JP3953316B2 - プリント基板の保護構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中、高湿度な環境、粉塵や害虫に曝される恐れのある環境の下で用いられるプリント基板を保護するためのプリント基板の保護構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器には、水中、高湿度な環境、粉塵や害虫に曝される恐れのある環境の下で用いられるものも多く、そのような厳しい環境下でも高い信頼性、安全性が要求される。電子機器には一般に、電子部品が実装されたプリント基板が用いられており、このプリント基板を水分、粉塵、害虫などの外部要因から保護することが、上記した電子機器の信頼性、安全性を確保するうえで重要である。
【０００３】
電子部品実装済みのプリント基板（以下、部品実装済みプリント基板という）を外的要因から保護するために従来から用いられている方法に、部品実装済みプリント基板の全体またはその一部を樹脂で覆う方法がある。しかし、それにより形成される保護構造においては、電子部品のパッケージや半田接合部に樹脂が密着するため、接合部に応力がかかり、半田クラックが発生しやすい。また、樹脂の硬化に数時間を要する一方で、硬化後の樹脂は除去し難く、プリント基板や電子部品やその他の材料のリペア、リユースが困難である。
【０００４】
そこで、部品実装済みプリント基板の全体または一部を樹脂フィルムによって覆う保護方法が注目されている。これにより形成される保護構造によれば、樹脂フィルムと電子部品との間に空隙があるため、応力が発生しない。また、部品実装済みプリント基板の両側の樹脂フィルムどうしを接着する乾式プロセスであるため、それに要する時間が数十秒程度ですむだけでなく、部品実装済みプリント基板と樹脂フィルムとの分別が容易であり、プリント基板，電子部品，樹脂フィルムなどの材料のリペア、リユースが可能となる。
【０００５】
このような部品実装済みプリント基板の保護構造の形成方法を説明する。
まず、図１０に示すように、部品実装済みのプリント基板１を樹脂フィルム２の上に設置し、この部品実装済みプリント基板２をもう１枚の樹脂フィルム３で覆う。そして、図１１に示すように、２枚の樹脂フィルム２，３の周縁部どうしを熱圧着により接着して、部品実装済みプリント基板１を密封する。その際に、部品実装済みプリント基板１と他のモジュールとを接続する信号線や電力供給線などといった外部接続線４は、２枚の樹脂フィルム２，３の間に挟んで融着させる。なおその際に、樹脂フィルム２，３と外部接続線４とを図１２に示すように隙間なく融着させるために、凹部を設けた専用の熱圧着ツールを用いて樹脂フィルム２，３を外部接続線４の形状に追従させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような樹脂フィルムによる従来の保護構造において、樹脂フィルム２，３と外部接続線４との接着を良好にするためには、熱圧着ツールの凹部と外部接続線４との位置合せが必要である。
【０００７】
その一方で、樹脂フィルム２，３は外部接続線４の被膜と融着されているため、部品実装済みプリント基板１のメンテナンス等の際に両者の分離が困難である。また、部品実装済みプリント基板１を再び包み込む時には、凹部を設けた専用の熱圧着ツールが必要である。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するもので、部品実装済みのプリント基板を樹脂フィルムによって、外部接続線と融着させることなく保護できるプリント基板の保護構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のプリント基板の保護構造は、部品が実装されたプリント基板を保護する保護構造であって、前記プリント基板を包み込み、対向する周縁部どうし接着された樹脂フィルムと、前記プリント基板の外部接続線を嵌装可能に樹脂フィルムに形成された貫通穴と、互いに内周外周に配置され、前記貫通穴の周囲の樹脂フィルムを間に挟み込む２個の筒状体とを有したことを特徴とする。
このような保護構造によれば、貫通穴に対して外部接続線を脱着自在なので、樹脂フィルムに対するプリント基板の設置、取り出し、再設置が容易である。２個の筒状体によって貫通穴が補強されるので、外部接続線によって、特にその脱着時に、樹脂フィルムが破損されるのが防止される。プリント基板や樹脂フィルムのリユース、リサイクルも可能である。
【００１１】
上記の保護構造において、２個の筒状体の対向面に、互いに嵌合する凹部または凸部が形成されたことを特徴とするもので、凹部・凸部の嵌合によって、樹脂フィルムとの間の気密性が確保されるとともに、樹脂フィルムからの両筒状体の離脱が防止される。
