WO2016125261A1

WO2016125261A1 - 積層成形体及び積層発光体

Info

Publication number: WO2016125261A1
Application number: PCT/JP2015/053045
Authority: WO
Inventors: 水田太郎; 石原甲平; 富山馨
Original assignee: 株式会社水田製作所
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2016-08-11
Also published as: JP6454737B2; JPWO2016125261A1

Abstract

積層発光体（１）は、少なくとも一方の面に発光する部品（１２）を固着実装した電子回路基板（１１）と、前記電子回路基板の外側に積層して設ける炭素繊維強化プラスチック体（３１、３２）と、前記電子回路基板と前記炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設し電気等の伝導を絶つ機能を有する絶縁層（２０）とからなる。前記電子回路基板、前記絶縁層及び前記炭素繊維強化プラスチック体は、接着により一体化する。これにより、電子回路基板を内蔵しながら構造物との一体化を図ることで、組立工程が介在せず、既存の組立品を置き換えられる積層成形体を提供する。

Description

積層成形体及び積層発光体

　本願発明は、電子回路基板の表裏面を炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）で挟み込んで接着し一体化した積層成形体に関するものである。

　電子回路基板と前記電子回路基板を保護する保護筐体からなる電子回路基板内蔵ユニット（電子回路基板部品・製品などともいう。）は、従来から存在する（例えば、特許文献１のプリント板ユニット）。

実公平２－４６０７２号公報

　前述したような電子回路基板内蔵ユニットは、保護筐体の内部へ電子回路基板を組み込むための組立工程が介在し、組立工程が介在することにより、以下の課題が存在してしまう。

　組立作業や品質管理のためのコストが必要となる。

　生産タクトの安定化が難しく、製品のリードタイムが長くなる。作業者のスキルが技能力に依存するためである。

　品質の安定化が難しくなる。作業者のスキルが技能力に依存するためである。

　作業はマニュアル化できても、コアになる製造・生産技術の維持・伝承に負担がかかる。作業者のスキルが技能力に依存するためである。

　個々の電気回路モジュールや電子・電機部品を固定・保持するために必要な追加構造や構造部品が必要となり、製品の構造が複雑になる。

　そこで、電子回路基板を内蔵しながら構造物との一体化を図ることで、既存の組立品を置き換えられる積層成形体を提供することを課題とした。

　本願発明の積層成形体は、上述の課題を解決するために、所定の部品を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した所定形状の電子回路基板と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着実装した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層と、からなり、前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化した積層成形体を提供する。

　また、本願発明の積層発光体は、上述の課題を解決するために、所定の部品を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した所定形状の電子回路基板と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設け前記第一炭素繊維強化プラスチック体と厚さが同一である第二炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着実装した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層と、からなり、前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化した積層成形体を提供する。

　また、本願発明の積層成形体は、上述の課題を解決するために、所定の部品を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した断面台形形状又は断面波形状の電子回路基板と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着実装した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層と、からなり、前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化した積層成形体を提供する。

　また、本願発明の積層発光体は、上述の課題を解決するために、所定の部品（少なくとも発光する部品を包含する）を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した所定形状の電子回路基板と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着実装した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層と、からなり、前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化しするとともに、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面側から前記発光する部品の先端部が、突出しない積層発光体を提供する。

　また、本願発明の積層発光体は、上述の課題を解決するために、所定の部品（少なくとも発光する部品を包含する）を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した所定形状の電子回路基板と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体と、前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層と、からなり、前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化しするとともに、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面側から前記発光する部品の先端部が、突出する積層発光体を提供する。

　本願発明の積層成形体は、電子回路基板と前記電子回路基板の保護部材をあらかじめ一体成形しているため、保護筐体の内部へ電子回路基板を組み込むための組立工程が介在せず、組立作業や品質管理分のコストが低減できる。また、生産タクトも安定し、リードタイム短縮にも貢献できる。品質の安定化が容易となる。コアになる製造・生産技術の維持・伝承に負担が軽減される。構造上の簡素化を図ることができる。軽量かつ高強度になる等の効果も生じる。なお、炭素繊維の熱伝動性はアルミ等の金属よりも優れているので発熱する電子部品の発熱効果も期待できる。

　また、本願発明の積層成形体は、炭素繊維強化プラスチック体及び第二炭素繊維強化プラスチック体の厚みが同一であるため、接着時の加圧工程の調整が容易となる。

　また、本願発明の積層成形体は、電子回路基板の形状が、電子回路基板の厚さ方向に変位する断面台形形状又は断面波形形状であるため、装置又は設備に当該積層成形体を実装する際に水平板形状の電子回路基板よりも有効な場合が存在する。また、水平板形状の電子回路基板では実装が困難である装置や設備にも実装することも可能である。

