JP2010192940A - 電子機器の製造方法および部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板上の電子部品の傾きを抑止する。
【解決手段】回路基板の一方の面にコネクタが固定された電子機器の製造方法において、回路基板１０１上に表面実装するための実装面の中心と重心とがずれていると共に、ナット１０３が埋め込まれたコネクタ１０２を、回路基板１０１の実装対象面に配置する配置ステップと、実装対象面一方の面とは反対側の他方の面上からコネクタ１０２に埋め込まれたナット１０３を磁石６０２の磁力により、実装面が回路基板１０１の一方の面上に接した状態で仮固定する仮固定ステップと、回路基板１０１上にコネクタ１０２が仮固定されている間に、ねじ１０４を用いて、回路基板１０１上にコネクタ１０２を固定させる固定ステップと、を有する。
【選択図】図８

Description

この発明は、電子機器の製造方法および部品の実装方法に関するものである。

近年、電子機器の小型・軽量化の傾向に伴って、回路基板上へ表面実装が可能な電子部品の小型、軽量化が進んでいる。

このような小型、軽量化された電子部品は、従来用いられていた電子部品と比べてバランスが良くないこともあり、回路基板上に実装する際、どのように固定すれば良いかという課題が存在する。例えば、特許文献１に記載された技術では、回路基板にチップ部品を実装する際に、チップ立ちを防ぐために磁石で仮固定する技術が記載されている。

特開平４−３４３４９４号公報

ところで、回路基板上に実装される電子部品は、さまざまな種類、形状のものが存在する。電子部品の例としては、他の回路基板や電子機器と接続するためのコネクタなどがある。コネクタの場合、近年、ケーブルを接続する物理的インターフェースを備えているにもかかわらず、実装面が少なくなるように小型化されたため、重心が実装面の中心からずれ、回路基板上に配置した際に、固定するまでの間、不安定になるという問題がある。

これに対し、特許文献１に記載された技術は、磁石で引きつけて仮固定を可能にするためにはチップ部品の成分に依存しており、すべてのチップ部品の仮固定を可能にするものではない。具体的には、磁石に引きつけられる部材の含有量が少ないチップ部品であれば、磁石を用いてもチップ立ちを抑止するのが難しい。

つまり、特許文献１に記載された技術は、磁石を用いるだけで回路基板上にあらゆる電子部品を仮固定できるものではない。そもそも特許文献１に記載されたチップ部品は、回路基板上に単に配置する限りにおいては安定しているものであり、重心が実装面の中心からずれている電子部品まで考慮されたものではない。例えば、重心が実装面の中心からずれている電子部品を磁石で引きつけた場合、磁石に引きつけられる箇所によっては、回路基板上に配置する際に逆に不安定になることも考えられる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子部品を回路基板上に安定して固定又は仮固定を可能とした電子機器の製造方法および部品の実装方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態にかかる電子機器の製造方法は、回路基板の一方の面に電子部品が固定された電子機器の製造方法であって、前記回路基板に対する実装面の中心から偏心した重心を有すると共に、金属製のナットが前記実装面に接する位置に埋め込まれた電子部品を、前記一方の面に配置する配置ステップと、前記一方の面とは反対側の他方の面からの前記ナットに対する磁力により、前記実装面が前記一方の面に接した状態で仮固定する仮固定ステップと、前記回路基板上に前記電子部品が仮固定されている間に、前記ナットに結合されるねじを用いて、前記回路基板上に前記電子部品を固定させる固定ステップと、を有することを特徴の一つとする。

本発明の実施形態にかかる基板に部品を実装する方法は、金属製のナットが埋め込まれた前記部品を、前記基板の実装面に設けるステップと、前記基板の実装面とは反対側からの前記ナットに対する磁力により、前記部品の傾きを抑制し、前記部品を前記基板の実装面に仮固定するステップと、前記ナットに結合されるねじにより、前記基板に前記部品を固定させるステップと、を有することを特徴の一つとする。

第１の実施の形態にかかる電子機器に内蔵されたハードウェア構成を示す図である。 コネクタの形状を示した投影図である。 コネクタの実装面と重心との関係を示した説明図である。 自立困難な電子部品を回路基板に配置した際に、電子部品が傾いている例を示した説明図である。 従来からの、傾き防止キャップを用いて回路基板に配置されたコネクタの傾きを抑制している例を示した図である。 本実施の形態にかかる、磁石でコネクタに埋め込まれたナットを引きつけることで、コネクタを回路基板に仮固定している例を示した説明図である。 電子機器の製造工程における、回路基板にコネクタを固定するまでの作業工程を示すフローチャートである。 製造機器における、回路基板上に、コネクタを固定するまでの遷移を示した説明図である。 コネクタ下の領域に電子部品を配置した例を示した図である。 磁石で引きつけることで、回路基板上に仮固定可能な電子部品の第１の例を示した図である。 磁石で引きつけることで、回路基板上に仮固定可能な電子部品の第２の例を示した図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電子機器の製造方法および部品の実装方法の実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる電子機器に内蔵されたハードウェア構成を示す図である。本図に示すように、電子機器１００には、回路基板１０１と、コネクタ１０２と、ねじ１０４とが内蔵されている。なお、回路基板１０１上には、他のさまざまな電子部品が搭載されているが、説明を容易にするために省略する。

