JP2008294234A - 回路基板及び回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく製造することができる回路基板及び回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】回路基板１は、金属基材２及び前記金属基材２上に設けられたプリント基板３からなる基板本体４と、前記基板本体４上に実装した実装部品５と、前記基板本体４に穿設した貫通穴７に圧入されたスタッド部材６とを備え、前記スタッド部材６により装置本体に固定する。前記基板本体４は、前記貫通穴７の前記プリント基板３側周縁にグランドパターン10を設け、前記スタッド部材６は、半田15を印刷した前記グランドパターン10側から前記貫通穴７に圧入され、前記金属基材２と前記グランドパターン10とを電気的に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板及び回路基板の製造方法に関し、特に、金属基材と該金属基材上に設けたプリント基板とを備える回路基板及び回路基板の製造方法に関するものである。

一般に、回路基板には、実装部品としての各種電子部品、例えば、ダイオードやスイッチング素子等の発熱部品が実装されており、また、装置本体に固定されて用いられる。このため、電子部品から放出される熱によって、回路基板の温度が上昇しないように、回路基板から適切に放熱する必要がある。この回路基板に伝わる熱は、回路基板上で一様ではなく、発熱量の大きい部品が搭載された位置において特に高温となる。

従来、上記したような回路基板に伝わる熱の放熱手段として、プリント基板としての第一の絶縁層と、金属基材としての接地用の導体層とを有する回路基板としてのメタルコア基板が開示されている（例えば、特許文献１）。

ここで、従来の構造について図３を参照して説明する。図３に示す回路基板51は、アルミ基材52と、プリント基板53上に形成されたグランドパターン54とを端子ピン55により電気的に接続していた。すなわち、この端子ピン55は、回路基板51に予め形成された貫通穴56に圧入され、半田溶着によって固定されることにより、アルミ基材52と、プリント基板53上に形成されたグランドパターン54とを電気的に接続するものである。尚、この端子ピン55は、通常、１乃至複数箇所設けられるものである。

また、回路基板51を、装置本体（図示しない）に固定するには、スタッド部材57が用いられていた。すなわち、このスタッド部材57は、基端側にタップ穴を備え、回路基板51に電子部品（図示しない）を実装した後、回路基板51に予め形成された貫通穴58に先端を圧入して、回路基板51に固定していた。
特開２００４−２００２１７号公報

しかしながら、上記した図３に示す回路基板51において、端子ピン55は、他の電子部品をマウンタで実装する前に基板本体50に圧入する必要があり、その分作業工数が増大するという問題があった。さらに、端子ピン55を複数箇所設ける場合には、その分回路基板の実装面積が狭くなってしまうので、実装部品を効率よく配置するのが困難となるという問題があった。

そこで本発明は上記した問題点に鑑み、効率よく製造することができる回路基板及び回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、金属基材及び前記金属基材上に設けられたプリント基板からなる基板本体と、前記基板本体上に実装した実装部品と、前記基板本体に穿設した貫通穴に圧入されたスタッド部材とを備え、前記スタッド部材により装置本体に固定する回路基板であって、前記基板本体は、前記貫通穴の前記プリント基板側周縁にグランドパターンを設け、前記スタッド部材は、半田を印刷した前記グランドパターン側から前記貫通穴に圧入され、前記金属基材と前記グランドパターンとを電気的に接続することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記スタッド部材は、前記グランドパターンに印刷された前記半田に当接する当接部を有することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、金属基材及び前記金属基材上に設けられたプリント基板からなる基板本体と、前記基板本体上に実装した実装部品と、前記基板本体に穿設した貫通穴に圧入されたスタッド部材とを備え、前記スタッド部材により装置本体に固定する回路基板の製造方法であって、前記貫通穴の前記プリント基板側周縁に設けたグランドパターンに、ペースト状の半田を印刷する工程と、実装部品を基板本体上に実装する工程と、前記実装部品を実装した前記基板本体をリフロー炉に通し、前記半田を溶融して半田付けをする工程と、前記貫通穴に前記スタッド部材を圧入し、前記金属基材と前記グランドパターンとを電気的に接続する圧入工程とを備えることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、前記圧入工程は、前記挿入部に印刷された前記半田に前記スタッド部材を当接させる工程を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の回路基板によれば、従来、装置本体に固定するために用いていたスタッド部材で、金属基材とグランドパターンとを電気的に接続することとしたから、端子ピンを省略することができるので、部品点数及び作業工数を削減すると共に、プリント基板上の実装面積を広くすることができるので、回路基板を効率よく製造することができる。

また、請求項２に記載の回路基板によれば、グランドパターンを破損することなく、確実に、金属基材とグランドパターンとを電気的に接続することができる。

また、請求項３に記載の回路基板の製造方法によれば、従来、装置本体に固定するために用いていたスタッド部材で、金属基材とグランドパターンとを電気的に接続することとしたから、端子ピンを省略することができるので、部品点数及び作業工数を削減すると共に、プリント基板上の実装面積を広くすることができるので、回路基板を効率よく製造することができる。