　また、本願発明の積層発光体は、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面側から前記発光する部品の先端部が突出しないため、前記発光する部品の接触損傷を防止できる。

　また、本願発明の積層発光体は、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面側から前記発光する部品の先端部が突出するため、放射光の遮光を抑制できる。

図１は実施例１の積層発光体の全体構成等を示す説明図である。図２は発光体の先端部が突出しない積層発光体の構成を示す説明図である。図３は発光体の先端部が突出する積層発光体の構成を示す説明図である。図４は実施例２の積層発光体の構成を示す説明図である。図５は実施例３の積層発光体の構成を示す説明図である。

　本願発明の積層発光体を様々な装置又は設備に実装して使用する。

　まずは、実施例1の積層発光体の構成について、図１から図３に従い説明する。

　積層発光体（１）は、水平板形状の電子回路基板（１１）と、前記電子回路基板の表面側（図１で示す上面側）に半田付けで固着実装した複数のＬＥＤ（１２）と、前記電子回路基板へ電気を供給する接続コネクタ（１３）と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）と、前記電子回路基板の裏面側（図１で示す下面側）に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）と、前記電子回路基板と前記第一炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層（２０）と、で構成する（図１）。

　前記ＬＥＤ（１２）に替えて、その他の発光する部品を固着実装してもよいものとする。

　前記ＬＥＤ（１２）実装後の先端部状態について、接触による損傷防止の観点からは図２のように前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）の表面から突出しない方が好ましいが、ＬＥＤから放射される光の遮光の観点からは図３のように前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）の表面から突出する方が好ましい（図２及び図３）。

　前記絶縁層（２０）について、前記電子回路基板（１１）のうち前記ＬＥＤ（１２）実装側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）との間あるいは前記電子回路基板のうちＬＥＤ非実装側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設され、電気等の伝導を絶つ機能を有する層の総称を示すものとし、少なくとも、電子回路基板のＬＥＤ実装側（電子部品半田付け側）の面と第一炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する必要がある（図１）。

　本実施例においては、図１で示すように前記電子回路基板（１１）のうち前記ＬＥＤ（１２）実装側である表面側に設ける第一絶縁体（２１）のみで構成するが、前記ＬＥＤ非実装側である裏面側に第二絶縁体を挟設しても良い。仮に、第二絶縁体を挟設した場合、積層成形体全体としての構造バランスがよくなる、接着時の加圧工程の調整が容易となる等の効果も生じ得る。

　前記絶縁層（２０）を構成する前記第一絶縁体（２１）の孔部の大きさ及び形状について、当該ＬＥＤ（１２）の固着実装を行うため及び当該ＬＥＤによる放射光の遮光防止のため、当該ＬＥＤに対応する部分に、当該ＬＥＤが通過する程度の大きさの矩形の孔部を設けている（図１）。

　また、前記第一絶縁体（２１）の場合と同様に、前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）の当該ＬＥＤ（１２）に対応する部分にも、当該ＬＥＤが通過する程度の大きさの矩形の孔部を設けている（図１）。

　前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）の大きさについて、積層成形体としての強度が確保されていれば前記電子回路基板（１１）の表面側よりも小さくても許容し得るが、好ましくは前記電子回路基板の表面側及び前記第一絶縁体（２１）の表面側全体を覆う大きさである（図１）。

　前記第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）の厚み、形状及び大きさについて、前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）と同様、積層成形体としての強度が確保されていればいかなる厚み、形状及び大きさでも許容し得るが、接着時の加圧工程の調整が容易性、積層成形体全体としての構造バランスを考慮すると、前記第一炭素繊維強化プラスチック体と厚みが同一である方が好ましい。また、前記第一炭素繊維強化プラスチック体と形状及び大きさも同一であればさらに好ましい（図１）。

　次に、積層発光体から光が放射される作動について、図１に従い、説明する。

　接続コネクタ（１３）を介して電気の供給を受け、電子回路基板（１１）に固着実装したＬＥＤ（１２）が発光することにより、当該積層発光体（１）から光が放射される。

　次に、積層発光体の製造方法について、図１に従い、説明する。

　電子回路基板（１１）の表面側に絶縁層（２０）を載置する。

　前記絶縁層（２０）の上部方向から第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）で、前記電子回路基板（１１）の下部方向から第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）で両側から挟み、加圧及び加熱しながら接着し一体的に成形する。

