JP6565569B2

JP6565569B2 - 回路基板および電源装置

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Publication number: JP6565569B2
Application number: JP2015199017A
Authority: JP
Inventors: 一治北谷; 泰伸野口
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-10-07
Also published as: US20170105285A1; JP2017073452A; US9942988B2; DE102016219238A1

Description

本発明は、バスバーおよび電子部品が基板本体に実装された回路基板、並びにそのような回路基板を備えて構成された電源装置に関するものである。

例えば、下記の特許文献には、バスバーおよび電子部品が基板に実装された回路基板が開示されている。なお、以下の説明においては、電子部品等の実装対象である「基板」と、電子部品が実装された状態の実装体としての「回路基板」との区別を容易とするために、実装対象の「基板」を「基板本体」ともいう。

この回路基板では、基板本体に取り付けられるバスバーにおけるリード挿入孔の周辺部位、およびリード挿入孔を挿通させた電子部品のリード（接続端子）が露出するように穿孔部が基板本体に形成されている。これにより、この回路基板では、基板本体に直接実装される他の電子部品のリード（基板本体に設けられたリード挿入孔を挿通させられて先端部が基板本体の裏面側に突出させられたリード）を半田ディップによって基板本体に半田付けする際に、基板本体の裏面側から穿孔部内に半田を進入させて、リード挿入孔を挿通させられているリードをバスバーに半田付けすることが可能となっている。

特開２０１１−２５８６１２号公報（第４−７頁、第１−５図）

ところが、上記特許文献に開示されている回路基板には、以下のような改善すべき課題が存在する。すなわち、上記特許文献に開示の回路基板では、基板本体に穿孔部を設けることにより、半田ディップに際して基板本体の裏面側から穿孔部内に半田を進入させ、これにより、基板本体の部品実装面側に配設されているバスバーに電子部品のリードを半田付けする構成が採用されている。

この場合、電源装置等を構成する回路基板の基板本体は、十分な物理的強度を確保するために、ある程度の厚みを有している必要がある。このため、基板本体に設けた穿孔部が小さ過ぎる（狭過ぎる）場合には、基板本体の部品実装面側に配設されているバスバーや、バスバーのリード挿入孔を挿通させられたリードに対して、基板本体の裏面側から、半田付けに必要な十分な量の半田が供給されず、これに起因して、バスバーに対するリードの半田付け不良が生じるおそれがある。

一方、基板本体に十分に大きい（十分に広い）穿孔部を設けることにより、基板本体がある程度厚くても、バスバーやリードに対して、基板本体の裏面側から十分な量の半田を確実に供給することが可能となる。しかしながら、穿孔部が大き過ぎる（広過ぎる）場合には、穿孔部の部位に配線パターン等を形成できないことに起因して、基板本体の小形化が困難となるだけでなく、基板本体の物理的強度が低下するおそれがある。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、基板本体の物理的強度の低下や基板本体の大形化を招くことなく、バスバーに対して接続端子を確実に半田付けし得る回路基板および電源装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明に係る回路基板は、基板本体、当該基板本体の部品実装面側に配設されたバスバー、および前記基板本体の前記部品実装面側に配設されると共に前記バスバーの基部から延出させられた部品接続用端部に複数の接続端子のうちの少なくとも１つが半田付けされた電子部品を備え、前記基板本体には、前記部品接続用端部を挿入可能な開口部が設けられ、前記部品接続用端部には、前記接続端子を挿通可能な第１の挿通部が設けられ、前記バスバーは、前記部品接続用端部において前記第１の挿通部を挿通させた前記接続端子が突出する側の半田付け面が、前記基板本体の前記部品実装面よりも当該基板本体の裏面側に位置するように当該部品接続用端部が前記開口部に挿入された状態で当該基板本体に固定されている回路基板であって、前記電子部品の前記各接続端子のうちの１つが前記部品接続用端部に半田付けされた前記バスバーとしての第１のバスバー、および当該各接続端子のうちの他の１つが前記部品接続用端部に半田付けされた前記バスバーとしての第２のバスバーを備え、前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーのいずれか一方には、第２の挿通部が設けられて、他方の前記部品接続用端部に半田付けされている前記接続端子が当該第２の挿通部を挿通させられている。

