JP2008171849A - プリント基板実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】副プリント基板を自立させるのに十分な強度を持たせるために、補助板を主プリント基板に事前に半田付けする必要があるが、補助板と主プリント基板の事前半田付け工程と、その後の副プリント基板と主プリント基板を半田付けする本工程の、二つの半田付け行程を必要とするので製造工程での工数が増加するという課題が残る。プリント基板の実装構造に関し、工数を増やすことなく、確実にメイン基板とサブ基板の半田実装を実現する構造を提供する。
【解決手段】補強板１０５は上端から中間高さまで延びるサブ両面基板係合用溝１１１を有し、前記補強板１０５を前記補強板挿入穴１０６に垂直に挿入するとともに前記補強板１０５の前記サブ両面基板係合用溝１１１に前記副プリント両面基板１０１に形成した段差部１１３を嵌合させて固定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、メイン基板にサブ基板を実装するプリント基板実装構造に関する。

電気機器において、その内部には部品を実装したプリント基板が載置されている。このプリント基板は、主要な機能部分を占めるメイン基板と補助的な機能部分を占めるサブ基板に分けて構成され、サブ基板を変更することで電子機器の仕様変更に対応できるようにするため、このように構成されることが多い。また、電子機器の外観デザインなどによる構造上の制限により省スペース内にプリント基板をレイアウトするためにサブ基板をメイン基板に対して垂直に立設することも実施されている。

従来例の一例を図６を参照して説明する。補助部材６０１を予めサブ基板１０１にビス６０３で取り付けてから、補助部材の足部６０２をサブ基板１０１の挿入部分と共にメイン基板１００に半田付けするという技術が主に用いられている。

また、特許文献１では、主プリント基板に補強板挿入穴をあけ、この補強板挿入穴に補強板を挿入する。前記挿入部にはんだ結合用ランドを形成しておき、主プリント基板の裏面からはんだ付けする。副プリント基板に段差部を形成しておき、この段差部を補強板に設けた副プリント基板係合用溝に嵌合させる。副プリント基板は補強板により主プリント基板に安定して固定され、横振れによるはんだクラックやはんだ付けランドの浮き・剥離が防止される構成の副プリント基板を主プリント基板に安定して固定する技術が開示されている。
特開平9-148700

しかし特許文献１に開示の技術では、副プリント基板を自立させるのに十分な強度を持たせるために、補助板を主プリント基板に事前に半田付けする必要がある。つまり、前述の補助板と主プリント基板の事前半田付け工程と、その後の副プリント基板と主プリント基板を半田付けする本工程の、二つの半田付け行程を必要とする。このため製造工程での工数が増加するという課題が残る。

本発明の目的は、前述のような課題を鑑み、工数を増やすことなく、確実にメイン基板とサブ基板の半田実装を実現する構造を提供することにある。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、プリント基板の側縁の捨板部から構成され、かつ前記サブ両面基板の直立を補強するための補強板と、前記メイン基板は前記サブ両面基板を挿入するための挿入穴および前記補強板を挿入するための補強板挿入穴および前記サブ基板を実装するための銅箔パターンと該銅箔パターン近傍に空気穴を有し、前記サブ両面基板は前記挿入穴に挿入される部分に垂直方向に延びる複数本の直線の同箔パターンを該両面に有し、前記複数本の直線同箔パターンは表裏で一本おきに交互に予備半田され、前記補強板は上端から中間高さまで延びるサブ両面基板係合用溝を有し、前記補強板を前記補強板挿入穴に垂直に挿入するとともに前記補強板の前記サブ両面基板係合用溝に前記副プリント両面基板に形成した段差部を噛み合わせて固定する。

メイン基板にサブ基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記メイン基板は前記サブ基板を挿入するための挿入穴を有し、前記サブ基板は前記挿入穴に挿入される部分に垂直方向に延びる複数本の同箔パターンを有し、前記複数本の直線同箔パターンは一本おきに交互に予備半田したのち、前記サブ基板を前記メイン基板の挿入穴に挿入して固定する。

メイン基板にサブ基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記メイン基板は前記サブ基板の直立を補強するための補強板を供えると共に前記メイン基板前記補強板を挿入するための補強板挿入穴を設ける。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記メイン基板は、前記サブ基板を実装するための銅箔パターンを有し、前記実装するための銅箔パターンの近傍に空気穴を有する。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記補強板として、プリント基板製造時にプリント基板の側縁に設ける捨板部を利用する。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記サブ基板を両面基板で構成し、該表裏で交互に設けられたパターンを有する。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記サブ基板上に設けられた銅箔パターンは直線である。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記銅箔パターンは表裏で一本おきに交互に予備半田される。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記補強板は、前記メイン基板とサブ基板が半田実装された後に抜き取ることが可能である。

