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【発明の名称】 通風孔を備えた基板
【発明者】 【氏名】道場 清高
【住所又は居所】福井県武生市家久町４１号１番地 オリオン電機株式会社内
【要約】 【課題】熱容量の大きな大型電子部品等の、リフロー時のはんだ不良を防止することができると共に、当該電子部品本体には過剰な熱が加わることなく、さらに、基板の導電パターンの配置に対する制約も少なくした、通風孔を備えた基板の提供。

【解決手段】熱容量が大きい面実装部品（スイッチングトランス２０）の隣接するリード２０ａの間に通風孔２３を形成することにより、リフロー時のリード２０ａの温度上昇を助長させながら、スイッチングトランス２０本体に過剰な熱が加わることを抑制する。また、各リード２０ａの延長線上には通風孔２３が形成されないようにすることにより、導電パターン１２の取り回しも容易とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンのランド部に、面実装部品のリードがリフローはんだ付けされることにより、面実装部品が実装される基板であって、前記面実装部品は複数のリードを備えており、前記面実装部品が当該基板に実装された状態で、前記複数のリードの隣接するリードの間に通風孔が穿設されたことを特徴とする通風孔を備えた基板。
【請求項２】
前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、当該リードを前記導電パターンのランド部にはんだ付けするために塗布されるはんだペーストの塗布範囲の前記リードと並行する方向の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする請求項１記載の通風孔を備えた基板。
【請求項３】
前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して略並行に設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、前記リードの突出部分の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする請求項１記載の通風孔を備えた基板。
【請求項４】
前記リードが熱容量の大きな部材に熱伝導率の高い部材で接続されて、前記面実装部品が構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板。
【請求項５】
前記面実装部品が大型の電解コンデンサであること、又は、前記熱容量の大きな部材がインダクタであることを特徴とする請求項４記載の通風孔を備えた基板。
【請求項６】
前記導電パターンのランド部と、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間が、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板。
【請求項７】
前記導電パターンと、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間に、０．５ｍｍ以上の距離を設けたことを特徴とする請求項６記載の通風孔を備えた基板。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、面実装部品がリフローはんだ付けされることにより実装される基板に関するものであり、特に、リフロー時のはんだ不良を防止することができる基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板は、絶縁板に銅箔による導電パターンが形成され、当該導電パターンに種々の電気・電子部品などが電気的に接続されることによって構成される。この導電パターンと電気・電子部品との電気的な接続は、はんだ付けによって行われるのが一般的であり、当該はんだ付けの手法の１つにリフロー方式がある。これは近年の電気・電子部品のリード間のピッチの狭小化や部品のチップ化などの小型化に伴い、導電パターン面側に部品を配置することができるようにしたものであり、基板の導体パターン面上にはんだペーストを塗布し、ここに電気・電子部品のリードを載置し、加熱用の炉の中ではんだが溶融された後に冷却されることにより、電気・電子部品が基板に実装されるものである。
【０００３】
上記したような導電パターン面側に配置される部品（以下、面実装部品）には、多数の種類があり、それぞれの熱容量にも大きな隔たりがある。従って、熱容量の小さな部品のリード（すなわちはんだペースト部分）は、加熱雰囲気内に送られることにより短時間で、雰囲気と同程度の温度となるが、熱容量の大きな部品のリードは、当該部品の熱容量が大きいために熱を吸収され、リードが所定の温度となるまでには、熱容量に応じた時間を要することとなる。このような熱容量の異なる部品が同一基板上に配置されている場合に、全ての部品のはんだ付けが確実に行われるようにするためには、最も熱容量の大きな部品のリード（すなわちはんだペースト部分）が所定の温度となるまでの間、加熱雰囲気内で当該基板を加熱する必要がある。
