JP2004356180A

JP2004356180A - プレスフィットピン実装基板構造およびプレスフィットピン接続検査方法

Info

Publication number: JP2004356180A
Application number: JP2003149065A
Authority: JP
Inventors: Yukio Mukai; 幸夫向井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4300348B2

Abstract

【課題】スルーホール内壁に設けた導通層の破損の検出を確実に行う。
【解決手段】プレスフィットピン４３をプリント配線基板３７のスルーホール３９に圧入する。プリント配線基板３７に設けた検査用スルーホール４７の内壁に検査用スルーホール銅めっき４９を形成する。プリント配線基板３７の内部には、検査用スルーホール銅めっき４９に接続する検査用内層配線５３を設け、検査用内層配線５３と、スルーホール３９の内壁のスルーホール銅めっき４１とを、検査用内層配線５３よりも幅の狭い接続部５５で接続する。プレスフィットピン４３の圧入時に銅めっき削れ部５７が発生すると、接続部５５が断線し断線部５９が発生する。このときスルーホール銅めっき４１に圧入前の状態で接続するスルーホール銅めっきランド４５と、検査用スルーホール銅めっき４９に接続する導通確認用テストパッド５１との間の電気的導通状態を検出し、めっき削れを検出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プレスフィットピンを、基板に設けたスルーホールに圧入して実装するプレスフィットピン実装基板構造およびプレスフィットピン接続検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板に形成した銅めっきなどの導体を内壁に備えたスルーホールに、電極となるプレスフィットピンを圧入し、プレスフィットピンとスルーホール内壁との間の電気的接続および接圧による機械的保持を同時に確保するプレスフィット工法が知られている。
【０００３】
このようなプレスフィット工法において、従来その品質確認として、プレスフィットピンとスルーホールとの間の電気導通検査を、スルーホールランドやテストパッドを用いたり、プレスフィットピンからの電気導通による動作確認によって行っている。
【０００４】
また、特にプレスフィットピンとスルーホール内壁との間の電気的接続は、これら両者間の機械的保持によって確保しているため、高い保持力を得るために、プレスフィットピンの外径やスルーホールの孔径設計を、高精度に行う必要があり、プレスフィットピンの形状についても従来様々な工夫が図られている。
【０００５】
図４は、基板１に設けたスルーホール３に、プレスフィットピン５を矢印Ａで示す方向に圧入する状態を示している。このスルーホール３の内壁にはスルーホール銅めっき７を形成するとともに、スルーホール３の開口部周囲の基板表面には、スルーホール銅めっき７に連続するスルーホール銅めっきランド９を形成してある。
【０００６】
ここで図４（ａ）に示すように、プレスフィットピン５の中心線Ｘとスルーホール３の中心線Ｙとの間で位置ずれが発生している場合には、プレスフィットピン５の先端が、スルーホール銅めっきランド９に当接しながら圧入方向に強く押される。このため、図４（ｂ）に示すように、プレスフィットピン５は、削れた銅めっき片１１を押し出しながら、銅めっき削れ部１３を発生させる可能性がある。
【０００７】
さらに、この銅めっき削れ部１３が、図５（ａ）に示すように、スルーホール銅めっき７と内層配線１５との接続部にまで及んでいると、この接続部が断線して断線部１７が発生し、内層配線１５とプレスフィットピン５との導通がとれなくなってしまう。
【０００８】
上記したようなプレスフィットピンとスルーホールとの位置ずれは、最近の動向でもある、車載電子機器などでの低コスト化の要求から、様々なリード形状部品をプレスフィットピン化し、プリント配線基板に一括して圧入するアセンブリ工法にて発生しやすい。
【０００９】
すなわち図６に示すように、プレスフィットピンを具備したプレスフィットパーツ２３，２５，２７，２９は、これら個々のプレスフィットパーツ２３，２５，２７，２９およびパーツホルダの成形誤差、パーツホルダへの各プレスフィットパーツ２３，２５，２７，２９の搭載精度、プリント配線基板３１に形成するスルーホール３３の孔位置精度、プリント配線基板３１のパーツホルダケース３５への位置合わせ精度、さらにはプレスフィットピンの倒れなどにより、上記したプレスフィットピンとスルーホールとの位置ずれが発生する頻度が高くなる。
【００１０】
また、プレスフィットピンとスルーホールとの高い保持力を得るために、スルーホールの孔径をプレスフィットピンの外径に対して小さくし、これら両者がきつく嵌合するよう設計すると、圧入時の力も大きくなる。このため、前記した図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図５（ｂ）に示すように、スルーホール３の変形部１９が生じ、銅めっき削れ部２１が生じやすくなり、またプレスフィットピン５の座屈の発生も懸念される。
