JP2019050282A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードピンが立設されたユニットに対して、コネクタを有する基板を着脱する際に、基板を精度よくガイドし得る冶具を提供する。【解決手段】本治具は、リードピンが立設されたユニットに対して、リードピンに接続されるコネクタを有する基板をガイドする治具であって、ユニットに着脱可能であるとともに、ユニットに取り付けられたときにリードピンの長手方向に対して平行に延びるガイドピンと、基板に着脱可能であるとともに、ガイドピンを挿抜可能に受け入れるガイド穴を有する筒状のガイドカラーとを備える。本治具のガイドピンとガイド穴のそれぞれは、軸方向の少なくとも一部の区間において断面形状が一定となっている。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、リードピンが立設されたユニットに対して、リードピンに接続されるコネクタを有する基板をガイドする治具に関する。

例えば電力制御装置において、パワーカードを含むユニットに立設する複数のリードピンに、インバータ制御基板などの電子回路基板に設けられたコネクタを接続することによって、両者を電気的に接続する構造が知られている。特許文献１には、このようなリードピンが立設されたユニットに対して、リードピンに接続されるコネクタを有する基板をガイドする治具が開示されている。この治具は、テーパ形状のガイドピンを有しており、そのガイドピンを基板に設けられた穴に挿入することで、リードピンに接続されるコネクタを有する基板へとガイドする。

特開２０１３−１３８１２２号公報

このような構成の治具を用いることで、ユニットに立設されたリードピンに、基板に設けられたコネクタを接続及び接続解除することが容易となる。即ち、ユニットに対して基板を容易に交換することが可能となる。しかしながら、ガイドピンがテーパ形状であることから、ガイドピンと基板の穴との間に大きな隙間が形成され、リードピンに対して基板が傾いてしまうおそれがある。そのことから、作業者又は作業機（以下、作業者等）は基板が傾かないように注意を払う必要があり、作業精度及び作業効率の低下を招く可能性が生じる。本明細書は、リードピンが立設されたユニットに対して、コネクタを有する基板を着脱する際に、基板を精度よくガイドし得る冶具を提供する。

本明細書が開示する治具は、リードピンが立設されたユニットに対して、リードピンに接続されるコネクタを有する基板をガイドする治具であって、ユニットに着脱可能であるとともに、ユニットに取り付けられたときにリードピンの長手方向に対して平行に延びるガイドピンと、基板に着脱可能であるとともに、ガイドピンを挿抜可能に受け入れるガイド穴を有する筒状のガイドカラーとを備える。本治具のガイドピンとガイド穴のそれぞれは、軸方向の少なくとも一部の区間において断面形状が一定となっている。

上記した構成によると、ガイドピンとガイド穴のそれぞれに、断面形状が一定の区間が設けられているので、ガイドピンに対して基板が傾くことが抑制される。これにより、ガイドピンに平行なリードピンに対して、基板が傾くことなく平行移動するようにガイドされる。リードピンが立設されたユニットに対して、基板が精度よくガイドされることから、基板に設けられたコネクタをリードピンに対して容易に接続及び接続解除することができる。

本明細書が開示する治具はまた、ガイドカラーの外周面に、径方向外側に広がるフランジ部が、ガイドカラーの軸方向における中間位置に形成されており、ガイドカラーのフランジ部から一方の端部までの区間は、基板に形成された取付け孔に挿入される挿入部となっている。本治具によって取り付けられる基板の取付け孔には、周方向の少なくとも一箇所にスリットが設けられており、ガイドカラーの挿入部には、取付け孔のスリットに対応して少なくとも一つの爪部が形成されており、ガイドカラーの挿入部を基板の取付け孔に挿入した後に、ガイドカラーを基板に対して回転させると、ガイドカラーのフランジ部と爪部とが基板を挟持する。さらに本治具のガイドカラーは、絶縁性材料で形成されている。

上記の構成によると、基板に対してガイドカラーを着脱しやすいとともに、ガイドカラーが基板に取り付けられたときは、基板がガイドカラーのフランジ部と爪部とによって挟持されることで、ガイドカラーが基板に対してしっかりと固定される。ガイドカラーが基板にしっかりと固定されることで、基板はユニットに対して安定してガイドされる。加えて、基板に取り付けられたガイドカラーは、その一部（具体的には、フランジ部から見て挿入部とは反対側に位置する区間）が基板から突出するので、作業者等が基板を把持する際の持ち手として利用することができる。作業者等が基板を直接把持する必要がないので、基板に歪が生じることを避けることができる。加えて、ガイドカラーは絶縁性材料で形成されているので、作業者等に帯電した静電気による基板への影響も回避することができる。

