JP5942308B2 - 実装構造体および補強用樹脂材の供給方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を基板に実装した実装構造体と、この実装構造体に配設される補強用樹脂材の供給方法に関するものである。
電子部品をプリント基板などの基板に半田などの接合金属で接合して実装することは、従来より広く行われている。しかし、電子部品に大きな外力が作用する可能性がある場合などには、電子部品を半田で接合するだけでは接合強度が不足することがある。
このような不具合に対処する方法としては、図28、図29に示すように、半田(図28に示す場合においては、半田ボール)51により電子部品52を基板53に接合するだけでなく、電子部品52の側面に沿うようにして補強用樹脂54を塗布し、この補強用樹脂54によっても電子部品52を基板53に接着して接合箇所の保持力を補強することが行われている(特許文献1等)。この補強構造は、基板53からの立設高さが低くて矩形の平面形状であるBGA等の電子部品52などに対して、補強用樹脂54を電子部品52の角部(コーナー部)に塗布した構造とされている。この補強構造により、外力に対して応力が集中し易い電子部品52の角部を良好に補強することができて、補強効果を格段に向上させている。なお、この補強構造は、電子部品52の形状や大きさなどの変更があっても、補強用樹脂54の塗布位置を変更するだけでよいため、容易に対応できる利点もある。
しかし、この補強方法ではBGA等の立設高さが低い電子部品52には、有効であるが、図30(a)〜(c)に示すように、大型コンデンサとかトランスのように基板53からの立設高さや重量が比較的大きい大型の電子部品56に適用すると、大きな振動aなどを受けた際に、補強用樹脂54と基板53との接合部55に応力bが集中し、十分な補強効果を得られない場合がある。すなわち、このような大型の電子部品56の場合には、補強用樹脂54を、電子部品56の側面56aに沿って上下方向(例えば、基板53上の箇所から電子部品56の側面上部まで)に塗布するが、補強用樹脂54の下端部の、補強用樹脂54と基板53との接合部55に応力bが集中して、補強用樹脂54が基板53から分離し、補強機能が損なわれることがある。
このような大型の電子部品に対しては、図31に示すように、電子部品60の下部の外形に合った形状の補強部品61を下方から嵌合させ、この補強部品61の内周部分に、電子部品60の外周面に弾性的に接触する弾性突起62を形成した構造が提案されている(特許文献2等)。しかし、このような構造では、電子部品60の大きさに変更があると、電子部品60の大きさに合わせて、補強部品61を製造し直さなければならず、製造コストや製造工数が増加する。
また、電子部品を固定する結束バンドを用いるとともに、基板に前記結束バンドを通す孔を形成し、前記結束バンドを前記孔に挿入して基板と電子部品とをまとめて拘束することにより、電子部品を基板に機械的に固定する方法も提案されている(特許文献3等)。しかし、この場合には、基板に結束バントを固定するための孔を形成しなければならないため、設計での制約が多くなり、応用範囲が限られる。
上記したように、図30(a)〜(c)に示すような、補強用樹脂54を電子部品56の側面56aに沿うように上下に(すなわち電子部品56の高さ方向に)塗布して、電子部品52の基板53への接合保持力を補強する実装構造体は、電子部品56の形状などの変更があっても、補強用樹脂54の塗布位置を変更するだけでよいため、容易に対応できる利点がある一方で、基板53に接合される比較的大型の電子部品56に対して、十分な補強効果を得られない。
これに対して、図31に示すような構造や結束バンドを用いる方法では、基板に接合される大型の電子部品60に対して、十分な補強効果を得ることは可能であるが、製造コストや製造工数が増加したり、設計での制約が多くて応用範囲が限られたりする。
このように、従来の電子部品の実装構造体や実装方法では、比較的大型の電子部品に対しても十分な補強効果を有する機能と、電子部品の形状などの変更があっても容易に対応できる機能との、両方の機能を同時に得ることはできなかった。
本発明は上記課題を解決するもので、大型コンデンサなどの基板からの立設高さが比較的大きい電子部品に対しても十分な補強効果を有するとともに、電子部品の形状などの変更があっても容易に対応できる実装構造体および補強用樹脂材の供給方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は、基板とこの基板に立設した電子部品とが接合金属によって接合されて、前記基板に前記電子部品が実装され、前記基板と前記電子部品とにわたって補強用樹脂体が接着された実装構造体であって、前記補強用樹脂体が複数の補強用樹脂層からなり、前記補強用樹脂層が、前記電子部品における基板から立設する側面に沿う姿勢で、電子部品が立設する高さ方向に対して積層されて、前記補強用樹脂体が構成されていることを特徴とする。
この構成により、前記補強用樹脂体が複数の補強用樹脂層からなり、前記補強用樹脂層が、電子部品が立設する高さ方向に対して積層された状態で配設されているので、前記電子部品が、大型コンデンサとかトランスのように基板からの立設高さや重量が比較的大きい大型の電子部品であり、当該実装構造体に大きな振動などを受けた場合であっても、前記補強用樹脂層同士が上下に重なって接触している部分で、振動に起因する応力などが分散された状態で吸収され、これにより、補強機能が良好に維持される。
また、本発明の実装構造体は、前記補強用樹脂体が、電子部品の外周方向に対して隙間をあけて複数配設されていることを特徴とする。この構成により、補強用樹脂体を電子部品の外周方向の全周から覆う場合と比較して、補強用樹脂体の材料である補強用樹脂材を少ない量で済ますことができる。
また、本発明の実装構造体は、前記補強用樹脂体の補強用樹脂層が、各補強用樹脂層が電子部品の側面の幅方向に延びた状態で、電子部品の高さ方向に積層されて構成されていることを特徴とする。この構成により、各補強用樹脂体の補強用樹脂層により、電子部品を周方向から良好に保持することができる。
また、本発明の実装構造体は、前記補強用樹脂体における、電子部品の高さ方向の下から2番目の補強用樹脂層の容積が、前記基板に接する最も下方の補強用樹脂層の容積の1/4以上であることを特徴とする。この構成により、上下に隣接する補強用樹脂層の接触部分において、振動に起因する応力などを良好に吸収することができる。すなわち、電子部品の高さ方向の下から2番目の補強用樹脂層の容積が、前記基板に接する最も下方の補強用樹脂層の容積の1/4よりも小さい場合には、少なくとも、電子部品の高さ方向の下から2番目や、これより上の補強用樹脂層によって、振動を受けたり、補強用樹脂層同士の接触部分により、振動に起因する応力などを良好に吸収したりすることはできないが、本構成により、このような不具合の発生を防止できる。
