JP2007109994A - 回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半田付けの品質を劣化させることなく回路基板の両面に部品を実装でき、回路の配索が容易な回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法を提供する。
【解決手段】本発明の回路基板内蔵装置１では、回路基板２の上面に電源用基板コネクタ３を実装するとともに、端子４を回路基板２の中央に集中して接続するようにする一方、信号用基板コネクタ５を回路基板２の下面に実装するとともに、端子６を回路基板２の周縁部に接続するようにしている。本発明の回路基板実装方法では、回路基板２の周縁部に接続された信号用基板コネクタ５の端子６をリフロー炉で半田付けした後、回路基板２の中央に接続された電源用基板コネクタ３の端子４をスポットフロー炉で半田付けしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板の両面に複数の電源系部品及び／あるいは信号系部品を実装し、各々の端子を所定の回路に接続した回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法の技術分野に関するものである。

近年、自動車には多数の電装品が搭載されており、これらの電装品に対して電力を供給するための給電線や制御信号を送信するための信号線が車体内に配索されている。また、このような給電線や信号線を各電装品に接続するために、車体内の主要箇所にジャンクションボックスが搭載されている。

ジャンクションボックスは、電源分配を行うための電源回路や制御信号を伝達するための信号回路が形成された回路基板、回路のスイッチングを行うリレー、電線保護を行うためのヒューズ、外部の電装品と接続するためのコネクタ、及びＥＣＵ等を内蔵している。

回路基板には、基板コネクタを始め複数の電源系部品や信号系部品が実装されている。自動車の高機能化に伴って、搭載される電装品の数がますます増加する傾向にあるが、それに伴って回路基板に実装される基板コネクタの数も増大している。そのため、必要な数の基板コネクタを回路基板の一方の面だけに実装するのが困難となってきており、回路基板の他方の面にも基板コネクタが実装されるようになってきている。

基板コネクタ等の部品を回路基板の両面に実装する場合、従来は以下のような工程で実装されていた。まず、回路基板の一方の面に実装される部品をねじ止め等で該回路基板に固定する。続いて、各部品の端子を回路基板上の所定の位置に配置して回路と接続し、接続部をリフロー炉を用いてクリーム半田で融着させる。

その後、回路基板の他方の面に実装される部品についても、該部品をねじ止め等で回路基板に固定したのち、各部品の端子を該他方の面に形成された別の回路と接続し、再びこれをリフロー炉を用いてクリーム半田で融着させる。

上記従来の回路基板実装方法では、リフロー炉によるクリーム半田の融着を２回行うため、後で行う融着の際に先に行った半田が再溶融したために部品のずれや落下等が発生し、回路基板の品質を著しく低下させてしまうといった問題があった。

そこで、先に行う一方の面でのリフロー炉による半田付けを融点の高い半田を用いて行い、その後に行う他方の面でのリフロー炉による半田付けを融点の低い半田を用いて行う方法が、特許文献１に記載されている。

また、リフロー炉に加えて予備加熱部を設け、それぞれに備えられた部分加熱手段によって、回路基板上の位置毎に加熱容量を変えて半田付けを行う技術が、特許文献２に開示されている。
特開平６−８５４４５号 特開平９−２４６７１２号

しかしながら、上記従来の回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法では以下のような問題があった。
特許文献１に記載の回路基板の実装方法では、融点の高い半田と融点の低い半田の２種類を用いる必要があることから、工程管理が複雑になり、コストも高くなるといった問題があった。

また、特許文献２に記載の回路基板の実装方法では、製造装置が複雑で高コストになるだけでなく、回路基板上の位置毎に加熱容量を変えて半田付けを行うことから、製造工程が極めて複雑になるといった問題があった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、半田付けの品質を劣化させることなく回路基板の両面に部品を実装でき、回路の配索が容易で、かつリフロー炉を片面1回だけにすることにより、コネクタの材料を耐熱性の低いものにすることができる回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法を提供することを目的とする。

この発明の第１の態様は、回路基板の両面に複数の電源系部品及び／あるいは信号系部品を実装した回路基板内蔵装置であって、前記回路基板の一方の面に実装され、該面に形成された回路に接続される表面実装部品と、前記回路基板の他方の面に実装されスルーホールで両面に形成された回路に接続されるスルーホール実装部品とを備えることを特徴とする回路基板内蔵装置である。

第２の態様は、前記表面実装部品が信号系部品であリ、前記スルーホール実装部品が電源系部品であることを特徴とする回路基板内蔵装置である。

第３の態様は、前記表面実装部品の端子が、前記回路基板の一方の面の周縁部に配置され、前記スルーホール実装部品の端子が、前記回路基板の他方の面の中央部に配置されることを特徴とする回路基板内蔵装置である。