電力制御装置６０に治具１０が取り付けられた態様を示す斜視図である。 治具１０のガイドピン３０及びガイドカラー４０の断面図である。 治具１０の斜視図であり、ガイドピン３０がガイドカラー４０に挿入されている態様を示す。 ガイドカラー４０と基板２０の取付け孔２６との関係を説明する図である。 治具１０の使用方法を説明する図であって、ガイドピン３０がユニット１２に取り付けられていて、ガイドカラー４０が基板２０に取り付けられている態様を示す。 治具１０の使用方法を説明する図であって、ガイドピン３０がガイドカラー４０のガイド穴４２に挿入されている態様を示す。 治具１０の使用方法を説明する図であって、ガイドピン３０がユニット１２から取り外され、ガイドカラー４０が基板２０から取り外された態様を示す。

図面を参照して、実施例の治具１０の説明をする。図１に示すように、治具１０は、リードピン１６が立設されたユニット１２に対して、リードピン１６に接続されるコネクタ２２を有する基板２０をガイドする治具である。一例ではあるが、この治具１０は、図１に示すような電力制御装置６０の組立て及び分解に採用することができる。ここで例示する電力制御装置６０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるものであり、インバータなどを内蔵している。電力制御装置６０は、パワーカード１４、冷却器６２、リアクトル６４、大容量コンデンサ６６などを含むユニット１２と、ユニット１２に対して交換可能に取り付けられる基板２０を備える。

パワーカード１４は、冷却器６２と交互に配置されている。各パワーカード１４内には、パワー半導体素子が実装されており、パワーカード１４の上面１４ａから基板２０に向かって垂直にリードピン１６が延びている。パワー半導体素子は、例えば、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

図１、図２に示すように、基板２０には、リードピン１６に接続されるコネクタ２２が設けられており、コネクタ２２にはリードピン１６が挿入されるリードピン孔２４が設けられている。このリードピン孔２４にリードピン１６を挿入することで、基板２０とユニット１２内とは電気的に接続される。なお、基板２０上には各種の電子部品も実装されているが、それらの電子部品についての図示は省略されている。また、図２以降の図面では、ユニット１２の内部の構造は簡略化されており、リードピン１６のみが図示されている。

図２、３に示すように、治具１０は、ガイドピン３０とガイドカラー４０を備える。ガイドピン３０は、ユニット１２に着脱可能な構造を有する。一例ではあるが、本実施例におけるガイドピン３０は、その基端部３０ｂにねじ部３２を有しており、ユニット１２のねじ穴１８に対して着脱可能に取り付けられる。ガイドピン３０は、概して柱状の形状を有しており、ユニット１２に対して取り付けられたときに、リードピン１６の長手方向に対して平行に延びる。リードピン１６は、その先端部３０ａを除いて、断面形状が一定となっている。なお、リードピン１６の具体的な形状は特に限定されず、少なくとも一部の区間において断面形状が一定であればよく、特に、その基端部３０ｂを含む区間において断面形状が一定であるとよい。また、ガイドピン３０の取付構造についても、ねじによる取付構造に限定されず、ユニット１２に対して着脱可能であるような様々な取付構造を採用することができる。

ガイドカラー４０は、基板２０に着脱可能の構造を有する。ガイドカラー４０は、概して筒状の形状を有しており、ガイド穴４２と、二つのフランジ部４４、４５と、挿入部４６と、リブ５０を備える。ガイド穴４２は、ガイドピン３０を挿抜可能に受け入れる。ガイド穴４２は、軸方向に沿って一定の断面形状を有する。なお、ガイド穴４２は、軸方向の全体に亘って断面形状が一定でなくてもよく、軸方向の少なくとも一部の区間において断面形状が一定であればよい。ガイドピン３０とガイド穴４２との間には、両者の摺動を許容する程度のクリアランスのみが設けられている。これにより、ガイドカラー４０は、ガイドピン３０に対して揺動することなく、ガイドピン３０に沿って移動するように構成されている。ここで、ガイド穴４２の断面形状は、ガイドピン３０の断面形状と同じでもよいし、異なっていてもよい。例えば、ガイドピン３０の断面形状が円形であって、ガイド穴４２の断面形状が多角形であっても、両者の間のクリアランスが適切に設定されていれば、ガイドカラー４０は、ガイドピン３０に対して揺動することなく、ガイドピン３０に沿って移動することができる。

