JP2004247189A - 電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】リフローソルダリング方式による回路基板19への実装が可能なヒューズ11を提供する。
【解決手段】外囲器13に、ヒューズ本体16と、常温で固体でかつ沸点が230℃以下の吸熱物質21とを一緒に収納する。リフローソルダリング方式によりヒューズ11を回路基板19へ実装する。実装時の熱で吸熱物質21が昇華し、昇華による吸熱作用で外囲器13内の温度上昇を抑制し、外囲器13内のヒューズ本体16の温度上昇を抑制する。耐熱特性に余裕のないヒューズや耐熱特性の点で実装が困難なヒューズでも、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装を可能にする。
【選択図】 図1
【解決手段】外囲器13に、ヒューズ本体16と、常温で固体でかつ沸点が230℃以下の吸熱物質21とを一緒に収納する。リフローソルダリング方式によりヒューズ11を回路基板19へ実装する。実装時の熱で吸熱物質21が昇華し、昇華による吸熱作用で外囲器13内の温度上昇を抑制し、外囲器13内のヒューズ本体16の温度上昇を抑制する。耐熱特性に余裕のないヒューズや耐熱特性の点で実装が困難なヒューズでも、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装を可能にする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱特性を向上させた電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種の電気機器の小型軽量に対する要求に伴い、回路基板への高密度の実装を可能とするために電子部品のチップ化が図られている。このようなチップタイプの電子部品は、例えばリフローソルダリング方式により回路基板へ実装している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
リフローソルダリング方式では、電子部品を半田ペースト(ソルダペースト)が印刷された回路基板に搭載した状態で、リフロー炉内を通過させて半田ペーストを溶融させ、冷却工程を経て溶融した半田ペーストを凝固させ、電子部品を回路基板に電気的および機械的に接続させている。
【0004】
スルーホールタイプの電子部品では、実装時の熱ストレスは端子部に集中し、電子部品の内部に加わる熱は端子部からの熱伝導によるものしかない。一方、チップタイプの電子部品では、リフローソルダリング方式による実装時に赤外線や熱風もしくはその併用で加熱された雰囲気中を電子部品全体が通過するため、電子部品の内部に加わる熱が大きく、電子部品の内部の温度上昇も高いものになる。その熱履歴は、一般的にリフロー温度プロファイルと呼ばれ、図3に示すように時間に対する端子温度にて表される。
【0005】
しかし、電子部品の中には、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品もある。
【0006】
耐熱特性に不利な電子部品の1つとして温度ヒューズが挙げられる。この温度ヒューズは、対象となる物質の異常な温度上昇に伴って可溶体が溶融し電流路を断って保護する保護部品であり、その可溶体の融点は用途により種々存在するが220℃以下が一般的である。それに対し、図3に示すように、一般的なリフローソルダリング方式の条件である端子温度のピークが230℃〜270℃、220℃のオーバータイムが20秒〜50秒であるため、電子部品の内部もそれに近い温度および時間に達する。そのことは、可溶体が融点以上で所定時間加熱されることになり、実装時において可溶体の溶融断線に至るおそれがある。なお、電流ヒューズにおいても、可溶体の融点を温度ヒューズと同程度に設計することは往々にしてあり、その場合も同様である。
【0007】
また、環境を配慮した電気機器の鉛フリー化の流れで、電子部品の半田付けに用いられる半田として、半田組成から鉛を除いた鉛フリー半田への移行が進んでいる。徒来使用されていた鉛入り半田は、約40wt%の鉛(Pb)を含むスズ(Sn)であり、その共晶点は183℃であったが、鉛フリー半田は、Sn・Ag・Cu系組成のものが一般的であり、その固相点は約217℃であり、リフローソルダリング方式による実装時に赤外線や熱風もしくはその併用で加熱する雰囲気温度を上昇させる必要がある。そのため、図3に示すように、鉛フリー半田Aは、鉛入り半田Bに比べて、リフローソルダリング方式による実装時の端子温度が上昇し、電子部品の内部の温度も略それに近く上昇するため、リフローソルダリング方式による実装時の温度プロファイルがより厳しいものとなり、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品が多くなる。
【0008】
このようなリフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品は、他の電子部品を回路基板にリフローソルダリング方式により実装した後に、別工程となる手作業で実装するなどして対応している。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−113801号公報(第5頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品を、他の電子部品を回路基板にリフローソルダリング方式により実装した後に、別工程となる手作業で実装しなければならず、電子部品の回路基板への組立効率が低下する問題がある。
【0011】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能なように、耐熱特性を向上できる電子部品を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、前記電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0013】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0014】
請求項2記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0015】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0016】
請求項3記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質とを具備しているものである。
【0017】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0018】
請求項4記載の電子部品は、請求項2または3記載の電子部品において、外囲器は、非密閉構造であるものである。
【0019】
