JP4830603B2 - 金属部品の取付構造、及び金属部品の取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板に取付ける板金部品において、該板金部品と該プリント基板との固定部との半田状態を向上させることを目的とした、金属部品の取付構造、及び金属部品の取付方法に関するものである。

パソコン・テレビ等の情報機器、携帯電話に代表される携帯情報機器又は車載用機器等の各種電気機器には、その機能を達成させるため、当該機器の内部には、プリント基板に種々の電子部品を実装させ収納している。

これらの機器に用いられるプリント基板（Printed circuit board）は、一般的には、PCBや印刷配線板とも呼ばれる。JIS C ５６０３-１９９３プリント配線板用語では、「プリント配線（回路設計に基づいて、部品間を接続するために導体パターンを絶縁基板の表面又は表面とその内部に、プリントによって形成する配線又はその技術）を形成した板」と定義している。

プリント基板の構造を図４に示す。図４は、片面プリント基板の基材５１に、電子部品５２を乗せ、銅箔５３にハンダ５４ａによって実装させたものである。
基材５１は、硬質の物質が用いられ、紙フェノールやガラス布エポキシ等が用いられる。銅箔５３のうち、電子部品５２の端子６０がハンダ付けされる部分即ち半田が付着する部分を、ランド６という。
ランド６の形は、銅箔の形だけで決まるものではなく、ソルダレジスト（solder resist）又は単にレジストという絶縁性のインクの膜を施して、ハンダ付けのときにハンダが不必要な部分まで流れないようにしている。
図４の拡大図ｂは電子部品５２の実装終了後における、ハンダ５４ａの状態を示す。ハンダ５４ａは、銅箔５３のランドに付着し、レジスト５５及び基材５１には付着しない。

両面プリント基板の構造を図５に示す。両面プリント基板では、部品を実装しない面にも回路を形成できるように、スルーホール（through hole）５６という穴加工が行われる。
スルーホール（throughhole）５６は、円筒状の銅箔を無電解メッキによって形成して、プリント基板の表と裏を電気的に接続している。
図５の拡大図ｃは電子部品５２の実装終了後における、半田５４ｂの状態を示す。
半田付けがされると、半田５４ｂはスルーホール（through hole）５６に充満する。
スルーホール５６を施した場合のプリント基板５１と端子６０を固定する半田５４ｂの体積は、スルーホール５６を施さない場合の半田５４aの該体積よりも大きい。従って、スルーホール５６を施した場合のプリント基板５１と端子６０との固定力は、スルーホール５６を施さない場合よりも強いことがわかる。

トランジスタやマイコンなど発熱しやすい電子部品は、温度上昇による破損又は機能低下を防止するため、発生した熱を放熱する必要がある。電子部品を金属部品に取付け、これらをプリント基板に実装させる。実装された金属部品を各種電気機器の本体側へ固定することにより、上記放熱を行うことが一般的に行われている。
また、外形サイズの大きな電子部品は、プリント基板への実装した後の固定力を担保するため、金属部品によって、電子部品を把持し、プリント基板へ半田付けする構造が採られている（例えば、特許文献１）。

金属部品をプリント基板に固定するには、上記のように半田付けにより行われる。半田付けは、自動的に行う半田付け装置によって行われる。
この半田付け装置は、プリント基板を自動送り装置により、半田槽より吹き上がられる半田噴流の頂点を通過させることによって半田付けの自動化を実現している（例えば、特許文献２）。

実用新案出願公告 平４−３２７７８公報 実開平６−６０１７２公報

自動送り装置は、半田槽より吹き上げられる半田噴流の頂点を通過させることによって、プリント基板の半田付けを自動化している。当該半田付けは、半田槽を通過することによる半田の付着によって行われる。従って、ランド６に対して半田の流れを均等な状態にしなければ、半田が均一に付着しないこととなる。

図６は自動送り装置により半田付けされた舌片３の半田状態を示す。図中の矢印は、プリント基板の送り方向を示す。半田槽を通過するプリント基板における半田ｄに付着しようとする半田の流れは、舌片３を壁にしてｄへ回り込む状態となる。従って、半田５４ｃに比べ半田ｄでは、半田が十分に回りこまない事態が生じる。
その為、ｄでの半田状態は、半田が付着する体積が少なく、全体として不均一な状態となる場合がある。

