JP2012204775A - Printed wiring board, circuit board using printed wiring board and circuit board manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品が実装されるプリント配線板において、線膨張係数の差が大きい電子部品がはんだにより接合されるはんだ接合部の疲労寿命を改善すること。
【解決手段】プリント配線板は、プリント配線板の上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に設けられた基板電極の近傍に細隙を有する。細隙は、プリント配線板の上面から下面に貫通する貫通孔（スルーホール）で、基板電極の全周囲（四方）のうちの一方を除いた残りの三方をＵ字形状に取り囲むように形成される。
【選択図】図３In a printed wiring board on which electronic components are mounted, the fatigue life of a solder joint where electronic components having a large difference in linear expansion coefficient are joined by solder is improved.
A printed wiring board has a slit in the vicinity of a substrate electrode provided at a position corresponding to an electrode terminal of an electronic component mounted on the upper surface of the printed wiring board. The slit is a through-hole penetrating from the upper surface to the lower surface of the printed wiring board, and is formed so as to surround the remaining three sides of the entire circumference (four sides) of the substrate electrode in a U shape. The
[Selection] Figure 3
Description
この発明は、電子部品が実装されるプリント配線板と、プリント配線板に電子部品が実装された回路基板と、その回路基板の製造方法とに関するものである。 The present invention relates to a printed wiring board on which electronic components are mounted, a circuit board on which electronic components are mounted on a printed wiring board, and a method for manufacturing the circuit board.
電子部品（リレー、抵抗、コンデンサ、ＩＣなど）をプリント配線板の上に実装する場合、電子部品の電極端子とプリント配線板の上に形成された基板電極とが、はんだにより接合される。しかし、プリント配線板と電子部品の線膨張係数の差が大きい場合や、電子部品の電極端子の間隔が広い場合には、周辺環境の温度変化や自己発熱などによる膨張量が大きく異なり、この差から電子部品とプリント配線板とがはんだで接合されるはんだ接合部に熱応力が生じてはんだ接合部の疲労寿命が短くなる。 When an electronic component (relay, resistor, capacitor, IC, etc.) is mounted on a printed wiring board, the electrode terminal of the electronic component and the substrate electrode formed on the printed wiring board are joined together by solder. However, when the difference in coefficient of linear expansion between the printed wiring board and the electronic component is large, or when the distance between the electrode terminals of the electronic component is wide, the amount of expansion due to temperature changes in the surrounding environment or self-heating greatly differs. Therefore, thermal stress is generated in the solder joint where the electronic component and the printed wiring board are joined by solder, and the fatigue life of the solder joint is shortened.
これに対し、特許文献１では、プリント配線板の上に実装された電子部品の周囲に溝または穴を開け、この溝または穴に装着した高剛性の棒または板を製品の筐体内部などに固定する構成のプリント配線板が開示されている。これにより、プリント配線板の熱膨張が拘束されるため、プリント配線板の熱膨張量が電子部品の熱膨張量より大きい場合であっても、プリント配線板と電子部品の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部の疲労寿命が改善するという効果が得られる。
On the other hand, in
しかしながら、特許文献１に示す構成のプリント配線板においては、高剛性の棒または板などの専用器具を製作し、この専用器具をプリント配線板に設けた溝または穴に装着する必要があるため、製造コストや作業工程が増加するという問題があった。
However, in the printed wiring board having the configuration shown in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造コストや作業工程の増加を伴うことなく、はんだ接合部に作用する熱応力を低減し、はんだ接合部の疲労寿命を改善することが可能なプリント配線板と、そのプリント配線板を用いた回路基板、およびその回路基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the thermal stress acting on the solder joint without increasing the manufacturing cost and work process, and the fatigue life of the solder joint. It is an object to provide a printed wiring board capable of improving the above, a circuit board using the printed wiring board, and a method of manufacturing the circuit board.
この発明のプリント配線板は、電子部品の電極と接続される基板電極を備え、基板電極の近傍にプリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙が設けられ、基板電極が細隙の一方の端部と他方の端部とを通る仮想の直線と細隙とにより囲まれるものである。 The printed wiring board of the present invention includes a substrate electrode connected to an electrode of an electronic component, penetrates from the upper surface to the lower surface of the printed wiring board in the vicinity of the substrate electrode, and is provided with a linear slit in plan view. The electrode is surrounded by a virtual straight line passing through one end and the other end of the slit and the slit.
