JP6202368B2

JP6202368B2 - 基板モジュール

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Publication number: JP6202368B2
Application number: JP2013102453A
Authority: JP
Inventors: 誠一岩尾; 広次浅川; 伊吹　康夫; 康夫伊吹; 真司西村; 一訓渡部
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: EP2804452A2; EP2804452A3; JP2014222739A; EP2804452B1

Description

本発明は、プリント配線基板を有する基板モジュールに関する。

図１４および図１５は、従来の基板モジュール２００を示している。
基板モジュール２００は、一例として、電気シェーバー等の小型電気機器の制御基板に実装される。制御基板は、スルーホールを有する。

基板モジュール２００は、プリント回路板３００およびケース４００を有する。
プリント回路板３００は、プリント配線基板３１０および電子部品３２０を有する。
プリント配線基板３１０は、部品実装面３１１、基板実装面３１２、および、スルーホール３１３を有する。

部品実装面３１１は、部品側パターン（図示略）が形成されている。部品側パターンは、電子部品３２０と電気的に接続されている。
基板実装面３１２は、基板側パターンが形成されている。基板側パターンは、制御基板と電気的に接続される構造を有する。

スルーホール３１３は、プリント配線基板３１０を貫通している。スルーホール３１３は、部品側パターンと基板側パターンとを電気的に接続している。電子部品３２０の一例としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップが挙げられる。

ケース４００は、プリント配線基板３１０と互いに固定されている。
特許文献１は、従来の基板モジュールの一例を開示している。

特開２０１０−１０５２４号公報

基板モジュール２００は、制御基板に実装された状態において、基板実装面３１２のスルーホール３１３と制御基板のスルーホールとが対向する。一方、基板モジュール２００が実装されている小型電気機器の使用状況によっては、基板実装面３１２と制御基板との間に水分が浸入することがある。このため、基板実装面３１２のスルーホール３１３と制御基板のスルーホールとが、水分を介して短絡するおそれがある。

本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、制御基板と短絡しにくい基板モジュールを提供することを目的とする。

本発明に従うプリント配線基板の一形態は、プリント配線基板であって、基板本体、電子部品と電気的に接続される部品側パターン、制御基板と電気的に接続される基板側パターン、前記部品側パターンと前記基板側パターンとを電気的に接続する複数のスルーホール、および、前記基板本体に接合される絶縁シートを有し、前記基板本体は、前記部品側パターンが形成される部品実装面、および、前記部品実装面と反対側の面であり、前記基板側パターンが形成される基板実装面を含み、かつ、前記基板実装面の全面が前記制御基板に実装されるものであり、前記複数のスルーホールは、前記基板本体を貫通し、前記絶縁シートは、前記複数のスルーホールの全てを覆うように前記基板実装面に接合されている。

上記プリント配線基板は、絶縁シートを有する。絶縁シートは、基板実装面に接合されている。絶縁シートは、スルーホールを覆っている。このため、プリント配線基板のスルーホールは、絶縁されている。このため、上記プリント配線基板は、制御基板と短絡しにくい。

前記プリント配線基板の一例によれば、前記絶縁シートは、耐熱性を有する材料を含む。
本発明に従う基板モジュールの一形態は、電子部品と、基板本体、前記電子部品と電気的に接続される部品側パターン、制御基板と電気的に接続される基板側パターン、前記部品側パターンと前記基板側パターンとを電気的に接続するスルーホール、および、前記基板本体に接合されている絶縁シートを有するプリント配線基板と、ケースとを有する基板モジュールであって、前記電子部品は、前記部品側パターンと電気的に接続され、前記基板本体は、前記部品側パターンが形成される部品実装面、前記部品実装面と反対側の面であり、前記基板側パターンが形成される基板実装面、および、前記基板本体を貫通するケース取付孔を有し、前記絶縁シートは、前記スルーホールを覆うように前記基板実装面に接合され、前記ケースは、基板固定部を有し、前記基板固定部は、前記部品実装面側から前記ケース取付孔に挿入され、前記ケース取付孔内において前記ケースとの間で前記基板本体を挟み込むように前記基板本体と固定されている。

