JP2023515653A - デバイスハウジング内に含まれる回路基板と、電気接続導線の接続のための回路基板と接続された接続要素とを有する、電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

電子デバイス（１００）のために設けられた接続要素（４００）を、最初に前記電子デバイス（１００）のために設けられたデバイスハウジング（３００）内で一体化し、続いて、前記電子デバイス（１００）のために設けられた回路基板（２００）を前記デバイスハウジング（３００）内に挿入し、前記接続要素（４００）を前記回路基板（２００）と接続することにより、デバイスハウジング（３００）内に含まれる回路基板（２００）と、電気接続導線（５００）を接続するための前記回路基板（２００）と接続された接続要素（４００）と、を有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイス（１００）を製造するための方法が提案される。【選択図】図１

Description

本発明は、デバイスハウジング内に含まれる回路基板と、電気接続導線の接続のための回路基板と接続された接続要素とを有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイスの製造方法に関する。本発明は更に、回路基板と、電気接続導線の接続のための回路基板と接続された接続要素とを有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイスの製造に使用可能なデバイスハウジングに関する。本発明は更に、前述した方法のうちの１つによって製造可能なデバイスハウジングに関する。

今日、電子デバイスは、通常、１つ又は複数の回路基板、ハウジング、並びに、デバイスにエネルギー及び／又は信号又はデータ等を供給するための適切な接続技術から成る。特に、スイッチキャビネット内での使用に十分な保護技術を有するデバイスの領域では、接続は、通常、回路基板上にはんだ付けされた接続要素を介して行われる。接続要素が設けられた回路基板は、その後、それぞれのハウジング内に組み込まれる。

この場合、接続されたケーブルによって接続要素にもたらされる機械的な力は、回路基板を介してハウジングに伝えらえるか、あるいは、接続要素のハウジングへの付加的な固定によって、直接的に接続要素からハウジングに伝えられる。特に、純粋なＳＭＤ(表面実装デバイス）を装備した部品の場合、特に、回路基板上にＳＭＤはんだ付けされた接続要素の場合、ここでは許容されない又は過大な力がＳＭＤはんだ接合部にもたらされないよう、デバイスハウジング内への組み込み後に接続要素に加えられる力がハウジングを介して伝えられることが必要である。回路基板上の接続要素のはんだ付けのために、回路基板は、当該回路基板上に設けられたランドによってはんだ付けされる、対応して形成された接触要素、例えば接触ピンとして形成された接触要素を含む。上述した全ての場合において、接続要素は、対応する個々の要素から組み立てられ、それに応じて回路基板上にはんだ付けされる。回路基板上の構成要素がはんだ付け炉内ではんだ付けされる場合、接続要素がこの温度に耐えることが必要である。そうでない場合、接触要素をプリント回路基板上に装着するために、対応する付加的な加工ステップが必要である（例えば、選択的はんだ付け）。

回路基板、特にＳＭＤが装備された回路基板、接続要素、及びハウジングから成る組み合わせのための現在の解決策では、方法に応じて、特定のプロセスステップが２回以上実行されなければならないことが分かる。例えば、回路基板上に接続要素を組み立てるための、及び、デバイスハウジング内の後続の組み立ての個々の組み立てステップは、繰り返し、はんだ付けステップによって中断されなければならない。接続要素が、接触要素、特にＳＭＤ接触要素又はＴＨＲ接触要素（ＴＨＲ：through-hole-reflow技術）と共にはんだ付け炉内ではんだ付けされる場合、ハウジング材料にも制限がある。なぜなら、全てのプラスチックが、望ましくない変化を受けずにこのプロセスを持ちこたえるわけではないからである。周知のごとく、ＴＨＲ技術では、ＳＭＤ技術とは異なり、接触ピンは、はんだペーストが設けられた対応する接触孔内に差し込まれ、次いではんだ付けされる。

更に、接続導線を取り付ける際に接続要素を介してもたらされる力は、接続要素、回路基板及びハウジングの対応する進んだ設計なしでは、接続要素の接触要素と回路基板との間のはんだ接合部又は接点に損傷を与えることなく、安全に吸収され、安全に伝えられ得ないという問題が、存在する。

本発明の１つの課題は、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイスの簡略化された製造方法を提供することにあり、これにより、最も単純な電子デバイス製造において、接続要素と回路基板との間の接点上への有害な機械的応力が著しく低減されるか又は防止されさえする。