そして、この構成では、外囲器は非密閉構造であり、昇華した吸熱物質を外囲器の外部に放出させて内部に残存しないようにし、実装後の電子部品本体の通常使用時における影響を防止する。
【0020】
請求項5記載の電子部品は、請求項2ないし4いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであるものである。
【0021】
そして、この構成では、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果が得られる。
【0022】
請求項6記載の電子部品は、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、多孔性物質に含浸させたものである。
【0023】
そして、この構成では、吸熱物質を多孔性物質に含浸させたため、吸熱物質の取扱性が容易になる。
【0024】
請求項7記載の電子部品は、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、加圧による成形品であるものである。
【0025】
そして、この構成では、吸熱物質は加圧による成形品であるため、吸熱物質の取扱性が容易になる。
【0026】
請求項8記載の電子部品は、請求項2ないし7いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施して外囲器に内蔵したものである。
【0027】
そして、この構成では、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施した吸熱物質を外囲器に内蔵したため、実装前の保管期間や保管状態の影響による吸熱物質の昇華を防止し、実装時に所望の温度上昇抑制効果が確実に得られる。
【0028】
請求項9記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0029】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0030】
請求項10記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質とを具備しているものである。
【0031】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0032】
請求項11記載の電子部品は、請求項9または10記載の電子部品において、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであるものである。
【0033】
そして、この構成では、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果が得られる。
【0034】
請求項12記載の電子部品は、請求項1ないし11いずれか記載の電子部品において、電子部品本体は、固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであるものである。
【0035】
そして、この構成では、電子部品本体が固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであっても、リフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1および図2を参照して説明する。
【0037】
図1に示すように、11は電子部品としてのヒューズであり、このヒューズ11は、チップ型の温度ヒューズもしくは電流ヒューズであって、内部に空間12を有する外囲器13を備えている。この外囲器13は、上面を開口したケース14、およびこのケース14の上面の開口を閉塞する状態に着脱可能に取り付けられるカバー15を有し、これらケース14とカバー15との間には隙間を有する非密閉構造に形成されている。これらケース14およびカバー15は絶縁性を有する合成樹脂などで形成されている。
【0038】
外囲器13内には、電子部品本体としてのヒューズ本体16が収納されている。このヒューズ本体16は、絶縁体17で覆われた固相点および融点のいずれかが例えば250℃以下である図示しない可溶体を有し、この可溶体の両端に接続された一対の端子18が絶縁体17から引き出されるとともにケース14の外部に引き出され、このケース14の外部に引き出された各端子18の先端に回路基板19に半田付け接続される端子部20が形成されている。
【0039】
外囲器13内には、ヒューズ本体16とともに、吸熱物質21が収納されている。この吸熱物質21は、常温で固体で、かつヒューズ本体16の可溶体の許容上限温度つまり固相点および融点のいずれか以下で昇華作用(気化作用)もしくは融解作用を有している。
【0040】
昇華作用を有する吸熱物質21としては、p−ジクロロベンゼン(融点53℃〜54℃、沸点173℃〜175℃)、DL−カンフル(融点175℃〜180℃、沸点204℃)、ナフタレン(融点80℃、沸点210℃)などがあり、これらの沸点は160℃〜220℃で、可溶体の固相点または融点以下である230℃以下の範囲にある。
【0041】
融解作用を有する吸熱物質としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどがあり、これらの融点は100℃〜200℃で、可溶体の固相点または融点以下である230℃以下の範囲にある。
【0042】
そして、ヒューズ11をリフローソルダリング方式により回路基板19へ実装する場合には、ヒューズ11を半田ペースト(ソルダペースト)が印刷された回路基板19に搭載した状態で、リフロー炉内を通過させて半田ペーストを溶融させ、冷却工程を経て溶融した半田ペーストを凝固させ、ヒューズ11の端子部20を回路基板19に電気的および機械的に接続する。
【0043】
一般的なリフローソルダリング方式による実装の条件では、端子温度のピーク=230℃〜270℃、220℃のオーバータイム=20秒〜50秒となる。
【0044】
このとき、外囲器13内にはヒューズ本体16とともに吸熱物質21を内蔵しているため、リフローソルダリング方式による実装時に外囲器13の内部温度が吸熱物質21の沸点もしくは融点に達し、吸熱物質21が気化もしくは融解し、その際の吸熱反応によって、図2に示すように、端子温度に対して外囲器13の内部温度をΔT分だけ低減できる。
【0045】
このように、外囲器13にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を内蔵したことにより、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華もしくは融解による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できる。そのため、耐熱特性に余裕のないヒューズ11や、耐熱特性の点で実装が困難なヒューズ11でも、リフローソルダリング方式による実装を可能にできる。したがって、ヒューズ11を他の電子部品と一緒にリフローソルダリング方式により回路基板19に実装でき、回路基板19への組立効率を向上できる。
