JPH0951153A - プリント基板組立構造体 - Google Patents

プリント基板組立構造体

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JPH0951153A
JPH0951153A JP7200651A JP20065195A JPH0951153A JP H0951153 A JPH0951153 A JP H0951153A JP 7200651 A JP7200651 A JP 7200651A JP 20065195 A JP20065195 A JP 20065195A JP H0951153 A JPH0951153 A JP H0951153A
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JP
Japan
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circuit board
printed circuit
power module
board
stress
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JP7200651A
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Inventor
Koji Kato
浩二 加藤
Toru Inoue
井上  徹
Hiroyuki Shono
浩之 庄野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/306Lead-in-hole components, e.g. affixing or retention before soldering, spacing means
    • H05K3/308Adaptations of leads
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3447Lead-in-hole components

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  • Mounting Components In General For Electric Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、基板と、分離して配置された放熱部
材と、パワーモジュール固定部材と、端子を基板に接続
され、かつ、放熱部材とパワーモジュール固定部材との
間に固定されたパワーモジュールと、これらの部品が固
定されるケースと、ケースと基板を固定する基板支持部
材よりなる組立構造体において、パワーモジュール端子
部をL字型に成型し、かつ、パワーモジュール裏面と基
板の上面が同一平面にあり、基板がパワーモジュール固
定位置を起点とした基板と水平面内で、移動可能な構造
を備えたものである。 【効果】基板とパワーモジュール端子部の位置関係を固
定部材で一定に保ち、基板の方に移動の自由度を持たせ
たこと、および、パワーモジュールの端子がL字型に成
型されていることにより、取付け時の応力が端子半田部
にかかることを抑制することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーモジュールを実
装したプリント基板とケースの固定に関し、特に、プリ
ント基板上のパターンの半田に加わる応力を抑制するこ
とが可能なプリント基板の支持固定に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ケースにプリント基板を支持する
装置は実開昭62−32588号に記載のように、プリ
ント基板支持部材はロッド状をした本体の少なくとも一
方に楔状の突起物ををもうけ、基板の孔内に嵌入し、楔
状の突起物に備えられた半円に近い形状の舌片の外周面
を基板に接触させ、プリント基板に先端突起物との間に
作用する弾性力によってプリント基板を支持する構造を
とっていた。
【0003】また、パワーICを実装した基板のケース
への固定方法としては、実開平3−81694号記載の
ように、パワーICを実装したプリント基板を筐体内に
支持し、パワーICを筐体の放熱板に圧接する電気機器
の基板支持構造において、基板を筐体底面に取付けた柔
構造の固定部材で支持する構造が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、放熱
部材に固定された発熱を伴うパワーモジュールを実装し
たプリント基板の半田付け部の応力緩和については考慮
されていなかった。即ち、従来のプリント基板支持部材
は、楔状の突起物に備えられた半円に近い形状の舌片の
外周面を基板に接触させ固定していたが、基板と先端突
起物との間に作用する弾性力は強いため、基板は頑強に
固定されており、組立時に発生する寸法精度の不足によ
り生じるズレ、または、パワーモジュールの発生した熱
によるプリント基板の膨張により、プリント基板に応力
が生じた場合には、プリント基板支持部材で定められた
位置に戻る復元力が作用し、その結果、パワーモジュー
ルの端子とプリント基板上の半田に応力が加わり、半田
が剥離するという問題があった。
【0005】また、従来の基板を筐体底面に取付けた柔
構造の固定部材で支持する構造では、取付時の応力にた
いしては有効であるが、プリント基板が振動した場合等
は、パワー素子がケースに固定されているので、パワー
素子端子と基板の半田付け部に応力が集中してしまう問
題があった。
【0006】本発明の目的は、取付け時の寸法精度等か
らくる応力と、振動等の外力によるプリント基板上のパ
ターン上の半田に加わる応力を抑制しつつ、放熱部材に
固定されているパワーモジュールを実装したプリント基
板を、ケースに水平に固定することを可能にするプリン