【０００４】
一方で、基板上に実装される電気・電子部品の中には、熱に対して弱いものも多数あり、加熱雰囲気内での加熱時間は可能な限り短いほうが好ましく、当該部品の損傷を防止するために、加熱温度及び時間の制限が設けられている。従って、このような耐熱性が低い部品の安全性を基準に加熱温度及び時間を定めると、前記した熱容量の大きな部品のリード（すなわちはんだペースト部分）の温度が十分に上昇せず、はんだ不良が生ずるという問題があった。
【０００５】
このような問題に対する従来技術が特許文献１及び特許文献２などによって開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１１０２４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２３２１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によって開示される従来技術は、図８に示されるように、基板９０に実装される電子部品９１の近傍に貫通孔９２を開口することにより、基板９０の熱容量を均一化することではんだの溶融むらをなくそうとするものである。
【０００８】
また、特許文献２によって開示される従来技術は、図７に示されるように、基板８０の電子部品８１が実装された領域に、通気部８３を貫通して形成することにより、電子部品８１本体が当該通気部８３を通じて加熱雰囲気によって加熱され、もって当該電子部品８１の端子部８１ａの加熱を助長し、リフロー時のはんだ不良を防止しようとするものである。
【０００９】
特許文献２によって開示される従来技術では、電子部品本体の直下に通気孔が形成され、電子部品本体を加熱するものであるが、本来電子部品自体は、耐熱性の優劣に関らず、加熱されることは好ましいものではない。また、特許文献１によって開示される従来技術では、貫通孔が、電子部品に備えられるリードの延長線上であって且つ全てのリードの延長線を横断するように設けられているため、リードと電気的に接続される導電パターンの引き回しが困難となり、基板の設計の自由度が失われるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した問題に鑑み、熱容量の大きな大型電子部品等の、リフロー時のはんだ不良を防止することができると共に、当該電子部品本体には過剰な熱が加わることなく、さらに、基板の導電パターンの配置に対する制約も少なくした、通風孔を備えた基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の通風孔を備えた基板は、絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンのランド部に、面実装部品のリードがリフローはんだ付けされることにより、面実装部品が実装される基板であって、前記面実装部品は複数のリードを備えており、前記面実装部品が当該基板に実装された状態で、前記複数のリードの隣接するリードの間に通風孔が穿設されたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、面実装部品の複数のリードの隣接するリードの間に通風孔が穿設されるため、基板を含むリード近傍部分において、雰囲気と接する表面積が大きくなると共に、通風孔を通じて加熱雰囲気が循環する。
【００１３】
請求項２の通風孔を備えた基板は、請求項１記載の通風孔を備えた基板であって、前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、当該リードを前記導電パターンのランド部にはんだ付けするために塗布されるはんだペーストの塗布範囲の前記リードと並行する方向の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、面実装部品を基板にはんだ付けするためのはんだペーストが塗布される範囲の近傍にのみ通風孔が形成され、且つ、各リードの延長線上には通風孔が形成されない。
【００１５】
請求項３の通風孔を備えた基板は、請求項１記載の通風孔を備えた基板であって、前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して略並行に設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、前記リードの突出部分の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、面実装部品に備えられるリードの突出した部分の近傍にのみ通風孔が形成され、且つ、各リードの延長線上には通風孔が形成されない。
