JPWO2005101931A1

JPWO2005101931A1 - 表面実装部品取り付け構造

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Publication number: JPWO2005101931A1
Application number: JP2006512225A
Authority: JP
Inventors: 元良小柳; 利田　賢二; 賢二利田; 佐藤　耕平; 耕平佐藤; 小山　正人; 正人小山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: WO2005101931A1; JP4476999B2

Abstract

この発明は、プリント配線板に電子部品を強固に取り付けた構造を、小型に提供することを目的にする。この発明は、プリント配線板７、このプリント配線板７に表面実装された電子部品１２、この電子部品１２を覆って上記プリント配線板７に固定され、上記電子部品１２をシールドするシールドケース１３、このシールドケース１３に設けられた樹脂注入用開口２０を備え、上記樹脂注入用開口２０から注入された樹脂１４が上記シールドケース１３内部で硬化することにより、上記電子部品１２を上記プリント配線板７に接着する表面実装部品取り付け構造である。

Description

この発明は、プリント配線板に表面実装部品を取り付ける構造に関し、特に、プリント配線板から表面実装部品を剥離しにくくした表面実装部品取り付け構造に関する。

近年、プリント配線板上に実装する電子部品装置の小型化の要求から高密度に実装されており、又、実装作業効率の向上のため、電子部品はプリント配線板に貫通固定されずに表面実装するケースが多くなっている。従って、プリント配線板と表面実装部品とを接合する接合強度が低くなる傾向があるので、その接合強度を高める技術が望まれる。
従来、底面の電極上に配列されたはんだボールを有する電子部品をプリント配線板上に表面実装する場合、その電子部品がプリント配線板に表面実装された状態で、電子部品底面とプリント配線板との間を含む領域にアンダーフィルを注入し、電子部品とプリント配線板とを密着固定することで、電子部品とプリント配線板との接合強度を高めていた。
しかし、電子部品の小型化が進んでおり、電子部品とプリント配線板との間にアンダーフィルを注入することが困難になってきた。
また、電子部品とプリント配線板との間にアンダーフィルを注入するためには、プリント配線板上の電子部品の周囲に、アンダーフィルを注入する作業用ノズルを配置するための作業用領域を設ける必要があり、プリント配線板上の実装密度の向上を妨げていた。
なお、特開２００３−１５２３５６号公報に、プリント配線板の一端を機器ケース内壁に固定し、他端を機器ケース中空に配置し、そのプリント配線板を上下から緩衝材で把持するプリント配線板の保持構造が記載されている。
この保持構造によれば、機器ケースが落下衝撃などを受けた場合であっても、プリント配線板に伝わる衝撃を抑制し、プリント配線板の変形を防止することができる。
しかし、上記特許文献に記載された緩衝材は、プリント配線板の撓み変形を抑制するために筐体内に配置されたものであり、電子部品をプリント配線板に接着するものではない。従って、アンダーフィルの代替手段として、プリント配線板と表面実装部品との接合状態を補強することができないものであった。

この発明は、プリント配線板に電子部品を強固に取り付けた構造を、部品点数を増すことなく、かつ、実装密度を維持した状態で提供することを目的にする。
この発明は、プリント配線板、このプリント配線板に表面実装された電子部品、この電子部品を覆って上記プリント配線板に固定され、上記電子部品をシールドするシールドケース、このシールドケースに設けられた樹脂注入用開口を備え、上記樹脂注入用開口から注入された樹脂が上記シールドケース内部で硬化することにより、上記電子部品を上記プリント配線板に接着する表面実装部品取り付け構造である。
この発明は、表面実装部品をプリント配線板に、アンダーフィルを用いなくても、電子部品をプリント配線板に十分強固に取り付けることができる。そのため、プリント配線板にアンダーフィルを塗布するためのノズルを配置する領域を削減でき、プリント配線板上の部品実装密度を高めることができる。従って、電子部品をプリント配線板に強固に接着した表面実装部品取り付け構造を小型に製造することができる。
さらに、ノイズ障害を抑制するシールドケースを用いて電子部品とプリント配線板とを樹脂で接着しているので、樹脂注入用容器をプリント配線板に取り付ける必要がない。そのため、電子部品をプリント配線板に強固に接続した表面実装部品取り付け構造をさらに小型に製造することができる。

