから構成したところに特徴を有する。
【００１４】
この構成の基板装置によれば、電気部品の端子がフロー半田付けされるときに、溶融状態のフロー半田が、基板のフロー半田面から前記スルーホールを毛管現象により上昇し、そしてランド用導体パターン表面上に広がり、これにより半田層がこのランド用導体パターン表面に形成される。このように、スルーホールを形成するといった簡単な構成で、電気部品の端子を半田付けするときに、ランド用導体パターンに半田層を形成でき、もって、製造コストの増加を抑えつつ、ランド用導体パターンの酸化腐食を防止できる。しかも、この半田層は、ランド用導体パターンのみならず、ランド用導体パターン表面からスルーホール内にまで固着された形態となるから、半田層がランド用導体パターンから剥がれにくいといった効果も奏する。
【００１５】
この場合、前記スルーホールは、前記ランド用導体パターンの領域に複数あって、いずれも長円形もしくは楕円形をなし、夫々のスルーホールの長手方向の端部同士が接近するように形成しても良い（請求項２の発明）。これによれば、フロー半田処理においてスルーホールを上昇した溶融半田が確実にランド用導体パターン表面に半田層として形成される。
【００１６】
すなわち、スルーホールが長円形もしくは楕円形をなす場合、当該スルーホールを上昇した溶融半田は長円形もしくは楕円形の曲率半径が小さい部分つまり端部からランド用導体パターン上に溢れやすい。従って、長円形もしくは楕円形をなす複数のスルーホールの夫々の端部が接近する上記請求項２によれば、接近する両端部間で溢れ出た半田が相手端部側へ延びて確実に結合するようになり、もって、フロー半田処理においてスルーホールを上昇した溶融半田が、ランド用導体パターン表面のみならず確実にスルーホール間におけるランド用導体パターン表面に半田層として形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、基板装置の外部接続用ランド部分での縦断側面図
【図２】基板装置をケースに組み込んだ状態で上方から見た斜視図
【図３】基板装置と外部接続端子とを下方から見た斜視図
【図４】外部接続用ランド部分を下方から見た斜視図
【図５】電気部品配置前及び半田層形成前の状態で示す基板の斜視図
【図６】ランド用導体パターン部分の斜視図
【図７】電気部品配置状態で且つ半田層形成前の状態で示す基板の斜視図
【図８】フロー半田処理を説明するための図
【図９】フロー半田処理後の外部接続用ランド部分の斜視図
【図１０】本発明の第２の実施形態を示す図４相当図
【図１１】図１相当図
【図１２】図７相当図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図９を参照して説明する。図２において、電子機器１のケース２には、基板装置収容部３が形成されており、この基板装置収容部３には、基板装置４が上方から配置されている。前記ケース２には、ばね性を有する外部接続導体５が取り付けられており、前記基板装置４が基板装置収容部３に収容配置されたときに、該基板装置４が備えた外部接続用ランド１２（後述する）がこの外部接続導体５と圧接状態に接触するようになっている。
【００１９】
上記基板装置４について説明する。図１ないし図４において、この基板装置４の基板６は、一面を電気部品配置面６ａとし、他面をフロー半田面６ｂとしている。そして、この基板６において、前記両面６ａ、６ｂ間に、電気部品７、８の端子７ａ、８ａを前記電気部品配置面６ａからフロー半田面６ｂまで貫通させる端子貫通孔部９、１０（図５参照）を有する構成である。この端子貫通孔部９、１０におけるフロー半田面６ｂ側には、図示しないが電気部品７、８の端子７ａ、８ａと半田付けされる端子用ランド部が形成されている。
【００２０】
前記電気部品７、８の端子７ａ、８ａは基板６の電気部品配置面６ａに配置され、端子７ａ、８ａは、前記端子貫通孔部９、１０に貫通されてフロー半田面６ｂに突出されており、この突出端部は後述するフロー半田により前記端子用ランド部と半田付けされている。
さらに、この基板６において前記電気部品配置面６ａには、前記端子貫通孔部９、１０を囲うように閉ループのＧＮＤ用導体パターン１１が形成されている。このＧＮＤ用導体パターン１１には、外部接続用ランド１２が形成されている。
【００２１】
この外部接続用ランド１２は、図１ないし図６に示すように、ランド用導体パターン１３と、スルーホール１４Ａ、１４Ｂと、半田層１５とを備えて構成されている。前記ランド用導体パターン１３は、図５及び図６に示すように、前記ＧＮＤ用導体パターン１１と一体に形成されており、この場合、それぞれほぼ長円形をなす第１のランドパターン部１３ａと第２のランドパターン部１３ｂとを有すると共に、これら各ランドパターン部１３ａと１３ｂとの間を繋ぐ繋ぎパターン部１３ｃを有する。
【００２２】
