説明

電子機器の製造方法及び電極端子の位置決め方法

【課題】簡単な構成で、基板上に設定された接続位置に精度良く電極端子を接続する。
【解決手段】金属基板3に対する電極端子部材5aの接続工程では、治具6の支持部に金属基板3を配置する。そして、治具6に配置された金属基板3上にクリーム半田を塗布する。その後、位置決め部としての凹部32に保持部12の下端を挿入することで、第1接続部10がクリーム半田と接触するようにして保持部12の位置決めを行う。そして、電極端子部材5aが金属基板3に対して移動しないように拘束された状態で電極端子部材5aを金属基板3にリフロー半田付けした後、治具6から金属基板3及び電極端子部材5aを取り外し、切断機によって連結部12aを切断し保持部12を電極端子5から除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一端側の第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、他端側の第2接続部が基板から離れている電極端子を備えた電子機器の製造方法及び前記電極端子の位置決め方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大型の電子部品や、基板から離れた箇所に配置される電子部品との接続には、板状の電極端子部材(基板接続部材)を介してリフロー半田付けにより接続するターミナル構造が用いられる。
【0003】
そして、従来、電極端子部材を基板に接続する時に、金属基板に対する端子の位置ずれを抑制する金属基板用端子の固定方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の金属基板用端子の固定方法では、ピンが1ピンずつ圧入され複数個分離自在のブロックが連結されてなるピンガイドを備える端子部と、位置決め凸起を有するとともに、端子部とは別体である位置決めガイド部とを使用する。そして、端子部を位置決めガイド部と連結したうえで、位置決め凸起を金属基板に設けられた端子位置決め穴に挿入すると、ピンは金属基板上の半田に接続される。このようにすれば、リフロー半田付けを行う時に、端子部を金属基板に対して固定できるため位置ずれを抑制することができる。
【0004】
また、回路基板上にハンダペーストを塗布し、孔が設けられた金属端子片の基端部をハンダペースト上に載置したうえでハンダペーストを加熱溶融させることで、基端部に設けられた孔を基準にして金属端子片を基板に対し位置合わせする金属端子を備えた回路基板の製造方法が提案されている(特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平10−189170号公報
【特許文献2】特開2005−142219号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1に記載の金属基板用端子の固定方法では、端子部が複数のピンを有する場合には、ピンの個数分だけピンガイドを用意し、さらに、端子部とは別に位置決めガイド部を設ける必要がある。すなわち、特許文献1においては、金属基板用端子を金属基板に固定する位置決め機構が、複数のピンガイドや位置決めガイド部等の多数の部材を組み合わせることで構築されるのでその機構が複雑になる。しかも、特許文献1に記載の金属基板用端子を基板に固定する場合、基板に端子位置決め穴を設けなければならないため、端子位置決め穴を設ける分だけ基板に余計なスペースを設ける必要が生じる。
【0006】
また、特許文献2に記載の金属端子を備えた回路基板の製造方法では、金属端子片に設けられている孔の位置が回路基板に対しずれている場合、金属端子片は予め設定された位置からずれて基板に半田付けされてしまう。したがって、特許文献2に記載の金属端子を備えた回路基板の製造方法では、依然、回路基板に対して端子を精度良く位置決めすることができない。