また、本発明に係る電源装置は、上記の回路基板を備えて構成されている。

本発明に係る回路基板では、バスバーの部品接続用端部を挿入可能な開口部が基板本体に設けられ、かつ部品接続用端部の半田付け面が基板本体の部品実装面よりも部品実装面の裏面側に位置するように部品接続用端部が開口部に挿入された状態でバスバーが基板本体に固定されている。また、本発明に係る電源装置では、上記の回路基板を備えて構成されている。

したがって、本発明に係る回路基板および電源装置によれば、十分な物理的強度を確保するために基板本体の厚みを十分に厚くした場合においても、部品接続用端部の半田付け面を基板本体の部品実装面よりも裏面側に位置させたことにより、過剰に大きな開口部を形成することなく、開口部を挿通させた接続端子、および部品接続用端部の半田付け面に対して十分な量の半田を確実に供給することができる。これにより、基板本体の物理的強度の低下を招くことなく、部品接続用端部に対して接続端子を迅速かつ確実に半田付けすることができる結果、接続端子が確実に半田付けされた回路基板および電源装置を提供することができる。また、大きな開口部が不要となる分だけ、基板本体において配線パターンを形成可能な領域が広くなるため、基板本体（回路基板）を十分に小形化することができる。

さらに、本発明に係る回路基板および電源装置によれば、第１のバスバーおよび第２のバスバーのいずれか一方に第２の挿通部を設けると共に、他方のバスバーにおける部品接続用端部に半田付けされている接続端子を、一方のバスバーにおける第２の挿通部に挿通させたことにより、一方のバスバーの基部における第２の挿通部の近傍と、他方のバスバーの部品接続用端部における第１の挿通部の近傍とを基板本体の厚み方向で重ねて両バスバーを配置することができるため、基板本体の実装可能面積を有効利用することが可能となり、これにより、基板本体（回路基板）を一層小形化することができる。

電源装置１の外観斜視図である。基板本体１０、コンデンサ１１およびバスバー１２，１３以外の構成要素についての図示を省略した回路基板２の外観斜視図である。図２に示す回路基板２の分解斜視図である。図２に示す回路基板２の断面図である。回路基板２の製造方法について説明するための基板本体１０およびバスバー１２，１３の断面図である。

以下、回路基板および電源装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に示す電源装置１は、「電源装置」の一例であって、ケーシング３内に回路基板２が収容されると共に、回路基板２に実装されている電子部品を冷却するためのファン（図示せず）がケーシング３に取り付けられて構成されている。

回路基板２は、「回路基板」の一例である電子部品実装体（電源回路実装体）であって、コンデンサ１１等の各種電子部品やバスバー１２，１３（図２〜４参照）が基板本体１０（「基板本体」の一例）における部品実装面Ｆａに実装されている。なお、図２〜４においては、回路基板２（電源装置１）の特徴に関する理解を容易とするために、基板本体１０、コンデンサ１１およびバスバー１２，１３以外の構成要素についての図示を省略している。

コンデンサ１１は、「電子部品」の一例であって、基板本体１０の部品実装面Ｆａ側にバスバー１２，１３を介して実装されている。このコンデンサ１１は、図３，４に示すように、「複数の接続端子」の一例である接続端子１１ｂ（正極端子）および接続端子１１ｃ（負極端子）が本体部１１ａの底面から下方に向かってそれぞれ突出させられている。なお、図４では、コンデンサ１１における本体部１１ａの内部構造に関する図示を省略している。