本発明は、解決策として、独立請求項１の特徴を有する方法を提案する。更に、本発明は、そのような方法に適した請求項７に記載のデバイスハウジング、並びに、そのような方法によって製造可能な請求項１１に記載の電子デバイスを提案する。

本発明による更なる有利な構成は、従属請求項の対象である。

したがって、本発明により、電子デバイスのために設けられた接続要素が、最初に電子デバイスのために設けられたデバイスハウジング内で一体化され、続いて、電子デバイスために設けられた回路基板がデバイスハウジング内に挿入され、接続要素が回路基板と接続、即ち特に電子的に及び機械的に接続される、電子デバイスの製造方法が提案される。

本発明による解決策の本質的な利点は、常に、それぞれ１つの関連のある組み立てプロセス及び場合によっては後続のはんだ付けプロセスのみが、必要とされることである。更に、製造後及び接続導線の装着の際に接続要素を介してもたらされる機械的な力が、デバイスハウジングに直接的に伝達されることが保証され、それによって、接続要素と回路基板との間の接触点上に有害な機械的応力がもはや生じないか又は少なくとも著しく低減される。

そのような電子デバイスの本発明による製造に特に適したデバイスハウジングのために、当該ハウジングが、一方では、電子デバイスのために設けられた接続要素を一体化するように適合していると共に、貫通開口を備え、当該貫通開口を通じて、接続要素との接続を確立するための電気接続導線が、外部からハウジング内へ接続要素に通電可能であり、あるいは、前記貫通開口を通じて、接続要素は、電気接続導線との接続のためにハウジングから突出して延びることが、更に提案されている。他方では、デバイスハウジングは、既に一体化された接続要素において、電子デバイスのために設けられた回路基板をデバイスハウジング内に挿入するように適合している。

有利には、この方法は、異なる態様で設計された構成要素に適しており、したがって、広範かつ柔軟に使用され得る。例えば、接続要素の回路基板及び接続技術との電子的及び機械的な接続が、少なくとも部分的に、回路基板の挿入によって既にもたらされ、あるいは、接続要素と回路基板との完全な電子的及び機械的接続が、回路基板の挿入後にはじめて、別個のプロセスステップにおいて実行され又は少なくとも完了されることが特に意図され得る。

付加的に又は代替的に、回路基板の挿入により当該回路基板自体によってハウジングの一部が既に形成され、又は、デバイスハウジングは互いに接続され得る少なくとも２つのハウジング部分を含むことができ、接続要素の一体化はハウジング部分内で行われ、２つのハウジング部分の接続は、回路基板を同一の又は異なるハウジング部分内へ挿入した後に行われる。

本発明の有利な発展形態によれば、接続要素は、接続を確立するために相応して回路基板に形成された接触孔内に押し込まれる接触ピンと共に使用することができ、及び／又は、接続を確立するために相応して回路基板に形成された接触面上に押圧される接触バネと共に使用することができる。

付加的に又は代替的に、デバイスハウジングは、はんだ付けプロセスの実行のために十分な耐熱性を有する材料から製造され、接続要素には、少なくとも部分的にＳＭＤ又はＴＨＲ技術により接触要素が設けられ、接触要素は、相応して回路基板に形成された接触面又は接触孔との完全な、特に電気的な及び機械的な接続の確立のために、はんだ付けプロセスによって接合される。

本発明の更なる有利な発展形態によれば、接続要素として、個々のラインコア、特にこのために適合したネジ接続部又はクランプ接続部を有する接続要素を接続するのに適した接続要素が、使用される。

上述した発展形態のために設計されたデバイスハウジングの利点は、相応してもたらされる。

特に、デバイスハウジングの更なる有利な発展形態によれば、デバイスハウジングは、ハウジング部分が組み立てられる際に、接続要素と回路基板との間に少なくとも部分的な接続、特に電気的及び／又は機械的な接続をもたらすように適合していることが、意図されている。

本発明のこれらの及び更なる特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下でより詳細に説明される実施例からも得られる。

本発明により製造可能な電子デバイスの第１の実施例を示す。 図１に示された電子デバイスの製造のための本発明による方法の使用のために使用可能な電子機器ハウジングを、３つのビューで示す。 図２による電子機器ハウジングを、その内部に一体化された接続要素と共に示す。 図１による電子デバイスの製造のための、電子機器ハウジング内に挿入可能な回路基板を示す。 本発明により製造可能な電子デバイスの更なる実施例を、２つのビューで示す。 図２による電子機器ハウジングのための第２のハウジング部分の例を示す。

