JP2002517100A - プリント回路板をメタリックグラウンド接続する方法 - Google Patents

プリント回路板をメタリックグラウンド接続する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明はプリント回路板（７００）と金属基板（２００）との間に電気的なグラウンド接続を提供するための方法（１００）であって、（１）基板（２００）に孔（２０４）を設け、（２）金属ブランク（３００）からグラウンドプラグ（３０２）を成形し、（３）該グラウンドプラグ（３０２）を基板（２００）に設けられた前記孔に挿入し、（４）グラウンドプラグ（３０２）を基板（２００）に設けられた前記孔（２０４）で圧縮し、（５）基板（２００）にプリント回路板（７００）を配置し、（６）プリント回路板（７００）に設けられた前記孔内と前記グラウンドプラグ（３０２）上とにろう材を被着させることを特徴としている。成形（１０４）、挿入（１０６）および圧縮（１０８）する工程は単一穿孔過程（１２０）において実施される。この方法（１００）によって高い品質の電気的なグラウンド接続が効果的に得られ、複雑な機械を必要としなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は電子回路アセンブリおよびこのアセンブリの製造に使用されるプロセ
スという一般的なテーマに関するものであり、特に本発明はプリント回路板と金
属基板との間に電気的なグラウンド接続を提供するための方法に関する。
【０００２】 背景技術 ガス放電ランプ用の電子的な安定器のような多種の電子デバイスはプリント回
路板と、金属ベースまたは金属基板との間の電気的なグラウンド接続を必要とす
る。一般的には金属ベースまたは金属基板は亜鉛めっき鋼またはアルミニウムの
ような材料から構成されており、したがってプリント回路板と直接ろう接接続部
を形成することはできない。
【０００３】 グラウンド接続を提供するための最も知られている装置の１つでは、プリント
回路板の孔を通ってかつ基板の相応する孔内に挿入されるシンプルマウンティン
グねじ（ｓｉｍｐｌｅ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｓｃｒｅｗ）が使用されている。プ
リント回路板は一般的に、ねじのヘッド部の底面と接触させるための単数もしく
は複数のグラウンドジャンパー線を有している。この方法は幾つかの欠点を有し
ている。まず自動化が非常に困難であることが挙げられる。次に、プリント回路
板に加えられる機械的なストレスの大きさに基づき、フレキシブル回路板（ｆｌ
ｅｘ−ｃｉｒｃｕｉｔｓ）のような非常に薄い回路板を有する装置には適してい
ない。
【０００４】 択一的な方法はベースにおいてフレキシブルなタブ構造を使用する。プリント
回路板がベース上に配置された後、タブはグラウンドジャンパー線との堅固な摩
擦接続を形成するように曲げられるかまたはねじられる。この方法はグラウンド
ジャンパー線における不慮の破線のような大きな問題を有している。マウンティ
ングねじによる方法同様にこの方法もまた自動化が困難であり、非常に薄いプリ
ント回路板を有する装置には適していない。
【０００５】 第３の方法はろう材を受容できる面を有する金属的なグラウンドプラグを使用
している。この金属製のグラウンドプラグが製造されていて、孔が基板またはベ
ースに設けられている。それから予め製造されたグラウンドプラグは基板の孔に
挿入される。グラウンドプラグと、プリント回路板のグラウンドトレースとの間
の電気的な接続部を形成するためにろう材がプリント回路板の孔内とグラウンド
プラグ上に施される。この方法では回路基板自体にほとんど物理的なストレスが
加えられないので、薄いプリント回路板に特に適しているという利点がある。
【０００６】 しかし従来のグラウンドプラグ方法は多くの欠点を有している。まずグラウン
ドプラグは独立したプロセスにおいて製造されるので、予め製造されたグラウン
ドプラグを基板の孔に挿入するのに、通常複雑なピックアップ型機械を必要とす
る。次にグランドプラグの製造プロセスと基板に孔を形成するプロセスとグラウ
ンドプラグを基板の孔に挿入するプロセスとの間にかなり多くの時間が費やされ
るので、周囲の汚染物の堆積および／または酸化がグラウンドプラグの接触面お
よび基板の孔内に生じ得る。これによりグラウンドプラグと基板との間の電気的
