JP4697665B2 - 電子機器用板金部品 - Google Patents

Description

本発明は、例えばバスバー等の板金配線やヒートシンク等の放熱器などといった、金属を母材とし、電子機器に使用される電子機器用板金部品に関する。

従来、例えばバスバーやヒートシンクなどの電子機器用板金部品は、銅等の金属条材をプレス成形等した後、母材の酸化（腐食）を防ぐための表面処理として鉛を含有したメッキが一般的に行われていた。しかし、近年の環境問題から鉛を排除する必要があり、この代替策として錫，金等の金属メッキを施す試みがなされている。例えば特許文献１では、鉛フリー化に対応すべく、銅又は銅合金からなる導電材を錫メッキすることにより母材の保護を行っている。
特開２００５−３０７２４０号公報 特開２００５−７４４８４号公報

しかし、上記金属メッキには諸所の問題が発生しやすい。錫メッキに関しては、特許文献１にも記載があるように、ウイスカー（針状単結晶）が発生しやすいという問題がある。その他、ニッケルメッキに関してははんだ付け性、金メッキに関してはコストアップなどの問題がある。また、このような金属メッキはメッキ工程が必要で多くの化学物質が使用されるため、環境の観点から好ましくなく、コスト的にも高くなりやすいという別の問題もある。電子機器の中でもとりわけ電源装置では、大電流回路部分にバスバーやヒートシンク等の板金部品が多用されるため、上述の諸問題が大きく影響することとなる。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、安価かつ手軽に母材を保護することができる表面処理を施した電子機器用板金部品を提供することを目的とする。

本発明における請求項１では、金属を所定の形状に成形してなる板金部材からなり、電子機器を構成する部材に取り付けられる電子機器用板金部品において、前記板金部材をフラックス層で被覆し、このフラックス層は前記板金部材に水溶性フラックスによる表面処理を施して形成され、前記フラックス層の経年劣化を防ぐための防湿層を、前記フラックス層の上から被覆し、前記部材との接触部には前記防湿層を形成しない様にし、前記板金部材はネジ螺着により前記部材に取り付けられて、前記接触部を介してにより前記部材と電気的に接続している。

このようにすると、板金部材がフラックス層により保護され、板金部材の酸化，腐食を防ぐことができる。

また、フラックス層を薄くすることができるため、他の部材への取り付け時に良好な電気伝導性，熱伝導性を確保することができる。

そして、水溶性フラックスによる表面処理で形成されたフラックス層が大気中の水分により溶けて板金部材表面が露出する虞を払拭することができる。また、防湿層に用いられる防湿剤の性質によっては防湿層が絶縁層として作用する場合があるため、他の部材との接触部に、フラックス層の経年劣化を防ぐための防湿層が形成されないようにし、板金部材をネジ螺着により前記部材に取り付けて、接触部を介してによりその部材と電気的に接続するようにしている。

本発明の請求項１によると、安価かつ手軽に母材を保護することができる表面処理を施した電子機器用板金部品を提供することができ、また電子機器用板金部品に適した表面処理とすることができる。

さらに、表面処理に水溶性フラックスを用いた場合の経年劣化を防ぐことができると共に、他の部品との接触部に絶縁層として作用する防湿層を形成しないようにできる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における電子機器用板金部品の好ましい実施例を説明する。

図１は、本発明の電子機器用板金部品の断面図である。板金部品１は、例えば銅や銅合金などの金属からなる板金部材２を後述するフラックス層３で被覆して構成されている。板金部材２は、板金部品１の母材であり、用途に応じて様々な形状に加工，成形される。例えば、電源回路を形成する導電パターンとして用いられるバスバーであれば細長い帯状となり、電源回路の発熱部品を放熱させる放熱器として用いられるヒートシンクであればある程度の厚みを有する板状となり必要に応じて複数のフィンが設けられる。

本発明を特徴づけるフラックス層３について詳述する。フラックス層３は、板金部品１表面をフラックスで表面処理することにより形成された保護層であり、板金部材２を酸化，腐食から保護するために設けられている。フラックス層３の形成方法としては、例えば、板金部材２表面にフラックスをハケやスプレー等により塗布したり、板金部材２をフラックスに浸漬したりするなどして形成される。一般的に、フラックスははんだ付けする金属表面の酸化物を除去してはんだの濡れ性を高めるものであるが、例えば上記特許文献２に開示されるように、大別してロジン系フラックスと水溶性フラックスがある。具体的には、周知のロジン系フラックスとしてはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）のような有機溶媒にロジン（松脂）を溶解したものがあり、一方、周知の水溶性フラックスとしてはグリコール系の物質に有機酸などの活性剤を添加したものがある。もちろん、これら以外のあらゆるフラックスが使用可能である。

