JP5213074B2 - プリント配線板及びそれに用いるパッド設計手法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線板及びそれに用いるパッド設計手法に関し、特にＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）放熱用のプリント配線板に関する。

上述した本発明に関連するプリント配線板では、放熱用パッドをソルダーレジストで分割し、ソルダーレジスト部分にスルーホールを配置し、クリーム半田を分割パッド内に印刷することで、スルーホールへの溶融半田の流入を防ぎ、半田流入に伴うボイド（空洞）の発生を抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。

発熱するＳＭＴ部品の放熱用電極とＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ：プリント配線板）上の放熱用パッドとの接続均一性の確保、及び接続強度を高めるために、図６に示すような技術がある。

図６に示す技術は、クリーム半田塗付領域１１をソルダーレジスト８で分割し、溶融した半田が流出しない領域を確保し、その半田が流出しない領域に熱伝導用のスルーホール７を設けることで、図７に示すようなスルーホール７から溶融した半田が流れ出ることによって生じるボイド（空洞）３を抑制し、接続均一性を得ることで、高い放熱効果、高い接続強度を実現するというものである。

特開２００２−２６４６８号公報

しかしながら、本発明に関連するプリント配線板では、上記の技術を用いる場合、溶融半田の移動量がほとんど期待されないため、フラックスや水分等が気化することによって発生するボイド（空洞）に対してはその抑制効果が得られないという問題点がある。

すなわち、図６に示す技術は、スルーホールへ溶融半田が流れ込むことによって発生するボイド（空洞）を抑制することが可能であるが、図８に示すようなフラックスや水分等が気化することによって発生するボイド（空洞）１８については、溶融半田を積極的に流動させる工夫がなされていないため、抑制効果が得られないという問題がある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、ボイド（空洞）の発生を抑制し、高い放熱効果及び接続強度を得ることができるプリント配線板及びそれに用いるパッド設計手法を提供することにある。

本発明によるプリント配線板は、発熱するＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）部品の放熱用パッドをソルダーレジストを用いて分割された複数の分割パッドと、
前記分割パッド間の前記ソルダーレジスト上の点を中心として設けられた複数の円形のレジスト塗布領域と、
前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域に配置されたスルーホールとを備え、
前記円形のレジスト塗布領域の真上に前記分割パッドを跨ぐようにクリーム半田を印刷して半田付けが行われる。

本発明によるパッド設計手法は、発熱するＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）部品が搭載されるプリント配線板のパッド設計手法であって、
前記ＳＭＴ部品の放熱用パッドをソルダーレジストを用いて複数の分割パッドに分割し、
前記分割パッド間の前記ソルダーレジスト上の点を中心として複数の円形のレジスト塗布領域を設け、
前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域にスルーホールを配置し、
前記円形のレジスト塗布領域の真上に前記分割パッドを跨ぐようにクリーム半田を印刷して半田付けを行うようにしている。

本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、ボイド（空洞）の発生を抑制し、高い放熱効果及び接続強度を得ることができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板のパッド設計手法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において対象となるプリント配線板を示す図である。 本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板の製造工程を示す図である。 本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板の製造工程を示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるプリント配線板のパッド設計手法を示す図である。 本発明に関連するプリント配線板に対するパッド設計手法を示す図である。 本発明に関連するプリント配線板に対するパッド設計手法を示す図である。 本発明に関連するプリント配線板に対するパッド設計手法の問題点を説明するための図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明によるパッド設計手法の概要について説明する。本発明は、発熱するＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）部品のＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ：プリント配線板）パッド設計において、他のＳＭＴ部品と同等の生産工法を用いて実装することが可能であるうえ、従来以上に放熱効果、接続強度を高めることを可能としたことを特徴としている。

つまり、本発明によるパッド設計手法では、スルーホールへの溶融半田の流入を防ぎつつ、溶融半田の移動量を確保することにより、従来以上にボイド発生を抑制し、高い放熱効果、接続強度を高めている。

