電子部品実装プリント基板

【課題】プリント基板に形成した開口部に電子部品を着脱可能に実装して、その電子部品の取り外しに熱ストレスが生じるのを抑制することが可能な電子部品実装プリント基板を得る。
【解決手段】プリント基板１に形成した開口部２の内周２ａ，２ｂに、回路パターン３に接続されて開口部２内方に突出する突起状端子４を設け、電子部品１０のリード１２を突起状端子４に圧接させつつ、電子部品１０を開口部２に着脱可能に圧入して実装することにより、リード１２を突起状端子４により確実に接続でき、かつ、電子部品１０をリード１２が突起状端子４に圧接される際の保持力で開口部２に固定できるとともに、電子部品１０を再利用する際には、加熱することなく電子部品１０を開口部２から容易に取り外すことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に開口部を設け、その開口部に電子部品を実装するようにした電子部品実装プリント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々のプリント基板が提案されており、特許文献１には、その一例としてのプリント基板が開示されている。
【０００３】
上記公報のプリント基板は、その基板に電子部品である通電素子を嵌め込んで実装する開口部が形成されており、その電子部品の電極端子であるリードを、前記開口部の内周に形成したスルーホールの内面に固着するようになっている。したがって、前記電子部品はスルーホールに半田付けして固着したリードを介して基板本体に固定されている。
【特許文献１】特開平２−２３２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記プリント基板では、開口部を形成してその中に電子部品を実装するため、その電子部品を含めたプリント基板全体の厚さを減少できる。しかしながら、電子部品のリードを開口部内周のスルーホールに半田付けして固着させるため、当該リードを専用形状とする必要があり、電子部品やプリント基板が高価となってしまう。
【０００５】
また、プリント基板に実装された電子部品を再利用する場合、リードを固着した半田を再溶融させて取り外すことになるが、その再溶融時に付加される熱により電子部品に熱ストレスが与えられ、場合によっては電子部品の機能損傷や破損が発生して再利用が不可能となってしまう。
【０００６】
さらに、電子部品が機能損傷や破損を生じないように取り外す条件を設定した加熱装置を用いたとしても、半田を再溶融した後さらに電子部品を押し出す必要があるため、電子部品を取り外す装置自体が複雑化かつ大型化してしまい、電子部品を再利用するためのコストが嵩んでしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリント基板に形成した開口部に電子部品を着脱可能に実装して、その電子部品の取り外し時に当該電子部品に熱ストレスが生じるのを抑制した電子部品実装プリント基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電子部品を嵌め込むための開口部を設けたプリント基板であって、前記開口部内周の前記電子部品の電極端子に対応する位置に、前記プリント基板の回路パターンに接続されて前記開口部内方に突出する突起状端子を設け、前記電子部品の電極端子と前記突起状端子とを圧接させつつ前記電子部品を前記開口部に圧入して着脱可能に実装したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、前記突起状端子を、プリント基板に形成する前記開口部の輪郭に略沿って複数のスルーホールをそれぞれが互いに重なり合うようにして形成し、それら重なり合ったスルーホール間に形成される突起部を含むスルーホール内面に回路パターンに接続される導電層を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記突起状端子を、プリント基板の厚さ方向に対して電子部品の挿入側から反対側に行くにしたがって開口部の内方に向かって滑らかに傾斜させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、電子部品をプリント基板に設けた開口部に実装する際に、その電子部品の電極端子が突起状端子に圧接されるので、上記電極端子を回路パターンに接続した上記突起状端子に確実に接続でき、かつ、上記電子部品は電極端子を突起状端子に圧接する際の圧接力で開口部に固定することができる。
【００１２】
つまり、上記電子部品は、開口部内周に形成した突起状端子に電極端子を圧接させた状態で、当該開口部に嵌合保持されて着脱可能となっているため、電子部品に特殊な形状のリードを設けたりすることなく、容易にプリント基板に実装することができる。また、電子部品を再利用する際には、加熱することなく、電子部品を開口部から容易に取り外すことができる。
【００１３】
