JP6646841B2 - プリント配線板、電源装置、照明器具及び電源装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板、電源装置、照明器具及び電源装置の製造方法に関し、より詳細には表面実装部品が表面実装されるプリント配線板、電源装置、照明器具及び電源装置の製造方法に関する。

従来例として、特許文献１記載のプリント配線基板（プリント配線板）を例示する。特許文献１記載のプリント配線板は、表面実装部品が装着（接着）される本体装着部からみて、はんだが流れる下流方向に、本体下流捨てランドが設けられている。本体下流捨てランドは、本体装着部に装着されている表面実装部品のリードがはんだ付けされる複数の配線ランド（パッド群：フットプリントと呼ばれる）に付着した過剰な溶融はんだを引き込む。特許文献１記載のプリント配線板は、フローはんだ付け方式により表面実装部品がはんだ付けされる際のはんだブリッジの発生を防ぐように構成されている。

特開２００９−１２９９８５号公報

特許文献１記載のプリント配線板では、表面実装部品のリード間に付着した溶融はんだを本体下流捨てランドに引き込むことが困難であり、はんだブリッジの発生を十分に防ぐことができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされており、ブリッジの発生をさらに抑制することを目的とする。

本発明のプリント配線板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成され、表面実装部品の本体から突出する複数のリードがそれぞれはんだ付けされる複数のパッドと、前記絶縁基板の表面に形成され、前記リードがはんだ付けされない１つ又は複数のダミーパッドとを備え、前記複数のパッド及び前記ダミーパッドは、前記ダミーパッドが最後尾となるように並べて形成されており、前記ダミーパッドは、前記絶縁基板の表面の法線方向から見た形状が、前記複数のパッドが並ぶ第１方向に沿って前記本体から離れるにつれて、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記本体から離れる二つの斜辺を有する形状であり、さらに、前記第１方向に沿って前記本体から最も離れている辺が前記第２方向と平行である形状に形成されていることを特徴とする。

本発明の電源装置は、プリント配線板と、前記本体から突出する複数のリードが前記複数のパッドにはんだ付けされる１つ又は複数の前記表面実装部品とを有していることを特徴とする。

本発明の照明器具は、電源装置と、前記電源装置から給電されて点灯する光源と、前記光源を支持する器具本体とを備えていることを特徴とする。

本発明の電源装置の製造方法は、前記絶縁基板の表面に前記表面実装部品の前記本体を固定する工程と、前記複数のパッドに、前記表面実装部品の本体から突出する前記複数のリードをフローはんだ付けする工程とを有することを特徴とする。

本発明のプリント配線板、電源装置、照明器具及び電源装置の製造方法は、ブリッジの発生をさらに抑制することができるという効果がある。

本発明の実施形態に係る電源装置の一部省略した回路構成図である。 本発明の実施形態に係るプリント配線板及び電源装置を示し、図２Ａは裏面側の平面図であり、図２Ｂは表面側の平面図である。 図３Ａは本発明の実施形態に係る電源装置における制御用集積回路の正面図であり、図３Ｂは本発明の実施形態に係るプリント配線板における制御用集積回路用のフットプリントの正面図である。 本発明の実施形態に係るプリント配線板のフットプリント及び制御用集積回路の正面図である。 本発明の実施形態に係る電源装置の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の比較例に係るプリント配線板のフットプリント及び制御用集積回路の斜視図である。 本発明の比較例に係るプリント配線板のフットプリント及び制御用集積回路の正面図である。 図８Ａ〜図８Ｄは本発明の実施形態に係るプリント配線板における別のダミープリントを示す正面図である。 図９Ａ〜図９Ｄは本発明の実施形態に係るプリント配線板におけるさらに別のダミープリントを示す正面図である。 本発明の実施形態に係る照明器具の斜視図である。 本発明の実施形態に係る照明器具の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係るプリント配線板、電源装置、照明器具及び電源装置の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る電源装置２の回路構成を図１に示す。本発明の実施形態に係る電源装置２（以下、電源装置２という）は、図１に示すように、全波整流器２０と、昇圧チョッパ回路２１と、降圧チョッパ回路２２と、制御回路２３とを備えている。全波整流器２０は、例えば、ダイオードブリッジで構成され、商用の交流電源ＡＣから供給される交流電圧を脈流電圧に全波整流している。

