特開 2024-98869 実装基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098869

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】実装基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 501B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002647

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】守田 大樹

(72)【発明者】

【氏名】神谷 隆宏

【テーマコード（参考）】

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E319AA02

5E319AC11

5E319CC33

5E319GG03

(57)【要約】

【課題】リフロー工法において半田を適切に貫通孔内に移動させるための技術を提供する。
【解決手段】実装基板は、実装部品のリードが挿入される貫通孔を有する基材と、前記基材の上面に配置される金属層であって、前記基材を上面視したときに前記貫通孔の周囲に配置される第１部分と、前記第１部分より前記貫通孔から離れた位置に配置される第２部分と、を備え、前記第１部分と前記第２部分が電気的に接続されている、金属層と、前記基材の前記上面に配置される断熱層であって、前記金属層の前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記第１部分と前記第２部分を断熱する、断熱層と、前記貫通孔の周囲で前記第１部分の上面に塗布された半田層と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

実装部品のリードが挿入される貫通孔を有する基材と、
前記基材の上面に配置される金属層であって、前記基材を上面視したときに前記貫通孔の周囲に配置される第１部分と、前記第１部分より前記貫通孔から離れた位置に配置される第２部分と、を備え、前記第１部分と前記第２部分が電気的に接続されている、金属層と、
前記基材の前記上面に配置される断熱層であって、前記金属層の前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記第１部分と前記第２部分を断熱する、断熱層と、
前記貫通孔の周囲で前記第１部分の上面に塗布された半田層と、
を備える、実装基板。

【請求項2】

請求項１に記載の実装基板であって、
前記貫通孔の周方向に沿って点在している複数の前記断熱層を備える、実装基板。

【請求項3】

請求項２に記載の実装基板であって、
前記複数の断熱層のそれぞれは、前記基材を上面視したときに、前記貫通孔から離間するにつれて拡大するテーパ状の２つの側面を有しており、
前記貫通孔の周方向に沿って隣り合う前記断熱層と前記断熱層の対向する前記側面は、前記貫通孔から離間するにつれて近接する、実装基板。

【請求項4】

請求項２に記載の実装基板であって、
前記断熱層は、空気層である、実装基板。

【請求項5】

請求項１に記載の実装基板であって、
前記断熱層は、導電性を有する材料で形成されており、
前記断熱層は、前記貫通孔の周方向の全周に亘って配置されている、実装基板。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の実装基板であって、
前記金属層の上面に配置され、少なくとも前記１部分のうち前記貫通孔から所定の距離だけ離れた位置において、前記第１部分上に配置されるレジスト層をさらに備え、
前記半田層は、前記レジスト層の上面、及び、前記レジスト層が配置されていない前記第１部分の上面に配置される、実装基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、実装基板に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、実装部品のリードを挿入するための貫通孔が設けられる実装基板が開示されている。このような実装基板は、貫通孔が設けられる基材と、貫通孔の周囲に配置される金属層を備えており、貫通孔の周囲の金属層の上面に半田が塗布される。リフロー工法が用いられると、貫通孔内にリードが挿入された状態で加熱され、加熱により貫通孔の周囲に塗布された半田が貫通孔内に侵入する。これにより、貫通孔に挿入されたリードが半田付けされる。半田は実装面だけでなく貫通孔内にも侵入するため、実装面には多くの半田が塗布される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－８０６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のような実装基板では、リフロー工法により貫通孔内に半田を侵入させる。貫通孔の周囲には、貫通孔内に侵入させる分の半田が塗布される。しかしながら、例えばグラウンド接続部等のように、基材に配置される金属層の面積が広いと、リフロー工法の際の温度管理が難しくなり、塗布された半田の一部が、貫通孔内に移動せずに実装基板の表面に残留することがある。基材の表面に半田が残留すると、半田ボールやブリッジとなり、不良の原因となることがあった。

