JP2005056954A - 回路基板組立体およびチップ型電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 チップ型電子部品を回路基板上に載置してハンダ付けする際、ハンダ付けが完了するまでの間におけるチップ型電子部品の不用意な移動（ずれ）を防止する。
【解決手段】 リード同一方向型の部品本体（例，アルミニウム電解コンデンサ）に耐熱性合成樹脂からなる座板６Ａ（支持体）を取り付けてなるチップ型コンデンサ１０Ａを回路基板上に実装してなる回路基板組立体において、座板６Ａ側に突起６１を形成するとともに、回路基板側に係合穴を設けて、その凹凸嵌合によりチップ型コンデンサ１０Ａの移動（ずれ）を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チップ化されたリード同一方向型の部品本体と回路基板とを含む回路基板組立体およびチップ型電子部品に関し、さらに詳しく言えば、リフローハンダ付け時に部品本体が位置ずれを起こさないようにする位置決め手段（移動防止手段）に関するものである。

機器の小型軽量化および組立作業性の観点から、それに用いられる電子部品には回路基板に対して表面実装し得るチップ化が望まれており、その一例として特許文献１にはリード同一方向型（ディスクリート型）のアルミニウム電解コンデンサをチップ化する技術が開示されている。

これについて、図１２の一部を断面で示す側面図および図１３の底面側から見た斜視図を参照して説明すると、一般的にアルミニウム電解コンデンサは、有底筒状の金属ケース１内に１対のリード端子２，２（一方のみ図示）を有するコンデンサ素子３を挿入したのち、金属ケース１の開口部をリード挿通孔４ａを有する封口ゴム４にて封止するとともに、その開口部を絞り加工してなるコンデンサ本体５を備え、チップ化するにあたってコンデンサ本体５の封口部側に耐熱性合成樹脂からなる座板６が装着される。

座板６には１対のリード貫通孔７，７（一方のみ図示）が穿設されており、座板６の底面には各リード貫通孔７，７から互いに離れる方向に向けて所定深さのリード収納溝８，８が形成されている。座板６はリード貫通孔７，７にリード端子２，２を貫通させながらコンデンサ本体５に取り付けられ、リード端子２，２の各先端部２ａ，２ａをリード収納溝８，８内に納まるように折り曲げることにより固定される。なお、リード端子２，２の各先端部２ａ，２ａはプレス加工などにより扁平化されている。

このようにしてチップ化されたアルミニウム電解コンデンサ１０が得られ、このチップ型アルミニウム電解コンデンサ１０（以下、単にチップ型コンデンサということがある。）を回路基板に表面実装するには、図１４に示すように、回路基板９に形成されているハンダランド９ａ，９ａ上にクリームハンダ（図示しない）を例えば２００μｍ程度の厚さに塗布し、その上にリード端子２，２の各先端部２ａ，２ａが重なるようにしてチップ型コンデンサ１０を回路基板９上に載置したのち、所定温度に加熱された加熱炉（リフロー炉）内を通してリード端子２，２の各先端部２ａ，２ａとハンダランド９ａ，９ａとをハンダ付けする。

しかしながら、上記従来例では次のような問題があった。すなわち、チップ型コンデンサ１０はチップマウンタにて回路基板９上に載置された状態でコンベアなどの搬送手段にてリフロー炉に運ばれて加熱されるのであるが、座板６の底面がほぼ平坦面であるため、その搬送時の振動やリフロー炉内で吹き付けられる熱風によりチップ型コンデンサ１０が動いて、リード端子２の先端部２ａがハンダランド９ａから外れてしまい、ハンダ付け不良となることがある。

この問題は、チップ型コンデンサ１０が比較的大きく、特に背の高さが約１０ｍｍ以上である場合に顕著に発生する。また、工程の流れ方向についてはクリームハンダが溶けたリフロー炉の出口手前でチップ型コンデンサ１０がもっとも動きやすい状態となる。
特開平４−２８７３０６号公報（図５〜図７）

したがって、本発明の課題は、チップ型電子部品を回路基板上に載置してハンダ付けする際、ハンダ付けが完了するまでの間におけるチップ型電子部品の不用意な移動（ずれ）を防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、リード同一方向型の部品本体と回路基板とを含み、上記部品本体が上記回路基板と対向する底面がほぼ平坦面である耐熱性合成樹脂からなる支持体によって支持されているとともに、上記部品本体から引き出されているリード端子の先端部が上記支持体の底面を含む平面に沿って折り曲げられており、上記部品本体が上記支持体を介して上記回路基板上に配置され、上記リード端子の先端部が上記回路基板に形成されている電極端子にハンダ付けされる回路基板組立体において、上記支持体と上記回路基板との間には、上記回路基板に対する上記支持体の位置決め手段が設けられており、上記位置決め手段が、上記支持体の底面に形成された突起と、上記回路基板側に形成された係合穴との組み合わせからなることを特徴としている。