本発明に従う基板モジュールの一形態は、基板モジュールであって、前記基板モジュールは、電子部品、上記のいずれかのプリント配線基板、および、ケースを有し、前記電子部品は、前記部品側パターンと電気的に接続され、前記基板本体は、ケース取付穴を有し、前記ケース取付孔穴は、前記部品実装面から前記基板実装面に向けて形成され、前記ケースは、基板固定部を有し、前記基板固定部は、前記部品実装面側から前記ケース取付穴に挿入され、前記基板本体と固定されている。

前記基板モジュールの一例によれば、前記電子部品は、発光する機能を有し、前記ケースは、周面および突出部を有し、前記周面は、前記部品実装面の少なくとも一部を覆い、前記基板固定部が形成され、前記突出部は、前記周面から外方に突出する形状を有する。

本基板モジュールは、制御基板と短絡しにくい。

実施形態の基板モジュールおよび制御基板の斜視図。実施形態の基板モジュールの背面図。実施形態のプリント配線基板の正面側の斜視図。実施形態のプリント配線基板の背面側の斜視図。実施形態のプリント配線基板に関する図であって、図３のＤ５−Ｄ５線において破断されたプリント配線基板の断面図。実施形態のケースの斜視図。実施形態のケースに関する図であって、図６のＤ７−Ｄ７線において破断されたケースの断面図。実施形態の基板モジュールの製造工程に関する図であって、ケースがプリント回路板に取り付けられている最中の基板モジュールの斜視図。実施形態の基板モジュールに関する図であって、図８のＤ９−Ｄ９線において破断された基板モジュールの断面構造を示す断面図。実施形態の基板モジュールの背面図。実施形態の基板モジュールおよび制御基板に関する図であって、制御基板に基板モジュールが取り付けられる前の基板モジュールおよび制御基板の側面図。実施形態の基板モジュールおよび制御基板に関する図であって、制御基板に基板モジュールが取り付けられた後の基板モジュールおよび制御基板の側面図。実施形態の基板モジュールおよび制御基板に関する図であって、図１２のＤ１３−Ｄ１３線において破断された基板モジュールおよび制御基板の断面図。従来の基板モジュールの斜視図。従来の基板モジュールの側面図。

図１を参照して、基板モジュール１の構成について説明する。
基板モジュール１は、電気シェーバー等の小型電気機器に実装される。基板モジュール１は、小型電動機器の制御基板１００に実装されている。基板モジュール１は、７セグメントディスプレイとしての機能を有する。基板モジュール１は、プリント回路板１０およびケース５０を有する。

プリント回路板１０は、ケース５０と固定されている。プリント回路板１０は、プリント配線基板２０およびＬＥＤチップ４０を有する。
プリント配線基板２０は、基板本体２１、部品実装面２２、基板実装面２４（図２参照）、および、絶縁シート３０（図２参照）を有する。

図２を参照して、絶縁シート３０の構成について説明する。
絶縁シート３０は、基板実装面２４に貼り付けられている。絶縁シート３０は、基板実装面２４のスルーホール２６を覆っている。絶縁シート３０は、ポリイミドテープにより形成されている。絶縁シート３０は、耐熱性を有する。絶縁シート３０は、一例として、２００℃以上〜４００℃以下の耐熱温度範囲を有する。また、絶縁シート３０は、１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。

図３〜図５を参照して、プリント配線基板２０の構成について説明する。
図３に示されるように、プリント配線基板２０は、基板本体２１、部品実装面２２、部品側パターン２３、基板実装面２４、基板側パターン２５、スルーホール２６、および、凹部２７を有する。

基板本体２１は、主基板部２１Ａ、基板先端部２１Ｂ、および、ケース取付孔２１Ｃを有する。基板本体２１において、ケース５０が取り付けられる側を表側とする。基板本体２１において、表側と反対側を裏側とする。