【００１２】
少なくとも一方の筒状体の対向面に、もう一方の筒状体に対する内周外周への配置を案内するテーパ部が形成されたことを特徴とするもので、一方の筒状体のテーパ部がもう一方の筒状体の内側に容易に侵入するので、両筒状体が容易に内周外周に配置される。
【００１３】
少なくとも一方の筒状体に、内部の外部接続線の引き出し方向を変更する屈曲部が形成されたことを特徴とするもので、屈曲部の存在によって外部接続線が任意の方向に引き出される。
【００１４】
外部接続線の外周を覆い、樹脂フィルムの表面で開口した筒状体に嵌入される弾性体を有したことを特徴とするもので、弾性体によって、複数の外部接続線も筒状体の内周側に容易に嵌装されるとともに、外部接続線と筒状体との間の気密性が確保される。
【００１５】
弾性体の外周に、筒状体内への嵌入を案内するテーパ部が形成されたことを特徴とするもので、テーパ部の存在によって弾性体が容易に筒状体内に配置される。
【００１６】
弾性体が嵌入される筒状体の内周に、前記弾性体のテーパ部に沿う方向のテーパ部が形成されたことを特徴とするもので、筒状体のテーパ部の存在によって、この筒状体内に弾性体が容易に配置される。
【００１７】
弾性体の外径が、この弾性体が嵌入される筒状体の内径より大きく設定されたことを特徴とするもので、弾性体が弾性変形して筒状体の内周に圧接するので、弾性体と筒状体との間の気密性が確保される。
【００１８】
弾性体の外周と、この弾性体が嵌入される筒状体の内周とに、互いに嵌合する凹部または凸部が形成されたことを特徴とするもので、凹部・凸部の嵌合によって、弾性体と筒状体との間の気密性が確保されるとともに、筒状体からの弾性体の離脱が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるプリント基板の保護構造を示す。ここでは、防水仕様のプリント基板を作成する目的で、気密性を持った保護構造とした。
【００２０】
すなわち、部品実装済みプリント基板１を保護する保護構造は、前記部品実装済みプリント基板１を包み込み、対向する周縁部どうし接着された２枚の樹脂フィルム２，３と、一方の樹脂フィルム３に、プリント基板１と他のモジュールとを接続する信号線や電力供給線などといった外部接続線４（ここでは６本）を嵌装可能に形成された貫通穴５と、前記外部接続線４の外周を覆い、貫通穴５に嵌入された弾性体６とで構成されている。
【００２１】
このような保護構造を作成する際には、まず、一方の樹脂フィルム３の貫通穴５を補強する。
そのために、図２および図３に示すように、樹脂フィルム３の所定位置に形成された貫通穴５に内筒７を挿入し、この内筒７に樹脂フィルム３の他方から外筒８を外挿して、内筒７と外筒８との間に貫通穴５の周囲の樹脂フィルム３を挟み込む。
【００２２】
ここで、内筒７，外筒８は、互いに内周外周に配置された時に所定のクリアランスを形成するように作成されている。これら内筒７，外筒８はそれぞれコーン状に形成されていて、径が大きい方の開口端にフランジ７ａ，８ａが形成されている。内筒７の内周および外周には凸部７ｂ，７ｃが周方向に沿って形成されており、外筒８の内周には、内筒７の凸部７ｂに対応する凹部８ｂが周方向に沿って形成されている。
【００２３】
詳細には、樹脂フィルム３は、水分との親和性が低く、弾力性と柔軟性に優れた厚さ０．５ｍｍのポリエチレンフィルムであって、プリント基板１より縦横に２０ｍｍ大きい寸法に裁断されており、貫通穴５は直径３ｍｍである。内筒７及び外筒８は、ポリスチレン樹脂にて１．５ｍｍ厚に成形されている。内筒７は、最大開口径１０ｍｍ、高さ８ｍｍとされ、内周、外周とも軸心に対して１５度の傾斜（テーパ）がつけられている。外筒８は、内筒７との間のクリアランスが０．３ｍｍとなるよう、軸心に対して傾斜（テーパ）がつけられている。内筒７の凸部７ｂ，７ｃ、外筒８の凹部８ｂはそれぞれ、高さ０．３ｍｍである。
【００２４】
このように樹脂フィルム３，内筒７，外筒８が形成されているため、上記したように内筒７と外筒８との間に挟み込まれた樹脂フィルム３は、内筒７，外筒８の形状に沿って弾性変形し、樹脂フィルム３と内筒７，外筒８との間は気密状態となる。内筒７の凸部７ｂと外筒８の凹部８ｂとの嵌合部分はさらに高い気密状態となり、この嵌合部分の存在によって、内筒７，外筒８の離脱も防止される。
【００２５】
次に、図４に示すように、貫通穴５が補強された樹脂フィルム３と、それと同一材料、同一寸法に形成されたフラットな樹脂フィルム２との間に、別工程にてオーブン乾燥された部品実装済みプリント基板１を設置する。９はプリント基板１に実装されたコネクタである。
【００２６】
次に、図５に示すように、樹脂フィルム２，３の周縁部どうしを接着する。
