JP6228893B2 - 実装構造および実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装構造および実装方法に関する。

電子部品を基板に実装する実装構造として、特許文献１の実装構造が知られている。特許文献１の実装構造は、トロイダルコアを有するコイル素子をケースの内部に収容し、ケースの外側に引き出されたコイル素子の外部端子を基板に接続するものである。

特開平１１−９７２４９号公報

コイル素子などの電子部品は、駆動時の熱によって電気特性が変化する。また、電子部品に樹脂が付着すると、電子部品の特性が劣化したり、樹脂の硬化収縮時の応力により、電子部品に断線が生じたりする惧れがある。そのため、電子部品をケースに収容した上で当該ケースの周囲に樹脂層を形成し、電子部品の熱を樹脂層を介して周囲に拡散させることが検討されている。

樹脂層は、粘度の低い材料で形成される場合があるが、このような樹脂は、ケースと外部端子との隙間からケースの内部に容易に侵入する。そのため、外部端子を外部に引き出すためのケースの挿通孔を小さくし、外部端子と挿通孔との間に隙間が生じないようにすることが必要である。しかし、挿通孔の加工精度や外部端子の位置精度などの制約により、挿通孔を小さくすることができず、ケースの内部への樹脂の侵入を十分に抑制することができなかった。

本発明の目的は、ケースの内部への樹脂の侵入を抑制することが可能な実装構造および実装方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る実装構造は、複数の外部端子を有する電子部品と、少なくとも底壁部が前記複数の外部端子を突き刺して貫通させることが可能な柔軟な材料で形成され、前記複数の外部端子を前記底壁部に突き刺して貫通させた状態で、前記底壁部と、前記底壁部から立設する側壁部と、で囲まれた空間に前記電子部品を収容するケースと、前記底壁部を貫通した前記複数の外部端子と電気的に接続された基板と、前記ケースの周囲の前記基板を覆って前記ケースと接する樹脂層と、を含む。

本発明の一態様に係る実装構造において、前記ケースは、シリコーン樹脂で形成することができる。

本発明の一態様に係る実装構造において、前記電子部品は、巻線が巻回されたコア部を有することができる。

本発明の一態様に係る実装方法は、複数の外部端子を有する電子部品を、少なくとも底壁部が前記複数の外部端子を突き刺して貫通させることが可能な柔軟な材料で形成されたケースに挿入し、前記複数の外部端子を前記底壁部に突き刺して貫通させる第一のステップと、前記底壁部を貫通した前記複数の外部端子を基板と電気的に接続する第二のステップと、前記ケースの周囲に樹脂を供給し、前記ケースの周囲の前記基板を覆って前記ケースと接する樹脂層を形成する第三のステップと、を含む。

本発明の一態様に係る実装方法において、前記第一のステップでは、前記ケースを、前記外部端子を突き刺すことが可能な柔軟な材料で形成された基台の上に載置し、前記複数の外部端子を前記基台に支持された前記底壁部に押し付けることにより、前記複数の外部端子を前記基台側に貫通させることができる。

本発明の一態様に係る実装方法において、前記第一のステップでは、前記ケースを、前記複数の外部端子を挿通可能な挿通部を有する基台の上に載置し、前記複数の外部端子を前記基台に支持された前記底壁部に突き刺して前記挿通部に挿通させることにより、前記複数の外部端子を前記基台側に貫通させることができる。

本発明の一態様に係る実装方法において、前記第一のステップでは、前記ケースに位置決め用の治具を挿入し、前記治具によって前記電子部品の前記ケース内の位置を位置決めすることができる。

本発明によれば、外部端子をケースの底壁部に突き刺して貫通させるため、挿通孔の加工精度や外部端子の位置精度などが高くなくても、外部端子とケースとの間に隙間が発生しにくい。よって、樹脂がケースの内部に侵入しにくくなる。

