JP2009218455A - 電子機器および車載モジュール - Google Patents

電子機器および車載モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP2009218455A
JP2009218455A JP2008062000A JP2008062000A JP2009218455A JP 2009218455 A JP2009218455 A JP 2009218455A JP 2008062000 A JP2008062000 A JP 2008062000A JP 2008062000 A JP2008062000 A JP 2008062000A JP 2009218455 A JP2009218455 A JP 2009218455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pin terminal
hole
substrate
flat surface
substantially flat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008062000A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4988629B2 (ja
JP2009218455A5 (ja
Inventor
Shiro Yamashita
志郎 山下
Hideto Yoshinari
英人 吉成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2008062000A priority Critical patent/JP4988629B2/ja
Priority to EP08017982.3A priority patent/EP2101552B8/en
Priority to US12/285,893 priority patent/US7883378B2/en
Publication of JP2009218455A publication Critical patent/JP2009218455A/ja
Publication of JP2009218455A5 publication Critical patent/JP2009218455A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4988629B2 publication Critical patent/JP4988629B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/119Details of rigid insulating substrates therefor, e.g. three-dimensional details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42Plated through-holes or plated via connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • H05K1/056Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an organic insulating layer
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09827Tapered, e.g. tapered hole, via or groove
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09854Hole or via having special cross-section, e.g. elliptical
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10189Non-printed connector
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431Details of mounted components
    • H05K2201/10439Position of a single component
    • H05K2201/10446Mounted on an edge
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10431Details of mounted components
    • H05K2201/1059Connections made by press-fit insertion
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10742Details of leads
    • H05K2201/1075Shape details
    • H05K2201/10803Tapered leads, i.e. leads having changing width or diameter
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/306Lead-in-hole components, e.g. affixing or retention before soldering, spacing means
    • H05K3/308Adaptations of leads
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S439/00Electrical connectors
    • Y10S439/941Crosstalk suppression

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

【課題】
モジュールのプレスフィット接続において、ピン端子を圧入する時の基板割れの防止や接続界面のクラック発生の防止を行い、プレスフィット接続を高信頼化する。
【解決手段】
接続部が2つに分かれており、その分かれている部分において長さ方向に平行かつピン端子の分離方向に垂直な平坦面を有しているピン端子を用いてプレスフィット接続を行う場合において、基板のスルーホール構造を、(1)基板厚さ方向におけるスルーホール中央部の内径が基板表面及び裏面での内径よりも小さく、(2)スルーホール中央部のピン端子と接続する部分の長さはピン端子平坦面の長さよりも短くすることにより、ピン端子とスルーホールの接続部分を狭い範囲に集中させ、基板厚さ方向(ピン端子長さ方向)の線膨張係数差の影響を小さくし、接続部の信頼性を向上できる。
【選択図】図5

