JP2016082074A - Electrical device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に種々の部品を実装した電装装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrical device in which various components are mounted on a substrate, and a method for manufacturing the same.
従来、空気調和機の圧縮機内臓モータを制御するためにインバータ装置が使用されている。インバータ装置を含む電装装置100は、図7に示すように、基板102に種々の部品を実装している。部品の種類は実装形態によって表面実装部品24、34と挿入実装部品22a、22b、22cに分けられる。表面実装部品24、34は、チップ部品34とその他の表面実装部品24に分けられる。挿入実装部品22a、22b、22cは、ラジアル部品22a、アキシャル部品22b、およびその他の挿入実装部品22cに分けられる。
Conventionally, an inverter device is used to control a compressor built-in motor of an air conditioner. As shown in FIG. 7, the
電装装置100の製造は次のようになっている。(1)図8(a)のように、基板102を準備する。基板102は樹脂基板26の一面12および他面14に回路パターン18を有する。挿入実装部品22a、22b、22cの端子32が挿入される場所にはスルーホール28が開けられている。スルーホール28の内壁はメッキ30が施されている。
The
(2)図8(b)のように、基板102の一面12にチップ部品34を高速マウンタで搭載し、リフロー装置によってはんだ付けする。また、基板102の一面12にその他の表面実装部品24を汎用マウンタで搭載する。このチップ部品34とその他の表面実装部品24の搭載順序は逆であっても良い。
(2) As shown in FIG. 8B, the
(3)図8(c)のように、ラジアル挿入機でラジアル部品22aの端子32をスルーホール28に挿入する。アキシャル挿入機でアキシャル部品22bの端子32をスルーホール28に挿入する。端子32の挿入後、端子32を曲げ、各部品22a、22bの端子32がスルーホール28から抜け落ちないようにする。
(3) As shown in FIG. 8C, the
(4)図8(d)のように、基板102の他面14にチップ部品34を高速マウンタで搭載する。また、基板102の他面14にその他の表面実装部品24を汎用マウンタで搭載する。各部品24、34が落ちないように、搭載するときに接着剤で部品24、34を基板102に固定する。
(4) As shown in FIG. 8D, the
(5)図8(e)のように、その他の挿入実装部品22cの端子32を手作業でスルーホール28に挿入する。その後、端子32を曲げ、端子32がスルーホール28から抜け落ちないようにする。
(5) As shown in FIG. 8E, the
(6)フロー漕にて上記(3)以降に搭載された部品24、34、22cをはんだ付けし、図7に示す電装装置100が完成する。
(6) The
以上のように電装装置100を製造するために多数の工程が必要であり、製造コストを押し上げる要因になっている。製造工程を減らせば、製造が簡単になり、歩留まりの改善も可能になる。たとえば、(2)の工程と(6)の工程ではんだ付けをおこなっており、まとめてはんだ付けすることが考えられる。そのためには表面実装部品24、34を全て他面14に搭載すること必要である。しかし、基板面積が広がり、一般的な電装装置100に求められる小型化が不可能になる。
As described above, a large number of processes are required to manufacture the
特許文献1の図5に空気調和機のインバータ装置が開示されている。種々の部品が基板に実装されている。したがって、図8で示したように、製造工程が多く、製造コストが上昇する課題を有する。 FIG. 5 of Patent Document 1 discloses an inverter device for an air conditioner. Various components are mounted on the substrate. Therefore, as shown in FIG. 8, there are many manufacturing steps and there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明の目的は、従来に比べて製造工程が簡略化され、実装面積の縮小も可能な電装装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electrical device and a method for manufacturing the electrical device that can simplify the manufacturing process and reduce the mounting area as compared with the related art.
