JP2012104520A - 部品浮き防止冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の反りやはんだ付け品質低下及び電子部品破損を招くことなく、また組立作業効率向上を図れる部品浮き防止冶具を得ること。
【解決手段】プリント基板１に装着されてプリント基板１に搭載されるヒートシンク２の浮き上がりを防止し、ヒートシンク２がプリント基板１に固定された後にプリント基板１から取り外されるヒートシンク浮き防止冶具であって、一対の軸穴５ａを備え、ヒートシンク２に上方から当接するヒートシンク押さえ板５と、軸穴５ａを貫通して軸方向の移動を可能にヒートシンク押さえ板５によって支持され、プリント基板１に着脱可能な回転ロック部８を下端部に備えた一対の支持棒６と、ヒートシンク押さえ板５を支持棒６の下端側へ付勢するバネ７とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板上に搭載される電子部品やヒートシンクの浮きを防止するための部品浮き防止冶具に関する。

プリント基板上に搭載される電子部品の発熱を抑制するために、電子部品にヒートシンクを取り付けて電子部品の熱を外部に放散させることがある。ヒートシンクを製品筐体と接触させることで、更に放熱効果を向上させることができる。

ヒートシンクを製品筐体に接触させて放熱する場合、ヒートシンクが傾いたり、基板から浮いて実装されると筐体との接触面積が減って放熱効果が低下する。また、ヒートシンクに固定された電子部品のはんだ付け部に機械的ストレスがかかってしまい、はんだ切れや部品のリード断線、チップ部品のクラックなどの不良を誘発する。

そのため、プリント基板にはんだ付けする部品の浮き防止方法として、従来から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特開２００２−２６１４３３号公報 特開平７−１２２８６７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、冶具の自重で部品の浮きを防止するため、プリント基板が反ってプリント基板や部品にストレスがかかってしまい、はんだ付けも均一にできなくなる。すなわち、冶具の自重のみで部品の浮きを防止するとなると、プリント基板に搭載する電子部品と比較して相当重い冶具を用いる必要がある。このため、電子部品の脚の部分やボディを介してプリント基板に強い力が加わり、プリント基板が変形して反ってしまい、はんだ付け不良や部品破損の原因となる。

また、プリント基板と部品押さえ冶具とを挟み込む方法では別途冶具が必要となり、組立作業時間が増加して生産性が低くなる。

また、ヒートシンクにツメを設けてプリント基板に固定する場合、電子部品のリードが挿入しにくく、ヒートシンクを傾けて基板に挿入しなければならない場合もあり作業効率が悪い。電子部品のリードの挿入性を良くするために、リード挿入穴の寸法を通常よりも大きくしなければならないため、はんだ付け品質及びはんだ付け強度に悪影響を及ぼす。さらに、一つのヒートシンクに複数の電子部品を固定する場合、部品の挿入性がさらに悪くなる。

また、ヒートシンクと基板とをネジ止めして浮きを防止する構造もあるが、ネジ止めする際に基板を反転させなければならないため作業効率が低く、手挿部品をリードクリンチしなければ部品が落下してしまうという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の反りやはんだ付け品質低下及び電子部品破損を招くことなく、また組立作業効率向上を図れる部品浮き防止冶具を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プリント基板に装着されて該プリント基板に搭載される部品の浮き上がりを防止し、該部品がプリント基板に固定された後に該プリント基板から取り外される部品浮き防止冶具であって、複数の軸穴を備え、部品に上方から当接する押さえ板と、軸穴を貫通して軸方向の移動を可能に押さえ板によって支持され、プリント基板に着脱可能な係合部を下端部に備えた複数の支持棒と、押さえ板を支持棒の下端側へ付勢する付勢部材とを有することを特徴とする。

