JP6451472B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は電子機器、特に、プリント基板に半田を介して表面実装する電子機器に関する。

従来、プリント基板に表面実装する電子機器としては、例えば、鉄心と、該鉄心の一部を露出させて内部に含むコイルスプールと、該コイルスプールの回りに巻いたコイルとを備えるコイル組立体と、前記鉄心の少なくとも一端部に自身の一端部が当接する接極子と、先端に少なくとも１個の可動接点を持つ可動接点ばねと、前記接極子と可動接点ばねを支持する絶縁体からなる支持体とを備える接極子組立体と、前記可動接点に対向する少なくとも１個の固定接点と、該固定接点を保持する固定接点端子とを備え、内部に前記コイル組立体を収納する絶縁基体と、カバーとを含む電磁リレーにおいて、前記可動接点、可動接点ばね、固定接点、およびコイルから外部電気回路に電気的に接続される端子が、前記絶縁基体と一体に形成され、リレー本体の底部に密着して延設されることを特徴とするリードレス表面実装用リレーがある（特許文献１参照）。
前記リードレス表面実装用リレーでは、特許文献１の図５Ｃに示すように、絶縁基体３００５にカバー５１を被せ、両者の隙間に封止剤４５を充填して封止している。そして、プリント基板に半田を介して前記リードレス表面実装用リレーを電気接続している。

特開平８−２５５５４４号公報

しかしながら、電気接続する際に、溶融した半田が絶縁基体３００５の外側面とカバー５１の内周面との隙間に毛細管現象で侵入し、封止剤４５に接触してシール機能を破壊するという問題点がある。
本発明は、前記問題点を解決すべく、溶融した半田がシール材に接触せず、シール機能が破壊されない電子機器を提供することを課題とする。

本発明に係る電子機器は、前記課題を解決すべく、被実装部に実装される絶縁性ベースと、前記絶縁性ベースの外側面から底面縁部まで連続するように設けられ、前記絶縁性ベースの外側面と底面縁部とを導通させた面状端子と、前記絶縁性ベースに嵌合され、かつ、前記面状端子を被覆するカバーと、前記絶縁性ベースの外側面と前記カバーの内周面との隙間をシールするシール材と、を有する電子機器であって、前記絶縁性ベースの底面縁部の前記面状端子と前記被実装部とで囲まれた位置に、半田溜り部を形成した構成としてある。
なお、底面とは、絶縁性ベースの被実装部に接する側の面を意味し、外側面とは、絶縁性ベースの底面と、前記底面に対向する上面を除く外周面を意味する。

本発明によれば、溶融半田が半田溜り部内に溜まり、絶縁性ベースの外側面とカバーの内周面との隙間に侵入することがない。このため、シール材のシール機能が溶融半田で破壊されない電子機器が得られる。

本発明の実施形態としては、前記半田溜り部が、前記被実装部と対向する天井面を有していてもよい。
本実施形態によれば、前記天井面が溶融半田の上昇をより確実に阻止でき、シール材のシール機能をより一層、確実に保護できる。

本発明の他の実施形態としては、前記天井面が、外向側に向けて広がるテーパ面であってもよい。
本実施形態によれば、テーパ面によって、空気溜りの発生を防止しつつ、より確実に溶融半田の上昇を阻止でき、シール材のシール機能をより一層、確実に保護できる。

本発明の別の実施形態としては、金属を含有する成形材料で前記絶縁性ベースを成形し、前記絶縁性ベースに設けた溝にレーザを照射して表面に金属を析出させた後、前記溝に金属メッキ層を形成することにより、前記面状端子を形成してもよい。
本実施形態によれば、溶融半田が半田溜り部内に溜まった場合でも、被実装部から外側面までの導通を確保した電子機器が得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記面状端子が、前記絶縁性ベースの外側面と、前記絶縁性ベースの外側面の下端から側方に突出した突部の底面縁部とを導通し、前記突部の底面縁部に半田溜り部を設けておいてもよい。
なお、外側面の下端とは、絶縁性ベースの外周面のうち、底面と接する側の端部を意味し、側方とは、被実装部に沿って外周面から離れる方向を意味する。

