CN110326370B - 电气产品 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种电气产品，具备衬底积层体(8)，所述衬底积层体(8)是将在正面及背面的至少一面安装着电子零件(10)的多个电子电路衬底(1‑1、1‑2、1‑3、1‑4)积层而构成，多个电子电路衬底包含相互邻接的2个电子电路衬底中的一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底，衬底积层体(8)具有定位器件(4、5)，所述定位器件(4、5)在将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互积层时，用来将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互定位。本发明能够提供一种电气产品，搭载着将多个电子电路衬底积层的积层体，且能够使用机器人简易且高效率地制造。

Description

电气产品
技术领域
本发明涉及一种电气产品，具备将安装着电子零件的多个电子电路衬底积层而成的衬底积层体。
背景技术
近年来，电子电路的集中化或小型化进展，尤其在印刷衬底中，安装着包含集成电路的多个电子零件的印刷衬底多数被使用到电气产品、例如控制装置中。另外，为了有效活用空间，而搭载将安装着多个电子零件的多个印刷衬底积层而成的衬底积层体。
另外，在印刷衬底中，因印刷技术等进步而自动化进展，另外，关于将电子零件安装于印刷衬底，大多也已自动化。
但是，尤其关于衬底积层体，以往，衬底间的配线等是使用将多条电线收束而成的线束(导线线束或电缆线束)在电气产品(控制装置等)的壳体内引绕而进行连接器(端子)间的连接。因此，壳体的小型化存在制约，连接器连接难以自动化，而要通过人工作业进行。因此，存在电气产品的制造需要大量劳力、时间的问题。
针对此种以往技术的问题，例如，在专利文献1中，提出了将2个印刷衬底通过机器人来连结。也就是说，专利文献1提出了以下方法：利用衬底搬运用机器人18抓持安装衬底6，并将它压抵于电池衬底5上，将电池衬底5的连接器10a与安装衬底6的连接器10b嵌合而将衬底5与6结合(例如，段落[0012])。
此处，由于通过机器人18来将连接器10a与安装衬底6的连接器10b嵌合，因此，必须将作为嵌合对象的电池衬底5准确地定位，所以为了确实地进行连接器10a与10b的连接，而要准备与机器人18另外独立的衬底定位装置15，另外，要在利用机器人18将连接器10a与10b连接之前，通过衬底定位装置15将电池衬底5准确地定位(例如，段落[0011]后段至[0012]前段)。
因此，在专利文献1的方法中，为了确实地进行连接器10a与10b的连接，需要重新准备专用的定位装置，且定位用步骤也增加，费用、劳力、时间增加。另外，专利文献1的方法仅以将2个衬底连接为对象，而并未将3个以上的多个衬底积层体作为对象。
如上所述，以往，关于搭载着将多个电子电路衬底积层的积层体的电气产品、例如控制装置，存在难以使用机器人简易且高效率地制造的问题。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平4-280497号
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是鉴于所述以往技术的问题而完成的，目的在于提供一种电气产品，搭载着将多个电子电路衬底积层的积层体，且能够使用机器人简易且高效率地制造。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本发明的第1形态是一种电气产品，特征在于：具备衬底积层体，所述衬底积层体是将在正面及背面的至少一面安装着电子零件的多个电子电路衬底积层而构成，且所述多个电子电路衬底包含相互邻接的2个所述电子电路衬底中的一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底，所述衬底积层体具有定位器件，所述定位器件在将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互积层时，用来将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互定位。
本发明的第2形态是在第1形态中，特征在于：所述一个电子电路衬底具有前端朝向所述另一个电子电路衬底而设置的定位销、及电连接器的一个连接器端子，所述另一个电子电路衬底具有供所述定位销嵌合的嵌合孔、及前端朝向所述一个电子电路衬底而设置且与所述一个连接器端子连接的另一个连接器端子。
