JP2005340364A - 回路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 パッケージケースを構成する本体部６に固定されている端子ピン８と、本体部６に載置されている回路基板３とを接続する接合材料１２の疲労発生率を低減する。
【解決手段】 端子ピン８は、本体部６に載置された回路基板３の端面３ａの横側を通って回路基板３の表面３ｂまで伸長形成されている部位８Ａを有する。この部分８Ａには、外向きに膨らむ弾性膨らみ部１７が形成されている。周囲温度変動により回路基板３が厚み方向に伸縮すると、その回路基板３の伸縮に応じて端子ピン８の弾性膨らみ部１７が弾性変形して接合材料１２の配置位置が変化する。このため、回路基板３から接合材料１２へに作用する力を軽減でき、また、接合材料１２の応力変動を小さく抑えることができる。これにより、接合材料１２の疲労発生率を低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板がパッケージケース内に収容配置されて成る回路モジュールに関するものである。

図５（ａ）には、回路モジュールの一つである光モジュールの一形態例が模式的な分解図により示されている。この光モジュール１は、光信号と電気信号の変換を行う光−電気変換部２と、この光−電気変換部２に電気的に接続する回路が形成されている回路基板３と、それら光−電気変換部２および回路基板３を収容するパッケージケース４と、光−電気変換部２を外部と光接続させるための光コネクタ部５とを有して構成されている。

パッケージケース４は、回路基板３および光−電気変換部２を載置する本体部６と、本体部６に載置された回路基板３および光−電気変換部２を本体部６と共に覆うカバー７とを有して構成されている。本体部６の端縁部には複数の端子ピン８が互いに間隔を介し、かつ、底部側から上部側に突き抜けた態様でもって配列形成されている。本体部６は例えば樹脂等の絶縁体により構成され、端子ピン８は導体により構成されており、端子ピン８は、インサート成形技術によって、本体部６と一体成形されている。

回路基板３には、それら各端子ピン８をそれぞれ挿通させるための端子ピン挿通用貫通孔１０が表面側から裏面側に貫通形成されている。回路基板３は、図５（ｂ）に示されるように、それら各端子ピン挿通用貫通孔１０にそれぞれ予め定められた対応の端子ピン８を挿通させた状態でもって本体部６に載置される。回路基板３の各端子ピン挿通用貫通孔１０にそれぞれ挿通された各端子ピン８は、それぞれ、回路基板表面側に、その一部が突出し、当該端子ピン８の突出部分は、図５（ｃ）の模式的な断面図に示されるように、はんだ１２により回路基板３に接合固定される。はんだ１２が接合される回路基板部分には、回路基板３の回路の外部接続部（例えば電極パッド（図示せず））が形成されており、端子ピン８と回路基板３がはんだ１２により接合されることによって、回路基板３の回路は、その外部接続部とはんだ１２を介して端子ピン８に電気的に接続される構成となっている。つまり、回路基板３の回路は端子ピン８を介してパッケージケース外部と電気的に接続できる構成となっている。

なお、図５中の符号１３は、光コネクタ部５を構成するアダプタケースを示し、符号１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、アダプタケース１３内に収容配置され当該アダプタケース１３内に挿入された接続相手の光コネクタ（図示せず）を両側から挟持固定するための対を成すアーム部を示している。また、符号１５は、アーム部１４（１４Ａ，１４Ｂ）に設けられ接続相手の光コネクタに形成されている凹部に嵌合して当該光コネクタを位置決め固定するための爪部を示している。

特開平６−２８３６１６号公報

図５に示される構成では、パッケージケース４の本体部６には複数の端子ピン８がインサート成形技術によって一体成形される構成であるので、端子ピン８を本体部６に取り付ける工程を省略することができる。また、インサート成形技術により、複数の端子ピン８はほぼ設計通りの位置に固定でき、また、各端子ピン８をしっかりと本体部６に固定できるので各端子ピン８のぐらつきを抑制できる。これらのことから、全ての端子ピン８をそれぞれ回路基板３の対応する端子ピン挿通用貫通孔１０に簡単に一度に挿通させることができる。このため、回路基板３を本体部６に載置する作業の効率化を図ることが容易である。つまり、図５に示される構成では、光モジュール１の製造効率を高めることができる。