回路基板１０１は、電子部品を表面実装するための一方の面（以下、実装対象面と称す）を一面以上有している。当該実装対象面には、配線パターンなどがプリントされている。回路基板１０１の材料は、どのような材料でも良く、例えばガラスエポキシを用いるなどが考えられる。また、回路基板１０１の厚さに制限を設けるものではないが、当該回路基板１０１を挟んで磁石で金属部材が埋め込まれたコネクタ１０２を仮固定可能な程度の厚さとする。

コネクタ１０２は、前記回路基板１０１上に実装される電子部品の一種とする。図２は、コネクタの形状を示した投影図である。図２の符号２０３に示すように、コネクタ１０２は、実装対象面上に接するための実装面を備えている。そして、コネクタ１０２は、ケーブルを着脱するための、実装面と平行方向に伸張したケーブル着脱機構２０２を備えている。コネクタ１０２は、ナット１０３が埋め込まれている。また、コネクタ１０２は、ねじを通すためのねじ穴２０１を有している。

図３は、コネクタ１０２の実装面と重心との関係を示した説明図である。図３に示すように、コネクタ１０２は、ケーブル着脱機構２０２を備えているために、実装面２０３の中心線３０１と比べてケーブル着脱機構２０２側の符号３０２の位置に重心が存在する。このようにコネクタ１０２は、実装面２０３の中心線３０１から重心３０２がずれているため、コネクタ１０２の実装面が回路基板１０１の実装対象面に接した状態を維持するのは、不安定となる。

つまり、図４に示すように、なんらかの力が加わっただけで、コネクタ１０２が、回路基板上で転倒又は傾くことなる。そこで、コネクタ１０２は、最終的には回路基板１０１上に固定されるまでの間、どのように回路基板１０１上に仮固定するかが問題となる。

図５は、従来のコネクタの仮固定の手法を示した説明図である。図５に示すように、コネクタ５０１を回路基板１０１上に安定して配置（仮固定）するために、コネクタ５０１には予め傾き防止用のキャップ５０２が装着されてあるものとする。このように、従来は、回路基板１０１に実装されるコネクタ５０１の実装時の部品傾きを抑制するために、キャップ５０２等を用いた部品保持用の補助部品やプリント配線板に治工具用の穴を設けてプリント配線板裏面より治工具を貫通させて電子部品の保持を行う技術を用いられていた。そして、キャップ５０２を用いた場合には、コネクタ５０１を回路基板１０１上に固定した後、キャップ５０２を外している。このように、キャップ５０２を用いることで、コネクタ５０１を回路基板１０１上に固定するまでの間、回路基板１０１上でコネクタ５０１の傾きを抑止できる。

しかしながら、この場合に、キャップ５０２を外すための工程が必要となり、回路基板１０１にコネクタ５０１を固定する際の作業が煩雑になっていた。また、キャップ５０２が装着されているため、コネクタ５０１のケーブル着脱機構２０２の下に電子部品を配置することができない上に、キャップを外すための領域を回路基板１０１上に確保する必要があるため、回路基板１０１の電子部品の実装が制限され、高密度設計ができないという問題が生じていた。また、治工具を貫通させて保持する場合は、回路基板１０１に対して貫通穴が必要となり、回路基板１０１上の部品実装領域及びパターン配線領域が少なくなるという問題がある。

また、他の従来技術として、プリント配線板に実装される電子部品の実装時の部品浮きを抑制するためには、電子部品上面に重石やアーム等で加重を加えて部品浮きを抑制する技術が存在している。しかしながら、当該技術では、重石やアーム等で加重を加えるための、取り付け作業が発生してしまうという問題がある。

これに対し、本実施の形態にかかるコネクタ１０２は、実装面に接する位置にナット１０３を埋め込むことで、回路基板１０１に仮固定することを可能とした。図６は、磁石を用いてコネクタ１０２を回路基板１０１上に仮固定していることを示した説明図である。図６に示すように、リフロー用パレット６０１上に回路基板１０１を配置した際に、回路基板１０１下側、つまり回路基板１０１の実装対象面と反対側の他方の面から、磁石６０２の磁力で、回路基板１０１の実装対象面に配置されたコネクタ１０２に埋め込まれたナット１０３を引きつけることで、回路基板１０１上にコネクタ１０２を仮固定することができる。

