JP2011253835A

JP2011253835A - 電子回路用基板

Info

Publication number: JP2011253835A
Application number: JP2010124535A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugaya; 弘菅谷
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15
Also published as: US20110305852A1; CN102264189A

Abstract

【課題】メイン基板にサブ基板を取り付ける電子回路用基板の加工方法において、基板の加工にルーターを用いた場合でも、基板外形のコーナー及び挿入孔のコーナーに円弧を形成することなしに、メイン基板にサブ基板を精度良く取り付けることが可能な電子回路用基板及びその加工方法を提供すること。
【解決手段】サブ基板２は、該サブ基板２の一辺の一部から延設された突起部を有し、前記突起部の側面と、前記サブ基板２の一辺と交差するコーナーの位置からサブ基板の一辺に沿って切り欠き部５を有するように、回転工具であるルーターで加工し、メイン基板１０は、サブ基板２を挿入するための挿入孔１１を有し、該挿入孔１１は、前記サブ基板２の突起部の長さ及び厚みに相当する角穴と前記角穴のコーナーから角穴の長辺に沿って切り込み部１２を有するように、回転工具であるルーターで加工するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、メイン基板にサブ基板を取り付ける電子回路用基板及びその加工方法に関し、特に、メイン基板にサブ基板を精度良く取り付けることが可能な電子回路用基板及びその加工方法に関する。

従来、メイン基板にサブ基板を取り付けるには、メイン基板にサブ基板を挿入する穴を設け、また、サブ基板には差込脚部を設け、メイン基板の穴に差込脚部を挿入している。差込脚部には、端子用のパターンが設けられており、サブ基板をメイン基板に組み込み後、差込脚部の端子用のパターンとメイン基板のパターンとを半田接合して電子回路用基板を構成するようにしている。

メイン基板にサブ基板を取り付ける構造に関しては、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、サブ基板の取付け部に弾性部を設けるとともに、弾性部の弾性により取付け部がメイン基板に設けた穴部の周囲に押し付けられるように、穴部の長さを設定する。これにより、サブ基板をメイン基板に立てた状態で取り付ける際のサブ基板の傾きを防止するようにしたものである。

また、特許文献２には、メイン基板にサブ基板を組み込んで半田付けを行う際に、溶融半田からサブ基板としての金属絶縁基板に伝わる伝熱量を最小限に抑えるべく、サブ基板の端部の形状を舌片状の差込脚部を設けた複合形混成集積回路が開示されている。

特開２００３−３０４０４４号公報特開平５−４８２６２号公報

メイン基板上にサブ基板を挿入するための挿入孔を設けて、メイン基板上にサブ基板を組み込む電子回路用基板では、サブ基板のメイン基板の挿入孔に組み込まれる差込脚部の加工状態及びメイン基板の挿入孔の形状及び加工の精度が重要となる。基板の差込脚部等の外形加工及び挿入孔の加工に金型を用いる場合には、基板の外形及び挿入孔のコーナーは直角、又はそれに近い形状に加工するのは可能であり、また、高い加工精度を維持することもできる。

しかしながら、電子部品等を実装する基板の試作、基板の少量生産等では、金型を使用せずにルーターを用いて、基板の外形加工及び基板上の挿入孔（挿入穴）の加工が行われる。ルーターは、先端のドリルを回転させて基板を加工する工具であり、多様な加工が可能であり、また、汎用性に優れており基板の試作、基板の少量生産に適している。

図８は、ルーターによる加工の例を示す図であり、（ａ）はサブ基板の加工、（ｂ）はメイン基板上の挿入穴の加工の例を示す図である。ルーターによる基板の加工では、ルーターの先端に取り付けたドリルを回転させて基板の加工を行うため、基板の外形のコーナー、挿入穴等、本来、直角又はそれに近い形状に加工しなければならない箇所でも、ルーターのドリルによって円弧状になってしまうことがある。例えば、図８（ａ）に示すように、サブ基板３０の外形における点線の円で示すコーナーでは円弧状に加工されている。また、図８（ｂ）に示すように、メイン基板４０の挿入穴４１の形状は、角穴ではなく長穴であり、挿入穴４１における点線の円で示す両端部分は、円弧状に加工されている。

