JP2013000359A - 内視鏡装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板と部品とを接続する半田の加熱による劣化を抑制できる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】一つの実施の形態に係る内視鏡装置は、煮沸消毒対象となり得る挿入部と、この挿入部に連結された操作部と、前記操作部と接続された装置本体部と、を備える。当該内視鏡装置は、前記装置本体部に内蔵された第１の回路基板と、第１の半田を介して前記第１の回路基板と電気的に接続された第１の電子部品と、前記挿入部および前記操作部の何れか少なくとも一方に内蔵された第２の回路基板と、前記第１の半田よりも耐ストレス性の高い第２の半田を介して前記第２の回路基板と電気的に接続された第２の電子部品と、前記第２の電子部品と前記第２の回路基板とに接合され、前記第２の回路基板よりも高いガラス転移点を有する接合部材と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、内視鏡装置および電子機器に関する。
ＬＧＡ（ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）のような電子部品は、半田によってプリント配線板に実装される。このような電子部品は、使用環境によって高温状態となることがある。例えば内視鏡に実装されるＣＭＯＳセンサは、内視鏡がオートクレーブによって煮沸消毒される際に高温状態となる。
特開平８−８３７９９号公報
プリント配線板と電子部品との線膨張係数がそれぞれ異なると、高温状態となった際に、プリント配線板と電子部品とを接続する半田に負荷がかかり、半田が劣化するおそれがある。
本発明の目的は、基板と部品とを接続する半田の加熱による劣化を抑制できる内視鏡装置および電子機器を提供することにある。
一つの実施の形態に係る内視鏡装置は、煮沸消毒対象となり得る挿入部と、この挿入部に連結された操作部と、前記操作部と接続された装置本体部と、を備える。当該内視鏡装置は、前記装置本体部に内蔵された第１の回路基板と、第１の半田を介して前記第１の回路基板と電気的に接続された第１の電子部品と、前記挿入部および前記操作部の何れか少なくとも一方に内蔵された第２の回路基板と、前記第１の半田よりも耐ストレス性の高い第２の半田を介して前記第２の回路基板と電気的に接続された第２の電子部品と、前記第２の電子部品と前記第２の回路基板とに接合され、前記第２の回路基板よりも高いガラス転移点を有する接合部材と、を備える。
第１の実施の形態に係る内視鏡装置を概略的に示す正面図。 第１の実施形態の第２の基板に実装された第２の電子部品を示す斜視図。 第１の実施形態の第２の基板に実装された第２の電子部品の断面を図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す斜視図。 第１の実施形態の第２の電子部品の底面を示す斜視図。 第１の実施形態の第２の基板を示す平面図。 第１の実施形態の第２の基板に実装された第２の電子部品を図２のＦ６−Ｆ６線に沿って示す断面図。 第１の実施形態のケースに収容された内視鏡を概略的に示す平面図。 第１の実施形態の製造工程における第２の基板および第２の電子部品を示す斜視図。 第１の実施形態の第３の外側電極を拡大して示す平面図。 第１の実施形態の第３の外側電極の変形例を示す平面図。 第１の実施形態の接合部材の変形例を示す斜視図。 第１の実施形態の接合部材の他の変形例を示す斜視図。 第２の実施の形態に係るポータブルコンピュータを示す斜視図。 第３の実施の形態に係る車両を概略的に示す側面図。
以下に、第１の実施の形態について、図１から図１１を参照して説明する。図１は、内視鏡装置１を概略的に示す正面図である。内視鏡装置１は、電子機器の一例である。
図１に示すように、内視鏡装置１は、装置本体部３と、内視鏡４とを有している。装置本体部３は、第１の部分の一例である。内視鏡４は、第２の部分の一例である。内視鏡４は、挿入部１１と、操作部１２と、接続部１３とを有している。
挿入部１１は操作部１２に連結されている。挿入部１１は、管部１６と、可動部１７と、先端部１８とを有している。管部１６は、操作部１２から伸びた可撓性の管である。可動部１７は、可撓性を有し、管部１６から連続して設けられている。
先端部１８は、可動部１７の先端に取り付けられている。先端部１８は、剛性を有するとともに円柱状に形成されている。先端部１８に、撮影、照明、鉗子の挿通、および吸引に用いられる複数の孔が設けられる。
操作部１２は、撮像ユニット２１と、操作ノブ２３とを有している。操作部１２に、鉗子を挿入するための挿入口が設けられている。撮像ユニット２１は、操作部１２に内蔵され、例えば管部１６および可動部１７を通るガラス繊維を介して、挿入部１１の先端部１８に接続されている。撮像ユニット２１は、前記ガラス繊維が接続された先端部１８の前記孔から見える映像を撮影する。操作ノブ２３は、管部１６を通るワイヤを介して挿入部１１の可動部１７を撓ませる。
接続部１３は連結管２５を介して操作部１２に接続されている。接続部１３は、装置本体部３に接続される種々のコネクタを有している。種々のケーブルやチューブが、接続部１３から、連結管２５、操作部１２、管部１６、および可動部１７を通って、先端部１８に接続されている。
装置本体部３は、筐体３１と、第１の基板３２と、第１の電子部品３３と、モニタ３４と、接続ケーブル３５とを有している。第１の基板３２は、第１の回路基板および第１の基板の一例である。第１の電子部品３３は、第１の電子部品および第１の部品の一例である。
