JP2011129836A - 電子部品ホルダ、電子部品の実装方法および電子部品の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】他の電子部品の実装スペースを減少させたり、絶縁性の問題を生じさせたりすることなく、コンデンサなどの電子部品を低コストで実装できる電子部品ホルダ、電子部品の実装方法および実装構造の提供。
【解決手段】実装時にコンデンサ２０などの電子部品を保持するホルダとして、筒体からなり、該筒体の内周には、コンデンサ２０を保持する保持部が形成され、筒体の外周には、プリント基板１０に固定された筐体（支持部材）１３に支持される被支持部が形成された電子部品ホルダ３０Ａを使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばコンデンサなどの電子部品を電子基板に実装する技術に関する。

従来、コンデンサを電子基板に実装する方法として、コンデンサをホルダで保持し、該ホルダを電子基板にネジ留め、半田付けなどで固定する方法が採用されている。このようにホルダを使用して、コンデンサをホルダごと固定することにより、縦長な柱状形状のコンデンサであっても、立設させた状態で安定に実装できる。そのため、外部からの振動を受けやすい、例えば車載電子機器用の電子基板へのコンデンサの実装時においても、コンデンサと電子基板とを接続する半田にクラックが生じるなどの振動に起因する不都合を防止できる。

このようなホルダとしては、例えば特許文献１に開示されているように、複数のコンデンサを一括して保持する形態のものがある。このホルダは、通常、樹脂や金属などで一体成型される。
また、例えば特許文献２には、コンデンサが挿入、保持される剛性筒状支持体からなるホルダが記載されている。このホルダは、剛性筒状支持体の下部に、半田付けが可能な金属製支持脚を備えており、この金属性支持脚を電子基板の挿通孔に差し込んだうえで半田付けすることにより、コンデンサをホルダごと固定するようになっている。

特開２００７−１７３３１１号公報 特開平０９−２６０１８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような複数のコンデンサを一括して保持する形態のホルダは、樹脂や金属などで一体成型されるために高価である。さらに、電子基板に実装するコンデンサの数やレイアウトなどを変更する際には、その都度、ホルダも設計変更する必要がある。その場合、ホルダを成形するための型も新たに製造する必要があるため、ホルダの製造コストが非常に嵩む。
一方、特許文献２に記載されているホルダは、１つのコンデンサを１つのホルダで保持する形態であるため、コンデンサの数やレイアウトを変更する都度、ホルダを設計変更する必要はない。ところが、半田付けにより金属製支持脚を電子基板に固定するため、金属製支持脚が固定された部分には他の電子部品を実装できなくなり、他の電子部品の実装スペースを減少させてしまう。また、半田の使用により、コンデンサと金属製支持脚とが導通してしまうおそれがあり、絶縁性の点で問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、他の電子部品の実装スペースを減少させたり、絶縁性の問題を生じさせたりすることなく、コンデンサなどの電子部品を低コストで実装できる電子部品ホルダ、電子部品の実装方法および実装構造の提供を課題とする。

本発明者は鋭意検討した結果、電子部品を保持するための電子部品ホルダを半田付け、ネジ留めなどで電子基板に固定するのではなく、例えば電子基板を収納するための筐体などに、電子部品ホルダを支持させて固定することにより、上記課題を解決できることに想到して、本発明を完成するに至った。

本発明の電子部品ホルダは、電子基板に実装される外形柱状の電子部品を保持する電子部品ホルダであって、筒体からなり、該筒体の内周には、前記電子部品を保持する保持部が形成され、前記筒体の外周には、前記電子基板に固定された支持部材に支持される被支持部が形成されたことを特徴とする。
前記支持部材には凹部が形成され、当該電子部品ホルダは、前記凹部に嵌入されて支持されることが好ましい。
また、その際には、前記凹部の内周には溝部が形成され、前記筒体の外周には、前記溝部に係合する係合凸部が形成されていることが好ましい。
前記電子部品は括れ部を有し、前記筒体の内周には、前記括れ部に係合する係合凸部が形成されていることが好ましい。
前記筒体の周壁には、長さ方向に沿うスリットが形成されていることが好ましい。
前記支持部材は、前記電子基板を収納する筐体であることが好ましい。
本発明の電子部品ホルダは、電子部品としてコンデンサを保持する場合に好適である。