このため、円弧が障害となりサブ基板がメイン基板に挿入出来ない等の問題が発生していた。例えば、図８（ｂ）に示すメイン基板４０に挿入穴４１を介して図８（ａ）に示すサブ基板３０を取り付けると、メイン基板４０及びサブ基板３０の点線の円で示す円弧の個所が干渉して、サブ基板３０が取り付けられなかったり、メイン基板４０の挿入穴４１の端面が潰れたり、変形してサブ基板３０の取り付けの位置精度が低下したりしていた。

また、円弧が付くことを前提としてメイン基板４０の挿入穴４１の長さを長くしたり、サブ基板３０の挿入部分の長さを調整しても、メイン基板４０とサブ基板３０の取り付け部分は円弧同士の組み合わせとなり、このため、円弧上での接触する位置が一定せず、また、メイン基板４０とサブ基板３０の位置ずれなどの問題が発生していた。

このように、ルーターによる従来の加工では、基板の外形のコーナー、挿入穴を直角又はそれに近い形状に加工することが難しいため、メイン基板にサブ基板を取り付ける際の円弧同士の干渉等による接触部分の変形、サブ基板の位置ずれ等の問題が発生していた。

そこで本発明は、基板の加工にルーターを用いた場合でも、基板の外形のコーナー及び挿入穴のコーナーに形成されていた円弧をコーナー以外の位置に設けるようにして、基板の外形のコーナー及び挿入穴のコーナーに円弧を形成することなしに、メイン基板にサブ基板を精度良く取り付けることが可能な電子回路用基板及びその加工方法を提供することを目的とする。

上記目標達成のため、本発明の電子回路用基板は、メイン基板にサブ基板を取り付ける電子回路用基板において、前記サブ基板は、該サブ基板から延設された突起部を有し、前記突起部の側面と、前記サブ基板の一側面と交差するコーナーの位置から前記サブ基板の一側面に沿って形成されている切り欠き部を有し、前記メイン基板は、前記サブ基板を挿入するための挿入孔を有し、該挿入孔は、前記サブ基板の突起部の長さ及び厚みに相当する角穴と、該角穴のコーナーに設けられた切り込み部を有することを特徴とする。

また、本発明の電子回路用基板の前記サブ基板の切り欠き部は、円弧状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の電子回路用基板の前記メイン基板の切り込み部は、前記角穴の長辺に対して略垂直方向に円弧状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、電子回路用基板のサブ基板の外形及びメイン基板の挿入孔の加工にルーターを使用した場合でも、従来基板の外形及び挿入穴のコーナーに形成されていた円弧を、コーナー以外の位置に設けるようにして、メイン基板の挿入孔でのサブ基板との接触する個所を直線的に保つようにしたことにより、サブ基板の位置ズレ等の発生を防止し、サブ基板をメイン基板の所定の位置に精度良く取り付けることができる。

