JP5187020B2

JP5187020B2 - プリント基板ユニットおよび電子部品

Info

Publication number: JP5187020B2
Application number: JP2008160452A
Authority: JP
Inventors: 雅之伊東
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP2010003811A

Description

本発明は電解コンデンサといった電子部品およびプリント基板ユニットに関する。

例えばプリント配線板に実装されるアルミ電解コンデンサは広く知られる。アルミ電解コンデンサは、幾重にも重ね合わせられるアルミニウム製の陽極箔および陰極箔を備える。陽極箔および陰極箔の間には電解紙が挟み込まれる。電解紙に電解液が染み込む。

陽極箔および陰極箔にはそれぞれアルミニウム製の導電タブが接合される。導電タブの先端にはリードの一端が接合される。リードおよび導電タブの接合に先立ってリードの表面は予め錫めっき膜で覆われる。錫めっき膜の働きではんだ材料の濡れ性は高められる。実装にあたってリードは確実にプリント基板に接合されることができる。
特開２００７−６７１４６号公報国際公開第２００７／０４３１８１号パンフレット

リードは溶接で導電タブに接合される。溶接は錫めっき膜に応力を引き起こす。錫めっき膜ではいわゆるウィスカが発生してしまう。ウィスカがプリント基板上に落下すると、プリント基板上の配線パターンで短絡が発生してしまう。こうしたウィスカの落下は確実に回避されなければならない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、確実にウィスカの落下を回避することができる電子部品を提供することを目的とする。本発明は、そういった電子部品の実装で実現されるプリント基板ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、プリント基板ユニットは、密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材と、前記リードにはんだで接合される導電層を有するプリント配線板とを備える。

こういったプリント基板ユニットでは、溶接で生じる応力に基づき導電体およびリードの間でウィスカが発生することがある。ウィスカは密閉部材で受け止められる。ウィスカは貫通孔内に留められる。プリント配線板の表面に向かってウィスカの落下は確実に回避される。プリント配線板上ではウィスカに起因する短絡の発生は確実に防止される。

こういったプリント基板ユニットの実現にあたって特定の電子部品は提供されることができる。特定の電子部品は、密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材とを備える。

以上のように本発明によれば、確実にウィスカの落下を回避することができる電子部品およびプリント基板ユニットは提供される。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るプリント基板ユニットを概略的に示す。プリント基板ユニット１１はプリント配線板１２を備える。プリント配線板１２には電子部品の一具体例に係るアルミ電解コンデンサ１３が実装される。アルミ電解コンデンサ１３は部品本体１４を備える。部品本体１４はプリント配線板１２の表面に搭載される。部品本体１４には２本のリード１５が取り付けられる。各リード１５はプリント配線板１２を貫通する。各リード１５の先端はプリント配線板１２の裏面で突出する。プリント配線板１２の裏面には配線パターン１６が形成される。配線パターン１６は例えば銅といった導電材料から形成される。各リード１５の先端ははんだ１７で配線パターン１６に接合される。配線パターン１６およびリード１５の間でははんだ１７でいわゆるフィレットが形成される。

図２に示されるように、プリント配線板１２にはスルーホール１８が形成される。スルーホール１８は、プリント配線板１２に穿たれる貫通孔の内壁面に形成される導電壁１９を備える。個々のスルーホール１８は配線パターン１６すなわちランドに個別に接続される。個々のスルーホール１８の円柱空間内にリード１５は挿入される。

アルミ電解コンデンサ１３の部品本体１４は外装体２１を備える。外装体２１は円筒状の外装スリーブ２２を備える。外装スリーブ２２の一端は底板２２ａで閉じられる。外装スリーブ２２の他端は開口２３で開放される。開口２３にはパッキン２４がはめ込まれる。こうして外装体２１の内部には密閉空間２５が確立される。外装スリーブ２２は、例えばアルミニウムといった金属材料から成形されるスリーブ本体と、スリーブ本体を覆う樹脂製の外装材とから構成されればよい。パッキン２４は例えばブチルゴムといった弾性樹脂材料から成形される。パッキン２４には一対の貫通孔２６、２６が形成される。この貫通孔２６は密閉空間２５と外装体１２の外部空間とを相互に接続する。

外装体２１の密閉空間２５にはキャパシタンス素子２９が収容される。キャパシタンス素子２９の詳細は後述される。キャパシタンス素子２９に電荷は蓄えられる。キャパシタンス素子２９には１対の導電タブ３１が結合される。導電タブ３１は例えばアルミニウムといった導電性の金属材料から形成されればよい。導電タブ３１はそれぞれ個別に対応の貫通孔２６に収容される。

個々の導電タブ３１には前述のリード１５が結合される。結合にあたってリード１５は一端で対応の導電タブ３１に溶接で接合される。リード１５は例えば銅といった導電材料から形成されればよい。銅はめっき処理に基づき例えばニッケル膜で覆われればよい。リード１５の他端は貫通孔２６から突き出る。