【0007】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特許文献1に記載の金属基板用端子に比べて簡単な構成で、基板上に設定された接続位置に精度良く電極端子を接続することができる電子機器の製造方法及び電極端子の位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の発明は、第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、第2接続部が基板から離れている電極端子を備えた電子機器の製造方法であって、前記第2接続部に連続して延びるとともに前記第1接続部と協働して前記電極端子を自立状態に保持可能な保持部が前記電極端子から切り離し可能に連結されている電極端子部材を使用し、前記電極端子部材を前記基板に半田接続する際に、前記基板を支持する支持部及び前記保持部を位置決め可能な位置決め部を備える治具を使用し、前記治具に前記基板を載置し、前記治具に載置された前記基板上に半田を塗布し、前記第1接続部が前記半田と接触する状態で、前記保持部を前記基板の外縁からはみ出る状態で前記位置決め部に位置決めされるように前記治具上に載置して、前記電極端子部材を自立させ、その状態で半田の溶融を行って前記電極端子部材を基板に接続する接続工程と、その後、前記保持部を前記電極端子から切り離して除去する除去工程とを備えていることを要旨とする。
【0009】
この構成によれば、電極端子部材の保持部が位置決め部に位置決めされるように電極端子部材を治具上に配置すると、電極端子部材は、第1接続部が基板上の接続位置(半田付けすべき位置)に配置され、かつ自立した状態で位置決めされる。そして、電極端子は、位置決めされた状態で基板に半田付けされるため、電極端子の基板に対する接続位置がずれることは抑制される。保持部は、電極端子が半田付けされた後に、切り離して除去されるため、基板に位置決め用の余分なスペースを設ける必要がない。また、基板に対する電極端子の位置決め精度を向上させるために電極端子部材に対して設ける保持部は簡単な構成でよい。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記基板は、金属基板であることを要旨とする。
この構成によれば、ガラスエポキシ基板の場合に比べて耐熱性が高いため、リフロー半田付けが行われても、反り返るように変形する可能性は低い。したがって、リフロー半田付けを行った際に、溶融した半田が電極端子部材の接続位置から外れた箇所にまで流れてしまうことを抑制できるため、リフロー半田付けを行う場合には有利である。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記位置決め部は、凹部であることを要旨とする。
この構成によれば、凹部に対して保持部を嵌め込むだけで、保持部と連結している電極端子部材の第1接続部を基板の接続位置に対して位置決めできる。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記位置決め部は、粘着部材で構成されていることを要旨とする。
この構成によれば、例えば、凹部を設ける等の加工を治具に行わずに、治具に対して脱着可能な粘着部材によって、位置決め部を構成することができる。基板に対する接続端子部材の接続位置が変わった場合には、治具に対する粘着部材の配置を接続端子の接続位置に対応するように変更することにより対処することができる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、第2接続部が基板から離れた状態で電極端子を前記基板に対して位置決めする電極端子の位置決め方法であって、前記第2接続部に連続して延びるとともに前記第1接続部と協働して前記電極端子を自立状態に保持可能な保持部が前記電極端子から切り離し可能に連結されている電極端子部材を使用し、前記電極端子部材を前記基板に半田接続する際に、前記基板を支持する支持部及び前記保持部を位置決め可能な位置決め部を備える治具を使用し、前記治具に前記基板を載置し、前記保持部を前記基板の外縁からはみ出るように前記位置決め部に位置決めされた状態で載置して、前記電極端子部材を自立させた状態で前記基板上の接続位置に配置することを要旨とする。
【0014】
この構成によれば、電極端子部材が保持部を備えた状態でその保持部が位置決め部に位置決めされるように電極端子部材を治具上に配置すると、第1接続部が基板上の接続位置(半田付けすべき位置)に配置され、かつ電極端子が自立した状態で位置決めされる。したがって、電極端子を位置決めした状態で基板にリフロー半田付けしても、電極端子が基板に対する接続位置から位置ずれすることを抑制できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、簡単な構成で、基板上に設定された接続位置に精度良く電極端子を接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。図1に示すように、電子機器1は、筺体2と、筺体2内に収容される金属基板3と、金属基板3上に実装される電子部品4と、図示しないカバー部材とを備えている。