筐体３１は、第１の基板３２と、第１の電子部品３３と、モニタ３４と、照明光を供給する光源のような種々の部品とを収容している。第１の基板３２はプリント配線板である。第１の電子部品３３は、撮像ユニット２１を制御するプロセッサであり、撮像ユニット２１が撮影した映像のデータを処理する。第１の電子部品３３は、第１の半田３６を介して第１の基板３２と電気的に接続されている。図１において、第１の半田３６は、太線によって模式的に示される。第１の半田３６は、いわゆる鉛フリー半田であり、例えば錫、銀、および銅を含有している。なお、第１の半田３６の組成はこれに限らない。
モニタ３４は、筐体３１から露出され、第１の電子部品３３が処理した撮像ユニット２１の映像を表示する。接続ケーブル３５は、筐体３１から延ばされ、内視鏡４の接続部１３のコネクタに接続される。装置本体部３は、接続ケーブル３５が接続された接続部１３を介して、操作部１２に接続される。装置本体部３は、接続ケーブル３５を介して、内視鏡４との間で信号の伝達や照明光の供給などを行なう。
図１に示すように、撮像ユニット２１は、三つの第２の基板４１と、三つの第２の電子部品４２と、プリズム４３とを有している。第２の基板４１は、第２の回路基板および第２の基板の一例である。第２の電子部品４２は、第２の電子部品および第２の部品の一例である。
図２は、一つの第２の基板４１に実装された一つの第２の電子部品４２を示す斜視図である。図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿って第２の基板４１に実装された第２の電子部品４２の断面を示す斜視図である。
三つの第２の基板４１および三つの第２の電子部品４２は、それぞれ同様の構成を有する。このため、以下では一つの第２の基板４１および一つの第２の電子部品４２について代表して説明する。
図２に示すように、ＣＭＯＳセンサである第２の電子部品４２は、第２の基板４１に実装されている。第２の電子部品４２と第２の基板４１に、接合部材４４が接合されている。
第２の電子部品４２は、略矩形状に形成されたＬＧＡ（ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）パッケージである。図３に部分的に示すように、第２の電子部品４２は、底面４６と、四つの側縁４７と、表面４９とを有している。
底面４６は、第２の基板４１に対向している。四つの側縁４７は、底面４６からそれぞれ立ち上がっている。隣り合う側縁４７の間に、側縁４７の一部である角縁４７ａが形成される。角縁４７ａは、側縁４７から例えば４５度傾斜した面である。角縁４７ａは面取りされた部分であるが、これに限らず隣り合う側縁４７が形成する稜線であっても良い。表面４９は、底面４６の反対側に位置し、プリズム４３に当接される。
図３に示すように、第２の電子部品４２は、基材５１と、チップ５２と、透光材５３とを有している。
基材５１は、例えばセラミックによって、一部が開放された箱型形状に形成されている。基材５１は、第２の基板４１よりも線膨張係数が低い。基材５１は、第２の電子部品４２の底面４６と四つの側縁４７とを形成する。
チップ５２は、基材５１に収容され、例えば受光した光学情報をデータに変換する。透光材５３は、例えば透明なガラス板であり、基材５１の開口部を塞いでいる。透光材５３は、第２の電子部品４２の表面４９を形成する。
図４は、第２の電子部品４２の底面４６を示す斜視図である。図４に示すように、第２の電子部品４２に、複数の第１の外側電極５４と、複数の第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃと、複数の第１の内側電極５７とが設けられている。第１の外側電極５４は、第１の電極および他の電極部の一例である。第２の外側電極５５Ａは、第２の電極の一例である。第２の外側電極５５Ｂは、第５の電極の一例である。第１の外側電極５４、第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ、および第１の内側電極５７は、それぞれチップ５２に電気的に接続されている。
第１の外側電極５４は、底面４６の角部にそれぞれ設けられ、略矩形状に形成されている。底面４６の角部は、二つの側縁４７および一つの角縁４７ａと接している部分である。なお、第１の外側電極５４は底面４６の縁にそれぞれ接しているが、底面４６の縁から離間していても良い。
第１の外側電極５４は、サイド電極５４ａを有している。サイド電極５４ａは、矩形状に形成され、角縁４７ａに延びている。すなわち、第１の外側電極５４は、底面４６の角部から角縁４７ａに亘って設けられている。
第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、底面４６の縁に接してそれぞれ設けられている。底面４６の縁は、側縁４７と接している部分である。第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、サイド電極５５ａをそれぞれ有している。サイド電極５５ａは、矩形状に形成され、側縁４７に延びている。すなわち、第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃは、底面４６から側縁４７に亘って設けられている。
第２の外側電極５５Ａは、第１の外側電極５４と隣り合って設けられている。第２の外側電極５５Ｂは、第２の外側電極５５Ａと隣り合って設けられている。第２の外側電極５５Ｃは、第２の外側電極５５Ｂと他の第２の外側電極５５Ｂとの間に並んで設けられている。
第１の内側電極５７は、それぞれ円形状に形成されている。第１の内側電極５７は、第１の外側電極５４および第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに囲まれて設けられている。第１の内側電極５７は、第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに沿って２列に並んでいる。