Description

本発明は、基板のスルーホールに対し他の基板やモジュールのピン端子(配線ピンやコネクタピン等)をプレスフィット接続してなる電子機器、特に車載モジュールに関する。
近年、電気的配線が形成されている基板へ部品等を搭載する場合の接続形態として、図1(a)に示すように、基板4に設けられた複数のスルーホール8に対して、部品のプレスフィットコネクタ3に設けられた複数のピン端子1を圧入し、ピン端子1とスルーホール8内の配線とを機械的に接触接続する構造とすることにより電気的接続を行うプレスフィット接続の採用が増えている。ピン端子1の接続部2外径はスルーホール部内径よりも大きく、また、外力により弾性変形する構造であるため、圧入される時にピン端子の接続部外径はスルーホールにより縮小されるが、同時に拡大するように復元力が働く。これにより、図1(b)の断面写真のように、ピン端子接続部表面はスルーホール内配線に機械的に接触し、電気的に接続される。プレスフィット接続の例を図1に示す。
プレスフィット接続に関しては、以下のようなことが検討されている。例えば、特許文献1や特許文献2では、ピン端子圧入時にピン端子表面に形成されているめっきが剥がれ、基板の回路がショートするという問題に対し、スルーホールの形状を圧入端となる入口部が面取りされた構造とすることによりめっき剥がれを防止している。また、特許文献3では、ピン端子圧入時にピン端子の復元力によって基板に発生する剥離や白化現象に対し、基板のスルーホール入口に緩衝部材を設置し、ピン端子接続部がスルーホール内へ圧入する前に緩衝部材によってピン端子接続部を変形させることにより、基板の剥離や白化現象を防止している。
特開2005-268422号公報 特開2006-86428号公報 特開2006-140383号公報
しかし、上記した従来技術においては、プレスフィット接続においてその接続時に生じる課題にのみ着目しており、接続後の接続信頼性についての検討は十分にされていなかった。本発明者等は、接続後のプレスフィット接続の高信頼化に着目し、種々検討を行った。図2(a)は、ピン端子1圧入後の接続部の断面SEM写真を示したものであり、図2(b)は基板のスルーホール部近傍を拡大したものである。図2(b)のように、スルーホール部近傍において絶縁樹脂6の割れが確認できるが、これは先述したように、プレスフィット接続においてはピン端子を圧入するスルーホールの内径がそのピン端子の外径よりも小さいことから、圧入時にはスルーホールの圧入側入口に大きな力が加わったことによるもの考えられる。絶縁樹脂中に割れが存在する場合、長期稼動後にマイグレーションが発生することが懸念され、基板の信頼性が大きく低下すると考えられる。
また、ピン端子圧入後直後の接続部分の界面断面SEM写真を図2(c)に、ピン端子圧入後に温度サイクル試験を行ったものの接続部分の界面断面SEM写真を図2(d)に示す。ピン端子1は、腐食防止の観点から通常表面にSn系めっき10が施されるが、図2(c)から分かるようにこの表面のSn系めっき10とスルーホール内配線9としてスルーホール内壁に形成されたCuとが反応してSn-Cu化合物11を形成していた。一般的にはプレスフィット接続は接触接続といわれるが、ピン端子の接続部との界面には化合物が形成されており、金属的接合が達成されていることが分かった。ところが、温度サイクル試験後には、この化合物化が進み、図2(d)に示すように界面でクラックが発生しており、このクラックによって抵抗値上昇等が懸念され、結果として接続信頼性の低下を招くことが考えられる。
さらに、接続後のプレスフィット接続の高信頼性を図るために、上記した観点のほか、挿入時は挿入しやすい一方で、挿入後は挿入したピン端子がスルーホールから抜けにくい構造であることも必要である。
以上のように、接続後のプレスフィット接続の高信頼化を実現するには、接続時のめっき剥がれや基板割れの防止のみならず、接続界面クラックの防止や接続後に抜けにくい構造なども踏まえて複合的に検討する必要がある。
しかし、特許文献1ではピン端子の接続部に平坦部を有しないため、抜けやすく、また、特許文献2及び特許文献3では、界面クラックへの対策がなされておらず、接続後の接続信頼性は低い。
本発明は、上記課題を解決し、接続後の接続信頼性の高いプレスフィット接続構造を有する電子機器を提供するものである。また、特に高温環境下で使用されるため高い接続信頼性が求められる車載用途にも適用できるプレスフィット接続構造を有する車載モジュールを提供するものである。
本発明者等は界面クラック発生の問題を検討すべく、通常の円筒形のスルーホールに対し一度圧入したピン端子を引き抜き、ピン端子表面を観察したところ、図3に示す通り、ピン端子の表面にはスルーホールと接続していたと考えられる部分にめっきの引っかきキズが存在するが、そのキズはピン端子の略平坦な面2aの上下端に集中していることが分かった。これはすなわち、通常の円筒形のスルーホールに対してピン端子を圧入した場合、2つのピン端子の略平坦な面の上下端のみが接続されているといえる。
