JP2011103360A - 表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の裏面側に突出することなく、製造工程を増やすことなく、表面実装用の電子部品にカバーを取り付けることを第一の目的とし、カバーと部品の間の絶縁距離をとる必要をなくして、アッセンブリ電子部品をより小型化することを第二の目的とする。
【解決手段】表面実装型プリント基板の相対する二辺の縁付近に係止部材を、他の電子素子や電子部品とともに表面実装し、前記係止部材に係合する係止段部をカバーの内側面に形成し、前記プリント基板の係合部材とカバーの係止段部とを係合させてプリント基板にカバーを取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の表面実装型プリント基板に電子素子や電子部品を実装して組立てられた表面実装用電子部品に関するもので、さらに詳しくは、前記表面実装用電子部品にカバーを取り付けるための構造に関するものである。

目的の機能を有する回路を小型のプリント基板に形成して、１個の部品として供給される電子部品アッセンブリがある。例えば、制御用のＤＣ／ＤＣコンバータでは、２０ｍｍ四方程度のプリント基板に複数の電子素子及び電子部品を実装して１個の電子部品アッセンブリとして形成され、このＤＣ／ＤＣコンバータが他の部品とともに親プリント基板に実装される。

現在、電子回路用のプリント基板は、チップ型の電子素子や電子部品（以下チップ部品と呼ぶ）を用いた表面実装型が主流となってきており、前記電子部品アッセンブリのプリント基板も親プリント基板も例外に漏れず表面実装型のプリント基板が多用されている。

表面実装は、チップ部品本体の底面や側面に形成された面状の端子電極とプリント基板の導電パターンを半田付けで接続する実装方法で、プリント基板のスルーホールに差し込むための電極端子を部品に設ける必要がないので部品を小型化することができ、さらに、部品が実装されるプリント基板も実装する部品の電極端子を差し込むためのスルーホールの余計なスペースが不要となる分さらに小型化が可能である。
この表面実装は、プリント基板のパターン上に印刷などにより塗布されたクリーム半田を接着剤代わりにしてチップ部品を仮止めし、リフロー工程によりクリーム半田を融解・固化して半田付けを行う。

前記電子部品アッセンブリを、表面実装型の親プリント基板に対応するための表面実装用とする場合、親プリント基板に半田付けするための端子電極が、アッセンブリのプリント基板の配線パターンとともにプリント基板の裏面に形成され、回路や部品の保護などのためにプリント基板の部品実装面側にカバーが取り付けられることが多い。

ここで、表面実装型の親プリント基板では、部品本体がプリント基板上に接するように載置されるため、プリント基板と電子部品との間には、旧来のスルーホール式のプリント基板のような空間ができない。
つまり、電子部品アッセンブリのプリント基板の裏面より下方にカバーの側面を突出させることができないため、カバー側面の下端付近に爪や段部を設けてプリント基板の下面に係合させるような構成とすることができない。また、プリント基板の裏面にねじなどを突出させられないために、裏面からねじで取り付けることもできない。

カバーの側面がプリント基板より下方に突出しない方法としては、プリント基板とカバーを接着剤などで接着する方法、プリント基板に雌ねじを切った適当なボスを実装してカバーの上側からねじで取り付ける方法などが考えられる。
また、図９に示すように、プリント基板３１の側面３２に形成した凹部３３にスルーホールめっきと同じ方法で金属層３４を形成し、金属製のカバー３５の側面に形成した凸辺３６を前記凹部３３に嵌合して金属層３４に半田付けする方法があった（特許文献１）。

特許３９９１６５８号公報

プリント基板とカバーを接着剤などで接着する方法は、接着剤のコストの他にも、接着剤を塗布する工程、乾燥・凝固させる工程が必要となり、余計な工数がかかるばかりではなく、乾燥・凝固させる工程は時間がかかるという問題点があった。また、品質の安定化のために塗布を一定とするなどの注意も必要になり、製造コストの増大につながるという問題点があった。
カバーの上側からねじで取り付ける方法は、ねじ自体のコストの他にも、ねじを回す工程が必要となり、製造コストの増大につながるという問題点があった。