第４の態様は、回路基板の両面に複数の電源系部品及び／あるいは信号系部品を実装して所定の回路に接続する回路基板実装方法であって、前記回路基板の一方の面に実装される表面実装部品の端子を該面に形成された回路に接続し、接続部をリフロー炉を用いてクリーム半田で融着させ、その後に前記回路基板の他方の面に実装されるスルーホール実装部品の端子を、スルーホールで両面に形成された回路に接続し、接続部をスポットフローを用いて半田で融着させることを特徴とする回路基板実装方法である。

第５の態様は、前記スルーホール実装部品の端子を前記回路基板の中央部に集中して配置させることにより、前記スポットフローによる融着を一括して行えるようにすることを特徴とする回路基板実装方法である。

以上説明したように本発明によれば、リフロー炉による半田付けの後にスポットフローによる半田付けを行うようにしたことにより、半田付けの品質を劣化させることなく回路基板の両面に部品を実装することが可能な回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法を提供することができる。

また、従来は配索しづらかった電源系の回路を回路基板の中央に集中させたことにより、電源系回路の配索が容易な回路基板内蔵装置を提供することができる。特に、電源系部品の端子をスルーホールを用いて回路基板に接続するようにしたことにより、基板コネクタを回路基板の両面に実装しても回路の配索が容易に行えるといった効果がある。

さらに、信号系部品の端子を回路基板の周縁部に配置し、電源系回路の端子を回路基板の中央に配置するようにしたことにより、基板コネクタの個数が増加しても、端子の長さを特に長くすることなく基板コネクタを実装できる回路基板内蔵装置を提供することができる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

図１は、本発明の実施の形態にかかる回路基板内蔵装置の概略構成を示す図である。図１（ａ）は回路基板内蔵装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は回路基板内蔵装置１の側面図である。図１（ｂ）に示す側面図は、図１（ａ）に示す斜視図のＡ方向から見た側面図である。

また、回路基板内蔵装置１の上面図及び下面図を、それぞれ図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す。図２（ａ）に示す上面図は、図１（ａ）に示す斜視図のＢ方向から見たものであり、図２（ｂ）に示す下面図は、図１（ａ）に示す斜視図のＣ方向から見たものである。

図１、図２に示した回路基板内蔵装置１は、具体的には自動車のジャンクションボックスの一例を示すものである。自動車の機能の高度化を目的に、ますます多くの電装品が搭載されるようになってきており、それに伴って回路基板内蔵装置１にも多くの部品が実装されるようになっている。

回路基板内蔵装置１の回路基板２に実装される部品は、各電装品に電源を供給する電源系部品と、制御信号を処理する信号系部品からなっている。主な前記電源系部品として、電源用基板コネクタ３とこれに接続された端子４がある。また主な信号系部品として、信号用基板コネクタ５とこれに接続された端子６、及び半導体リレー７がある。

多数の基板コネクタ３、５を回路基板２に実装させるために、本発明の回路基板内蔵装置１では回路基板２の両面に基板コネクタ３、５を実装させている。すなわち、図２(ａ)に示した回路基板２の上面には電源用基板コネクタ３を実装する一方、図２（ｂ）に示した回路基板２の下面には信号用基板コネクタ５を実装している。

電源用基板コネクタ３は、ねじ止め等で回路基板２の上面に固定され、電源用基板コネクタ３に接続された端子４は、スルーホール８で回路基板２の下面まで延びている。すなわち、スルーホール８によって回路基板２の下面に形成された回路とも接続可能となっている。また、端子４と回路基板２との接続部は、図２(ａ)に示す通り、回路基板２の中央部に集中させて配置している。

一方、信号用基板コネクタ５は、回路基板２の下面にねじ止め等で固定され、信号用基板コネクタ５に接続された端子６は、該下面に形成された回路に接続されている。また、端子６と回路基板２との接続部は、電源用基板コネクタ３の場合とは異なり、図２(ｂ)に示すように回路基板２の周縁部に配置している。図２(ｂ)では、信号用基板コネクタ５及び端子６の配置を示すとともに、スルーホール８が回路基板２の中央に配置されていることを示している。

上記の通り、本発明の回路基板内蔵装置１では、回路基板２の上面に電源用基板コネクタ３を実装するとともに、端子４を回路基板の中央に集中して接続するようにする一方、信号用基板コネクタ５を回路基板２の下面に実装するとともに、端子６を回路基板の周縁部に接続するようにしている。その結果、後述するように、端子４、６と回路基板２上の回路との半田付けを品質を劣化させることなく行うことが可能となっている。

また、電源系回路は一般的には電流値が大きいため、幅広の回路パターンが必要となったり、回路基板２の両面に形成された回路パターンを接続するためのビアの数も増える。本発明の回路基板内蔵装置１のように、電源用基板コネクタ３に接続された端子４を回路基板２の中央に集中させ、かつスルーホール８で回路基板の両面に接続可能とすることにより、回路基板２の両面で最適な回路パターンを配策することが可能となる。

次に、本発明の回路基板実装方法について、図３及び図４を用いて詳細に説明する。図３は、回路基板２の下面に所定の信号系部品を実装する方法を説明するための図であり、図４は、回路基板２の上面に所定の電源系部品を実装する方法を説明するための図である。