この発明のプリント配線板によれば、プリント配線板に形成された基板電極をＵ字形状に取り囲むように、プリント配線板を貫通する線状の細隙を設けることにより、基板電極の近傍のプリント配線板が容易に変形する。そのため、プリント配線板と電子部品の線膨張係数の差に依存してはんだ接合部に作用する熱応力が低減し、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。 According to the printed wiring board of the present invention, by providing a linear slit penetrating the printed wiring board so as to surround the substrate electrode formed on the printed wiring board in a U-shape, the printed wiring board in the vicinity of the substrate electrode is printed. The wiring board is easily deformed. Therefore, the thermal stress acting on the solder joint is reduced depending on the difference between the linear expansion coefficients of the printed wiring board and the electronic component, and the fatigue life of the solder joint is improved.
この発明の実施形態について、図を参照して以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
実施の形態１．
この発明の実施の形態１における回路基板１００の構成について、図１〜５を用いて説明する。
The structure of the
図１は、この発明の実施の形態１におけるプリント配線板１の構成を示す上面図で、プリント配線板１は、基板電極２ａ〜２ｄと線状の細隙３ａ〜３ｄとを備える。図２は、図１に示したプリント配線板１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図１に示したプリント配線板１の上面に電子部品４を実装した回路基板１００の上面図で、図４は、図３に示した回路基板１００のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図５は、電子部品４の電極端子５ｃと基板電極２ｃとのはんだ接合部の拡大図である。
FIG. 1 is a top view showing a configuration of a printed
プリント配線板１は、上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に、基板電極２ａ〜２ｄを有する。また、基板電極２ａ〜２ｄの近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられている。プリント配線板１は、例えば、板厚１．６ｍｍ、線膨張係数１７ｐｐｍ／Ｋのガラスエポキシなどからなる。
The printed
基板電極２ａ〜２ｄは、図２を参照して、プリント配線板１の上面から下面に貫通する貫通孔（スルーホール）で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。貫通孔の孔径は、例えば、１．４ｍｍとする。
The
細隙３ａは、プリント配線板１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、プリント配線板１における基板電極２ａの全周囲（四方）のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられる。基板電極２ａは、細隙３ａと図１に細い破線で示した直線６ａとによって全周囲を取り囲まれる。基板電極２ｂ〜２ｄについても同様である。なお、直線６ａ〜６ｄは細隙３ａ〜３ｄのＵ字形状の一方の端部と他方の端部を通る仮想の直線で、実際のプリント配線板１の上にはない。（以降においても同様である。）
The
また、細隙３ａ〜３ｄは、図３に太い破線によりその配置位置を示した電子部品４の短辺と直線６ａ〜６ｄが平行、つまり、細隙３ａ〜３ｄの両端部を通る直線６ａ〜６ｃが電子部品４の長辺に対して略垂直になるように配置され、更に、細隙３ａ、３ｃのＵ字形状の底部と細隙３ｂ、３ｄのＵ字形状の底部とが対向するように配置される。なお、図３においては、基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄの位置関係を見易くするために電子部品４の配置位置を太い破線により示し、電子部品４の本体部分を除去した状態を図示している。（以降においても同様である。）
細隙３ａ〜３ｄの幅は、例えば１ｍｍとする。細隙３ａ〜３ｄの幅は、プリント配線板１の板厚より小さくすることにより、電子部品４をフローはんだ付けするときに、細隙３ａ〜３ｄを通ってプリント配線板１の上にはんだが上がるのを防止することができる。
Further, the
The width of the
電子部品４は、四隅に電極端子５ａ〜５ｄを有し、電極端子５ａ〜５ｄは、予め近傍に細隙３ａ〜３ｄが形成されている基板電極２ａ〜２ｄにそれぞれ挿入される。挿入された電極端子５ａ〜５ｄが、フローはんだ付けによって基板電極２ａ〜２ｄと電気的に接合されることにより、回路基板１００が形成される。図４は、基板電極２ｃ、２ｄと電子部品４の電極端子５ｃ、５ｄとをはんだ７ｃ、７ｄで接合したはんだ接合部の断面図である。また、図５は、基板電極２ｃと電子部品４の電極端子５ｃとのはんだ接合部の断面の拡大図である。
電子部品４は、例えば、線膨張係数が１１０ｐｐｍ／Ｋのプラスチックからなり、隣り合う電極の最長間隔は５０mmとする。
接合に用いるはんだ７ｃ、７ｄは、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだとする。
The electronic component 4 has electrode terminals 5a to 5d at four corners, and the electrode terminals 5a to 5d are respectively inserted into the
The electronic component 4 is made of, for example, a plastic having a linear expansion coefficient of 110 ppm / K, and the longest distance between adjacent electrodes is 50 mm.