【００１１】
したがって、上記した位置ずれなどによって発生しやすくなるスルーホールのめっき削れやプレスフィットピンの座屈に対する確実な検出が必要となっている。
【００１２】
例えば、プレスフィットピンの座屈の検出には、単純にプレスフィットピンの出口側からの目視検査や、圧入マシンの挿入圧異常や挿入深さ異常を検出することで実施できる。さらに下記特許文献１に示されるように、プレスフィットピンの座屈が発生したとき、プレスフィットピンとの短絡を検出できる電極パターンを基板上に設け、電気導通検査によって行う方法がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２３７６６４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スルーホールのめっき削れの検出については、目視検査によって行っており、めっき削れがプレスフィットピンが圧入されたスルーホール内部で発生した場合、外部からの目視検査では、その破損の程度を観察することができないという問題がある。
【００１５】
そこで、この発明は、スルーホール内壁に設けた導通層の破損の検出を確実に行えるようにすることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、プレスフィットピンを、基板に設けたスルーホールに圧入して実装するプレスフィットピン実装基板構造において、前記基板の表面に導通チェック用パターンを設けるとともに、前記基板の内部に、前記導通チェック用パターンに接続する検査用内層配線を設け、この検査用内層配線と前記スルーホールの内壁に設けた導通層とを、前記検査用内層配線よりも幅の狭い接続部で接続し、前記スルーホール内壁の導通層に接続するチェック用導通部を、前記基板の表面に設けた構成としてある。
【００１７】
【発明の効果】
プレスフィットピンを圧入する前のスルーホールにおいて、そのスルーホール内壁の導通層と、基板表面の導通チェック用パターンとは、検査用内層配線および接続部によって接続が保たれている。このスルーホールにプレスフィットピンを圧入したときに、過剰な圧入ストレスがスルーホールに作用すると、スルーホール内壁の導通層や接続部が削られ、検査用内層配線と導通層とを接続する接続部は断線する。この接続部の断線は、基板表面の導通チェック用パターンと、スルーホールの導通層に接続する基板表面のチェック用導通部との間の電気接続状態を検出することで確認でき、これによりスルーホール内壁に設けた導通層の破損の検出を確実に行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
図１は、この発明の実施の一形態に係わるプレスフィットピン実装基板構造の断面図である。プリント配線基板３７には、スルーホール３９を設け、スルーホール３９の内壁には導通層としてのスルーホール銅めっき４１を形成する。このスルーホール３９に、プレスフィットピン４３を、図中で矢印Ｃで示す方向から圧入して実装する。
【００２０】
上記したスルーホール３９のプレスフィットピン４３圧入側周囲の基板表面３７ａには、スルーホール銅めっき４１に導通するチェック用導通部としてのスルーホール銅めっきランド４５を設ける。
【００２１】
また、プリント配線基板３７には、スルーホール３９より小径の検査用スルーホール４７を設け、この検査用スルーホール４７の内壁には、検査用スルーホール導通層としての検査用スルーホール銅めっき４９を形成する。検査用スルーホール４７の開口周囲におけるプリント配線基板３７の表面３７ａには、検査用スルーホール銅めっき４９に導通する導通チェック用パターンとしての導通確認用テストパッド５１を設ける。
【００２２】
図２は、図１に示したプレスフィットピン実装基板構造の平面図で、検査用スルーホール４７をスルーホール３９の周囲に複数設けてある。
【００２３】
なお、本実施形態においては、テストパッド５１をプリント配線基板３７のプレスフィットピン４３圧入側の表面３７ａに形成したが、例えば図１に破線で示したテストパッド５１’のように、プリント配線基板３７のプレスフィットピン４３圧入側と反対側の面に形成してもよい。
【００２４】
上記したプリント配線基板３７の表面３７ａから、寸法Ｈ（５０μｍ〜３００μｍ）の基板内部に、検査用内層配線５３を設けている。この検査用内層配線５３は、図１のＤ−Ｄ断面図である図３に示すように、各検査用スルーホール４７の検査用スルーホール銅めっき４９に一端が接続し、他端はスルーホール３９に向けて延び、かつこのスルーホール３９に近付くほど幅が徐々に狭くなるテーパ形状となっている。
【００２５】
そして、この検査用内層配線５３の先細側の端部と、スルーホール３９のスルーホール銅めっき４１とを、検査用内層配線５３よりも幅の狭い接続部５５で接続する。この接続部５５は、スルーホール３９の周囲を囲むような環状の内層ランド（基板表面３７ａのスルーホール銅めっきランド４５のようなもの）を設けておらず、しかもその幅寸法Ｌは２００μｍ以下と小さくしてある。