なお、本発明の実装構造体は、電子部品の高さ方向に隣接する補強用樹脂層の端面同士が分離されていてもよい。この構成においては、上下に隣接する補強用樹脂層同士が上下に重なって接触している部分で、振動に起因する応力などが分散された状態で吸収され、これにより、補強機能が良好に維持される。
また、電子部品の側面の幅方向に延びた補強用樹脂層の端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層の端部に続いているよう構成してもよい。
この構成によれば、上下に隣接する補強用樹脂層同士が上下に重なって接触しているだけでなく、補強用樹脂層の端部同士が折り返されて続いた状態となっているので、この接続部分によっても、振動に起因する応力などが弾性的に吸収され、これにより、補強機能がさらに良好に維持される。
また、本発明の実装構造体は、前記補強用樹脂体の補強用樹脂層が、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側面の幅方向に対する寸法が小さく形成されていることを特徴とする。この構成によれば、前記基板に接する最も下方の補強用樹脂層と、これより上方の補強用樹脂層とを、電子部品の側面の幅方向に対する寸法を同じにした場合と比較して、小さい容積の補強用樹脂体で電子部品を補強できる。これにより、実装構造体の製造コストを削減したり、実装構造体を軽量化したりすることができる。また、より大きな応力が作用し易い、基板からの高さが小さい(すなわち下層の)補強用樹脂層ほど、電子部品の側面の幅方向に対する寸法を大きく形成しているので、補強用樹脂体の底辺が広がって、電子部品を安定した状態で良好に補強できる。
また、本発明の実装構造体は、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側方に沿う補強用樹脂層の厚み寸法が小さく形成されていることを特徴とする。この構成によれば、最も下方の補強用樹脂層の厚み寸法に、これより上方の補強用樹脂層の厚み寸法を合わせて同じにした場合と比較して、小さい容積の補強用樹脂体で電子部品を補強できる。これにより、実装構造体の製造コストを削減したり、実装構造体を軽量化したりすることができる。また、より大きな応力が作用し易い、基板からの高さが小さい(すなわち下層の)補強用樹脂層ほど、電子部品の側方に沿う補強用樹脂層の厚み寸法を大きく形成しているので、補強用樹脂体の底辺が広がって、電子部品を安定した状態で良好に補強できる。
また、本発明の実装構造体は、前記補強用樹脂体が、電子部品の天面の少なくとも一部を覆う状態で配設されていることを特徴とする。この構成によれば、前記補強用樹脂体により、電子部品を側面から覆って補強するだけでなくて、天面から覆って補強するので、前記補強用樹脂体により補強できる力が増加する。
なお、補強対象の電子部品としては、この電子部品に設けられた接続端子が、基板に形成した貫通孔に挿入されて、接合金属によって基板の回路に接合されて実装されている挿入型電子部品である場合が好適である。
また、本発明の補強用樹脂材の供給方法は、基板と、この基板に立設された状態で接合金属によって接合されて実装された電子部品とにわたって、補強用樹脂体の材料である補強用樹脂材を供給する補強用樹脂材の供給方法であって、前記補強用樹脂材を、前記基板に実装された前記電子部品の側面に沿って供給し、前記電子部品の高さ方向(立設方向)に対して積層させることを特徴とする。この供給方法により、補強用樹脂材を良好に形成することができる。
また、本発明の補強用樹脂材の供給方法は、前記補強用樹脂材を、電子部品の側面に沿って側面の幅方向に延びるように樹脂供給部から供給しながら、電子部品の高さ方向の最下層から高さ方向に順に前記樹脂供給部を移動させて積層させることを特徴とする。
また、本発明の補強用樹脂材の供給方法は、前記補強用樹脂材を、電子部品の側面に沿って側面の幅方向に延びるように供給して補強用樹脂層を形成し、この補強用樹脂層の端部位置に達した際に、補強用樹脂材の供給を続けながら、基板から離れる高さ方向に移動させた後、前記幅方向の反対側に順次折り返すことを繰り返すことにより、複数の補強用樹脂層を電子部品の高さ方向に複数、積層させることを特徴とする。この方法によれば、補強用樹脂材を供給し続けながら補強用樹脂体を形成できるので、補強用樹脂層毎に分けて、すなわち、補強用樹脂層毎に補強用樹脂材の供給と停止を繰り返して補強用樹脂体を形成する場合と比較して、作業能率が良好となる。
また、本発明の補強用樹脂材の供給方法は、前記補強用樹脂材を供給する樹脂供給部が供給ノズルにより構成され、前記供給ノズルを、基板における前記電子部品が実装される実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品の側面に近接させ、かつ供給ノズルの径よりも外周に広がるように前記補強用樹脂材を供給した状態で、電子部品の側面に沿って移動させることにより、前記補強用樹脂材を前記電子部品の側面に付着させながら前記補強用樹脂材を供給することを特徴とする。
この方法によれば、補強用樹脂材を供給する樹脂供給部としての供給ノズルを、基板の実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品の側面に近接させた状態で移動させて、前記補強用樹脂材を良好に供給できる。これにより、供給ノズルの姿勢制御を容易に行うことができ、また、電子部品の周囲の隙間が少ない場合でも、前記補強用樹脂材を良好に供給できる。
本発明によれば、基板と電子部品とにわたって接着する補強用樹脂体を、複数の補強用樹脂層から構成し、前記補強用樹脂層を、前記電子部品における基板から立設する側面に沿う姿勢で、電子部品が立設する高さ方向に対して積層された状態で配設することにより、補強対象の電子部品が、立設高さなどが大きい大型の電子部品であり、大きな振動などを受けた場合であっても、補強用樹脂層同士が重なって接触している部分で、振動に起因する応力などが分散されて吸収され、補強機能が良好に維持される。これにより実装構造体として良好な信頼性を得ることができる。また、補強するものとして、電子部品における基板から立設する側面に沿う姿勢で配設する樹脂体で構成したため、電子部品の大きさに合わせて容易に供給して製造することができる。また、基板に孔などを形成しなくても済むため、設計上の制約も最小限に抑えることができる。