The
なお、細隙３ａ〜３ｄが予め設けられているプリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄに電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄを挿入した後、フローはんだ付けによって電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとを接合することにより、回路基板１００を製造する方法について説明した。しかしこれに限らず、まず、細隙３ａ〜３ｄを設ける前のプリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄに電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄを挿入し、フローはんだ付けによって電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとを接合し、その後、レーザ加工や切削加工などによって基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けてもよい。
The electrode terminals 5a to 5d of the electronic component 4 are inserted into the
次に、このように構成された回路基板１００に熱が加えられたときの変形について説明する。
Next, the deformation when heat is applied to the
まず、図６、７Ａ、７Ｂを参照して、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合について説明する。
図６、７Ａ、７Ｂは、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合に、熱が加えられることによって回路基板１００が変形した状態を説明する図である。図６は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図７Ａ、７Ｂは、図６に示すプリント配線板１の細隙３ｃ付近の拡大図で、温度の上昇によりプリント配線板１が変形する前（図７Ａ）と変形した後（図７Ｂ）の様子を示している。
First, the case where the linear expansion coefficient of the electronic component 4 is larger than the linear expansion coefficient of the printed
FIGS. 6, 7 </ b> A, and 7 </ b> B are diagrams illustrating a state in which the
回路基板１００に熱が与えられると、プリント配線板１と電子部品４は膨張する。電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合、電子部品４の膨張量はプリント配線板１の膨張量を上回る。プリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとは、はんだ７ａ〜７ｄにより接合されているため、電子部品４の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
When heat is applied to the
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられているため、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１は、プリント配線板１の厚み方向であって、実装されている電子部品４の方向に容易にたわむ。この変形により、プリント配線板１と電子部品４との間の膨張量の差が吸収され、はんだ接合部に生じた熱応力が緩和する。
However, since the
次に、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より小さい場合について説明する。
回路基板１００に熱が与えられると、プリント配線板１と電子部品４は膨張する。電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より小さい場合、電子部品４の膨張量はプリント配線板１の膨張量を下回る。プリント配線板１の基板電極２ａ〜２ｄと電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとは、はんだ７ａ〜７ｄにより接合されているため、プリント配線板１の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
Next, the case where the linear expansion coefficient of the electronic component 4 is smaller than the linear expansion coefficient of the printed
When heat is applied to the
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられているため、基板電極間におけるプリント配線板１の熱膨張が細隙３ａ〜３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和される。
However, since the
次に、細隙の配置方向とはんだ接合部に生じる熱応力との関係をシミュレーションにより求めた結果について説明する。
図８はシミュレーションで用いた回路基板１００のモデル、図９Ａは図８の細隙３ｂ付近を拡大した拡大図、図９Ｂは図９Ａに示したＣ−Ｃ線に沿った断面図である。プリント配線板１の４隅に設けた基板電極２ａ〜２ｄの近傍には細隙３ａ〜３ｄが設けられ、電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄが基板電極２ａ〜２ｄに挿入されてはんだにより接合されている。また、電子部品４の本体部分を太い破線により示している。
Next, a description will be given of results obtained by simulation of the relationship between the arrangement direction of the slit and the thermal stress generated in the solder joint.
8 is a model of the
シミュレーションでは、隣接する基板電極の間隔は５０ｍｍ、基板電極の近傍に設けられる細隙はコの字形状とした。図９Ａを参照して、細隙３ａ〜３ｄの寸法は、細隙３ａ〜３ｄのコの字形状の両端部の間隔Ｗを４ｍｍ、細隙３ａ〜３ｄのコの字形状の両端部を結ぶ仮想の直線６ａ〜６ｄからコの字形状の底部までの長さＬを４ｍｍ、細隙３ａ〜３ｄの幅Ｓを１ｍｍとした。
In the simulation, the interval between adjacent substrate electrodes was 50 mm, and the slit provided in the vicinity of the substrate electrode was U-shaped. Referring to FIG. 9A, the dimensions of the
また、電極端子５ａ〜５ｄには、プリント配線板１の板面と電子部品４の長辺に平行で、電子部品４の内側から外側に向かう方向の力Ｆを加えた。電極端子５ａ〜５ｄに力Ｆを加える位置は、図９Ｂを参照して、プリント配線板１の上面から１ｍｍ離れた位置とした。このような力Ｆを電極端子５ａ〜５ｄに加えることにより、電子部品４の膨張量がプリント配線板１の膨張量を上回る場合においてはんだ接合部に生じる熱応力のうち、電子部品４の長手方向の熱応力を模擬した。
The electrode terminals 5a to 5d were subjected to a force F parallel to the plate surface of the printed
図１０は、シミュレーション結果を示す表で、細隙３ａ〜３ｄの配置方向を変えた場合（方向１〜方向４）と細隙を設けていない場合（方向５）において、電極端子５ａ〜５ｄに力Ｆを加えたときに、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する相当応力を、方向１〜方向５の最大値で除した比を熱応力として示している。
図１０中の方向１は、電子部品４の一方の短辺側に設けられた細隙３ａ、３ｃのコの字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙３ｂ、３ｄのコの字形状の底部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向２は、電子部品４の一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのコの字形状の底部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのコの字形状の底部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向３は、電子部品４の一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのコの字形状の両端部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのコの字形状の両端部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