図９に示す取り付け方法では、電子部品の半田付けのためのリフローとは別にカバーを半田付けする工程が必要となり、これも製造コストの増大につながるという問題点があった。また、半田付けが必須であるため半田が乗り易い金属製のカバーにしか使えないという問題があった。さらに、金属製のカバーは、実装された電子部品との間に絶縁距離を必要とするので、その絶縁距離の分だけカバーを大きく、つまり電子部品アッセンブリが大型化するという問題点があった。この絶縁距離は、ＵＬ（UNDERWRITERS LABORATORIES）規格によれば、１５０〜３００Ｖで０．７ｍｍ以上、３００Ｖ以上で１．７ｍｍ以上とされている。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、プリント基板の裏面側に突出することなく、製造工程を増やすことなく、表面実装用の電子部品にカバーを取り付けることを第一の目的とし、カバーと部品の間の絶縁距離をとる必要をなくして、アッセンブリ電子部品をより小型化することを第二の目的とする。

本発明の請求項１は、表面実装型プリント基板に電子素子や電子部品を実装して１個の電子部品として組み立てられた表面実装用電子部品において、表面実装型プリント基板の相対する二辺の縁付近に係止部材を、他の電子素子や電子部品とともに表面実装し、前記係止部材に係合する係止段部をカバーの内側面に形成し、前記プリント基板の係合部材とカバーの係止段部とを係合させてプリント基板にカバーを取り付けたことを特徴とする表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品である。

本発明の請求項２は、請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品において、プリント基板に表面実装される係止部材は、プリント基板に設けられた切欠きを跨いで設けられた平板状又は棒状部材からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３は、請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品において、プリント基板に表面実装される係止部材は、プリント基板上にコの字を伏せた形状の部材からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項４は、請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品において、プリント基板に表面実装される一方の係止部材は、プリント基板に設けられた切欠きを跨いで設けられた平板状又は棒状部材からなり、他方の係止部材はプリント基板上にコの字を伏せた形状の部材からなることを特徴とするものである。

本発明の請求項５は、請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品において、プリント基板側の係止部材は、プリント基板の縁より突出するように実装され、カバー側係止段部は、カバーの側面に孔を穿設して形成されたことを特徴とするものである。

本発明の請求項６は、請求項１、２、３、４又は５記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品において、カバーは、合成樹脂等の非金属材料で形成したことを特徴とするものである。

請求項１乃至６記載の発明によれば、表面実装型プリント基板に電子素子や電子部品を実装して１個の電子部品として組み立てられた表面実装用電子部品において、表面実装型プリント基板の相対する二辺の縁付近に係止部材を、他の電子素子や電子部品とともに表面実装し、前記係止部材に係合する係止段部をカバーの内側面に形成し、前記プリント基板の係合部材とカバーの係止段部とを係合させてプリント基板にカバーを取り付けたので、他の部品とともに表面実装の工程によりプリント基板に係止部材を取り付けることができ、接着やねじ止め、金属カバーの半田付けのように組み立ての工数や時間の増加、ひいては製造コストが増大することがないという効果を有する。また、カバーの材質として金属のみならず、合成樹脂等の非金属材料を使用することができ、素材の選択の範囲が広いという効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、プリント基板に表面実装される一方の係止部材は、プリント基板に設けられた切欠きを跨いで設けられた平板状又は棒状部材からなり、他方の係止部材はプリント基板上にコの字を伏せた形状の部材からなるので、一方の係止部材側を係止させたのちに、一方の係止部材側を中心として他方の係止部材側を回動するように押し込むことにより極めて簡単にプリント基板にカバーを取り付けることができるという効果を有する。

請求項６記載の発明によれば、カバーは、合成樹脂等の非金属材料で形成したので、実装された電子部品との間に絶縁距離を必要とせず、その絶縁距離の分だけ表面実装用部品を小型化できる。具体的には、他に物理的問題等がなければ、カバーと電子素子などの部品との絶縁距離を０とすることもできるという効果を有する。

本発明による表面実装用電子部品を示す一部切り欠いた正面図である。 本発明による表面実装用電子部品を示す一部切り欠いた側面図である。 係止部材とプリント基板の位置関係を示す説明図である。 本発明による表面実装用電子部品のプリント基板及びカバーを示す斜視図である。 本発明による表面実装用電子部品のカバーを示す底面図である。 本発明による表面実装用電子部品のプリント基板を示す平面図である。 本発明による表面実装用電子部品のプリント基板の裏面を示す底面図である。 本発明による表面実装用電子部品の他の実施例を示す一部きり欠いた正面図である。 従来例を示す斜視図である。