本発明によれば、軽量な冶具を用いてプリント基板に反りを発生させることなく、部品の浮きを確実に防止することができ、プリント基板や電子部品へストレスを与えることなく、良好なはんだ付けが実施可能となるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具の正面図である。 図２は、実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での正面図である。 図３は、実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での側面図である。 図４は、回転ロック部及び係合穴の形状の一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具の正面図である。 図６は、実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での正面図である。 図７は、実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での上面図である。 図８は、本発明の実施の形態３にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での断面図である。 図９は、実施の形態３にかかる部品浮き防止冶具をプリント基板にセットするために冶具操作つまみを押して広げた状態を示す図である。

以下に、本発明にかかる部品浮き防止冶具の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具の正面図である。図２は、実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での正面図である。図３は、実施の形態１にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での側面図である。部品浮き防止冶具は、プリント基板１に装着されてプリント基板１に搭載されるヒートシンク２の浮き上がりを防止し、ヒートシンク２がプリント基板１に固定された後にプリント基板１から取り外される。部品浮き防止冶具は、ヒートシンク押さえ板５、支持棒６、及びバネ７を有する。一対の支持棒６は、ヒートシンク押さえ板５の長手方向の端部近傍に設けられた軸穴５ａを貫通しており、軸方向の移動及び軸回転が可能にヒートシンク押さえ板５によって支持されている。支持棒６は、プリント基板１への着脱が可能な係合部として、軸回転角度に応じてプリント基板１に設けられている一対の係合穴１ａを貫通するか否かが切り替わる形状の回転ロック部８を下端部に備えている。一例を挙げると、図４（ａ）に示すように、回転ロック部８は、プリント基板１に形成された長穴状の係合穴１ａを貫通するか否かが支持棒６の軸回転角度に応じて切り換わるように、支持棒６の軸方向に直角な棒状とすることができる。別の一例を挙げると、図４（ｂ）に示すように、回転ロック部８及び係合穴１ａを正多角形状とし、互いの角が重なる軸回転角度のときに回転ロック部８が係合穴１ａを貫通するようにもできる。また、支持棒６の上端部には冶具操作つまみ２０が形成されている。支持棒６の中間部分よりも大径（幅太）となるように冶具操作つまみ２０を設けることにより、支持棒６にトルクを加えやすくなり、回転操作を容易に行える。部品浮き防止冶具は、ヒートシンク押さえ板５がヒートシンク２の浮きを自重で防止できるだけの重量は有していないだけでなく、冶具全体としてもヒートシンク２の浮きを自重で防止できるだけの重量は有していない。

電子部品４ａは、ヒートシンク２にネジ３で固定されており、ヒートシンク２に固定された電子部品４ａはプリント基板１に実装される。図２に示すように、ヒートシンク２には電子部品４ａ、４ｂが固定されており、ヒートシンク２の下方にはプリント基板１のリード挿入穴に手で挿入する電子部品４ｃ、４ｄが配置されている。

ヒートシンク２の底面には端子２ａが設けられており、ヒートシンク２をプリント基板１の所定の位置に載置すると、端子２ａがプリント基板１に形成された穴を貫通する。

バネ７は、ヒートシンク押さえ板５と冶具操作つまみ２０との間に設置されており、ヒートシンク押さえ板５を支持棒６の下端側へ付勢している。すなわち、バネ７は、回転ロック部８とヒートシンク押さえ板５との間隔をヒートシンク２の高さ寸法以下に維持するようにヒートシンク押さえ板５を付勢している。バネ７は、ヒートシンク押さえ板５がヒートシンク２を押さえる際に電子部品４ａ、４ｂやプリント基板１にかかるストレスを緩和し、ヒートシンク２の高さ寸法ばらつきを吸収する役目をなす。

回転ロック部８は、電子部品４ａ〜４ｄをプリント基板１にはんだ付けする際にはんだ槽に浸かるため、はんだの熱に耐えうる材料で形成され、かつ、はんだが付着しないステンレスなどの材質が用いられている。なお、耐熱性を有し、かつ、はんだ濡れ性の無い材質は、回転ロック部８のみに用いても良いし、支持棒６全体に用いても良い。

