(57)【要約】【課題】親基板に対して子基板を立設させる電子回路装置において、製造工程が増えることを抑制しつつ、振動に対する強度を向上させることのできる電子回路装置を提供する。【解決手段】挿入実装品２４が実装されている親基板２０と、親基板２０に外縁部の下辺３０ａが固定されることで立設されているとともに、制御素子３１がはんだにより表面実装されている子基板３０と、を備え、振動環境で使用される電子回路装置であって、子基板３０の下辺３０ａにおいて下辺３０ａを除く少なくとも一辺に沿ってはんだにより表面実装された補強部材３３を備えていることを特徴とする。【選択図】      図２
2015005590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電子部品（２１〜２４）が実装されている親基板（２０）と、
前記親基板（２０）に外縁部の所定辺（３０ａ）が固定されることで立設されているとともに、第２電子部品（３１）がはんだにより表面実装されている子基板（３０）と、
を備え、振動環境で使用される電子回路装置（１０）であって、
前記子基板の前記外縁部において前記所定辺を除く少なくとも一辺に沿ってはんだにより表面実装された補強部材（３３）を備えていることを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
前記補強部材は、前記親基板に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
【請求項３】
前記補強部材は、前記第２電子部品が実装されている面と同一面上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子回路装置。
【請求項４】
前記補強部材は、前記親基板に設けられている孔部（２０１）に挿入され係止される脚部（３３１）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の電子回路装置。
【請求項５】
前記子基板は略矩形状をなし、
前記第１電子部品と前記第２電子部品とを接続するための接続部材（３２）が、前記所定辺に実装されており、
前記補強部材は、前記所定辺と異なる三辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
複数の基板を備える電子回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路装置は、その性能向上を目的として、多くの電子部品が基板に実装されている。また、電子回路装置を小型化することも要請されている。そこで、複数の基板に電子部品をそれぞれ実装し、各基板を立体的に組み立てることが行われている。複数の基板を立体的に組み立てる場合、土台となる親基板に対して、子基板を固定することとなる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、車載用の電子回路装置の場合、車両の走行に伴って振動が生じる。親基板に対して子基板を立設する構成とすると、子基板は片持ち構造であるため、振動によって子基板に曲げが生じ、子基板に実装された部品の信頼性が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、親基板に対して子基板を立設させる電子回路装置において、製造工程が増えることを抑制しつつ、振動に対する強度を向上させることのできる電子回路装置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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、第１電子部品（２１〜２４）が実装されている親基板（２０）と、前記親基板（２０）に外縁部の所定辺（３０ａ）が固定されることで立設されているとともに、第２電子部品（３１）がはんだにより表面実装されている子基板（３０）と、を備え、振動環境で使用される電子回路装置（１０）であって、前記子基板の前記外縁部において前記所定辺を除く少なくとも一辺に沿ってはんだにより表面実装された補強部材（３３）を備えていることを特徴とする。
【０００７】
子基板に対して第２電子部品と共に補強部材をはんだにより表面実装することで、挿入実装などにより補強部材を固定した場合に比べて、製造工程が増えることを抑制しつつ子基板の強度を向上させることができる。
【０００８】
補強部材は、子基板の外縁部において所定辺を除く少なくとも一辺に沿って実装されているため、子基板のうち最も曲がり易い外縁部を補強することができる。したがって、電子回路装置が車両等の振動環境で使用されたとしても、第２電子部品の信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電子回路装置の外観図。
【図２】子基板及び挿入実装品が親基板に固定されている様子を表す図。
【図３】子基板の実装工程を示す図。
【図４】補強部材の変形例を示す図。
【図５】補強部材の変形例を示す図。
【図６】補強部材の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態における電子回路装置は、振動環境で使用される車載用ＤＣＤＣコンバータを想定している。図１に示すように、本実施形態における電子回路装置１０は、筐体４０と、筐体４０の底面に固定されている一枚の親基板２０と、親基板２０に固定されている複数の略矩形状の子基板３０とを備える。電子回路装置１０は、筐体４０の底面（親基板２０）が略水平となるように車両に搭載される。なお、筐体４０の底面が略鉛直方向となるように搭載されるものであってもよい。