図２は、本発明の電子機器用板金部品の変形例を示す断面図である。板金部品10は、板金部材２をフラックス層３で被覆し、さらにフラックス層３の上から防湿層４で被覆して構成されている。水溶性フラックスは水に溶ける性質を有しているため、フラックス層３が大気中の水分等で次第に溶ける虞があり、何年かすると板金部材２表面が露出して酸化に至る可能性がある。このような水溶性フラックスを用いたフラックス層３の経年劣化を防ぐために、例えば防湿スプレーなどの防湿剤を吹き付ける等して防湿層４を形成する。防湿層４となる防湿剤としては、プリント配線基板の保護に一般的に使用されているレジストなども使用できる。板金部品10では防湿層４は板金部材２を全て被覆しているわけではなく、板金部材２の一方の端部２ａ部分のみ防湿層４が形成されていない。板金部品10は、他の部品に取り付けられ、前述のように導電パターンや放熱器として作用する部品であるため、その表面には優れた電気伝導性（又は熱伝導性）が要求される。防湿層４に用いられる防湿剤の性質によっては防湿層４が絶縁層として作用する場合があるため、例えばはんだ付けを行う部分や発熱部品と接触させる部分などの他の部品との接触部には、マスキングを施して防湿層４が形成されないようにしている。なお、同図に示した板金部品10はその一例を示したものであることは言うまでもない。

板金部品１の具体的な使用例について図３を参照しながら説明する。同図は、板金部品１が装置された電源装置20の斜視図である。ここでの板金部品１は、ヒートシンク１ａ，１ｂ，１ｃ、バスバー１ｄとして電源装置20を構成するプリント配線基板21に実装されている。プリント配線基板21にはその他、例えばトランス，チョークコイル，電解コンデンサなどの回路部品22が複数実装されている。

これら回路部品22のうち、23，25は例えばトランジスタやダイオードなどの発熱部品であり、この発熱部品23，25にヒートシンク１ａ〜１ｃが取り付けられている。ヒートシンク１ａはプリント配線基板21の長手方向一側に沿って壁状に立設されたものであり、はんだ付けやネジ螺着等によりプリント配線基板21に固定されている。また、ヒートシンク１ａはネジ24の螺着により発熱部品23の背面に取り付けられており、発熱部品23が取り付けられた部分の上端は断面Ｌ字状になるように発熱部品23と反対方向へ折り曲げ成形されている。ヒートシンク１ｂ，１ｃはプリント配線基板21の長手方向に沿って壁状に立設されたものであり、ネジ24の螺着により発熱部品23の背面にヒートシンク１ｂ，１ｃが一部重なった状態で共に取り付けられている。ヒートシンク１ｂ，１ｃもヒートシンク１ａと同様にはんだ付けやネジ螺着等によりプリント配線基板21に固定されている。

バスバー１ｄは回路部品22間を電気的に接続する導電パターンであり、その本体部から突出した挿入部（図示せず）が、プリント配線基板21に設けられたスルーホール（図示せず）に挿入された状態ではんだ付け接続されている。

これら板金部品１をプリント配線基板21に取り付け固定する手段としては、プリント配線基板21に設けられたスルーホールを利用した挿入実装や、プリント配線基板21に設けられたランドにはんだ付けする表面実装や、ネジ螺着などがある。ここで板金部品１のその他の使用態様について図４〜７を参照して説明する。

図４では、板金部品１をコの字状のバスバーとしてプリント配線基板30に挿入実装している。プリント配線基板30には、スルーホール31が穿設されており、このスルーホール31に板金部品１の挿入部となる２つの端部２ａ，２ａを挿入し、半田付けすることにより板金部品１がプリント配線基板30に取り付けられる。また、同図における板金部品１のうちプリント配線基板30に対向する架橋部には例えばダイオードやトランジスタなどの半導体素子32がネジ33により取り付けられ、電気的，熱的に接続されている。もちろん半導体素子32を板金部品１の架橋部に半田付け接続してもよい。

図５では、図４と同様に板金部品１がコの字状のバスバーとして使用されているが、図５における板金部品１はプリント配線基板30に表面実装されている。すなわち、板金部品１の実装部となる２つの端部２ａ，２ａは互いに外向きに折り曲げ成形されており、この端部２ａ，２ａがプリント配線基板30の表面に形成されたランド35，35に載置された後、半田付け接続されている。

図６では、板金部品１の形状自体は図５と同じであるが、図６における板金配線１はプリント配線基板30にネジ螺着により取り付けられている。すなわち、板金部品１の実装部となる端部２ａとランド35にはネジ孔が穿設され、この端部２ａがランド35に載置された後、前記ネジ孔にネジ33を螺合させることにより端部２ａがランド35に締結接続されている。

図７では、図４〜６とは異なり、板金部品１が例えばアルミシャーシなどの筐体37にネジ螺着により取り付けられている。すなわち、板金部品１の接続部となる端部２ａと筐体37にはネジ孔が穿設され、この端部２ａを筐体37に当接させた後、筐体37の外側から前記ネジ孔にネジ33を螺合させることにより端部２ａが筐体37に締結接続されている。なお、筐体37は接地されており、板金部品１はフレームグランド（ＦＧ）接続用バスバーとなる。板金部品１がヒートシンクであれば、板金部品１を例えばアルミなどの放熱性に優れた材料からなる筐体37に熱的に接続することにより、板金部品１の冷却効果を高めることができる。