な接触部の品質と信頼性は不都合な影響をうける。
【０００７】 故に、信頼できる高い品質を有する、プリント回路板と金属基板との間の電気
的なグラウンド接続を実施するための方法において、薄いプリント回路板を有す
る大量に自動生産されるアセンブリに適していて、プロセス工程およびプロセス
時間に関して効果的であり、かつ複雑で高価な機械を使用することなく実施でき
るようにする必要がある。このような方法は従来のものより著しい利点を有して
いる。
【０００８】 本発明の詳細な説明 図１にはプリント回路板と金属基板との間に電気的なグラウンド接続を提供す
るための方法１００が示されている。この方法１００は次のような工程を有して
いる。すわわち （１）基板に孔を設け（１０２）、 （２）金属ブランクからグラウンドプラグを成形し（１０４）、 （３）該グラウンドプラグを基板に設けられた前記孔に挿入し（１０６）、 （４）前記グラウンドプラグと前記基板との間の電気的な接続が得られるよう
に、グラウンドプラグを基板に設けられた前記孔で圧縮し（１０８）、 （５）プリント回路板に設けられた孔が基板に設けられた孔内の前記グラウン
ドプラグに整合するように、プリント回路板を基板に配置し（１１０）、 （６）前記グラウンドプラグと前記プリント回路基板との間の電気的な接続が
得られるようにプリント回路板に設けられた前記孔内と前記グラウンドプラグ上
とにろう材を施す（１１２）。
【０００９】 グラウンドプラグの成形（１０４）、挿入（１０６）および圧縮（１０６）工
程を単一穿孔過程１２０において集合的に行うことが重要である。その結果、方
法１００は特殊なピックアンドプレイス型装備の必要のない合理化されたプロセ
スで効果的に実施される。加えて基板の孔とグラウンドプラグとの成形後、非常
に短い時間内にグラウンドプラグを基板の孔に挿入および圧縮できるようにされ
ていることによって、方法１００は基板の孔の接触面とグラウンドプラグの接触
面とにおける酸化作用および周囲における汚染を減少させる。これにより、グラ
ウンドプラグと基板との間の、形成された電気接続において高い品質と信頼性が
促進される。
【００１０】 方法１００を実施するための本発明の装置と方法とが図２〜図１１に示されて
いる。まず図２に基づき、本発明による装置は前進するダイアセンブリ４００と
一対のポンチ５００，６００とを有している。このダイアセンブリ４００は金属
基板２００を支持するための面４０２と、金属ブランク３００を支持するための
棚構造体４０４，４０６と、基板２００に孔を形成する際にポンチ５００をガイ
ドするための第１穿孔部４０８と、金属ブランク３００からグラウンドプラグを
押し抜きそれからこのグラウンドプラグを基板２００の孔に挿入して圧縮する際
にポンチ６００をガイドするための第２穿孔部４１０とを有している。方法１０
０の実際の施工時には概して、基板のパネルを形成するために基板２００に単数
または複数の別の基板２５０，２６０が続いている。
【００１１】 本発明による方法１００では、金属基板２００はアルミニウムによって構成さ
れており、金属ブランク３００は錫でめっきされた銅から構成されている。金属
基板２００を択一的に銅、真鍮、亜鉛のような他の金属から構成することもでき
る。また金属ブランク３００を択一的にアルミニウム、真鍮、亜鉛のような他の
金属から構成することもできる。これらの金属は、ろう材との確実な接着部を形
成することのできるような数多くの他の金属または錫を用いてめっきすることが
できる。
【００１２】 図３に基づき第１穿孔過程ではポンチ５００がアルミニウム基板２００を貫通
して下方に向かって駆動される。このポンチ５００は有利にはほぼ円形状の横断
面を有しており、したがってほぼ円形状の孔が基板２００に形成される。アルミ
ニウム２０２の捨てられる部分は第１穿孔部４０８の底部から取り除かれる。
【００１３】 基板２００に孔を形成した後、ポンチ５００は引っ込められる（ポンチが孔を
通って上方に移動させられて第１穿孔部４０８の上方位置に戻される）。基板２
００は図４に示したように孔が第２穿孔部４１０に整合するまで、ダイアセンブ
リ４００の面４０２に沿って右に向かって移動させられる。ポンチ６００は基板
２００の孔２０４と整合した状態で第２穿孔部４１０内に静止する。
【００１４】 図５に基づき孔２０４が所定の位置をしめると、ポンチ６００は第２穿孔過程