図１は、例示的に、デバイスハウジング３００内に含まれる回路基板２００と、電気接続導線５００を接続するために当該回路基板に接続された接続要素４００と、を有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための、本発明に従って製造可能な電子デバイス１００の第１の実施例を、部分断面図で示しており、当該電子デバイスは、以降で更に詳細に説明される方法によって製造可能である。この場合、接続要素４００は、同様に、それらによって囲まれた接触要素４３０（図１では破線で示されている）を用いて、回路基板２００の電気導体と接触する。このために、回路基板には対応する接点２１０が設けられており、それらを介して接続要素４００の接触要素４３０との接触が確立される。もちろん、ただ１つよりも多くの回路基板２００も、含まれ得る。図示されたデバイスハウジング３００は、例示的に、トップハットレール上での取り付けのためのマルチパート・デバイスハウジングである。ここでは、接続要素４００が一体化され、回路基板も組み込まれた、第１のハウジング部分が見られる。図１に示された電子デバイスを製造するための、そのようなデバイスハウジング３００、特にその第１のハウジング部分が、図２では３つのビューで示されており、具体的には、一体化された接続要素も、組み込まれた回路基板も、まだない。ビュー２ａはデバイスハウジングを後方から、ビュー２ｂは側方から、ビュー２ｃは前方から、それぞれ示す。図１及び図２にも示された第１のハウジング部分と接続される、デバイスハウジングを例えばカバーとして補完する第２のハウジング部分３５０は、例示的に図６に示されている。２つのハウジング部分は、この場合、適切に接着され得る。しかしながら、代替的に又は付加的に、特にねじ接続、クランプ接続又はスナップイン接続を形成するために、別個の接続手段を設けることもできる。

接続されるべき接続導線５００と共に図１に示された接続要素４００は、例示的に、個々のラインコアを接続するように設計されており、したがって、接続導線５００は、多数の個々のラインコアとして設計されている。そのような又は同様の接続技術を介して、電子デバイスは、当業者にそれ自体知られているように、エネルギー、信号及び／又はデータ等を供給され得る。

電気接続導線５００を接続要素４００に接続するために、デバイスハウジングによって貫通開口３１０（図２）が提供され、当該貫通開口を通じて、電気接続導線５００は外部からハウジング３００内へ接続要素４００に通電可能である。付加的に又は代替的に、明確にするため図には個別に示されていないものの、接続要素も、そのような又は同様の貫通開口を通じて、電気接続導線５００との接続のために、ハウジング３００から少なくとも部分的に外部に延びることができる。電気接続導線５００を接続要素４００に接続する際、それ自体公知の態様で、接続導線５００と接触要素４３０との間の接触が確立される。接続導線５００の保持、及び、それぞれの接触要素４３０との接触のために、接続要素４００は、適切な実施形態においては、実施形態に応じて適切な保持及び／又は押圧デバイス４２０を、特に適切な実施形態においては、例えばネジ又はクランプ接続を備えている。特にネジ及び／又はクランプ接続の場合のように、手動で、例えば工具を用いて操作されるべき保持及び／又は押圧デバイス４２０の場合、デバイスハウジングによって適切に更なる貫通開口３１１（図２）が設けられ、それを通じて外部からのアクセスが保証され得る。

図２は更に、接続要素の一体化のために、接続要素が一体化され得る６つの位置を例示的に示す。このために、デバイスハウジングは、例えば一種のポケット又は整形部３２０を備えることができ、その中に接続要素が収容され得る（図１又は３も参照）。

図３は、接続要素４００は既に一体化されているが、回路基板はまだ挿入されていない、デバイスハウジング３００を例示的に示す。接続要素４００は、それらの接触要素４３０並びに保持及び／又は押圧デバイス４２０と共に、ここでは一体化のために、デバイスハウジングの整形部３２０に収容されている。例示的な整形部３２０，したがってデバイスハウジング３００は、ここでは更に、例えば接続要素４００自体のためのハウジングの機能を形成することができる。

電子デバイスのために設けられた回路基板２００は、例示的に図４に示されており、図１～３に示されたデバイスハウジングの実施形態によれば、正面から、すなわち、ビュー２ｃによれば図の平面の方向に、挿入され得る。

接続要素４００は、ここでは、電子デバイスのために設けられた回路基板２００の接点２１０及び接続要素の接触要素４３０が、回路基板２００の挿入後に接触することができ、続いて、電子的に及び機械的に互いに接続され得るよう、デバイスハウジング内で一体化されている。