【0046】
なお、一般的なリフローソルダリング方式による実装の条件である端子温度のピーク=230℃〜270℃、220℃のオーバータイム=20秒〜50秒を考慮すると、吸熱物質21による吸熱効果が発生する温度、つまり吸熱物質21の沸点もしくは融点は、ピーク温度より低くすることは当然として、端子温度の230℃以下に抑えることが吸熱効果を発揮させるうえで必要であり、望ましくはリフローソルダリング方式による余熱段階からピーク段階に移行する温度である160℃〜230℃の間にあるのがよい。
【0047】
また、昇華作用を有し、沸点が230℃以下の吸熱物質21として、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つを用いれば、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。なお、DL−カンフルは環境に対して優れている利点がある。
【0048】
昇華作用を有する吸熱物質21の場合、外囲器13を非密閉構造にすることが望ましい。外囲器13を密閉構造とした場合には、リフローソルダリング方式による実装時に気化した吸熱物質21が実装後に凝固して外囲器13の内部に残留し、温度ヒューズや電流ヒューズのように機能源が熱であるものは残留物が溶断特性に影響するおそれがあり、また、密閉構造の外囲器13の中に気化する物質を挿入すると、その気化時の体積膨張で外囲器13が破損することが考えられる。そのため、外囲器13を非密閉構造にすれば、昇華した吸熱物質21を外囲器13の外部に放出させて内部に残存しないようにでき、実装後のヒューズ本体16の通常使用時における影響や、外囲器13の破損を防止できる。
【0049】
昇華作用を有する吸熱物質21の多くは、形状の不揃いな粉末状で存在するため、生産対応を考慮すると取扱上好ましくない。そこで、吸熱物質21を加圧成形によって所望の形状に成形した成形品としたり、吸熱物質21を一旦溶融状態にさせて多孔性物質に含浸させることにより、吸熱物質21の取扱性を容易にできる。
【0050】
昇華作用を有する吸熱物質21は、大気中に放置すると減量する性質を有し、吸熱物質21の昇華作用は、周囲温度が高いほど促進され、同時に雰囲気の対流にも影響される。このことは、回路基板19に実装するまでのヒューズ11の保管期間や保管状態を制限することになる。そこで、吸熱物質21の昇華温度より低い温度で融解するとともに通気性の低いフッ素樹脂を吸熱物質21の表面にコーティングするか、または同様のフッ素樹脂製の袋などの密閉体に吸熱物質21を収納することにより、実装前の保管期間や保管状態に影響されず、吸熱物質21の昇華を防止でき、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を確実に得ることができる。
【0051】
また、融解作用を有し、融点が230℃以下の吸熱物質21としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくとも1つを用いれば、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。なお、ポリフッ化ビニリデンは環境に対して優れている利点がある。
【0052】
融解作用を有する吸熱物質21の場合には、昇華作用を有する吸熱物質21と異なり、外囲器13は非密閉構造に限らず、密閉構造を用いることもできる。
【0053】
なお、電子部品としては、温度上昇抑制の対象となる温度ヒューズや、低融点合金を用いた電流ヒューズに限らず、耐熱特性に余裕のない各種の電子部品や、耐熱特性の点で実装が困難な各種の電子部品でも、リフローソルダリング方式による実装を可能にできる。
【0054】
【実施例】
上述した一実施の形態のヒューズ11における各実施例について説明する。
【0055】
各実施例のヒューズ11には、チップ型の電流ヒューズである大東通信機株式会社の商品名ST02Cを用いた。これは電流ヒューズであるが、可溶体の融点が約220℃であり、鉛フリー半田に対応したリフローソルダリング方式による実装に対して耐熱特性に余裕がない。
【0056】
まず、第1の実施例では、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに昇華作用を有する約30mgの吸熱物質21を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表1に示す。表1には、吸熱物質21を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示し、吸熱物質21を収納したヒューズ11には各吸熱物質21の種類毎に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表1に示すように、吸熱物質21を内蔵しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0059】
それに対し、吸熱物質21を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が211℃〜215℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0060】
次に、第2の実施例では、吸熱物質21を融点まで昇温させるか溶剤に溶かして液状にし、多孔性物質に含浸させた。多孔質物質には、縦横比が7mm×13mmのセラミックペーパー(商品名:カオウールペーパーT(厚さ0.5mm) イソライト工業株式会社製)を用いた。吸熱物質21の種類毎の含浸量は、p−ジクロロベンゼンは150mg、DL−カンフルは50mgとした。
【0061】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表2に示す。表2には、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示し、吸熱物質21を収納したヒューズ11には各吸熱物質21の種類毎に示す。
【0062】
【表2】
【0063】
表2に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0064】
それに対し、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が203℃、210℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0065】
次に、第3の実施例では、粒状のDL−カンフルを鉄製の型に充填した後に圧力を加えて縦横比が7mm×13mm、厚さ0.5mmの平板に成形した。成形品の質量は50mgとした。