この接続状態について、図4に示すように、絶縁樹脂6の表面及びスルーホール内壁にCu配線5が形成された基板のスルーホール内に、表面にSn系めっき10の層を有するピン端子1を圧入したものの模式図を用いて説明する。このような接続状態の場合、温度サイクル試験により接続界面に対する負荷が大きくなる。すなわち、温度サイクル試験時には、ピン端子と基板との線膨張係数差に起因して接続界面に熱ストレスが発生するが、図4のように主たる接続箇所が離れて存在する場合には基板の厚さ方向(ピン端子の長さ方向)の線膨張係数差の影響を受けやすくなり、接続界面に対する負荷が大きくなる。これにより、接続界面にクラックが発生したと考えられる。
そこで、本発明では、スルーホールの中央部のピン端子と接続する部分の長さをピン端子の略平坦な面の長さよりも短くする構造により、ピン端子とスルーホール内壁との接続部分を狭い範囲に集中させ、基板の厚さ方向(ピン端子の長さ方向)の線膨張係数差の影響を低減することができる。これにより、界面クラックの発生を抑制し、接続部の信頼性を向上できる。
なお、線膨張係数差を小さくするためにピン端子の接続部構造を小さくすることも考えられるが、ピン端子の接続部はスルーホールへの圧入時に弾性変形することでスルーホール内配線と機械的に接触し、電気的に接続されるため、ピン端子の他の部分よりも弾性変形しやす構造を得るべくある程度の長さが必要であり、これは有効ではない。
また、スルーホール形状に関し、スルーホール開口部の周縁部を面取りし、スルーホール中央部から圧入側の基板表面までテーパ状に徐々に内径が大きくなる形状とすることにより、ピン端子圧入時に基板に対するピン端子の復元力の影響を緩和でき、ピン端子表面のめっき剥がれ防止や基板に発生するわれの低減も可能である。特に、基板の表面のみならず、その裏面側のスルーホール開口部周縁についても同様に面取りすることで、ピン端子接続部とスルーホール内壁との接続部分の偏りによる基板の反りを抑制することもできる。
さらに、ピン端子の接続部が略平坦な面を有する構造とすることで、ピン端子圧入後の接続部の形状がピン端子内側に向かって凸になるように変形するため、ピン端子が抜けにくくなり保持力が大きくなる効果も得られる。特に、上記したような、中央部のピン端子と接続する部分の長さがピン端子の略平坦な面の長さよりも短いスルーホール形状との組み合わせによれば、よりピン端子が抜けにくく、より大きな保持力を得ることができる。
本願で開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の通りである。
(1)ピン端子と電気的に接続されたモジュールと、前記ピン端子が挿入されたスルーホールを有する配線基板と、を有する電子機器であって、前記ピン端子は、前記スルーホール内壁に設けられた導電性部材と少なくとも一部が接触する略平坦な面を有し、前記スルーホール内壁には、前記ピン端子の略平坦な面と対向して接触する略平坦な面を有し、前記スルーホール内壁の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さは、前記ピン端子の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする電子機器である。
(2)(1)記載の電子機器であって、前記基板のスルーホールのうち前記ピン端子が挿入される側の周縁部は、前記スルーホール内壁の略平坦な面に対して所定の角度で面取りされた形状に形成されていることを特徴とする電子機器である。
(3)パワーモジュールと、前記パワーモジュールと電気的に接続されたピン端子を挿入したスルーホールを有する配線基板と、前記配線基板を実装するベース基板とを有する車載モジュールであって、前記ピン端子は、前記スルーホール内壁に設けられた導電性部材と少なくとも一部が接触する略平坦な面を有し、前記スルーホール内壁には、前記ピン端子の略平坦な面と対向して接触する略平坦な面を有し、前記スルーホール内壁の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さは、前記ピン端子の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする車載モジュールである。