　実施例２は、電子回路基板が電子回路基板の厚さ方向に変位する断面台形形状である積層発光体であり、例えば、車両のヘッドライトとしての利用を想定（提案）する。その構成について、実施例１と異なる部分について図４に従い、説明する。

　積層発光体（１）は、断面台形形状の電子回路基板（１１）と、前記電子回路基板の表面側に半田付けで固着実装した複数のＬＥＤ（１２）と、前記電子回路基板へ電気を供給する接続コネクタ（図示せず）と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）と、前記電子回路基板と前記第一炭素繊維強化プラスチック体との間及び前記電子回路基板と前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層（２０）と、で構成する。

　前記電子回路基板（１１）について断面台形形状とは、実施例１のような水平板形状の電子回路基板に比べ、電子回路基板の厚さ方向に形状が変位する形状を指すものとし、その断面が台形形状となるものをいう。

　前記絶縁層（２０）は、前記電子回路基板（１１）と前記第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）との間に挟設する第一絶縁体（２１）と、前記電子回路基板と前記第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）との間に挟設する第二絶縁体（２２）と、で構成する。

　その他の構成については、実施例１と同様であるため、省略する。また、積層発光体から光が放射される作動については、実施例１と同様であるため、省略する。

　実施例３は、電子回路基板が電子回路基板の厚さ方向に変位する断面波形状である積層発光体であり、例えば、照明設備としての利用を想定（提案）する。その構成について、実施例２と異なる部分について図５に従い説明する。

　積層発光体（１）は、断面波形状の電子回路基板（１１）と、前記電子回路基板の表面側及び裏面側に半田付けで固着実装した複数のＬＥＤ（１２）と、前記電子回路基板へ電気を供給する接続コネクタ（図示せず）と、前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）と、前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）と、前記電子回路基板と前記第一炭素繊維強化プラスチック体との間及び前記電子回路基板と前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層（２０）と、で構成する。

　前記電子回路基板（１１）について断面波形形状とは、実施例１のような水平板形状の電子回路基板に比べ、電子回路基板の厚さ方向に形状が変位する形状を指すものとし、その断面が波形形状となるものをいう。

　その他の構成については、実施例２と同様であるため、省略する。

　次に、積層発光体から光が放射される作動について、図５に従い、説明する。

　図示しない接続コネクタを介して電気の供給を受け、電子回路基板（１１）の表面側及び裏面側に固着実装したＬＥＤ（１２）が発光することにより、当該積層発光体（１）から光が放射される。

　本願発明の積層成形体及び積層発光体は、電子回路基板を内蔵しながら構造物との一体化を図ることで、組立工程が介在せず、既存の組立品を置き換えられる積層成形体及び積層発光体であるので、産業上の利用可能性を有する。

　１　　　　　積層発光体（積層成形体）
　１１　　　　電子回路基板
　１２　　　　ＬＥＤ（発光する部品）
　１３　　　　接続コネクタ（電気供給部）
　２０　　　　絶縁層
　２１　　　　第一絶縁体
　２２　　　　第二絶縁体
　３１　　　　第一炭素繊維強化プラスチック体
　３２　　　　第二炭素繊維強化プラスチック体

Claims

　所定の部品を表面側または裏面側の少なくとも一方に固着実装した所定形状の電子回路基板（１１）と、
前記電子回路基板の表面側に積層して設ける第一炭素繊維強化プラスチック体（３１）と、
前記電子回路基板の裏面側に積層して設ける第二炭素繊維強化プラスチック体（３２）と、
前記電子回路基板のうち前記所定の部品を固着実装した側の面と前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体との間に挟設する絶縁層（２０）と、
からなり、
前記電子回路基板、前記絶縁層、前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体を接着により一体化した積層成形体。
　前記第一炭素繊維強化プラスチック体及び前記第二炭素繊維強化プラスチック体の厚みが同一である請求項１に記載の積層成形体。
　前記電子回路基板の形状が、前記電子回路基板の厚さ方向に変位する断面台形形状又は断面波形形状である請求項１又は請求項２に記載の積層成形体。
　前記電子回路基板上に固着実装する所定の部品として少なくとも発光する部品（１２）を包含するとともに、前記発光する部品の先端部が、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面から突出しないことを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載の積層発光体。
　前記電子回路基板上に固着実装する所定の部品として少なくとも発光する部品（１２）を包含するとともに、前記発光する部品の先端部が、前記第一炭素繊維強化プラスチック体又は前記第二炭素繊維強化プラスチック体の表面から突出することを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載の積層発光体。