また、補強用樹脂体の補強用樹脂層を、電子部品の側面の幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層の端部に続いた状態で、電子部品の高さ方向に複数、積層されているよう構成することにより、上下に隣接する補強用樹脂層同士が上下に重なって接触しているだけでなく、補強用樹脂層の端部同士が折り返されて続いた状態となる。これにより補強用樹脂層の端部同士の接続部分によっても、振動に起因する応力などが弾性的に吸収され、応力の吸収機能を一層向上させることができる。したがって、補強機能がさらに良好に維持され、ひいては、実装構造体の信頼性を一層向上させることができる。
また、補強用樹脂体の補強用樹脂層を、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側面の幅方向に対する寸法を小さく形成したり、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側方に沿う補強用樹脂層の厚み寸法を小さく形成したりすることにより、前記補強用樹脂体を小さい容積のもので比較的安定した状態で電子部品を良好に補強できて、実装構造体の製造コストを削減したり、実装構造体を軽量化したりすることができる。
また、前記補強用樹脂体を、電子部品の天面の少なくとも一部を覆う状態で配設することで、電子部品を側面だけでなく、天面からも覆って補強するので、補強できる力が増加し、これによっても実装構造体の信頼性を向上させることができる。
また、補強用樹脂材の供給方法として、前記補強用樹脂材を、電子部品の側面に沿って側面の幅方向に延びるように供給して補強用樹脂層を形成し、この補強用樹脂層の端部位置に達した際に、補強用樹脂材の供給を続けながら、基板から離れる高さ方向に移動させた後、前記幅方向の反対側に順次折り返すことを繰り返すことにより、複数の補強用樹脂層を電子部品の高さ方向に積層させる。これにより、補強用樹脂体を作業能率良く形成でき、ひいては、実装構造体の製造工程や製造時間の短縮化を図ることができて、実装構造体の製造コストを抑えることができる。
また、補強用樹脂材の供給方法として、前記補強用樹脂材を供給する樹脂供給部を供給ノズルにより構成し、前記供給ノズルを、基板における前記電子部品が実装される実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品の側面に近接させ、かつ供給ノズルの径よりも外周に広がるように前記補強用樹脂材を供給した状態で、電子部品の側面に沿って移動させることにより、供給ノズルの姿勢制御を容易に行うことができる。また、電子部品の周囲の隙間が少ない場合でも、前記補強用樹脂材を良好に供給できるので、この実装構造体を殆どの電子部品に対して良好に適用できる。
以下、本発明の実施の形態に係る実装構造体および補強用樹脂材の供給方法ついて図面に基づき説明する。
図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施の形態に係る実装構造体を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は斜視図である。これらの図に示すように、実装構造体1は、少なくとも裏面に回路が形成された基板(プリント基板)2と、この基板2に立設され、半田よりなる接合金属3によって接合されて実装されてなる大型コンデンサ(またはトランスなど)などの大型の電子部品4と、基板2と電子部品4とにわたって接着された補強用樹脂体5とを備えている。
図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施の形態に係る実装構造体を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は斜視図である。これらの図に示すように、実装構造体1は、少なくとも裏面に回路が形成された基板(プリント基板)2と、この基板2に立設され、半田よりなる接合金属3によって接合されて実装されてなる大型コンデンサ(またはトランスなど)などの大型の電子部品4と、基板2と電子部品4とにわたって接着された補強用樹脂体5とを備えている。
電子部品4は、基板2から立設する側面4aと、頂部をなす天面4bと、底面4cとを有しており、底面4cから接続端子4dが下方に突出されている。そして、電子部品4の接続端子4cが、基板2に形成した貫通孔(スルーホール)2aに挿入されて基板2に実装されている。なお、この実施の形態では、電子部品4が略円柱形状の大型コンデンサからなる場合を図示しているが、電子部品4は、大型コンデンサに限るものではなく、トランスなどでもよい。ただし、何れの場合も、電子部品4は、接続端子4dが基板2の貫通孔2aに挿入された挿入型電子部品により構成されている。
ここで、補強用樹脂体5は複数の補強用樹脂層5aからなり、各補強用樹脂層5aが電子部品4の側面4aの幅方向に延びた状態で、電子部品4の高さ方向(立設方向)に複数、積層されて補強用樹脂体5が構成されている。また、図1(a)に示すように、補強用樹脂体5は、電子部品4の外周方向に対して隙間をあけて複数配設されており、この実施の形態では、平面視して、対角線となる位置(線対称位置)に2つ配設されている。
また、補強用樹脂体5の材料である補強用樹脂材は、非流動性(塗布した際に流動しない)の樹脂で構成され、例えばシリコーン(silicone)の非流動性(粘度20pa・s チキソ(チキソトロピー)比が2以上)のものなどが適している。
なお、この実施の形態では、各補強用樹脂層5aの、電子部品4の側面4aの幅方向への長さや各補強用樹脂層5aの電子部品4の側方に沿う補強用樹脂層5aの厚み寸法X1がほぼ同じとされ、また、電子部品4の高さ方向に隣接する補強用樹脂層5aの端面同士が分離された状態で配設されている。また、電子部品4の天面4bには、補強用樹脂層5aは設けられていない。
このように、この実装構造体1では、補強用樹脂体5が複数の補強用樹脂層5aからなり、この補強用樹脂層5aが、電子部品4が立設する高さ方向に対して積層された状態で配設されている。したがって、電子部品4が、大型コンデンサとかトランスのように基板2からの立設高さや重量が比較的大きい大型の電子部品4であり、図1(b)、(c)に示すように、当該実装構造体1に大きな振動aなどを受けた場合であっても、前記補強用樹脂層5a同士が上下に重なって接触している部分(すなわち、補強用樹脂層5aの上辺部と下辺部)で、振動に起因する応力cが分散された状態で吸収され、これにより、補強機能が良好に維持される。また、電子部品4を補強する構造として、電子部品4の側面4aに沿う姿勢で補強用樹脂層5aを配設した構成を採用したので、基板2に補強するための孔などを形成しなくても済み、設計上の制約も殆ど生じない。