本発明の電装装置は、一面、他面および内層面に回路パターンを有し、内層面にチップ部品が実装された基板と、前記基板を貫通するスルーホールに端子が挿入され、基板に実装された挿入実装部品と、前記挿入実装部品を他面の回路パターンに接続するはんだと、
を備える。前記基板の一面には挿入実装部品のみを実装する。
The electrical device of the present invention has a circuit pattern on one surface, the other surface, and the inner layer surface, the chip component is mounted on the inner layer surface, and terminals are inserted into through-holes penetrating the substrate, and mounted on the substrate. Insertion mounting components, and solder for connecting the insertion mounting components to the circuit pattern on the other surface,
Is provided. Only the insertion mounting component is mounted on one surface of the substrate.
前記基板の他面に少なくとも表面実装部品を実装する。また、前記基板の他面において、表面実装部品のみを実装し、はんだで回路パターンに接続しても良い。さらに、前記基板の他面に挿入実装部品を実装しても良い。 At least a surface mounting component is mounted on the other surface of the substrate. Further, on the other surface of the substrate, only surface mount components may be mounted and connected to the circuit pattern with solder. Furthermore, an insertion mounting component may be mounted on the other surface of the substrate.
前記チップ部品は、はんだまたはメッキによって一面、他面または内層面のいずれかの回路パターンに接続されている。 The chip component is connected to a circuit pattern on one surface, the other surface, or the inner layer surface by soldering or plating.
本発明の電装装置の製造方法は、一面、他面および内層面に回路パターンを有し、内層面にチップ部品が実装された基板を準備する工程と、前記基板を貫通するスルーホールに基板の一面から挿入実装部品の端子を挿入する工程と、前記基板の他面に表面実装部品を接着剤で固定する工程と、前記他面において、挿入実装部品の端子を回路にはんだ付けする工程とを備える。 The method for manufacturing an electrical device according to the present invention includes a step of preparing a substrate having a circuit pattern on one surface, the other surface, and an inner layer surface, and chip components mounted on the inner layer surface, and a through hole penetrating the substrate. A step of inserting a terminal of the insertion mounting component from one side, a step of fixing the surface mounting component to the other side of the substrate with an adhesive, and a step of soldering the terminal of the insertion mounting component to the circuit on the other side Prepare.
前記基板の他面に表面実装部品を接着剤で固定する工程を含み、前記はんだ付けする工程が、挿入実装部品の端子と表面実装部品の端子を他面の回路パターンに一括ではんだ付けする。 The method includes a step of fixing a surface mounting component to the other surface of the substrate with an adhesive, and the soldering step solders the terminals of the insertion mounting component and the terminals of the surface mounting component together to the circuit pattern on the other surface.
前記チップ部品をはんだまたはメッキによって一面、他面または内層面のいずれかの回路パターンに接続する工程を備える。 Connecting the chip component to a circuit pattern on one surface, the other surface, or the inner layer surface by soldering or plating.
本発明は、はんだ付けする箇所が基板の他面のみになるため、はんだ付けする回数を1回にすることができ、従来よりも少なくなっている。従来に比べて製造工程数が削減され、製造コストを下げることが可能になる。製造工程数の削減により、歩留まりも改善する。チップ部品を基板内に実装しているため、基板の面積を小さくすることができ、電装装置の小型化の要求に応えることができる。 In the present invention, since the soldering portion is only on the other surface of the substrate, the number of times of soldering can be reduced to one, which is smaller than the conventional one. Compared to the conventional method, the number of manufacturing steps is reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Yield is also improved by reducing the number of manufacturing processes. Since the chip component is mounted in the substrate, the area of the substrate can be reduced, and the demand for downsizing of the electrical equipment can be met.
本発明の電装装置およびその製造方法について図面を用いて説明する。電装装置は空気調和機に使用されるインバータ装置が挙げられるが、本願はそれに限定されることはない。 The electrical equipment of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. Although the electrical equipment includes an inverter device used for an air conditioner, the present application is not limited thereto.