ここでは、汎用の熱プレスを用いて、部品実装済みプリント基板１より外方の樹脂フィルム２，３の周縁部が１０ｍｍ以下の幅で熱圧着される。圧着条件は、樹脂フィルム２，３の材料であるポリエチレンの融点を考慮して、１４０℃１秒、０．４ＭＰａとされる。
【００２７】
また、別工程にて加工された外部接続線４を部品実装済みプリント基板１のコネクタ９に接続する。
ここで、外部接続線４はその外周側を、内筒７の内径より幾分大きい外径に設定された前出の弾性体６によってモールドされている。弾性体６の外周には、内筒７の内周の傾斜に沿う方向に傾斜がつけられるとともに、内筒７の内周の凸部７ｃに対応する凹部６ａが周方向に沿って形成されている。
【００２８】
詳細には、６本の外部接続線４に対応する弾性体６として、ゴムを材料として、内筒７の内径より０．２ｍｍ大きい外径、深さ３ｍｍの凹部６ａを持つように形成されている。ゴムに代えて、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン；テフロン（登録商標））に代表されるフッ素樹脂など、耐久性のある樹脂で構成することも可能である。
【００２９】
最後に、図６に示すように、弾性体６を内筒７に圧入する。このことにより、弾性体６が弾性変形して内筒７との間の隙間をなくし、弾性体６，内筒７の間は気密状態となる。凹部６ａ，凸部７ｃとの嵌合部分はさらに高い気密状態となり、この嵌合部分によって、内筒７からの弾性体６の離脱も防止される。
【００３０】
以上のようにして、外部接続線４と一体化された弾性体６を内筒７（したがって貫通穴５）に対して嵌装するようにしたことにより、汎用の熱圧着機を用いて樹脂フィルム２、３を圧着させて、気密性を持った保護構造を完成することが可能である。したがって従来のような、樹脂フィルム２，３を外部接続線４の形状に追従させるための専用のツールや慎重な位置合わせは不要である。
【００３１】
メンテナンス等の際には、弾性体６を貫通穴５から抜き出し、貫通穴５を通じて外部接続線４をコネクタ９から取り外し、樹脂フィルム２，３の周縁部の一辺または一部を裁断したうえで、部品実装済みプリント基板１を樹脂フィルム２，３から容易に取り出すことができる。メンテナンス終了後は、裁断によって袋状になった樹脂フィルム２，３に、あるいは新たな樹脂フィルム２，３に部品実装済みプリント基板１を、設置時と同様にして再設置できる。
【００３２】
部品実装済みプリント基板１が不要になったら、外部接続線４と一体化された弾性体６，樹脂フィルム２，３、内筒７，外筒８を分別して、それぞれ、リサイクル、リユースに供することが可能である。
【００３３】
なお、上記した実施の形態１では、貫通穴を内筒７，外筒８で補強したが、樹脂フィルム２，３のリユースを意図しない場合や、高い気密性を要さない場合は、貫通穴５に直接に外部接続線４を圧入するようにしてもよい。
【００３４】
また、樹脂フィルム３の外側に内筒７のフランジ７ａが露出する構造としたが、樹脂フィルム３の外側に外筒８が露出する構造、すなわち上記した樹脂フィルム３を表裏逆に配置した構造も可能である。
【００３５】
また、弾性体６を樹脂フィルム３の外側から内筒７に圧入するようにしたが、樹脂フィルム２，３の圧着に先だって弾性体６を樹脂フィルム３の内側に配置しておけば、弾性体６を樹脂フィルム３の内側から内筒７に圧入することも可能である。
【００３６】
さらに、２枚の樹脂フィルム２，３の間に部品実装済みプリント基板１を設置するようにしたが、部品実装済みプリント基板１を包み込みできさえすれば樹脂フィルムの形状は限定されず、例えば１枚の樹脂フィルムを折り曲げて用いたり、筒状の樹脂フィルムを用いることなども可能である。また樹脂フィルムには、上記したポリエチレンが防水性やコストの点からも好都合であるが、防水性を高めるためにアルミなどの金属層を配した多層構造のものや、耐熱温度の高いＰＥＴ樹脂からなるものを用いることもできる。
（実施の形態２）
図７および図８は、本発明の実施の形態２におけるプリント基板の保護構造を示す。
【００３７】
この保護構造は、上記した実施の形態１の保護構造とほぼ同様であるが、以下の点で異なっている。
すなわち、内筒７は、ほぼ均一径を有し、長さ方向における中央部にフランジ７ａを有している。そして、フランジ７ａの下の下部筒体７ｄが貫通穴５に挿入され、フランジ７ａの上方の上部筒体７ｅに、内部の外部接続線４の方向を変更する屈曲部１０が形成されている。上部筒体７ｅの端部には、外部接続線４と一体化された弾性体６の外周に沿うように、開口端に近づくほど拡径するテーパ部７ｆが形成されており、下部筒体７ｄの端部外周には、開口端に近づくほど縮径するテーパ部７ｇが形成されている。外筒８は、内筒７との間に所定のクリアランスを形成するように構成されている。
【００３８】