図５は、第２の基板４１を示す平面図である。第２の基板４１は、プリント配線板であり、例えば耐燃性ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板（ＦＲ−４）によって形成されている。第２の基板４１は、第２の電子部品４２に対向する実装面６１を有している。実装面６１は、第２の電子部品４２に覆われた第１の領域Ｄ１と、第１の外側電極５４と対向する第２の領域Ｄ２とを有している。複数の図面において、第１の領域Ｄ１および第２の領域Ｄ２は、それぞれ二点鎖線によって示される。
図５に示すように、実装面６１に、複数の第３の外側電極６３と、複数の第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃと、複数の第２の内側電極６５と、複数の部品６６とが設けられている。第３の外側電極６３は、第３の電極および電極部の一例である。第４の外側電極６４Ａは、第４の電極の一例である。第４の外側電極６４Ｂは、第６の電極の一例である。
第３の外側電極６３は、第２の電子部品４２の第１の外側電極５４に対応して設けられている。第３の外側電極６３は、第１の電極部分６３ａと、第２の電極部分６３ｂとを有している。
第１の電極部分６３ａは、第２の電子部品４２の第１の外側電極５４に対向し、略矩形状に形成されている。第１の電極部分６３ａは、対応する第１の外側電極５４よりも面積が広く形成されている。第１の電極部分６３ａは、第２の電子部品４２の側縁４７にそれぞれ沿う一対の縁部６３ｃを有している。当該縁部６３ｃは、第１の領域Ｄ１の外に存している。さらに、第１の電極部分６３ａの一部は、第１の領域Ｄ１において、第２の領域Ｄ２の外に存している。当該第１の電極部分６３ａの一部は、第４の外側電極６４Ａに面する部分である。第３の外側電極６３と第４の外側電極６４Ａとの間の距離は、第２の電子部品４２の第１の外側電極５４と第２の外側電極５５Ａとの間の距離よりも狭い。
第２の電極部分６３ｂは、第１の電極部分６３ａに連続して形成されている。第２の電極部分６３ｂは、第２の電子部品４２の角縁４７ａに対応する位置から、第１の外側電極５４のサイド電極５４ａが向く方向に延びている。例えば、第２の電極部分６３ｂは、角縁４７ａと直交する方向に延びている。第２の電極部分６３ｂの幅は、第１の外側電極５４のサイド電極５４ａの幅よりも広い。
第４の外側電極６４Ａは、第２の電子部品４２の第２の外側電極５５Ａに対向している。第４の外側電極６４Ａは、第３の外側電極６３と隣り合って設けられている。第４の外側電極６４Ｂは、第２の外側電極５５Ｂに対向している。第４の外側電極６４Ｂは、第４の外側電極６４Ａと隣り合って設けられている。第４の外側電極６４Ｃは、第２の外側電極５５Ｃに対向している。第４の外側電極６４Ｃは、第４の外側電極６４Ｂと他の第４の外側電極６４Ｂとの間に並んで設けられている。
第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、それぞれほぼ同じ矩形状に形成されている。第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、対応する第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃよりも面積が広く形成されている。第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、第２の電子部品４２の側縁４７に沿う縁部６４ａをそれぞれ有している。当該縁部６４ａは、第１の領域Ｄ１の外に存している。図５に示すように、第３の外側電極６３と第２の外側電極６４Ａとの間の距離Ｌ１は、第２の外側電極６４Ａと第２の外側電極６４Ｂとの間の距離Ｌ２以上である。
第２の内側電極６５は、それぞれ第２の電子部品４２の第１の内側電極５７に対応し、円形状に形成されている。第２の内側電極６５は、第３の外側電極６３および第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃに囲まれて設けられている。第２の内側電極６５は、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６５Ｃに沿って２列に並んでいる。
図６は、図２のＦ６−Ｆ６線に沿って第２の基板４１に実装された第２の電子部品４２を示す断面図である。図６は、説明の便宜上、第２の半田７１などを大きく示している。
図６に示すように、第２の基板４１の第３の外側電極６３は、第２の電子部品４２の第１の外側電極５４に半田付けされている。すなわち、第３の外側電極６３は、第２の半田７１によって第１の外側電極５４に電気的に接続されている。第２の半田７１は、サイド電極５４ａを含む第１の外側電極５４と、第３の外側電極６３とに付着している。
第２の半田７１は、第１の外側電極５４のサイド電極５４ａから、第３の外側電極６３の第２の電極部分６３ｂに亘って半田フィレットを形成する。また、第２の半田７１は、第１の外側電極５４の外側の縁から、第１の領域Ｄ１の外に存する第３の外側電極６３の縁部６３ｃに亘って半田フィレットを形成する。さらに、第２の半田７１は、第１の外側電極５４の内側の縁から、第２の領域Ｄ２の外に存する第３の外側電極６３の内側の縁に亘って半田フィレットを形成する。なお、第１の外側電極５４の内側の縁は、第２の外側電極５５Ａに面している。第３の外側電極６３の内側の縁は、第４の外側電極６４Ａに面している。