第１図は、この発明の実施の形態１に係る携帯電話機を側面から示す断面図である。
第２図は、この発明の実施の形態１に係る携帯電話機の要部を示す斜視図である。
第３図は、この発明の実施の形態１に係る携帯電話機の要部の製造工程を示す断面図である
第４図は、この発明の実施の形態２に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第５図は、この発明の実施の形態３に係る携帯電話機の要部を示す斜視図である。
第６図は、この発明の実施の形態４に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第７図は、この発明の実施の形態４に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第８図は、この発明の実施の形態６に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第９図は、この発明の実施の形態７に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第１０図は、この発明の実施の形態８に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第１１図は、この発明の実施の形態９に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。
第１２図は、この発明の実施の形態１０に係る携帯電話機の要部を示す断面図である。

実施の形態１．
第１図は、実施の形態１に係る携帯電話機の構成図である。
携帯電話機１は、下部筐体２と、この下部筐体２に対して一端が回転可能に取り付けられた上部筐体３とからなる。下部筐体２は、リアケース４の内壁にボス５を有する基板支持部材６が搭載されており、該ボス５上にプリント配線板７が搭載されている。
このプリント配線板７表面には、ＯＮ／ＯＦＦ操作されるスイッチ素子が配列されたキーシート８が貼りつけられており、このキーシート８上のスイッチ素子に対応する位置に複数のボタンを連設したキーラバー９が搭載されている。また、キーラバー９は、リアケース４にねじ止めされるフロントケース１０によって覆われる。また、フロントケース１０は内壁に突出したボス１１が形成されており、このボス１１がボス５と共にプリント配線板７を挟持している。
また、プリント配線板７は、裏面に、複数の表面実装部品１２がはんだ付けされており、これらの表面実装部品１２を覆って内部の表面実装部品をシールドするシールドケース１３が取り付けられている。なお、表面実装部品１２は、キーシート８のスイッチ素子に対応する位置近傍にも高密度に実装されている。また、シールドケース１３内部には発泡ウレタン樹脂１４が充填注入後に硬化されており、該発泡ウレタン樹脂１４により、表面実装部品１２とプリント配線板７とを接着している。
また、シールドケース１３は、基板支持部材６に形成した仕切り板部１５に密着しており、該仕切り板部１５の反対側の面には電池パック１６が密着して配置され、電池パック１６はリアケース４の内壁に密着している。
実施の形態１に係る携帯電話機１の動作について説明する。
携帯電話機１が落下等により外力を受けた場合、プリント配線板７に表面実装した表面実装部品１２が剥離する恐れがある。しかし、実施の形態１に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内部に充填した発泡ウレタン樹脂１４により、表面実装部品１２とプリント配線板７とを接着しているので、表面実装部品１２がプリント配線板７から剥離し難い。
また、ユーザがキーラバー９の押しボタンを押下することによってキーシート８上の対応するスイッチ素子を頻繁にＯＮ／ＯＦＦ動作させるが、キーラバー９の押しボタンを押下することによってプリント配線板７は局部的に曲げ応力を受ける。しかし、プリント配線板７は、スイッチ素子が配列されている面の裏面に発泡ウレタン樹脂１４を充填しているので、プリント配線板７の曲げ剛性が補強されており、プリント配線板７が曲がり難い。従って、プリント配線板７の曲げ変形の抑制により、表面実装部品１２が剥離するのを防止することができる。
さらに、発泡ウレタン樹脂１４はシールドケース１３の天板内壁とプリント配線板７との間に隙間なく充填されているので、シールドケース１３の剛性も加わってさらにプリント配線板７が曲がり難い。
さらに、シールドケース１３は仕切り板部１５、電池パック１６及びリアケース４が相互に密着しているため、これらの部材の剛性も加わって押しボタンが押下されることによってプリント配線板７が曲がるのを効果的に抑制する。従って、プリント配線板７から表面実装部品１２が剥離し難い。
また、表面実装部品１２をプリント配線板７に接着する樹脂に、発泡性のものを用いているので、発泡ウレタン樹脂１４の充填によってもさほど重さも増えない。
また、表面実装部品１２が発泡ウレタン樹脂１４で覆われているので、表面実装部品１２の防水性も向上する。
次に、実施の形態１に係る携帯電話機の製造方法を第２図及び第３図に基づいて説明する。
表面実装部品１２を搭載したプリント配線板７は複数のねじ止め用開口１７を有しており、シールドケース１３は、各ねじ止め用開口１７に対応する位置にねじ受け溝１８が設けられている。
まず、これらのねじ受け溝１８に対応する位置に各ねじ止め用開口１７を配置して、各ねじ止め用開口１７を貫通したねじ１９を、各々ねじ受け溝１８に螺着する。