本発明の電子部品の実装方法は、外形柱状の電子部品を電子基板に実装する方法であって、筒体からなる電子部品ホルダの内周側に前記電子部品を保持し、前記電子部品ホルダの外周側を前記電子基板に固定された支持部材で支持することを特徴とする。
本発明の電子部品の実装構造は、外形柱状の電子部品を電子基板に実装する構造であって、前記電子基板に固定された支持部材と、筒体からなり、該筒体の内周には、前記電子部品を保持する保持部が形成され、前記筒体の外周には、前記支持部材に支持される被支持部が形成された電子部品ホルダとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、他の電子部品の実装スペースを減少させたり、絶縁性の問題を生じさせたりすることなく、コンデンサなどの電子部品を低コストで実装することができる。

本発明の一実施形態例を示す縦断面図である。 図１の一部を拡大した図である。 図１の実施形態例で使用されている電子部品ホルダについて、（ａ）材料である波板を示す斜視図と、（ｂ）電子部品ホルダの側面図である。 他の電子部品ホルダを用いた実施形態例を示す縦断面図である。 さらに他の電子部品ホルダを用いた実施形態例を示す縦断面図である。 電子部品ホルダの他の実施形態例を示す斜視図である。 さらに他の電子部品ホルダの他の実施形態例を示す斜視図である。 本発明の他の一実施形態例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態例を示す縦断面図であって、車載電子機器用のプリント基板（電子基板）１０にコンデンサ（電子部品）２０が複数（この例では３つ。）実装された実装構造を示すものである。図２は、図１の一部を拡大した図である。
プリント基板１０は、一面（図中上面）が開口部とされたケース１１と、ケースの開口部を覆うカバー１２とからなる筐体１３に、ケース１１およびカバー１２とプリント基板１０とがネジ１４で留められることによって固定、収納されている。この例のケース１１およびカバー１２は、いずれもアルミニウムのダイカスト鋳造により製造されたものであり、ケース１１については、詳しくは後述する凹部１５がダイカスト鋳造後に凹加工（プレス加工）により形成されている。
各コンデンサ２０は、図２に示すように、縮径した括れ部２１が縦方向（長さ方向）の一部に周状に形成され、一端に一対のリード２２を備えた縦長の外形円柱状の形状を有している。そして、各コンデンサ２０毎に、電子部品ホルダ３０Ａに保持されて、プリント基板１０におけるケース１１との対向面１０ａに立設、実装されている。

この例の電子部品ホルダ３０Ａは円筒体であり、図３に示すように、サイズ、形状が同一の波形が繰り返し形成されたアルミニウム製の波板４０からなっている。具体的には、この電子部品ホルダ３０Ａは、波形の繰返し方向に垂直な方向（図中矢印Ａ方向）に沿って、波板４０を湾曲させた円筒体からなり、湾曲することで突き合わされた端辺４１同士は接合されずに離間して、円筒体の周壁において、その長さ方向（電子部品ホルダ３０Ａの縦方向）に沿うスリット４４を形成している。また、円筒体は、最小内径がコンデンサ２０の外径と略同一に設定されている。そのため、円筒体内にコンデンサ２０を挿入することによって、波形の凹凸に起因する弾性により、円筒体内にコンデンサを保持できるようになっている。
一方、筐体１３を構成するケース１１においては、図２に示すように、プリント基板１０に実装された各コンデンサ２０に対応する位置に、横断面円形の凹部１５が形成されている。また、この凹部１５の内径は、円筒体の最大外径と略同一に設定されている。そのため、コンデンサ２０が内周側に挿入された電子部品ホルダ３０Ａを凹部１５に嵌入することによって、波形の凹凸に起因する弾性により、コンデンサ２０を電子部品ホルダ３０Ａごと、ケース１１に支持できるようになっている。

すなわちこの例では、プリント基板１０を固定、収納するための筐体１３のケース１１が、電子部品ホルダ３０Ａを支持するための支持部材として作用している。また、電子部品ホルダ３０Ａにおいては、波形部分のうち、円筒体の内周側に向かって凸の頂部４２がコンデンサ２０を保持する保持部として作用し、外周側に向かって凸の頂部４３がケース１１の凹部１５によって支持される被支持部として作用している。