本実施形態によれば、突部に設けた半田溜り部が毛細管現象による溶融半田の上昇を阻止し、シール材のシール機能を保護する。
また、前記突部の露出面を目視で確認できるので、半田の接続状態を確認しやすく、接続不良が生じにくいという効果がある。

本発明に係る電子機器の端子構造の第１実施形態を電磁継電器に適用した場合の分解斜視図である。 図１に示した絶縁性ベースの製造方法を説明するための斜視図である。 図２に続く絶縁性ベースの製造方法を説明するための斜視図である。 図３に続く絶縁性ベースの製造方法を説明するための斜視図である。 図４に続く絶縁性ベースの製造方法を説明するための異なる角度から見た斜視図である。 図５に続く絶縁性ベースの製造方法を説明するための斜視図である。 図６の絶縁性ベースにカバーを被せた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る電子機器の端子構造を適用した第２実施形態の絶縁性ベースを示す斜視図である。 図８に示した絶縁性ベースにカバーを被せた状態を示す斜視図である。 図９に示した電磁継電器の部分拡大断面図である。 本発明に係る電子機器の端子構造を適用した第３実施形態の絶縁性ベースを示す斜視図である。 図１１に示した絶縁性ベースの加工前の斜視図である。 図１１の絶縁性ベースにカバーを装着した状態を示す斜視図である。 図１３の部分拡大図である。 図１３に示した電子機器を異なる角度から見た斜視図である。 図１５に示した斜視図の部分拡大図である。 図１５に図示した電子機器の表面実装状態を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る電子機器の端子構造を適用した第４実施形態を示す部分斜視図である。 比較例に係る電子機器の端子構造の表面実装状態を示す部分拡大断面図である。

本発明に係る電子機器の実施形態を図１ないし図１９の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図７に示すように、電磁継電器に適用した場合であり、絶縁性ベース１０と、可動接触片ブロック３０と、カバー４０とで構成されている。

前記絶縁性ベース１０は、図１に示すように、コイル（図示せず）を巻回した断面門型の鉄芯１３をインサート成形したものであり、その成形材料はベースポリマー、フィラーおよび金属粉を含有している。前記ベースポリマーとしては、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が挙げられる。そして、前記絶縁性ベース１０は、その底面中央に一対の支持突起１１，１１を突設するとともに、前記支持突起１１，１１の両側に共通電極１２ａ，１２ｂを配置してある。また、前記支持突起１１，１１を間にして対向する位置に前記鉄芯１３の磁極部１３ａ，１３ｂが露出している。さらに、前記絶縁性ベース１０は、その上面の隅部に、常開固定接点１４ａ，１５ａおよび常閉固定接点１４ｂ，１５ｂをそれぞれ配置してある。ついで、前記絶縁性ベース１０は、外側面の両側に前記絶縁性ベース１０の底面縁部まで連続するように、共通面状端子２０、常開面状端子２１および常閉面状端子２２を並設してある。そして、前記共通面状端子２０、常開面状端子２１および常閉面状端子２２の下端部と、後述するプリント基板５１とで囲まれた位置にそれぞれ半田溜り部２３（図５）を形成してある。