【００１７】
請求項４の通風孔を備えた基板は、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板であって、前記リードが熱容量の大きな部材に熱伝導率の高い部材で接続されて、前記面実装部品が構成されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、リードに加えられた熱が、熱伝導率の高い部材を伝い熱容量の大きな部材に奪われてしまいリード部分の温度が上昇しにくいような面実装部品のリードの間にそれぞれ通風孔が穿設される。
【００１９】
請求項５の通風孔を備えた基板は、請求項４記載の通風孔を備えた基板であって、前記面実装部品が大型の電解コンデンサであること、又は、前記熱容量の大きな部材がインダクタであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の通風孔を備えた基板は、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板であって、前記導電パターンのランド部と、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間が、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、導電パターンのランド部と通風孔との間が１．０ｍｍ以下であり、導電パターンのランド部分近傍における雰囲気と接する表面積が大きくなると共に、通風孔を通じた加熱雰囲気の循環もランド部の近傍となる。
【００２２】
請求項７の通風孔を備えた基板は、請求項６記載の通風孔を備えた基板であって、前記導電パターンと、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間に、０．５ｍｍ以上の距離を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、基板に形成された導電パターンと、基板に穿設された通風孔との間に０．５ｍｍ以上の距離が形成され、導電パターンが、通風孔の内側面において露出することがない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の請求項１の、絶縁板上に導電パターンが形成され、当該導電パターンのランド部に、面実装部品のリードがリフローはんだ付けされることにより、面実装部品が実装される基板であって、前記面実装部品は複数のリードを備えており、前記面実装部品が当該基板に実装された状態で、前記複数のリードの隣接するリードの間に通風孔が穿設されたことを特徴とする通風孔を備えた基板によれば、面実装部品のリード部分の近傍において、基板の雰囲気と接する表面積が大きくなると共に、通風孔を通じて加熱雰囲気が循環し、常に略一定の温度の雰囲気がリード部分を加熱するため、リード部分（すなわちはんだペーストが塗布されている部分）の温度上昇が有効に助長され、はんだの溶融不足によるはんだ不良を防止することができる。また、隣接するリードの間に通風孔が形成されるため、はんだ不良によるリード間のショートを防止することができる。
【００２５】
本発明の請求項２の、前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、当該リードを前記導電パターンのランド部にはんだ付けするために塗布されるはんだペーストの塗布範囲の前記リードと並行する方向の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする請求項１記載の通風孔を備えた基板によれば、面実装部品を基板にはんだ付けするためのはんだペーストが塗布される範囲の近傍にのみ通風孔が形成されるため、はんだペーストが塗布されている部分のみを局部的に加熱することができ、面実装部品の本体自体に過剰な熱が加わることを可及的に抑制しつつ、はんだの溶融不足によるはんだ不良を防止することができる。従って面実装部品の熱による損傷を防止することができる。また、各リードの延長線上には通風孔が形成されないため、当該リードと電気的に接続される導電パターンの引き回しも容易であり、基板の設計の自由度も確保される。さらに、はんだを固化させるための冷却時にも、はんだ部分の冷却を助長させることができる。
【００２６】
本発明の請求項３の、前記面実装部品のリードが当該面実装部品の側面から突出して略並行に設けられており、前記通風孔の、前記リードと並行する方向の長さが、前記リードの突出部分の長さと略同一であり、且つ、当該通風孔が前記各リードの延長線上には形成されないことを特徴とする請求項１記載の通風孔を備えた基板によれば、面実装部品に備えられるリードの突出した部分の近傍にのみ通風孔が形成されるため、リード部分を局部的に加熱することができ、面実装部品の本体自体に過剰な熱が加わることを可及的に抑制しつつ、はんだの溶融不足によるはんだ不良を防止することができ、当該面実装部品の熱による損傷を防止することができる。
