JP4654394B2 - 電子機器の製造方法及び電子回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の製造方法及び電子機器に用いられる電子回路基板に関し、さらに詳しくは、パワートランジスタ等の発熱部品を備えた電子機器の製造方法及び電子機器用の電子回路基板に関する。

車載用オーディオアンプには、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のパワートランジスタが使用される。パワートランジスタは発熱する、いわゆる発熱部品である。車載用オーディオアンプでは、発熱部品の熱を外部に効率よく放出するために、ヒートシンク（放熱部材）として機能する外装ケースが採用される。発熱部品は外装ケースと面接触するサブヒートシンク上に載置される。発熱部品の熱は、サブヒートシンクを介して外装ケースに伝達され、外部に放出される。

上述のオーディオアンプを製造する工程は以下のとおりである。初めに、電子回路基板の縁に板状のサブヒートシンクが取り付けられる。電子回路基板の縁には、ねじ孔が設けられ、ねじ孔に挿入されたねじにより、サブヒートシンクが電子回路基板に螺着される。サブヒートシンクが電子回路基板に取り付けられた後、サブヒートシンク上に発熱部品が着設される。発熱部品のリード端子は、電子回路基板上の回路パターンに対応した貫通孔に挿入され、半田付けされる。

このように、従来のオーディオアンプでは、サブヒートシンクを電子回路基板に取り付けた後、発熱部品を実装する。この場合、電子回路基板上の電子部品はフロー半田付け（ウェーブソルダリング）法により半田付けできるが、発熱部品はフロー半田付け法により半田付けすることができない。発熱部品に対してフロー半田付け法により半田付けすれば、サブヒートシンクにも噴流半田が溶着して凝固し、凝固した半田が外装ケースとサブヒートシンクとの面接触を阻害するためである。そのため、電子回路基板上に載置された電子部品をフロー半田付け法により半田付けした後、サブヒートシンクを電子回路基板に取り付け、サブヒートシンクに載置された発熱部品のリード端子を手作業で半田付けしなければならない。

さらに、上述のとおり、電子回路基板の縁には、サブヒートシンクを固定するためのねじ孔が設けられる。そのため、電子回路基板は、ねじ孔を設けるために必要なスペース分だけ、電子部品を実装できない。
実開昭６３−４６８７４号公報 実開昭６２−８６８７号公報 特開２００６−３０３１３９号公報 特開２００２−３４５２６２号公報 特開２００４−１９３３８６号公報

本発明の目的は、放熱部材上に載置される発熱部品に対して、他の電子部品と同様の半田付けが可能な電子機器の製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、放熱部材を固定するためのスペースが電子回路基板内に不要な電子機器の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明による電子機器の製造方法は、複数の電子部品が実装される領域と発熱部品の端子が挿入される貫通孔とを有する実装基板部と、発熱部品の幅に対応した間隔で立設され折り曲げ可能な複数の係止部材を含み実装基板部と分離可能な仮止め基板部とを備えた電子回路基板を準備する工程と、実装基板部上に複数の電子部品を装着する工程と、発熱部品の端子を実装基板部の貫通孔に挿入する工程と、発熱部品を隣り合う係止部材の間に載置し、各係止部材を折り曲げて発熱部品を把持することにより、仮止め基板部の表面上に発熱部品を固定する工程と、電子部品及び貫通孔に挿入された発熱部品の端子を半田付けする工程と、半田付けした後、各係止部材を伸ばすことにより、発熱部品の固定を解除する工程と、固定を解除した後、電子回路基板から仮止め基板部を分離する工程と、発熱部品に放熱部材を着設する工程とを備える。

本発明による電子機器の製造方法では、分離可能な仮止め基板部を有する電子回路基板を用いることにより、発熱部品を半田付けするときに、放熱部材を電子回路基板に取り付ける必要がない。具体的には、仮止め基材部が、放熱部材に代わって、発熱部品を半田付けするときに発熱部品を固定する役割を果たす。そして、発熱部品の半田付けが完了した後、仮止め基板部は電子回路基板から分離され、仮止め基板部に代えて放熱部材が発熱部品に着設される。そのため、発熱部品は、手作業で半田付けする必要がなく、たとえば、フロー半田付け法等により、他の電子部品と同様の半田付け法を採用できる。