本发明的第3形态是在第1形态中，特征在于：所述一个电子电路衬底具有电连接器的一个连接器端子，所述另一个电子电路衬底具有与所述一个连接器端子连接的另一个连接器端子，所述一个连接器端子及所述另一个连接器端子具有在将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互积层时，将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互定位的功能。
本发明的第4形态是在第2或第3形态中，特征在于：在所述背面具有所述另一个连接器端子的电子电路衬底在与所述另一个连接器端子对应的所述正面的部分，具有在所述衬底积层体的组装时或分解时由机器人抓持的抓持部。
本发明的第5形态是在第2至第4形态的任一形态中，特征在于：所述一个连接器端子及所述另一个连接器端子为公头端子及母头端子，或者插头及插座。
本发明的第6形态是在第1至第5形态的任一形态中，特征在于：具备安装所述衬底积层体的最下层的电子电路衬底的安装部，所述安装部具有前端朝向所述最下层的电子电路衬底而设置的定位销，所述最下层的电子电路衬底具有供所述安装部的所述定位销嵌合的嵌合孔。
本发明的第7形态是在第6形态中，特征在于：所述安装部与收纳所述衬底积层体的容器一体地成形。
附图说明
图1是本发明的电气产品的一实施方式中的衬底积层体(4层)的从斜上方观察的分解立体图。
图2是本发明的电气产品的一实施方式中的衬底积层体(4层)的从斜下方观察的分解立体图。
图3是本发明的电气产品的一实施方式中的衬底积层体(4层)的第2层与第3层衬底的从斜上方观察的分解立体图。
图4是本发明的电气产品的一实施方式中的衬底积层体(4层)的第2层与第3层衬底的从斜下方观察的分解立体图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的电气产品的一实施方式进行说明。
如图1至图4所示，本实施方式的电气产品具备：衬底积层体8，将在正面安装着电子零件10的4个(4层)电子电路衬底(以下，有时简称为“衬底”)1-i(i＝1、2、3、4)积层；载置台(安装部)7，供最下层(第1层)的衬底1-1的背面安装；及壳体(省略图示)，内部收纳有衬底积层体8及载置台7。
此外，衬底1-i是将安装于载置台7的最下层称为第1层1-1(i＝1)，朝向上方依次称为第2层1-2(i＝2)、第3层1-3(i＝3)、第4层1-4(i＝4)。另外，有时也将衬底1-i简单地统称为衬底1。另外，各衬底1-i是将处于下方侧(载置台7的侧)的面称为背面，将处于上方侧(与载置台7相反侧)的面称为正面。另外，在下述将说明的本实施方式中，电子零件10安装在衬底1的正面，但也可以安装在背面或正面背面两个面。
载置台7优选为与壳体一体地成形。其原因在于，在衬底1安装着像功率半导体一样发热量较大的电子零件的情况下，能够确保较高的散热性能。
首先，关于衬底积层体8的中间层(本实施方式中是除最下层也就是第1层以及最上层也就是第4层以外的第2层及第3层)的衬底1-2、1-3的构造，以衬底1-3为中心进行说明。
在第2层的衬底1-2的正面中未安装电子零件10的部分，用来与配设在第3层的衬底1-3的电气配线用连接器端子(公头或插头)3连接的连接器端子(母头或插座)2以前端朝向第3层的衬底1-3(的背面)的方式配设，另外，在隔着连接器端子2的两侧配设前端朝向第3层的衬底1-3的背面的一对定位销(定位器件)4，进而配设有作为供机器手抓持的抓持部的杆6，以便将第2层的衬底1-2与第1层的衬底1-1连接或分离。
另外，在第2层衬底1-2的背面，在与杆6对应的位置配设着将前端朝向第1层的衬底1-1的正面且用来与电气配线用连接器端子(母头或插座)2连接的连接器端子(公头或插头)3。
进而，在第2层的衬底1-2，配设着将前端朝向第2层的衬底1-2且供配设在第1层的衬底1-1的正面的定位销4嵌合的嵌合孔(定位器件)5。
同样地，在第3层的衬底1-3的正面中未安装电子零件10的部分，用来与配设在第4层的衬底1-4的电气配线用连接器端子(公头或插头)3连接的连接器端子(母头或插座)2以前端朝向第4层的衬底1-4的背面的方式配设，另外，在隔着连接器端子2的两侧配设前端朝向第4层的衬底1-4的背面的一对定位销4，进而配设有作为供机器人抓持的抓持部的杆6以便将第3层的衬底1-3与第2层的衬底1-2连接或分离。
另外，在第3层的衬底1-3的背面，在与杆6对应的位置配设着将前端朝向第2层的衬底1-2的正面且用来与电气配线用连接器端子(母头或插座)2连接的连接器端子(公头或插头)3，进而，在第3层的衬底1-3，配设着将前端朝向第3层的衬底1-3且供配设在第2层的衬底1-1的正面的定位销4嵌合的嵌合孔5。