ここで、接続要素４００の回路基板２００との電子的な及び機械的な接続を確立するために、本発明の範囲内において、複数の選択肢が与えられている。特に、そのような接続は、少なくとも部分的に、回路基板２００の挿入によって既にもたらされ得るか、あるいは、接続要素４００と回路基板２００との完全な電子的及び機械的接続は、回路基板２００の挿入後にはじめて、別個のプロセスステップにおいて実行され又は少なくとも完了され得る。

例えば、接触要素４３０は接触ピンとして、接点２１０は接触孔として、それぞれ形成されており、その結果、例えば回路基板の挿入（図１～３参照）の際に既に、接触ピンは孔内に押し込まれ、少なくとも部分的に、電子的に及び機械的に互いに接続される。

代替的に、接触要素４３０は接触バネとして、接点２１０は接触面として、それぞれ形成されることができ、その結果、例えば回路基板の挿入（図１～３参照）の際に既に、接触バネは、少なくとも部分的な電子的及び機械的接続のために、接触面に押し付けられる。

図１～３による実施形態の変形例として、回路基板が、接続要素と同じハウジング部分に挿入されるのではなく、その内部で接続要素が一体化されたハウジング部分とその後にはじめて接続される別個のハウジング部分に挿入される場合、前述した少なくとも部分的な電子的及び機械的接続は、例えばハウジング部分の組み立ての際にはじめて、特に接触要素及び回路基板への相応する力の印加を通じて、もたらされることもできる。

付加的に又は代替的にも、接続要素４００の接触要素４３０は、ＳＭＤ接触要素として特徴付けられることもでき、その結果、完全な接続は、明確にするため図には示されていない後続のはんだ付けプロセスによってはじめて確立される。この変形例では、デバイスハウジング３００は、例えばはんだ付け炉内でのはんだ付けプロセスを、損傷を受けることなく持ちこたえることができるよう、適切に、特に十分に耐熱性のある材料から調製されている。

ＳＭＤ技術を使用することに代えて、例えばＴＨＲ技術を使用することもできる。この場合、接触要素４３０はＴＨＲ接点として特徴付けられていると共に、回路基板２００の接点２１０はＴＨＲ孔として特徴付けられている。完全な接続は、その場合にも、はんだ付けプロセスによってはじめて確立される。

図５は、本発明に従って製造可能な電子デバイス１００’の更なる実施例を、２つのビューで示す。ビュー５ａは、電子デバイスを、側面図で、組み立て前の状態で、すなわち特に分解図で示している。ビュー５ｂは、電子デバイスを、上方から示しており、部分的に内部にある構成要素が見えるように（破線）図示されている。

図１～３による実施形態の変形例として、デバイスハウジング３００’は、接続要素を一体化するために、接続要素ハウジングの機能を実質的に完全に引き受ける。図５による接触要素４３０’のみがピンとして形成され、保持及び押圧デバイス４２０’は、第１のハウジング部分３２５’から突出し、場合によっては外部からアクセス可能である。

電子デバイス１００’のために設けられた回路基板２００’は、この電子デバイスを製造するために、図５による同じハウジング部分３２５’内に下から容易に挿入され得る。回路基板２００’を挿入することによって、既にこれ自体によって、ハウジング３００’の一部が形成され得る。代替的に、例えばカバーの態様で、先行する回路基板２００’の挿入の後に第１のハウジング部分３２５’と接続される、更なるハウジング部分３５０’が設けられていてもよい。この場合、更なる代替的な実施形態において、回路基板２００’が最初に更なるハウジング部分３５０’内に挿入され、その後、両方のハウジング部分が互いに接続されることが企図されていてもよい。

したがって、要約すると、本発明の根底には、接続要素の一部である接触要素４３０若しくは４３０’が、デバイスハウジング３００若しくは３００’の構成要素として一体化され、デバイスハウジング３００若しくは３００’が、このために、接触要素４３０若しくは４３０’並びに接続された接続導線を保持し接触要素に押し付けるための装置を収容することができるように具現され、実用的には更に、デバイスハウジングが、特に、ハウジング絶縁、及び／又は、接続要素によって包囲された構成要素を束ねることを含む、接続要素ハウジングの機能を引き受ける、という思想がある。

Claims (11)