バスバー１２，１３は、「第１のバスバー」および「第２のバスバー」の一例であって、図２に示すように、基板本体１０の部品実装面Ｆａ側にコンデンサ１１と共に実装されている。また、本例の回路基板２では、図３に示すように、一例として、バスバー１２を基板本体１０に固定するための固定用凸部２２、およびコンデンサ１１の接続端子１１ｂを接続するための部品接続用端部２３が基部２１から延出するようにしてバスバー１２に設けられている。さらに、本例の回路基板２では、バスバー１３を基板本体１０に固定するための固定用凸部３２、およびコンデンサ１１の接続端子１１ｃを接続するための部品接続用端部３３が基部３１から延出するようにしてバスバー１３に設けられている。

また、図４，５に示すように、バスバー１２の部品接続用端部２３には、「第１の挿通部」の一例である挿通孔２３ａが設けられ、バスバー１３の部品接続用端部３３には、「第１の挿通部」の他の一例である挿通孔３３ａが設けられている。この場合、図３に示すように、部品接続用端部２３，３３は、接続端子１１ｂ，１１ｃを半田付けするのに必要十分な幅の平面視帯状に形成されると共に、図４に示すように、バスバー１２，１３が基板本体１０に固定された状態において、半田付け面Ｆｃ（挿通孔２３ａ，３３ａを挿通させた接続端子１１ｂ，１１ｃが突出する面：挿通孔２３ａ，３３ａを挿通させられた接続端子１１ｂ，１１ｃを基板本体１０の裏面Ｆｂ側から半田付けする面）が基板本体１０の部品実装面Ｆａおよび裏面Ｆｂと平行になるように折り曲げられている。

さらに、図４，５に示すように、バスバー１３の基部３１には、「第２の挿通部」の一例である挿通孔３１ａが設けられている。この場合、挿通孔３１ａは、バスバー１２の部品接続用端部２３に接続される接続端子１１ｂをバスバー１３に対して非接触状態で挿通可能な大きさに形成されている（バスバー１３が「第１のバスバーおよび第２のバスバーのいずれか一方」で、バスバー１２が「他方」の構成の例）。

また、本例の回路基板２では、図３に示すように、バスバー１２の固定用凸部２２を挿入可能な挿通孔１０ａ、バスバー１３の固定用凸部３２を挿入可能な挿通孔１０ｂ、およびバスバー１２，１３の部品接続用端部２３，３３を挿入可能な挿入孔１０ｃが基板本体１０に設けられている。この場合、挿入孔１０ｃは、「開口部」の一例であって、図４に示すように、コンデンサ１１における接続端子１１ｂ，１１ｃの位置に応じて近接配置される１組の部品接続用端部２３，３３を一緒に挿入可能な大きさに開口されている。

この電源装置１の製造に際しては、まず、回路基板２を製造する。具体的には、電源回路を構成する各種構成要素を基板本体１０の部品実装面Ｆａ側に実装する。なお、回路基板２（電源装置１）の構成および製造方法に関する理解を容易とするために、コンデンサ１１およびバスバー１２，１３以外の構成要素についての詳細な説明を省略する。

まず、各固定用凸部２２を基板本体１０の各挿通孔１０ａにそれぞれ挿入するようにしてバスバー１２を基板本体１０の部品実装面Ｆａ側に配置する。この際には、図５に示すように、各部品接続用端部２３が基板本体１０の挿入孔１０ｃ内にそれぞれ挿入されて各部品接続用端部２３の半田付け面Ｆｃが基板本体１０の部品実装面Ｆａよりも裏面Ｆｂ側に位置した状態（本例では、半田付け面Ｆｃが、「部品実装面Ｆａと裏面Ｆｂとの間」、「挿通孔１０ａ内」、「基板本体１０の厚み内」に位置した状態）となる。