【００２６】
また、図１に示すように、上記した検査用内層配線５３のさらに下方の基板内部には、内層配線５４を設けている。この内層配線５４は、プリント配線基板３７における図示しない他のスルーホールなどに接続するためのもので、前記図５に設けた内層配線１５に相当する。
【００２７】
次に作用を説明する。プレスフィットピン４３を、図１に示すようにスルーホール３９に圧入して実装した後に、スルーホール銅めっきランド４５および導通確認用テストパッド５１に、導通検査用の一対の電極端子６１および６３をそれぞれ接触させて、これら両者間の電気的導通状態を検出する。
【００２８】
ここで、一対の電極端子６１，６３相互間で電気的な導通がとれていれば、図１中のＰ部で示すように、接続部５５の断線はなく、スルーホール銅めっき４１の削れは発生していないことになる。
【００２９】
一方、一対の電極端子６１，６３相互間で電気的な導通がとれていない場合には、スルーホール３９の入口付近におけるスルーホール銅めっき４１が削られて銅めっき削れ部５７が発生するとともに、基板表面３７ａから５０μｍ〜３００μｍと極めて浅い位置にありかつ幅の狭い接続部５５も同時に削られて、断線部５９が発生し、削れた銅めっき片６５が外部に押し出される状態となる。
【００３０】
なお、図１では、内層配線５９も削られて断線している状態を示している。
【００３１】
このように、スルーホール３９にプレスフィットピン４３を圧入したときに、過剰な圧入ストレスがスルーホール３９に作用すると、検査用内層配線５３よりも幅の狭い接続部５５が削られて断線する。そしてこの断線部５９は、基板表面３７ａの導通チェック用パターン５１とスルーホール銅めっきランド４５との間の電気接続状態を検出することで確認でき、これによりスルーホール内壁に設けた導通層であるスルーホール銅めっき４１の破損の検出を確実に行うことができる。
【００３２】
なお、上記した接続部５５は、プレスフィットピン４３の圧入時に、プレスフィットピン４３とスルーホール３９のスルーホール銅めっき４１との接触圧力が最も高くなる位置に対応して設けるとよい。例えば図３中のＥ部で示すようなスルーホール３９の変形部が、同Ｆ部で示すようなめっき削れ部に至る部位に特化して設定する。これにより、スルーホール銅めっき４１の破損の検出をより確実に行うことができる。
【００３３】
このような変形部Ｅが発生する位置は、プレスフィットピンの形状や圧入工程によって異なるため、接続部５５の位置はこれらの条件に合わせて設定する。
【００３４】
また、上記した接続部５５は、プレスフィットピン４３の圧入時に、プレスフィットピン４３がスルーホール３９の内壁に対して接近する方向にずれが発生すると想定される位置に対応して設けるとよい。
【００３５】
このようなずれが発生した状態でプレスフィットピン４３をスルーホール３９に圧入すると、図１に示したような銅めっき削れ部５７が発生するので、このような部位に特化して接続部５５を設定することで、スルーホール銅めっき４１の破損の検出をより確実に行うことができる。
【００３６】
上記した接続部５５を設定してある基板表面３７ａから５０μｍ〜３００μｍの位置は、プレスフィットピン４３を圧入する過程でスルーホール３９の内壁との摩擦や接圧がかかり続ける位置である。このため、スルーホール銅めっき４１が削れて銅めっき削れ部５７が発生した場合に、接続部５５も確実に削れて断線するので、スルーホール銅めっき４１の破損の検出を確実に行うことができる。
【００３７】
このように基板内部の浅い位置に接続部５５を設けることで、銅めっき削れ部５７の程度が小さい場合であっても、スルーホール銅めっき４１の破損の検出を確実に行うことができる。参考として、ＩＥＣ（国際電気標準会議）で、スルーホール変形の程度を観察する位置は、基板表面から３００μｍとしている。また、一般的に基板表面から５０μｍであれば、基板表面の回路パターンとの絶縁性は確保可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態に係わるプレスフィットピン実装基板構造の断面図である。
【図２】図１に示したプレスフィットピン実装基板構造の平面図である。
【図３】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】プレスフィットピンをスルーホールに圧入する際にスルーホール銅めっきが削られる状態を示す動作説明図である。
【図５】（ａ）はスルーホール銅めっきが削られる際に、内層配線が断線する場合を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】複数のプレスフィットピンをプリント配線基板に一括して圧入するアセンブリ工法を示す斜視図である。
【符号の説明】
３７プリント配線基板
３７ａ基板の表面
３９スルーホール
４１スルーホール銅めっき（導通層）
４３プレスフィットピン
４５スルーホール銅めっきランド（チェック用導通部）
４７検査用スルーホール
４９検査用スルーホール銅めっき（検査用スルーホール導通層）
５１導通確認用テストパッド（導通チェック用パターン）
５３検査用内層配線
５５接続部