主基板部２１Ａは、長方形状を有する。基板先端部２１Ｂは、台形形状を有する。基板先端部２１Ｂは、主基板部２１Ａと同一の材料により一体的に形成されている。
ケース取付孔２１Ｃは、ケース５０の基板固定部８０（図６参照）が挿入される機能を有する。ケース取付孔２１Ｃは、基板本体２１を貫通している。ケース取付孔２１Ｃは、主基板部２１Ａに２ヶ所形成されている。ケース取付孔２１Ｃは、基板先端部２１Ｂに２ヶ所形成されている。

部品実装面２２は、基板本体２１の表側に形成されている。
部品側パターン２３は、部品実装面２２に形成されている。部品側パターン２３は、部品配置パターン２３Ａおよび部品側配線パターン（図示略）を有する。

部品配置パターン２３Ａは、部品実装面２２において、ＬＥＤチップ４０（図１参照）が配置される箇所に形成されている。部品配置パターン２３Ａは、ＬＥＤチップ４０と基板本体２１とを電気的に接続する機能を有する。部品側配線パターンは、スルーホール２６と部品配置パターン２３Ａとを電気的に接続している。

図４に示されるように、基板実装面２４は、基板本体２１の裏側に形成されている。
基板側パターン２５は、基板実装面２４に形成されている。基板側パターン２５は、プリント配線基板２０と制御基板１００とを電気的に接続する機能を有する。基板側パターン２５は、基板配置パターン２５Ａおよび基板側配線パターン（図示略）を有する。基板配置パターン２５Ａは、基板本体２１の長手方向に間隔を空けて複数配置されている。

基板側配線パターンは、スルーホール２６と基板配置パターン２５Ａとを電気的に接続している。
スルーホール２６は、部品側パターン２３と基板側パターン２５とを電気的に接続している。スルーホール２６は、基板本体２１に複数形成されている。スルーホール２６は、基板本体２１を貫通している。スルーホール２６の径は、ケース取付孔２１Ｃの径よりも小さい。

図５に示されるように、凹部２７は、基板実装面２４に形成されている。凹部２７は、基板実装面２４のうち、複数のケース取付孔２１Ｃに対応する位置にそれぞれ形成されている。

図６および図７を参照して、ケース５０の構成について説明する。
図６に示されるように、ケース５０は、プリント配線基板２０の部品実装面２２、および、部品配置パターン２３Ａと半田付けされたＬＥＤチップ４０を覆う構造を有する。ケース５０は、熱可塑性を有する樹脂により形成されている。ケース５０は、ケース本体６０、突出部７０、基板固定部８０、および、シート９０を有する。

ケース本体６０は、主ケース部６１およびケース先端部６２を有する。
主ケース部６１は、直方体の形状を有する。主ケース部６１は、側面６１Ａ、上面６１Ｂ、底面６１Ｃ、および、導光部６１Ｄを有する。主ケース部６１は、導光部６１Ｄが形成されている箇所以外は、空間が形成されていない。側面６１Ａは、上面６１Ｂおよび底面６１Ｃと連続して形成されている。なお、側面６１Ａは、「周面」に相当する。

導光部６１Ｄは、７セグメントに対応する形状を有する。導光部６１Ｄは、上面６１Ｂから底面６１Ｃに延びる形状を有する。７つの導光部６１Ｄは、ケース５０がプリント回路板１０に実装された状態において、それぞれＬＥＤチップ４０を一個ずつ収容する。

ケース先端部６２は、主ケース部６１と同一の材料により一体的に形成されている。ケース先端部６２は、側面６２Ａ、上面６２Ｂ、および、底面６２Ｃを有する。側面６２Ａは、上面６２Ｂおよび底面６２Ｃと連続して形成されている、側面６２Ａは、主ケース部６１の側面６１Ａと連続して形成されている。上面６２Ｂは、主ケース部６１の上面６１Ｂと連続して形成されている。底面６２Ｃは、主ケース部６１の底面６１Ｃと連続して形成されている。

突出部７０は、主ケース部６１の側面６１Ａから外方に突出する形状を有する。突出部７０は、主ケース部６１およびケース先端部６２と同一の材料により一体的に形成されている。