本発明の第一実施形態に係る実装構造の斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る電子部品およびケースの斜視図である。 ケースに挿通孔が設けられた場合を説明する斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る実装方法の第一のステップを説明する図である。 第一のステップで用いられる基台を説明する図である。 第一のステップで用いられる治具を説明する図である。 本発明の第一実施形態に係る実装方法の第二のステップを説明する図である。 本発明の第二実施形態に係る実装方法の第一のステップで用いられる基台の斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る実装方法の第一のステップで用いられる基台の斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る実装構造の斜視図およびヒューズの概略構成図である。

［第一の実施形態］
以下、図１および図２を参照して、本発明の第一の実施形態について説明する。

図１に示すように、実装構造１００は、電子部品１１０と、ケース１２０と、基板１３０と、樹脂層１４０と、を含む。

電子部品１１０は、図２（ａ）に示すように、複数の外部端子１１１を有する。複数の外部端子１１１は、基板１３０（図１参照）と電気的に接続され、回路を形成する。電子部品１１０は、例えば、巻線１１３が巻回されたコア部１１２を有するトロイダルコイル素子である。複数の外部端子１１１は、巻線１１３の両端と電気的に接続される。複数の外部端子１１１の先端は、鉛直方向下側に向かって電子部品１１０から突出している。図１では、電子部品１１０のコア部１１２に２本の巻線１１３が巻回されている。電子部品１１０は、巻線１１３の各々につき２つ、合計４つの外部端子１１１を有している。

図１に戻って、樹脂層１４０は、熱伝導性に優れた材質の樹脂、例えばシリコーン樹脂で形成される。樹脂層１４０は、シリコーン樹脂に、シリカやアルミナなどよりなる無機フィラーが分散されたもので形成されていてもよい。

樹脂層１４０は、熱伝導性に優れた材質の樹脂で形成される。樹脂層１４０は、ケース１２０の周囲の基板１３０を覆ってケース１２０と接する。これにより、電子部品１１０を樹脂から保護するとともに、電子部品１１０で発生した熱をケース１２０および樹脂層１４０を介して周囲に放散させることができる。その結果、電子部品１１０が駆動時の熱によって電気特性が変化することを抑制し、電気特性を安定化させることができる。

ケース１２０は、図２（ｂ）に示すように、底壁部１２１と、側壁部１２２と、を含む。側壁部１２２は、底壁部１２１から立設する。ケース１２０は、底壁部１２１と、側壁部１２２と、で囲まれた空間に電子部品１１０を収容する。ケース１２０は、例えば、電子部品１１０を収容するに足りる容積を有する直方体の箱であり、底壁部１２１と、側壁部１２２と、で囲まれた空間の上部は、電子部品１１０が挿入できるように開放されている。

複数の外部端子１１１をケース１２０の外部に引き出す方法としては、底壁部１２１に図３に示すように、複数の挿通孔１２３を設けることが考えられる。この場合、複数の挿通孔１２３の位置は、複数の外部端子１１１の位置に応じて位置決めする。

しかし、電子部品１１０の製造方法上の制約のために、複数の外部端子１１１の位置が精度よく決められない場合がある。例えば、電子部品１１０がトロイダルコイル素子である場合は、コア部１１２に巻線１１３をどのように巻回したかによって、複数の外部端子１１１の位置が異なってくる。

複数の外部端子１１１の位置が精度よく決められない電子部品１１０に対しては、ケース１２０の底壁部１２１に、予め複数の外部端子１１１のサイズよりも大きめに複数の挿通孔１２３を設けることが考えられる。

しかし、樹脂層１４０は、粘度の低い材料、例えばシリコーンゲルで形成されることがある。複数の外部端子１１１のサイズよりも大きめに複数の挿通孔１２３を設けた場合、粘度の低い材料は、挿通孔１２３と外部端子１１１との隙間からケースの内部に容易に侵入する。このため、樹脂層を形成する材料が電子部品１１０に付着し、電子部品１１０の劣化や断線が生じてしまう。