さらに、電子回路基板に放熱部材を取り付ける必要がないため、放熱部材を固定するためのねじ等を配設するスペースが不要となる。そのため、電子回路基板内で電子部品を実装可能な領域が増大する。

さらに、係止部材により発熱部品を仮止め基板部表面上に固定できる。

本発明による電子回路基板は、実装基板部と仮止め基板部とを備える。実装基板部は、複数の電子部品が実装される領域と発熱部品の端子が挿入される貫通孔とを有する。仮止め基板部は、発熱部品の幅に対応した間隔で立設され折り曲げられて前記発熱部品を固定したり、折り曲げられた後で伸ばされて前記発熱部品の固定を解除したりできる複数の係止部材を含み、実装基板部と分離可能である。

好ましくは、電子回路基板は、実装基板部と仮止め基板部との境界に、溝又はスリットを有する。

この場合、仮止め基板部が電子回路基板から分離されやすい。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［電子回路基板の構成］
図１〜３を参照して、本発明の実施の形態による電子機器の電子回路基板１は、実装基板部１０と仮止め基板部２０とを備える。実装基板部１０と仮止め基板部２０との間には、隙間（以下、スリットという）３０が形成されており、隣り合うスリット３０同士の間には、ゲート３１が形成されている。仮止め基板部２０は、実装基板部１０とゲート３１でつながっている。

実装基板部１０には、図示しない配線パターンが印刷されている。また、実装基板部１０には、配線パターンに対応して、図示しない複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔には、リード部品（ラジアルリード部品及びアキシャルリード部品）のリード端子が挿入される。実装基板部１０には、面実装部品（以下、チップ部品という）や上述のリード部品が実装される。

実装基板部１０はさらに、仮止め基板部２０近傍の縁部に、配線パターンに対応した複数の貫通孔１１を有する。複数の貫通孔１１には、パワートランジスタ等の発熱部品のリード端子が挿入される。

仮止め基板部２０は、仮止め機構を有し、仮止め機構により発熱部品を一時的に固定する。仮止め機構は、複数の係止部材２１及び２２を含む。複数の係止部材２１及び２２は、仮止め基板部２０の表面上に立設され、発熱部品の幅に対応して配置されている。より具体的には、係止部材２１及び２２は、発熱部品の幅に相当する間隔を空けて立設される。発熱部品は、係止部材２１及び２２の間に挟まれる。

各係止部材２１、２２は、門型のフレームからなり、フレームの脚部は仮止め基板部２０の表面に固定されている。係止部材２１及び２２は、折り曲げ可能な素材からなる。たとえば、係止部材２１及び２２は、折り曲げ可能な金属からなる。係止部材２１及び２２の高さＨＥは、発熱部品の高さよりも高い。係止部材２１及び２２の間に発熱部品が載置された後、係止部材２１及び２２の各々は、載置された発熱部品側にそれぞれ折り曲げられる。より具体的には、各係止部材のうち、発熱部品の高さよりも高い部分が、発熱部品側に折り曲げられる。これにより、係止部材２１及び２２は発熱部品を把持し、発熱部品が仮止め基板部２０の表面上に固定される。

仮止め基板部２０は、発熱部品のリード端子が貫通孔１１に半田付けされるまで発熱部品を表面上に固定する。発熱部品のリード端子が半田付けされた後、係止部材２１及び２２による発熱部品の固定が解除され、仮止め基板部２０は、電子回路基板１から切り離される。