基板固定部８０は、主ケース部６１に２つ形成されている。基板固定部８０は、底面６１Ｃから突出する形状を有する。基板固定部８０は、ケース先端部６２に２つ形成されている。基板固定部８０は、ケース先端部６２の底面６２Ｃから突出する形状を有する。基板固定部８０は、円柱形状を有する。４つの基板固定部８０は、主ケース部６１の底面６１Ｃ、および、ケース先端部６２の底面６２Ｃのうち、プリント配線基板２０のケース取付孔２１Ｃに対応する位置にそれぞれ形成されている。

図７に示されるように、シート９０は、ＬＥＤチップ４０が発する光が、導光部６１Ｄの内部で拡散しているように使用者に認識させる機能を有する。シート９０は、ポリエチレンテレフタレートにより形成されている。シート９０は、上面６１Ｂに貼り付けられている。

図８〜図１０を参照して、基板モジュール１の製造工程について説明する。
基板モジュール１の製造工程（以下、「モジュール製造工程」と称する）は、第１工程（図８）、第２工程（図８）、第３工程（図９）、および、第４工程（図９および図１０）を含む。

第１工程においては、プリント配線基板２０とＬＥＤチップ４０とが電気的に接続されることにより、プリント回路板１０が製造される。第１工程においては、ＬＥＤチップ４０が部品配置パターン２３Ａと半田付けされる。

第２工程においては、ケース５０が、プリント回路板１０に取り付けられる。第２工程においては、ケース５０の４つの基板固定部８０が、それぞれ対応するケース取付孔２１Ｃに挿入される。

第３工程においては、４つの基板固定部８０の先端がそれぞれ対応する凹部２７と熱溶着される。これにより、ケース５０とプリント回路板１０とが互いに固定される。なお、基板固定部８０の先端は、基板本体２１の内部に存在している。このため、基板固定部８０の先端は、基板実装面２４から露出していない。

第４工程においては、絶縁シート３０が、基板実装面２４に貼り付けられる。図１０に示されるように、絶縁シート３０は、基板実装面２４の全てのスルーホール２６を覆い、かつ、基板配置パターン２５Ａを避ける態様で基板実装面２４に貼り付けられる。

図１１〜図１３を参照して、基板モジュール１が制御基板１００に実装される工程について説明する。
基板モジュール１が制御基板１００に実装される工程（以下、「基板実装工程」と称する）は、第１工程（図１１）および第２工程（図１２）を含む。

第１工程においては、スルーホール１１０を有する制御基板１００に、半田１２０が塗布される。半田１２０は、実装前厚さＸＡを有する。実装前厚さＸＡは、半田１２０の表面１２１と裏面１２２との厚さを示す。表面１２１は、基板モジュール１と対向している面を示す。裏面１２２は、制御基板１００と接触している面を示す。実装前厚さＸＡは、一例として、１８０μｍの大きさを有する。

第２工程においては、基板モジュール１が、制御基板１００と半田付けされる。すなわち、基板モジュール１の基板配置パターン２５Ａと半田１２０とが半田付けされる。これにより基板モジュール１と制御基板１００とが電気的に接続される。なお、基板モジュール１が制御基板１００に実装されたあとにおいて、半田１２０は、実装後厚さＸＢを有する。実装後厚さＸＢは、基板モジュール１が制御基板１００に実装されたあとにおける半田１２０の表面１２１と裏面１２２との厚さを示している。実装後厚さＸＢは、実装前厚さＸＡよりも小さい。

図１３に示されるように、基板実装面２４から絶縁シート３０の表面までの厚みであるモジュール側厚さＸＣは、実装後厚さＸＢよりも小さい。
プリント配線基板２０および基板モジュール１は、以下の効果を奏する。

（１）プリント配線基板２０は、絶縁シート３０を有する。絶縁シート３０は、基板実装面２４に接合されている。絶縁シート３０は、スルーホール２６を覆っている。このため、プリント配線基板２０のスルーホール２６は、絶縁されている。このため、プリント配線基板２０は、制御基板１００と短絡しにくい。