しかしながら、図５に示される構成では、端子ピン８と回路基板３を接合するはんだ１２が次に示すような理由により疲労を起こし易く、はんだ１２の疲労に起因して回路基板３の回路と端子ピン８間の電気的な接続の信頼性が低下してしまうという問題が生じる。すなわち、周囲温度が上昇したときには、回路基板３は熱膨張により厚みが厚くなろうとする。これに対して、端子ピン８と本体部６はインサート成形技術により一体成形され、はんだ１２は端子ピン８に接合しており、周囲温度が上昇したときに、本体部６と、はんだ１２の形成位置との間の間隔は、周囲温度上昇による回路基板３の厚み変化に比べれば、殆ど変化しない。このために、はんだ１２には回路基板３から熱膨張に因る押圧力が加えられることとなる。また、周囲温度が低下したときには、回路基板３は収縮して厚みが薄くなろうとするのに対して、本体部６と、はんだ１２の形成位置との間の間隔は、周囲温度低下による回路基板３の厚み変化に比べれば、殆ど変化しないために、回路基板３からはんだ１２に作用する力の大きさが変化する。

このような周囲温度変動による回路基板３の厚み方向の伸縮によって、回路基板３からはんだ１２に作用する力の大きさが変化することにより、はんだ１２内の応力が変動する。特に、回路基板３の表面とはんだ１２の接合部分での応力変動が大きく、これにより、回路基板３とはんだ１２の接合部分にクラック等が発生し易く、回路基板３の回路と、端子ピン８との間のはんだ１２を介した電気的な接続の信頼性が低下してしまう。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回路基板と端子ピン間を接合するはんだ等の接合材料の疲労発生率を低減できて、その接合材料を介した回路基板の回路と端子ピンとの間の電気的な接続の信頼性を向上できる回路モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、回路基板がパッケージケース内に収容配置され、そのパッケージケースには、パッケージケース内部の回路基板を電気的にパッケージケース外部と接続させるための端子ピンが設けられている構成を備えた回路モジュールにおいて、パッケージケースは、回路基板が配設される本体部と、この本体部に配設された回路基板を覆うカバーとを有して構成され、当該パッケージケースの本体部は回路基板の裏面と向き合う底壁を有し、当該底壁に直交する方向に伸びた端子ピンがパッケージケース内部とパッケージケース外部にそれぞれ突出された態様でもって本体部に一体的に設けられており、この端子ピンのパッケージケース内部側の突出部分は、本体部に配設された回路基板の端面の横側を通って回路基板の表面まで伸長形成され、この端子ピンの伸長先端部分が、導体から成る接合材料によって回路基板の表面に接合されており、パッケージケース内部側の根元位置から回路基板に接合されている伸長先端部に至る端子ピンの突出部分には、外向きに膨らむ弾性膨らみ部が形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、光モジュール等の回路モジュールにおいて、パッケージケースの本体部に一体的に設けられた端子ピンは、そのパッケージケース内部側の突出部分が、本体部に配設された回路基板の端面の横側を通って回路基板の表面側まで伸長形成され当該伸長先端部が回路基板の表面に接合材料によって接合されている構成とした。この構成では、端子ピンは回路基板を貫き通る構成ではないために、回路基板に端子ピン挿通用の貫通孔を形成しなくてよい。また、回路モジュールの製造工程において、回路基板の端子ピン挿通用貫通孔に端子ピンを挿通させるという作業が不要となるため、本体部に回路基板を載置する作業が非常に簡単となって、回路モジュールの製造効率の向上を図ることが容易となる。