(4)第1の配線層と、前記第1の配線層と電気的に接続されたスルーホールと、を有する第1の基板と、接続部に略平坦な面を有し前記接続部が他の部分よりも弾性的に変形しやすい構造を有するピン端子と、前記ピン端子と電気的に接続された第2の配線層と、を有する第2の基板と、を備え、前記ピン端子の前記接続部を前記第1の基板のスルーホールに圧入することによって形成されるプレスフィット接続構造を備えた電子機器であって、前記第1の基板のスルーホールは、前記第1の基板の厚さ方向において中央部に位置する接続部の内径が前記第1の基板の表面及びその裏面の内径よりも小さく、前記内径の小さい中央部の前記第1の基板の厚さ方向の長さが、前記ピン端子の略平坦な面における前記第1の基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする電子機器である。
本発明によれば、接続後の接続信頼性の高いプレスフィット接続構造を有する電子機器を提供することができる。また、特に高温環境下で使用されるため高い接続信頼性が求められる車載用途にも適用できるプレスフィット接続構造を有する車載モジュールを提供することができる。
本発明の電子機器におけるプレスフィット接続構造の詳細について、図5乃至図8を用いて説明する。ピン端子の先端部分にある接続部2は、スルーホールへの圧入時に弾性的に変形してスルーホール内壁と接触するような構造として、図6に示すように、2つに分離した構造を有し、この分かれた部分の外側の略平坦な面2aはピン端子の長さ方向と略平行であり分離方向と略垂直に形成される。なお、接続部構造は、略平坦な面を有し、所定の弾性変形が可能な構成であれば上記2つに分離したものに限られず、4つに分離したものや他の構成であっても構わない。
一方で、スルーホールを有する基板の形態は、図7の通り、コア材7と、その両面に形成された絶縁樹脂6と、絶縁樹脂6の表面及びスルーホール内壁に設けられたCu配線5とを有するものであり、基板のコア材7部分をピン端子と接続させる構造とし、Cuスルーホールめっき後のコア材7部分の内径が、図6の2つに分離されたピン端子接続部2の外径よりも小さく構成している。Cuめっき厚を考慮してコア材を加工することで最適な内径を設計することができる。ここで、ピン端子と接続させるCuめっきされたコア材部分の基板厚さ方向の長さは、図6に示すピン端子接続部2の略平坦な面2aにおけるピン端子長さ方向の長さよりも短くする必要がある。また、基板の他の層は、コア材7部分から基板表面及び裏面に向けてテーパ状に内径が大きくなるように加工した構成とする。
図5は、ピン端子1を基板のスルーホールに圧入した本発明に係るプレスフィット接続構造を示すものである。前述のように、Cuめっきされたコア材7部分のピン端子と対向する略平坦な面の長さtcをピン端子接続部の略平坦な面の長さtpよりも短くすることで、接続部分を狭い範囲に集中させることができる。すなわち、この構成により、基板4の厚さ方向(ピン端子の長さ方向)の線膨張係数差の影響を低減することができ、界面クラックの発生を抑制してプレスフィット接続の接続信頼性を向上することができる。また、図5の通り、基板4表面での内径ts及び基板4裏面での内径tbよりもスルーホール中央部の内径teを小さくすることで、ピン端子圧入時に生じるめっき剥がれや基板われを防止でき、基板の反りに不具合を防止することができる。
ここで、上記実施形態では、コア材7を中央部に有し、絶縁樹脂6の一部が面取りされた構造の基板4を例にとったが、これに限られず、ピン端子接続部との間で上記した長さ関係を有するものであれば他の形態であってもよい。例えば、図8に示すように、基板4のコア材7部分の内径よりも大きい内径を有する絶縁樹脂6をコア材7の両面に設け、コア材7部分から基板表面及び裏面に向けてテーパ状に徐々に内径が大きくなるようにCu配線5を形成した構成であってもよい。また、コア材7を用いず、絶縁樹脂6とCu配線5により形成された基板4であってもよい。なお、基板表面及び裏面並びにスルーホール内壁に形成される配線5はCuに限られず、Al等種々変更可能である。
以下、図7に示す形態の基板と上記した長さ関係を有するピン端子とをプレスフィット接続した構造の接続信頼性についての検証実験結果を実験例1として、図8に示す形態の基板を用いた場合を実験例2として記載する。
[実験例1]
ピン端子はP青銅製で、外形1.2mm(分離方向)×0.65mm(厚さ方向)、平坦面の長さが0.75mmのものを使用した。ピン端子表面にはSnめっきを施した。基板は厚さ1.6mmで、スルーホールのコア材のピン端子と接続させる部分の厚さを約0.5mmとし、基板表面及び裏面に向かってテーパ状に徐々に内径が大きくなるように加工した。
ピン端子圧入後の試験片について外観観察を行ったところ、ピン端子平坦面はピン端子の内側に向かって凸になるように変形していた。スルーホール部の断面観察を行ったところ、スルーホール近傍の絶縁樹脂には割れや白化現象は見られなかった。またピン端子とスルーホールの接続部においては、めっきのSnとスルーホールのCuが反応してSn-Cu化合物が形成されていた。この試験片に対し、-40/130℃、3000サイクルの温度サイクル試験を行った後に再度断面観察を行った。このとき、スルーホール近傍の絶縁樹脂には圧入後品と同様、割れや白化現象は見られなかった。また、ピン端子とスルーホールの接続部に存在するSn-Cu化合物にもクラックは発生していなかった。
