JP2013239552A

JP2013239552A - 電子部品モジュール、電子部品モジュールの製造方法

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Publication number: JP2013239552A
Application number: JP2012111250A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Fujii; 陽介藤井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: JP5496251B2

Abstract

【課題】プリント基板上に表面実装される電子部品のマウント不良抑制が可能なプリント基板等を提供する。
【解決手段】実装される絶縁トランス等からなる表面実装電子部品（３）の位置決めのために、前記表面実装電子部品（３）のプリント基板（２）側に突出したコイルを巻くボビン等からなる突出部（６）を導いて受け入れる、実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝（１１，１２）を設けたことを特徴とするプリント基板等にある。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント基板、およびプリント基板上に電子部品を実装した電子部品モジュール等に関する。

従来より、電子部品モジュールである例えば電力変換装置の製造においては、電子部品がリフロー等でプリント基板上に固定されるまでは位置ずれを起こす可能性がある。プリント基板上で電子部品がずれると、プリント基板のランドの外側へ電子部品の端子が移動し、隣合うランド間で絶縁破壊等が起こる恐れがある。

このプリント基板上での電子部品のずれに関し、下記特許文献１では、プリント基板の表面に電子部品の形状に合わせた溝を形成し、プリント基板上における電子部品の位置ずれを抑制している。

また、下記特許文献２では、プリント基板の表面にスリットを形成し、プリント基板のスリットに対応する位置で電子部品の本体から突出して設けられた係合部にてプリント基板における電子部品の位置決めをし、位置ずれを抑制している。

特開平２−８９３９０号公報特開２０１０−６２４５０号公報

しかしながらこのような溝やスリットは、位置ずれを抑制するために電子部品や電子部品の係合部に対して設ける寸法を大きくすることができず、プリント基板上の溝やスリットと電子部品や電子部品の係合部との係合がうまくいかずに、電力変換装置等の電子部品モジュール製造工程時の電子部品のマウント位置精度により電子部品のマウント不良が発生していた。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、プリント基板上に表面実装される電子部品のマウント不良抑制が可能なプリント基板等を提供することを目的とする。

この発明は、実装される表面実装電子部品の位置決めのために、前記表面実装電子部品のプリント基板側に突出した突出部を導いて受け入れる、実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝を設けたことを特徴とするプリント基板にある。

この発明では、プリント基板上に表面実装される電子部品のマウント不良抑制を実現できる。

この発明の実施の形態１によるプリント基板を含む電子部品モジュールである電力変換装置の構成を示す模式図である。図１のａ−ａ線に沿った断面模式図である。図１のｂ−ｂ線に沿った断面模式図である。図１の電子部品モジュールの下面模式図である。図１の電子部品である絶縁トランスの配線図である。この発明の実施の形態２による電子部品モジュールの断面模式図である。この発明の実施の形態３による電子部品モジュールの断面模式図である。

以下、この発明によるプリント基板等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

この発明のプリント基板によれば、プリント基板上に表面実装される電子部品は、プリント基板上に形成された、電子部品を導いて受け入れる実装面側に開いたテーパー面を有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝により所望の位置に容易にレイアウトできるため、マウント不良を抑制することができる。

なお、以下では電力変換装置の場合を例に挙げて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるプリント基板を含む電子部品モジュールである電力変換装置の構成を示す模式図である。また図２は図１のａ−ａ線に沿った断面模式図、図３は図１のｂ−ｂ線に沿った断面模式図、図４は図１の電子部品モジュールの下面模式図である。図５には電子部品である絶縁トランスの配線図を示す。

電子部品モジュール１は、プリント基板２上に１つ又は複数の電子部品(ここでは絶縁トランス３)が表面実装され、例えば、モータ等を駆動制御する電力変換装置に用いられる。プリント基板２上に表面実装電子部品としての絶縁トランス３が表面実装されている状態を図１に示す。絶縁トランス３は、コア４と、コア４の下部の巻線部５と、コア４の下部の巻線部５の両側のボビン６と、各ボビン６から外側に延びた端子２１〜２６と、絶縁トランスからげ部７，８と、からなる。プリント基板２には、絶縁トランス３の端子２１〜２６に対応するランド４１〜４６が形成されている。絶縁トランス３は図１、２に示すように各端子２１〜２６が対応するランド４１〜４６にはんだペースト９によって電気的に接続されている。

絶縁トランス３は、図５の配線図に示すように、１次側の１次巻線Ｖ１およびフィードバック巻線Ｖ２にそれぞれ０〜１６Ｖの電圧が印加され、２次側の第１出力Ｖ３、第２出力Ｖ４、第３出力Ｖ５および第４出力Ｖ６それぞれに０〜１２００Ｖの出力電圧が誘起される。なお、第１出力Ｖ３、第２出力Ｖ４および第３出力Ｖ５はそれぞれモータのＵ相、Ｖ相およびＷ相と電気的に接続し、第４出力Ｖ６はこれらの下アームと電気的に接続している。１次側と２次側との間、並びに第１出力Ｖ３、第２出力Ｖ４、第３出力Ｖ５および第４出力Ｖ６の間には、０〜１２００Ｖの電位差が生じるため、図５に示す矢印の間が十分な絶縁距離を必要とする部位である。