図２に示されるように、パッキン２４は平坦な外面２４ａで外装体２１の外表面を形成する。外面２４ａには密閉部材３２が気密に重ね合わせられる。密閉部材３２は例えばシート状に形作られる。重ね合わせにあたって密閉部材３２はパッキン２４とプリント配線板１２との間に挟み込まれる。密閉部材３２は、気密に対応のリード１５を貫通させる１対の通過孔３３を区画する。ここでは、密閉部材３２は例えばシリコーンゴムといった熱収縮性ゴムから成形される。こうして密閉部材３２は２つの貫通孔２６を密閉する。したがって、溶接で生じる応力に基づき導電タブ３１およびリード１５の間でウィスカが発生しても、ウィスカは密閉部材３２で受け止められる。ウィスカは貫通孔２６内に留められる。プリント配線板１２の表面に向かってウィスカの落下は確実に回避される。プリント配線板１２上ではウィスカに起因する短絡の発生は確実に防止される。なお、密閉部材３２は個々の通過孔３３ごとに別体に形成されてもよい。

図３に示されるように、キャパシタンス素子２９は帯状の陽極箔３４および帯状の陰極箔３５を備える。陽極箔３４および陰極箔３５にはそれぞれ帯状の電解紙３６が重ね合わせられる。こうして４枚の帯体３４、３６、３５、３６は順番に重ね合わせられ円柱形に巻き取られる。こうして陽極箔３４および陰極箔３５は幾重にも重ね合わせられる。陽極箔３４および陰極箔３５は例えばアルミニウムといった導電性の金属材料から形成される。陽極箔３４の表面には誘電体すなわち酸化膜が形成される。電解紙３６には電解液が染み込む。

一方の導電タブ３１は陽極箔３４に接合される。他方の導電タブ３１は陰極箔３５に接合される。導電タブ３１と陽極箔３４や陰極箔３５との接合にあたって導電タブ３１は陽極箔３４や陰極箔３５の表面に打ち付けられればよい。

次に簡単にプリント基板ユニット１１の製造方法を説明する。図４に示されるように、アルミ電解コンデンサ１３は用意される。同時に、シート素材４１が用意される。シート素材４１は例えばシリコーンゴムといった熱収縮性ゴムで成形される。ただし、熱収縮性ゴムに代えて他の弾性材が用いられてもよい。シート素材４１は均一な連続シートで構成される。シート素材４１に貫通孔は形成されない。シート素材４１は例えばパッキン２４の外面２４ａの輪郭に象られればよい。その他、シート素材４１は、パッキン２４の外面２４ａに重ね合わせられる際に２つの貫通孔２６の開口を覆う大きさに形成されればよい。

シート素材４１は例えば加工台４２上に設置される。加工台４２は平坦な支持面４３を備える。支持面４３には１対の穴４４が形成される。穴４４は支持面４３に直交する垂直方向に延びる円柱空間を規定する。穴４４の中心軸同士の間隔は前述のリード１５同士の間隔に設定される。穴４４の直径はリード１５の直径よりも大きく設定される。ここで、「直径」は支持面４３に平行な仮想平面内で測定される。

図４から明らかなように、シート素材４１にはリード１５の先端が押し当てられる。リード１５は支持面４３に対して垂直姿勢を維持する。リード１５はシート素材４１を突き抜ける。こうしてシート素材４１には通過孔３３が形成される。パッキン２４の外面２４ａはシート素材４１の表面に重ね合わせられる。こうして前述の密閉部材３２が確立される。図５に示されるように、リード１５を囲むシート素材４１の収縮力に基づき密閉部材３２はアルミ電解コンデンサ１３に装着される。その他、装着にあたって密閉部材３２は例えばパッキン２４の外面２４ａに接着されてもよい。

図６に示されるように、密閉部材３２の装着後、アルミ電解コンデンサ１３はプリント配線板１２に搭載される。個々のリード１５は対応のスルーホール１８に挿入される。パッキン２４の外面２４ａはプリント配線板１２の表面に受け止められる。密閉部材３２はパッキン２４とプリント配線板１２との間に挟み込まれる。密閉部材３２はパッキン２４の外面２４ａに密着する。リード１５の先端はプリント配線板１２の裏面から突き出る。

アルミ電解コンデンサ１３の搭載後、プリント配線板１２の裏面ははんだに浸漬される。浸漬にあたってはんだ浴が利用される。はんだ漕は溶融はんだ４５で満たされる。リード１５と配線パターン１６のランドとの間に溶融はんだ４５は付着する。溶融はんだ４５はスルーホール１８を上っていく。このとき、溶融はんだ４５からリード１５には溶融はんだ４５の熱が伝達される。熱はリード１５から密閉部材３２に伝わる。熱エネルギーの付加に応じて密閉部材３２は収縮する。通過孔３３では密閉部材３２とリード１５の外面との密着は強められる。