また、基板の試作、少量の基板生産では、基板の外形及び挿入孔の加工を行うための金型を必要としないため、金型の製作が不要となり、基板を安価に製造することができる。

（ａ）は、本発明による電子回路用基板の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す点線の円内を拡大した図である。本発明による電子回路用基板のサブ基板の表面を示す図である。本発明による電子回路用基板のサブ基板の突起部のコーナー付近を拡大した図である。ルーター加工によるサブ基板の切り欠き部の形成の工程を示す図であり、（ａ）は、ルーターの加工用ドリルをサブ基板本体部の一辺での突起部を形成する位置まで移動させて、サブ基板を切り欠く工程を示し、（ｂ）は、加工すべき突起部の側面でルーターの加工用ドリルの中心をサブ基板本体部の一辺まで移動させて、切り欠く工程を示し、（ｃ）は、ルーターで加工された切り欠き部を示す図である。本発明による電子回路用基板のメイン基板の表面を示す図である。本発明による電子回路用基板のメイン基板の挿入孔の一部を拡大した図である。ルーター加工によるメイン基板の切り込み部の形成の工程を示す図であり、（ａ）は、ルーターの加工用ドリル移動させて、メイン基板の挿入孔を設ける位置に、長穴を設ける工程を示し、（ｂ）は、挿入孔の一方の側面からルーターの加工用ドリルの中心を挿入孔の幅ｈの１／２に相当する量を上方に、ｈ／２に相当する量を下方に移動させる工程を示し、（ｃ）は、ルーターで加工された切り込み部を示す図である。ルーターによる従来の加工例を示す図であり、（ａ）はサブ基板の加工、（ｂ）はメイン基板上の挿入穴の加工の例を示す図である。

以下図面を参照して、本発明による電子回路用基板及びその加工方法を実施するための形態について説明する。なお、本発明による電子回路用基板及びその加工方法は、基板の加工にルーターを用いた場合でも、基板の外形及び挿入穴のコーナーに形成されていた円弧をコーナー以外の位置に設けるようにして、基板の外形のコーナー及び挿入孔のコーナーに円弧を形成することなしに、メイン基板にサブ基板を精度良く取り付けることができるようにしたものである。

図１（ａ）は、本発明による電子回路用基板の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す点線の円内を拡大した図である。図２は、本発明による電子回路用基板のサブ基板の表面を示す図、図３は、本発明による電子回路用基板のサブ基板の突起部のコーナー付近を拡大した図である。

［電子回路用基板の概要］
図１（ａ）に示すように、電子回路用基板１は、メイン基板１０とサブ基板２から構成されており、メイン基板１０にサブ基板２を垂直に取り付けた構造となっている。尚、図１（ａ）に示す電子回路用基板１は、メイン基板１０に電子部品１４ａ、及びサブ基板２に電子部品１４ｂを実装し、メイン基板１０の筐体等に取り付けるための取付穴を省略しており、説明に必要な基板の構成を例示したものである。電子回路用基板１の構成は、この例示に限定されるものではない。

電子回路用基板１のサブ基板２は、メイン基板１０に設けられている挿入孔１１（図５に示す）を介して取り付けられており、また、メイン基板１０と電気的に接続することも可能である。すなわち、サブ基板２の突起部４（図２に示す）をメイン基板１０の挿入孔１１に挿入して、その後、サブ基板２の突起部４に設けられたランドとメイン基板１０の挿入孔１１の周囲に設けられているランドとを半田付けして、メイン基板１０とサブ基板２とが電気的に接続することも可能である。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す点線の円内を拡大した図である。図１（ｂ）に示すように、サブ基板２とメイン基板１０とが結合し、接触している個所の近傍に、サブ基板２には切り欠き部５が設けられており、メイン基板１０には切り込み部１２が設けられている。尚、サブ基板２の切り欠き部５及びメイン基板１０の切り込み部１２に関する詳細は、後述する。

［サブ基板の切り欠き部］
最初に、電子回路用基板のサブ基板について図２及び図３を用いて説明する。サブ基板２は、電子部品を実装し、メイン基板１０に組み込むものであり、絶縁部材としてのガラスエポキシ樹脂材等からなる。また、図２に示すように、サブ基板２は、電子部品等を実装するサブ基板本体部３と、メイン基板１０（図５に示す）と結合するための突起部４を有している。サブ基板本体部３の表面及び裏面には、配線パターン（図示せず）、スルーホール（図示せず）、電子部品の実装用のホール（図示せず）、ランド（図示せず）等が設けられている。

突起部４は、サブ基板本体部３の一辺の一部から延設されて設けられており、長方形の形状を有している。尚、図２に示すように、突起部４の片面又は両面には、メイン基板１０と電気的に接続するための接続端子４ａを設けることも可能である。接続端子４ａを設けることにより、サブ基板２は、突起部４の接続端子４ａを介して、メイン基板１０からの電源の供給を受け、また、メイン基板１０への信号の受け渡しを行うことが可能となる。