次いで、各固定用凸部３２を基板本体１０の各挿通孔１０ｂにそれぞれ挿入するようにしてバスバー１３を基板本体１０の部品実装面Ｆａ側に配置する。この際には、同図に示すように、各部品接続用端部３３が基板本体１０の挿入孔１０ｃ内にそれぞれ挿入されて各部品接続用端部３３の半田付け面Ｆｃが、バスバー１２における部品接続用端部２３の半田付け面Ｆｃと並んで基板本体１０の部品実装面Ｆａよりも裏面Ｆｂ側に位置した状態（本例では、半田付け面Ｆｃが部品実装面Ｆａと裏面Ｆｂとの間（挿通孔１０ａ内）に位置した状態）となる。

また、バスバー１２，１３を基板本体１０の部品実装面Ｆａ側に配置した状態（各固定用凸部２２，３２および各挿通孔１０ａ，１０ｂによってバスバー１２，１３が基板本体１０に対して位置決めされた状態）においては、同図に示すように、バスバー１２の挿通孔２３ａと、バスバー１３の挿通孔３１ａとが基板本体１０の厚み方向（部品実装面Ｆａおよび裏面Ｆｂに対して直交する方向：同図における上下方向）において重なった状態となる。

続いて、各コンデンサ１１をバスバー１２，１３における部品接続用端部２３，３３の上方に配置する。具体的には、バスバー１３の挿通孔３１ａを挿通させた接続端子１１ｂをバスバー１２における部品接続用端部２３の挿通孔２３ａに挿通させ、かつ接続端子１１ｃをバスバー１３における部品接続用端部３３の挿通孔３３ａに挿通させる。

この際には、図４に示すように、コンデンサ１１の本体部１１ａにおける底面が、バスバー１３の基部３１における挿通孔３１ａの形成部位に接した状態となり、バスバー１３が台座として機能して、コンデンサ１１（本体部１１ａ）がバスバー１３によって支持された状態となる。これにより、後述するように半田付けを完了した状態において、本体部１１ａの重量や、本体部１１ａに加わる外力（例えば、本体部１１ａに対してヒートシンクなどを押し付ける力）が接続端子１１ｂ，１１ｃだけに加わって接続端子１１ｂ，１１ｃが変形する事態が好適に回避される。

次いで、コンデンサ１１およびバスバー１２，１３以外の構成要素を部品実装面Ｆａ上に配置し、その状態の基板本体１０における裏面Ｆｂを半田ディップ槽内の半田に浸す（半田ディップの実施）。この際には、図４に示すように、各構成要素の接続端子や固定用凸部（図示せず）が基板本体１０に半田付けされると共に、固定用凸部２２，３２が基板本体１０に半田付けされてバスバー１２，１３が基板本体１０に固定され、かつ接続端子１１ｂ，１１ｃが部品接続用端部２３，３３に半田付けされてバスバー１２，１３にそれぞれ接続される。

この場合、本例の回路基板２（電源装置１）では、前述したように、基板本体１０の部品実装面Ｆａ側にバスバー１２，１３を配置した状態において、部品接続用端部２３，３３の半田付け面Ｆｃが基板本体１０の部品実装面Ｆａよりも裏面Ｆｂ側に位置した状態となっている。したがって、物理的強度を十分に高くするために基板本体１０の厚みを十分に厚手にしているにも拘わらず、半田ディップの実施に際して基板本体１０の裏面Ｆｂをディップ槽内の半田に浸したときに、裏面Ｆｂの近傍に位置している部品接続用端部２３，３３の半田付け面Ｆｃ、および挿通孔２３ａ，３３ａを挿通させられて半田付け面Ｆｃから下方に突出させられている接続端子１１ｂ，１１ｃに対して、十分な量の半田が供給される。これにより、図４に示すように、供給された半田により、接続端子１１ｂがバスバー１２の部品接続用端部２３に確実に半田付けされると共に、接続端子１１ｃがバスバー１３の部品接続用端部３３に確実に半田付けされる。