メイン基板にサブ両面基板を実装するプリント基板実装構造であって、前記補強板は上端から中間高さまで延びるサブ基板係合用溝を有し、前記補強板を前記補強板挿入穴に垂直に挿入するとともに前記補強板の前記サブ基板係合用溝に前記サブ基板に形成した段差部を噛み合わせて固定する。

前述のように構成することにより、サブ基板をメイン基板に実装する前に、サブ基板をメイン基板上に強固に固定するよう作用する。

本発明によれば、半田槽へ入れる前にサブ基板に外力が作用しても補強板がその外力を吸収し、半田クラックや半田付けランドの浮きや剥がれの発生を防止する。また、サブ基板が横振れすることも防止できる。また、金具を使用するものでないから、温度変化に伴ってサブ基板やメイン基板に無用なひずみ応力が発生することもない。また、メイン基板の銅箔パターン近傍に設けられた空気穴によって、実装後に近接する銅箔パターン同士が半田で短絡することを防止することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、サブ基板をメイン基板に挿入した際に、サブ基板の銅箔パターンに施された予備半田によって、メイン基板の挿入穴に強固に直立し、さらに補強板を挿入することによってサブ基板の左右の傾きを防止して、半田槽へ実装を行なうことが可能となる。また捨板部を用いて補強板を構成することによって、補強板の製作が容易になり、生産コストを抑えることが可能となる。また、補強板はメイン基板と半田付けされていないので、実装後に抜き取ることが可能であるため、メイン基板上に配置される部品スペースに対して影響を与えない。また、メイン基板の銅箔パターン近傍に設けられた空気穴によって、実装後に近接する銅箔パターン同士が半田で短絡することを防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、サブ基板をメイン基板に挿入した際に、サブ基板の銅箔パターンに施された予備半田によって、メイン基板の挿入穴に強固に直立し、さらに補強板を挿入することによってサブ基板の左右の傾きを防止して、半田槽へ実装を行なうことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、補強板を挿入するための補強板挿入穴を設けることによって、補強板をメイン基板に挿入してサブ基板を強固に固定することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、メイン基板の銅箔パターン近傍に設けられた空気穴によって、実装後に近接する銅箔パターン同士が半田で短絡することを防止することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、捨板部を用いて補強板を構成することによって、補強板の製作が容易になり、生産コストを抑えることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、サブ基板を両面基板にすることによって、挿入部の銅箔パターンへの予備半田をサブ基板両面に施すことで、メイン基板との噛み合わせをより強固にすることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、銅箔パターンを直線にすることによって、サブ基板とメイン基盤との噛み合わせをより安定したものにすることが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、銅箔パターンを表裏で一本おきに交互に半田することによって、メイン基板へサブ基板を挿入を容易にし、かつ噛み合わせをより安定したものにすることが可能となる。

請求項９に記載の発明によれば、補強板はメイン基板と半田付けされていないので、メイン基板上に配置される部品スペースに対して影響を与えないように実装後に抜き取ることが可能である。

請求項１０に記載の発明によれば、補強板とサブ基板を係合用溝によって噛み合わせてメイン基板に挿入することによって、組み立てを簡単に行なうことが可能となる。

次に図１から５を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の実施例に係る実装前の構成図を表す。１００は種々の電子部品を配置して主な電気回路を構成したメイン基板であり、１０１は種々の電子部品とともにメイン基板１００に実装すべきサブ基板であり、１０３はメイン基板に設けられたサブ基板１０１を挿入するための挿入穴であり、１０４はメイン基板１００の銅箔パターン近傍に設けられた空気穴であり、１０５はサブ基板の自立を補助するための補強板であり、１０７は補強板を挿入するための補強板挿入穴であり、１０７はメイン基板と結線するためにサブ基板１０１に設けられた銅箔パターンである。なお、空気穴１０４は半田槽に投入した際に空気を逃がして銅箔パターン間の半田タッチを防ぐために設けられている。

サブ基板１０１上に配置される電子部品はチップ抵抗やチップコンデンサーなどの小型部品で占められることが多い。これらの部品を半田付けするためにリフローと呼ばれる実装工程を用いるがその工程を次に説明する。基板に部品を半田付けするための実装面には、半田がのるように銅箔が露出したランド部分と、半田がのらないようにコーティングが施されたレジスト部分がある。リフローでは常温でクリーム状に伸ばすことが可能であるクリーム半田を用いる。前述の実装面にクリーム半田を塗布する箇所以外を覆うメタルマスクを重ね合わせ、その上からクリーム半田を一面に塗布する。その後、実装面からメタルマスクを外すと半田すべき箇所にのみクリーム半田がのった状態となる。次にクリーム半田がのった状態の実装面に電子部品を配置し、電子部品の載ったサブ基板１０１を半田の融点に近い２４０度前後に保たれたリフロー槽を通過させる。リフロー槽を通過したサブ基板１０１のクリーム半田は融点に達して電子部品が半田付けされる。前述のクリーム半田が、銅箔パターン１０７に一本おきに塗布されるように、メタルマスクを作成する。