【0017】
金属基板3には、その隅部3aと対応する位置に電極端子5が3つ配置されている。電極端子5は、それぞれターミナル構造を構成する板状の端子であるとともに、銅材によって構成され、その表面にスズめっきが施されている。そして、電極端子5は側面視クランク状に形成され、電極端子5の一端側の第1接続部10は、半田20によって金属基板3に接続されている。電極端子5には、他端側に第1接続部10と略平行に延びる第2接続部11が設けられており、第2接続部11には、ねじを挿通可能な孔11aが形成されている。第2接続部11は金属基板3から離れており、第1接続部10と同じ平面上には存在していない。第2接続部11は、図示しない回路部品の電極端子と接続されている。第2接続部11の一部(孔11aが形成されている部位)は、金属基板3の外縁3bよりも外側にはみ出ている。
【0018】
次に、前記のように構成された電子機器1の製造方法を説明する。この製造方法は、電極端子部材として、図2に示すように、第1接続部10と協働して電極端子5を自立状態に保持可能な保持部12が切り離し可能に連結されている電極端子部材5aを使用する。そして、保持部12及び治具6を使用して、電極端子5を自立させ、その状態で半田の溶融を行って電極端子部材5aを金属基板3に接続する接続工程と、その後、保持部12を第2接続部11から切り離して除去する除去工程とを備えている。
【0019】
図2に示すように、電極端子部材5aは、連結部12aを介して第2接続部11と連結された保持部12を備えている。保持部12は、平板が屈曲されることで、側面視略L字状に形成されている。保持部12は、電極端子部材5aに対して第1接続部10とは反対側に配置されている。保持部12の下端に設けられた載置部12bは、第1接続部10と平行な平面上に位置するように設けられている。保持部12は、後記する治具6上に電極端子部材5aが配置された時に、載置部12bが第1接続部10より低い位置に位置するように形成されている。保持部12の上端に設けられた連結部12aは、保持部12に比べて幅が狭く形成されるとともに、容易に切断可能に構成されている。
【0020】
図3に示すように、治具6は、金属製のプレートであるとともに、金属基板3を所定位置に支持可能な支持部30を備える。支持部30は、例えば、治具6に対して打ち抜き加工を施すことによって形成されている。支持部30は、段部31を有する開口Pで構成されており、金属基板3を支持した状態で金属基板3の表面(上面)が治具6の表面と同一平面となるように形成されている。支持部30は、平面視において金属基板3と同じ形状、即ち、矩形状の一部が除去された形状に形成されている。
【0021】
治具6には、支持部30の周縁に、位置決め部としての凹部32が形成されている。凹部32は、保持部12の載置部12bが嵌合可能な形状に形成されており、この実施形態では平面視長方形状である。凹部32は、電極端子部材5aの個数分だけ、すなわち、3つ設けられている。
【0022】
次に、電子機器1の製造工程の一工程である電極端子部材5aの金属基板3に対する接続工程について説明する。
電極端子部材5aの金属基板3に対する接続工程では、まず、電子部品4が実装された金属基板3と、治具6とを準備する。そして、作業者は、金属基板3を治具6に形成された支持部30に載置する。次に、金属基板3上の第1接続部10を接続すべき位置にクリーム半田を塗布する。なお、クリーム半田は、電子部品4の実装の際に塗布してもよい。次に、第1接続部10が金属基板3上となる状態で保持部12の下端即ち載置部12bを凹部32に挿入する。これにより、第1接続部10は、金属基板3に塗布されたクリーム半田上に接触した状態になる。また、載置部12bが凹部32に挿入された時、載置部12bは、金属基板3の上面より低く配置されるとともに、支持部30に嵌め込まれている金属基板3と平行になる。図2に示すように、載置部12bが凹部32に挿入されている時、電極端子5(すなわち電極端子部材5a)は、保持部12と協働することで自立状態に保持されている。また、この時、第2接続部11の一部(孔11aが形成されている部位)及び保持部12は、金属基板3の外縁3bからはみ出ている。