【0005】

本明細書は、リフロー工法において半田を適切に貫通孔内に移動させるための技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術の第１の態様では、実装基板が、実装部品のリードが挿入される貫通孔を有する基材と、前記基材の上面に配置される金属層であって、前記基材を上面視したときに前記貫通孔の周囲に配置される第１部分と、前記第１部分より前記貫通孔から離れた位置に配置される第２部分と、を備え、前記第１部分と前記第２部分が電気的に接続されている、金属層と、前記基材の前記上面に配置される断熱層であって、前記金属層の前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、前記第１部分と前記第２部分を断熱する、断熱層と、前記貫通孔の周囲で前記第１部分の上面に塗布された半田層と、を備える。

【0007】

この構成によれば、断熱層を備えることにより、金属層の第１部分と第２部分とが断熱され、貫通孔の周囲の第１部分の温度を制御し易くなる。半田層は、第１部分の貫通孔の周囲に配置されるため、半田が貫通孔内に移動し易くなり、基材の表面に半田が残留することを抑制することができる。

【0008】

第２の態様では、上記の第１の態様において、実装基板が、前記貫通孔の周方向に沿って点在している複数の前記断熱層を備えていてもよい。この構成によれば、複数の断熱層が貫通孔の周方向に配置されるため、複数の断熱層により金属層の第１部分を取り囲むことができ、第１部分の温度を適切に制御することができる。

【0009】

第３の態様では、上記の第１の態様において、前記複数の断熱層のそれぞれは、前記基材を上面視したときに、前記貫通孔から離間するにつれて拡大するテーパ状の２つの側面を有していてもよい。前記貫通孔の周方向に沿って隣り合う前記断熱層と前記断熱層の対向する前記側面は、前記貫通孔から離間するにつれて近接していてもよい。この構成によれば、隣り合う断熱層の対向する側面が、貫通孔から離間するにつれ近接する。すなわち、貫通孔に近接するほど、隣り合う断熱層の間の金属層の面積が広くなる。このため、半田が金属層の面積が広い貫通孔側に移動し易くなり、実装基板の表面に半田を残留し難くすることができる。

【0010】

第４の態様では、上記の第２又は第３の態様において、前記断熱層は、空気層であってもよい。この構成によれば、断熱層はスリットとして設けることができ、断熱層を容易に形成することができる。

【0011】

第５の態様では、上記の第１の態様において、前記断熱層は、導電性を有する材料で形成されていてもよい。前記断熱層は、前記貫通孔の周方向の全周に亘って配置されていてもよい。この構成によれば、断熱層が導電性を有する材料で形成されているため、断熱層を介して第１部分と第２部分が電気的に接続される。これにより、断熱層が貫通孔の周方向の全周に亘って配置されていても、第１部分と第２部分を電気的に接続させることができると共に、第１部分の全体が断熱層により囲まれるので第１部分の温度を適切に制御することができる。

【0012】

第６の態様では、上記の第１～第５の態様のいずれか１つにおいて、実装基板が、前記金属層の上面に配置され、少なくとも前記１部分のうち前記貫通孔から所定の距離だけ離れた位置において、前記第１部分上に配置されるレジスト層をさらに備えていてもよい。前記半田層は、前記レジスト層の上面、及び、前記レジスト層が配置されていない前記第１部分の上面に配置されていてもよい。この構成によれば、半田層は、レジスト層と、レジスト層が配置されていない第１部分の上面に配置される。実装基板が加熱されると、レジスト層は半田を弾くため、レジスト層の上面に配置された半田は、レジスト層が配置されていない第１部分の上面側に移動し易くなり、半田層全体が貫通孔に向かって移動し易くなる。このため、基材の表面に半田を残留し難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施例の実装基板を示す上面図。