その上、この発明では、端子ピンは、そのパッケージケース内部側の根元位置から回路基板と接合する伸長先端部に至るまでの部位に、外向きに膨らむ弾性膨らみ部を設けた。このため、例えば、周囲温度が上昇して回路基板が熱膨張し、この回路基板の熱膨張によって回路基板から接合材料に押圧力が加えられたときには、その押圧力が端子ピンの弾性膨らみ部にも作用して、当該端子ピンの弾性膨らみ部が回路基板の熱膨張に応じて弾性変形して、回路基板の熱膨張に応じて接合材料の配置位置が変動する。このため、回路基板から接合材料に大きな押圧力が加えられる事態を回避できる。また、周囲温度が低下して回路基板が収縮し、この回路基板の収縮によって接合材料に例えば回路基板側への引っ張り力が加えられたときには、その引っ張り力に応じて端子ピンの弾性膨らみ部が弾性変形して、回路基板の収縮に応じて接合材料の配置位置が変動するので、回路基板から接合材料に作用する力の大きさの変化を抑制することができる。

このように、周囲温度変動に起因して回路基板が伸縮しても、その回路基板の伸縮に応じて端子ピンの弾性膨らみ部が弾性変形することで、回路基板と端子ピンを接合している接合材料に作用する力を軽減できると共に、接合材料の応力変動を抑制することができる。これにより、応力変動に起因した接合材料の疲労（劣化）の発生率を大幅に低減することができ、回路モジュールに対する信頼性を向上させることができる。

さらに、端子ピンは、パッケージケースの本体部にインサート成形技術により一体成形されている構成や、端子ピンは、本体部に形成された側壁に圧入により一体的に設けられている構成を備えることによって、端子ピンを本体部にぐらつき無く、強固に一体化することができるので、回路モジュールに対する耐久性の信頼性を向上させることができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

この実施形態例の回路モジュールは光モジュールであり、当該光モジュールは、光信号と電気信号の変換を行う光−電気変換部が回路基板と共にパッケージケース内に収容配置されている構成を備えている。なお、この実施形態例の説明では、図５に示す光モジュールと同一名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この実施形態例の光モジュール１は、端子ピン８に関わる構成に特徴があり、図１（ａ）には、その特有な構成部分が抜き出され模式的な斜視図により示されている。また、図１（ｂ）には、端子ピン８と回路基板３の接合部分が模式的な断面図により示されている。

この実施形態例では、パッケージケース４を構成する本体部６は、回路基板３の裏面と向き合う底壁６Ａと、この底壁６Ａの両側の端縁部にそれぞれ立設されている側壁６Ｂ（６Ｂ₁，６Ｂ₂）とが例えば成形技術によって一体的に形成されている。それら側壁６Ｂ₁，６Ｂ₂の頂部に回路基板３が搭載されている。

本体部６の側壁６Ｂ₁，６Ｂ₂の各外壁面には、それぞれ、複数の端子ピン８が互いに間隔を介し、パッケージケース外部とパッケージケース内部にそれぞれ突出した態様でもって配列されて固定されている。この実施形態例では、各端子ピン８は、圧入により本体部６の側壁６Ｂ₁，６Ｂ₂に固定されている。また、各端子ピン８のパッケージケース内部側の突出部分８Ａは、それぞれ、本体部６に配設された回路基板３の端面３ａの横側を通って回路基板３の表面３ｂまで伸長形成されており、当該伸長先端部が、導体から成る接合材料（例えば、はんだ）１２によって、回路基板３の表面３ｂに接合されている態様となっている。

この実施形態例では、各端子ピン８のパッケージケース内部側の突出部分８Ａ（換言すれば、パッケージケース内部側の根元位置αから回路基板３の表面３ｂに接合されている伸長先端部に至る端子ピン８の突出部分８Ａ）には、それぞれ、外向きに（この実施形態例では、回路基板３の表面３ｂよりも上方側に）膨らんだ弾性膨らみ部１７が形成されている。端子ピン８は全体が同一材料により構成されており、当該端子ピン８は、弾性膨らみ部１７が弾性変形することができるように、例えば洋白等のバネ性を持つ導体材料により構成されている。