（２）プリント配線基板２０は、基板実装工程の第１工程において、高温になるおそれがある。プリント配線基板２０の絶縁シート３０は、ポリイミドを含む材料により形成されている。このため、絶縁シート３０は、耐熱性を有する。このため、プリント配線基板２０は、基板実装工程の第１工程において高温になったときに、絶縁シート３０が熱により変形または焼失することを抑制することができる。

（３）基板モジュール１は、ケース５０を有する。ケース５０は、基板固定部８０を有する。ケース５０は、部品実装面２２側からプリント配線基板２０のケース取付孔２１Ｃに挿入されることにより、プリント配線基板２０に固定されている。

このため、基板モジュール１は、フック等の構成を用いてプリント配線基板２０にケース５０を固定する構成と比較して、プリント配線基板２０とケース５０との間に隙間が形成されにくい。このため、基板モジュール１は、プリント配線基板２０とケース５０との間から水分が浸入することにより、部品側パターン２３が短絡しにくい。

（４）基板モジュール１は、ケース５０を有する。ケース５０は基板固定部８０を有する。基板固定部８０の先端は、基板本体２１の内部に存在している。このため、基板固定部８０の先端は、基板実装面２４から露出していない。このため、基板モジュール１は、制御基板１００に実装するときに、モジュール側厚さＸＣを小さくすることができる。

（５）ＬＥＤチップ４０が発光した光は、プリント配線基板２０とケース５０の側面６１Ａとが接触している部分（以下、「漏れ発生部分」と称する）から外部に漏れるおそれがある。漏れた光の照度は、ＬＥＤチップ４０から離れるにつれて弱くなる。一方、基板モジュール１は、一例として、電気シェーバーの制御基板１００に実装される。基板モジュール１は、電気シェーバーのケースにより周囲を囲まれる。このとき、漏れ発生部分から漏れた光が、基板モジュール１と電気シェーバーのケースとの隙間から使用者に視認されるおそれがある。

基板モジュール１のケース５０は、突出部７０を有する。突出部７０は、側面６１Ａから外方に突出する形状を有する。このため、基板モジュール１は、漏れ発生部分から漏れた光のうち、ＬＥＤチップ４０と距離が近い部分の光、すなわち、照度が強い光が使用者に視認されることを抑制できる。

本プリント配線基板および本基板モジュールは、上記実施形態とは異なるその他の実施形態を含む。その他の実施形態は、上記実施形態の変形例として以下に示されている形態を含む。なお、以下の各変形例は、技術的に矛盾しない範囲において互いに組み合わせることができる。

・実施形態のプリント配線基板２０は、絶縁シート３０を有する。絶縁シート３０は、基板実装面２４に貼り付けられている。絶縁シート３０は、基板実装面２４のスルーホール２６の全体を覆っている。ただし、絶縁シート３０の基板実装面２４に対する貼り付け方は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例の絶縁シートは、基板実装面２４のスルーホール２６の少なくとも一部を覆うように、基板実装面２４に貼り付けられている。

・実施形態のプリント配線基板２０は、凹部２７を有する。ただし、プリント配線基板２０の構成は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例のプリント配線基板は、凹部２７が省略されている。このため、変形例のプリント配線基板は、ケース５０が取り付けられた状態において、基板固定部８０の先端が基板実装面２４に露出している。なお、変形例の場合においても、モジュール側厚さＸＣは、実装後厚さＸＢよりも小さいことが好ましい。

・実施形態のプリント配線基板２０は、基板本体２１を有する。基板本体２１は、ケース取付孔２１Ｃを有する。ケース取付孔２１Ｃは、基板本体２１を貫通している。ただし、基板本体２１の構成は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例の基板本体２１は、ケース取付孔２１Ｃに代えて、または、ケース取付孔２１Ｃに加えて、ケース取付穴を有する。ケース取付穴は、部品実装面２２から基板実装面２４に向けて形成されている。ケース取付穴は、基板本体２１を貫通していない。変形例において、ケース５０の基板固定部８０は、部品実装面２２側からケース取付穴に挿入され、基板本体２１と固定される。

・実施形態のケース５０は、基板固定部８０を有する。基板固定部８０の先端は、凹部２７と熱溶着されている。ただし、基板固定部８０の先端と凹部２７との固定方法は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例の基板固定部８０の先端は、高周波溶着、超音波溶着、接着剤を用いた接着、ケース取付孔２１Ｃへの圧入、または、フック等の部品による接合により凹部２７に固定されている。