図１に示すＡランドおよびＢランド(４１)に対応する端子２１と、１次巻線Ｖ１とが電気的に接続している。ＣランドおよびＤランド(４２)に対応する端子２２と、フィードバック巻線Ｖ２とが電気的に接続している。Ｅランド〜Ｌランド(４３〜４６)に対応する各端子２３〜２６と、第１出力Ｖ３、第２出力Ｖ４、第３出力Ｖ５および第４出力Ｖ６とがそれぞれ電気的に接続している。このため、Ｄランド４２とＥランド４３との間、Ｈランド４４とＩランド４５との間、およびＪランド４５とＫランド４６との間には０〜１２００Ｖの電位差が生じ、また図１のｃ−ｃ線間にて対向しているランド間にも０〜１２００Ｖの電位差が生じるため、十分な絶縁距離が必要となり、トランスのサイズアップ要因となっている。

絶縁トランス３は、図１，２に示すようにコイルを端子に巻上げるボビン６を有し、ボビン６は絶縁トランス３本体から突出した構成となっている。図２，３に示すようにボビン６がプリント基板２側へ突出するようテーパー付スリット(またはテーパー付貫通穴)１１，１２を設け、テーパー付スリット１１，１２はプリント基板２表面切り口全周を斜めにテーパー加工している。
すなわち、テーパー付スリット１１，１２は、絶縁トランス(電子部品)３のプリント基板側に突出した突出部であるボビン６を導いて受け入れる実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリット(テーパー付貫通穴)である。テーパー付スリット１１，１２は、プリント基板面に沿った断面積がプリント基板の裏面側から実装面である表面側にいくに従って広くなる形状を有する。

次に、この実施の形態における電力変換装置１の製造工程を説明する。まず、プリント基板２となる基板上に銅箔などの導電体で回路パターンを形成し、さらにボビン６が基板側に突出できるようにテーパー加工したテーパー付スリット１１，１２を形成したプリント基板２を形成する。
次にこのプリント基板２の回路パターンの各ランド(図１の４１〜４６)にはんだペースト９(図２参照)をメタルマスクを用いた印刷等により塗布する。そしてはんだペースト９の印刷部に合わせてプリント基板２の上に絶縁トランス(電子部品)３をマウンタにて搭載する。このとき、絶縁トランス３のボビン６はプリント基板２に設けたテーパー付スリット１１，１２に突出してレイアウトされる。
すなわち、絶縁トランス３はテーパー付スリット１１，１２にボビン６が導かれて受け入れられるようにして位置決めされる。これによりはんだペースト９の各塗布部分に端子２１〜２６を合わせるようにしてプリント基板２に絶縁トランス３が搭載される。

その後、絶縁トランス３を搭載したプリント基板２をリフロー装置内に搬送する。リフロー装置内では上下両側に配設されるヒータによって加熱され、これによりランド４１〜４６上のはんだペースト９が溶融する。その後、冷却ファンによってはんだペースト９が冷却されて硬化する。これにより、はんだペースト９でランド４１〜４６部分に絶縁トランス３の各端子２１〜２６をそれぞれに接続固定する。

以上のようにこの実施の形態では、テーパー付スリット１１，１２により、テーパーがガイドとなりボビン６を容易にプリント基板２側へ突出させることができ、絶縁トランス３下部の巻線部５とプリント基板２間に空隙が生じない位置までボビン６をプリント基板２側へ突出させることにより、プリント基板２表面からの絶縁トランス３すなわち電子部品高さを下げることができ、電力変換装置の小型化が可能となる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による電子部品モジュールの断面模式図である。図６は電子部品モジュールの図１のａ−ａ線に沿った断面模式図である。この実施の形態では、絶縁トランス３下部の巻線部５とプリント基板２間に空隙が生じない位置までボビン６をプリント基板２側へ突出させ(テーパー付スリット１１，１２にボビン６を挿入させる)、さらに、巻線部５とプリント基板２が接する部位にはんだ盛りした放熱ランド５５を設けた。これにより、電力変換装置の小型化と共に、放熱ランド５５の放熱作用により絶縁トランス３の過熱を抑制することができる。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による電子部品モジュールの断面模式図である。図７は電子部品モジュールの図１のａ−ａ線に沿った断面模式図である。この実施の形態では、絶縁トランス３下部の巻線部５とプリント基板２間に空隙が生じない位置までボビン６をプリント基板２側へ突出させ(テーパー付スリット１１，１２にボビン６を挿入させる)、さらに、巻線部５の鉛直下方(プリント基板２の絶縁トランス３が当接する部分)に放熱用スリット(放熱用貫通穴)５６を設けた。これにより、電力変換装置の小型化と共に、放熱用スリット５６の放熱作用により絶縁トランス３の過熱を抑制することができる。