【0066】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表3に示す。表3には、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示す。
【0067】
【表3】
【0068】
表3に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0069】
それに対し、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が210℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0070】
次に、第4の実施の形態では、融解作用を有するポリフッ化ビニリデンを縦横比が7mm×13mmに成形した。
【0071】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに融解作用を有する吸熱物質21を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表4に示す。表4には、吸熱物質21を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示す。
【0072】
【表4】
【0073】
表4に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0074】
それに対し、吸熱物質21を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が215℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の融解による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0075】
【発明の効果】
請求項1記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0076】
請求項2記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0077】
請求項3記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0078】
請求項4記載の電子部品によれば、請求項2または3記載の電子部品の効果に加えて、外囲器は非密閉構造であり、昇華した吸熱物質を外囲器の外部に放出させて内部に残存しないようにでき、実装後の電子部品本体の通常使用時における影響を防止できる。
【0079】
請求項5記載の電子部品によれば、請求項2ないし4いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。
【0080】
請求項6記載の電子部品によれば、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質を多孔性物質に含浸させたため、吸熱物質の取扱性を容易にできる。
【0081】
請求項7記載の電子部品によれば、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は加圧による成形品であるため、吸熱物質の取扱性を容易にできる。
【0082】
請求項8記載の電子部品によれば、請求項2ないし7いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施した吸熱物質を外囲器に内蔵したため、実装前の保管期間や保管状態の影響による吸熱物質の昇華を防止し、実装時に所望の温度上昇抑制効果を確実に得ることができる。
【0083】
請求項9記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0084】
請求項10記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0085】
請求項11記載の電子部品によれば、請求項9または10記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。
【0086】
請求項12記載の電子部品によれば、請求項1ないし11いずれか記載の電子部品の効果に加えて、電子部品本体が固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであっても、リフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す吸熱物質を内蔵した電子部品の断面図である。
【図2】同上吸熱物質を内蔵した電子部品についてリフローソルダリング方式による実装時における時間に対する端子温度および内部温度の関係を示すグラフである。
【図3】リフローソルダリング方式による実装時における鉛入り半田対応の場合と鉛フリー半田対応の場合とでの時間に対する端子温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
11 電子部品としてのヒューズ
13 外囲器
16 電子部品本体としてのヒューズ本体
21 吸熱物質
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱特性を向上させた電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各種の電気機器の小型軽量に対する要求に伴い、回路基板への高密度の実装を可能とするために電子部品のチップ化が図られている。このようなチップタイプの電子部品は、例えばリフローソルダリング方式により回路基板へ実装している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
リフローソルダリング方式では、電子部品を半田ペースト(ソルダペースト)が印刷された回路基板に搭載した状態で、リフロー炉内を通過させて半田ペーストを溶融させ、冷却工程を経て溶融した半田ペーストを凝固させ、電子部品を回路基板に電気的および機械的に接続させている。
【0004】
スルーホールタイプの電子部品では、実装時の熱ストレスは端子部に集中し、電子部品の内部に加わる熱は端子部からの熱伝導によるものしかない。一方、チップタイプの電子部品では、リフローソルダリング方式による実装時に赤外線や熱風もしくはその併用で加熱された雰囲気中を電子部品全体が通過するため、電子部品の内部に加わる熱が大きく、電子部品の内部の温度上昇も高いものになる。その熱履歴は、一般的にリフロー温度プロファイルと呼ばれ、図3に示すように時間に対する端子温度にて表される。
【0005】
しかし、電子部品の中には、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品もある。
【0006】