図1に示す電装装置10は、一面12、他面14および内層面16に回路パターン18を有する基板20、基板20の一面12に実装された挿入実装部品22a、22b、22c、および基板20の他面14に実装された表面実装部品24を備える。
An
基板20は複数の樹脂基板26を重ねた多層基板である。基板20の一面12、他面14および内層面16に回路パターン18を備える。樹脂基板26としてはガラスクロス含浸エポキシ樹脂やプリプレグが挙げられる。1層あたりの樹脂基板26の厚みは、たとえば0.8〜2.0mmであるが、この範囲に限定されない。
The
回路パターン18は銅箔などの薄膜導体で構成される。図1の回路パターン18は4層になっており、汎用的な最小層数の多層基板と同じである。樹脂基板26の積層数によって回路パターン18の層数を適宜変更しても良い。いずれかの回路パターン18がアースの機能を有していても良い。回路パターン18の厚みは、たとえば18μm、35μmまたは70μmであるが、これらの厚みに限定されない。
The
基板20には一面12から他面14まで貫通するスルーホール28が開けられている。スルーホール28の内壁はメッキ30が施されている。スルーホール28に挿入実装部品22a、22b、22cの端子32が挿入される。スルーホール28の直径は端子32の直径以上であり、たとえば0.6〜2.0mmであるが、この範囲に限定されない。
A through-
基板20の内層面16にチップ部品34が実装されている。チップ部品34は、チップ抵抗、チップコンデンサおよびチップインダクタが含まれる。チップ部品34は内層面16の回路パターン18にはんだ付けされている。チップ部品34の大きさは基板20の内層面16に実装できる大きさであれば限定されない。
A
挿入実装部品22a、22b、22cは、抵抗、コンデンサ、およびコイルなどの受動部品を含む。挿入実装部品22a、22b、22cは端子32を備えた部品であり、ラジアル部品22a、アキシャル部品22b、およびその他の部品22cが含まれる。ラジアル部品22aはラジアル挿入機で端子32がスルーホール28に挿入され、アキシャル部品22bはアキシャル挿入機で端子32がスルーホール28に挿入される部品である。その他の部品22cは、挿入機を利用できず、手作業によって端子32をスルーホール28に挿入する部品であり、トロダイルコアなどの大型の部品である。
The
挿入実装部品22a、22b、22cは基板20の一面12にのみ実装される。挿入実装部品22a、22b、22cの端子32の先端はすべて他面14に出ており、他面14ではんだ付けされる。
The
表面実装部品24はIC(Integrated Circuit)やLED(Light Emitting Diode)などの半導体パッケージが含まれる。
The
表面実装部品24は基板20の他面14で回路パターン18にはんだ付けされて実装される。基板20の他面14において、挿入実装部品22a、22b、22cおよび表面実装部品24がはんだ38で回路パターン18に電気接続される。基板20の一面12にははんだ38は無い。
The
表面実装部品24は接着剤36によって基板20の他面14に固定されている。接着剤36はエポキシ系やアクリル系の接着剤が使用できる。接着剤36で固定するのは、製造過程で表面実装部品24が基板20から落ちないように固定するためである。
The
次に電装装置10の製造方法について説明する。(1)図2(a)のように、基板20を準備する。上述したように基板20は、一面12、他面14および内層面16に回路パターン18を備え、内層面16にチップ部品34が実装されている。基板20の一面12から他面14までスルーホール28が貫通しており、スルーホール28の内壁はメッキ30が施されている。
Next, a method for manufacturing the
(2)図2(b)のように、基板20の一面12からスルーホール28にラジアル部品22aとアキシャル部品22bの端子32を挿入する。ラジアル挿入機でラジアル部品22aの端子32を挿入し、アキシャル挿入機でアキシャル部品22bの端子32を挿入する。挿入する順番は任意である。また、複合挿入機によって、両部品22a、22bの端子32をスルーホール28に挿入しても良い。他の挿入実装部品22cの端子32はこの工程でスルーホール28に挿入されない。
(2) As shown in FIG. 2B, the
各端子32は挿入した後に曲げ、端子32がスルーホール28から抜け落ちないようにする。端子32が抜け落ちなければ、曲げる角度は任意である。
Each terminal 32 is bent after being inserted so that the terminal 32 does not fall out of the through
(3)図2(c)のように、基板20の他面14に表面実装部品24を汎用マウンタで搭載する。表面実装部品24は、接着剤36によって基板20の他面14に固定する。表面実装部品24を搭載する際に、基板20をひっくり返しても良い。
(3) As shown in FIG. 2C, the