図１０中の方向４は、電子部品４の一方の短辺側に設けられた細隙３ａ、３ｃのコの字形状の両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙３ｂ、３ｄのコの字形状の両端部とが対向するように細隙３ａ〜３ｄが配置された場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を示している。
また、比較のために、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙が設けられていない場合に、電極端子５ａ〜５ｄと基板電極２ａ〜２ｄとのはんだ接合部に作用する熱応力を図１０中の方向５に示している。
FIG. 10 is a table showing the simulation results. When the arrangement direction of the
The
A direction 2 in FIG. 10 indicates a U-shaped bottom of the
A direction 3 in FIG. 10 indicates the U-shaped both ends of the
A direction 4 in FIG. 10 indicates the U-shaped ends of the
For comparison, in the case where no slit is provided in the vicinity of the
シミュレーションの結果から、図１０中の方向１のように細隙３ａ〜３ｄを配置することにより、はんだ接合部に作用する熱応力が最も緩和されることが分かる。また、図１０中の方向２、方向３のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合でも、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和されることが分かる。
From the simulation results, it is understood that the thermal stress acting on the solder joint is most relaxed by arranging the
また、図１０中の方向４のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合には、はんだ接合部に作用する熱応力は緩和されない。しかし、実際のプリント配線板１や電子部品４は、電子部品の長手方向だけでなく全方向に膨張するため、図１０中の方向４のように細隙３ａ〜３ｄを配置した場合であっても、力Ｆに垂直な方向の力が電極端子５ａ〜５ｄに加わると、図１０中の方向２、方向３と同様に熱応力を緩和することができると言える。
Further, when the
つまり、プリント配線板１と電子部品４との間に生じる熱応力を緩和するためには、電極端子５ａ〜５ｄに力が加えられる方向と細隙３ａ〜３ｄとが交差するように細隙３ａ〜３ｄを配置すればよい。ただし、プリント配線板１や電子部品４は全方向に膨張することから、電極端子５ａ〜５ｄに加えられる力が１方向とは限らないため、熱応力をより多く吸収するためには、電極端子５ａ〜５ｄに加えられる力と細隙３ａ〜３ｄとがより多く交差するように細隙３ａ〜３ｄを配置するのが望ましい。
That is, in order to relieve the thermal stress generated between the printed
なお、実施の形態１では、細隙３ａ〜３ｄは平面視においてＵ字形状やコの字形状としたが、各基板電極２ａ〜２ｄの全周囲のうちの一方を除いた残りの周囲を取り囲むような形状であれば良く、例えば、Ｖ字形状であっても良い。
In the first embodiment, the
また、実施の形態１では、細隙３ａ〜３ｄは、細隙３ａ〜３ｄのＵ字形状の両端部を通る直線６ａ〜６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙３ａ、３ｂのＵ字形状の底部と、他方の長辺側に設けられた細隙３ｃ、３ｄのＵ字形状の底部とが対向する場合について図示した。
In the first embodiment, the
しかしこれに限らず、例えば、図１１に示すように、細い破線で示した直線１６ａ〜１６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙１３ａ、１３ｂのＵ字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙１３ｃ、１３ｄのＵ字形状の底部とが対向するように、細隙１３ａ〜１３ｄが配置されていてもよい。
また、図１２に示すように、細い破線で示した直線２６ａ〜２６ｄが電子部品４の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙２３ａ、２３ｃのＵ字形状の両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙２３ｂ、２３ｄのＵ字形状の両端部とが対向するように、細隙２３ａ〜２３ｄが配置されていてもよい。
また、図１３に示すように、細い破線で示した直線３６ａ〜３６ｄが電子部品４の長辺と平行で、一方の長辺側に設けられた細隙３３ａ、３３ｂのＵ字形状の両端部と、他方の長辺側に設けられた細隙３３ｃ、３３ｄのＵ字形状の両端部とが対向するように、細隙３３ａ〜３３ｄが配置されていてもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, straight lines 16 a to 16 d shown by thin broken lines are parallel to the long side of the electronic component 4 and the
Also, as shown in FIG. 12, the
Further, as shown in FIG. 13, straight lines 36a to 36d shown by thin broken lines are parallel to the long side of the electronic component 4 and both ends of the
つまり、細隙は、基板電極の近傍に、基板電極の全周囲のうちいずれか一方を除いた三方を取り囲むように設けられていればその向きは特に問わない。ただし、基板電極の近傍のプリント配線基板１の面内方向のたわみによる変形より、面外方向のたわみによる変形において膨張量の差がより多く吸収されるため、電子部品の電極端子の間隔が広い方向（つまり膨張量が大きい方向）と細隙の両端部を通る仮想の直線とを直交させるように細隙を配置するのが望ましい。
That is, the direction of the slit is not particularly limited as long as it is provided in the vicinity of the substrate electrode so as to surround three sides of the entire periphery of the substrate electrode except for one of them. However, since the difference in the expansion amount is more absorbed in the deformation due to the deflection in the out-of-plane direction than the deformation due to the deflection in the in-plane direction of the printed
また、この発明の実施の形態１では、ガラスエポキシ製のプリント配線板１を用いた場合について述べたが、これに限るものではなく、例えば、ガラスクロス、ガラス不織布、紙基材などにエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、またはフェノール樹脂などを含浸させた基材でも同様の効果が得られる。
さらに、はんだ７の材料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ以外にも、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだなどを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
Moreover, in
Furthermore, as a material of the solder 7, in addition to Sn-Ag-Cu solder, Sn-Cu solder, Sn-Bi solder, Sn-In solder, Sn-Sb solder, Sn-Pb solder, etc. It goes without saying that the same effect can be obtained even when using.