図７に示されるように、パッキン２４には、外面２４ａから外側に突出するスタンドオフ４６が一体に形成されてもよい。このとき、密閉部材３２はスタンドオフ４６から外れた位置でパッキン２４の外面２４ａに重ね合わせられればよい。装着にあたって密閉部材３２はパッキン２４の外面２４ａに接着されてもよい。アルミ電解コンデンサ１３はスタンドオフ４６でプリント配線板１２の表面に受け止められる。その結果、パッキン２４の外面２４ａはプリント配線板１２の表面から遠ざかる。密閉部材３２はプリント配線板１２の表面から離れた位置に配置される。密閉部材３２はスルーホール１８の入り口に向き合わせられる。

こういったアルミ電解コンデンサ１３がプリント配線板１２に搭載された後にプリント配線板１２の裏面がはんだに浸漬されると、スルーホール１８の入り口は開放され続けることができる。その結果、溶融はんだ４５の上昇時にスルーホール１８の円筒空間内の空気はスルーホール１８の入り口から逃げることができる。溶融はんだ４５は確実にスルーホール１８内を上昇していくことができる。スルーホール１８の円柱空間はプリント配線板１２の裏面からできる限り遠ざかる位置まではんだで満たされることができる。はんだの接合強度は高められることができる。

なお、前述のアルミ電解コンデンサ１３に密閉部材３２が装着されると、装着後のアルミ電解コンデンサ１３は１電子部品として取り扱われることができる。

（付記１）密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材と、前記リードにはんだで接合される導電層を有するプリント配線板とを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。

（付記２）付記１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記密閉部材は前記外装体およびプリント配線板の間に挟まれることを特徴とするプリント基板ユニット。

（付記３）付記１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記プリント配線板に形成されて、前記リードを受け入れるスルーホールをさらに備え、前記密閉部材は、プリント配線板の表面から離れた位置に配置され前記スルーホールの入り口に向き合わせられることを特徴とするプリント基板ユニット。

（付記４）付記１〜３のいずれかに記載のプリント基板ユニットにおいて、前記リードはめっき膜で覆われることを特徴とするプリント基板ユニット。

（付記５）付記１〜４のいずれかに記載のプリント基板ユニットにおいて、前記密閉部材は熱収縮性ゴムから形成されることを特徴とするプリント基板ユニット。

（付記６）密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材とを備えることを特徴とする電子部品。

（付記７）付記６に記載の電子部品において、前記リードはめっき膜で覆われることを特徴とする電子部品。

（付記８）付記６または７に記載の電子部品において、前記密閉部材は熱収縮性ゴムから形成されることを特徴とする電子部品。

本発明の一実施形態に係るプリント基板ユニットの一部を概略的に示す側面図である。本発明に係る電子部品の一具体例すなわちアルミ電解コンデンサの構造を概略的に示す垂直断面図である。キャパシタンス素子の構造を概略的に示す斜視図である。アルミ電解コンデンサに密閉部材を装着する工程を概略的に示す一部断面側面図である。アルミ電解コンデンサに密閉部材を装着する工程を概略的に示す一部断面側面図であるプリント配線板にアルミ電解コンデンサを実装する工程を概略的に示す一部断面側面図である。他の具体例に係るアルミ電解コンデンサの構造を概略的に示す垂直断面図である。

符号の説明

１１プリント基板ユニット、１２プリント配線板、１３電子部品（アルミ電解コンデンサ）、１５リード、１６導電層（配線パターン）、１８スルーホール、２１外装体、２５密閉空間、２６貫通孔、３１導電体（導電タブ）、３２密閉部材、３３通過孔。

Claims

密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、熱収縮性ゴムから形成され、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材と、前記リードにはんだで接合される導電層を有するプリント基板とを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記密閉部材は前記外装体およびプリント基板の間に挟まれることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記プリント基板に形成されて、前記リードを受け入れるスルーホールをさらに備え、前記密閉部材は、プリント基板の表面から離れた位置に配置され前記スルーホールの入り口に向き合わせられることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記リードはめっき膜で覆われることを特徴とするプリント基板ユニット。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記外装体は、一端に開口を有する外装スリーブと、前記外装スリーブの開口に嵌め込まれ、開口の外側に平坦な外面を配置するパッキンとを備え、前記パッキンの前記外面に前記密閉部材は重ねられることを特徴とするプリント基板ユニット。
密閉空間およびこの密閉空間に通じる貫通孔を区画する外装体と、前記貫通孔内に収容される導電体と、前記貫通孔内で前記導電体に溶接で接合され、貫通孔から突き出るリードと、熱収縮性ゴムから形成され、気密に前記リードを貫通させる通過孔を区画し、前記貫通孔を密閉する密閉部材とを備えることを特徴とする電子部品。