［電子機器の製造方法］
上述の電子回路基板１を用いれば、発熱部品を手作業で半田付けすることなく、他の電子部品と同様にフロー半田付け法により半田付けすることができる。さらに、発熱部品を固定する土台として、放熱部材であるサブヒートシンクを電子回路基板に予め取り付ける必要もないため、サブヒートシンクを取り付けるためのねじ孔等を設けるスペースが不要になる。以下、電子回路基板１を用いた電子機器の製造方法を説明する。

図４を参照して、電子機器の製造方法は、電子部品を電子回路基板１上に装着又は実装する装着工程（Ｓ１〜Ｓ６）と、装着された電子部品をフロー半田付け法により半田付けするフロー半田工程（Ｓ７）と、フロー半田工程を実行後の電子回路基板を用いて電子機器を組み立てる組立工程とを含む（Ｓ８〜Ｓ１０）。

装着工程では、初めに、電子回路基板１の実装基板部１０の表面上にチップ部品を実装する（Ｓ１）。この工程では、チップ部品はリフロー半田付け法により半田付けされる。具体的には、チップ部品は、周知の部品実装装置により、実装基板部１０の表面上に装着される。実装基板部１０の表面上には、所定のパターンの半田ペーストが印刷されており、チップ部品は、印刷された半田ペースト上に装着される。そして、リフロー処理により半田ペーストが溶融され、チップ部品が半田付けされる。

チップ部品が電子回路基板１の表面に半田付けされた後、周知の部品実装装置を用いて、リード部品が実装基板部１０の表面上に装着される（Ｓ２）。リード部品のリード端子は実装基板部１０に形成された複数の貫通孔に挿入され、これにより、リード部品が実装基板部１０に装着される。なお、この段階では、リード部品は実装基板部１０に半田付けされていない。

続いて、チップ部品がグルー処理により、実装基板部１０の裏面上に実装される（Ｓ３）。グルー処置では、チップ部品は接着剤により実装基板部１０の裏面上に固着される。なお、この段階では、実装基板部１０の裏面上のチップ部品は半田付けされていない。

以上の工程では、周知の部品実装装置を用いて電子部品（チップ部品及びリード部品）を装着したが、電子回路基板１に実装される複数の電子部品の中には、部品実装装置で実装できずに手作業で装着される電子部品も存在する。そこで、次の工程で、部品実装装置で実装できない電子部品が、手作業により、実装基板部１０の表面上に装着される。

このとき、図５〜図７に示すように、複数の発熱部品４０が、仮止め基板部２０の表面上に載置される（Ｓ５）。発熱部品４０は、素子本体が内包された樹脂モールド４１と、樹脂モールド４１の後端に結合された放熱板４２と、樹脂モールド４１の先端から延在する複数のリード端子４３とを備える。

発熱部品４０は、係止部材２１及び２２の間に挟まれて載置される。さらに、発熱部品４０のリード端子４３は、実装基板部１０内の貫通孔１１に挿入される。そのため、発熱部品４０は、電子回路基板１の表面に対する水平方向にずれにくい。

続いて、係止部材２１及び２２の間に装着された発熱部品４０は、係止部材２１及び２２により、上下方向にずれないように固定される（Ｓ６）。図７を参照して、係止部材２１及び２２の高さＨＥは、発熱部品４０の高さＨ４０よりも高い。図８〜図１０に示すように、係止部材２１、２２の上部は、対応する発熱部品側に折り曲げられる。係止部材２１及び２２の折り曲げられた部分２１Ａ及び２２Ａは、発熱部品４０を上面から抑える。そのため、発熱部品４０が上下方向にずれるのを抑えることができる。なお、係止部材２１及び２２の折り曲げ作業は、手作業で行ってもよいし、装置を用いて行ってもよい。

続いて、フロー半田付け法により、電子回路基板１上に装着されたリード部品及び裏面に装着されたチップ部品のリード端子を半田付けする（Ｓ７）。初めに、電子回路基板１の裏面にフラックスが塗布される。フラックスは、半田の濡れ広がり性を高める役割を有する。