また、この発明の実施の形態１では、貫通孔からなる基板電極２ａ〜２ｄと、基板電極２ａ〜２ｄに挿入した電子部品４の電極端子５ａ〜５ｄとをフローはんだ付けにより接合して回路基板１００を製造する方法について説明した。しかしこれに限らず、プリント配線板の表面に形成したパッド電極にソルダペーストを供給し、表面実装タイプの電子部品の電極をプリント配線板のパッド電極に載せ、リフロー炉で加熱するリフローはんだ付けによってプリント配線板のパッド電極と電子部品の電極とを接合して回路基板を製造しても良い。
In the first embodiment of the present invention, the circuit board is formed by joining the
以上のように構成されたプリント配線板１、および回路基板１００においては、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けることにより、プリント配線板１と電子部品４との線膨張係数の差に起因する熱応力が基板電極２ａ〜２ｄと電極端子５ａ〜５ｄとのはんだ接合部に生じたとしても、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１が容易に変形し、プリント配線板１の熱膨張を細隙３ａ〜３ｄが吸収するため、はんだ接合部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
In the printed
また、この実施の形態においては、電子部品４の線膨張係数がプリント配線板１の線膨張係数より大きい場合、基板電極２ａ〜２ｄの近傍のプリント配線板１が容易に変形するため、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。逆にプリント配線板１の線膨張係数が電子部品４の線膨張係数より大きい場合、基板電極間のプリント配線板１の熱膨張が細隙３ａ〜３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
Further, in this embodiment, when the linear expansion coefficient of the electronic component 4 is larger than the linear expansion coefficient of the printed
また、基板の板厚より太い幅の細隙を設けたい場合、フローはんだ付けによって電子部品４をプリント配線板１に実装した後、基板電極２ａ〜２ｄの近傍に細隙３ａ〜３ｄを設けることにより、フローはんだ付けする際に細隙３ａ〜３ｄを通ってプリント配線板１の電子部品４の実装面上にはんだが這い上がるはんだ上がりの発生を防止することができる。
In addition, when it is desired to provide a slit having a width wider than the board thickness, after mounting the electronic component 4 on the printed
実施の形態２．
この発明の実施の形態２における回路基板１０４の構成について、図１４〜図１６を用いて説明する。この実施の形態においては、複数の基板電極を１つの細隙とその細隙の両端部を通る１つの仮想の直線とにより取り囲む点で実施の形態１と相違する。これ以外の構成および製造方法は上述した実施の形態１と同様である。
Embodiment 2. FIG.