挿入実装部品22a、22bと表面実装部品24は基板20から外れないように端子32が曲げられたり、接着剤36で固定されたりしている。上記(2)と(3)の工程を任意の順番で行うことができる。
The
(4)図2(d)のように、他の挿入実装部品22cの端子32を手作業でスルーホール28に挿入する。挿入実装部品22a、22bと同じように、基板20の一面12に搭載する。他の挿入実装部品22cが大きい場合、基板20から外れやすくなるため、最後に搭載するようにする。なお、全ての挿入実装部品22a、22b、22cが挿入機で端子32をスルーホール28に挿入できるのであれば、本工程は省略される。
(4) As shown in FIG. 2D, the
(5)挿入実装部品22a、22b、22cと表面実装部品24をはんだ付けする。はんだ付けの方法は、フロー方式、リフロー方式、または手作業など任意である。従来と異なり、はんだ付け工程は1回である。
(5) The
はんだ付けの後、挿入実装部品22a、22b、22cの端子32は、はんだ付けした位置よりも端部側を切断する。以上の工程により、図1の電装装置10が完成する。
After the soldering, the
以上のように、本発明ははんだ付けする箇所を基板20の他面14にのみ設けている。したがって、はんだ付けする回数を1回にすることができ、従来よりも少なくなっている。従来に比べて製造工程数が削減され、製造コストを下げることが可能になる。製造工程数の削減により、歩留まりも改善する。
As described above, in the present invention, the soldering portion is provided only on the
チップ部品34を基板20内に実装しているため、基板20の一面12と他面14の面積を縮小することが可能である。電装装置10の小型化の要求に応えることができる。
Since the
以上、本発明について一実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。たとえば、挿入実装部品22a、22b、22cを3種類説明したが、少なくとも1種類使用されればよい。
As mentioned above, although one embodiment was described about the present invention, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, although three types of
挿入実装部品22a、22b、22cの中にジャンパー線を含めても良い。ジャンパー線の両端の端子が基板20の一面12からスルーホール28に挿入され、他面14ではんだ付けされる。
Jumper wires may be included in the
チップ部品34も表面実装部品24の一種である。基板20の他面14に実装される表面実装部品24にチップ部品34を含むことも可能である。この場合、チップ部品34を基板20の他面14と内層面16に実装する。
The
表面実装部品24を全てチップ部品34にした電装装置10であっても良い。この場合、他面14の表面実装部品24を廃止することができ、製造工程の削減が可能になる。
The
挿入実装部品22a、22bおよび表面実装部品24を実装は、挿入機やマウンタを使用して自動的におこなったが、手作業であっても良い。
The
一部のスルーホール28は端子32の挿入されないものであっても良い。スルーホール28のメッキ30が一面12と他面14の回路パターン18を接続するだけである。挿入実装部品22a、22b、22cの端子32が挿入されるスルーホール28と端子32が挿入されないスルーホール28が存在することになる。
Some of the through
上記の説明では、一面12にのみ挿入実装部品22a、22b、22cが実装され、他面14にのみ表面実装部品24が実装された。挿入実装部品22a、22b、22cの一部が他面14に実装されても良い。回路設計上、他面14に挿入実装部品22a、22b、22cを実装しなければならない場合、他の工程に比べて短時間および手作業などで簡単にはんだ付けできるのであれば、工程数の増加と考えるほどにはならない。
In the above description, the
上記(1)でチップ部品34を内蔵した基板20を準備したが、その基板20を製造するところから始めても良い。基板20の製造方法は任意であるが、たとえば以下の方法が挙げられる。
Although the
基板の製造方法1(図3)
(a1)両面に銅箔を積層した樹脂基板26を2枚準備し、片面のみエッチングによって回路パターン18を形成する。2枚の樹脂基板26の回路パターン18は内層面16に配置されることになる。
Substrate manufacturing method 1 (FIG. 3)
(A1) Two
(b1)図3(a)のように、一方の樹脂基板26の回路パターン18にチップ部品34をはんだ付けで実装する。
(B1) As shown in FIG. 3A, the