このため、汎用性のある電子部品を使うことができる上、電子部品に熱ストレスを与えることが無いので耐熱性の低い電子部品が使用でき、かつ取り外し時には機能損傷や破損を抑制して電子部品の再利用性を高めるため、安価な電子部品の採用と共に再利用した電子部品によって安価なプリント基板を提供でき、さらには産廃処理や製品製造の際の環境悪化を抑制することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上記突起状端子を複数のスルーホール間の重なり合った突起部に形成したため、その突起部を先の尖った山形とすることができ、以て、電子部品を開口部に圧入して電極端子を突起状端子に圧接させた際に、上記突起部が電極端子に食い込んでその電極端子と突起状端子とをより確実に接続することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、上記突起状端子を電子部品の挿入側から反対側に行くにしたがって開口部の内方に向かって傾斜させたので、開口部に電子部品を挿入して行くにしたがって突起状端子の食い込みが大きくなり、電極端子と突起状端子との押圧力をさらに増大して開口部における電子部品の保持力をもさらに増大でき、かつ、開口部は電子部品の挿入側とは反対側の幅が小さくなるため、電子部品を開口部の逆側から挿入されるのを抑制して逆組み付けを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。図１〜図９は本発明の一実施形態を示し、図１は、プリント基板に電子部品を実装した状態の斜視図、図２は、電子部品をプリント基板の開口部に実装しようとする状態の斜視図、図３は、プリント基板に電子部品を実装した状態の断面斜視図、図４は、図１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【００１７】
また、図５は、プリント基板の開口部を示す平面図、図６は、図５中Ｂ部の拡大図、図７は、突起状端子の拡大斜視図、図８は、突起状端子の形成工程を（ａ）〜（ｆ）に順を追って示す説明図、図９は、プリント基板の製造工程のフローチャートを示す説明図である。
【００１８】
本実施形態の電子部品実装プリント基板（以下、プリント基板と称す）１は、図１，図２に示すように開口部２を設けてあり、電子部品１０がその開口部２に嵌め込まれることにより実装される。
【００１９】
電子部品１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やコンデンサ、抵抗、トランジスタ、ＩＣ等の素子である。ただし、本実施形態では、電子部品１０として発光ダイオードを用いた場合を例示する。
【００２０】
電子部品１０は、全体的に所定厚みをもった略方形状に形成されており、電子部品１０の電極端子としての複数（本実施形態では３対）のリード１２が電子部品本体１１の相互に対向する両側壁面１１ａ，１１ｂから突出し、下面１１ｃに沿って形成されている。
【００２１】
開口部２の両側壁面１１ａ，１１ｂに対向する内周２ａ，２ｂには、図５に示すように、リード１２に対応する位置に、プリント基板１の回路パターン３に接続されて開口部２内方に突出する突起状端子４を設けてある。
【００２２】
そして、電子部品１０のリード１２を、その電子部品本体１１と突起状端子４との間で圧接させつつ、電子部品１０を開口部２に着脱可能に圧入するようになっている。
【００２３】
突起状端子４は、図６，図７に示すように、プリント基板１の厚さ方向に延びる２条の鋭角山形状の突起部４ａと、それら２条の突起部４ａ間およびその突起部４ａの外方側部にそれぞれ形成される円弧状凹部４ｂと、によって形成されており、本実施形態では、図８に示す工程を経て形成される。
【００２４】
すなわち、突起状端子４は、プリント基板１に開口部２を形成する前に加工が開始され、図８（ａ）に示すようにプリント基板１に形成する開口部２の輪郭２ｃに略沿って、図８（ｂ）に示すように複数（本実施形態では３つ）のスルーホール５をそれぞれが互いに重なり合うようにして形成し、それら重なり合ったスルーホール５間に突起部４ａを形成するとともに、図８（ｃ）に示すようにその突起部４ａを含むスルーホール５の内面に、図８（ｄ）に示す回路パターン３に接続される導電層としてのスルーホールメッキ６ａを設けて形成してある。この場合、スルーホールメッキ６ａとしては銅によるメッキが用いられる。
【００２５】
そして、図８（ｅ）に示すように、輪郭２ｃに沿って開口部２を穿設することにより、図５に示したように、当該開口部２の内周２ａ，２ｂに、突起状端子４が設けられる。
【００２６】
最後に、図８（ｆ）に示すように、突起部４ａを含むスルーホール５の内面に、電子部品１０の電極端子としてのリード１２と接触導通する導電層が、無電解メッキ６ｂによって形成される。この場合、無電解メッキ６ｂとしては、金や、銀、錫等によるメッキが用いられる。
【００２７】
図９は、開口部２および突起状端子４の形成を含めたプリント基板１の製造工程を順を追って示し、第１工程Ｓ１では、図８（ａ）に示すように、プリント基板１のガラエポ樹脂等の絶縁材で形成される基材１ａの表面にある銅箔等の導電層７に、スルーホール５を形成するための一次パターンイメージ（スルーホール部エッチング）工程が施される。