図３に一部示すように、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに半田付けされている。すなわち、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃは、第２の半田７１によって第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃに電気的に接続されている。第２の半田７１は、サイド電極５５ａを含む第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃと、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃとに付着している。
第２の半田７１は、第２の外側電極５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃのサイド電極５５ａから、第１の領域Ｄ１の外に存する第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃの縁部６４ａに亘って半田フィレットを形成する。
第１の内側電極５７は、第２の内側電極６５に半田付けされている。すなわち、第１の内側電極５７は、第２の半田７１によって第２の内側電極６５に電気的に接続されている。第２の半田７１は、第１の内側電極５７の縁から、第２の内側電極６５の縁に亘って半田フィレットを形成する。
以上のように、第２の電子部品４２は、第２の半田７１によって、第２の基板４１と電気的に接続されている。
第２の半田７１は、いわゆる高信頼性半田である。第２の半田７１は、例えば錫、銀、銅、ビスマス、アンチモン、およびニッケルを含有している。なお、第２の半田７１の組成はこれに限らない。このような第２の半田７１は、第１の半田３６よりも耐ストレス性が高い。例えば、第２の半田７１は、第１の半田３６よりも硬く、延び難く、かつ変形し難く、クリープ寿命が長い。また、第２の半田７１は、第１の半田３６よりも融点が高く、粘性も高い。
ビスマスおよびアンチモンは、Ｖ族元素の一例である。ビスマスが添加された半田は、流動性が上がるとともに融点が下がる。アンチモンが添加された半田は、硬くなるとともに融点が上がる。ニッケルが添加された半田は、金属間の結合を強くし、凝固割れを抑制する。
図２に示すように、接合部材４４は、第２の電子部品４２の側縁４７と、第２の基板４１の実装面６１とに付着している。なお、図２において、接合部材４４は一部切り欠かれて示される。接合部材４４は、側縁４７の全周に亘って第２の電子部品４２に付着している。
接合部材４４は、例えば、シリカのようなフィラーが配合された熱硬化性のエポキシ樹脂である。フィラーは、接合部材４４に、例えば７５重量パーセント配合されている。接合部材４４は、例えば１２０℃で硬化する。接合部材４４は、線膨張係数が低く、高温時の物性変化が少ない。
接合部材４４は、第２の基板４１よりも高いガラス転移点を有している。例えば、接合部材４４のガラス転移点は１６０℃であり、第２の基板４１のガラス転移点は１４０℃である。
接合部材４４は、粘性が高く広がり難い。このため、接合部材４４は、第２の電子部品４２の表面４９に近接する位置まで、側縁４７に付着される。
図７は、ケース７５に収容された内視鏡４を概略的に示す平面図である。内視鏡４は、オートクレーブ装置による煮沸消毒を受け、滅菌される。以下に、上記構成の内視鏡４の煮沸消毒の手順を概略的に説明する。
まず、接続ケーブル３５を内視鏡４の接続部１３から取り外し、接続部１３のコネクタに、例えばキャップを被せる。次に、内視鏡４をケース７５に収容する。ケース７５は、内視鏡４を載置するトレイと、このトレイを覆うカバーとを有している。ケース７５に、高圧蒸気を導く複数の通気口７６が設けられている。
次に、ケース７５をオートクレーブ装置の滅菌室に配置し、この滅菌室を密封する。オートクレーブ装置は、まず滅菌室の圧力を大気圧より低くする。次に、オートクレーブ装置は、滅菌室に高圧蒸気を供給する。この高圧蒸気が通気口７６からケース７５の内部に入ることで、ケース７５の内部が加圧および加熱される。滅菌室は高圧蒸気によって、例えば５分間、１３８℃かつ２気圧の状態となる。これにより、ケース７５に収容された内視鏡４が煮沸消毒される。
また、高圧蒸気の供給と排気を繰返す煮沸消毒方法も知られる。例えば、滅菌室を上記のように高温高圧状態にした後、滅菌室から蒸気を抜く。これにより、滅菌室の温度は室温に下がり、滅菌室の圧力も大気圧に下がる。このような高圧蒸気の供給と排気を、例えば３回繰返すことで、内視鏡４が通常の方法より確実に消毒される。言い換えると、内視鏡４は、第１の温度である１３８℃と、第２の温度である室温との間で温度上昇および降下を繰り返すことで消毒される。なお、第１の温度および第２の温度はこれに限らない。
複数の部品６６は、コンデンサのような種々の電子部品である。複数の部品６６は、それぞれ第２の基板４１に実装されている。複数の部品６６は、第２の電子部品４２および接合部材４４が設けられる位置から離間して配置されている。
図８は、製造工程における第２の基板４１および第２の電子部品４２を示す斜視図である。図９は、第３の外側電極６３を拡大して示す平面図である。図８および図９を参照して、上記構成の内視鏡装置１の製造方法の一部である第２の電子部品４２の実装方法の一例について概略的に説明する。
まず、図８に示すように、第２の電子部品４２が実装される前の第３の外側電極６３と、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃと、第２の内側電極６５とに、ペースト状の第２の半田７１が塗布される。第２の半田７１は、各電極６３，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６５に例えばメタルマスクを用いた印刷によって塗布される。各電極６３，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６５の面積当たりの第２の半田７１の塗布量は、装置本体部３の第１の基板３２と第１の電子部品３３とを接続する第１の半田３６の電極面積当たりの塗布量よりも少ない。