図２はサブ基板１０１を補強板１０５を用いてメイン基板１００に挿入し、半田実装前の固定した状態を表している。

図３は片面基板で構成されたサブ基板１０１を示している。片面基板は、電子部品を載置する部品配置面と、電子部品同士を結線するための銅箔パターン面を裏表に設けた基板である。図３の上図がパターン面を示しており、足部１１５には直線状の銅箔パターン１０７が複数本設けられ、銅箔パターンの一本おきにレジストが抜かれており、前述のリフローによる予備半田が１０９に施されている。３０１はサブ基板の挿入部分１１５の断面図を表している。３０３は、断面図３０１の近似を表しているが、これからもわかるとおり、予備半田された箇所が凸部となる。

次に図４に両面基板で構成されたサブ基板１０１を示している。両面基板は、表面と裏面のそれぞれに、電子部品同士を結線するための銅箔パターンを設けて電子部品を配置できるように構成された基板である。図４の上部をサブ基板１０１の表面、下部を裏面とすると、表面と裏面のそれぞれに銅箔パターン１０７を設ける。表面と裏面の予備半田部分１０９は、それぞれ図３と同様に銅箔パターン一本おきに予備半田され、更には、表面と裏面とで相対する銅箔パターンは必ず表面か裏面のいずれかに予備半田が形成されている。。これによって断面の近似である４０３のとおり、予備半田が凸部となる。

次に補強板１０５は、上端から高さ方向の中間まで延びるサブ基板係合用溝１１１と、補強板挿入穴１０７に挿入するための足部である挿入部１１３とを有する。前記サブ基板１０１は、補強板１０５のサブ基板係合用溝１１１に嵌合させるための段差部１１３を両側縁に有する。サブ基板１０１のメイン基板１００への接続はエッジコネクタになっており、下端部にメイン基板１００のサブ基板１０１の挿入穴１０３に挿入する挿入部１１５を有し、この部分に銅箔パターン１０７を形成している。

サブ基板１０１は、図２に示すように２枚の補強板１０５の挿入部１１３をそれぞれメイン基板１００に設けられた補強板挿入穴１０７に挿入し、補強板１０５を自立させる。この場合、補強板の挿入部１１３とメイン基板に設けられた補強板挿入穴１０７は、実装前の接着剤等による仮固定をせずとも、容易には抜けないように噛み合わせるように設計する。ここで実装とは、電子部品を基板に半田で固定することを示し、本実施例の説明に置いては、特に半田槽による固定を示す。

次に、サブ基板１０１の挿入部１１５をメイン基板１００の挿入穴１０３に挿入する。このとき、前記図３および図４で説明したように、銅箔パターンの一本おきに予備半田を施すことによって、予備半田部分が凸部となり、この凸部によってサブ基板の挿入部１１５とメイン基板の挿入穴１０３との噛み合わせ部分の応力を均等にし、実装前に接着剤等で仮固定を行なう工程を必要とせずとも、容易には抜けないようにサブ基板１０１をメイン基板１００に自立させることが可能となる。以上の説明より、噛み合わせ部分の応力を均等にするために、サブ基板１０１の足部１１５に設けられる銅箔パターン１０７は基板平面から見て直線に設計されることが好ましい。

同時にサブ基板１０１の両側部の段差部１１３を補強板１０５のサブ基板係合用溝１１１に噛み合わせて固定する。これによって、サブ基板１０１の平面方向への位置ずれを防ぐことが可能となる。次いで、サブ基板１０１の銅箔パターン１０７をメイン基板１００の裏面側にから半田付けする。これでサブ基板１０１のメイン基板１００への実装が行われる。

次に、図５を参照して、サブ基板１０１と補強板１０５の設計形状に関して他の例を説明する。図５（１）は、サブ基板１０１に切欠部５０１を設け、補強板１０５にはサブ基板１０１と噛み合わせるための挿入穴５０３を設け、サブ基板１０１の自立を補助するよう構成される。これによって、補強板１０５がサブ基板１０１から容易に外れないようにすることが可能となる。

図５（２）は、サブ基板１０１に凸部５０５を設け、補強板１０５にはサブ基板１０１と顎合するための係合用溝５０７を設け、サブ基板１０１の自立を補助するよう構成される。前記形状とすることによって、補強板１０５とサブ基板１０１の噛み合わせを容易にすることが可能となる。