回路基板２の両面に電源用基板コネクタ３及び信号用基板コネクタ５を実装する本発明の回路基板実装方法では、まず図３に示すように、回路基板２の下面に信号用基板コネクタ５を実装させる。信号用基板コネクタ５を回路基板２にねじ２１で固定したのち、端子６をクリーム半田２２が布設された所定の位置に配置する。信号系部品として半導体リレー７が実装される場合には、所定の方法で回路基板２に固定して接続される。

回路基板２の下面に所定の信号系部品が固定され、それぞれの端子６がクリーム半田２２が布設された所定の位置に配置されると、これをリフロー炉の中に入れて所定の温度に加熱する。これにより、クリーム半田２２が溶融して端子６と回路基板２上の回路パターンとが半田付けされる。

回路基板２の下面に所定の信号系部品の実装を完了すると、次に回路基板２の上面に電源系部品の実装を行う。図４では、回路基板２の上面と下面とを逆転して表示しており、信号用基板コネクタ５等が実装された下面が上向きに表示されている。

回路基板２の下面への実装の場合と同様に、電源用基板コネクタ３を回路基板２の上面(図４では下向きの面)にねじ２３で固定したのち、端子４の先端をスルーホール８を通過させて回路基板２の下面に到達させる。

回路基板２の上面に所定の電源系部品が固定され、それぞれの端子４がスルーホール８を経由して所定の位置に配置されると、次に端子４が配置された位置を囲うように隔離壁２５を回路基板２の下面に設置する。その後、隔離壁２５で囲われた領域をスポットフローを用いて半田付けすることにより、端子４と回路基板２上の回路パターンとが接続される。

本発明の回路基板内蔵装置１では、電源用基板コネクタ３の端子４を回路基板２の中央に集中させて接続するようにしたことから、隔離壁２５で囲われる前記領域を回路基板２の中央部分に限定することができる。その結果、前記スポットフローによる半田付けを効率よく行うことが可能となる。

また、前記スポットフローにより過熱される領域を隔離壁２５で囲うようにしていることから、先にリフロー炉を用いて行った信号用基板コネクタ５の端子６の半田付け部分を加熱することはなく、該半田部分が再び溶融して端子６と所定の回路とが分離してしまうといった恐れはなくなる。

また本実施形態によれば、コネクタがリフロー炉を通過するのは、コネクタ３が０回、コネクタ５が１回のみで済むので、それぞれのコネクタの材料を耐熱性の低いものにすることが可能であり、コスト面で有利である。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における回路基板内蔵装置及び回路基板実装方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる回路基板内蔵装置の概略構成を示す図である。図１（ａ）は回路基板内蔵装置の斜視図であり、図１（ｂ）は回路基板内蔵装置の側面図である。 図２は、本発明の回路基板内蔵装置の上面図（ａ）及び下面図（ｂ）を示す。 図３は、回路基板２の下面に所定の信号系部品を実装する方法を説明するための図である。 図４は、回路基板２の上面に所定の電源系部品を実装する方法を説明するための図である。

符号の説明

１・・・回路基板内蔵装置
２・・・回路基板
３・・・電源用基板コネクタ
４、６・・・端子
５・・・信号用基板コネクタ
７・・・半導体リレー
８・・・スルーホール
２１、２３・・・ねじ
２２・・・クリーム半田
２５・・・隔離壁

Claims (5)

1. 回路基板の両面に複数の電源系部品及び／あるいは信号系部品を実装した回路基板内蔵装置であって、
   前記回路基板の一方の面に実装され、該面に形成された回路に接続される表面実装部品と、
   前記回路基板の他方の面に実装されスルーホールで両面に形成された回路に接続されるスルーホール実装部品とを備える
   ことを特徴とする回路基板内蔵装置。
2. 前記表面実装部品は信号系部品であリ、
   前記スルーホール実装部品は電源系部品である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板内蔵装置。
3. 前記表面実装部品の端子は、前記回路基板の一方の面の周縁部に配置され、
   前記スルーホール実装部品の端子は、前記回路基板の他方の面の中央部に配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路基板内蔵装置。
4. 回路基板の両面に複数の電源系部品及び／あるいは信号系部品を実装して所定の回路に接続する回路基板実装方法であって、
   前記回路基板の一方の面に実装される表面実装部品の端子を該面に形成された回路に接続し、接続部をリフロー炉を用いてクリーム半田で融着させ、
   その後に前記回路基板の他方の面に実装されるスルーホール実装部品の端子を、スルーホールで両面に形成された回路に接続し、接続部をスポットフローを用いて半田で融着させる
   ことを特徴とする回路基板実装方法。
5. 前記スルーホール実装部品の端子を前記回路基板の中央部に集中して配置させることにより、前記スポットフローによる融着を一括して行えるようにする
   ことを特徴とする請求項６に記載の回路基板実装方法。