これに対し、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係るケース１２０は、少なくとも底壁部１２１全体が、柔軟な材料で形成されている。このため、底壁部１２１に複数の外部端子１１１を突き刺して貫通させることが可能である。外部端子１１１をケース１２０の底壁部１２１に突き刺して貫通させるため、挿通孔の加工精度や外部端子１１１の位置精度などが高くなくても、外部端子１１１とケース１２０との間に隙間が発生しにくい。ケース１２０は、例えば、シリコーン樹脂で形成される。基板１３０は、底壁部１２１を貫通した複数の外部端子１１１と電気的に接続される。

本実施形態に係るケース１２０では、複数の外部端子１１１を底壁部１２１に突き刺して貫通させる。このため、電子部品１１０を実装する前に、底壁部１２１に複数の外部端子１１１の挿通孔を位置決めして設けなくてよい。これにより、底壁部１２１を精度よく加工する必要がなくなるため、ケース１２０を効率よく製造できるようになる。

また、電子部品１１０において複数の外部端子１１１の位置が精度よく定まっていない場合であっても、底壁部１２１に予め大きめの挿通孔を設ける必要がなくなる。さらに、底壁部１２１が柔軟な材料で形成されているため、複数の外部端子１１１が底壁部１２１を貫通していても、底壁部１２１を形成する材料は複数の外部端子１１１に密着する。このため、樹脂層１４０を形成する際に、底壁部１２１から樹脂がケース１２０の内部に侵入しない。これにより、電子部品１１０を樹脂から保護し、電子部品１１０の劣化や断線を防ぐことができる。

（実装方法）
以下、図１および図４から図７を参照して、本実施形態に係る実装方法について説明する。

（第一のステップ）
まず、図４に示すように、電子部品１１０から突出する複数の外部端子１１１を鉛直下側に向け、ケース１２０の底壁部１２１に対向させる。この向きを保ちながら、電子部品１１０をケース１２０に挿入する。複数の外部端子１１１の先端が底壁部１２１に接触したら、電子部品１１０をさらに底壁部１２１に押し付ける。底壁部１２１は柔軟な材料で形成されているため、複数の外部端子１１１は底壁部１２１に突き刺さって貫通する。

本ステップにおいては、図５に示すように、基台２００を用いることができる。基台２００は、複数の外部端子１１１を突き刺すことが可能な柔軟な材料、例えばポリウレタン等の樹脂材料で形成されている。基台２００の載置面は、ケース１２０の底壁部１２１を載せられる程度に広くなっている。

本ステップにおいて、ケース１２０を基台２００の上に載置し、複数の外部端子１１１を基台２００に支持された底壁部１２１に押し付ける。複数の外部端子１１１を押し付ける間、複数の外部端子１１１と底壁部１２１との相対位置は変動しない。このため、複数の外部端子１１１を効率よく底壁部１２１に貫通させられる。

また、本ステップにおいては、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すような位置決め用の治具２１０を用いてもよい。

治具２１０は、ケース１２０に嵌め込み可能な筒状の部材である。治具２１０は、電子部品１１０が挿入される入口の部分（挿入口部２１１）が他の部分（本体部２１２）よりも広くなっている。本体部２１２の外法のサイズは、ケース１２０の内法のサイズと概ね等しい。治具２１０は、挿入口部２１１がケース１２０の上部からはみ出した状態で、ケース１２０に嵌め込まれる。本体部２１２は、電子部品１１０を挿入することで直ちに電子部品１１０の位置決めがされるように、内法のサイズが小さくなっている。

電子部品１１０は、挿入口部２１１を伝って本体部２１２に挿入される。これにより、電子部品１１０のケース１２０内の位置が位置決めされる。電子部品１１０がケース１２０に対して位置決めされた状態で、電子部品１１０の複数の外部端子１１１を、治具２１０の底部に露出した底壁部１２１に突き刺す。これにより、複数の外部端子１１１は、底壁部１２１を突き抜け、基台２００側に貫通する。基台２００は、柔軟な材料で形成されているので、底壁部１２１を貫通した外部端子１１１は、基台２００に容易に突き刺さる。よって、外部端子１１１が基台２００に突き当たって変形したり破損したりする惧れは少ない。複数の外部端子１１１を底壁部１２１に突き刺した後、治具２１０は、ケース１２０から取り外される。