耐熱特性に不利な電子部品の1つとして温度ヒューズが挙げられる。この温度ヒューズは、対象となる物質の異常な温度上昇に伴って可溶体が溶融し電流路を断って保護する保護部品であり、その可溶体の融点は用途により種々存在するが220℃以下が一般的である。それに対し、図3に示すように、一般的なリフローソルダリング方式の条件である端子温度のピークが230℃〜270℃、220℃のオーバータイムが20秒〜50秒であるため、電子部品の内部もそれに近い温度および時間に達する。そのことは、可溶体が融点以上で所定時間加熱されることになり、実装時において可溶体の溶融断線に至るおそれがある。なお、電流ヒューズにおいても、可溶体の融点を温度ヒューズと同程度に設計することは往々にしてあり、その場合も同様である。
【0007】
また、環境を配慮した電気機器の鉛フリー化の流れで、電子部品の半田付けに用いられる半田として、半田組成から鉛を除いた鉛フリー半田への移行が進んでいる。徒来使用されていた鉛入り半田は、約40wt%の鉛(Pb)を含むスズ(Sn)であり、その共晶点は183℃であったが、鉛フリー半田は、Sn・Ag・Cu系組成のものが一般的であり、その固相点は約217℃であり、リフローソルダリング方式による実装時に赤外線や熱風もしくはその併用で加熱する雰囲気温度を上昇させる必要がある。そのため、図3に示すように、鉛フリー半田Aは、鉛入り半田Bに比べて、リフローソルダリング方式による実装時の端子温度が上昇し、電子部品の内部の温度も略それに近く上昇するため、リフローソルダリング方式による実装時の温度プロファイルがより厳しいものとなり、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品が多くなる。
【0008】
このようなリフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品は、他の電子部品を回路基板にリフローソルダリング方式により実装した後に、別工程となる手作業で実装するなどして対応している。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−113801号公報(第5頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、リフローソルダリング方式による実装時の耐熱特性に余裕のない電子部品や、耐熱特性の点でリフローソルダリング方式による実装が困難な電子部品を、他の電子部品を回路基板にリフローソルダリング方式により実装した後に、別工程となる手作業で実装しなければならず、電子部品の回路基板への組立効率が低下する問題がある。
【0011】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能なように、耐熱特性を向上できる電子部品を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、前記電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0013】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0014】
請求項2記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0015】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0016】
請求項3記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質とを具備しているものである。
【0017】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0018】
請求項4記載の電子部品は、請求項2または3記載の電子部品において、外囲器は、非密閉構造であるものである。
【0019】
そして、この構成では、外囲器は非密閉構造であり、昇華した吸熱物質を外囲器の外部に放出させて内部に残存しないようにし、実装後の電子部品本体の通常使用時における影響を防止する。
【0020】
請求項5記載の電子部品は、請求項2ないし4いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであるものである。
【0021】
そして、この構成では、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果が得られる。
【0022】
請求項6記載の電子部品は、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、多孔性物質に含浸させたものである。
【0023】
そして、この構成では、吸熱物質を多孔性物質に含浸させたため、吸熱物質の取扱性が容易になる。
【0024】
請求項7記載の電子部品は、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、加圧による成形品であるものである。
【0025】
そして、この構成では、吸熱物質は加圧による成形品であるため、吸熱物質の取扱性が容易になる。
【0026】
請求項8記載の電子部品は、請求項2ないし7いずれか記載の電子部品において、吸熱物質は、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施して外囲器に内蔵したものである。
【0027】
そして、この構成では、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施した吸熱物質を外囲器に内蔵したため、実装前の保管期間や保管状態の影響による吸熱物質の昇華を防止し、実装時に所望の温度上昇抑制効果が確実に得られる。
【0028】
請求項9記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質とを具備しているものである。
【0029】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0030】
請求項10記載の電子部品は、外囲器と、この外囲器に内蔵された電子部品本体と、前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質とを具備しているものである。
【0031】
そして、この構成では、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上させるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0032】
請求項11記載の電子部品は、請求項9または10記載の電子部品において、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであるものである。
【0033】
そして、この構成では、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果が得られる。
【0034】
