JP4664802B2 - 回路基板、回路基板の製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、装置等に取り付けられたプリント配線板に加わる衝撃を小さくするための緩衝部を有する回路基板に関する。

電子部品を実装された回路基板が、モバイル機器や自動車等に搭載されているが、モバイル機器や自動車に加わった衝撃が回路基板に直接伝達すると、回路基板に実装された部品とプリント配線板のハンダ接合部に亀裂が入ったりして、誤動作や故障を引き起こす原因となる恐れがある。そのため回路基板に衝撃が直接伝達されないように、回路基板を装置に取り付ける部分に緩衝部品を介在させて固定されることが多い。回路基板に伝達される衝撃を小さくするため、緩衝部品には弾性材料または粘弾性材料が用いられている。

緩衝部品は、回路基板や回路基板が取付けられる装置とは別の部品であることが多く、回路基板と装置を組み立てるときに、回路基板と装置との間に挟むような形式で装着されるため、組み立てが面倒である。

上記の組み立てをより簡便化する目的で予め回路基板に緩衝部品を成型して設ける例が考えられている。（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、回路基板に成型にて緩衝部品を設けるためには、緩衝部品用の専用金型が必要であり、全く別工程にてその金型に回路基板を装着する手間が発生し、たいへん面倒である。
特開平１１−５４９６３号公報

回路基板の取付け穴に別部品の緩衝部品を介在させながら回路基板と装置を組み当てるのは面倒である。また予め回路基板に緩衝部品を設けるためには、専用の金型や別の成型工程が必要となり、一長一短がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、専用の金型等を必要としないで、回路基板の取付け穴の周辺に緩衝部品を形成した回路基板、回路基板の製造方法および電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の回路基板は、取付け穴部が設けられ、この取付け穴部の周辺に位置されたグランドパターンを有するプリント配線板と、前記プリント配線板に実装される部品と、前記取付け穴部の周辺の前記グランドパターン上に塗布された熱硬化性を有する導電性材料を熱硬化させた緩衝部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、専用の金型等を必要としないで、回路基板の取付け穴の周辺等に予め緩衝部を設けることができる。

以下本発明の実施例の形態による情報処理装置について図を参照しながら説明する。

本発明による情報処理装置の実施例を図１乃至図７を参照して説明する。図１は本発明の実施例１の形態における回路基板の構成を示す概要図である。回路基板１はプリント配線板２、プリント配線板２に実装される部品４、緩衝部５により構成されている。本実施例にけるプリント配線板２は、実装される部品４をハンダ付けする前の状態を指す。

プリント配線板２は略長方形をしており、四隅等に取付け穴３が設けられている。取付け穴３の周辺には取付け穴３を囲むように緩衝部５が設けられている。装置側には回路基板１を支持するための支持部６が取付け穴３と同数設けられている。支持部６にはねじ穴７があり、回路基板１は取付け穴３にねじ８を通して支持部６に支持される。

図２は、取付け穴３と緩衝部５の拡大斜視図である。緩衝部５は、複数個（図では６個）の半球状の緩衝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆより構成されており、複数の緩衝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆは取付け穴３の周辺を取付け穴３を囲むように配置されてプリント配線板２に接着されている。この緩衝部５は回路基板１の反対側の面にも同様に設けられている。

図３は、図１において回路基板をＡ方向から見た図である。６個の緩衝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの位置はそれぞれの緩衝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの頂上部がねじ８の頭部の外径より内側になるように配置されている。回路基板１は緩衝部５を介して支持部６とねじ８の頭部に挟まれて支持されている。

図４は回路基板１を支持部６に支持した部分の断面図である。ねじ８を支持部６のねじ穴７に締め付けていくと、ねじ８の頭部が緩衝突部９の頂上部をつぶし始める。そしてねじ８の頭部とプリント配線板２の距離が所定の大きさになったところでねじの締め付けを止めるようにして、またはねじ８を締めるときに回転させるためのトルクが所定のトルクになったところで締め付けを止めるようにして、緩衝部５に所定の反発力を発生させる。

このような状態で回路基板１が支持されているときには、装置に衝撃が加わり支持部６に伝わっても、緩衝部５が衝撃を吸収し、回路基板１には衝撃が減衰されて伝わる。

図５はプリント配線板２に部品４を実装しハンダ付けする製造工程を示す図である。本実施例においては例えば表面実装方式を用いて製造された回路基板とする。表面実装方式とは、プリント配線板２の表面にＬＳＩチップなどの部品を直接ハンダ付けする技術である。表面実装方式では、ＬＳＩチップなど表面実装部品を装着するためにペースト状のハンダをあらかじめ塗布したプリント配線板２を用意し、チップマウンターという専用の射出機でチップ等を装着する。その後、高温炉内で摂氏２５０度程度に加熱することでハンダを溶融させ、ＬＳＩチップ等をプリント配線板２上にハンダ付けさせる方式である。