シールドケース１３を取り付けたプリント配線板７は、第３図（ａ）に示す。
次に、シールドケース１３に形成した樹脂注入用開口２０から発泡ウレタン樹脂１４を注入し、第３図（ｂ）に示すようにシールドケース１３内に発泡ウレタン樹脂１４を充填する。
その後、発泡ウレタン樹脂１４が充填されたシールドケース１３付きプリント配線板７を加熱炉に収容して加熱する。その結果、発泡ウレタン樹脂１４が硬化して表面実装部品１２をプリント配線板７に接着する。なお、プリント配線板７に実装した各部品のはんだが溶融しないように、発泡ウレタン樹脂１４は硬化温度が８０℃程度の低温のものを利用する。
以上説明したとおり、実施の形態１に係る携帯電話機１によれば、プリント配線板７に表面実装した表面実装部品１２が外力によって剥離するのを効果的に抑制できる携帯電話機１を得ることができる。また、プリント配線板７に、アンダーフィル塗布用のノズルを配置する領域を設けなくでも良いので、プリント配線板７の部品実装密度を高めることができ、外力に強い携帯電話機１を小型に提供することができる。
さらに、シールドケース１３か、樹脂注入用の容器の機能を備えているので、シールドケース１３とは別に樹脂注入用容器を取り付ける必要がなく、携帯電話機１をさらに小型化することができる。
さらに、発泡ウレタン樹脂１４を一括してシールドケース１３内に注入することができるので、アンダーフィルを各表面実装部品毎に塗布する必要がなく、外力に強い携帯電話機１を効率良く製造することができる。
さらに、各表面実装部品１２の天板とシールドケース１３の天板内壁との間を一括して発泡ウレタン樹脂１４で埋めることができるので、外力に強い携帯電話機１を効率良く製造することができる。
実施の形態２．
実施の形態１に係る携帯電話機１は、シールドケース１３に樹脂注入用開口２０から樹脂を注入するものであったが、この実施の形態２に係る携帯電話機１は、シールドケース１３が、硬化した発泡ウレタン樹脂１４を圧縮しながらプリント配線板７に螺着されることを特徴とする。このような携帯電話機１であっても、表面実装部品１２の天板部とシールドケース１３内壁との間が発泡ウレタン樹脂１４で埋めることができる。従って、発泡ウレタン樹脂１４及びシールドケース１３の剛性が加わって、さらにプリント配線板７が曲がり難くなり、プリント配線板７から表面実装部品１２が剥離しなくなる。
なお、シールドケース１３の内壁と表面実装部品１２との間が発泡ウレタン樹脂１４で埋められているため、表面実装部品１２に対応する位置のプリント配線板７は曲がり難く、表面実装部品１２がプリント配線板７から剥離し難い。
また、シールドケース１３には樹脂注入用開口２０が不要であるので設けられていない。
実施の形態２に係る携帯電話機１の製造方法を第４図（ａ）〜第４図（ｃ）に基づいて説明する。
まず、第４図（ａ）に示すように、表面実装部品１２がはんだ付けされたプリント配線板７の表面に、発泡ウレタン樹脂１４を塗布する（第４図（ｂ）参照）。
その後、プリント配線板７を加熱し、発泡ウレタン樹脂１４を硬化させる。この硬化により表面実装部品１２がプリント配線板７に接着される。
次に、硬化した発泡ウレタン樹脂１４をシールドケース１３で圧縮しながら、シールドケース１３をプリント配線板７に取り付ける。
以上説明したように、実施の形態２に係る携帯電話機１によっても、表面実装部品１２がプリント配線板７に強固に取り付けられた携帯電話機１を得ることができる。従って、外力に強い携帯電話機１を得ることができる。
さらに、発泡ウレタン樹脂１４を圧縮する容器として表面実装部品１２をシールドするシールドケース１３を用いているので、発泡ウレタン樹脂を圧縮するための容器を別に設ける必要がなく、外力に強い携帯電話機１を得ることができる。従って、外力に強い携帯電話機１をさらに小型に得ることができる。
さらに、発泡ウレタン樹脂１４を一括してプリント配線板７上に塗布することができるので、アンダーフィルを各表面実装部品１２毎に塗布する必要がなく、外力に強い携帯電話機１を効率良く製造することができる。
さらに、各表面実装部品１２の天板とシールドケース１３の天板内壁との間を一括して発泡ウレタン樹脂１４で埋めることができるので、外力に強い携帯電話機１を効率良く製造することができる。
実施の形態３．
実施の形態３に係る携帯電話機について、第５図に基づいて説明する。
実施の形態１に係る携帯電話機１は、樹脂注入用開口２０が一つであったが、この実施の形態３に係る携帯電話機は、シールド性能が劣化しない程度に小さな樹脂注入用開口２０が複数設けられていることを特徴とする。
このような構成によれば、シールド性能を維持しつつ、発泡ウレタン樹脂１４を単位時間当たりにシールドケース１３へ注入できる量を増大させることができる。
実施の形態４．
実施の形態４に係る携帯電話機１について、第６図及び第７図に基づいて説明する。
実施の形態１に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内部に発泡ウレタン樹脂１４のみを充填させていたが、この実施の形態に係る携帯電話機１は、絶縁コーティングされた金属粒子２１を含有する発泡ウレタン樹脂１４を充填することを特徴とする。また、金属粒子には、例えばＡｕ、Ｎｉ又はＡｇを用いる。
なお、このように発泡ウレタン樹脂に絶縁コーティングされた金属粒子２１を含有させることで、第７図に示すように、電子部品が排出する熱が、各金属粒子２１を伝わり、シールドケース１３に伝わることで、外部に放出される。
また、絶縁コーティングされた金属粒子２１によってシールド効果を増強させることができる。