請求項12記載の電子部品は、請求項1ないし11いずれか記載の電子部品において、電子部品本体は、固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであるものである。
【0035】
そして、この構成では、電子部品本体が固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであっても、リフローソルダリング方式による回路基板への実装が可能になる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1および図2を参照して説明する。
【0037】
図1に示すように、11は電子部品としてのヒューズであり、このヒューズ11は、チップ型の温度ヒューズもしくは電流ヒューズであって、内部に空間12を有する外囲器13を備えている。この外囲器13は、上面を開口したケース14、およびこのケース14の上面の開口を閉塞する状態に着脱可能に取り付けられるカバー15を有し、これらケース14とカバー15との間には隙間を有する非密閉構造に形成されている。これらケース14およびカバー15は絶縁性を有する合成樹脂などで形成されている。
【0038】
外囲器13内には、電子部品本体としてのヒューズ本体16が収納されている。このヒューズ本体16は、絶縁体17で覆われた固相点および融点のいずれかが例えば250℃以下である図示しない可溶体を有し、この可溶体の両端に接続された一対の端子18が絶縁体17から引き出されるとともにケース14の外部に引き出され、このケース14の外部に引き出された各端子18の先端に回路基板19に半田付け接続される端子部20が形成されている。
【0039】
外囲器13内には、ヒューズ本体16とともに、吸熱物質21が収納されている。この吸熱物質21は、常温で固体で、かつヒューズ本体16の可溶体の許容上限温度つまり固相点および融点のいずれか以下で昇華作用(気化作用)もしくは融解作用を有している。
【0040】
昇華作用を有する吸熱物質21としては、p−ジクロロベンゼン(融点53℃〜54℃、沸点173℃〜175℃)、DL−カンフル(融点175℃〜180℃、沸点204℃)、ナフタレン(融点80℃、沸点210℃)などがあり、これらの沸点は160℃〜220℃で、可溶体の固相点または融点以下である230℃以下の範囲にある。
【0041】
融解作用を有する吸熱物質としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどがあり、これらの融点は100℃〜200℃で、可溶体の固相点または融点以下である230℃以下の範囲にある。
【0042】
そして、ヒューズ11をリフローソルダリング方式により回路基板19へ実装する場合には、ヒューズ11を半田ペースト(ソルダペースト)が印刷された回路基板19に搭載した状態で、リフロー炉内を通過させて半田ペーストを溶融させ、冷却工程を経て溶融した半田ペーストを凝固させ、ヒューズ11の端子部20を回路基板19に電気的および機械的に接続する。
【0043】
一般的なリフローソルダリング方式による実装の条件では、端子温度のピーク=230℃〜270℃、220℃のオーバータイム=20秒〜50秒となる。
【0044】
このとき、外囲器13内にはヒューズ本体16とともに吸熱物質21を内蔵しているため、リフローソルダリング方式による実装時に外囲器13の内部温度が吸熱物質21の沸点もしくは融点に達し、吸熱物質21が気化もしくは融解し、その際の吸熱反応によって、図2に示すように、端子温度に対して外囲器13の内部温度をΔT分だけ低減できる。
【0045】
このように、外囲器13にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を内蔵したことにより、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華もしくは融解による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できる。そのため、耐熱特性に余裕のないヒューズ11や、耐熱特性の点で実装が困難なヒューズ11でも、リフローソルダリング方式による実装を可能にできる。したがって、ヒューズ11を他の電子部品と一緒にリフローソルダリング方式により回路基板19に実装でき、回路基板19への組立効率を向上できる。
【0046】
なお、一般的なリフローソルダリング方式による実装の条件である端子温度のピーク=230℃〜270℃、220℃のオーバータイム=20秒〜50秒を考慮すると、吸熱物質21による吸熱効果が発生する温度、つまり吸熱物質21の沸点もしくは融点は、ピーク温度より低くすることは当然として、端子温度の230℃以下に抑えることが吸熱効果を発揮させるうえで必要であり、望ましくはリフローソルダリング方式による余熱段階からピーク段階に移行する温度である160℃〜230℃の間にあるのがよい。
【0047】
また、昇華作用を有し、沸点が230℃以下の吸熱物質21として、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つを用いれば、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。なお、DL−カンフルは環境に対して優れている利点がある。
【0048】
昇華作用を有する吸熱物質21の場合、外囲器13を非密閉構造にすることが望ましい。外囲器13を密閉構造とした場合には、リフローソルダリング方式による実装時に気化した吸熱物質21が実装後に凝固して外囲器13の内部に残留し、温度ヒューズや電流ヒューズのように機能源が熱であるものは残留物が溶断特性に影響するおそれがあり、また、密閉構造の外囲器13の中に気化する物質を挿入すると、その気化時の体積膨張で外囲器13が破損することが考えられる。そのため、外囲器13を非密閉構造にすれば、昇華した吸熱物質21を外囲器13の外部に放出させて内部に残存しないようにでき、実装後のヒューズ本体16の通常使用時における影響や、外囲器13の破損を防止できる。
【0049】
昇華作用を有する吸熱物質21の多くは、形状の不揃いな粉末状で存在するため、生産対応を考慮すると取扱上好ましくない。そこで、吸熱物質21を加圧成形によって所望の形状に成形した成形品としたり、吸熱物質21を一旦溶融状態にさせて多孔性物質に含浸させることにより、吸熱物質21の取扱性を容易にできる。
【0050】
昇華作用を有する吸熱物質21は、大気中に放置すると減量する性質を有し、吸熱物質21の昇華作用は、周囲温度が高いほど促進され、同時に雰囲気の対流にも影響される。このことは、回路基板19に実装するまでのヒューズ11の保管期間や保管状態を制限することになる。そこで、吸熱物質21の昇華温度より低い温度で融解するとともに通気性の低いフッ素樹脂を吸熱物質21の表面にコーティングするか、または同様のフッ素樹脂製の袋などの密閉体に吸熱物質21を収納することにより、実装前の保管期間や保管状態に影響されず、吸熱物質21の昇華を防止でき、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を確実に得ることができる。