なお、実装構造体の補強用樹脂体としては、補強用樹脂体を電子部品の外周方向の全周から覆うことも考えられるが、本実施の形態のように、補強用樹脂体5を電子部品4の外周方向に対して隙間をあけて複数配設させた構成とすることで、十分な補強強度を有するとともに、補強用樹脂体を電子部品の外周方向の全周から覆う場合と比較して、補強用樹脂体5の材料である補強用樹脂材を少ない量で済ますことができ、ひいては、実装構造体1の製造コストの低減化や軽量化を図ることができる利点もある。
また、上記第1の実施の形態では、各補強用樹脂層5aの、電子部品4の側面4aの幅方向への長さがほぼ同じとされた場合を述べたが、これに限るものではない。図2(a)〜(d)は、本発明の第2の実施の形態に係る実装構造体を示すものである。図2(a)〜(d)に示すように、この第2の実施の形態に係る実装構造体10では、補強用樹脂体11の補強用樹脂層11aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層11aほど、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法が小さく形成されている。なお、図1(a)〜(d)および図2(a)〜(d)に示すように、この第2の実施の形態に係る実装構造体10における補強用樹脂体11の、基板2に接する最も下方の補強用樹脂層11aは、前記実施の形態1に係る実装構造体1における補強用樹脂体5の最も下方の補強用樹脂層5aと、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法が同様に形成されている。また、この実装構造体10は、最下方よりも上層の補強用樹脂層11aの幅方向寸法が異なる点以外は、上記第1の実施の形態の実装構造体1と同じである。
この構成によれば、補強用樹脂体11の補強用樹脂層11aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層11aほど、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法を小さく形成したので、図1(a)〜(d)に示すような、各基板2に接する最も下方の補強用樹脂層5aと、これより上方の補強用樹脂層5aとを、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法を同じにした場合と比較して、小さい容積の補強用樹脂体11で電子部品4を補強できる。これにより、実装構造体10の製造コストをより削減したり、実装構造体10を軽量化したりすることができる。
なお、当該実装構造体10に大きな振動aなどを受けた場合には、より大きな応力が作用し易い、基板2からの高さが小さい(すなわち下層の)補強用樹脂層11aほど、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法を大きく形成しているので、このような構成を採用した場合でも、補強用樹脂体11により、電子部品4を安定した状態で良好に補強できる。
また、上記実施の形態1、2では、電子部品4の側方に沿う各補強用樹脂層5a、11aの厚み寸法X1、X2(図1(a)、(d)、図2(a)、(d)参照)がほぼ同じとされた場合を述べたが、これに限るものではない。図3(a)〜(d)、図4(a)〜(d)は、本発明の第3、第4の実施の形態に係る実装構造体を示すものである。図3(a)〜(d)、図4(a)〜(d)に示すように、この第3、第4の実施の形態に係る実装構造体6、12では、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層7a、13aほど、電子部品4の側方に沿う補強用樹脂層7a、13aの厚み寸法X3、X4が小さく形成されている。また、これらの実装構造体6、12は、最下方よりも上層の補強用樹脂層7a、13aの厚み寸法X3、X4が異なる点以外は、上記第1、第2の実施の形態の実装構造体1、10と同じである。
この構成によれば、補強用樹脂体7、13の補強用樹脂層7a、13aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層7a、13aほど、電子部品4の側方に沿う厚み寸法が小さくなるように形成したので、各基板2に接する最も下方の補強用樹脂層11aの厚み寸法に、これより上方の補強用樹脂層の厚み寸法を合わせて同じにした場合と比較して、小さい容積の補強用樹脂体7、13で電子部品4を補強できる。これにより、実装構造体6、12の製造コストをより削減したり、実装構造体6、12を軽量化したりすることができる。
なお、当該実装構造体6、12に大きな振動aなどを受けた場合には、より大きな応力が作用し易い、基板2からの高さが小さい(すなわち下層の)補強用樹脂層7a、13aほど、電子部品4の側方に沿う厚み寸法を大きく形成しているので、このような構成を採用した場合でも、補強用樹脂体7、13により、電子部品4を安定した状態で良好に補強できる。
また、上記実施の形態1、2、3、4では、各補強用樹脂層5a、11a、7a、13aが電子部品4の側面4aのみに沿って積層されて補強用樹脂体5、11、6、12が構成されている場合を述べたが、これに限るものではない。図5(a)〜(d)は、本発明の第5の実施の形態にかかる実装構造体15を示すものである。この実施の形態の実装構造体15では、補強用樹脂体16が電子部品4の側面4aだけでなく、天面4bの一部を覆う状態で配設されている。
この構成によれば、補強用樹脂体16(最上の補強用樹脂層16a)により、電子部品4を側面4aから覆って補強するだけでなくて、天面4bからも覆って補強しているので、補強できる力が増加する。つまり、補強用樹脂体16により天面4bからも覆っているので、上下方向(電子部品4の基板2への立設する方向)dを含む方向に大きな振動が作用した場合でも、電子部品4がより大きく振動することを補強用樹脂体16によって良好に防止でき、これにより実装構造体15の信頼性を向上させることができる。