【００２８】
このとき、図８（ａ）に示したように、スルーホール５の形成部分は、そのスルーホール５の径よりも若干大径の領域に導電層７を除去する除去部分７ａを設け、その除去部分７ａで基材１ａが露出した状態となっており、スルーホール５を穿設した際にその周縁部で導電層７の剥離や焼けが防止される。
【００２９】
次に、第２工程Ｓ２では、図８（ｂ）に示したように、除去部分７ａにスルーホール５を形成した後、第３工程Ｓ３によってスルーホール５の内面およびその周縁部の導電層７の除去部分７ａにスルーホールメッキ６ａが施される。
【００３０】
そして、第４工程Ｓ４では、図８（ｄ）に示したように、スルーホール５の内面に施したスルーホールメッキ６ａを含めた回路パターン３を形成する為の二次パターンイメージ（エッチング：回路パターン形成）工程が施される。
【００３１】
次に、第５工程Ｓ５では、絶縁性を確保する必要がある部分を被膜するレジストを施した後、第６工程Ｓ６で、回路記号の文字や線を印刷するシルク印刷を施し、第７工程Ｓ７では、図８（ｅ）に示したように開口部２を加工する。
【００３２】
その後、第８工程Ｓ８によって突起状端子４や基板電極に対し無電解メッキ６ｂを施してプリント基板１を形成した後、第９工程Ｓ９によってプリント基板１を検査して、第１０工程Ｓ１０でそのプリント基板１が完成品として提供される。
【００３３】
また、本実施形態のプリント基板１では、突起状端子４を、プリント基板１の厚さ方向に対して電子部品１０の挿入側（本実施形態ではプリント基板１の上面側）から反対側（プリント基板１の下面側）に行くにしたがって開口部２の内方に向かって滑らかに傾斜させることが望ましい。
【００３４】
以上の構成により、本実施形態のプリント基板１によれば、電子部品１０をプリント基板１に設けた開口部２に実装する際に、その電子部品１０のリード１２が開口部２の内周２ａ，２ｂに形成した突起状端子４に圧接されるので、リード１２を回路パターン３に接続した突起状端子４により確実に接続することができる。このとき、電子部品１０は、リード１２を突起状端子４に圧接する際の保持力、すなわち、電子部品１０を開口部２に圧入する際の保持力によって、開口部２に固定することができる。
【００３５】
つまり、電子部品１０は、図３，図４に示すように、開口部２の内周２ａ，２ｂに形成した突起状端子４にリード１２を圧接させた状態で嵌合保持され、電子部品１０を取り外す場合に、その電子部品１０のリード１２が半田付けされていないため、電子部品１０をプリント基板１の裏面側から押し出すことにより、加熱手段を用いること無く開口部２から容易に取り外すことができる。
【００３６】
このため、電子部品１０の実装時も取り外し時も熱が影響しないことから、耐熱性の低い電子部品を使用でき、かつ電子部品１０の取り外しの際には熱ストレスの発生が無く、機能損傷や破損が生ずるのが防止されて電子部品を再利用する際の信頼性が確保されるため、安価な電子部品の採用と共に再利用した電子部品１０によって安価なプリント基板を提供でき、さらには、産廃処理や製品製造の際の環境悪化を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、上記作用効果に加えて、突起状端子４をプリント基板１に形成する開口部２の輪郭２ｃに略沿って複数のスルーホール５をそれぞれが互いに重なり合うようにして形成し、それら重なり合ったスルーホール５間に突起部４ａを形成したので、突起部４ａは先の尖った山形となり、リード１２を突起状端子４に圧接させた際に、突起部４ａがリード１２に食い込んでそのリード１２と突起状端子４とをより確実に接続することができる。
【００３８】
さらに、突起状端子４を電子部品１０の挿入側から反対側に行くにしたがって開口部２の内方に向かって傾斜させたので、開口部２に電子部品１０を挿入して行くにしたがって突起状端子４の食い込みが大きくなるため、リード１２と突起状端子４との接触力をさらに増大しつつ電子部品１０の固定力をもさらに増大できる。
【００３９】
また、突起状端子４が傾斜されることにより、開口部２はその突起状端子４の形成部分で電子部品１０の挿入側よりも反対側の幅が小さくなるため、電子部品１０を開口部２の逆側から挿入されるのを防止して逆組み付けを防止できる。
【００４０】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４１】
（１）上記実施形態では、電子部品として、発光ダイオードを用いた場合について例示したが、他の電子部品についても、全く同様に実施することができる。
【００４２】
（２）突起状端子の数は、適宜に設定可能であるし、また、突起状端子を、開口部の相互に対向する一対の周壁のみならず、全ての周壁に設けてもよい。また、開口部自体の形状も、矩形状には限定されない。
【００４３】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４４】