The configuration of
図１４は、この発明の実施の形態２におけるプリント配線板４１の構成を示す上面図で、プリント配線板４１は、基板電極４２ａ〜４２ｅと線状の細隙４３ａ、４３ｂとを備える。図１５は、図１４に示したプリント配線板４１の上面に電子部品４４を実装した回路基板１０４の上面図で、図１６は、図１５に示した回路基板１０４のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
FIG. 14 is a top view showing the configuration of the printed
プリント配線板４１は、上面に実装される電子部品４４の電極端子に対応する位置に、基板電極４２ａ〜４２ｈを有する。また、電子部品４４の一方の短辺側の電極端子に対応する基板電極４２ａ〜４２ｄの近傍には細隙４３ａが、他方の短辺側の電極端子に対応する基板電極４２ｅ〜４２ｆの近傍には細隙３ｂがそれぞれ設けられている。
The printed
基板電極４２ａ〜４２ｈは、プリント配線板４１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
The
細隙４３ａは、プリント配線板４１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極４２ａ〜４２ｄからなる基板電極群を囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられる。基板電極４２ａ〜４２ｄからなる基板電極群は、細隙４３ａと図１４に細い破線で示した直線４６ａとによって全周囲を取り囲まれる。基板電極４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群についても同様である。なお、直線４６ａ、４６ｂは細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の一方の端部と他方の端部を通る仮想の直線で、実際のプリント配線板４１の上にはない。（以降においても同様である。）
The
また、細隙４３ａ、４３ｂは、細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の両端部を通る直線４６ａ、４６ｂが図１５に太い破線によりその配置位置を示した電子部品４４の短辺と平行で、細隙４３ａのＵ字形状の底部と細隙４３ｂのＵ字形状の底部とが対向するように配置される。
細隙４３ａ、４３ｂの幅は、プリント配線板４１の板厚より小さくすることにより、電子部品４４をフローはんだ付けするときに、細隙４３ａ、４３ｂを通ってプリント配線板４１の上にはんだが上がるのを防止することができる。
Further, the
By making the width of the
電子部品４４は、一方の短辺に沿って電極端子４５ａ〜４５ｄを、他方の短辺に沿って電極端子４５ｅ〜４５ｈを有し、電極端子４５ａ〜４５ｈは基板電極４２ａ〜４２ｈにそれぞれ挿入される。挿入された電極端子４５ａ〜４５ｈは、フローはんだ付けにより基板電極４２ａ〜４２ｈと電気的に接合される。図１６は、基板電極４２ｄ、４２ｈと電子部品４の電極端子４５ｄ、４５ｈとを、はんだ４７ｄ、４７ｈで接合したはんだ接合部の断面である。
The
なお、実施の形態２では、電子部品４４の一方の短辺に沿って設けられた電極端子４５ａ〜４５ｄ（または電極端子４５ｅ〜４５ｈ）に対応する基板電極からなる基板電極群が、細隙４３ａ（または４３ｂ）と直線４６ａ（または４６ｂ）とにより囲まれる場合について図示した。しかし、電子部品の長辺に沿って電極端子が設けられている場合には、電子部品の一方の長辺に沿って設けられた電極端子に対応する基板電極からなる基板電極群が、細隙と直線とにより囲まれるように細隙を設ければよい。
In the second embodiment, the substrate electrode group including the substrate electrodes corresponding to the
次に、このように構成された回路基板１０４に熱が加えられたときの変形について説明する。
Next, the deformation when heat is applied to the
まず、図１７を参照して、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合について説明する。
図１７は、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合に、熱が加えられることによって回路基板１０４が変形した状態を説明する図である。
First, the case where the linear expansion coefficient of the
FIG. 17 is a diagram for explaining a state in which the
回路基板１０４に熱が与えられると、プリント配線板４１と電子部品４４は膨張する。電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より大きい場合、電子部品４４の膨張量はプリント配線板４１の膨張量を上回る。プリント配線板４１の基板電極４２ａ〜４２ｈと電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈとは、はんだ４７ａ〜４７ｈにより接合されているため、電子部品４４の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
When heat is applied to the
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙４３ａ、４３ｂが設けられているため、基板電極４２ａ〜４２ｄ、および４２ｅ〜４２ｈの近傍のプリント配線板４１は、プリント配線板４１の板面の厚み方向であって、電子部品４４が実装されている方向に向かって容易にたわむ。この変形により、電子部品４４の長辺方向、つまり細隙４３ａ、４３ｂの両端部を通る直線４６ａ、４６ｂと直交する方向におけるプリント配線板４１と電子部品４４との間の膨張量の差が吸収され、はんだ接合部に生じた熱応力が緩和する。
However, since the
次に、電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より小さい場合について説明する。
回路基板１０４に熱が与えられると、プリント配線板４１と電子部品４４は膨張する。電子部品４４の線膨張係数がプリント配線板４１の線膨張係数より小さい場合、電子部品４４の膨張量はプリント配線板４１の膨張量を下回る。プリント配線板４１の基板電極４２ａ〜４２ｈと電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈとは、はんだ４７ａ〜４７ｈにより接合されているため、プリント配線板４１の膨張が拘束され、はんだ接合部に熱応力が生じる。
Next, the case where the linear expansion coefficient of the
When heat is applied to the
しかし、はんだ接合部の近傍には細隙４３ａ、４３ｂが設けられているため、基板電極間のプリント配線板１の熱膨張が細隙４３ａ、４３ｄに吸収され、プリント配線板１と電子部品４の熱膨張量の差が小さくなり、はんだ接合部に作用する熱応力が緩和される。
However, since the
