JPH0654837B2 - 回路基板の固定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は回路基板の固定方法において、回路基板をばね
座金とろう材製の平板座金とを重ねてねじ止めし、その
後ろう材の固相温度と液相温度との間で熱処理すること
により、ばね座金をねじ止めのばらつきに対応して平板
座金に食い込ませて、ねじ止めのばらつきに起因して生
じた回路基板の歪を最終的には解消させるようにしたも
のである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は回路基板の固定方法に関する。

回路基板は一般にはアルミナセラミックス製であり、ア
ースや放熱性を考慮して、例えばアルミニウム製台座上
に固定されて使用される。ここで回路基板を割れないよ
うに固定する必要がある。このためには回路基板の面
方向に熱応力が作用しないようにすること、回路基板
の厚さ方向に機械的歪が残らないようにすることが必要
である。

〔従来の技術〕

従来は、回路基板は半田付けされて台座に固定されてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

回路基板の熱膨張係数と台座のそれとは相当異なるた
め、熱履歴で回路基板の面方向に熱応力が加わり、回路
基板が割れてしまうことがあるという問題点があった。

また複数の個所でねじ止めして回路基板を台座上に固定
した場合には、各ねじの締め付け力のばらつきが問題と
なる。即ち、各ねじ止め個所について、回路基板にその
厚さ方向に加わる力が不均一となり、回路基板の一部が
歪み、この部分に応力が発生し、基板割れを起こしてし
まうという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の個所をねじによりねじ止めして回路基
板を台座上に固定する方法において、 該回路基板と該台座との間にばね座金を介挿し、該回路
基板と上記ねじの頭部との間に菊座型歯付き座金とろう
材製の平板座金とを重ねて介挿した状態で上記ねじを所
定のトルクで締め付け、上記ばね座金と菊座型歯付き座
金とを圧縮変形させ、上記回路基板を上記座金の間に挟
んで上記台座に固定する工程と、 該固定工程後における上記回路基板の歪の状況に対応し
て上記菊座型歯付き座金が上記平板座金に食い込んで上
記回路基板の歪を無くすべく、上記ろう材の固相温度と
液相温度との間の温度で熱処理する工程とよりなるもの
である。

〔作用〕

熱処理工程は、各ねじ止め部の締め付け力のばらつきに
よる回路基板の厚さ方向の歪を解放させる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例になる回路基板の固定方法の
工程図である。本発明の固定方法は、ねじ止め固定工程
１とこれに続く本発明の要部をなす熱処理工程２とより
なる。

第２図は本発明の固定方法により製造された回路装置３
を示す。同図中、回路基板４はアルミナセラミック製で
あり、上面に電子部品５が実装されている。回路基板４
は、複数の個所をねじ６−_１〜６−_９によりねじ止めさ
れてＡｌ又はＣｕ製台座７に固定してある。

次に、固定方法について詳細に説明するに、第２図中ね
じ６−_１，６−_２によるねじ止め部を取り出して説明す
る。

まずねじ止め固定工程１について説明するに、第３図は
ねじ止め途中の状態を示し、第４図はねじ止めを完了し
た状態を示す。

各図に示すように、回路装置３のうちねじ止めされる個
所には貫通孔８−_１，８−_２が形成してあり、ここにブ
ッシュ９−_１，９−_２が挿入されて基板表裏面のアース
パターンと半田付けしてある。ブッシュ９−_１，９−_２
は、アースパターンを台座７と電気的に接続させるアー
ス回路の一部を構成する。

台座７には、各ねじ止め個所に、座ぐり部１０−_１，１
０−_２，及びめねじ部１１−_１，１１−_２が形成してあ
る。

第３図に示すように、座ぐり部１０−_１，１０−_２内に
波形座金１２−_１，１２−_２を嵌入し、回路基板４を台
座７上に載置し、ブッシュ９−_１の上面に菊座型歯付き
座金１３−_１と半田材製の平板座金１４−_１とを重ね、
ブッシュ９−_２の上面に菊座型歯付き座金１３−_２と半
田材製の平板座金１４−_２とを重ね、ねじ６−_１，６−
_２をこれらの内部を挿通してめねじ１１−_１，１１−_２
に螺合させる。

第５図は菊座型歯付き座金１３−_１，（１３−_２）を示
し、内周側に、斜め上方に向く歯１３−_1a（１３−_2a）
と斜め下方に向く歯１３−_1b（１３−_2b）とが周方向交
互に並んでいる。

各ねじ６−_１．６−_２を所定のトルクＴで締め付ける。
これにより、第４図に示すように、波形座金１２−_１，
１２−_２が夫々ブッシュ９−_１，９−_２と台座７との間
で圧縮変形され、菊座型歯付き座金１３−_１，１３−_２
の歯１３−_1a，１３−_2a，１３−_1b，１３−_2bが、ブッ
シュ９−_１，９−_２と平板座金１４−_１，１４−_２（ね
じ頭部６−_1a，６−_2a）との間で圧縮変形され、回路基
板４は各ブッシュ９−_１，９−_２の個所について上下よ
り座金１３−_１，１２−_１及び１３−_２，１２−_２によ
り挟持された状態で台座７上に固定される。

ここで、ねじ６−_１，６−_２の締め付け力を厳密に等し
くすることは実際には困難であり、例えばねじ６−_１，
６−_２の夫々の締付け力Ｔ_１，Ｔ_２が、Ｔ_１＜Ｔ_２であ
ったとする。

この場合には、ねじ６−_２はねじ６−_１より深く螺合
し、ねじ頭部６−_2bとねじ頭部６−_2aとは同一高さ位置
ではなく、前者は後者より寸法ｇ低い位置となる。これ
により、回路基板４のうちブッシュ９−_２の部分には、
ブッシュ９−_１の部分に対して矢印で示すように下向き
の力Ｆが作用し、ブッシュ９−_２の部分は下方に歪み、
上方に向く応力σが生じている。