図２に示すように、サブ基板２は、突起部４の両端面ｃと、サブ基板本体部３の突起部４を有する端面ｂを結んだ仮想の直線（図２に点線で示す直線）とが交差するコーナーの位置（図２に示すａ）からサブ基板本体部３の端面ｂに沿って円弧状の切り欠き部５を有している。突起部４の両端面ｃは、サブ基板本体部３の一辺の両端を結んだ仮想の直線に対して垂直に、かつ直線状に形成されている。これにより、突起部４は、メイン基板１０の挿入孔１１（図５に示す）に対して図２に示すａの位置まで確実に挿入することができる。

図３は、図２に示すサブ基板の点線の円で示す突起部のコーナー付近を拡大した図である。図３に示すように、切り欠き部５の形状は円弧を成している。図３に示す切り欠き部５の深さｅは、サブ基板本体部３の部品配置や配線パターン領域をなるべく減少しないように、基板の加工に用いるルーターの加工用ドリル２２（図４に示す）の半径の１倍から２倍が好適である。また、切り欠き部５の長さである切り欠き長さｆは、基板の加工に用いるルーターの加工用ドリル２２（図４に示す）の半径の２倍から４倍が好適である。

［切り欠き部の加工］
次に、ルーターによるサブ基板の切り欠き部の形成工程について説明する。サブ基板２の切り欠き部の形成は、ルーターを用いて行う。ルーターを用いたサブ基板の加工では、ルーター又はサブ基板を固定し、ルーターを固定した場合には、サブ基板をＸＹ軸の２次元に移動可能に構成し、サブ基板を固定した場合には、ルーターをＸＹ軸の２次元に移動可能に構成するようにする。また、ルーターは上下方向（Ｚ軸）に移動可能に構成する。

図４は、ルーター加工によるサブ基板の切り欠き部の形成の工程を示す図である。尚、
図４に示す斜線は、サブ基板２の基板であり、サブ基板上の点線はルーターによる加工の経路、実線はルーターにより加工された個所をそれぞれ示す。

図４（ａ）に示すように、最初に、矢印で示すように、ルーターの加工用ドリル２２をサブ基板本体部３の一辺での突起部を形成する位置まで移動させて、サブ基板２を切り欠く。これにより、図２に示すサブ基板本体部３のｂからａまでの辺が形成される。その後、図４（ｂ）に示すように、加工すべき突起部４の側面を矢印で示すように、ルーターの加工用ドリル２２の中心をサブ基板本体部３の一辺まで移動させて、切り欠くようにする。これにより、図２に示すｃからａまでの突起部４の端面及び切り欠き部５が形成される。以上により、図４（ｃ）に示すように、ルーターの加工用ドリル２２の半径の円弧状の切り欠き部５が形成される。同様に、サブ基板本体部３の一辺に他の切り欠き部５を形成する。

図４に示す加工においては、ルーターにより形成される切り欠き部５の深さｅ（図３に示す）は、加工用ドリル２２の半径の大きさと同一であり、切り欠き部５の切り欠き長さｆ（図３に示す）は、加工用ドリル２２の半径の２倍の大きさを有している。尚、サブ基板２の切り欠き部５の形成は、加工すべき突起部４の側面に沿ってルーターの加工用ドリル２２の中心をサブ基板本体部３の一辺まで移動させて、切り欠き、その後、加工用ドリル２２をサブ基板本体部３の一辺での突起部を形成する位置まで移動させて、切り欠くようにしてもよい。

従来のルーターによる基板の外形加工では、直角又はそれに近い形状に加工しなければならない箇所でも、図８に示すように、ルーターで使用するドリルの円弧が付いてしまい、このため、円弧が障害になりサブ基板のメイン基板への挿入位置が安定しなかった。