なお、この実施の形態で絶縁コーティングされた金属粒子としているものは、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ等で金属コートされたプラスチックボールを、絶縁コーティングしたものであっても良い。
実施の形態５．
実施の形態４に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内部に金属粒子２１を含有する発泡ウレタン樹脂１４を充填させるものであったが、この実施の形態に係る携帯電話機１は、セラミック粉末を包含する発泡ウレタン樹脂１４をシールドケース１３に充填させていることを特徴とする。このように構成することによって、電子部品が排出する放熱性能をより高めることができる。
実施の形態６．
実施の形態６に係る携帯電話機１について、第８図に基づいて説明する。
実施の形態１〜５に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内に充填させる樹脂が単層のものであったが、実施の形態６に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内に充填させる樹脂が２層に分離してなることを特徴とする。具体的には、シールドケース１３内で、キーシート８が取り付けられたプリント配線板７側には断熱性が高い発泡ウレタン樹脂１４による第１樹脂層が形成され、電池パック１６側には伝熱性が高い金属粒子２１を含んだ第２樹脂層が形成されている。
このような携帯電話機１によれば、ユーザーが触れるキーシート８側には熱を排出させず、伝熱を妨げる電池パック１６側には熱を排出する携帯電話機１を得ることができる。特に、携帯電話機１は、キーシート８を覆う表面パネル１０は、通話時にユーザの顔が接触するため、表面実装部品１２が高温になっても、表面パネル１０の温度上昇を抑制することで、ユーザが快適に利用できる携帯電話機１を得ることができる。
実施の形態７．
実施の形態７に係る携帯電話機１を、第９図に基づいて説明する。
実施の形態７に係る携帯電話機１は、放熱部材２２がシールドケース１３内壁で突出して形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、表面実装部品１２が発する熱を、シールドケース１３外部に逃がすことができる。
実施の形態８．
実施の形態８に係る携帯電話機１を、構成を示す第１０図に基づいて説明する。
実施の形態１〜７に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内部に発泡ウレタン樹脂１４を完全に充填させるものであったが、第１０図に示すように、シールドケース内部に発泡ウレタン樹脂１４が完全に充填されなくても外力に強い携帯電話機１を得ることができる。
また、表面実装部品１２に対応する位置では、表面実装部品１２の天板とシールドケース内壁１３との間に発泡ウレタン樹脂１４が充填されているので、表面実装部品１２に対応する位置で、プリント配線板７がたわみ難く、より外力に強い携帯電話機１を得ることができる。
従って、シールドケース１３内部に発泡ウレタン樹脂１４を完全に充填させなくても、外力に強い携帯電話機１を小型に得ることができる。
実施の形態９
実施の形態９に係る携帯電話機１について、第１１図に基づいて説明する。
実施の形態１〜８に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内壁の一部または全部が、プリント配線板７又は表面実装部品１２との間で完全に埋められたものであったが、この実施の形態９に係る携帯電話機１は、発泡ウレタン樹脂１４が、シールドケース１３の天板内壁に付着していない。
しかし、プリント配線板７の有する面のうち、キーシート８が取りつけられる面の反対面に付着することによって剛性が上がり、キーシート８が押下されてもプリント配線板７がたわみ難く、表面実装部品１２が剥がれ難い。従って外力に強い携帯電話機１を得ることができる。
従って、シールドケース１３内部に発泡ウレタン樹脂１４を完全に充填させなくても、外力に強い携帯電話機１を小型に得ることができる。
実施の形態１０．
実施の形態１０に係る携帯電話機について、第１２図に基づいて説明する。
実施の形態１０に係る携帯電話機１は、シールドケース１３内に、シールドケース１３の天板を切り欠いて折り曲げて形成した仕切り板部２３が形成されていることを特徴とする。
このようにシールドケース１３を形成することによって、シールドケース１３内の必要な箇所にのみ発泡ウレタン樹脂１４を注入させることができる。従って、シールドケース１３内に配置された電子部品であっても、放熱が要求される電子部品は、発泡ウレタン樹脂１４で覆われない構成にすることができる。
なお、この実施の形態１０では、仕切り壁部２３を、シールドケース１３の天板を切り欠いて折り曲げて形成しているが、プリント配線板７からシールドケース１３の天板までの間を埋めることができれば、シールドケース１３と別体からなる部材をシールドケース１３内に配置する等、その他の手段で仕切り壁部２３を形成しても、同様に、必要な箇所にのみ発泡ウレタン樹脂１４を注入することができる。
実施の形態１１．
実施の形態１〜１０に係る携帯電話機１は、発泡ウレタン樹脂１４を用いたが、軽量性を犠牲にすれば、発泡させていないものを用いても良い。また、特にウレタン系に限ることはなく、エポキシ系やシリコン系等、表面実装部品１２をプリント配線板７に接着することかできれば良い。