また、補強板１０５は、プリント基板材料を用いることが効率的である。その場合において、プリント基板製造時にプリント基板の側縁部の捨板部を利用すると、能率的かつ安価に製作できる。

また、補強板１０５は、サブ基板１０１を実装後、抜き取ることも可能である。これによって電子部品を配置するスペースが確保することが可能となり、もし補強板１０５が存在した場合に、振動や落下等で隣り合う電子部品との不要な物理的干渉の発生を防ぐことが可能となる。

本発明の実施例に係る実装前の斜視図を表す。 本発明の実施例に係る実装後斜視図を表す。 本発明の実施例に係る片面基板で構成されたサブ基板とその断面を表す。 本発明の実施例に係る両面基板で構成されたサブ基板とその断面を表す。 本発明の実施例に係るサブ基板と補強板の形状を表す。 従来例の実装後の斜視図を表す。

符号の説明

１００ メイン基板
１０１ サブ両面基板
１０３ 挿入穴
１０４ 空気穴
１０５ 補強板
１０６ 補強板挿入穴
１０７ 銅箔パターン
１０９ 予備半田
１１１ サブ基板係合用溝
１１３ 段差部

Claims (10)

1. メイン基板にサブ両面基板を実装する直立させるプリント基板実装構造であって、前記サブ両面基板は前記メイン基板とミシン目によって結合された一枚の基板上にミシン目に沿って割ることで分離できるようにプリント基板の側縁の捨板部から構成され、かつ前記サブ両面基板の直立を補強するための補強板と、前記メイン基板は前記サブ両面基板を挿入するための挿入穴および前記補強板を挿入するための補強板挿入穴および前記サブ基板を実装するための銅箔パターンと該銅箔パターンする際の半田タッチを防止するための貫通穴をメイン基板の挿入穴の近傍に空気穴を有し設け、前記サブ両面基板は前記挿入穴に挿入される部分に垂直方向に延びる複数本の直線の同箔パターンを該両面に有し設け、前記複数本の直線同箔パターンは表裏で一本おきに交互に予備半田され、前記補強板は上端から中間高さまで延びるサブ両面基板係合用溝を有し設け、前記補強板を前記補強板挿入穴に垂直に挿入するとともに前記補強板の前記サブ両面基板係合用溝に前記副プリントサブ両面基板に形成した段差部を噛み合わせて固定することを特徴とするプリント基板実装構造。
2. メイン基板にサブ基板を実装する直立させるプリント基板実装構造であって、前記メイン基板は前記サブ基板を挿入するための挿入穴を設け有し、前記サブ基板は前記挿入穴に挿入される部分に垂直方向に延びる複数本の同箔パターンを有し設け、前記複数本の直線同箔パターンは一本おきに交互に予備半田したのち、前記サブ基板を前記メイン基板の挿入穴に挿入して固定することを特徴とするプリント基板実装構造。
3. 前記サブ基板の直立を補強するための補強板を備えると共に、前記メイン基板に前記補強板を挿入するための補強板挿入穴を設けたる請求項２に記載のプリント基板実装構造。
4. 前記メイン基板は、前記サブ基板を実装するための銅箔パターンを設け有し、前記実装するための銅箔パターンの近傍する際の半田タッチを防止するためにメイン基板の挿入穴の近傍に空気貫通穴を設ける有する請求項２または３に記載のプリント基板実装構造。
5. 前記補強板としては、前記サブ両面基板は前記メイン基板とミシン目によって結合された一枚の基板上にミシン目に沿って割ることで分離できるように構成されるプリント基板製造時にプリント基板の側縁に設ける捨板部を利用したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のプリント基板実装構造。
6. 前記サブ基板を両面基板で構成し、該表裏で交互に設けられたパターンを有する請求項２乃至５のいずれかに記載のプリント基板実装構造。
   
7. 前記サブ基板上に設けられた銅箔パターンは直線である請求項２乃至６のいずれかに記載のプリント基板実装構造。
8. 前記銅箔パターンは表裏で一本おきに交互に予備半田される請求項２乃至７のいずれかに記載のプリント基板実装構造。
9. 前記補強板は、前記メイン基板とサブ基板が半田実装された後に抜き取ることが可能である請求項２乃至８のいずれかに記載のプリント基板実装構造。
10. 前記補強板は上端から中間高さまで延びるサブ基板係合用溝を設け有し、前記補強板を前記補強板挿入穴に垂直に挿入するとともに前記補強板の前記サブ基板係合用溝に前記サブ基板に形成した段差部を噛み合わせて固定する請求項２乃至９のいずれかに記載のプリント基板実装構造。