図９に示すように、第２の半田７１は、第３の外側電極６３の一部６３ｄが露出するように、第３の外側電極６３に塗布されている。第３の外側電極６３の露出された一部６３ｄは、第３の外側電極６３の内側の縁に沿った略Ｌ字形状の部分である。露出された一部６３ｄは、第２の半田７１と、第４の外側電極６４Ａとの間に挟まれて位置している。
露出された一部６３ｄは、前記メタルマスクに設けられた開口を、第３の外側電極６３よりも小さくすることで形成される。すなわち、このメタルマスクが露出される一部６３ｄを覆った状態で、第２の半田７１が印刷される。
次に、図８に示すように、第２の基板４１の上に、第２の電子部品４２を載置する。この際、各第２の半田７１は、第３の外側電極６３と、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃと、第２の内側電極６５とにそれぞれ付着する。
板ばねのような治具によって、載置された第２の電子部品４２を第２の基板４１に向かって押圧する。この状態で、第２の電子部品４２および第２の基板４１をリフロー炉に入れ加熱する。これにより第２の半田が溶融し、第２の電子部品４２の各電極５４，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５７が、第２の基板４１の各電極６３，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６５に半田付けされる。
上記のリフロー工程において、第２の電子部品４２が第２のプリント配線板に向かって押圧されることで、第２の半田７１が押し潰される。押し潰された第２の半田７１は側方に向かって広がる。
第３の外側電極６３に塗布された第２の半田７１は、押圧力により流動し、第３の外側電極の露出された一部６３ｄを覆う。第２の半田７１は押圧力によりさらに広がる。第２の半田７１と第３の外側電極６３との付着面積が大きいため、第２の半田７１の広がりすぎが抑制され、第２の半田７１から半田ボールが分離することが抑制される。
塗布される第２の半田７１の量が多い第３の外側電極６３は、第４の外側電極６４Ａから、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂの間の距離よりも大きく離間している。このため、広がった第２の半田７１によって、第３の外側電極６３と第４の外側電極６４Ａとが短絡することが抑制される。
次に、第２の半田７１が硬化された第２の電子部品４２および第２の基板４１に、接合部材４４が塗布される。未硬化の接合部材４４は、ディスペンサによって、第２の電子部品４２の側縁４７から第２の基板４１の実装面６１に亘って塗布される。接合部材４４は、第２の電子部品４２の側縁４７の全周に亘って塗布される。接合部材４４によって、第２の電子部品４２と第２の基板４１との間の隙間が密封される。
次に、第２の電子部品４２および第２の基板４１を硬化炉に入れる。この硬化炉は、例えば１２０℃で３０分の間、接合部材４４を加熱する。これにより、接合部材４４が硬化する。
以上の工程により、第２の電子部品４２が第２の基板４１に実装される。
上記構成の内視鏡装置１によれば、第２の基板４１の各電極６３，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６５は、第２の半田７１によって、第２の電子部品４２の各電極５４，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５７に電気的に接続されている。第２の電子部品４２の基材５１と、第２の基板４１との線膨張係数が異なるため、第２の半田７１に負荷が生じ得る。しかし、第２の半田７１は、装置本体部３で用いられる第１の半田３６よりも耐ストレス性が高い。このため、内視鏡４がオートクレーブ装置によって加熱されたとしても、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。
接合部材４４は、第２の電子部品４２と第２の基板４１とに接合され、第２の電子部品４２を第２の基板４１に固定している。接合部材４４は、第２の基板４１よりもガラス転移点が高い。このため、内視鏡４がオートクレーブ装置によって加熱されたとしても、接合部材４４の特性変化が微小に留まり、第２の電子部品４２を第２の基板４１に強固に固定する。したがって、第２の電子部品４２の基材５１と第２の基板４１との線膨張差によって生じる負荷を低減し、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。例えば、第２の半田７１に亀裂が発生することを遅らせることができる。
上記のように、耐ストレス性が高い第２の半田７１と、接合部材４４とを用いることにより、第２の半田７１の煮沸消毒による劣化を抑制できる。
第２の基板４１の各電極６３，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６５は、第２の電子部品４２の各電極５４，５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５７よりも面積が大きく形成される。このため、第２の半田７１の半田フィレットが綺麗に形成される。さらに、第２の半田７１の断面積が大きくなるため、第２の半田７１の耐ストレス性が向上し、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。さらに、第２の半田７１の塗布量が調整し易くなり、第２の半田７１の塗布し易くなる。