このような電子部品ホルダ３０Ａを用いてコンデンサ２０をプリント基板１０に実装する具体的手順としては、コンデンサ２０を電子部品ホルダ３０Ａの円筒体の内周側に挿入した後、コンデンサ２０が挿入された電子部品ホルダ３０Ａをケース１１の凹部１５に嵌入すればよい。なお、この際、電子部品ホルダ３０Ａをケース１１の凹部１５に嵌入した時点で、コンデンサ２０が弾性により電子部品ホルダ３０Ａに保持され、かつ、電子部品ホルダ３０Ａが弾性によりケース１１に支持されればよく、コンデンサ２０を電子部品ホルダ３０Ａの内周側に挿入しただけの時点では、電子部品ホルダ３０Ａはコンデンサ２０を保持する程の弾性を発揮しなくてもよい。

このような実装方法は、プリント基板１０を収納するためのケース１１を支持部材として利用し、このケース１１に電子部品ホルダ３０Ａを弾性により支持させるものであるため、ネジ留め、半田付けなどにより、電子部品ホルダ３０Ａをプリント基板１０に直に固定する必要がない。そのため、この方法によれば、コンデンサ２０以外の他の電子部品をプリント基板１０に実装するための実装スペースに何ら影響を与えることがないし、半田付けが不要なために、コンデンサ２０と電気部品ホルダ３０Ａとの絶縁性も確保できる。

また、このような実装方法では、電子部品ホルダ３０Ａとしては、アルミニウム製の波板４０を湾曲させた円筒体を用い、これを支持する支持部材としては、プリント基板１０を収納するための筐体１３のケース１１を利用している。そのため、波板４０を円筒体に加工するとともに、ダイカスト鋳造などで製造された既存のケース１１に工具などで電子部品ホルダ３０Ａが嵌入される凹部１５を凹加工するだけでよく、実装に要するコストを低く抑えることができる。
なお、プリント基板１０に実装するコンデンサの数やレイアウトには制限はなく、数やレイアウトを変更する際には、それに応じて、電子部品ホルダ３０Ａが嵌入される凹部１５の数やレイアウトを変更する必要はある。しかしながら、凹部１５の形成は、上述のとおり、ダイカスト鋳造などによりケースを製造した後、所定の位置を適宜凹加工するだけの簡単な方法で行えるため、コストへの影響は少ない。

また、電子部品ホルダ３０Ａは弾性を備えているため、プリント基板１０が外部から振動を受けた場合には、その振動を電子部品ホルダ３０Ａが吸収し、コンデンサ２０のリード２２とプリント基板１０とを接続する半田でのクラック発生など、振動に起因する不都合を効果的に防止することができる。
さらに、円筒体の周壁には長さ方向に沿うスリット４４が形成され、このスリット４４は寸法誤差を吸収する緩衝作用を奏する。そのため、一般に多少の誤差を有して製造されるコンデンサ２０の直径に、円筒体の内径を厳密に合わせたり、凹部１５の内径と円筒体の外径とを厳密に合わせたりする必要はない。

また、この例では、熱伝導率の良好なアルミニウムにより電子部品ホルダ３０Ａを形成しているとともに、これを支持するケース１１もアルミニウムから製造している。そのため、コンデンサ２０が発生する熱を電子部品ホルダ３０Ａや、さらには電子部品ホルダ３０Ａに接するケース１１に逃すことができ、放熱性にも優れる。

以上説明した実施形態例の電子部品ホルダ３０Ａは、サイズ、形状が同一の波形が繰り返し形成された波板４０から形成されているため、円筒体の内周側に向かって凸の複数の各頂部４２は、その全てがコンデンサ２０の外周と接する保持部として作用し、外周側に向かって凸の複数の各頂部４３は、その全てが凹部１５の内周１５ａに接する被支持部として作用している。
しかしながら、波板として、部分的にサイズ、形状の異なる波形が形成されたものを使用して、例えば図４に示すように、円筒体の内周側に凸の複数の頂部のうち、一部の頂部（この例では、円筒体の縦方向両端側の各頂部。）４２ａがコンデンサ２０の外形に沿い、コンデンサ２０を保持する保持部として作用し、外周側に凸の複数の頂部のうち、一部の頂部（この例では、円筒体の縦方向の中央部の頂部。）４３ａのみがケース１１の凹部１５の内周１５ａに接する被支持部として作用する電子部品ホルダ３０Ｂであってもよい。

