JP2006156703A - 回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 回路基板の製造工程において、リフローによる半田付けで各部品を基板の両面共に実装できるようにする。また、そのようにして製造された回路基板を提供できるようにする。
【解決手段】 基板１２には、スルーホール化された穴１２−３，１２−４が形成されており、コネクタ１１は、基板厚ｄよりも短い接続端子１１−１，１１−２を有している。このため、接続端子１１−１，１１−２のそれぞれが穴１２−３，１２−４のそれぞれに挿入された後、基板１２の裏面１２−２側でリフローによる半田付けが行われると、裏面１２−２側の図示せぬ部品と共にコネクタ１１も基板１２に実装される。即ち、基板１２の表面１２−１と裏面１２−２との両面共に１以上の部品（コネクタ１１以外図示せず）がリフローによる半田付けで実装される。本発明は、回路基板に適用可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回路基板に関し、特に、その製造工程において、リフローによる半田付けで各部品を基板の両面共に実装することが可能になった回路基板に関する。

従来、基板に部品を実装するための半田付けの手法として、リフローと称される手法が広く利用されている。リフローは、主に次の第１の工程と第２の工程とからなる。

即ち、第１の工程とは、基板の面上の各部品の配置予定位置（例えばランド等）と対応する場所に穴が空けられた薄い金属のシート（以下、メタルスクリーンと称する）を、基板の面上に乗せた状態で、メタルスクリーンの上からクリーム半田を各穴のそれぞれに充填させることで、基板の面上の各部品の配置予定位置にクリーム半田を転写させる、といった工程である。

第２の工程とは、各部品を上述した配置予定位置に仮配置させた状態で、リフロー炉と称される加熱装置を用いてプリント基板を加熱してクリーム半田を溶融させて各部品をその配置予定位置に接合させる、といった工程である。

しかしながら、従来、回路製造装置または製造者等は、コネクタを含む各部品を基板の両面に実装させる場合、リフローによる半田付けを両面共に行うことは非常に困難であるという課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、回路基板の製造工程において、リフローによる半田付けで各部品を基板の両面共に実装できるようにするものである。また、そのようにして製造された回路基板を提供できるようにするものである。

本発明の回路基板は、第１の面とそれに対向する第２の面との両面上に１以上の部品がリフローによる半田付けで実装された回路基板であって、回路基板には、第１の面と第２の面とを貫通する穴が１以上形成され、回路基板に実装された１以上の部品の中には、第１の面から第２の面までの距離である基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品が少なくとも存在し、１以上の接続端子のそれぞれが１以上の穴のうちの所定の１つに第１の面から第２の面に向かう方向で挿入された後、第２の面側でリフローによる半田付けが行われた結果として、１以上の接続端子を有する部品が回路基板に実装されていることを特徴とする。

回路基板に形成された１以上の穴のうちの少なくとも接続端子が挿入される穴は、スルーホール化されているようにすることができる。

本発明の回路基板においては、第１の面とそれに対向する第２の面との両面上に１以上の部品がリフローによる半田付けで実装されている。回路基板に実装された１以上の部品の中には、第１の面から第２の面までの距離である基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品が少なくとも存在する。１以上の接続端子のそれぞれが回路基板に形成された１以上の穴のうちの所定の１つに第１の面から第２の面に向かう方向で挿入された後、第２の面側でリフローによる半田付けが行われた結果として、１以上の接続端子を有する部品は回路基板に実装されている。

以上のごとく、本発明によれば、半田付けで各部品が両面に実装された回路基板を提供することができる。特に、両面共にリフローによる半田付けで各部品が実装された回路基板を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