なお、リファレンスとして、同じピン端子を通常の円筒形のスルーホールに対して圧入した場合の試験片も検討を行った。断面観察の結果、圧入後品においてすでにスルーホール近傍の絶縁樹脂に割れが発生しており、また、温度サイクル試験品では、ピン端子とスルーホールの接続部に存在するSn-Cu化合物にクラックが発生していた。
[実験例2]
ピン端子は、実験例1で述べた構造を有するものを用いた。ピン端子はP青銅製で、外形1.2mm(分離方向)×0.65mm(厚さ方向)、平坦面の長さが0.75mmのものを使用した。ピン端子表面にはSnめっきを施した。基板は厚さ1.6mmで、スルーホールのコア材のピン端子と接続させる部分の厚さを約0.5mmとし、基板表面及び裏面に向かってテーパ状に徐々に内径が大きくなるように加工した。
ピン端子圧入後の試験片について外観観察を行ったところ、ピン端子平坦面はピン端子の内側に向かって凸になるように変形していた。スルーホール部の断面観察を行ったところ、スルーホール近傍の絶縁樹脂には割れや白化現象は見られなかった。またピン端子とスルーホールの接続部においては、めっきのSnとスルーホールのCuが反応してSn-Cu化合物が形成されていた。この試験片に対し、-40/130℃、3000サイクルの温度サイクル試験を行った後に再度断面観察を行った。このとき、スルーホール近傍の絶縁樹脂には圧入後品と同様、割れや白化現象は見られなかった。また、ピン端子とスルーホールの接続部に存在するSn-Cu化合物にもクラックは発生していなかった。
リファレンスとして、同じピン端子を通常の円筒形のスルーホールに対して圧入した場合の試験片も検討を行った。断面観察の結果、圧入後品においてすでにスルーホール近傍の絶縁樹脂に割れが発生しており、また、温度サイクル試験品では、ピン端子とスルーホールの接続部に存在するSn-Cu化合物にクラックが発生していた。
以上の実験結果からも、本発明の実施形態によれば、基板割れやクラック発生を抑制した接続信頼性の高いプレスフィット接続が得られることが分かった。
次に、本プレスフィット接続を用いた本発明に係る電子機器について、車載モジュールを例にとって説明する。本発明に係る車載モジュールは、図9に示す通り、ベース基板14に搭載された配線基板4の複数のスルーホールに各々挿入された複数のピン端子各々が、LCモジュール12、パワーモジュール13、又は外部接続端子であるプレスフィットコネクタ3と電気的に接続された構成を有するものであり、プレスフィット接続として前述した本発明に係る接続構造を適用することで、プレスフィット接続部の信頼性が高く、これに伴う寿命低下を防止した車載モジュールを実現することができる。なお、ここでは代表例としてLCモジュール12等と配線基板4との接続に本発明に係るプレスフィット接続構造を用いる例を示したが、これに限られるものではなく、他の内部モジュールとの接続にも適用できる。また、モジュール-基板間の接続のみならず、基板-基板間の接続においても適用でき、プレスフィット接続を用いるものであればいずれの製品においても適用できることは言うまでもない。
(a)は基板のスルーホールにプレスフィットコネクタを接続する場合の例を示した模式図であり、(b)はピン端子圧入後のスルーホール近傍の断面SEM写真である。 (a)は、ピン端子圧入後、絶縁樹脂内に基板割れが発生した基板のスルーホール近傍の断面SEM写真であり、(b)はその割れ部分を拡大したものである。(c)はピン端子接続部とスルーホール内壁との接続部分を拡大したものであり、(d)はその温度サイクル試験後の拡大写真である。 通常の円筒形のスルーホールに対し、本発明で検討したピン端子を一度圧入して引き抜いた後、ピン端子表面を観察した写真である。 通常の円筒形のスルーホールに対し、本発明で検討したピン端子を圧入した場合の接続状態を示した模式図である。 本発明に係るプレスフィット接続の基本構造を示した図である。 本発明に係るピン端子接続部の基本構造を示した図である。 本発明に係る基板のスルーホール構造の第一実施形態を示す図である。 本発明に係る基板のスルーホール構造の第二実施形態を示す図である。 本発明に係るプレスフィット接続構造を適用した車載モジュールの概略図である。
符号の説明
1 ピン端子、2 ピン端子接続部、2a ピン端子の略平坦な面、3 プレスフィットコネクタ、4 配線基板、5 Cu配線、6 絶縁樹脂、7 コア材、8 スルーホール、9 スルーホール内配線、10 Sn系めっき、11 Sn-Cu化合物、12 LCモジュール、13 パワーモジュール、14 ベース基板