詳細には、内筒７は最大開口径８ｍｍとされ、テーパ部７ｆの軸芯と、このテーパ部７ｆに続く上部筒体７ｅの軸芯とが９０度をなすように、屈折部１０においてＬ字型に屈折されている。下部筒体７ｄと外筒８とのクリアランスは０．３ｍｍである。
【００３９】
このような保護構造によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるうえに、屈折部１０の屈折角度によって、外部接続線４を任意の方向に引き出せる。
なお、上記した実施の形態２では内筒７に屈折部１０を設けたが、図９に示すように外筒８をフィルム３の外側に配置し、この外筒８に屈折部１１，弾性体６の外周に沿う方向のテーパ部８ｃを設けることも可能である。また、樹脂フィルム３の外側に屈折部１０を設けたが、樹脂フィルム３の内側に屈折部を設けることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、部品が実装されたプリント基板を包み込む樹脂フィルムに、外部接続線を嵌装可能な貫通穴を設けたことにより、樹脂フィルムに対するプリント基板の設置、取り出し、再設置が容易になり、プリント基板や樹脂フィルムのリユース、リサイクルも可能である。貫通穴を補強する構造や、外部接続線を保持し前記補強構造に対して容易かつ確実に脱着できる構造を加えるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプリント基板の保護構造を示す斜視図
【図２】図１の保護構造を構成する樹脂フィルムとその貫通穴を補強する内筒および外筒を示す断面図
【図３】図２の貫通穴が内筒および外筒によって補強された状態を示す断面図
【図４】貫通穴が補強された樹脂フィルムによってプリント基板を包み込む状態を示す斜視図
【図５】樹脂フィルムによって包み込まれたプリント基板に貫通穴を通じて外部接続線を接続する状態を示す斜視図
【図６】図５の貫通穴部分の断面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるプリント基板の保護構造を示す斜視図
【図８】図７のプリント基板の保護構造における貫通穴部分の断面図
【図９】本発明の実施の形態３におけるプリント基板の保護構造の貫通穴部分の断面図
【図１０】従来のプリント基板の保護構造の作成工程において、樹脂フィルムによってプリント基板を包み込む状態を示す斜視図
【図１１】図１０のプリント基板の保護構造における外部接続線の封止を示す斜視図
【図１２】図１１の外部接続線の封止部を示す断面図
【符号の説明】
１ プリント基板
２，３ 樹脂フィルム
４ 外部接続線
５ 貫通穴
６ 弾性体
6a 凹部
７ 内筒
7b，7c 凸部
7f，7g テーパ部
８ 外筒
8b 凹部
10 屈曲部

Claims (9)

1. 部品が実装されたプリント基板を保護する保護構造であって、前記プリント基板を包み込み、対向する周縁部どうし接着された樹脂フィルムと、前記プリント基板の外部接続線を嵌装可能に樹脂フィルムに形成された貫通穴と、互いに内周外周に配置され、前記貫通穴の周囲の樹脂フィルムを間に挟み込む２個の筒状体とを有したプリント基板の保護構造。
2. ２個の筒状体の対向面に、互いに嵌合する凹部または凸部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の保護構造。
3. 少なくとも一方の筒状体の対向面に、もう一方の筒状体に対する内周外周への配置を案内するテーパ部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の保護構造。
4. 少なくとも一方の筒状体に、内部の外部接続線の引き出し方向を変更する屈曲部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の保護構造。
5. 外部接続線の外周を覆い、樹脂フィルムの表面で開口した筒状体に嵌入される弾性体を有したことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の保護構造。
6. 弾性体の外周に、筒状体内への嵌入を案内するテーパ部が形成されたことを特徴とする請求項５記載のプリント基板の保護構造。
7. 弾性体が嵌入される筒状体の内周に、前記弾性体のテーパ部に沿う方向のテーパ部が形成されたことを特徴とする請求項５記載のプリント基板の保護構造。
8. 弾性体の外径が、この弾性体が嵌入される筒状体の内径より大きく設定されたことを特徴とする請求項５記載のプリント基板の保護構造。
9. 弾性体の外周と、この弾性体が嵌入される筒状体の内周とに、互いに嵌合する凹部または凸部が形成されたことを特徴とする請求項５記載のプリント基板の保護構造。

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