前記共通面状端子２０、常開面状端子２１および常閉面状端子２２は、以下のようにして形成される。
まず、金属粉を含有する前述の成形材料で鉄芯１３をインサート成形し、外側面の両側に３本の溝２４ａ，２４ｂ，２４ｃをそれぞれ備えた絶縁性ベース１０を得る（図２）。そして、図３に示すように、前記溝２４ａ，２４ｂ，２４ｃに沿ってレーザを照射し、エッチングして前記溝２４ａ，２４ｂ，２４ｃの表面に金属粉を析出させる。これと同時に、前記共通電極１２ａ，１２ｂ、常開固定接点１４ａ，１５ａおよび前記常閉固定接点１４ｂ，１５ｂを設置する設置領域１６ｂ（１６ａは図示せず），設置領域１７ａ，１８ａおよび設置領域１７ｂ，１８ｂにまでレーザを連続的にそれぞれ照射し、エッチングして絶縁性ベース１０の表面に金属粉を析出させる。ついで、前記鉄芯１３の磁極部１３ａ，１３ｂを被覆材（図示せず）で被覆した後、前記絶縁性ベース１０を図示しないメッキ槽に浸漬する。これにより、図４，図５に示すように、金属粉が析出する表面に銅メッキ層２５ａおよび／またはニッケルメッキ層２５ｂを順次、積層することにより、共通面状端子２０、常開面状端子２１および常閉面状端子２２を形成する。
以上の工程により、共通面状端子２０、常開面状端子２１および常閉面状端子２２が、前記絶縁性ベース１０の底面縁部から外側面に至るまでを導通させることができ、さらに連続して、前記共通電極１２ａ，１２ｂ、常開固定接点１４ａ，１５ａおよび前記常閉固定接点１４ｂ，１５ｂを設置する設置領域１６ｂ（１６ａは図示せず），設置領域１７ａ，１８ａおよび設置領域１７ｂ，１８ｂに至るまでを導通させることができる。
そして、前記磁極部１３ａ，１３ｂに設けた被覆材を除去する。さらに、設置領域１６ａ，１６ｂ（１６ａは図示せず）、設置領域１７ａ，１８ａおよび設置領域１７ｂ，１８ｂに、共通電極１２ａ，１２ｂ、常開固定接点１４ａ，１５ａおよび前記常閉固定接点１４ｂ，１５ｂをそれぞれ溶接一体化することにより、絶縁性ベース１０が完成する（図６）。
なお、前述の金属粉は粉状体に限定する必要はなく、レーザ照射によって絶縁性ベース１０の表面に金属を析出可能な原材料であれば、置き換え可能である。

前記可動接触片ブロック３０は、図１に示すように、ブロック本体３１に、板状可動鉄片３２と、前記板状可動鉄片３２の両側に平行に配置した可動接触片３３，３４と、を一体成形したものである。そして、前記ブロック本体３１の対向する両側面から前記可動接触片３３，３４から延在する略Ｔ字形状のヒンジ部３３ｃ，３４ｃが側方に突出している。

前記カバー４０は、前記可動接触片ブロック３０を組み込んだ前記絶縁性ベース１０に嵌合可能な箱形状を有し、その開口部の対向する両側縁部に切欠き部４１を設けてある。前記切欠き部４１は、後述する半田５２の接続状態を確認するため、および、後述するシール材５０がカバー４０の内周面に沿って流動した場合に、半田溜り部２３の内面に付着することを防止するために設けられている。

そして、前記絶縁性ベース１０の支持突起１１，１１に前記可動接触片ブロック３０を載置して位置決めする。ついで、共通電極１２ａ，１２ｂに前記可動接触片ブロック３０のヒンジ部３３ｃ，３４ｃを溶接一体化することにより、前記可動接触片ブロック３０を回動可能に支持する。このため、前記板状可動鉄片３２の両端部３２ａ，３２ｂが鉄芯１３の磁極部１３ａ，１３ｂに接離可能に対向する。また、前記可動接触片３３の両端部３３ａ，３３ｂが常開，常閉固定接点１４ａ，１４ｂに接離可能に対向する。そして、前記可動接触片３４の両端部３４ａ，３４ｂが常開，常閉固定接点１５ａ，１５ｂに接離可能に対向する。

さらに、前記絶縁性ベース１０にカバー４０を嵌合した後、前記絶縁性ベース１０の外側面と前記カバー４０の内周面との隙間にシール材５０を充填してシールする。

ついで、いわゆるクリーム半田を塗布したプリント基板５１の所定の位置に、前記電磁継電器の絶縁性ベース１０を位置決めした後、前記プリント基板５１を加熱炉内に入れ、前記クリーム半田を溶融させる。これにより、前記プリント基板５１に半田５２を介して共通面状端子２０，常開面状端子２１および常閉面状端子２２がそれぞれ電気接続される（図７）。

本実施形態によれば、溶融した半田５２が半田溜り部２３内に溜まり、毛細管現象で上昇することがない。このため、溶融した半田５２が絶縁性ベース１０とカバー４０との隙間に充填されたシール材５０に接触せず、シール機能が失われることはない。
特に、半田溜り部２３は、プリント基板５１と対向する天井面を有している。このため、溶融した半田５２の上昇を天井面で阻止できるので、シール機能を確実に保護できる。
なお、前述の効果は前記クリーム半田に限らず、いわゆるボール半田であっても同様である。