各種ヒートシンク構造に合わせ、バネ７の圧力を変えることで、プリント基板１と電子部品とに合わせた最適な冶具が提供できる。例えば、支持棒６をヒートシンク押さえ板５から抜き取ることでバネ７を交換可能な構造とすることにより、ヒートシンクの構造に合わせてバネ７の圧力を変えることが可能となる。また、冶具操作つまみ２０を支持棒６から着脱可能な構造（例えば、キャップ状の冶具操作つまみ２０を支持棒６の上端部にネジ止めする構造。）として、冶具操作つまみ２０を取り外してバネ７を交換するようにしてもよい。

プリント基板１上に搭載したヒートシンク２の上面とヒートシンク押さえ板５とを密着させ、冶具に設けられた回転ロック部８をプリント基板１の係合穴１ａに挿入して貫通させ、冶具操作つまみ２０を回して支持棒６を回転させて回転ロック部８が係合穴１ａを貫通しない状態とする。このようにして、プリント基板１と部品浮き防止冶具とを固定する。

部品浮き防止冶具でヒートシンク２を固定したプリント基板１をフロー槽に通すことで、ヒートシンク２の端子２ａや、電子部品４ａ〜４ｄの端子がプリント基板１にはんだ付けされる。ヒートシンク２は、ヒートシンク押さえ板５を介してバネ７の弾性力で押さえられているため、はんだ付けの際に浮き上がることはない。また、軽量なヒートシンク押さえ板５をバネ７の弾性力でヒートシンク２に当接させているため、プリント基板１が反ることがない。

このように、本実施の形態によれば、軽量な冶具を用いて電子部品の浮きを確実に防止することができる。これにより、はんだ付け不良の発生を抑え、歩留まりを向上させることができる。また、プリント基板の反りが発生せず、プリント基板や電子部品へストレスを与えることなく、良好なはんだ付けが実施可能となる。

また、本実施の形態によれば、ヒートシンクとプリント基板との固定用のネジが不要であるため、プリント基板を反転させたり、プリント基板を反転させた際に電子部品が落下しないようにするリードクリンチの手間を省くことができ、組立作業時間を短縮可能となる。さらに、フローはんだ付け後にネジに付着したはんだを取り除く作業も不要となる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具の正面図である。図６は、実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での正面図である。図７は、実施の形態２にかかる部品浮き防止冶具の上面図である。図１、図２、図３に図示した構成要素と同一又は同様の構成要素については、同じ符号を付している。

本実施の形態においては、支持棒６の下端部には、鉤状のスライドロック部９が形成されている。スライドロック部９は、支持棒６のスライド位置に応じてプリント基板１が備える一対の係合穴１ａを貫通させたり係合させたりすることが可能である。支持棒６がヒートシンク押さえ板５を貫通する穴は、長穴５ｂとなっており、支持棒６は長穴５ｂに沿って軸方向と直交する方向にスライド可能である。すなわち、図７に示すように、ヒートシンク押さえ板５の長穴５ｂに沿って、支持棒６同士の間隔を広げたり、狭めたりすることが可能である。支持棒６をヒートシンク押さえ板５の端部側に配置することにより、スライドロック部９はプリント基板１の係合穴１ａを貫通可能な位置に配置される。スライドロック部９が係合穴１ａを貫通した状態で支持棒６をヒートシンク押さえ板５の中央側に配置することにより、スライドロック部９が係合穴１ａの周縁部に係合する。

バネ７とヒートシンク押さえ板５との間にはバネ保持部材２１が配置されており、バネ７がヒートシンク押さえ板５の穴に嵌って支持棒６が傾くことを防止している。なお、本実施の形態においては、支持棒６は軸回転が不可となる断面形状（例えば矩形断面）であると、スライドロック部９の向きが変わらないため、スライドロック部９とプリント基板１の穴との係合が容易となる。