また、本例の回路基板２（電源装置１）では、前述したように、部品接続用端部２３，３３が、接続端子１１ｂ，１１ｃを半田付けするのに必要十分な幅の平面視帯状に形成されている。したがって、部品接続用端部２３，３３が半田に接した際に、部品接続用端部２３，３３から基部２１，３１に伝熱し難くなっており、半田付け面Ｆｃに半田が好適に密着する程度まで部品接続用端部２３，３３を短時間で温度上昇させる。これにより、部品接続用端部２３，３３に接続端子１１ｂ，１１ｃを迅速かつ確実に半田付けする（両者を好適に接合させる）ことが可能となっている。

この後、ケーシング３に取り付けたファンを回路基板２に接続すると共に、その回路基板２を収容するようにしてケーシング３を組み立てることにより、図１に示すように、電源装置１が完成する。

このように、この回路基板２では、バスバー１２，１３の部品接続用端部２３，３３を挿入可能な挿入孔１０ｃが基板本体１０に設けられ、かつ部品接続用端部２３，３３の半田付け面Ｆｃが基板本体１０の部品実装面Ｆａよりも裏面Ｆｂ側に位置するように部品接続用端部２３，３３が挿入孔１０ｃに挿入された状態でバスバー１２，１３が基板本体１０に固定されている。また、この電源装置１では、上記の回路基板２を備えて構成されている。

したがって、この回路基板２および電源装置１によれば、十分な物理的強度を確保するために基板本体１０の厚みを十分に厚くした場合においても、部品接続用端部２３，３３の半田付け面Ｆｃを基板本体１０の部品実装面Ｆａよりも裏面Ｆｂ側に位置させたことにより、過剰に大きな「開口部」を形成することなく、挿通孔２３ａ，３３ａを挿通させた接続端子１１ｂ，１１ｃ、および部品接続用端部２３，３３の半田付け面Ｆｃに対して十分な量の半田を確実に供給することができる。これにより、基板本体１０の物理的強度の低下を招くことなく、部品接続用端部２３，３３に対して接続端子１１ｂ，１１ｃを迅速かつ確実に半田付けすることができる結果、接続端子１１ｂ，１１ｃが確実に半田付けされた回路基板２および電源装置１を提供することができる。また、大きな「開口部」が不要となる分だけ、基板本体１０において配線パターンを形成可能な領域が広くなるため、基板本体１０（回路基板２）を十分に小形化することができる。

さらに、この回路基板２および電源装置１によれば、バスバー１３に挿通孔３１ａを設けると共に、バスバー１２の部品接続用端部２３に半田付けされている接続端子１１ｂを、バスバー１３における挿通孔３１ａに挿通させたことにより、バスバー１２の部品接続用端部２３における挿通孔２３ａの近傍と、バスバー１３の基部３１における挿通孔３１ａの近傍とを基板本体１０の厚み方向で重ねてバスバー１２，１３を配置することができるため、基板本体１０の実装可能面積を有効利用することが可能となり、これにより、基板本体１０（回路基板２）を一層小形化することができる。

なお、「回路基板」および「電源装置」の構成は、上記の回路基板２および電源装置１の構成の例に限定されない。例えば、半田付け面Ｆｃが基板本体１０における部品実装面Ｆａと裏面Ｆｂとの間（基板本体１０の厚み内）に位置するように部品接続用端部２３，３３を挿入孔１０ｃに挿入した状態でバスバー１２，１３を基板本体１０に固定した例について説明したが、「半田付け面」が基板本体１０の裏面Ｆｂよりも下方に位置するように（「部品接続用端部」が裏面Ｆｂから突出するように）「部品接続用端部」を挿入孔１０ｃに挿入した状態において「バスバー」を基板本体１０に固定することもできる。このような構成を採用した場合においても、「部品接続用端部」に対して接続端子１１ｂ，１１を迅速かつ確実に半田付けすることができる。