また、プリント基板に実装された金具の舌片３は、プリント基板の半田面に対して、突出した形状をしているため、当該舌片３の頂点に半田が氷柱状に付着しやすい。このように付着した半田は、振動等により事後的に分離し、電気機器等のショートを引き起こす等の問題が発生する。

図７は舌片３の頂点に半田が氷柱状に付着した状態を示す。図中の矢印は、プリント基板の送り方向を示す。ｅは舌片３の頂点に半田が氷柱状に付着した状態である。

上記の課題を改善するために、半田付け修正工程を設けている。これは、半田付け装置による半田付け終了後、手作業にて再度半田付けを行うものである。このような半田付け修正工程を設けることは、製造コストの増加につながり、製品製造における経済性を著しく損なうものである。

本発明は、半田状態を均一なものとすることができる金属部品の取付構造、及び金属部品の取付方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、被半田付け部に半田を流すことによって、金属部品と基材とが取り付けられた取付構造において、前記金属部品は、前記金属部品の本体部分から突出している舌片を有しており、前記基材は、前記金属部品の前記舌片が嵌入される穴部又は切り欠き部である嵌入部と、前記基材の前記舌片が嵌入される側とは反対側の面における前記嵌入部の周辺に設けられた、半田が付着したコの字型形状のランド部とを有しており、前記舌片と前記ランド部とは、前記舌片が前記嵌入部に嵌入された状態で、半田付けされており、前記ランド部は、前記嵌入部の周辺のうちの、半田の流れに対向する辺と向かい合う辺以外の辺において、半田が付着しているように形成された前記コの字型形状であることを特徴とする金属部品の取付構造を提供する。

また、上記課題を解決するため、被半田付け部に半田を流すことによって、金属部品と基材とを取り付ける取付方法において、前記金属部品は、前記金属部品の本体部分から突出している舌片を有しており、前記基材は、前記金属部品の前記舌片が嵌入される穴部又は切り欠き部である嵌入部と、前記基材の前記舌片が嵌入される側とは反対側の面における前記嵌入部の周辺に設けられる、半田が付着するコの字型形状のランド部とを有しており、前記舌片が前記嵌入部に嵌入された状態で、前記嵌入部の周辺のうちの、前記ランド部が設けられていない辺と向かい合う辺の方から、前記ランド部が設けられていない辺の方へと半田が流れるようにして、前記舌片と前記ランド部とを半田付けすることを特徴とする金属部品の取付方法を提供する。

本発明の金属部品の取付構造、及び金属部品の取付方法によれば、半田状態を均一なものとすることができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本願発明であるプリント基板における金属部品の取付構造の全体図を示したものである。図１は、基材５１に金属部品１が取付けられ、その後、半田付け装置により半田付けされたものである。

図１のa部は、半田付けされた状態の拡大図を示す。基材５１に設けられた切り欠き部７に金属部品１の舌片３が挿入され、基材５１と当該舌片３が半田にて固定されている状態を示す。

当該舌片３が、基材５１の半田面４と同一面以下、即ち、図１のa部に示された寸法値ＡがＡ≧０となることにより、半田が氷柱状に固着することを防止している。

また、半田付けされる際の、半田の流れがプリント基板に取付けられた金属部品の舌片３を壁にしてランドへ回り込む状態となる部分のランドを削除しており、これにより、半田状態を均一なものとしている。

実施例１を図２に基づいて説明する。図２は、基材５１に穴部２を、設けた場合の実施例を示す。図２の矢印は、半田付け装置にて、プリント基板が自動送り装置により送られる方向を示している。半田の流れがプリント基板に取付けられた金属部品の舌片３を壁にしてランドへ回り込む状態となる部分のランドを削除し、未ランド部分５とすることにより、半田状態を均一なものとしている。

実施例２を図３に基づいて説明する。図３は、基材５１の厚さを１．６ｍｍに、金属部品の舌片３の上端部の高さＢを１．５±０．１ｍｍに設定したものである。図中の矢印は、プリント基板の送り方向を示す。
±０．１は、金属部品の舌片３の上端部の高さＢにおける寸法のばらつきの範囲を示したものである。上記寸法設定によれば、機材５１の寸法は1.6ｍｍであるのに対し、金属部品の舌片３の上端部の高さＢにおける寸法は、最小値1.4ｍｍから最大値1.6ｍｍの範囲でばらつくこととなる。