本発明によれば、回路基板を提供することができる。この回路基板（例えば図２の回路基板）は、第１の面（例えば、図２の基板１２の面１２−１）とそれに対向する第２の面（例えば、図２の基板１２の面１２−２）との両面上に１以上の部品がリフローによる半田付けで実装された回路基板であって、前記回路基板には、前記第１の面と前記第２の面とを貫通する穴（例えば、図２の穴１２−３，１２−４）が１以上形成され、前記回路基板に実装された１以上の前記部品の中には、前記第１の面から前記第２の面までの距離である基板厚（例えば、図２の基板厚ｄ）よりも短い接続端子（例えば、図２の接続端子１１−１，１１−２）を１以上有する部品（例えば、図２のコネクタ１１）が少なくとも存在し、１以上の前記接続端子のそれぞれが１以上の前記穴のうちの所定の１つに前記第１の面から前記第２の面に向かう方向で挿入された後、前記第２の面側で前記リフローによる半田付けが行われた結果として、１以上の前記接続端子を有する前記部品が前記回路基板に実装されていることを特徴とする。

なお、本発明によれば、図示はしないが、上述した本発明の回路基板を製造するための製造方法、その製造方法に従って本発明の回路基板を製造する製造装置、その製造装置を制御するコンピュータに実行させるプログラム、および、そのプログラムを記録した記録媒体等も当然ながら提供される。

ここで言う製造方法とは例えば、次のような方法である。即ち、基板の面のうちの第１の面とそれに対向する第２の面との両面上に１以上の部品をリフローによる半田付けで実装させることで、回路基板を製造する製造方法であって、その回路基板に、第１の面と第２の面とを貫通する穴を１以上形成し、その回路基板に実装させる１以上の部品のうちの少なくともひとつとして、第１の面から第２の面までの距離である基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品を製造または用意して、１以上の接続端子のそれぞれを１以上の穴のうちの所定の１つに第１の面から第２の面に向かう方向で挿入させた後、第２の面側でリフローによる半田付けを行うことで、１以上の接続端子を有する部品を回路基板に実装することを特徴とする製造方法が、本発明で提供可能な製造方法である。

次に、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明がなされるまでの経緯について説明する。

はじめに、本発明人は、上述した従来の課題が生じる要因について解析した。そこで以下、図１を参照して、本発明人による解析結果、即ち、上述した従来の課題が生じる要因について説明する。

図１は、従来の回路基板の断面図を示している。

なお、本明細書においては、回路基板とは、各部品が実装済みの基板、即ち、実装済みの各部品も含む基板全体のことを言う。ここで言う実装済みとは、各部品が、基板上の配置予定位置に配置されて、半田付けにより基板と接合された状態のことを言う。即ち、本明細書においては、回路基板と、各部品が実装される前の基板若しくは回路基板のうちの各部品を除いた部分とを明確に区別する。

図１の例では、従来の回路基板は、プリント基板等からなる従来の基板２、その基板２の第１の面２−１上に実装される従来のコネクタ１、および、その基板２の面のうちの第１の面２−１とそれに対向する第２の面２−２とのそれぞれの上に実装される図示せぬ１以上の部品から構成されている。

なお、以下、便宜上、図中上側に位置している面を表面と称し、その表面と対向する面、即ち、図中下側に位置している面を裏面と称する。例えば図１の例では、面２−１が表面となり、面２−２が裏面となる。

例えばいま、図１の従来の回路基板が製造されている段階であるとする。具体的には、従来の基板２のうちの、表面２−１上には図示せぬ部品が１以上実装済みであり、裏面２−２には部品がまだ実装されていない状態であるとする。

ここで注目すべき点は、従来のコネクタ１は表面２−１上に実装される部品であるが、その実装のためには、従来のコネクタ１の補強足１−１，１−２（以下、接続端子１−１，１−２と称する）のそれぞれを、従来の基板２に形成された穴２−３，２−４のそれぞれの中に挿入させる必要があるという点である。

従って、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２のそれぞれは、図１に示されるように、半田３−１，３−２のそれぞれにより、従来の基板２の裏面２−２に形成された図示せぬ銅箔ランド等と接合される。即ち、従来のコネクタ１の半田付けは、従来の基板２の裏面２−２側で行われることになる。