【図2】図１の要部ＩＩの拡大図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。

【図4】第２実施例の貫通孔近傍を示す上面図。

【図5】第３実施例の貫通孔近傍を示す上面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施例）
第1実施例の実装基板１０について図面を参照して説明する。図１は、実装基板１０を部分的に示す上面図である。図１に示すように、実装基板１０には、複数の貫通孔８が設けられている。貫通孔８は、実装部品を実装する実装面（以下、上面ともいう）からその反対側の面（以下、下面ともいう）まで貫通している。貫通孔８には、実装部品のリードが挿入される。図１では、１つの実装部品が備える複数のリードを挿入するための複数（図１では、６個）の貫通孔８を図示している。実装基板１０の貫通孔８に実装部品のリードを挿入した状態で、リフロー工法が実行される。リフロー工法を実行することにより、実装部品のリードが貫通孔８内に半田付けされる。

【0015】

貫通孔８の周囲の構成について説明する。図２は、複数の貫通孔８のうちの１つを示す上面図であり、図３は、後述の断熱層４０が設けられている部分で、貫通孔８を切断したときの断面図である。図２及び図３に示すように、実装基板１０は、基材１２と、金属層２０と、レジスト層３０と、半田層３６と、断熱層４０を備えている。

【0016】

基材１２には、貫通孔１４が設けられている。基材１２の貫通孔１４の周囲において、基材１２の上面には、金属層２０が配置されている。金属層２０は、基材１２の貫通孔１４内にも配置されており、基材１２の貫通孔１４を介して基材１２の下面まで伸びている。基材１２の貫通孔１４内に配置された金属層２０によって、実装基板１０の貫通孔８が形成されている。

【0017】

金属層２０は、貫通孔８の近傍に配置される第１部分２２と、第１部分２２より貫通孔８から離れた位置に配置される第２部分２４を備えている。第１部分２２は、断熱層４０より貫通孔８に近い位置に配置されており、第２部分２４は、断熱層４０より貫通孔８から離れた位置に配置されている。後述するように、断熱層４０は、貫通孔８の周方向に沿って点在している。このため、第１部分２２と第２部分２４は、断熱層４０が配置されていない位置で接続されており、電気的に接続されている。

【0018】

また、図１に示すように、金属層２０は、複数の貫通孔８の近傍だけでなく、基材１２の上面の広い範囲に配置されている。具体的には、１つの実装部品の複数のリードを挿入するための複数（図１では、６個）の貫通孔８の周囲の金属層２０は、連続して（繋がって）配置されている。また、金属層２０は、例えばグラウンド接続部等の貫通孔８から離れた位置に配置される別の部材（図示省略）と電気的に接続されるように、貫通孔８から離れた位置まで広がっている。

【0019】

図２及び図３に示すように、レジスト層３０は、金属層２０の上面に配置されている。具体的には、レジスト層３０は、金属層２０の第１部分２２の上面に配置される部分３２（以下、第１レジスト層３２ともいう）と、金属層２０の第２部分２４の上面に配置される部分３４（以下、第２レジスト層３４ともいう）を備えている。第１レジスト層３２は、第１部分２２のうち貫通孔８から所定の距離だけ離れた位置において、第１部分２２の上面に配置されている。すなわち、貫通孔８の近傍では、金属層２０（詳細には、第１部分２２）の上面にはレジスト層３０が配置されていない。第２レジスト層３４は、第２部分２４の上面全体に配置されている。第１レジスト層３２と第２レジスト層３４は繋がっている。

【0020】

半田層３６は、金属層２０の第１部分２２の上面（又は上方）に配置される。具体的には、半田層３６は、第１部分２２の上面のうち、第１レジスト層３２が配置されていない部分において第１部分２２の上面に配置されると共に、第１レジスト層３２の上面にも配置される。ただし、半田層３６は、第１レジスト層３２の上面のうち、第１レジスト層３２の外周付近には配置されず、貫通孔８に近い位置にのみ配置される。半田層３６は、貫通孔８の周囲に配置される。このため、リフロー工法を実行すると、半田層３６と接触している金属層２０に沿って貫通孔８内に半田が侵入し、実装部品のリードが貫通孔８内で半田付けされる。