上述したように、本実施例の治具１０では、ガイドピン３０とガイド穴４２のそれぞれに、断面形状が一定の区間が設けられているので、ガイドピン３０に対してガイドカラー４０が揺動することがなく、ガイドピン３０に対して基板２０が傾くことが抑制される。これにより、ガイドピン３０に平行なリードピン１６に対して、基板２０が傾くことなく平行移動するようにガイドされる。リードピン１６が立設されたユニット１２に対して、基板２０が精度よくガイドされることから、基板２０に設けられたコネクタ２２をリードピン１６に対して容易に接続及び接続解除することができる。

図４を参照して、ガイドカラー４０の形状の詳細について説明する。前述したように、ガイドカラー４０には、二つのフランジ部４４、４５が設けられている。各々のフランジ部４４、４５は、ガイドカラー４０の外周面４０ｃに設けられており、径方向外側に広がっている。一方のフランジ部４４は、ガイドカラー４０の軸方向における中間位置に形成されている。そのフランジ部４４から一方の端部までの区間は、前述した挿入部４６となっており、基板２０に形成された取付け孔２６に挿入される。基板２０の取付け孔２６には、周方向の少なくとも一箇所にスリット２８が設けられている。ガイドカラー４０の挿入部４６には、基板２０の取付け孔２６のスリット２８に対応する爪部４８が形成されている。ガイドカラー４０の挿入部４６を、基板２０の取付け孔２６に挿入した後に、ガイドカラー４０を回転させると、ガイドカラー４０は基板２０に対して固定される。このとき、ガイドカラー４０は、フランジ部４４と爪部４８とによって基板２０を挟持するので、基板２０に対してしっかり固定される。他方のフランジ部４５は、ガイドカラー４０の挿入部４６とは反対に位置する他方の端部に設けられている。このフランジ部４５は、ガイドカラー４０の強度を高めるとともに、作業者がガイドカラー４０を回転させるときの持ち手としても機能する。ガイドカラー４０は、例えば樹脂といった、絶縁性を有する材料で構成されている。

上記の構成によると、基板２０に対してガイドカラー４０を着脱しやすいとともに、ガイドカラー４０が基板２０に取り付けられたときは、基板２０がガイドカラー４０のフランジ部４４と爪部４８とによって挟持されることで、ガイドカラー４０が基板２０に対してしっかりと固定される。ガイドカラー４０が基板２０にしっかりと固定されることで、基板２０はユニット１２に対して安定してガイドされる。加えて、基板２０に取り付けられたガイドカラー４０は、その一部（具体的には、フランジ部４４から見て挿入部４６とは反対側に位置する区間）が基板２０から突出するので、作業者等が基板２０を把持する際の持ち手として利用することができる。作業者等が基板２０を直接把持する必要がないので、基板２０に歪が生じることを避けることができる。加えて、ガイドカラー４０は絶縁性材料で形成されているので、作業者等に帯電した静電気による基板２０への影響も回避することができる。

本実施例では、ガイドカラー４０に二つのフランジ部４４、４５が設けられているが、フランジ部４４、４５の数については特に限定されない。ガイドカラー４０は、その軸方向における中間部分に少なくとも一つのフランジ部４４を有し、当該フランジ部４４の一方側に挿入部４６が設けられていればよい。フランジ部４４、４５の形状においても、特に限定されることはなく、例えば円形、長円形、又は多角形状であってもよい。