この実施形態例では、例えば、光モジュール１の周囲温度が上昇して回路基板３が熱膨張したときには、その回路基板３の熱膨張によって回路基板３から接合材料１２に押圧力が加えられる。この押圧力は端子ピン８にも作用して、弾性膨らみ部１７が、例えば図２（ａ）のイメージ断面図の点線に示されるような状態から実線に示されるような状態に弾性変形する。これにより、本体部６に対する回路基板３と接合材料１２の接合部分の配置位置は、回路基板３の熱膨張に応じて変動する。このように、弾性膨らみ部１７を設けることにより、回路基板３から接合材料１２に加えられた押圧力を逃がすことができて、接合材料１２に大きな応力が発生することが防止される。

また、光モジュール１の周囲温度が低下して回路基板３が収縮し、この回路基板３の収縮によって接合材料１２に例えば回路基板側への引っ張り力が加えられたときには、その引っ張り力によって、弾性膨らみ部１７が、例えば、図２（ｂ）のイメージ断面図の点線に示されるような状態から実線に示されるような状態に弾性変形して、本体部６に対する回路基板３と接合材料１２の接合部分の配置位置は、回路基板３の収縮に応じて変動する。このように、弾性膨らみ部１７を設けることによって、回路基板３から接合材料１２に作用する力を逃がすことができて、接合材料１２に大きな応力が発生することが回避される。

上記のように、端子ピン８に弾性膨らみ部１７を設けることによって、光モジュール１の周囲温度変動に因る回路基板３の伸縮に起因した接合材料１２の応力変動を抑制することができる。このため、接合材料１２の疲労が発生難くなって、接合材料１２の劣化を抑制することができる。よって回路基板３の回路と、端子ピン８との間の接合材料１２を介した電気的な接続の信頼性を高めることができる。

この実施形態例の光モジュール１における上記以外の構成は図５に示される光モジュール１の構成と同様である。

以下に、この光モジュール１において特有な構成部分の組み立て工程の一例を図３を利用して説明する。例えば、図３（ａ）に示されるような本体部６と、複数の端子ピン８とを用意する。この図３（ａ）の例では、本体部６の側壁６Ｂの外壁面には、予め定められた端子ピン配設位置に、端子ピン８を嵌め込むための凹部１８が形成されている。また、各端子ピン８には、本体部６に取り付ける際にアンカーとして機能する突起部１９が例えば折り曲げ加工等により形成されている。

そのような本体部６の各凹部１８に、それぞれ、端子ピン８を圧入して嵌め込んで、本体部６に端子ピン８を固定する。

このように本体部６に端子ピン８を取り付け固定した後に、図３（ｂ）に示されるように、本体部６に回路基板３を載置する。回路基板３の表面には、当該回路基板３の回路の外部接続部である複数の電極パッド２０が形成されている。これら電極パッド２０は、それぞれ、予め定められた配置位置の端子ピン８に接続して、回路基板３の回路をパッケージケース４の外部と電気的に接続させるためのものである。このことから、回路基板３を本体部６に載置する際には、各電極パッド２０がそれぞれ予め定められた配設位置の端子ピン８に接続できるように、本体部６に対して回路基板３の位置合わせが成される。

本体部６に回路基板３を載置した後に、回路基板３の表面位置よりも上方側に突出している端子ピン８の突出部分を、図３（ｃ）に示されるように、回路基板３の表面側に折り曲げる。このとき、例えば回路基板３の表面の端縁部には、端子ピン８の配列方向に伸びる棒状部材（図示せず）が配置され、この棒状部材の周面に沿うように各端子ピン８を折り曲げ加工する。これにより、端子ピン８に弾性膨らみ部１７を形作ることができる。