においてブランク３００を貫通して下方に向かって駆動される。ポンチ６００は
有利にはほぼ円形状の横断面を有しているので、ブランク３００からは円形状の
グラウンドプラグ３０２が打ち抜かれる。図６に示したようにポンチ６００は引
き続き下方に向かってストロークし、グラウンドプラグ３０２を基板２００の孔
内に挿入させる。ポンチ６００がグラウンドプラグ３０２を挿入するのとほぼ同
時に、ポンチ５００は第２の基板２５０に孔を形成するための第１穿孔過程を再
度繰り返す。２つのポンチ５００，６００のこのような並行した実施は全体的な
プロセス時間をさらに減少させるので有利である。
【００１５】 図７に示したように、ポンチ６００はグラウンドプラグ３０２を基板２００の
孔内で圧縮し、これによりグラウンドプラグ３０２と基板２００との間の圧縮性
の物理的な接続が提供されるまでに、下方に向かうストロークを完了する。ポン
チ６００がグラウンドプラグ３０２を圧縮するのとほぼ同時に、ポンチ５００は
下方に向かうストロークを完了し、アルミニウム２５２の、第２基板２５０の孔
を形成するために打ち抜かれた部分が取り除かれる。
【００１６】 グラウンドプラグ３０２は図８および図９において詳細に示されている。前述
したようにグラウンドプラグ３０２は有利には主として上面３０６と下面３０８
とが錫でめっきされた銅からなっている。図８に示したように圧縮工程前にはグ
ラウンドプラグ３０２はほぼ円筒形の形状を有している。図９に示したように圧
縮工程はグラウンドプラグ３０２と孔２０４とにおいて制御される変形を生ぜし
める。この圧縮工程によってグラウンドプラグ３０２の側壁面３１０，３１２が
張り出し、相応した圧縮性の変形が孔２０４の接触面に引き起こされる。結果と
して基板２００と、グラウンドプラグ３０２の側壁面３１０，３１２の少なくと
も一部との間の気密な機械的シールが得られ、この機械的なシールによって機械
的に堅固で高い信頼性を有する高い品質の電気接続が提供される。
【００１７】 図９に基づき、圧縮工程の完了時にグラウンドプラグ３０２の底面３０８は基
板２００の底面２３０とほぼ整合している。これにより次いで行われる基板２０
０の底面２３０とのプリント回路板のフラッシュマウンティングが、プリント回
路板をグラウンドプラグ３０２および基板２００に電気的に接続するための次い
で行われるろう接と同様に促進される。
【００１８】 有利には圧縮工程の完了時においてグラウンドプラグ３０２の上面３０６は基
板２００の上面２２０に対して実質的に引っ込められている。したがって金属ブ
ランクは基板２００の薄さよりももはや大きくない薄さを有しているので有利で
ある。いずれにしても圧縮工程の完了後にグラウンドプラグ３０２の上面３０６
が基板２００の上面２２０を越えて突出していないことが最も望ましい。製品を
使用する多くの場合、グラウンドプラグ３０２が上面２２０を越えて突出するに
よってこの上面２２０が他の平坦な面に対してしっかりと接触されるのを妨げ得
るので、基板２００の上面２２０をヒートシンクまたは他のグラウンド面と実質
的にフラッシュマウンティング接触していなければならない。前記のように構成
することはこのことに基づき有利である。例えばもし基板２００を電子的な安定
器のためのパッケージのベースとして使用したい場合には、上面２２０（すなわ
ち安定器ケーシングの底面）は照明器具ケーシングとフラッシュマウンティング
接触状態にあるべきであり、これにより熱が効果的に安定器から照明器具に移行
するようになる（安定器回路の十分な動作寿命を保証する、安定器の低い温度を
保つ）。
【００１９】 孔２０４の接触面およびグラウンドプラグ３０２において、形成される電気的
な接続の品質を損ねる酸化または汚染を減少させるために、有利には（１）第２
穿孔過程（いわゆるグラウンドプラグの成形、挿入および圧縮工程）を、第１穿
孔過程（いわゆる基板に孔を設ける工程）の後約２秒より短い時間内に完了させ
、（２）圧縮工程をグラウンドプラグを成形する工程の完了後約１秒より短い時
間内に完了させる。ポンチ６００はかなりのスピードで下方に向かって動かされ
るので、グラウンドプラグ３０２の圧縮工程は、グラウンドプラグ３０２が金属
ブランク３００から打ち抜かれた後すぐに完了する。
【００２０】 図７に基づき、グラウンドプラグ３０２が基板２００で圧縮されるとすぐに、
ポンチ６００は第２穿孔部４１０の上方部分に戻される。それから第２基板２５