しかし、上記寸法設定によれば、金属部品の舌片３の上端部の高さＢにおける寸法が、最大値１．６ｍｍの場合でも、舌片３は、基材５１の半田面４と同一面、即ち、図１のa部に示されたＡがＡ＝０となる。従って、半田状態を均一なものとし、且つ、半田が氷柱状に固着することを防止することができる。

また、半田槽を通過するプリント基板におけるランド６に付着する半田の流れは、舌片３を壁にして回り込む状態となるが、当該部分にはランド６を設定していないため、半田状態が均一となる。

なお、図１、図２又は図３には示していないが、穴部２又は切り欠き部７スルーホールを施すこともできる。

本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、プリント基板の形状に応じて、あるいは、取付金具等の形状に応じて、種々の形態をとることが可能である。
本発明によれば、半田が付着する金属部品をプリント基板の半田面より低くすることにより、半田状態を均一なものとし、且つ、半田が氷柱状に固着することを防止することができる。
本発明によれば、半田付け装置によって半田付けされるプリント基板において、半田の流れがプリント基板に取付けられた金属部品の舌片３を壁にしてランドへ回り込む状態となる部分のランドを削除することにより、当該部分には半田がのらないため、半田状態を均一なものとすることができる。
本発明によれば、半田状態を均一なものとし、且つ、半田が氷柱状に付着することを防止することができる。
本発明によれば、半田状態を均一なものとし、且つ、半田が氷柱状に付着することを防止することができると共に、該金属部品とプリント基板の固定力の向上を担保することができる。

本発明のプリント基板における金属部品等の取付構造を示す図である。 本発明のプリント基板における金属部品等の取付構造の実施例１を示す図である。 本発明のプリント基板における金属部品等の取付構造の実施例２を示す図である。 プリント基板の構造を示した図である。 両面プリント基板の構造を示した図である。 自動送り装置により半田付けされた舌片の半田状態を示す図である。 舌片の頂点に半田が氷柱状に固着した状態を示す図である。

１ 金属部品
２ 穴部
３ 舌片
４ 半田面
５ 未ランド部分
６ ランド
７ 切り欠き部
５１ 基材
５２ 電子部品
５３ 銅箔
５４ａ 半田
５４ｂ 半田
５４ｃ 半田
５５ レジスト
５６ スルーホール
６０ 端子

Claims (4)

1. 被半田付け部に半田を流すことによって、金属部品と基材とが取り付けられた取付構造において、
   前記金属部品は、前記金属部品の本体部分から突出している舌片を有しており、
   前記基材は、前記金属部品の前記舌片が嵌入される穴部又は切り欠き部である嵌入部と、前記基材の前記舌片が嵌入される側とは反対側の面における前記嵌入部の周辺に設けられた、半田が付着したコの字型形状のランド部とを有しており、
   前記舌片と前記ランド部とは、前記舌片が前記嵌入部に嵌入された状態で、半田付けされており、
   前記ランド部は、前記嵌入部の周辺のうちの、半田の流れに対向する辺と向かい合う辺以外の辺において、半田が付着しているように形成された前記コの字型形状であることを特徴とする金属部品の取付構造。
2. 前記舌片は、前記舌片の先端が、前記基材の前記ランドを含む面に位置するか、前記基材の前記ランドを含む面よりも前記本体部分側に位置するように、前記嵌入部に嵌入されていることを特徴とする請求項１記載の金属部品の取付構造。
3. 被半田付け部に半田を流すことによって、金属部品と基材とを取り付ける取付方法において、
   前記金属部品は、前記金属部品の本体部分から突出している舌片を有しており、
   前記基材は、前記金属部品の前記舌片が嵌入される穴部又は切り欠き部である嵌入部と、前記基材の前記舌片が嵌入される側とは反対側の面における前記嵌入部の周辺に設けられる、半田が付着するコの字型形状のランド部とを有しており、
   前記舌片が前記嵌入部に嵌入された状態で、前記嵌入部の周辺のうちの、前記ランド部が設けられていない辺と向かい合う辺の方から、前記ランド部が設けられていない辺の方へと半田が流れるようにして、前記舌片と前記ランド部とを半田付けすることを特徴とする金属部品の取付方法。
4. 前記舌片の先端が、前記基材の前記ランドを含む面に位置するか、前記基材の前記ランドを含む面よりも前記本体部分側に位置するように、前記舌片が前記嵌入部に嵌入されている状態で、前記舌片と前記ランド部とを半田付けすることを特徴とする請求項３記載の金属部品の取付方法。

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