本実施の形態にかかるコネクタ１０２においては、ナット１０３が、実装面の中心線を軸に、ケーブル着脱機構２０２の反対側に埋め込まれている。これにより、ケーブル着脱機構２０２によるコネクタ１０２の重心のずれを抑止し、より安定してコネクタ１０２を仮固定することができる。なお、本実施の形態では、ナット１０３の埋め込む位置として、実装面の中心線を軸に、ケーブル着脱機構２０２の反対側に実装面に接した位置としたが、このような位置に制限するものではなく、実装面が回路基板１０１の実装対象面に接した状態で仮固定することが可能な位置であればよい。

なお、本実施の形態は、コネクタ１０２を磁石６０２の磁力で引きつけるために、ナット１０３をコネクタに埋め込むこととしたが、埋め込む金属部材をナット１０３に制限するものではない。この埋め込まれる金属部材は、ナット１０３以外に、埋め込む対象の電子部品の形状（実装面含む）や、電子部品を回路基板上に固定する手法等を考慮し、さまざまな形状、（磁石に引きつけられる）材料等を用いてよい。

図１に戻り、ねじ１０４は、コネクタ１０２を回路基板１０１上に固定する固定部材である。図６に示すように、磁石６０２の磁力で回路基板１０１上にコネクタ１０２を仮固定している間に、ねじ１０４で回路基板１０１とコネクタ１０２とが固定される。

次に、図１に示す電子機器１００の製造工程における、回路基板１０１にコネクタ１０２を固定するまでの作業工程について説明する。図７は、電子機器１００を製造する製造機器による上述した作業工程を示すフローチャートである。

まず、製造機器は、リフロー用パレット６０１上に配置された回路基板１０１の実装対象面上にコネクタ１０２を含む電子部品を配置する（ステップＳ７０１）。

次に、製造機器は、回路基板１０１の実装対象面と反対側の他方の面上に磁石６０２を配置する。そして、当該磁石６０２の磁力でコネクタ１０２に埋め込まれたナット１０３を引きつけることで、実装対象面上にコネクタ１０２の実装面が接した状態で、回路基板１０１上で予め設計されたコネクタ１０２用の配置位置に、コネクタ１０２を仮固定する（ステップＳ７０２）。

そして、製造機器は、回路基板１０１上に、コネクタ１０２が仮固定されている間に、ねじ１０４を、回路基板１０１を介してナット１０３と結合させることで、回路基板１０１上にコネクタ１０２を固定させる（ステップＳ７０３）。

その後、製造機器が、回路基板１０１の実装対象面と反対側の他方の面上に配置されていた磁石６０２を除去する（ステップＳ７０４）。これにより、回路基板１０１に対するコネクタ１０２の固定処理が終了する。

図７で示した処理手順を概念として表すと図８に示した図となる。図８の（Ａ）に示すように、製造機器が、磁石６０２の磁力で、回路基板１０１上の実装対象面上に、コネクタ１０２に埋め込まれたナット１０３を引きつけることで、仮固定を行う。

次に、図８の（Ｂ）に示すように、製造機器が、回路基板１０１上でコネクタ１０２が仮固定されている間に、ねじ１０４とナット１０３とを結合することで回路基板１０１とコネクタ１０２との間を固定する。

その後、図８の（Ｃ）に示すように、製造機器が、磁石６０２を除去することで、回路基板１０１と、コネクタ１０２との固定処理が終了する。

本実施の形態では、上述した作業手順で回路基板１０１と、コネクタ１０２との間を固定するため、回路基板１０１上の電子部品の配置の自由度が向上する。例えば、図９に示すように、従来のコネクタ５０１ではキャップ５０２のために配置できなかった領域（コネクタ１０２のケーブル着脱機構２０２の下の領域や、キャップ５０２を外すための必要な領域）に電子部品９０１を配置することができる。なお、回路基板１０１上に電子部品９０１を固定する手法は、半田リフローなど、周知を問わず、あらゆる手法で固定することができる。

また、本実施の形態は、磁石による仮固定の対象となる電子部品をコネクタに制限するものではない。例えば、図１０に示すような電子部品１００１であってもよい。当該電子部品１００１においては、重心１００３のために回路基板１０１上に配置するのが困難であるため、金属部材１００２を、磁石６０２の磁力で引きつけることで仮固定することとした例である。