Claims

プレスフィットピンを、基板に設けたスルーホールに圧入して実装するプレスフィットピン実装基板構造において、前記基板の表面に導通チェック用パターンを設けるとともに、前記基板の内部に、前記導通チェック用パターンに接続する検査用内層配線を設け、この検査用内層配線と前記スルーホールの内壁に設けた導通層とを、前記検査用内層配線よりも幅の狭い接続部で接続し、前記スルーホール内壁の導通層に接続するチェック用導通部を、前記基板の表面に設けたことを特徴とするプレスフィットピン実装基板構造。
前記接続部の幅は、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプレスフィットピン実装基板構造。
前記接続部は、前記プレスフィットピンを圧入する側の前記基板の表面から５０μｍ〜３００μｍの位置に設けたことを特徴とする請求項１または２記載のプレスフィットピン実装基板構造。
前記接続部は、前記プレスフィットピン圧入時に、このプレスフィットピンと前記スルーホールの導通層との接触圧力が最も高い位置に対応して設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプレスフィットピン実装基板構造。
前記接続部は、前記プレスフィットピン圧入時に、このプレスフィットピンが前記スルーホールの内壁に対して接近する方向にずれが発生すると想定される位置に対応して設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプレスフィットピン実装基板構造。
前記基板に検査用スルーホールを設け、前記導通チェック用パターンと前記検査用内層配線とを、前記検査用スルーホールの内壁に設けた検査用スルーホール導通層を介して接続することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプレスフィットピン実装基板構造。
前記基板の表面に導通チェック用パターンを設けるとともに、前記基板の内部に、前記導通チェック用パターンに接続する検査用内層配線を設け、この検査用内層配線と前記基板に設けたスルーホール内壁の導通層とを、前記検査用内層配線よりも幅の狭い接続部で接続し、前記スルーホール内壁の導通層に接続するチェック用導通部を、前記基板の表面に設け、前記スルーホールにプレスフィットピンを圧入して実装した後に、前記導通チェック用パターンと前記チェック用導通部との電気的導通状態を検出することを特徴とするプレスフィットピン接続検査方法。
前記基板に検査用スルーホールを設け、前記導通チェック用パターンと前記検査用内層配線とを、前記検査用スルーホールの内壁に設けた検査用スルーホール導通層を介して接続することを特徴とする請求項７記載のプレスフィットピン接続検査方法。