本発明の加工方法により、従来突起部のコーナーに形成されていた円弧を、コーナー以外の位置に設けるようにしたことにより、コーナーに円弧を形成する必要がなくなる。

このため、本発明の電子回路用基板のサブ基板は、突起部の両端がサブ基板の一辺まで直線状に形成することができるため、サブ基板のメイン基板への挿入位置が一定となり、メイン基板は、常に安定した挿入位置を確保できる。

［メイン基板の切り込み部］
次に、サブ基板を取り付ける電子回路用基板のメイン基板について説明する。図５は、本発明による電子回路用基板のメイン基板の表面を示す図である。図６は、本発明による電子回路用基板のメイン基板の挿入孔の一部を拡大した図である。メイン基板１０は、電子部品、サブ基板等を組み込んで電子回路用基板１（図１に示す）を構成するものである。メイン基板１０は、絶縁部材としてのガラスエポキシ樹脂材等からなり、図５に示すように、メイン基板１０の表面及び裏面には、サブ基板を挿入して取り付けるための挿入孔１１、スルーホール（図示せず）、配線パターン（図示せず）等が設けられている。メイン基板１０の挿入孔１１は、基板を貫通した状態で設けられている。

また、図５に示すように、メイン基板１０の裏面の挿入孔１１の周囲に、サブ基板と電気的に接続するための点線で示すランド１５を設けることも可能である。メイン基板１０にランド１５を設けることにより、サブ基板２の突起部４に設けた接続端子４ａ（図２に示す）を介して、サブ基板への電源の供給、信号の受け渡しを行うことができる。

図５に示すように、メイン基板１０の挿入孔１１は上面視において、サブ基板の突起部４の長さ及び厚みに相当する角穴１１ａと、角穴１１ａのコーナーから角穴１１ａの長辺に沿って形成されている切り込み部１２を有している。角穴１１ａは、サブ基板の突起部４の長さに相当する長さｗを有し、突起部４の厚みに相当する幅ｈを有している。また、切り込み部１２は、角穴１１ａのコーナーから角穴１１ａの長辺に対して略垂直方向に円弧状に形成されている。

図６は、図５に示すメイン基板の点線の円で示す挿入孔の一部を拡大した図である。図６に示すように、切り込み部１２の形状は円弧を成している。図６に示す切り込み部１２の深さｊは、メイン基板１０の部品配置や配線パターン領域をなるべく減少しないように、基板の加工に用いるルーターの加工用ドリル２２（図７に示す）の半径の１倍から２倍が好適である。また、切り込み部１２の長さである切り込み長さｇは、基板の加工に用いるルーターの加工用ドリル２２（図７に示す）の半径の２倍から４倍が好適である。

このように、メイン基板１０の挿入孔１１は、角穴１１ａ（長方形）と角穴１１ａのコーナーから角穴１１ａの長辺に対して略垂直方向に設けられ円弧状の形状を成す切り込み部１２からなる。

［切り込み部の加工］
次に、ルーターによるメイン基板１０の切り込み部１２の形成工程について図７を用いて説明する。メイン基板１０の切り込み部１２の形成は、ルーターを用いて行う。ルーターを用いたメイン基板の加工では、ルーター又はメイン基板を固定し、ルーターを固定した場合には、メイン基板をＸＹ軸の２次元に移動可能に構成し、メイン基板を固定した場合には、ルーターをＸＹ軸の２次元に移動可能に構成するようにする。また、ルーターは上下方向（Ｚ軸）に移動可能に構成する。

図７は、ルーター加工によるメイン基板の切り込み部の形成の工程を示す図である。尚、図７に示す斜線は、メイン基板１０の基板であり、メイン基板上の点線はルーターによる加工の経路、実線はルーターにより加工された個所をそれぞれ示す。メイン基板１０の挿入孔１１をルーターを用いる加工は、最初に、図７（ａ）に示すように、ルーターの加工用ドリル２２を矢印の方向に移動させて、メイン基板１０の挿入孔１１を設ける位置に、図５に示す長さｗ、幅ｈに相当する長穴を設ける。尚、長穴は、図８に示す挿入穴４１と同様の形状を有している。この時に形成される挿入孔の両端は、円弧状に形成される。その後、図７（ｂ）に示すように、挿入孔１１の一方の側面からルーターの加工用ドリル２２の中心を挿入孔１１の幅ｈ（図５に示す）の１／２に相当する量を上方に、ｈ／２に相当する量を下方に矢印で示すように移動させる。これにより、図７（ｃ）に示すように、ルーターの加工用ドリル２２の半径の円弧状の切り込み部１２が挿入孔１１両端の上下に形成される。同様に、挿入孔１１の他方の側面に切り込み部１２を形成する。これにより、メイン基板１０の挿入孔１１の両端は、切り込み部１２を挟んで直線的に形成される。