また、電子部品ホルダの縦方向（長さ方向）の移動を抑制するために、図５に示すように、コンデンサ２０の括れ部２１に係合する第１の係合凸部３１を円筒体の内周に形成してもよい。また、凹部１５の内周１５ａに溝部１５ｂを形成するとともに、この溝部１５ｂに係合する第２の係合凸部３２を円筒体の外周に形成してもよい。このように括れ部２１と第１の係合凸部３１とを係合させたり、凹部１５の内周１５ａの溝部１５ｂと第２の係合凸部３２とを係合させたりすることによって、電子部品ホルダ３０Ｃの縦方向の移動が抑制され、外部から振動を受けた場合などでも、電子部品ホルダ３０Ｃが移動してプリント基板１０と接触して導通してしまうトラブルを回避できる。
なお、第１および第２の係合凸部３１，３２や溝部１５ｂは、全周にわたって形成されてもよいが、電子部品ホルダ３０Ｃの縦方向の移動を抑制できれば、全周ではなく、周方向の一部に形成されていてもよい。

また、以上の例では、波板を波形の繰返し方向に垂直な方向に沿って湾曲させて円筒体を形成しているが、波形の繰返し方向に沿って湾曲させて円筒体としたものでもよい。このようにして形成された電子部品ホルダにおいては、湾曲した波板が伸びようとする力が生じる。その結果、電子部品ホルダは、コンデンサとケースの凹部の内周とに共に良好に接触するようなる。また、コンデンサとケースとの隙間の間隔に応じて、波形を適度に伸ばしながら湾曲させることで、波形が収縮する力が生じ、それによりコンデンサを的確に保持しつつ、電子部品ホルダをケースの凹部に確実に保持させることも可能となる。
また、波板として、図３では丸波形状の波形が形成された波板４０を図示し、図４および図５の例では、角波形状の波形を備えた波板からなる電子部品ホルダ３０Ｂ，３０Ｃを図示しているが、例えば、リブ波形状の波形が形成された波板を用いてもよく、波形は限定されない。

さらに、例えば、射出成形などの他の成形方法により電子部品用ホルダを製造してもよい。射出成形で製造される電子部品ホルダの好適な形態としては、例えば図６および図７に示す形態が挙げられる。

図６の電子部品ホルダ３０Ｄは、長さ方向の両端側３３よりも中央部３４の方が外径および内径が大きな円筒体からなる。円筒体の周壁には、円筒体の一端３５ａから中央部３４を経て、他端３５ｂの近傍まで延設された長さ方向に沿う複数のスリット４４が形成されている。この例の電子部品ホルダ３０Ｄにおいては、両端側３３の内周がコンデンサの外周に接してこれを保持する保持部となり、中央部３４における外周がケースの凹部の内周に接して、これに支持される被支持部となる。

図７の電子部品ホルダ３０Ｅは、長さ方向の両端側３３よりも中央部３４の方が外側に張り出した第１部分３６と、長さ方向のうち上部の領域３８が残りの領域３９よりも外側に張り出した第２部分３７とが周方向に交互に繰り返された円周体からなる。そして、第１部分３６と第２部分３７との境界には、図６の例と同様に、円筒体の長さ方向に沿うスリット４４が形成されている。この例の電子部品ホルダ３０Ｅにおいては、第１部分３６における両端側３３の内周と、第２部分３７における領域３９の内周とが、コンデンサの外周に接してこれを保持する保持部となる。一方、第１部分３６における中央部３４の外周と、第２部分３７における領域３８の外周とが、ケースの凹部の内周に接して、これに支持される被支持部となる。

電子部品ホルダの材質としては、アルミニウムなどの金属に限定されず、樹脂であってもよい。樹脂であれば、コンデンサや電子基板との絶縁性の点で好適である。一方、金属、なかでも熱導電性の優れたアルミニウムであれば、コンデンサのように熱を発生しやすい電子部品を保持する場合に、ホルダとしての保持性に加えて、放熱性にも優れた電子部品ホルダを製造できる点で好ましい。
また、以上の例では、外形円柱状のコンデンサを保持する形態を例示しているため、これを保持する電子部品ホルダの形状をコンデンサの外形に沿う円筒体としているが、円筒体には限定されず、コンデンサの外形に応じて、断面が四角形などの多角形の筒体であってもよい。
さらに、保持対象の電子部品としては、電子基板に実装される外形柱状の部品であれば特に制限はなく、コンデンサの他、チョークコイル、リレーなどが挙げられ、また、柱状としては円柱状に限定されず、角柱状の電子部品であってもよい。