また、バスバー１２の部品接続用端部２３、およびバスバー１３の部品接続用端部３３を一緒に挿入可能な挿入孔１０ｃを「開口部」として基板本体１０に設けた構成を例に挙げて説明したが、「第１のバスバー」における「部品接続用端部」および「第２のバスバー」における「部品接続用端部」がある程度離間しているとき、すなわち、両「バスバー」に半田付けすべき「接続端子」が大きく離間している大きな「電子部品」を両「バスバー」に半田付けするときには、「第１のバスバー」における「部品接続用端部」を挿入するための「開口部」と、「第２のバスバー」における「部品接続用端部」を挿入するための「開口部」とを別個独立して「基板本体」に設ける構成を採用することができる。

また、「開口部」の開口形状は、挿入孔１０ｃのような孔形状に限定されず、「基板本体」の外縁部近傍に「開口部」を設ける場合には、「基板本体」の外縁部から内側領域に亘って切り欠いた切欠き形状の「開口部」を設けることもできる。さらに、「第１の挿通部」および「第２の挿通部」の開口形状についても、挿通孔２３ａ，３３ａや挿通孔３１ａのような孔形状に限定されずに切欠き形状とすることもできる。

また、「バスバー」に半田付けする「電子部品」は、上記の例示におけるコンデンサ１１のようなコンデンサに限定されず、インダクタやダイオードなどの各種の電子部品」がこれに含まれる。この場合、「バスバー」に半田付けする「電子部品」の「接続端子」の数は２本に限定されず、３本以上の複数本の「接続端子」を備えた「電子部品」を「バスバー」に半田付けして「回路基板」を構成することができる。さらに、バスバー１２，１３の２つを備えた構成を例に挙げて説明したが、３つ以上の複数個の「バスバー」を備えて「回路基板」を構成することができる。

また、電源装置１を構成する回路基板２の例について説明したが、「回路基板」は、回路基板２のような電源回路実装体に限定されず、他の用途の各種の回路を構成する電子部品実装体がこれに含まれる。加えて、半田ディップによって「バスバー」の「部品接続用端部」に「接続端子」を半田付けする例について説明したが、半田付け方法は半田ディップに限定されず、半田ごてを用いた手作業で半田付けする際にも、「バスバー」の「部品接続用端部」における「半田付け面」を「基板本体」の「部品実装面」よりもその「裏面」側に位置させる構成を採用することで、「部品接続用端部」に「接続端子」を迅速かつ確実に、しかも容易に半田付けすることができる。

１電源装置
２回路基板
１０基板本体
１０ａ，１０ｂ挿通孔
１０ｃ挿入孔
１１コンデンサ
１１ａ本体部
１１ｂ，１１ｃ接続端子
１２，１３バスバー
２１，３１基部
２２，３２固定用凸部
２３，３３部品接続用端部
２３ａ，３３ａ挿通孔
３１ａ挿通孔
Ｆａ部品実装面
Ｆｂ裏面
Ｆｃ半田付け面

Claims

基板本体、当該基板本体の部品実装面側に配設されたバスバー、および前記基板本体の前記部品実装面側に配設されると共に前記バスバーの基部から延出させられた部品接続用端部に複数の接続端子のうちの少なくとも１つが半田付けされた電子部品を備え、
前記基板本体には、前記部品接続用端部を挿入可能な開口部が設けられ、
前記部品接続用端部には、前記接続端子を挿通可能な第１の挿通部が設けられ、
前記バスバーは、前記部品接続用端部において前記第１の挿通部を挿通させた前記接続端子が突出する側の半田付け面が、前記基板本体の前記部品実装面よりも当該基板本体の裏面側に位置するように当該部品接続用端部が前記開口部に挿入された状態で当該基板本体に固定されている回路基板であって、
前記電子部品の前記各接続端子のうちの１つが前記部品接続用端部に半田付けされた前記バスバーとしての第１のバスバー、および当該各接続端子のうちの他の１つが前記部品接続用端部に半田付けされた前記バスバーとしての第２のバスバーを備え、
前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーのいずれか一方には、第２の挿通部が設けられて、他方の前記部品接続用端部に半田付けされている前記接続端子が当該第２の挿通部を挿通させられている回路基板。
請求項１記載の回路基板を備えて構成された電源装置。