(c1)上述した2枚の樹脂基板26の間に回路パターン18を有しない樹脂基板26を配置し、図3(b)のように、チップ部品34を内蔵した1枚の基板40を形成する。1枚の基板40にするために、全ての樹脂基板26を重ね合わせ、加熱プレスする。別途、接着剤を用いて樹脂基板26を一体にしても良い。この時点で、基板40の一面12と他面14は銅箔42で覆われており、内層面16は回路パターン18が形成されている。
(C1) The
(d1)図3(c)のように、基板40を貫くスルーホール28を開け、スルーホール28の内壁にメッキ30を施す。
(D1) As shown in FIG. 3C, the through
(e1)図3(d)のように、基板40の一面12と他面14が所望の回路パターン18になるようにエッチングし、基板20が完成する。
(E1) As shown in FIG. 3D, etching is performed so that the one
基板の製造方法2(図4)
(a2)両面が銅箔で覆われた樹脂基板26を準備し、エッチングによって回路パターン18を形成する。回路パターン18は内層面16に配置されることになる。
Substrate manufacturing method 2 (FIG. 4)
(A2) A
(b2)図4(a)のように、チップ部品34を回路パターン18にはんだ付けで実装する。チップ部品34は樹脂基板26の一面44、他面46、または両面44、46の回路パターン18に実装する。
(B2) As shown in FIG. 4A, the
(c2)図4(b)のように、チップ部品34を実装した樹脂基板26の両面44、46に、片面が銅箔42で覆われた樹脂基板26を積層し、加熱プレスし、チップ部品34を内蔵した1枚の基板40を形成する。樹脂基板26はプリプレグまたはガラスクロス含浸エポキシ基板を使用することができ、別途接着剤層を設けても良い。
(C2) As shown in FIG. 4B, the
図4(c)および(d)に示す以降の工程については、上記(d1)および(e1)と同じであり、スルーホール28および回路パターン18が完成することで基板20になる。
The subsequent steps shown in FIGS. 4C and 4D are the same as the above steps (d1) and (e1), and the
基板の製造方法3(図5)
(a3)両面が銅箔で覆われた樹脂基板26を準備し、エッチングによって回路パターン18を形成する。
Substrate manufacturing method 3 (FIG. 5)
(A3) A
(b3)図5(a)のように、チップ部品34を樹脂基板26に接着剤48で搭載する。チップ部品34は樹脂基板26の一面44、他面46、または両面44、46に搭載される。
(B3) The
(c3)図5(b)のように、チップ部品34を搭載した樹脂基板26の両面44、46に、片面が銅箔42で覆われた樹脂基板26を積層し、加熱プレスし、チップ部品34を内蔵した1枚の基板40を形成する。複数の樹脂基板を1枚にするために、別途接着層を設けても良い。
(C3) As shown in FIG. 5B, the
(d3)基板40の一面12、他面14または両面12、14からチップ部品34の端子までビアホールを開ける。ビアホールはレーザーやドリルで開ける。また、基板40を貫くスルーホール28も開ける。
(D3) A via hole is opened from one
(e3)図5(c)のように、ビアホール50とスルーホール28を同時にメッキ52、28する。チップ部品34が一面12または他面14の銅箔42と電気接続される。チップ部品34の端子がメッキされるために、チップ部品34の端子を銅で構成する。スルーホール28も一面12または他面14の銅箔42と電気接続される。
(E3) As shown in FIG. 5C, the via
(f3)図5(d)のように、基板26の一面12と他面14が所望の回路パターン18になるようにエッチングし、基板20を完成させる。チップ部品34は、メッキ52によって一面12、他面14または両面の回路パターン18に接続される。
(F3) As shown in FIG. 5D, etching is performed so that the one
基板の製造方法4(図6)
(a4)上記(a1)と同様に、樹脂基板26を2枚準備し、片面のみエッチングによって回路パターン18を形成する。
Substrate manufacturing method 4 (FIG. 6)
(A4) Similarly to (a1) above, two
(b4)図6(a)のように、一方の樹脂基板26のエッチングをおこなった面にチップ部品34を接着剤48で搭載する。
(B4) As shown in FIG. 6A, the
(c4)上記(c1)と同様に、上述した2枚の樹脂基板26の間に回路パターン18を有しない樹脂基板26を配置し、加熱プレスし、チップ部品34を内蔵した1枚の基板40を形成する。
(C4) Similarly to the above (c1), the