なお、上述した各実施の形態では、プリント基板にテーパー付スリット(テーパー付貫通穴)を２箇所に形成したが、形状および数はこれに限定されるものではなく、１つまたは２つ以上のテーパー付スリット等を形成してもよい。

また、上述した各実施の形態では、プリント基板に表面実装電子部品として絶縁トランスを表面実装した電子部品モジュールを説明したが、適用する表面実装電子部品は絶縁トランスに限らず、ＬＳＩ、チップ抵抗、コンデンサおよびターミナル等のような表面実装電子部品であってもよい。

また、上述した各実施の形態では、１２本の端子を備えた絶縁トランスについて説明したが、絶縁トランスすなわち表面実装電子部品の端子およびこの端子に対応するプリント基板側のランドは上述した個数に限られるものではない。

また、上述した各実施の形態では、プリント基板にテーパー付スリット(テーパー付貫通穴)を設けたが、受け入れる表面実装電子部品の突出部より深いテーパー付溝であってもよい。

このようにこの発明は、多くの種類の表面実装電子部品のためのプリント基板や電子部部品モジュールに適用可能である。

１電子部品モジュール、２プリント基板、３絶縁トランス(表面実装電子部品)、４コア、５巻線部、６ボビン、７，８絶縁トランスからげ部、９はんだペースト、１１，１２テーパー付スリット、２１〜２６端子、４１〜４６ランド、５５放熱ランド、５６放熱用スリット。

この発明は、プリント基板上に電子部品を実装した電子部品モジュール等に関する。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、プリント基板上に表面実装される電子部品のマウント不良抑制が可能な電子部品モジュール等を提供することを目的とする。

この発明は、実装される、コアと、前記コアの下部の巻線部と、前記コアの下部の前記巻線部の両側にそれぞれ前記巻線部を超えて実装面側である下側に突出したボビンとを含む絶縁トランスの位置決めのために、前記絶縁トランスのプリント基板側に突出した前記各ボビンを導いて受け入れる、実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝を設けたプリント基板と、前記プリント基板側に突出した前記各ボビンが前記プリント基板のテーパー付スリットまたはテーパー付溝に、前記巻線部と前記プリント基板との間に隙間が生じない位置まで挿入、突出されて実装された前記絶縁トランスと、を備えたことを特徴とする電子部品モジュール等にある。

以下、この発明による電子部品モジュール等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

Claims

実装される表面実装電子部品の位置決めのために、前記表面実装電子部品のプリント基板側に突出した突出部を導いて受け入れる、実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝を設けたことを特徴とするプリント基板。
実装される表面実装電子部品の位置決めのために、前記表面実装電子部品のプリント基板側に突出した突出部を導いて受け入れる、実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝を設けたプリント基板と、
前記プリント基板側に突出した前記突出部が前記プリント基板のテーパー付スリットまたはテーパー付溝に前記プリント基板との間に隙間が生じない位置まで挿入されて実装された表面実装電子部品と、
を備えたことを特徴とする電子部品モジュール。
前記表面実装電子部品と前記プリント基板の間に挟まるように設けられた放熱ランドをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子部品モジュール。
前記プリント基板の前記表面実装電子部品が当接する部分に放熱用スリットを備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子部品モジュール。
前記表面実装電子部品が絶縁トランスからなりコイルを巻上げるボビンを前記突出部として有することを特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載の電子部品モジュール。
基板上に導電体で回路パターンを形成すると共に、端子および実装面側に突出した突出部を有する表面実装電子部品の前記突出部を導いて受け入れる実装面側に開いたテーパー面を全周に渡って有するテーパー付スリットまたはテーパー付溝を形成してプリント基板を形成する工程と、
前記プリント基板の回路パターンのランド部分にはんだペーストを塗布する工程と、
前記テーパー付スリットまたはテーパー付溝に前記表面実装電子部品の前記突出部が導かれて受け入れられて位置決めされることではんだペーストの塗布部分に前記表面実装電子部品の前記端子が合わされるようにして前記プリント基板上に前記表面実装電子部品を搭載する工程と、
前記電子部品を搭載したプリント基板を加熱した後、冷却して、前記はんだペーストで前記ランド部分に前記表面実装電子部品の前記端子を接続固定する工程と、
を備えたことを特徴とする電子部品モジュールの製造方法。
前記プリント基板上に前記表面実装電子部品を搭載する工程において、前記表面実装電子部品と前記プリント基板との間に隙間が生じない位置まで前記突出部が前記プリント基板の前記テーパー付スリットまたはテーパー付溝に挿入されることを特徴とする請求項６に記載の電子部品モジュールの製造方法。