昇圧チョッパ回路２１は、電界効果トランジスタからなるスイッチング素子Ｑ１と、チョークコイルＬ１と、ダイオードＤ１と、電解コンデンサからなる平滑コンデンサＣ１とを有している。チョークコイルＬ１とダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１の直列回路が全波整流器２０の脈流出力端間に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ１の直列回路と電気的に並列接続されている。昇圧チョッパ回路２１は、制御回路２３によってスイッチング素子Ｑ１がオン・オフされることにより、入力電圧（脈流電圧）を入力電圧のピーク値よりも十分に高い直流電圧に昇圧して力率を改善するように構成されている。ただし、このような昇圧チョッパ回路２１は従来周知であるから、詳細な動作の説明は省略する。

降圧チョッパ回路２２は、電界効果トランジスタからなるスイッチング素子Ｑ２と、チョークコイルＬ２と、コンデンサＣ２と、ダイオードＤ２とを有している。スイッチング素子Ｑ２とチョークコイルＬ２とコンデンサＣ２の直列回路が、昇圧チョッパ回路２１の出力端間（平滑コンデンサＣ１の両端間）に電気的に接続されている。降圧チョッパ回路２２は、制御回路２３によってスイッチング素子Ｑ２がオン・オフされることにより、入力電圧（昇圧チョッパ回路２１の出力電圧）を光源（後述するＬＥＤモジュール３０）に必要な直流電圧に降圧するように構成されている。ただし、このような降圧チョッパ回路２２は従来周知であるから、詳細な動作の説明は省略する。

制御回路２３は、制御用集積回路２４と、外付けの抵抗器２３０、２３１やコンデンサ２３２、２３３などで構成されている。制御用集積回路２４は、昇圧チョッパ回路２１の出力電圧を一定に保つようにスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する機能を有している。また、制御用集積回路２４は、降圧チョッパ回路２２の出力電流を目標値に一致させるようにスイッチング素子Ｑ２をオン・オフ制御する機能も有している。なお、このような制御用集積回路２４は従来周知であるから詳細な回路構成及び動作の説明は省略する。

電源装置２は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本発明の実施形態に係るプリント配線板１（以下、プリント配線板１という）と、プリント配線板１に実装されている種々の電子部品（表面実装部品、挿入実装部品及び接続部品）とで構成されている。

プリント配線板１は、例えば、紙基材フェノール樹脂製の絶縁基板１０の表面１００に、電子部品間の配線となる導体が形成されて構成されている。絶縁基板１０は、長尺の矩形板状に形成されていることが好ましい。絶縁基板１０は、複数の挿通孔（スルーホール）が設けられている。これらの挿通孔は、平滑コンデンサＣ１やチョークコイルＬ１、Ｌ２などの挿入実装部品のリード端子と、交流電源ＡＣとの接続用の電源コネクタＣＮ１や光源（ＬＥＤモジュール３０）への出力用のコネクタＣＮ２などの接続部品のリード端子とが各別に挿通される。なお、これらの挿入実装部品のリード端子及び接続部品のリード端子は、絶縁基板１０の裏面１０１（表面１００と反対側の面）から表面１００に向かって挿通孔に挿通され、絶縁基板１０の表面１００に設けられているランドにはんだ付けされている。

一方、プリント配線板１における絶縁基板１０の表面１００には、全波整流器２０を構成する４つのダイオードや２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２、制御用集積回路２４などの表面実装部品が実装されている。