表面実装方式に対して、リード線やＬＳＩチップの足などをスルーホール(部品穴)により基板を貫通させた上で裏面にハンダ付けするピン挿入方式を用いた回路基板でも構わない。

プリント配線板２に部品４を実装しハンダ付けし、回路基板１を製造する工程は、図５の左から右の方向へ進む。

印刷工程９は、ソルダペースト印刷工程であり、印刷機１０によってプリント配線板２上にソルダペーストをスクリーン印刷する工程である。

緩衝材塗布工程１１は、熱硬化する液状の材料をプリント配線板２の取付け穴３の周辺に塗布する工程である。緩衝材塗布装置１２によって液状の材料を、図２で示した半球状の点滴のように塗布する。この工程で塗布される液状の材料は例えばシリコン系ゴム材料を用いる。シリコン系ゴム材料は、後のハンダ付け工程１５における熱によって硬化するが、硬化後の耐熱性を確保することができ、この製造工程で使用するのに都合がよい。シリコン系ゴム材料は液状ではあるが、ゲル状であり粘性が大きいため、プリント配線板２に塗布した後で、その場から流れたりしない。プリント配線板を反転させて、反対側の面にも同様に弾性材料を塗布することができる。

面実装部品搭載工程１３はプリント配線板２に部品４を装着する工程である。チップマウンター１４によって所定の部品４を射出し、プリント配線板２の所定の位置に装着する。

ハンダ付け工程１５は熱を加えてハンダを溶融させ、プリント配線板２に部品をハンダ付けする工程である。リフロー炉１６の中に部品４が装着されたプリント配線板２を通し加熱する。このとき一般的には摂氏２５０度付近まで加熱され、ハンダが溶融し、実装された部品４とプリント配線板２の接点がハンダ付けされる。この工程において同時に緩衝材塗布工程１１で塗布された材料が熱硬化する。熱硬化することによってゲル状であった材料が緩衝部５として適当な弾性を有する固体に変化し、緩衝部５が形成される。

検査工程１７はハンダ付けされたプリント配線板２、すなわち回路基板１の外観検査をする工程である。外観検査装置１８によって部品４の欠品や緩衝部５の状態を確認する。

図６は、プリント配線板２の取付け穴３の周囲のグランドパターン１９と緩衝部５を示す斜視図である。プリント配線板２の取付け穴３の周辺にグランドパターン１９が設けられている。プリント配線板２のグランドパターン１９と装置側とを導通する必要がある場合には、緩衝部５に導電性材料を用いる。

緩衝材塗布工程１１において、導電性シリコン系ゴム材料を用いることにより、緩衝部５として適当な弾性を有しながら、回路基板１と装置側の支持部６との電気的な導通を図ることができ、たいへん都合がよい。また複数ある取付け穴３の内の特定の箇所だけに導電性シリコン系ゴム材料を塗布することも可能である。

図７は、プリント配線板２に部品４を実装し、ハンダ付けする製造工程におけるプリント配線板２上の変遷を示す図である。図７（１）は、印刷工程９において、プリント配線板２上にソルダペースト２０が印刷された状態を示す。図７（２）は、緩衝材塗布工程１１において、熱硬化する液状の材料がプリント配線板２の取付け穴３の周辺に塗布された状態を示す。緩衝材塗布装置１２のノズル２１からゲル状のシリコン系ゴム材料が射出され、半球状または半球が少しつぶれて断面が半楕円のドーム形状となった硬化前緩衝部２２がプリント配線板２上に付着した状態を示している。図７では硬化前緩衝部２２をハッチングで示している。

図７（３）は、面実装部品搭載工程１３において、プリント配線板２に部品４が装着された状態を示す。チップマウンター１４によって、ソルダペースト２０が印刷された箇所に部品４のピン２３が正確に配置される。図７（４）は、ハンダ付け工程１５において、ハンダを溶融させ、部品４がハンダ付けされた状態を示す。またハンダ付け工程１５による熱により半球状の硬化前緩衝部２２が熱硬化し、弾性を有する固体に変化し、緩衝部５が形成されることを示している。

以上のように、本実施例においては、プリント配線板２に部品４を実装しハンダ付けする工程内において、熱硬化する液状の材料をプリント配線板２の取付け穴３の周辺に塗布する緩衝材塗布工程１１を設け、ハンダを加熱する製造工程において液状の材料を熱硬化させることによって緩衝部５を形成するため、緩衝部専用の金型を用意する必要がなく、また緩衝部を形成するための全く別の工程を用意する必要もないため、たいへん効率的である。