上記位置決め手段は複数箇所（例えば支持体底面の四隅，対角線上の２箇所など）に設けられることが好ましい。
また、突起および係合穴は、その金型の作製上つくりやすい断面真円形が好ましいが、断面非真円形（楕円形や三角形，四角形などの多角形状）であってもよい。特に、多角形状とする場合には突起および係合穴を１箇所に設けるだけで、回転方向の移動（ずれ）をも防止することが可能となる。
また、突起の一部分を係合穴の開口径よりも実質的に大きくして、突起を係合穴に対して強制的に嵌合させるようにしてもよく、これによれば、支持体と回路基板との耐剥がれ性が良好となり、ハンダ付け部分を保護（補強）することができる。

本発明において、上記支持体には、部品本体のリード端子が引き出されている封口部側に装着され、部品本体を回路基板に対して縦置き状に支持する座板である態様と、内部に部品本体を収納する収納孔を有し、同収納孔の一端側からリード端子が引き出される角筒体からなり、その一つの側面を回路基板に対する底面として部品本体を横置き状に支持する外装ケースである態様のいずれもが含まれる。

また、本発明は、リード同一方向型の部品本体と、回路基板と対向する底面がほぼ平坦面である耐熱性合成樹脂からなる支持体とを含み、上記部品本体が上記支持体によって支持されているとともに、上記部品本体から引き出されているリード端子の先端部が上記支持体の底面を含む平面に沿って折り曲げられており、上記部品本体が上記支持体を介して上記回路基板上に配置され、上記リード端子の先端部が上記回路基板に形成されている電極端子にハンダ付けされるチップ型電子部品において、上記支持体の底面には、上記回路基板に形成されている係合穴に嵌合する突起が形成されていることを特徴としており、これによっても上記課題が解決される。

本発明によれば、部品本体を支持する支持体の底面と回路基板との間に、突起と係合穴とからなる位置決め手段が設けられているため、支持体を介して部品本体を回路基板上に載置してリフロー炉に運ぶまでの間で受ける振動や、リフロー炉内で吹き付けられる熱風などにより部品本体が不用意に移動することが確実に防止される。したがって、部品本体の移動（ずれ）に起因するハンダ付け不良発生率がほとんど０となり、製品の歩留まり率を大幅に向上させることができる。

次に、図１ないし図１１を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、この実施形態の説明において、先の図１２ないし図１４にて説明した従来例と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を用いる。また、各実施形態において、回路基板に実装されるチップ部品は、チップ型コンデンサを例としている。

図１ないし図３は本発明の第１実施形態についてのもので、図１はチップ型コンデンサ１０Ａを示す概略的な断面図、図２はチップ型コンデンサ１０Ａが備える座板（支持体）６Ａの底面図、図３はチップ型コンデンサ１０Ａと回路基板９Ａとを分離して示す斜視図である。

チップ型コンデンサ１０Ａは、部品本体としてのコンデンサ本体５と、コンデンサ本体５を支持する支持体としての座板６Ａとを備えている。コンデンサ本体５は、１対のリード端子２，２を同一方向に引き出してなるリード同一方向型（ディスクリート型とも呼ばれる）のアルミニウム電解コンデンサからなり、その構成は先に説明した従来例と同じであってよいため、その各構成要素に参照符号を付すに止め詳細な説明は省略する。

座板６Ａは耐熱性合成樹脂からなり、図３に示すように、回路基板９Ａに対してコンデンサ本体５を縦置き状（金属ケース１を直立させた状態）に実装するため、コンデンサ本体５の封口部側に取り付けられる。

座板６Ａはリード端子２，２が挿通される１対のリード貫通孔７，７を有し、図２に示すように、その底面６０ａにはリード貫通孔７，７から対向する２辺に向けてリード収納溝８，８が形成されている。リード端子２，２の各先端部２ａ，２ａは、座板６Ａの底面６０ａ内に分布するようにリード収納溝８，８に沿って折り曲げられる。

本発明において、座板６Ａと回路基板９Ａとの間には、それらの相対的な移動（ずれ）を防止する位置決め手段が設けられている。この位置決め手段は、座板６Ａの底面６０ａに形成された突起６１と、回路基板９Ａ側に形成された係合穴９０との組み合わせよりなる。

この第１実施形態において、突起６１は座板６Ａの底面６０ａの四隅に配置されており、これに対応して、回路基板９Ａには係合穴９０が４箇所に配置されている。突起６１は図示しない樹脂成形金型内で座板６Ａと一体に形成されることからして、その金型の作製上つくりやすい断面真円形であることが好ましく、この例では、断面が真円の円錐台形を採用している。