【0023】
次に、治具6に金属基板3及び電極端子部材5aを載置した状態で、半田のリフローを行う。リフロー炉として、コンベヤを備えた装置を使用する場合、治具6をコンベヤ上に載置してリフロー炉内を通過させる。金属基板3及び電極端子部材5aが載置された治具6がリフロー炉を通過している間に、金属基板3上に塗布されたクリーム半田は加熱されて溶融する。
【0024】
金属基板3及び電極端子部材5aが治具6と共にリフロー炉から出た後、金属基板3及び電極端子部材5aが冷却されて、第1接続部10は金属基板3に接続される。第1接続部10が金属基板3に接続された後、作業者は、治具6に載置されている金属基板3の裏面を押して、治具6から金属基板3及び電極端子部材5aを取り外す。その後、作業者は、切断機によって連結部12aを切断して、電極端子部材5aから保持部12を切り離す。
【0025】
保持部12が切り離された後、電極端子5が接続されている金属基板3を筺体2内に配置する。そして、孔11aに図示しないねじを挿通させた後、図示しないねじを回路部品の電極端子に螺着させることで第2接続部11を回路部品と電気的に接続する。回路部品に対する第2接続部11の接続が終了した後、筺体2に対するその他の部品の組み付け作業等が行われて電子機器1の製造が完了する。
【0026】
この実施形態では、次の効果を得ることができる。
(1)金属基板3に対する電極端子部材5aの接続工程では、治具6上に金属基板3を配置するとともに、金属基板3上の第1接続部10を接合すべき位置にクリーム半田を塗布し、位置決め部としての凹部32に載置部12bを挿入することで、第1接続部10がクリーム半田と接触するようにして保持部12と金属基板3との位置決めを行う。そして、電極端子部材5aが金属基板3に対して移動しないように拘束された状態で、リフロー半田付けを行った後、治具6から金属基板3及び電極端子部材5aを取り外す。その次に、切断機によって連結部12aを切断することで、保持部12を電極端子5から切り離す。位置決め部としての凹部32によって保持部12が位置決めされた状態でリフロー半田付けされるため、金属基板3に対する電極端子部材5aの接続位置がリフロー半田付けの際にずれることが抑制され、金属基板3に対する電極端子5の位置決め精度を±0.5mm程度の範囲内にすることができる。したがって、電極端子5に対しては保持部12を設けるだけで、金属基板3に対する電極端子5の位置決め精度を向上させることができる。
【0027】
(2)電極端子5が接続されるのは金属基板3である。金属基板3は、ガラスエポキシ基板の場合に比べて耐熱性に優れているため、金属基板3の厚さを薄くしたうえで、リフロー半田付けを行なっても、金属基板3が反り返るように変形する可能性は低い。したがって、半田の溶融時に、溶融した半田が金属基板3上に設定された接続位置以外の位置にまで流れてしまうことを抑制できるため、リフロー半田付けを行う場合には有利である。また、金属基板3であれば、ガラスエポキシ基板の場合に比べて、熱伝導性に優れているので放熱性も良い。したがって、金属基板3に実装されている電子部品4が発熱した場合に、金属基板3を介して好適に放熱させることができる。
【0028】
(3)保持部12を位置決めする位置決め部は、凹部32である。したがって、凹部32に載置部12bを挿入することで、金属基板3及び保持部12の位置決めを行うことができる。また、位置決め部を簡単に形成することができる。
【0029】
(4)金属基板3及び電極端子部材5aは治具6上に載置された状態でコンベヤによってリフロー炉内を通過する。そして、金属基板3及び電極端子部材5aは、コンベヤに直接接していない。したがって、金属基板3及び電極端子部材5aに付与された熱が、コンベヤに伝達されコンベヤを通して発散することが抑制される。
【0030】
(5)金属基板3を支持する支持部30は、治具6に形成された段部31を有する開口Pで形成されている。したがって、金属基板3の裏面を押すことで、電極端子部材5aが接続された金属基板3を治具6から容易に取り外すことができる。
【0031】