Claims (19)

  1. ピン端子と電気的に接続されたモジュールと、
    前記ピン端子が挿入されたスルーホールを有する配線基板と、
    を有する電子機器であって、
    前記ピン端子は、前記スルーホール内壁に設けられた導電性部材と少なくとも一部が接触する略平坦な面を有し、
    前記スルーホール内壁には、前記ピン端子の略平坦な面と対向して接触する略平坦な面を有し、
    前記スルーホール内壁の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さは、前記ピン端子の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする電子機器。
  2. 請求項1記載の電子機器であって、
    前記基板のスルーホールのうち前記ピン端子が挿入される側の周縁部は、前記スルーホール内壁の略平坦な面に対して所定の角度で面取りされた形状に形成されていることを特徴とする電子機器。
  3. 請求項2記載の電子機器であって、
    前記基板のスルーホールのうち前記ピン端子が挿入される側の裏側の周縁部も、前記スルーホール内壁の略平坦な面に対して所定の角度で面取りされた形状に形成されていることを特徴とする電子機器。
  4. 請求項2又は3記載の電子機器であって、
    前記基板は、コア材と、前記コア材を両面に形成された絶縁樹脂とを含んで構成されており、
    前記絶縁樹脂の一部が面取りされていることを特徴とする電子機器。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記ピン端子のうち前記略平坦な面を有する部分は他の部分よりも弾性変形しやすい構造であることを特徴とする電子機器。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記ピン端子はプレスフィット端子であることを特徴とする電子機器。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記モジュールはパワーモジュールであることを特徴とする電子機器。
  8. 請求項1乃至6のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記モジュールはLCモジュールであることを特徴とする電子機器。
  9. パワーモジュールと、前記パワーモジュールと電気的に接続されたピン端子を挿入したスルーホールを有する配線基板と、前記配線基板を実装するベース基板とを有する車載モジュールであって、
    前記ピン端子は、前記スルーホール内壁に設けられた導電性部材と少なくとも一部が接触する略平坦な面を有し、
    前記スルーホール内壁には、前記ピン端子の略平坦な面と対向して接触する略平坦な面を有し、
    前記スルーホール内壁の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さは、前記ピン端子の略平坦な面における前記配線基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする車載モジュール。
  10. 請求項9記載の車載モジュールであって、
    前記配線基板のスルーホールのうち前記ピン端子が挿入される側の周縁部は、前記スルーホール内壁の略平坦な面に対して所定の角度で面取りされた形状に形成されていることを特徴とする車載モジュール。
  11. 請求項9又は10記載の車載モジュールであって、
    前記ピン端子のうち前記略平坦な面を有する部分は他の部分よりも弾性変形しやすい構造であることを特徴とする車載モジュール。
  12. 請求項9乃至11のいずれかに記載の車載モジュールであって、
    さらにLCモジュールを有することを特徴とする車載モジュール。
  13. 第1の配線層と、前記第1の配線層と電気的に接続されたスルーホールと、を有する第1の基板と、
    接続部に略平坦な面を有し前記接続部が他の部分よりも弾性的に変形しやすい構造を有するピン端子と、前記ピン端子と電気的に接続された第2の配線層と、を有する第2の基板と、を備え、
    前記ピン端子の前記接続部を前記第1の基板のスルーホールに圧入することによって形成されるプレスフィット接続構造を備えた電子機器であって、
    前記第1の基板のスルーホールは、前記第1の基板の厚さ方向において中央部に位置する接続部の内径が前記第1の基板の表面及びその裏面の内径よりも小さく、
    前記内径の小さい中央部の前記第1の基板の厚さ方向の長さが、前記ピン端子の略平坦な面における前記第1の基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする電子機器。
  14. 請求項13の電子機器であって、
    前記第1の基板のスルーホールは、前記中央部から前記基板の表面及びその裏面に向かって、徐々に内径が大きくなるように前記基板の絶縁部が加工されていることを特徴とする電子機器。
  15. 請求項13の電子機器であって、
    前記第1の基板のスルーホールは、前記中央部から前記基板の表面及びその裏面に向かって、徐々に内径が大きくなるように、前記第1の配線層と電気的に接続された導電性部材が形成されていることを特徴とする電子機器。
  16. 請求項13乃至15のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記スルーホールの中央部の内径よりも前記ピン端子の接続部の略平坦な面の上下端の外径の方が大きいことを特徴とする電子機器。
  17. 請求項13乃至16のいずれかに記載の電子機器であって、
    前記ピン端子の接続部は2つに分離されており、
    前記ピン端子の接続部の略平坦な面は前記ピン端子の長さ方向と略平行であり分離方向と略垂直であることを特徴とする電子機器。
  18. 第1の配線層と、前記第1の配線層と電気的に接続されたスルーホールと、を有する第1の基板と、
    接続部に略平坦な面を有し前記接続部が他の部分よりも弾性変形しやすい構造を有するピン端子をもつ外部接続端子と、を備え、
    前記ピン端子の前記接続部を前記第1の基板のスルーホールに圧入することによって形成されるプレスフィット接続構造を備えた電子機器であって、
    前記第1の基板のスルーホールは、前記第1の基板の厚さ方向において中央部に位置する接続部の内径が前記第1の基板の表面及びその裏面の内径よりも小さく、
    前記内径の小さい中央部の前記第1の基板の厚さ方向の長さが、前記ピン端子の略平坦な面における前記第1の基板の厚さ方向の長さよりも短いことを特徴とする電子機器。
  19. 請求項18記載の電子機器であって、
    前記外部接続端子はプレスフィットコネクタであることを特徴とする電子機器。
JP2008062000A 2008-03-12 2008-03-12 電子機器および車載モジュール Expired - Fee Related JP4988629B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008062000A JP4988629B2 (ja) 2008-03-12 2008-03-12 電子機器および車載モジュール
EP08017982.3A EP2101552B8 (en) 2008-03-12 2008-10-14 Electronic device and on-vehicle module
US12/285,893 US7883378B2 (en) 2008-03-12 2008-10-16 Electronic device and on-vehicle module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008062000A JP4988629B2 (ja) 2008-03-12 2008-03-12 電子機器および車載モジュール