【００２７】
本発明の請求項４の、前記リードが熱容量の大きな部材に熱伝導率の高い部材で接続されて、前記面実装部品が構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板によれば、リードに加えられた熱が、熱伝導率の高い部材を伝い熱容量の大きな部材に奪われてしまいリード部分の温度が上昇しにくいような面実装部品（すなわち、はんだペーストが塗布されている部分の温度上昇が鈍く、はんだ不良を生じやすい部品）の、リードの間に通風孔が穿設されるため、当該面実装部品のはんだ不良を防止できる。
【００２８】
本発明の請求項５の、前記面実装部品が大型の電解コンデンサであること、又は、前記熱容量の大きな部材がインダクタであることを特徴とする請求項４記載の通風孔を備えた基板によれば、熱容量の大きな大型の電解コンデンサや、内部にインダクタを備える熱容量の大きなトランス等の、リフロー時のはんだ不良を防止することができる。
【００２９】
本発明の請求項６の、前記導電パターンのランド部と、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間が、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の通風孔を備えた基板によれば、リードと通風孔との間が１．０ｍｍ以下であるため、通風孔を通過する加熱雰囲気の熱が有効にはんだペースト部分に伝わり、はんだ不良を防止することができる。
【００３０】
本発明の請求項７の、前記導電パターンと、前記面実装部品に備えられるリードの間に配置されるように穿設された通風孔との間に、０．５ｍｍ以上の距離を設けたことを特徴とする請求項６記載の通風孔を備えた基板によれば、導電パターンが通風孔の内側面において露出することがないため、はんだが通風孔に流れ落ちることによって、意図されない導体間の短絡が生ずるなどの不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
【実施例１】
【００３２】
図１は本実施例の通風孔を備えた基板の概略を示す斜視図であり、図２は同上面図、図３は面実装部品であるスイッチングトランスが実装される部分の拡大図である。図４は図３のスイッチングトランスのリード部分をさらに拡大した図であり、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３３】
図１〜図５に示されるように、本実施例の通風孔を備えた基板１０（以下、単に基板１０）は、絶縁板１１に銅箔の導電パターン１２が形成され、その上にソルダレジスト１５が塗布される。当該ソルダレジスト１５は、図４及び図５に示されるように、面実装部品（スイッチングトランス２０等）のリード（図５ではリード２０ａ）がはんだ付けされるランド部１２ａを除いて塗布される。このソルダレジスト１５が塗布されていない導電パターン１２のランド部１２ａにはんだペースト２５が塗布され、この上に面実装部品が載置された上でリフロー装置の加熱雰囲気内に送られることではんだペースト２５が溶融し、その後冷却されることによりはんだペースト２５が固化することで、基板１０に面実装部品が実装される。基板１０には、コイル１３、コンデンサ１４・１９、半導体１６、チップ部品１７、コネクタ１８等の、耐熱性及び熱容量が異なる種々の電気・電子部品が実装される。なお、スイッチングトランス２０は、内部に熱容量の大きなインダクタを備えており、当該インダクタはリード２０ａに熱伝導率の高い部材である銅線で接続されている。
【００３４】
基板１０には、図３及び図４に示されるように、スイッチングトランス２０の側面から突出している各リード２０ａの間にそれぞれ通風孔２３が設けられる。通風孔２３の、リード２０ａと並行する方向の長さは、はんだペースト２５の塗布範囲であるランド部１２ａの長さと略同一であり、且つ、通風孔２３は各リード２０ａの延長線上には形成されない。又、通風孔２３は、通風孔２３とランド部１２ａとの間隔ｘが１ｍｍ以下となるように、且つ、導電パターン１２と通風孔２３との間隔ｙが０．５ｍｍ以上となるように形成される。なお、ランド部１２ａは導電パターン１２の一部であるので、ｙはｘを含む概念である。
【００３５】