しかしながら、図１に示されるように、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２のそれぞれは、従来の基板２の基板厚ｄよりも長い。このため、回路製造装置または回路製造者等は、従来のコネクタ１を従来の基板２の表面２−１上に仮配置させた状態で、従来の基板２の裏面２−２側で図示せぬ各部品をリフローによる半田付けで実装させようとしても、リフローの上述した第１の工程の段階で、接続端子１−１，１−２のうちの裏面２−２よりも突出している部分が邪魔をして、メタルスクリーンの上からクリーム半田を各穴のそれぞれに充填させることが非常に困難になる。即ち、従来のコネクタ１を含む各部品を従来の基板２の両面共に実装する場合、従来のコネクタ１の実装面となる表面２−１の反対側の裏面２−２側では、リフローによる半田付けを行うことが非常に困難になる、といった上述した従来の課題が生じてしまう。

このため、従来、回路製造装置または回路製造者等は例えば、従来のコネクタ１を取り除いた状態で、従来の基板２の表面２−１と裏面２−２との両面共にリフローによる半田付けを行って各部品（コネクタ１を除く）を装着させた後、裏面２−２のうちの半田付け済みの部分に対してマスク処理を施した上で、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２のそれぞれを裏面２−２側の銅箔ランドに接合するための半田付けをディップ等により行う、といった煩雑で時間のかかる工程をさらに行わなければならなかった。ディップとは、溶融半田が入った槽の中に基板を浸すことで半田付けを行う、といった半田付けの手法のことをいう。

以上説明したように、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２が従来の基板２の基板厚ｄよりも長いことが上述した従来の課題が生じる要因であると、本発明人は解析した。

そこで、本発明人は、この要因を取り除いた回路基板、即ち、従来の課題を解決可能な回路基板を発明した。本発明が適用されるこの回路基板は、例えば図２に示される形態を取ることが可能である。即ち、図２は、本発明が適用される回路基板の一実施の形態を示す断面図である。

図２の例では、本発明の回路基板は、プリント基板等からなる本発明の基板１２、その基板１２の表面１２−１上に実装される本発明のコネクタ１１、および、その基板１２の面のうちの表面１２−１と裏面１２−２とのそれぞれの上に実装される図示せぬ１以上の部品から構成されている。

ここで、本発明のコネクタ１１について説明する。

本発明のコネクタ１１は、本発明の基板１２の基板厚ｄよりも短い補強足１１−１，１１−２（以下、接続端子１１−１，１１−２と称する）を有している。このため、図２に示されるように、本発明のコネクタ１１が本発明の基板１２の表面１２−１上に配置されても、その接続端子１１−１，１１−２は、本発明の基板１２の裏面１２−２よりも突出しないことがわかる。

このように、基板厚ｄよりも長い接続端子１−１，１−２を有する従来のコネクタ１の代わりに、基板厚ｄよりも短い接続端子１１−１，１１−２を有するコネクタ１２を採用することで、上述した従来の課題を解決することができる。即ち、本発明のコネクタ１１の接続端子１１−１，１１−２のそれぞれを、本発明の基板１２の表面１２−１から裏面１２−２に向かう方向で、穴１２−１，１２−２のそれぞれに挿入させた状態で、即ち、本発明のコネクタ１１を本発明の基板１２の表面１２−１上に仮配置させた状態で、本発明の基板１２の裏面１２−２側の図示せぬ各部品と、接続端子１１−１，１１−２とを共に、リフローによる半田付けで本発明の基板１２に実装させることが容易に可能になる。接続端子１１−１，１１−２は裏面１２−２よりも突出せず、このため、リフローの上述した第１の工程においてメタルスクリーンの上からクリーム半田を各穴のそれぞれに充填させることが容易に可能になるからである。