一方、回路基板９Ａには、例えばガラスエポキシ材などからなる硬質回路基板が用いられるため、係合穴９０は例えばドリルによる穴明け加工やレーザー照射などによって形成することができる。

いずれにしても、係合穴９０は突起６１と雄雌的に合致する同形に形成されることが好ましいが、その間のクリアランスが、振動などの外力によってリード端子２の先端部２ａが回路基板９Ａに形成されているハンダランド９ａから外れない範囲であるならば、係合穴９０は突起６１と異形であってもよい。

本発明においても、回路基板９Ａに形成されているハンダランド９ａ，９ａ上にクリームハンダを所定の厚さに塗布し、その上にリード端子２，２の各先端部２ａ，２ａが重なるようにしてチップ型コンデンサ１０Ａを回路基板９Ａ上に載置したのち、所定温度に加熱された加熱炉（リフロー炉）内を通してリード端子２，２の各先端部２ａ，２ａとハンダランド９ａ，９ａとをハンダ付けするのであるが、本発明によれば、突起６１と係合穴９０とが係合するため、基板搬送時の振動やリフロー炉内で吹き付けられる熱風によりチップ型コンデンサ１０Ａが動いて、リード端子２の先端部２ａがハンダランド９ａから外れてしまうおそれはない。

なお、上記第１実施形態の第１変形例として、図４に示すように、座板６Ａの底面６０ａにおいてリード収納溝８，８が存在しない対向する２辺側に１対の突起６１を設けてもよく、この場合には、図５に示すように、回路基板９Ａ側には２つの係合穴９０を設ければよい。

また、上記第１実施形態の第２変形例として、図６に示すように、座板６Ａの底面６０ａの対角線上に位置する２箇所に１対の突起６１を設けてもよく、この第２変形例の場合（上記第１実施形態の場合を含む）には、リード収納溝８，８が存在しない対向する２辺側に、もっぱらハンダ付け強度を高めるだけのダミー端子２Ａ，２Ａを設けることができる。

次に、図７ないし図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図７（ａ）は第２実施形態に含まれるチップ型コンデンサ１０Ｂの断面図，（ｂ）はその相手方の回路基板９Ｂを示す斜視図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９はチップ型コンデンサ１０Ｂの底面図である。なお、コンデンサ本体５については上記第１実施形態と同じであってよい。

この第２実施形態において、チップ型コンデンサ１０Ｂは、コンデンサ本体５を回路基板９Ｂに対して横置き状（金属ケース１の軸線が回路基板９Ｂに対してほぼ平行とされる状態）に支持する支持体としての外装ケース６Ｂを備えている。

この例において、外装ケース６Ｂは耐熱性合成樹脂からなる四角筒体であって、その内部にはコンデンサ本体５を同軸的に収納する収納孔が設けられている。なお、外装ケース６Ｂは必ずしも四角筒体である必要はなく例えば三角筒体などであってもよく、さらには筒体でなく金属ケース１の側面を支持する板状体であってもよい。

外装ケース６Ｂは、その一つの側面を底面６０ｂとして回路基板９Ｂに載置される。そのため、コンデンサ本体５の１対のリード端子２，２は外装ケース６Ｂの一端側から引き出されて下方に向けてほぼ直角に折り曲げられ、その各先端部２ａ，２ａがさらに上記底面６０ｂを含む平面に沿ってほぼ直角に折り曲げられる。

この第２実施形態においても、チップ型コンデンサ１０Ｂの回路基板９Ｂ上での移動（ずれ）を防止するため、外装ケース６Ｂの底面６０ｂには位置決め手段の一方を構成する突起６１が設けられ、回路基板９Ｂ側には位置決め手段の他方を構成する係合穴９０が設けられる。

この例では、突起６１と係合穴９０の対が２対設けられているが、上記第１実施形態と同じく４対としてもよい。また、外装ケース６Ｂの底面６０ｂに上記第１実施形態の第２変形例と同じくダミー端子２Ａを設けることもできる。なお、この第２実施形態の場合、回路基板９Ｂにはリード端子２，２の配置に対応してハンダランド９ａ，９ａが並べて配置される。

上記各実施形態に採用されている突起６１の寸法の一例を示すと、根元径が１．５ｍｍ，先端径が１．０ｍｍ，高さが１．０ｍｍであるが、図１０に例示するように、突起６１の先端部６１ａの外径を係合穴９０よりも大きくして、すなわち突起６１をキノコ状として係合穴９０に強制的に押し込むようにしてもよい。これによれば、支持体（座板６Ａ，外装ケース６Ｂ）と回路基板９Ａ，９Ｂとの耐剥がれ性が良好となり、ハンダ付け部分を保護（補強）することができる。