また、支持棒６の上端部には冶具操作つまみ２０が形成されている。支持棒６の中間部分よりも大径となるように冶具操作つまみ２０を設けることにより、支持棒６にスライド方向の力を加えやすくなり、スライド操作を容易に行えるようになる。

本実施の形態の部品浮き防止冶具は、ヒートシンク押さえ板５と、プリント基板１に固定するためのスライド可能な支持棒６とを有しており、プリント基板１に設けられた穴にスライドロック部９を挿入し、ヒートシンク２とヒートシンク押さえ板５とを密着させ、冶具操作つまみ２０を電子部品４ａ側に（ヒートシンク押さえ板５の中央側に）スライドさせてプリント基板１に固定する。

このように、実施の形態２によれば、軽量な冶具を用いて電子部品の浮きを確実に防止することができる。これにより、はんだ付け不良の発生を抑え、歩留まりを向上させることができる。また、プリント基板に反りを発生させないため、プリント基板や電子部品へストレスを与えることなく、良好なはんだ付けが実施可能となる。

また、ヒートシンクとプリント基板との固定用のネジが不要となるため、プリント基板を反転させたり、プリント基板を反転させた際に電子部品が落下しないようにリードクリンチする手間を省くことができ、組立作業時間を短縮可能となる。また、フローはんだ付け後にネジに付着したはんだを取り除く作業も不要となる。

上記実施の形態１、２においては、支持棒６を一対備える構成を例としたが、支持棒６を３本以上有する構成とすることも可能である。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３にかかる部品浮き防止冶具のプリント基板にセットした状態での断面図である。図９は、実施の形態３にかかる部品浮き防止冶具をプリント基板にセットするために冶具操作つまみを押して広げた状態を示す図である。図１〜図７と同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。

図８に示すように、一対の係合穴１ａが設けられたプリント基板１に搭載されるヒートシンク２に上方から当接するヒートシンク押さえ板５と、ヒートシンク押さえ板５の両端部から延在して弾性変形可能な板状の弾性部１２と、弾性部１２の各々の端部から立ち下がり、プリント基板１に係合可能な係合部として爪部１３を先端に備えた一対の板状の支持部１４とが一体となった弾性体１０と、プリント基板１への取り付け・取り外し操作のためのつまみとしての板状の冶具挿抜つまみ１１とを備え、正面視略Ｈ形となっている。ヒートシンク押さえ板５及び弾性部は、下に凸の弓状となるように設けられている。

図９に示すようにプリント基板１へ挿抜する際は、冶具挿抜つまみ１１を持って矢印方向に押し、プリント基板１の穴位置に合わせて冶具開度を調節して挿抜を行う。すなわち、冶具挿抜つまみ１１にヒートシンク押さえ板５方向（図９の矢印方向）の力を加えることにより、ヒートシンク押さえ板５及び弾性部１２がなす弓状の部分が絞られるように弾性部１２が変形し、部品浮き防止冶具は末広がりな形状となる。この状態のまま係合穴１ａに爪部１３を貫通させ、冶具挿抜つまみ１１に加えた力を解放すると、ヒートシンク押さえ板５及び弾性部１２がなす弓状の部分が元の形状に戻って、爪部１３が電子部品４ａ側に近づくため、爪部１３は係合穴１ａと係合する。すなわち、弾性体１０はヒートシンク２を上から抱え込むようにセットしてプリント基板１に固定される。

なお、図８、図９には弾性体１０と冶具挿抜つまみ１１とが別体の構成を示しているが、これらが一体であっても良い。弾性体１０と冶具挿抜つまみ１１とを別体とする場合には、弾性体１０を板金の折り曲げ加工で形成可能となるため、部品浮き防止冶具の作成が容易となる。

このように、実施の形態３によれば、軽量な冶具を用いて電子部品の浮きを確実に防止することができる。これにより、はんだ付け不良の発生を抑え、歩留まりを向上させることができる。また、プリント基板の反りが発生せず、プリント基板や電子部品へストレスを与えることなく、良好なはんだ付けが実施可能となる。