第２の半田７１の電極面積当たりの塗布量は、第１の半田３６の電極面積当たりの塗布量よりも少ない。このため、第２の半田７１は、第１の半田３６よりも加熱による体積変化量が少ない。このため、温度上昇および降下に伴う体積変化により第２の半田７１に負荷が生じることを抑制でき、第２の半田７１の劣化を抑制できる。
なお、第２の半田７１の電極面積当たりの塗布量が、第１の半田３６の電極面積当たりの塗布量より多くても良い。この場合、第２の半田７１が伸び縮みすることで、温度上昇および降下に伴う負荷が緩和される。これにより、第２の半田７１の劣化を抑制できる。
ＬＧＡパッケージである第２の電子部品４２は、第２の基板４１との間の隙間が小さく、フラックスによってアンダーフィルを施すことが難しい。一方、接合部材４４は、第２の電子部品４２の側縁４７に付着している。このように、第２の電子部品４２と第２の基板４１との間の隙間が狭い場合であっても、第２の電子部品４２を第２の基板４１に強固に固定できる。
接合部材４４が、第２の電子部品４２の側縁４７の全周に亘って塗布され、第２の電子部品４２と第２の基板４１との間の隙間を密封している。これにより、第２の電子部品４２と第２の基板４１の間の隙間からフラックスが出ることを防止できる。
複数の部品６６は、第２の電子部品４２および接合部材４４が設けられる位置から離間して配置される。これにより、ディスペンサによって接合部材４４を塗布する作業が容易になり、内視鏡４の製造性が向上する。
第３の外側電極６３の縁部６３ｃは、第１の領域Ｄ１の外に存して第１の外側電極５４よりも面積が広く形成されている。このため、第２の半田７１が付着可能で第２の半田７１の流動を吸収する領域が、広く設けられる。これにより、実装時の第２の半田７１の広がりすぎが抑制され、第２の半田７１から半田ボールが分離することが抑制される。これにより、半田ボールによる短絡が抑制される。
第３の外側電極６３の縁部６３ｃは、第１の領域Ｄ１の外に存している。言い換えると、第３の外側電極６３は第１の領域Ｄ１の外に張り出している。このため、第３の外側電極６３の面積を第１の外側電極５４よりも広くしたとしても、第３の外側電極６３と近傍の第４の外側電極６４Ａとの短絡を抑制できる。短絡が抑制されることで、内視鏡装置１の製造性が向上する。
第３の外側電極６３に塗布された第２の半田７１の量は、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃにそれぞれ塗布された第２の半田７１の量よりも多い。第３の外側電極６３と第４の外側電極６４Ａとの間の距離Ｌ１は、第４の外側電極６４Ａ，６４Ｂの間の距離Ｌ２以上である。これにより、実装時に第３の外側電極６３に塗布された第２の半田７１が、押圧により広がって第４の外側電極６４に塗布された第２の半田７１と短絡することを抑制できる。
第３の外側電極６３の第２の電極部分６３ｂの幅は、第１の外側電極５４のサイド電極５４ａの幅よりも広い。これにより、実装時に第２の電極部分６３ｂに塗布された第２の半田７１の広がりすぎが抑制され、半田ボールによる短絡が抑制される。
第３の外側電極６３の第１の電極部分６３ａの一部は、第２の領域Ｄ２の外に存している。このため、第２の半田７１は、第１の外側電極５４の内側の縁から、第３の外側電極６３の内側の縁に亘って半田フィレットを形成する。これにより、第２の半田７１の断面積が大きくなるため、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。
第２の電子部品４２が実装される前の第２の半田７１は、第３の外側電極６３の一部６３ｄが露出するように、第３の外側電極６３に塗布される。実装時に、第３の外側電極６３に塗布された第２の半田７１は、押圧力により流動し、第３の外側電極の露出された一部６３ｄを覆う。これにより、第３の外側電極６３に塗布された第２の半田７１の広がりすぎが抑制され、半田ボールによる短絡が抑制される。
なお、上記の第１の実施形態は、内視鏡装置１の一例であり、種々の要素を変更し得る。以下に、幾つかの変形例を説明する。
上記実施形態では操作部１２に撮像ユニット２１が収容されていたが、例えば、挿入部１１の先端部１８に、撮像ユニットが設けられていても良い。
上記実施形態において、第２の電子部品４２はＬＧＡパッケージであったが、ＱＦＮ（ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）パッケージのような他の種類の電子部品であっても良い。
上記実施形態において、第２の半田７１は、錫、銀、銅、ビスマス、アンチモン、およびニッケルを含有している。しかし、第２の半田７１は、例えばゲルマニウム、インジウム、他のＶ族元素の少なくともいずれか一つをも含有した半田であっても良い。ゲルマニウムおよびインジウムの少なくともいずれか一方が含有された半田は、例えば割れ難くなり、耐ストレス性が高くなり得る。
上記実施形態において第２の基板４１は、ＦＲ−４によって形成されていたが、第２の電子部品４２の基材５１と同種の材料であるセラミックによって形成されても良い。これにより、第２の基板４１と第２の電子部品４２との線膨張差が小さくなり、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。
第２の基板４１は、第１の基板３２よりも薄く形成されても良い。第２の基板４１が薄く形成されることで、第２の基板４１が変形し易くなり、第２の半田７１にかかる負荷が軽減される。これにより、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。