又、前記スルーホール１４Ａは、基板６の前記ランド用導体パターン１３領域内のうち前記第１のランドパターン部１３ａ領域内に、該基板６を電気部品配置面６ａから前記フロー半田面６ｂまで貫通して形成されている。さらに、前記スルーホール１４Ｂも、基板６の前記ランド用導体パターン１３領域内のうち前記第２のランドパターン部１３ｂ領域内に、該基板６を電気部品配置面６ａから前記フロー半田面６ｂまで貫通して形成されている。
【００２３】
これらスルーホール１４Ａ、１４Ｂは、図６に示すように、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向の端部１４Ａ１、１４Ｂ１同士が接近するように形成されている。さらに、これらスルーホール１４Ａ、１４Ｂは、溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさ（幅寸法）に形成されている。
【００２４】
前記半田層１５は後述するフロー半田により構成されており、前記フロー半田面６から前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂを通し前記ランド用導体パターン１３表面に形成されている。
【００２５】
ここで、前記電気部品７、８の端子７ａ、８ａの半田付け及び前記半田層１５の形成手順について説明する。図５に示すように、基板６の電気部品配置面６ａを上向きとし、そして図７に示すように、この電気部品配置面６ａの各端子貫通孔部９、１０に電気部品７、８の各端子７ａ、８ａを貫通させた形態で、該電気部品７、８を電気部品配置面６ａに配置し、この状態で、図８に示すように、フロー半田処理を行う。このフロー半田処理においては、基板６のフロー半田面６ｂを、図示しないフロー半田槽に収容された溶融状態のフロー半田１６に浸す。
【００２６】
これにより、電気部品７、８においてフロー半田面６ｂから突出する端子７ａ、８ａがフロー半田１６により、図示しない前記端子用ランド部と半田付けされる。これと同時に、溶融状態のフロー半田１６が、基板６のフロー半田面６ａから前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂを毛管現象により上昇し、該スルーホール１４Ａ、１４Ｂ上端開口からランド用導体パターン１３表面上に溢れ出て、広がる。
【００２７】
この場合、スルーホール１４Ａ、１４Ｂが長円形をなすから、当該スルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田は長円形の曲率半径が小さい部分つまり端部１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２からランド用導体パターン１３上に溢れやすい。そして、長円形をなすスルーホール１４Ａ、１４Ｂの夫々の端部１４Ａ１、１４Ｂ１が接近するから、この接近する両端部１４Ａ１、１４Ｂ１間で溢れ出た半田１６が繋ぎパターン１３ｃ上を相手端部側へ延びて確実に結合するようになる。さらに、各スルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向へ延びる側端部からも溶融フロー半田１６が溢れ出るようになり、第１のランドパターン１３ａ、第２のランドパターン１３ｂ上にも広がる。そして、このフロー半田１６が冷却固化することにより、ランド用導体パターン１３表面上に前記半田層１５が形成される。そして、スルーホール１４Ａ、１４Ｂにはこの半田層１５と一体の半田充填部１５ａが形成される。
【００２８】
上述のようにフロー半田処理された基板装置４の半田層１５を下向きにして、図２に示すように、前記ケース２の基板装置収容部３に収容配置すると、外部接続用ランド１２の半田層１５が前記外部接続導体５に当接してこれを押し下げる。これにより、外部接続用ランド５が弾性変形して、自身のばね力により外部接続用ランド１２と圧接する。
【００２９】
このとき、図４に示すように、前記外部接続導体５は、前記外部接続用ランド１２のうち、スルーホール１４Ａ、１４Ｂの端部間の部分１２ａ（繋ぎパターン１３ｃの部分）に接触（接触する部分を５ａで示している）するように形状及び長さなどが予め設定されている。
【００３０】
上述したように本実施形態によれば、基板としてフロー半田により電気部品７、８の端子７ａ、８ａが半田付けされる基板６を用い、この基板６の電気部品配置面６ａに設けたランド用導体パターン１３領域内に、スルーホール１４Ａ、１４Ｂを形成するといった簡単な構成で、電気部品７、８の端子７ａ、８ａを半田付けするときに、ランド用導体パターン１３に半田層１５を形成でき、もって、ランド用導体パターン１３の酸化腐食を防止できると共に、製造コストの増加を抑えることができる。しかも、この半田層１５は、ランド用導体パターン１３のみならず、ランド用導体パターン１３表面からスルーホール１４Ａ、１４Ｂ内にまで固着された形態となるから、半田層１３がランド用導体パターン１３から剥がれにくいといった効果も奏する。
【００３１】