本実施例の基板１０によれば、通風孔２３が設けられることにより、はんだペースト２５の塗布範囲であるランド部１２ａの近傍部分において、雰囲気と接する表面積が大きくなると共に、通風孔２３を通じて加熱雰囲気が循環することにより常に略一定の温度の雰囲気が、リード２０ａ及びはんだペースト２５を加熱するため、リフロー時のはんだペースト２５の溶融不足によるはんだ不良を防止することができる。また、はんだペースト２５が塗布される範囲の近傍にのみ通風孔２３が形成され、はんだペースト２５が塗布されている部分のみを局部的に加熱することができ、スイッチングトランス２０本体自体の加熱を可及的に抑制することができる。さらに、図３及び図４に示されるように、各リード２０ａの延長線上には通風孔２３が形成されないため、当該リード２０ａと電気的に接続される導電パターン１２の引き回しも容易であり、基板の設計の自由度も確保される。
【００３６】
また、熱容量の大きなスイッチングトランス２０の近傍部分においては、過熱時及び冷却時において、温度変化が鈍く、他の部分との温度差が生じやすい状態となる。このような熱分布の不均一によって基板２０或いは実装部品（チップ部品１７等）に応力が発生し、最悪の場合、実装部品が破損してしまうことも生じ得るが、本実施例の基板１０によれば、通風孔２３が設けられることにより、スイッチングトランス２０の近傍部分における熱分布の不均一化も緩和され、チップ部品１７などの損傷も防止することができる。
【００３７】
なお、本実施例においては、面実装部品（スイッチングトランス２０）の隣接する各リード（リード２０ａ）間にそれぞれ通風孔（通風孔２３）が形成されるものとしたが、本発明をこれに限るものではなく、例えば、リード２本おきに通風孔を設けるようにしてもよく、面実装部品の熱容量などに応じて、適宜変更して適用することができる。
【実施例２】
【００３８】
図６は、本実施例の通風孔を備えた基板に備えられるスイッチングトランスのリード部分を拡大した図である。なお、本実施例の通風孔を備えた基板の基本的な構成は実施例１と同様であるためここでの説明を省略し、実施例１と同様の構成要素については実施例１と同一の符号を使用する。
【００３９】
本実施例の通風孔を備えた基板７０（以下、単に基板７０）には、図６に示されるように、スイッチングトランス２０の側面から突出している各リード２０ａの間にそれぞれ通風孔７３が設けられる。通風孔７３の、リード２０ａと並行する方向の長さは、リード２０ａの突出部分の長さと略同一であり、且つ、通風孔７３は各リード２０ａの延長線上には形成されない。通風孔７３とランド部１２ａとの間隔が１ｍｍ以下であり、且つ、導電パターン６０・１２と通風孔７３との間隔が０．５ｍｍ以上となるように形成されるのは、実施例１と同様である。
【００４０】
本実施例の基板７０によれば、通風孔７３が設けられることにより、リード２０ａの近傍部分において、雰囲気と接する表面積が大きくなると共に、通風孔７３を通じて加熱雰囲気が循環することにより常に略一定の温度の雰囲気が、リード２０ａの近傍部分を加熱するため、スイッチングトランス２０のごとき、リード２０ａに加えられた熱が、熱伝導率の高い部材（銅線）を伝い熱容量の大きな部材（インダクタ）に奪われてしまいリード２０ａの温度が上昇しにくいような面実装部品においても、リード２０ａの温度を十分に上昇させ、リフロー時のはんだペースト２５の溶融不足によるはんだ不良を防止することができる。また、図６に示されるように、リード２０ａと電気的に接続される導電パターン６０の引き回しがさらに容易となり、導電パターン１２の配置の自由度も高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１の通風孔を備えた基板の概略を示す斜視図
【図２】実施例１の通風孔を備えた基板の概略を示す上面図
【図３】実施例１の通風孔を備えた基板のスイッチングトランスが実装される部分の拡大図
【図４】実施例１の通風孔を備えた基板のスイッチングトランスのリード部分の拡大図
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図６】実施例２の通風孔を備えた基板に備えられるスイッチングトランスのリード部分の拡大図
【図７】従来例の説明図
【図８】別の従来例の説明図
【符号の説明】
【００４２】
１０ 通風孔を備えた基板
１１ 絶縁板
１２・６０ 導電パターン
１２ａ ランド部
１５ ソルダレジスト
２０ スイッチングトランス（面実装部品）
２０ａ リード
２３・７３ 通風孔
２５ はんだペースト
【出願人】 【識別番号】３９０００１９５９
【氏名又は名称】オリオン電機株式会社
【住所又は居所】福井県武生市家久町４１号１番地
【出願日】 平成１６年３月８日（２００４．３．８）
【代理人】 【識別番号】１０００９１６９４
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 守
【公開番号】 特開２００５−２５２１２４（Ｐ２００５−２５２１２４Ａ）
【公開日】 平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願番号】 特願２００４−６３４５２（Ｐ２００４−６３４５２）