【0051】
また、融解作用を有し、融点が230℃以下の吸熱物質21としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくとも1つを用いれば、実装時の外囲器13内における所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。なお、ポリフッ化ビニリデンは環境に対して優れている利点がある。
【0052】
融解作用を有する吸熱物質21の場合には、昇華作用を有する吸熱物質21と異なり、外囲器13は非密閉構造に限らず、密閉構造を用いることもできる。
【0053】
なお、電子部品としては、温度上昇抑制の対象となる温度ヒューズや、低融点合金を用いた電流ヒューズに限らず、耐熱特性に余裕のない各種の電子部品や、耐熱特性の点で実装が困難な各種の電子部品でも、リフローソルダリング方式による実装を可能にできる。
【0054】
【実施例】
上述した一実施の形態のヒューズ11における各実施例について説明する。
【0055】
各実施例のヒューズ11には、チップ型の電流ヒューズである大東通信機株式会社の商品名ST02Cを用いた。これは電流ヒューズであるが、可溶体の融点が約220℃であり、鉛フリー半田に対応したリフローソルダリング方式による実装に対して耐熱特性に余裕がない。
【0056】
まず、第1の実施例では、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに昇華作用を有する約30mgの吸熱物質21を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表1に示す。表1には、吸熱物質21を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示し、吸熱物質21を収納したヒューズ11には各吸熱物質21の種類毎に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
表1に示すように、吸熱物質21を内蔵しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0059】
それに対し、吸熱物質21を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が211℃〜215℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0060】
次に、第2の実施例では、吸熱物質21を融点まで昇温させるか溶剤に溶かして液状にし、多孔性物質に含浸させた。多孔質物質には、縦横比が7mm×13mmのセラミックペーパー(商品名:カオウールペーパーT(厚さ0.5mm) イソライト工業株式会社製)を用いた。吸熱物質21の種類毎の含浸量は、p−ジクロロベンゼンは150mg、DL−カンフルは50mgとした。
【0061】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表2に示す。表2には、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示し、吸熱物質21を収納したヒューズ11には各吸熱物質21の種類毎に示す。
【0062】
【表2】
【0063】
表2に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0064】
それに対し、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が203℃、210℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を含浸したセラミックペーパーを収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0065】
次に、第3の実施例では、粒状のDL−カンフルを鉄製の型に充填した後に圧力を加えて縦横比が7mm×13mm、厚さ0.5mmの平板に成形した。成形品の質量は50mgとした。
【0066】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表3に示す。表3には、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示す。
【0067】
【表3】
【0068】
表3に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0069】
それに対し、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が210℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を加圧成形した成形品を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の昇華による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0070】
次に、第4の実施の形態では、融解作用を有するポリフッ化ビニリデンを縦横比が7mm×13mmに成形した。
【0071】
そして、ヒューズ11の外囲器13内にヒューズ本体16とともに融解作用を有する吸熱物質21を収納し、リフローソルダリング方式による回路基板19への実装時において、端子18の端子温度および外囲器13の内部温度をそれぞれ測定した。この測定結果を表4に示す。表4には、吸熱物質21を収納したヒューズ11と、吸熱物質21を収納しないノーマル(比較例)とを示す。
【0072】
【表4】
【0073】
表4に示すように、吸熱物質21を収納しないノーマルの場合には、端子温度が234℃、内部温度が220℃で、端子温度と内部温度との差ΔTが少なく、内部温度がヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃に達していることが分かる。
【0074】
それに対し、吸熱物質21を収納したヒューズ11の場合には、端子温度がノーマルの場合と同様であるのに対し、内部温度が215℃に低下し、ヒューズ本体16の可溶体の融点の220℃より低いことが分かる。そのため、吸熱物質21を収納したヒューズ11では、リフローソルダリング方式による実装時に吸熱物質21の融解による吸熱作用によって外囲器13内の温度上昇を抑制でき、つまりヒューズ本体16の温度上昇を抑制でき、耐熱特性を向上できる。
【0075】
【発明の効果】
請求項1記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0076】