また、ヒートシンクとプリント基板との固定用のネジが不要となるため、プリント基板を反転させたり、プリント基板を反転させた際に電子部品が落下しないようにリードクリンチする手間を省くことができ、組立作業時間を短縮可能となる。また、冶具挿抜作業が片手でできるため、作業性が改善され加工時間の短縮を実現できる。

なお、上記各実施の形態では、プリント基板上に実装するヒートシンクの浮きを防止する構成を例としたが、本発明においてプリント基板からの浮きを防止する対象はヒートシンクに限定されることはなく、プリント基板上に搭載される部品全般に関して浮きを防止可能である。

以上のように、本発明にかかる部品浮き防止冶具は、プリント基板に搭載する電子部品の浮きを防止するのに有用であり、特に、ヒートシンクを筐体に接触させて放熱する製品の製造に適している。

１ プリント基板
１ａ 係合穴
２ ヒートシンク
３ ネジ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 電子部品
５ ヒートシンク押さえ板
５ａ 軸穴
５ｂ 長穴
６ 支持棒
７ バネ
８ 回転ロック部
９ スライドロック部
１０ 弾性体
１１ 冶具挿抜つまみ
１２ 弾性部
１３ 爪部
１４ 支持部
２０ 冶具操作つまみ
２１ バネ保持部材

Claims (8)

1. プリント基板に装着されて該プリント基板に搭載される部品の浮き上がりを防止し、該部品が前記プリント基板に固定された後に該プリント基板から取り外される部品浮き防止冶具であって、
   複数の軸穴を備え、前記部品に上方から当接する押さえ板と、
   前記軸穴を貫通して軸方向の移動を可能に前記押さえ板によって支持され、前記プリント基板に着脱可能な係合部を下端部に備えた複数の支持棒と、
   前記押さえ板を前記支持棒の下端側へ付勢する付勢部材とを有する部品浮き防止冶具。
2. 前記支持棒は、軸回転可能に支持されており、
   前記プリント基板は、前記支持棒の軸回転角度に応じて前記係合部が係合する係合穴を有することを特徴とする請求項１記載の部品浮き防止冶具。
3. 前記係合穴は長穴であり、
   前記係合部は、前記長穴に対応する形状かつ該長穴を貫通可能であることを特徴とする請求項２記載の部品浮き防止冶具。
4. 前記軸穴は長穴であり、
   前記支持棒は、前記長穴の長手方向に沿った移動を可能に支持されており、
   前記プリント基板は、前記支持棒の移動位置に応じて前記係合部が係合する係合穴を有することを特徴とする請求項１記載の部品浮き防止冶具。
5. 前記係合穴は長穴であり、
   前記係合部は、前記長穴を貫通可能であって該長穴の縁に係合する爪状部を有することを特徴とする請求項４記載の部品浮き防止冶具。
6. 前記支持棒は、前記軸穴を貫通する部分よりも太い大径部を上端部に有し、
   前記付勢部材は、前記大径部と前記押さえ板との間に設置されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の部品浮き防止冶具。
7. プリント基板に装着されて該プリント基板に搭載される部品の浮き上がりを防止し、該部品が前記プリント基板に固定された後に該プリント基板から取り外される部品浮き防止冶具であって、
   前記部品に上方から当接する押さえ板と、
   前記押さえ板の両端部から延在して前記押さえ板とともに下側に凸の弓状を呈し、弾性変形可能な板状の弾性部と、
   前記弾性部の各々の端部から立ち下がり、前記プリント基板に係合可能な係合部を先端に備えた一対の板状の支持部と、
   前記弾性部の各々の端部から立ち上がる板状のつまみとを有することを特徴とする部品浮き防止冶具。
8. 前記部品は電子部品が固定されるヒートシンクであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の部品浮き防止冶具。

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