【００１１】
親基板２０上には主として、第１電子部品としての挿入実装品２１〜２４（トランス２１、パワーＭＯＳＦＥＴ２２、チョークコイル２３、電解コンデンサ２４）等が実装されている。これら挿入実装品２１〜２４は、筐体４０の底面（親基板２０）に対して所定の高さを有し、挿入実装品２１〜２４の高さに合わせて筐体４０の高さを決定している。また、親基板２０及び子基板３０に実装されている素子を冷却するための冷却ファン２５が設けられている。子基板３０が親基板２０に立設されることで、子基板３０上の素子は効率よく冷却される。
【００１２】
図２に示すように、子基板３０の下辺３０ａ（所定辺）が親基板２０の上面に固定されている。子基板３０には、親基板２０上に実装されているパワーＭＯＳＦＥＴ２２（図示略）を制御する第２電子部品としての制御素子３１が実装されている。子基板３０上には、上記下辺３０ａに、接続部材であるライトアングル型の接続ピン３２が実装されている。子基板３０上の制御素子３１は、接続ピン３２を介して親基板２０から電力を供給され、親基板２０のグランドと接続され、また、親基板２０上のパワーＭＯＳＦＥＴ２２と接続されている。接続ピン３２が親基板２０に対してはんだで固定されることで、子基板３０は親基板２０に対して固定されている。子基板３０は、挿入実装品２１〜２４と略同じ高さを有し、これにより、筐体４０の高さを大きくすることなく、かつ、子基板３０の面積を大きくすることを可能にしている。
【００１３】
子基板３０は、下辺３０ａのみが親基板２０に対して固定されている構造、つまり、片持ち構造となる。このため、電子回路装置１０に対して振動が加わると、子基板３０が振動し、子基板３０が変形することになる。特に、子基板３０の外縁部が曲がり易く、外縁部において変形量が大きくなる。振動に伴う変形によって、子基板３０の外縁部付近に実装された部品と子基板３０とを接続するはんだが金属疲労を起こし、クラックが生じるおそれがある。このため、子基板３０の信頼性、ひいては、電子回路装置１０としての信頼性が低下する。
【００１４】
そこで、本実施形態における子基板３０は、外縁部のうち下辺３０ａを除く三辺に沿って「コ」の字状の板状部材である補強部材３３が設けられており、子基板３０の強度を向上させ、振動に伴って子基板３０が変形するのを抑制している。補強部材３３は、銅にすずめっきを施したものである。
【００１５】
また、子基板３０が振動することで、接続ピン３２と親基板２０とを接続するはんだが金属疲労を起こし、クラックが生じるおそれがある。このため、電子回路装置１０としての信頼性が低下する。そこで、本実施形態における補強部材３３は、親基板２０に対して固定されていることで、子基板３０と親基板２０との接続強度を向上させている。
【００１６】
図３に子基板３０に対する部品の実装工程を示す。図３の左右方向が、使用時における子基板３０の上下方向となっている。図３（Ａ）に示すように、上記補強部材３３、制御素子３１及び接続ピン３２に対応するフットプリント３４（銅箔）が設けられている。そして、図３（Ｂ）に示すように、そのフットプリント３４上にはんだペースト３５が塗布される。はんだペースト３５の塗布は、子基板３０のフットプリント３４に対応する金属マスクを用いて行われる。
【００１７】
次に、図３（Ｃ）に示すように、塗布されたはんだペースト３５の上に補強部材３３、制御素子３１及び接続ピン３２が子基板３０の同一面上に載置される。
【００１８】
そして、子基板３０をリフロー炉で高温(約２２０度〜２６０度)に熱することではんだペースト３５を溶かし、その後冷却することで、子基板３０と補強部材３３、制御素子３１及び接続ピン３２とをはんだによって固定する。つまり、子基板３０における補強部材３３の表面実装と、子基板３０における制御素子３１及び接続ピン３２の表面実装とが単一のリフロー工程において同時に行われる。
【００１９】
以下に、親基板２０に対して子基板３０を実装する製造工程を述べる。
【００２０】
親基板２０の上面のフットプリント上にはんだペーストが塗布され、塗布されたはんだペーストの上に表面実装部品が載置され、樹脂製の接着剤により固定される。そして、親基板２０をリフロー炉で高温に熱することではんだを溶かし、その後冷却することで、親基板２０と表面実装部品とをはんだによって固定する。
【００２１】
次に、樹脂製の接着剤を用いて親基板２０の下面に表面実装品を接着することで仮固定する。また、図２に示すように、親基板２０の上面に対し、子基板３０の接続ピン３２及び補強部材３３の脚部３３１を親基板２０に設けられた孔部であるスルーホール２０１を貫通するように載置する。また、親基板２０の上面に対し、挿入実装品２１〜２４を親基板２０に設けられたスルーホール２０１を貫通するように載置する。
【００２２】
次に、カシメパンチなどのカシメ工具を用いて、補強部材３３の脚部３３１を割カシメにより親基板２０に固定する。また、子基板３０の接続ピン３２及び挿入実装品２１〜２４のピンをクリンチする（曲げ留める）ことで、挿入実装品２１〜２４を親基板２０に固定する。
【００２３】
その後、フロー工程により、接続ピン３２、補強部材３３の脚部３３１及び挿入実装品２１〜２４のピンとスルーホール２０１とをはんだによって固定し、また、親基板２０の下面に仮固定されている表面実装品と親基板２０とをはんだによって固定する。