端子ピン８の折り曲げ加工後に、回路基板３の表面上に配置された端子ピン８の先端部分を接合材料１２によって回路基板３の電極パッド２０に接合する。その後、弾性膨らみ部１７を形成するために使用した棒状部材を取り除く。このようにして、端子ピン８を回路基板３に接合固定すると共に、電極パッド２０を介して回路基板３の回路に電気的に接続させることができる。

なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、端子ピン８は、本体部６の側壁６Ｂの外壁面に固定されていたが、例えば、図４（ｂ）に示されるように、端子ピン８は、本体部６に埋設されている構成としてもよい。この場合には、例えば、インサート成形技術によって、端子ピン８は本体部６に一体成形される。この実施形態例では、端子ピン８は本体部６に圧入により取り付ける例を示したが、そのように、端子ピン８を本体部６にインサート成形技術によって一体成形してもよい。このように、端子ピン８を本体部６に固定する手法は特に限定されるものではない。

また、この実施形態例では、回路基板３の組み立て工程例において、本体部６に回路基板３を配設した後に、本体部６に固定されている端子ピン８の先端部を回路基板３の表面側に折り曲げると同時に、弾性膨らみ部１７を形作る例を示したが、例えば、本体部６に端子ピン８を固定する前に、予め、図４（ａ）に示されるように、端子ピン８に弾性膨らみ部１７を形作っておいてもよい。

さらに、この実施形態例では、光モジュールを例にして説明したが、回路基板がパッケージケース内に収容配置され、パッケージケースには当該パッケージケース内部の回路基板を電気的にパッケージケース外部と接続させるための端子ピンが設けられている構成を備えていれば、例えばスイッチング電源回路や、制御回路を内蔵した回路モジュールにも、本発明は適用することができる。

本発明に係る光モジュールの実施形態例において特有な構成部分を説明するための図である。 光モジュールを構成する端子ピンに弾性膨らみ部を設けたことによる効果を説明するためのモデル図である。 図１に示す構成を持つ光モジュールの製造工程の一例を説明するための図である。 その他の実施形態例を説明するための図である。 光モジュールの一形態例を説明するための図である。

符号の説明

１ 光モジュール
２ 光−電気変換部
３ 回路基板
４ パッケージケース
６ 本体部
７ カバー
８ 端子ピン
１２ 接合材料
１７ 弾性膨らみ部

Claims (4)

1. 回路基板がパッケージケース内に収容配置され、そのパッケージケースには、パッケージケース内部の回路基板を電気的にパッケージケース外部と接続させるための端子ピンが設けられている構成を備えた回路モジュールにおいて、パッケージケースは、回路基板が配設される本体部と、この本体部に配設された回路基板を覆うカバーとを有して構成され、当該パッケージケースの本体部は回路基板の裏面と向き合う底壁を有し、当該底壁に直交する方向に伸びた端子ピンがパッケージケース内部とパッケージケース外部にそれぞれ突出された態様でもって本体部に一体的に設けられており、この端子ピンのパッケージケース内部側の突出部分は、本体部に配設された回路基板の端面の横側を通って回路基板の表面まで伸長形成され、この端子ピンの伸長先端部分が、導体から成る接合材料によって回路基板の表面に接合されており、パッケージケース内部側の根元位置から回路基板に接合されている伸長先端部に至る端子ピンの突出部分には、外向きに膨らむ弾性膨らみ部が形成されていることを特徴とする回路モジュール。
2. 端子ピンは、インサート成形技術を利用して、パッケージケースの本体部と一体成形されていることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
3. 本体部は、底壁と、この底壁の端縁部に立設された側壁とを有して構成されており、端子ピンは、側壁の外壁面に圧入されて固定されており、弾性膨らみ部は、圧入部分から回路基板に接合されている伸長先端部に至る端子ピンの突出部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路モジュール。
4. パッケージケース内には、回路基板と共に、光信号と電気信号の変換を行う光−電気変換部が収容配置されており、回路モジュールは光モジュールであることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の回路モジュール。

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