JP6129710B2 - 回路基板組立体 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板組立体に関する。

下記特許文献１及び特許文献２には、電子部品（チップ型電解コンデンサ）を回路基板にはんだ付けによって取付けた場合における電子部品の回路基板への取付強度を向上させるために、広幅部分と狭幅部分とを有すると共にはんだ付けによって回路基板に接合されるリード線が収容される溝を電子部品に設け、はんだのフィレットが溝の広幅部分に確実に形成されるように構成した回路基板組立体が開示されている。また、下記特許文献３には、リフロー炉内で吹き付けられる熱風によって電子部品（チップ型コンデンサ）が回路基板に対してずれることを抑制するために、突起を電子部品の座板に設けると共にこの突起が係合する係合穴を回路基板に設けた構成が開示されている。

特開２００７−１８９０５０号公報 特開２００７−２０７９００号公報 特開２００５−５６９５４号公報

上記特許文献１〜特許文献３に記載された構成は、電子部品の回路基板への取付強度を向上させる及び電子部品の回路基板に対するずれを抑制するという観点では有用な技術ではあるが、電子部品が回路基板に対して傾いた際のはんだ付け不良を抑制するという観点では改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、電子部品が回路基板に対して傾いた際のはんだ付け不良を抑制することができる回路基板組立体を得ることが目的である。

請求項１記載の本発明に係る回路基板組立体は、第１の電極及び該第１の電極と隣り合って配置された第２の電極を有する電子部品と、前記第１の電極がはんだ付けにて接合される第１のはんだ接合面及び前記第２の電極がはんだ付けにて接合されかつ前記第１のはんだ接合面と間隔を空けて配置された第２のはんだ接合面を有する回路基板と、を備え、前記電子部品は、本体と、該本体を支持する座板と、を有し、前記第１の電極は前記本体から延出する主電極とされており、前記第２の電極は前記座板に固定された補助電極とされており、前記主電極が前記補助電極よりも前記回路基板側に向けて突出している。

請求項１記載の本発明では、電子部品に設けられた第１の電極及び第２の電極がそれぞれ回路基板に設けられた第１のはんだ接合面及び第２のはんだ接合面にはんだを介して接合されることによって、電子部品が回路基板に取付けられている。ところで、第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面とが一体に設けられている（第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面との間に間隔が空けられていない）と共に電子部品が回路基板に対して傾いた状態ではんだ付けがなされると、第１のはんだ接合面上のはんだが第２のはんだ接合面上に流れる、或いは、第２のはんだ接合面上のはんだが第１のはんだ接合面上に流れることが考えられる。その結果、第１の電極と第１のはんだ接合部との間で、或いは、第２の電極と第２のはんだ接合部との間ではんだ付け不良が生じることが考えられる。しかしながら、本発明では、第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面との間に間隔が空けられている。そのため、電子部品が回路基板に対して傾いた状態ではんだ付けがなされたとしても、第１のはんだ接合面上のはんだが第２のはんだ接合面上に流れることなく第１のはんだ接合面上に留まると共に、第２のはんだ接合面上のはんだが第１のはんだ接合面上に流れることなく第２のはんだ接合面上に留まる。これにより、本発明では、第１の電極と第１のはんだ接合面との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができると共に、第２の電極と第２のはんだ接合面との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができる。

請求項２記載の本発明に係る回路基板組立体は、請求項１記載の回路基板組立体において、前記回路基板には、前記第１のはんだ接合面と前記第２のはんだ接合面との間を仕切る仕切部が形成されている。

請求項２記載の本発明では、回路基板には仕切部が形成されており、第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面との間が仕切部によって仕切られている。これにより、簡易な構成によって、第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面との間に間隔を空けることができる。

請求項３記載の本発明に係る回路基板組立体は、請求項２記載の回路基板組立体において、前記仕切部は、前記回路基板に形成された樹脂層とされている。

請求項３記載の本発明では、例えば、第１の電極及び第２の電極に接合される接合部上に樹脂層を形成することで、この接合部の接合面を第１のはんだ接合面と第２のはんだ接合面とに仕切ることができる。これにより、接合部全体の大きさを確保しつつ電子部品と回路基板とを接合できる。その結果、接合部における電流容量を確保することができる。