なお、このように、補強用樹脂体16(最上の補強用樹脂層16a)により、電子部品4を側面4aから覆って補強するだけでなくて、天面4bからも覆って補強している場合において、補強用樹脂体の補強用樹脂層を、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側面の幅方向に対する寸法を小さく形成したり、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側方に沿う補強用樹脂層の厚み寸法を小さく形成したりしてもよい。
また、上記実施の形態1〜5では、補強用樹脂体5、11、6、12、16において各補強用樹脂層5a、11a、7a、13a、16aの端面同士が分離された状態で配設されている場合を述べたが、これに限るものではない。図6(a)〜(d)は、本発明の第6の実施の形態にかかる実装構造体20を示すものである。この実施の形態の実装構造体20では、補強用樹脂体21の補強用樹脂層21aにおける電子部品4の側面4aの幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層21aの端部に続けられている。そして、このようにして、補強用樹脂層21aの端部同士が一続きになった状態で、電子部品4の高さ方向に積層されている。
この構成によれば、上下に隣接する補強用樹脂層21a同士が上下に重なって接触しているだけでなく、補強用樹脂層21aの端部同士が折り返されて続いた状態となっているので、この接続部21bによっても、振動に起因する応力などが弾性的に吸収され、これにより、補強機能がさらに良好に維持される。つまり、補強用樹脂層21a同士の接続部21bにより、補強用樹脂体21全体が、あたかも湾曲したばねのようにe方向にも変形しながら、電子部品4に作用する応力を吸収する。これにより、補強機能が極めて良好に維持されて、実装構造体20の信頼性を一層向上させることができる。
なお、図7(a)〜(d)に示すように、第6の実施の形態にかかる実装構造体20と同様に、補強用樹脂体26の補強用樹脂層26aにおける電子部品4の側面4aの幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層26aの端部に続けられている状態で、補強用樹脂体26の補強用樹脂層26aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層26aほど、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法が小さくなるように形成して、実装構造体25を構成してもよい(第7の実施の形態)。この構成によっても、補強用樹脂層26a同士の接続部26bによっても電子部品4に作用する応力を吸収し、これにより、補強機能が極めて良好に維持されて、実装構造体25の信頼性を向上させることができる。
また、図8(a)〜(d)に示すように、第6の実施の形態にかかる実装構造体20と同様に、補強用樹脂体28の補強用樹脂層28aにおける電子部品4の側面4aの幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層28aの端部に続けられている状態で、補強用樹脂体28の補強用樹脂層28aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層28aほど、電子部品4の側方に沿った厚み寸法が小さくなるように形成して、実装構造体27を構成してもよい(第8の実施の形態)。この構成によっても、補強用樹脂層28a同士の接続部28bによっても電子部品4に作用する応力を吸収し、これにより、補強機能が極めて良好に維持されて、実装構造体27の信頼性を向上させることができる。
また、図9(a)〜(d)に示すように、第6の実施の形態にかかる実装構造体20と同様に、補強用樹脂体31の補強用樹脂層31aにおける電子部品4の側面4aの幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層31aの端部に続けられている状態で、補強用樹脂体31の各補強用樹脂層31aが電子部品4の側面4aだけでなく、天面4bの一部を覆う状態で配設して、実装構造体30を構成してもよい(第9の実施の形態)。
この構成によっても、補強用樹脂層31a同士の接続部31bによっても電子部品4に作用する応力を吸収し、これにより、補強機能が極めて良好に維持されて、実装構造体30の信頼性を向上させることができる。また、補強用樹脂体31(最上の補強用樹脂層31a)により、電子部品4を側面4aから覆って補強するだけでなくて、天面4bからも覆って補強するので、補強できる力が増加する。つまり、補強用樹脂体31により天面4bからも覆っているので、上下方向(電子部品4の基板2への立設する方向)dを含む方向に大きな振動が作用した場合でも、電子部品4がより大きく振動することを補強用樹脂体31によって良好に防止でき、これにより実装構造体30の信頼性を向上させることができる。
なお、図10(a)、(b)に示すように、単に、補強用樹脂体71として、複数の層に積層しない場合でも、補強用樹脂材を塗布(供給)する際に、端部71aが液だれしないように、電子部品4の側面4aの幅方向に延びた補強用樹脂体71の端部71aを前記幅方向の反対側に折り返した実装構造体70については、本発明には含まれない。すなわち、このような、実装構造体70については、電子部品4の高さ方向の下から2番目の補強用樹脂層(補強用樹脂体71の端部71a)の容積が、基板2に接する最も下方の補強用樹脂層(補強用樹脂体71の本体部71b)の容積よりも圧倒的に少なく、この容積の1/4未満である。
このような、補強用樹脂体71では、実質的に、複数の補強用樹脂層が積層されているものではないため、当然ながら、上記本発明の実施の形態に係る補強用樹脂体5、11、7、13、16、21、26、31のように補強用樹脂層5a、11a、7a、13a、16a、21a、26a、31a同士の接触している箇所や接合している箇所で、応力を吸収するような作用を得られないため、電子部品4を補強できる作用効果は得られない。すなわち、本発明の実施の形態に係る補強用樹脂体5、11、7、13、16、21、26、31では、電子部品4の高さ方向の下から2番目の補強用樹脂層5a、11a、7a、13a、16a、21a、26a、31aの容積が、基板2に接する最も下方の補強用樹脂層5a、11a、7a、13a、16a、21a、26a、31aの容積の1/4以上とされており、この構成により、電子部品4を良好に補強できる作用効果を有する。