フラックスが塗布された電子回路基板１の裏面を、溶融した半田からなる噴流に浸す。このとき、電子回路基板１の裏面に溶融半田が付着し、凝固する。以上の工程により、発熱部品４０を含む複数のリード部品及び裏面に接着されたチップ部品の端子が、電子回路基板１に半田付けされる。このように、本実施の形態では、発熱部品４０は、手作業で半田付けされるのではなく、他の電子部品と同じく、フロー半田付け法により半田付けされる。

フロー半田工程が完了した後、電子機器の組立工程が実行される（Ｓ８〜Ｓ１０）。初めに、発熱部品４０の仮止め基板部２０への固定を解除する（Ｓ８）。具体的には、係止部材２１及び２２を発熱部品４０から外す。たとえば、折り曲げられた部分２１Ａ及び２２Ａを伸ばして、元の状態に戻す。これにより、発熱部品４０は、半田付けされたリード端子４３により実装基板部１０にのみ結合される。

係止部材２１及び２２による固定を解除した後、電子回路基板１から仮止め基板部２０を切り離す（Ｓ９）。実装基板部１０と仮止め基板部２０とをつなぐ全てのゲート３１を切断すれば、図１１及び図１２に示すように、仮止め基板部２０は電子回路基板１から切り離される。仮止め基板部２０を切り離された電子回路基板１では、発熱部品４０の樹脂モールド４１及び放熱板４２が、実装基板部１０からはみ出しており、樹脂モールド４１及び放熱板４２は、リード端子４３により支持されている。

仮止め基板部２０が切り離された電子回路基板１は、図１３に示すように、電子機器の外装ケースに相当するヒートシンク５０に取り付けられる（Ｓ１０）。電子回路基板１は、ねじ６０により、ヒートシンク５０に螺着される。このとき、実装基板部１０からはみ出した状態で支持されている発熱部品４０は、ヒートシンク５０と面接触して結合されているサブヒートシンク５１上に面接触される。このとき、放熱板４２に設けられたねじ孔４５にねじ６１が挿入され、サブヒートシンク５１は、実装基板部１０に取り付けられることなく、発熱部品４０に着設される。

各発熱部品４０は、係止部材２１及び２２により、仮止め基板部２０上に固定された状態で半田付けされる。そのため、各発熱部品４０の底面４４は、同一平面状に揃えられている。その結果、各発熱部品４０の底面４４は、いずれもサブヒートシンク５１の上面５２と面接触し、いずれかの発熱部品４０の底面位置が他の発熱部品４０の底面位置からずれてサブヒートシンク５１の上面５２と接触しないという問題が生じない。そのため、発熱部品４０をねじ６１によりサブヒートシンク５１に螺着するときに、底面位置のずれによりリード端子４３に生じるストレスを抑えることができる。カバー７０がねじ６２でヒートシンク５０に螺着され、電子機器が完成する。

以上、上述の電子機器の製造方法では、分離可能な仮止め基板部２０を有する電子回路基板１を用いることにより、発熱部品４０を他の電子部品と同様の方法で半田付けすることができる。さらに、電子回路基板にサブヒートシンク５１を取り付ける必要がないため、サブヒートシンク５１を固定するためのねじ等を配設する固定領域を電子回路基板上に設けなくてよい。そのため、電子回路基板上で電子部品を実装可能な領域が増大する。
また、係止部材２１及び２２により、発熱部品の配置位置を精度良く設定できるため、隣り合う発熱部品の間隔を狭くしても、発熱部品同士の接触を避けることができる。

なお、本実施の形態では、仮止め基板部２０と実装基板部１０との間にスリット３０を設けることにより、仮止め基板部２０を分離可能としたが、他の方法により仮止め基板部２０と実装基板部１０とを分離可能にしてもよい。たとえば、図１４に示すように、電子回路基板１の片面又は両面に溝３５を形成し、仮止め基板部２０と実装基板部１０との境界としてもよい。この場合であっても、溝３５により仮止め基板部２０を電子回路基板１から分離できる。