以降、上記(d3)〜(f3)と同様に、ビアホール50およびスルーホール28を開け、図6(c)のようにメッキ52、30をおこない、図6(d)のように回路パターン18を形成する。
Thereafter, as in the above (d3) to (f3), the via
以上、基板20の製造方法を説明したが説明した方法に限定されない。たとえば、積層数が増加すれば、それに合わせて樹脂基板26の数を増やす。樹脂基板26の数が増えれば、チップ部品34が異なる内層面16の回路パターン18にメッキ52で接続される場合もある。内層面16において、チップ部品34の実装される層を適宜変更しても良い。
The method for manufacturing the
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
10:電装装置
12:一面
14:他面
16:内層面
18:回路パターン
20:基板
22a、22b、22c:挿入実装部品
24:表面実装部品
26:樹脂基板
28:スルーホール
30:メッキ
32:端子
34:チップ部品
36:接着剤
38:はんだ
10: Electrical equipment 12: One side 14: Other side 16: Inner layer side 18: Circuit pattern 20:
Claims (8)
前記基板を貫通するスルーホールに端子が挿入され、基板に実装された挿入実装部品と、
前記挿入実装部品を回路パターンに接続するはんだと、
を備え、
前記基板の一面には挿入実装部品のみを実装した電装装置。 A circuit board having a circuit pattern on one surface, the other surface and the inner layer surface, and chip components mounted on the inner layer surface;
A terminal is inserted into a through hole penetrating the board, and an insertion mounting component mounted on the board,
Solder for connecting the insertion mounted component to a circuit pattern;
With
An electrical equipment in which only an insertion mounting component is mounted on one surface of the substrate.
前記基板を貫通するスルーホールに基板の一面から挿入実装部品の端子を挿入する工程と、
前記他面において、挿入実装部品の端子を回路パターンにはんだ付けする工程と、
を備えた電装装置の製造方法。 Preparing a substrate having a circuit pattern on one surface, the other surface and the inner layer surface, and chip components mounted on the inner layer surface;
Inserting a terminal of an insertion mounting component from one surface of the substrate into a through hole penetrating the substrate;
In the other surface, the step of soldering the terminal of the insertion mounting component to the circuit pattern;
The manufacturing method of the electrical equipment provided with.
前記はんだ付けする工程が、挿入実装部品の端子と表面実装部品の端子を他面の回路パターンに一括ではんだ付けする
請求項6の電装装置の製造方法。 Including a step of fixing a surface mounting component to the other surface of the substrate with an adhesive;
The method of manufacturing an electrical equipment according to claim 6, wherein the soldering step collectively solders the terminals of the insertion mounting component and the surface mounting component to the circuit pattern on the other surface.
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