【0021】

断熱層４０は、金属層２０の第１部分２２と第２部分２４との間に設けられている。断熱層４０は、基材１２の上面に設けられており、第１部分２２と第２部分２４との間を断熱する。本実施例では、断熱層４０は、空気層である。すなわち、断熱層４０は、基材１２が露出するように設けられたスリットであり、断熱層４０（すなわち、スリット）では、基材１２の上面にレジスト層３０と金属層２０が配置されない。断熱層４０は、複数設けられており、複数の断熱層４０は、貫通孔８の周方向に沿って点在している。各断熱層４０は、上面視したときに、金属層２０の第１部分２２の外周形状に沿った円弧状である。

【0022】

（効果）
上記の構成によれば、第１部分２２と第２部分２４との間に断熱層４０を設けることによって、後のリフロー工法において、半田を貫通孔８内に侵入させるために金属層２０の第１部分２２の温度を制御し易くなる。上述したように、金属層２０は、貫通孔８の周囲だけでなく、実装基板１０の比較的広い範囲に配置されることがある。このような場合、半田を貫通孔８内に侵入させるための金属層２０の第１部分２２の温度の制御が難しくなる。第１部分２２と第２部分２４との間に断熱層４０を設けると、断熱層４０で金属層２０の第１部分２２と第２部分２４とが断熱されるため、断熱層４０より貫通孔８から離れた部分（すなわち、第２部分２４）は、半田の移動に対する温度の影響が小さくなる。このため、金属層２０が比較的広い範囲に配置されている場合であっても、半田を貫通孔８内に侵入させるために金属層２０の第１部分２２の温度を制御し易くすることができる。

【0023】

また、図２に示すように、断熱層４０は、複数設けられており、複数の断熱層４０は、貫通孔８の周方向に沿って点在している。本実施例では、断熱層４０は空気層であるため、断熱層４０は、金属層２０の第１部分２２と第２部分２４とを断熱するだけでなく、電気的に切断してしまう。複数の断熱層４０を貫通孔８の周方向に沿って点在するように配置することによって、周方向に隣接する断熱層４０の間で、金属層２０（すなわち、第１部分２２と第２部分２４）が接続され、金属層２０が、第１部分２２と第２部分２４で分離することを回避できる。このため、金属層２０の第１部分２２と第２部分２４とを断熱層４０で断熱しながら、金属層２０全体を電気的に接続することができる。

【0024】

なお、本実施例では、断熱層４０が８個設けられていたが、断熱層４０の数は特に限定されない。例えば、断熱層は、８個より少なくてもよいし、８個より多くてもよい。

【0025】

（第２実施例）
上記の第１実施例では、各断熱層４０は、上面視したときに円弧状であったが、このような構成に限定されない。例えば、図４に示すように、各断熱層１４０は、上面視したときに扇型であってもよい。なお、第２実施例の実装基板は、断熱層１４０の形状が、上記の第１実施例の断熱層４０と相違しており、その他の構成は略同一である。そこで、第１実施例の実装基板１０と同一の構成については、その説明を省略する。

【0026】

断熱層１４０は、金属層２０の第１部分２２と第２部分２４との間に配置されている。断熱層１４０は、空気層である。断熱層１４０は、複数設けられており、複数の断熱層１４０は、貫通孔８の周方向に沿って点在している。各断熱層１４０は、上面視したときに扇形である。具体的には、断熱層１４０は、２つの側面１４２を備えており、２つの側面１４２は、貫通孔８から離間するにつれて拡大するテーパ状となっている。また、隣り合う２つの断熱層１４０ａ、１４０ｂの対向する側面（図４では、断熱層１４０ａの断熱層１４０ｂ側の側面１４２ａと、断熱層１４０ｂの断熱層１４０ａ側の側面１４２ｂ）は、貫通孔８から離間するにつれて近接している。すなわち、隣り合う断熱層１４０間では、金属層２０（図４では、レジスト層３０の下方に配置されており、図示されていない金属層２０）は、貫通孔８に近づくほど広くなる。これにより、リフロー工法の際に加熱したときに、半田が貫通孔８側に移動し易くなり、半田が実装基板上に残留することを抑制できる。