０は第２穿孔部４１０の下方の位置に移動させられ、金属ブランク３００はシフ
トされるかまたは新しい金属ブランクに置き換えられ、前記工程がグラウンドプ
ラグを成形し、第２基板２５０の孔に挿入および圧縮するために繰り返される。
【００２１】 前述した工程にしたがってパネルの各基板２００，２５０，２６０にグラウン
ドプラグが提供された後に、パネルはダイアセンブリ４００から取り除かれ、そ
れからプリント回路板が基板に取り付けられる。
【００２２】 図１０および図１１に示したようにプリント回路板７００が基板２００の底面
２３０に配置されており、この場合プリント回路板に設けられた孔（図示せず）
が基板２００に設けられたグラウンドプラグ３０２にほぼ整合している。ポリア
ミドのような絶縁材料上に配置された、複数の金属トレース７１０，７１２，７
１４，７１６を有するプリント回路板７００は適当な圧感型接着材を用いて基板
２００の底面２３０と接着される。金属トレース７１０，７１２，７１４，７１
６の少なくとも１つは孔に隣接してプリント回路板７００上に位置しており、こ
の金属トレースはろう材を用いたボンディングが適している。それからろう材８
００はプリント回路板７００の孔内とグラウンドプラグ３０２上とに施され、こ
れによりグラウンドプラグ３０２とプリント回路板７００との間の電気接続が形
成される。このようにして電気的なグラウンド接続が基板２００とプリント回路
板７００の金属トレース７１０，７１２，７１４，７１６との間に提供される。
【００２３】 前記方法１００はグラウンドプラグを使用する従来の方法より多くの利点を提
供している。特に方法１００は基板に孔を形成した後に行われるグラウンドプラ
グの成形、挿入、圧縮を効果的にまとめて単一穿孔過程にする。その結果、プロ
セス時間は減少され、グラウンドプラグを挿入するための特別なピックアンドプ
レイス型機械は必要なくなり、グラウンドプラグの接触面および基板の孔におけ
る酸化およびその他の汚染が減少される。これにより大量の自動化された工業に
適した、信頼できる高い品質の電気的なグラウンド接続が得られる。
【００２４】 ここに説明した実施例は本発明の有利な実施形態であり、本発明の枠内で変形
および修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プリント回路板と金属基板との間の電気的なグラウンド接続を提供するための
本発明の方法を示したフローチャート図である。
【図２】 図１に示した方法を実施するためのポンチおよびダイアセンブリの横断面図で
ある。
【図３】 孔を金属基板に形成する第１穿孔過程を示した図である。
【図４】 第２穿孔過程前の金属基板の位置を示した図である。
【図５】 グラウンドプラグを金属ブランクから成形する、第２穿孔過程の第１段階を示
した図である。
【図６】 グランドプラグを金属基板の孔内に挿入する、第２穿孔過程の第２段階を示し
た図である。
【図７】 グランドプラグを金属基板の孔内で圧縮する、第２穿孔過程の第３段階を示し
た図である。
【図８】 金属基板の孔にグランドプラグが挿入された直後の金属基板とグランドプラグ
の横断面図である。
【図９】 金属基板の孔でグランドプラグが圧縮された後の金属基板とグランドプラグの
横断面図である。
【図１０】 プリント回路板の孔内とグラウンドプラグ上とにろう材を施された状態の、金
属基板上に取り付けられたプリント回路板の平面図である。
【図１１】 プリント回路板の孔内とグラウンドプラグ上とにろう材を施された状態の、金
属基板上に取り付けられたプリント回路板の横断面図である。
【符号の説明】
１００ 方法、 １０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２ 工程、
１２０ 単一穿孔過程、 ２００ 基板、 ２０２ アルミニウム、 ２０４
孔、 ２２０ 上面、 ２３０ 底面、 ２５０ 基板、 ２５２ アルミニ
ウム、 ２６０ 基板、 ３００ 金属ブランク、 ３０２ グラウンドプラグ
、 ３０６，３０８ 底面、 ３１０，３１２ 側壁面、 ４００ ダイアセン