図１０は、第３の外側電極６３の変形例を示す斜視図である。図１０に示すように、上記実施形態よりも第３の外側電極６３の縁部６３ｃを第１の領域Ｄ１から離しても良い。また、第３の外側電極６３の第１の電極部分６３ａと第２の電極部分６３ｂとが一体であっても良い。
図１１は、接合部材４４の変形例を示す斜視図である。図１１に示すように、接合部材４４は、複数の第１の塗布部４４ａと、複数の第２の塗布部４４ｂとを有しても良い。第１の塗布部４４ａは、第２の電子部品４２の表面４９の近くまで、側縁４７に付着した部分である。第２の塗布部４４ｂは、高さ方向の中程まで、側縁４７に付着した部分である。言い換えると、第１の塗布部４４ａの樹脂の塗布量は、第２の塗布部４４ｂの樹脂の塗布量よりも多い。
第１の塗布部４４ａは、第２の電子部品４２の角縁４７ａと、角縁４７ａの近傍の側縁４７に付着している。言い換えると、第１の塗布部４４ａは、第２の電子部品４２の角に付着している。第２の塗布部４４ｂは、第１の塗布部４４ａに挟まれて設けられている。
第２の電子部品４２の角部分には応力が集中し易い。このため、第２の電子部品４２の角に樹脂の塗布量が多い第１の塗布部４４ａを設けることで、第２の電子部品４２が第２の基板４１に強固に固定される。したがって、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。さらに、応力が集中し難い部分に塗布する樹脂を低減させることができるため、内視鏡装置１の製造コストを低減できる。
図１２は、接合部材４４の他の変形例を示す斜視図である。図１２に示すように、第１の塗布部４４ａが第２の電子部品４２の長辺に沿って設けられ、第２の塗布部４４ｂが第２の電子部品４２の短辺に沿って設けられても良い。すなわち、第２の電子部品４２の長辺と短辺とで、接合部材４４の塗布量が異なっても良い。言い換えると、第２の電子部品４２の長辺と短辺とで、接合部材４４の断面形状が異なっていても良い。
第２の電子部品４２の長辺には応力が集中し易い。このため、第２の電子部品４２の長辺に樹脂の塗布量が多い第１の塗布部４４ａを設けることで、第２の電子部品４２が第２の基板４１に強固に固定される。したがって、第２の半田７１の劣化を抑制することができる。さらに、応力が集中し難い部分に塗布する樹脂を低減させることができるため、内視鏡装置１の製造コストを低減できる。
次に、図１２を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する複数の実施形態において、第１の実施形態の内視鏡装置１と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成部分については、その説明を一部または全て省略することがある。
図１３は、第２の実施形態のポータブルコンピュータ８０を一部切り書いて示す斜視図である。図１３に示すように、ポータブルコンピュータ８０は、ベース８１と、モニタ８２とを有している。
モニタ８２は、画像を表示するディスプレイモジュール８４を収容している。モニタ８２は、ベース８１の後端に設けられたヒンジ部８５に回動可能に取り付けられている。モニタ８２は、ベース８１の上に横たわる閉じ位置と、ベース８１から起立する開き位置との間で回動する。
ベース８１は、キーボードモジュール８６と、タッチパッドモジュール８７とを有している。キーボードモジュール８６およびタッチパッドモジュール８７は、ベース８１の上面に設けられている。
ベース８１に、第１の基板３２と、第２の基板４１とが収容されている。第１の基板３２は、例えばドーターボードである。第２の基板４１は、例えばマザーボードである。第１の基板３２に、第１の電子部品３３が実装されている。第２の基板４１に、第２の電子部品４２が実装されている。
第１の電子部品３３は、例えばグラフィックチップである。第１の電子部品３３は、第１の実施形態と同様に第１の半田３６によって第１の基板３２に電気的に接続されている。
第２の電子部品４２は、例えばＣＰＵである。第２の電子部品４２は、第１の電子部品３３よりも発熱量が高い。第２の電子部品４２に、ヒートシンク９１が取り付けられている。第２の電子部品４２は、第１の実施形態と同様に第２の半田７１によって第２の基板４１に電気的に接続されている。第２の電子部品４２は、接合部材４４によって、第２の基板４１に固定されている。第２の電子部品４２は、第１の電子部品３３から離れて配置されている。
第２の電子部品４２の発熱量が高いため、当該第２の電子部品４２の周辺は、第１の電子部品３３の周辺よりも高い熱ストレスに晒される。しかし、第２の半田７１は、装置本体部３で用いられる第１の半田３６よりも耐ストレス性が高い。このため、第２の半田７１の劣化が抑制される。
以上のように、ポータブルコンピュータ８０は実施の形態となり得る。これに限らず、デスクトップコンピュータ、スレート型コンピュータ、およびスマートフォンのような他の電子機器も、実施の形態となり得る。
次に、図１４を参照して、第３の実施形態について説明する。図１４は、第３の実施形態の車両９５を概略的に示す側面図である。車両１００は、例えば自動車であり、電子機器の一例である。
図１４に示すように、車両１００は、電算部１０１と、バッテリー１０２と、複数のブレーキユニット１０３とを備えている。
電算部１０１は、車両１００を制御する。電算部１０１は、プリント配線板とＣＰＵとを有している。当該プリント配線板は、第１の基板の一例である。当該ＣＰＵは、第１の電子部品の一例である。当該ＣＰＵは、第１の実施形態の第１の電子部品３３と同様に、第１の半田３６によってプリント配線板に電気的に接続されている。電算部１０１は、比較的温度変化が少ない場所に配置される。