（イ）請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品実装プリント基板では、開口部内周に設けた突起状端子に複数の突起部を設けるのが好適である。
【００４５】
こうすれば、各突起状端子に対する電子部品の電極端子の電気的接続点および機械的固定点を複数設けることができるため、電極端子の接続信頼性および電子部品の固定信頼性をより高めることができる。
【００４６】
（ロ）請求項１〜３または前記（イ）のいずれかに記載の電子部品実装プリント基板では、突起状端子が金、錫または銅等の無電解メッキで表面処理されることが好適である。
【００４７】
こうすれば、一般的な製造方法で突起状端子と電子部品の電極端子とを電気的に接続することができるため、プリント基板を安価に提供することができる。
【００４８】
（ハ）請求項１〜３または前記（イ）のいずれかに記載の電子部品実装プリント基板では、突起状端子がソルダーコート（半田コート）されることが好適である。
【００４９】
こうすれば、一般的な製造方法で突起状端子と電子部品の電極端子とを電気的に接続することができるため、プリント基板を安価に提供することができる。
【００５０】
（ニ）電子部品が実装される開口部を形成するプリント基板の製造方法は、プリント基板の基材表面の導電層を除去する一次パターンイメージ（エッチング）工程と、開口部の輪郭に略沿って複数のスルーホールを形成するスルーホール形成工程と、スルーホールの内面に銅メッキを施すスルーホールメッキ工程と、スルーホールの内面に施した銅メッキに接続するように回路パターンを形成する二次パターンイメージ（エッチング）工程と、前記輪郭に沿って開口部を穿設する開口部形成工程と、突起状端子やランド部へ無電解メッキを施す無電解メッキ工程と、を備えるのが好適である。
【００５１】
こうすれば、従来のプリント基板の製造方法で本発明のプリント基板を形成できるため、特別な製造コストを掛けることなく従来の製造コスト略同等なコスト条件で電子部品実装プリント基板を提供することができる。
【００５２】
（ホ）電子部品が実装される開口部を形成するプリント基板の製造方法であって、前記（ニ）に記載のプリント基板の製造方法に対し、無電解メッキ工程の代わりにソルダーコート（半田コート）処理を、二次パターン工程と開口部形成工程の間に施す事が好適である。
【００５３】
こうすれば、従来プリント基板の製造方法で本発明のプリント基板を形成でき、（ニ）に記載の製造方法よりも更に製造コストを抑制した電子部品実装プリント基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるプリント基板に電子部品を実装した状態の斜視図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる電子部品をプリント基板の開口部に実装しようとする状態の斜視図。
【図３】本発明の一実施形態にかかるプリント基板に電子部品を実装した状態の断面斜視図。
【図４】図１中Ａ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図５】本発明の一実施形態にかかるプリント基板の開口部を示す平面図。
【図６】図５中Ｂ部の拡大図。
【図７】本発明の一実施形態にかかる突起状端子の拡大斜視図。
【図８】本発明の一実施形態にかかる突起状端子の形成工程を（ａ）〜（ｆ）に順を追って示す説明図。
【図９】本発明の一実施形態にかかるプリント基板の製造工程のフローチャートを示す説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１電子部品実装プリント基板
２開口部
２ａ，２ｂ開口部内周
２ｃ輪郭
３回路パターン
４突起状端子
４ａ突起部
５スルーホール
６ａ銅メッキ
６ｂ無電解メッキ
１０電子部品
１１電子部品本体
１２リード（電極端子）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を嵌め込むための開口部を設けたプリント基板であって、
前記開口部内周の前記電子部品の電極端子に対応する位置に、前記プリント基板の回路パターンに接続されて前記開口部内方に突出する突起状端子を設け、
前記電子部品の電極端子と前記突起状端子とを圧接させつつ前記電子部品を前記開口部に圧入して着脱可能に実装したことを特徴とする電子部品実装プリント基板。
【請求項２】
前記突起状端子を、プリント基板に形成する前記開口部の輪郭に略沿って複数のスルーホールをそれぞれが互いに重なり合うようにして形成し、それら重なり合ったスルーホール間に形成される突起部を含むスルーホール内面に回路パターンに接続される導電層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装プリント基板。
【請求項３】
前記突起状端子を、プリント基板の厚さ方向に対して電子部品の挿入側から反対側に行くにしたがって開口部の内方に向かって滑らかに傾斜させたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装プリント基板。

【図１】