なお、以上の実施の形態では、電子部品4が円柱形状である場合を図示したが、これに限るものではなく、トランスなどの角形部品や、図11(a)、(b)に示すように、下部が角形で、中上部が円柱形状の電子部品8など、いろいろな形状の電子部品に対しても同様な構成の補強用樹脂体36を構成すればよい(第10の実施の形態)。すなわち、図11(c)、(d)に示すように、補強用樹脂体36が複数の補強用樹脂層36aからなり、補強用樹脂層36aが、電子部品8における基板2から立設する側面8a、8bに沿う姿勢で、電子部品8が立設する高さ方向に対して積層されて、補強用樹脂体36が構成されていればよく、このような構成の補強用樹脂体36により、電子部品8を良好に補強できる。
(第11、第12の実施の形態)
また、図12(a)〜(c)および図13(a)〜(c)は電子部品9が角柱形状である場合を示している。図12(a)〜(c)に示すように、電子部品9の角部9fを含めた片側の辺9gを覆うような形状に2つの補強用樹脂体37およびこの補強用樹脂体37をなす補強用樹脂層37aを形成してもよいし、図13(a)〜(c)に示すように、電子部品9の角部9fだけを覆うような形状の4つの補強用樹脂体38およびこの補強用樹脂体38をなす補強用樹脂層38aを形成してもよい。
また、図12(a)〜(c)および図13(a)〜(c)は電子部品9が角柱形状である場合を示している。図12(a)〜(c)に示すように、電子部品9の角部9fを含めた片側の辺9gを覆うような形状に2つの補強用樹脂体37およびこの補強用樹脂体37をなす補強用樹脂層37aを形成してもよいし、図13(a)〜(c)に示すように、電子部品9の角部9fだけを覆うような形状の4つの補強用樹脂体38およびこの補強用樹脂体38をなす補強用樹脂層38aを形成してもよい。
なお、図12(a)〜(c)および図13(a)〜(c)において、9aは電子部品9の側面、9bは電子部品9の天面、9dは電子部品9の接続端子である。また、図12(a)〜(c)および図13(a)〜(c)においては、補強用樹脂体37、38の補強用樹脂層37a、38aにおける電子部品4の側面4aの幅方向に延びた端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層37a、38aの端部に続けられている状態である場合を示しているが、これに限るものではなく、上下に隣接する補強用樹脂層37a、38aの端面同士が分離されていてもよい。また、上記実施の形態2、7と同様に、補強用樹脂体37の補強用樹脂層37a、38aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層37a、38aほど、電子部品4の側面4aの幅方向に対する寸法が小さくなるように形成して、実装構造体を構成してもよい。また、上記実施の形態3、8と同様に、補強用樹脂体37の補強用樹脂層37a、38aが、基板2からの高さが大きい(すなわち上層の)補強用樹脂層37a、38aほど、電子部品4の側方に沿う厚み寸法が小さくなるように形成して、実装構造体を構成してもよい。また、上記実施の形態5、9と同様に、補強用樹脂体37a、38aが電子部品4の側面4aだけでなく、天面4bの一部を覆う状態で配設してもよい。
本発明の実施の形態に係る実装構造体によれば、電子部品が、補強用樹脂体35により良好に補強され、電子部品が損傷することを良好に防止できる。例えば、図30(a)〜(c)に示すように、補強用樹脂54を、電子部品56の側面56aに沿って単に上下方向に塗布した実装構造体では、2mの落下試験を8回繰り返した場合で、補強用樹脂54の下端部の、補強用樹脂54と基板53との接合部55に応力bが集中して、補強用樹脂54が基板53から分離し、補強機能が損なわれた。
これに対して、本発明の実施の形態に係る、例えば、図6(a)〜(d)に示すような、実装構造体20では、2mの落下試験を30回繰り返した場合でも、補強用樹脂体21の電子部品4や基板2への接着状態が良好に維持されて、電子部品4は、補強用樹脂体21により良好に補強されて保護された。
次に、図14(a)〜図15(b)などを参考にしながら、前記補強用樹脂体の材料である補強用樹脂材40を、基板2と電子部品4とにわたって供給して電子部品4と基板2とを接合させる補強用樹脂材40の供給方法について説明する。なお、電子部品4は、当該補強用樹脂材40が供給される前の工程において、基板2に立設された状態で接合金属3としての半田によって接合されて実装されている。
図14(a)〜図16(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る実装構造体1を製造する際での、補強用樹脂体5の補強用樹脂層5aをなす補強用樹脂材40を塗布する(供給する)場合を示している。図14(a)〜図14(d)は、補強用樹脂材40を塗布(供給)し始めた状態を示し、図14(a)は正面図、図14(b)、(c)は側面図、図14(d)は平面図である。また、図15(a)、(b)は、補強用樹脂材40を塗布(供給)している途中の状態を示し、図15(a)は正面図、図15(b)は側面図である。また、図16(a)は、補強用樹脂材40を塗布(供給)し終わる直前の状態を示す正面図、図16(b)は、補強用樹脂材40を塗布(供給)し終わった状態を示す側面図である。
本発明の実施の形態に係る補強用樹脂材40の供給方法は、補強用樹脂材40を、電子部品4の側面4aに沿って側面4aの幅方向に延びるように樹脂供給部としての供給ノズル(塗布ノズル)41から供給しながら(塗布しながら)、電子部品4の高さ方向の最下層から高さ方向に順に供給ノズル41を移動させて積層させることを特徴とする。なお、補強用樹脂材40を供給するに際し、補強用樹脂材40の供給量(塗布量)は一定として、供給ノズル41の移動量や移動速度を変更するなどして、補強用樹脂層を形成してもよいし、これに代えて、供給ノズル41の移動速度を一定とし、補強用樹脂材40の供給量を変更して補強用樹脂層を形成してもよい。この方法により、積層厚み、積層高さを任意の形状に補強樹脂層を形成できる。
(第13の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法)
ここで、図14(a)〜図16(b)に示す場合においては、図14(a)、図14(d)、図15(a)などに示すように、供給ノズル41を斜め下方に傾斜させた姿勢を維持しながら、補強用樹脂材40を、電子部品4の側面4aに沿って塗布している。なお、補強用樹脂層5aの端部に達すると、一旦、補強用樹脂材40の供給を停止し、この後、供給ノズル41を電子部品4が立設する立設方向の上方に移動し、再度、補強用樹脂材40の供給を開始して、補強用樹脂層5aを積層させて、補強用樹脂体5を形成する。なお、第2、第3の実施の形態に係る補強用樹脂体11、16の場合も同様の方法で補強用樹脂体11、16を形成できる。