【0027】

なお、上記の第１実施例では、各断熱層４０が上面視したときに円弧状である場合を例示し、上記の第２実施例では、各断熱層１４０が上面視したときに扇型である場合を例示したが、このような構成に限定されない。また、上記の第１実施例及び第２実施例では、複数の断熱層４０、１４０が貫通孔８の周方向に均等な位置に点在していたが、このような構成に限定されない。実装基板１０の構成や貫通孔８の位置によっては、複数の断熱層は、貫通孔８の周方向に不均等な位置に点在していてもよい。

【0028】

（第３実施例）
上記の第１実施例及び第２実施例では、断熱層４０、１４０は空気層であったが、このような構成に限定されない。例えば、断熱層は、導電性の材料で形成されていてもよい。以下に、図５を参照して、第３実施例の断熱層２４０について説明する。

【0029】

断熱層２４０は、金属層２０の第１部分２２と第２部分２４との間に配置されている。断熱層２４０は、上記の第１実施例及び第２実施例とは異なり、第１部分２２と第２部分２４との間に導電性かつ断熱性の材料が充填されることで形成されている。導電性かつ断熱性の材料としては、例えば、ステンレス（金属）、ポリアセチレン、ポリチオフェン（樹脂）、及びその他の導電性樹脂材料が挙げられる。また、断熱層２４０は、貫通孔８の周方向に全周に亘って連続して配置されている。断熱層２４０は、導電性を有しているため、断熱層２４０によって金属層２０の第１部分２２と第２部分２４が分離されても、第１部分２２と第２部分２４は断熱層２４０を介して電気的に接続される。このため、断熱層４０、１４０が空気層であった上記の第１実施例及び第２実施例と異なり、断熱層２４０は、貫通孔８の周方向に全周に亘って配置することができる。このように配置することにより、１部分２２と第２部分２４は、電気的に接続されながら断熱される。このため、リフロー工法の際には、半田を貫通孔８に移動し易くすることができる。

【0030】

なお、本実施例では、断熱層２４０は、貫通孔８の周方向に全周に亘って配置されていたが、このような構成に限定されない。断熱層を導電性の材料で形成した場合にも、上記の第１実施例及び第２実施例と同様に、断熱層を複数設け、複数の断熱層２４０を貫通孔８の周方向に沿って点在するように配置してもよい。

【0031】

また、上記の第１～第３実施例では、基材１２の貫通孔１４内に配置された金属層２０によって、実装基板１０の貫通孔８が形成されていたが、このような構成に限定されない。例えば、基材１２の貫通孔１４内には金属層が配置されていなくてもよい。この場合、金属層は、基材１２の貫通孔１４の周囲において、基材１２の上面と下面とに分離して配置され、基材１２の貫通孔１４が、実装基板１０の貫通孔８となる。このような場合であっても、後のリフロー工法において、半田が実装基板１０の貫通孔（すなわち、基材の貫通孔１４）内に侵入することによって、侵入した半田を介して、基材１２の上面側の金属層と下面側の金属層とを電気的に接続することができる。

【0032】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0033】

８：実装基板の貫通孔、
１０：実装基板
１２：基材
１４：基材の貫通孔
２０：金属層
２２：第１部分
２４：第２部分
３０：レジスト層
３２：第１レジスト層
３４：第２レジスト層
３６：半田層
４０、１４０、２４０：断熱層
１４２：断熱層の側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】