JP2006041240A

JP2006041240A - 放熱性に優れたプリント配線板およびその製造方法、使用方法

Info

Publication number: JP2006041240A
Application number: JP2004219997A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Imai; 智治今井; Masayuki Kimura; 政幸木村; Toshiaki Hirano; 敏明平野; Hiroshi Uchida; 弘内田; Mitsuru Kokubo; 満小久保; Hideaki Iwamoto; 英明岩本; Shuichi Koizumi; 修一小泉; Junichi Sakurai; 淳一桜井
Original assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Yutaka Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】金属ケースに組み込まれたプリント配線板から効率的に放熱することができるうえ、プリント配線板と金属ケース、プリント配線版と接続ピンの接合工数を低減でき、また、金属ケースにより電磁シールド効果を奏することができるプリント配線板およびその製造方法、使用方法を提供する。
【解決手段】金属ケースに組み込まれたプリント配線板であって、
前記金属ケースの内面とプリント配線板とが、該プリント配線板の表面に印刷された半田によって接合されていることを特徴とする放熱性に優れたプリント配線板およびその製造方法、使用方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ケースに組み込まれたプリント配線板およびその製造方法、使用方法に関する。
具体的には、例えば、DC/DCコンバーター、AC/DCコンバーター、インバーター等に用いるプリント配線板において、ICやトランス等の電子部品に発生する熱を金属ケースから放熱するプリント配線板およびその製造方法、使用方法に関する。

例えば、DC/DCコンバーター、AC/DCコンバーター、インバーター等のプリント配線板においては、ICやトランス等の電子部品に熱が発生して１２０℃を超えるような高温になるとプリント配線板と構成電子部品を含む電子回路が正常に動作しなくなる場合があるため、放熱することによって１１０〜１２０℃以下に冷却する必要がある。
プリント配線板の放熱方法に関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、特開２０００−３５８３６０号公報には、ケーシング表面にアルマイト処理等により絶縁膜を形成することにより確実に絶縁するとともに、これに発熱部品を接触させることにより放熱する方法が開示されている。
また、特開２００１−４４５７６号公報には、発熱部品の放熱フィンと金属ケース間を熱伝導性樹脂からなる絶縁体を介して接触させることにより放熱する方法が開示されている。
また、特開２００２-７６６６１号公報には、ケーシングの一部に面実装型の金属基板を面接触させることにより放熱する方法が開示されている。
さらに、1998-6 電子技術第２２頁には、シリコーンゴムからなる絶縁シートを介してアルミ製の放熱板をネジ止めすることによって、ダイオードから発生する熱を放熱する方法が開示されている。
しかし、上記の従来技術は、いずれもケーシングと配線板とを接触させることによって放熱する方法であり、絶縁シートなどを介して放熱することによって電位差の大きいプリント配線板と放熱板の短絡を防止することができるが、絶縁シートなどによって熱伝導が抑制されるため放熱効果が十分でないという問題があった。
また、送風ファンを用いてプリント配線板を強制的に冷却する方法も考えられるが、プリント配線板を保護するために金属ケースを設ける場合には、冷却風を発熱部品に直接当てることが困難なことからこのような送風ファンによる矯正冷却方法は採用することができなかった。
特開２０００−３５８３６０号公報特開２００１−４４５７６号公報特開２００２−７６６６１号公報 1998-6 電子技術第２２頁

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、金属ケースに組み込まれたプリント配線板から効率的に放熱することができるうえ、プリント配線板と金属ケース、プリント配線版と接続ピンの接合工数を低減でき、また、金属ケースにより電磁シールド効果を奏することができるプリント配線板およびその製造方法、使用方法を提供することを課題とする。

