JP7313946B2

JP7313946B2 - 電子部品とその製造方法

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Publication number: JP7313946B2
Application number: JP2019133926A
Authority: JP
Inventors: 正小室; 翔斗木津
Original assignee: ニデックコンポーネンツ株式会社
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2039-07-19
Also published as: EP4002411A4; CN113892305A; US20220088710A1; JP2021018921A; WO2021014761A1; EP4002411A1

Description

本発明の実施形態は、例えば印刷基板の表面に半田付けのみで実装される表面実装型の電子部品とその製造方法に関する。

表面実装型の電子部品（以下、表面実装部品と称す）は、一般に、印刷基板上の半田ペペーストに載置され、半田ペーストがリフローされることにより、印刷基板上に半田付けされる。この後、フラックス等を除去するため印刷基板が洗浄される。この際、表面実装部品内への洗浄液の侵入を防止するため、表面実装部品は、密閉構造とされている。

半田をリフローする際、表面実装部品は、高温に晒されるため、部品内部の空気が膨張する。このため、部品内部の膨張した空気を排出するバルブを備えた表面実装部品が開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開平４－１２９１１３号公報

近似、洗浄可能な表面実装部品であっても、実際は洗浄しないで使用される場合が多い。この場合、表面実装部品は、気密性を必要としない。

このため、気密構造を有し、洗浄可能な部品と、気密構造を持たず、洗浄不要な部品の２種類を用意し、２種類の部品を用途に応じて使用することが考えられる。しかし、気密構造を有する部品と、気密構造を持たない部品を用意する場合、部品の形状を変える必要があり、部品点数が増加して製造コストが増加する。

本発明の実施形態は、部品点数の増加及び製造コストの増加を抑えて、気密型及び非気密型の電子部品を構成することが可能な電子部品とその製造方法を提供する。

本実施形態の電子部品は、部品が収容される凹部を有するハウジングと、前記凹部を覆うカバーと、前記ハウジングの前記凹部の周囲に設けられ、前記カバーを前記ハウジングに固定する不連続な部分を含むレーザ溶着部と、を具備する。

本実施形態の電子部品の製造方法は、部品が収容された凹部を有するハウジングに前記凹部を覆うカバーを設け、前記カバー側からレーザ光を照射し、前記ハウジングの前記凹部の周囲に前記カバーを前記ハウジングに固定する不連続な部分を含むレーザ溶着部を形成する。

本実施形態に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着前の状態を示す一部分解した斜視図。本実施形態に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の状態を示す斜視図。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図。図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。本実施形態に係る電子部品の製造に適用されるレーザ溶着装置の一例を示す断面図。本実施形態に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の別の状態を示す斜視図。本実施形態に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の状態を示す平面図。本実施形態に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の別の状態を示す平面図。本実施形態の第１変形例に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の状態を示す平面図。本実施形態の第２変形例に係る電子部品を示すものであり、レーザ溶着後の状態を示す平面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

（実施形態）
図１乃至図４は、実施形態に係る電子部品１０を示している。電子部品１０は表面実装部品であり、デュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）スイッチ、例えばロータリースイッチの場合を示している。しかし、本実施形態は、スイッチに限定されるものではなく、その他の電子部品に適用することが可能である。

電子部品１０は、例えばケースとしてのハウジング１１と、カバー１２と、スイッチ機構１３と、操作子１４と、Ｏリング１５を具備している。ハウジング１１は、例えば後述するようにレーザ光を吸収し、溶融可能な樹脂により形成され、スイッチ機構１３が収容される凹部１１ａを有している。さらに、ハウジング１１の凹部１１ａの周囲には、レーザ光を吸収して溶融される突起１１ｂが連続的に設けられている。

突起１１ｂは、溶融された状態において、カバー１２をハウジング１１に固定する。しかし、突起１１ｂは、省略することも可能である。すなわち、凹部１１ａの周囲のハウジング１１を溶融し、カバー１２をハウジング１１に十分に接合でき、凹部１１ａ内の気密性を保持することが可能であれば、突起１１ｂは省略できる。

カバー１２は、透光性樹脂により形成され、カバー１２の中央部には、開口部１２ａが設けられている。開口部１２ａ内には、操作子１４が回転可能に挿入される。操作子１４は、スイッチ機構１３に連結され、スイッチ機構１３をオン又はオフに切り替えるために操作される。

操作子１４とカバー１２との間は気密構造とされ、ハウジング１１の内部への水分や塵埃の侵入が防止される。具体的には、操作子１４の周囲とカバー１２の間には、例えばゴム製のＯリング１５が設けられる。

スイッチ機構１３の構成は、本実施形態の本質ではないため、具体的な構成は示していない。しかし、スイッチ機構１３は、図示せぬ複数の固定接点と、コモン接点と、操作子１４に連結され、固定接点とコモン接点を電気的に接続する可動接点などを含むことが可能である。