プリント配線板４１の線膨張係数が電子部品４４の線膨張係数より小さい回路基板１０４の構成としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂製のプリント配線板に、セラミックス基板を搭載した電子部品４４を実装した場合が考えられる。しかしこれに限らず、ガラスクロス、ガラス不織布、紙基材などにエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを含浸させた基材やセラミックス基板に対して、シリコン、銅、アルミやポリブチレンテレフタラート、ポリアミド６６、ポリアセタールなどをベースとした電子部品を組み合わせてもよい。
As a configuration of the
なお、実施の形態２では、細隙４３ａ、４３ｂは、細隙４３ａ、４３ｂのＵ字形状の両端部を通る直線４６ａ、４６ｂが、電子部品４４の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙４３ａのＵ字形状の底部と、他方の短辺側に設けられた細隙４３ｂのＵ字形状の底部とが対向する場合について図示した。
In the second embodiment, the
しかしこれに限らず、例えば、図１８を参照して、細い破線で示した直線５６ａ、５６ｂが電子部品の短辺と平行で、一方の短辺側に設けられた細隙５３ａの両端部と、他方の短辺側に設けられた細隙５３ｂの両端部とが対向するように、細隙５３ａ、５３ｂが配置されていてもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, referring to FIG. 18,
以上のように構成されたプリント配線板４１、および回路基板１０４においては、基板電極４２ａ〜４２ｄ、および基板電極４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群の近傍に細隙４３ａ、４３ｂを設けることにより、プリント配線板４１と電子部品４４との線膨張係数の差に起因する熱応力が基板電極４２ａ〜４２ｈと電極端子４５ａ〜４５ｈとのはんだ接合部に生じたとしても、基板電極４２ａ〜４２ｈの近傍のプリント配線板４１が容易に変形するため、はんだ接合部に生じる熱応力を低減することができる。その結果、はんだ接合部の疲労寿命が改善する。
In the printed
また、この実施の形態においては、基板電極ごとに細隙を設けるのではなく、複数の基板電極４２ａ〜４２ｄ、または４２ｅ〜４２ｈからなる基板電極群を取り囲むように細隙を設けている。そのため、電子部品４４の電極端子４５ａ〜４５ｈの間隔が細隙を設けることができないほど狭い場合であっても、プリント配線板４１の変形を容易にしてはんだ接合部に生じる熱応力を緩和することができる。また、基板電極と基板電極の間を横切る細隙が減るため、基板電極４２ａ〜４２ｈからの配線方向の自由度が増すという利点も有する。
In this embodiment, a slit is not provided for each substrate electrode, but a slit is provided so as to surround a substrate electrode group composed of a plurality of
実施の形態３．
この発明の実施の形態３におけるプリント配線板の構成について、図１９、２０を用いて説明する。この実施の形態においては、基板電極の近傍に設けた細隙の両端部に円孔が形成されている点で実施の形態１、２と相違する。これ以外の構成は上述した実施の形態１、２と同様である
Embodiment 3 FIG.
The configuration of the printed wiring board according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the first and second embodiments in that circular holes are formed at both ends of a slit provided in the vicinity of the substrate electrode. Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.
図１９は、実施の形態１において説明した形状の細隙の両端部に円孔を形成したプリント配線板６１の上面図である。図２０は、実施の形態２において説明した形状の細隙の両端部に円孔を形成したプリント配線板７１の上面図である。
FIG. 19 is a top view of the printed
図１９を参照して、プリント配線板６１は、上面に実装される電子部品の電極端子に対応する位置に、基板電極６２ａを有する。また、基板電極６２ａの近傍には細隙６３ａが設けられている。
Referring to FIG. 19, printed
基板電極６２ａは、プリント配線板６１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
The
細隙６３ａは、プリント配線板６１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極６２ａを囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられている。また、Ｕ字形状の両端部には、細隙６３aの幅以上の径の円孔６８ａ、６８ｂが形成されている。基板電極６２ａは、図１９に細い破線で示した直線６６ａと細隙６３ａによって全周囲を取り囲まれる。直線６６ａは細隙６３ａのＵ字形状の一方の端部に形成された円孔６８ａと他方の端部に形成された円孔６８ｂとを通る仮想の直線である。
The
図２０を参照して、プリント配線板７１は、上面に実装される電子部品の一辺に沿って設けられた複数の電極端子に対応する位置に基板電極７２ａ〜７２ｄを有する。また、基板電極７２ａ〜７２ｂからなる基板電極群の近傍には細隙７３ａが設けられている。
Referring to FIG. 20, printed
基板電極７２ａ〜７２ｄは、プリント配線板７１の上面から下面に貫通する貫通孔で、貫通孔の開口部の近傍と貫通孔の内壁面に、Ｃｕなどの導電膜が設けられている。
The
細隙７３ａは、プリント配線板７１の上面から下面に貫通し、平面視において線状の隙間で、基板電極７２ａ〜７２ｄからなる基板電極群を囲む全周囲のうち、一方を除いた残りの三方を、Ｕ字形状に取り囲むように設けられている。また、Ｕ字形状の両端部には、細隙７３aの幅以上の径の円孔７８ａ、７８ｂが形成されている。基板電極７２ａ〜７２ｄからなる基板電極群は、図２０に細い破線で示した直線７６ａと細隙７３ａによって、全周囲を取り囲まれる。直線７６ａは細隙７３ａのＵ字形状の一方の端部に形成された円孔７８ａと他方の端部に形成された円孔７８ｂを通る仮想の直線である。
The slit 73a penetrates from the upper surface to the lower surface of the printed
以上のように構成されたプリント配線板６１、７１、およびこのプリント配線板６１、７１に電子部品を実装した回路基板においては、細隙６３ａ、７３ａの両端部に円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂを設けることにより、プリント配線板がたわむことによって生じる細隙６３ａ、７３ａの両端部での応力集中が緩和される。その結果、細隙６３ａ、７３ａの端部からプリント配線板６１、７１に発生する亀裂を防ぐことができる。
In the printed
また、細隙６３ａ、７３ａの両端部と円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂとの繋ぎ目を曲線にするなど、細隙６３ａ、７３ａの内壁を全て曲面で構成することにより、さらに応力集中を緩和することができる。
In addition, by forming the inner walls of the