ここで、図14(a)〜図16(b)に示す場合においては、図14(a)、図14(d)、図15(a)などに示すように、供給ノズル41を斜め下方に傾斜させた姿勢を維持しながら、補強用樹脂材40を、電子部品4の側面4aに沿って塗布している。なお、補強用樹脂層5aの端部に達すると、一旦、補強用樹脂材40の供給を停止し、この後、供給ノズル41を電子部品4が立設する立設方向の上方に移動し、再度、補強用樹脂材40の供給を開始して、補強用樹脂層5aを積層させて、補強用樹脂体5を形成する。なお、第2、第3の実施の形態に係る補強用樹脂体11、16の場合も同様の方法で補強用樹脂体11、16を形成できる。
この方法により、複数の補強用樹脂層5aが積層されてなる補強用樹脂体5を良好に形成することができる。ただし、1つの補強用樹脂層5aを形成した後に、補強用樹脂材40の供給を一時的に停止するため、比較的多くの時間が必要となり、生産能率はあまりよくない。
(第14の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法)
図14(a)〜(d)、図17(a)、(b)、図18(a)、(b)は、前記第6の実施の形態に係る実装構造体20を製造する際の補強用樹脂材40の供給方法を示すものである。図17(a)、(b)、図18(a)、(b)に示すように、この実施の形態では、補強用樹脂材40を、補強用樹脂層21aの端部位置に達した際に、補強用樹脂材40の供給を続けながら、基板2から離れる高さ方向に移動させた後、前記幅方向の反対側に順次折り返すことを繰り返す。
図14(a)〜(d)、図17(a)、(b)、図18(a)、(b)は、前記第6の実施の形態に係る実装構造体20を製造する際の補強用樹脂材40の供給方法を示すものである。図17(a)、(b)、図18(a)、(b)に示すように、この実施の形態では、補強用樹脂材40を、補強用樹脂層21aの端部位置に達した際に、補強用樹脂材40の供給を続けながら、基板2から離れる高さ方向に移動させた後、前記幅方向の反対側に順次折り返すことを繰り返す。
この方法によっても、複数の補強用樹脂層21aを電子部品4の高さ方向に複数、積層させて補強用樹脂体21を形成することができる。特に、この方法によれば、1つの補強用樹脂層5aを形成した後に、補強用樹脂材40の供給を停止することなく、次の層の補強用樹脂層5aを続いて形成できるため、製造する工程での時間を短縮することができて、生産能率が向上する。
ただし、これらの第13、第14の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法では、供給ノズル41を斜め下方に傾斜させた姿勢を維持しながら、補強用樹脂材40を、電子部品4の側面4aに沿って塗布しているため、図19に示すように、電子部品4の近傍に比較的大きな寸法の隙間S1が有ることが必要となる。したがって、このような隙間S1が無い場合には、補強用樹脂材40を良好に塗布することができず、寸法上の制約を生じることとなる。
また、供給ノズル41は例えば3次元で移動可能な例えばロボットアーム等により把持して移動させるが、この場合に、供給ノズル41の傾斜角度などにより、供給ノズル41の補強樹脂吐出口を電子部品の側面に一定間隔を保持する位置関係になるように、θ方向の位置調整をX,Y,Z方向移動と連動してしなければならないため、ロボットアームおよび供給ノズル41の姿勢制御が複雑となる短所を有する。なお、図20は、電子部品9が角柱形状である場合の、補強用樹脂材40の供給方法(塗布方法)を概略的に示すもので、同様な補強用樹脂材の供給方法により、補強用樹脂層37a、38aおよび補強用樹脂体37、38を形成できるが、同様の短所を有している。
(第15、第16の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法)
図21(a)〜図26は、前記短所を改善できる補強用樹脂材の供給方法を示すものである。図21(a)〜(d)、図22(a)、(b)、図23(a)、(b)などに示すように、本実施の形態では、供給ノズル41を、基板2における電子部品4が実装される実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品4の側面に近接させている。そして、供給ノズル41の径L1と電子部品4との間の隙間L2の2倍分とを合わせた寸法よりも、補強用樹脂材40の直径L3が大きく外周に広がるようにして補強用樹脂材40を供給する。すなわち、L3>(L1+2・L2)の式を満足するように補強用樹脂材40を供給する(図21(a)参照)。なお、供給ノズル41と電子部品4との間の隙間L2とは、移動誤差を超える最小寸法とすればよく、極めて小さい寸法でよい。
図21(a)〜図26は、前記短所を改善できる補強用樹脂材の供給方法を示すものである。図21(a)〜(d)、図22(a)、(b)、図23(a)、(b)などに示すように、本実施の形態では、供給ノズル41を、基板2における電子部品4が実装される実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品4の側面に近接させている。そして、供給ノズル41の径L1と電子部品4との間の隙間L2の2倍分とを合わせた寸法よりも、補強用樹脂材40の直径L3が大きく外周に広がるようにして補強用樹脂材40を供給する。すなわち、L3>(L1+2・L2)の式を満足するように補強用樹脂材40を供給する(図21(a)参照)。なお、供給ノズル41と電子部品4との間の隙間L2とは、移動誤差を超える最小寸法とすればよく、極めて小さい寸法でよい。
なお、図21(a)〜(d)、図22(a)、(b)、図23(a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る実装構造体1を製造する際での補強用樹脂材40を塗布する場合を示す(第15の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法)。また、図21(a)〜(d)、図24(a)、(b)、図25(a)、(b)は、前記第6の実施の形態に係る実装構造体20を製造する際の補強用樹脂材40の供給方法を示し(第16の実施の形態に係る補強用樹脂材の供給方法)、図26は、電子部品9が角柱形状である場合の、補強用樹脂材40の供給方法(塗布方法)を概略的に示すものである。