本発明の実施例においては以上の構成に限定されるもではなく種々の変形が可能である。

図８は本発明の実施例２に係る回路基板の緩衝部２４を示す図である。この実施例２の各部について、図１に示す実施例１の回路基板１の各部と同一部分は同一符号である。この実施例２が実施例１と異なる点は、緩衝部の形状を変更していることにある。

緩衝部２４は取付け穴３の周囲に円環状に形成された例である。緩衝部２４は円環状であるため、図１から図７で示した複数の半球形状の緩衝部５に比べて、プリント配線板との接着面積が大きいため、プリント配線板２に強固に接着することができる。製造工程は実施例１と同様である。

図９は緩衝部２４の断面を示す図である。断面の形状は略半円である。

図１０は緩衝部２４の断面の別の例を示す図である。断面の形状は半楕円である。

図１１は取付け穴３の周囲のグランドパターン１９と緩衝部２４の斜視図である。プリント配線板２の取付け穴３の周辺にグランドパターン１９が設けられている。プリント配線板２のグランドパターン１９と装置側とを導通する必要がある場合には、緩衝部２４に導電性材料を用いる。

緩衝材塗布工程１１において、導電性シリコン系ゴム材料を用いることにより、緩衝部２４として適当な弾性を有しながら、回路基板１と装置側の支持部６との電気的な導通を図ることができ、たいへん都合がよい。また複数ある取付け穴３の内の特定の箇所だけに導電性シリコン系ゴム材料を塗布することも可能である。

以上のように、本実施例においても、プリント配線板２に部品４を実装しハンダ付けする工程内において、熱硬化する液状の材料をプリント配線板２の取付け穴３の周辺に塗布する緩衝材塗布工程１１を設け、ハンダを加熱する製造工程において液状の材料を熱硬化させることによって緩衝部２４を形成するため、緩衝部専用の金型を用意する必要がなく、また緩衝部を形成するための全く別の工程を用意する必要もないため、たいへん効率的である。

本発明の実施例においては以上の構成に限定されるもではなく種々の変形が可能である。

本発明の実施例１の形態における回路基板の構成を示す概要図。 取付け穴と緩衝部の拡大斜視図。 図１で回路基板をＡ方向から見た図。 回路基板を支持部に支持した部分の断面図。 プリント配線板に部品を実装しハンダ付けする製造工程を示す図。 プリント配線板の取付け穴の周囲のグランドパターンと緩衝部を示す斜視図。 プリント配線板に部品を実装しハンダ付けする製造工程におけるプリント配線板上の変遷を示す図。 本発明の実施例２に係る回路基板の緩衝部を示す図。 緩衝部の断面を示す図。 緩衝部の断面の別の例を示す図。 取付け穴の周囲のグランドパターンと緩衝部の斜視図。

符号の説明

１ 回路基板
２ プリント配線板
３ 取付け穴
４ 部品
５ 緩衝部
６ 支持部
８ ねじ
９ 印刷工程
１１ 緩衝材塗布工程
１３ 面実装部品搭載工程
１５ ハンダ付け工程
１７ 検査工程
２４ 緩衝部

Claims (5)

1. 取付け穴部が設けられ、この取付け穴部の周辺に位置されたグランドパターンを有するプリント配線板と、
   前記プリント配線板に実装される部品と、
   前記取付け穴部の周辺の前記グランドパターン上に塗布された熱硬化性を有する導電性材料を熱硬化させた緩衝部と
   を有することを特徴とする回路基板。
2. 前記緩衝部は、導電性シリコン系ゴム材料によって形成され、前記取付け穴部を囲むように配置された複数の半球状の緩衝部によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
3. 前記緩衝部は、導電性シリコン系ゴム材料によって前記取付け穴部の周囲に断面を半円として円環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
4. 取付け穴を有するプリント配線板に、部品を実装しハンダ付けする回路基板の製造方法において、
   前記取付け穴の周辺に、熱硬化する液状の材料を前記取付け穴の周辺に塗布し、ハンダを加熱する製造工程でハンダを過熱すると共に前記材料を熱硬化させて緩衝部を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
5. 筐体と
   前記筐体に収容され、取付け穴部が設けられ、この取付け穴部の周辺に位置されたグランドパターンを有するプリント配線板と、
   前記プリント配線板に実装される部品と、
   前記取付け穴部の周辺の前記グランドパターン上に塗布された熱硬化性を有する導電性材料を熱硬化させた緩衝部と
   を有することを特徴とする電子機器。

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