ト基板の固定構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント基板
と、プリント基板から分離して配置された放熱部材と、
板金にて形成された複数箇所でプリント基板に固定され
たパワーモジュール固定部材と、端子をプリント基板に
接続され、かつ、放熱部材とパワーモジュール固定部材
との間に固定されたパワーモジュールと、これらの部品
が固定されるケースと、ケースとプリント基板を固定す
るプリント基板支持部材よりなる組立構造において、パ
ワーモジュール端子部をL字型に成型し、かつ、パワー
モジュールの背面とプリント基板の上面が同一平面にあ
り、パワーモジュールと基板の位置関係がパワーモジュ
ール固定部材によって固定されつつ、プリント基板がパ
ワーモジュールの取付位置を起点としたプリント基板に
水平な面内で、移動可能な構造を備えたことを特長とす
る。
【0008】
【作用】図3のごとく、パワーモジュール3の端子はL
型に成型されている。本形状によりZ方向、即ち基板に
たいして垂直方向の半田応力は、図3における端子のA
部分にて吸収し、Y方向の応力は端子のB部分にて、X
方向の応力は端子のA部分B部分にて吸収することがで
きる。
【0009】又、図4のごとく、パワーモジュール3の
裏側にあたる部分に、捨て基板11を付けておく。該捨
て基板11の上にパワーモジュール3を置き、端子をプ
リント基板1に挿入する。本手法によりパワーモジュー
ル3の背面とプリント基板1の上面は一致し、Z方向の
位置が確定し、上記L型構造のパワーモジュールの取付
を容易にする。
【0010】更に図6(a)・(b)のごとく、プリン
ト基板支持部材の突起物とプリント基板の孔の嵌合によ
って固定するプリント基板固定構造は、プリント基板の
孔は長孔とすることにより相対移動可能なスライド構造
とした。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図6によ
り詳細に説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例を示す上面図、
図2は分解斜視図である。本発明は、図1において、プ
リント基板1と、プリント基板1と分離されて配置され
た放熱部材2と、板金にて形成され複数箇所でプリント
基板に固定されたパワーモジュール固定部材4と、端子
をプリント基板に接続され、かつ、放熱部材2の間に位
置するパワーモジュール3と、これらの部品が固定され
るケース5と、ケース5とプリント基板とを固定する基
板支持部材10により構成される。
【0013】図示の例では、プリント基板1に半田付け
されたパワーモジュール3を、同じくプリント基板1に
ネジ止めされたパワーモジュール固定部材4により、放
熱部材2にネジ止めする場合について説明する。
【0014】図3にプリント基板1に半田付けされるパ
ワーモジュール3の端子形状をしめす。パワーモジュー
ル3の端子はL型に成型されている。本形状によりZ方
向、即ち基板にたいして垂直方向の半田応力は、端子の
A部分にて吸収し、Y方向の応力は端子のB部分にて、
X方向の応力は端子のA部分B部分にて吸収することが
できる。
【0015】次に本実施例における組立方法について説
明する。
【0016】図4に、パワーモジュール3をプリント基
板1に半田付けする方法についてしめす。
【0017】Z方向の位置を確定するため、パワーモジ
ュール3を取り付ける段階まで、プリント基板1におい
て、パワーモジュール3の裏側にあたる部分に、捨て基
板11を付けておく。該捨て基板11の上にパワーモジ
ュール3を置き、端子をプリント基板1に挿入する。本
手法によりパワーモジュール3の背面とプリント基板1
の上面は一致し、Z方向の位置が確定する。次にこの状
態で端子部とプリント基板1の半田付けをおこなう。本
方式は上記L型形状のZ方向の位置を確定し、水平度を
維持するのに極めて有効であり、パワーモジュール3の
取付を容易にする。
【0018】次に、図5に、パワーモジュール固定部材
4を、プリント基板1に固定する方法について示す。
【0019】パワーモジュール固定部材4を垂直にし、
プリント基板1と捨て基板11との間にに予めあけてお
いた隙間に、該パワーモジュール固定部材4の基部を挿
入する(図中(1))。次に該パワーモジュール固定部
材4を90度回転させてパワーモジュール3にかぶせる
(図中(2))。該パワーモジュール固定部材4は、予
めパワーモジュール3の上面と、プリント基板1の裏面
との位置関係を見込んで寸法(図中C寸法)を決めてあ
る。
【0020】パワーモジュール固定部材4の基部には取
付けネジ穴があいており、対応するプリント基板1の穴
を通しネジ6にて固定する。本手順は、パワーモジュー
ル3の端子部の半田付けを行う前に行っても良い。
【0021】また、パワーモジュール3とプリント基板
1との位置関係を最終的に支配するのは、パワーモジュ
ール固定部材4におけるパワーモジュール上面との境界
面、パワーモジュール固定部材4の基部におけるプリン
ト基板1裏面との境界面、両者の距離(図中C寸法)で
ある。
【0022】ここで例えば、前記図中C寸法にて誤差等
が発生した場合、パワーモジュール3とプリント基板1
の位置関係において、パワーモジュール固定部材4によ
り確定する位置と、さきに述べた捨て基板11により確
定する位置関係に隙間が生じて、放熱部材2に取り付け
る時に端子部に半田応力を生じさせる場合もある。この
場合の応力は、パワーモジュールのL型端子の弾性によ
って応力緩和ができるが、もし上記応力を取り除く必要
がある場合には、1つの手段として、捨て基板11を取
り去ったあとに、パワーモジュール固定部材4とパワー
モジュール3とをクリップ等の如きはさみ込み治具にて
固定し、端子部の半田に再度熱を加えて、パワーモジュ
ール固定部材4により確定する位置で、パワーモジュー
ルの位置を決めなおし、ケース5に実装したときの端子