(6)金属基板3を位置決めする支持部30は、平面視において矩形状の一部が除去された形状に形成されている。したがって、金属基板3を治具6に設置する際に金属基板3の前後左右を誤って載置することを回避することができる。
【0032】
実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 保持部12用の位置決め部は凹部32に限らず、粘着部材で位置決め部を構成してもよい。例えば、載置部12bが載置される治具6の部位に粘着部材としての粘着シートを貼り付け、粘着シートを位置決め部として用いてもよい。粘着シートは、例えば、フィルムに粘着性樹脂を塗布することで構成されており、この粘着シート上に載置部12bを載置すれば、保持部12を位置決めすることができる。したがって、凹部32を設ける等の加工を治具6に行わずに、治具6に対して脱着可能な粘着部材によって、位置決め部を構成することができる。金属基板3に対する電極端子5の接続位置が変更された場合には、治具6に対する粘着部材の配置を電極端子5の接続位置に対応するように変更すればよいため、新たに治具6を加工する必要がない。
【0033】
○ 治具6の厚さについては、特に限定されない。例えば、治具6をブロック状に形成してもよい。
○ 治具6は、金属製である必要はない。例えば、治具6をセラミック製にしてもよい。この場合、治具6の熱伝導性を金属製の場合に比べて低く設定できる。したがって、リフロー半田付けを行う際、治具6に金属基板3及び電極端子部材5aが載置されている状態で、コンベヤで治具6を搬送してリフロー炉内を通過させたとしても、金属基板3及び電極端子部材5aに付与された熱がコンベヤへ発散することを抑制できるため、リフロー半田付けを行う際に有利である。
【0034】
○ 電極端子5を接続する基板は、金属基板3に限定されない。例えば、リフロー半田付けを行う際に加えられる熱に対する耐久性を有していれば、金属基板3の代わりにガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いてもよい。
【0035】
○ 連結部12aを切断する方法については、特に限定されない。例えば、レーザービームを連結部12aに照射することで、連結部12aを切断するレーザ切断加工によって連結部12aを切断してもよい。
【0036】
○ 電極端子部材5aは、第2接続部11が金属基板3の外縁3bよりも外側に存在する構成に限らない。電極端子部材5aの接続工程において、保持部12が金属基板3の外縁3bからはみ出る状態で治具に支持される構成であれば、第2接続部11が金属基板3の外縁3bよりも内側に存在しても、金属基板3に位置決め部を設ける必要はない。
【0037】
○ 第2接続部11は金属基板3に対して平行である必要はなく、他の回路部品の接続端子が金属基板3と成す角度に対応した角度に変更してもよい。例えば、金属基板3に対して直角に延びるようにしてもよい。
【0038】
○ 支持部30の外形を変更してもよい。支持部30の外形については、金属基板3を位置決めできる形状であればよく、例えば、金属基板3が長方形であっても、支持部30の外形を長方形状の一部が外側に向けて凸となるように変更してもよい。
【0039】
○ 凹部32の外形を変更してもよい。凹部32の外形については、保持部12の移動を規制できるのであればどのような形状でもよい。
○ 保持部12の長さを変更してもよい。例えば、第1接続部10を金属基板3上に載置した状態において保持部12の載置部12bが金属基板3の上面と同じ高さ又は上面より高い位置となるように保持部12の長さを変更してもよい。そして、保持部12の載置部12bを金属基板3の上面より高い位置とする場合には、金属基板3の上面より高い段部を治具6に設け、段部に位置決め部を形成すればよい。
【0040】
○ 治具6は、その表面が支持部30に支持された状態における金属基板3の表面と同一平面となるように構成する必要はない。保持部12の載置部12bが金属基板3の上面より高い位置に位置する場合には、治具6の表面が金属基板3の表面より高くなるように変更してもよい。
【0041】
○ 図4に示すように、治具6上に突起枠7を設け、位置決め部を突起枠7としてもよい。そして、載置部12bを突起枠7内に配置すれば、保持部12が移動することを規制できるため、電極端子部材5aは金属基板3に対して位置決めされる。
【0042】