この供給方法を用いることにより、供給ノズル41を傾斜させることなく、垂直姿勢を維持しながら、補強用樹脂材40を塗布するため、電子部品4の近傍に、ほぼ供給ノズル41の直径に近い寸法(厳密には、供給ノズル41の径L1と電子部品4との間の隙間L2とを合わせた寸法)があれば良好に補強用樹脂材40を塗布(供給)することができる。
また、供給ノズル41を傾斜させることなく、垂直姿勢を維持しながら、補強用樹脂材40を塗布することで、供給ノズル41を把持する位置を2次元的(X、Y方向)に調整するだけで済むため、ロボットアームや供給ノズル41の姿勢制御が比較的簡単となる長所を有する。したがって、例えば、電子部品の位置を認識可能なCCDカメラなどを有する画像処理装置を設けたり、3次元形状認識、レーザー認識等で電子部品の外形形状、位置の認識を行ったりして、前記、図21に示す寸法L2分を離した位置関係を保持しながら、供給ノズル41を電子部品の形状に沿って移動させて、供給工程を自動化することも可能となり、作業能率も極めて良好となる。
なお、上記実施の形態では、電子部品が、その接続端子が基板の貫通孔に挿入された挿入型電子部品(いわゆる挿入部品)により構成されている場合を述べたが、これに限るものではない。例えば、図27(a)、(b)に示すような、電子部品45が表面実装部品である場合にも適用可能である。なお、図27(a)、(b)における45a、45bは電子部品(表面実装部品)45の側面、45cは電子部品(表面実装部品)45の下面電極端子、2は基板、3は半田よりなる接合金属である。このように、電子部品45が表面実装部品である場合にも同様な構成の補強用樹脂体46を用いればよい(第17の実施の形態)。すなわち、図27(c)、(d)に示すように、補強用樹脂体46が複数の補強用樹脂層46aからなり、補強用樹脂層46aが、電子部品45における基板2から立設する側面45a、45bに沿う姿勢で、電子部品45が立設する高さ方向に対して積層されて、補強用樹脂体46が構成されていればよく、このような構成の補強用樹脂体46により、電子部品45を良好に補強できる。
本発明は、大型の電子部品が立設されて、この電子部品に大きな加速度が加えられるなどして、電子部品と基板との間に大きな力が作用する場合などに特に適しているが、これに限るものではなく、比較的小さな電子部品でも重量が大きい場合など、各種の実装構造体に適用可能である。
Claims (14)
- 基板とこの基板に立設した電子部品とが接合金属によって接合されて、前記基板に前記電子部品が実装され、前記基板と前記電子部品とにわたって補強用樹脂体が接着された実装構造体であって、
前記補強用樹脂体が複数の補強用樹脂層からなり、
前記補強用樹脂層が、前記電子部品における基板から立設する側面に沿う姿勢で、電子部品が立設する高さ方向に対して積層されて、前記補強用樹脂体が構成されている
ことを特徴とする実装構造体。 - 前記補強用樹脂体が、電子部品の外周方向に対して隙間をあけて複数配設されていることを特徴とする請求項1に記載の実装構造体。
- 前記補強用樹脂体の補強用樹脂層が、電子部品の側面の幅方向に延びた状態で、電子部品の高さ方向に積層されていることを特徴とする請求項1または2に記載の実装構造体。
- 前記補強用樹脂体における、電子部品の高さ方向の下から2番目の補強用樹脂層の容積が、前記基板に接する最も下方の補強用樹脂層の容積の1/4以上であることを特徴とする請求項3に記載の実装構造体。
- 電子部品の高さ方向に隣接する補強用樹脂層の端面同士が分離されていることを特徴とする請求項3または4に記載の実装構造体。
- 電子部品の側面の幅方向に延びた補強用樹脂層の端部が前記幅方向の反対側に順次折り返されて、高さ方向に隣接する補強用樹脂層の端部に続いていることを特徴とする請求項3または4に記載の実装構造体。
- 前記補強用樹脂体の補強用樹脂層が、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側面の幅方向に対する寸法が小さく形成されていることを特徴とする請求項3〜6の何れか1項に記載の実装構造体。
- 前記補強用樹脂体の補強用樹脂層が、基板からの高さが大きい補強用樹脂層ほど、電子部品の側方に沿う厚み寸法が小さく形成されていることを特徴とする請求項3〜7の何れか1項に記載の実装構造体。
- 前記補強用樹脂体が、電子部品の天面の少なくとも一部を覆う状態で配設されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の実装構造体。
- 電子部品は、この電子部品に設けられた接続端子が、基板に形成した貫通孔(スルーホール)に挿入されて、接合金属によって基板の回路に接合されて実装されている挿入型電子部品である
ことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の実装構造体。 - 基板と、この基板に立設された状態で接合金属によって接合されて実装された電子部品とにわたって、補強用樹脂体の材料である補強用樹脂材を供給する補強用樹脂材の供給方法であって、
前記補強用樹脂材を、前記基板に実装された前記電子部品の側面に沿って供給し、前記電子部品の高さ方向に対して積層させる
ことを特徴とする補強用樹脂材の供給方法。 - 前記補強用樹脂材を、電子部品の側面に沿って側面の幅方向に延びるように樹脂供給部から供給しながら、電子部品の高さ方向の最下層から高さ方向に順に前記樹脂供給部を移動させて積層させることを特徴とする請求項11に記載の補強用樹脂材の供給方法。
- 前記補強用樹脂材を、電子部品の側面に沿って側面の幅方向に延びるように供給して補強用樹脂層を形成し、
この補強用樹脂層の端部位置に達した際に、補強用樹脂材の供給を続けながら、基板から離れる高さ方向に移動させた後、前記幅方向の反対側に順次折り返すことを繰り返すことにより、
複数の補強用樹脂層を電子部品の高さ方向に複数、積層させることを特徴とする請求項11または12に記載の補強用樹脂材の供給方法。 - 前記補強用樹脂材を供給する樹脂供給部が供給ノズルにより構成され、
前記供給ノズルを、基板における前記電子部品が実装される実装面に対して垂直となる姿勢で電子部品の側面に近接させ、かつ供給ノズルの径よりも外周に広がるように前記補強用樹脂材を供給した状態で、電子部品の側面に沿って移動させることにより、前記補強用樹脂材を前記電子部品の側面に付着させながら前記補強用樹脂材を供給することを特徴とする請求項12または13に記載の補強用樹脂材の供給方法。
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