また、請求項４に記載の回路基板の製造方法によれば、グランドパターンを破損することなく、確実に、金属基材とグランドパターンとを電気的に接続することができる。

以下図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１に示す回路基板１は、金属基材２とプリント基板３からなる基板本体４、実装部品５、及びスタッド部材６，６，６，６を備え、該スタッド部材６，…，６により基板本体４を装置本体（図示しない）に固定して用いられる。

基板本体４は、金属基材２上にプリント基板３を積層プレス等により形成され、隅に貫通穴７が穿設されている。また、基板本体４の表面であるプリント基板３の表面には、いずれも図示しないが、実装部品５を電気的に接続する回路パターンや、電気的な基準となるグランドパターンからなる配線パターンが形成されている。

さらに、基板本体４には、実装部品５としての例えば、ダイオードやスイッチング素子などの比較的発熱しやすい発熱部品5aや、それ以外の電子部品5bが、前記回路パターン上で半田付け接続により実装されている。金属基材２は、熱伝導性のよい金属、例えば、アルミや銅の板状部材で構成される。

図２に示すように、貫通穴７のプリント基板３側周縁には、グランドパターン10が形成されており、該グランドパターン10上に半田15が固着されている。

また、スタッド部材６，…，６は、円筒状の金属部材からなり、同軸上に設けられた圧入部11、当接部12、及び固定部13で構成される。圧入部11は、スタッド部材６，…，６の先端に設けられ、基板本体４に設けられた貫通穴７に圧入され得るように形成されている。当接部12は、圧入部11と固定部13との間に設けられ、圧入部11の基端を拡径して基板本体４の表面に当接し得るように形成されている。また、固定部13は、スタッド部材６，…，６の基端側に設けられ、軸方向に形成されたタップ穴14を備える。

貫通穴７は、金属基材２及びプリント基板３を貫通して設けられている。プリント基板３の貫通穴7aは、スタッド部材６，…，６の圧入部11より大きい内径となるように形成されている。一方、金属部材の貫通穴7bは、スタッド部材６，…，６の圧入部11より小さい内径となるように形成されている。

次に上記回路基板１の製造方法について説明する。先ず、基板本体４の組立工程が行われる。尚、プリント基板３は、公知のプリント基板３と同様に形成されるので、詳細な説明については省略する。プリント基板３は、表面に銅箔が形成され、貫通穴７となる箇所にドリルなどで穴あけ加工を行う。その後、所要のレジストを印刷し、エッチングにより不要な銅箔を取り除いた後、該レジストを剥離して、プリント基板３の表面に所望の形状の配線パターンを形成する。この配線パターン（図示しない）の内、グランドパターン10は貫通穴７の周縁にも形成される。

そして、基板本体４は、所望の配線パターン（図示しない）が形成されたプリント基板３を、金属基材２上に積層プレス等によって接合される。尚、金属基材２には、プリント基板３に形成されたプリント基板の貫通穴7aに対応する位置に、金属基板の貫通穴7bが予め形成されている。

このようにして基板本体４を組み立てた後、先ず、予めペースト状の半田15を回路パターン（図示しない）の実装部品５を接着するべき位置、及び貫通穴７の周縁に形成したグランドパターン10上に印刷する。次いで、配線パターン（図示しない）上に実装部品を搭載・接着した後、リフロー炉へ通し、半田15を溶融し半田付けする。このようにして、基板本体４上に実装部品５が実装される。

因みに、従来の回路基板１では、基板本体４に圧入した端子ピンにペースト状の半田15を印刷し、実装部品５と共に、リフロー炉で接着することにより、グランドパターン10と金属基材２とを電気的に接続していた。従って、従来の回路基板１では、実装部品５を実装する工程の前に、予め端子ピンを圧入しておく必要があった。

これに対し本発明に係る回路基板１では、スタッド部材６，…，６によりグランドパターン10と金属基材２とを電気的に接続することとしたことにより、端子ピンを省略することができる。従って、本発明の回路基板１では、実装工程の前に、予め端子ピンを圧入しておく必要がないので、その分、部品点数及び作業工数を削減することができる。さらに、本発明に係る回路基板１では、端子ピンを必要としないため、その分、回路基板１の実装面積を広くすることができるので、効率よく実装部品を配置することができる。

上記実装工程の後、貫通穴７のプリント基板３側周縁では、印刷された半田15がリフロー炉で加熱されたことにより、半田15がグランドパターン10に固着している。このようにして周縁に半田15が固着した貫通穴７に対しスタッド部材６，…，６を先端の圧入部11から挿入する。

金属基材２の貫通穴７は、圧入部11より小さい内径に形成されているので、スタッド部材６，…，６を打ち込むことにより圧入部11が金属基材２の貫通穴７に圧入される。このようにして圧入部11が金属基材２の貫通穴７に圧入されることにより、スタッド部材６，…，６と金属基材２とが電気的に接続される。また、このスタッド部材６，…，６は、当接部12が半田15に当接し、さらに半田15を変形させながら打ち込まれる。