第２実施形態は、図８ないし図１０に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は半田溜り部２３の天井面を、外向側に向かって広がるテーパ面２３ａとした点である（図１０）。他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を付して説明を省略する。
本実施形態によれば、図１０に示すように、半田溜り部２３の天井面が外向側に向けて広がるテーパ面２３ａを有しているので、溶融した半田５２が半田溜り部２３のテーパ面２３ａに沿って移動しにくくなり、シール機能をより確実に保護できる。また、半田溜り部２３内の空気が抜けやすくなり、接続不良が生じにくいという利点がある。

第３実施形態は、図１１ないし図１８に示すように、前記絶縁性ベース１０の外側面の下端から側方に突出した突部２６を設けるとともに、前記共通面状端子２０、前記常開面状端子２１および常閉面状端子２２を前記突部２６も含むように形成した場合である。
すなわち、前記共通面状端子２０、前記常開面状端子２１および常閉面状端子２２は、前記絶縁性ベース１０の外側面から前記突部２６の底面縁部まで導通するように設けられている。また、前記突部２６は、その底面縁部の露出する側面に半田溜り部である縦溝２７を形成してある。
言い換えれば、前記プリント基板５１と、前記絶縁性ベース１０の底面縁部の前記共通面状端子２０、前記常開面状端子２１および常閉面状端子２２とで囲まれた領域に形成した縦溝２７が半田溜り部となる。
なお、銅メッキ層，ニッケルメッキ層の形成は、前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一番号を付して説明を省略する。
本実施形態によれば、前記縦溝２７は半田との接触面積を増大させるとともに、溶融した半田の上昇を防止できる。
すなわち、図１９に示す比較例のように突部２６に縦溝を設けていない場合には、溶融した半田５２が前記突部２６の上面に乗り上がり、絶縁性ベース１０とカバー４０との隙間に充填したシール材５０に接触することにより、シール機能を破壊する。
しかし、図１７に示す第３実施形態によれば、前記突部２６に設けた縦溝２７が溶融した半田５２の乗り上がりを阻止し、シール材５０のシール機能を保護するという利点がある。

第４実施形態は図１８に示すように前述の第３実施形態とほぼ同様であり、異なる点は、絶縁性ベース１０に突設した突部２６の底面縁部に連続する３側面に、断面門型の切欠き部２８を設けた場合である。
本実施形態によれば、溶融した半田の上昇をより一層確実に防止できるという利点がある。

電磁継電器に限らず、センサ、スイッチ、コネクタ等の他の電子機器に適用してもよいことは勿論である。
また、電子機器の絶縁性ベース等は金型による樹脂成形だけでなく、３Ｄプリンターで形成してもよい。

１０ 絶縁性ベース
２０ 共通面状端子
２１ 常開面状端子
２２ 常閉面状端子
２３ 半田溜り部
２３ａ テーパ面
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 溝
２５ａ 銅メッキ層
２５ｂ ニッケルメッキ層
２６ 突部
２７ 縦溝（半田溜り部）
２８ 切欠き部（半田溜り部）
４０ カバー
４１ 切欠き部
５０ シール材
５１ プリント基板（被実装部）
５２ 半田

Claims (1)

1. 被実装部に実装される絶縁性ベースと、
   前記絶縁性ベースの外側面から底面縁部まで連続するように設けられ、前記絶縁性ベースの外側面と底面縁部とを導通させた面状端子と、
   前記絶縁性ベースに嵌合され、かつ、前記面状端子を被覆するカバーと、
   前記絶縁性ベースの外側面と前記カバーの内周面との隙間をシールするシール材と、
   を有する電子機器であって、
   前記絶縁性ベースの底面縁部の前記面状端子と前記被実装部とで囲まれた位置に設けられた半田溜り部を有し、
   前記面状端子が、前記絶縁性ベースの外側面と、前記絶縁性ベースの外側面の下端から側方に突出した突部の底面縁部とを導通し、
   前記突部の底面縁部に、前記半田溜り部が設けられたことを特徴とする電子機器。

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