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2009218455A true JP2009218455A (ja) 2009-09-24
JP2009218455A5 JP2009218455A5 (ja) 2010-12-09
JP4988629B2 JP4988629B2 (ja) 2012-08-01

Family

ID=40230019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008062000A Expired - Fee Related JP4988629B2 (ja) 2008-03-12 2008-03-12 電子機器および車載モジュール

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7883378B2 (ja)
EP (1) EP2101552B8 (ja)
JP (1) JP4988629B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015225701A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 株式会社オートネットワーク技術研究所 プレスフィット端子
JP2016530694A (ja) * 2013-09-20 2016-09-29 ティーイー コネクティビティ ジャーマニー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツンクTE Connectivity Germany GmbH 能動電気コンポーネント
JP2017059587A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社デンソー 電子装置
DE102017221325A1 (de) 2016-12-28 2018-06-28 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und Halbleitervorrichtungs-Herstellverfahren
JP2020004966A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社トーキン 回路基板及びその製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7727017B2 (en) * 2007-06-20 2010-06-01 Molex Incorporated Short length compliant pin, particularly suitable with backplane connectors
JP4988629B2 (ja) * 2008-03-12 2012-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子機器および車載モジュール
JP6029342B2 (ja) * 2012-06-15 2016-11-24 新光電気工業株式会社 配線基板及びその製造方法
US20150173181A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Cisco Technology, Inc. Enlarged Press-Fit Hole