配设在衬底1-1、1-2及1-3的定位销4是将前端设为大致圆锥形状且由圆形截面的棒状部件形成主体部，以便能够在利用机器人将连接器端子2与连接器端子3接合时执行定位，圆形截面部分的有效长度设定得比相邻的各衬底1-i间的间隔长。
另外，为了能够利用机器人以特定精度抓持衬底1-i的特定抓持部，而在衬底1-i对特定标记部9利用丝网印刷法等进行标记。
接着，针对关于具有以上构造的衬底积层体8，例如在已组装至衬底1-1、1-2的状态下组装衬底1-3的方法进行说明。
通过使用TV(TeleVision，电视)相机等的视觉装置等对搬入至工作区的衬底1-3测量标记部的位置，检测衬底1-3的位置姿势，利用机器人抓持特定的抓持部而将衬底1-3移送至衬底1-2的铅垂上方位置之后，以衬底1-2的定位销4嵌合于衬底1-3的嵌合孔5内的方式使该衬底1-3下降，将衬底1-3的连接器端子3连接于衬底1-2的连接器端子2。此外，为使衬底1-3的嵌合孔5的内表面能够顺着衬底1-2的定位销4的前端部的大致圆锥形在水平面内定位，可在机器手具备顺应性(compliance)机构等机械仿形机构，或附加软仿形控制。
此外，为了将衬底1-3的连接器端子3确实地连接于衬底1-2的连接器端子2，根据需要，利用机器手以适当的压抵力将杆6向下方压抵。
与所述相反，在将衬底1-3从衬底1-2分离的情况下，利用机器人或人手来抓持杆6，将衬底1-3的连接器端子3从衬底1-2的连接器端子分离。
连接器端子2及3大多情况下为几十至100以上的多极/多芯，所以很多情况下它的装卸需要相当大的力，而另一方面，衬底1由合成树脂等制造，不具有充分的强度，所以如果抓持衬底1的端部等进行连接器端子2及连接器端子3的装卸，那么有衬底1受损的担忧。
因此，在本实施方式中，通过抓持配设在与配设在背面的连接器端子2对应的正面的位置的杆6进行操作(压抵或拉离)，谋求防止连接器端子2与连接器端子3装卸时衬底1受损等。
接着，对衬底积层体8的最下层的衬底1也就是第1层的衬底1-1以及最上层的衬底1也就是第4层的衬底1-4的构造进行说明。
第1层的衬底1-1由于在它的下方不存在应连接的衬底1，所以未配设连接器端子3。
另外，在衬底1-1未配设连接器3，所以在将衬底1-1从载置台7分离时，只要将衬底1-1的嵌合孔从载置台7的定位销4拉拔，所以不需要较大的力，即便抓持衬底1-1的端部进行操作，衬底1-1受损等的担忧也较低，所以未必需要配设杆6。
另外，最上层的衬底1也就是第4层的衬底1-4由于在它的上方不存在应连接的衬底1，所以未配设连接器端子2及定位销4。
此外，在本实施方式中，在相邻的上下层的衬底1(例如衬底1-2与1-3)之间，在下层的衬底1(例如衬底1-2)配设连接器端子(母头或插座)2，在上层的衬底1(例如衬底1-3)配设连接器端子(公头或插头)3，但也可相反地，在下层的衬底1(例如衬底1-2)配设连接器端子(公头或插头)3，在上层的衬底1(例如衬底1-3)配设连接器端子(母头或插座)2。进而，只要将连接器端子(公头或插头)3与连接器端子(母头或插座)2连接，则哪一个配设在上层或下层的衬底均可。
此外，在本实施方式中，对4层的衬底积层体进行了说明，但本发明只要为2层以上的积层体即可。
2层的衬底积层体时的构成是只有本实施方式的4层的衬底积层体中除中间层(第2层及第3层)以外的最下层(第1层)及最上层(第4层)，3层以上的积层体时的构成是成为增加相同构造的中间层。
在本实施方式中，通过将适当构造的连接器端子(公头或插头)3与连接器端子(母头或插座)2组合，对于连接器端子3与连接器端子2的较小的位置偏移，能够通过将连接器端子3或连接器端子2中的一个端子压入到对方侧而顺着前端部的形状将两者有效地连接。
因此，在本实施方式的衬底积层体8中，不需要特殊或专用的定位装置，即便在作为组装对象的电气产品或载置台7等的定位存在误差等，另外无法利用机器手以正确的位置或姿势抓持衬底1的情况下，也能够针对特定的较大的位置偏移，通过定位销定位在连接器端子3与连接器端子2能够连接的范围内，针对较小的位置偏移，设为本来的连接器端子3与连接器端子2所决定的连接容许范围内的位置偏移，从而能够将连接器端子3与连接器端子2连接。
另外，由于将相邻的衬底1之间利用连接器端子2与连接器端子3连接电气配线，所以无须在壳体内引绕线束，且无需线束连接器的连接，所以能够使壳体小型化，且能够利用机器人自动组装衬底积层体，从而可达成成本降低及制作合理化。
另外，本实施方式的衬底积层体8由于抓持杆6进行连接器端子3与连接器端子的装卸，所以不会损伤衬底1。