【００２４】
以下、本実施形態の奏する効果を述べる。
【００２５】
子基板３０に対して制御素子３１及び接続ピン３２と共に補強部材３３をはんだにより表面実装することで、挿入実装などにより子基板３０に補強部材３３を固定した場合に比べて、製造工程が増えることを抑制しつつ子基板３０の強度を向上させることができる。特に、補強部材３３と制御素子３１とを同一面に実装することで、補強部材３３と制御素子３１とを同一工程で実装することが可能になり、子基板３０の実装工程を削減することができる。
【００２６】
補強部材３３は、子基板３０の外縁部において親基板２０に固定される辺を除く三辺に沿って実装されているため、子基板３０のうち最も曲がり易い外縁部を補強することができる。したがって、電子回路装置１０が車両等の振動環境で使用されたとしても、制御素子３１の信頼性を確保することができる。
【００２７】
補強部材３３を用いて子基板３０と親基板２０とを連結する構成とすることで、子基板３０と親基板２０との接続強度を向上させることができる。
【００２８】
補強部材３３の脚部３３１を、親基板２０のスルーホール２０１に対して係止される構成とすることで、簡易な構成で、子基板３０と親基板２０との接続強度を向上させることが可能になる。
【００２９】
接続ピン３２と干渉しないように、子基板３０が親基板２０に固定される下辺３０ａを除いた三辺の外縁に補強部材３３を設ける構成としている。この構成にすることで、子基板３０上の制御素子３１と、親基板２０とを接続しつつ、子基板３０の曲がりを抑制することができる。
【００３０】
（その他の実施形態）
・親基板２０にスリットを設け、そのスリットに子基板３０を嵌合させることで、子基板３０を親基板２０に対して固定してもよい。また、子基板３０の下辺３０ａと親基板２０とを樹脂などによって固定してもよい。これらの構成にすることで、子基板３０を親基板２０に対してより強く固定することができる。
【００３１】
・子基板３０に対して親基板２０に固定される下辺３０ａを除く三辺に補強部材３３を設ける構成としたが、これに代えて、子基板３０の少なくとも一辺に補強部材３３を設ける構成としてもよい。また、補強部材３３の脚部３３１が親基板２０に固定される構成としたが、補強部材３３の脚部３３１を省略し、補強部材３３が親基板２０に固定されない構造としてもよい。
【００３２】
具体的には、図４に示すように、子基板３０の上側二つの角部にそれぞれＬ字型の補強部材３３ａを設ける構成としてもよい。この構成にすると、最も曲がりの大きな角部における曲げを抑制することができる。
【００３３】
また、図５に示すように、子基板３０の上辺（最長辺）にのみ補強部材３３ｂを設ける構成としてもよい。この構成にすると、最も曲がりやすい辺の曲げを抑制することができ、子基板３０の信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、図６に示すように、子基板３０の側辺にのみ補強部材３３ｃを設ける構成としてもよい。この構成にすると、補強部材３３ｃの脚部３３１ｃを親基板２０に固定することが容易となり、子基板３０と親基板２０との接続強度を向上させることが可能になる。
【００３５】
なお、子基板３０の下辺３０ａを除く三辺に沿って補強部材３３を設ける上記実施形態における構成は、これら全ての効果を奏する。
【００３６】
・補強部材３３は、子基板３０の両面に実装される構成としてもよい。この構成にすると、子基板３０の強度をより向上させることができる。なお、接続ピン３２が実装されていない面において、補強部材３３は、子基板３０の４辺に沿って設けられる構成とするとよい。
【００３７】
・上記実施形態では、子基板３０上のフットプリント３４に対しはんだペースト３５を塗布し、その上に補強部材３３を載置する構成とした。これに代えて、はんだバンプを設けた補強部材をフットプリント３４に載置し、リフロー炉においてはんだバンプを溶かして固定する構成としてもよい。
【００３８】
・補強部材３３の脚部を親基板２０のスルーホール２０１に貫通させて、親基板２０の下面において脚部３３１を、ねじ留め、リベット留め及びクリンチなどによって固定する構成であってもよい。また、ねじ留めなどによって補強部材３３を親基板２０の上面に固定する構成であってもよい。
【００３９】
・補強部材３３は、銅にすずめっきを施したものを用いたが、これに代えて、他の金属であってもよい。補強部材として用いる金属は、剛性が高く、且つ、はんだと合金層を形成し易い金属であるとよい。
【００４０】
・子基板は、矩形以外であってもよい。例えば、筐体の構造に合わせて、上辺が傾斜していたり、上辺が子基板の中間まで設けられているものであってもよい。この場合、外縁に沿って補強部材を設ける構成とするとよい。
【００４１】
・電子回路装置は、ＤＣＤＣコンバータ以外であってもよい。例えば、インバータ装置などであってもよい。また、電子回路装置は、車両以外の振動環境で使用されるものであってもよい。例えば、航空機などに搭載されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電子回路装置、２０…親基板、２１〜２４…挿入実装品（第１電子部品）、３０…子基板、３０ａ…下辺（所定辺）、３１…制御素子（第２電子部品）、３３…補強部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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