○ 保持部12は一枚の板状に限らず、例えば、棒状としたり、幅が狭い板状としたり、棒状のものと板状のものとが混在するようにしてもよい。
○ 金属基板3及び電極端子部材5aが載置された治具6をリフロー炉内に配置する際、コンベヤ等の搬送手段を用いなくともよい。この場合、例えば、作業者が自ら運んで金属基板3及び電極端子部材5aが載置された治具6をリフロー炉内に配置し、リフロー半田付けを行う。そして、リフロー半田付けが終了した後、治具6の温度が手で治具6を掴むことができる程度の温度にまで低下したら、作業者がリフロー炉内から治具6を取り出す。
【0043】
以下の技術的思想は、前記実施形態から把握できる。
○ 電極端子を自立状態に保持可能な保持部が前記電極端子から切り離し可能に連結している電極端子部材を基板に半田で接続する際に用いられる電極端子接続用の治具であって、前記基板の外形より大きく形成され、前記基板を支持可能な支持部と、前記保持部の少なくとも一部を載置可能な位置決め部とを備える電極端子接続用の治具。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】一実施形態の電子機器の平面図。
【図2】治具に配置された金属基板及び電極端子部材の斜視図。
【図3】電子機器を製造する際に使用する治具の斜視図。
【図4】別の実施形態における位置決め部の部分斜視図。
【符号の説明】
【0045】
1…電子機器、3…金属基板、3b…外縁、5…電極端子、5a…電極端子部材、6…治具、7…位置決め部としての突起枠、10…第1接続部、11…第2接続部、12…保持部、12a…連結部、20…半田、30…支持部、32…位置決め部としての凹部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、第2接続部が基板から離れている電極端子を備えた電子機器の製造方法であって、
前記第2接続部に連続して延びるとともに前記第1接続部と協働して前記電極端子を自立状態に保持可能な保持部が前記電極端子から切り離し可能に連結されている電極端子部材を使用し、前記電極端子部材を前記基板に半田接続する際に、前記基板を支持する支持部及び前記保持部を位置決め可能な位置決め部を備える治具を使用し、前記治具に前記基板を載置し、前記治具に載置された前記基板上に半田を塗布し、前記第1接続部が前記半田と接触する状態で、前記保持部を前記基板の外縁からはみ出る状態で前記位置決め部に位置決めされるように前記治具上に載置して、前記電極端子部材を自立させ、その状態で半田の溶融を行って前記電極端子部材を基板に接続する接続工程と、その後、前記保持部を前記電極端子から切り離して除去する除去工程とを備えている電子機器の製造方法。
【請求項2】
前記基板は、金属基板である請求項1に記載の電子機器の製造方法。
【請求項3】
前記位置決め部は、凹部である請求項1又は請求項2に記載の電子機器の製造方法。
【請求項4】
前記位置決め部は、粘着部材で構成されている請求項1又は請求項2に記載の電子機器の製造方法。
【請求項5】
第1接続部が基板に半田で接続されるとともに、第2接続部が基板から離れた状態で電極端子を前記基板に対して位置決めする電極端子の位置決め方法であって、
前記第2接続部に連続して延びるとともに前記第1接続部と協働して前記電極端子を自立状態に保持可能な保持部が前記電極端子から切り離し可能に連結されている電極端子部材を使用し、前記電極端子部材を前記基板に半田接続する際に、前記基板を支持する支持部及び前記保持部を位置決め可能な位置決め部を備える治具を使用し、前記治具に前記基板を載置し、前記保持部を前記基板の外縁からはみ出るように前記位置決め部に位置決めされた状態で載置して、前記電極端子部材を自立させた状態で前記基板上の接続位置に配置する電極端子の位置決め方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−305752(P2007−305752A)
【公開日】平成19年11月22日(2007.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−131832(P2006−131832)
【出願日】平成18年5月10日(2006.5.10)
【出願人】(000003218)株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Fターム(参考)】