本発明者等は、前述の課題を解決するために金属ケースとプリント配線版および接続ピンの接合方法について鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）金属ケースに組み込まれたプリント配線板であって、
前記金属ケースの内面とプリント配線板とが、半田によって接合されていることを特徴とする放熱性に優れたプリント配線板。
（２）さらに、前記プリント配線板を接続する接続ピンと前記プリント配線板とが、半田によって接合されていることを特徴とする（１）に記載の放熱性に優れたプリント配線板。
（３）前記金属ケースのうち、前記接続ピンとプリント配線板との接合部を覆う部分に絞り加工が施されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の放熱性に優れたプリント配線板。
（４）（１）乃至（３）に記載のプリント配線板の製造方法であって、
前記プリント配線板にメタルマスクを密着させ、該メタルマスクの開口部を通してクリーム半田をプリント配線板表面に印刷した後に、一定の温度フロファイル条件を持った連続炉を通過させることを特徴とする放熱性に優れたプリント配線板の製造方法。
（５）（１）乃至（３）に記載のプリント配線板の使用方法であって、
前記金属ケースとプリント配線板の半田接合部分の電位をグランドレベルにして、該金属ケースに電磁シールド効果を持たせることにより、製品内部と外部のノイズに対する影響を最小限に止めることを特徴とするプリント配線板の使用方法。

本発明によれば、金属ケースとプリント配線版および接続ピンとを半田を用いて金属接合することにより、金属ケースに組み込まれたプリント配線板から効率的に放熱することができるうえ、プリント配線板と金属ケース、プリント配線版と接続ピンの接合工数を低減でき、また、金属ケースにより電磁シールド効果を奏することができるプリント配線板およびその製造方法、使用方法を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態について図１および図２を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明におけるプリント配線板の実施形態を例示する図である。
図１において、１は金属ケース、２はプリント配線板、３は接続ピン、４はクリーム半田、５は絞り加工による逃がし、６はICやトランス等の電子部品、７は主プリント配線板を示す。
図１に示すように、本発明は、金属ケース１に組み込まれたプリント配線板２であって、金属ケース１の内面とプリント配線板２とが、半田４によって接合されていることを特徴とする。
本発明によれば、従来のように、絶縁体を介してプリント配線板と放熱板とを接続するのではなく、半田４によって、金属ケース１とプリント配線板２とを直接金属接合するので、伝熱効率が優れており、冷却効率を向上させることができる。

金属ケース１の内面とプリント配線板２の一面を密着接合するのは、半田鏝や半田ディップする工法では困難であり、また、半田接合の弊害として発生する金属ケース１と同一面内の電位の異なるプリント配線板回路部分との半田による短絡を防止するためには、精密な半田量の管理が必要である。
そこで、本発明においては、前記プリント配線板２にメタルマスクを密着させ、スキージなどによってクリーム半田４をローリングすることによって、粘度の低下と印圧による押し込み力により、一定量のクリーム半田４がメタルマスクの開口部に押し込まれてプリント配線板表面に印刷されるので、半田量を安定させることができる。
また、クリーム半田４を印刷し金属ケース１をのせた後に、一定の温度プロファイルを設定した連続炉を通過させることにより、クリーム半田の突沸を極力抑え、半田を溶解し、金属ケース１とプリント配線板２を半田接合することができる。
なお、発熱部にスルーホールを設けると放熱効果をさらに向上させることができる。

さらに、前記プリント配線板２を接続する接続ピン３と前記プリント配線板２とが、半田４によって接合されていることが好ましい。
プリント配線板２を接続する接続ピン３との接合にもクリーム半田４を用いることによって、金属ケース１とプリント配線板２との接合と同時に接合することができるので、プリント配線版と接続ピンの接合工数を低減でき、製造工程を著しく簡略化することができる。
また、図１に示すように、前記金属ケース１のうち、前記接続ピン３とプリント配線板２との接合部を覆う部分に絞り加工を施して、接続ピン３と金属ケース１との距離を大きくすることによって、電位差の大きい接続ピン３と金属ケース１との接触による短絡を防止することができる。
さらに、前記金属ケース１とプリント配線板２の半田接合部分の電位をグランドレベルにして、該金属ケース１に電磁シールド効果を持たせることにより、製品内部と外部のノイズに対する影響を最小限に止めることができる。
さらには本製品を囲む金属ケースが安定したグランドレベルと同電位であるため、誤って使用者がケースに触れることによる感電を防止することができる。
なお、図１に示す、主プリント配線板７は、本発明のプリント配線板２を接続する相手となる配線板であって、本発明のプリント配線板２が、例えば、１２Vの直流電源を3.3Vに変圧するDC/DCコンバータであり、主プリント配線板７が3.3Vの電源を受け入れる装置のような場合である。