・実施形態の絶縁シート３０は、耐熱性を有する材料により形成されている。ただし、絶縁シートを形成する材料は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例の絶縁シートは、耐熱性を有さない材料、例えば、ポリエステルフィルムにより形成されている。

・実施形態の基板モジュール１は、基板固定部８０の先端がケース取付孔２１Ｃに挿入されることにより、ケース５０とプリント回路板１０とを互いに固定している。ただし、ケース５０の構成は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例のケースは、基板固定部８０を有さない。変形例のケースは、フック等によりプリント回路板１０と互いに固定されている。

・実施形態の基板モジュール１のケース５０は、突出部７０を有する。ただし、ケース５０の構成は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例のケースは、突出部７０が省略されている。

・実施形態のプリント回路板１０は、電子部品の一例として、ＬＥＤチップ４０を有する。ただし、プリント回路板１０が有する電子部品は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例のプリント回路板は、電子部品の一例として、トランジスタ、集積回路、メモリ、および、抵抗の少なくとも一つを有する。

・実施形態の基板モジュール１は、７セグメントディスプレイとしての機能を有する。ただし、基板モジュール１の機能は、実施形態に例示された内容に限られない。変形例の基板モジュールは、絵柄等の情報を表示する機能を有する。

１…基板モジュール、１０…プリント回路板、２０…プリント配線基板、２１…基板本体、２１Ａ…主基板部、２１Ｂ…基板先端部、２１Ｃ…ケース取付孔、２２…部品実装面、２３…部品側パターン、２３Ａ…部品配置パターン、２４…基板実装面、２５…基板側パターン、２５Ａ…基板配置パターン、２６…スルーホール、２７…凹部、３０…絶縁シート、４０…ＬＥＤチップ（電子部品）、５０…ケース、６０…ケース本体、６１…主ケース部、６１Ａ…側面、６１Ｂ…上面、６１Ｃ…底面、６１Ｄ…導光部、６２…ケース先端部、６２Ａ…側面、６２Ｂ…上面、６２Ｃ…底面、７０…突出部、８０…基板固定部、９０…シート、１００…制御基板、１１０…スルーホール、１２０…半田、１２１…表面、１２２…裏面、２００…基板モジュール、３００…プリント回路板、３１０…プリント配線板、３１１…部品実装面、３１２…基板実装面、３１３…スルーホール、３２０…電子部品、４００…ケース。

Claims

基板モジュールであって、
前記基板モジュールは、プリント配線基板、電子部品、および、ケースを有し、
前記プリント配線基板は、基板本体、前記電子部品と電気的に接続される部品側パターン、制御基板と電気的に接続される基板側パターン、前記部品側パターンと前記基板側パターンとを電気的に接続する複数のスルーホール、および、前記基板本体に接合される絶縁シートを有し、
前記基板本体は、前記部品側パターンが形成される部品実装面、前記部品実装面と反対側の面であり、前記基板側パターンが形成される基板実装面、および、前記部品実装面から前記基板実装面に向けて形成されるケース取付穴を含み、かつ、前記基板実装面の全面が前記制御基板に実装されるものであり、
前記複数のスルーホールは、前記基板本体を貫通し、
前記絶縁シートは、前記複数のスルーホールの全てを覆うように前記基板実装面に接合され、
前記電子部品は、前記部品側パターンと電気的に接続され、
前記ケースは、基板固定部を有し、
前記基板固定部は、前記部品実装面側から前記ケース取付穴に挿入され、前記基板本体と固定されている
基板モジュール。
前記絶縁シートは、耐熱性を有する材料を含む
請求項１に記載の基板モジュール。
前記電子部品は、発光する機能を有し、
前記ケースは、周面および突出部を有し、
前記周面は、前記部品実装面の少なくとも一部を覆い、前記基板固定部が形成され、
前記突出部は、前記周面から外方に突出する形状を有する
請求項１または２に記載の基板モジュール。