部の応力をなくすこともできる。
【0023】上記のごとく、パワーモジュール固定座4
とパワーモジュール3の位置が確定した状態にて応力が
かかっていなければ、取付け時の寸法ずれ、取付け後に
おける振動等の外力は堅固な固定座が防いでくれる。ま
た、基板の反り、熱応力等はL型構造の端子が応力を緩
和できる。
【0024】次に、プリント基板1をケース5に固定す
る方法について説明する。
【0025】図1に示すごとく、ケース5にはプリント
基板1を支持するための、1プリント基板支持部材8、
10、12が設置してある。プリント基板支持部材8は
図6(a)・(b)に示すごとく、位置決めをするため
の突起部と、基板を固定するためのロック機構部を有す
る。突起10aを長孔9に挿入してプリント基板1の縁
をロック機構8aで保持する構造である。プリント基板
支持部材10は、図6(a)・(b)におけるロック機
構8aがないものであり、位置決めをするための突起部
10aを有する。プリント基板支持部材12は、図6
(c)・(d)の正面及び側面から見た断面図に示す如
く突起部を持たず、板状の支柱12bの中間の高さ位置
に設けられた係止爪12aにより、ケース5に係止さ
れ、プリント基板1の変形による下方向への荷重を支え
る支持部12cを有する構造である。
【0026】まず、プリント基板1に空いた穴に、前記
プリント基板支持部材8、10の突起部が嵌合するよう
にプリント基板1をはめこむ。この時基板長孔9にたい
し、基板支持部材8の突起部は小さく、XY方向の移動
余裕を有しており、とくにパワーモジュールから基板支
持部材8を見たときの横方向に長穴となるように長孔9
の向きをあわせてある。従ってケース5と放熱部材2の
位置関係がずれた場合等、とくにパワーモジュール3の
位置を中心にプリント基板1が回転方向にずれる場合で
もでも、プリント基板1は移動が可能であり、パワーモ
ジュール3の端子部に応力はかからない。
【0027】また、上下方向の応力については、プリン
ト基板1の下方への応力は、プリント基板支持部材8、
10、12で支えられ、とくにパワーモジュール3の部
分はパワーモジュール固定部材4の基部とネジで固定さ
れているので上下方向の応力は、端子部にはかからない
し、上下振動も防止できる。
【0028】本発明によれば、基板とパワーモジュール
端子部の位置関係を固定部材で一定に保ち、プリント基
板の方に移動の自由度を持たせたことにより、取付け時
の応力が端子半田部にかかることを抑制することが出来
る。またさらにパワーモジュールの端子がL字型に成型
されていることにより、万が一基板反り等の応力、熱応
力等が半田付部にかかっても、端子部の弾性により半田
部への応力を軽減でき、二重の応力軽減効果がある。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、基板とパワーモジュー
ル端子部の位置関係を固定部材で一定に保ち、プリント
基板の方に移動の自由度を持たせたことにより、取付け
時の寸法精度不足等、あるいは振動等による外部応力が
発生しても、基板に対する放熱部材、ケースの位置関係
は固定されたまま、基板が移動するため、応力がパワー
モジュールの端子の半田部にかかることを抑制すること
ができる。またさらにパワーモジュールの端子がL字型
に成型されていることにより、万が一基板反り等の応
力、熱応力等が端子の半田部にかかっても、端子部の弾
性により半田部への応力を軽減でき、寸法精度不足、振
動熱応力等に対して半だ付け部の信頼性を確保すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す上面図。
【図2】本発明の一実施例を示す分解斜視図。
【図3】本発明の実施例におけるパワーモジュール端子
形状。
【図4】本発明の実施例におけるパワーモジュール半田
付け方法。
【図5】本発明の実施例におけるパワーモジュール固定
部材取付け方法。
【図6】プリント基板支持部材の構造図。
【符号の説明】
1…プリント基板、2…放熱部材、3…パワーモジュー
ル、4…パワーモジュール固定部材、5…ケース、6…
ネジ、7…ネジ、8…プリント基板固定部材、9…基板
穴、10…プリント基板固定部材、12…プリント基板
固定部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリント基板と、プリント基板と分離して
    配置された放熱部材と、板金にて形成され複数個所でプ
    リント基板に固定されたパワーモジュール固定部材と、
    端子をプリント基板に接続され、かつ、放熱部材とパワ
    ーモジュール固定部材の間の位置に固定されたパワーモ
    ジュールと、これらの部品を固定するケースと、ケース
    とプリント基板を固定するプリント基板支持部材よりな
    る組立て構造体において、パワーモジュール端子部をL
    字型に成型し、かつ、パワーモジュールの背面とプリン
    ト基板の上面が同一平面にあることを特徴とするプリン
    ト基板組立構造体。
  2. 【請求項2】パワーモジュールの裏側にあたる部分に、
    捨て基板を付けておき、該捨て基板の上にパワーモジュ
    ールを置き、端子をプリント基板に挿入した後、端子部
    を半田付けすることを特徴とする請求項1のプリント基
    板組立構造体。
  3. 【請求項3】プリント基板支持部材の突起物とプリント
    基板の孔の嵌合によって固定するプリント基板支持構造
    において、プリント基板の孔を一部長孔としたことを特
    徴とする請求項1のプリント基板組立構造体。
  4. 【請求項4】パワーモジュールから基板支持部材を見た
    ときの横方向に長穴となるようにプリント基板の孔を配
    置したことを特徴とする請求項3のプリント基板組立構
    造体。
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