また、細隙６３ａ、７３ａの両端部に円孔６８ａ、６８ｂ、７８ａ、７８ｂを設けることにより、細隙６３ａ、７３ａの両端部の間のプリント配線板６１、７１の幅が細くなるため、基板電極６２ａ、７２ａ〜７２ｄの近傍のプリント配線基板６１、７１の変形能が向上し、はんだ接合部に作用する熱応力をさらに低減することができる。
Further, by providing the
１ プリント配線板、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 基板電極、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 細隙、４ 電子部品、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 電極端子、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 細隙の両端部を結ぶ直線、７ｃ、７ｄ はんだ、６８ａ、６８ｂ 円孔。 1 Printed wiring board, 2a, 2b, 2c, 2d board electrode, 3a, 3b, 3c, 3d slit, 4 electronic component, 5a, 5b, 5c, 5d electrode terminal, 6a, 6b, 6c, 6d Straight line connecting parts, 7c, 7d Solder, 68a, 68b Circular hole.
Claims (7)
前記基板電極の近傍に前記プリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙が設けられ、前記基板電極が前記細隙の一方の端部と他方の端部とを通る仮想の直線と前記細隙とにより囲まれるプリント配線板。 In a printed wiring board having a substrate electrode connected to an electrode of an electronic component,
A linear slit is provided in the vicinity of the substrate electrode from the upper surface to the lower surface of the printed wiring board, and the substrate electrode passes through one end and the other end of the slit. A printed wiring board surrounded by a virtual straight line and the slit.
前記細隙と前記仮想の直線とにより囲まれることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。 The substrate electrode corresponding to a plurality of electrodes provided along one side of the electronic component,
The printed wiring board according to claim 1, wherein the printed wiring board is surrounded by the slit and the virtual straight line.
平面視においてＶ字形状、コの字形状、あるいはＵ字形状であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のプリント配線板。 The slit is
The printed wiring board according to claim 1, wherein the printed wiring board has a V shape, a U shape, or a U shape in plan view.
前記基板の上面から下面に貫通した貫通孔、または前記基板の表面に設けられたパッド電極であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプリント配線板。 The substrate electrode
The printed wiring board according to any one of claims 1 to 3, wherein the printed wiring board is a through-hole penetrating from the upper surface to the lower surface of the substrate or a pad electrode provided on the surface of the substrate.
端部に円孔が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプリント配線板。 The slit is
The printed wiring board according to claim 1, wherein a circular hole is formed at an end portion.
前記基板電極と前記電子部品の電極とが電気的に接合される回路基板。 A circuit board having an electronic component mounted on the printed wiring board according to claim 1,
A circuit board on which the substrate electrode and the electrode of the electronic component are electrically joined.
前記基板電極と前記電子部品の電極とを電気的に接合する第２の工程とを備えた回路基板の製造方法であって、
前記第２の工程後に、前記基板電極の近傍に前記プリント配線板の上面から下面に貫通し、平面視において線状の細隙を設ける第３の工程を行うことを特徴とする回路基板の製造方法。 A first step of forming a printed wiring board having a substrate electrode connected to an electrode of an electronic component;
A circuit board manufacturing method comprising a second step of electrically bonding the substrate electrode and the electrode of the electronic component,
After the second step, a third step of performing a third step of providing a linear slit in plan view, penetrating from the upper surface to the lower surface of the printed wiring board in the vicinity of the substrate electrode, is performed. Method.
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| JP2015211109A (en) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | 株式会社ケーヒン | Electronic circuit board |
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