また、本実施の形態では、係止部材２１及び２２を門型のフレームとしたが、たとえば、図１５に示すように、係止部材２１及び２２は、折り曲げ可能な板状であってもよい。また、発熱部品４０を載置した後、門型のフレームからなる係止部材２１及び２２のフレーム内側上部に棒材を挿入し、棒材により発熱部品４０を上面から抑えてもよい。要するに、仮止め基板部２０上に形成される仮止め機構は、各発熱部品４０を、電子回路基板１の表面に対して左右方向及び上下方向に揺れ動かないように固定でき、かつ、固定を解除できる機構であればよい。

また、図１では、係止部材２１及び２２を一列に配置したが、図１６に示すように、係止部材２１が放熱板４２側に配置され、係止部材２２が樹脂モールド４１側に配置されてもよい。このような配置としても、発熱部品４０を挟むことができ、かつ、折り曲げることで、発熱部品の上下方向へのずれを抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態による電子回路基板の上面図である。 図１中の矢印ＩＩ方向から見た電子回路基板の側面図である。 図１中の矢印ＩＩＩ方向から見た電子回路基板の側面図である。 本発明の実施の形態による電子機器の製造方法の各工程を示すフロー図である。 発熱部品が実装された電子回路基板の上面図である。 図５中の矢印ＶＩ方向から見た電子回路基板の側面図である。 図５中の矢印ＶＩＩ方向から見た電子回路基板の側面図である。 発熱部品が仮止めされた電子回路基板の上面図である。 図８中の矢印ＩＸ方向から見た電子回路基板の側面図である。 図８中の矢印Ｘ方向から見た電子回路基板の側面図である。 仮止め基板部が切り離された電子回路基板の正面図である。 図１１中の矢印ＸＩＩ方向から見た電子回路基板の側面図である。 電子機器の断面図である。 図２と異なる、他の電子回路基板の側面図である。 図２及び図１４と異なる、他の電子回路基板の側面図である。 図１と異なる、他の電子回路基板の正面図である。

符号の説明

１ 電子回路基板
１０ 実装基板部
１１ 貫通孔
２０ 仮止め基板部
３０ スリット
３５ 溝
４０ 発熱部品
４３ リード端子
５０ ヒートシンク
５１ サブヒートシンク

Claims (3)

1. 複数の電子部品が実装される領域と発熱部品の端子が挿入される貫通孔とを有する実装基板部と、前記発熱部品の幅に対応した間隔で立設され折り曲げ可能な複数の係止部材を含み前記実装基板部と分離可能な仮止め基板部とを備えた電子回路基板を準備する工程と、
   前記実装基板部上に前記複数の電子部品を装着する工程と、
   前記発熱部品の端子を前記貫通孔に挿入する工程と、
   前記発熱部品を隣り合う前記係止部材の間に載置し、前記各係止部材を折り曲げて前記発熱部品を把持することにより、前記仮止め基板部の表面上に前記発熱部品を固定する工程と、
   前記実装基板部上に装着された電子部品及び前記貫通孔に挿入された前記発熱部品の端子を半田付けする工程と、
   半田付けした後、前記各係止部材を伸ばすことにより、前記発熱部品の固定を解除する工程と、
   前記固定を解除した後、前記電子回路基板から前記仮止め基板部を分離する工程と、
   前記発熱部品に放熱部材を着設する工程とを備えることを特徴とする電子機器の製造方法。
2. 複数の電子部品が実装される領域と発熱部品の端子が挿入される貫通孔とを有する実装基板部と、
   前記発熱部品の幅に対応した間隔で立設され、折り曲げられて前記発熱部品を固定したり、折り曲げられた後で伸ばされて前記発熱部品の固定を解除したりできる複数の係止部材を含み、前記実装基板部と分離可能な仮止め基板部とを備えることを特徴とする電子回路基板。
3. 請求項２に記載の電子回路基板であってさらに、
   前記実装基板部と前記仮止め基板部との境界に、隙間又は溝を有することを特徴とする電子回路基板。

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