これら図４〜７における板金部品１を防湿層４で被覆して図２で示した板金部品10としてもよいが、前述のように、優れた電気伝導性又は熱伝導性が要求される他の部材との接触部には、防湿層４が形成されないようにするのが好ましい。具体的には、図４における板金部品１ではプリント配線基板30のスルーホール31に挿入される部分と半導体素子32の背面との接触面であり、図５及び図６における板金部品１ではプリント配線基板30のランド35との接触面であり、図７における板金部品１では筐体37との接触面である。

ところで、フラックス層３の形成にロジン系フラックスを使用した場合には、板金部材２がロジンによりコーティングされることからフラックス層３がマイクロオーダの厚みとなるので、ネジ螺着により他の部材に面接触させて取り付けるのには不向きである。しかし、フラックス層３の形成に水溶性フラックスを使用した場合には、フラックス層３が板金部材２との化学反応により形成されたオングストロームオーダの厚みを有する薄膜（例えば銅とイミダゾールの錯化合物）となるので、発熱部品23，25をネジ24，24で板金部品１に締付ければ、その部分のフラックス層３が破れて板金部材２表面が他の部材と直接面接触するため良好な電気伝導性，熱伝導性が確保される。なお、板金部品１を他の部材に半田付け接続する場合には、ロジン系フラックスであってもフラックス層３が半田付け時に溶解するためこのような問題はない。但し、一般にフラックスが多すぎるとはんだ付け性が悪くなるため、板金部品１のはんだ付け部分はフラックスの付け方を変えて、フラックス層３をはんだ付けに適した厚みに調整するのが好ましい。

以上のように本実施例では、金属を所定の形状に成形してなる板金部材２からなり、電子機器としての電源装置20を構成する部材に取り付けられる電子機器用の板金部品１（ヒートシンク１ａ，１ｂ，１ｃ、バスバー１ｄ）において、板金部材２をフラックス層３で被覆し、このフラックス層３は水溶性フラックスによる表面処理を施して形成され、フラックス層３の経年劣化を防ぐための防湿層４を、フラックス層３の上から被覆し、電源装置20を構成する部材との接触部に防湿層４を形成しない様にし、板金部材２はネジ螺着により部材に取り付けられて、接触部を介してによりこの部材と電気的に接続している。

このようにすると、板金部材２がフラックス層３により保護され、板金部材２の酸化，腐食を防ぐことができる。従って、安価かつ手軽に母材を保護することができる表面処理を施した電子機器用板金部品を提供することができる。

また、フラックス層３を薄くすることができるため、他の部材への取り付け時に良好な電気伝導性，熱伝導性を確保することができる。従って、電子機器用板金部品に適した表面処理とすることができる。

さらに、水溶性フラックスによる表面処理で形成されたフラックス層３が大気中の水分により溶けて板金部材２表面が露出する虞を払拭することができる。従って、表面処理に水溶性フラックスを用いた場合の経年劣化を防ぐことができる。また、防湿層４に用いられる防湿剤の性質によっては防湿層４が絶縁層として作用する場合があるため、他の部材との接触部には、フラックス層の経年劣化を防ぐための防湿層４が形成されないように、板金部材２をネジ螺着により前記部材に取り付けて、接触部を介してによりその部材と電気的に接続するようにしている。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明の実施例における電子機器用板金部品の断面図である。 本発明の変形例における電子機器用板金部品の断面図である。 本発明の電子機器用板金部品を装置した電源装置の斜視図である。 同上、具体的な使用態様の一例を示す要部縦断面図である。 同上、具体的な使用態様の一例を示す要部縦断面図である。 同上、具体的な使用態様の一例を示す要部縦断面図である。 同上、具体的な使用態様の一例を示す要部縦断面図である。

１ 板金部品
１ａ，１ｂ，１ｃ ヒートシンク（板金部品）
１ｄ バスバー（板金部品）
２ 板金部材
３ フラックス層
４ 防湿層
20 電源装置（電子機器）
30 プリント配線基板（部材）
32 半導体素子（部材）
37 筐体（部材）

Claims (1)

1. 金属を所定の形状に成形してなる板金部材からなり、電子機器を構成する部材に取り付けられる電子機器用板金部品において、
   前記板金部材をフラックス層で被覆し、このフラックス層は前記板金部材に水溶性フラックスによる表面処理を施して形成され、
   前記フラックス層の経年劣化を防ぐための防湿層を、前記フラックス層の上から被覆し、前記部材との接触部には前記防湿層を形成しない様にし、
   前記板金部材はネジ螺着により前記部材に取り付けられて、前記接触部を介してにより前記部材と電気的に接続することを特徴とする電子機器用板金部品。

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