在所述实施方式中，在将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互积层时，用来将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互定位的定位器件由定位销4及嵌合孔5构成。
作为本发明的另一实施方式，也能够代替由所述定位销4及嵌合孔5构成的定位器件，而构成为一个连接器端子及另一个连接器端子具有在将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互积层时将一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底相互定位的功能。
在该实施方式中，定位器件由一个连接器端子及另一个连接器端子构成，所以能够简化构成。
[符号的说明]
1 电子电路衬底
1-1 电子电路衬底(第1层)
1-2 电子电路衬底(第2层)
1-3 电子电路衬底(第3层)
1-4 电子电路衬底(第4层)
2 连接器端子(母头或插座)
3 连接器端子(公头或插头)
4 定位销(定位器件)
5 嵌合孔(定位器件)
6 杆
7 载置台(安装部)
8 衬底积层体
9 标记部
10 电子零件

Claims (8)

1.一种电气产品，具备衬底积层体，该衬底积层体是将在正面及背面的至少一面安装着电子零件的多个电子电路衬底积层而构成，且
所述多个电子电路衬底包含相互邻接的2个所述电子电路衬底中的一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底，
所述衬底积层体具有定位器件，所述定位器件在将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互积层时，用来将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互定位，
所述一个电子电路衬底具有前端朝向所述另一个电子电路衬底而设置的定位销、及电连接器的一个连接器端子，
所述另一个电子电路衬底具有供所述定位销嵌合的嵌合孔、及前端朝向所述一个电子电路衬底而设置且与所述一个连接器端子连接的另一个连接器端子，
在所述背面具有所述另一个连接器端子的电子电路衬底在与所述另一个连接器端子的位置对应的所述正面的部分，具有在所述衬底积层体的组装时或分解时由机器人抓持的抓持部。
2.一种电气产品，具备衬底积层体，该衬底积层体是将在正面及背面的至少一面安装着电子零件的多个电子电路衬底积层而构成，且
所述多个电子电路衬底包含相互邻接的2个所述电子电路衬底中的一个电子电路衬底与另一个电子电路衬底，
所述衬底积层体具有定位器件，所述定位器件在将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互积层时，用来将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互定位，
所述一个电子电路衬底具有电连接器的一个连接器端子，
所述另一个电子电路衬底具有与所述一个连接器端子连接的另一个连接器端子，
所述一个连接器端子及所述另一个连接器端子具有在将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互积层时，将所述一个电子电路衬底与所述另一个电子电路衬底相互定位的功能，
在所述背面具有所述另一个连接器端子的电子电路衬底在与所述另一个连接器端子的位置对应的所述正面的部分，具有在所述衬底积层体的组装时或分解时由机器人抓持的抓持部。
3.根据权利要求1或2所述的电气产品，其中所述一个连接器端子及所述另一个连接器端子是公头端子及母头端子。
4.根据权利要求1或2所述的电气产品，其具备安装所述衬底积层体的最下层的电子电路衬底的安装部，
所述安装部具有前端朝向所述最下层的电子电路衬底而设置的定位销，
所述最下层的电子电路衬底具有供所述安装部的所述定位销嵌合的嵌合孔。
5.根据权利要求3所述的电气产品，其具备安装所述衬底积层体的最下层的电子电路衬底的安装部，
所述安装部具有前端朝向所述最下层的电子电路衬底而设置的定位销，
所述最下层的电子电路衬底具有供所述安装部的所述定位销嵌合的嵌合孔。
6.根据权利要求4所述的电气产品，其中所述安装部与收纳所述衬底积层体的容器一体地成形。
7.根据权利要求5所述的电气产品，其中所述安装部与收纳所述衬底积层体的容器一体地成形。
8.根据权利要求1或2所述的电气产品，其中所述一个连接器端子及所述另一个连接器端子是插头及插座。
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