ブリ、 ４０２ 面、 ４０４，４０６ 棚構造体、 ４０８ 第１穿孔部、 ４１０ 第２穿孔部、 ５００，６００ ポンチ ７００ プリント回路板、 ７１０，７１２，７１４，７１６ 金属トレース、 ８００ ろう材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ジェフリー ディー マーウィン アメリカ合衆国 イリノイ バッファロー グローヴ ユニヴァーシティー ドライ ヴ 34 Ｆターム(参考） 5E077 BB11 BB17 DD01 DD09 EE04 FF12 FF24 JJ05 JJ20 5E315 AA11 BB03 BB04 BB05 BB07 CC14 GG07 GG20 5E338 AA01 AA18 BB02 BB13 BB25 EE11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路板と金属基板との間に電気的なグラウンド接続
    を提供するための方法において、 （Ａ）基板に孔を設け、 （Ｂ）金属ブランクからグラウンドプラグを成形し、 （Ｃ）該グラウンドプラグを基板に設けられた前記孔に挿入し、 （Ｄ）前記グラウンドプラグと前記基板との間の電気的な接続が得られるよう
    に、グラウンドプラグを基板に設けられた前記孔で圧縮し、 （Ｅ）プリント回路板に設けられた孔が基板に設けられた孔内の前記グラウン
    ドプラグに整合するように、プリント回路板を基板に配置し、 （Ｆ）前記グラウンドプラグと前記プリント回路基板との間の電気的な接続が
    得られるようにプリント回路板に設けられた前記孔内と前記グラウンドプラグ上
    とにろう材を施し、 前記グラウンドプラグの成形、挿入および圧縮工程を単一穿孔過程において集
    合的に実施することを特徴とする、プリント回路板と金属基板との間に電気的な
    グラウンド接続を提供するための方法。
  2. 【請求項２】 基板に孔を設ける工程を第１穿孔過程において実施し、グラ
    ンドプラグの成形、挿入および圧縮工程を集合的に第２穿孔過程において実施す
    る、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 集合的なグランドプラグの成形、挿入および圧縮工程が次の
    ような段階を有している、つまり 基板に設けられた孔の上方にブランクを配置し、 基板に設けられた前記孔に整合するように前記ブランクの上方でポンチを位置
    決めし、 該ポンチを下方に向かってブランクを貫通させて基板に設けられた前記孔内に
    移動させる、段階を有している、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 基板に設けられた前記孔がほぼ円形であって、前記ポンチと
    前記グラウンドプラグとがそれぞれ円形の横断面を有しており、圧縮工程前のグ
    ラウンドプラグがほぼ円筒状である、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 グラウンドプラグの成形、挿入および圧縮工程を、基板に孔
    を提供する工程の完了後約２秒より短い時間内に完了する、請求項１記載の方法
    。
  6. 【請求項６】 グラウンドプラグの圧縮工程をグラウンドプラグの成形工程
    の完了後約１秒より短い時間内に完了する、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 圧縮工程により、前記基板と、前記グラウンドプラグの側壁
    の少なくとも一部との間の気密な機械的シールを提供する、請求項１記載の方法
    。
  8. 【請求項８】 圧縮工程完了時にグラウンドプラグの底面を基板の底面とほ
    ぼ同一平面を成すようにする、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 圧縮工程完了時にグラウンドプラグの上面を基板の上面に対
    して引っ込める、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 プリント回路板に絶縁材料上に配置された金属トレースを
    設け、該金属トレースの少なくとも１つを前記プリント回路板の孔の近傍に配置
    し、該金属トレースをプリント回路板と前記グラウンドプラグとを接続するろう
    材の少なくとも一部に物理的に接触させるように適合させる、請求項１記載の方
    法。
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