バッテリー１０２は、例えば車両１００の後部に配置される。バッテリー１０２は、プリント配線板とチップとを有している。当該プリント配線板は第２の基板の一例である。当該チップは、第２の電子部品の一例である。当該チップは、第１の実施形態と同様に第２の半田７１によってプリント配線板に電気的に接続されている。当該チップは、接合部材４４によって、プリント配線板に固定されている。
例えばバッテリー１０２が電力供給時に発熱するため、バッテリー１０２の周辺は、電算部１０１よりも高い熱ストレスに晒される。しかし、第２の半田７１は、第１の半田３６よりも耐ストレス性が高い。このため、第２の半田７１の劣化が抑制される。
ブレーキユニット１０３は、ホイールの内側にそれぞれ配置される。ブレーキユニット１０３は、プリント配線板とアクチュエータとを有している。当該プリント配線板は第２の基板の一例である。当該アクチュエータは、第２の電子部品の一例であり、ブレーキパッドを駆動させてブレーキディスクに当接させる。当該アクチュエータは、第１の実施形態と同様に第２の半田７１によってプリント配線板に電気的に接続されている。当該アクチュエータは、接合部材４４によって、プリント配線板に固定されている。
例えばブレーキパッドがブレーキディスクに当接した際に摩擦熱が生じるため、ブレーキユニット１０３の周辺は、電算部１０１よりも高い熱ストレスに晒される。しかし、第２の半田７１は、第１の半田３６よりも耐ストレス性が高い。このため、第２の半田７１の劣化が抑制される。
なお、上記実施の形態において、電算部１０１は、比較的温度変化が少ない場所に配置されるが、ＣＰＵの発熱によって高い熱ストレスに晒される場合もある。このため、電算部１０１のＣＰＵが、第２の半田７１によってプリント配線板に電気的に接続されても良い。この場合、例えば、温度変化が少ないインパネに設けられた電子部品が、第１の半田３６によって基板に電気的に接続される。
以上のように、車両１００は実施の形態となり得る。これに限らず、電気自動車、二輪車、電車のような他の車両も、実施の形態となり得る。
以上述べた少なくとも一つの実施形態の電子機器によれば、前記第１の部分よりも高い熱ストレスに晒される第２の部分に、前記第１の半田よりも融点の高い第２の半田を介して第２の部品と電気的に接続された第２の基板が設けられる。これにより、基板と部品とを接続する半田の加熱による劣化を抑制することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…内視鏡装置、３…装置本体部、４…内視鏡、１１…挿入部、１２…操作部、２１…撮像ユニット、３１…筐体、３２…第１の基板、３３…第１の電子部品、３６…第１の半田、４１…第２の基板、４２…第２の電子部品、４４…接合部材、４６…底面、４７…側縁、４７ａ…角縁、５４…第１の外側電極、５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ…第２の外側電極、６１…実装面、６３…第３の外側電極、６３ａ…第１の電極部分、６３ｂ…第２の電極部分、６３ｃ…縁部、６３ｄ…露出された一部、６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ…第４の外側電極、６４ａ…縁部、７１…第２の半田、８０…ポータブルコンピュータ、１００…車両、１０１…電算部、１０２…バッテリー、１０３…ブレーキユニット。

Claims (10)

  1. 煮沸消毒対象となり得る挿入部と、この挿入部に連結された操作部と、
    前記操作部と接続された装置本体部と、
    を備えた内視鏡装置であって、
    前記装置本体部に内蔵された第１の回路基板と、
    第１の半田を介して前記第１の回路基板と電気的に接続された第１の電子部品と、
    前記挿入部および前記操作部の何れか少なくとも一方に内蔵された第２の回路基板と、
    前記第１の半田よりも耐ストレス性の高い第２の半田を介して前記第２の回路基板と電気的に接続された第２の電子部品と、
    前記第２の電子部品と前記第２の回路基板とに接合され、前記第２の回路基板よりも高いガラス転移点を有する接合部材と、
    を備えた内視鏡装置。
  2. 前記挿入部および前記操作部は、第１の温度と当該第１の温度より低い第２の温度との間で温度上昇および降下を繰り返して消毒され、
    前記第２の半田は、Ｖ族元素を含んだ請求項１に記載の内視鏡装置。
  3. 前記第２の半田は、ニッケル、ゲルマニウム、およびインジウムの少なくとも何れか一つを含み、前記第１の半田より割れ難い請求項１に記載の内視鏡装置。
  4. 前記第２の電子部品は、矩形状であり、長辺と短辺とで前記接合部材の塗布量が異なる請求項２または３に記載の内視鏡装置。
  5. 前記接合部材のガラス転移点は、１６０度以上である請求項２または３に記載の内視鏡装置。
  6. 前記第２の半田は、前記第１の半田より融点が高い請求項１に記載の内視鏡装置。
  7. 前記第２の半田は、前記第１の半田より粘性が高い請求項１に記載の内視鏡装置。
  8. 第１の部分と、
    前記第１の部分よりも高い熱ストレスに晒され、前記第１の部分と接続された第２の部分と、
    前記第１の部分に収容され、第１の半田を介して第１の部品と電気的に接続された第１の基板と、
    前記第２の部分に収容され、前記第１の半田よりも融点の高い第２の半田を介して第２の部品と電気的に接続された第２の基板と、
    を具備した電子機器。
  9. 前記第２の電子部品と前記第２の回路基板とに接合され、前記第２の回路基板よりも高いガラス転移点を有する接合部材をさらに具備した請求項８に記載の電子機器。
  10. 前記第２の電子部品は、矩形状であり、長辺と短辺とで前記接合部材の断面の形状が異なる請求項９に記載の電子機器。
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