表面実装型プリント基板に電子素子や電子部品を実装して１個の電子部品として組み立てられた表面実装用電子部品において、表面実装型プリント基板の相対する二辺の縁付近に係止部材を、他の電子素子や電子部品とともに表面実装し、前記係止部材に係合する係止段部をカバーの内側面に形成し、前記プリント基板の係合部材とカバーの係止段部とを係合させてプリント基板にカバーを取り付ける。

本発明による表面実装用電子部品にカバーを取り付ける構造について図面に基づいて説明する。
図６は、本発明による表面実装用電子部品のプリント基板１の部品面を示す平面図であり、このプリント基板１には、抵抗器やキャパシタなどの電子素子７及び他の電子部品８が表面実装されている。
このプリント基板１の図面下側の縁部中央には切欠き３が形成され、左右の縁部には嵌合切欠き４と電極凹部５が形成されている。

前記電極凹部５には、部品実装面の導電パターンと底面側の電極パターン９を電気的に接続するための導電パターン６が形成されている。
この電極凹部５は、プリント基板１の製造工程における多数のプリント基板１が繋がった切り離し前の状態で、隣り合うプリント基板１との境界部分に形成された長孔によって形成されている。この電極凹部５は、後述するようにスルーホールめっきによって導電パターン６を形成し、切り離した結果このような形状となったものであり、他の方法でプリント基板１の辺面に導電パターン６を形成できればこのような形状でなくともよい。

プリント基板１の切欠き３の部品面側には平板状あるいは棒状の第１の係止部材１４が表面実装され、図面上側の縁の中央には、コ字型を伏せて半田付け用の脚を左右に伸ばした形状の第２の係止部材１５が表面実装されている。これらの第１、第２の係止部材１４、１５は、プリント基板１の辺面にぴったりと合わせて実装されるのではなく、図３に示すように、辺面からほんの僅かな余裕ｄをもって実装されている。
前記係止部材１４、１５は、他の部品７、８とともにリフロー工程より半田付けするために、通常は金属の素材が使用されるが、チップ部品の端子電極のように、金属以外の素材の表面にめっきや蒸着などにより金属層を形成したものでもよい。
図７は、プリント基板１の裏側を示す底面図であり、前記導電パターン６に接続された表面実装用電子部品の端子電極としての電極パターン９が形成されている。

図５は、前記プリント基板１に被せられるカバー２を示す底面図である。
カバー２は、ガラス入りのプラスチックなどの耐熱性の合成樹脂で成型されており、図面下側の側面１８の内部中央であって側面１８の下縁に沿って第１の係止段部１０が、上側の側面１９の内部中央であって側面１９の下縁よりプリント基板１の厚さ分の間隔をおいた位置に第２の係止段部１１が内側へ突出して形成されている。前記第２の係止段部１１には、カバー２の下方に向かって薄くなるようにテーパーが形成されている。
前記部材１４、１５と係止段部１０、１１との縦方向位置関係は、係止段部１０、１１の上側の面が係止段部１０、１１の下側の面に圧接されないように、ほんの僅かに隙間ができる程度に設定されている。

前記カバー２の左右の側面１７の下辺には、半田付けの際にプリント基板１の導電パターン６を露出するための切欠き２０を形成することにより、前記プリント基板１の嵌合切欠き４に嵌合する凸辺１２が設けられている。
カバー２の内部の四隅には、プリント基板１の部品面に当接して高さ方向の位置決めをする位置決め段部１３が設けられている。

次に、以上の構成による実施例１の電子部品アッセンブリの製造工程について説明する。プリント基板１の製造工程は、特に従来の表面実装型のプリント基板と変わるところはないので説明は省略する。
まず、図４及び図６に示すように、プリント基板１に電子素子７及び電子部品８とともに第１の係止部材１４及び第２の係止部材１５を表面実装により半田付けを行う。ここでの表面実装は、従来の表面実装となんら変わることはなく、相違する点は第１、第２の係止部材をも他の部品と同じ扱いで実装する点だけである。

次に、図１に鎖線で示すように、カバー２を傾斜させて、前記カバー２の第１の係止段部１０がプリント基板１の切欠き３に入るようにして係止段部１０を第１の係止部材１４に係止させる。
続いて、カバー２の反対側を下方に向かって押し込むことにより、第２の係止段部１１が第２の係止部材１５に係止され、前記位置決め段部１３がプリント基板１の部品面に当接して保持される。このとき、カバー２の第２の係止段部１１側の側面は、第２の係止段部１１に設けられたテーパーにより外側へ撓むことにより第２の係止段部１１が第２の係止部材１５を乗り越えて係止され、プリント基板１の嵌合切欠き４とカバー２の凸辺１２が嵌合する。