因みに、スタッド部材６，…，６を、半田15が設けられていない貫通穴７に単に圧入して固定すると、スタッド部材６，…，６とグランドパターン10との間に隙間ができて、グランドパターン10とスタッド部材６，…，６が十分に接触しない。この隙間を埋めて、スタッド部材６，…，６をグランドパターン10に接触させるために無理にスタッド部材６，…，６を打ち込むと、グランドパターン10が切れてしまうという問題があった。

これに対し、本発明は、スタッド部材６，…，６を圧入する前に、貫通穴７の周縁に予め半田15を設けたことにより、該半田15は、当接部12で押されることによって、変形する。従って、当接部12と挿入部との間の隙間を半田15によって埋めることにより、グランドパターン10を破損することなく、スタッド部材６，…，６とグランドパターン10とを十分に接触させることができる。

このようにして、スタッド部材６，…，６は、圧入部11が金属基材２に圧入されると共に、当接部12がグランドパターン10上に設けられた半田15に当接することにより、グランドパターン10と金属基材２とを電気的に接続する。このスタッド部材６，…，６を回路基板１に固定する工程が終了した時点で回路基板１を製造する工程が終了する。

上記のように製造された回路基板１に電源が投入されると、配線パターン（図示しない）の回路パターンに電流が流れ、該回路パターンに実装された実装部品５にも電流が流れ込む。実装部品５は、電流が供給されることにより発熱するが、その熱は、プリント基板３を介して金属基材２へと伝わる。金属基材２は、熱伝導性のよい金属で構成したことにより、冷却風中に熱を放出する。このようにして、回路基板１では、実装部品５を効率的に冷却することができる。

また、スタッド部材６，…，６は、タップ穴14を備え、装置本体（図示しない）に形成された固定穴に挿通したボルトをタップ穴14に螺合することにより、回路基板１を装置本体（図示しない）に固定することができる。

上記したように、本実施形態では、スタッド部材６，…，６が、回路基板１を装置本体に固定する機能と、プリント基板３上に形成されたグランドパターン10と金属基材２とを電気的に接続する機能とを有することとした。これにより、回路基板１では、従来のように端子ピンを用いる必要がないので、部品点数及び作業工数を削減すると共に、プリント基板３上の実装面積を広くすることができる。従って、本発明によれば、回路基板１を効率よく製造することができる。

また、本実施形態では、スタッド部材６，…，６は、半田15を印刷などで付着させた前記グランドパターン10側から前記貫通穴７に圧入することとした。これにより、スタッド部材６，…，６は、当接部12が半田15に当接し、半田15を変形させながら、貫通穴７に打ち込まれる。従って、本実施形態の回路基板１では、スタッド部材６，…，６の当接部12とグランドパターン10との隙間を半田15により埋めることができるので、確実に、金属基材２とグランドパターン10とを電気的に接続することができる。

本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本実施形態に係る回路基板の構成を示す全体斜視図である。 本実施形態に係るスタッド部材の取り付け部分の構成を示す縦断面図である。 従来例に係る回路基板の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 回路基板
２ 金属基材
３ プリント基板
４ 基板本体
５ 実装部品
６ スタッド部材
７ 貫通穴
10 グランドパターン

Claims (4)

1. 金属基材及び前記金属基材上に設けられたプリント基板からなる基板本体と、
   前記基板本体上に実装した実装部品と、
   前記基板本体に穿設した貫通穴に圧入されたスタッド部材とを備え、
   前記スタッド部材により装置本体に固定する回路基板であって、
   前記基板本体は、
   前記貫通穴の前記プリント基板側周縁にグランドパターンを設け、
   前記スタッド部材は、半田を付着させた前記グランドパターン側から前記貫通穴に圧入され、前記金属基材と前記グランドパターンとを電気的に接続する
   ことを特徴とする回路基板。
2. 前記スタッド部材は、前記グランドパターンに付着された前記半田に当接する当接部を有することを特徴とする請求項１記載の回路基板。
3. 金属基材及び前記金属基材上に設けられたプリント基板からなる基板本体と、
   前記基板本体上に実装した実装部品と、
   前記基板本体に穿設した貫通穴に圧入されたスタッド部材とを備え、
   前記スタッド部材により装置本体に固定する回路基板の製造方法であって、
   前記貫通穴の前記プリント基板側周縁に設けたグランドパターンと、前記実装部品を電気的に接続する回路パターンに、ペースト状の半田を印刷する工程と、
   前記実装部品を前記回路パターン上に搭載する工程と、
   前記実装部品を実装した前記基板本体をリフロー炉に通し、前記半田を溶融して半田付けをする工程と、
   前記貫通穴に前記スタッド部材を圧入し、前記金属基材と前記グランドパターンとを電気的に接続する圧入工程とを備える
   ことを特徴とする回路基板の製造方法。
4. 前記圧入工程は、前記グランドパターンに付着された前記半田に前記スタッド部材を当接させる工程を備えることを特徴とする請求項３記載の回路基板の製造方法。
   

Images