（製造方法）
図５は、本実施形態に係る電子部品の製造に適用されるレーザ溶着装置２１の一例を示している。

レーザ溶着装置２１は、基台２２、第１治具２３、押圧部材２４、透明板２５、第２治具２６などを具備している。例えば金属製の基台２２は、開口部２２ａを有し、開口部２２ａ内に金属製の第１治具２３が配置される。第１治具２３は、押圧部材２４の上に載置される。

電子部品１０は、第１治具２３の上に載置される。電子部品１０の上には、例えばガラス製の透明板２５が載置され、透明板２５は、金属製の第２治具２６により抑えられる。第２治具２６は、電子部品１０の上面の面積より大きな面積の開口部２６ａを有し、第２治具２６の開口部２６ａの周囲が透明板２５に当接される。この状態において、第１治具２３が押圧部材２４によって、透明板２５側に押圧されることにより、第１治具２３と透明板２５の間の電子部品１０は、これらにより抑えられる。

図１に示すように、電子部品１０の製造時、先ず、ハウジング１１の凹部１１ａ内にスイッチ機構１３及び操作子１４が組み込まれる。次いで、図２に示すように、カバー１２が突起１１ｂの上に載置され、カバー１２によりハウジング１１の凹部１１ａが覆われる。

このように、カバー１２がハウジング１１に載置された状態において、図５に示すように、電子部品１０がレーザ溶着装置２１の第１治具２３と透明板２５との間にセットされる。このため、カバー１２がハウジング１１に押し付けられる。

この状態において、レーザ光１６が第２治具２６の開口部２６aから透明板２５を通して電子部品１０に照射される。レーザ光１６の照射位置は、ハウジング１１の周囲に設けられた突起１１ｂに対応し、突起１１ｂに沿ってレーザ光１６が移動される。

具体的には、図２、図３に示すように、レーザ光１６は、カバー１２側から突起１１ｂに照射される。電子部品１０のカバー１２は、透光性の樹脂であり、ハウジング１１は、吸光性の樹脂により形成されている。このため、カバー１２を透過し、突起１１ｂにレーザ光１６が照射され、突起１１ｂは、レーザ光１６を吸収して溶融される。したがって、溶融された突起１１ｂによりカバー１２がハウジング１１に溶着される。

気密構造を有し、洗浄可能な電子部品１０を製造する場合、図２に点線の矢印で示すように、レーザ光１６は、突起１１ｂに沿って、凹部１１ａの全周囲を移動する。すなわち、レーザ光１６は、凹部１１ａの全周囲に亘って連続的に照射され、照射開始位置と、照射終了位置が一致される。

このため、図２に示すように、ハウジング１１の凹部１１ａの全周囲には、溶着部１７が連続的に形成され、この溶着部１７によりカバー１２の全周囲がハウジング１１の全周囲に溶着される。このため、図４に示すように、ハウジング１１の凹部１１ａは、カバー１２により密閉され、気密構造を有し、洗浄可能な電子部品１０が完成される。

一方、気密構造を持たず、洗浄不要な電子部品１０を製造する場合、レーザ光１６の照射パターンが変更される。

具体的には、図６に示すように、レーザ光１６の照射開始位置と照射終了位置が離れており、照射開始位置と照射終了位置の間にレーザ光１６の未照射部１８が存在する。すなわち、カバー１２をハウジング１１に固定する溶着部１７は、凹部１１ａの周囲に不連続に形成される。このため、カバー１２がハウジング１１に溶着されていない不連続な部分としての未溶着部１９が形成される。これにより、カバー１２の周囲の大部分は、ハウジング１１に固定され、未溶着部１９において、ハウジング１１とカバー１２との間に僅かな間隙が形成される。具体的には、未溶融で圧力によりごく僅かに潰された突起１１ｂとカバー１２との間に間隙が形成される。したがって、気密構造を持たず、洗浄不要な電子部品１０が完成される。突起１１ｂとカバー１２との間の間隙は、僅かである。このため、間隙から凹部１１ａ内に塵埃が侵入することを防止できる。

尚、気密構造を有し、洗浄可能な電子部品と、気密構造を持たず、洗浄不要な電子部品の２種類の製品を製造しておく必要はない。例えば、先ず、未溶着部１９を有する洗浄不要な電子部品１０のみを製造しておき、洗浄可能な電子部品が必要となった場合、未溶着部１９にレーザ光１６を照射して溶着部１７を形成することにより、気密構造を有する洗浄可能な電子部品を製造することが可能である。

図７Ａは、気密構造を有し、洗浄可能な電子部品１０を示しており、凹部１１ａの全周囲は、ハウジング１１とカバー１２とを接合する溶着部１７により完全に囲まれている。

図７Ｂは、気密構造を有さず、洗浄不要な電子部品１０を示しており、溶着部１７は、凹部１１ａの周囲の大部分に形成され、一部分に未溶着部１９が形成されている。

図７Ｃは、気密構造を持たない部品の第１変形例を示している。未溶着部１９は、１箇所に限らず複数個所に形成されてもよい。図７Ｃに示す第１変形例の場合、四角形のハウジング１１の対角の位置に２つの未溶着部１９を形成している。未溶着部１９の位置は、角部に限定されるものではなく、４つの辺の一部であってもよい。このように、複数の未溶着部１９を形成する場合、未溶着部１９に対応する位置において、レーザ光１６の照射を停止すればよい。