本発明によるパッド設計手法では、発熱するＳＭＴ部品のＰＷＢパッド設計において、放熱用パッドをソルダーレジストを用いて複数の分割パッドに分割し、分割パッド間のソルダーレジストが交差する点を中心とする円形のレジスト塗布領域を設け、分割パッド間のソルダーレジストの塗布領域にスルーホールを配置し、円形のレジスト塗布領域の真上に分割したパッドを跨ぐようにクリーム半田を印刷する。

本発明によるパッド設計手法では、上記のようなパッド構造を用いてリフローを行うことにより、溶融半田の流動量を増やすことが可能となるため、フラックスや水分等が気化することによって発生するボイド（空洞）を抑制することが可能となり、従来以上に接続強度、放熱効果を高めることが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板のパッド設計手法を示す図であり、図２は本発明の第１の実施の形態において対象となるプリント配線板を示す図である。図１において、本発明の第１の実施の形態としてのＳＭＴ放熱用のプリント配線板のパッド設計手法を示している。これら図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板のパッド設計手法について説明する。

本実施の形態では、発熱するＳＭＴ部品の放熱用電極と、半田を介して接続される複数の分割パッド５とを跨ぐかたちでクリーム半田６を印刷する。

本実施の形態では、発熱するＳＭＴ部品の放熱用電極と半田を介して接続される基板上のパッドとを、スルーホールを設けることができる幅のソルダーレジスト８で複数に分割し（等分が望ましい）、分割パッド５の間のソルダーレジスト８による堰の部分にスルーホール７を配置し、分割パッド５の間のソルダーレジスト８が交差する点Ａを中心とした円形のレジスト塗布領域１０を設ける。

本実施の形態では、点Ａを中心とした円形のレジスト塗布領域１０の真上に隣接する分割パッド５を跨ぐかたちでかつスルーホール７に重ならないようにクリーム半田６を印刷する。また、本実施の形態では、ＳＭＴ部品の放熱用電極より大きいベタ配線を基板の表裏面に設け、スルーホール７と接続する。

より詳しく説明すると、本実施の形態では、図２に示す発熱するＳＭＴ部品のＰＷＢパッド設計において、放熱用パッド１をソルダーレジスト８を用いて、図１に示すような複数の分割パッド５に分割する。

続いて、本実施の形態では、分割パッド５間のソルダーレジスト８が交差する点Ａを中心とする円形のレジスト塗布領域１０を設け、分割パッド５間のソルダーレジスト８の塗布領域にスルーホール７を配置する。この場合、分割パッド５とスルーホール７とは、ベタ配線１２にて接続し、熱が伝わるようにする。

さらに、図１の点Ａの真上に対して分割パッド５を跨ぐように、かつスルーホール７に接触しないようにクリーム半田６の印刷を行うことにより、溶融半田の流動量を増やし、かつスルーホール７への半田流入を防ぐことが可能になる。

このため、本実施の形態では、フラックスや水分等が気化することによって発生するボイド、及びスルーホール７へ半田が流入することによって発生するボイド（空洞）の双方を抑制することができ、接続強度、放熱効果を高めることが可能となる。

図３及び図４は本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板の製造工程を示す図である。これら図１〜図４を参照して本発明の第１の実施の形態によるプリント配線板の製造工程について説明する。

図６に示す技術のように、クリーム半田１１を分割パッド５内に印刷した場合、ＳＭＴ部品を搭載後にリフロー炉にて半田を溶融させた際、クリーム半田がほとんど流動することなく、半田付けされる。

これにより、図８に示すように、クリーム半田１１内のフラックスガスが外部に抜けきらずに、半田付け部にボイド（空洞）１８として残留し、半田接続強度の低下、放熱効果の低下を引き起こすことになる。

これに対し、本実施の形態では、図１に示すように、点Ａを中心とした円形のレジスト塗布領域１０の真上に隣接する分割パッド５を跨ぐかたちでクリーム半田６を印刷している。このようなパッド構成を採用したＳＭＴ部品を搭載後にリフロー炉にて半田を溶融させた際、クリーム半田６は表面張力により分割パッド５に吸い寄せられるため、クリーム半田６は溶融しながら図３の点Ａにおいて分割され、図４の矢印ａの方向に向かって流動していくことになる。