表面実装部品である制御用集積回路２４は、図３Ａに示すように、扁平な直方体状に形成されている本体（パッケージ）２４０と、本体２４０の長手方向に沿った２つの側面から突出する複数（図示例では８個ずつの合計１６個）のリード２４１とを備えている。これらのリード２４１は、例えば、Ｌ形に成形されたフラットリボンリードで構成されている。なお、本体２４０の同じ側面から突出している８個のリード２４１は、本体２４０の長手方向に沿って等間隔に並んでいる。

絶縁基板１０の表面１００には、制御用集積回路２４を実装するためのフットプリントが設けられている。このフットプリントは、１６個のパッド１１と、２個のダミーパッド１２とで構成されている（図３Ｂ参照）。パッド１１は、厚み方向（絶縁基板１０の表面１００の法線方向）から見て長方形状に形成されている。また、１６個のパッド１１のうちの８個のパッド１１は、短手方向に沿って等間隔に１列に並ぶように配置されている。さらに、残り８個のパッド１１は、短手方向に沿って等間隔に１列に並び、かつ、長手方向に沿って、他の８個のパッド１１とそれぞれ平行に並ぶように配置されている（図３Ｂ参照）。ここで、８個のパッド１１が１列に並ぶ方向を第１方向と呼び、絶縁基板１０の表面１００において第１方向と直交する方向（パッド１１の長手方向）を第２方向と呼ぶ。なお、２列のパッド１１の間に、制御用集積回路２４の本体２４０が接着される。

２個のダミーパッド１２は、厚み方向（絶縁基板１０の表面１００の法線方向）から見て５角形状に形成されている（図３Ｂ参照）。より詳細には、ダミーパッド１２は、３つの頂点のそれぞれの内角θ１、θ２、θ３が直角又は直角に近い角度であり、かつ、残り２つ頂点の内角θ４、θ５が鈍角となっている。ただし、ダミーパッド１２は、内角θ１及びθ２の頂点を結ぶ辺が、１列に並んでいる８個のパッド１１のうちの最後尾のパッド１１の長辺と繋がっている。さらに、ダミーパッド１２において、鈍角となる２つの内角θ４、θ５の頂点を結ぶ斜辺１２０は、第１方向に沿って本体２４０から離れるにつれて、第２方向に沿って本体２４０から離れるように傾斜している（図３Ｂ及び図４参照）。

次に、プリント配線板１に、表面実装部品である制御用集積回路２４を表面実装する方法を説明する。

まず、制御用集積回路２４の本体２４０が、プリント配線板１（の絶縁基板１０）の表面１００に接着される。このとき、制御用集積回路２４の１６個のリード２４１は、図４に示すように、１６個のパッド１１の上に各別に載せられている。続いて、１６個のリード２４１、１６個のパッド１１及び２つのダミーパッド１２の表面に、フラックスが塗布される。そして、プリント配線板１は、表面１００を下に向けた状態で、噴流式のフローはんだ付け装置によってフローはんだ付けされる。噴流式のフローはんだ付け装置は、図５に示すように、プリント配線板１を傾斜させた状態で斜め上向きに進行させながら、はんだ吹き口Ｚから噴出する溶融はんだＷをリード２４１、パッド１１及びダミーパッド１２に付着させる。さらに、フローはんだ付け装置は、リード２４１、パッド１１及びダミーパッド１２に付着した溶融はんだＷを冷やしてはんだフィレットを形成することにより、制御用集積回路２４のリード２４１をプリント配線板１のパッド１１にはんだ付けする。