また、以上の例では、電子部品ホルダを支持する支持部材として、電子基板が固定される筐体のケースを示しているが、カバーを支持部材として用いてもよい。このように筐体を支持部材として利用する方法によれば、支持部材として新たな部材を用意する必要がなく好適である。しかしながら、電子部品ホルダが嵌入される凹部が形成された別部材を用意し、この別部材を電子基板に固定し、その凹部に電子部品ホルダを保持させる形態としてもよい。具体的には、例えば、電子部品ホルダが嵌入される凹部が形成された樹脂の成形体を支持部材として用意し、この成形体を筐体内に収納し電子基板に固定して、その凹部により電子部品ホルダを支持してもよい。成形体は、樹脂を発泡させた樹脂発泡体でもよく、樹脂の種類としても例えばウレタン樹脂などが挙げられ、特に限定されない。その他には、金属により形成された支持部材を使用してもよい。

さらに、支持部材は、コンデンサなどの電子部品を確実に保持するために、電子基板に対して固定されている必要があるが、電子基板に直接固定されていなくてもよく、何らかの部材などを介して固定されていてもよい。例えば、図８に示すように、プリント基板（電子基板）１０がネジ１４’により筐体１３のカバー１２に固定され、カバー１２と支持部材であるケース１１とがさらに別のネジ１４で固定されている形態が挙げられる。また、図８の例では、既存のケース１１として、比較的厚みの大きな材料から形成したものを採用し、その所定位置をドリルなどで掘ることにより、凹部１５を形成している。図１の例では、凹加工（プレス加工）により凹部１５を形成しており、この方法ではプレス時にケース１１に割れが生じないようにする必要があるが、図８のように掘る方法によれば、割れ等の不都合を生じさせることなく簡単に凹部１５を形成できる。
また、電子基板は、車載電子機器用に限定されず、他の用途の電子基板であってもよい。

１０ プリント基板（電子基板）
１３ 筐体（支持部材）
１５ 凹部
１５ａ 凹部の内周
１５ｂ 溝部
２０ コンデンサ（電子部品）
２１ 括れ部
３０Ａ〜３０Ｅ 電子部品ホルダ
３１，３２ 係合凸部
４４，４５ スリット

Claims (9)

1. 電子基板に実装される外形柱状の電子部品を保持する電子部品ホルダであって、
   筒体からなり、該筒体の内周には、前記電子部品を保持する保持部が形成され、前記筒体の外周には、前記電子基板に固定された支持部材に支持される被支持部が形成されたことを特徴とする電子部品ホルダ。
2. 前記支持部材には凹部が形成され、
   当該電子部品ホルダは、前記凹部に嵌入されて支持されることを特徴とする請求項１に記載の電子部品ホルダ。
3. 前記凹部の内周には溝部が形成され、
   前記筒体の外周には、前記溝部に係合する係合凸部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品ホルダ。
4. 前記電子部品は括れ部を有し、
   前記筒体の内周には、前記括れ部に係合する係合凸部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品ホルダ。
5. 前記筒体の周壁には、長さ方向に沿うスリットが形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品ホルダ。
6. 前記支持部材は、前記電子基板を収納する筐体であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品ホルダ。
7. 前記電子部品はコンデンサであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子部品ホルダ。
8. 外形柱状の電子部品を電子基板に実装する方法であって、
   筒体からなる電子部品ホルダの内周側に前記電子部品を保持し、前記電子部品ホルダの外周側を前記電子基板に固定された支持部材で支持することを特徴とする電子部品の実装方法。
9. 外形柱状の電子部品を電子基板に実装する構造であって、
   前記電子基板に固定された支持部材と、
   筒体からなり、該筒体の内周には、前記電子部品を保持する保持部が形成され、前記筒体の外周には、前記支持部材に支持される被支持部が形成された電子部品ホルダとを備えることを特徴とする電子部品の実装構造。

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