以上のように形成された表面実装用電子部品は、図２に示すように親プリント基板２３に半田２４によって接続されて表面実装される。

以上の第１実施例では、第１の係止部材１４と第２の係止部材１５とをプリント基板の対辺の各縁に１個ずつ設けるようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、両方の縁に切欠きとこの切欠きを跨ぐ係止部材を設けても良いし、両方の縁に切欠きを設けない係止部材を設けても良い。また、対向する２辺だけでなく４辺全てに設けるようにしても良い。

前記係止部材１４、１５がプリント基板１の辺面から僅かな余裕もって実装され、また係止部材１４、１５の下側と係止段部１０、１１とが圧接されない位置関係に設定される理由は次の通りである。
本発明による表面実装用電子部品は、１個のチップ部品として供給され、親プリント基板２３に表面実装される。この際に、親プリント基板２３への部品の半田付けのためにリフロー工程があり、このリフロー工程により、プリント基板１の半田も再度融解することがあり、このときに係止部材１４、１５とカバー２の間に応力が発生していると、係止部材１４、１５浮き上がったり剥がれたりしてしまう可能性があるからである。このようなことが生じないようにするために、係止部材１４、１５とカバー２に余計な応力を生じさせないための構成である。

次に、本発明の第２実施例を図８に基づいて説明する。
図８に示す第２実施例は、前記プリント基板１に表面実装した係止部材１４、１５に代えて、プリント基板１の対辺の縁より突出するように係止部材２１を表面実装し、カバー２側の対応する位置に孔からなる係止段部２２を穿設したものである。前記係止部材２１は、カバー２を上から押し込んだ際に、側面が係止部材２１に乗り上げて外側へ撓むようにテーパー状に形成されている。

カバー２をプリント基板１に取り付ける際には、第１実施例と同様にカバー２を傾斜させて、いずれか一方の係止部材２１に係止段部２２を係止させ、続いて他方側を下方に向かって押し込むことにより、側面が撓んで係止部材２１を乗り越えて係止段部２２に係止される。

以上の実施例では、耐熱性の合成樹脂で成型したカバー２を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、シールドが必要な場合などには、金属製のカバーを利用することもできる。

１…プリント基板、２…カバー、３…切欠き、４…嵌合切欠き、５…電極凹部、６…導電パターン、７…電子素子、８…電子部品、９…電極パターン、１０…第１の係止段部、１１…第２の係止段部、１２…凸辺、１３…位置決め段部、１４…第１の係止部材、１５…第２の係止部材、１７、１８、１９…カバーの側面、２０…切欠き、２１…係止部材、２２…係止段部、２３…親プリント基板、２４…半田。

Claims (6)

1. 表面実装型プリント基板に電子素子や電子部品を実装して１個の電子部品として組み立てられた表面実装用電子部品において、
   表面実装型プリント基板の相対する二辺の縁付近に係止部材を、他の電子素子や電子部品とともに表面実装し、
   前記係止部材に係合する係止段部をカバーの内側面に形成し、
   前記プリント基板の係合部材とカバーの係止段部とを係合させてプリント基板にカバーを取り付けたことを特徴とする表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。
2. プリント基板に表面実装される係止部材は、プリント基板に設けられた切欠きを跨いで設けられた平板状又は棒状部材からなることを特徴とする請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。
3. プリント基板に表面実装される係止部材は、プリント基板上にコの字を伏せた形状の部材からなることを特徴とする請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。
4. プリント基板に表面実装される一方の係止部材は、プリント基板に設けられた切欠きを跨いで設けられた平板状又は棒状部材からなり、他方の係止部材はプリント基板上にコの字を伏せた形状の部材からなることを特徴とする請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。
5. プリント基板側の係止部材は、プリント基板の縁より突出するように実装され、カバー側係止段部は、カバーの側面に孔を穿設して形成されたことを特徴とする請求項１記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。
6. カバーは、合成樹脂等の非金属材料で形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の表面実装型プリント基板を用いたカバー付き表面実装用電子部品。

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