上記実施形態において、レーザ光１６の照射は、凹部１１ａの周囲に１回行われている。しかし、これに限らず、凹部１１ａの周囲のハウジング１１の幅の範囲において、複数回照射してもよい。

図７Ｄは、気密構造を持たない部品の第２変形例を示している。図７Ｄに示す第２変形例の場合、レーザ光１６の照射は、凹部１１ａの周囲に例えば２重に行われている。このため、外側の第１溶着部１７ａと内側の第２溶着部１７ｂが形成される。

外側の第１溶着部１７ａと内側の第２溶着部１７ｂは、それぞれ１つの未溶着部１９を有している。第１溶着部１７ａの未溶着部１９は、四角形のハウジング１１の１つの角部に配置され、第２溶着部１７ｂの未溶着部１９は、四角形のハウジング１１の別の角部に配置されている。未溶着部１９の数、及び位置は、これに限定されるものではない。

この構成の場合、リフロー時において、凹部１１ａ内の膨張した空気を第２溶着部１７ｂの未溶着部１９、第１溶着部１７ａの未溶着部１９を経由してハウジング１１の外部に排出することができる。しかも、第２溶着部１７ｂの未溶着部１９が離れた位置に形成されているため、凹部１１ａ内に塵埃が侵入することを防止することが可能であり、図７Ｂ、７Ｃに示す例の場合より塵埃の侵入阻止性能が高い。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、ハウジング１１とカバー１２は、レーザ光１６を用いて溶着され、レーザ光１６の照射パターンを変えることにより、気密性を有する洗浄可能な電子部品と、気密性を持たず、洗浄不要な電子部品を製造することができる。このため、洗浄可能な電子部品と、洗浄不要な電子部品を共通の部品を用いて製造することが可能である。したがって、部品点数の増加を抑えて、異なる機能を有する製品を製造することが可能であり、製造コストの増加を抑えることが可能である。

一般に、例えば超音波溶着により洗浄可能な電子部品と、洗浄不要な電子部品を製造する場合、電子部品の構造を一部変えたり、超音波振動を印加する装置の一部を変えたりする必要がある。

例えば電子部品の構造を変える場合、洗浄可能な電子部品については、ハウジングの凹部の全周囲に突起を設け、洗浄不要な電子部品については、凹部の周囲の一部を除いて突起を設ける必要がある。

また、超音波振動を印加する装置の構造を変える場合、洗浄可能な電子部品については、超音波振動をハウジングの凹部の全周囲に印加するための部品を用意し、洗浄不要な電子部品については、超音波振動を凹部の周囲の一部を除いて印加するための部品を用意する必要がある。

このため、電子部品の構造を変える場合、電子部品の部品点数が増加し、超音波振動を印加する装置の構造を変える場合、製造装置の部品点数が増加する。したがって、いずれの場合も製品の製造コストが増加する。

これに対して、本実施形態の場合、レーザ光１６の照射パターンを変えるだけで、異なる機能を有する製品を製造することができるため、電子部品の部品点数や、製造装置の部品点数の増加を抑制でき、製造コストの増加を抑えることが可能である。

また、本実施形態によれば、未溶着部１９を有する洗浄不要な電子部品１０のみを予め製造し、洗浄可能な電子部品が必要な場合、未溶着部１９にレーザ光１６を照射することにより、気密構造を有する洗浄可能な電子部品を製造することが可能である。この場合、洗浄可能な電子部品と、洗浄不要な電子部品の両方を在庫として用意する必要がない。したがって、在庫の数を削減することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…電子部品、１１…ハウジング、１１ａ…凹部、１１ｂ…突起、１２…カバー、１３…スイッチ機構、１７…溶着部、１９…未溶着部（不連続な部分）。

Claims

部品が収容される凹部を有するハウジングと、
前記凹部を覆うカバーと、
前記ハウジングの前記凹部の周囲に設けられ、前記カバーを前記ハウジングに固定する不連続な部分を含むレーザ溶着部と、
を具備することを特徴とする電子部品。
前記不連続な部分は、未溶着部であることを特徴とする請求項１記載の電子部品。
前記レーザ溶着部は、第１未溶着部を含む第１レーザ溶着部と、第２未溶着部を含む第２レーザ溶着部を含み、前記第１未溶着部と前記第２未溶着部は、前記凹部の周囲において、互いに離れた位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の電子部品。
部品が収容された凹部を有するハウジングに前記凹部を覆うカバーを設け、
前記カバー側からレーザ光を照射し、前記ハウジングの前記凹部の周囲に前記カバーを前記ハウジングに固定する不連続な部分を含むレーザ溶着部を形成する
ことを特徴とする電子部品の製造方法。
前記不連続な部分は、未溶着部であることを特徴とする請求項４記載の電子部品の製造方法。
前記未溶着部は、前記レーザ光を照射して前記レーザ溶着部に変更されることを特徴とする請求項５記載の電子部品の製造方法。