なお、当然ながら、従来のコネクタ１の代わりに本発明のコネクタ１１を単に採用するだけで、本発明の基板１２のみならず、図１の従来の基板２等他の基板（ただし、接続端子１１−１，１１−２の長さ以上の基板厚を有する基板）に対しても、その両面共にリフローによる半田付けを容易に行うこと、即ち、上述した従来の課題を解決することが可能になる。

しかしながら、従来のコネクタ１の代わりに本発明のコネクタ１１が採用された場合であっても、図１の従来の基板２等他の基板が採用された場合には、次のような新たな課題が生じてしまう。即ち、本発明のコネクタ１１の接続端子１１−１，１１−２のそれぞれが例えば図１の従来の穴２−３，２−４のような単純な穴に挿入された状態で、リフローによる半田付けが行われた場合、接続端子１１−１，１１−２と従来の基板２との接続強度（以下、実装強度と称する）が弱くなるという新たな課題が生じてしまう。

この新たな課題が生じる要因は次の通りである。

即ち、上述したように、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２は、従来の基板２の裏面２−２に形成された銅箔ランドにて半田付けされることで、基板２と接合される。この場合、従来のコネクタ１の接続端子１−１，１−２は、従来の基板２の裏面２−２よりも突出するために、銅箔ランドとの距離は短くなり、その結果として、実装強度が保たれていた。しかしながら、本発明のコネクタ１１の接続端子１１−１，１１−２では、従来の基板２の基板厚ｄよりも短いために、従来の基板２の裏面２−２よりも突出せずに、その穴２−３，穴２−４の内部に位置することになる。このため、接続端子１１−１，１１−２と銅箔ランドとの間の距離は従来よりも必然的に遠くなる。

また、従来の基板２の穴２−３，２−４の内壁部分は樹脂等で形成されているため、半田付けでは、実用に耐え得る接合は実質上不可能である。即ち、接続端子１１−１，１１−２のそれぞれと穴２−３，２−４のそれぞれの内壁部分との接合自体は半田付けで可能になることはあっても、本発明のコネクタ１１等に対してほんの僅かな力が加わっただけでも、接続端子１１−１，１１−２のそれぞれと穴２−３，２−４のそれぞれの内壁部分とを接合している半田は、穴２−３，２−４のそれぞれの内壁部分から外れてしまう。換言すると、穴２−３，２−４のそれぞれの内壁部分は、接続端子１１−１，１１−２のそれぞれが半田付けで接合される部分であるとは言えない。

従って、結局のところ、従来の基板２においては、接続端子１１−１，１１−２が半田付けで接合される部分としては、遠い場所に位置する銅箔ランドのみしか存在しないことが要因となって、実装強度が弱くなってしまうという新たな課題が生じてしまう。

そこで、本発明人は、この要因を取り除いて新たな課題を解決すべく、本発明のコネクタ１１の接続端子１１−１，１１−２のそれぞれが挿入される穴、即ち、図２の例では穴１２−３，１２−４のそれぞれをスルーホール化する手法をさらに発明した。換言すると、基板厚ｄよりも短い接続端子１１−１，１１−２を有するコネクタ１１に加えてさらに、その接続端子１１−１，１１−２を挿入させるためのスルーホール化された穴１２−３，１２−４が形成された基板１２が、本発明人により発明された。さらに言えば、スルーホール化された穴１２−３，１２−４のそれぞれの中に、基板厚ｄよりも短い接続端子１１−１，１１−２のそれぞれが挿入された状態で、基板１２の両面共リフローにより半田付けが行われることで、コネクタ１１を含む各部品が両面に実装された図２の回路基板が、本発明人により発明されたとも言える。

スルーホール化とは、本来、多層プリント基板において異なる層間を接続するための技術であって、プリント基板に穴（ホール）をあけて、その穴の内壁にメッキを施し、目的の層間を接続する技術を言う。

従って、本発明の基板１２の穴１２−３，１２−４をスルーホール化するとは、穴１２−３，１２−４の内壁にメッキを施し、さらに必要に応じて、本発明の基板１２の表面１２−１や裏面１２−２の穴１２−３，１２−４の近傍にもメッキを施すことをいう。また、この場合、メッキの材質は、特に銅箔に限定されず、半田と接合可能であれば任意の材質で構わない。