Claims

プリント配線板、
このプリント配線板に表面実装された電子部品、
この電子部品を覆って上記プリント配線板に固定され、上記電子部品をシールドするシールドケース、
このシールドケースに設けられた樹脂注入用開口を備え、
上記樹脂注入用開口から注入された樹脂が上記シールドケース内部で硬化することにより、上記電子部品を上記プリント配線板に接着することを特徴とする表面実装部品取り付け構造。
一方の面に押下されることによってＯＮ／ＯＦＦ操作されるスイッチ素子が設けられ、他方の面の上記スイッチ素子に対応する位置近傍に表面実装された電子部品を有するプリント配線板、
上記電子部品を覆って、上記プリント配線板に固定され、上記電子部品をシールドするシールドケース、
このシールドケースに設けられた樹脂注入用開口を備え、
上記樹脂注入用開口から注入された樹脂が上記シールドケース内部で硬化することにより、上記電子部品を上記プリント配線板に接着することを特徴とする表面実装部品取り付け構造。
プリント配線板、
このプリント配線板に表面実装された電子部品、
この電子部品を覆うように塗布され、硬化することで上記電子部品とプリント配線板とを接着する弾性を有する樹脂、
この樹脂及び上記電子部品を覆って上記プリント配線板に固定され、上記電子部品をシールドするシールドケースを備え、
このシールドケースを上記プリント配線板に固定した状態で上記シールドケースの内壁で上記樹脂が圧縮され、プリント配線板表面又は子部品天板部を押圧状態で保持することを特徴とする表面実装部品取り付け構造。
樹脂注入用開口は、
電子部品を流れる信号をシールド可能に小さく形成されて、複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装部品取り付け構造。
樹脂は、
発泡性であることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装部品取り付け構造。
樹脂は、
絶縁コーティングされた金属粒子を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装部品取り付け構造。
樹脂は、
絶縁コーティングされた伝熱性に優れたセラミック粒子を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装部品取り付け構造。
樹脂は、
断熱性に優れた第１層と、
絶縁伝熱性に優れた樹脂からなる第２層とが積層されてなり、
上記第１層が、スイッチ素子側に配置されていることを特徴とする請求項２記載の表面実装部品取り付け構造。
シールドケースは、
内壁に、電子部品の天板に当接して該電子部品から排出される熱を外部へ逃がす放熱部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の表面実装部品取り付け構造。
放熱板は、
シールドケースの内壁のうち、電池パック側に取り付けられていることを特徴とする請求項９記載の表面実装部品取り付け構造。