JP2009218455A - 電子機器および車載モジュール - Google Patents
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
(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。
[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。
Claims (19)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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