1. デバイスハウジング（３００）内に含まれる回路基板（２００）と、電気接続導線（５００）の接続のための前記回路基板（２００）と接続された接続要素（４００）と、を有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイス（１００）の製造方法であって、
   － 電子デバイス（１００）のために設けられた接続要素（４００）を、前記電子デバイス（１００）のために設けられたデバイスハウジング（３００）内で一体化するステップ、及び、
   － 引き続き、前記電子デバイス（１００）のために設けられた回路基板（２００）を前記デバイスハウジング（３００）内に挿入し、前記接続要素（４００）を前記回路基板（２００）と電子的に及び機械的に接続するステップ
   を含む方法。
2. 前記接続要素（４００）の前記回路基板（２００）との電子的及び機械的な接続は、少なくとも部分的に、前記回路基板（２００）の挿入によって既にもたらされ、あるいは、前記接続要素（４００）と前記回路基板（２００）との完全な電子的及び機械的接続は、前記回路基板（２００）の挿入後にはじめて、別個のプロセスステップにおいて実行され又は少なくとも完了される、請求項１に記載の方法。
3. 前記回路基板（２００）の挿入により当該回路基板（２００）自体によって前記ハウジング（３００）の一部が形成され、又は、前記ハウジング（３００）は互いに接続され得る少なくとも２つのハウジング部分を含み、前記接続要素（４００）の一体化は前記ハウジング部分内で行われ、前記２つのハウジング部分の接続は、前記回路基板（２００）を同一の又は異なるハウジング部分内へ挿入した後に行われる、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記接続要素（４００）には、接触要素（４３０）として接触ピンが設けられ、前記接触ピンは、接続を確立するために、相応して接触孔として前記回路基板（２００）に形成された接点（２１０）内に押し込まれ、あるいは、前記接続要素（４００）には、接触要素（４３０）として接触バネが設けられ、前記接触バネは、接続を確立するために、相応して前記回路基板（２００）の接触要素（４３０）として形成された接触面に押し付けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記デバイスハウジング（３００）は、はんだ付けプロセスの実行のために十分な耐熱性を有する材料から製造され、前記接続要素（４３０）には、ＳＭＤ又はＴＨＲ技術により接触要素が設けられ、前記接触要素は、相応して前記回路基板（２００）に形成された接触面又は接触孔（２１０）との完全な、特に電気的な及び機械的な接続の確立のために、はんだ付けプロセスによって接合される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 接続要素（４００）として、個々のラインコア（５００）を接続するための接続要素、特に、このために適合したネジ又はクランプ接続、保持及び／又は押圧デバイス（４２０）を有する接続要素（４００）が一体化される、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 回路基板（２００）と、電気接続導線（５００）の接続のための前記回路基板（２００）と接続された接続要素（４００）と、を有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための、特に請求項１～６のいずれか１項に記載の電子デバイス（１００）の製造に使用可能なデバイスハウジング（３００）であって、
   前記デバイスハウジング（３００）は、前記電子デバイス（１００）のために設けられた接続要素（４００）を一体化するように適合していると共に、貫通開口（３１０）を備え、前記貫通開口（３１０）を通じて、前記接続要素（４００）との接続を確立するための電気接続導線（５００）が外部から前記ハウジング（３００）内へ前記接続要素（４００）に通電可能であり、あるいは、前記貫通開口（３１０）を通じて、前記接続要素（４００）は、前記電気接続導線（５００）との接続のために前記ハウジング（３００）から突出して延び、
   前記デバイスハウジング（３００）は、既に一体化された接続要素（４００）において、前記電子デバイス（１００）のために設けられた回路基板（２００）を前記デバイスハウジング（３００）内に挿入するように適合している、デバイスハウジング（３００）。
8. はんだ付けプロセスの実行のために十分な耐熱性を有する材料から製造されている、請求項７に記載のデバイスハウジング（３００）。
9. 互いに接続され得る少なくとも２つのハウジング部分から成ると共に、前記ハウジング部分のうちの一方の内部で前記接続要素（４００）を一体化するように、及び、他のハウジング部分の内部に前記回路基板（２００）を挿入するように、適合している、請求項７又は８に記載のデバイスハウジング（３００）。
10. 更に、前記ハウジング部分の組み立ての際、前記接続要素（４００）と前記回路基板（２００）との間に少なくとも部分的な接続、特に電気的な及び／又は機械的な接続をもたらすように適合している、請求項９に記載のデバイスハウジング（３００）。
11. デバイスハウジング（３００）内に含まれる回路基板（２００）と、電気接続導線（５００）の接続のための前記回路基板（２００）と接続された接続要素（４００）と、を有する、特にスイッチキャビネット内での使用のための電子デバイス（１００）であって、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法によって製造可能な電子デバイス（１００）。

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