図２は、本発明のプリント配線板の製造方法を例示する図である。
まず、プリント配線板の表面にメタルマスクを密着させ（S-1）、スキージなどによってクリーム半田をローリングすることによって、プリント配線板表面に印刷クリーム半田を印刷する（S-2）。
クリーム半田を印刷することによって、ICやトランス等の電子部品を複雑な形状の半田付けを効率よく行うことができる。
ここに、プリント配線板の表面とは、ICやトランス等の電子部品を装着する面をいう。
次に、製造過程でICなど比較的重い電子部品が落下しないようにICなどを装着する位置に接着剤を塗布する(S-3)。
次に、電子部品を装着し（S-4）、目視もしくは検査装置によって装着位置が正しいかチェックする（S-5）。
電子部品の装着が完了したプリント配線板をリフロー炉に入れて半田付けを行う(S-6)。
本発明においては、リフロー炉の方式は問わないが、温度制御を容易に行うためには、熱風を吹きつけることによりプリント配線板を２２０〜２４０℃程度まで加熱する方式が好ましい。

以上により、表面の半田付けを完了し、以下の工程により裏面の半田付けを行う。
まず、プリント配線板を主プリント配線板７に接続するための接続ピンを打つ（S-７）。
次に、プリント配線板の裏面にメタルマスクを密着させ（S-８）、クリーム半田を印刷する（S-９）。
クリーム半田を印刷することによって、複雑な形状の半田付けを効率よく行うことができる。
ここに、プリント配線板の裏面とは、プリント配線板２を金属ケースに接合する面をいう。
次に、次に、複数枚連結されているプリント配線板を分割し（S-10）、分割されたプリント配線板の上に金属ケースを付ける（S-11）。
金属ケースに組み込んだプリント配線板をリフロー炉に入れて半田付けを行う(S-12)。
金属ケースと接続ピンは、リフロー炉により溶かされたクリーム半田により、プリント配線板に同時に半田接合することができるので製造工程を著しく簡略化することができる。
本発明においては、リフロー炉の方式は問わないが、温度制御を容易に行うためには、熱風を吹きつけることによりプリント配線板を２２０〜２４０℃程度まで加熱する方式が好ましい。
電子回路が動作することにより、電子部品から発生した熱は、プリント配線板を通して半田を経て金属ケースへと伝わり、金属ケースから大気中に放出される。
また、金属ケースとプリント配線板の半田接合部分の電位を、グランドレベルにすることにより、金属ケースは電磁シールド効果を持ち、内部と外部を遮断し、ノイズ等に対する電気的影響を最小限に止めることができる。

本発明におけるプリント配線板の実施形態を例示する図である。本発明のプリント配線板の製造方法を例示する図である。

符号の説明

１金属ケース
２プリント配線板
３接続ピン
４（クリーム）半田
５絞り加工による逃がし
６ ICやトランス等の電子部品
７主プリント配線板

Claims

金属ケースに組み込まれたプリント配線板であって、
前記金属ケースの内面とプリント配線板とが半田によって接合されていることを特徴とする放熱性に優れたプリント配線板。
さらに、前記プリント配線板を接続する接続ピンと前記プリント配線板とが、半田によって接合されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱性に優れたプリント配線板。
前記金属ケースのうち、前記接続ピンとプリント配線板との接合部を覆う部分に絞り加工が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱性に優れたプリント配線板。
請求項１乃至請求項３に記載のプリント配線板の製造方法であって、
前記プリント配線板にメタルマスクを密着させ、該メタルマスクの開口部を通してクリーム半田をプリント配線板表面に印刷した後に、金属ケースをクリーム半田上にのせ、一定の温度プロファイル条件を持った連続炉を通過させることを特徴とする放熱性に優れたプリント配線板の製造方法。
請求項１乃至請求項３に記載のプリント配線板の使用方法であって、
前記金属ケースとプリント配線板の半田接合部分の電位をグランドレベルにして、該金属ケースに電磁シールド効果を持たせることにより、製品内部と外部のノイズに対する影響を最小限に止めることを特徴とするプリント配線板の使用方法。