ここで、本発明の実施形態に係るプリント配線板１の比較例について、簡単に説明する。この比較例は、図６及び図７に示すように、ダミーパッド１３が斜辺を有しない長方形状に形成されている。そして、この比較例では、制御用集積回路２４のリード２４１の間隔が狭いため、図６及び図７に示すように、進行方向における後端のリード２４１の根本付近に溶融はんだＷが付着する場合がある。リード２４１及びパッド１１に付着した溶融はんだＷは、比較例がフローはんだ付け装置内を斜め上に進行する際、重力によって進行方向と反対向き（斜め下向き）に移動する。例えば、ダミーパッド１３が長方形状に形成されて斜辺を持たない場合、溶融はんだＷの流れは、比較例の進行方向とほぼ平行となる。そのため、リード２４１の根本付近に付着した溶融はんだＷがリード２４１から離れ難くなり、後端のリード２４１間にブリッジ（はんだブリッジ）が形成されてしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態に係るプリント配線板１のダミーパッド１２が斜辺１２０を有しているので、溶融はんだＷは、ダミーパッド１２の斜辺１２０に沿って、斜め後ろ向き（図４における矢印αの向き）に流れる。そのため、リード２４１の根本付近に付着した溶融はんだＷに斜め後ろ向きの力が加わるので、リード２４１の根元から引き離され易くなる。その結果、プリント配線板１は、ダミーパッド１３に斜辺が設けられていない場合と比較して、ブリッジの発生をさらに抑制することができる。

上述のように本実施形態に係るプリント配線板１は、絶縁基板１０と、絶縁基板１０の表面１００に形成され、表面実装部品（制御用集積回路２４）の本体２４０から突出する複数のリード２４１がそれぞれはんだ付けされる複数のパッド１１とを備えている。また、プリント配線板１は、絶縁基板１０の表面１００に形成され、リード２４１がはんだ付けされない１つ又は複数のダミーパッド１２を備えている。複数のパッド１１及びダミーパッド１２は、ダミーパッド１２が最後尾となるように並べて形成されている。さらに、ダミーパッド１２は、絶縁基板１０の表面１００の法線方向から見た形状が、複数のパッド１１が並ぶ第１方向に沿って本体２４０から離れるにつれて、第１方向と直交する第２方向に沿って本体２４０から離れる斜辺１２０を有する形状に形成されている。

本実施形態に係るプリント配線板１が上述のように構成されれば、フローはんだ付けの際にリード２４１の根元に付着した溶融はんだＷを、ダミーパッド１２の斜辺１２０に沿ってリード２４１から引き離し易くなる。その結果、本実施形態に係るプリント配線板１は、ダミーパッド１３に斜辺が設けられていない場合（例えば、特許文献１記載の従来例）と比較して、ブリッジ（はんだブリッジ）の発生をさらに抑制することができる。

また、本実施形態に係るプリント配線板１において、ダミーパッド１２は、複数のパッド１１のうちで最後尾のパッド１１とつながるように構成されていることが好ましい。

本実施形態に係るプリント配線板１が上述のように構成されれば、最後尾のパッド１１とダミーパッド１２がつながっていない場合と比較して、溶融はんだＷをリード２４１からより引き離し易くなる。

ここで、ダミーパッド１２は、図８Ａに示すように、頂点の内角θ２が鈍角であり、かつ、頂点の内角θ３が鋭角となる５角形状に形成されてもよい。ダミーパッド１２が図８Ａに示す形状に形成されれば、斜辺１２０の傾きが大きくなり、リード２４１間に付着した余分な溶融はんだＷをリード２４１からより引き離し易くなる。

あるいは、ダミーパッド１２は、図８Ｂに示すように、４角形（台形）状に形成されてもよい。ダミーパッド１２が図８Ｂに示す形状に形成されれば、斜辺１２０の傾きが大きくなり、溶融はんだＷをリード２４１からより引き離し易くなる。

さらに、ダミーパッド１２は、図８Ｃに示すように、頂点の内角θ１が直角であり、頂点の内角θ２及び頂点の内角θ４が鈍角であり、頂点の内角θ３が鋭角である４角形状に形成されてもよい。ダミーパッド１２が図８Ｃに示す形状に形成されれば、図８Ｂに示す形状よりも斜辺１２０の傾きがさらに大きくなり、溶融はんだＷをリード２４１からより引き離しやすくなる。

また、ダミーパッド１２は、図８Ｄに示すように、６角形状に形成されてもよい。ダミーパッド１２が図８Ｄに示す形状に形成されれば、より多くの溶融はんだＷをリード２４１から引き離すことが可能となる。