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6182372U (ja) * 1984-11-02 1986-05-31
JPH10126025A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Oki Electric Ind Co Ltd プリント配線板のスルーホール構造
JP2000174406A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Nec Corp プリント基板のプレスフィットピン支持構造及びその形成方法
JP2006173375A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Tyco Electronics Amp Kk 基板スルーホール加工装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755639A (fr) * 1969-09-05 1971-03-02 Amp Inc Connexion pour panneau de circuit imprimer
US4076355A (en) * 1975-03-17 1978-02-28 Amp Incorporated Connector for connecting together opposite sides of a printed circuit board
GB8424041D0 (en) * 1984-09-22 1984-10-31 Smiths Industries Plc Electrical contact assemblies and components
US4958743A (en) * 1987-12-14 1990-09-25 Hatton Randall C Close out fitting
GB8908411D0 (en) * 1989-04-13 1989-06-01 Amp Holland Surface mount electrical connector
JP3396878B2 (ja) * 1996-06-19 2003-04-14 三菱電機株式会社 電気的接続端子
US5924896A (en) * 1997-08-01 1999-07-20 Lucent Technologies Inc. High frequency communication jack
US6142794A (en) * 1998-12-09 2000-11-07 Lucent Technologies, Inc. Low cost pin retention socket
JP4295384B2 (ja) * 1999-03-08 2009-07-15 富士通コンポーネント株式会社 コネクタ
JP4311859B2 (ja) * 2000-04-17 2009-08-12 富士通株式会社 バックボード
JP2005268422A (ja) 2004-03-17 2005-09-29 Denso Corp プレスフィットコネクタ用のスルーホールを持つ基板
CA2552908C (en) * 2004-08-06 2010-07-20 A. L. M. T. Corp. Collective substrate, semiconductor element mount, semiconductor device, imaging device, light emitting diode component and light emitting diode
JP2006086428A (ja) 2004-09-17 2006-03-30 Toyota Motor Corp スルーホールの加工方法と加工装置
JP2006140383A (ja) 2004-11-15 2006-06-01 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd プレスフィット端子の接続方法及びプリント配線基板
JP2006310069A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Tyco Electronics Amp Kk コンプライアントピンおよびコンプライアントピンを使用した電気部品
JP4600249B2 (ja) * 2005-11-10 2010-12-15 パナソニック株式会社 圧入固定端子
JP4988629B2 (ja) * 2008-03-12 2012-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子機器および車載モジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6182372U (ja) * 1984-11-02 1986-05-31
JPH10126025A (ja) * 1996-10-15 1998-05-15 Oki Electric Ind Co Ltd プリント配線板のスルーホール構造
JP2000174406A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Nec Corp プリント基板のプレスフィットピン支持構造及びその形成方法
JP2006173375A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Tyco Electronics Amp Kk 基板スルーホール加工装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016530694A (ja) * 2013-09-20 2016-09-29 ティーイー コネクティビティ ジャーマニー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツンクTE Connectivity Germany GmbH 能動電気コンポーネント
US10199190B2 (en) 2013-09-20 2019-02-05 Te Connectivity Germany Gmbh Active electrical component
JP2015225701A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 株式会社オートネットワーク技術研究所 プレスフィット端子
JP2017059587A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社デンソー 電子装置
DE102017221325A1 (de) 2016-12-28 2018-06-28 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und Halbleitervorrichtungs-Herstellverfahren
US10637168B2 (en) 2016-12-28 2020-04-28 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP2020004966A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社トーキン 回路基板及びその製造方法
JP7461116B2 (ja) 2018-06-25 2024-04-03 株式会社トーキン 回路基板及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7883378B2 (en) 2011-02-08
EP2101552B8 (en) 2014-10-08
JP4988629B2 (ja) 2012-08-01
EP2101552A2 (en) 2009-09-16
EP2101552B1 (en) 2014-05-07
EP2101552A3 (en) 2012-10-17
US20090233468A1 (en) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4988629B2 (ja) 電子機器および車載モジュール
US8771028B2 (en) Connection structure for connecting a terminal fitting and a circuit board
JP5396139B2 (ja) プレスフィット端子
JP2007122952A (ja) プレスフィット端子と基板の接続構造
JP2008294299A (ja) プレスフィット端子と基板との接続構造
TWI327798B (en) Electrical connector
CN106463853B (zh) 用于电连接的接触元件、用于制造大量的接触元件的铜带
JP2009218455A5 (ja)
CN107006126B (zh) 利用按压接触三明治模块技术的特别是用于机动车传动装置控制设备的电子装置模块
JP5337520B2 (ja) プレスフィットピン、プレスフィットピン接続構造及びその製造方法
JP5117282B2 (ja) 配線基板及びこれを備えた電子装置
JP2010009975A (ja) プレスフィットコンタクト及びコネクタ及びプレスフィットコンタクトの接続構造
JP5053062B2 (ja) コネクタ
JP2010262863A (ja) プレスフィット用端子及びその製造方法
US20100288546A1 (en) Holding Member, Mounting Structure Having The Holding Member Mounted In Electric Circuit Board, and Electronic Part Having the Holding Member
JP2013235772A (ja) コネクタ
JP2010251402A (ja) スルーホールの加工方法
JP4458134B2 (ja) 電子部品バスバー接合構造
JP2007194160A (ja) プリント基板接続方法
JP2008227370A (ja) プリント配線基板
US9401551B2 (en) Reverse taper, anti-pull out support feature for surface mount HDMI and USB connectors
JP2005268422A (ja) プレスフィットコネクタ用のスルーホールを持つ基板
JP6699537B2 (ja) 電子装置
JP2012019071A (ja) プリント配線板
JP2014235977A (ja) 回路基板

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100924

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101020

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120315

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120403

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4988629

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees