(57)【要約】  本発明に係るプリント基板組立体は、第１表面と、該第１表面の反対側の表面である第２表面とを有し、スリット部が形成された第１プリント基板と、第３表面と、該第３表面の反対側の表面である第４表面と、第１端部と、該第１端部とは反対側の端部である第２端部とを有し、前記第１端部が前記スリット部に挿入され、該第１端部の先端が前記第２表面から突出している第２プリント基板と、を備え、前記第１プリント基板は、前記第２表面に、前記スリット部の長手方向に沿って設けられた複数の第１電極を備え、前記第２プリント基板は、前記第１端部における前記第３表面及び前記第４表面に、複数の前記第１電極とはんだで接合された複数の第２電極を備え、前記第１プリント基板は、さらに、前記第１表面に固定された固定体を備え、前記第２プリント基板は、接着物質によって前記固定体に接着されている。
2019087352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、該第１表面の反対側の表面である第２表面とを有し、前記第１表面から前記第２表面に貫通するスリット部が形成された第１プリント基板と、
第３表面と、該第３表面の反対側の表面である第４表面と、第１端部と、該第１端部とは反対側の端部である第２端部とを有し、前記第１端部が前記スリット部に挿入され、該第１端部の先端が前記第２表面から突出している第２プリント基板と、
を備え、
前記第１プリント基板は、前記第１表面及び前記第２表面のうちの少なくとも一方に、前記スリット部の長手方向に沿って設けられた複数の第１電極を備え、
前記第２プリント基板は、前記第１端部における前記第３表面及び前記第４表面のうちの少なくとも一方に、複数の前記第１電極とはんだで接合された複数の第２電極を備え、
前記第１プリント基板は、さらに、前記第１表面に固定された固定体を備え、
前記第２プリント基板は、接着物質によって前記固定体に接着されているプリント基板組立体。
【請求項２】
前記第１プリント基板の前記第１表面から前記第２プリント基板の前記第２端部の先端までの長さを高さＨとした場合、
前記第２プリント基板は、前記第１表面から０．１×Ｈ以上前記第２端部側の位置で、前記固定体に接着されている請求項１に記載のプリント基板組立体。
【請求項３】
前記第２プリント基板は、前記第１表面から（Ｈ／２）＋１０ｍｍ以下となる位置で前記固定体に接着されている請求項２に記載のプリント基板組立体。
【請求項４】
当該プリント基板組立体を取付部材に取り付ける際に用いられる複数の取付部を備え、
前記第１表面と垂直な方向に当該プリント基板組立体を観察した際、
前記第１電極と前記第２電極とをはんだ接合しているはんだ接合部のうちの少なくとも１つは、前記取付部のうちの１つとの間の距離が、５０ｍｍ以下となっている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項５】
前記第１端部は、一部が切り欠かれて複数の凸部が形成され、
前記スリット部は、複数の前記凸部が挿入された複数のスリットで構成され、
前記第２プリント基板の前記第１端部は、
前記スリット部の長手方向の中心で該第２プリント基板を２分割する中心線を中心線Ｃとした場合、
該中心線Ｃを対称の軸としたときに線対称になっていない請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項６】
複数の前記第１電極と複数の前記第２電極とは、前記スリット部の長手方向に沿って前記第１プリント基板及び前記第２プリント基板が搬送されて、フローはんだ付けにより接合される構成であり、
前記第２プリント基板は、
フローはんだ付け時の搬送方向において前側の端部となる第３端部を有し、
該第３端部で前記固定体に接着されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項７】
前記第２プリント基板は、前記スリット部の長手方向に沿って第３端部及び第４端部を有し、
複数の前記第２電極のうちで最も前記第３端部側の前記第２電極に付着しているはんだの量は、複数の前記第２電極のうちで最も前記第４端部側の前記第２電極に付着しているはんだの量よりも少なく、
前記第２プリント基板は、該第３端部で前記固定体に接着されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項８】
前記第２プリント基板は、前記スリット部の長手方向において前記スリット部に挿入されていない範囲で、前記固定体に接着されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項９】
前記スリット部の長手方向において、
前記固定体は、前記第２プリント基板の重心から１０ｍｍ以内の位置で、前記第２プリント基板と接着されている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項１０】
当該プリント基板組立体を取付部材に取り付ける際に用いられる複数の取付部を備え、
前記第１表面と垂直な方向に当該プリント基板組立体を観察した際、
複数の前記取付部のうち、前記第４表面よりも前記第３表面に近い前記取付部を第１取付部とし、
複数の前記取付部のうち、前記第３表面よりも前記第４表面に近い前記取付部を第２取付部と定義した場合、
前記第１取付部のうちで最も前記第２プリント基板に近い前記第１取付部と前記第２プリント基板との距離は、前記第２取付部のうちで最も前記第２プリント基板に近い前記第２取付部と前記第２プリント基板との距離よりも長く、
前記第２プリント基板の前記第３表面と前記固定体とが、前記接着物質によって接着されている請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項１１】
前記第１プリント基板の前記第２表面に設けられた回路部材を備え、
該回路部材が複数の前記取付部のうちの少なくとも一部を備えている請求項１０に記載のプリント基板組立体。
【請求項１２】
前記固定体は、コネクタ、ヒートシンク又は電解コンデンサである請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項１３】
前記第３表面と前記第４表面との間の距離である前記第２プリント基板の厚みは、１．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であり、
前記第１プリント基板の前記第１表面から前記第２プリント基板の前記第２端部の先端までの長さである高さＨは、２５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、
前記第２プリント基板における前記スリット部の長手方向の長さである幅Ｗは、前記高さＨの１倍以上２倍以下であり、
前記スリット部の短手方向の一方の側において、前記スリット部の長手方向に沿って設けられた前記第１電極の数が２５以下であり、
１つの前記第１電極と１つの前記第２電極とを接合しているはんだは、該はんだが破断しないで耐えられる引張荷重である引張強度が１６［Ｎ］よりも小さい請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【請求項１４】
前記第２プリント基板は、前記第３表面及び前記第４表面のうちの少なくとも一方に電子部品を備え、
前記第２プリント基板の表面に樹脂コーティングが施されていない請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のプリント基板組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１プリント基板のスリット部に第２プリント基板が挿入され、第１プリント基板の複数の第１電極と第２プリント基板の複数の第２電極とがはんだ接合されたプリント基板組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１プリント基板と第２プリント基板とを組み合わせて構成された、プリント基板組立体が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には、第１プリント基板は、第１表面と、該第１表面の反対側の表面である第２表面とを有している。そして、第１プリント基板には、第１表面から第２表面に貫通するスリット部が形成されている。また、第１プリント基板の第２表面には、スリット部の長手方向に沿って、複数の第１電極が設けられている。より詳しくは、特許文献１の場合、スリット部の短手方向の両側において、スリット部の長手方向に沿って、複数の第１電極が設けられている。【０００３】
第２プリント基板は、第３表面と、該第３表面の反対側の表面である第４表面と、第１端部と、該第１端部とは反対側の端部である第２端部とを有している。また、第２プリント基板には、第３表面及び第４表面に、第１プリント基板の複数の第１電極とはんだ接合される複数の第２電極が設けられている。【０００４】
第２プリント基板の第１端部を第１プリント基板のスリット部に挿入し、第２プリント基板の複数の第２電極と第１プリント基板の複数の第１電極とをはんだ接合することにより、プリント基板組立体が完成する。この際、第２プリント基板の第１端部の先端は、第１プリント基板の第２表面から突出している。また、第１電極と第２電極とのはんだ接合部には、はんだのフィレットが形成されている。また、第２プリント基板に実装されている電子部品は、第２プリント基板の第３表面及び第４表面のうちの少なくとも一方において、第１プリント基板の第１表面と第２プリント基板の第２端部の先端との間に配置されている。
このように第１プリント基板及び第２プリント基板を組み合わせてプリント基板組立体を構成することにより、プリント基板を小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３１４８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリント基板組立体は、例えば制御装置の一部として、装置に組み込まれる。この際、装置が有する取付部材に、プリント基板組立体の第１プリント基板が固定される。取付部材は、例えば、板金製の制御箱等である。装置を輸送する際、及び装置を動作させている際、装置が振動する。このため、装置の振動は、装置の取付部材に固定されているプリント基板組立体にも伝わる。したがって、プリント基板組立体に振動が伝わることにより、第１プリント基板の第１電極と第２プリント基板の第２電極とのはんだ接合部に繰り返し応力がかかり、はんだ接合部が疲労破断するという課題があった。【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、第１プリント基板の第１電極と第２プリント基板の第２電極とのはんだ接合部が疲労破断することを抑制できるプリント基板組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプリント基板組立体は、第１表面と、該第１表面の反対側の表面である第２表面とを有し、前記第１表面から前記第２表面に貫通するスリット部が形成された第１プリント基板と、第３表面と、該第３表面の反対側の表面である第４表面と、第１端部と、該第１端部とは反対側の端部である第２端部とを有し、前記第１端部が前記スリット部に挿入され、該第１端部の先端が前記第２表面から突出している第２プリント基板と、を備え、前記第１プリント基板は、前記第１表面及び前記第２表面のうちの少なくとも一方に、前記スリット部の長手方向に沿って設けられた複数の第１電極を備え、前記第２プリント基板は、前記第１端部における前記第３表面及び前記第４表面のうちの少なくとも一方に、複数の前記第１電極とはんだで接合された複数の第２電極を備え、前記第１プリント基板は、さらに、前記第１表面に固定された固定体を備え、前記第２プリント基板は、接着物質によって前記固定体に接着されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るプリント基板組立体においては、第１プリント基板と第２プリント基板とは、固定体によって固定されている。このため、本発明に係るプリント基板組立体は、第１プリント基板の第１電極と第２プリント基板の第２電極とのはんだ接合部に作用する応力を、従来よりも緩和することができる。したがって、本発明に係るプリント基板組立体は、第１プリント基板の第１電極と第２プリント基板の第２電極とのはんだ接合部が疲労破断することを、従来よりも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のプリント基板組立体を構成する第１プリント基板及び第２プリント基板を示す図である。
【図２】従来のプリント基板組立体を示す斜視図である。
【図３】従来のプリント基板組立体を示す断面図である。
【図４】従来のプリント基板組立体を装置に組み込んだ状態を示す斜視図である。
【図５】装置に組み込まれた従来のプリント基板組立体が振動する状態を示す斜視図である。
【図６】従来のプリント基板組立体を示す斜視図である。
【図７】従来のプリント基板組立体を示す断面図である。
【図８】従来のプリント基板組立体の第２プリント基板がたわんだ状態における、第２プリント基板に実装された電子部品近傍を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第１基板を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第２プリント基板を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の別の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の別の一例を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体における、振動時に各はんだ接合部に発生する応力を示した図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第２プリント基板の別の一例を列挙した図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るプリント基板組立体が装置の取付部材に取り付けられている状態を説明するための説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係るプリント基板組立体を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係るプリント基板組立体から固定体を取り外したプリント基板組立体において、振動時に各はんだ接合部に発生する応力を示した図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係るプリント基板組立体を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態５に係るプリント基板組立体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るプリント基板組立体は、第１プリント基板と第２プリント基板とを固定体によって固定し、第１プリント基板の第１電極と第２プリント基板の第２電極とのはんだ接合部に作用する応力を緩和している。以下、各実施の形態において、本発明に係るプリント基板組立体の一例を説明していく。なお、実施の形態１では、本発明に係るプリント基板組立体が得られる効果の理解を容易とするため、まず、第１プリント基板と第２プリント基板とが固定体によって固定されていない従来のプリント基板組立体について説明する。そして、その後に、本発明に係るプリント基板組立体を説明する。なお、以下の各実施の形態の図面では、他の構成に隠れた構成を指し示す際、当該隠れた構成を指し示す引き出し線を破線で示すこととする。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、従来のプリント基板組立体を構成する第１プリント基板及び第２プリント基板を示す図である。図２は、従来のプリント基板組立体を示す斜視図である。また、図３は、従来のプリント基板組立体を示す断面図である。なお、図２（ａ）は、従来のプリント基板組立体５００の分解斜視図である。図２（ｂ）は、従来のプリント基板組立体５００の組立斜視図である。また、図３は、第１プリント基板１００に形成されたスリット部１１０の長手方向と垂直な断面で切断した従来のプリント基板組立体５００を示している。
【００１３】
プリント基板組立体５００は、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００を備えている。第１プリント基板１００は、表面１０１と、表面１０１の反対側の表面である表面１０２とを有している。そして、第１プリント基板１００には、表面１０１から表面１０２に貫通するスリット部１１０が形成されている。なお、スリット部１１０は、少なくとも１つのスリットで構成されている。詳しくは、後述のように、スリット部１１０には、第２プリント基板２００の端部２０３に形成された凸部が挿入される。このため、スリット部１１０は、第２プリント基板２００の端部２０３に形成された凸部と同数のスリットで構成されることとなる。後述のように、プリント基板組立体５００の第２プリント基板２００の端部２０３には、１つの凸部２３０が形成されている。このため、プリント基板組立体５００の第１プリント基板１００のスリット部１１０は、１つのスリット１１１で構成されている。
【００１４】
第１プリント基板１００の表面１０２には、スリット部１１０の長手方向に沿って、複数の第１電極１２０が設けられている。より詳しくは、プリント基板組立体５００の場合、スリット部１１０の短手方向の両側において、スリット部１１０の長手方向に沿って、複数の第１電極１２０が設けられている。なお、第１電極１２０は、表面１０１に設けられていてもよい。また、第１電極１２０は、表面１０１及び表面１０２の双方に設けられていてもよい。
【００１５】
第２プリント基板２００は、表面２０１と、該表面２０１の反対側の表面である表面２０２とを有している。また、第２プリント基板２００は、スリット部１１０に挿入される端部２０３と、該端部２０３とは反対側の端部である端部２０４とを有している。詳しくは、端部２０３は、両端が切り欠かれている。換言すると、端部２０３は、両端に切り欠き２０３ａが形成されている。これにより、端部２０３には、１つの凸部２３０が形成されている。この端部２０３の凸部２３０が、第１プリント基板１００のスリット部１１０に挿入される。また、凸部２３０がスリット部１１０に挿入された際、切り欠き２０３ａの端面２０３ｂが、第１プリント基板１００の表面１０１に当接する。
【００１６】
また、第２プリント基板２００には、表面２０１及び表面２０２のうちの少なくとも一方に、第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０とはんだ接合される複数の第２電極２２０が設けられている。詳しくは、表面２０１及び表面２０２のうち、第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０と対向する側の表面に、複数の第２電極２２０が設けられる。上述のように、プリント基板組立体５００の場合、スリット部１１０の短手方向の両側において、スリット部１１０の長手方向に沿って、複数の第１電極１２０が設けられている。すなわち、表面２０１及び表面２０２の双方が、第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０と対向する。このため、プリント基板組立体５００の場合、表面２０１及び表面２０２の双方に、複数の第２電極２２０が設けられている。なお、複数の第２電極２２０は、第２プリント基板２００の端部２０３の凸部２３０に形成されている。また、１つの第１電極１２０と１つの第２電極２２０とが、はんだ接合されることとなる。
【００１７】
プリント基板組立体５００を組み立てる場合、まず、図２に示すように、第１プリント基板１００の表面１０１側から、第２プリント基板２００の端部２０３の凸部２３０をスリット部１１０に挿入していく。そして、図３に示すように、第２プリント基板２００の複数の第２電極２２０と第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０とをはんだ接合することにより、プリント基板組立体５００が完成する。
【００１８】
この際、第２プリント基板２００の端部２０３の先端は、第１プリント基板１００の表面１０２から突出している。また、第１電極１２０と第２電極２２０とのはんだ接合部２には、はんだのフィレットが形成されている。また、第２プリント基板２００に実装されている図示せぬ電子部品は、表面２０１及び表面２０２のうちの少なくとも一方において、第１プリント基板１００の表面１０１と第２プリント基板２００の端部２０４の先端との間に配置されている。
【００１９】
図４は、従来のプリント基板組立体を装置に組み込んだ状態を示す斜視図である。図５は、装置に組み込まれた従来のプリント基板組立体が振動する状態を示す斜視図である。なお、図５に太線で示す円弧状矢印は、プリント基板組立体５００が取り付けられた取付部材３００が振動する様子を示している。また、図５に太線で示す直線状矢印は、プリント基板組立体５００の第２プリント基板２００が振動する様子を示している。
【００２０】
プリント基板組立体５００は、例えば制御装置の一部として、装置に組み込まれる。この際、装置が有する取付部材３００に、プリント基板組立体５００の第１プリント基板１００が固定される。なお、装置とは、例えば、空気調和装置及び冷凍機等である。また、取付部材３００は、例えば、板金製の制御箱等である。図４に示すプリント基板組立体５００の取付部材３００への取付構成の場合、プリント基板組立体５００は、取付部として、第１プリント基板１００に複数の貫通孔１４０を備えている。また、取付部材３００は、樹脂又は金属で形成された複数のスペーサ３０１を備えている。これらスペーサ３０１には、雌ネジが形成されている。第１プリント基板１００の貫通孔１４０に雄ネジ３０２を通し、該雄ネジ３０２をスペーサ３０１の雌ネジにねじ込むことにより、取付部材３００に、プリント基板組立体５００の第１プリント基板１００が固定される。
【００２１】
装置を輸送する際、及び装置を動作させている際、装置が振動する。すなわち、装置を輸送する際、及び装置を動作させている際、装置の取付部材３００が振動する。このため、取付部材３００の振動は、該取付部材３００に固定されているプリント基板組立体５００にも伝わる。ここで、プリント基板組立体５００においては、第１プリント基板１００と第２プリント基板２００とは、はんだ接合部２のみで固定されている。このため、第２プリント基板２００が振動した際、プリント基板組立体５００のはんだ接合部２には、後述する本実施の形態１に係るプリント基板組立体１と比べ、大きな応力が発生する。また、取付部材３００の振動がプリント基板組立体５００へ伝わった際、第２プリント基板２００にたわみが発生する。特に、第２プリント基板２００には、以下の図６及び図７に示す方向に、大きなたわみが発生する。
【００２２】
図６は、従来のプリント基板組立体を示す斜視図である。また、図７は、従来のプリント基板組立体を示す断面図である。なお、図７は、図３と同じ断面で、従来のプリント基板組立体５００を示している。換言すると、図７は、図６に示すｘ軸方向と垂直な断面で、従来のプリント基板組立体５００を示している。換言すると、図７は、図６に示すｙ軸方向に沿った断面で、従来のプリント基板組立体５００を示している。なお、図７には、第２プリント基板２００に実装されている電子部品２１０も示している。電子部品２１０は、例えば、セラミックコンデンサ及びチップ抵抗等である。
【００２３】
図６に示すように、第１プリント基板１００のスリット部１１０の長手方向をｘ軸方向と定義する。換言すると、ｘ軸方向は、第２プリント基板２００の幅方向となっている。また、図６に示すように、ｘ軸方向と垂直な方向のうち、第１プリント基板１００のスリット部１１０の短手方向を、ｙ軸方向と定義する。換言すると、ｙ軸方向は、表面２０１と表面２０２との間の距離である、第２プリント基板２００の厚み方向となっている。また、図６に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向と垂直な方向を、ｚ軸方向と定義する。このｚ軸方向は、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向となっている。
【００２４】
このようにｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向を定義した場合、図７に示すように、取付部材３００の振動がプリント基板組立体５００へ伝わった際、第２プリント基板２００は、ｙ軸方向つまり厚み方向の振動が最も大きくなる。すなわち、取付部材３００の振動がプリント基板組立体５００へ伝わった際、プリント基板組立体５００のはんだ接合部２に発生する応力は、ｙ軸方向の成分が最も大きくなる。また、取付部材３００の振動がプリント基板組立体５００へ伝わった際、第２プリント基板２００は、ｙ軸方向つまり厚み方向に大きくたわむこととなる。
【００２５】
概して、物体Ｚが振動しているとき、物体Ｚの振動数と同じ固有振動数を有する物体Ｙを振動している物体Ｚに取り付けると、物体間で振動が大きくなる共振現象が発生する。この共振現象は、ある特定の固有振動数で発生する。なお、固有振動数は、共振周波数と称される場合もある。
【００２６】
プリント基板組立体５００が組み込まれる装置が空気調和装置及び冷凍機等の場合、圧縮機を駆動しているとき、及び装置を輸送しているときに、装置が振動する。この際の装置の振動は、５Ｈｚ〜１５０Ｈｚ程度である。この振動数領域においては、プリント基板組立体５００の第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００に固有振動数はなく、共振現象は発生しない。しかし、プリント基板組立体５００が取り付けられている取付部材３００の固有振動数は、取付部材３００の構造及び重さ等により変動する。したがって、圧縮機を駆動しているとき、及び装置を輸送しているときに、取付部材３００自体が共振することがある。そして、取付部材３００自体が共振すると、取付部材３００の振動が大きくなる。
【００２７】
取付部材３００自体が共振すると、取付部材３００に取り付けられているプリント基板組立体５００の振動も大きくなる。すなわち、プリント基板組立体５００が取付部材３００の固有振動数で大きく振動することとなる。その結果、プリント基板組立体５００のはんだ接合部２に発生する応力が大きくなる。また、第２プリント基板２００のたわみも大きくなる。これにより、プリント基板組立体５００には、以下の２点の課題が発生する。
【００２８】
１点目の課題は、プリント基板組立体５００のはんだ接合部２に大きな応力が断続的に発生すると、はんだ接合部２が疲労破壊し、はんだ接合部２が破断してしまうことである。
２点目の課題は、図８に示すように、第２プリント基板２００のたわみが大きくなることにより、第２プリント基板２００に実装されている電子部品２１０に大きな応力が発生し、電子部品２１０が破損してしまうということである。
なお、図８は、従来のプリント基板組立体の第２プリント基板がたわんだ状態における、第２プリント基板に実装された電子部品近傍を示す断面図である。この図８は、図７と同じ断面で、第２プリント基板２００の電子部品２１０近傍を示している。
【００２９】
そこで、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、上記２点の課題のうちの少なくとも１点目の課題を解決するため、以下のような構成となっている。なお、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の構成のうち、従来のプリント基板組立体５００と同様の構成には、プリント基板組立体５００と同じ符号を付すこととする。また、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の構成のうち、以下に説明の無い構成は、従来のプリント基板組立体５００と同様とする。
【００３０】
図９は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第１基板を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第２プリント基板を示す図である。また、図１１は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体を示す図である。なお、図１０（ａ）は、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の第２プリント基板２００を表面２０１側から観察した図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の側面図である。また、図１１（ａ）は、第２プリント基板２００の表面２０１と垂直な方向に、プリント基板組立体１を観察した図である。図１１（ｂ）は、第１プリント基板１００に形成されたスリット部１１０の長手方向と垂直な断面で切断したプリント基板組立体１を示している。
【００３１】
本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、従来のプリント基板組立体５００の構成に加えて、固定体１３０を備えている。なお、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１においては、スリット部１１０及び第２プリント基板２００の端部２０３の形状が、従来のプリント基板組立体５００とは異なっている。しかしながら、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１におけるスリット部１１０及び第２プリント基板２００の端部２０３の形状は、当該形状に限定されるものではない。本実施の形態１に係るプリント基板組立体１におけるスリット部１１０及び第２プリント基板２００の端部２０３の形状を、従来のプリント基板組立体５００と同じにしてもよい。
【００３２】
詳しくは、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の第２プリント基板２００の端部２０３は、一端に切り欠き２０３ａが形成されていると共に、スリット部１１０の長手方向において途中部となる位置にも、切り欠き２０３ａが形成されている。このため、端部２０３には、２つの凸部が形成されている。具体的には、端部２０３には、凸部２３１及び凸部２３２が形成されている。そして、第２電極２２０のそれぞれは、凸部２３１又は２３２に形成されている。また、凸部２３１及び凸部２３２に対応して、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の第１プリント基板１００のスリット部１１０は、２つのスリットで構成されている。具体的には、スリット部１１０は、凸部２３１が挿入されるスリット１１２と、凸部２３２が挿入されるスリット１１３とで構成されている。
【００３３】
ここで、プリント基板組立体１における第１プリント基板１００の表面１０１が、本発明の第１表面に相当する。プリント基板組立体１における第１プリント基板１００の表面１０２が、本発明の第２表面に相当する。プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の表面２０１が、本発明の第３表面に相当する。プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の表面２０２が、本発明の第４表面に相当する。プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０３が、本発明の第１端部に相当する。プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０４が、本発明の第２端部に相当する。
【００３４】
本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の固定体１３０は、第１プリント基板１００の表面１０１に固定されている。固定体１３０は、例えば、コネクタ、ヒートシンク又は電解コンデンサである。固定体１３０は、例えばはんだ接合により、第１プリント基板１００の表面１０１に固定されている。そして、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の第２プリント基板２００は、接着物質１３１によって、固定体１３０に接着されている。このため、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、第１プリント基板１００の第１電極１２０と第２プリント基板２００の第２電極２２０とのはんだ接合部２に作用する応力を、従来よりも緩和することができる。したがって、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、はんだ接合部２が疲労破断することを従来よりも抑制することができる。
【００３５】
なお、接着物質１３１の材質については特に限定されないが、例えば、常温硬化性のシリコーン樹脂、熱硬化性のシリコーン樹脂、ホットメルト接着剤、及び熱硬化性のエポキシ樹脂等を接着物質１３１として用いることができる。また、本実施の形態１では、１つの固定体１３０のみを第２プリント基板２００に接着しているが、第２プリント基板２００に接着する固定体１３０の個数は任意である。例えば、２つ以上の固定体１３０を第１プリント基板１００の表面１０１に固定し、これらの固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着物質１３１で接着してもよい。
【００３６】
また、後述のように、プリント基板組立体１は、フローはんだ付けにより、第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０と第２プリント基板２００の複数の前記第２電極２２０とがはんだ接合される場合がある。この場合、以下の理由により、フローはんだ付け工程後に、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着物質１３１で接着することが好ましい。例えば、接着物質１３１の材質によっては、フローはんだ付け時にフロー槽内を通過する際、溶解する可能性がある。フローはんだ付け工程後に、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着物質１３１で接着することにより、接着物質１３１が溶解することを防止できる。また、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００は、フローはんだ付け時にフロー槽内を通過する際、温められることとなる。すなわち、フロー槽に入る前に常温だった第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００は、フロー槽内で高温となり、フロー槽から出た後に常温に戻る。そして、この温度変化により、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００は、熱膨張し、熱収縮する。この際、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００の線膨張係数は、同等又は近い値とすることができる。このため、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着物質１３１で接着されていない場合、フローはんだ付け工程において発生する第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００の熱膨張及び熱収縮によって、はんだ接合部２に大きな応力が発生しない。一方、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００の線膨張係数と、固定体１３０の線膨張係数との差は、第１プリント基板１００の線膨張係数と第２プリント基板２００の線膨張係数との差よりも大きい。このため、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着物質１３１ではんだフロー工程前に接着されている場合、フローはんだ付け工程において発生する第１プリント基板１００、第２プリント基板２００及び固定体１３０の熱膨張及び熱収縮によって、はんだ接合部２に大きな応力が発生する場合がある。したがって、フローはんだ付け工程後に、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着物質１３１で接着することにより、フローはんだ付け工程においてはんだ接合部２に大きな応力が発生することを抑制できる。
【００３７】
ここで、第１プリント基板１００の表面１０１から第２プリント基板２００の端部２０４の先端までの長さを、高さＨとする。この場合、第１プリント基板１００の表面１０１から第２プリント基板２００の端部２０４の先端までの位置において、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着物質１３１で接着する位置は、次のような位置が好ましい。
【００３８】
図１２は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の別の一例を示す断面図である。この図１２は、図１１（ｂ）と同じ断面で、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の別の一例を切断した図である。
【００３９】
図１２に示すプリント基板組立体１においては、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、第１プリント基板１００の表面１０１との間の距離は、０．１×Ｈよりも短くなっている。このような場合、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、はんだ接合部２との間の距離が短い。このため、プリント基板組立体１が振動した際にはんだ接合部２に発生する応力を小さくすることができる。一方、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置から第２プリント基板２００の端部２０４の先端までの距離が、長くなる。このため、プリント基板組立体１が振動した際、第２プリント基板２００のたわみが大きくなる。したがって、第２プリント基板２００に実装されている電子部品２１０に発生する応力を緩和する効果が小さくなってしまう。すなわち、電子部品２１０の破損を抑制する効果が、小さくなってしまう。
【００４０】
これに対して、図１１に示すプリント基板組立体１においては、第２プリント基板２００は、第１プリント基板１００の表面１０１から０．１×Ｈ以上端部２０４側の位置で、固定体１３０に接着されている。このため、図１１に示すプリント基板組立体１においては、図１２に示すプリント基板組立体１と比べ、第２プリント基板２００に実装されている電子部品２１０に発生する応力を緩和することができる。すなわち、第１プリント基板１００の表面１０１から０．１×Ｈ以上端部２０４側の位置で、第２プリント基板２００を固定体１３０に接着することにより、はんだ接合部２が疲労破断することを抑制しつつ、電子部品２１０の破損を抑制することもできる。
【００４１】
図１３は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の別の一例を示す断面図である。この図１３は、図１１（ｂ）と同じ断面で、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の別の一例を切断した図である。
【００４２】
図１３に示すプリント基板組立体１においては、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、第１プリント基板１００の表面１０１との間の距離は、（Ｈ／２）＋１０ｍｍよりも長くなっている。このような場合、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、はんだ接合部２との間の距離が長い。このため、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、はんだ接合部２との間で、第２プリント基板２００がたわむ場合がある。そして、このたわみによってはんだ接合部２に応力が発生し、はんだ接合部２の疲労破断を抑制するという効果が低減する。
【００４３】
これに対して、図１１に示すプリント基板組立体１においては、第２プリント基板２００は、第１プリント基板１００の表面１０１から（Ｈ／２）＋１０ｍｍ以下となる位置で、固定体１３０に接着されている。このため、図１１に示すプリント基板組立体１においては、図１３に示すプリント基板組立体１と比べ、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置と、はんだ接合部２との間の第２プリント基板２００たわみを抑制することができる。すなわち、第１プリント基板１００の表面１０１から（Ｈ／２）＋１０ｍｍ以下となる位置で、第２プリント基板２００を固定体１３０に接着することにより、はんだ接合部２が疲労破断することを抑制しつつ、電子部品２１０の破損を抑制することもできる。
【００４４】
ところで、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、フローはんだ付けにより、第１プリント基板１００の複数の第１電極１２０と第２プリント基板２００の複数の前記第２電極２２０とがはんだ接合される。すなわち、プリント基板組立体１を製造する際、第１プリント基板１００のスリット部１１０に第２プリント基板２００の端部２０３を挿入した状態で、フロー槽内をコンベアーで搬送される。そして、この搬送時に、第１電極１２０及び第２電極２２０に溶けたはんだが吹き付けられて、第１電極１２０と第２電極２２０とがはんだ接合される。
【００４５】
本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の場合、フローはんだ付け時、スリット部１１０の長手方向に沿って、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００が搬送される。詳しくは、第２プリント基板２００は、図１１等に示すように、スリット部１１０の長手方向に沿って、端部２０５及び端部２０６を備える。そして、端部２０５が、フローはんだ付け時の搬送方向において前側の端部となる。ここで、プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０５が、本発明の第３端部に相当する。プリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０６が、本発明の第４端部に相当する。
【００４６】
このように第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００を搬送してフローはんだ付けを行う場合、搬送方向の先頭側のはんだ接合部２は、搬送方向の後方側のはんだ接合部２に比べて、はんだの量が少なくなる。換言すると、複数の第２電極２２０のうちで最も端部２０５側の第２電極２２０に付着しているはんだの量は、複数の第２電極２２０のうちで最も端部２０６側の第２電極２２０に付着しているはんだの量よりも少なくなる。すなわち、搬送方向の先頭側である端部２０５側のはんだ接合部２と、搬送方向の後方側である端部２０６側のはんだ接合部２とでは、搬送方向の先頭側である端部２０５側のはんだ接合部２の方が、応力に対する耐量が小さくなる。
【００４７】
このため、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１においては、第２プリント基板２００は、端部２０５で固定体１３０に接着されている。なお、本実施の形態１においては、端部２０５の先端と、複数の第２電極２２０のうちで最も端部２０５側の第２電極２２０との間を、端部２０５と定義するものとする。
【００４８】
後述のように、第１電極１２０と第２電極２２０とを接合している各はんだ接合部２を、スリット部１１０の長手方向に沿ってみた場合、中央部に比べ、端部２０５側及び端部２０６側に近づくほど、大きな応力が発生する。また、上述のようにフローはんだ付けを行う場合、搬送方向の先頭側である端部２０５側のはんだ接合部２と、搬送方向の後方側である端部２０６側のはんだ接合部２とでは、端部２０５側のはんだ接合部２の方が、応力に対する耐量が小さくなる。このため、上述のようにフローはんだ付けを行う場合、第２プリント基板２００を端部２０５で固定体１３０に接着することにより、はんだ接合部２が疲労破断することをより抑制できる。
【００４９】
ここで、本実施の形態１では、第２プリント基板２００を以下のような寸法で形成している。図１１に示すように、表面２０１と表面２０２との間の距離である第２プリント基板２００の厚みを、厚みＤとする。本実施の形態１に係る第２プリント基板２００の厚みＤは、１．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下となっている。また、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００においては、第１プリント基板１００の表面１０１から第２プリント基板２００の端部２０４の先端までの長さである高さＨが、２５ｍｍ以上６０ｍｍ以下となっている。
【００５０】
厚みＤにより、振動によるたわみ量が異なってくる。また、高さＨにより、振動による第２プリント基板２００のたわみ量、及び振動によってはんだ接合部２に発生する応力の大きさが異なってくる。具体的には、振動によってはんだ接合部２に発生する応力の大きさは、高さＨが大きくなるほど大きくなる。
【００５１】
例えば、日本機械学会が発行する機械工学便覧によると、片側の端部が固定端となっている円柱が振動した際、固定端に発生する応力σは以下のようになる。
σ＝Ｌ３／（３ＥＩ）
ここで、Ｌは、円柱の高さを示している。Ｅは、ヤング率を示している。また、Ｉは、円柱の断面二次モーメントを示している。
すなわち、片側の端部が固定端となっている円柱が振動した際、固定端に発生する応力σは、円柱の高さＬの３乗に比例する。本実施の形態１に係るプリント基板組立体１において、第２プリント基板２００が振動した際にはんだ接合部２に発生する応力の大きさも、円柱が振動したときと同様に、第２プリント基板２００の高さＨが大きくなるほど大きくなる。
【００５２】
このような観点から、厚みＤが１．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下となっている本実施の形態１に係る第２プリント基板２００においては、高さＨを２５ｍｍ以上にしている。高さＨが２５ｍｍよりも小さい場合には、はんだ接合部に発生する応力が小さいため、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着させなくとも、はんだ接合部２の疲労破断を抑制できるためである。換言すると、高さＨが２５ｍｍよりも小さい場合には、従来のプリント基板組立体５００の構成でも、はんだ接合部２の疲労破断を抑制できるためである。また、高さＨが６０ｍｍよりも大きくなると、第２プリント基板２００の製造が難しくなるという、はんだ接合部２の疲労破断抑制とは別の課題が発生する。このため、厚みＤが１．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下となっている本実施の形態１に係る第２プリント基板２００においては、高さＨを６０ｍｍ以下にしている。
【００５３】
また、図１１に示すように、第２プリント基板２００における前記スリット部の長手方向の長さを、幅Ｗとする。本実施の形態１に係る第２プリント基板２００の幅Ｗは、高さＨの１倍以上２倍以下となっている。第１電極１２０と第２電極２２０とを接合している各はんだ接合部２を、スリット部１１０の長手方向に沿ってみた場合、第２プリント基板２００と固定体１３０との接着位置から離れたはんだ接合部２ほど、発生する応力が大きくなる。このため、高さＨに対する幅Ｗの比率が大きくなった場合、はんだ接合部２の疲労破断を抑制する際、複数の固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着しなければならないことがある。厚みＤ及び高さＨが上述のように設定されている第２プリント基板２００においては、幅Ｗを高さＨの１倍以上２倍以下とすることにより、１つの固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着することで、はんだ接合部２の疲労破断を抑制することができる。また、電子部品２１０の破損を抑制することもできる。
【００５４】