このように、本実施の形態では、クリーム半田６の流動量が多くなり、クリーム半田６内のフラックスガスが外部に容易に流出しやすくなり、半田付け後のボイド（空洞）の発生を抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、ソルダーレジスト８で分割した分割パッド５を跨ぐように半田クリーム６を印刷し、半田溶融時の半田流動量を増加させ、クリーム半田６内のガスを外部に放出［ボイド（空洞）の発生を抑制］し、均一な接続を得ることにより、高い放熱効果、接続強度を得ることができる。

図５は本発明の第２の実施の形態によるプリント配線板のパッド設計手法を示す図である。図５において、本発明の第２の実施の形態は、分割するパッド形状を変更したパッド設計を示しており、図１に示す本発明の第１の実施の形態で放熱用パッド１を９等分しているのに対し、放熱用パッド１を３等分して分割パッド５のサイズを大きくしている。

このように、本実施の形態では、ソルダーレジスト８を交差させることなく、一方向（図５では縦方向）のみに塗布し、半田付けされる分割パッド５のサイズを本発明の第１の実施の形態よりも大きくすることで、部品実装面との接続面積が大きくなり、部品実装面への放熱効果を高めることが可能となる。

本発明は、放熱用電極を有するすべてのＳＭＴ部品に適用可能である。

１ 放熱用パッド
５ 分割パッド
６ クリーム半田
７ スルーホール
８ ソルダーレジスト
１０ レジスト塗布領域
１２ ベタ配線

Claims (10)

1. 発熱するＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）部品の放熱用パッドをソルダーレジストを用いて分割された複数の分割パッドと、
   前記分割パッド間の前記ソルダーレジスト上の点を中心として設けられた複数の円形のレジスト塗布領域と、
   前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域に配置されたスルーホールとを有し、
   前記円形のレジスト塗布領域の真上に前記分割パッドを跨ぐようにクリーム半田を印刷して半田付けが行われることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記円形のレジスト塗布領域は、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストが交差する点を中心として設けたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 前記ソルダーレジストを交差させることなく同一方向に塗布し、当該ソルダーレジスト上の点を中心として前記円形のレジスト塗布領域を設け、前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域にスルーホールを配置したことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
4. 前記クリーム半田は、前記円形のレジスト塗布領域の真上に隣接する分割パッドを跨ぐかたちでかつ前記スルーホールに重ならないように印刷されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のプリント配線板。
5. 前記スルーホールは、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストによる堰の部分に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載のプリント配線板。
6. 発熱するＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装技術）部品が搭載されるプリント配線板のパッド設計手法であって、
   前記ＳＭＴ部品の放熱用パッドをソルダーレジストを用いて複数の分割パッドに分割し、
   前記分割パッド間の前記ソルダーレジスト上の点を中心として複数の円形のレジスト塗布領域を設け、
   前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域にスルーホールを配置し、
   前記円形のレジスト塗布領域の真上に前記分割パッドを跨ぐようにクリーム半田を印刷して半田付けを行うようにしたことを特徴とするパッド設計手法。
7. 前記円形のレジスト塗布領域は、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストが交差する点を中心として設けたことを特徴とする請求項６記載のパッド設計手法。
8. 前記ソルダーレジストを交差させることなく同一方向に塗布し、当該ソルダーレジスト上の点を中心として前記円形のレジスト塗布領域を設け、前記円形のレジスト塗布領域と重ならないように、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストの塗布領域にスルーホールを配置したことを特徴とする請求項６記載のパッド設計手法。
9. 前記クリーム半田は、前記円形のレジスト塗布領域の真上に隣接する分割パッドを跨ぐかたちでかつ前記スルーホールに重ならないように印刷されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか記載のパッド設計手法。
10. 前記スルーホールは、前記分割パッド間の前記ソルダーレジストによる堰の部分に配置されたことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか記載のパッド設計手法。

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