図７に示す加工においては、ルーターにより形成される切り込み部１２の深さｊ（図６に示す）は、加工用ドリル２２の半径の大きさと同一であり、切り込み部１２の切り込み長さｇ（図６に示す）は、加工用ドリル２２の半径の２倍の大きさを有している。

従来のルーターによる基板の穴加工では、直角又はそれに近い形状に加工しなければならない箇所でも、ルーターで使用するドリルの円弧が付いてしまい、このため、円弧が障害になりサブ基板のメイン基板への挿入位置が安定しなかった。

本発明の加工方法により、従来挿入孔のコーナーに形成された円弧を、コーナー以外の位置に設けるようにしたことにより、コーナーに円弧を形成する必要がなくなり、メイン基板の挿入孔におけるサブ基板の突起部４の両端と接触する端面が、直線状に形成される。このため、サブ基板との干渉が無くなり、サブ基板の挿入位置が一定となり、常に安定したサブ基板の挿入位置を確保できる。

［電子回路用基板の組み立て］
次に、サブ基板、メイン基板の加工後に、各基板に電子部品等を実装して、その後、図１に示すように、メイン基板に挿入孔を介してサブ基板を取り付ける。サブ基板をメイン基板に取り付け後、メイン基板の裏面を半田リフローして、半田付けを行う。半田付けによりメイン基板の挿入孔の周囲に設けられているランドとサブ基板の端子用パターンが半田によって接合される。尚、半田付けの工程では、サブ基板の突起部はメイン基板の挿入孔と密着しているので、サブ基板が傾いたり、位置ずれを起こすことなく安定した姿勢を保つことができる。これにより、半田付けが均一に行われる。

以上述べたように、本発明によれば、電子回路用基板のサブ基板の外形及びメイン基板の挿入孔の加工にルーターを使用した場合でも、従来基板の外形及び挿入穴のコーナーに形成されていた円弧を、コーナー以外の位置に設けるようにして、メイン基板の挿入孔でのサブ基板との接触する個所を直線的に保つようにしたことにより、サブ基板の位置ズレ等の発生を防止し、サブ基板をメイン基板の所定の位置に精度良く取り付けることができる。

尚、本発明は、電子回路用基板のサブ基板及びメイン基板の加工に、ルーターを使用した実施形態について説明したが、ルーターに限らず他の加工機器であってもよい。

１電子回路用基板
２、３０サブ基板
３サブ基板本体部
４突起部
４ａ接続端子
５切り欠き部
１０、４０メイン基板
１１挿入孔
１１ａ角穴
１２切り込み部
１５ランド
２０半田
２２加工用ドリル
４１挿入穴（挿入孔）

Claims

メイン基板にサブ基板を取り付ける電子回路用基板において、前記サブ基板は、該サブ基板から延設された突起部を有し、前記突起部の側面と、前記サブ基板の一側面が交差するコーナーの位置から前記サブ基板の一側面に沿って形成されている切り欠き部を有し、
前記メイン基板は、前記サブ基板を挿入するための挿入孔を有し、該挿入孔は、前記サブ基板の突起部の長さ及び厚みに相当する角穴と、該角穴のコーナーに設けられた切り込み部を有することを特徴とする電子回路用基板。
前記サブ基板の切り欠き部は、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路用基板。
前記メイン基板の切り込み部は、前記角穴の長辺に対して略垂直方向に円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子回路用基板。