また、図１０に示すように、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００では、スリット部１１０の短手方向の一方の側において、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた第２電極２２０の数が２５以下となっている。換言すると、図９に示すように、本実施の形態１に係る第１プリント基板１００では、スリット部１１０の短手方向の一方の側において、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた第１電極１２０の数が２５以下となっている。
【００５５】
はんだ接合部２の応力に対する耐量は、はんだ接合部２の接合強度に依存する。また、はんだ接合部２の応力に対する耐量は、はんだ接合部２の数、すなわち第１電極１２０及び第２電極２２０の数にも依存する。ここで、出願人は、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いて、固定体１３０を有していない従来のプリント基板組立体を製造している。この従来のプリント基板組立体では、スリット部１１０の短手方向の一方の側において、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた第２電極２２０の数が２５より多くなると、第２電極２２０の１つ当たりの面積を小さくする必要がある。換言すると、第１電極１２０の１つ当たりの面積を小さくする必要がある。
【００５６】
ここで、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体において、各はんだ接合部２の引張強度を測定した。すなわち、１つの第１電極１２０と１つの第２電極２２０とを接合しているはんだの引張強度を測定した。なお、引張強度とは、はんだ接合部２が破断しないで耐えられる引張荷重である。その結果、１つのはんだ接合部２の引張強度は、最小値が１６Ｎとなった。
【００５７】
日本機械学会が発行する機械工学便覧によると、１つのはんだ接合部２の疲労破壊荷重は、次のように求められる。なお、疲労破壊荷重とは、振動によって１つのはんだ接合部２に繰り返しかかった際に、該はんだ接合部２が破断する荷重である。
疲労破壊荷重＝引張強度×（０．３３〜０．５９）
すなわち、１つのはんだ接合部２の疲労破壊荷重の最小値は、次のように求められる。
疲労破壊荷重の最小値＝引張強度×０．３３
【００５８】
したがって、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体の場合、１つのはんだ接合部２の疲労破壊荷重の最小値は、次のように求められる。
疲労破壊荷重の最小値＝１６［Ｎ］×０．３３＝５．２８［Ｎ］
【００５９】
ここで、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体では、つまり上述の引張強度を測定した従来のプリント基板組立体では、１つの第１電極１２０の面積が４．５ｍｍ２であった。同様に、１つの第２電極２２０の面積が４．５ｍｍ２であった。このため、本実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体の場合、疲労破壊応力の最小値は次のようになる。なお、疲労破壊応力とは、１つのはんだ接合部２に繰り返し発生しても、はんだ接合部２が疲労破断しない応力である。すなわち、１つのはんだ接合部２に繰り返し発生する応力が以下の疲労破壊応力よりも小さければ、第２プリント基板２００が振動しても、はんだ接合部２が疲労破断することを抑制できる。
疲労破壊応力の最小値＝疲労破壊荷重の最小値／電極面積＝５．２８［Ｎ］／４．５［ｍｍ２］＝１．０８［ＭＰａ］
【００６０】
これより、１つの第１電極１２０の面積及び１つの第２電極２２０の面積が小さくなると、１つのはんだ接合部２の疲労破壊応力も小さくなることがわかる。すなわち、１つのはんだ接合部２の応力に対する耐量も小さくなる。
【００６１】
ここで、プリント基板組立体全体の応力に対する耐量は、概ね、１つのはんだ接合部２の応力に対する耐量に、第１電極１２０の数すなわち第２電極２２０の数を乗算したものと考えることができる。このため、第１電極１２０及び第２電極２２０の数が多くなれば、１つのはんだ接合部２の応力に対する耐量が小さくなっても、プリント基板組立体全体の応力に対する耐量は変わらないようにも思われる。
【００６２】
しかしながら、図１４に示すように、各はんだ接合部２をスリット部１１０の長手方向に沿ってみた場合、第２プリント基板２００が振動した際、端部側のはんだ接合部２に発生する応力の方が大きくなる。このため、端部側のはんだ接合部２の疲労破断を考慮すると、スリット部１１０の短手方向の一方の側において、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた第２電極２２０の数は、２５以下となっているのが好ましい。換言すると、スリット部１１０の短手方向の一方の側において、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた第１電極１２０の数は、２５以下となっているのが好ましい。
なお、図１４は、本発明の実施の形態１に係る第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体における、振動時に各はんだ接合部に発生する応力を示した図である。この図１４の横軸は、図１０に示す各第２電極２２０を示している。換言すると、図１４の横軸は、各第２電極２２０を第１電極１２０に接合しているはんだ接合部２を示している。例えば、図１４の横軸に示す数字の「１」は、図１０の「１」の位置の第２電極２２０を接合しているはんだ接合部２を示している。また、図１４の縦軸は、第２プリント基板２００が振動した際、各はんだ接合部２に発生する応力を示している。なお、図１４に示す応力の値は、あくまでも一例である。
【００６３】
ここで、厚みＤ、高さＨ、幅Ｗ及び第２電極２２０の数が上述のように設定された第２プリント基板２００を用いた従来のプリント基板組立体においては、はんだ接合部２が疲労破断することを抑制するため、引張強度の最小値が１６Ｎとなっていた。一方、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着しているため、はんだ接合部２が疲労破断することを従来よりも抑制できる。このため、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１においては、厚みＤ、高さＨ、幅Ｗ及び第２電極２２０の数が上述のように設定された第２プリント基板２００を用いた場合、各はんだ接合部２の引張強度を１６Ｎよりも小さくすることができる。
【００６４】
なお、電子部品が実装された従来のプリント基板には、該プリント基板の表面に樹脂コーティングを施し、電子部品の破損を抑制しているものが存在する。ここで、上述のように、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、電子部品２１０の破損を従来よりも抑制できる。このため、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１においては、電子部品２１０が実装された第２プリント基板２００に樹脂コーティングを施さなくてもよい。
【００６５】
以上、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、第１プリント基板１００と、第２プリント基板２００とを備えている。第１プリント基板１００は、表面１０１と、該表面１０１の反対側の表面である表面１０２とを有している。また、第１プリント基板１００には、表面１０１から表面１０１に貫通するスリット部１１０が形成されている。第２プリント基板２００は、表面２０１と、該表面２０１の反対側の表面である表面２０２と、端部２０３と、該端部２０３とは反対側の端部である端部２０４と、を有している。また、第２プリント基板２００は、端部２０３がスリット部１１０に挿入され、該端部２０３の先端が表面１０２から突出している。また、第１プリント基板１００は、表面１０１及び表面１０２のうちの少なくとも一方に、スリット部１１０の長手方向に沿って設けられた複数の第１電極１２０を備えている。第２プリント基板２００は、端部２０３における表面２０１及び表面２０２のうちの少なくとも一方に、複数の第１電極１２０とはんだで接合された複数の第２電極２２０を備えている。さらに、第１プリント基板１００は、表面１０１に固定された固定体１３０を備えている。第２プリント基板２００は、接着物質１３１によって固定体１３０に接着されている。
【００６６】
本実施の形態１に係るプリント基板組立体１の固定体１３０は、第１プリント基板１００の表面１０１に固定されている。そして、第２プリント基板２００は、この固定体１３０に接着物質１３１で接着されている。このため、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、第１プリント基板１００の第１電極１２０と第２プリント基板２００の第２電極２２０とのはんだ接合部２に作用する応力を、従来よりも緩和することができる。したがって、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１は、はんだ接合部２が疲労破断することを従来よりも抑制することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態１では、従来のプリント基板組立体５００における第２プリント基板２００の端部２０３の構成と、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０３の構成とが、異なっていた。しかしながら、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０３の構成は、上述の構成に限られるものではない。例えば、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０３の構成を従来のプリント基板組立体５００と同様にしても、上述の効果を得ることができる。なお、本実施の形態１に係るプリント基板組立体１における第２プリント基板２００の端部２０３を、図１０又は後述の図１５のように構成することが好ましい。