請求項４記載の本発明に係る回路基板組立体は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路基板組立体において、前記電子部品は、前記本体がコンデンサ本体とされたコンデンサとされており、前記コンデンサ本体が前記座板に支持されている。

請求項４記載の本発明では、コンデンサが回路基板に対して傾いた状態ではんだ付けがなされても、コンデンサ本体の主電極と第１のはんだ接合部との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができると共に、座板の補助電極と第２のはんだ接合部との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができる。これにより、座板が回路基板へより確実に固定され、座板とコンデンサ本体との間で共振が発生することを抑制することができ、コンデンサ本体から延出する主電極の断線を抑制することができる。すなわち、本発明では、回路基板組立体の耐振動性能を向上させることができる。

請求項５記載の本発明では、コンデンサの主電極が補助電極よりも回路基板側に向けて突出している。そのため、コンデンサを回路基板上に載置した際に、該コンデンサが主電極を支点として傾く。また、本発明では、コンデンサが主電極を支点として傾いた状態ではんだ付けがなされたとしても、前述したように、主電極と第１のはんだ接合部との間及び補助電極と第２のはんだ接合部との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができる。

第１の実施形態に係る回路基板組立体を示す側断面図である。 リフロー炉を通過する前の回路基板及びコンデンサを示す図１に対応する側断面図である。 図１に示される回路基板組立体を分解して示す分解斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれコンデンサを示す平面図、側面図及び底面図である。 回路基板に設けられたはんだランドを拡大して示す拡大平面図である。 回路基板に設けられたはんだランド上のはんだの流れを模式的に示す模式図である。 変形例に係る回路基板組立体を分解して示す図１に対応する分解斜視図である。 変形例に係る回路基板組立体の回路基板に設けられたはんだランドを拡大して示す図５に対応する拡大平面図である。 第２の実施形態に係る回路基板組立体に用いられる回路基板に設けられたはんだランドを拡大して示す斜視図である。 第２の実施形態に係る回路基板組立体を示す図１に対応する側断面図である。 対比例に係る回路基板組立体の回路基板に設けられたはんだランド上のはんだの流れを模式的に示す図６に対応する模式図である。 対比例に係る回路基板組立体を示す図１に対応する側断面図である。

（第１の実施形態）
次に、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態に係る回路基板組立体について説明する。

図１及び図３に示されるように、本実施形態の回路基板組立体１０は、板状に形成された回路基板１２と、回路基板１２に取付けられた電気部品としてのコンデンサ１４と、を備えている。以下、先ずコンデンサ１４について説明し、次いで回路基板１２について説明する。

（コンデンサ１４）
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、コンデンサ１４は円柱状に形成されたコンデンサ本体１６と、コンデンサ本体１６を支持する座板１８と、を備えたチップ型アルミ電解コンデンサとされている。

コンデンサ本体１６は、陽極箔、陰極箔、電解紙及び電解液等が内部に収容された有底円筒状のケース２０を備えている。また、このケース２０の開放端はゴムパッキングやラバーベークによって閉止されている。また、ケース２０の開放端を閉止するゴムパッキングやラバーベークからは前述の陽極箔と電気的に接続された第１の電極としての陽極側主電極２２（主電極）及び陰極箔と電気的に接続された第１の電極としての陰極側主電極２４（主電極）が延出している。この陽極側主電極２２及び陰極側主電極２４は互いに離間する方向に折り曲げられている。

座板１８は、耐熱性合成樹脂を用いて形成されており、また座板１８は回路基板１２（図３等参照）に沿って延在する矩形状の底壁２６を備えている。この底壁２６には、前述の陽極側主電極２２及び陰極側主電極２４が係止される溝部２８，３０が形成されている。また、底壁２６には、溝部２８に係止された陽極側主電極２２を挟んで一対の第２の電極としての補助電極３２が固定されている。さらに、底壁２６には、溝部３０に係止された陰極側主電極２４を挟んで一対の第２の電極としての補助電極３４が固定されている。すなわち、コンデンサ１４の底面視で陽極側主電極２２と補助電極３２とが隣り合って配置されていると共に、陰極側主電極２４と補助電極３４とが隣り合って配置されている構成である。また、コンデンサ１４の側面視で陽極側主電極２２及び陰極側主電極２４はそれぞれ補助電極３２及び補助電極３４よりも回路基板１２側へ向けて突出している。

また、座板１８は、底壁２６の端部から回路基板１２と離間する方向に向けて屈曲して延びる側壁３６を備えている。この側壁３６の内周面はコンデンサ本体１６のケース２０に対応する円筒面とされている。

（回路基板１２）
図３に示されるように、回路基板１２は、絶縁性を有する回路基板本体４０を備えている。回路基板本体４０の表面には、はんだランド３８（広義には、「接合部」として把握される要素である）が設けられており、コンデンサ１４の電極（陽極側主電極２２、陰極側主電極２４、及び補助電極３２，３４）がはんだランド３８にはんだ付けにて接合されるようになっている。具体的には、図５に示されるように、回路基板本体４０には、コンデンサ１４の陽極側主電極２２が接合される矩形状の第１ランド３８Ａ（第１のはんだ接合部）が設けられている。また、第１ランド３８Ａの短手方向の両側には、それぞれコンデンサ１４の補助電極３２が接合される第２ランド３８Ｂ（第２のはんだ接合部）が設けられている。この第２ランド３８Ｂは、長手方向の寸法が第１ランド３８Ａよりも短い矩形状に形成されている。さらに、第２ランド３８Ｂは、第１ランド３８Ａと距離Ｄの間隔を空けて該第１ランド３８Ａと平行に配置されている。すなわち上記内容を換言すると、はんだランド３８に一対の「仕切部」としてのスリット３９Ａが形成されて、はんだランド３８が、陽極側主電極２２が接合される面と、補助電極３２が接合される面と、にスリット３９Ａによって仕切られている。そして、陽極側主電極２２が接合される第１ランド３８Ａの接合面が第１ランド接合面３８Ａａ（第１のはんだ接合面）とされており、補助電極３２が接合される第２ランド３８Ｂの接合面が第２ランド接合面３８Ｂａ（第２のはんだ接合面）とされている。

また、回路基板本体４０には、コンデンサ１４の陰極側主電極２４及び補助電極３４が接合されると共に、コンデンサ１４の中心線Ｌを挟んで前述の第１ランド３８Ａ及び第２ランド３８Ｂと対象に形成された第３ランド３８Ｃ（第１のはんだ接合部）及び第４ランド３８Ｄ（第２のはんだ接合部）が設けられている。すなわち、はんだランド３８に一対の「仕切部」としてのスリット３９Ｂが形成されて、陰極側主電極２４が接合される第３ランド接合面３８Ｃａ（第１のはんだ接合面）、及び補助電極３４が接合される第４ランド接合面Ｄａ（第２のはんだ接合面）が形成されている。

図２に示されるように、回路基板本体４０に設けられたはんだランド３８（第１ランド３８Ａ、第２ランド３８Ｂ、第３ランド３８Ｃ及び第４ランド３８Ｄ）上には、はんだの粉末をペースト状にしたはんだペースト４２が印刷される。また、はんだペースト４２が印刷された回路基板１２上の所定の位置にコンデンサ１４が載置され、さらにコンデンサ１４が載置された回路基板１２がリフロー炉を通過することによってはんだペースト４２が加熱される。その結果、図１に示されるように、コンデンサ１４の陽極側主電極２２及び補助電極３２がそれぞれ第１ランド３８Ａ及び第２ランド３８Ｂにはんだ４４を介して接合されると共に、コンデンサ１４の陰極側主電極２４及び補助電極３４がそれぞれ第３ランド３８Ｃ及び第４ランド３８Ｄにはんだ４４を介して接合されて、回路基板組立体１０が構成される。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態では、コンデンサ１４に設けられた主電極（陽極側主電極２２，陰極側主電極２４）及び補助電極３２，３４がそれぞれ回路基板本体４０に設けられた第１ランド３８Ａ〜第４ランド３８Ｄにはんだ４４を介して接合されることによって、コンデンサ１４が回路基板１２に取付けられている。

ところで、図１１及び図１２に示されるように、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とが一体に設けられている（第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間に間隔が空けられていない）と共にコンデンサ１４が回路基板１２に対して傾いた状態ではんだ付けがなされると、第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）上のはんだ４４が第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）上に流れることが考えられる（はんだ４４の流れが矢印で示されている）。特に、はんだ４４の冷却固化時においては、陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）の温度が補助電極３２（補助電極３４）の温度より低いため、第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）上のはんだ４４が第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）上に流れ易くなる。その結果、補助電極３２（補助電極３４）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間ではんだ付け不良が生じることが考えられる（図１０では補助電極３２（補助電極３４）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間ではんだ付け不良が生じている）。

しかしながら、図１及び図２に示されるように、本実施形態では、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間に間隔が空けられている。すなわち、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）の第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）と、第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）の第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）と、がスリット３９Ａ（スリット３９Ｂ）によって仕切られている。そのため、コンデンサ１４が回路基板１２に対して傾いた状態ではんだ付けがなされたとしても、図６に示されるように、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）上のはんだが第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）上に流れることなく第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）上に留まると共に、第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）上のはんだが第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）上に流れることなく第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）上に留まる。これにより、本実施形態では、陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）と第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができると共に、補助電極３２（補助電極３４）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができる。これにより、座板１８が回路基板１２へより確実に固定され、座板１８とコンデンサ本体１６との間で共振が発生することを抑制することができ、コンデンサ本体１６から延出する主電極（陽極側主電極２２，陰極側主電極２４）に接続されたリード線（図示せず）の断線を抑制することができる。すなわち、本実施形態では、回路基板組立体１０の耐振動性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、コンデンサ１４の陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）が補助電極３２（補助電極３４）よりも回路基板１２側に向けて突出している。そのため、コンデンサ１４を回路基板１２上に載置した際に、該コンデンサ１４が陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）を支点として傾く。また、コンデンサ１４が陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）を支点として傾いた状態ではんだ付けがなされたとしても、前述したように、陽極側主電極２２（陰極側主電極２４）と第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができると共に、補助電極３２（補助電極３４）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）との間ではんだ付け不良が生じることを抑制することができる。

なお、第１の実施形態では、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とが各々独立して設けられている例について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７及び図８に示された変形例に係る回路基板組立体４６のように、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とが、はんだ付けの仕上がりに影響しない部位において、一部が接続されていてもよい。当該変形例においては、コンデンサ１４の電極（陽極側主電極２２，陰極側主電極２４及び補助電極３２，３４）と離間した部位において第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とが接続部４８を介して接続されている。

（第２の実施形態）
以下、図９及び図１０を用いて、本発明の第２の実施形態に係る回路基板組立体５０について説明する。第２の実施形態の回路基板組立体５０は、以下に示す事項を除いて、第１の実施形態の回路基板組立体１０と同様に構成されている。

すなわち、第２の実施形態では、はんだランド３８において第１の実施形態のスリット３９Ａ，３９Ｂが省略されており、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）及び第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）が接合されている。これにより、はんだランド３８全体が、回路基板本体４０の板厚方向から見て凸形状に形成されている。そして、はんだランド３８の表面には、「仕切部」及び「樹脂層」としての一対のレジスト層５２が形成されて、はんだランド３８の一部を被覆している。このレジスト層５２は、絶縁性を有する樹脂材により構成されると共に、スクリーン印刷等の手段によって形成されている。また、レジスト層５２は、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）と第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とを接合する部分に対応する位置において、はんだランド３８の表面を仕切るように平行に且つ離間して配置されている。

これにより、コンデンサ１４と接合されるはんだランド３８の接合面がレジスト層５２によって３分割に仕切られている。そして、レジスト層５２によって仕切られたはんだランド３８の中央部分が第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）とされており、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）の表面の面が第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）とされている。また、レジスト層５２によって仕切られたはんだランド３８の両側部分が第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）とされており、第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）の表面の面が第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）とされている。さらに、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）及び第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）には、第１の実施の形態と同様にはんだペースト４２が印刷されている。

そして、図１０に示されるように、コンデンサ１４が回路基板１２に対して傾いた状態ではんだ付けがなされた場合には、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）と第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）との間にレジスト層５２が形成されているため、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）上のはんだが、第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）上に流れることが防止され、第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）上のはんだが、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）上に流れることが防止される。したがって、第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

さらに、第２の実施の形態では、はんだランド３８上にレジスト層５２を形成することで、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）と第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）とを仕切るように回路基板１２が構成されている。このため、簡易な構成によって、第１ランド接合面３８Ａａ（第３ランド接合面３８Ｃａ）と第２ランド接合面３８Ｂａ（第４ランド接合面Ｄａ）との間に間隔を空けることができる。さらに、はんだランド３８を第１の実施形態のようにスリット３９Ａ，３９Ｂによって分割する必要がなくなる。これにより、はんだランド３８の大きさを、第１ランド３８Ａ（第３ランド３８Ｃ）及び第２ランド３８Ｂ（第４ランド３８Ｄ）が接合された大きさとすることができる。これにより、はんだランド３８における電流容量を確保することができる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、コンデンサ１４を回路基板１２に取付けることによって回路基板組立体１０を構成した例について説明してきたが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電子部品としてのマイコンやトランジスタ等を回路基板に取り付けることによって構成された回路基板組立体に本発明を適用することもできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０…回路基板組立体，１２…回路基板，１４…コンデンサ，１６…コンデンサ本体，１８…座板，２２…陽極側主電極（第１の電極），２４…陰極側主電極（第１の電極），３２…補助電極（第２の電極），３４…補助電極（第２の電極），３８Ａ…第１ランド（第１のはんだ接合部），３８Ａａ…第１ランド接合面（第１のはんだ接合面），３８Ｂ…第２ランド（第２のはんだ接合部），３８Ｂａ…第２ランド接合面（第２のはんだ接合面），３８Ｃ…第３ランド（第１のはんだ接合部），３８Ｃａ…第３ランド接合面（第１のはんだ接合面），３８Ｄ…第４ランド（第２のはんだ接合部），３８Ｄａ…第４ランド接合面（第２のはんだ接合面），３９Ａ…スリット（仕切部），３９Ｂ…スリット（仕切部），４４…はんだ，４６…回路基板組立体，５０…回路基板組立体，５２…レジスト層（仕切部、樹脂層）

Claims (4)

1. 第１の電極及び該第１の電極と隣り合って配置された第２の電極を有する電子部品と、
   前記第１の電極がはんだ付けにて接合される第１のはんだ接合面及び前記第２の電極がはんだ付けにて接合されかつ前記第１のはんだ接合面と間隔を空けて配置された第２のはんだ接合面を有する回路基板と、
   を備え、
   前記電子部品は、本体と、該本体を支持する座板と、を有し、
   前記第１の電極は前記本体から延出する主電極とされており、
   前記第２の電極は前記座板に固定された補助電極とされており、
   前記主電極が前記補助電極よりも前記回路基板側に向けて突出している回路基板組立体。
2. 前記回路基板には、前記第１のはんだ接合面と前記第２のはんだ接合面との間を仕切る仕切部が形成された請求項１に記載の回路基板組立体。
3. 前記仕切部は、前記回路基板に形成された樹脂層とされた請求項２に記載の回路基板組立体。
4. 前記電子部品は、前記本体がコンデンサ本体とされたコンデンサとされており、
   前記コンデンサ本体が前記座板に支持された請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路基板組立体。

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