請求項2記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0077】
請求項3記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の昇華による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0078】
請求項4記載の電子部品によれば、請求項2または3記載の電子部品の効果に加えて、外囲器は非密閉構造であり、昇華した吸熱物質を外囲器の外部に放出させて内部に残存しないようにでき、実装後の電子部品本体の通常使用時における影響を防止できる。
【0079】
請求項5記載の電子部品によれば、請求項2ないし4いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。
【0080】
請求項6記載の電子部品によれば、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質を多孔性物質に含浸させたため、吸熱物質の取扱性を容易にできる。
【0081】
請求項7記載の電子部品によれば、請求項2ないし5いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は加圧による成形品であるため、吸熱物質の取扱性を容易にできる。
【0082】
請求項8記載の電子部品によれば、請求項2ないし7いずれか記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施した吸熱物質を外囲器に内蔵したため、実装前の保管期間や保管状態の影響による吸熱物質の昇華を防止し、実装時に所望の温度上昇抑制効果を確実に得ることができる。
【0083】
請求項9記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0084】
請求項10記載の電子部品によれば、外囲器に、電子部品本体とともに、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質を内蔵したことにより、例えばリフローソルダリング方式による回路基板への実装時に吸熱物質の融解による吸熱作用によって外囲器内の温度上昇つまり電子部品本体の温度上昇を抑制し、耐熱特性を向上できるため、耐熱特性に余裕のない電子部品や耐熱特性の点で実装が困難な電子部品でもリフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【0085】
請求項11記載の電子部品によれば、請求項9または10記載の電子部品の効果に加えて、吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つであり、実装時の所望の温度上昇抑制効果を得ることができる。
【0086】
請求項12記載の電子部品によれば、請求項1ないし11いずれか記載の電子部品の効果に加えて、電子部品本体が固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズであっても、リフローソルダリング方式による回路基板への実装を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す吸熱物質を内蔵した電子部品の断面図である。
【図2】同上吸熱物質を内蔵した電子部品についてリフローソルダリング方式による実装時における時間に対する端子温度および内部温度の関係を示すグラフである。
【図3】リフローソルダリング方式による実装時における鉛入り半田対応の場合と鉛フリー半田対応の場合とでの時間に対する端子温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
11 電子部品としてのヒューズ
13 外囲器
16 電子部品本体としてのヒューズ本体
21 吸熱物質
Claims (12)
- 外囲器と、
この外囲器に内蔵された電子部品本体と、
前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、前記電子部品本体の許容上限温度以下で吸熱作用を有する吸熱物質と
を具備していることを特徴とする電子部品。 - 外囲器と、
この外囲器に内蔵された電子部品本体と、
前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で昇華作用を有する吸熱物質と
を具備していることを特徴とする電子部品。 - 外囲器と、
この外囲器に内蔵された電子部品本体と、
前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ沸点が230℃以下の吸熱物質と
を具備していることを特徴とする電子部品。 - 外囲器は、非密閉構造である
ことを特徴とする請求項2または3記載の電子部品。 - 吸熱物質は、DL−カンフル、ナフタレン、ジクロロベンゼンの少なくともいずれか1つである
ことを特徴とする請求項2ないし4いずれか記載の電子部品。 - 吸熱物質は、多孔性物質に含浸させた
ことを特徴とする請求項2ないし5いずれか記載の電子部品。 - 吸熱物質は、加圧による成形品である
ことを特徴とする請求項2ないし5いずれか記載の電子部品。 - 吸熱物質は、吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂を吸熱物質の表面にコーティングする処理、および吸熱物質の昇華温度より低い温度で融解するフッ素樹脂製の密閉体に吸熱物質を収納する処理の少なくともいずれかを施して外囲器に内蔵した
ことを特徴とする請求項2ないし7いずれか記載の電子部品。 - 外囲器と、
この外囲器に内蔵された電子部品本体と、
前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ前記電子部品本体の許容上限温度以下で融解作用を有する吸熱物質と
を具備していることを特徴とする電子部品。 - 外囲器と、
この外囲器に内蔵された電子部品本体と、
前記外囲器に前記電子部品本体とともに内蔵され、常温で固体で、かつ融点が230℃以下の吸熱物質と
を具備していることを特徴とする電子部品。 - 吸熱物質は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンの少なくともいずれか1つである
ことを特徴とする請求項9または10記載の電子部品。 - 電子部品本体は、固相点および融点のいずれかが250℃以下の可溶体を有するヒューズである
ことを特徴とする請求項1ないし11いずれか記載の電子部品。
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- 2003-02-14 JP JP2003036185A patent/JP2004247189A/ja active Pending
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