これにより、本発明のコネクタ１１の接続端子１１−１，１１−２は、本発明の基板１２のスルーホール化された穴１２−３，１２−４の内壁部分（メッキ部分）で半田付けされるので、実装強度が上がるという効果、即ち、上述した新たな課題を解決できるという効果を奏することが可能になる。係る効果を奏することは、図２において半田１３−１，１３−２のそれぞれがスルーホール化された穴１２−３，１２−４のそれぞれに充填されている様子からも容易にわかることである。

以上、本発明が適用される回路基板として、図２の例を用いて説明したが、本発明は、図２の例に限定されず、様々な形態を取ることが可能である。換言すると、本発明は、次のような特徴を備える回路基板であれば足り、その形態は図２の例に限定されず様々な形態を取ることが可能である。

即ち、本発明の回路基板は、第１の面とそれに対向する第２の面との両面上に１以上の部品がリフローによる半田付けで実装された回路基板であって、回路基板には、第１の面と第２の面とを貫通する穴が１以上形成され、回路基板に実装された１以上の部品の中には、第１の面から第２の面までの距離である基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品が少なくとも存在し、１以上の接続端子のそれぞれが１以上の穴のうちの所定の１つに第１の面から第２の面に向かう方向で挿入された後、第２の面側でリフローによる半田付けが行われた結果として、１以上の接続端子を有する部品が回路基板に実装されていることを特徴とすればよい。

なお、「第１の面から第２の面までの距離である回路基板の基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品」とは、上述した図２の例ではコネクタ１１が該当するが、当然ながらコネクタ１１に限定されないことは言うまでも無い。

また、ここで言う接続端子とは、その接続端子を有する部品を基板と固定する（実装させる）ための端子を言い、その接続端子を有する部品が、基板上に形成された銅箔ランドや基板上に実装された部品等他の導電体と電気的に接続されるか否かは問わない。

係る特徴的構成を有する回路基板であれば、何れの形態の回路基板であっても、回路基板の製造工程において、リフローによる半田付けで各部品を基板の両面共に実装すること、即ち、［発明が解決しようとする課題］で上述した従来の課題を解決することが容易に可能になる。

さらに、上述した新たな課題を解決する必要がある場合、即ち、接続端子を有するコネクタ等の部品を基板に実装する際にその実装強度を上げる必要がある場合、本発明の回路基板は、上述した特徴に加えてさらに、その接続端子が挿入される上述した穴がスルーホール化されているという特徴を単に備えていればよい。

従来の回路基板の一例を示す断面図である。 本発明が適用される回路基板の一例を示す断面図である。

符号の説明

１１ コネクタ，− １１１，１１−２ 接続端子， １２ 基板， １２−１ 表面， １２−２ 裏面， １２−３，１２−４ スルーホール化された穴， １３−１，１３−２ 半田

Claims (2)

1. 第１の面とそれに対向する第２の面との両面上に１以上の部品がリフローによる半田付けで実装された回路基板であって、
   前記回路基板には、前記第１の面と前記第２の面とを貫通する穴が１以上形成され、
   前記回路基板に実装された１以上の前記部品の中には、前記第１の面から前記第２の面までの距離である基板厚よりも短い接続端子を１以上有する部品が少なくとも存在し、
   １以上の前記接続端子のそれぞれが１以上の前記穴のうちの所定の１つに前記第１の面から前記第２の面に向かう方向で挿入された後、前記第２の面側で前記リフローによる半田付けが行われた結果として、１以上の前記接続端子を有する前記部品が前記回路基板に実装されている
   ことを特徴とする回路基板。
2. 前記回路基板に形成された１以上の前記穴のうちの少なくとも前記接続端子が挿入される穴は、スルーホール化されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

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