【００６８】
図１５は、本発明の実施の形態１に係るプリント基板組立体の第２プリント基板の別の一例を列挙した図である。図１５（ａ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３は、スリット部１１０の長手方向において途中部となる位置の２箇所に、切り欠き２０３ａが形成されている。このため、図１５（ａ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３には、３つの凸部が形成されている。具体的には、図１５（ａ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３には、凸部２３３、凸部２３４及び凸部２３５が形成されている。また、図１５（ｂ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３は、両端と、スリット部１１０の長手方向において途中部となる位置とに、切り欠き２０３ａが形成されている。このため、図１５（ｂ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３には、２つの凸部が形成されている。具体的には、図１５（ｂ）に示す第２プリント基板２００の端部２０３には、凸部２３６及び凸部２３７が形成されている。
【００６９】
ここで、図１０及び図１５に示すように、スリット部１１０の長手方向の中心で第２プリント基板２００を２分割する中心線を、中心線Ｃとする。すなわち、中心線Ｃは、幅Ｗの中心位置を通る。この際、図１０及び図１５に示す第２プリント基板２００の端部２０３は、中心線Ｃを対称としたときに線対称になっていない。このように第２プリント基板２００を構成することにより、第２プリント基板２００の端部２０３を第１プリント基板１００のスリット部１１０に挿入する際、第２プリント基板２００を逆向きに挿入することを防止できる。
【００７０】
実施の形態２．
本実施の形態２では、装置の取付部材３００にプリント基板組立体１を取り付ける際の、好適な取付構成の一例について説明する。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、実施の形態１と同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７１】
図１６は、本発明の実施の形態２に係るプリント基板組立体が装置の取付部材に取り付けられている状態を説明するための説明図である。なお、図１６（ａ）は、本実施の形態２に係るプリント基板組立体１が装置の取付部材３００に取り付けられている状態を示す図である。また、図１６（ｂ）は、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向で、該表面１０１側から本実施の形態２に係るプリント基板組立体１を観察した図である。換言すると、図１６からわかるように、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すプリント基板組立体１を紙面右側から観察した図である。
【００７２】
プリント基板組立体１は、例えば制御装置の一部として、装置に組み込まれる。この際、装置が有する取付部材３００に、プリント基板組立体１が固定される。なお、上述のように、装置とは、例えば、空気調和装置及び冷凍機等である。また、上述のように、取付部材３００は、例えば、板金製の制御箱等である。
【００７３】
詳しくは、プリント基板組立体１は、複数の貫通孔１４０を備えている。これら貫通孔１４０を用いて、プリント基板組立体１は取付部材３００に固定される。貫通孔１４０の少なくとも一部は、例えば、第１プリント基板１００に形成されている。また例えば、貫通孔１４０の少なくとも一部は、第１プリント基板１００に設けられた回路部材１４２に形成されている。回路部材１４２は、例えば、パワーモジュールである。本実施の形態２に係るプリント基板組立体１の場合、４つの貫通孔１４０を備えている。これら４つの貫通孔１４０のうちの２つは、第１プリント基板１００に形成されている。また、これら４つの貫通孔１４０のうちの残りの２つは、第１プリント基板１００に実装された回路部材１４２に形成されている。
【００７４】
第１プリント基板１００に形成された貫通孔１４０を用いる場合、例えば次のように、プリント基板組立体１は取付部材３００に固定される。取付部材３００は、樹脂又は金属で形成された複数のスペーサ３０１を備えている。これらスペーサ３０１には、雌ネジが形成されている。第１プリント基板１００の貫通孔１４０に雄ネジ３０２を通し、該雄ネジ３０２をスペーサ３０１の雌ネジにねじ込むことにより、取付部材３００に、プリント基板組立体１が固定される。また、回路部材１４２を用いる場合、例えば次のように、プリント基板組立体１は取付部材３００に固定される。取付部材３００には、雌ネジが形成されている。そして、回路部材１４２の貫通孔１４０に雄ネジ３０２を通し、該雄ネジ３０２を取付部材３００の雌ネジにねじ込むことにより、取付部材３００に、プリント基板組立体１が固定される。なお、本実施の形態２に係る第１プリント基板１００には、回路部材１４２の貫通孔１４０に雄ネジ３０２を挿入しやすいように、貫通孔１４０と対向する位置に貫通孔１４１が形成されている。
ここで、貫通孔１４０が、本発明の取付部に相当する。
【００７５】
上述のように、取付部材３００自体が共振すると、取付部材３００の振動は、該取付部材３００に取り付けられているプリント基板組立体１に伝わる。この際、取付部材３００の振動は、まず、取付部である貫通孔１４０の位置から、第１プリント基板１００に伝わる。そして、第１プリント基板１００の振動が、はんだ接合部２を介して、第２プリント基板２００に伝わる。ここで、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向にプリント基板組立体１を観察した際、はんだ接合部２のそれぞれにおいて、はんだ接合部２と最も近い貫通孔１４０との間の距離を距離Ａとする。この場合、距離Ａが長いほど、はんだ接合部２と貫通孔１４０との間となる第１プリント基板１００部分は、振動の大きさ及びたわみが大きくなる。すなわち、距離Ａが長いほど、はんだ接合部２にかかる荷重が大きくなり、はんだ接合部２に発生する応力が大きくなる。
【００７６】
そこで、本実施の形態２に係るプリント基板組立体１においては、次のように、はんだ接合部２と貫通孔１４０との位置関係を規定している。詳しくは、出願人が製造している複数の従来のプリント基板組立体を実測したところ、距離Ａが５０ｍｍ以内であれば、はんだ接合部２に疲労破断するような応力が発生しないことがわかった。このため、本実施の形態２に係るプリント基板組立体１においては、はんだ接合部２のうちの少なくとも１つは、距離Ａが５０ｍｍ以下となっている。換言すると、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向にプリント基板組立体１を観察した際、はんだ接合部２のうちの少なくとも１つは、貫通孔１４０のうちの１つとの間の距離が５０ｍｍ以下となっている。
【００７７】
本実施の形態２のように、はんだ接合部２と貫通孔１４０との位置関係を規定することにより、はんだ接合部２が疲労破断することをより抑制することができる。
【００７８】
なお、本発明の取付部は、貫通孔１４０に限定されるものではない。例えば、取付部として、第１プリント基板１００に、スタッドを設けてもよい。スタッドとは、柱状部品の先端に雄ネジが形成されたものである。そして、スタッドの雄ネジを取付部材３００の貫通孔に通し、該雄ネジにナットをねじ込み、該ナットとスタッドの柱状部品とで取付部材３００を挟み込んで、取付部材３００にプリント基板組立体１を固定してもよい。
【００７９】
実施の形態３．
固定体１３０の配置位置は、実施の形態１で示した位置に限定されるものではない。本実施の形態３では、固定体１３０の好適な配置位置の一例について説明する。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、実施の形態１又は実施の形態２と同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８０】
図１７は、本発明の実施の形態３に係るプリント基板組立体を示す図である。この図１７は、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向に、プリント基板組立体１を観察した図である。また、図１８は、本発明の実施の形態３に係るプリント基板組立体から固定体を取り外したプリント基板組立体において、振動時に各はんだ接合部に発生する応力を示した図である。この図１８の横軸は、図１０に示す各第２電極２２０を示している。換言すると、図１８の横軸は、各第２電極２２０を第１電極１２０に接合しているはんだ接合部２を示している。例えば、図１８の横軸に示す数字の「１」は、図１０の「１」の位置の第２電極２２０を接合しているはんだ接合部２を示している。また、図１８の縦軸は、第２プリント基板２００が振動した際、各はんだ接合部２に発生する応力を示している。なお、図１８に示す応力の値は、あくまでも一例である。
【００８１】
図１７に示すように、複数の貫通孔１４０のうち、表面２０２よりも表面２０１に近い貫通孔１４０を、第１貫通孔１４０ａと定義する。また、複数の貫通孔１４０のうち、表面２０１よりも表面２０２に近い貫通孔１４０を、第２貫通孔１４０ｂと定義する。このように定義した場合、第１貫通孔１４０ａのうちで最も第２プリント基板２００に近い第１貫通孔１４０ａと第２プリント基板２００との距離は、第２貫通孔１４０ｂのうちで最も第２プリント基板２００に近い第２貫通孔１４０ｂと第２プリント基板２００との距離よりも長い。このため、本実施の形態３に係るプリント基板組立体１から固定体１３０を取り外した場合、第２プリント基板２００の第２電極２２０を接合しているはんだ接合部２に発生する応力は、図１８のようになる。すなわち、第２プリント基板２００の表面２０１の第２電極２２０を接合しているはんだ接合部２に発生する応力は、第２プリント基板２００の表面２０２の第２電極２２０を接合しているはんだ接合部２に発生する応力よりも大きくなる。