他の例としては、図１１に示すような電子部品１２０１であってもよい。当該電子部品１２０１においては、重心１２０３のために回路基板１０１上に実装面が接した状態で、電子部品１２０１を配置できない。この場合、金属部材１２０２を、磁石６０２の磁力で引きつけることで、電子部品１２０１の実装面が回路基板１０１に接した状態で仮固定できる。そして仮固定している間に、電子部品１２０１と回路基板１０１と固定部材で固定する。固定部材は、どのような部材であっても良く、上述したねじの他に、半田などさまざまな部材を用いることができる。

本実施の形態においては、電子機器１００の回路基板１０１実装時において、回路基板１０１の実装対象面の裏面側に、磁石６０２を配置し、電子部品（コネクタ１０２）の金属部材（ナット１０３）を吸着させることで、自立困難な電子部品の傾きを抑制することができる。

これにより、従来用いられていた電子部品の傾き防止用のキャップや重石等の装着及び取り外し作業が不要となり、部品単価や作業工数を削減することができる。また、電子部品の傾き防止用のキャップなどの補助部品や、治工具用の穴が不要となるため、自立困難な電子部品の部品下や部品付近に（小型）部品を配置することができる。

また、コネクタ１０２の回路基板１０１実装時において、回路基板１０１の実装対象面の裏面側に磁石を配置し、コネクタ１０２の金属部材（ナット１０３）を吸着させることで、コネクタ１０２の回路基板１０１からの浮きを抑制することができる。

このように、本実施の形態では、電子部品を磁石の磁力によって保持/吸着するため、保持用の穴も不要で、部品サイズ内で保持/密着機構を構成することができる。

つまり、現在、電子機器の軽薄短小化と共に、電子部品の小型薄型化も進んでおり、実装面積の縮小化と共に自立しない電子部品を用いるケースが増加している。また、一方で製造用治工具に用いるエリアの縮小化も必要となっている。これに対し、本実施の形態で示した電子部品、電子機器及び製造方法を用いることで、必要最小限の製造用治工具エリアで、電子部品の傾き及び浮きを抑えることが可能となる。

本実施の形態においては、電子部品の実装面に回路基板製造上の制約を与えることなく、自立困難な電子部品の傾き及び浮きを抑えることができる。これにより、回路基板の実装対象面に、より多くの電子部品を配置することが可能になり、更に実装密度を向上させることができる。

さらに、電子部品を磁石に引きつけるために金属部材として、ナット等を実装面付近に配置することで、磁石との接合性をより強固にするとともに、電子部品の仮固定をより安定させることができる。また、コネクタにおいて、ナットが、実装面の中心を基準として、重心の反対側に埋め込まれている。重心の反対側を磁石に吸着させることで、仮固定をより安定させることが可能となる。

本発明の実施形態によれば、電子部品の傾きを抑止し、電子部品と回路基板との間の固定が容易になるという効果を奏する。

１００ 電子機器
１０１ 回路基板
１０２ コネクタ
１０３ ナット
１０４ ねじ
２０１ ねじ穴
２０２ ケーブル着脱機構
２０３ 実装面
３０１ 中心線
３０２ 重心
６０１ リフロー用パレット
６０２ 磁石
１００１、１２０１ 電子部品
１００２、１２０２ 金属部材
１００３、１２０３ 重心

Claims (4)

1. 回路基板の一方の面に電子部品が固定された電子機器の製造方法において、
   前記回路基板に対する実装面の中心から偏心した重心を有すると共に、金属製のナットが前記実装面に接する位置に埋め込まれた電子部品を、前記一方の面に配置する配置ステップと、
   前記一方の面とは反対側の他方の面からの前記ナットに対する磁力により、前記実装面が前記一方の面に接した状態で仮固定する仮固定ステップと、
   前記回路基板上に前記電子部品が仮固定されている間に、前記ナットに結合されるねじを用いて、前記回路基板上に前記電子部品を固定させる固定ステップと、
   を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
2. 基板に部品を実装する方法において、
   金属製のナットが埋め込まれた前記部品を、前記基板の実装面に設けるステップと、
   前記基板の実装面とは反対側からの前記ナットに対する磁力により、前記部品の傾きを抑制し、前記部品を前記基板の実装面に仮固定するステップと、
   前記ナットに結合されるねじにより、前記基板に前記部品を固定させるステップと、
   を有することを特徴とする部品の実装方法。
3. 前記部品は、前記実装面と略平行方向に伸張したケーブル着脱機構を有したこと、
   を特徴とする請求項２に記載の部品の実装方法。
4. 前記ナットが、前記実装面の中心から、前記ケーブル着脱機構の反対側に埋め込まれたこと、を特徴とする請求項３に記載の部品の実装方法。

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