なお、ダミーパッド１２は、図８Ａ〜図８Ｄに示すそれぞれの形状において、最後尾のパッド１１とつながらないように形成されてもよい（図９Ａ〜図９Ｄ参照）。ダミーパッド１２が最後尾のパッド１１とつながっていない場合、はんだ吹き口Ｚから噴出される溶融はんだＷから離れた後、溶融はんだＷの揺り戻しが生じても、最後尾のパッド１１から先に溶融はんだＷが付着し難くなる。

本実施形態に係るプリント配線板１において、ダミーパッド１２は、複数のパッド１１のうちで最後尾のパッド１１とつながらないように構成されていることが好ましい。

本実施形態に係るプリント配線板１が上述のように構成されれば、溶融はんだＷの揺り戻しが生じても、最後尾のパッド１１から先に溶融はんだＷが付着し難くなるので、ブリッジの発生をさらに抑制することができる。

また、上述のように本実施形態に係る電源装置２は、本実施形態に係るプリント配線板１と、本体２４０から突出する複数のリード２４１が複数のパッド１１にはんだ付けされる１つ又は複数の表面実装部品（制御用集積回路２４）とを有している。

本実施形態に係る電源装置２が上述のように構成されれば、プリント配線板１に表面実装される制御用集積回路２４にブリッジが形成され難くなる。その結果、本実施形態に係る電源装置２は、ブリッジが除去される際に制御用集積回路２４が再度加熱されることを回避できるので、信頼性の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る電源装置２の製造方法は、第１の工程と第２の工程とを有している。第１の工程は、絶縁基板１０の表面１００に表面実装部品（制御用集積回路２４）の本体２４０を固定する工程である。第２の工程は、複数のパッド１１に、制御用集積回路２４の本体２４０から突出する複数のリード２４１をフローはんだ付けする工程である。

本実施形態に係る電源装置２の製造方法によれば、制御用集積回路２４におけるブリッジの発生をさらに抑制して、電源装置２の信頼性の低下を抑制することができる。

最後に、本発明の実施形態に係る照明器具Ｘについて図１０及び図１１を参照して説明する。本発明の実施形態に係る照明器具Ｘ（以下、照明器具Ｘという）は、電源装置２と、光源ユニット３と、器具本体４とを備えている。光源ユニット３は、図１１に示すように、２つのＬＥＤモジュール３０と、取付部材３１と、カバー部材３２とを備えている。ＬＥＤモジュール３０は、多数のＬＥＤ３００と、基板３０１と、中継コネクタ３０２と、入力コネクタ３０３とを備えている。基板３０１は、長尺の矩形板状に形成されている。多数のＬＥＤ３００は、基板３０１の表面（下面）における短手方向の中央に、基板３０１の長手方向に沿って等間隔かつ１列に並べて実装されている。中継コネクタ３０２は、それぞれのＬＥＤモジュール３０の基板３０１において、２つのＬＥＤモジュール３０同士が長手方向に沿って隣り合う側の端部にそれぞれ実装されている。入力コネクタ３０３は、それぞれのＬＥＤモジュール３０の基板３０１において、中継コネクタ３０２が実装されている側と反対側の端部にそれぞれ実装されている。

取付部材３１は、金属板によって長尺の角樋状に形成されている。取付部材３１は、長尺の矩形板状の底板３１０と、底板３１０の長手方向に沿った両端から上向きに立ち上がる一対の側板３１１とを有している。２つのＬＥＤモジュール３０は、互いの中継コネクタ３０２同士が電気的に接続された状態で、底板３１０から切り起こされている複数の爪によって底板３１０の下面に取り付けられている。なお、２つのＬＥＤモジュール３０の入力コネクタ３０３は、電線によって電源装置２の出力用のコネクタＣＮ２と電気的に接続されている。

カバー部材３２は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂に拡散材が混入された材料により、おおよそ半円筒形状に形成されている。また、カバー部材３２は、長手方向に沿って上向きに突出する一対の突壁３２０を有している。カバー部材３２は、一対の突壁３２０の間に取付部材３１を収容し、取付部材３１の一対の側板３１１の先端（上端）に、一対の突壁３２０の先端（上端）に形成されている引掛部が引っ掛けられることで取付部材３１に取り付けられている。