ここで、第１貫通孔１４０ａが、本発明の第１取付部に相当する。第２貫通孔１４０ｂが、本発明の第２取付部に相当する。
【００８２】
このため、本実施の形態３に係るプリント基板組立体１においては、発生する応力が大きいはんだ接合部２が配置されている表面２０１と、固定体１３０とを、接着物質１３１で接着している。このようにプリント基板組立体１を構成することにより、表面２０１に配置されているはんだ接合部２に発生する応力を緩和することができる。したがって、本実施の形態３に係るプリント基板組立体１のように固定体１３０を配置することにより、はんだ接合部２が疲労破断することをより抑制することができる。
【００８３】
実施の形態４．
固定体１３０の配置位置は、上述の実施の形態で示した位置に限定されるものではない。本実施の形態４においても、固定体１３０の好適な配置位置の一例について説明する。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同様とし、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかと同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８４】
図１９は、本発明の実施の形態４に係るプリント基板組立体を示す図である。なお、図１９は、第２プリント基板２００の表面２０１と垂直な方向に、プリント基板組立体１を観察した図である。また、図１９に符号「Ｃ２」で示す一点鎖線は、第２プリント基板２００の重心を通り、スリット部１１０の長手方向つまり幅Ｗ方向と垂直な線である。
【００８５】
本実施の形態４に係るプリント基板組立体１においては、スリット部１１０の長手方向において、固定体１３０は、第２プリント基板２００の重心から１０ｍｍ以内の位置で、第２プリント基板２００と接着されている。
【００８６】
固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着した場合、第２プリント基板２００が振動した際にはんだ接合部２に発生する応力は、固定体１３０と第２プリント基板２００との接着位置から離れるほど大きくなる。このため、本実施の形態４のように、固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着することにより、固定体１３０と第２プリント基板２００との接着位置から端部２０５及び端部２０６までの距離を小さくすることができる。すなわち、端部２０５及び端部２０６近傍のはんだ接合部２で発生する応力が過度に大きくなることを抑制でき、各はんだ接合部２で発生する応力の大きさのばらつきを小さくすることができる。このため、本実施の形態４のようにプリント基板組立体１を構成することにより、プリント基板組立体１全体として応力に対する耐量を大きくでき、はんだ接合部２が疲労破断することをより抑制することができる。
【００８７】
実施の形態５．
固定体１３０の配置位置は、上述の実施の形態で示した位置に限定されるものではない。本実施の形態５においても、固定体１３０の好適な配置位置の一例について説明する。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同様とし、実施の形態１〜実施の形態４のいずれかと同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８８】
図２０は、本発明の実施の形態５に係るプリント基板組立体を示す図である。なお、図２０（ａ）は、第２プリント基板２００の表面２０１と垂直な方向に、プリント基板組立体１を観察した図である。図２０（ｂ）は、第１プリント基板１００に形成されたスリット部１１０の長手方向と垂直な断面で切断したプリント基板組立体１を示している。また、図２０（ｃ）は、第１プリント基板１００の表面１０１と垂直な方向に、プリント基板組立体１を観察した図である。換言すると、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）に示すプリント基板組立体１の平面図となっている。
【００８９】
本実施の形態５に係るプリント基板組立体１では、第２プリント基板２００は、スリット部１１０の長手方向において、スリット部１１０に挿入されていない範囲で、固定体１３０に接着されている。換言すると、固定体１３０は、スリット部１１０の長辺と対向しない位置に配置されている。
【００９０】
プリント基板組立体１が装置に組み込まれて使用される場合、プリント基板組立体１には、加熱及び冷却を繰り返す熱サイクルが発生する。このため、熱サイクルの加熱時、第２プリント基板２００の各第２電極２２０は、第２プリント基板２００の熱膨張によって、上下左右に広がろうとする。また、熱サイクルの加熱時、第１プリント基板１００の各第１電極１２０も、第１プリント基板１００の熱膨張によって、上下左右に広がろうとする。この際、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着されていなければ、熱サイクルの加熱時、各第１電極１２０及び各第２電極２２０は、上下左右に広がることができる。このため、第１電極１２０と第２電極２２０とを接合する各はんだ接合部２において、過度に大きな応力が発生するはんだ接合部２は現れない。
【００９１】
ここで、第２電極２２０は、第２プリント基板２００の端部２０３のうち、スリット部１１０の長手方向においてスリット部１１０に挿入されている範囲に設けられている。また、第１プリント基板１００及び第２プリント基板２００の線膨張係数と、固定体１３０の線膨張係数との差は、第１プリント基板１００の線膨張係数と第２プリント基板２００の線膨張係数との差よりも大きい。このため、スリット部１１０の長手方向においてスリット部１１０に挿入されている範囲で、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着されている場合、過度に大きな応力が発生するはんだ接合部２が現れる場合がある。詳しくは、固定体１３０と第２プリント基板２００との接着位置が固定箇所となるため、熱サイクルの加熱時、当該接着位置から離れるほど、第１電極１２０と第２電極２２０との間の位置ずれが大きくなり、はんだ接合部２に発生する応力が大きくなる場合がある。
【００９２】
そこで、本実施の形態５に係るプリント基板組立体１では、第２プリント基板２００は、スリット部１１０の長手方向において、スリット部１１０に挿入されていない範囲で、固定体１３０に接着されている。すなわち、スリット部１１０の長手方向において、第１電極１２０及び第２電極２２０が設けられていない範囲で、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着されている。このように固定体１３０と第２プリント基板２００とを接着することにより、熱サイクルの加熱時、各第１電極１２０及び各第２電極２２０は、固定体１３０と第２プリント基板２００とが接着されていないときと同様に上下左右に広がることができる。したがって、このため、本実施の形態５のようにプリント基板組立体１を構成することにより、はんだ接合部２が疲労破断することをより抑制することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  プリント基板組立体、２  はんだ接合部、１００  第１プリント基板、１０１  表面、１０２  表面、１１０  スリット部、１１１〜１１３  スリット、１２０  第１電極、１３０  固定体、１３１  接着物質、１４０  貫通孔、１４０ａ  第１貫通孔、１４０ｂ  第２貫通孔、１４１  貫通孔、１４２  回路部材、２００  第２プリント基板、２０１  表面、２０２  表面、２０３  端部、２０３ａ  切り欠き、２０３ｂ  端面、２０４  端部、２０５  端部、２０６  端部、２１０  電子部品、２２０  第２電極、２３０〜２３７  凸部、３００  取付部材、３０１  スペーサ、３０２  雄ネジ、５００  プリント基板組立体（従来）。
【図１】
2019087352.tif 000003
【図２】
2019087352.tif 000004
【図３】
2019087352.tif 000005
【図４】
2019087352.tif 000006
【図５】
2019087352.tif 000007
【図６】
2019087352.tif 000008
【図７】
2019087352.tif 000009
【図８】
2019087352.tif 000010
【図９】
2019087352.tif 000011
【図１０】
2019087352.tif 000012
【図１１】
2019087352.tif 000013
【図１２】
2019087352.tif 000014
【図１３】
2019087352.tif 000015
【図１４】
2019087352.tif 000016
【図１５】
2019087352.tif 000017
【図１６】
2019087352.tif 000018
【図１７】
2019087352.tif 000019
【図１８】
2019087352.tif 000020
【図１９】
2019087352.tif 000021
【図２０】
2019087352.tif 000022
【国際調査報告】
2019087352.tif 000023
2019087352.tif 000024
2019087352.tif 000025
2019087352.tif 000026