又、本実施形態によれば、前記スルーホール１４Ａ、１４Ｂが、前記ランド用導体パターン１３の領域に複数あって、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの長手方向の端部１４Ａ１、１４Ｂ１同士が接近するように形成したから、フロー半田処理においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田がこれらスルーホール１４Ａ、１４Ｂ間の繋ぎパターン１３ｃ表面で確実に半田層１５として形成させることができる。
【００３２】
すなわち、スルーホール１４Ａ、１４Ｂが上述の長円形をなす場合、当該スルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田は長円形の曲率半径が小さい部分つまり端部１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２からランド用導体パターン１３上に溢れやすい。従って、長円形をなす複数のスルーホール１４Ａ、１４Ｂの夫々の端部１４Ａ１、１４Ｂ１が接近する本実施形態によれば、接近する両端部１４Ａ１、１４Ｂ１間で溢れ出た半田が相手端部側へ延びて確実に結合するようになり、もって、フロー半田処理においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂを上昇した溶融半田が、スルーホール１４Ａ、１４Ｂ間の繋ぎパターン１３ｃ上に半田層１５として確実に形成されるようになる。そして、その後、スルーホール１４Ａ周囲の第１のランドパターン１３ａ表面及びスルーホール１４Ｂ周囲の第２のランドパターン１３ｂにも溶融半田が広がり、ランド用導体パターン１３表面全体に半田層１５が形成される。
【００３３】
ところで、フロー半田１６をスルーホール１４Ａ、１４Ｂを介してランド用導体パターン１３上に溢れ出して半田層１５を形成する場合には、スルーホール１４Ａ、１４Ｂ部分で、溶融半田が冷却固化する際に半田に肉引け（凹み）が発生することがある。このため、前記外部接続導体板５を外部接続用ランド１２におけるスルーホール１４Ａ、１４Ｂ部分のみで接触させると、接触信頼性が低くて導通が不確実となるおそれがある。
【００３４】
この点、本実施形態によれば、前記外部接続導体板５を、前記外部接続用ランド１２においてスルーホール１４Ａ、１４Ｂの近接する端部１４Ａ１、１４Ｂ１間の部分１２ａつまり肉引けの無い部分で該外部接続用ランド１２に接触させた構成としたから、外部接続用ランド１２と外部接続導体板５との確実な導通を図ることができる。しかも該部分１２ａの半田層１５は基板６上にあるから、外部接続導体板５のばね力（圧接力）で半田層１５が陥没したりすることもない。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態では、スルーホール１４Ａ、１４Ｂを長円形に形成したが、楕円形に形成しても良い。
次に、本発明の第２の実施形態について図１０ないし図１２を参照して説明する。この第２の実施形態においては、外部接続用ランド２０のランド用導体パターン２１はほぼ正方形状をなし、このランド用導体パターン２１の領域内に３つのスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが形成されている。これらスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、いずれも長円形をなし、夫々のスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを長手方向に延びる縁部が略平行をなして近接するように形成している。
【００３６】
そして、この外部接続用ランド２０の半田層２３も、前述のフロー半田処理によりランド用導体パターン２１表面に形成されている。このフロー半田処理において、長円形をなす各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを上昇した溶融半田は、前述したように、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの端部から溢れやすいものであるが、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの長手方向に延びる縁部からも溢れるものである。この場合、この第２の実施形態においては、各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを長手方向に延びる縁部が略平行をなして近接するように形成したから、隣り合うスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの各縁部間で半田が結合して広範囲の半田層２３を形成することが可能であり、従って、ランド用導体パターン２１をこの実施形態のように広く形成したい場合に好適する。
【００３７】