次に前記熱処理工程２について説明する。

平板座金１４−_１の半田の成分はＳｎ（７０）−Ｐｂ−
Ｉｎ（１８）であり、固相温度は120℃，液相温度は170
℃である。

熱処理は上記の固相温度と液相温度との中間の温度、例
えば130℃〜150℃に所定時間加熱して行なう。

この加熱により平板座金１４−_１，１４−_２が軟化し、
第６図に示すように、歯１３−_1a，１３−_2aが平板座金
１４−_１，１４−_２に食い込む。歯１３−_2aは歯１３−
_1aに比べて上記応力σの分多く食い込み、歪が減り、応
力σが減少する。この熱処理を所定の時間行なうことに
より、遂には、歪が零となり、応力σも零となり、回路
基板４は、第６図に示すように、ねじ締めのばらつきに
起因する歪及び応力が無くなり、各ブッシュ９−_１，９
−_２の個所における歪及び応力が零とされ、応力が全く
無い状態で台座７に固定される。

これは、第２図中他のねじ６−_３〜６−_９によるねじ止
め個所についても同様であり、回路基板４は厚さ方向の
歪及び応力が零とされた状態で台座７に固定され、回路
基板４が厚さ方向の歪及び応力が原因で割れる事故は無
くなる。

なお平板座金１４−_１の厚さｔは、歯１３−_1aが食い込
むように、座金１３−_１の厚さが0.5mmの場合、0.7〜1.
0mmとしてある。

また、上記熱処理時に電子部品５の実装状態が影響され
ないように、部品実装のための半田としては、融点が18
3℃と前記の液相温度より高い、Ｓｎ（６３％）−Ｐｂ
の半田を使用している。

次に上記の回路装置３を装置に実装して使用していると
きに受ける熱履歴による影響を受けないようにした構成
について、第６図を参照して説明する。

周囲温度の変化により、回路基板４と台座７とは異なる
熱膨張係数で面方向に伸び縮みする。

しかし、ブッシュ９−_１，９−_２の上下端が夫々座金１
３−_１，１３−_２，１２−_１，１２−_２に当接して回路
基板４は台座７より浮いた状態にあり、ねじ６−_１，６
−_２の軸部６−_1a，６−_2aはブッシュ９−_１，９−_２に
遊嵌しており、両者間には隙間１５−_１，１５−_２があ
る。これにより、ブッシュ９−_１，９−_２と座金１３−
_１，１３−_２，１２−_１，１２−_２の間で横方向にすべ
り、回路基板４と台座７とは互い拘束されずに自由に伸
び縮みし、回路基板４に面方向の応力は生じない。この
ため、熱履歴により回路基板４が割れる事故は確実に防
止できる。

また回路基板４が台座７に押し付けられていないこと
は、ねじ止め固定時に回路基板４を歪にくくしている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各ねじの締め付けトルクのバラツキに
起因して生じた回路基板の厚さ方向の歪及び応力を熱処
理により最終的には無くすることが出来、回路基板を厚
さ方向の歪及び応力が残らない状態で台座にねじ止め固
定することが出来、またねじ止め固定であるため、回路
基板と台座との面方向の熱膨張率の差も吸収しうる状態
で固定することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路基板の固定方法の一実施例の工程
図、 第２図は本発明方法により回路基板を固定してなる回路
装置の斜視図、 第３図はねじ止め途中の状態を示す図、 第４図はねじ止め固定工程完了後の状態を示す図、 第５図は菊座型歯付き座金の斜視図、 第６図は熱処理工程後の状態を示す図である。 図において、 １はねじ止め固定工程、 ２は熱処理工程、 ３は回路装置、 ４は回路基板、 ５は電子部品、 ６−_１〜６−_９はねじ、 ７は台座、 ８−_１，８−_２は貫通孔、 ９−_１，９−_２はブッシュ、 １０−_１，１０−_２は座ぐり部、 １１−_１，１１−_２はめねじ、 １２−_１，１２−_２は波形座金、 １３−_１，１３−_２は菊座型歯付き座金、 １３−_1a，１３−_1b，１３−_2a，１３−_2bは歯、 １４−_１，１４−_２は半田材製の平板座金、 １５−_１，１５−_２は隙間である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の個所をねじ（６−_１〜６−_９）によ
   りねじ止めして回路基板（４）を台座（７）上に固定す
   る方法において、 該回路基板（４）と該台座との間にばね座金（１２
   −_１，１２−_２）を介挿し、該回路基板（４）と上記ね
   じ（６−_１〜６−_９）の頭部（６−_1a，６−_2a）との間
   に菊座型歯付き座金（１３−_１，１３−_２）とろう材製
   の平板座金（１４−_１，１４−_２）とを重ねて介挿した
   状態で上記ねじ（６−_１〜６−_９）を所定のトルクで締
   め付け、上記ばね座金（１２−_１，１２−_２）と菊座型
   歯付き座金（１３−_１，１３−_２）とを圧縮変形させ、
   上記回路基板（４）を上記座金（１２−_１，１３−_１，
   １２−_２，１３−_２）の間に挟んで上記台座（７）に固
   定する工程（１）と、 該固定工程後における上記回路基板の歪の状況に対応し
   て上記菊座型歯付き座金（１３−_１，１３−_２）が上記
   平板座金（１４−_１，１４−_２）に食い込んで上記回路
   基板（４）の歪を無くすべく、上記ろう材の固相温度と
   液相温度との間の温度で熱処理する工程（２）とよりな
   ることを特徴とする回路基板の固定方法。