図１０に示す態様の変形例として、キノコ状をなす突起６１に鎖線で示す擂り割り６１ｂを入れて弾性変形可能とすることもでき、また、係合穴９０を底部側が開口径よりも広がっているいわゆるアンダーカット状としてもよい。これはレーザー加工により実現することができる。

また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、突起６１およびその相手方である係合穴９０を断面三角形もしくは断面四角形などの多角形状としてもよく、これにれば、突起６１と係合穴９０とを１箇所に設けるだけで、Ｘ−Ｙ方向のみならずθ方向（回転方向）の移動（ずれ）をも防止することができる。なお、ここでの断面とは横断面で、楕円形としても同様の作用・効果が得られる。

本発明によれば、リード同一方向型の部品本体に支持体を取り付けてなるチップ部品をリフローハンダにより回路基板に実装した回路基板組立体において、ハンダ付け時におけるチップ部品の移動（ずれ）がないため、信頼性の高いハンダ接続が得られ、製品の歩留まり率を大幅に向上させることができる。

本発明の第１実施形態に含まれるチップ型コンデンサを示す断面図。 上記チップ型コンデンサが備える座板を示す底面図。 本発明の第１実施形態に係る回路基板組立体を示す分解斜視図。 上記座板の第１変形例を示す底面図。 上記第１変形例の座板を用いた回路基板組立体を示す分解斜視図。 上記座板の第２変形例を示す底面図。 （ａ）本発明の第２実施形態に含まれるチップ型コンデンサを示す断面図，（ｂ）その相手方となる回路基板を示す斜視図。 図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図７（ａ）に示すチップ型コンデンサの底面図。 位置決め手段の変形例を示す断面図。 位置決め手段の変形例を示す横断面図。 従来のチップ型コンデンサを一部断面で示す側面図。 上記従来のチップ型コンデンサを底面側から見た斜視図。 上記従来のチップ型コンデンサを回路基板に実装する状態を示す斜視図。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ チップ型コンデンサ
１ 金属ケース
２ リード端子
２Ａ ダミー端子
３ コンデンサ素子
４ 封口体
６Ａ 座板
６Ｂ 外装ケース
７ リード貫通穴
８ リード収納溝
６０ａ底面
６１ 突起
９Ａ 回路基板
９ａ ハンダランド
９０ 係合穴

Claims (8)

1. リード同一方向型の部品本体と回路基板とを含み、上記部品本体が上記回路基板と対向する底面がほぼ平坦面である耐熱性合成樹脂からなる支持体によって支持されているとともに、上記部品本体から引き出されているリード端子の先端部が上記支持体の底面を含む平面に沿って折り曲げられており、上記部品本体が上記支持体を介して上記回路基板上に配置され、上記リード端子の先端部が上記回路基板に形成されている電極端子にハンダ付けされる回路基板組立体において、
   上記支持体と上記回路基板との間には、上記回路基板に対する上記支持体の位置決め手段が設けられており、上記位置決め手段が、上記支持体の底面に形成された突起と、上記回路基板側に形成された係合穴との組み合わせからなる回路基板組立体。
2. 上記位置決め手段が複数箇所に設けられている請求項１に記載の回路基板組立体。
3. 上記突起および上記係合穴がともに断面が真円形からなる請求項１または２に記載の回路基板組立体。
4. 上記突起および上記係合穴がともに断面が非真円形からなる請求項１または２に記載の回路基板組立体。
5. 上記突起の一部分が上記係合穴の開口径よりも実質的に大きく、上記突起が上記係合穴に対して強制的に嵌合される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回路基板組立体。
6. 上記支持体が上記部品本体の上記リード端子が引き出されている封口部側に装着され、上記部品本体を上記回路基板に対して縦置き状に支持する座板である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回路基板組立体。
7. 上記支持体が内部に上記部品本体を収納する収納孔を有し、同収納孔の一端側から上記リード端子が引き出される角筒体からなり、その一つの側面を上記回路基板に対する上記底面として上記部品本体を横置き状に支持する外装ケースである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回路基板組立体。
8. リード同一方向型の部品本体と、回路基板と対向する底面がほぼ平坦面である耐熱性合成樹脂からなる支持体とを含み、上記部品本体が上記支持体によって支持されているとともに、上記部品本体から引き出されているリード端子の先端部が上記支持体の底面を含む平面に沿って折り曲げられており、上記部品本体が上記支持体を介して上記回路基板上に配置され、上記リード端子の先端部が上記回路基板に形成されている電極端子にハンダ付けされるチップ型電子部品において、
   上記支持体の底面には、上記回路基板に形成されている係合穴に嵌合する突起が形成されていることを特徴とするチップ型電子部品。

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