次に、図５〜７を参照して、治具１０を用いて基板２０をユニット１２に対して接続する方法を説明する。先ず、図５に示すように、ガイドピン３０をユニット１２に取り付けるとともに、ガイドカラー４０を基板２０に取り付ける。ガイドカラー４０の取付けでは、先ず、基板２０の取付け孔２６に形成されているスリット２８に対応するように、爪部４８を合わせて挿入される（図４参照）。フランジ部４４によってガイドカラー４０の挿入が止まったところで、ガイドカラー４０を回転させると、フランジ部４４と爪部４８とにより基板２０が挟持され、ガイドカラー４０が基板２０にしっかりと固定される。ガイドピン３０の取付けでは、ユニット１２のねじ穴１８にガイドピン３０のねじ部３２をねじ込むことで、ガイドピン３０をユニット１２に対して固定する。

次に、図６に示すように、ガイドピン３０をガイドカラー４０のガイド穴４２に挿入する。これにより、基板２０はガイドピン３０に沿って平行にガイドされる。即ち、ガイドピン３０に平行なリードピン１６に対して、基板２０は傾くことなく平行移動するようにガイドされる。それとともに、基板２０はガイドカラー４０のフランジ部４４と爪部４８とによりしっかりと挟持され、固定されている。そのため、図６中の矢印Ａのように基板２０が揺動したり、傾くことが抑制されるので、基板２０はユニット１２に対して安定してガイドされる。その結果、リードピン１６はコネクタ２２に対して傾くことなく挿入される。

最後に、図７に示すように、ガイドピン３０をユニット１２から取り外すとともに、ガイドカラー４０を基板２０から取り外す。ガイドカラー４０については、ガイドカラー４０を回転させ、爪部４８を基板２０の取付け孔２６に形成されているスリット２８の位置に合わせることで、基板２０からガイドカラー４０を取り外すことができる（図４参照）。ガイドピン３０については、ガイドピン３０を回転させることで、ガイドピン３０のねじ部３２をユニット１２のねじ穴１８から取り外す。以上の方法により、リードピン１６に接続されるコネクタ２２を有する基板２０と、リードピン１６が立設されたユニット１２とが接続される。一方、ユニット１２から基板２０を取り外す場合は、上述した取付けの手順と逆の手順を行えばよい。

取り外された治具１０は、繰り返し使用することができるので、多数の電力制御装置６０やその他の装置に対して汎用的に使用することができる。即ち、ガイドピン３０及びガイドカラー４０の取付けに係るねじ穴１８及び取付け孔２６の寸法を共通化することで、ユニット１２及び基板２０の形状や寸法に関わらず治具１０を共通化することができ、個々で専用の治具１０を用意する必要がなくなる。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

１０：治具
１２：ユニット
１４：パワーカード
１６：リードピン
１８：ねじ穴
２０：基板
２２：コネクタ
２４：リードピン孔
２６：取付け孔
２８：スリット
３０：ガイドピン
３２：ねじ部
４０：ガイドカラー
４０ｃ：ガイドカラーの外周面
４２：ガイド穴
４４、４５：フランジ部
４６：挿入部
４８：爪部
５０：リブ
６０：電力制御装置
６２：冷却器
６４：リアクトル
６６：大容量コンデンサ

Claims (1)

1. リードピンが立設されたユニットに対して、前記リードピンに接続されるコネクタを有する基板をガイドする治具であって、
   前記ユニットに着脱可能であるとともに、前記ユニットに取り付けられたときに前記リードピンの長手方向に対して平行に延びるガイドピンと、
   前記基板に着脱可能であるとともに、前記ガイドピンを挿抜可能に受け入れるガイド穴を有する筒状のガイドカラーと、
   を備え、
   前記ガイドピンと前記ガイド穴のそれぞれは、軸方向の少なくとも一部の区間において断面形状が一定となっており、
   前記ガイドカラーの外周面には、径方向外側に広がるフランジ部が、前記ガイドカラーの軸方向における中間位置に形成されており、
   前記ガイドカラーの前記フランジ部から一方の端部までの区間は、前記基板に形成された取付け孔に挿入される挿入部となっており、
   前記基板の前記取付け孔には、周方向の少なくとも一箇所にスリットが設けられており、
   前記ガイドカラーの前記挿入部には、前記取付け孔の前記スリットに対応して少なくとも一つの爪部が形成されており、
   前記ガイドカラーの前記挿入部を前記基板の前記取付け孔に挿入した後に、前記ガイドカラーを前記基板に対して回転させると、前記ガイドカラーの前記フランジ部と前記爪部とが前記基板を挟持し、
   前記ガイドカラーは、絶縁性材料で形成されている、治具。

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