（第二のステップ）
次に、図７に示すように、底壁部１２１を貫通した複数の外部端子１１１を、基板１３０と電気的に接続する。複数の外部端子１１１が、基板１３０の上に設けられた図示略の配線パターンと電気的に接続されることにより、電子部品１１０を含む回路が基板１３０上に形成される。

（第三のステップ）
次に、ケース１２０の周囲に樹脂を供給する。供給する樹脂としては、熱伝導性に優れた粘度の低い樹脂を用いる。具体的には、電子部品１１０が搭載された基板１３０を図示略の筐体に収容し、筐体の内部に樹脂を注入する。これにより、樹脂がケース１２０の周囲、およびケース１２０と基板１３０との隙間を充填する。この状態で樹脂を硬化させることにより、図１に示すように、ケース１２０の周囲の基板１３０を覆ってケース１２０と接する、熱伝導性に優れた樹脂層１４０を形成できる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。本実施形態では、複数の外部端子１１１を底壁部１２１に突き刺して貫通させるため、底壁部１２１に複数の外部端子１１１の挿通孔を位置決めして設けなくてよい。これにより、底壁部１２１を精度よく加工する必要がなくなるため、ケース１２０を効率よく製造できる。

また、本実施形態では、複数の外部端子１１１を柔軟な材料で形成された底壁部１２１に突き刺して貫通させる。このため、底壁部１２１に大きめの挿通孔を設ける必要がなく、底壁部１２１を貫通した複数の外部端子１１１と底壁部１２１の間に隙間が生じることを抑制できる。このため、樹脂層１４０を形成する際に、底壁部１２１から樹脂がケース１２０の内部に侵入しない。その結果、樹脂が付着することによる電子部品１１０の劣化や断線を防ぐことができる。

また、本実施形態では、熱伝導性に優れた樹脂層１４０は、ケース１２０の周囲の基板１３０を覆ってケース１２０と接する。これにより、電子部品１１０を樹脂から保護するとともに、電子部品１１０で発生した熱をケース１２０および樹脂層１４０を介して周囲に放散させることができる。その結果、電子部品１１０が駆動時の熱によって電気特性が変化することを抑制し、電気特性を安定化させることができる。

［第二の実施形態］
以下、図８を参照して、第二の実施形態について説明する。以下、図１から図７までと共通する構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、基台２００Ａは挿通部２０１Ａを有する。この点において、第一の実施形態と異なる。

図８（ａ）に示すように、本実施形態では、基台２００Ａの載置面には、複数の外部端子１１１を挿通可能な挿通部２０１Ａが設けられている。挿通部２０１Ａは、複数の外部端子１１１を基台２００Ａの裏面（載置面とは反対側の面）側に貫通させる貫通部であってもよく、複数の外部端子１１１を基台２００Ａの裏面側に貫通させない凹部であってもよい。基台２００Ａは、硬い材料、例えばプラスチックで形成されていてもよい。

挿通部２０１Ａは、複数の外部端子１１１を挿通可能な、１または２以上の開口部を含む。本実施形態では、挿通部２０１Ａは４つの開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄを含む。開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄは、４つの外部端子１１１の各々に対応して、それぞれ１つずつ設けられている。本実施形態の場合、開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄは、基台２００Ａを貫通しない凹部であるが、開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄは、基台２００Ａを貫通する貫通孔であってもよい。開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの内法は、外部端子１１１の各々の太さよりも大きい。

図８（ｂ）に示すように、実装方法の第一のステップにおいて、ケース１２０を基台２００Ａの上に載置する。このとき、底壁部１２１が開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄを覆うように、ケース１２０を載置する。電子部品１１０の複数の外部端子１１１を、治具２１０の底部に露出した底壁部１２１に突き刺す。これにより、複数の外部端子１１１は底壁部１２１を突き抜ける。

開口部２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの内法は外部端子１１１の各々の太さよりも大きいので、外部端子１１１は基台２００Ａに突き当たることなく、挿通部２１０Ａを挿通することができる。したがって、複数の外部端子１１１を、変形したり破損したりせずに、基台２００Ａ側に貫通させることができる。

以上のように、本実施形態では、ケース１２０を、複数の外部端子１１１を挿通可能な挿通部２０１Ａを有する基台２００Ａの上に載置し、複数の外部端子１１１を基台２００Ａに支持された底壁部１２１に突き刺して挿通部２０１Ａに挿通させることにより、複数の外部端子１１１を基台２００Ａ側に貫通させる。そのため、基台２００Ａに複数の外部端子１１１が突き刺さることにより、基台２００Ａが劣化する惧れがない。

［第三の実施形態］
以下、図９を参照して、第三の実施形態について説明する。以下、図１から図８までと共通する構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、挿通部２０１Ｂの形状は挿通部２０１Ａと異なる。この点において、第二の実施形態と異なる。

図９（ａ）に示すように、本実施形態では、基台２００Ｂの載置面には、複数の外部端子１１１を挿通可能な挿通部２０１Ｂが設けられている。挿通部２０１Ｂは、複数の外部端子１１１を基台２００Ｂの裏面（載置面とは反対側の面）側に貫通させる貫通部であってもよく、複数の外部端子１１１を基台２００Ｂの裏面側に貫通させない凹部であってもよい。基台２００Ｂは、硬い材料、例えばプラスチックで形成されていてもよい。

本実施形態では、挿通部２０１Ｂは２つの開口部２０１ｅ，２０１ｆを含む。開口部２０１ｅ，２０１ｆは、互いに平行に設けられた溝である。開口部２０１ｅ，２０１ｆの幅は、外部端子１１１の各々の太さよりも大きい。開口部２０１ｅは、４つの外部端子１１１のうち、２つを同時に挿通させることができるよう配置されている。開口部２０１ｆは、４つの外部端子１１１のうち、残りの２つを同時に挿通させることができるよう配置されている。本実施形態の場合、開口部２０１ｅ，２０１ｆは、基台２００Ｂを貫通しない凹部であるが、開口部２０１ｅ，２０１ｆは、基台２００Ｂを貫通する貫通孔であってもよい。

図９（ｂ）に示すように、実装方法の第一のステップにおいて、ケース１２０を基台２００Ｂの上に載置する。このとき、底壁部１２１が開口部２０１ｅ，２０１ｆを覆うように、ケース１２０を載置する。基台２００Ｂに支持された底壁部１２１に、４つの外部端子１１１を突き刺す。これにより、複数の外部端子１１１は底壁部１２１を突き抜ける。

開口部２０１ｅ，２０１ｆの幅は外部端子１１１の各々の太さよりも大きいので、外部端子１１１は基台２００Ｂに突き当たることなく、挿通部２１０Ｂを挿通することができる。したがって、複数の外部端子１１１を、変形したり破損したりせずに、基台２００Ｂ側に貫通させることができる。

以上のように、本実施形態においても、基台２００Ｂとして、複数の外部端子１１１を挿通可能な挿通部２０１Ｂを有する基台を用いている。そのため、基台２００Ｂに複数の外部端子１１１が突き刺さることにより、基台２００Ｂが劣化する惧れがない。

［第四の実施形態］
以下、図１０を参照して、第四の実施形態について説明する。以下、図１から図９までと共通する構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、ケース１２０に収納される電子部品３１０は、温度ヒューズ素子である。この点において、第一から第三の実施形態と異なる。

図１０（ａ）に示すように、本実施形態に係る実装構造３００は、電子部品３１０と、ケース１２０と、基板１３０と、樹脂層１４０と、を含む。

図１０（ｂ）に示すように、電子部品３１０は、例えば、所定の温度以上になると溶融して断線する温度ヒューズ３１２と、電気抵抗３１３と、を含む。温度ヒューズ３１２は、所定の温度以上になると、溶融して断線する。温度ヒューズ３１２と電気抵抗３１３とは、導線３１４により直列に接続される。直列接続された温度ヒューズ３１２と電気抵抗３１３とは、複数の外部端子３１１により、基板１３０に電気的に接続される。

電子部品３１０が接続された基板１３０上に、放熱用の樹脂層１４０を形成する際に、樹脂層１４０の材料が温度ヒューズ３１２、電気抵抗３１３および導線３１４に付着すると、樹脂層１４０の硬化収縮時の応力によって温度ヒューズ３１２、電気抵抗３１３および導線３１４で、断線や劣化が生じるおそれがある。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、電子部品３１０をケース１２０に収納した状態で樹脂層１４０を形成することができる。これにより、樹脂層１４０の形成中に、樹脂層１４０の材料が電子部品３１０に付着するのを防ぐことができる。その結果、温度ヒューズ３１２、電気抵抗３１３および導線３１４で断線や劣化が生じることを防ぐことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１００…実装構造、１１０，３１０…電子部品、１１１，３１１…外部端子、１１２…コア部、１１３…巻線、１２０…ケース、１２１…底壁部、１２２…側壁部、１３０…基板、１４０…樹脂層、２００，２００Ａ，２００Ｂ…基台、２０１Ａ，２０１Ｂ…挿通部、２１０…治具

Claims (7)

1. 複数の外部端子を有する電子部品と、
   少なくとも底壁部が前記複数の外部端子を突き刺して貫通させることが可能な柔軟な材料で形成され、前記複数の外部端子を前記底壁部に突き刺して貫通させた状態で、前記底壁部と、前記底壁部から立設する側壁部と、で囲まれた空間に前記電子部品を収容するケースと、
   前記底壁部を貫通した前記複数の外部端子と電気的に接続された基板と、
   前記ケースの周囲の前記基板を覆って前記ケースと接する樹脂層と、
   を含む実装構造。
2. 前記ケースは、シリコーン樹脂で形成されている
   請求項１に記載の実装構造。
3. 前記電子部品は、巻線が巻回されたコア部を有する
   請求項１または２に記載の実装構造。
4. 複数の外部端子を有する電子部品を、少なくとも底壁部が前記複数の外部端子を突き刺して貫通させることが可能な柔軟な材料で形成されたケースに挿入し、前記複数の外部端子を前記底壁部に突き刺して貫通させる第一のステップと、
   前記底壁部を貫通した前記複数の外部端子を基板と電気的に接続する第二のステップと、
   前記ケースの周囲に樹脂を供給し、前記ケースの周囲の前記基板を覆って前記ケースと接する樹脂層を形成する第三のステップと、
   を含む実装方法。
5. 前記第一のステップでは、前記ケースを、前記外部端子を突き刺すことが可能な柔軟な材料で形成された基台の上に載置し、前記複数の外部端子を前記基台に支持された前記底壁部に押し付けることにより、前記複数の外部端子を前記基台側に貫通させる
   請求項４に記載の実装方法。
6. 前記第一のステップでは、前記ケースを、前記複数の外部端子を挿通可能な挿通部を有する基台の上に載置し、前記複数の外部端子を前記基台に支持された前記底壁部に突き刺して前記挿通部に挿通させることにより、前記複数の外部端子を前記基台側に貫通させる
   請求項４に記載の実装方法。
7. 前記第一のステップでは、前記ケースに位置決め用の治具を挿入し、前記治具によって前記電子部品の前記ケース内の位置を位置決めする
   請求項５または６に記載の実装方法。

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