そして、この第２の実施形態においては、前記外部接続導体板５を、前記外部接続用ランド２０において前記複数のスルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに跨る形態で接触させる構成としている。この構成によれば、外部接続導体板５を、外部接続用ランド２０において肉引けのない複数の各スルーホール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ間の部分２０ａ、２０ｂの半田層２３に確実に接触させることができ、しかも該部分２０ａ、２０ｂの半田層２３は基板６上にあるから、外部接続導体板５のばね力で半田層２３が陥没したりすることもなく、総じて、この第２の実施形態においても、外部接続用ランド２０と外部接続導体板５との確実な導通を図ることができる。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、スルーホールは一つ設ける構成でも良いなど、種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００３８】
図面中、１は電子機器、２はケース、３は基板収容部、４は基板装置、５は外部接続導体、６は基板、６ａは電気部品配置面、６ｂはフロー半田面、７、８は電気部品、７ａ、８ａは端子、９、１０は端子貫通孔部、１１はＧＮＤ導体パターン、１２は外部接続用ランド、１３はランド用導体パターン、１４Ａ、１４Ｂはスルーホール、１５は半田層、２０は外部接続用ランド、２１はランド用導体パターン、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃはスルーホール、２３は半田層を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、電気部品が実装されると共に、外部接続導体板と接触導通される外部接続用ランドを備えた基板装置であって、
前記基板を、一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ両面間に前記電気部品の端子を前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通させる端子貫通孔部を有する構成とし、
前記電気部品を、前記電気部品配置面に配置しその端子を前記端子挿通孔部を貫通させて前記フロー半田面でフロー半田付けし、
前記外部接続用ランドを、
前記基板の電気部品配置面に形成したランド用導体パターンと、
前記基板の前記ランド用導体パターン領域内に形成され、該基板を電気部品配置面から前記フロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールと、
前記フロー半田により構成され前記フロー半田面から前記スルーホールを通し前記ランド用導体パターン表面に形成された半田層とから構成したことを特徴とする基板装置。
【請求項２】
前記スルーホールは、前記ランド用導体パターンの領域に複数あって、いずれも長円形もしくは楕円形をなし、夫々のスルーホールの長手方向の端部同士が接近するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の基板装置。
【請求項１】
基板に、電気部品が実装されると共に、外部接続導体板と接触導通される外部接続用ランドを備えた基板装置であって、
前記基板を、一面を電気部品配置面とし他面をフロー半田面とし、且つ両面間に前記電気部品の端子を前記電気部品配置面からフロー半田面まで貫通させる端子貫通孔部を有する構成とし、
前記電気部品を、前記電気部品配置面に配置しその端子を前記端子挿通孔部を貫通させて前記フロー半田面でフロー半田付けし、
前記外部接続用ランドを、
前記基板の電気部品配置面に形成したランド用導体パターンと、
前記基板の前記ランド用導体パターン領域内に形成され、該基板を電気部品配置面から前記フロー半田面まで貫通し溶融半田が毛管現象にて浸入し得る程度の大きさのスルーホールと、
前記フロー半田により構成され前記フロー半田面から前記スルーホールを通し前記ランド用導体パターン表面に形成された半田層とから構成したことを特徴とする基板装置。
【請求項２】
前記スルーホールは、前記ランド用導体パターンの領域に複数あって、いずれも長円形もしくは楕円形をなし、夫々のスルーホールの長手方向の端部同士が接近するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の基板装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−３７１１（Ｐ２０１１−３７１１Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５３３０（Ｐ２００９−１４５３３０）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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