電源装置２は、制御用集積回路２４を含む種々の電子部品が実装されているプリント配線板１を収容するケース２５を有している。ケース２５は、金属板により、一面が開口した長尺の矩形箱状に形成されている。ケース２５は、電子部品が実装されているプリント配線板１を収容し、開口面を底板３１０の上面に向けるようにして取付部材３１に固定（例えば、ねじ止め）されている。

器具本体４は、下面が開放された矩形箱状の収容部４０と、収容部４０の長手方向に沿った両側の開口端縁より斜め上向きに突出する一対の反射板４１と、収容部４０及び一対の反射板４１の長手方向の両端に設けられている一対のエンド板４２とを備えている。器具本体４は、収容部４０の底面に設けられている複数の取付孔４００のうちの少なくともいずれか２つの取付孔４００に吊りボルトがそれぞれ挿通され、それらの吊りボルトにナットが締め付けられることで天井に設置される。また、器具本体４は、収容部４０の底面に設けられている複数の電源孔４０１のうちのいずれか１つの電源孔４０１に電源線が挿通されている。そして、電源孔４０１に挿通された電源線は、端子台を介して、電源装置２の電源コネクタＣＮ１と電気的に接続されている。

光源ユニット３は、取付部材３１の一対の側板３１１及びカバー部材３２の一対の突壁３２０が収容部４０内に収容されるようにして、器具本体４（の収容部４０）に取り付けられている（図１０参照）。

上述のように本実施形態に係る照明器具Ｘは、電源装置２と、電源装置２から給電されて点灯する光源（光源ユニット３＜ＬＥＤモジュール３０＞）と、光源（光源ユニット３）を支持する器具本体４とを備えている。

本実施形態に係る照明器具Ｘが上述のように構成されれば、電源装置２、ひいては照明器具Ｘの信頼性の低下を抑制することができる。

Ｘ 照明器具
１ プリント配線板
２ 電源装置
３ 光源ユニット（光源）
４ 器具本体
１０ 絶縁基板
１１ パッド
１２ ダミーパッド
２４ 制御用集積回路（表面実装部品）
３０ ＬＥＤモジュール（光源）
１００ 表面
１２０ 斜辺
２４０ 本体
２４１ リード

Claims (6)

1. 絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成され、表面実装部品の本体から突出する複数のリードがそれぞれはんだ付けされる複数のパッドと、前記絶縁基板の表面に形成され、前記リードがはんだ付けされない１つ又は複数のダミーパッドとを備え、
   前記複数のパッド及び前記ダミーパッドは、前記ダミーパッドが最後尾となるように並べて形成されており、
   前記ダミーパッドは、前記絶縁基板の表面の法線方向から見た形状が、前記複数のパッドが並ぶ第１方向に沿って前記本体から離れるにつれて、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記本体から離れる二つの斜辺を有する形状であり、さらに、前記第１方向に沿って前記本体から最も離れている辺が前記第２方向と平行である形状に形成されていることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記ダミーパッドは、前記複数のパッドのうちで最後尾のパッドとつながるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 前記ダミーパッドは、前記複数のパッドのうちで最後尾のパッドとつながらないように構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項のプリント配線板と、前記本体から突出する複数のリードが前記複数のパッドにはんだ付けされる１つ又は複数の前記表面実装部品とを有していることを特徴とする電源装置。
5. 請求項４の電源装置と、前記電源装置から給電されて点灯する光源と、前記光源を支持する器具本体とを備えていることを特徴とする照明器具。
6. 請求項４の電源装置の製造方法であって、
   前記絶縁基板の表面に前記表面実装部品の前記本体を固定する工程と、前記複数のパッドに、前記表面実装部品の本体から突出する前記複数のリードをフローはんだ付けする工程とを有することを特徴とする電源装置の製造方法。

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